JP2006059471A - Laser emitting apparatus and optical head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数種類の半導体レーザを内蔵して複数波長のレーザ光を出射するレーザ出射装置、及び、このレーザ出射装置を用いた光学ヘッドに関する。 The present invention relates to a laser emitting device that incorporates a plurality of types of semiconductor lasers and emits laser light having a plurality of wavelengths, and an optical head using the laser emitting device.
従来より、波長が785nmの赤外半導体レーザを記録再生光として用いるコンパクトディスク(商標 以下、CDという。)、波長が660nmの赤色半導体レーザを記録再生光として用いるデジタルビデオディスク(商標 以下、DVDという。)がある。近年、 光ディスクの大容量化が進み、波長が405nmの青紫色半導体レーザを記録再生光として用いるブルーレイディスク(Blu-rayディスク:商標 以下、BDという。)という光ディスクが提案されている。 Conventionally, a compact disc (hereinafter referred to as CD) using an infrared semiconductor laser with a wavelength of 785 nm as recording / reproducing light, and a digital video disc (hereinafter referred to as DVD) using a red semiconductor laser with a wavelength of 660 nm as recording / reproducing light. .) In recent years, the capacity of optical disks has been increased, and an optical disk called a Blu-ray disk (Blu-ray disk: hereinafter referred to as BD) using a blue-violet semiconductor laser having a wavelength of 405 nm as recording / reproducing light has been proposed.
また、本出願人は、CD,DVD,BDの3世代対応の光学ヘッドの開発に伴い、3波長レーザモジュールを提案している(非特許文献1参照。)。3波長レーザモジュールとは、CD,DVD,BDの3世代に対応したレーザ光を1つの出射窓から出射することができるレーザ発光モジュールである。すなわち、波長785nmの赤外半導体レーザ、波長660nmの半導体レーザレーザ及び波長405nmの半導体レーザの各素子を一つのパッケージに収納したデバイスである。 In addition, the present applicant has proposed a three-wavelength laser module in accordance with the development of an optical head for the third generation of CD, DVD, and BD (see Non-Patent Document 1). The three-wavelength laser module is a laser light emitting module that can emit laser light corresponding to three generations of CD, DVD, and BD from one exit window. That is, a device in which each element of an infrared semiconductor laser with a wavelength of 785 nm, a semiconductor laser with a wavelength of 660 nm, and a semiconductor laser with a wavelength of 405 nm is housed in one package.
3波長レーザモジュールを用いた3世代対応光学ヘッドの構成例を図5に示す。 FIG. 5 shows a configuration example of a three-generation optical head using a three-wavelength laser module.
光学ヘッド100は、図5に示すように、3波長レーザモジュール101と、コリメータレンズ102と、偏光ビームスプリッタ103と、倍率変換機構104と、1/4波長板105と、対物レンズ106と、集光レンズ107と、フォトディテクタ108とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
3波長レーザモジュール101は、CD用の波長が785nmの赤外レーザ光、DVD用の波長が660nmの赤色レーザ光、及び、BD用の波長が405nmの青紫色レーザ光を出射する。3波長レーザモジュール101から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ102に入射される。3波長レーザモジュール101からコリメータレンズ102に出射される3つの波長のレーザ光は、略1点から発散する状態の光(発散光)の状態で出射される。コリメータレンズ102は、入射された光を平行光にする。
The three-
コリメータレンズ102を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ103に対してP偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ103は、P偏光を透過し、S偏光を反射するので、コリメータレンズ102側から入射された光(P偏光)は透過する。偏光ビームスプリッタ103を透過した光は、倍率変換記憶104及び1/4波長板105を通過して、対物レンズ106に入射される。
The laser light that has passed through the
対物レンズ106は、1/4波長板105を通過して入射されたレーザ光を集光して、光ディスクDに照射する。また、対物レンズ106は、光ディスクDから反射された戻り光が入射される。
The
対物レンズ106を通過した戻り光は、1/4波長板105を通過して、偏光ビームスプリッタ103に入射される。こんどは、1/4波長板105を2回通過し、S偏光として偏光ビームスプリッタ103に入射されるので、偏光ビームスプリッタ103により反射される。
The return light that has passed through the
偏光ビームスプリッタ103により反射された戻り光は、集光レンズ107を通過してフォトディテクタ108に照射される。
The return light reflected by the
フォトディテクタ108は、照射された光を電気信号に変換して、マトリクスアンプ等に出力する。
The
ところで、CDの対物レンズの開口数NAは0.45、DVDの対物レンズの開口数は0.6、BDの対物レンズの開口数は0、85である。対物レンズ106は、これらの違いを1つのレンズで実現するため、レンズの中央部分を利用する場合には開口数が0.45及び0.6とされ、レンズの周縁部分を利用する場合には開口数が0.85となるように構成されている。
By the way, the numerical aperture NA of the CD objective lens is 0.45, the numerical aperture of the DVD objective lens is 0.6, and the numerical aperture of the BD objective lens is 0 and 85. The
このような対物レンズ106を用いる場合、CD,DVDのレーザ光のビーム径を小さくし、BDのレーザ光のビーム径を大きくするように調整しなければならない。
When such an
ビーム径の調整は、レーザ発光デバイスからコリメータまでの光路長を調整することにより容易にできるが、3波長レーザモジュール101を用いると出射位置が全ての波長で同一となり難しい。また、レンズの中央部分のみを利用するCD及びDVDの記録再生時には、ビームの周縁部分の大半をカットするような絞りを設けても実現できるが、損失が非常に大きくなってしまう。
The adjustment of the beam diameter can be easily performed by adjusting the optical path length from the laser light emitting device to the collimator. However, when the three-
そこで、本出願人は、ビーム径を拡大する倍率変換機構104を設けるようにした(非特許文献1参照。)。倍率変換機構は、BDの記録再生時に挿入され、CD,DVDの記録再生時には光路から外される。このため、BDの記録再生時の光学系の倍率が、CD,DVDの記録再生時の倍率よりも大きくなる。このような倍率変換機構104を設けることにより、損失なくレーザ光を照射することができるようになった。
In view of this, the present applicant has provided a
しかしながら、倍率変換機構104を設けずに、且つ、損失なくレーザ光を照射することができるほうが、やはり望ましい。
However, it is still desirable that the laser beam can be irradiated without loss without providing the
本発明は、複数種類の半導体レーザを内蔵して複数波長のレーザ光を出射するレーザ出射装置であって、光学ヘッドの構成を簡易にすることができるとともに、光学ヘッド内での光の損失を少なくすることができるレーザ出射装置、並びに、このようなレーザ出射装置を用いた光学ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention is a laser emitting apparatus that incorporates a plurality of types of semiconductor lasers and emits laser light of a plurality of wavelengths, and can simplify the configuration of the optical head and reduce light loss in the optical head. It is an object of the present invention to provide a laser emitting device that can be reduced, and an optical head using such a laser emitting device.
