JP2538192B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
光ディスク装置Info
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- JP2538192B2 JP2538192B2 JP6239029A JP23902994A JP2538192B2 JP 2538192 B2 JP2538192 B2 JP 2538192B2 JP 6239029 A JP6239029 A JP 6239029A JP 23902994 A JP23902994 A JP 23902994A JP 2538192 B2 JP2538192 B2 JP 2538192B2
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- semiconductor laser
- beam shaping
- objective lens
- shaping optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図２に示す光ピックアップ光学系におい
て、半導体レーザ１から出射した光は、カップリングレ
ンズ２により平行ビームになり、偏光ビームスプリッタ
３、１／４波長板４を通り、対物レンズ５で集光されて
光ディスク６上に微小なスポットを形成する。光ディス
ク６からの反射光は、再び対物レンズ５、１／４波長板
４を通り偏光ビームスプリッタ３で直角に曲がり、トラ
ック検出２分割素子７に入射する。
て、半導体レーザ１から出射した光は、カップリングレ
ンズ２により平行ビームになり、偏光ビームスプリッタ
３、１／４波長板４を通り、対物レンズ５で集光されて
光ディスク６上に微小なスポットを形成する。光ディス
ク６からの反射光は、再び対物レンズ５、１／４波長板
４を通り偏光ビームスプリッタ３で直角に曲がり、トラ
ック検出２分割素子７に入射する。
【０００３】ところで、半導体レーザ１は発光の分布が
非等方であり、図３に示す様に半導体レーザの接合面に
平行な（‖）方向とこれに垂直な（⊥）方向での強度分
布が異なっている。ファー・フィールド・パターンの代
表的な値は半値全幅でθ‖＝１０°，θ⊥＝３０°であ
る。このような非等方な光束をカップリングレンズで集
光し、そのまま対物レンズで集光すると形成されるスポ
ットは楕円になる。
非等方であり、図３に示す様に半導体レーザの接合面に
平行な（‖）方向とこれに垂直な（⊥）方向での強度分
布が異なっている。ファー・フィールド・パターンの代
表的な値は半値全幅でθ‖＝１０°，θ⊥＝３０°であ
る。このような非等方な光束をカップリングレンズで集
光し、そのまま対物レンズで集光すると形成されるスポ
ットは楕円になる。
【０００４】図４に示す如く、楕円スポット８が光ディ
スクに照射されると、複数のトラック９に光が照射され
るのでトラック信号が弱くなってしまう。そこで、ビー
ム整形光学系を用い、対物レンズに入射するビームを特
定方向に拡大して、略円形なスポットを得る方策が試み
られている。
スクに照射されると、複数のトラック９に光が照射され
るのでトラック信号が弱くなってしまう。そこで、ビー
ム整形光学系を用い、対物レンズに入射するビームを特
定方向に拡大して、略円形なスポットを得る方策が試み
られている。
【０００５】図５、図６に凹凸シリンダーレンズによる
ビーム整形光学系を用いた光ピックアップ光学系の構成
を示す。半導体レーザの接合面に平行な断面を説明した
図５において、半導体レーザ１より出射された光はカッ
プリングレンズ２により平行光束となり、凹シリンダー
レンズ９により発散光束となる。そして、凸シリンダー
レンズ１０により再び平行光束となり、対物レンズ５で
集光されて光ディスク６上にスポットを形成する。
ビーム整形光学系を用いた光ピックアップ光学系の構成
を示す。半導体レーザの接合面に平行な断面を説明した
図５において、半導体レーザ１より出射された光はカッ
プリングレンズ２により平行光束となり、凹シリンダー
レンズ９により発散光束となる。そして、凸シリンダー
レンズ１０により再び平行光束となり、対物レンズ５で
集光されて光ディスク６上にスポットを形成する。
【０００６】半導体レーザの接合面に垂直な断面を説明
した図６においてはビーム整形光学系１１はパワーを有
しないので、カップリングレンズ２により平行光束とさ
れた後、対物レンズ５で集光される。ここで、凹シリン
ダーレンズ９及び凸シリンダーレンズ１０を以ってビー
