JPS6211327B2 - - Google Patents
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- JPS6211327B2 JPS6211327B2 JP52111399A JP11139977A JPS6211327B2 JP S6211327 B2 JPS6211327 B2 JP S6211327B2 JP 52111399 A JP52111399 A JP 52111399A JP 11139977 A JP11139977 A JP 11139977A JP S6211327 B2 JPS6211327 B2 JP S6211327B2
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- optical system
- semiconductor laser
- information processing
- processing device
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 22
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学的情報処理装置、特に半導体レー
ザを用いてデイスク上に記録されたドツト情報を
再生するのに好適な光学系を有する光学的情報処
理装置に関する。
ザを用いてデイスク上に記録されたドツト情報を
再生するのに好適な光学系を有する光学的情報処
理装置に関する。
デイスク上に記録されたドツト情報は通常、１
μｍφから２μｍφ程度の大きさを有し、デイス
ク上にらせんあるいは同心円状に記録されてい
る。したがつて、上記ドツト情報より信号を正確
に再生するためには、レーザ光を１μｍφ（半値
幅）程度の円形状スポツトに絞りこむ必要があ
る。
μｍφから２μｍφ程度の大きさを有し、デイス
ク上にらせんあるいは同心円状に記録されてい
る。したがつて、上記ドツト情報より信号を正確
に再生するためには、レーザ光を１μｍφ（半値
幅）程度の円形状スポツトに絞りこむ必要があ
る。
レーザ光の光源として半導体レーザ光源を用い
るビデオデイスク再生装置においては、従来、半
導体レーザ発光領域が１μｍ×１μｍの正方形状
をした埋めこみヘテロ構造のものが用いられ、第
１図に示す光学系においてデイスク上に１μｍφ
程度のスポツトを得ていた。ここで、１は半導体
レーザ光源、２は第１のレンズ（カツプリングレ
ンズ）、３は第２のレンズ（オブジエクテイブレ
ンズ）、４は絞りこんだ光スポツト、５はデイス
クである。かかる光学的情報処理装置において用
いられる光学系においては、例えばカツプリング
レンズ及びオブジエクテイブレンズは共に、倍率
25倍、N.A.（開口数）0.4のものが用いられてい
る。しかし、１μｍ×１μｍの発光領域をもつレ
ーザを用いると、絞りこんだスポツト４は円形状
になる利点があるが、発光領域が小さいためレー
ザ光出力が小さいという欠点が存在する。しか
も、発光領域が小さいと高倍率でしかも高いN.
A.のレンズが必要となるので、光学系の調整、
特にカツプリングレンズの位置の調整が困難であ
るという欠点も生じる。即ち、高いN.A.のカツ
プリングレンズを用いるため焦点深度が浅くな
り、半導体レーザとカツプリングレンズの位置合
わせに高精度が要求され、位置調整が困難であ
る。したがつて、ドツト情報より信号を再生する
場合、安定でしかも高い信号対雑音比を有する信
号が得られない欠点があつた。かかる点を考慮
し、発光領域が縦方向１μｍ、横方向が３μｍか
ら５μｍの大きさをもち、大きなレーザ出力を放
射する半導体レーザを光源に用いることが提案さ
れている。しかし、この種の半導体レーザからの
ビームは大きな発散角を有し、しかもその拡り角
は縦方向と横方向で異なるビームであつて楕円状
の分布をもつため、このようなレーザビームをそ
のまま絞り込むとデイスク上のビームスポツトも
楕円状となり、例えば長軸がトラツク方向と平行
となるように照射すると光学的読取り周波数特性
が劣化する。一方、長軸がトラツクと直角となる
ように照射すると隣接トラツクの情報にも光を照
射することになつてクロストークが生じ、情報を
正確に読み出すことができなくなる。隣接トラツ
ク間を広くすれば、クロストークは防止できる
が、この場合は記録密度が低下してしまう。従つ
て、光学的情報処理装置においては、記録密度、
分解能の点から円形状のスポツトにすることが必
要である。デイスク上に絞り込んだスポツトを円
形状に近づけるために円筒レンズを用いたもので
