JPS63163320A - 半導体レ−ザのビ−ム成形プリズム - Google Patents

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、光デイスク装置等で特に２ビ一ム方式のもの
に用いられる半導体レーザのビーム形成プリズムに関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に二つの光源を用いた２ビ一ム方式の光デイスク装
置の光学系は第５図に示すような構成である。尚第５図
（Ｂ）は第５図（Ａ）を矢印Ｂ方向よりみた図である。

この図において１１は書き込み読み出しビーム用の半導
体レーザ、１２は消去ビーム用の半導体レーザ、１３．
１４は夫々コリメートレンズ、１５は４分割ディティフ
タ、１６はビーム成形プリズ１９は対物レンズ、加はダ
イクロイックミラー、２１ハ集光レンズ、乙はシリンド
リカルレンズで６る。

このような光デイスク装置において一方の光源１１よシ
の書き込み読み出し用ビームは、コリメートレンズ１３
を通りビーム成形プリズム１６にて断面が円形のビーム
に変えられ偏光ビームスプリッタ１７にて反射されてＳ
偏光成分の直線偏光になり。

ンズ１９にてディスクｎ上に集光される。ディスク乙に
より反射されたビームは、対物レンズ１９によ分の直線
偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ１７を通過
したビームは、ダイクロイックミラー加にて反射され集
光レンズ１１とシリンドリカルレンズ四により４分割デ
ィティフタ１５上に集光される。ディティフタ１５の出
力にもとづいて既知の非点収差法やプッシュプル法によ
って対物レンズ１９のフォーカスやトラックの調整が行
なわれる。

一方消去ビーム用の半導体レーザ１２よりの光ビームハ
、コリメートレンズ１４によりコリメートされダイクロ
イックミラー印を通過して偏光ビームスプリッタ１７に
Ｐ偏光で入射し半導体レーザ１１よりの光ビームと同様
にディスクｎ上に集光される。

この光デイスク装置において半導体レーザよりの光ビー
ムの射出パターンは２〜３：１の略円形である。そのた
め書き込み読み出し用の半導体レーザ１１は、光エネル
ギーを有効に利用するために射出パターンを軸対称（円
形）にする必要がある。

そのためにビーム成形プリズム１６が用いられる。

しかし半導体レーザは、温度や射出出力によって波長が
変化する。

特にモードホップによって波長は 離散的に変動する。又プリズムの材料であるガラスの屈
折率は波長によって異なシ、温度によって変化する。し
たがって温度が変化すると半導体レーザよりのビームの
波長の変化と、ガラスの屈折率の変化によってビーム成
形プリズム１６の屈折角が変化する。例えば半導体レー
ザの温度による変化は約２．５　Ｘ　１０−灼ｅｇ　％
　ガラスの屈折率の波長依存性は約−２ｘ　１０−５／
１ａｒｔ、（但しλ＝７００〜９００臂鳥）である。し
たがって半導体レーザの温度変化による波長変化のため
に生ずる屈折率の変化は、−５×１０−’／ｄｅｇとな
る。又温度上昇によるガラス自身の屈折率変化は、ガラ
スがＢＫ７の場合約＋２．７×１０〜’／ｄｅｇである
。したがって温度変化のために生ずる屈折率の変化は、
約−２，３ｘ　ＩＦ　’／ｄｅｇである。

従来例の光デイスク装置におけるビーム成形プリズム１
６による州内形パターンを円形パターンにする時の補正
率を２．５、ビーム成形プリズム１６の屈折率を１．５
１とすると上記の温度変化による屈折角の変化は、７．
１　ｘ　１０−５／ｄｅｇとなり、プリズムから射出す
る時はｎ倍（ｎはプリズムの屈折率）され、約１．　Ｉ
　Ｘ　１０−’である。これは対物レンズの焦点距離を
４閣とすると、ディスク上のスポットは１０Ｃの変化で
約０．００７７μｍ移動することになる。

又消去用光ビームの射出パターンは、ディスク半径方向
の長い州内のまま対物レンズ１９に入射するので対物レ
ンズの実質ＮＡはディスク半径方向には大きく円周方向
には小さくなり、ディスク上のスポットは、ディスク円
周方向に長い長円形になる。

ディスク上のスポットは、第６図に示すように同じグル
ープ上に消去ビームＥが書き込み読み出しビームＷＲに
先行するように調整されている。

この時の消去ビームの位置は半径方向に厳しく、この方
向に０．１μｍずれても消去が完全でなくなる。

しかし前述のように書き込み読み出しビームがディスク
半径方向にずれると、この書き込み読み出しビームがグ
ループ上にサーボがかけられるので結局、消去ビームが
相対的にずれることになる。

