JP2000292738A - ビーム整形光学系および記録再生装置 - Google Patents
ビーム整形光学系および記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カップリングレンズを兼ねたビーム整形光学系
を用いる記録再生装置において、ビーム整形光学系の設
計を容易化する。 【解決手段】半導体レーザからの光束を、対物レンズに
より記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、
情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置に
おいて、半導体レーザからの光束を平行光束化するとと
もに、半導体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡
大するビーム整形光学系であって、半導体レーザの活性
層と平行的に対応する方向（Ｙ方向）と、活性層に直交
的に対応する方向（Ｘ方向）とにおいて、互いに異なる
焦点距離を有する単一のアナモルフィックレンズ２０と
して構成され、中心肉厚：Ｄ（ｍｍ）が条件： （１）９≦Ｄ≦１２．５ を満足する。
を用いる記録再生装置において、ビーム整形光学系の設
計を容易化する。 【解決手段】半導体レーザからの光束を、対物レンズに
より記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、
情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置に
おいて、半導体レーザからの光束を平行光束化するとと
もに、半導体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡
大するビーム整形光学系であって、半導体レーザの活性
層と平行的に対応する方向（Ｙ方向）と、活性層に直交
的に対応する方向（Ｘ方向）とにおいて、互いに異なる
焦点距離を有する単一のアナモルフィックレンズ２０と
して構成され、中心肉厚：Ｄ（ｍｍ）が条件： （１）９≦Ｄ≦１２．５ を満足する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はビーム整形光学系
および記録再生装置に関する。
および記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザからの光束を、対物レンズ
により記録媒体の記録面上に光スポットとして集光さ
せ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装
置は、所謂「光ピックアップ装置」として広く知られて
いる。図７は、このような記録再生装置の典型的な１例
を説明図的に略示している。半導体レーザ１から出射し
た光は、カップリングレンズ２により平行光束化され、
ビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ４により収束
光束に変換され、コンパクトディスクやＤＶＤ等の記録
媒体５の透明基板を透過して、記録面５Ａ上に光スポッ
トとして集光する。記録面５Ａにより反射された光束は
「戻り光束」となり、対物レンズ４を透過して略平行光
に戻され、ビームスプリッタ３により反射され、図示さ
れない「信号検出系」に入射する。信号検出系は、戻り
光束に基づき、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号
を発生し、情報再生時には再生信号も発生させる。フォ
ーカス誤差信号・トラック誤差信号は図示されない制御
手段に入力し、フォーカシングおよびトラッキングのサ
ーボ制御に供される。周知の如く、半導体レーザから放
射される放射光束は発散性であるが、その強度分布は非
等方的で、半導体レーザの接合面に平行な方向（半値全
角：θP）とこれに垂直な方向（半値全角：θN）での強
度分布が互いに異なっている。遠視野像での代表的な値
はθP≒１０度、θN≒３０度である。このように発散角
が非等方な光束を、通常のカップリングレンズで略平行
光にすると、カップリングされた光束の光束断面は楕円
形状となり、このような光束を対物レンズで集光する
と、記録面上に形成される光スポットは「楕円形状」に
なる。この場合、楕円形状の光スポットの長軸方向が
「記録媒体のトラックと直交」すると、長軸方向の長さ
が大き過ぎる場合は隣接トラックが同時に光照射され、
隣接トラックからの情報信号の漏れ込み（クロストー
ク）や、隣接トラックへの書き込みなどの不具合を生ず
る。逆に、楕円スポットの長軸方向が記録媒体のトラッ
クと平行である場合は、長軸長さが大きすぎるとデータ
記録方向の分解能が低下し、再生信号検出や情報の書き
込みに支障がでる虞れがある。
により記録媒体の記録面上に光スポットとして集光さ
せ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装
置は、所謂「光ピックアップ装置」として広く知られて
いる。図７は、このような記録再生装置の典型的な１例
を説明図的に略示している。半導体レーザ１から出射し
た光は、カップリングレンズ２により平行光束化され、
ビームスプリッタ３を透過し、対物レンズ４により収束
光束に変換され、コンパクトディスクやＤＶＤ等の記録
媒体５の透明基板を透過して、記録面５Ａ上に光スポッ
トとして集光する。記録面５Ａにより反射された光束は
「戻り光束」となり、対物レンズ４を透過して略平行光
に戻され、ビームスプリッタ３により反射され、図示さ
れない「信号検出系」に入射する。信号検出系は、戻り
光束に基づき、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号
を発生し、情報再生時には再生信号も発生させる。フォ
ーカス誤差信号・トラック誤差信号は図示されない制御
手段に入力し、フォーカシングおよびトラッキングのサ