あるが、円筒レンズは工作上の精度が出にくく、
高価であること光学系の配置が複雑になることの
欠点があり、また、光スポツトを１μｍの円形状
スポツトに収束することは、円筒レンズを使用し
ているために非点収差が大きく影響して、困難で
ある。
るビデオデイスク再生装置においては、従来、半
導体レーザ発光領域が１μｍ×１μｍの正方形状
をした埋めこみヘテロ構造のものが用いられ、第
１図に示す光学系においてデイスク上に１μｍφ
程度のスポツトを得ていた。ここで、１は半導体
レーザ光源、２は第１のレンズ（カツプリングレ
ンズ）、３は第２のレンズ（オブジエクテイブレ
ンズ）、４は絞りこんだ光スポツト、５はデイス
クである。かかる光学的情報処理装置において用
いられる光学系においては、例えばカツプリング
レンズ及びオブジエクテイブレンズは共に、倍率
25倍、N.A.（開口数）0.4のものが用いられてい
る。しかし、１μｍ×１μｍの発光領域をもつレ
ーザを用いると、絞りこんだスポツト４は円形状
になる利点があるが、発光領域が小さいためレー
ザ光出力が小さいという欠点が存在する。しか
も、発光領域が小さいと高倍率でしかも高いN.
A.のレンズが必要となるので、光学系の調整、
特にカツプリングレンズの位置の調整が困難であ
るという欠点も生じる。即ち、高いN.A.のカツ
プリングレンズを用いるため焦点深度が浅くな
り、半導体レーザとカツプリングレンズの位置合
わせに高精度が要求され、位置調整が困難であ
る。したがつて、ドツト情報より信号を再生する
場合、安定でしかも高い信号対雑音比を有する信
号が得られない欠点があつた。かかる点を考慮
し、発光領域が縦方向１μｍ、横方向が３μｍか
ら５μｍの大きさをもち、大きなレーザ出力を放
射する半導体レーザを光源に用いることが提案さ
れている。しかし、この種の半導体レーザからの
ビームは大きな発散角を有し、しかもその拡り角
は縦方向と横方向で異なるビームであつて楕円状
の分布をもつため、このようなレーザビームをそ
のまま絞り込むとデイスク上のビームスポツトも
楕円状となり、例えば長軸がトラツク方向と平行
となるように照射すると光学的読取り周波数特性
が劣化する。一方、長軸がトラツクと直角となる
ように照射すると隣接トラツクの情報にも光を照
射することになつてクロストークが生じ、情報を
正確に読み出すことができなくなる。隣接トラツ
ク間を広くすれば、クロストークは防止できる
が、この場合は記録密度が低下してしまう。従つ
て、光学的情報処理装置においては、記録密度、
分解能の点から円形状のスポツトにすることが必
要である。デイスク上に絞り込んだスポツトを円
形状に近づけるために円筒レンズを用いたもので
あるが、円筒レンズは工作上の精度が出にくく、
高価であること光学系の配置が複雑になることの
欠点があり、また、光スポツトを１μｍの円形状
スポツトに収束することは、円筒レンズを使用し
ているために非点収差が大きく影響して、困難で
ある。
かかる欠点を除去するため、本発明は縦・横比
の異なる発光領域をもちしたがつて楕円形状のビ
ームを放射する半導体レーザを光源に用いてしか
も該楕円形ビームの横方向分布の半値幅以内の円
形開口により該楕円形状ビームの一部をけつて、
媒体上に円形状スポツトを形成する光学系を用い
ることにより、円筒レンズ等の格別なビーム形状
変換光学素子を設けることなく、高密度の情報を
高分解能で処理できる構成が簡単で安価な光学的
情報処理装置を提供せんとするのである。
の異なる発光領域をもちしたがつて楕円形状のビ
ームを放射する半導体レーザを光源に用いてしか
も該楕円形ビームの横方向分布の半値幅以内の円
形開口により該楕円形状ビームの一部をけつて、
媒体上に円形状スポツトを形成する光学系を用い
ることにより、円筒レンズ等の格別なビーム形状
変換光学素子を設けることなく、高密度の情報を
高分解能で処理できる構成が簡単で安価な光学的
情報処理装置を提供せんとするのである。
以下、本発明を実施例によつて説明する。
第２図において、レンズ２，３によつてデイス
ク５面上に、絞りこんだスポツト４が半値幅で１
μｍφ程度（円形開口とした場合の回折光分布の
零点をスポツト径とすると2.5μｍφ程度にな
る）になるためには次の条件を満足しなければな
らない。
ク５面上に、絞りこんだスポツト４が半値幅で１
μｍφ程度（円形開口とした場合の回折光分布の
零点をスポツト径とすると2.5μｍφ程度にな
る）になるためには次の条件を満足しなければな
らない。
1.22λ／n′≦2.5μｍ (1)
ここで、λは光の波長であり、半導体レーザの
場合0.83μｍである。n′はレンズ３のN.A.である
