JPH0576610B2 - - Google Patents
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- JPH0576610B2 JPH0576610B2 JP59139458A JP13945884A JPH0576610B2 JP H0576610 B2 JPH0576610 B2 JP H0576610B2 JP 59139458 A JP59139458 A JP 59139458A JP 13945884 A JP13945884 A JP 13945884A JP H0576610 B2 JPH0576610 B2 JP H0576610B2
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- optical system
- semiconductor laser
- objective lens
- beam shaping
- lens
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- 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
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- G—PHYSICS
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- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明はビーム整形光学系に関し、より詳細に
はレーザ光を絞つて、光記録デイスクに照射して
信号を記録再生する装置の光ピツクアツプに適用
しうるビーム整形光学系に関するものである。
はレーザ光を絞つて、光記録デイスクに照射して
信号を記録再生する装置の光ピツクアツプに適用
しうるビーム整形光学系に関するものである。
（従来技術）
第２図に示す光ピツクアツプ光学系において、
半導体レーザ１から出射した光は、カツプリング
レンズ２により平行ビームになり、偏光ビームス
プリツタ３、1/4波長板４を通り、対物レンズ５
で集光されて光記録デイスク６上に微小なスポツ
トを形成する。
半導体レーザ１から出射した光は、カツプリング
レンズ２により平行ビームになり、偏光ビームス
プリツタ３、1/4波長板４を通り、対物レンズ５
で集光されて光記録デイスク６上に微小なスポツ
トを形成する。
光記録デイスク６からの反射光は、再び対物レ
ンズ５、1/4波長板４を通り偏光ビームスプリツ
タ３で直角に曲がり、トラツク検出２分割素子７
に入射する。
ンズ５、1/4波長板４を通り偏光ビームスプリツ
タ３で直角に曲がり、トラツク検出２分割素子７
に入射する。
ところで、半導体レーザ１は発行の分布が非等
方であり、第３図に示す様に半導体レーザの接合
に平行な（）方向とこれに垂直な（⊥）方向で
の強度分布が異なつている。フアー・フイール
ド・パターンの代表的な値は半値全幅でθ＝
10°，θ⊥＝30°である。このような非等方な光束
をカツプリングレンズで集光し、そのまま対物レ
ンズで集光すると形成されるスポツトは楕円にな
る。第４図に示す如く、楕円スポツト８が光記録
デイスクに照射されると、複数のトラツク９に光
が照射されるのでトラツク信号が弱くなつてしま
う。
方であり、第３図に示す様に半導体レーザの接合
に平行な（）方向とこれに垂直な（⊥）方向で
の強度分布が異なつている。フアー・フイール
ド・パターンの代表的な値は半値全幅でθ＝
10°，θ⊥＝30°である。このような非等方な光束
をカツプリングレンズで集光し、そのまま対物レ
ンズで集光すると形成されるスポツトは楕円にな
る。第４図に示す如く、楕円スポツト８が光記録
デイスクに照射されると、複数のトラツク９に光
が照射されるのでトラツク信号が弱くなつてしま
う。
そこで、ビーム整形光学系を用い、対物レンズ
に入射するビームを特定方向に拡大して、略円形
なスポツトを得る方策が試みられている。
に入射するビームを特定方向に拡大して、略円形
なスポツトを得る方策が試みられている。
第５図，第６図に凹凸シリンダーレンズによる
ビーム整形光学系を用いた光ピツクアツプ光学系
の構成を示す。半導体レーザの接合面に平行な断
面を説明した第５図において、半導体レーザ１よ
り出射された光はカツプリングレンズ２により平
行光束となり、凹シリンダーレンズ９により発散
光束となる。そして、凸シリンダーレンズ１０に
より再び平行光束となり、対物レンズ５で集光さ
れて光記録デイスク６上にスポツトを形成する。
半導体レーザの接合面に垂直な断面を説明した第
８図においてはビーム整形光学系１１はパワーを
有しないのでカツプリングレンズ２により平行光
束とされた後、対物レンズ５で集光される。
ビーム整形光学系を用いた光ピツクアツプ光学系
の構成を示す。半導体レーザの接合面に平行な断
面を説明した第５図において、半導体レーザ１よ
り出射された光はカツプリングレンズ２により平
行光束となり、凹シリンダーレンズ９により発散
光束となる。そして、凸シリンダーレンズ１０に
より再び平行光束となり、対物レンズ５で集光さ
れて光記録デイスク６上にスポツトを形成する。
半導体レーザの接合面に垂直な断面を説明した第
８図においてはビーム整形光学系１１はパワーを
有しないのでカツプリングレンズ２により平行光
束とされた後、対物レンズ５で集光される。
ここで、凹シリンダーレンズ９及び凸シリンダ
ーレンズ１０を以てビーム整形光学系１１が構成
されている。
ーレンズ１０を以てビーム整形光学系１１が構成
されている。
第５図において、カツプリングレンズ２の直後
の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム径
は ＝2fc・sin（θ／２） ……(1) となり、第６図において、同垂直方向のビーム径
⊥は ⊥＝2fcsin（θ⊥／２） ……(2) となる。但し、fcはカツプリングレンズの焦点距
離、Ｍはビーム整形光学径の倍率とする。
の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム径
は ＝2fc・sin（θ／２） ……(1) となり、第６図において、同垂直方向のビーム径
⊥は ⊥＝2fcsin（θ⊥／２） ……(2) となる。但し、fcはカツプリングレンズの焦点距
離、Ｍはビーム整形光学径の倍率とする。
又、第５図においてビーム整形光学系１１の直
後の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム
径Bは、 B＝Ｍ・＝２・Ｍ・fc・sin（θ／２）
……(3) となり、第６図において、同垂直方向はビーム整
形光学系１１のパワーがないので、ビーム径は
⊥に等しい。
後の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム
径Bは、 B＝Ｍ・＝２・Ｍ・fc・sin（θ／２）
……(3) となり、第６図において、同垂直方向はビーム整
形光学系１１のパワーがないので、ビーム径は
⊥に等しい。
さて、従来、ビーム整形直後のビームは略円形
にしていた。すると、この場合、半導体レーザの
接合面と平行方向、垂直方向でのビーム整形直径
のビーム径は、B⊥＝⊥と等しくなるので ∴ ２・Ｍ・fc・sin（θ／２）＝２・fc・sin
（θ⊥／２） ∴ Ｍ＝sin（θ⊥／２）／sin（θ／２） ……(4) と倍率を設定している。代表的なフアー・フイー
ルド・パターンの値では、θ＝10°，θ⊥＝30°で
はＭ＝3.0になる。
にしていた。すると、この場合、半導体レーザの
接合面と平行方向、垂直方向でのビーム整形直径
のビーム径は、B⊥＝⊥と等しくなるので ∴ ２・Ｍ・fc・sin（θ／２）＝２・fc・sin
（θ⊥／２） ∴ Ｍ＝sin（θ⊥／２）／sin（θ／２） ……(4) と倍率を設定している。代表的なフアー・フイー
ルド・パターンの値では、θ＝10°，θ⊥＝30°で
はＭ＝3.0になる。
このように、ビーム整形で３倍までビームを拡
大すると光束が広がり、遂には、対物レンズの有
効径より大きくなりケラレル光束が大きくなつ
て、対物レンズより出射するパワーと、半導体レ
ーザのパワーとの比で表わされる光利用効率が小
さくなる。これに伴ない半導体レーザの出力も大
きなものが必要になりコスト高になるという問題
がある。
大すると光束が広がり、遂には、対物レンズの有
効径より大きくなりケラレル光束が大きくなつ
て、対物レンズより出射するパワーと、半導体レ
ーザのパワーとの比で表わされる光利用効率が小
さくなる。これに伴ない半導体レーザの出力も大
きなものが必要になりコスト高になるという問題
がある。
（目的）
従つて、本発明の目的は、スポツト径を略円形
にしてスポツトが隣接するトラツクに照射しない
ようにしてトラツク信号の再生レベルを上げトラ
ツク信号を安定させると共に、光利用効率も高め
ることのできるビーム整形光学系を提供すること
にある。
にしてスポツトが隣接するトラツクに照射しない
ようにしてトラツク信号の再生レベルを上げトラ
ツク信号を安定させると共に、光利用効率も高め
ることのできるビーム整形光学系を提供すること
にある。
（構成）
本発明は上記の目的を達成させるため、対物レ
ンズによるケラレの割合の実用的な設定範囲を示
したことを特徴とする。以下、本発明の一実施例
に基づいて具体的に説明する。
ンズによるケラレの割合の実用的な設定範囲を示
したことを特徴とする。以下、本発明の一実施例
に基づいて具体的に説明する。
第２図及び第５図、第６図に示した光学系にお
いて、光記録デイスク６上でのスポツト径は、対
物レンズ５への入射ビーム径がある程度以上大き
くなると殆んど一定になつてくる。そして、対物
レンズ有効径でビームをケルことにより入射ビー
ムは平面波に近づき、スポツト径は回折限界で与
えられる一定値に近づく。すなわち、対物レンズ
５によるビームのケラレがある程度以上大きくな
るとスポツト径はほぼ一定になる。従つて再生さ
れるトラツク信号も安定する。
いて、光記録デイスク６上でのスポツト径は、対
物レンズ５への入射ビーム径がある程度以上大き
くなると殆んど一定になつてくる。そして、対物
レンズ有効径でビームをケルことにより入射ビー
ムは平面波に近づき、スポツト径は回折限界で与
えられる一定値に近づく。すなわち、対物レンズ
５によるビームのケラレがある程度以上大きくな
るとスポツト径はほぼ一定になる。従つて再生さ
れるトラツク信号も安定する。
この状態を第１図ａ，ｂに示す。第１図ａにお
いて横軸に対物レンズによるビームのケラレの割
合Ｐ、縦軸はスポツト径及びトラツク信号が各々
目盛られており、破線はスポツト径、実線はトラ
ツク信号の特性を各々示している。ケラレの割合
Ｐについて、第５図と同じ部材構成の第７図を参
照して説明する。対物レンズ５の有効径Φは、対
物レンズ５の焦点距離をf0、開口数をNA0とする
と、 Φ＝２・f0・NA0 ……(5) で与えられる。
いて横軸に対物レンズによるビームのケラレの割
合Ｐ、縦軸はスポツト径及びトラツク信号が各々
目盛られており、破線はスポツト径、実線はトラ
ツク信号の特性を各々示している。ケラレの割合
Ｐについて、第５図と同じ部材構成の第７図を参
照して説明する。対物レンズ５の有効径Φは、対
物レンズ５の焦点距離をf0、開口数をNA0とする
と、 Φ＝２・f0・NA0 ……(5) で与えられる。
そして、ケラレの割合Ｐを
Ｐ＝B／Φ＝Ｍ・fc・sin（θ／２）／f0・NA0…
…(6) とする。なお第７図中符号５０は光強度分布を示
す。
…(6) とする。なお第７図中符号５０は光強度分布を示
す。
第１図ａによれば、開口数NA0＝0.5のとき、
スポツト径の最小値は約0.9μｍであり、これより
約１割大きい1.0μｍのスポツト径以下であれば、
スポツトは略円形とみなすことができる。従つ
て、Ｐ＞0.55の範囲はクロストークの生じない限
界値とみなすことができる。
スポツト径の最小値は約0.9μｍであり、これより
約１割大きい1.0μｍのスポツト径以下であれば、
スポツトは略円形とみなすことができる。従つ
て、Ｐ＞0.55の範囲はクロストークの生じない限
界値とみなすことができる。
ちなみに、θ＝10°でビーム整形をしない場
合、例えば第２図に示す如き光学系を用いた場合
にはfc＝９mm、f0＝4.35mm、NA0＝0.5とすると、
Ｐ＝0.36になり、これに対応するスポツト径は約
1.2μｍ、トラツク信号は60mVである。
合、例えば第２図に示す如き光学系を用いた場合
にはfc＝９mm、f0＝4.35mm、NA0＝0.5とすると、
Ｐ＝0.36になり、これに対応するスポツト径は約
1.2μｍ、トラツク信号は60mVである。
これに対し、本発明に係る設定値である例えば
Ｐ＝0.55のとき、スポツト径は約1.0μｍで略円形
となり、トラツク信号は約100mVも出る。よつ
てビーム整形による効果は十分である。
Ｐ＝0.55のとき、スポツト径は約1.0μｍで略円形
となり、トラツク信号は約100mVも出る。よつ
てビーム整形による効果は十分である。
次に、ケラレの割合Ｐと光利用効率、半導体レ
ーザのパワー比の関係を示した第１図ｂを参照し
つつ、本発明による上限の設定根拠を説明する。
ーザのパワー比の関係を示した第１図ｂを参照し
つつ、本発明による上限の設定根拠を説明する。
半導体レーザのパワー比は、記録のために必要
な半導体レーザのパワーの下限値をＰ＝1.08（従
来例Ｍ＝3.0）の時を１として規格化している。
Ｐ＝0.8の場合には、光利用効率は55％であり、
これはＰ＝1.08の場合の光利用効率45％に対し10
％上まわつている。これを半導体レーザのパワー
比でみると、約２割少なくてすむことになる。
な半導体レーザのパワーの下限値をＰ＝1.08（従
来例Ｍ＝3.0）の時を１として規格化している。
Ｐ＝0.8の場合には、光利用効率は55％であり、
これはＰ＝1.08の場合の光利用効率45％に対し10
％上まわつている。これを半導体レーザのパワー
比でみると、約２割少なくてすむことになる。
以上により、ビーム整形に際し、半導体レーザ
の接合面に平行な方向の倍率を、以下の条件に定
めると光利用効率が高く、且つトラツク信号強度
も高いビーム整形光学系を得ることができる。
の接合面に平行な方向の倍率を、以下の条件に定
めると光利用効率が高く、且つトラツク信号強度
も高いビーム整形光学系を得ることができる。
0.55＜Ｍ・fc・sin（θ／２）／f0・NA0＜0.8……(
7) なお、本発明はシリンダーレンズを用いたビー
ム整形光学系に限定されるものではなく、プリズ
ムを用いた光学系についても上記と同じような効
果を得ることができる。第８図はその一例を示し
たもので、符号１２が、プリズムからなるビーム
整形光学系を示す。
7) なお、本発明はシリンダーレンズを用いたビー
ム整形光学系に限定されるものではなく、プリズ
ムを用いた光学系についても上記と同じような効
果を得ることができる。第８図はその一例を示し
たもので、符号１２が、プリズムからなるビーム
整形光学系を示す。
（効果）
本発明によりビーム整形光学系の倍率設定を行
なえば、スポツトを略円形にできると共に光利用
効率も高くとれ好都合である。
なえば、スポツトを略円形にできると共に光利用
効率も高くとれ好都合である。
第１図は対物レンズによるビームのケラレの割
合を変化させたときにあらわれる光ピツクアツプ
特性図、第２図はビーム整形を用いない光ピツク
アツプ光学系の構成図、第３図は半導体レーザ出
射光の発光分布を説明した図、第４図は楕円スポ
ツトが複数のトラツクに照射される状況を説明し
た図、第５図は本発明の実施に好適な光ピツクア
ツプ光学系であつて、半導体レーザの接合面と平
行な方向についての光路パターンを説明した図、
第６図は本発明の実施に好適な光ピツクアツプ光
学系であつて、半導体レーザの接合面と垂直な方
向についての光路パターンを説明した図、第７図
は同上第５図の光学系の構成において、対物レン
ズの有効性Φと半導体レーザの接合面に平行方向
のビーム系Bを説明した図、第８図はビーム整
形光学系としてプリズムを用いた場合の光路パタ
ーン図である。 １１，１２……ビーム整形光学系。
合を変化させたときにあらわれる光ピツクアツプ
特性図、第２図はビーム整形を用いない光ピツク
アツプ光学系の構成図、第３図は半導体レーザ出
射光の発光分布を説明した図、第４図は楕円スポ
ツトが複数のトラツクに照射される状況を説明し
た図、第５図は本発明の実施に好適な光ピツクア
ツプ光学系であつて、半導体レーザの接合面と平
行な方向についての光路パターンを説明した図、
第６図は本発明の実施に好適な光ピツクアツプ光
学系であつて、半導体レーザの接合面と垂直な方
向についての光路パターンを説明した図、第７図
は同上第５図の光学系の構成において、対物レン
ズの有効性Φと半導体レーザの接合面に平行方向
のビーム系Bを説明した図、第８図はビーム整
形光学系としてプリズムを用いた場合の光路パタ
ーン図である。 １１，１２……ビーム整形光学系。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザからの光束をカツプリングレン
ズでコリメートするとともにその光束について前
記半導体レーザの接合面に平行な方向での径を拡
大するビーム整形光学系を通過させてから、前記
光束における、前記半導体レーザの接合面に垂直
な方向の半値全幅にほぼ等しい有効径を有する対
物レンズで集光しスポツトを形成させる光学系に
おいて、以下の倍率を満足する様に設定したこと
を特徴とするビーム整形光学系。 0.55≦［Ｍ・fc・sin（θ／２）］／［f0・NA0］≦
0.8 但し、Ｍは ビーム整形光学系の倍率 fcは カツプリングレンズの焦点距離 θは 半導体レーザの接合面に平行な
方向での発散角 f0は 対物レンズの焦点距離 NA0は 対物レンズの開口数
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59139458A JPS6118918A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | ビ−ム整形光学系 |
| US06/752,356 US4635244A (en) | 1984-07-05 | 1985-07-05 | Optical beam shaping system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59139458A JPS6118918A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | ビ−ム整形光学系 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6239029A Division JP2538192B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光ディスク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6118918A JPS6118918A (ja) | 1986-01-27 |
| JPH0576610B2 true JPH0576610B2 (ja) | 1993-10-25 |
Family
ID=15245682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59139458A Granted JPS6118918A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | ビ−ム整形光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4635244A (ja) |
| JP (1) | JPS6118918A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4768180A (en) * | 1986-03-17 | 1988-08-30 | Laser Magnetic Storage International Company | Multistage tracking system |
| JPH087329B2 (ja) * | 1986-05-19 | 1996-01-29 | コニカ株式会社 | 光情報の記録再生用光学系 |
| US5155718A (en) * | 1988-01-25 | 1992-10-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Optical record medium reading apparatus having a de-focussed light beam projected on an optical record medium |
| DE69031599T2 (de) * | 1989-02-13 | 1998-05-28 | Omron Tateisi Electronics Co | Datenaufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung für optische Karte |
| CA2012401C (en) * | 1989-05-26 | 1994-05-10 | Anthony G. Dewey | Focus-error detection using prism-enhanced spot size monitoring |
| KR100230529B1 (ko) * | 1990-11-05 | 1999-11-15 | 가나이 쓰도무 | 광디스크 장치 및 광헤드 |
| JPH0829726A (ja) * | 1994-07-13 | 1996-02-02 | Nikon Corp | ビーム整形光学系 |
| US6542304B2 (en) | 1999-05-17 | 2003-04-01 | Toolz, Ltd. | Laser beam device with apertured reflective element |
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