JPH10199008A - Multibeam optical head - Google Patents

Multibeam optical head

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Publication number
JPH10199008A
JPH10199008A JP9001647A JP164797A JPH10199008A JP H10199008 A JPH10199008 A JP H10199008A JP 9001647 A JP9001647 A JP 9001647A JP 164797 A JP164797 A JP 164797A JP H10199008 A JPH10199008 A JP H10199008A
Authority
JP
Japan
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optical
optical fiber
recording
optical head
laser diodes
Prior art date
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Application number
JP9001647A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyo Okumura
英世 奥村
Haruki Tokumaru
春樹 徳丸
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make light beam emitting intervals very small and to enable a high speed recording and reproducing in a high density without enlarging the device constitution by arranging emitting beams of laser diodes at minute intervals. SOLUTION: This multibeam optical head for simultaneously recording and reproducing plural bits of information on a recording medium is equipped with plural laser diodes 1 for emitting their source becomes and optical fibers 8 installed in the same number as these plural laser diodes to be used as a light guide path for beams emitted from the laser diodes respectively. Emitting ends of the optical fibers 8 are arranged at equal intervals on a straight line by a processed substrate 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
用いた光ヘッドに係わり、特に複数のレーザービームを
用いて記録媒体上に複数の光スポットを形成して、記録
再生を行うマルチビーム光ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical head using a laser beam, and more particularly, to a multi-beam optical head for recording and reproducing by forming a plurality of light spots on a recording medium using a plurality of laser beams. About.

【0002】[発明の概要]本発明は、複数の情報を記
録媒体上に同時に記録再生するマルチビーム光ヘッドに
おいて、個別に発振しているレーザーダイオードの出射
ビームを必要なビーム発光間隔よりも小さい径の光ファ
イバに導き、それらの光ファイバの出射端を配置した微
小なビーム発光間隔の光源を構成することにより、光ス
ポット間隔の微小化を図り、もって記録媒体上へ、情報
を隙間なく高密度に記録すると共に、これを再生できる
ようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in a multi-beam optical head for simultaneously recording and reproducing a plurality of pieces of information on a recording medium, the emission beams of the individually oscillating laser diodes are shorter than the required beam emission interval. By forming a light source with a small beam emission interval in which optical fibers are guided to optical fibers having a small diameter and the emission ends of the optical fibers are arranged, the interval between the light spots is reduced, and thus information can be placed on the recording medium without gaps. In addition to recording at a density, this can be reproduced.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、コンピュータによる情報処理能力
は飛躍的に発展しており、高精度な画像情報等の大量情
報の高速処理が可能となっている。それに伴って、その
情報を記録媒体に記録し再生する装置においても大容量
データの高速処理が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the information processing capability of computers has been dramatically improved, and high-speed processing of a large amount of information such as highly accurate image information has become possible. Accordingly, high-speed processing of large-capacity data is also required in a device that records and reproduces the information on a recording medium.

【0004】光記録は、高密度記録であるという特徴を
有する反面、高速のデータ処理という点においては、他
の種類の記録方法に遅れをとっている。光記録におい
て、転送レートを向上させ、高速の処理を可能とする方
法の1つは、同時に複数のビーム(マルチビーム)で記
録再生することである。マルチビームで記録再生して高
速処理を実現する装置としては、例えば、“電子情報通
信学会技術研究報告,MR90-31,37-44(1990)”に記載され
ているように、複数のレーザーダイオードを等間隔に配
置したレーザーダイオードアレイを利用した光ディスク
装置が知られている。
[0004] Optical recording is characterized by high-density recording, but lags behind other types of recording methods in terms of high-speed data processing. In optical recording, one of the methods for improving the transfer rate and enabling high-speed processing is to perform recording and reproduction with a plurality of beams (multi-beams) at the same time. As an apparatus for realizing high-speed processing by recording and reproducing with a multi-beam, for example, as described in “IEICE Technical Report, MR90-31, 37-44 (1990)”, a plurality of laser diodes are used. An optical disk apparatus using a laser diode array in which are arranged at equal intervals is known.

【0005】この装置では、4ビームのレーザーダイオ
ードアレイが使用され、ビーム発光間隔は100μmに
設定されている。ビーム発光間隔を100μmより小さ
く設定するとレーザー発振時に発生する熱のために、出
力を安定に制御できないからである。従って、光ヘッド
により集光された光スポット間隔は、ビーム発光間隔に
光学系の倍率(1/3から1/5程度)をかけた大きさ
となるので、20〜33μm程度となる。上記従来の光
ディスク装置の場合は、光スポット間隔は22μmにな
っている。この光スポット間隔で光ディスクに記録する
ことを考えた場合、光ディスクの中心から円周方向に向
かって直線上に並んだ光スポット列ではトラックピッチ
は22μmとなるため、トラック間隔が空きすぎて高密
度の記録はできない。つまり、レーザーダイオードアレ
イを用いてマルチビームで高密度記録を行うためには、
光スポット間隔を微小化できないため、最終的に記録媒
体上に記録されるトラックピッチを何らかの方法で狭め
るしかない。
In this apparatus, a four-beam laser diode array is used, and a beam emission interval is set to 100 μm. If the beam emission interval is set smaller than 100 μm, the output cannot be controlled stably due to heat generated during laser oscillation. Accordingly, the interval between the light spots condensed by the optical head has a size obtained by multiplying the beam emission interval by the magnification of the optical system (about 3 to 5), and is about 20 to 33 μm. In the case of the above-mentioned conventional optical disk device, the light spot interval is 22 μm. When recording on an optical disc at this light spot interval is considered, the track pitch is 22 μm in a light spot array arranged linearly from the center of the optical disc toward the circumferential direction. Cannot be recorded. In other words, to perform high-density recording with multiple beams using a laser diode array,
Since the light spot interval cannot be reduced, the track pitch finally recorded on the recording medium must be reduced by some method.