本発明に係るレーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光と同一方向に波長λ1と異なる波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、拡大又は縮小光学素子とを有するレーザ発光部と、上記第1のレーザ光及び第2のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を外部に出射する出射光学系とを備え、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていることを特徴とする。 A laser emitting apparatus according to the present invention emits a first laser beam having a wavelength λ 1 provided on a main surface of a support base having a planar main surface and parallel to the main surface of the support base. A wavelength λ 1 in the same direction as the laser beam emitted from the first semiconductor laser element and parallel to the main surface of the support base provided on the first semiconductor laser element and the first semiconductor laser element A laser light emitting section having a second semiconductor laser element emitting a second laser light having a wavelength λ 2 different from the above, and an enlarging or reducing optical element, and the first laser light and the second laser light are incident thereon An emission optical system for emitting these laser beams to the outside, and the emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser light. The above-mentioned enlargement or reduction optics Child, characterized in that the exit position is provided in the spaced area in the optical path of the semiconductor laser element located in the traveling direction behind the laser beam.
本発明に係るレーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光と同一方向に波長λ1よりも長い波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ上記第2のレーザ光と同一の方向に波長λ2よりも長い波長λ3の第3のレーザ光を出射する第3の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部と、上記第1のレーザ光、第2のレーザ光及び第3のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を外部に出射する合成光学系とを備え、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、第2の半導体レーザ素子の出射位置と第3の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に同一の位置とされており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていることを特徴とする。 A laser emitting apparatus according to the present invention emits a first laser beam having a wavelength λ 1 provided on a main surface of a support base having a planar main surface and parallel to the main surface of the support base. A wavelength λ 1 in the same direction as the laser beam emitted from the first semiconductor laser element and parallel to the main surface of the support base provided on the first semiconductor laser element and the first semiconductor laser element A second semiconductor laser element that emits a second laser beam having a longer wavelength λ 2 , and is provided on the first semiconductor laser element in the same direction as the second laser beam, with a wavelength λ 2 A laser light emitting unit having a third semiconductor laser element that emits a third laser beam having a long wavelength λ 3 , and the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam are incident thereon. And a synthetic optical system that emits laser light to the outside The emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam, and the emission position of the second semiconductor laser element and the third semiconductor The emission position of the laser element is the same position in the traveling direction of the laser beam, and the enlargement or reduction optical element is in the optical path of the semiconductor laser element whose emission position is located behind the traveling direction of the laser beam. It is provided in the said separation | spacing part, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係る光学ヘッドは、光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドにおいて、上記光ディスクの種類に応じて1つの出射窓から異なる波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、上記レーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光と同一方向に波長λ1と異なる波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、拡大又は縮小光学素子とを有するレーザ発光部が収納されおり、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていることを特徴とする。 An optical head according to the present invention includes a laser emitting device that outputs laser light having a different wavelength from one exit window according to the type of the optical disc, and the laser emitting device in an optical head that emits laser light to an optical disc. The collimator lens that makes the laser beam output from the collimated beam parallel to the collimator lens and the numerical aperture of the central portion are low, the collimated laser beam that has passed through the collimator lens is incident, and the incident light is incident on the optical disc. The laser emitting device includes a support base having a planar main surface, and a first substrate having a wavelength λ 1 provided on the main surface of the support base and parallel to the main surface. A first semiconductor laser element that emits one laser beam; and the first semiconductor laser that is provided on the first semiconductor laser element and is parallel to a main surface of the support base. Laser emitting unit is housed with the second semiconductor laser element for emitting a second laser beam emitted wavelength lambda 2 of the laser beam in the same direction different from the wavelength lambda 1 from the child, the enlargement or reduction optical element In addition, the emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam. The semiconductor laser device is provided in the separated portion in the optical path of the semiconductor laser element located on the rear side in the light traveling direction.