そしてその量は、装置全体が１５°ｌ：昇するとビーム
は約０．１μｍずれるので満足な消去が出来なくなる。

また半導体レーザは熱源であり、プリズム等との間に温
度勾配があればビームずれは更に拡大される。また半導
体レーザの書き込み時のパワー上昇によってもビームず
れが生じサーボにも不具合を生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、光デイスク装置に
用いられるビーム成形プリズムで、レーザ光源の温度変
化等による波長の変化やプリズムの屈折率の変化が生じ
ても前記プリズムよりのビームの射出角が変動しないよ
うにし、光デイスク装置における書き込み読み出しビー
ムと消去ビームとの相対的なずれが生ずることがないよ
うにしたビーム成形プリズムを提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の半導体レーザのビーム成形プリズムは、前記の
問題点を解決するために、第１のプリズムと第２のプリ
ズムの二つのプリズムにて構成し、温度変化による第１
のプリズムから射出するビーム、の射出角の変化による
第２のプリズムへの入射角の変化とほぼ等しく逆向きの
変化を第２のプリズムの温度変化による屈折率の変化に
て生ずるようにして、ビーム成形プリズム全体でビーム
の射出角が変動しないように構成したものである。

以上の要件を満足するためには、例えば第１のプリズム
からの射出ビームが射出面に対しほぼ直角に同様に第２
のプリズムからの射出ビームが射出面に対しほぼ直角に
なるように構成した時には、第１のプリズムの入射面に
おける屈折角φと第２のプリズムの入射角αとの間に次
の関係が成立つようにすればよい。

ｔａｎα＝　ｎ　ｔａｎφ ここでｎは屈折率で第１のプリズムと第２のプリズムの
屈折率が等しいとする。

次に上記のような構成のビーム成形プリズムが本発明の
目的を達成し得る作用を有することの原理について詳細
に説明する。

第１図は、本発明のビーム成形プリズムの原理を示す図
である。この図において１は第１のプリズム、２は第２
のプリズムで両プリズムは逆向きに配置されている。つ
まシ第１のプリズム１はその頂角Ａが上方を向き、第２
のプリズム２はその頂角Ａ′が逆に下方を向いている。

このような構成のビーム成形プリズムにおいて、ビーム
３は、第１のプリズム１に入射角θにて入射し入射面１
ａにて屈折角φにて屈折した後射出面１ｂよりこの面に
対しほぼ垂直に射出する。この第１のプリズムＩを射出
したビームは、第２のプリズム２に入射角αにて入射し
入射面２ａにて屈折角βにて第１のプリズム１とは逆向
きに屈折した後射出面２ｂよりこの面に対してほぼ垂直
に射出し、従来例の説明における偏向ビームスプリッタ
へ向けられる。

このようなビーム成形プリズムにおいて、第１のプリズ
ム１の入射面１ａでの屈折に関しては、次の式が成立つ
。

ｓｉｎθ −＝　ｇｉｎφ したがって 又プリズム１の射出面１ｂに関しては、前述のようにほ
ぼ垂直にビームが射出するようにすればビームと面１ｂ
とのなす角は９００＋θ′（θＩは９００からのずれ量
）又この面１ｂでの屈折角は９０°＋φ′で。

θ′＜１であるので、φ′＝ｎ０１である。したがって
同様に第２プリズム２に関しては次の式が成立つ。

Ｓｉｎα ＝　５ｉｎβ したがって ｄα　ｓｉｎβ ｄｎ　　ｃｏａα ここで第１プリズム１への入射角θおよび第２プリズム
２の屈折角βが一定であって変化しないためには次の関
係が成立てばよい。

ｄφ′　　ｄα ｄｎ　　　　ｄｎ したがって次の関係が求まる。

ｔａｎφ＝−ｔａｎα又はｔａｎα＝　ｎｔａｎφ以上
のように第１図に示す構成のビーム成形プリズムにおい
て、ｔａｎα＝　ｎ　ｔａｎφの関係を満足させること
により色ずれのない真円補正プリズムが得られる。

〔実施例〕

次に本発明のビーム成形プリズムの実施例について述べ
る。

第２図は第１図と同じ構成のビーム成形プリズムを第５
図に示す２ビ一ム方式の光デイスク装置に適用した場合
の光ディスクの装置の構成を示す図である。この図にお
いて符号１ｏにて示し庭のが本発明のビーム成形プリズ
ムで第１のプリズム１と第２のプリズム２とからなって
いる。

この実施例において半導体レーザー１よりの書き込み読
み出し用ビームは、このビーム成形プリズムにてパター
ンが円形にされると共に前述の原理η−士　ｈ　　−ｆ
ｔＥ、　　＊　　７！び　イレ　テシ石ヒ　１　　イ　
東　Ｂ→　ｌベ　イｈ　ａ）−ド　Ｊ−ｔＪぼ１９１：
され常に同じ方向に射出される。したがって半導体レー
ザ１２よりの消去用ビームとのディスク上の相対的位置
ずれが生ずるおそれがない。

