JPS59146013A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JPS59146013A
JPS59146013A JP58251812A JP25181283A JPS59146013A JP S59146013 A JPS59146013 A JP S59146013A JP 58251812 A JP58251812 A JP 58251812A JP 25181283 A JP25181283 A JP 25181283A JP S59146013 A JPS59146013 A JP S59146013A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体接合面内とこれに垂直な面内とでは発
振光束の収束点が異なり非点収差となる半導体レーザを
光源とする例えば光ピツクアップ等の光学装置に関し、
殊に、前記半導体レーザから導出される光束を屈折等さ
せて光ディスクの読取面に結像させ、その読取面に記録
された情報を読取るように構成されたオーディオ、ビデ
オ等の光ディスクプレヤの前記光ピツクアップに適用し
て最適なものである。
背景技術とその問題点 例えば、ダブルへテロ接合半導体レーザの一種であるゲ
イン・ガイディング型の半導体レーザは、同種のインデ
ックス・ガイディング型の半導体レーザによく見られる
読取面等からの戻り光束による自己結合効果に起因する
ノイズレベルの増加はない。このために、殊に、高いS
lN比が要求されるビデオ光ディスクブレヤの光ピツク
アップでの光源として価値を見直されつつある。これは
、ゲイン−ガイディング型の半導体レーザが縦多モード
発振のため、インデックス・ガイディング型の半導体レ
ーザのような縦単一モード発振の半導体レーザに比べ、
戻り光束による発振が乱されにくいという本質的な性質
によるものである。しかしながら、光学的特性の観点か
ら見ると、第1図(イ)、(ロ)に示される如くに、ゲ
イン・ガイディング型の半導体レーザ(1)の発振光束
のモードウェストは、半)、)体接合面(X −Y Q
1+面)内とこれに垂直なmi(X −Z M面)内と
では異なっている。すなわぢ、飛直面(X −Z ’j
ai1面)内では、鏡面(2)に一致するA点であるの
に対し、接合面(: X −Y @面)内では、若干半
導体1/−ザの活性層(3)つまり鏡面(2)より奥の
共振器内に入ったB点となる。l、だが・つて、半導体
レーザ(X−Y軸面)内とこれに飛直な面(X−Z軸面
)内とでは発振光束の収束点が胃、なり、光学上でいう
表ころの非点1F差(ΔZ)となっている。
もし、このliの半導体ti・−ザを光ディスクブレヤ
の)1−ピンクアップでの)′(,源として使用し、レ
ンズ等でもって屈折等させて光ディスクの読取部に結像
させるさ、非点収差により読取スポットが歪み、偏平な
縦、F蚤もしくけ横長のスポットとなる。
故に、隣接トラックにまたがる等に起因して、所要の光
学系のOT F (0,ptieal Transfe
r Function )特性が得られなくなるという
間9a点が生ずる。
従来は、この問題点を解決すべく次のような手段がとら
れていた。その1つは、 (、)  半導体レーザから導出された発散状聾の)Y
二車のうち中心付近の狭い角変部分だけを取出して読取
りに使用し、非点収差による波面の乱れを小さくする手
段 である。この手段では、実用トは、どの稈度の開口数の
コリメータレンズでもって対′物しンズ(こ光束を導く
かにより、非点収差にもとづく影響が異なる。このため
、前述のように中心付近の狭い角度部分だけ取出せば、
光の利用効率は下がるが、波面の乱れは小さくなる。し
たがって、ディジタルオーディオ光ディスク(D A 
I) )ブレヤの光ビックアンプのような高いSlN比
を要しないものであれば、所要のOT F % +!:
がイ1)られる。
すなわち、DADプレヤのガ;ピックアンプとしては、
高いS/N比を聾し7ないため所要の)“自強度はそれ
程必要吉しない。このため、比イxイ灼小さい例えば0
.13NAの開11数のコリメータレンズで足りるので
、例え非点収差25μノア1の半導体レーザを光源とし
て用いても、波面の乱れはRMS値で0.056[:λ
〕と十分回折限界内にあり、特に支障はない。
しかしながら、ビデオ光ディスクプレヤの光ピツクアッ
プ等のように高いS/N比を必要とするものには、この
手段によれば半導体レーザから導出される光束の利用効
率が悪いため、レーザ出力を19加させねばならず、半
導体レーザの寿命を短かくするさいう欠点を生ずること
になる。
さもなければ、高いS/N比を必要とするビデオ有光デ
ィスクブレヤの光ピンクアンプ等の光源2二するには、
現在の半導体レーザが導出される光束の発散角から考え
て、例えば0.2 N A以上の開[]数のコリメータ
レンズでもって結像させる必要があるからである。しか
しこの場合は、25μmの非点収差による波面の乱れは
RMS値で0.13〔λ〕 となり、0TFe性を著し
く劣化させ、所要のOTF特性が得らイ1なくな−って
しまう。
因みに、回折限界内々して許容される波面乱れのRM 
S値は、0.07λ(Marecbal Cr1ter
ion )である。逆にこれを満足するために必要なレ
ーづ“の非点収差は、コリメータレンズの開口数を0.