本発明に係る光学ヘッドは、光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドにおいて、上記光ディスクの種類に応じて1つの出射窓から異なる3つの波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、上記レーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ1よりも長い波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ上記第2のレーザ光と同一の方向に波長λ2よりも長い波長λ3の第3のレーザ光を出射する第3の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部が収納されおり、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、第2の半導体レーザ素子の出射位置と第3の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に同一の位置とされており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていることを特徴とする。 The optical head according to the present invention includes a laser emitting device that outputs laser beams of three different wavelengths from one exit window according to the type of the optical disc, and the laser that emits laser light to the optical disc. A collimator lens that collimates the laser beam output from the emitting device, and the numerical aperture of the central portion is low, the collimated laser beam that has passed through the collimator lens is incident, and the incident light is And an objective lens that irradiates an optical disk. The laser emitting device includes a support base having a planar main surface and a wavelength λ 1 provided on the main surface of the support base and parallel to the main surface. A first semiconductor laser element that emits the first laser beam; and a first semiconductor laser element provided on the first semiconductor laser element and parallel to a main surface of the support base. A second semiconductor laser element for emitting a second laser beam of longer wavelength lambda 2 than the wavelength lambda 1 in a direction different from the laser light emitted from over laser device, provided on the first semiconductor laser element is the which is the laser emitting unit is housed with a third semiconductor laser device in a second same direction as the laser beam to emit a third laser beam of longer wavelength lambda 3 than the wavelength lambda 2, the first semiconductor The emission position of the laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser light, and the emission position of the second semiconductor laser element and the emission position of the third semiconductor laser element. The position is the same position in the traveling direction of the laser beam, and the enlargement or reduction optical element is located in the separated portion in the optical path of the semiconductor laser element whose emission position is located behind the traveling direction of the laser beam. Provided And said that you are.
本発明に係るレーザ出射装置は、第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、同一方向に波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部とが一体的に形成されたレーザ発光部を備え、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に拡大又は縮小光学素子が設けられている。 A laser emitting apparatus according to the present invention includes a first semiconductor laser element that emits a first laser beam and a second semiconductor laser element that emits a second laser beam having a wavelength λ 2 in the same direction. The laser emitting unit is integrally formed with the light emitting unit, and the emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam. In addition, an enlargement or reduction optical element is provided in the above-mentioned separated portion in the optical path of the semiconductor laser element whose emission position is located behind the traveling direction of the laser light.
このことにより、本発明に係るレーザ出射装置では、発散角が異なる2つのレーザ光を1つの出射窓から出力する。そのため、本発明に係るレーザ出射装置では、簡易な構成且つ光の損失なく、第1のレーザ光と第2のレーザ光のビーム径を異なるものとすることができる。 Thus, in the laser emission device according to the present invention, two laser beams having different divergence angles are output from one emission window. Therefore, in the laser emitting apparatus according to the present invention, the beam diameters of the first laser light and the second laser light can be made different from each other with a simple configuration and no light loss.
本発明に係る光学ヘッドは、レーザ出射装置と、当該レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっている対物レンズとを備えている。上記レーザ出射装置は、第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、同一方向に波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部とが一体的に形成されたレーザ発光部を備え、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に拡大又は縮小光学素子が設けられている。 An optical head according to the present invention includes a laser emitting device, a collimator lens that uses laser light output from the laser emitting device as parallel light, and an objective lens having a low numerical aperture at the center. The laser emitting device includes: a laser emitting unit having a first semiconductor laser element that emits a first laser beam; and a second semiconductor laser element that emits a second laser beam having a wavelength λ 2 in the same direction; Are integrally formed, and the emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam. An enlarging or reducing optical element is provided in the above-mentioned separated portion in the optical path of the semiconductor laser element whose position is located behind the traveling direction of the laser beam.
このことにより、本発明に係る光学ヘッドでは、レーザ出射装置から発散角が異なる2つのレーザ光を1つの出射窓から出力される。従って、本発明に係る光学ヘッドでは、簡易な構成且つ光の損失なく、第1のレーザ光と第2のレーザ光のビーム径を異なるものとすることができる。 Thus, in the optical head according to the present invention, two laser beams having different divergence angles are output from one emission window from the laser emission device. Therefore, in the optical head according to the present invention, the beam diameters of the first laser beam and the second laser beam can be made different from each other with a simple configuration and no light loss.