【0006】そこで、上記従来の光ディスク装置では高
密度記録を実現するために、図4に示すような方法が採
られている。図4において、101は光ディスク、10
2は光スポット列、103は光ディスク101上に形成
されたトラック案内溝をそれぞれ示している。図示のよ
うに、光スポット列102は、レーザーダイオードアレ
イにより形成された4個の光スポットA,B,C,Dか
ら構成されており、この光スポット列102は、トラッ
ク案内溝103に対して斜めによぎるような相対位置関
係を保って、光ディスク101に配置されている。この
ように、光スポット列102をトラック案内溝103に
対して斜めに配置することによって実効的にトラックピ
ッチを狭くし、例えば、レーザーダイオードアレイのビ
ーム発光間隔が100μmであっても、最終的に2μm
程度のトラックピッチを実現し、光ディスク101に高
密度で記録することを可能にしている。
In order to realize high-density recording, the conventional optical disk apparatus employs a method as shown in FIG. In FIG. 4, 101 is an optical disk, 10
2 denotes a light spot array, and 103 denotes a track guide groove formed on the optical disk 101. As shown in the drawing, the light spot array 102 is composed of four light spots A, B, C, and D formed by a laser diode array. The optical disc 101 is arranged on the optical disc 101 while maintaining a relative positional relationship such that it crosses obliquely. As described above, the track pitch is effectively narrowed by arranging the light spot array 102 obliquely with respect to the track guide groove 103. For example, even if the beam emission interval of the laser diode array is 100 μm, finally 2 μm
A track pitch of the order of magnitude is realized, and high-density recording on the optical disc 101 is enabled.

【0007】しかしながら、この従来方式は、レーザー
ダイオードアレイのビーム数が比較的少ない場合に限
り、有効であり、ビーム数をこれ以上増やした場合に適
用するのは困難である。
However, this conventional method is effective only when the number of beams of the laser diode array is relatively small, and is difficult to apply when the number of beams is further increased.

【0008】一方、近年、例えば、“Jpn.J.Appl.,Phy
s.,vol.32,5428-5432(1993)”記載されているように、
光記録の高密度化をテープ型のメモリで実現し、超大容
量のメモリを目指した光テープ記録装置が提案されてい
る。
On the other hand, in recent years, for example, “Jpn. J. Appl., Phy
s., vol. 32, 5428-5432 (1993) "
There has been proposed an optical tape recording apparatus which realizes high-density optical recording with a tape-type memory and aims at an ultra-large-capacity memory.

【0009】この装置では、図5に示すように、回転型
光ヘッドを用いて、光テープ111に円弧状のトラック
112を形成すると共に、4個の光スポットA,B,
C,Dからなる光スポット列113によって記録再生を
するようにしたものである。
In this apparatus, as shown in FIG. 5, an arc-shaped track 112 is formed on an optical tape 111 by using a rotary optical head, and four optical spots A, B,
Recording and reproduction are performed by a light spot array 113 composed of C and D.

【0010】しかしながら、この光テープ記録装置で
は、光スポット列113は回転しながらもその向きは同
一であるため、トラック112に対して光スポット列1
13を斜めに配置することができない。このため、光ス
ポット間隔がそのままトラックピッチとなり、高密度に
記録するには、どうしても光スポット間隔をトラックピ
ッチ程度に微小化する必要がある。
However, in this optical tape recording apparatus, the direction of the light spot train 113 is the same as the light spot train 113 while rotating.
13 cannot be arranged diagonally. For this reason, the light spot interval becomes the track pitch as it is, and in order to perform high-density recording, it is absolutely necessary to make the light spot interval very small to about the track pitch.

【0011】微小な光スポット間隔の実現には、光ヘッ
ドの光学系の倍率を小さくする方法があるが、この方法
では、物点側の開口数が小さくなるため、レーザービー
ムの利用効率が悪く、大きなレーザー出射パワーが必要
になる。例えば、100μmのビーム発光間隔のレーザ
ーダイオードアレイを使用して、2μmピッチの光スポ
ット間隔を実現するためには、1/50の倍率が必要に
なるが、このときの像側の開口数が0.5とすると、物
点側の開口数は0.01となり、レーザービームの取り
込み角度は0.57゜しかない。通常、レーザーダイオ
ードの出射ビームの出射角は半値全角で20゜〜30゜
程度であるので、レーザービームの利用効率は1%以下
となり、このような光学系を用いた光ヘッドは現実的で
はない。
In order to realize the minute light spot interval, there is a method of reducing the magnification of the optical system of the optical head. However, in this method, since the numerical aperture on the object point side is reduced, the utilization efficiency of the laser beam is low. , A large laser output power is required. For example, in order to realize a light spot interval of 2 μm using a laser diode array having a beam emission interval of 100 μm, a magnification of 1/50 is required. Assuming that the numerical aperture is 0.5, the numerical aperture on the object point side is 0.01, and the angle of taking in the laser beam is only 0.57 °. Usually, the emission angle of the output beam of the laser diode is about 20 ° to 30 ° at full width at half maximum, so that the utilization efficiency of the laser beam is 1% or less, and an optical head using such an optical system is not practical. .