から、(1)式よりn′≧0.4となる。
場合0.83μｍである。n′はレンズ３のN.A.である
から、(1)式よりn′≧0.4となる。
レンズ３としてN.A.が0.4以上のものを用いる
とすると通常は、顕微鏡対物レンズとして20倍以
上のものを用いることになる。ところが、一般に
倍率とN.A.の大きなものを用いると焦点深度が
浅くなり、第２図においてデイスク５の回転中の
ブレにより、焦点がボケることになり良好な再生
信号は得られにくくなる。
とすると通常は、顕微鏡対物レンズとして20倍以
上のものを用いることになる。ところが、一般に
倍率とN.A.の大きなものを用いると焦点深度が
浅くなり、第２図においてデイスク５の回転中の
ブレにより、焦点がボケることになり良好な再生
信号は得られにくくなる。
したがつて、レンズ３としては20〜30倍の倍率
を有する、N.A.0.4〜0.5のものが適している。
を有する、N.A.0.4〜0.5のものが適している。
第２図においてレンズ３の倍率をm′、N.A.を
n′とすると、第２図に示したN.A.を定める角度u4
とn′の間に次式で表わされる関係が一般的に成立
する。
n′とすると、第２図に示したN.A.を定める角度u4
とn′の間に次式で表わされる関係が一般的に成立
する。
sin（u4）＝n′ (2)
レンズ３により絞りこみスポツトが十分小さい
ためには、レンズ３の全面に半導体レーザ１より
の光が照射している必要がある。この条件を満す
ためには、次の(3)式を満足する必要がある。
ためには、レンズ３の全面に半導体レーザ１より
の光が照射している必要がある。この条件を満す
ためには、次の(3)式を満足する必要がある。
u3≧ｕ４／ｍ′＝ｓｉｎ−１（ｎ′）／ｍ′
(3) ここで、m′は20〜30、n′は0.4〜0.5であるから
(3)式の右辺の最小値は0.0133となる。
(3) ここで、m′は20〜30、n′は0.4〜0.5であるから
(3)式の右辺の最小値は0.0133となる。
而して、第２図に示した、光源１からの半導体
レーザの出射角u2とu3の間には、次式の関係があ
る。
レーザの出射角u2とu3の間には、次式の関係があ
る。
u2＝mu3 (4)
ここで、ｍはレンズ２の倍率である。
式(3)、(4)より倍率ｍは、次の(5)式で示される。
ｍ≦ｕ２／０．０１３３ (5)
(5)式のu2を定めるために第２図の光源１からの
半導体レーザ光の特性の一例を第３図に示す。第
３図は横軸に出射角u2（度）及び縦軸に光強度
（任意単位）を定めてあり、例えば発光領域が縦
１μｍ×横3.5μｍ程度からの半導体レーザの遠
視野像（far field pattern）を示している。第３
図において、縦方向、横方向の半値幅はそれぞれ
34.5゜、10゜であり、また縦１μｍ×５μｍ程度
の発光領域の場合、遠視野像は34.5゜、７゜程度
となる。
半導体レーザ光の特性の一例を第３図に示す。第
３図は横軸に出射角u2（度）及び縦軸に光強度
（任意単位）を定めてあり、例えば発光領域が縦
１μｍ×横3.5μｍ程度からの半導体レーザの遠
視野像（far field pattern）を示している。第３
図において、縦方向、横方向の半値幅はそれぞれ
34.5゜、10゜であり、また縦１μｍ×５μｍ程度
の発光領域の場合、遠視野像は34.5゜、７゜程度
となる。
式(5)のu2として第３図に示した横方向遠視野像
の半値幅を与える角度に設定する。というのは、
u2を以上のように設定すると、半導体レーザの出
射光分布は縦方向、横方向とも、角度u2以内では
ほぼ円形状の光分布と扱かえ、レンズ３に入射す
る光分布も円形状となりまた、絞りこんだスポツ
ト４も円形状になる。したがつて、レンズ２の円
形開口を半導体レーザ出射光分布の横方向の半値
幅以内に設定する。u2はラジアン単位で表示する
と、 ５゜×π／１８０〜3.5×π／１８０ に設定されることになる。ただし、半導体レーザ
光源１の横方向発光領域を3.5μｍから５μｍと
している。
の半値幅を与える角度に設定する。というのは、
u2を以上のように設定すると、半導体レーザの出
射光分布は縦方向、横方向とも、角度u2以内では
ほぼ円形状の光分布と扱かえ、レンズ３に入射す
る光分布も円形状となりまた、絞りこんだスポツ
ト４も円形状になる。したがつて、レンズ２の円
形開口を半導体レーザ出射光分布の横方向の半値
幅以内に設定する。u2はラジアン単位で表示する
と、 ５゜×π／１８０〜3.5×π／１８０ に設定されることになる。ただし、半導体レーザ
光源１の横方向発光領域を3.5μｍから５μｍと
している。
