JPH04195830A - 光学的情報記録再生装置 - 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、光磁気ディスク等の光学記録媒
体を用いて情報の記録、再生、消去を行う光学的情報記
録再生装置に関する。

［従来の技術］ 光デイスク装置等の光学的情報記録再生装置においては
、記録媒体の小形化、記録情報量の増加化を目的として
、記録情報量たりの記録面積を最小とするために、対物
レンズによりレーザ光をできる限り微小のスポットに絞
って情報の記録、再生、消去を行う必要がある。このた
め、記録媒体と対物レンズの間隔は１μｍ程度の精度で
約４ｍｍの焦点距離を保ちながら、前記情報トラックの
略中夫に０．１μｍの精度でビームスポットを制御しな
がら照射させるようにしている。

また、記録媒体は情報処理速度を向上させるために、毎
分数百〜数千回転に高速回転させているが、この回転速
度の高速化にともない、記録媒体単位面積当りに照射す
るレーザ光のエネルギーを低下させないように半導体レ
ーザの出力を上げる必要がある。

しかし、半導体レーザの出力を上げることだけでは半導
体レーザの部品コストが上がることと、現在入手できる
出力が５０ｍＷまでであることから限界がある。このた
め、半導体レーザの断面形状であるＦ　Ｆ　Ｐ　（Ｆａ
ｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｐａｔｔｅｒｎ　）の楕円形状を、楕
円の短軸を引き伸ばしたり、長袖を圧縮したりして、略
円形に整形することにより光利用効率を向上させるビー
ム整形方式が併用されている。以下、このビーム整形方
式を簡単に説明する。

半導体レーザのＦＦＰを第４図に示す。半導体レーザ１
のＦＦＰは接合面２方向に平行、垂直なｘ、ｙ方向に短
軸、長袖となる。このことにより、対物レンズに到達す
る平行光のＦＦＰは第５図（ａ）の楕円形状３となり、
対物レンズの集光性能を維持するために対物レンズに充
分均一な光強度分布が要求されることから、実際に利用
できる光束の部分は一点鎖線で示した領域４となる。

そこで、第６図に示すようにコリメータレンズ５を通過
した平行光をウェッジプリズム６に斜め入射、屈折させ
て斜め入射方向の平行光幅を変化させるビーム整形技術
を用いて、前記楕円形状３を第５図（ｂ）の略円形状７
に整形して一点鎖線で示す利用できる領域８の拡大を行
い半導体レーザ光の利用効率向上を図るようにしている
。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ウェッジプリズム６を用いてビーム整形を行う
と、情報の記録時、再生時、消去時での半導体レーザの
出力変化による波長変動や、使用環境温度の変化等によ
る波長変動が発生し、ウェッジプリズム６での屈折率変
化によりレーザ光の進行方向が変化する色収差が発生す
る。一般に半導体レーザでは各種条件で５ｎｍ程度の波
長変動があり、波長が変動すると第７図に示すようにプ
リズム硝材の屈折率が変化する。第７図は代表的な硝材
２種類５Ｆ１１とＢＫ７について波長と屈折率の関係を
示したものである。

屈折率が変化したとき第８図に示すように出射角度が変
動する。この波長の変動と出射角度の変動の関係を第９
図に示す。この結果、記録出力と再生出力を変調する記
録時には、この出射角度変動が変調周波数と同し数メガ
Ｈｚ〜士数メガＨｚの高い周波数で発生することとなり
、ビーム位置の制御が不能となったり、記録品質の劣化
となる問題が生じる。

このような問題を避けるため、例えば、Ｎａｔｉｏｎａ
ｌ　　Ｔｃｃｂｎｉｃａｌ　　Ｒｃｐｕｔ　　Ｖｏｌ、
３５　　Ｎｏ、２＾ｐｔ、　１９８９　Ｐ、　１４８−
１４９には、色収差を解消することが記載されている。

しかしそれによると、レンズ系に超低色分散のガラス材
料を用いた非球面レンズを使用するなど、光学ヘッドが
高価になる上、偏向プリズムとビーム整形が分離され、
２つ以上のプリズムを独立配置しなければならないため
、高い実装精度が要求される上、光学ヘッドの小形化が
阻害される問題点があった。

そこで本発明は、従来から用いられてきたウェッジミラ
ープリズムを利用したビーム整形の長所を損なうこと無
く色収差を解消し、小スペース、かつ光学ヘッドに容易
に実装できるビーム整形構造を有する光学的情報記録再
生装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、ビーム整形手段を
、分散が異なる２つ以上のウェッジプリズムを密着接合
させた複合プリズムとすると共に、この複合プリズムの
一面から入射する前記平行ビームをその接合面を通過さ
せて他面で反射させ再び前記接合面を通過させて前記一
面より出射させる光路構成としたことを特徴とするもの
である。

［作用］ 上記構成によれば、変更プリズムとビーム整形の機能を
有し、色収差が解消されると共に、一体型に形成されて
いるため、実装性に優れたビーム整形構造を有する光学
的情報記録再生装置が得られる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す光ディスク装置の構成
図であり、１０はレーサーダイオード、１１はカップリ
ングレンズ、１２はビームスプリッタである。

１３は本発明によるビーム整形機能を有する反射型の複
合プリズムであり、２つのウェッジプリズム１３ａ、１
３ｂを、そのくさび角度のテーパ方向を互い違いにして
組み合わせ接着したものである。そして、この複合プリ
ズム１３の一面１３Ｃから入射する平行ビームＡ、　　
Ｂがその接合面１３ｄを通過して他面１３ｅで反射し、
再び接合面］、　３　ｄを通過して一面１．３　ｃより
出射する光路構成としている。この場合、複合プリズム
１３の透過面には、反射防止コーティングを施すことに
より透過面での光損失を防止できる。一方、複合プリズ
ム１３の反射面には増反対コーティングを施すことによ
り、反射面での光損失を防止することができる。

１４は対物レンズ、１５は光ディスクなどの記憶媒体、
１６はビームスプリッタ１２の足部に設置された集光レ
ンズ、１７はナイフェツジプリズム、１８．１９は分割
受光素子である。

同図において、レーザダイオード１０から出射した光ビ
ームＡはカップリングレンズ１１、ビームスプリッタ１
２を通り、複合プリズム１３にてビーム整形され、対物
レンズ１４を通り、記録媒体１５上にビームスポットＳ
として集光する。前記記録媒体１５で反射された反射光
Ｂは、再び対物レンズ１４を通って元の光を辿り、ビー
ムスプリッタ１２で全光量または一部の光量が検出計の
分割受光素子１８，１．９へ集光させられる。

上記複合プリズム１３の光路の詳細を第２図に示し、色
収差が解消されることを以下に説明する。

今、ウェッジミラープリズムｉ３ａ、１３ｂの硝材の分
散定数をそれぞれシ９．シ８、入射する平行ビームの波
長をλとする。また、これら分散定数と波長から求まる
ウェッジミラープリズム１３ａ、ｉ３ｂの屈折率をそれ
ぞれｎ（νｘ、　　λ）。

ｎ（シ０．λ）々する。すると、複合プリズム１３に入
射角度θ、で入射する平行ビームは、以下の光路計算式
（１）〜（９）に従ってプリズム中を通過して出射する
。

’　ｎ（ｐｘ　、２）ｔｉｎ（θ、　’）＝＋ｉｎ（θ
＋）　　　　　　−（＋）θ２　・θ、’＋ｌＡ　　　
　　　　　　　　　　・・・　（２）ｎ（＋＋ｎ　、　
Ｊ）ｓｉｎ（θ２　’１＝ｎ（ｕｕ　、λ）ｓｉｎ（θ
２）−（３）θ、・０２′−／Ｂ　　　　　・・・（４
）θ４・θ、’−／Ｂ　　　　　　・・・（５）式（４
）、（５）より θ４−０２′−２季７Ｂ　　　　・・・（６）ｎ（ｙ、
、λ）ｔｉｎ（θ４　’）”ｎ（ｕｓ　ｌλ）ｓｉｎｆ
θ４）　・（７）θ、・θ４′＋／＾　　　　　・・・
（８）ｓｉｎ（θ、Ｉ＝ｎ（ｐｘ　、　Ｊ）ｓｉｎ（θ
、　）　＝−（９）このときの偏向角度ωは次式（１０
）で示される。