本発明が適用された光学ヘッドついて説明をする。 An optical head to which the present invention is applied will be described.
図1に本発明が適用された光学ヘッド1の模式的な構成図を示す。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
光学ヘッド1は、光ディスクDに対して、記録再生用のレーザ光を集光して照射し、その反射光を検出して電気信号に変換するものである。
The
光学ヘッド1を用いられる光ディスクDは、CD、DVD、BDの3種類である。つまり、光学ヘッド1は、CD用の波長が785nmのレーザ光、DVD用の波長が660nmのレーザ光及びBD用の波長が405nmのレーザ光の3波長のレーザ光を出射し、これら3波長のレーザ光を光ディスクDに照射するとともに、それらの反射光を検出する。
There are three types of optical disks D that use the optical head 1: CD, DVD, and BD. In other words, the
光学ヘッド1は、図1に示すように、3波長レーザモジュール10と、コリメータレンズ11と、偏光ビームスプリッタ12と、1/4波長板13と、対物レンズ14と、集光レンズ15と、フォトディテクタ16とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
3波長レーザモジュール10は、波長が785nmの赤外レーザ光を出射するCD用の赤外半導体レーザ素子、波長が660nmの赤色レーザ光を出射するDVD用の赤色半導体レーザ素子、波長が405nmの青紫色レーザ光を出射するBD用の青紫色半導体レーザ素子を同一パッケージ20中に内蔵しており、これらから発光される3波長のレーザ光を1つの出射窓21から、外部に向けて同一方向に出射する。3波長レーザモジュール10は、これら3つの波長のレーザ光のうち一つを、外部からの制御に応じて出射する。すなわち、装着されている光ディスクDがCDであるか、DVDであるか、BDであるかに応じて、いずれか一つの波長のレーザ光が出射されるように制御がされる。
The three-
3波長レーザモジュール10から出射された光は、コリメータレンズ11に入射される。コリメータレンズ11は、入射された光を平行な光束にする。
Light emitted from the three-
ここで、3波長レーザモジュール10から出射される3つの波長のレーザ光は、略一点から発散する光(発散光)の状態で、同一の出射窓21から外部へ出射される。3波長のレーザ光は、略同一の光軸を通過してコリメータレンズ11に入射する。ただし、3つの波長のレーザ光のうち、BD用のレーザ光(波長405nm)の発散光の広がり角度をθ1とし、CD,DVD用のレーザ光(波長785nm及び660nm)の発散光の広がり角度θ2としたとき、θ1>θ2の関係となっている。つまり、CD,DVD用のレーザ光の発散角θ2よりも、BD用のレーザ光の発散角θ1の方が広い。
Here, the laser beams of three wavelengths emitted from the three-
従って、コリメータレンズ11を通過した後の平行光束とされたBD用のレーザ光L1のビーム径φ1と、コリメータレンズ11を通過した後の平行光束とされたCD,DVD用のレーザ光L2のビーム径φ2とを比較すると、φ1>φ2となる。つまり、CD,DVD用のレーザ光L2の平行光とされた後のビーム径φ2よりも、BD用のレーザ光L1の平行光とされた後のビーム径φ1の方が、大きい。 Therefore, the laser beam L1 for BD which is a parallel light flux after passing through the collimator lens 11 and the beam diameter phi 1, CD, which is a parallel light flux after passing through the collimator lens 11, the laser beam L2 for DVD When compared with the beam diameter φ 2 , φ 1 > φ 2 is satisfied. That, CD, than the beam diameter phi 2 after having been converged into a parallel light of the laser beam L2 for DVD, the direction of beam diameter phi 1 after having been converged into a parallel light of the laser beam L1 for BD, large.