u2として大きい方の角度５゜を取り、式(5)より
ｍ≦6.6
したがつて、レンズ２としては７倍以下の倍率
のレンズを用いることが有効である。
のレンズを用いることが有効である。
レンズ３は上述したように20〜30倍の倍率であ
るから、レンズ２と３とから得られる光学系の倍
率ｍ／m′は約0.33以下となる。
るから、レンズ２と３とから得られる光学系の倍
率ｍ／m′は約0.33以下となる。
またレンズ２のN.A.は、u2の小さい方の角度
3.5゜を取りsin3.5゜＝0.06より大きいことは必要
である。
3.5゜を取りsin3.5゜＝0.06より大きいことは必要
である。
レンズ２としてこれ以上の倍率のものを用いる
と、デイスク上に絞りこまれたスポツト４は、円
形状ではなく楕円形状となつてしまう。
と、デイスク上に絞りこまれたスポツト４は、円
形状ではなく楕円形状となつてしまう。
以上説明したごとく本発明によれば、比較的大
きな光出力が得られる、発光領域の縦横比の等し
くない半導体レーザを光源に用いて、しかも円形
状の光スポツトに絞り込むことができ、読取り周
波数特性の劣化やクロストークをまねくことなく
高密度の情報を高分解能で処理できる。しかも、
本発明では、従来の装置が既に有するレンズの開
口を用いて楕円形状ビームを円形状のビームにす
るので、円形状ビームを得るために円筒レンズ等
の格別な光学素子を追加する必要がなく、簡単な
光学系でより安価な装置を実現できる。
きな光出力が得られる、発光領域の縦横比の等し
くない半導体レーザを光源に用いて、しかも円形
状の光スポツトに絞り込むことができ、読取り周
波数特性の劣化やクロストークをまねくことなく
高密度の情報を高分解能で処理できる。しかも、
本発明では、従来の装置が既に有するレンズの開
口を用いて楕円形状ビームを円形状のビームにす
るので、円形状ビームを得るために円筒レンズ等
の格別な光学素子を追加する必要がなく、簡単な
光学系でより安価な装置を実現できる。
第１図は光学的情報処理装置の概略構成を示す
図、第２図は本発明に用いる光学系の構成を説明
する図、第３図は半導体レーザよりの遠視野像を
示す図である。 １……半導体レーザ、２……カツプリングレン
ズ、３……オブジエクテイブレンズ、５……デイ
スク。
図、第２図は本発明に用いる光学系の構成を説明
する図、第３図は半導体レーザよりの遠視野像を
示す図である。 １……半導体レーザ、２……カツプリングレン
ズ、３……オブジエクテイブレンズ、５……デイ
スク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、該光源からのビームを媒体上に収束
する光学系とからなる光学的情報処理装置におい
て、上記光源は、縦方向と横方向で発散角の異な
る楕円形状のビームを放出する半導体レーザであ
り、上記光学系は、該楕円形状ビームの横方向分
布の半値幅以内になる円形開口を有し、上記ビー
ムが上記媒体上にほぼ円形状のスポツトとして収
束されることを特徴とする光学的情報処理装置。 ２ 上記光学系は、その全面に上記半導体レーザ
からのビームが照射され、該ビームを上記媒体上
に収束するオブジエクトイブレンズを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的
情報処理装置。 ３ 上記光学系は、上記半導体レーザからみた開
口数が0.06以上であり、かつ上記光学系の倍率が
0.33以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光学的情報処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11139977A JPS5445156A (en) | 1977-09-16 | 1977-09-16 | Optical system |
| US05/937,982 US4235507A (en) | 1977-09-16 | 1978-08-30 | Optical system to condense light from a semiconductor laser into a circular spot |
| NLAANVRAGE7809382,A NL190494C (nl) | 1977-09-16 | 1978-09-14 | Optische inrichting voor het bewerken van informatie. |
| CA311,309A CA1109961A (en) | 1977-09-16 | 1978-09-14 | Optical system |
