JPS63247716A - ビ−ム変換装置 - 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、光ディスク等の光学的情報の記録や再生を行
う装置に使用されるビーム変換装置に関する。

「従来の技術」 光ディスク等の光学的情報の記録装置においては、その
情報記録媒体に、記録すべき情報に対応する一定の凹凸
を設けている。この装置は、この凹凸に対して光ビーム
を照射し、その反射光の強度変化から記録された情報の
読み取りを行っている。

この読み取りのための光源には、一般に、半導体レーザ
が使用されている。ところで、従来一般に使用されてい
る半導体レーザは、通常そのファーフィールドバタン、
すなわち、ビーム断面の光強度分布が楕円形になってい
ることはよ（知られている。

光学的情報の記録再生装置に使用される光ヘッドは一般
に、第９図に示すように、半導体レーザ１から出力され
る発散光２を、コリメータレンズ３を用いて平行ビーム
４に変換し、これを対物レンズ５を用いて情報記録媒体
６上に結像するようにしている。しかし、先に説明した
ように、半導体レーザ１のビーム断面の光強度分布が楕
円形のため、平行ビームのＡ−Ａ断面も同様の強度分布
４Ａを示し、対物レンズ５の収束光７のスポットの強度
分布がその先軸に対して真円形にならない。

このために、情報記録媒体６からの情報の読み取り誤り
等を生じていた。また、このレーザビームを用いた情報
の書き込みも行われているが、情報記録媒体６に対して
、情報を正確に記録することが難しいという難点があっ
た。

「発明が解決しようとする問題点」 こういった問題を解決するために従来、例えば第１Ｏ図
に示すように、２個のシリンドリカルレンズ８．９から
構成されたアナモフィック光学系１０を、コリメータレ
ンズ３と対物レンズ５との間に挿入し、平行ビーム４′
のＡ−Ａ断面の光強度分布４’Ａを楕円形から真円形に
変換していた。

また、第１１図に示すように、コリメータレンズ３と対
物レンズ５との間に、断面が楔形のプリズム１１．１２
を挿入して、Ａ−Ａ断面の光強度分布４’Ａを楕円形か
ら真円形に変換していた（モダン・オプティカル・エン
ジニアリング　Ｗ、Ｊ。

スミス（１９６６）Ｐ２３９〜２４１）。

ところが第１０図や第１１図に示すような従来の装置で
は、コリメータレンズ３と対物レンズ５との間に挿入す
るアナモフィック光学系１０は、その構成が比較的複雑
で、装置を大型化し、また、その調整も容易でないとい
う欠点があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、比較的小
型の光学系により、ビーム断面からみた光強度分布を楕
円形から真円形に変換することのできるビーム変換装置
を提供することを目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明のビーム変換装置は、半導体レーザと、この半導
体し−ザの出力光を平行ビームにするコリメータと、そ
のコリメータの出力光を反射して、所定の光強度分布の
反射光を得る変換部とを有し、この変換部は、２以上の
平行な反射面を有する光透過性の平行平面板から成り、
上記各反射面はこれらに対して斜めに入射した上記平行
ビームを反射し合成して上記所定の光強度分布の反射光
を出力することを特徴とするものである。

なお、上記半導体レーデは、可干渉性の低い出力光を出
力するものであることが好ましい。

「作用」 以上の装置は、半導体レーザの出力光をコリメータを用
いて平行ビームにした後、その出力光を平行平面板に斜
めに入射させ、ビーム断面の光強度分布を変換するよう
にしている。この平行平面板においては、入射光が、そ
の平行な２以上の反射面でそれぞれ反射して出力する。

このとき、その反射光は互いに位置ずれする。平行平面
板に入射した光が平行な反射面間で多重反射をした後に
出射すると、その反射光の位置ずれ量はさらに大きくな
る。このような反射光を合成すると、見掛は上のビーム
断面の光強度分布が真円形に近くなる。

「実施例」 第１図は本発明のビーム変換装置の実施例を示す概略構
成図である。

図において、この装置は、半導体レーザ１と、この半導
体レーザ１の出力光２を平行ビーム４にするコリメータ
３と、そのコリメーク３の出力光を反射して、所定の光
強度分布の反射光を得る変換部２０と、この反射光を情
報記録媒体６に集光する対物レンズ５とから構成されて
いる。この変換部２０は、ガラス板等の、平行な２以上
の反射面を有する光透過性の平行平面板から構成されて
いる。この変換部２０には、第１の反射面２１と、第２
の反射面２２とが存在する。この実施例においては、変
換部２０に入射した平行ビーム４は、第１の反射面２１
において反射する一方、変換部２０の内部に進入し、第
２の反射面２２において反射した後、第１の反射面２１
を経て対物レンズ５に向かう。

さらにこの実施例においては、変換部２０に入射した平
行ビームは、第１の反射面２１を透過して第２の反射面
２２に向かい、そこで反射したのち第１の反射面２１へ
入射し、再びここで反射し、また第２の反射面２２へ向
かうというように反射を繰り返し、いわゆる多重反射を
行う。

第２図は、第１図のコリメータ３を出力した平行ビーム
４のＡ−Ａ断面の光強度分布を示すグラフである。

このグラフのＸ軸は第１図に示すように、Ａ−Δ断面に
おいて、図面の上方に向かう方向の線で、ｙ軸は紙面に
垂直な向きの線である。このような楕円形の光強度分布
のビームが変換部２０に入射すると、第１図の反射面２
１においても、第２の反射面２２においても、同様の楕
円形のビームが反射される。しかも、これらの反射光お
よび多重反射による反射光とを重ね合わせると、そのビ
ーム断面の光強度分布がＸ軸方向に引き伸ばされて、真
円形に近付（。これが本発明のビーム変換装置の動作原
理である。

第３図には、このようなビームの重なり合いの状態を示
した。

Ｘ軸とｙ軸との交点すなわち原点を中心とする楕円形の
ビ・−ム４１は、変換部２０に入射した平行ビームのう
ち、最初に第１の反射面２１において反射したビームで
ある。そのすぐ隣の楕円形のビーム４２は、第１の反射
面２Ｉを透過し、第２の反射面２２に入射して、そこで
反射して第１の反射面２１に向かいここを透過して出力
したビームである。その隣のビーム４３は、第２の反射
面２２、第１の反射面２１、第２の反射面２２、という
順に３回多重反射をして出力されたビームである。これ
らのビーム４１〜４５・・・はそれぞれ互いに間＠Ｓだ
け離れて、等ピッチで並んでいる。

ここで、第１の反射面２Ｉの反射率をα、第２の反射面
２２の反射率をβ、変換部２０の屈折率をｎ１厚さをｄ
１平行ビーム４の変換部２０への入射角をθとすると、
そのビームの間隔Ｓは、次の式によって表すことができ
る。

ｓ　＝２ｄ　−ｊａｎ　（ｓｉｎ−’（ｓｉｎθ／ｎ）
　）　ｃｏｓθまた、Ｘ軸に沿うビーム断面の光強度分
布に着目すると、変換後の平行ビーム４′の光強度分布
Ｉ（ｘ）は、変換部２０に入射する平行ビーム４の光強
度分布をｆ　（ｘ）とすると、次の式で表すことができ
る。

Ｉ（Ｘ＞　　＝　ｓ　αｆ（ｘ）＋β（１−α）２ｆ（
ｘ　−Ｓ　’）＋β２α（１−ａ）２ｆ（ｘ　−２ｓ）
　＋　・・−＝　ａ　ｆ　（Ｘ）　＋（１−ａ）４　　
β１１ｆ１１−１（ｘｓ）この光強度分布１　（ｘ）を
、第４図に縦軸に光強度をとって示した。

この式１　（ｘ）において、α、βの値と、ビームの間
隔Ｓとを適当に選択することにより、変換部２０に角度
θで入射した楕円形のビームを真円形に近いビームに変
換することが可能になる。その具体例を次の実施例によ
り説明する。

変換部２０に使用した平行平面板の第１の反射面２１の
反射率αを３８．２％、第２の反射面の反射率βを１０
０％、平行平面板の屈折率ｎを１．５、厚さｄを３ｍｍ
、入射角θを４５°とする。

このような条件のもとに入射光のＸ軸に沿う光強度分布
をｆ　（ｘ’）　＝＝ｅ）（ｐ　（−２ｘ２／２２）と
すると、第５図に示すように、変換後の平行ビームの光
強度分布Ｉ　（ｘ）が求められる。

このグラフをみてわかるように、ビーム断面の光強度分
布がＸ軸に沿う方向に約１．７倍に拡大されている。実
際には、このような条件で各パラメータを選定したとき
が最も効果的な真円形に近いビームが得られた。