コリメータレンズ11を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ12に対してP偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ12は、P偏光を透過し、S偏光を反射するので、コリメータレンズ11側から入射された光(P偏光)は透過する。偏光ビームスプリッタ12を透過した光は、1/4波長板13を通過して、対物レンズ14に入射される。
The laser light that has passed through the collimator lens 11 enters the
対物レンズ14は、1/4波長板13を通過して入射されたレーザ光を集光して、光ディスクDに照射する。また、対物レンズ14は、光ディスクDから反射された戻り光が入射される。
The
ここで、対物レンズ14は、レンズの中央部分の開口数が0.45及び0.6とされ、レンズの周縁部分の開口数が0.85となるように構成されている。すなわち、対物レンズ14に対して広いビーム径φ1で入射された場合には0.85の開口数で集光し、対物レンズ14に対して狭いビーム径φ2で入射された場合には0.45及び0.6の開口数で集光する。従って、対物レンズ14は、ビーム径φ1のBD用のレーザ光L1が入射された場合には0.85の開口数を実現し、ビーム径φ2のCD,DVD用のレーザ光L2が入射された場合には、0.45又は0.6の開口数が実現する。
Here, the
対物レンズ14を通過した戻り光は、1/4波長板13を通過して、偏光ビームスプリッタ12に入射される。こんどは、1/4波長板13を2回通過し、S偏光として偏光ビームスプリッタ12に入射されるので、偏光ビームスプリッタ12により反射される。
The return light that has passed through the
偏光ビームスプリッタ12により反射された戻り光は、集光レンズ15を通過してフォトディテクタ16に照射される。
The return light reflected by the
フォトディテクタ16は、照射された光を電気信号に変換して、マトリクスアンプ等に出力する。
The
以上のように光学ヘッド1では、CD,DVDのレーザ光のビーム径を小さくし、BDのレーザ光のビーム径を大きくするように、レーザ光の発散角が調整された3波長レーザモジュール10を用いている。このため、光学ヘッド1では、ビーム径を拡大する倍率変換機構等を必要としない簡易な構成で、且つ、絞り等による光の損失を無くして、対物レンズ14による開口数の違いを実現することができる。
As described above, in the
つぎに、3波長レーザモジュール10についてさらに詳細に説明をする。
Next, the three-
3波長レーザモジュール10は、図2に示すように、内部が中空とされた例えば金属製のパッケージ20と、当該パッケージ20の内部に収納されたレーザ素子等とから構成されている。金属製のパッケージ20には、透明な出射窓21が設けられている。3波長レーザモジュール10では、内部で発光されたレーザ光が、この出射窓21を介して外部へ出射される。
As shown in FIG. 2, the three-
図3は、3波長レーザモジュール10のパッケージ20の内部の構成を模式的に表した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal configuration of the
3波長レーザモジュール10は、図3に示すように、パッケージ20の内部に、レーザ発光部31と、反射ミラー32とを備えている。
As shown in FIG. 3, the three-
レーザ発光部31は、CD用の波長が785nmのレーザ光、DVD用の波長が660nmのレーザ光及びBD用の波長が405nmのレーザ光の3波長のレーザ光を同一方向に出射する。レーザ発光部31から出射されたレーザ光は、反射ミラー32により反射されて出射窓21に入射し、この出射窓21を透過して外部に出力される。
The laser
レーザ発光部31の具体的な構成を図4に示す。
A specific configuration of the
図4(A)は、レーザ発光部31の模式的な後側の側面図であり、図4(B)は、レーザ発光部31の模式的な横側の側面図であり、図4(C)は、レーザ発光部31の模式的な前側の側面図である。
4A is a schematic rear side view of the
レーザ発光部31は、ヒートシンク41と、BD用半導体レーザ素子42と、DVD用半導体レーザ素子43と、CD用半導体レーザ素子44と、倍率補正レンズ45とが一体的に接着された構成となっている。
The
ヒートシンク41は、各レーザ素子42〜44を支持するための支持基体としての機能を有するとともに、各レーザ素子42〜44に発生した熱を外部に放熱する機能を有するものである。ヒートシンク41は、熱伝導率が高く、導電性が良好な材料、例えば、銅等から構成されている。また、ヒートシンク41は、各レーザ素子42〜44が載置される平面状の主面41aが形成されている。
The
BD用半導体レーザ素子42は、ヒートシンク41の主面41a上に接着されている。
The BD
BD用半導体レーザ素子42は、n型GaN基板上にレーザ構造が形成された半導体層を有するいわゆるGaN系半導体レーザ素子である。具体的には、BD用半導体レーザ素子42は、n型GaN基板上に、n型AlGaNクラッド層、GaInN光導波層、多重量子井戸(MQW)構造の活性層、GaInN光導波層、p型AlGaN電子障壁層、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層及びp型GaNコンタクト層が順次積層された構造となっている。
The BD
このようなBD用半導体レーザ素子42は、n型GaN基板のn側電極がヒートシンク41の主面41aに接着されている。BD用半導体レーザ素子42は、発光点42aから、ヒートシンク41の主面41aと平行な方向に、発振波長が405nm付近の青紫色レーザ光を出射する。
In such a BD
DVD用半導体レーザ素子43は、BD用半導体レーザ素子42の半導体層上に接着されている。すなわち、DVD用半導体レーザ素子43は、BD用半導体レーザ素子42のヒートシンク41が接着されている面の反対側の面に設けられている。
The DVD
DVD用半導体レーザ素子43は、n型GaAs基板上に、レーザ構造が形成されたAlGaInP系の半導体層を有するいわゆるAlGaInP系半導体レーザ素子である。具体的には、DVD用半導体レーザ素子43は、n型GaAs基板上に、n型AlGaInPクラッド層、AlGaInP光導波層、単一量子井戸(SQW)構造又はMQW構造の活性層、AlGaInP光導波層、p型AlGaInPクラッド層及びp型GaAsコンタクト層が順次積層された構造となっている。
The DVD
このようなDVD用半導体レーザ素子43は、半導体層側が、BD用半導体レーザ素子42に接着されている。DVD用半導体レーザ素子43は、発光点43aから、ヒートシンク41の主面41aと平行な方向に、発振波長が660nm付近の赤色レーザ光を出射する。
Such a
CD用半導体レーザ素子44は、BD用半導体レーザ素子42の半導体層上に接着されている。すなわち、CD用半導体レーザ素子44は、BD用半導体レーザ素子42のヒートシンク41が接着されている面の反対側に設けられている。
The CD
CD用半導体レーザ素子44は、n型GaAs基板上に、レーザ構造が形成されたAlGaAs系の半導体層を有するいわゆるAlGaAs系半導体レーザ素子である。具体的には、CD用半導体レーザ素子44は、n型GaAs基板上に、n型AlGaAsクラッド層、AlGaAs光導波層、SQW構造又はMQW構造の活性層、AlGaAs光導波層、p型AlGaAsクラッド層及びp型GaAsコンタクト層が順次積層された構造となっている。
The CD
このようなCD用半導体レーザ素子44は、半導体層側が、BD用半導体レーザ素子42に接着されている。CD用半導体レーザ素子44は、発光点43aから、ヒートシンク41の主面41aと平行な方向に、発振波長が785nm付近の赤色レーザ光を出射する。
Such a semiconductor laser element for
なお、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44のn型GaAs基板を共通化してもよい。
The n-type GaAs substrates of the DVD
以上のように、レーザ発光部31は、BD用半導体レーザ素子42と、DVD用半導体レーザ素子43と、CD用半導体レーザ素子44とが一体的に構成されている。