ム整形光学系１１が構成されている。
した図６においてはビーム整形光学系１１はパワーを有
しないので、カップリングレンズ２により平行光束とさ
れた後、対物レンズ５で集光される。ここで、凹シリン
ダーレンズ９及び凸シリンダーレンズ１０を以ってビー
ム整形光学系１１が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図５において、カップ
リングレンズ２の直後の、半導体レーザの接合面に平行
方向のビーム径ψ‖は、 ψ‖＝２ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）…（１） となり、図６において、同垂直方向のビーム径ψ⊥は、 ψ⊥＝２ｆｃ・ｓｉｎ（θ⊥／２）…（２） となる。但し、ｆｃはカップリングレンズの焦点距離、
Ｍはビーム整形光学系の倍率とする。
リングレンズ２の直後の、半導体レーザの接合面に平行
方向のビーム径ψ‖は、 ψ‖＝２ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）…（１） となり、図６において、同垂直方向のビーム径ψ⊥は、 ψ⊥＝２ｆｃ・ｓｉｎ（θ⊥／２）…（２） となる。但し、ｆｃはカップリングレンズの焦点距離、
Ｍはビーム整形光学系の倍率とする。
【０００８】又、図５において、ビーム整形光学系１１
の直後の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム径
Ｂ‖は、 Ｂ‖＝Ｍ・ψ‖＝２・Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）…（３） となり、図６において、同垂直方向はビーム整形光学系
１１のパワーがないので、ビーム径はψ⊥に等しい。
の直後の、半導体レーザの接合面に平行方向のビーム径
Ｂ‖は、 Ｂ‖＝Ｍ・ψ‖＝２・Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）…（３） となり、図６において、同垂直方向はビーム整形光学系
１１のパワーがないので、ビーム径はψ⊥に等しい。
【０００９】さて、従来、ビーム整形直後のビームは略
円形にしていた。すると、この場合、半導体レーザの接
合面と平行方向、垂直方向でのビーム整形直後のビーム
径は、Ｂ‖＝ψ⊥と等しくなるので、 ∴ ２・Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）＝２・ｆｃ・ｓｉｎ（θ⊥／２） ∴ Ｍ＝ｓｉｎ（θ⊥／２）／ｓｉｎ（θ‖／２）…（４） と倍率を設定している。代表的なファー・フィールド・
パターンの値では、θ‖＝１０°，θ⊥＝３０°では、
Ｍ＝３．０になる。
円形にしていた。すると、この場合、半導体レーザの接
合面と平行方向、垂直方向でのビーム整形直後のビーム
径は、Ｂ‖＝ψ⊥と等しくなるので、 ∴ ２・Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）＝２・ｆｃ・ｓｉｎ（θ⊥／２） ∴ Ｍ＝ｓｉｎ（θ⊥／２）／ｓｉｎ（θ‖／２）…（４） と倍率を設定している。代表的なファー・フィールド・
パターンの値では、θ‖＝１０°，θ⊥＝３０°では、
Ｍ＝３．０になる。
【００１０】このように、ビーム整形で３倍までビーム
を拡大すると光束が広がり、遂には、対物レンズの有効
径より大きくなりケラレル光束が大きくなって、対物レ
ンズより出射するパワーと、半導体レーザのパワーとの
比で表される光利用効率が小さくなる。これに伴い半導
体レーザの出力も大きなものが必要になり、コスト高に
なるという問題がある。
を拡大すると光束が広がり、遂には、対物レンズの有効
径より大きくなりケラレル光束が大きくなって、対物レ
ンズより出射するパワーと、半導体レーザのパワーとの
比で表される光利用効率が小さくなる。これに伴い半導
体レーザの出力も大きなものが必要になり、コスト高に
なるという問題がある。
【００１１】従って、本発明の目的は、スポット径を略
円形にしてスポットが隣接するトラックに照射しないよ
うにしてトラック信号の再生レベルを上げ、トラック信
号を安定させると共に、光利用効率も高めることのでき
るビーム整形光学系を備えた光ディスク装置を提供する
ことにある。
円形にしてスポットが隣接するトラックに照射しないよ
うにしてトラック信号の再生レベルを上げ、トラック信
号を安定させると共に、光利用効率も高めることのでき
