JP2004234748A - 複合光学素子、およびそれを用いた光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの光学素子に対する集積度を高めることにより光学部品の使用点数の削減を図るとともに、光の偏光状態を確実に制御することのできる光学素子、およびこの光学素子を用いた光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】複合光学素子１０は、互いに平行な面が第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７とされた透明な第１の基材１１と、第１の基材１１に対して第１の部分反射面１５側に接合された透明な直角三角柱状の第２の基材１２と、第１の基材１１に対して第２の部分反射面１７側に接合された透明な直角三角柱状の第３の基材１３とを有する直方体形状のプリズムである。複合光学素子１０において、第１の部分反射面１５と第２の基材１２との間には第１の１／２波長板１６が接着固定され、第２の部分反射面１７と第１の基材１１との間には第２の１／２波長板１８が接着固定されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の機能を備えた複合光学素子、およびこの複合光学素子を用いた光ヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光記録媒体に情報を記録、再生するための光ヘッド装置では、個々の機能に合わせて単体部品を構成し、それを個別光学部品として使用していたが、これらの個別光学部品を用いて光学系を構成すると、部品点数が多くなるとともに、大型化かつ重量化してしまうという問題点がある。
【０００３】
そこで、近年、一つの光学素子に対して部分反射面と位相差板とを形成したものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。また、部分反射面を形成した複数の光学素子を接合して一体化した複合光学素子も案出されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１５１８０１号（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−８０２１１号（第７頁−第８頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献などに記載の複合光学素子では、１つの光学素子に対する集積度が低いため、それを用いた光ヘッド装置では、光学部品の使用点数が多いという問題点がある。また、上記特許文献などに記載の複合光学素子では、位相板を光が１回ずつしか通過しないため、光の偏光状態を制御するには、位相板をさらに追加する必要があるという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、１つの光学素子に対する集積度を高めることにより光学部品の使用点数の削減を図るとともに、光の偏光状態を確実に制御することのできる光学素子、およびこの光学素子を用いた光ヘッド装置を提供することにある。
【０００７】
【課題解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明に係る複合光学素子では、第１の入射光を共通光路に導く第１の部分反射面と、第２の入射光を前記共通光路に導く第２の部分反射面とを備えた透明な第１の基材を有し、当該第１の基材の前記第１の部分反射面には第１の１／２波長板が構成され、前記第２の部分反射面と前記第１の基材との間には第２の１／２波長板が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る複合光学素子は、２つの部分反射面を備えているとともに、各部分反射面に１／２波長板が構成されている。このため、部分反射面に向けてＰ偏光光を導くと、Ｐ偏光の反射光を得ることができるとともに、Ｓ偏光の透過光を得ることができる。しかも、このような部分反射面を２つ備えているので、各部分反射面で光を反射させるか、あるいは透過させるかによって、本発明に係る複合光学素子一つで所望の偏光光を得ることができるとともに、光学部品の使用点数の削減を図ることができる。
【０００９】
本発明において、前記第１の１／２波長板としては、前記第１の部分反射面に貼り付けられた第１の樹脂フィルムを用いることができ、前記第２の１／２波長板としては、前記第２の部分反射面と前記第１の基材との間に貼り付けられた第２の樹脂フィルムを用いることができる。
【００１０】