【0012】また、前述の光学系にマイクロレンズアレ
イを利用し、レーザービームの利用効率を上げることも
できる(例えば、Jpn.J.Appl.,Phys.,vol.35,375-379(1
996)参照)。
In addition, the use efficiency of a laser beam can be increased by using a microlens array in the above-mentioned optical system (for example, see Jpn. J. Appl., Phys., Vol. 35, 375-379 (1)
996)).

【0013】しかしながら、この方法では、記録速度を
向上させるためのビーム数の増加に限界がある。例え
ば、レーザーダイオードアレイのビーム数を31に設定
すると、両端のレーザービームの距離は、ビーム発光間
隔×(ビーム数−1)で決定されるので、ビーム発光間
隔の30倍になる。現在開発されているレーザーダイオ
ードアレイのビーム発光間隔は、50〜100μmに形
成されており、ビーム数が31の場合、両端のビーム発
光間隔は、およそ1.5〜3mmとなる。このように、
広く分布した発光点からのレーザービームを取り込むた
めには、光ヘッドにLSI作製に使われているステッパ
のような光学系を使用せざるを得ず、ビーム数の増加は
光記録装置を大型化させてしまう。
However, this method has a limitation in increasing the number of beams for improving the recording speed. For example, if the number of beams of the laser diode array is set to 31, the distance between the laser beams at both ends is determined by the beam emission interval × (number of beams−1), which is 30 times the beam emission interval. The beam emission interval of the laser diode array currently being developed is formed at 50 to 100 μm, and when the number of beams is 31, the beam emission interval at both ends is about 1.5 to 3 mm. in this way,
In order to capture laser beams from widely distributed light emitting points, the optical head must use an optical system such as a stepper used for LSI fabrication, and the increase in the number of beams increases the size of the optical recording device. Let me do it.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例によれ
ば、光ディスク装置にあっては、高密度記録を実現する
ために、光スポット列をトラック案内溝103に対して
斜めに配置することによって狭いトラックピッチを確保
するものであるから、ビーム数が比較的少ない場合に限
られてしまうという課題がある。
According to the conventional example described above, in the optical disk device, in order to realize high-density recording, the light spot array is arranged obliquely with respect to the track guide groove 103. Since a narrow track pitch is ensured, there is a problem that the number of beams is limited to a relatively small number.

【0015】また、回転型光ヘッドを用いた光テープ記
録装置にあっては、光ヘッドの光学系の倍率を小さくす
ることにより微小な光スポット間隔を実現することがで
きるが、この場合には、レーザービームの利用効率が悪
く、大きなレーザー出射パワーが必要となり、実用には
不向きであるという課題がある。
In an optical tape recording apparatus using a rotary optical head, a small light spot interval can be realized by reducing the magnification of the optical system of the optical head. However, there is a problem that the utilization efficiency of a laser beam is poor, a large laser emission power is required, and the laser is not suitable for practical use.

【0016】更に、光学系にマイクロレンズを利用して
レーザービームの利用効率を向上させる方法では、光記
録装置を大型化させてしまい、ビーム数の増加には限界
があるという課題がある。
Further, in the method of improving the utilization efficiency of a laser beam by using a microlens in the optical system, there is a problem that the optical recording apparatus is increased in size, and the increase in the number of beams is limited.

【0017】このように、極端に小さい倍率の光学系導
入や、光記録装置の大型化を回避するためには、レーザ
ーダイオードアレイのビーム発光間隔を10μm程度に
微小化できればよいが、光記録用の高出力レーザーダイ
オードでは前述した大きさ以下にビーム発光間隔を微小
化する技術は、これまでのところ実現されていない。
As described above, in order to avoid introducing an optical system having an extremely small magnification and increasing the size of an optical recording apparatus, it is sufficient that the beam emission interval of the laser diode array can be reduced to about 10 μm. In the high-power laser diode described above, a technique for making the beam emission interval smaller than the above-mentioned size has not been realized so far.

【0018】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、レーザーダイオードの出射ビーム
を微小間隔に配置することにより、装置構成を大型化す
ることなくビーム発光間隔を微小化して高密度で高速な
記録・再生を可能としたマルチビーム光ヘッドを提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to dispose the emission beams of a laser diode at minute intervals, thereby minimizing the beam emission interval without increasing the size of the device configuration. To provide a multi-beam optical head capable of high-density and high-speed recording and reproduction.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】初めに、本発明の考え方
を説明すると、本発明のマルチビーム光ヘッドは、複数
のレーザーダイオードからの出射ビームを、必要なビー
ム発光間隔より小さい径の光ファイバに導き、それらの
光ファイバの出射端を光源として使用することにより、
レーザーダイオードアレイでは実現が困難な微小なビー
ム発光間隔の光源を持つマルチビーム光ヘッドを実現し
ようとするものである。このために、本発明のマルチビ
ーム光ヘッドは、前記光ファイバの出射端を、一直線上
に等間隔配置するようにしたものである。
First, the concept of the present invention will be described. In the multi-beam optical head of the present invention, an outgoing beam from a plurality of laser diodes is formed by an optical fiber having a diameter smaller than a required beam emission interval. By using the exit end of those optical fibers as a light source,
An object of the present invention is to realize a multi-beam optical head having a light source having a minute beam emission interval, which is difficult to realize with a laser diode array. For this purpose, in the multi-beam optical head according to the present invention, the emission ends of the optical fibers are arranged at equal intervals on a straight line.

【0020】したがって、上記の目的を達成するために
請求項1の発明は、複数の情報を記録媒体上に同時に記
録再生を行うマルチビーム光ヘッドにおいて、光源光を
出射する複数のレーザーダイオードと、これら複数のレ
ーザーダイオードと同数設置され、各レーザーダイオー
ドからの出射ビームの光導波路として使用される光ファ
イバとを具備することを特徴とするものである。
Therefore, in order to achieve the above object, the present invention provides a multi-beam optical head for simultaneously recording and reproducing a plurality of pieces of information on a recording medium, comprising: a plurality of laser diodes for emitting light from a light source; An optical fiber, which is provided in the same number as the plurality of laser diodes and is used as an optical waveguide of a beam emitted from each laser diode, is provided.

【0021】請求項2の発明は、請求項1記載のマルチ
ビーム光ヘッドにおいて、前記光ファイバの出射端を一
直線上に等間隔配置したことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the multi-beam optical head according to the first aspect, the emission ends of the optical fibers are arranged at equal intervals on a straight line.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るマルチビーム
光ヘッドの実施の形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a multi-beam optical head according to the present invention.

【0023】同図に示すように、このマルチビーム光ヘ
ッドは、光源光を出射する複数のレーザーダイオード1
と、コリメートレンズ2、ビームスプリッタ3、2つの
集光レンズ4,5、及びフォトダイオード6とからなる
結合光学系7と、光ファイバ8、加工基板9、及び光フ
ァイバアレイ10からなるマルチビーム光源11と、コ
リメートレンズ12、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、及びフォ
トダイオード17とからなる光ヘッド光学系18と、か
ら構成されている。結合光学系7は、各光ファイバ8個
別に設けられており、レーザーダイオード1から出射さ
れたレーザー光を入射して光ファイバ8の入射端に結合
する。マルチビーム光源11は、結合光学系7から出射
された光を複数有る光ファイバ8に導きその出射端を一
列に等間隔配置する。光ヘッド光学系18は、マルチビ
ーム光源11から出射される光により、記録媒体19上
に光スポット20を形成させて情報の記録、または記録
されている情報を再生する。
As shown in FIG. 1, the multi-beam optical head includes a plurality of laser diodes 1 for emitting light from a light source.
And a coupling optical system 7 including a collimator lens 2, a beam splitter 3, two condenser lenses 4, 5, and a photodiode 6, and a multi-beam light source including an optical fiber 8, a processing substrate 9, and an optical fiber array 10. And an optical head optical system 18 including a collimator lens 12, a beam splitter 13, a quarter-wave plate 14, an objective lens 15, a condenser lens 16, and a photodiode 17. The coupling optical system 7 is provided individually for each optical fiber 8, and receives the laser light emitted from the laser diode 1 and couples the laser light to the incident end of the optical fiber 8. The multi-beam light source 11 guides the light emitted from the coupling optical system 7 to a plurality of optical fibers 8, and arranges the emission ends in a line at equal intervals. The optical head optical system 18 forms a light spot 20 on a recording medium 19 with light emitted from the multi-beam light source 11 to record information or reproduce recorded information.

【0024】前述したように、本発明のマルチビーム光
ヘッドは、レーザーダイオード1の出射ビームを結合し
た光ファイバ8を使用し、以下に具体的な例をもって説
明するような方法でレーザーダイオードアレイでは実現
できない微小ビーム発光間隔をもつ光源を構成し、微小
光スポット間隔で、記録再生できるようにしたものであ
る。
As described above, the multi-beam optical head of the present invention uses the optical fiber 8 to which the output beams of the laser diode 1 are combined, and uses a laser diode array by a method described below with reference to a specific example. A light source having a minute beam emission interval that cannot be realized is configured so that recording and reproduction can be performed at a minute light spot interval.

【0025】図1において、記録信号によって個別に発
振したレーザーダイオード1の出射ビームは、コリメー
トレンズ2、ビームスプリッタ3、集光レンズ4、集光
レンズ5、及びフォトダイオード6からなる結合光学系
7によって光ファイバ8の入射端に結合される。結合光
学系7の中で、ビームスプリッタ3と集光レンズ5、フ
ォトダイオード6とは光出力制御(APC)に用いる。
In FIG. 1, the output beams of the laser diode 1 individually oscillated by the recording signal are transmitted to a coupling optical system 7 composed of a collimator lens 2, a beam splitter 3, a condenser lens 4, a condenser lens 5, and a photodiode 6. Is coupled to the input end of the optical fiber 8. In the coupling optical system 7, the beam splitter 3, the condenser lens 5, and the photodiode 6 are used for light output control (APC).

【0026】前述したように光ファイバ8の出射端は、
一直線上に等間隔に配置されており、加工基板9により
固定され、光ファイバアレイ10を構成する。
As described above, the output end of the optical fiber 8 is
The optical fiber array 10 is arranged at equal intervals on a straight line and fixed by the processing substrate 9.

【0027】図2は、マルチビーム光源11として使用
する光ファイバアレイ10の出射端を示したものであ
る。図2に示すように、あらかじめ加工を施した加工基
板9に、フォトリソグラフィ法等で、例えば、V溝を加
工したシリコン基板を用い、これを案内板として光ファ
イバ8を等間隔で一直線上に配置し、マルチビーム光源
11として用いる。光ファイバ8はコア8aとクラッド
8bとから構成されている。各光ファイバ8の間には、
光ファイバ8間のクロストークを防止するための障壁8
cが設けられている。なお、この障壁8cは光ファイバ
8間のクロストークの発生を考慮する必要がない場合に
は不要である。
FIG. 2 shows an emission end of the optical fiber array 10 used as the multi-beam light source 11. As shown in FIG. 2, for example, a silicon substrate on which a V-groove has been processed by a photolithography method or the like is used as a processing substrate 9 which has been processed in advance, and optical fibers 8 are aligned at regular intervals on a straight line using this as a guide plate. It is arranged and used as the multi-beam light source 11. The optical fiber 8 includes a core 8a and a clad 8b. Between each optical fiber 8,
Barrier 8 for preventing crosstalk between optical fibers 8
c is provided. The barrier 8c is unnecessary when it is not necessary to consider the occurrence of crosstalk between the optical fibers 8.

【0028】図3は、本発明の実施の形態を4本の光フ
ァイバ8を使用した例によって、より詳細に示したもの
である。光ファイバアレイ10は4本の光ファイバ8を
一直線上に等間隔で配置したものである。光ファイバア
レイ10は焦点距離f1(ここでは、48mm)のコリ
メートレンズ12の前側焦点距離に置かれ、焦点距離f
2(ここでは、4mm)の対物レンズ15は記録媒体1
9で集光するように設置される。この構成では、記録媒
体19上での光スポット間隔は、光ファイバアレイ10
の光ファイバピッチのf2/f1倍(ここでは、1/1
2倍)となる。このような光学系を用いれば、2枚のレ
ンズ12,15の各焦点距離f1,f2を選ぶことによ
って光スポット間隔を目的とするトラックピッチに適合
させることが可能となる。
FIG. 3 shows the embodiment of the present invention in more detail by using an example in which four optical fibers 8 are used. The optical fiber array 10 has four optical fibers 8 arranged at equal intervals on a straight line. The optical fiber array 10 is placed at the front focal length of the collimating lens 12 having a focal length f1 (here, 48 mm), and the focal length f
2 (here, 4 mm) objective lens 15 is a recording medium 1
It is installed so as to collect light at 9. In this configuration, the light spot interval on the recording medium 19 is
F2 / f1 times the optical fiber pitch (here, 1/1
2 times). By using such an optical system, it is possible to adjust the light spot interval to a target track pitch by selecting the focal lengths f1 and f2 of the two lenses 12 and 15.

【0029】ここで、光ファイバを用いたマルチビーム
光ヘッドに要求される主な項目としては、以下の4つ要
件が挙げられる。第1の要件は、光ファイバからの出射
ビームの波面収差が小さく、回折限界まで集光できるこ
とである。第2の要件は、光スポット間隔を2μm以下
にでき、ビームの利用効率を高く保てることである。第
3の要件は、ビーム強度を一定に保つ制御系を導入でき
ることである。第4の要件は、戻り光の影響に対する対
策がとれることである。
Here, the following four requirements are listed as main items required for a multi-beam optical head using an optical fiber. The first requirement is that the wavefront aberration of the beam emitted from the optical fiber is small and can be focused to the diffraction limit. The second requirement is that the light spot interval can be set to 2 μm or less, and the beam use efficiency can be kept high. A third requirement is to be able to introduce a control system for keeping the beam intensity constant. The fourth requirement is that a countermeasure against the influence of return light can be taken.

【0030】次に、この実施の形態におけるマルチビー
ム光ヘッドが上記の4つの要件を満足するか否かを検討
する。
Next, it will be examined whether the multi-beam optical head in this embodiment satisfies the above four requirements.

【0031】《第1の要件について》光ファイバへの入
射ビームの波面が保存されなければ、微小な光スポット
を結像することができないので、光ヘッド光源に光ファ
イバを使用する場合にはシングルモード光ファイバを使
用する必要がある。シングルモード光ファイバでは、入
射ビームの波面が保存される。つまり、使用する光ファ
イバの種類をシングルモード光ファイバとすることで要
件が満たされる。 《第2の要件について》ビーム発光間隔と光ファイバ出
射端での出射角度の問題であるが、ビーム発光間隔は光
ファイバを配置したときの配置ピッチ(光ファイバアレ
イピッチ)となる。光ファイバアレイピッチは光ファイ
バの大きさに左右される。上述したように光ファイバ
は、コアとそれを囲むクラッドで構成されているので、
光ファイバの直径は両者の大きさで決まることになる。
先ず、光ファイバのコア径について考える。
<< Regarding the First Requirement >> If the wavefront of the beam incident on the optical fiber is not preserved, it is not possible to form an image of a minute light spot. Mode optical fiber must be used. In a single mode optical fiber, the wavefront of the incident beam is preserved. That is, the requirement is satisfied by using a single mode optical fiber as the type of optical fiber to be used. << Regarding the second requirement >> Although there is a problem of the beam emission interval and the emission angle at the optical fiber emission end, the beam emission interval is the arrangement pitch (optical fiber array pitch) when the optical fibers are arranged. The optical fiber array pitch depends on the size of the optical fiber. As mentioned above, the optical fiber is composed of the core and the cladding surrounding it,
The diameter of the optical fiber is determined by the size of both.
First, consider the core diameter of the optical fiber.

【0032】光ファイバ中に許された電磁界の分布は、
光ファイバのモードと呼ばれる。モード数が1のとき
は、その光ファイバはシングルモード光ファイバとな
る。モード数が1となる条件は、Vナンバーが、2.4
05よりも小さいときである。Vナンバーは、以下の式
で表される。
The distribution of the electromagnetic field allowed in the optical fiber is:
This is called the mode of the optical fiber. When the number of modes is 1, the optical fiber is a single mode optical fiber. The condition that the number of modes is 1 is that the V number is 2.4
It is when it is smaller than 05. The V number is represented by the following equation.

【0033】V=K0 ×a×NA ここで、K0 は真空中の波数で2π/λで表され、λは
使用するレーザーダイオードの波長、aはコア半径、N
Aは光ファイバの開口数である。
V = K 0 × a × NA where K 0 is the wave number in vacuum and is represented by 2π / λ, λ is the wavelength of the laser diode used, a is the core radius, and N is
A is the numerical aperture of the optical fiber.

【0034】波長λ=780nm、開口数NA=0.1
とすると、コア半径aが約3μm以下のとき、シングル
モードとなる。したがって、コア径が約6μmよりも小
さければシングルモードとなる。
Wavelength λ = 780 nm, numerical aperture NA = 0.1
Then, when the core radius a is about 3 μm or less, a single mode is established. Therefore, if the core diameter is smaller than about 6 μm, a single mode is obtained.

【0035】次に、光ファイバに必要なクラッドの大き
さについて考える。光ファイバ中を伝搬するビームは、
コアだけにとどまらず、クラッドに漏れながら伝搬して
いる。
Next, the size of the clad required for the optical fiber will be considered. The beam propagating in the optical fiber is
It propagates while leaking not only to the core but also to the cladding.

【0036】したがって、クラッドの大きさは伝搬する
ビームがコアからクラッドへどれだけの距離まで漏れる
か考えれば良い。
Therefore, the size of the clad may be determined by considering how far the propagating beam leaks from the core to the clad.

【0037】このことを考慮し、最低必要な光ファイバ
の直径Wを計算すると、シングルモード光ファイバ中の
ビームパターンがガウス分布で近似され、その直径W
は、次式で近似される。
In consideration of this, when calculating the minimum required diameter W of the optical fiber, the beam pattern in the single mode optical fiber is approximated by a Gaussian distribution, and the diameter W
Is approximated by the following equation.

【0038】[0038]

【数1】W=a(0.65+1.619V-1.5+2.8
79V-6) したがって、V=2.405のとき、直径Wはコア径よ
りも約10%大きくなる。つまり、光ファイバの直径は
コア径より10%以上は大きくする必要がある。
## EQU1 ## W = a (0.65 + 1.619V -1.5 +2.8)
79V -6 ) Therefore, when V = 2.405, the diameter W is about 10% larger than the core diameter. That is, the diameter of the optical fiber needs to be at least 10% larger than the core diameter.

【0039】以上の考察から、光ファイバの直径を10
μm程度としても、約6μmのコア径よりも67%大き
くなり、問題ないことがわかる。したがって、物理的に
光ファイバの直径を、例えばエッチング法などによって
10μm径まで加工し、これらの端面を10μmピッチ
で一直線に配置することは可能である。
From the above consideration, the diameter of the optical fiber is set to 10
Even if it is about μm, it is 67% larger than the core diameter of about 6 μm, and it is understood that there is no problem. Therefore, it is possible to physically process the diameter of the optical fiber to a diameter of 10 μm by, for example, an etching method, and to arrange these end faces in a straight line at a pitch of 10 μm.

【0040】一方、光ファイバ出射端における出射角に
ついて考える。図3に示すように、今、記録媒体19の
トラックピッチTp を2μmと想定する。光ファイバ8
のピッチFp を10μmとすると、焦点距離f1のコリ
メートレンズ12を透過した後のビーム径が4mm、対
物レンズ15の焦点距離f2が4mm、使用するレーザ
ーダイオード1の波長λが780nmの場合には、光ヘ
ッド光学系18の倍率M(=f2/f1)を1/5とす
れば、Tp =2μmとなる。したがって、焦点距離f1
は20mmとなる。コア径が2aである光ファイバ8か
ら出射するビームの出射角radは、rad=λ/(π×2
a)なので、コリメートレンズ12の開口では、ビーム
径はf1×rad となり,4mmのビーム径とするために
は、コア径は約2.5μmということになる。コア径が
大きければ、出射角が小さくなり、焦点距離f1が大き
くとれるので、光ヘッドの光学系の倍率が小さくなり、
2μm以下の狭トラックピッチが実現できる。
On the other hand, the outgoing angle at the outgoing end of the optical fiber will be considered. As shown in FIG. 3, it is now assumed that the track pitch Tp of the recording medium 19 is 2 μm. Optical fiber 8
Is 10 μm, if the beam diameter after passing through the collimating lens 12 with the focal length f1 is 4 mm, the focal length f2 of the objective lens 15 is 4 mm, and the wavelength λ of the laser diode 1 used is 780 nm, If the magnification M (= f2 / f1) of the optical head optical system 18 is 1 /, Tp = 2 μm. Therefore, the focal length f1
Is 20 mm. The emission angle rad of the beam emitted from the optical fiber 8 having the core diameter of 2a is rad = λ / (π × 2
a) Therefore, at the aperture of the collimating lens 12, the beam diameter becomes f1 × rad, and in order to obtain a beam diameter of 4 mm, the core diameter is about 2.5 μm. If the core diameter is large, the emission angle becomes small and the focal length f1 can be made large, so that the magnification of the optical system of the optical head becomes small,
A narrow track pitch of 2 μm or less can be realized.

【0041】図3に示した実施の形態では、コア径が6
μmの場合を示している。コリメートレンズ12及び対
物レンズ15は有効開口4mmのレンズを使用してお
り、コリメートレンズ12の焦点距離f1が48mmで
あれば、コリメートレンズ12を透過後のビーム径は約
4mmとなる。このとき、光ヘッド光学系18の倍率M
は、1/12となり、ファイバピッチFp を24μmと
すれば、光スポット間隔は2μmとなり、ファイバピッ
チFp が10μmの場合には、光スポット間隔を0.8
3μmとすることができる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the core diameter is 6
The case of μm is shown. The collimating lens 12 and the objective lens 15 use lenses having an effective aperture of 4 mm. If the focal length f1 of the collimating lens 12 is 48 mm, the beam diameter after passing through the collimating lens 12 is about 4 mm. At this time, the magnification M of the optical head optical system 18
Is 1/12, and if the fiber pitch Fp is 24 μm, the light spot interval is 2 μm. If the fiber pitch Fp is 10 μm, the light spot interval is 0.8 μm.
It can be 3 μm.

【0042】このように、レーザーダイオード1の波長
が780nmでは、コア径を2.5μmから6μmまで
の範囲で選択することができ、目的に合わせて自由度の
高い設計を行いながら、第2の要件を満たすことが可能
となる。ここでは、レーザーダイオード1の波長が78
0nmの場合を計算したが、その他の波長でも同様な設
計が可能である。
As described above, when the wavelength of the laser diode 1 is 780 nm, the core diameter can be selected from a range of 2.5 μm to 6 μm. It is possible to meet the requirements. Here, the wavelength of the laser diode 1 is 78
Although the case of 0 nm was calculated, a similar design is possible at other wavelengths.

【0043】《第3の要件について》第3の要件の光出
力制御(APC)は、図1の構成例で示したように、結
合光学系7の中にビームスプリッタ3、集光レンズ5、
フォトダイオード6からなる制御用の光学系を導入する
ことにより可能である。あるいは、コリメートレンズ
2、集光レンズ4の代わりに、非球面レンズを使用し、
光ファイバ8との間に、ビームスプリッタを入れて制御
光を得る方法でも可能である。あるいは、光ファイバア
レイ10を透過した後に、制御用の光学系を配置し、レ
ーザーダイオード1を時分割で駆動させて制御すること
も可能である。
<< Third Requirement >> The light output control (APC) of the third requirement is, as shown in the configuration example of FIG. 1, provided in the coupling optical system 7 in the beam splitter 3, the condenser lens 5,
This is possible by introducing a control optical system including the photodiode 6. Alternatively, an aspheric lens is used instead of the collimating lens 2 and the condensing lens 4,
A method is also possible in which a beam splitter is inserted between the optical fiber 8 and control light. Alternatively, after transmission through the optical fiber array 10, an optical system for control may be arranged and the laser diode 1 may be driven and controlled in a time-division manner.

【0044】《第4の要件について》第4の要件である
戻り光によるノイズ対策は、光ディスク装置で使用され
ている高周波重畳を行ったレーザーダイオード1の駆動
で対応できる。あるいは、自励発振レーザーやアイソレ
ータ、偏光ビームスプリッタ(PBS)+1/4波長板
などを使用することでも対応できる。
<< Fourth Requirement >> The fourth requirement, that is, countermeasures against noise caused by return light, can be addressed by driving the laser diode 1 which is used in the optical disk device and has been subjected to high frequency superposition. Alternatively, a self-excited oscillation laser, an isolator, a polarizing beam splitter (PBS) + / wavelength plate, or the like may be used.

【0045】以上、光ファイバを用いた本実施形態は、
光ファイバを用いたマルチビーム光ヘッドが要求する上
記の4つ条件を満たすことが明らかになった。
As described above, this embodiment using an optical fiber is
It has been clarified that the above four conditions required by a multi-beam optical head using an optical fiber are satisfied.

【0046】ところで、光ファイバ8を出射したビーム
は、円形のビームパターンを作る。ビームの強度分布パ
ターンもガウス分布となるので、光ファイバ8を使用し
た光ヘッドではビームパターンを円形にするための、た
とえば、アナモルフィックプリズムのような光学素子を
使用する必要がなくなる。
The beam emitted from the optical fiber 8 forms a circular beam pattern. Since the beam intensity distribution pattern also has a Gaussian distribution, the optical head using the optical fiber 8 does not need to use an optical element such as an anamorphic prism for making the beam pattern circular.

【0047】以上、本発明によれば、レーザーダイオー
ドアレイでは実現が困難なビーム発光間隔でレーザーダ
イオードの出射光を配置することができ、これによりビ
ーム数を大幅に増加することができる。また、光スポッ
ト間隔がそのままトラックピッチとして利用できるた
め、光ディスク装置や光テープ記録装置において、高密
度で高速な記録が可能となる。
As described above, according to the present invention, the light emitted from the laser diode can be arranged at the beam emission intervals which are difficult to realize with the laser diode array, and the number of beams can be greatly increased. Further, since the light spot interval can be used as a track pitch as it is, high-density and high-speed recording can be performed in an optical disk device or an optical tape recording device.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように請求項1、2の発明
によれば、レーザーダイオードの出射ビームを微小間隔
に配置することにより、装置構成を大型化することなく
ビーム発光間隔を微小化することができ、高密度で高速
なの記録・再生が可能となる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, by arranging the emission beams of the laser diode at minute intervals, the beam emission interval can be reduced without increasing the size of the device configuration. This enables high-density and high-speed recording and reproduction.

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

【図1】本発明に係るマルチビーム光ヘッドの実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a multi-beam optical head according to the present invention.

【図2】本発明に係るマルチビーム光ヘッドのマルチビ
ーム光源を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a multi-beam light source of the multi-beam optical head according to the present invention.

【図3】本発明に係るマルチビーム光ヘッドの作用を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the multi-beam optical head according to the present invention.

【図4】従来の光ディスク装置における光スポットの配
置を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement of light spots in a conventional optical disk device.

【図5】従来の光テープ記録装置における光スポットの
配置を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an arrangement of light spots in a conventional optical tape recording device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザーダイオード 2,12 コリメートレンズ 3,13 ビームスプリッタ 4,5,16 集光レンズ 6,17 フォトダイオード 7 結合光学系 8 光ファイバ 9 加工基板 10 光ファイバアレイ 11 マルチビーム光源 14 1/4波長板 15 対物レンズ 18 光ヘッド光学系 19 記録媒体 20 光スポット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2,12 Collimating lens 3,13 Beam splitter 4,5,16 Condensing lens 6,17 Photodiode 7 Coupling optical system 8 Optical fiber 9 Processing board 10 Optical fiber array 11 Multi-beam light source 14 1/4 wavelength plate 15 Objective lens 18 Optical head optical system 19 Recording medium 20 Light spot

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の情報を記録媒体上に同時に記録再
生を行うマルチビーム光ヘッドにおいて、 光源光を出射する複数のレーザーダイオードと、 これら複数のレーザーダイオードと同数設置され、各レ
ーザーダイオードからの出射ビームの光導波路として使
用される光ファイバと、 を具備することを特徴とするマルチビーム光ヘッド。
In a multi-beam optical head for simultaneously recording and reproducing a plurality of information on a recording medium, a plurality of laser diodes for emitting light from a light source, and the same number of the plurality of laser diodes are provided. An optical fiber used as an optical waveguide of an output beam. A multi-beam optical head, comprising:
【請求項2】 請求項1記載のマルチビーム光ヘッドに
おいて、 前記光ファイバの出射端を一直線上に等間隔配置したこ
とを特徴とするマルチビーム光ヘッド。
2. The multi-beam optical head according to claim 1, wherein the output ends of the optical fibers are arranged at equal intervals on a straight line.
JP9001647A 1997-01-08 1997-01-08 Multibeam optical head Pending JPH10199008A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002540455A (en) * 1999-03-19 2002-11-26 エテック システムズ インコーポレイテッド Multi-beam scanner including dove prism array
US7489617B2 (en) 1998-11-27 2009-02-10 Minolta Co., Ltd. Optical head and optical head device
JP2012089227A (en) * 2010-10-15 2012-05-10 General Electric Co <Ge> Method for storing holography data of bit unit in parallel using parallel light source

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