るビーム整形光学系を備えた光ディスク装置を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、レーザ光を絞って、光ディスクに照射して
信号を記録又は再生する光ディスク装置であって、半導
体レーザからの光束をカップリングレンズでコリメート
するとともにその光束について前記半導体レーザの接合
面に平行な方向での径を拡大するビーム整形光学系を通
過させてから、前記光束における、前記半導体レーザの
接合面に垂直な方向の半値全幅にほぼ等しい有効径を有
する対物レンズで集光しスポットを形成させるビーム整
形光学系を有するものにおいて、前記ビーム整形光学系
に関し、以下の倍率を満足する様に設定することとし
た。
に本発明は、レーザ光を絞って、光ディスクに照射して
信号を記録又は再生する光ディスク装置であって、半導
体レーザからの光束をカップリングレンズでコリメート
するとともにその光束について前記半導体レーザの接合
面に平行な方向での径を拡大するビーム整形光学系を通
過させてから、前記光束における、前記半導体レーザの
接合面に垂直な方向の半値全幅にほぼ等しい有効径を有
する対物レンズで集光しスポットを形成させるビーム整
形光学系を有するものにおいて、前記ビーム整形光学系
に関し、以下の倍率を満足する様に設定することとし
た。
【００１３】 ０．５５≦〔Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）〕／〔ｆ0・ＮＡ0〕≦０．８ 但し、Ｍは ビーム整形光学系の倍率 ｆｃは カップリングレンズの焦点距離 θ‖は 半導体レーザの接合面に平行な方向での発散
角 ｆ0は 対物レンズの焦点距離 ＮＡ0は 対物レンズの開口数
角 ｆ0は 対物レンズの焦点距離 ＮＡ0は 対物レンズの開口数
【００１４】
【作用】スポット径がビーム整形され、該スポットが隣
接するトラックに照射されない。又、対物レンズによる
ケラレの割合が光利用効率上実用的な範囲に定められ
る。
接するトラックに照射されない。又、対物レンズによる
ケラレの割合が光利用効率上実用的な範囲に定められ
る。
【００１５】
【実施例】本発明は上記の目的を達成させるため、対物
レンズによるケラレの割合の実用的な設定範囲を示した
ことを特徴とする。以下、本発明の一実施例に基づいて
具体的に説明する。
レンズによるケラレの割合の実用的な設定範囲を示した
ことを特徴とする。以下、本発明の一実施例に基づいて
具体的に説明する。
【００１６】図２及び図５、図６に示した光学系におい
て、光ディスク６上でのスポット径は、対物レンズ５へ
の入射ビーム径がある程度以上大きくなると殆ど一定に
なってくる。そして、対物レンズ有効径でビームをケル
ことにより入射ビームは平面波に近づき、スポット径は
回折限界で与えられる一定値に近づく。すなわち、対物
レンズ５によるビームのケラレがある程度以上大きくな
るとスポット径はほぼ一定になる。従って再生されるト
ラック信号も安定する。
て、光ディスク６上でのスポット径は、対物レンズ５へ
の入射ビーム径がある程度以上大きくなると殆ど一定に
なってくる。そして、対物レンズ有効径でビームをケル
ことにより入射ビームは平面波に近づき、スポット径は
回折限界で与えられる一定値に近づく。すなわち、対物
レンズ５によるビームのケラレがある程度以上大きくな
るとスポット径はほぼ一定になる。従って再生されるト
ラック信号も安定する。
【００１７】この状況を図１（ａ）、（ｂ）に示す。図
１（ａ）において、横軸は対物レンズによるビームのケ
ラレの割合Ｐ、縦軸はスポット径及びトラック信号が各
々目盛られており、破線はスポット径、実線はトラック
信号の特性を各々示している。ケラレの割合Ｐについ
て、図５と同じ部材構成の図７を参照して説明する。
１（ａ）において、横軸は対物レンズによるビームのケ
ラレの割合Ｐ、縦軸はスポット径及びトラック信号が各
々目盛られており、破線はスポット径、実線はトラック
信号の特性を各々示している。ケラレの割合Ｐについ
て、図５と同じ部材構成の図７を参照して説明する。
【００１８】対物レンズ５の有効径Φは、対物レンズ５
の焦点距離をｆ0、開口数をＮＡ0とすると、 Φ＝２・ｆ0・ＮＡ0…（５） で与えられる。
の焦点距離をｆ0、開口数をＮＡ0とすると、 Φ＝２・ｆ0・ＮＡ0…（５） で与えられる。
【００１９】そして、ケラレの割合Ｐを Ｐ＝Ｂ‖／Φ＝Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）／ｆ0・ＮＡ0…（６） とする。なお、図７中符号５０は光強度分布を示す。