ーボ制御に供される。周知の如く、半導体レーザから放
射される放射光束は発散性であるが、その強度分布は非
等方的で、半導体レーザの接合面に平行な方向（半値全
角：θP）とこれに垂直な方向（半値全角：θN）での強
度分布が互いに異なっている。遠視野像での代表的な値
はθP≒１０度、θN≒３０度である。このように発散角
が非等方な光束を、通常のカップリングレンズで略平行
光にすると、カップリングされた光束の光束断面は楕円
形状となり、このような光束を対物レンズで集光する
と、記録面上に形成される光スポットは「楕円形状」に
なる。この場合、楕円形状の光スポットの長軸方向が
「記録媒体のトラックと直交」すると、長軸方向の長さ
が大き過ぎる場合は隣接トラックが同時に光照射され、
隣接トラックからの情報信号の漏れ込み（クロストー
ク）や、隣接トラックへの書き込みなどの不具合を生ず
る。逆に、楕円スポットの長軸方向が記録媒体のトラッ
クと平行である場合は、長軸長さが大きすぎるとデータ
記録方向の分解能が低下し、再生信号検出や情報の書き
込みに支障がでる虞れがある。
【０００３】このような観点からすると、記録媒体の記
録面に形成される光スポットの形状は「略円形状」ある
いは、長軸長／単軸長が適切な範囲にある「楕円形状」
が好ましい。光スポットにおける「長軸長／単軸長」は
記録再生装置の設計条件として最適な値が設定される。
ビーム整形光学系は、記録面上に所望形状の光スポット
を実現するため「対物レンズに入射する光束の光束断面
形状を円形状に近づける光学系」であり、半導体レーザ
からの光束の光束径を、接合面に平行な方向に拡大させ
る。ビーム整形光学系として、シリンダレンズを用いる
方式のものとプリズムを用いる方式のものとが従来から
知られているが、近来、カップリングレンズに「半導体
レーザからの光束を平行光束化する機能とともに、半導
体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡大する機能
をもたせ」ることにより、カップリングレンズに「ビー
ム整形光学系を兼ね」させることが意図されている。こ
のようなカップリングレンズを兼ねたビーム整形光学系
における「ビーム整形倍率」は、半導体レーザの特性
や、記録再生装置の設計目的に応じて適宜に設定され
る。例えば、ビーム整形倍率を大きくしていくと、光源
（半導体レーザの発光部）とビーム整形光学系の光軸方
向の調整に高い精度が必要となり、記録再生装置の組み
付けが面倒になるので、このような場合は、ビーム整形
倍率を低く抑えるのがよい。また、記録再生装置によっ
ては、光利用効率を高めるため「略円形状」の光スポッ
トを実現したい場合もあり、このような場合には、ビー
ム整形倍率は高めに設定される。一般的に見て、ビーム
整形倍率の設定範囲は１．５〜４倍が適当である。上記
のように、カップリングレンズを兼ねたビーム整形光学
系では、設計上設定されるビーム整形倍率に応じてビー
ム整形光学系の個別的な設計が行われる。
録面に形成される光スポットの形状は「略円形状」ある
いは、長軸長／単軸長が適切な範囲にある「楕円形状」
が好ましい。光スポットにおける「長軸長／単軸長」は
記録再生装置の設計条件として最適な値が設定される。
ビーム整形光学系は、記録面上に所望形状の光スポット
を実現するため「対物レンズに入射する光束の光束断面
形状を円形状に近づける光学系」であり、半導体レーザ
からの光束の光束径を、接合面に平行な方向に拡大させ
る。ビーム整形光学系として、シリンダレンズを用いる
方式のものとプリズムを用いる方式のものとが従来から
知られているが、近来、カップリングレンズに「半導体
レーザからの光束を平行光束化する機能とともに、半導
体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡大する機能
をもたせ」ることにより、カップリングレンズに「ビー
ム整形光学系を兼ね」させることが意図されている。こ
のようなカップリングレンズを兼ねたビーム整形光学系
における「ビーム整形倍率」は、半導体レーザの特性
や、記録再生装置の設計目的に応じて適宜に設定され
る。例えば、ビーム整形倍率を大きくしていくと、光源
（半導体レーザの発光部）とビーム整形光学系の光軸方
向の調整に高い精度が必要となり、記録再生装置の組み
付けが面倒になるので、このような場合は、ビーム整形
倍率を低く抑えるのがよい。また、記録再生装置によっ
ては、光利用効率を高めるため「略円形状」の光スポッ
トを実現したい場合もあり、このような場合には、ビー
ム整形倍率は高めに設定される。一般的に見て、ビーム
整形倍率の設定範囲は１．５〜４倍が適当である。上記
のように、カップリングレンズを兼ねたビーム整形光学
系では、設計上設定されるビーム整形倍率に応じてビー
ム整形光学系の個別的な設計が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、カップリ
ングレンズを兼ねたビーム整形光学系を用いる記録再生
装置において、ビーム整形光学系の設計を容易化するこ
とを課題とする。
ングレンズを兼ねたビーム整形光学系を用いる記録再生
装置において、ビーム整形光学系の設計を容易化するこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明のビーム整形光
学系は「半導体レーザからの光束を、対物レンズにより
記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、情報
の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置におい
て、半導体レーザからの光束を平行光束化するととも
に、半導体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡大
するビーム整形光学系」であって、以下の特徴を有す
る。半導体レーザの活性層と平行的に対応する方向と、
活性層に直交的に対応する方向とにおいて、互いに異な
る焦点距離を有する単一のアナモルフィックレンズとし
て構成され、中心肉厚：Ｄ（ｍｍ）が条件： （１）９≦Ｄ≦１２．５ を満足する（請求項１）。この請求項１記載のビーム整
形光学系において、アナモルフィックレンズの材質の屈
折率：Ｎと中心肉厚：Ｄとは条件： （２）１５．５≦Ｎ・Ｄ≦１８．５ を満足することが好ましい（請求項２）。また、上記請
求項１または２記載のビーム整形光学系において、アナ
モルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎは条件： （３）Ｎ≧１．５５ を満足することが好ましい（請求項３）。上記請求項１
または２または３記載のビーム整形光学系において、ビ
ーム整形倍率：Ｍが「１．５≦Ｍ＜２」である場合は、
アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄが、直線：Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３
と直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１３とに挾まれる領域に設
定されることが好ましい（請求項４）、またビーム整形
倍率：Ｍが「２≦Ｍ≦４」の場合には、上記Ｎ・Ｄは、
直線：Ｎ・Ｄ＝０．４７Ｍ＋１５と直線：Ｎ・Ｄ＝０．
４３Ｍ＋１７とに挾まれる領域に設定されることが好ま
しい（請求項５）。この発明の記録再生装置は「半導体
レーザからの光束を、対物レンズにより記録媒体の記録
面上に光スポットとして集光させ、情報の記録・再生・
消去の１以上を行う記録再生装置」であって、半導体レ
ーザからの光束を平行光束化するとともに、半導体レー
ザの活性層に平行な方向の光束径を拡大するビーム整形
光学系として、請求項１〜５の任意の１に記載のものを
用いたことを特徴とする（請求項６）。この発明の記録
再生装置は、上記のように情報の記録・再生・消去の１
以上を行うのであるから、記録または再生または消去の
何れかを行うように構成することは勿論、記録と再生、
再生と消去、記録と消去を行うようにも、記録と再生と
消去とを行うように構成することもできる。この発明の
ビーム整形光学系は、２以上の半導体レーザに共用する
ことができる。例えば、波長が互いに異なり、高記録密
度用の短波長の半導体レーザと、低記録密度用の長波長
の半導体レーザとを、同一の記録再生装置に組み込み、
記録媒体（ＣＤ−ＲやＤＶＤ等）の記録密度に応じて、
使用光源を切り換えて記録、再生等を行うように記録再
生装置を構成することができ、このような場合、ビーム
整形光学系を上記２種あるいは３種以上の半導体レーザ
に共用することができるのである。
学系は「半導体レーザからの光束を、対物レンズにより
記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、情報
の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置におい
て、半導体レーザからの光束を平行光束化するととも
に、半導体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡大
するビーム整形光学系」であって、以下の特徴を有す
る。半導体レーザの活性層と平行的に対応する方向と、
活性層に直交的に対応する方向とにおいて、互いに異な
る焦点距離を有する単一のアナモルフィックレンズとし
て構成され、中心肉厚：Ｄ（ｍｍ）が条件： （１）９≦Ｄ≦１２．５ を満足する（請求項１）。この請求項１記載のビーム整
形光学系において、アナモルフィックレンズの材質の屈
折率：Ｎと中心肉厚：Ｄとは条件： （２）１５．５≦Ｎ・Ｄ≦１８．５ を満足することが好ましい（請求項２）。また、上記請
求項１または２記載のビーム整形光学系において、アナ
モルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎは条件： （３）Ｎ≧１．５５ を満足することが好ましい（請求項３）。上記請求項１
または２または３記載のビーム整形光学系において、ビ
ーム整形倍率：Ｍが「１．５≦Ｍ＜２」である場合は、
アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄが、直線：Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３
と直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１３とに挾まれる領域に設
定されることが好ましい（請求項４）、またビーム整形
倍率：Ｍが「２≦Ｍ≦４」の場合には、上記Ｎ・Ｄは、
直線：Ｎ・Ｄ＝０．４７Ｍ＋１５と直線：Ｎ・Ｄ＝０．
４３Ｍ＋１７とに挾まれる領域に設定されることが好ま
しい（請求項５）。この発明の記録再生装置は「半導体
レーザからの光束を、対物レンズにより記録媒体の記録
面上に光スポットとして集光させ、情報の記録・再生・
消去の１以上を行う記録再生装置」であって、半導体レ
ーザからの光束を平行光束化するとともに、半導体レー
ザの活性層に平行な方向の光束径を拡大するビーム整形
光学系として、請求項１〜５の任意の１に記載のものを
用いたことを特徴とする（請求項６）。この発明の記録
再生装置は、上記のように情報の記録・再生・消去の１
以上を行うのであるから、記録または再生または消去の
何れかを行うように構成することは勿論、記録と再生、
再生と消去、記録と消去を行うようにも、記録と再生と
消去とを行うように構成することもできる。この発明の
ビーム整形光学系は、２以上の半導体レーザに共用する
ことができる。例えば、波長が互いに異なり、高記録密
度用の短波長の半導体レーザと、低記録密度用の長波長
の半導体レーザとを、同一の記録再生装置に組み込み、
記録媒体（ＣＤ−ＲやＤＶＤ等）の記録密度に応じて、