As described above, the
さらに、レーザ発光部31では、BD用半導体レーザ素子42のレーザ出射方向と、DVD用半導体レーザ素子43と、CD用半導体レーザ素子44のレーザ出射方向とが、同一方向となっている。
Further, in the
ここで、BD用半導体レーザ素子42の発光点42aの位置は、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44の発光点43a,44aの位置よりも、レーザ光の進行方向に対して、後ろ側に位置している。従って、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44から出射されたレーザ光の光路よりも、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の光路の方が、その差分だけ長くなっている。
Here, the position of the light emitting point 42a of the BD
そして、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の光路上であって、上記の光路差の部分(つまり、発光点42aの近傍)に、倍率補正レンズ45が設けられている。つまり、レーザ進行方向におけるBD用半導体レーザ素子42の発光点42aとDVD用半導体レーザ素子43の発光点43a(又はCD用半導体レーザ素子44の発光点44a)との間の部分であって、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の光路上に、倍率補正レンズ45が設けられている。なお、DVD用半導体レーザ素子43の発光点43aとCD用半導体レーザ素子44aの発光点44aとは、レーザ進行方向に対する位置は同一である。
A
倍率補正レンズ45は、例えば球形レンズであり、DVD用半導体レーザ素子43とヒートシンク41の主面41aとの間で挟み込むように保持されている。
The
このような倍率補正レンズ45は、プラスのパワーのレンズであり、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光を拡大する機能を有している。
Such a
このため、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の光路を構成する光学系の倍率が、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44から出射されたレーザ光の光路を構成する光学系の倍率よりも高くなる。
Therefore, the magnification of the optical system constituting the optical path of the laser light emitted from the BD
このことにより、3つの波長の各レーザ光は、発散光として出射窓21から出力されるが、その出力の際に、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44から出射されたレーザ光の発散角θ2よりも、BD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の発散角θ1の方が大きくなる。つまり、CD,DVD用のレーザ光の発散角θ2よりも、BD用のレーザ光の発散角θ1の方が広くなる。
As a result, the laser beams having the three wavelengths are output as divergent light from the
このようにCD,DVD用のレーザ光の発散角θ2よりも、BD用のレーザ光の発散角θ1の方を広くすることにより、対物レンズ14上でのCD,DVDのレーザ光のビーム径を小さくし、対物レンズ14上でのBDのレーザ光のビーム径を大きくすることができる。
In this way, by making the divergence angle θ 1 of the BD laser light wider than the divergence angle θ 2 of the CD and DVD laser light, the beam of the CD and DVD laser light on the
従って、3波長レーザモジュール10では、従来必要であった倍率変換機構や絞り機構を除き、光学ヘッドの構成を非常に簡易にすることができる。
Therefore, in the three-
なお、本例では、プラスのパワーのレンズをBD用半導体レーザ素子42から出射されたレーザ光の光路中に設けたが、本発明では、マイナスのパワーのレンズをCD,DVD用のレーザ光の光路中に設けてもよい。この場合、DVD用半導体レーザ素子43及びCD用半導体レーザ素子44の発光点43a,44aの位置は、BD用半導体レーザ素子42の発光点42aの位置よりも、レーザ光の進行方向の後ろ側とする必要がある。
In this example, the positive power lens is provided in the optical path of the laser light emitted from the BD
1 光学ヘッド、10 3波長レーザモジュール、11 コリメータレンズ、12 偏光ビームスプリッタ、13 1/4波長板、14 対物レンズ、15 集光レンズ、16 フォトディテクタ、21 レーザ発光部、32 反射ミラー、41 ヒートシンク、42 BD用半導体レーザ素子、43 DVD用半導体レーザ素子、44 CD用半導体レーザ素子、45 倍率補正レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (18)
上記第1のレーザ光及び第2のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を外部に出射する出射光学系とを備え、
第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていること
を特徴とするレーザ出射装置。 A support base having a planar main surface; a first semiconductor laser element which is provided on the main surface of the support base and emits a first laser beam having a wavelength λ 1 parallel to the main surface; A second laser beam having a wavelength λ 2 different from the wavelength λ 1 in the same direction as the laser beam emitted from the first semiconductor laser device, which is provided on the first semiconductor laser device and is parallel to the main surface of the support base. A laser emitting section having a second semiconductor laser element that emits laser light, and an enlargement or reduction optical element;
The first laser beam and the second laser beam are incident, and an emission optical system that emits these laser beams to the outside, and
The emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam. A laser emitting device, characterized in that the laser emitting device is provided in the separated portion in the optical path of the semiconductor laser element located on the rear side in the traveling direction.
