JPH068934B2 - 光束合成装置 - Google Patents

光束合成装置

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JPH068934B2
JPH068934B2 JP57002495A JP249582A JPH068934B2 JP H068934 B2 JPH068934 B2 JP H068934B2 JP 57002495 A JP57002495 A JP 57002495A JP 249582 A JP249582 A JP 249582A JP H068934 B2 JPH068934 B2 JP H068934B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスク上に画像情報等を光学的に記録し、こ
れを再生する光学的情報記録再生装置に用いられる光束
合成装置に関する。
一般にこの種の光束合成装置としては第１図に示す如
く、ダイクロイックミラーを用いている。第１図は光学
的情報記録再生装置の光学系を示す図で、図中１および
２は第１，第２のレーザ光源、３および４はコリメート
レンズ、５ａおよび５ｂはダイクロイックミラー、６ａ
および６ｂはリレーレンズ、７はビームスプリッタ、８
は対物レンズ、９はディスク、１０および１１はデイテ
クタである。第１図から明らかな如く、レーザ光源１か
らの波長λ１なる光束はダイクロイックミラー５ａを透
過し、レーザ光源２からの波長λ２なる光束はダイクロ
イックミラー５ａにて反射され、１つの対物レンズ８に
合成された光束として導かれ、ディスク９上の所定箇所
に集中照射されるものとなっている。
上記のダイクロイックミラーによる光束合成手段には次
のような問題がある。すなわちこの光束の波長λ１とλ
２とはダイクロイックミラーの特性上、少なくとも１０
０nm程度異なっていることが要求される。ガスレーザに
おいては、たとえばArレーザとHe−Neレーザにように上
記値を十分満足させ得るが、最近多用されるGaAlAs半導
体レーザにおいては、安定に得られる波長域の両端の光
を用いなければならない不都合がある。また波長の異な
る光を用いることから、対物レンズ８やリレーレンズ６
ａ，６ｂ等の色収差に対しての対策を講じる必要があ
る。そのため光学系が複雑化し、かつ重量増大を招くこ
とになる。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであ
り、その目的は波長が略同一の複数の光束を殆んど損失
なしに、極く僅かな角度差をもって合成することのでき
る構成簡単な光束合成装置を提供することにある。
以下第２図〜第１１図の図面を参照して本発明の原理お
よび実施例について説明する。
第２図に示すように屈折率ｎ１の媒質Ｎ１と屈折率ｎ２
の媒質Ｎ２との境界における反射率は入射角ｉ１、屈折
角ｉ２とすれば、 ＲP＝tan（ｉ１−ｉ２）／tan（ｉ１＋ｉ２） ＲS＝sin（ｉ１−ｉ２）／sin（ｉ１＋ｉ２） なるフレネルの式で与えられる。
たとえば、ガラス等の第１の媒質Ｎ１から空気等の第２
の媒質Ｎ２への入射光を考えると、第３図に示すように
iC＝arcsin（1/n）以上の角度では全反射となる。また
Ｐ偏光についてはiB＝arctan（1/n）で反射率は零とな
り、iCからiBの間で反射率が急激に変化する。一方、発
明者らの研究によれば境界面に臨界角附近の入射角で入
射する光に対し、反射防止膜となるように誘電体膜を形
成すれば臨界角附近での変化は一層急激になる。第４図
は屈折率ｎがｎ＝1.51のガラス上にTiO2-SiO2（TiO2の
屈折率はｎ＝2.2，SiO2の屈折率はｎ＝1.45）なる誘電
体膜を形成した場合のＰ偏光反射率の変化を示す図で、
曲線Ａは上記誘電体膜を５層形成した場合の特性、曲線
Ｂは同じ膜を７層形成した場合の特性である。なお、膜
の構成を変えればＳ偏光についても同様の結果が得られ
ることも判明している。第４図から明らかな様に臨界角
iCからＡの場合は0.5゜，Ｂの場合は0.2゜だけ小さい入射
角において、反射率はそれぞれ略零となる。
そこで、第５図に示す如く屈折率ｎ＝1.51のガラス２１
の端面に多層膜２２を形成し、平行光束ａをガラス側か
ら入射角iaicなる角度で入射させればこの光束ａは全
反射する。一方空気側から平行光束ｂを入射角ib（ib＜
90゜）なる角度で入射させればこの光束ｂは境界面を通
過する。かくして二光束は合成される。特にib＝arcsin
1.51sin(ic-io)，io＝0.2゜or0.5゜とすれば、光束ｂの反
射率は殆んど零となる。また、光束ａの入射角iaをic
とすれば合成された二光束はガラス中では0.2゜あるいは
0.5゜程度の角度差を持つのみとなる。さらに合成された
光束がガラス端面から空気中に垂直に出射するとすれば
空気中での二光束の角度差は0.3゜および0.75゜となる。
これらの光束を焦点距離５mmの対物レンズで集束する
と、二つのビームスポットの間隔は約２５μｍ，６５μ
ｍとなる。なお、先に上げたibの値は反射率が零となる
点をとったが誘電膜を７層にした場合においては、0.1゜
程度まで、また５層にした場合においては0.2゜程度まで
は反射率が５％以下となる。したがってこの範囲にibを
定めれば二つのビームスポット間隔を一層小さくでき