使用光源を切り換えて記録、再生等を行うように記録再
生装置を構成することができ、このような場合、ビーム
整形光学系を上記２種あるいは３種以上の半導体レーザ
に共用することができるのである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、この発明のビーム整形光
学系の実施の１形態を示している。符号２０はビーム整
形光学系を示す。ビーム整形光学系２０は、図７におけ
るカップリングレンズ２に代えて用いられる。また、符
号３０は「半導体レーザ光源とビーム整形光学系２０と
の間に配備される透明平行平板状の光学部品」、即ち、
半導体レーザのカバーガラスや回折格子（戻り光束をビ
ーム整形光学系２０よりも光源側で検出する場合に、図
７におけるビームスプリッタ３を省略し、回折格子によ
り回折させた戻り光束を受光手段に入射させるようにす
る）等を１枚の透明平行平板にまとめて示している。図
において、Ｚ方向は「ビーム整形光学系２０の光軸方向
に平行な方向」である。また、Ｙ方向は半導体レーザに
おける「活性層に平行な方向」であり、Ｘ方向は「活性
層に直交する方向」である。従って、半導体レーザから
放射される発散光束の発散角は、ＸＺ面に平行な面内で
最大であり、ＹＺ面に平行な面内で最小である。ビーム
整形光学系２０は、半導体レーザから放射される発散性
の光束を平行光束化するとともに、半導体レーザの活性
層に平行な方向の光束径を拡大する機能を有する。この
機能を達成するために、ビーム整形光学系２０は、ＸＺ
面内においては焦点距離：ｆxを持ち、ＹＺ面内におい
ては焦点距離：ｆyを有し、これら焦点距離：ｆx（＞
０），ｆy（＞０）の大小関係は、ｆx＜ｆyとなってい
る。ビーム整形倍率：Ｍ＝ｆy／ｆxである。
学系の実施の１形態を示している。符号２０はビーム整
形光学系を示す。ビーム整形光学系２０は、図７におけ
るカップリングレンズ２に代えて用いられる。また、符
号３０は「半導体レーザ光源とビーム整形光学系２０と
の間に配備される透明平行平板状の光学部品」、即ち、
半導体レーザのカバーガラスや回折格子（戻り光束をビ
ーム整形光学系２０よりも光源側で検出する場合に、図
７におけるビームスプリッタ３を省略し、回折格子によ
り回折させた戻り光束を受光手段に入射させるようにす
る）等を１枚の透明平行平板にまとめて示している。図
において、Ｚ方向は「ビーム整形光学系２０の光軸方向
に平行な方向」である。また、Ｙ方向は半導体レーザに
おける「活性層に平行な方向」であり、Ｘ方向は「活性
層に直交する方向」である。従って、半導体レーザから
放射される発散光束の発散角は、ＸＺ面に平行な面内で
最大であり、ＹＺ面に平行な面内で最小である。ビーム
整形光学系２０は、半導体レーザから放射される発散性
の光束を平行光束化するとともに、半導体レーザの活性
層に平行な方向の光束径を拡大する機能を有する。この
機能を達成するために、ビーム整形光学系２０は、ＸＺ
面内においては焦点距離：ｆxを持ち、ＹＺ面内におい
ては焦点距離：ｆyを有し、これら焦点距離：ｆx（＞
０），ｆy（＞０）の大小関係は、ｆx＜ｆyとなってい
る。ビーム整形倍率：Ｍ＝ｆy／ｆxである。
【０００７】一般的な光学装置用の半導体レーザのファ
ーフィールドパタンでは、θP：θN＝１：２〜１：３で
あり、ビーム整形光学系を用いた記録再生装置では前述
の如く、使用する半導体レーザの特性や記録再生装置の
目的によってビーム整形倍率：Ｍが決定され、Ｍの範囲
は１.５〜４倍が一般的である。アナモルフィックレン
ズによるビーム整形光学系２０の材質の屈折率として、
屈折率：ｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83925の３
種類を想定し、ビーム整形光学系を最適設計（軸上波面
収差：0.01λ以下）したときの中心肉厚：Ｄとビーム整
形倍率：Ｍの関係を、上記屈折率：ｎをパラメータとし
てグラフ化したものを図２に示す。図２から、ビーム整
形倍率：Ｍ＝１．５〜４の範囲で中心肉厚：Ｄの最適範
囲は、９〜１２．５ｍｍであることが分かる（請求項
１）。従って、ビーム整形光学系を単一のアナモルフィ
ックレンズとして構成する場合、中心肉厚：Ｄを上記範
囲に設定して設計を行えば、良好なビーム整形光学系を
容易かつ確実に得ることができる。
ーフィールドパタンでは、θP：θN＝１：２〜１：３で
あり、ビーム整形光学系を用いた記録再生装置では前述
の如く、使用する半導体レーザの特性や記録再生装置の
目的によってビーム整形倍率：Ｍが決定され、Ｍの範囲
は１.５〜４倍が一般的である。アナモルフィックレン
ズによるビーム整形光学系２０の材質の屈折率として、
屈折率：ｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83925の３
種類を想定し、ビーム整形光学系を最適設計（軸上波面
収差：0.01λ以下）したときの中心肉厚：Ｄとビーム整
形倍率：Ｍの関係を、上記屈折率：ｎをパラメータとし
てグラフ化したものを図２に示す。図２から、ビーム整
形倍率：Ｍ＝１．５〜４の範囲で中心肉厚：Ｄの最適範
囲は、９〜１２．５ｍｍであることが分かる（請求項
１）。従って、ビーム整形光学系を単一のアナモルフィ
ックレンズとして構成する場合、中心肉厚：Ｄを上記範
囲に設定して設計を行えば、良好なビーム整形光学系を
容易かつ確実に得ることができる。
【０００８】次に、ビーム整形光学系２０の材質の屈折
率として、前記のｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83
925の３種類を想定し、上記の如くビーム整形光学系を
最適設計したときの、屈折率と中心肉厚の積：Ｎ・Ｄと
ビーム整形倍率：Ｍの関係を、屈折率：ｎをパラメータ
としてグラフ化したものを図３に示す。図３から、ビー
ム整形倍率：Ｍ＝１．５〜４の範囲で積：Ｎ・Ｄの最適
範囲は１５．５〜１８．５であることが分かる（請求項
２）。従って、ビーム整形光学系を単一のアナモルフィ
ックレンズとして構成する場合、積：Ｎ・Ｄを上記範囲
に設定して設計を行えば、良好なビーム整形光学系を容
易かつ確実に得ることができる。即ち、材質の屈折率：
Ｎもしくは中心肉厚：Ｄのうちの一方を決定すれば、他
方の最適範囲は自動的に決定されるので、このように設
定される最適範囲に基づき、容易に所望のビーム整形光
学系を設計することができる。図４は、アナモルフィッ
クレンズとして最適設計されたビーム整形光学系におけ
る、材質の屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄとの関係を、ビー
ム整形倍率：Ｍをパラメータとして示す。図４から明ら
かなように、材質の屈折率：Ｎが１．５５以下になる
と、ビーム整形倍率：Ｍにかかわらず、中心肉厚：Ｄを
急激に厚くしなければならない。ビーム整形光学系の肉
厚が大きくなると、ビーム整形光学系の重量が増大し、
記録再生装置の軽量化やコンパクト化が困難になるの
で、記録再生装置の軽量化・小型化には、ビーム整形光
学系の材質の屈折率：Ｎは１．５５以上とすることが好
ましい（請求項３）。
率として、前記のｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83
925の３種類を想定し、上記の如くビーム整形光学系を
最適設計したときの、屈折率と中心肉厚の積：Ｎ・Ｄと
ビーム整形倍率：Ｍの関係を、屈折率：ｎをパラメータ
としてグラフ化したものを図３に示す。図３から、ビー
ム整形倍率：Ｍ＝１．５〜４の範囲で積：Ｎ・Ｄの最適
範囲は１５．５〜１８．５であることが分かる（請求項
２）。従って、ビーム整形光学系を単一のアナモルフィ
ックレンズとして構成する場合、積：Ｎ・Ｄを上記範囲
に設定して設計を行えば、良好なビーム整形光学系を容
易かつ確実に得ることができる。即ち、材質の屈折率：
Ｎもしくは中心肉厚：Ｄのうちの一方を決定すれば、他
方の最適範囲は自動的に決定されるので、このように設
定される最適範囲に基づき、容易に所望のビーム整形光
学系を設計することができる。図４は、アナモルフィッ
クレンズとして最適設計されたビーム整形光学系におけ
る、材質の屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄとの関係を、ビー
ム整形倍率：Ｍをパラメータとして示す。図４から明ら
かなように、材質の屈折率：Ｎが１．５５以下になる
と、ビーム整形倍率：Ｍにかかわらず、中心肉厚：Ｄを
急激に厚くしなければならない。ビーム整形光学系の肉
厚が大きくなると、ビーム整形光学系の重量が増大し、
記録再生装置の軽量化やコンパクト化が困難になるの
で、記録再生装置の軽量化・小型化には、ビーム整形光
学系の材質の屈折率：Ｎは１．５５以上とすることが好
ましい（請求項３）。
【０００９】図５は、ビーム整形倍率：Ｍを１．５≦Ｍ
≦２として、ビーム整形光学系であるアナモルフィック
レンズを最適設計したとき、材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・ＤがＭに応じてどのように変化するか
を、前記３種の屈折率：ｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ
＝1.83925をパラメータとして示したものである。屈折
率：ｎ＝1.83925のときＮ・Ｄの変化は１．５≦Ｍ≦２
に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１２．９で
表すことができる。屈折率：ｎ＝1.48595のときＮ・Ｄ
の変化は１．５≦Ｍ≦２に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ
＝２．６Ｍ＋１１．８で表すことができ、また、屈折
率：ｎ＝1.58700のときＮ・Ｄの変化は１．５≦Ｍ≦２
に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３で表す
ことができる。従って、ビーム整形倍率：Ｍが１．５≦
Ｍ≦２に設定される場合は、アナモルフィックレンズの
材質の屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄを直線：
Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３と直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１
３とに挾まれる領域に設定する（請求項４）ことによ
り、最適設計を容易に実現できる。図６は、ビーム整形
倍率：Ｍを２≦Ｍ≦４として、ビーム整形光学系である
アナモルフィックレンズを最適設計したとき、材質の屈
折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・ＤがＭに応じてどの
ように変化するかを、前記３種の屈折率：ｎ＝1.4859
5，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83925をパラメータとして示し
たものである。屈折率：ｎ＝1.83925 のときＮ・Ｄの変
化は２≦Ｍ≦４に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝０．４
３Ｍ＋１６．７で表せる。屈折率：ｎ＝1.48595 のとき
Ｎ・Ｄの変化は２≦Ｍ≦４に対し、近似的に直線：Ｎ・
Ｄ＝０．４９Ｍ＋１６．３で表すことができ、屈折率：
ｎ＝1.58700 のときＮ・Ｄの変化は２≦Ｍ≦４に対し、
近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝０．４７Ｍ＋１５．６で表すこ
とができる。従って、ビーム整形倍率：Ｍが２≦Ｍ≦４
に設定される場合は、アナモルフィックレンズの材質の
屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄを直線：Ｎ・Ｄ
＝０．４７Ｍ＋１５と直線：Ｎ・Ｄ＝０．４３Ｍ＋１７
とに挾まれる領域に設定する（請求項４）ことにより、
最適設計を容易に実現できる。
≦２として、ビーム整形光学系であるアナモルフィック
レンズを最適設計したとき、材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・ＤがＭに応じてどのように変化するか
を、前記３種の屈折率：ｎ＝1.48595，ｎ＝1.58700，ｎ
＝1.83925をパラメータとして示したものである。屈折
率：ｎ＝1.83925のときＮ・Ｄの変化は１．５≦Ｍ≦２
に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１２．９で
表すことができる。屈折率：ｎ＝1.48595のときＮ・Ｄ
の変化は１．５≦Ｍ≦２に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ
＝２．６Ｍ＋１１．８で表すことができ、また、屈折
率：ｎ＝1.58700のときＮ・Ｄの変化は１．５≦Ｍ≦２
に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３で表す
ことができる。従って、ビーム整形倍率：Ｍが１．５≦
Ｍ≦２に設定される場合は、アナモルフィックレンズの
材質の屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄを直線：
Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３と直線：Ｎ・Ｄ＝２．３Ｍ＋１
３とに挾まれる領域に設定する（請求項４）ことによ
り、最適設計を容易に実現できる。図６は、ビーム整形
倍率：Ｍを２≦Ｍ≦４として、ビーム整形光学系である
アナモルフィックレンズを最適設計したとき、材質の屈
折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・ＤがＭに応じてどの
ように変化するかを、前記３種の屈折率：ｎ＝1.4859
5，ｎ＝1.58700，ｎ＝1.83925をパラメータとして示し
たものである。屈折率：ｎ＝1.83925 のときＮ・Ｄの変
化は２≦Ｍ≦４に対し、近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝０．４
３Ｍ＋１６．７で表せる。屈折率：ｎ＝1.48595 のとき
Ｎ・Ｄの変化は２≦Ｍ≦４に対し、近似的に直線：Ｎ・
Ｄ＝０．４９Ｍ＋１６．３で表すことができ、屈折率：
ｎ＝1.58700 のときＮ・Ｄの変化は２≦Ｍ≦４に対し、
近似的に直線：Ｎ・Ｄ＝０．４７Ｍ＋１５．６で表すこ
とができる。従って、ビーム整形倍率：Ｍが２≦Ｍ≦４
に設定される場合は、アナモルフィックレンズの材質の
屈折率：Ｎと中心肉厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄを直線：Ｎ・Ｄ
＝０．４７Ｍ＋１５と直線：Ｎ・Ｄ＝０．４３Ｍ＋１７
とに挾まれる領域に設定する（請求項４）ことにより、
最適設計を容易に実現できる。
【００１０】
【実施例】具体的な実施例を挙げる。この実施例におい
て、ビーム整形光学系２０は、ｆy＝２５ｍｍ、ｆx＝１
０ｍｍで、ビーム整形倍率：Ｍ＝２．５倍のアナモルフ
ィックレンズである。第１面（記録媒体側）および第２
面（半導体レーザ側）の面形状は、以下の公知の非球面
式（Ａ）で表される。 Ｚ＝(RxX2+RyY2)/{1+√[1-(1+Kx)Rx 2X2-(1+Ky)Ry 2Y2]} +AR[(1-AP)X2+(1+AP)Y2]2+BR[(1-BP)X2+(1+BP)Y2]3 +CR[(1-CP)X2+(1+CP)Y2]4+DR[(1-DP)X2+(1+DP)Y2]5 （Ａ） ここに、 Z：Ｚ軸（光軸方向）に平行な、面のサグ量 Rx，Ry：ＸＺ面内の曲率およびＹＺ面内の曲率 Kx，Ky：ＸＺ面内およびＹＺ面内の形状の円錐係数 AR,BR,CR,DR：円錐からの４，６，８，１０次の変形係
数の回転対称成分 AP,BP,CP,DP：円錐からの４，６，８，１０次の変形係
数の非回転対称成分 である。また、ビーム整形倍率：Ｍ＝ｆy/ｆxである。
て、ビーム整形光学系２０は、ｆy＝２５ｍｍ、ｆx＝１
０ｍｍで、ビーム整形倍率：Ｍ＝２．５倍のアナモルフ
ィックレンズである。第１面（記録媒体側）および第２
面（半導体レーザ側）の面形状は、以下の公知の非球面
式（Ａ）で表される。 Ｚ＝(RxX2+RyY2)/{1+√[1-(1+Kx)Rx 2X2-(1+Ky)Ry 2Y2]} +AR[(1-AP)X2+(1+AP)Y2]2+BR[(1-BP)X2+(1+BP)Y2]3 +CR[(1-CP)X2+(1+CP)Y2]4+DR[(1-DP)X2+(1+DP)Y2]5 （Ａ） ここに、 Z：Ｚ軸（光軸方向）に平行な、面のサグ量 Rx，Ry：ＸＺ面内の曲率およびＹＺ面内の曲率 Kx，Ky：ＸＺ面内およびＹＺ面内の形状の円錐係数 AR,BR,CR,DR：円錐からの４，６，８，１０次の変形係
数の回転対称成分 AP,BP,CP,DP：円錐からの４，６，８，１０次の変形係
数の非回転対称成分 である。また、ビーム整形倍率：Ｍ＝ｆy/ｆxである。
【００１１】 面係数 第１面 第２面 Rx 0.06029 -0.16932 Ry 0.18086 0.38462 Kx 13.3716 0.664403E-00 Ky 0.15256 0.712653E-00 AR -0.583397E-03 0.161218E-03 BR -0.792109E-05 0.201887E-02 CR -0.104212E-05 -0.767207E-03 DR 0.160470E-08 0.470491E-04 AP -0.203710E-00 -0.206882E+01 BP -0.177209E-00 0.780332E-00 CP -0.854999E-01 0.806091E-00 DP -0.933834E-00 0.134193E+01 屈折率：n635（波長：６３５ｎｍの光に対する屈折率）
