JP2001283457A - 複数波長合成素子 - Google Patents
複数波長合成素子Info
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Abstract
と合成する複数波長合成素子および方法、この素子の製
造方法、およびこれらを用いた光ピックアップ。 【解決手段】 複数波長合成素子1は、一軸結晶の板で
あり、板の両面に対し45度の光学軸を有する。波長の
異なる複数のレーザ光線を発する複数の光源を、前記複
数のレーザ光線が同一平面上で平行になり且つ前記レー
ザ光線の偏波面が前記同一平面にたいして直角または平
行になるように配置する。複数波長合成素子1を光学軸
が前記同一平面と平行になるように前記レーザ光線の光
路上に前記レーザ光線と直角に配置する。複数波長合成
素子1に入射した前記レーザ光線が前記複数波長合成素
子1から同一の光路で出射するように前記複数の光源の
間隔を調節することにより、波長の異なる複数のレーザ
光線を単一光線にする。
Description
関し、さらに詳細には、波長の異なる2つの光線を1つ
の光線に合成する素子とこれを用いた光ピックアップに
関する。
ップは、種類の異なる光ディスクに対応するため、波長
の異なる複数のレーザ光が使用できる構造となってい
る。図10に、異なる波長の光源を2つ使用する光ピッ
クアップの一般的な構成例を示す。図10において、1
は波長650nmのLD(レーザダイオード),2は波
長780nmのLD、3は2波長を合成するダイクロイ
ックプリズムである。このように構成した2波長の光を
合成する光学系において、波長650nmのLD1の光
は、ほぼ90%以上がダイクロイックプリズム3を透過
する。また、波長780nmのLD2の光は、ほぼ90
%以上がダイクロイックプリズム3で90°反射して、
LD1からの透過光と同じ光路に入る。それぞれの光を
同じ方向に反射および透過させる事で2波長を合成する
事が一般的であった。しかしながら、このような従来の
方法では、LDの配置が2方向になるため光ピックアッ
プのコンパクト化が困難であった。
解決するためになされたものであり、隣接して配置され
た複数の光源からの平行な光線を1つに合成する複数波
長合成素子を提供することを課題とする。このような複
数波長合成素子を用いたコンパクトな光ピックアップを
提供することも別の課題である。また、複数波長の光を
1つの半導体チップで発光出射可能な発光源において、
複数波長の光線を1つの光線に合成する機能を持ったデ
バイスをパッケージの蓋もしくは発光源と一体化する事
で、複数波長の光線を1つに合成する機能を持った発光
源を提供することを課題とする。さらに、本発光源を用
いたさらにコンパクト且つ低コストの光ピックアップを
提供することを課題とする。
数波長合成素子、その製造方法、この素子を用いて波長
の異なる複数のレーザ光線を単一光線にする方法および
光学系、複数波長光源装置、およびこれらを用いた波長
の異なる複数のレーザ光線を用いる装置によって達成さ
れる。請求項1の複数波長合成素子は、一軸結晶の板か
らなり、前記板の両面に対し45度の光学軸を有し、波
長の異なる複数のレーザ光線を単一光線へと合成する機
能を有することを特徴とする。請求項2の波長の異なる
複数のレーザ光線を単一光線にする方法は、波長の異な
る複数のレーザ光線を発する前記複数の光源を、前記複
数のレーザ光線が同一平面上で平行になり且つ前記レー
ザ光線の偏波面が前記同一平面にたいして直角または平
行になるように配置するステップと、対向する面に対し
45度の光学軸を有する一軸結晶の板からなる複数波長
合成素子を前記光学軸が前記同一平面と平行になるよう
に前記レーザ光線の光路上に前記レーザ光線と直角に配
置するステップと、前記複数波長合成素子に入射した前
記レーザ光線が前記複数波長合成素子から同一の光路で
出射するように前記複数の光源の間隔を調節するステッ
プとを含むことを特徴とする。請求項3記載の波長の異
なる複数のレーザ光線を単一光線にする光学系は、波長
の異なる複数のレーザ光線を同一平面内で平行に発する
ように配置された前記複数の光源と、対向する面に対し
45度の光学軸を有する一軸結晶の板からなり且つ前記
光学軸が前記同一平面と平行になるように前記レーザ光
線の光路上に前記レーザ光線と直角に配置された複数波
長合成素子とを備え、前記レーザ光線の偏波面が前記同
一平面にたいして直角または平行であり、且つ前記複数
の光源の間隔が、前記複数波長合成素子に入射した前記
レーザ光線が前記複数波長合成素子から同一の光路で出
射するように調節されたことを特徴とする。請求項4の
発明は、請求項3記載の複数波長光源装置において前記
複数の光源が、前記複数のレーザ光線を単独で発する多
波長レーザダイオードであることを特徴とする。請求項
5の発明は、請求項3又は4記載の複数波長光源装置を
備えたことを特徴とする光ピックアップである。請求項
6の発明は、請求項3又は4記載の光学系を備えたこと
を特徴とする波長の異なる複数のレーザ光線を用いる装
置である。
付図面により本発明を詳細に説明する。なお、複数の図
面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
図面に描かれた各部の寸法は、分かり易くするために部
分的に拡大または縮小することがあるので、縮尺は寸法
間で必ずしも一定ではない。 (実施の形態1)図1は、本発明の複数波長合成素子の
斜視図である。図1において、本発明の複数波長合成素
子1は、複屈折性を有する一軸結晶の材料を光学軸Ao
が表面と45°の角度(これは、一般的にサバール板と
呼ばれるデバイスと同じ切断角度である)を成すように
薄切りにしたものである。複数波長合成素子1の光学軸
Aoと合成しようとする複数の光線(例えば、L1とL
2)との配置は、複数の光線L1およびL2を含む平面
と光学軸Aoとが平行となるようにする。図2は、発光
波長の異なる2つの光源から平行な方向に出射されるそ
れぞれの光線を図1の本発明の複数波長合成素子1が1
つに合成する光学系を示す図である。図2は、図1の複
数波長合成素子1をVの方向から見た図である。図2の
光学系100において、2は波長650nmのレーザ光
L1を発するLD(レーザダイオード)、3はLD2と
並列に配置され光線L1と平行な波長780nmのレー
ザ光L2を発するLDである。光線L1とL2との間隔
はSとする。レーザ光源LD2および3からそれぞれ出
射した光線L1およびL2は、複数波長合成素子1に垂
直に入射する。この時、LD2から出射する光線L1
は、複数波長合成素子1に入射したときの常光線L1o
と同じ偏波面となるようにする。また、LD3から出射
する光線L2は、複数波長合成素子1に入射したときの
異常光線L2eと同じ偏波面となるようにする。即ち、
光線L1の磁気ベクトルの振動方向が主断面(XY平
面)に平行となり(上下方向の矢印で示す)、光線L2
の磁気ベクトルの振動方向が主断面に垂直となる(中に
点を有する小円で示す)ように、LD1とLD2とを出
射光軸を中心として回転させながら調整を行う。
による2波長の合成においては、次ぎの式が成立する。 S=(b2−a2/2C2)sin2ψ・e (1) ただし、S:光線間距離 ψ:光学軸と基板法線との角度 e:基板の板厚 a=1/ne ne:異常光線屈折率 b=1/no no:常光線屈折率 c=a2sin2ψ十b2cos2ψ ここで、材料としてLN(ニオブ酸リチウム)を用いて
複数波長合成素子1を構成した場合、波長650nmの
光線のLNに対する常光線屈折率noは2.282、波
長780nmの光線のLNに対する異常光線屈折率ne
は2.178である。複数波長合成素子1の厚さeをe
=2.15mmとすると、式(1)から、L1とL2と
の間隔Sは、0.10mmとなる。したがって、LD2
およびLD3は、それぞれの光線L1およびL2の間隔
Sが0.10mmとなるような間隔で配置すればよい。
なお、複数波長合成素子1の材料としては、LNの他
に、方解石やルチル(金紅石)も利用可能である。この
ように、本発明では、屈折率の波長依存性を用いて複数
波長の光を合成する。因みに、光ディスクで使用される
波長のLNに対する屈折率は、次のとおりである。
る3つの光源から平行な方向に出射されるそれぞれの光
線を本発明の複数波長合成素子が1つに合成する光学系
を示す図である。図3の光学系200において、1は上
述の本発明の複数波長合成素子、2は上述の波長650
nmのLD、3は上述の波長780nmのLD、4は波
長410nmのLDである。即ち、図3の光学系200
は図2の光学系100に波長410nmのLD4を追加
したものである。光学系200の要素1〜3およびこれ
らの配置は、光学系100と全く同じである。LD4
は、LD1およびLD2と並列に配置され、光線L1お
よびL2と同一平面上にあり且つ平行な光線L3を41
0nmの波長で出射する。LD4から出射した光線L3
も、複数波長合成素子1に垂直に入射する。この時も、
前述のようにLD4から出射する光線L3が複数波長合
成素子1に入射したときの異常光線L3eと同じ偏波面
となるように、LD4を出射光軸を中心に回転させて調
整する。この場合も、式(1)が成立するので、LNに
対する波長410nmの異常光屈折率は2.319であ
るから、光線L1とL3との間隔S1+S2は、式
(1)から0.11nmと計算できる。S1=Sとする
と、S2=0.110.10nmである。したがって、
LD3は、光線L2とL3との間隔S2が0.01nm
となるように、配置すればよい。
長合成素子1を用いた光ピックアップ300の一実施例
の要部を模式的に表した図である。図4(a)は、光ピ
ックアップ300のケース10の上面を透視した平面図
であり、図4(b)は、(a)の下方の壁を取り去って
描いた側面図である。図4において、要素1〜3は、図
1の光学系100そのものである。この点を除けば、光
ピックアップ300は、複数波長合成素子1からの出射
光Lの光路上に配置されたハーフミラー5、ハーフミラ
ー5を透過した光の光路に配置された立上げミラー6、
立上げミラー6による反射光の光路上に配置されケース
10に取り付けられた対物レンズ7、対物レンズ7を通
り光ディスク90、立上げミラー6およびハーフミラー
5でそれぞれ反射された戻り光を検出する光検出器8、
およびケース10を備え、通常の光ピックアップと同じ
である。動作としては、波長650nmのLD2および
780nmのLD3からそれぞれ出射された平行な光線
は実施の形態1で述べたように複数波長合成素子1に於
いて1つの光線Lに合成される。以降、光線Lは、各要
素で周知の光学作用を経て光検出器8で検出される。光
源LD2およびLD3が並列に配置できることで光学系
の幅方向寸法を小さくできるため光ピックアップをコン
パクトにすることができる。なお、2つの光源2および
3を用いる代わりに、波長の異なる光線を発する1つの
光源を用いてもよい。
および780nmのレーザ光を1つの半導体チップで発
光出射可能な2波長半導体レーザと本発明の複数波長合
成素子1とを一体化した新奇なレーザ光源装置の一実施
例を示す、2波長の光路を含む断面図である。図5にお
いて、本発明による光源装置400は、波長650nm
と波長780nmの光を1チップで発光する2波長LD
23、本発明により複屈折性を用いて2波長を合成する
複数波長合成素子1a、2波長LD23の電極(図示せ
ず)に接続された電極端子11、複数波長合成素子1a
と電極端子11とを取り付け固定する絶縁体12、およ
びケース13からなる。2波長レーザダイオード23か
ら出射した光線は、本発明の複数波長合成素子1aに入
射する。この時、波長650nmのレーザ光線は、複数
波長合成素子1aに入射したときの常光線と同じ偏波面
となるようにする。波長780nmのレーザ光線は、複
数波長合成素子1aに入射したときの異常光線と同じ偏
波面となるようにする。この時、2波長LD23から発
光出射される2つのレーザ光線の間隔、即ち、LD23
の発光点の間隔は、式(1)のSで与えられる。このよ
うに構成することにより、2波長LD23から出射した
波長650nmと波長780nmの光は、複数波長合成
素子1aにより1つの光線に合成される。
波長レーザダイオードと本発明の複数波長合成素子とを
一体化した新奇なレーザ光源装置の第2の実施例を示
す、2波長の光路を含む断面図である。図6の光源装置
400aは、図5の2波長LD23を2波長LD23a
で置き換えた点を除けば、図5の光源装置400と同じ
である。図6の光源装置400aでは、2波長LD23
aから出射される2つの光線L1およびL2を複数波長
合成素子1a内で異常光線とし、これらの異常光線を複
数波長合成素子1aの出射面で重なり合わせて1つの合
成波Lにする。このため、発振波長650nmおよび7
80nmの2波長LD23aは、平行な各波長のレーザ
光線L1およびL2を、複数波長合成素子1aにそれぞ
れ入射したときの異常光線と同じ偏波面となるように、
出射する。さらに、この時、光線L1およびL2の間隔
は、複数波長合成素子1aに入射した時の異常光線どお
しが複数波長合成素子1aの出射面で一致するように調
整する。この場合、複数波長合成素子1aから出射する
合成光線Lと波長650nmの光線L1との距離S1、
および合成光線Lと波長780nmの光線L2との距離
S2は、共に式(1)によって計算される。したがっ
て、光線L1とL2との間隔、即ち2波長LD23aの
出射点の間隔は、S1S2とすればよい。
ーザ光源装置400又は400aを用いて更に小型化し
た光ピックアップの要部を模式的に、ケースを透視し
て、表した平面図である。図7の光ピックアップ500
は、図4の光ピックアップ300のLD2、LD3およ
び複数波長合成素子1をレーザ光源装置400又は40
0aで置き換え、ケース10をケース10aと小型化し
た点を除けば、光ピックアップ300と同じである。こ
のように、本発明の実施の形態6によれば、複数波長の
光線を1つに合成する機能を持った光源装置を使用する
ことで、ピックアップをコンパクトにでき、且つコスト
削減が可能である。
成素子と波長の異なる光源を2つ用いた光ピックアップ
の他の実施例のケースを透視した平面図である。図8の
光ピックアップ300aは、複数波長合成素子1を光源
1および2とハーフミラー5との間ではなくハーフミラ
ー5と受光素子8との間に配置した点を除けば、図4の
光ピックアップ300と同じである。また、全体の寸法
に応じてケースも10から10bに変更した。このよう
に、光源を並列に配置できることで光学系の幅方向寸法
を小さくでき、且つ受光素子8が1つで済むため光軸調
整などが簡単にできる。図9は、本発明の複数波長合成
素子と波長の異なる光線を発する光源を1つ用いた光ピ
ックアップの他の実施例のケースを透視した平面図であ
る。図8の光ピックアップ300bは、2つの光源2お
よび3を波長の異なる光線を発する1つの光源23で置
き換えた点を除けば、図8の光ピックアップ300aと
同じである。このように、2つの光源を1つにすること
で、さらに部品数を減らすことができる。以上の説明に
於いて、「波長の異なる複数の光線を複数波長合成素子
により単一光線に合成する」とは、「波長の異なる複数
の光線を複数波長合成素子に入射させて、複数波長合成
素子から同一の光路で出射させること」を意味する。し
たがって、合成という語を用いているが、複数の光源は
必ずしも同時に発光する必要はない。複数の何れの光源
から出射した光線も、複数波長合成素子から同一の光路
で出射すれば、各光源が単独で発光する場合も「合成」
の意味に含まれるものとする。以上は、本発明の説明の
ために実施の形態の例を掲げたに過ぎない。したがっ
て、本発明の技術思想または原理に沿って上述の実施の
形態に種々の変更、修正または追加を行うことは、当業
者には容易である。故に、本発明は、以上述べた実施の
形態に捕らわれることなく、ただ特許請求の範囲の記載
に従って解釈するべきである。
なる複数の平行な光線を1つの光線に合成する複数波長
合成素子が得られる。この複数波長合成素子を用いるこ
とにより、複数波長の光を使用する光ピックアップを小
型化することができる。また、異なる波長の光源と本発
明の複数波長合成素子とを組み合わせることにより複数
波長の光を合成した単一光線を出射する光源装置を得る
ことができる。この光源装置を用いることにより、複数
波長の光を使用する光ピックアップをさらに小型化する
ことができる。
出射されるそれぞれの光線を図1の複数波長合成素子が
1つに合成する光学系を示す図である。
出射されるそれぞれの光線を図1の複数波長合成素子が
1つに合成する光学系を示す図である。
ップの一実施例の要部を模式的に表した図である。
(a)は、ケースを透視した平面図であり、(b)は、
(a)の下方の壁を取り去って描いた側面図である。
導体レーザと本発明の複数波長合成素子1とを一体化し
た新奇なレーザ光源装置の一実施例を示す、2波長の光
路を含む断面図である。
成素子とを一体化した新奇なレーザ光源装置の第2の実
施例を示す、2波長の光路を含む断面図である。
aを用いて更に小型化した光ピックアップの要部を模式
的に、ケースを透視して、表した平面図である。
を2つ用いた光ピックアップの他の実施例のケースを透
視した平面図である。
を発する光源を用いた光ピックアップの他の実施例のケ
ースを透視した平面図である。
ックアップの一般的な構成例を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 一軸結晶の板からなり、前記板の両面に
対し45度の光学軸を有し、波長の異なる複数のレーザ
光線を単一光線へと合成する機能を有することを特徴と
する複数波長合成素子。 - 【請求項2】 波長の異なる複数のレーザ光線を発する
前記複数の光源を、前記複数のレーザ光線が同一平面上
で平行になり且つ前記レーザ光線の偏波面が前記同一平
面にたいして直角または平行になるように配置するステ
ップと、対向する面に対し45度の光学軸を有する一軸
結晶の板からなる複数波長合成素子を前記光学軸が前記
同一平面と平行になるように前記レーザ光線の光路上に
前記レーザ光線と直角に配置するステップと、 前記複数波長合成素子に入射した前記レーザ光線が前記
複数波長合成素子から同一の光路で出射するように前記
複数の光源の間隔を調節するステップとを含むことを特
徴とする波長の異なる複数のレーザ光線を単一光線にす
る方法。 - 【請求項3】 波長の異なる複数のレーザ光線を同一平
面内で平行に発するように配置された前記複数の光源
と、対向する面に対し45度の光学軸を有する一軸結晶
の板からなり且つ前記光学軸が前記同一平面と平行にな
るように前記レーザ光線の光路上に前記レーザ光線と直
角に配置された複数波長合成素子とを備え、前記レーザ
光線の偏波面が前記同一平面にたいして直角または平行
であり、且つ前記複数の光源の間隔が、前記複数波長合
成素子に入射した前記レーザ光線が前記複数波長合成素
子から同一の光路で出射するように調節されたことを特
徴とする波長の異なる複数のレーザ光線を単一光線にす
る光学系。 - 【請求項4】 前記複数の光源が、前記複数のレーザ光
線を単独で発する多波長レーザダイオードであることを
特徴とする請求項3記載の光学系。 - 【請求項5】 請求項3又は4記載の光学系を備えたこ
とを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項6】 請求項3又は4記載の光学系を備えたこ
とを特徴とする波長の異なる複数のレーザ光線を用いる
装置。
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Cited By (4)
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WO2003079506A1 (fr) * | 2002-03-20 | 2003-09-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Source de lumiere laser a longueurs d'onde multiples, dispositif a tete optique et processeur d'informations optique utilisant ce dispositif |
WO2006038535A1 (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Nalux Co., Ltd. | 回折格子および回折格子を含む光学系 |
KR100650461B1 (ko) * | 2004-10-19 | 2006-11-29 | 산요덴키가부시키가이샤 | 광 픽업 장치 |
KR100732102B1 (ko) * | 2004-08-30 | 2007-06-27 | 산요덴키가부시키가이샤 | 광픽업 장치 |
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