JPH0740374B2 - 光ヘツド - Google Patents
光ヘツドInfo
- Publication number
- JPH0740374B2 JPH0740374B2 JP59090808A JP9080884A JPH0740374B2 JP H0740374 B2 JPH0740374 B2 JP H0740374B2 JP 59090808 A JP59090808 A JP 59090808A JP 9080884 A JP9080884 A JP 9080884A JP H0740374 B2 JPH0740374 B2 JP H0740374B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- prism
- intensity distribution
- semiconductor laser
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光ヘッドに関し、特に半導体レーザから出力
されるレーザ光のビーム形状を光学系により所定の形状
に補正して使用する光学記録再生装置用に適した光ヘッ
ドに関するものである。
されるレーザ光のビーム形状を光学系により所定の形状
に補正して使用する光学記録再生装置用に適した光ヘッ
ドに関するものである。
光ヘッドにより情報を記録・再生する光ディスク装置に
おいては、回転するディスク円板の表面に形成された金
属膜に光ビームを照射し、情報記録時には、光ビームの
照射パワーを変調することにより、上記金属膜を情報
“1"または“0"に応じた穴（ピット）等を形成し、再生
時には上記金属膜に微弱な光ビームを照射することによ
り、ピットの有無等による反射光の変化を検出して、情
報の認識を行う。このような光ディスクの装置の情報記
録再生用光ヘッドとしては、小形軽量化を図るために光
源として半導体レーザ素子を用い、これと光ビーム集束
用のコリメータ・レンズ系と、対物レンズとを組み合わ
せた構造の光学系が用いられる。この場合、半導体レー
ザの出力パワーを補って情報記録時のピット形成に必要
な高い照射パワーを得るためには、半導体レーザ素子の
出力光を平行光に集束するコリメータ・レンズにできる
だけ開口数の大きいものが望まれる。
おいては、回転するディスク円板の表面に形成された金
属膜に光ビームを照射し、情報記録時には、光ビームの
照射パワーを変調することにより、上記金属膜を情報
“1"または“0"に応じた穴（ピット）等を形成し、再生
時には上記金属膜に微弱な光ビームを照射することによ
り、ピットの有無等による反射光の変化を検出して、情
報の認識を行う。このような光ディスクの装置の情報記
録再生用光ヘッドとしては、小形軽量化を図るために光
源として半導体レーザ素子を用い、これと光ビーム集束
用のコリメータ・レンズ系と、対物レンズとを組み合わ
せた構造の光学系が用いられる。この場合、半導体レー
ザの出力パワーを補って情報記録時のピット形成に必要
な高い照射パワーを得るためには、半導体レーザ素子の
出力光を平行光に集束するコリメータ・レンズにできる
だけ開口数の大きいものが望まれる。
ところで、半導体レーザを用いた光ヘッドにはいくつか
の問題がある。その１つは、第１図（Ｂ）に示すよう
に、半導体レーザからの出力光が通常は楕円形の強度分
布を示し、例えば日立製作所のHL8300シリーズで知られ
るレーザ素子の場合、出力光の強度分布は半値での短軸
と長軸の比がほぼ1:2の楕円となる点にある。
の問題がある。その１つは、第１図（Ｂ）に示すよう
に、半導体レーザからの出力光が通常は楕円形の強度分
布を示し、例えば日立製作所のHL8300シリーズで知られ
るレーザ素子の場合、出力光の強度分布は半値での短軸
と長軸の比がほぼ1:2の楕円となる点にある。
このため記録に必要な出力強度を得るためにコリメータ
・レンズの開口数を0.3〜0.5程度にしても、コリメータ
・レンズからの出力光が上述したような楕円強度分布の
ものとなってしまう。
・レンズの開口数を0.3〜0.5程度にしても、コリメータ
・レンズからの出力光が上述したような楕円強度分布の
ものとなってしまう。
ディスク上への情報の記録・再生を正確に行うために
は、対物レンズで収束された光スポットが第１図（Ｃ）
に示すような真円形となっていることが望まれる。この
ような真円形の強度分布をもつスポットを得るために
は、コリメータ・レンズと対物レンズとの間、または半
導体レーザとコリメータ・レンズとの間の光路中に、ビ
ーム形状変換用の光学素子を配置する必要があり、通常
は、第１図（Ａ）に示すように、コリメータ・レンズ12
の後方に三角プリズム13を配置し、コリメータ・レンズ
12で平行光に集束された第１図（Ｂ）に示す楕円形のレ
ーザ光をプリズム13で短軸方向のみ拡大し、第１図
（Ｃ）に示す真円形の光に変換している。