上記出射光学系は、収納部に設けられた透明な部材から構成された出射窓であること
を特徴とする請求項1記載のレーザ出射装置。 The laser emission unit is stored in one storage unit,
The laser emitting apparatus according to claim 1, wherein the emission optical system is an emission window formed of a transparent member provided in a storage portion.
を特徴とする請求項1記載のレーザ出射装置。 The laser emitting apparatus according to claim 1, wherein the first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate.
を特徴とする請求項1記載のレーザ出射装置。 The laser emitting apparatus according to claim 1, wherein the second semiconductor laser element is a laser element using a GaAs substrate.
上記第2の半導体レーザ素子は、GaAs基板を用いたレーザ素子であり、
上記拡大又は縮小光学素子は、上記第1の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、プラスのパワーのレンズであり、上記第2の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、マイナスのパワーのレンズであること
を特徴とする請求項1記載のレーザ出射装置。 The first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate,
The second semiconductor laser element is a laser element using a GaAs substrate,
The expansion or reduction optical element is a positive power lens when inserted into the optical path of the first semiconductor laser element, and is negative when inserted into the optical path of the second semiconductor laser element. The laser emitting device according to claim 1, wherein the laser emitting device is a power lens.
上記第1のレーザ光、第2のレーザ光及び第3のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を外部に出射する合成光学系とを備え、
第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、第2の半導体レーザ素子の出射位置と第3の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に同一の位置とされており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていること
を特徴とするレーザ出射装置。 A support base having a planar main surface; a first semiconductor laser element which is provided on the main surface of the support base and emits a first laser beam having a wavelength λ 1 parallel to the main surface; A second wavelength λ 2 longer than wavelength λ 1 in the same direction as the laser beam provided on the first semiconductor laser element and parallel to the main surface of the support base and emitted from the first semiconductor laser element. And a third laser having a wavelength λ 3 longer than the wavelength λ 2 in the same direction as the second laser light provided on the first semiconductor laser element. A laser light emitting unit having a third semiconductor laser element that emits light;
The first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam are incident, and a synthesis optical system that emits these laser beams to the outside, and
The emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are separated from each other by a predetermined distance in the traveling direction of the laser beam, and the emission position of the second semiconductor laser element and the third semiconductor The emission position of the laser element is the same position in the traveling direction of the laser beam, and the enlargement or reduction optical element is in the optical path of the semiconductor laser element whose emission position is located behind the traveling direction of the laser beam. A laser emitting device, characterized in that the laser emitting device is provided in the separated portion.
上記出射光学系は、収納部に設けられた透明な部材から構成された出射窓であること
を特徴とする請求項6記載のレーザ出射装置。 The laser emission unit is stored in one storage unit,
The laser emitting apparatus according to claim 6, wherein the emission optical system is an emission window configured by a transparent member provided in a storage portion.
を特徴とする請求項6記載のレーザ出射装置。 The laser emitting apparatus according to claim 6, wherein the first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate.
を特徴とする請求項6記載のレーザ出射装置。 The laser emitting apparatus according to claim 6, wherein the second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element are laser elements using a GaAs substrate.
上記第2の半導体レーザ素子及び第3の半導体レーザ素子は、GaAs基板を用いたレーザ素子であり、
上記拡大又は縮小光学素子は、上記第1の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、プラスのパワーのレンズであり、上記第2の半導体レーザ素子及び第3の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、マイナスのパワーのレンズであること
を特徴とする請求項6記載のレーザ出射装置。 The first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate,
The second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element are laser elements using a GaAs substrate,
The enlarging or reducing optical element is a positive power lens when inserted in the optical path of the first semiconductor laser element, and is in the optical path of the second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element. The laser emitting device according to claim 6, wherein when the lens is inserted, the lens has a negative power.