る。
さて、第５図における光束ａはそのビーム形状が原状を
維持することになるが、光束ｂは入射光に対し出射光の
ビーム径が第６図に示すように 倍だけ拡大された光束となる。ib＝ic−0.5゜とすればO/
I5.4となり、出射光は入射面方向に引き延ばされた楕
円光束となる。そこで第７図のように端面に前記同様に
多層膜３２を形成した整形プリズム３１を空気層を介し
て合成プリズム２１に対向設置すれば光束ｂについても
出射光のビーム形状が入射光のビーム形状と同様のもの
となる。
ところで、一般に半導体レーザの出射光パターンは等方
でなく１：２〜１：４程度の楕円形である。そこで第８
図に示すように整形プリズム３１を合成プリズム２１に
対し所定角度傾けて対向設置すればO/Iを半導体レーザ
の楕円度に応じて適当な比率に設定することができる。
第９図は上述した原理に基いて構成した本発明の一実施
例の光学系を示す図である。なお、第９図中、第１図と
同一部分には同一符号を付してある。第９図に示す如
く、レーザ光源１から発射された光束はコリメートレン
ズ３、ミラー５を経て合成プリズム２１の端面に平行光
束ａとして入射し、上記端面にて全反射される。一方レ
ーザ光源２から発射された光束はコリメートレンズ４、
整形プリズム３１を経て合成プリズム２１の端面に平行
光束ｂとして空気側から入射し、屈折透過する。かくし
て二光束ａ，ｂは合成されてリレーレンズ６ａ、ビーム
スプリッタ７、リレーレンズ６ｂ、対物レンズ８を介し
てディスク９上の二点に集束される。この場合、ディス
ク上に集束される二つのスポットＳ１，Ｓ２の間隔は前
述したように数十μｍ程度である。そこで第１０図のよ
うにスポットＳ１によってディスク９上に書き込まれた
データすなわちピットＰを数十μｍだけ後方に位置する
スポットＳ２によって読み出すようにすれば、書き込み
データの確認手段を備えた光学的情報記録再生装置を構
成できる。
なお本発明は上述した一実施例に限定されるものではな
い。たとえば前記実施例では二つの光束を合成する場合
を例示したが、複数個の合成プリズムを使用することに
より、三つ以上の光束を合成するようにしてもよい。第
１１図はその一例を示す図で、二つの合成プリズム４１
と４２とを組合せ、先ず第１の合成プリズム４１にて光
束ａとｂとを合成したのち、その合成光束と光束ｃとを
第２の合成プリズム４２にて合成するようにした場合を
示している。なお、この場合も整形プリズムを適宜介在
させるようにしてもよいのは勿論である。このほか本発
明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
以上説明したように、本発明は端面に臨界角近傍の入射
角で入射する光について反射防止効果をもつように誘電
膜を形成した媒質すなわち合成プリズムの端面に対し、
第１の手段により媒質側から臨界角以上で且つ臨界角に
近い入射角で第１の光束を入射させると共に、第２の手
段により空気側から入射角が９０度に近く且つ端面の反
射率が十分低くなる入射角で第２の光束を入射させるよ
うにしたものである。したがって、本発明によれば簡単
な構成でありながら、ほぼ同一波長の複数の光束を対物
レンズの色収差がでない範囲の僅かな角度差をもって殆
んど損失なしに合成することのできる光束合成装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の光束合成手段を用いた光学的情報記録再
生装置の光学系を示す図、第２図〜第８図は本発明の原
理を示す図で、第２図は異なる屈折率の媒質の境界にお
ける光束の屈折状態を示す図、第３図および第４図は入
射角に対する反射率の変化特性図、第５図は端面に誘電
膜を形成した媒質による光束合成手段を示す図、第６図
はビーム形状の変化を示す図、第７図および第８図は整
形プリズムによるビーム形状の整形手段を示す図、第９
図は本発明の一実施例である光学的情報記録再生装置の
光学系を示す図、第１０図は同実施例のビームスポット
による作用説明図、第１１図は本発明の他の実施例の要
部構成を示す図である。 １および２…レーザ光源、３および４…コリメートレン
ズ、５ａ，５ｂ…ダイクロイックミラー、５…ミラー、
６ａ，６ｂ，６ｃ…リレーレンズ、７…ビームスプリッ
タ、８…対物レンズ、９…ディスク、１０，１１…デイ
テクタ、２１，４１，４２…合成プリズム、２２，３２
…誘電膜、３１…整形プリズム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】端面に臨界角近傍の入射角で入射する光に
    ついて反射防止膜効果をもつように膜を形成した媒質
    と、この媒質の端面に媒質側から臨界角以上で且つ臨界
    角に近い入射角で第１の光束を入射させる第１の手段
    と、上記媒質の端面に空気側から入射角が９０度に近く
    且つ上記端面の反射率が十分低くなる入射角度で第２の
    光束を入射させる第２の手段とを具備したことを特徴と
    する光束合成装置。
JP57002495A 1982-01-11 1982-01-11 光束合成装置 Expired - Lifetime JPH068934B2 (ja)

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