JPH056262B2 - - Google Patents
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- JPH056262B2 JPH056262B2 JP59067649A JP6764984A JPH056262B2 JP H056262 B2 JPH056262 B2 JP H056262B2 JP 59067649 A JP59067649 A JP 59067649A JP 6764984 A JP6764984 A JP 6764984A JP H056262 B2 JPH056262 B2 JP H056262B2
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- light
- light beam
- prism
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1398—Means for shaping the cross-section of the beam, e.g. into circular or elliptical cross-section
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
- G11B7/08547—Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1356—Double or multiple prisms, i.e. having two or more prisms in cooperation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光情報処理装置、特に半導体レーザ素
子を光源に用いた光情報装置に関する。
子を光源に用いた光情報装置に関する。
近年、ガスレーザに代わつて、半導体レーザ素
子を用いた光情報処理装置の開発が盛んになつて
きた。光デイスクはその一例である。光デイスク
とは半導体レーザ素子を用いて円盤（デイスク）
に記録されている情報信号を再生したり、又はデ
イスクに情報を高密度に記録するものである。す
なわち、半導体レーザを用いてデイスク上に情報
信号を記録したり再生するためには、半導体レー
ザ素子から出たビームを光学系を構成する結合レ
ンズ及び対物レンズを用いてデイスク上に直径
1μｍ程度の微少な光スポツトとして形成しなけ
ればならない。
子を用いた光情報処理装置の開発が盛んになつて
きた。光デイスクはその一例である。光デイスク
とは半導体レーザ素子を用いて円盤（デイスク）
に記録されている情報信号を再生したり、又はデ
イスクに情報を高密度に記録するものである。す
なわち、半導体レーザを用いてデイスク上に情報
信号を記録したり再生するためには、半導体レー
ザ素子から出たビームを光学系を構成する結合レ
ンズ及び対物レンズを用いてデイスク上に直径
1μｍ程度の微少な光スポツトとして形成しなけ
ればならない。
一般に、半導体レーザ素子は、その発光領域の
縦・横比が異なるため、ビームの拡がり角が非等
方的である。この半導体レーザビームの拡がり角
は、半導体レーザ素子の構造によつて異なつてい
る。即ち、第１図に示す如く半導体レーザ素子か
らのビームの遠視野像における出射光分布の水平
方向及び垂直方向のe-2での角度をそれぞれθ、
θ⊥とすると、例えばcps型半導体レーザでは θ＝8゜，θ⊥＝24゜及びθ⊥／θ＝３ …(1) となる。またBH型半導体レーザでは θ＝16゜，θ⊥＝32゜及びθ⊥／θ＝２ …(2) であり、BH型レーザではビーム拡がり角の比は
２、cps型では３になつている。なお、第１図の
横軸は広がり角、その縦軸は光強度である。第２
図は上述した半導体レーザ素子のビーム拡がり角
が等方的でない場合に、デイスク上に直径1μｍ
φ程度の等方的スポツトを形成するための従来の
光情報処理装置の一例を示している。
縦・横比が異なるため、ビームの拡がり角が非等
方的である。この半導体レーザビームの拡がり角
は、半導体レーザ素子の構造によつて異なつてい
る。即ち、第１図に示す如く半導体レーザ素子か
らのビームの遠視野像における出射光分布の水平
方向及び垂直方向のe-2での角度をそれぞれθ、
θ⊥とすると、例えばcps型半導体レーザでは θ＝8゜，θ⊥＝24゜及びθ⊥／θ＝３ …(1) となる。またBH型半導体レーザでは θ＝16゜，θ⊥＝32゜及びθ⊥／θ＝２ …(2) であり、BH型レーザではビーム拡がり角の比は
２、cps型では３になつている。なお、第１図の
横軸は広がり角、その縦軸は光強度である。第２
図は上述した半導体レーザ素子のビーム拡がり角
が等方的でない場合に、デイスク上に直径1μｍ
φ程度の等方的スポツトを形成するための従来の
光情報処理装置の一例を示している。
第２図において、半導体レーザ素子１の一方の
端面から出た等方でない拡がり角をもつたビーム
は結合レンズ２、対物レンズ３によつてデイスク
４上に光スポツト５が形成される。光検出器６は