2NAとずれは ’I、 3 p mということになる
。なお、現在のゲイン嗜ガイディング型の半導体し、−
()”の非点収差を考えると、25 ti ry+程度
である。したがって、ビデオ光ディスクプレヤの光ピツ
クアップ等のような高いS/N比、つまり光強度の強い
ものが必要とされる場合には、何らかの非点収差の補正
を斐することとなる。
別の手段として、 (b)  円筒レンズ等のような方向により、+ワー(
結合力)の異なる光学素子でもって非点収差を補正する
手段 が用いられている。しかしながらこれによる場合、光学
素子のパワーを方向によって異ならせるがために、光学
素子面つまりレンズ面が球面とならずに変形曲面となっ
てしまう。したがって、その面形成が極めて困難である
という欠点を生ずる。また、パワーがありかつパワーが
方向によって異なることも相俟って、光学素子の光軸に
対する角度位置のf(11、光軸方向における位f66
、非点収差に対するパワーの方向性の位置を訓1駐して
やらねばならず、光学を子の位置調整が帷しいという欠
点をも生ずる。
発明の目的 本発明は、このよ・うな実情に鑑みで発明されたもので
あって、その目的とするところは、非点収差々なる半導
1体レーザを用いて、例え高いS/N1(二が要求され
て光強度を要するものでも、面形成がr1易で位置調整
の簡単な光学翠(により、しかもその光学素子が容易に
装置に側み込まねて、所要のOT F trp5yがレ
ーザ出力を増加させることなく得られる光学装置を+7
供することにある。
発明の概要 本発明にかかる光学装置は、冒頭にh己したものに13
いて、前記半導体レーザを覆い被せるキャップの前記半
導体レーザから導出される光束が通過する窓(こ、所定
板厚の透明もシ、<は半透明の平行平面板をその法線ベ
タ1ルが光軸に対して前記半導1体レーザの半導体ヂ合
面内で所定角度傾くようにして少なくとも1枚設け、前
記導出光束の非点収差を補正するように構成したことを
特徴とするものである。
これにより、面形成が容易で位置調整の簡、中な光学素
子である平行平面板により、しかもその平行平面板が半
導体レーザのキャンプの窓に設けられることで容易に精
度良く装置に組み込まれて、所要のOTF特性がレーザ
出力を増加させることなく得られる。
実施例 以下本発明を光ビックアンプに適用した一実施例につき
その絞り光学系のみを取出し図面を参照しつつ説明する
第2図は半導体レーザの半導体接合面内を光軸にそった
断面を示し、第3図は半導体レーザの半導体接合面に垂
直な面内を光軸にそった断面を示している。なお、図中
示されている座標軸は第1図に合わぜである。
光源である半導体レーザ(1)は、ダブルへテロ接合半
導体レーザの一種であるゲイン・ガイディング到である
。この半導体レーザ(1)は、前述のよ゛うに、発振光
束の収束点が半導体接合面(X−Y軸面)内ではQ面(
2)より若干奥の共振器内に入り、これに垂直な而(x
 −z !lh面)内では鏡面(2)に一致し、非点収
差となるものである。
この半導体レーザ(1)から導出される光束の光路の光
軸上をとは、出射光束が平行な光束となるように屈折さ
せるため正こ、その焦点を半導体レーザ(1)の鏡面(
2)に位置させる所要の開口数のコリメータレンズ(4
)が設けられている。しかして、半導体レーザ(1)と
コリメータレンズ(4)との間の発散状態の光束の光路
中で、半導体レーザ(1)を覆い被せるギャップ(CA
P )の半導体レーザ(1)から導出される光束が通過
する窓■には、光束透過可能な一枚の所定板厚tの平行