=1.58700 中心肉厚：10.687ｍｍ 半導体レーザとビーム整形光学系との間にある透明平行
平板状の光学素子の厚さの和：t=5.37(硝材：ＢＫ７) なお、上のデータにおいて、例えば「E-07」は、１０~7
を意味し、この数値がその直前の数値にかかるのであ
る。
=1.58700 中心肉厚：10.687ｍｍ 半導体レーザとビーム整形光学系との間にある透明平行
平板状の光学素子の厚さの和：t=5.37(硝材：ＢＫ７) なお、上のデータにおいて、例えば「E-07」は、１０~7
を意味し、この数値がその直前の数値にかかるのであ
る。
【００１２】上記実施例において、Ｄ＝10.687ｍｍ、Ｎ
＝1.58700、Ｍ＝2.5であるから、上記実施例は条件
（１），（３）を満足する（請求項１，３)。また、Ｎ
・Ｄ＝16.960であって、条件（２）を満足する（請求項
２）。また、ビーム整形倍率：Ｍ＝２．５で２≦Ｍ≦４
の範囲にあり、０．４３Ｍ＋１７＝１８．０８、０．４
７Ｍ＋１５＝１６．１７５であるから、Ｎ・Ｄは、直
線：Ｎ・Ｄ＝０．４３Ｍ＋１７と直線：Ｎ・Ｄ＝０．４
７Ｍ＋１５とに挾まれる領域に設定されている（請求項
５）。また、実施例のビーム整形光学系を図７の記録再
生装置においてカップリングレンズ２の代わりに用いた
ものは、半導体レーザ１からの光束を、対物レンズ４に
より記録媒体５の記録面５Ａ上に光スポットとして集光
させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生
装置であって、半導体レーザ１からの光束を平行光束化
するとともに、半導体レーザの活性層に平行な方向の光
束径を拡大するビーム整形光学系として、請求項１，
２，３，５に記載のものを用いた記録再生装置である。
＝1.58700、Ｍ＝2.5であるから、上記実施例は条件
（１），（３）を満足する（請求項１，３)。また、Ｎ
・Ｄ＝16.960であって、条件（２）を満足する（請求項
２）。また、ビーム整形倍率：Ｍ＝２．５で２≦Ｍ≦４
の範囲にあり、０．４３Ｍ＋１７＝１８．０８、０．４
７Ｍ＋１５＝１６．１７５であるから、Ｎ・Ｄは、直
線：Ｎ・Ｄ＝０．４３Ｍ＋１７と直線：Ｎ・Ｄ＝０．４
７Ｍ＋１５とに挾まれる領域に設定されている（請求項
５）。また、実施例のビーム整形光学系を図７の記録再
生装置においてカップリングレンズ２の代わりに用いた
ものは、半導体レーザ１からの光束を、対物レンズ４に
より記録媒体５の記録面５Ａ上に光スポットとして集光
させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生
装置であって、半導体レーザ１からの光束を平行光束化
するとともに、半導体レーザの活性層に平行な方向の光
束径を拡大するビーム整形光学系として、請求項１，
２，３，５に記載のものを用いた記録再生装置である。
【００１３】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規なビーム偏向光学系および記録再生装置を実現で
きる。そしてこの発明によれば、カップリングレンズを
兼ねたビーム整形光学系を用いる記録再生装置におい
て、ビーム整形光学系の設計が容易化され、ビーム整形
倍率に応じた最適のアナモルフィックレンズを容易且つ
確実に最適設計することができる。
ば新規なビーム偏向光学系および記録再生装置を実現で
きる。そしてこの発明によれば、カップリングレンズを
兼ねたビーム整形光学系を用いる記録再生装置におい
て、ビーム整形光学系の設計が容易化され、ビーム整形
倍率に応じた最適のアナモルフィックレンズを容易且つ
確実に最適設計することができる。
【図１】この発明のビーム整形光学系の実施の１例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】条件（１）を説明するための図である。
【図３】条件（２）を説明するための図である。
【図４】条件（３）を説明するための図である。
【図５】請求項４記載の発明を説明するための図であ
る。
る。
【図６】請求項５記載の発明を説明するための図であ
る。
る。
【図７】記録再生装置を説明するための図である。
２０ 単一のレンズとして構成されたビーム整形光
学系 ３０ 半導体レーザとビーム整形光学系との間にあ
る透明平行平板状の光学素子
学系 ３０ 半導体レーザとビーム整形光学系との間にあ
る透明平行平板状の光学素子
Claims (6)
- 【請求項１】半導体レーザからの光束を、対物レンズに
より記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、
情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置に
おいて、上記半導体レーザからの光束を平行光束化する
とともに、上記半導体レーザの活性層に平行な方向の光
束径を拡大するビーム整形光学系であって、 半導体レーザの活性層と平行的に対応する方向と、上記
活性層に直交的に対応する方向とにおいて、互いに異な
る焦点距離を有する単一のアナモルフィックレンズとし
て構成され、中心肉厚：Ｄ（ｍｍ）が条件： （１）９≦Ｄ≦１２．５ を満足することを特徴とするビーム整形光学系。 - 【請求項２】請求項１記載のビーム整形光学系におい
て、 アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄとが条件： （２）１５．５≦Ｎ・Ｄ≦１８．５ を満足することを特徴とするビーム整形光学系。 - 【請求項３】請求項１または２記載のビーム整形光学系
において、 アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎが条件： （３）Ｎ≧１．５５ を満足することを特徴とするビーム整形光学系。 - 【請求項４】請求項１または２または３記載のビーム整