第３図は本発明のビーム成形プリズムの他の第２の実施
例で第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）を矢印Ｂ方向よりみた
図である。この第２の実施例は、第２のプリズム２を偏
光ビームスプリッタ１７に接合して一体にしたもので、
第１のプリズム１と第２プリズム２の構成は第１図と実
質上同じである。

第４図は本発明のビーム成形プリズムの第３の実施例で
ある。この実施例は第２のプリズムと偏光ビームスプリ
ッタとを一体としたものである。

即ちこの承３の実施例における第２のプリズム２′は、
途中にビームに対して４５°傾斜させた半透過面２Ｃを
設けたもので、これによって第２のプリズムとビームス
プリッタを兼をしたものである。し入射面２’ａより入
射し面２／　ｃを透過した後ダイクロイックミラー印に
て反射した後に面２／　ｃにて反射して射出面２’ｂよ
シ射出する。そしてこのプリズム２′と第１のプリズム
１とで第１図にて説明した原理にもとづくように構成す
れば温度変化による影響を除去できる。

尚第４図に示す本発明の第３の実施例のビーム成形プリ
ズムを用いた光デイスク装置は、薔き込み消去用の半導
体レーザ１１よりのビームはコリメートレンズ１３にて
平行光線とした後前述のようにビーム成形プリズム１０
を通９対物レンズ１９に集光される。その反射光はビー
ムスプリッタ（第２のプリズム）２′を通過しダイクロ
イックミラー加を通り、集光レンズ２１とシリンドリカ
ルレンズ四により４分割ディティフタ１５にて検出され
る。一方読みムレ用の半導体レーザ１２よりのビームは
、ＮＡの小さいコリメータレンズ１４により平行に、か
つ円形パターンにされ、ビームスプリッタ２′の半透過
［ｆｉ２’　Ｃにて反射され対物レンズエ９によりディ
スクお上に集光される。ここで反射された光はビームス
プリッタ２′の面２′Ｃを透過しグイクロイックミラー
加にて反射され集光レンズにてディティフタ１５に集光
され検出される。

以上の実施例の第１のプリズムと第２のプリズムとより
構成されているビーム成形プリズムは、いずれもビーム
を真円に補正するとともに温度変化が生じてもプリズム
よりの射出角の変化がなく、したがってディスク上の書
き込み消去ビームと読み出しビームの相対位置ずれを生
ずることがない。

〔発明の効果〕

本発明の光デイスク装置における半導体レーザのビーム
成形プリズムは、互いに逆向きに配置した第１と第２の
二つのプリズムにて構成する仁とによって、温度変化に
よる半導体レーザの波長のずれや第１のプリズムの屈折
率の変化による射出角の変化を第２のプリズムにおける
屈折率の変化による逆方向の屈折角の変化によって打消
すことにより、ビーム成形プリズム（第１プリズム＋第
２プリズム）より射出するビームの射出角が温度変化に
より変化することがない。したがってこれを例えば２ビ
一ム方式の光デイスク装置に用いた場合、曹き込み読み
出しビームと消去ビームの位置ずれや、薔き込み消去ビ
ームと読み出しビームの位置すれかなく、完全な消去や
読み出しが可能である等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のビーム成形プリズムの原理を示す図、
第２図は、本発明の第１の実施例のビーム成形プリズム
を用いた光デイスク装置の構成を示す図、第３図は本発
明の第２の実施例の構成を示す図、第４図は本発明の第
３の実施例のビーム成形プリズムを用いた光デイスク装
置の構成を示す図、第５図は従来のビーム成形プリズム
を用いた元ディスク装置の構成を示す図、第６図は光デ
イスク装置におけるディスク上の書き込み読み出しビー
ムと消去ビームの相対的位置関係を示す図である。 １・・・第１のプリズム、ｌａ・・・第１のプリズムの
入射面、１ｂ・・・第１のプリズムの射出面、２・・・
第２のプリズム、２ａ・・・第２のプリズムの入射面、
２ｂ・・・第２のプリズムの射出面、１０・・・ビーム
成形プリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザより射出しコリメートレンズにより平行ビ
   ームに変換されたビームの射出パターンを変形するビー
   ム成形プリズムで、第１のプリズムと該第１のプリズム
   と同一の材質よりなる第２のプリズムとよりなり、前記
   ビームを第１のビームに斜め入射させその射出面にほぼ
   直角に射出させ更に第２のプリズムに入射させその射出
   面にほぼ直角に射出させるように構成したもので、プリ
   ズムの屈折率をｎ、第１のプリズムの入射面での屈折角
   をφ、第２のプリズムの入射角をαとした時、次の関係
   をほぼ満足する半導体レーザのビーム成形プリズム。 ｔａｎα＝ｎｔａｎφ