通常、光ディスクに使用されるビーム変換装置は、半導
体レーザから出力される光ビームを９０゜曲げて方向転
換するようにしている。従って、従来のビーム変換装置
の光路変更用ミラーを、本発明において紹介した変換部
に置き換えれば、ただちに本発明の実施をすることがで
きる。その場合、方向転換とビーム変換を一挙に行うた
め装置の大型化を防止できる効果がある。

ところで、このように光ビームの光路を９０゜折り曲げ
る場合のほか、第６図に示すように、半導体レーザから
出力されたビーム４を、２個の変換部２０．２０′を使
用して直線的にガイドするようにしてもよい。

以上説明したような変換部は、比較的小型にすることが
可能で、しかも調整部分が無いため取り扱いが簡単であ
る。

「変形例」 本発明のビーム変換装置は以上の実施例に限定されない
。

第７図には、本発明のビーム変換装置に使用する変換部
２０の別の実施例を示した。

この変換部２０は、先に説明した平行平面板を２枚重ね
て構成している。この場合、第１の反射面２１と第２の
反射面２２と第３の反射面２３とが形成される。この変
換部２０へ入射した平行ビーム４は、第１の反射面２１
で反射するものと、第１の反射面２１を透過して第２の
反射面２２で反射するものと、第１の反射面２１と第２
の反射面２２とを透過して第３の反射面２３で反射する
ものと、第１の反射面２１と第２の反射面２２の間で多
重反射するものと、第２の反射面２２と第３の反射面２
３の間で多重反射するものとに分散して、これらの反射
光が互いに重なり合ったビニムに変換される。

第８図には、この第７図の実施例に示した変換部２０の
各反射面で反射した反射光４１〜４５・・・の個々の強
度分布を示した。。

これらの反射光４１〜４５・・・を合成すれば、第、５
図に示したものと同様に、Ｘ軸方向に引き伸ばされたビ
ームが得られる。なお、本発明においては、このように
平行な２以上の反射面で反射したビームを合成するので
、これらのビームが互いに干渉するようでは、干渉縞が
生じて、逆効果になってしまう。従って、コヒーレント
ないわゆるシングルモードのビームを出力するレーザを
使用するのは好ましくない。すなわち、マルチモードの
可干渉性の低いビームを出力する半導体レーザを使用す
ることが望ましい。

「発明の効果」 以上説明した本発明のビーム変換装置によれば、簡単な
構成でかつ高精度にビーム断面の光強度分布を楕円形の
ものから真円形に変換でき、記録媒体上の情報を忠実に
再生し、あるいは、記録媒体上に情報を確実に記録する
ことが可能になる。もちろん、使用部品が特殊でないた
め、その製造コストを充分に低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のビーム変換装置の実施例を示す概略構
成図、第２図はそのコリメータから出力されたビームの
Ａ−Ａ断面からみた光強度分布、第３図は変換部で変換
後のビームのＢ−Ｂ断面内での光強度分布、第４図は縦
軸に光強度をとったＸ軸に沿う光強度分布を示したグラ
フ、第５図はそのより具体的な実施例の光強度分布を示
したグラフ、第６図は本発明の変形例を示す概略構成図
、第７図は本発明の別の実施例における変換部の概略構
成図、第８図は第７図の実施例に示した変換部の各反射
面で反射した反射光の個々の強度分布を示したグラフ、
第９図と第１Ｏ図と第１１図とは、それぞれ従来のビー
ム変換装置の一例を示す概略構成図である。 １・・・・・・半導体レーザ、 ３・・・・・・コリメータ、 ４・・・・・・平行ビーム、 ２０・・・・・・変換部。 出　　願　　人 富士ゼロックス株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザと、この半導体レーザの出力光を平行
   ビームにするコリメータと、そのコリメータの出力光を
   反射して、所定の光強度分布の反射光を得る変換部とを
   有し、この変換部は、２以上の平行な反射面を有する光
   透過性の平行平面板から成り、前記各反射面はこれらに
   対して斜めに入射した前記平行ビームを反射し合成して
   前記所定の光強度分布の反射光を出力することを特徴と
   するビーム変換装置。 ２、前記半導体レーザは、可干渉性の低い出力光を出力
   するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のビーム変換装置。