上記光ディスクの種類に応じて1つの出射窓から異なる波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、
上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、
中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、
上記レーザ出射装置は、
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光と同一方向に波長λ1と異なる波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、拡大又は縮小光学素子とを有するレーザ発光部が収納されおり、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていること
を特徴とする光学ヘッド。 In an optical head that emits laser light to an optical disc,
A laser emitting device that outputs laser light of different wavelengths from one exit window according to the type of the optical disc;
A collimator lens that collimates the laser beam output from the laser emitting device;
The numerical aperture of the central portion is low, the laser light is made into parallel light that has passed through the collimator lens, and includes an objective lens that irradiates the optical disk with the incident light,
The laser emitting device is
A support base having a planar main surface; a first semiconductor laser element which is provided on the main surface of the support base and emits a first laser beam having a wavelength λ 1 parallel to the main surface; A second laser beam having a wavelength λ 2 different from the wavelength λ 1 in the same direction as the laser beam emitted from the first semiconductor laser device, which is provided on the first semiconductor laser device and is parallel to the main surface of the support base. A laser light emitting unit having a second semiconductor laser element that emits laser light and a magnifying or reducing optical element is housed. The emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are The enlargement or reduction optical element is provided in the separation part in the optical path of the semiconductor laser element whose emission position is located behind the laser beam in the traveling direction. To be A featured optical head.
を特徴とする請求項11記載の光学ヘッド。 The optical head according to claim 11, wherein the first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate.
を特徴とする請求項11記載の光学ヘッド。 The optical head according to claim 11, wherein the second semiconductor laser element is a laser element using a GaAs substrate.
上記第2の半導体レーザ素子は、GaAs基板を用いたレーザ素子であり、
上記拡大又は縮小光学素子は、上記第1の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、プラスのパワーのレンズであり、上記第2の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、マイナスのパワーのレンズであること
を特徴とする請求項11記載のレーザ出射装置。 The first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate,
The second semiconductor laser element is a laser element using a GaAs substrate,
The expansion or reduction optical element is a positive power lens when inserted into the optical path of the first semiconductor laser element, and is negative when inserted into the optical path of the second semiconductor laser element. The laser emitting device according to claim 11, wherein the laser emitting device is a power lens.
上記光ディスクの種類に応じて1つの出射窓から異なる3つの波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、
上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、
中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、
上記レーザ出射装置は、
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ1の第1のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第1の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ1よりも長い波長λ2の第2のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子上に設けられ上記第2のレーザ光と同一の方向に波長λ2よりも長い波長λ3の第3のレーザ光を出射する第3の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部が収納されおり、第1の半導体レーザ素子の出射位置と第2の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に所定距離だけ離間しており、第2の半導体レーザ素子の出射位置と第3の半導体レーザ素子の出射位置とは、レーザ光の進行方向に同一の位置とされており、上記拡大又は縮小光学素子は、出射位置がレーザ光の進行方向後ろ側に位置する半導体レーザ素子の光路中における上記離間部分に設けられていること
を特徴とする光学ヘッド。 In an optical head that emits laser light to an optical disc,
A laser emission device that outputs laser beams of three different wavelengths from one emission window according to the type of the optical disc;
A collimator lens that collimates the laser beam output from the laser emitting device;
The numerical aperture of the central portion is low, the laser light is made into parallel light that has passed through the collimator lens, and includes an objective lens that irradiates the optical disk with the incident light,
The laser emitting device is
A support base having a planar main surface; a first semiconductor laser element which is provided on the main surface of the support base and emits a first laser beam having a wavelength λ 1 parallel to the main surface; A first wavelength λ 2 longer than the wavelength λ 1 in a direction different from the laser beam provided on the first semiconductor laser element and parallel to the main surface of the support base and emitted from the first semiconductor laser element. A second semiconductor laser element that emits two laser beams, and a third semiconductor laser element that is provided on the first semiconductor laser element and has a wavelength λ 3 longer than the wavelength λ 2 in the same direction as the second laser beam A laser emitting unit having a third semiconductor laser element that emits laser light is housed, and the emission position of the first semiconductor laser element and the emission position of the second semiconductor laser element are predetermined in the traveling direction of the laser light. Separated by a distance, the second semiconductor The emission position of the laser element and the emission position of the third semiconductor laser element are the same position in the traveling direction of the laser beam, and the enlargement or reduction optical element has an emission position behind the traveling direction of the laser beam. An optical head characterized in that the optical head is provided in the separated portion in the optical path of the semiconductor laser element positioned in the position.
を特徴とする請求項15記載の光学ヘッド。 The optical head according to claim 15, wherein the first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate.
を特徴とする請求項15記載の光学ヘッド。 16. The optical head according to claim 15, wherein the second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element are laser elements using a GaAs substrate.
上記第2の半導体レーザ素子及び第3の半導体レーザ素子は、GaAs基板を用いたレーザ素子であり、
上記拡大又は縮小光学素子は、上記第1の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、プラスのパワーのレンズであり、上記第2の半導体レーザ素子及び第3の半導体レーザ素子の光路中に挿入されるときには、マイナスのパワーのレンズであること
を特徴とする請求項15記載の光学ヘッド。 The first semiconductor laser element is a laser element using a GaN substrate,
The second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element are laser elements using a GaAs substrate,
The enlarging or reducing optical element is a positive power lens when inserted in the optical path of the first semiconductor laser element, and is in the optical path of the second semiconductor laser element and the third semiconductor laser element. The optical head according to claim 15, wherein the optical head is a lens having a negative power when inserted.
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