【００２０】図１（ａ）によれば、開口数ＮＡ0＝０．
５のとき、スポット径の最小値は約０．９μｍであり、
これより約１割大きい１．０μｍのスポット径以下であ
れば、スポットは略円形とみなすことできる。従って、
Ｐ＞０．５５の範囲はクロストークの生じない限界値と
みなすことができる。
５のとき、スポット径の最小値は約０．９μｍであり、
これより約１割大きい１．０μｍのスポット径以下であ
れば、スポットは略円形とみなすことできる。従って、
Ｐ＞０．５５の範囲はクロストークの生じない限界値と
みなすことができる。
【００２１】ちなみに、θ‖＝１０°でビーム整形をし
ない場合、例えば図２に示す如き光学系を用いた場合に
は、ｆｃ＝９ｍｍ、ｆ0＝４．３５ｍｍ、ＮＡ0＝０．５
とすると、Ｐ＝０．３６になり、これに対応するスポッ
ト径は約１．２μｍ、トラック信号は６０ｍＶである。
ない場合、例えば図２に示す如き光学系を用いた場合に
は、ｆｃ＝９ｍｍ、ｆ0＝４．３５ｍｍ、ＮＡ0＝０．５
とすると、Ｐ＝０．３６になり、これに対応するスポッ
ト径は約１．２μｍ、トラック信号は６０ｍＶである。
【００２２】これに対し、本発明に係る設定値である例
えばＰ＝０．５５のとき、スポット径は約１．０μｍで
略円形となり、トラック信号は約１００ｍＶも出る。よ
って、ビーム整形による効果は十分である。
えばＰ＝０．５５のとき、スポット径は約１．０μｍで
略円形となり、トラック信号は約１００ｍＶも出る。よ
って、ビーム整形による効果は十分である。
【００２３】次にケラレの割合Ｐと光利用効率、半導体
レーザのパワー比の関係を示した図１（ｂ）を参照しつ
つ、本発明による条件の設定根拠を説明する。半導体レ
ーザのパワー比は、記録のために必要な半導体レーザの
パワーの下限値をＰ＝１．０８（従来例Ｍ＝３．０）の
時を１として規格化している。
レーザのパワー比の関係を示した図１（ｂ）を参照しつ
つ、本発明による条件の設定根拠を説明する。半導体レ
ーザのパワー比は、記録のために必要な半導体レーザの
パワーの下限値をＰ＝１．０８（従来例Ｍ＝３．０）の
時を１として規格化している。
【００２４】Ｐ＝０．８の場合には、光利用効率は５５
％であり、これはＰ＝１．０８の場合の光利用効率４５
％に対し１０％上まわっている。これを半導体レーザの
パワー比でみると、約２割少なくてすむことになる。
％であり、これはＰ＝１．０８の場合の光利用効率４５
％に対し１０％上まわっている。これを半導体レーザの
パワー比でみると、約２割少なくてすむことになる。
【００２５】以上により、ビーム整形に際し、半導体レ
ーザの接合面に平行な方向の倍率を、以下の条件に定め
ると光利用効率が高く、且つトラック信号強度も高いビ
ーム整形光学系を得ることができる。
ーザの接合面に平行な方向の倍率を、以下の条件に定め
ると光利用効率が高く、且つトラック信号強度も高いビ
ーム整形光学系を得ることができる。
【００２６】０．５５≦〔Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／
２）〕／〔ｆ0・ＮＡ0〕≦０．８…（７） なお、本発
明はシリンダーレンズを用いたビーム整形光学系に限定
されるものではなく、プリズムを用いた光学系について
も上記と同じような効果を得ることができる。図８はそ
の一例を示したもので、符号１２が、プリズムからなる
ビーム整形光学系を示す。
２）〕／〔ｆ0・ＮＡ0〕≦０．８…（７） なお、本発
明はシリンダーレンズを用いたビーム整形光学系に限定
されるものではなく、プリズムを用いた光学系について
も上記と同じような効果を得ることができる。図８はそ
の一例を示したもので、符号１２が、プリズムからなる
ビーム整形光学系を示す。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、ビーム整形光学系の倍率
設定を行えば、スポット径を略円形にできると共に光利
用効率も高くとれ好都合である。
設定を行えば、スポット径を略円形にできると共に光利
用効率も高くとれ好都合である。
【図１】対物レンズによるビームのケラレの割合を変化
させたときにあらわれる光ピックアップ特性図である。
させたときにあらわれる光ピックアップ特性図である。
【図２】ビーム整形を用いない光ピックアップ光学系の
構成図である。
構成図である。
【図３】半導体レーザ出射光の発光分布を説明した図で
ある。
ある。
【図４】楕円スポットが複数のトラックに照射される状
況を説明した図である。
況を説明した図である。
【図５】本発明の実施に好適な光ピックアップ光学系で