| GB7837018A GB2006461B (en) | 1977-09-16 | 1978-09-15 | Optical system |
| DE19782840294 DE2840294A1 (de) | 1977-09-16 | 1978-09-15 | Optisches system |
| FR7826599A FR2403575A1 (fr) | 1977-09-16 | 1978-09-15 | Systeme optique pour reproduction d'informations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11139977A JPS5445156A (en) | 1977-09-16 | 1977-09-16 | Optical system |
Related Child Applications (5)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089104A Division JPS592241A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 光学系 |
| JP58089107A Division JPS59124A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 光学系 |
| JP58089106A Division JPS592242A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 光学的情報再生装置 |
| JP58089108A Division JPS59125A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 光学系 |
| JP58089105A Division JPS59123A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5445156A JPS5445156A (en) | 1979-04-10 |
| JPS6211327B2 true JPS6211327B2 (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=14560157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11139977A Granted JPS5445156A (en) | 1977-09-16 | 1977-09-16 | Optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5445156A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5750335A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | Optical information reproducer |
| JPS59125A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-01-05 | Hitachi Ltd | 光学系 |
| JPS59124A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-01-05 | Hitachi Ltd | 光学系 |
| JPS59123A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-01-05 | Hitachi Ltd | 光学系 |
| JPS592241A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-01-07 | Hitachi Ltd | 光学系 |
| JPS5998329A (ja) * | 1983-10-28 | 1984-06-06 | Hitachi Ltd | 光情報処理装置 |
-
1977
- 1977-09-16 JP JP11139977A patent/JPS5445156A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5445156A (en) | 1979-04-10 |
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