は、対物レンズで収束された光スポットが第１図（Ｃ）
に示すような真円形となっていることが望まれる。この
ような真円形の強度分布をもつスポットを得るために
は、コリメータ・レンズと対物レンズとの間、または半
導体レーザとコリメータ・レンズとの間の光路中に、ビ
ーム形状変換用の光学素子を配置する必要があり、通常
は、第１図（Ａ）に示すように、コリメータ・レンズ12
の後方に三角プリズム13を配置し、コリメータ・レンズ
12で平行光に集束された第１図（Ｂ）に示す楕円形のレ
ーザ光をプリズム13で短軸方向のみ拡大し、第１図
（Ｃ）に示す真円形の光に変換している。
半導体レーザを用いた光ヘッドの他の問題点は、レーザ
の出力特性が温度変動により影響を受け易く、環境温度
が上昇したりあるいは出力パワーを再生レベルから記録
レベルにアップした場合には、レーザ光の発振波長が変
動するという点にある。例えば、周囲温度が20℃上昇す
ると、発振波長は5nm程度長くなり、また出力パワーを3
mWから20mWにアップすると、発振波長は３〜4nm程度長
くなる。
の出力特性が温度変動により影響を受け易く、環境温度
が上昇したりあるいは出力パワーを再生レベルから記録
レベルにアップした場合には、レーザ光の発振波長が変
動するという点にある。例えば、周囲温度が20℃上昇す
ると、発振波長は5nm程度長くなり、また出力パワーを3
mWから20mWにアップすると、発振波長は３〜4nm程度長
くなる。
このため、第１図（Ａ）に示すように、単に三角プリズ
ム13を配置して、楕円形の出力光を円形光に変換するの
みでは、再生出力状態時から記録出力状態時に切り替わ
る場合や、環境温度が上昇した場合に、三角プリズム13
からの出射方向が、第２図の点線で示すように変化し、
対物レンズ21を通過する際に光軸ずれを生じて、光円板
22への光スポットが位置ずれを起こす。また、当然のこ
とながら、記録出力状態時から再生出力状態時になった
場合にも、三角プリズム出射光方向が変化して、光スポ
ットの光円板22への位置ずれを起こすことにより、反射
光の光軸がずれて、光検出器への入射光ずれを生ずるこ
とになる。このように、発振波長が変動することによる
プリズム出射光方向が変化する特性を、プリスムの波長
分散特性と呼ぶ。
ム13を配置して、楕円形の出力光を円形光に変換するの
みでは、再生出力状態時から記録出力状態時に切り替わ
る場合や、環境温度が上昇した場合に、三角プリズム13
からの出射方向が、第２図の点線で示すように変化し、
対物レンズ21を通過する際に光軸ずれを生じて、光円板
22への光スポットが位置ずれを起こす。また、当然のこ
とながら、記録出力状態時から再生出力状態時になった
場合にも、三角プリズム出射光方向が変化して、光スポ
ットの光円板22への位置ずれを起こすことにより、反射
光の光軸がずれて、光検出器への入射光ずれを生ずるこ
とになる。このように、発振波長が変動することによる
プリズム出射光方向が変化する特性を、プリスムの波長
分散特性と呼ぶ。
第２図の場合、対物レンズ21の焦点距離を4.5mmとし、
三角プリズム13に材質SF−11（屈折率＝1.763066 at 83
0nm、頂角α＝30.79゜）を使用すると、レーザ波長変動
が例えば4nmのときには、対物レンズ21を通過後の光ス
ポットで約0.6μｍの変動となる。したがって、トラッ
ク・ピッチが僅か1.6μｍ程度の光ディスクにおいて
は、発振波長の変動があると、光スポットの光円板22へ
の位置決めに重大な誤差を生じることになる。
三角プリズム13に材質SF−11（屈折率＝1.763066 at 83
0nm、頂角α＝30.79゜）を使用すると、レーザ波長変動
が例えば4nmのときには、対物レンズ21を通過後の光ス
ポットで約0.6μｍの変動となる。したがって、トラッ
ク・ピッチが僅か1.6μｍ程度の光ディスクにおいて
は、発振波長の変動があると、光スポットの光円板22へ
の位置決めに重大な誤差を生じることになる。
本発明の目的は、上述した半導体レーザ素子の特性に鑑
み、半導体レーザからの出力光を所定の強度分布形状の
光に変換でき、かつレーザの発振波長の変化による光軸
ずれを容易に抑制できる構成の光ヘッドを提供すること
にある。
み、半導体レーザからの出力光を所定の強度分布形状の
光に変換でき、かつレーザの発振波長の変化による光軸
ずれを容易に抑制できる構成の光ヘッドを提供すること
にある。
成就した目的を達成するため、本発明では、波長分散に
よる光軸ずれが材質の異なるプリズムを組み合せること
によりなくすことができることに着目し、コリメータ・
レンズと対物レンズとの間に２枚の三角プリズムを組み
合せて介在させ、これらのプリズムによりビーム形状の
補正と波長分散による光軸ずれの補償を同時に解消する
ようにしている。
よる光軸ずれが材質の異なるプリズムを組み合せること
によりなくすことができることに着目し、コリメータ・
レンズと対物レンズとの間に２枚の三角プリズムを組み
合せて介在させ、これらのプリズムによりビーム形状の
補正と波長分散による光軸ずれの補償を同時に解消する
ようにしている。
すなわち、半導体レーザの波長変化により光軸ずれが生
じるのは、前述のように、三角プリズムの波長分散特性
によるものであるため、材質の異なるプリズムの組み合
わせにより、波長分散による光軸ずれを殆んどなくすこ
とができ、例えば、三角プリズムとしてSF−11とLaK10
を使用し、各プリズムの角度を適当に選らぶことによ
り、三角プリズム出射光の光軸ずれをなくすことが可能
である。
じるのは、前述のように、三角プリズムの波長分散特性
によるものであるため、材質の異なるプリズムの組み合
わせにより、波長分散による光軸ずれを殆んどなくすこ
とができ、例えば、三角プリズムとしてSF−11とLaK10
を使用し、各プリズムの角度を適当に選らぶことによ
り、三角プリズム出射光の光軸ずれをなくすことが可能
である。
この場合、単に光軸のずれを解消するだけの目的で異な
る材質の組み合わせプリズムを光路中に配置するだけで
は、部品数が増大し、光ヘッドの構造が複雑化し、価格
的にも高価なものとなってしまう。
る材質の組み合わせプリズムを光路中に配置するだけで
は、部品数が増大し、光ヘッドの構造が複雑化し、価格
的にも高価なものとなってしまう。
そこで、本発明では、ビームスプリッタとして機能する
直角二等辺三角形のプリズムと、ビーム形状補正用の三
角プリズムとを貼り合わせ、両プリズムの境界面に誘電
膜を蒸着することにより、初期の膜的達成と部品数の低
減と小形化を同時に可能としている。以下、本発明の詳
細を実施例により説明する。
直角二等辺三角形のプリズムと、ビーム形状補正用の三
角プリズムとを貼り合わせ、両プリズムの境界面に誘電
膜を蒸着することにより、初期の膜的達成と部品数の低
減と小形化を同時に可能としている。以下、本発明の詳
細を実施例により説明する。
第３図は、本発明による光ヘッドの構成の１例を示す図
であり、11は半導体レーザ、12はコリメータ・レンズ、
13はビーム形状補正用の第１の三角プリズム、14は光路
変更、つまり記録媒体22からの反射光を光検出器25の方
向に差し向ける偏光ビーム・スプリッタとして作用する
第２の三角プリズム、15は４分の１波長板、21は対物レ
ンズ、23は絞込みレンズ、24は円柱レンズ、25は光検出
器である。レンズ23,24および光検出器25は、焦点ずれ
信号やトラックずれ信号、さらに光ディスク22からのデ
ータ信号を得るための光学系を構成している。
であり、11は半導体レーザ、12はコリメータ・レンズ、
13はビーム形状補正用の第１の三角プリズム、14は光路
変更、つまり記録媒体22からの反射光を光検出器25の方
向に差し向ける偏光ビーム・スプリッタとして作用する
第２の三角プリズム、15は４分の１波長板、21は対物レ
ンズ、23は絞込みレンズ、24は円柱レンズ、25は光検出
器である。レンズ23,24および光検出器25は、焦点ずれ
信号やトラックずれ信号、さらに光ディスク22からのデ
ータ信号を得るための光学系を構成している。
上記構成において、例えば、三角プリズム14に材質SF−
11の直角二等辺三角形のものを、また、三角プリズム13
に材質LaSF−16のものを用い、さらに上記プリズム14の
斜辺に相当する面30には、例えば偏光ビーム・スプリッ
タとしての機能を有する蒸着層を形成する。これらの材
質の異なる２つのプリズム13と14とを面30で貼り合わせ
ることにより色消しプリズムとすることができる。ま
た、楕円強度分布を有するレーザ光源（半導体レーザ）
11からの出力光を、コリメータ・レンズ12により平行光
に変換した後、プリズム13の端面13Aに所定角度で入射
させることにより、楕円の短軸方向を拡大して真円の強
度分布をもつ光ビームに変換できる。上記光ビームは面
30を通過した後、プリズム14の一方の端面14Aから４分
の１波長板15,対物レンズ21を通過して記録媒体22に照
射される。さらに記録媒体から反射された戻り光は、対
物レンズ21,4分の１波長板15を通過してプリズム14の端
面14Aに入射され、２個のプリズム14と13との重ね合わ
せ面30で反射して、プリズム14の他方の端面14Bから検
出光学系に向う。
11の直角二等辺三角形のものを、また、三角プリズム13
に材質LaSF−16のものを用い、さらに上記プリズム14の
斜辺に相当する面30には、例えば偏光ビーム・スプリッ
タとしての機能を有する蒸着層を形成する。これらの材
質の異なる２つのプリズム13と14とを面30で貼り合わせ
ることにより色消しプリズムとすることができる。ま
た、楕円強度分布を有するレーザ光源（半導体レーザ）
11からの出力光を、コリメータ・レンズ12により平行光
に変換した後、プリズム13の端面13Aに所定角度で入射
させることにより、楕円の短軸方向を拡大して真円の強
度分布をもつ光ビームに変換できる。上記光ビームは面
30を通過した後、プリズム14の一方の端面14Aから４分
の１波長板15,対物レンズ21を通過して記録媒体22に照
射される。さらに記録媒体から反射された戻り光は、対
物レンズ21,4分の１波長板15を通過してプリズム14の端
面14Aに入射され、２個のプリズム14と13との重ね合わ
せ面30で反射して、プリズム14の他方の端面14Bから検
出光学系に向う。
プリズム13と14の組み合わせにより、入出射光な光束拡
大倍率ｍを、例えば２にする場合には、光源側のプリズ
ム13の１つの頂角（β角）を76.167゜にし、このプリズ
ム13への入射光角度（θ角）の入射面13Aに法線に関し
て65.315゜とすればよい。このとき、例えば半導体レー
ザ11の発振波長を830nmとすると、プリズム13の屈折率
はne＝1.760298、プリズム14の屈折率はnd＝1.763066で
あり、波長が±30nm変化しても、プリズム14からの出射
光ずれは0.001゜程度に抑えられ、対物レンズ21により
記録媒体上に集束される光スポットのずれは0.08μｍ程
度となる。光ディスク22のトラック・ピッチは1.6μｍ
程度となっているため、上記光スポットのずれはトラッ
クからのずれ率に換算して約５％に過ぎず、この値は情
報の記録再生にほとんど影響しない無視できる値であ
る。
大倍率ｍを、例えば２にする場合には、光源側のプリズ
ム13の１つの頂角（β角）を76.167゜にし、このプリズ
ム13への入射光角度（θ角）の入射面13Aに法線に関し
て65.315゜とすればよい。このとき、例えば半導体レー
ザ11の発振波長を830nmとすると、プリズム13の屈折率
はne＝1.760298、プリズム14の屈折率はnd＝1.763066で
あり、波長が±30nm変化しても、プリズム14からの出射
光ずれは0.001゜程度に抑えられ、対物レンズ21により
記録媒体上に集束される光スポットのずれは0.08μｍ程
度となる。光ディスク22のトラック・ピッチは1.6μｍ
程度となっているため、上記光スポットのずれはトラッ
クからのずれ率に換算して約５％に過ぎず、この値は情
報の記録再生にほとんど影響しない無視できる値であ
る。
なお、上記の構成において、プリズム13の入射光の一部
は、破壊40で示す如く面30で反射し、プリズム13の底面
13Cで反射してプリズム14の端面14Bから検出光学系に入
力されるおそれがある。従来は、このようなプリズム13
からの入射ビームの検出器25への到達を防止するため
に、例えばビームスプリッタをわずかに傾けて配置し、
端面14Aからプリズム14に入射して端面14Bから出て行く
戻り光だけを受光できる位置に検出器を配置している。
しかしながら、上記反射光の問題は、光源側のプリズム
13の底面13Cを粗面加工して、この面での反射を抑える
ことによっても防ぐことができ、この方法を採用すれ
ば、簡単な構成で組立の容易な光ヘッドを得ることがで
きる。
は、破壊40で示す如く面30で反射し、プリズム13の底面
13Cで反射してプリズム14の端面14Bから検出光学系に入
力されるおそれがある。従来は、このようなプリズム13
からの入射ビームの検出器25への到達を防止するため
に、例えばビームスプリッタをわずかに傾けて配置し、
端面14Aからプリズム14に入射して端面14Bから出て行く
戻り光だけを受光できる位置に検出器を配置している。
しかしながら、上記反射光の問題は、光源側のプリズム
13の底面13Cを粗面加工して、この面での反射を抑える
ことによっても防ぐことができ、この方法を採用すれ
ば、簡単な構成で組立の容易な光ヘッドを得ることがで
きる。
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザの
温度変化等による発振波長の変化があっても、光ヘッド
からの出力光の光軸ずれを容易に抑制でき、かつ真円系
の光強度分布をもつ出力光ビームを得ることのできる光
ヘッドを簡単な構造で実現できる。
温度変化等による発振波長の変化があっても、光ヘッド
からの出力光の光軸ずれを容易に抑制でき、かつ真円系
の光強度分布をもつ出力光ビームを得ることのできる光
ヘッドを簡単な構造で実現できる。
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ半導体レーザの出
力強度分布を円形に補正する従来の光ヘッドの光学系を
説明するための図、第２図は三角プリズムの波長分散に
よる光軸ずれを説明するための図、第３図は本発明の一
実施例を示す光ヘッドの光学系を示す図である。 11:半導体レーザ、12:コリメータ・レンズ、21:対物レ
ンズ、22:情報記録媒体（光円板）、13,14:三角プリズ
ム、25:検出器。
力強度分布を円形に補正する従来の光ヘッドの光学系を
説明するための図、第２図は三角プリズムの波長分散に
よる光軸ずれを説明するための図、第３図は本発明の一
実施例を示す光ヘッドの光学系を示す図である。 11:半導体レーザ、12:コリメータ・レンズ、21:対物レ
ンズ、22:情報記録媒体（光円板）、13,14:三角プリズ
ム、25:検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 滋 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 角田 義人 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】発光強度分布がほぼ楕円形で発光する半導
体レーザと、該レーザからの光を平行光に補正するコリ
メータ・レンズと、該コリメータ・レンズで補正した平
行光の楕円形の強度分布を円形の強度分布に補正する第
１のプリズムとを具備する光学ヘッドにおいて、上記第
１のプリズムの上記強度分布を補正した平行光の出射面
に、上記半導体レーザからの光の波長分散による光軸ず
れの補正を行う第２のプリズムを貼り合わせると共に、
該貼り合わせ面にビームスプリット機能を有する薄膜層
を形成することを特徴とする光ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090808A JPH0740374B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 光ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090808A JPH0740374B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 光ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234247A JPS60234247A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH0740374B2 true JPH0740374B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=14008893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59090808A Expired - Lifetime JPH0740374B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 光ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740374B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5060212A (en) * | 1987-08-17 | 1991-10-22 | Ricoh Company, Ltd. | Integrated optical pick-up device |
| JPS6449135A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Optical head |
| JPS6449136A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Optical head |
| JPH01287830A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光記録再生装置 |
| US5477386A (en) * | 1991-07-24 | 1995-12-19 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical system for optical disc apparatus including anamorphic prisms |
| KR100478559B1 (ko) * | 1997-08-29 | 2005-07-21 | 삼성전자주식회사 | 기록및재생가능형디스크를위한광픽업 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56152942U (ja) * | 1980-04-10 | 1981-11-16 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP59090808A patent/JPH0740374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60234247A (ja) | 1985-11-20 |
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