形光学系において、 ビーム整形倍率：Ｍが、１．５≦Ｍ＜２であって、 アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄが、 直線：Ｎ・Ｄ＝１．７Ｍ＋１３と直線：Ｎ・Ｄ＝２．３
Ｍ＋１３とに挾まれる領域に設定されることを特徴とす
るビーム整形光学系。 - 【請求項５】請求項１または２または３記載のビーム整
形光学系において、 ビーム整形倍率：Ｍが、２≦Ｍ≦４であって、 アナモルフィックレンズの材質の屈折率：Ｎと中心肉
厚：Ｄの積：Ｎ・Ｄが、 直線：Ｎ・Ｄ＝０．４３Ｍ＋１７と直線：Ｎ・Ｄ＝０．
４７Ｍ＋１５とに挾まれる領域に設定されることを特徴
とするビーム整形光学系。 - 【請求項６】半導体レーザからの光束を、対物レンズに
より記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させ、
情報の記録・再生・消去の１以上を行う記録再生装置で
あって、 半導体レーザからの光束を平行光束化するとともに、上
記半導体レーザの活性層に平行な方向の光束径を拡大す
るビーム整形光学系として、請求項１〜５の任意の１に
記載のものを用いたことを特徴とする記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11095985A JP2000292738A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | ビーム整形光学系および記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11095985A JP2000292738A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | ビーム整形光学系および記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292738A true JP2000292738A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14152444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11095985A Pending JP2000292738A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | ビーム整形光学系および記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000292738A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004072698A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Nalux Co., Ltd. | マイクロレンズアレイ一体型レンズ |
| WO2007029776A1 (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光ピックアップ |
| CN105676462A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-06-15 | 核工业理化工程研究院 | 风冷式激光光束整形装置 |
| CN116430595A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-14 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种在正交方向上实现不同光束变换倍率的双镜光学系统 |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP11095985A patent/JP2000292738A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004072698A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Nalux Co., Ltd. | マイクロレンズアレイ一体型レンズ |
| JPWO2004072698A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2006-06-01 | ナルックス株式会社 | マイクロレンズアレイ一体型レンズ |
| WO2007029776A1 (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光ピックアップ |
| US7911925B2 (en) | 2005-09-07 | 2011-03-22 | Panasonic Corporation | Optical pickup |
| JP4901741B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2012-03-21 | パナソニック株式会社 | 光ピックアップ |
| CN105676462A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-06-15 | 核工业理化工程研究院 | 风冷式激光光束整形装置 |
| CN116430595A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-14 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种在正交方向上实现不同光束变换倍率的双镜光学系统 |
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