本発明において、前記第１の部分反射面には前記第１の１／２波長板を介して透明な第２の基材が接合され、前記第２の部分反射面には第３の基材が接合され、前記第１の基材、前記第２の基材、および前記第３の基材は、互いに接合された状態で直方体形状の複合プリズムを構成していることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る複合光学素子は、光ヘッド装置の光路合成素子として用いることができ、この場合、光ヘッド装置には、前記複合光学素子の前記第１の部分反射面に向けて前記第１の入射光としての第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、前記複合光学素子の前記第２の部分反射面に向けて前記第２の入射光としての第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、前記共通光路を介して前記複合光学素子に入射して前記第１の部分反射面および前記第２の部分反射面を透過してきた光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子とが用いられる。このように構成すると、複合光学素子において、部分反射面で反射するたびにＰ偏光光をＰ偏光光のままで偏向させることができるとともに、部分反射面を透過するたびにＰ偏光光をＳ偏光光に変換、あるいはＳ偏光光をＰ偏光光に変換することができる。従って、少ない部品点数で第１のレーザ光源および第２のレーザ光源から出射された第１のレーザ光および第２のレーザ光の偏光状態を確実に制御することができる。
【００１２】
本発明において、前記複合光学素子における前記共通光路への出射面側には１／４波長板が配置されていることが好ましい。このように構成すると、前記複合光学素子からＰ偏光光が出射された場合でも、このＰ偏光光を１／４波長板によって円偏光に変換してから、光記録媒体に収束させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明を適用した複合光学素子、およびこの複合光学素子を用いた光ヘッド装置を説明する。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した複合光学素子、およびこの複合光学素子を用いた光ヘッド装置の説明図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、図１（Ｂ）に示す光ヘッド装置において第１のレーザ光源から光記録媒体に向かう第１のレーザ光の偏光状態を示す説明図、第２のレーザ光源から光記録媒体に向かう第２のレーザ光の偏光状態を示す説明図、第１のレーザ光が光記録媒体で反射して受光素子に戻り光として戻る際の偏光状態を示す説明図、および第２のレーザ光が光記録媒体で反射して受光素子に戻り光として戻る際の偏光状態を示す説明図である。
【００１５】
図１（Ａ）（Ｂ）において、本形態の複合光学素子１０は、互いに平行な面が第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７とされた透明な第１の基材１１と、第１の基材１１に対して第１の部分反射面１５の側に接合された透明な直角三角柱状の第２の基材１２と、第１の基材１１に対して第２の部分反射面１７の側に接合された透明な直角三角柱状の第３の基材１３とを有する直方体形状のプリズムであり、第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７が装置光軸に対して４５°の角度をなすように配置される。
【００１６】
また、複合光学素子１０において、第１の部分反射面１５と第２の基材１２との間には第１の１／２波長板１６が接着固定され、第２の部分反射面１７と第１の基材１１との間には第２の１／２波長板１８が接着固定されている。
【００１７】
ここで、第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７はいずれも、Ｓ偏光光に対する反射率がＰ偏光光に対する反射率よりも高く、Ｐ偏光光に対する透過率はＳ偏光光に対する透過率よりも高い。例えば、第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７はいずれも、Ｐ偏光光を３０％反射する一方、７０％透過し、Ｓ偏光光を７０％反射する一方、３０％透過する誘電体膜などによって構成されている。
【００１８】
第１の１／２波長板１６、および第２の１／２波長板１８としては、水晶などの結晶体、斜め蒸着膜、樹脂フィルムを用いることができるが、本形態では、第１の１／２波長板１６としては、第１の基材１１の第１の部分反射面１５、および第２の基材１２の双方に接着剤により接合された第１の樹脂フィルムが用いられ、第２の１／２波長板１８としては、第２の部分反射面１７、および第１の基材１１の双方に接着剤により接合された第２の樹脂フィルムが用いられている。
【００１９】
このように構成した複合光学素子１０を光路合成用素子として用いた光ヘッド装置１では、図１（Ｂ）に示すように、第１の部分反射面１５に向けてＰ偏光光の第１のレーザ光Ｌ１を出射するレーザダイオードからなる第１のレーザ光源２が配置されるとともに、複合光学素子１０に対して第１のレーザ光源２と同じ側において、第２の部分反射面１７に向けてＰ偏光光の第２のレーザ光Ｌ２を出射するレーザダイオードからなる第２のレーザ光源３が配置される。第１のレーザ光源２は、ＤＶＤの記録再生用であり、波長６５０ｎｍあるいは６３５ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を出射する。一方、第２のレーザ光源３は、ＣＤおよびＣＤ−Ｒの記録再生用であり、波長７８０〜８００ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を出射する。