ω−θ、＋θ、′＝Δ　　　　　　　・・・（１０）ま
た、ビーム整形倍率ｍは次式（１」）で示され、 ・・・（１１） 色収差δ（λ）はωをλの関数としてω（λ）と 表すと、 となる。

以上の式において、基本特性である０１ｍと、ウェッジ
ミラープリズム１３ａ、ｉ、３ｂの硝材を選定すること
により決定されるνい　ν８を任意に条件定義し、δ（
λ）−〇の条件て計算すると、θ＋　、　／Ａ、　／Ｂ
を計算で求めることができる。

以下に計算例として計算の条件とそれにょる８Ｉ算式を
示す。

計算条件 λ＝７９０ｎｍ ω＝９０゜ ｍ＝１．５倍 硝材Ａ　：　Ｓ　Ｆ　ｉ　１ 硝材Ｂ：ＢＫ７ 計算結果 θ、＝６１°７１′ ／Ａ＝４°４２′ ／Ｂ＝１．４°７′ この計算結果を元に波長変動による出射角度（ω）の変
化を示すと、第３図に示す関係が得られ、波長変化によ
る出射角度の変化が非常に小さい複合プリズム１３の得
られることがわかる。

従って、本実施例によれば、ウニ・ｙジミラープリズム
の長所である偏向プリズムとビーム整形の機能を有し、
かつ、一体型で実装性に優れるという特徴を損なうこと
無く、従来のウェッジミラープリズムの欠点である色収
差を解消した優れた複合プリズム１３が得られる。また
、従来の色収差の解消を行う場合、２つ以上のプリズム
を独立に配置しているために実装性が悪く高い実装精度
が要求されるという欠点も同時に解消されている。

なお、上記実施例では２つのウェッジプリズムを用いた
複合プリズムに付いて説明したが、３つ以上のウェッジ
プリズムを用いて同様の計算を行って色収差の除去を行
っても本発明の主旨を損なうものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、２つ以上のウェッ
ジミラープリズムを組み合わせた複合プリズムを用いる
ようにしたので、色収差がなく、偏向とビーム整形の機
能を有し、一体型で実装性に優れた光学的情報記録再生
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学的情報記録再生装
置の光学ヘッド部分の構成図、第２図は複合プリズムの
光路構成図、第３図は複合プリズムによる色収差補正状
態を説明するための波長変動と出射変動の関係図、第４
図は半導体レーザ光ＦＦＰ説明図、第５図（ａ）、（ｂ
）はビーム整形前と整形後のＦＦＰ説明図、第６図はビ
ーム整形状態説明図、第７図は硝材の異なるウェッジプ
リズムの波長と屈折率の関係図、第８図は出射角度変動
状態説明図、第９図はウェッジプリズムの波長と出射角
度との関係図である。 １０・・・レーザーダイオード、１１・・・カップリン
グレンズ、１２・・・ビームスプリッタ、１３・・・複
合プリズム、１３ａ、１３ｂ・・・ウェッジプリズム、
１４・・・対物レンズ、１５・・・記憶媒体、１６・・
・ビームスプリッタ、１７・・・ナイフェツジプリズム
、１８．１９・・・分割受光素子。 代理人　　弁理士　紋　１）　誠 第１図 第２図 ノ ３ｂ 第３図 第４図 第５図 （ａ）　　　　　　（ｂ） 第６図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザなどの光源から出射される光ビーム
   を平行ビームとするコリメータレンズと、この平行ビー
   ムを断面が略円形の平行円形ビームに整形するビーム整
   形手段と、整形した平行円形ビームを微小スポットに絞
   る対物レンズとを備え、前記微笑スポットを光学記録媒
   体に照射して情報の記録、再生、消去を行う光学的情報
   記録再生装置において、前記ビーム整形手段を、分散が
   異なる２つ以上のウェッジプリズムを密着接合させた複
   合プリズムとすると共に、この複合プリズムの一面から
   入射する前記平行ビームをその接合面を通過させて他面
   で反射させ再び前記接合面を通過させて前記一面より出
   射させる光路構成としたことを特徴とする光学的情報記
   録再生装置。
2. （２）前記２つ以上のウェッジプリズムのくさび角度の
   テーパ方向が互い違いに組み合わされていることを特徴
   とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。