半導体レーザ素子１の出力の検出器である。な
お、Ａは光軸である。第２図において、結合レン
ズ２の開口数NAは、半導体レーザ１とレンズ２
とのなす半画角をθとすると、 NA＝sinθ ……(3) の関係がある。また半導体レーザ素子１のビーム
拡がり角について、上述したように水平方向及び
垂直方向のe-2での大きさをθ及びθ⊥とする
と、このような半導体レーザ素子を用いてデイス
ク４上に等方的なスポツト５を形成するために
は、 θθ＜θ⊥ ……(4) となるように結合レンズ２の開口数NAを選ばな
ければならない。すなわち、結合レンズ２の開口
数を小さくし、軸外の光線を遮断して、光軸Ａ
（θ＝０）付近のみのビームを用いて、結合レン
ズ２から出た光の強度分布を等方的にさせる必要
がある。第１図に示すビームの広が角と第(1)、(3)
及び(4)式より、cps型レーザでは NA＝0.1 θ＝5.7。（＜θ＜θ⊥）｝ …(5) とすると、結合レンズ２を通つた後のビームはほ
ぼ等方的になり、したがつて、デイスク４上に等
方的なスポツト５が形成される。
端面から出た等方でない拡がり角をもつたビーム
は結合レンズ２、対物レンズ３によつてデイスク
４上に光スポツト５が形成される。光検出器６は
半導体レーザ素子１の出力の検出器である。な
お、Ａは光軸である。第２図において、結合レン
ズ２の開口数NAは、半導体レーザ１とレンズ２
とのなす半画角をθとすると、 NA＝sinθ ……(3) の関係がある。また半導体レーザ素子１のビーム
拡がり角について、上述したように水平方向及び
垂直方向のe-2での大きさをθ及びθ⊥とする
と、このような半導体レーザ素子を用いてデイス
ク４上に等方的なスポツト５を形成するために
は、 θθ＜θ⊥ ……(4) となるように結合レンズ２の開口数NAを選ばな
ければならない。すなわち、結合レンズ２の開口
数を小さくし、軸外の光線を遮断して、光軸Ａ
（θ＝０）付近のみのビームを用いて、結合レン
ズ２から出た光の強度分布を等方的にさせる必要
がある。第１図に示すビームの広が角と第(1)、(3)
及び(4)式より、cps型レーザでは NA＝0.1 θ＝5.7。（＜θ＜θ⊥）｝ …(5) とすると、結合レンズ２を通つた後のビームはほ
ぼ等方的になり、したがつて、デイスク４上に等
方的なスポツト５が形成される。
しかし、このように軸外の光線を多量に遮断す
ると、半導体レーザから放射された光線の一部し
かデイスク上に照射されないので、レーザ素子の
光の利用効率が悪い。特に記録を行うような場合
には、デイスクに設けられた金属薄膜を溶解し穴
を形成しなければならないので、再生する場合よ
り、数倍の光量を必要とする。また、半導体レー
ザ素子は、ある一定以上の光量をだすと寿命が短
かくなる。従つて、半導体レーザ素子を用いた光
情報処理装置にあつては、レーザ素子の光利用効
率を上げ、できるだけ光出力を少なくおさえるこ
とが、寿命及び信頼性の面からぜひ必要なのであ
る。
ると、半導体レーザから放射された光線の一部し
かデイスク上に照射されないので、レーザ素子の
光の利用効率が悪い。特に記録を行うような場合
には、デイスクに設けられた金属薄膜を溶解し穴
を形成しなければならないので、再生する場合よ
り、数倍の光量を必要とする。また、半導体レー
ザ素子は、ある一定以上の光量をだすと寿命が短
かくなる。従つて、半導体レーザ素子を用いた光
情報処理装置にあつては、レーザ素子の光利用効
率を上げ、できるだけ光出力を少なくおさえるこ
とが、寿命及び信頼性の面からぜひ必要なのであ
る。
さて、第２図に示す構成において、半導体レー
ザ素子１にデイスク４からの反射光が帰還する
と、デイスクからの反射光の強弱に応じて半導体
レーザ１の出力が増減するので、デイスク４の情
報を光検出器６の出力によつて再生できる。この
技術は特開昭49−69008号公報に記載されている。
通常、デイスクは約１mm程度の上下ぶれをしなが
ら回転し、対物レンズの焦点深度は2μｍ程度で
あるため、デイスクから信号を再生するために
は、光スポツトをデイスク上で常に直径1μｍ程
度に保持するための焦点合せが必要である。
ザ素子１にデイスク４からの反射光が帰還する
と、デイスクからの反射光の強弱に応じて半導体
レーザ１の出力が増減するので、デイスク４の情
報を光検出器６の出力によつて再生できる。この
技術は特開昭49−69008号公報に記載されている。
通常、デイスクは約１mm程度の上下ぶれをしなが
ら回転し、対物レンズの焦点深度は2μｍ程度で
あるため、デイスクから信号を再生するために
は、光スポツトをデイスク上で常に直径1μｍ程
度に保持するための焦点合せが必要である。
光ビームのデイスク上からの焦点のずれを検出
するため、光源あるいはレンズを光軸方向に微小
振動させ、レーザ出力を同期検波することで、焦
点ずれを検出する技術が特開昭53−17706号公報
で提案されている。この技術による自動焦点制御
引き込み範囲は狭く、約10μｍであると従来から
報告されている（電子材料1979年２号月、67頁）。
第３図は結合レンズ２の開口数NA＝0.1のとき、
デイスク４を光軸方向に沿つて微少に振動したと
きの半導体レーザ素子１からの出力変化を示した
ものである。第３図から明らかなように結合レン
ズ２の開口数NAが0.1と非常に小さいときは、自
動焦点引き込み範囲は10μｍしかないことがわか
る。半導体レーザ素子にデイスクからの反射光を
帰還させる光情報処理装置では上述したように引
き込み範囲が小さいという欠点をもつている。こ
のため、自動焦点制御が困難であり、上下ぶれの
大きなデイスクからの情報再生はできないという
問題があつた。
するため、光源あるいはレンズを光軸方向に微小
振動させ、レーザ出力を同期検波することで、焦
点ずれを検出する技術が特開昭53−17706号公報
で提案されている。この技術による自動焦点制御
引き込み範囲は狭く、約10μｍであると従来から
報告されている（電子材料1979年２号月、67頁）。
第３図は結合レンズ２の開口数NA＝0.1のとき、
デイスク４を光軸方向に沿つて微少に振動したと
きの半導体レーザ素子１からの出力変化を示した
ものである。第３図から明らかなように結合レン
ズ２の開口数NAが0.1と非常に小さいときは、自
動焦点引き込み範囲は10μｍしかないことがわか
る。半導体レーザ素子にデイスクからの反射光を
帰還させる光情報処理装置では上述したように引
き込み範囲が小さいという欠点をもつている。こ
のため、自動焦点制御が困難であり、上下ぶれの
大きなデイスクからの情報再生はできないという
問題があつた。
特開昭53−100844号公報には、非等方な半導体
レーザ光を入射面が直角になるように設置された
複数個のプリズムによつて等方な光ビームに整形
する光学系が記載されている。また、該光学系を
光情報処理装置等に応用することも示唆されてい
る。
レーザ光を入射面が直角になるように設置された
複数個のプリズムによつて等方な光ビームに整形
する光学系が記載されている。また、該光学系を
光情報処理装置等に応用することも示唆されてい
る。
しかし、半導体レーザにはたとえ同一種類の素
子であつても、個体ごとの不可避な特性のバラツ
キがあることが知られており、これは上記した光
の非等方な広がりの断面強度パターンにおいても
同様である。特開昭53−100844号公報の第９図で
は非等方な光ビームからプリズムにより等方な光
ビームを得ている。しかしながら、この例では光
源からの光をシリンドリカルレンズ２５，２６と
回転対称レンズ２７（本願の結合レンズに相当）
によつて平行化している。この回転対称レンズ
は、光束径よりも大きなものを使用している。従
つて半導体レーザごとの発光パターンのバラツキ
には対応できない。
子であつても、個体ごとの不可避な特性のバラツ
キがあることが知られており、これは上記した光
の非等方な広がりの断面強度パターンにおいても
同様である。特開昭53−100844号公報の第９図で
は非等方な光ビームからプリズムにより等方な光
ビームを得ている。しかしながら、この例では光
源からの光をシリンドリカルレンズ２５，２６と
回転対称レンズ２７（本願の結合レンズに相当）
によつて平行化している。この回転対称レンズ
は、光束径よりも大きなものを使用している。従
つて半導体レーザごとの発光パターンのバラツキ
には対応できない。
すなわち、レーザ光を取り扱うレンズの大きさ
については、特開昭53−100844号公報１の第(8)式
に簡明に述べられている。集光系を出射した平行
光束の条件として、その光強度が１／e2以上の光
束径を結像レンズのアパーチヤー径の89.2％とす
れば（すなわちレンズを光束径より一定割合大き
くすれば）結像中心強度を最大にできるというこ
とである。
については、特開昭53−100844号公報１の第(8)式
に簡明に述べられている。集光系を出射した平行
光束の条件として、その光強度が１／e2以上の光
束径を結像レンズのアパーチヤー径の89.2％とす
れば（すなわちレンズを光束径より一定割合大き
くすれば）結像中心強度を最大にできるというこ
とである。
特開昭53−100844号公報では、結像レンズ（像
点側のレンズで本願明細書の対物レンズに相当）
の大きさは上記思想に従い光束の径より大きい。
また光学系を設計するときの当業者の常識とし
て、光学系全体に渡つてレンズの径と光束の径の
関係は同様の条件に統一されると考えるべきであ
る。なぜならば、光学系の後段で大きなレンズを
使用しても前段で小さなレンズを使用すれば、後
段のレンズに入射する光束計は前段のレンズで制
限されてしまい、後段のレンズ規定の意味がない
からである。
点側のレンズで本願明細書の対物レンズに相当）
の大きさは上記思想に従い光束の径より大きい。
また光学系を設計するときの当業者の常識とし
て、光学系全体に渡つてレンズの径と光束の径の
関係は同様の条件に統一されると考えるべきであ
る。なぜならば、光学系の後段で大きなレンズを
使用しても前段で小さなレンズを使用すれば、後
段のレンズに入射する光束計は前段のレンズで制
限されてしまい、後段のレンズ規定の意味がない
からである。
よつて特開昭53−100844号公報は、その(8)式の
条件の結合レンズ（光源側のレンズ）を使用せざ
るを得ない。しかしこのように大きなレンズを使
用すると、上記した半導体レーザごとの楕円形パ
ターンのバラツキが全て後段のプリズムに入射し
てしまう。プリズムの倍率は固定されているため
プリズムで変換された像の大きさもバラついてし
まう。これは特に複数のプリズムにより倍率を大
きくしたときに重大である。
条件の結合レンズ（光源側のレンズ）を使用せざ
るを得ない。しかしこのように大きなレンズを使
用すると、上記した半導体レーザごとの楕円形パ
ターンのバラツキが全て後段のプリズムに入射し
てしまう。プリズムの倍率は固定されているため
プリズムで変換された像の大きさもバラついてし
まう。これは特に複数のプリズムにより倍率を大
きくしたときに重大である。
本発明は上述した欠点を解決し、出射される発
散光が等方的な拡がり角をもたず、また、個体ご
とに発射光の広がりの断面強度パターンがばらつ
いている半導体レーザ素子を用いる装置におい
て、記録媒体上に均等な大きさの等方的なスポツ
トを光の利用効率よく、かつ光学系の面倒な調整
もいらず形成することが可能な光情報処理装置を
提供することを目的とする。
散光が等方的な拡がり角をもたず、また、個体ご
とに発射光の広がりの断面強度パターンがばらつ
いている半導体レーザ素子を用いる装置におい
て、記録媒体上に均等な大きさの等方的なスポツ
トを光の利用効率よく、かつ光学系の面倒な調整
もいらず形成することが可能な光情報処理装置を
提供することを目的とする。
かかる目的を達成するため本発明は、光軸回り
の強度分布が該光軸に関し非等方な光を放射する
半導体レーザと、情報記録媒体と、上記半導体レ
ーザからの光ビームを平行化する回転対称な結合
レンズと、平行化された光ビームを拡大または縮
小する複数のプリズムと、該プリズムからの光を
上記媒体上に収束させる光学系と、上記媒体から
の光ビームの光量変化を検出する手段とからなる
光情報処理装置において、上記回転対称な結合レ
ンズは、以下の条件を満足し、上記複数のプリズ
ムはそれぞれ入射端面と出射端面のなす角及び屈
折率が等しいことを特徴とする。
の強度分布が該光軸に関し非等方な光を放射する
半導体レーザと、情報記録媒体と、上記半導体レ
ーザからの光ビームを平行化する回転対称な結合
レンズと、平行化された光ビームを拡大または縮
小する複数のプリズムと、該プリズムからの光を
上記媒体上に収束させる光学系と、上記媒体から
の光ビームの光量変化を検出する手段とからなる
光情報処理装置において、上記回転対称な結合レ
ンズは、以下の条件を満足し、上記複数のプリズ
ムはそれぞれ入射端面と出射端面のなす角及び屈
折率が等しいことを特徴とする。
条件：θ＜θ≦θ⊥
NA＝sinθ
（ただし、上記半導体レーザからの光ビームの
遠視野像における出射光分布の水平方向及び垂直
方向のe-2での角度をそれぞれθ，θ⊥とし、
上記結合レンズの開口数をNAとする。） 〔作用〕 本願発明は上記構成を有することにより、光源
として等方的な広がり角を持たない半導体レーザ
素子を用いても、媒体上に等方的なスポツトを簡
単な光学系で光利用効率良く形成できるという効
果を奏するものである。
遠視野像における出射光分布の水平方向及び垂直
方向のe-2での角度をそれぞれθ，θ⊥とし、
上記結合レンズの開口数をNAとする。） 〔作用〕 本願発明は上記構成を有することにより、光源
として等方的な広がり角を持たない半導体レーザ
素子を用いても、媒体上に等方的なスポツトを簡
単な光学系で光利用効率良く形成できるという効
果を奏するものである。
すなわち本願発明は、複数プリズムを用いて半
導体レーザビームの整形をする場合において、半
導体レーザの特性ばらつきによつて、像の形、大
きさがばらつくという問題点を、結合レンズの大
きさを規定することで解決している。すなわち半
導体レーザの放射する楕円形ビームのパターン
は、特に強度の弱い部分で固体ごとの出力のバラ
ツキが大きい。そこで本願発明ではレンズの径を
θ＜θ≦θ⊥と規定すことによつて、バラツキ
の大きい部分（本願の第１図、垂直方向の出力
e-2以下の部分）のレーザ光をける。このように
プリズムに入射するビーム形状を揃えることによ
り、プリズムの倍率ｍを決定することを容易に
し、等方的なビームを確実に得ることができる。
導体レーザビームの整形をする場合において、半
導体レーザの特性ばらつきによつて、像の形、大
きさがばらつくという問題点を、結合レンズの大
きさを規定することで解決している。すなわち半
導体レーザの放射する楕円形ビームのパターン
は、特に強度の弱い部分で固体ごとの出力のバラ
ツキが大きい。そこで本願発明ではレンズの径を
θ＜θ≦θ⊥と規定すことによつて、バラツキ
の大きい部分（本願の第１図、垂直方向の出力
e-2以下の部分）のレーザ光をける。このように
プリズムに入射するビーム形状を揃えることによ
り、プリズムの倍率ｍを決定することを容易に
し、等方的なビームを確実に得ることができる。
前述したように非等方的な拡がり角をもつ半導
体レーザ素子１を用いて、デイスク４上に等方な
スポツト５を形成するためには結合レンズ２の開
口数を第(4)，(5)式に示すように小さくする必要が
ある。しかしながら、これでは半導体レーザ素子
から放射された光の一部しかデイスク上に照射さ
れないため、レーザ素子の光の利用効率が悪くな
つてしまう。しかも、デイスクの変位によつて、
レーザ素子端面付近の反射戻り光スポツトの焦点
位置が大きく変化してしまう。すなわち、焦点ず
れによるレーザ素子端面上の反射戻り光スポツト
のぼけが著しく、このために自動焦点引き込み範
囲が10μｍという小さな数になつてしまう。
体レーザ素子１を用いて、デイスク４上に等方な
スポツト５を形成するためには結合レンズ２の開
口数を第(4)，(5)式に示すように小さくする必要が
ある。しかしながら、これでは半導体レーザ素子
から放射された光の一部しかデイスク上に照射さ
れないため、レーザ素子の光の利用効率が悪くな
つてしまう。しかも、デイスクの変位によつて、
レーザ素子端面付近の反射戻り光スポツトの焦点
位置が大きく変化してしまう。すなわち、焦点ず
れによるレーザ素子端面上の反射戻り光スポツト
のぼけが著しく、このために自動焦点引き込み範
囲が10μｍという小さな数になつてしまう。
そこで、本発明者等はデイスク４上の光スポツ
ト５が等方になるという結合レンズの条件である
第(4)式を無視して、結合レンズ２の開口数NAを
大きくしたときの焦点引き込み範囲を実験的に求
めてみた。第４図は、開口数NA（sinθ）の異な
る数種の結合レンズについて、デイスク４を光軸
方向に沿つて微少に移動したときの半導体レーザ
素子からの出力変化を示したものである。第４図
から明らかなように、結合レンズは開口数が大き
ければ大きいほど自動焦点引きみ範囲が大きくな
り、デイスクの上下ぶれに対して完全な自動焦点
が実現できることとなる。しかも、結合レンズの
開口数が大きくなると、半導体レーザ素子からの
ビームがそれだけ多く結合レンズに入射され、光
の利用効率が高くなる。しかし、結合レンズの開
口数NAがほぼ第１図に示す遠視野像のe-2での
垂直方向の拡がり角度θ⊥を満足すれば実質的に
半導体レーザ素子からのビームを殆んど結合レン
ズに入射されることとなる。したがつて、実質的
には、 θ＜θ≦θ⊥ ……(6) を満足すればよいのである。
ト５が等方になるという結合レンズの条件である
第(4)式を無視して、結合レンズ２の開口数NAを
大きくしたときの焦点引き込み範囲を実験的に求
めてみた。第４図は、開口数NA（sinθ）の異な
る数種の結合レンズについて、デイスク４を光軸
方向に沿つて微少に移動したときの半導体レーザ
素子からの出力変化を示したものである。第４図
から明らかなように、結合レンズは開口数が大き
ければ大きいほど自動焦点引きみ範囲が大きくな
り、デイスクの上下ぶれに対して完全な自動焦点
が実現できることとなる。しかも、結合レンズの
開口数が大きくなると、半導体レーザ素子からの
ビームがそれだけ多く結合レンズに入射され、光
の利用効率が高くなる。しかし、結合レンズの開
口数NAがほぼ第１図に示す遠視野像のe-2での
垂直方向の拡がり角度θ⊥を満足すれば実質的に
半導体レーザ素子からのビームを殆んど結合レン
ズに入射されることとなる。したがつて、実質的
には、 θ＜θ≦θ⊥ ……(6) を満足すればよいのである。
しかし、第(6)式を満足する結合レンズ２を通過
した光ビームは等方的でないので光スポツト５も
等方的でなくなつてしまう。本発明においては、
これを解決するために第５図に示すように、第(6)
式を満足する結合レンズ２の後段にプリズム７及
び８を配置する。第５図においてはプリズム７，
８はその頂角をθ〓、屈折率をＮとする直角プリズ
ムとし、入射角をθi、入射ビーム径Ｉと、屈折ビ
ーム径Ｏの比（ビーム倍率）をｍ＝Ｏ／Ｉとすると、 これらは、それぞれ次式で与えられる。
した光ビームは等方的でないので光スポツト５も
等方的でなくなつてしまう。本発明においては、
これを解決するために第５図に示すように、第(6)
式を満足する結合レンズ２の後段にプリズム７及
び８を配置する。第５図においてはプリズム７，
８はその頂角をθ〓、屈折率をＮとする直角プリズ
ムとし、入射角をθi、入射ビーム径Ｉと、屈折ビ
ーム径Ｏの比（ビーム倍率）をｍ＝Ｏ／Ｉとすると、 これらは、それぞれ次式で与えられる。
また、Ｐ偏光（紙面に平行に振動している偏
光）のプリズムの入射面における反射率は次式で
与えられる。
光）のプリズムの入射面における反射率は次式で
与えられる。
ここでθi＋θ〓＝90゜とすると、RP＝０となりプリ
ズムの入射面の光の損失はゼロとなる。
ズムの入射面の光の損失はゼロとなる。
（θi＝θ〓の場合は、垂直入射の時なので、プリ
ズムの効果がない。）ここで、Rp＝０となるの
は、いわゆるブリユースター角といわれるtan2θi
＝Ｎのときである。このとき、第(7)式はそれぞれ
次式の関係になる。
ズムの効果がない。）ここで、Rp＝０となるの
は、いわゆるブリユースター角といわれるtan2θi
＝Ｎのときである。このとき、第(7)式はそれぞれ
次式の関係になる。
但し、ビームの倍率ｍは使用する半導体レーザ
素子の構造によつて設定される。即ち、プリズム
は半導体レーザ素子からのビームの拡がりの水平
方向を伸長せしめて、その垂直方向と一致させ
て、プリズムから出た光の強度分布を等方的にす
る。したがつて、半導体レーザ素子からのビーム
を殆んど結合レンズに入射させた場合、等方的な
ビームを得るためには、ビーム倍率ｍをビームの
拡がり角の比θ⊥／θと一致させる必要があ
る。例えばcps型半導体レーザ素子を用いる場合
は、第(1)式よりビーム倍率ｍを３とする。このと
き、プリズム７，８の形状は第(9)式より ｍ＝３ Ｎ＝1.732 θi＝60゜ θ〓＝30゜ Rp＝０ …(10) となる。
素子の構造によつて設定される。即ち、プリズム
は半導体レーザ素子からのビームの拡がりの水平
方向を伸長せしめて、その垂直方向と一致させ
て、プリズムから出た光の強度分布を等方的にす
る。したがつて、半導体レーザ素子からのビーム
を殆んど結合レンズに入射させた場合、等方的な
ビームを得るためには、ビーム倍率ｍをビームの
拡がり角の比θ⊥／θと一致させる必要があ
る。例えばcps型半導体レーザ素子を用いる場合
は、第(1)式よりビーム倍率ｍを３とする。このと
き、プリズム７，８の形状は第(9)式より ｍ＝３ Ｎ＝1.732 θi＝60゜ θ〓＝30゜ Rp＝０ …(10) となる。
したがつて、第(1)式で表わされるビーム拡がり
角をもつcsp型半導体レーザについて第(10)式で表
わされるプリズム７，８を第５図において結合レ
ンズ２の直後に挿入することによつて、プリズム
７，８によつて等方なビームに変換することが可
能である。この等方になつた光ビームは対物レン
ズ３によつてデイスク４上に等方なスポツト５を
得ることが可能となり、レーザ素子からのビーム
は殆んどすべてデイスク上に照射される。しかも
結合レンズ２の開口数を大きくしているために、
自割焦点の引込み範囲は拡大されている。また、
プリズム入射による光の損失がないために光の利
用効率が優れている。
角をもつcsp型半導体レーザについて第(10)式で表
わされるプリズム７，８を第５図において結合レ
ンズ２の直後に挿入することによつて、プリズム
７，８によつて等方なビームに変換することが可
能である。この等方になつた光ビームは対物レン
ズ３によつてデイスク４上に等方なスポツト５を
得ることが可能となり、レーザ素子からのビーム
は殆んどすべてデイスク上に照射される。しかも
結合レンズ２の開口数を大きくしているために、
自割焦点の引込み範囲は拡大されている。また、
プリズム入射による光の損失がないために光の利
用効率が優れている。
なお、第５図に於いて半導体レーザ素子１から
のビームは、図の矢印で示すようにＰ偏光（偏光
面が紙面に平行に振動している）に設定されてい
る。
のビームは、図の矢印で示すようにＰ偏光（偏光
面が紙面に平行に振動している）に設定されてい
る。
第６図は、本発明の他の実施例の構成を示す図
であり、第５図と同一符号は同一又は均等部分を
示す。第６図の実施例では、第５図の実施例と異
なり、ビームの拡がりの垂直方向を縮少して、そ
の水平方向と一致するようにした場合であり、プ
リズム７，８の入射面が、第５図の実施例とは逆
に配置されている。即ち、半導体レーザ素子１か
らのビームは、図の黒丸で示す如くＳ偏光（偏光
面が紙面に垂直に振動している）に設定され、こ
れが１／２波長板９によつてＰ偏光に変換されて、 プリズム７，８に入射されてるのである。かくす
ることにより、対物レンズ３の小型化が可能とな
る。
であり、第５図と同一符号は同一又は均等部分を
示す。第６図の実施例では、第５図の実施例と異
なり、ビームの拡がりの垂直方向を縮少して、そ
の水平方向と一致するようにした場合であり、プ
リズム７，８の入射面が、第５図の実施例とは逆
に配置されている。即ち、半導体レーザ素子１か
らのビームは、図の黒丸で示す如くＳ偏光（偏光
面が紙面に垂直に振動している）に設定され、こ
れが１／２波長板９によつてＰ偏光に変換されて、 プリズム７，８に入射されてるのである。かくす
ることにより、対物レンズ３の小型化が可能とな
る。
第７図は本発明の他の実施例の構成を示す図で
あり、第５図に示す実施例の構成において、プリ
ズム８と対物レンズ３との間にプリズム１１を配
置している。かかる実施例により、デイスク４か
らの反射光の変化を上記プリズム１１から検出す
ることが可能となる。なお、１０は１／４波長板、 １２は光検出器である。
あり、第５図に示す実施例の構成において、プリ
ズム８と対物レンズ３との間にプリズム１１を配
置している。かかる実施例により、デイスク４か
らの反射光の変化を上記プリズム１１から検出す
ることが可能となる。なお、１０は１／４波長板、 １２は光検出器である。
また、以上の実施例の説明においては、デイス
クからの反射光の光量の変化を半導体レーザの他
方向からのレーザ光の変化として検出する場合に
ついて述べたが、反射光の変化を半導体レーザ１
の駆動電流の変化として検出する場合に於ても、
本発明が適用できるのは勿論のことである。
クからの反射光の光量の変化を半導体レーザの他
方向からのレーザ光の変化として検出する場合に
ついて述べたが、反射光の変化を半導体レーザ１
の駆動電流の変化として検出する場合に於ても、
本発明が適用できるのは勿論のことである。
また、Rp＝０となるＮ＝√の点付近ならば
ほとんどRp０である。実際問題としては、プ
リズム７，８の屈折率として正確に√にするこ
とはできない場合でも、Rp＝０となる屈折率Ｎ
（＝√）の付近ならば、Rpはほとんど零なので
その近傍の屈折率ならば、充分に使用可能であ
る。第８図にビームの倍率ｍとプリズムの入射面
での反射率Rpの関係を示す。仮に１個のプリズ
ムで構成する場合には、光の反射率を少なく、ビ
ーム倍率ｍ＝２〜３を設定すると、プリズムの屈
折率Ｎのかなり大きいものが必要となる。図中に
BK−７（Ｎ＝1.51）、SF−11（Ｎ＝1.764）からな
るプリズムを１個用いた場合の関係をそれぞれ一
点鎖線、波線で示す。半導体レーザのビームのθ
⊥とθの比は通常２倍〜４倍程度はあるため、
１個で構成することは、かなり困難がともなう。
本実施例のように、２個で構成すると、１個で構
成する場合の上記の欠点をとり除くことが可能に
なる。図中にBK−７からなるプリズムを２個用
いた場合の関係を実線で示す。一般に広く知られ
ているBK−７の場合、波長8000Åの付近は屈折
率Ｎ＝1.51である。この場合は、ｍ＝2.28倍の時
がRp＝０となる。しかもｍ≒2.1〜2.5の領域で透
過率は99.9％以上である。99％まで許容するなら
ばｍ≒1.8〜３まで使用できる。
ほとんどRp０である。実際問題としては、プ
リズム７，８の屈折率として正確に√にするこ
とはできない場合でも、Rp＝０となる屈折率Ｎ
（＝√）の付近ならば、Rpはほとんど零なので
その近傍の屈折率ならば、充分に使用可能であ
る。第８図にビームの倍率ｍとプリズムの入射面
での反射率Rpの関係を示す。仮に１個のプリズ
ムで構成する場合には、光の反射率を少なく、ビ
ーム倍率ｍ＝２〜３を設定すると、プリズムの屈
折率Ｎのかなり大きいものが必要となる。図中に
BK−７（Ｎ＝1.51）、SF−11（Ｎ＝1.764）からな
るプリズムを１個用いた場合の関係をそれぞれ一
点鎖線、波線で示す。半導体レーザのビームのθ
⊥とθの比は通常２倍〜４倍程度はあるため、
１個で構成することは、かなり困難がともなう。
本実施例のように、２個で構成すると、１個で構
成する場合の上記の欠点をとり除くことが可能に
なる。図中にBK−７からなるプリズムを２個用
いた場合の関係を実線で示す。一般に広く知られ
ているBK−７の場合、波長8000Åの付近は屈折
率Ｎ＝1.51である。この場合は、ｍ＝2.28倍の時
がRp＝０となる。しかもｍ≒2.1〜2.5の領域で透
過率は99.9％以上である。99％まで許容するなら
ばｍ≒1.8〜３まで使用できる。
このように本発明によれば屈折率Ｎの小さいプ
リズムで反射損失少なくビームの倍率を大きくで
きるとともに、その使用範囲も拡大することがで
きる。よつて、通常の光学ガラスで、光の利用効
率の優れた、ビーム成形を行うことができる長所
を持つ。
リズムで反射損失少なくビームの倍率を大きくで
きるとともに、その使用範囲も拡大することがで
きる。よつて、通常の光学ガラスで、光の利用効
率の優れた、ビーム成形を行うことができる長所
を持つ。
以上説明した如く本発明によれば、結合レンズ
の条件を規定し、屈折率及び頂角の等しい複数個
のプリズムを使用することにより、等方的な拡り
角をもたず、また、拡り角が個体ごとにバラつい
ている半導体レーザ素子を用いた光情報処理装置
において、装置ごとにプリズム倍率などの特性を
変えることなしに記録媒体上に等方的なスポツト
を光利用効率よく形成することができる。
の条件を規定し、屈折率及び頂角の等しい複数個
のプリズムを使用することにより、等方的な拡り
角をもたず、また、拡り角が個体ごとにバラつい
ている半導体レーザ素子を用いた光情報処理装置
において、装置ごとにプリズム倍率などの特性を
変えることなしに記録媒体上に等方的なスポツト
を光利用効率よく形成することができる。
第１図は、半導体レーザ光の遠視野像を示す
図、第２図は、従来の光情報処理装置を説明する
ための図、第３図は、従来の自動焦点の引き込み
範囲を説明する図、第４図は、本発明による自動
焦点の引き込み範囲を説明する図、第５図、第６
図、及び第７図は本発明の一実施例の構成を示す
図、第８図は、プリズムの入射面での反射率とビ
ーム倍率の関係を示す図である。 符号の説明、１……半導体レーザ、２……結合
レンズ、３……対物レンズ、４……デイスク、
７，８……プリズム。
図、第２図は、従来の光情報処理装置を説明する
ための図、第３図は、従来の自動焦点の引き込み
範囲を説明する図、第４図は、本発明による自動
焦点の引き込み範囲を説明する図、第５図、第６
図、及び第７図は本発明の一実施例の構成を示す
図、第８図は、プリズムの入射面での反射率とビ
ーム倍率の関係を示す図である。 符号の説明、１……半導体レーザ、２……結合
レンズ、３……対物レンズ、４……デイスク、
７，８……プリズム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光軸回りの強度分布が該光軸に関し非等方な
光を放射する半導体レーーザと、情報記録媒体
と、上記半導体レーザからの光ビームを平行化す
る回転対称な結合レンズと、平行化された光ビー
ムを拡大または縮小する複数のプリズムと、該プ
リズムからの光を上記媒体上に収束させる光学系
と、上記媒体からの光ビームの光量変化を検出す
る手段とからなる光情報処理装置において、上記
回転対称な結合レンズは、以下の条件を満足し、
上記複数のプリズムはそれぞれ入射端面と出射端
面のなす角及び屈折率が等しいことを特徴とする
光情報処理装置。 条件：θ＜θ≦θ⊥ NA＝sinθ （ただし、上記半導体レーザからの光ビームの
遠視野像における出射光分布の水平方向及び垂直
方向のe-2での角度をそれぞれθ，θ⊥とし、
上記結合レンズの開口数をNAとする。） ２ 上記半導体レーザは非等分布の短軸方向に偏
光された光ビームを出力する半導体レーザ素子で
あり、上記光学系は上記レーザ素子からの光ビー
ムが入射面内で偏光するように配設されたプリズ
ムを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光情報処理装置。 ３ 上記プリズムと上記レーザ素子の間の光路中
に1/2波長板を設けると共に、該波長板からの光
ビームが垂直に入射するよう上記プリズムが配設
されたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の光情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067649A JPS59229753A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 光情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067649A JPS59229753A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 光情報処理装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59149442A Division JPS60106038A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229753A JPS59229753A (ja) | 1984-12-24 |
| JPH056262B2 true JPH056262B2 (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=13351078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59067649A Granted JPS59229753A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 光情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229753A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477386A (en) * | 1991-07-24 | 1995-12-19 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical system for optical disc apparatus including anamorphic prisms |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53100844A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-02 | Canon Inc | Beam shaping optical system |
| JPS5455184A (en) * | 1977-10-11 | 1979-05-02 | Canon Inc | Semiconductor laser light source unit |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59067649A patent/JPS59229753A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59229753A (ja) | 1984-12-24 |
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