平面ガラス(5)が設けられている。そして、この平行
平面ガラス(5)(ま、図示される如くにその法線ベク
トルが光軸に対して半導体レーザ(1)の半導体接合面
(X−Y軸面)内で所定角[Up傾<ようにして設けら
れている。これにより、半導体レーザ(1)から導出さ
れる光束の非点収差が補正されている。(なお、板ff
tおよび角度Ul等に゛ついては後述す′る。)また、
コリメータレンズ(4)からの平行光束を受けてビデオ
光ディスク等の読取面(6)に結像させるようlこ屈折
させるためtこ、読取面(6)にその焦点を位置させる
対物レンズ(力が光軸上に設けられている。この結像に
より、読取面(6)に記録されたものを読取ることとな
る。
次に、前記平行平面ガラス(5)でもって非点収差を補
正する理由を第4図にもとづいて説明する。
発散状態の場合も同様であるが、例えば図示するように
収束状態にある光束の光路(開口数NA=sinU )
中に平行平面ガラス(5Y(板+yt’、屈折率N)を
光ff11+に対してUp′傾けて位置させるとする。
このとき発生する非点隔差へ(非点収差)は、例えばW
、J、Sm1th ; Modern 0ptical
  F’:ngineering (M、C。
GraW−川11  N、Y、 1966 ) iコよ
れば、ン人ノヨウicなる。
なお、lt′は涜神・光軸を含む面(子午面)内での収
束点までのPfW 闇、ら′はこれに直交する面(球欠
面)での収束点までの距離である。
一方、球欠コマ猪−(球欠収差)は である。
前記(1)(2)式によれば、所要の開口数、例えばN
A =sinU = 0.2において、板厚t′、傾き
角Up′を選定することによって、半導体レーザfl)
で生じる非点収差と回付で反対符号の非点収差を発生さ
せ、かつ、同時に発生するコマ収差を十分低レベルに抑
えることは可能であることがわかる。すなわち任意のU
、′〜Dに対して非点隔差量(非点収差)は、 A、 : i、’ −1t’ < rlとなる。
したがって、子午面を半導体レーザ(1)の半導体接合
面にとれば、半導体レーザ(1)の非点収差は補正でき
る。
例えば、t’=o、i閂、Up’ = 45°、N=1
.5とすれば非点隔差量(非点収差)は、 As:ls′−lt′=−0,025(ml)−m−2
5μmとなる。現在のゲイン・ガイディング型の半導体
レーザ(1)の非点収差は前述のように25μ〃1程度
であるので、これにより非壱、収差ツ)樗十分補正でき
ることは明らかである。しかもこのとき発生するコマ収
差は、波面1区差の1?、 M S値で約11.02(
λ〕で十分無視できるものである。
なお、非点収差、コマ収差ともシこ平行平面板ガラス(
5)′の板厚t′に比例し、傾き角U、’に対しては非
点収差はほぼ2乗、コマ収差は比例するがために、一定
の非点収差を発生する17″は平行平面ガラス(!5Y
の板、壓t′を小さく傾き角LT、/を大きくして補正
したほうが、同時に発生するコマ収差を低く抑えること
ができる。
以上により、法線ベクトルを光軸に対して半導体レーザ
(1)の半導体レーザ(X−Y軸面)内で所定角度Up
傾けて設けられた所定板Vy、tの丁行平面ガラス(5
)でもって、半導体レーザ(1)の非点収差が補正さね
、イ1こ吉がわかる。
したがって、対物レンズ(7)屹より読取面(6)に結
(Qjさ才する読取スポットは、平行平面ガラス(5)
による非点収差の補正によりほぼ円形状となり、隣接ト
ラックにまたがるこさはなく所要のOTF/%性が得ら
れる。
本実施例では、非点収差の補正を平行平面ガラス(!”
i)でもって行なったが、サファイヤ等で形成され、フ
ニ平行乎面板でもよく、要するに半導体レーザ(1)か
らの光束が透過可能な平行平面板でありさえずればよい
また、本実施例では平行了面ガラス(5)を一枚吉した
が、ある非点収差を補正に要する板厚tがあれば非点収
差は補正できる。したがって、この板厚tを分割して、
平行平面ガラス(5)を2枚、3枚・・・・  古して
設けてもよい。
更に、本実施例では、半導体レーザ(1)をダブルへテ
ロ接合半導体レーザのゲイン會ガイディンク型Jニジた
が、半導体接合面内とこれに垂直な面内とでは発擾光束
の収束点が鞘なり非点収差となる半導体レーザであれば
、本発明を適用できることはいうまでもない。
なお、平行平面ガラス(5)の法線ベクトルを光軸に対
して45°(=Up)傾けて、半導体レーザ(1)と反
対側の面に蒸着膜をコーティングして半鳩違明鏡として
ビームスプリンタに兼用するこ吉も可能である。
応用例 本発明は、距離測定装置、物体運動測定装置、情報記録
装置(光学式オーディオ、ビデオのディスク原盤製造装
置等)、情報伝送装置等ζこ適用するこ吉ができる。
発明の効果 本発明は、次の利点を有するものである。
平行平面板をその法線ベクトルが光軸に対して半導体レ
ーザの半導体接合面内で所定角度傾くようにして設ける
ことにより、非点収差となる半導体レーザを用いて、例
え高いS/N比が要求されて光強度を要するものでも、
所要のOTF特性がレーザ出力を増加させることなく得
られる。
そして、非点収差を補正する光学素子が平行平面板であ
るためをと、その面形成は極めて容易ζこできる。また
、パワー(結合力)を有さないために、前記の如くその
法線ベクトルを光軸lこ対して半導体レーザの半導体接
合面内で傾けて位置させる角度位置調整のみでたり、簡
単に位置調整ができる。
しかも、平行平面板が半導体レーザのギャップの窓に設
けられることで特に装置に支持部等を設けることなく容
易に、また半導体レーザのステム等を基準とするこ吉で
正確に装置に絹み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)(ロ)はゲイン・ガイディング型の半導体
レーザの非点収差を説明する図、第2図は本発明を適用
した一例の光ピツクアップの絞り光学系における半導体
レーザの半導体接合面内を光軸にそ−っだ断面図、第6
図は第2図の半導体レーザの半導体レーザに垂直な面内
を光軸にそった断面図、第4図は平行平面ガラスによる
非点収差の補正を説明する図である。 なお図面に用いられている符号において、(1)   
・ ・半導体し・−ザ (5)・・   平行平面ガラス である。 代  理  人   士  屋     勝常  包 
 芳  男 杉浦俊y( t i” りt’i /! f’、:4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体接合面内とこれに垂直な面内とでは発振光束の収
    束点が異なり非点収差となる半導体レーザを光源とする
    光学装置において、前記半導体レーザを覆い被せるキャ
    ンプの前記半導体レーザから導出される光束が通過する
    窓に、所定板厚の透明もしくは半透明の平行平面板をそ
    の法腺ベクトルが光軸に対して前記半導体レーザの半導
    体接合面内で所定角度傾くようにして少なくとも1枚設
    け、前記導出光束の非点収差を補正するように構成した
    ことを特徴とする光学装置。
JP58251812A 1983-12-23 1983-12-23 光学装置 Granted JPS59146013A (ja)

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JPS59146013A true JPS59146013A (ja) 1984-08-21
JPH0536767B2 JPH0536767B2 (ja) 1993-05-31

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JPH0536767B2 (ja) 1993-05-31

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