あって、半導体レーザの接合面と平行な方向についての
光路パターンを説明した図である。
あって、半導体レーザの接合面と平行な方向についての
光路パターンを説明した図である。
【図６】本発明の実施に好適な光ピックアップ光学系で
あって、半導体レーザの接合面と垂直な方向についての
光路パターンを説明した図である。
あって、半導体レーザの接合面と垂直な方向についての
光路パターンを説明した図である。
【図７】図５に示した光学系の構成において、対物レン
ズの有効径Фと半導体レーザの接合面に平行方向のビー
ム径Ｂ‖を説明した図である。
ズの有効径Фと半導体レーザの接合面に平行方向のビー
ム径Ｂ‖を説明した図である。
【図８】ビーム整形光学系としてプリズムを用いた場合
の光路パターンを説明した図である。
の光路パターンを説明した図である。
１１ ビーム整形光学系 １２ ビーム整形光学系
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光を絞って、光ディスクに照射して
信号を記録又は再生する光ディスク装置であって、半導
体レーザからの光束をカップリングレンズでコリメート
するとともにその光束について前記半導体レーザの接合
面に平行な方向での径を拡大するビーム整形光学系を通
過させてから、前記光束における、前記半導体レーザの
接合面に垂直な方向の半値全幅にほぼ等しい有効径を有
する対物レンズで集光しスポットを形成させるビーム整
形光学系を有するものにおいて、 前記ビーム整形光学系に関し、以下の倍率を満足する様
に設定したことを特徴とする光ディスク装置。 ０．５５≦〔Ｍ・ｆｃ・ｓｉｎ（θ‖／２）〕／〔ｆ0・ＮＡ0〕≦０．８ 但し、Ｍは ビーム整形光学系の倍率 ｆｃは カップリングレンズの焦点距離 θ‖は 半導体レーザの接合面に平行な方向での発散
角 ｆ0は 対物レンズの焦点距離 ＮＡ0は 対物レンズの開口数
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6239029A JP2538192B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6239029A JP2538192B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光ディスク装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59139458A Division JPS6118918A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | ビ−ム整形光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169089A JPH07169089A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2538192B2 true JP2538192B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=17038829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6239029A Expired - Lifetime JP2538192B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光ディスク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2538192B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56163533A (en) * | 1980-05-19 | 1981-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical recorder and reproducer |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP6239029A patent/JP2538192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07169089A (ja) | 1995-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |