JPH0754376B2 - Optical disk device - Google Patents

Optical disk device

Info

Publication number
JPH0754376B2
JPH0754376B2 JP59060674A JP6067484A JPH0754376B2 JP H0754376 B2 JPH0754376 B2 JP H0754376B2 JP 59060674 A JP59060674 A JP 59060674A JP 6067484 A JP6067484 A JP 6067484A JP H0754376 B2 JPH0754376 B2 JP H0754376B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
semiconductor laser
prism
temperature change
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59060674A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60205420A (en
Inventor
滋 中村
義人 角田
武志 前田
正輝 渡辺
利昌 神定
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59060674A priority Critical patent/JPH0754376B2/en
Publication of JPS60205420A publication Critical patent/JPS60205420A/en
Publication of JPH0754376B2 publication Critical patent/JPH0754376B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/02208Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光源に半導体レーザを用いて等方的光強度分
布の平行ビームを出射する半導体レーザペンを用いた光
ディスク装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an optical disc device using a semiconductor laser pen that emits a parallel beam having an isotropic light intensity distribution by using a semiconductor laser as a light source.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

半導体レーザから出射されるレーザ光は大きな発散角を
有し、また半導体レーザのp−n接合面に垂直な方向と
平行な方向で発散角の異なるビームであつて、一般に接
合面に垂直な方向で拡がり角が大きく、平行な方向では
小さいため光軸断面が楕円分布をもつ。このような半導
体レーザビームを光デイスク,レーザプリンタやレーザ
読取装置等の光情報処理装置で使用する場合、円形スポ
ツトに集光して用いることから円形又は擬似円形分布の
平行ビームに変換することが重要である。
A laser beam emitted from a semiconductor laser has a large divergence angle and is a beam having a different divergence angle in a direction parallel to a direction perpendicular to the pn junction surface of the semiconductor laser. Since the divergence angle is large at and small in the parallel direction, the optical axis cross section has an elliptical distribution. When such a semiconductor laser beam is used in an optical information processing device such as an optical disc, a laser printer or a laser reading device, it can be converted into a parallel beam having a circular or pseudo-circular distribution because it is focused on a circular spot and used. is important.

従来、この平行円形ビームを得るには、一方向にのみレ
ンズ作用を有するシリンドリカルレンズ2枚の組合せ
(米国特許第4203652号)によるものや、光軸に回転対
称であるレンズとプリズムとの組合せ(特開昭56−41号
公報及び実開昭56−152942号)によるものが知られてい
る。しかし、これら公報に開示された技術は、半導体レ
ーザの出力変化や温度変化の問題を認識していない。
Conventionally, in order to obtain this parallel circular beam, a combination of two cylindrical lenses having a lens action only in one direction (US Pat. No. 4203652) or a combination of a lens and a prism which are rotationally symmetric with respect to the optical axis ( Those disclosed in JP-A-56-41 and JP-A-56-152942) are known. However, the techniques disclosed in these publications do not recognize the problem of output change and temperature change of the semiconductor laser.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、回転対称なレンズとプリズムとの組合せによ
つて半導体レーザビームを平行円形ビームに変換して出
射する半導体レーザペンに関し、半導体レーザの出力変
化(特に波長変化)や温度変化による出射光の角度変化
や非点収差の発明を抑制した半導体レーザペンを用いた
光ディスク装置を提供することを目的とする。
The present invention relates to a semiconductor laser pen that converts a semiconductor laser beam into a parallel circular beam and emits it by using a combination of a rotationally symmetric lens and a prism. It is an object of the present invention to provide an optical disk device using a semiconductor laser pen that suppresses the invention of angle change and astigmatism.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、ビーム形状変換素子として互いに異なる材質
からなるプリズムを複数個用いることにより半導体レー
ザビームの波長変化による屈折角変化を互いに補償して
出射角度を一定に保つとともに、半導体レーザ,レンズ
及びプリズムを固定保持する筺体を異なる材質からなる
複数の部材で構成することによりレンズの焦点位置と半
導体レーザの温度による位置ズレを補償することを特徴
とするものである。
According to the present invention, a plurality of prisms made of different materials are used as a beam shape conversion element to compensate for a change in a refraction angle due to a change in a wavelength of a semiconductor laser beam so as to keep an emission angle constant, and a semiconductor laser, a lens and a prism. It is characterized by compensating the positional deviation due to the focal position of the lens and the temperature of the semiconductor laser by forming the housing for fixing and holding the same with a plurality of members made of different materials.

具体的には、光軸断面が楕円分布を有する発散レーザ光
を射出する半導体レーザ、この半導体レーザから射出さ
れるレーザ光を平行ビームにするレンズ、平行ビームの
一方向のビーム幅を拡大又は縮小するプリズム、及び、
レンズ及びプリズムを固定する筺体を具備する半導体レ
ーザペンからの光ビームを、光ディスク上に絞り込みス
ポットとして照射して情報の再生を行う光ディスク装置
において、筺体はレンズ及びプリズムを保持する第1の
部分と、第1の部分と半導体レーザとの間に配置され、
第1の部分の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する
第2の部分を有し、もって、以下の条件を満足せしめ、
レンズからの出射光を温度変化に係らず平行ビームに保
ってプリズムへ入射させ、光ディスク上の絞り込みスポ
ットの非点収差を補正することを特徴とする。
Specifically, a semiconductor laser that emits divergent laser light whose optical axis cross section has an elliptical distribution, a lens that makes the laser light emitted from this semiconductor laser a parallel beam, and a beam width in one direction of the parallel beam is expanded or reduced. A prism and
In an optical disc device for reproducing information by irradiating a light beam from a semiconductor laser pen having a casing for fixing a lens and a prism as a narrowed spot on an optical disc, the casing has a first portion for holding the lens and the prism, Disposed between the first portion and the semiconductor laser,
Having a second part having a coefficient of thermal expansion different from that of the first part, so that the following conditions are satisfied:
It is characterized in that the light emitted from the lens is kept in a parallel beam regardless of the temperature change and is incident on the prism to correct the astigmatism of the narrowed spot on the optical disc.

条件:Δl1=Δl2+Δl3+Δl4 但し、Δl1は温度変化による上記第2の部分の伸び量、
Δl2は温度変化によるレンズの半導体レーザ方向への移
動量、Δl3は温度変化によるレンズのワーキングディス
タンスの変化量、Δl4は温度変化による半導体レーザの
レンズ方向への移動量である。
Condition: Δl1 = Δl2 + Δl3 + Δl4 where Δl1 is the elongation amount of the second portion due to temperature change,
Δl2 is the amount of movement of the lens in the direction of the semiconductor laser due to temperature change, Δl3 is the amount of change of the working distance of the lens due to temperature change, and Δl4 is the amount of movement of the semiconductor laser in the lens direction due to temperature change.

〔発明の実施例〕Example of Invention

まず、半導体レーザの出力変化や温度変化によつて生ず
る問題について説明する。
First, a problem caused by a change in output of the semiconductor laser or a change in temperature will be described.

第1図は、円形平行ビームを出射する半導体レーザペン
の概略構成図であり、半導体レーザ1から出た光を光軸
に回転対称なカツプリングレンズ2で平行ビームにす
る。半導体レーザ1から出射するレーザ光の強度分布は
偏平であり、この平行ビームは光軸断面が接合面に垂直
方向に長軸をもつ楕円分布であるため、三角プリズム3
を用いて平行ビームの短軸方向の(接合面に平行方向)
のビーム幅を拡大して等方的な光強度分布に変換する。
半導体レーザ1は、発光出力や温度変化によつて波長が
微少量変化し、例えば、波長830nmから5nm位変化する。
一方、光学ガラスの屈折率は波長によつて異なるために
カツプリングレンズ2の焦点位置は波長によつて異な
り、これを色収差と呼んでいる。カツプリングレンズ2
に色収差があると、カツプリングレンズ出射光が平行ビ
ームからずれてしまう。また、ビーム形状変換素子とし
て1個の三角プリズム3を用いるとレーザ光の波長変化
による屈折率変化の為に出射角が変化する。例えば、三
角プリズム3をSF−11で構成し、その頂角αを30.79度
に作り、入射角θを64.56度にすると、短軸方向のビー
ム幅を2倍に拡大し出射面に対しほぼ垂直出射になる。
波長が830nmから835nmに変化すると、SF−11の屈折率が
1.7630661から1.7628084に変化し、出射角が8.8×10-3
度変化する。例えば、このレーザペンを光ディスク装置
に用いて、焦点距離4.5mmの絞り込みレンズでトラツク
ピツチ1.6μmのデイスク盤上に1μm程度のレーザス
ポットとして集束させる。情報を記録するためにレーザ
発光出力を増すと、波長が5nm程度変化しレーザ光の出
射角が8.8×10-3度傾むく為、レーザスポツトは約0.7μ
mずれる。トラツク方向に対して垂直方向にずれた場
合、トラツク中心から0.7μmずれた位置に情報を記録
してしまい再生が困難になる。又、トラツク方向にずれ
た場合にはジツターとなる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor laser pen that emits a circular parallel beam, in which light emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a coupling lens 2 that is rotationally symmetric with respect to the optical axis. The intensity distribution of the laser light emitted from the semiconductor laser 1 is flat, and the parallel beam has an elliptical distribution whose optical axis cross section has a major axis in the direction perpendicular to the joint surface.
In the short axis direction of the parallel beam (parallel to the joint surface)
The beam width of is expanded and converted into an isotropic light intensity distribution.
The wavelength of the semiconductor laser 1 slightly changes depending on the emission output and the temperature change, and for example, the wavelength changes from 830 nm to about 5 nm.
On the other hand, since the refractive index of the optical glass varies depending on the wavelength, the focal position of the coupling lens 2 varies depending on the wavelength, which is called chromatic aberration. Coupling lens 2
If there is chromatic aberration, the light emitted from the coupling lens will deviate from the parallel beam. Further, if one triangular prism 3 is used as the beam shape conversion element, the emission angle changes due to the change in the refractive index due to the change in the wavelength of the laser light. For example, if the triangular prism 3 is composed of SF-11, its apex angle α is set to 30.79 degrees, and its incident angle θ is set to 64.56 degrees, the beam width in the minor axis direction is doubled and it is almost perpendicular to the exit surface. Outgoing.
When the wavelength changes from 830 nm to 835 nm, the refractive index of SF-11 becomes
Change from 1.7630661 to 1.7628084, emission angle is 8.8 × 10 -3
Change. For example, by using this laser pen in an optical disk device, a focusing lens having a focal length of 4.5 mm is used to focus a laser spot of about 1 μm on a disk having a track pitch of 1.6 μm. When the laser emission output is increased to record information, the wavelength changes by about 5 nm and the laser beam emission angle is inclined by 8.8 × 10 -3 degrees, so the laser spot is about 0.7 μm.
It shifts by m. When it is displaced in the direction perpendicular to the track direction, information is recorded at a position displaced by 0.7 μm from the center of the track, which makes reproduction difficult. Also, when it is displaced in the track direction, it becomes a jitter.

また、温度が25℃変化するとSF−11の屈折率は2.3×10
-4程度変化するため、レーザペンからの出射光は、5nm
の波長変化の場合と同程度の7.6×10-3度変化する。
Also, when the temperature changes by 25 ° C, the refractive index of SF-11 is 2.3 × 10
-Because it changes about -4, the light emitted from the laser pen is 5 nm.
The change is 7.6 × 10 -3 degrees, which is about the same as the case of the wavelength change.

次に、カツプリングレンズ3のレーザ側端面6と焦点位
置の間隔(ワーキングデイスタンス)は温度によつて変
化する。例えば、焦点距離を9.55mm,ワーキングデイス
タンスを2mmとし、4枚レンズ構成のカツプリングレン
ズでは、一例としてワーキングデイスタンスが温度変化
25℃で5.25μmちぢむ。カツプリングレンズの筒をアル
ミニウムで形成し、筺体7もアルミニウムで形成する
と、端面6とレーザ1の間隔は、温度変化25℃で1.15μ
mのびる。その結果、温度変化25℃でレーザ1とカツプ
リングレンズ2の焦点位置が6.4μmずれ、カツプリン
グレンズ2の出射光は平行ビームからずれ、さらに三角
プリズム3で一方向のビーム幅を2倍に拡大しているた
め、光デイスクへの絞り込みスポツトは非点収差を生じ
(非点隔差1μm程度)、情報の再生信号が減少する。
Next, the distance (working distance) between the laser-side end surface 6 of the coupling lens 3 and the focus position changes depending on the temperature. For example, with a focal length of 9.55 mm, a working distance of 2 mm, and a coupling lens with a four-lens configuration, the working distance changes with temperature.
Climb 5.25μm at 25 ℃. If the tube of the coupling lens is made of aluminum and the housing 7 is also made of aluminum, the distance between the end face 6 and the laser 1 is 1.15μ at a temperature change of 25 ° C.
m grows. As a result, the focal position of the laser 1 and the coupling lens 2 shifts by 6.4 μm at a temperature change of 25 ° C., the emitted light of the coupling lens 2 shifts from the parallel beam, and the triangular prism 3 doubles the beam width in one direction. Since it is enlarged, the focusing spot on the optical disc causes astigmatism (an astigmatic difference of about 1 μm), and the reproduced signal of information is reduced.

本発明はかかる問題を解消するためのものであり、ビー
ム形状変換素子として異なる材質からなる複合プリズム
を用いると共に、熱膨張が異なる複数の部分から構成さ
れた温度補償構造のレーザペン筺体を用いたものであ
る。
The present invention is to solve such a problem, and uses a compound prism made of different materials as a beam shape conversion element, and a laser pen housing having a temperature compensation structure composed of a plurality of portions having different thermal expansions. Is.

次に本発明の実施例を図面により詳細に説明する。第2
図は本発明の一実施例を示す断面図である。11は光軸断
面が楕円分布をもつビームを出射する半導体レーザであ
る。ここで、この半導体レーザからの楕円分布ビームは
紙面に平行な方向に短軸を有するものとする。12は半導
体レーザ11からのビームを平行ビームにするためのカツ
プリングレンズであり、色収差を除くため、材質の異な
る凸レンズと凹レンズを各種組み合せた組合せレンズで
構成されている。このような色収差のない組合せレンズ
は種々のものが知られている。13は、カツプリングレン
ズ12からの楕円平行ビームを円形又は擬似円形分布の平
行ビームに変換するためのビーム幅変換光学系であり、
屈折率の波長分散の異なる材質からなる少なくとも2種
類のプリズムを結合して構成される複合プリズムからな
る。ここで、複合プリズム13について第3図を用いて詳
細に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Second
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 11 is a semiconductor laser that emits a beam having an elliptical distribution in its optical axis cross section. Here, it is assumed that the elliptical distribution beam from this semiconductor laser has a short axis in a direction parallel to the paper surface. Reference numeral 12 denotes a coupling lens for converting the beam from the semiconductor laser 11 into a parallel beam, and is composed of a combination lens in which various convex lenses and concave lenses made of different materials are combined in order to eliminate chromatic aberration. Various types of such combination lenses having no chromatic aberration are known. 13 is a beam width conversion optical system for converting the elliptical parallel beam from the coupling lens 12 into a parallel beam having a circular or pseudo-circular distribution,
The composite prism is formed by combining at least two types of prisms made of materials having different wavelength dispersions of the refractive index. Here, the composite prism 13 will be described in detail with reference to FIG.

図において、13は屈折率がn1である第1の材質で構成さ
れる第1のプリズム13Aと、屈折率がn2である第2の材
質で構成される第2のプリズム13Bとを、面Mにおいて
貼り合わせた複合プリズムである。
In the figure, reference numeral 13 denotes a first prism 13A made of a first material having a refractive index of n 1 and a second prism 13B made of a second material having a refractive index of n 2 . It is a composite prism bonded on the surface M.

なお、以下の説明においては、空気層から角度θで複
合プリズム2に入射した光束が、該複合プリズム13から
その出射面に垂直に出射する場合を考える。出射光が複
合プリズム13の出射面から垂直に出射するためには、図
にαで示される角度が、波長の変化に対して変化のな
いようにすれば良いことになる。
In the following description, a case will be considered in which a light beam entering the compound prism 2 at an angle θ 1 from the air layer exits the compound prism 13 perpendicularly to its exit surface. In order for the emitted light to be emitted perpendicularly from the emission surface of the compound prism 13, it is sufficient that the angle indicated by α 2 in the drawing does not change with respect to the change in wavelength.

Snellの法則により、 sinθ=n1sinθ ……(1) n1sinα=n2sinα ……(2) が成立し、かつ、 θ+α ……(3) α ……(4) である。According to Snell's law, sin θ 1 = n 1 sin θ 2 (1) n 1 sin α 1 = n 2 sin α 2 (2) holds, and θ 2 + α 1 = 1 (3) α 2 = 2 (4).

入射光束の波長変化に対する屈折率n1,n2;角度α12,
θ等の変化を、それぞれΔn1,Δn2;Δα1,Δα2,Δθ
等と表わすものとする(角度θは不変とする)と、 (1)式より また、(2)式より Δn1sinα+n1cosαΔα −Δn2sinα=n2cosαΔα ……(6) が得られる。
Refractive index n 1 , n 2 ; angle α 1 , α 2 ,
The changes in θ 2 etc. are calculated as Δn 1 , Δn 2 ; Δα 1 , Δα 2 , Δθ, respectively.
2 and so on (angle θ 1 is invariant), and from equation (1) Further, (2) from equation Δn 1 sinα 1 + n 1 cosα 1 Δα 1 -Δn 2 sinα 2 = n 2 cosα 2 Δα 2 ...... (6) is obtained.

波長変化に対してΔα=0となることが必要であるか
ら、(6)式より Δn1sinα+n1cosα −Δn2sinα=0 ……(7) が成立することが必要となる また、(3)式の両辺を微分して Δθ=−Δα ……(8) 従つて、(2)式と(7)式とから、 が得られる。(9)式に(8)式で示される関係を代入
して整理すると、 となる。ここで、(10)式に(5)式で示される関係を
代入してΔθを消去すると、 が得られ、更に整理すると が、波長変化に対して出射角度の変化しない条件とな
る。
Since it is necessary that a [Delta] [alpha] 2 = 0 with respect to the wavelength change, is necessary to established (6) Δn 1 sinα 1 + n 1 cosα 1 -Δn 2 sinα 2 = 0 ...... from the equation (7) Further, both sides of the equation (3) are differentiated to obtain Δθ 2 = −Δα 1 (8) Therefore, from the equations (2) and (7), Is obtained. By substituting the relationship shown in Expression (8) into Expression (9), Becomes Here, by substituting the relationship represented by the equation (5) into the equation (10) and eliminating Δθ 2 , Is obtained, and further organized However, the condition is that the emission angle does not change with respect to the wavelength change.

なお、上記条件を満足する値の屈折率および波長分散を
有する材質は下記の如く、存在可能なものである。
Materials having a refractive index and wavelength dispersion satisfying the above conditions can exist as described below.

例えば、θ=αとし、かつ、n1≒n2であることを考
えると、 2Δn1≒Δn2 である。(株)小原光学ガラス製造所の光学ガラス一覧
表によれば、Δn1/Δn2の値は 程度に取れるので、現実の系が構成可能である。
For example, the theta 2 = alpha 1, and, given that a n 1 ≒ n 2, a 2Δn 1 ≒ Δn 2. According to the optical glass list of Ohara Optical Glass Co., Ltd., the value of Δn 1 / Δn 2 is Since it can be taken to some extent, a real system can be constructed.

なお、上述の如く構成された複合プリズム13において
は、2つのプリズム13Aおよび13Bを用いるため、屈折面
が増えることになり反射損失が増加することになる。こ
れをできるだけ少なくするためには、上記2つのプリズ
ムを構成する材質を特定波長(中心波長)でn1=n2とな
るように選択すれば良い。
Since the two prisms 13A and 13B are used in the composite prism 13 configured as described above, the number of refracting surfaces increases and the reflection loss increases. In order to reduce this as much as possible, the materials forming the above two prisms may be selected so that n 1 = n 2 at a specific wavelength (center wavelength).

上記説明では、第1のプリズム13Aと第2のプリズム13B
とを面Mにおいて貼り合わせた複合プリズム13について
述べたが、この複合プリズム13はプリズム13Aの出射面
とプリズム13Bの入射面とを平行に保つたままであれ
ば、両者の間に他の材質からなる平板を一層又は複数層
介在せしめてもよい。但し、この平板は光の透過率の高
い材質を用いるのが好ましく、またプリズム13A及び13B
を離間して両者間に空気層を介在せしめてもよいことを
言うまでもない。
In the above description, the first prism 13A and the second prism 13B
The composite prism 13 in which the and are bonded together on the surface M has been described. However, if the composite prism 13 keeps the exit surface of the prism 13A and the entrance surface of the prism 13B parallel to each other, another composite material between them is used. One or more layers may be interposed. However, it is preferable to use a material having a high light transmittance for this flat plate, and the prisms 13A and 13B.
Needless to say, the air layer may be interposed between the two so as to be separated from each other.

上記プリズム光学系は、その入射方向と出射方向とを逆
にしても同様に作用することは言うまでもない。但し、
この場合は、入射光束の一方向を縮小する方向に働く。
It goes without saying that the prism optical system operates similarly even if the incident direction and the outgoing direction are reversed. However,
In this case, it acts in a direction to reduce one direction of the incident light beam.

例えば、複合プリズム13を構成する2つのプリズムのう
ち、第1のプリズム13Aを(株)小原光学ガラス製造所
のLaSF−016(λ=830nmにおいてn1=1.760304),第2
のプリズム13Bを同SF−11(同n2=1.7630661)とし、第
1プリズム13Aの頂角を75.49度,第2プリズム13B
の頂角を44.70度,入射光束の入射角θを63.99度
とすれば、ビーム幅をほぼ2倍に拡大でき、1:2の長円
比のレーザを用いた場合、ほぼ円形の平行ビームに変換
できる。
For example, of the two prisms constituting the composite prism 13, the first prism 13A is the LaSF-016 (n 1 = 1.760304 at λ = 830 nm) manufactured by Ohara Optical Glass Mfg. Co., Ltd.
Prism 11B of the same is SF-11 (same n 2 = 1.7630661), the apex angle 1 of the first prism 13A is 75.49 degrees, and the second prism 13B
If the apex angle 2 is 44.70 degrees and the incident angle θ 1 of the incident light beam is 63.99 degrees, the beam width can be expanded almost twice, and when a laser with an elliptic ratio of 1: 2 is used, it is almost circular. Can be converted into a beam.

なお、LaSF−016の屈折率は、λ=830nmで、1.760304,
λ=835nmで1.7601429,SF−11の屈折率はλ=830nmで1.
7630661,λ=835nmで、1.7628084であり、波長λが830n
mから835nmに5nm変化した場合の屈折率変化Δn1,Δn
2は、それぞれ−0.0001611および−0.0002577である。
実際に波長λが830nmから835nmに変化した場合の出射角
変化は9.9×10-6度であり、単一の材質からなるプリズ
ムの場合の1000分の1である。また、LaSF−016の屈折
率は、25℃の温度変化で1.05×10-4程度変化し、一方SF
−11の屈折率は2.3×10-4程度変化するので、25℃の温
度変化で、出射角は1.8×10-3度変化する。これは単一
の材質のプリズムの場合の4分の1である。本実施例の
複合プリズムは、特に波長変化に対して高性能である
が、これに限定されることはなく、温度変化に対して高
性能にすることもできる。
The refractive index of LaSF-016 at λ = 830 nm is 1.760304,
1.7601429 at λ = 835 nm, refractive index of SF-11 at λ = 830 nm is 1.
7630661, λ = 835nm, 1.7628084, wavelength λ is 830n
Refractive index change when changing from m to 835 nm by 5 nm Δn 1 , Δn
2 are -0.0001611 and -0.0002577, respectively.
When the wavelength λ actually changes from 830 nm to 835 nm, the change of the emission angle is 9.9 × 10 -6 degrees, which is 1/1000 of the case of the prism made of a single material. Moreover, the refractive index of LaSF-016 changes by about 1.05 × 10 -4 with a temperature change of 25 ° C.
Since the refractive index of −11 changes by about 2.3 × 10 −4 , the exit angle changes by 1.8 × 10 −3 degrees with a temperature change of 25 ° C. This is one-fourth that of a prism made of a single material. The composite prism of the present embodiment has a high performance especially with respect to a wavelength change, but the invention is not limited to this, and it can have a high performance with respect to a temperature change.

筺体14は、半導体レーザ11を固定支持する第1の円筒14
Aと、カツプリングレンズ12及び複合プリズム13を固定
支持する第2の円筒14Bとからなり、第1及び第2の円
筒は、それぞれ熱膨張係数の異なる材質で形成されてい
る。例えば、第1の円筒部分14Aは、インバールからな
り、第2の円筒部分14Bはアルミニウムからなる。イン
バール部分14Aの長さをl1,カツプリングレンズ2(レン
ズ筒はアルミニウムからなるものとする。)がアルミニ
ウム部分14Bからインバール部分14Aに出てる長さをl2,
ワーキングデイスタンスをl3,半導体レーザ11のチツプ
支持台(銅製)の長さをl4とする。l1=l2+l3+l4であ
る。温度によるl1,l2,l3,l4の伸びをΔn1,Δl2,Δl3
l4とすると、Δl1=Δl2+Δl3+Δl4を満足すれば、カ
ツプリングレンズ2からの出射光は、平行ビームに保た
れ、レーザペンの出射光は非点収差を生じない。例え
ば、アルミニウムと銅とインバールの熱膨張係数を、そ
れぞれ23×10-6,16.8×10-6,1×10-6とし、カツプリン
グレンズ2のワーキングデイスタンスl3の1℃あたりの
のびを前述のとおり−0.21μmとした場合、l1=11.65m
m,l2=8.65mm,l3=2mm,l4=1mmである。半導体レーザ11
を支持する部分14Aは、インバールに限らず、他の材質
で構成できることは言うまでもない。
The housing 14 is a first cylinder 14 that fixedly supports the semiconductor laser 11.
A and a second cylinder 14B that fixedly supports the coupling lens 12 and the compound prism 13, and the first and second cylinders are made of materials having different thermal expansion coefficients. For example, the first cylindrical portion 14A is made of Invar and the second cylindrical portion 14B is made of aluminum. The length of the invar portion 14A is l 1 , and the length of the coupling lens 2 (the lens barrel is made of aluminum) from the aluminum portion 14B to the invar portion 14A is l 2 ,
The working distance is l 3 , and the length of the chip support (made of copper) of the semiconductor laser 11 is l 4 . l 1 = l 2 + l 3 + l 4 . The elongations of l 1 , l 2 , l 3 and l 4 due to temperature are Δn 1 , Δl 2 , Δl 3 and Δ
When l 4 is satisfied, if Δl 1 = Δl 2 + Δl 3 + Δl 4 is satisfied, the light emitted from the coupling lens 2 is kept in a parallel beam, and the light emitted from the laser pen does not cause astigmatism. For example, the thermal expansion coefficients of aluminum, copper and Invar are 23 × 10 −6 , 16.8 × 10 −6 and 1 × 10 −6 , respectively, and the working distance l 3 of the coupling lens 2 per 1 ° C. As mentioned above, when set to -0.21 μm, l 1 = 11.65 m
m, l 2 = 8.65 mm, l 3 = 2 mm, l 4 = 1 mm. Semiconductor laser 11
Needless to say, the portion 14A that supports is not limited to Invar and can be made of other materials.

本実施例によれば、半導体レーザビームの波長変化によ
る出射角変化を従来の1000分の1に、又、温度変化によ
る出射角変化を従来の4分の1に低減でき、しかも、温
度変化によつて非点収差を生じない半導体レーザペンを
実現できる。
According to this embodiment, the change in the emission angle due to the change in the wavelength of the semiconductor laser beam can be reduced to 1/1000 of the conventional value, and the change in the emission angle due to the change in temperature can be reduced to 1/4 of the conventional value. Therefore, a semiconductor laser pen that does not produce astigmatism can be realized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の如く本発明によれば、レーザ出力の変化や温度変
化によつて出射光の角度変化が著しく少なく、しかも、
非点収差を生じない、高性能な半導体レーザを提供でき
るので、高精度の光情報処理装置を実現できる効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the change in the angle of the emitted light is extremely small due to the change in the laser output and the change in temperature, and
Since a high-performance semiconductor laser that does not generate astigmatism can be provided, there is an effect that a highly accurate optical information processing device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、半導体レーザペンの概略構成図、第2図は、
本発明による半導体レーザペンの一実施例を示す断面
図、第3図は本発明に用いる複合プリズムを示す図であ
る。 11……半導体レーザ、12……カツプリングレンズ、 13……複合プリズム、14……筺体。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor laser pen, and FIG. 2 is
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor laser pen according to the present invention, and FIG. 3 is a view showing a compound prism used in the present invention. 11 …… Semiconductor laser, 12 …… Coupling lens, 13 …… Composite prism, 14 …… Housing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 武志 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 渡辺 正輝 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 神定 利昌 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭59−15205(JP,A) 特開 昭58−203405(JP,A) 実開 昭59−33020(JP,U) 山田幸五郎著「幾何光学2」P.267− 269 昭和54年9月10日発行 光学工業技 術研究組合 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takeshi Maeda 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masateru Watanabe 2880, Kozu, Odawara, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd. Odawara In the factory (72) Inventor Toshinasa Kamijo 2880 Kozu, Odawara-shi, Kanagawa Stock company Hitachi Ltd. Odawara factory (56) References JP 59-15205 (JP, A) JP 58-203405 (JP, A) Actual development Sho 59-33020 (JP, U) Yamagata Kogoro "Geometrical Optics 2" P. 267-269 Published September 10, 1979 Optical Technology Research Association

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光軸断面が楕円分布を有する発散レーザ光
を射出する半導体レーザ、該半導体レーザから射出され
るレーザ光を平行ビームにするレンズ、上記平行ビーム
の一方向のビーム幅を拡大又は縮小するプリズム、及
び、上記レンズ及びプリズムを固定する筺体を具備する
半導体レーザペンからの光ビームを、光ディスク上に絞
り込みスポットとして照射して情報の再生を行う光ディ
スク装置において、上記筒体は上記レンズ及びプリズム
を保持する第1の部分と、該第1の部分と上記半導体レ
ーザとの間に配置され、上記第1の部分の熱膨張係数と
は異なる熱膨張係数を有する第2の部分を有し、もっ
て、以下の条件を満足せしめ、上記レンズからの出射光
を温度変化に係らず平行ビームに保って上記プリズムへ
入射させ、上記光ディスク上の絞り込みスポットの非点
収差を補正することを特徴とする光ディスク装置。 条件:Δl1=Δl2+Δl3+Δl4 但し、Δl1は温度変化による上記第2の部分の伸び量、
Δl2は温度変化による上記レンズの上記半導体レーザ方
向への移動量、Δl3は温度変化による上記レンズのワー
キングディスタンクの変化量、Δl4は温度変化による上
記半導体レーザの上記レンズ方向への移動量である。
1. A semiconductor laser that emits a divergent laser beam having an elliptical distribution in its optical axis cross section, a lens that makes the laser beam emitted from the semiconductor laser a parallel beam, and a beam width in one direction of the parallel beam is expanded or In an optical disc apparatus for reproducing information by irradiating a light beam from a semiconductor laser pen having a prism for contracting and a housing for fixing the lens and the prism as a narrowed spot on the optical disc, the cylindrical body has the lens and A first portion that holds the prism; and a second portion that is disposed between the first portion and the semiconductor laser and that has a coefficient of thermal expansion different from that of the first portion. Therefore, the following conditions are satisfied, and the light emitted from the lens is kept in a parallel beam regardless of the temperature change and is incident on the prism. Optical disc apparatus characterized by correcting astigmatism of narrowing spot on click. Condition: Δl1 = Δl2 + Δl3 + Δl4 where Δl1 is the elongation amount of the second portion due to temperature change,
Δl2 is the amount of movement of the lens in the direction of the semiconductor laser due to temperature change, Δl3 is the amount of change of the working defect of the lens due to temperature change, and Δl4 is the amount of movement of the semiconductor laser in the direction of the lens due to temperature change. .
【請求項2】前記第1の部分は、前記レンズを保持する
レンズ筒と、該レンズ筒及び前記プリズムを結合する結
合部材からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の光ディスク装置。
2. The optical disk device according to claim 1, wherein the first portion comprises a lens barrel for holding the lens and a coupling member for coupling the lens barrel and the prism. .
【請求項3】前記レンズ筒は、前記結合部材から前記第
2の部分側に突き出ていることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の光ディスク装置。
3. The optical disk device according to claim 2, wherein the lens barrel projects from the coupling member toward the second portion.
【請求項4】前記半導体レーザはチップ支持台に載置さ
れ、前記第2の部分は前記第1の部分と上記チップ支持
台の間に配置されて両者を係合していることを特徴とす
る特許請求の範囲第3項記載の光ディスク装置。
4. The semiconductor laser is mounted on a chip support base, and the second portion is arranged between the first portion and the chip support base so as to engage with each other. The optical disk device according to claim 3.
【請求項5】前記プリズムは材質が異なる複数のプリズ
ムから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第4項のうちいずれかに記載の光ディスク装置。
5. The optical disk device according to claim 1, wherein the prism is composed of a plurality of prisms made of different materials.
JP59060674A 1984-03-30 1984-03-30 Optical disk device Expired - Lifetime JPH0754376B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59060674A JPH0754376B2 (en) 1984-03-30 1984-03-30 Optical disk device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59060674A JPH0754376B2 (en) 1984-03-30 1984-03-30 Optical disk device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60205420A JPS60205420A (en) 1985-10-17
JPH0754376B2 true JPH0754376B2 (en) 1995-06-07

Family

ID=13149100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59060674A Expired - Lifetime JPH0754376B2 (en) 1984-03-30 1984-03-30 Optical disk device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0754376B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6449135A (en) * 1987-08-19 1989-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical head
JPS6449136A (en) * 1987-08-19 1989-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical head
JP2956905B2 (en) * 1989-03-20 1999-10-04 富士通株式会社 Optical disk drive
JPH02264917A (en) * 1989-04-05 1990-10-29 Fujitsu Ltd Composite optical parts
DE19603637C1 (en) * 1996-02-01 1997-07-31 Lambda Physik Gmbh Narrow band radiation emitting laser
KR100478559B1 (en) 1997-08-29 2005-07-21 삼성전자주식회사 Optical pickup for recordable and playable discs
US6476987B1 (en) 1999-08-04 2002-11-05 Lambda Physik Ag Excimer laser with line narrowing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58203405A (en) * 1982-05-22 1983-11-26 Minolta Camera Co Ltd Temperature compensating mechanism of lens system
JPS5915205A (en) * 1982-07-17 1984-01-26 Canon Inc Laser unit
JPS5933020U (en) * 1982-08-26 1984-02-29 ソニー株式会社 optical information processing device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
山田幸五郎著「幾何光学2」P.267−269昭和54年9月10日発行光学工業技術研究組合

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60205420A (en) 1985-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0156141B1 (en) Prism optics and optical information processing apparatus
US6560034B2 (en) Beam shaping optical system
US5289313A (en) Optical head using semiconductor laser array as light source
JPH0754376B2 (en) Optical disk device
JPH0693044B2 (en) Prism optical system and information device using the same
JP3345097B2 (en) Chromatic aberration correction element and optical information recording / reproducing device
JPH05303766A (en) Optical element for optical disk and optical head using the same
KR930000991B1 (en) Objective lens for optical disk system and optical head using the same
US5148190A (en) Scanning optical system with plural focusing units
JP3920014B2 (en) Achromatic beam shaping prism
US4389100A (en) Objective system for video disc
JPH079502B2 (en) Grating lens optical system
JP2842620B2 (en) Collimating lens for optical recording / reproducing device
US6504660B1 (en) Prism and manufacturing method thereof, optical beam shaping apparatus and optical head device utilizing such prism, and optical beam shaping method
JP2003178480A (en) Light source device and optical pickup
JP2540188B2 (en) Optical disk drive
JP4635872B2 (en) Light source device and optical pickup device
JPH09259458A (en) Optical device, and optical pickup device using the same
JP3331144B2 (en) Beam shaping optics
JP2580726B2 (en) Optical head device
JPH0460931A (en) Optical pickup
JP4161439B2 (en) Optical head
EP0276896B1 (en) Optical information recording/reproducing apparatus
JP2573634B2 (en) Light head
JPH0352132A (en) Optical head