【００２０】
また、複合光学素子１０から光記録媒体６に向かう共通光路２０上には、１／４波長板４、および対物レンズ５が配置されている。また、光記録媒体６で反射したレーザ光は、戻り光として再び、対物レンズ５、１／４波長板４、および複合光学素子１０を通り、受光素子７に到るように構成されている。なお、光ヘッド装置１では、上記の光学素子の他にも、回折格子、コリメートレンズ、センサーレンズなどが配置されるが、これらの光学素子などについての説明を省略する。
【００２１】
このように構成した光ヘッド装置１においては、図２（Ａ）に示すように、第１のレーザ光源２から出射された第１のレーザ光Ｌ１は、Ｐ偏光光の第１の入射光として複合光学素子１０に入射し、まず、第１の１／２波長板１６によってＳ偏光光として第１の部分反射面１５に到達する。そして、第１の部分反射面１５に到達した第１のレーザ光Ｌ１は、第１の部分反射面１５で光軸が９０°折り曲げられて、再び第１の１／２波長板１６を通る。従って、第１のレーザ光Ｌ１は、Ｐ偏光光に変換されてから、共通光軸２０上に出射される。しかる後に、第１のレーザ光Ｌ１は、共通光軸２０上で１／４波長板４によって円偏光に変換された後、対物レンズ５を介して光記録媒体６上に収束し、情報の再生、記録を行う。
【００２２】
これに対して、図２（Ｂ）に示すように、第２のレーザ光源３から出射された第２のレーザ光Ｌ２は、Ｐ偏光光の第２の入射光として複合光学素子１０に入射し、まず、第２の１／２波長板１８によってＳ偏光光として第２の部分反射面１７に到達する。そして、第２の部分反射面１７に到達した第１のレーザ光Ｌ１は、第２の部分反射面１７で光軸が９０°折り曲げられて、再び第２の１／２波長板１８を通る。従って、第２のレーザ光Ｌ２は、第２の１／２波長板１８によってＰ偏光光に変換されてから、第１の部分反射面１５および第１の１／２波長板１６を通過する際、Ｓ偏光光に変換され、しかる後に、共通光軸２０に出射される。そして、第２のレーザ光Ｌ２は、共通光軸２０上で１／４波長板４によって円偏光に変換された後、対物レンズ５を介して光記録媒体６上に収束し、情報の再生、記録を行う。
【００２３】
一方、光記録媒体６で反射した光は、戻り光として共通光軸２０上を辿って、受光素子７に向かう。その際、図２（Ｃ）に示すように、第１のレーザ光Ｌ１の戻り光は、１／４波長板４によってＳ偏光光に変換された後、複合光学素子１０に入射する。そして、第１の１／２波長板１６によってＰ偏光光に変換された後、第１の部分反射面１５を透過し、次に、第２の１／２波長板１８によってＳ偏光光に変換された後、第２の部分反射面１７を透過し、しかる後に受光素子７に到る。
【００２４】
これに対して、図２（Ｄ）に示すように、光記録媒体６で反射した第２のレーザ光Ｌ２の戻り光は、共通光軸２０上を辿って受光素子７に向かう際、まず、１／４波長板４によってＰ偏光光として複合光学素子１０に入射する。そして、第１の１／２波長板１６によってＳ偏光光に変換された後、第１の部分反射面１５を透過し、次に、第２の１／２波長板１８によってＰ偏光光に変換された後、第２の部分反射面１７を透過し、しかる後に受光素子７に到る。
【００２５】
このように、本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザ光源２、および第２のレーザ光源３から出射された第１のレーザ光Ｌ１、および第２のレーザ光Ｌ２は、光記録媒体６に向かう際、第１の部分反射面１５あるいは第２の部分反射面１７で反射される際、反射効率の高いＳ偏光光になっている。また、第２のレーザ光Ｌ２は、第２の部分反射面１７で反射した後、第１の部分反射面１５を透過する際、透過効率の高いＰ偏光光になっている。それ故、本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザ光Ｌ１、および第２のレーザ光Ｌ２が光記録媒体６に向かう際、大きなパワーで光記録媒体６に記録を行うことができる。
【００２６】
一方、大きなパワーで記録を行う際、レーザ光が光記録媒体６で反射して大きなパワーのままで受光素子７に届くと、誤動作や受光素子７の劣化を招く。しかるに本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザ光Ｌ１が光記録媒体６で反射して受光素子７に向かう際、第２の部分反射面１７を透過するときは透過効率の高いＰ偏光光になっているが、第１の部分反射面１５を透過するときは透過効率の低いＳ偏光光になっている。また、第２のレーザ光Ｌ２が光記録媒体６で反射して受光素子７に向かう際、第１の部分反射面１５を透過するときは透過効率の高いＰ偏光光になっているが、第２の部分反射面１７を透過するときは透過効率の低いＳ偏光光になっている。それ故、記録を行う際、光記録媒体６で反射したレーザ光が大きなパワーで受光素子７に届くということがないので、受光素子７の誤動作や受光素子７の劣化を防止することができる。
【００２７】
また、本形態では、１つの複合光学素子１０に、２つの部分反射面１５、１７が形成されているとともに、各部分反射面１５、１７に１／２波長板１６、１８が構成されている。このため、１つの複合光学素子１０によって光路合成素子を構成できる。また、各部分反射面１５、１７に１／２波長板１６、１８が構成されているので、部分反射面１５、１７で反射するたびにＰ偏光光をＰ偏光光のままで偏向させることができるとともに、部分反射面１５、１７を透過するたびにＰ偏光光をＳ偏光光に変換、あるいはＳ偏光光をＰ偏光光に変換することができる。従って、光ヘッド装置１を構成する際、光学部品の使用点数の削減を図るとともに、光の偏光状態を確実に制御することができる。
【００２８】
［その他の実施の形態］
なお、上記形態では、共通光路２０に複合光学素子１０とは別体の１／４波長板４を配置したが、図３に示すように、複合光学素子１０の光記録媒体６側に位置する端面に樹脂フィルムからなる１／４波長板４を貼り付けてもよい。
【００２９】
また、上記形態では、第１の基材１１として平板状のものを用いたが、図４に示すように、三角柱状の第１の基材１１を用い、その２つの斜面に第１の部分反射面１５、および第２の部分反射面１７を形成するとともに、第１の部分反射面１５に第１の１／２波長板１６を貼り付け、第１の基材１１と第２の部分反射面１７との間に第２の１／２波長板１８を貼り付けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る複合光学素子は、２つの部分反射面を備えているとともに、各部分反射面に１／２波長板が構成されている。このため、部分反射面に向けてＰ偏光光を導くと、Ｐ偏光の反射光を得ることができるとともに、Ｓ偏光の透過光を得ることができる。しかも、このような部分反射面を２つ備えているので、各部分反射面で光を反射させるか、あるいは透過させるかによって、本発明に係る複合光学素子一つで所望の偏光光を得ることができるとともに、光学部品の使用点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した複合光学素子、およびこの複合光学素子を用いた光ヘッド装置の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、図１（Ｂ）に示す光ヘッド装置において第１のレーザ光源から光記録媒体に向かう第１のレーザ光の偏光状態を示す説明図、第２のレーザ光源から光記録媒体に向かう第２のレーザ光の偏光状態を示す説明図、第１のレーザ光が光記録媒体で反射して受光素子に戻り光として戻る際の偏光状態を示す説明図、および第２のレーザ光が光記録媒体で反射して受光素子に戻り光として戻る際の偏光状態を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した別の複合光学素子の説明図である。
【図４】本発明を適用したさらに別の複合光学素子の説明図である。
【符号の説明】
１ 光ヘッド装置
２ 第１のレーザ光源
３ 第２のレーザ光源
４ １／４波長板
５ 対物レンズ
６ 光記録媒体
１０ 複合光学素子
１１ 第１の基材
１２ 第２の基材
１３ 第３の基材
１５ 第１の部分反射面
１６ 第１の１／２波長板
１７ 第２の部分反射面
１８ 第２の１／２波長板
２０ 共通光路
Ｌ１ 第１のレーザ光
Ｌ２ 第２のレーザ光

Claims (5)

1. 第１の入射光を共通光路に導く第１の部分反射面と、第２の入射光を前記共通光路に導く第２の部分反射面とを備えた透明な第１の基材を有し、
   当該第１の基材の前記第１の部分反射面には第１の１／２波長板が構成され、前記第２の部分反射面と前記第１の基材との間には第２の１／２波長板が構成されていることを特徴とする複合光学素子。
2. 請求項１において、前記第１の１／２波長板は、前記第１の部分反射面に貼り付けられた第１の樹脂フィルムによって形成され、前記第２の１／２波長板は、前記第２の部分反射面と前記第１の基材との間に貼り付けられた第２の樹脂フィルムによって形成されていることを特徴とする複合光学素子。
3. 請求項１または２において、前記第１の部分反射面には前記第１の１／２波長板を介して透明な第２の基材が接合され、前記第２の部分反射面には第３の基材が接合され、
   前記第１の基材、前記第２の基材、および前記第３の基材は、互いに接合された状態で直方体形状を構成していることを特徴とする複合光学素子。
4. 請求項１ないし３のいずれかに規定する複合光学素子を光路合成素子として用いた光ヘッド装置であって、
   前記複合光学素子の前記第１の部分反射面に向けて前記第１の入射光としての第１のレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、前記複合光学素子の前記第２の部分反射面に向けて前記第２の入射光としての第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、前記共通光路を介して前記複合光学素子に入射して前記第１の部分反射面および前記第２の部分反射面を透過してきた光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子とを有することを特徴とする光ヘッド装置。
5. 請求項４において、前記複合光学素子の前記共通光路への出射面側には１／４波長板が配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。

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