JPH10208291A - ビーム整形のための光学系及びこれを採用した光ピックアップ - Google Patents
ビーム整形のための光学系及びこれを採用した光ピックアップInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の利用効率及び波面収差を極大化しうるよ
うビーム整形する光学系を提供すると共に、これを採用
した光ピックアップを提供することを目的とする。 【解決手段】 ビーム整形のための光学系は、光源５１
と、複数の平板５５、５７と、光源５１と複数の平板５
５、５７との間に位置したシリンダ形レンズ５３を含
み、複数の平板５５、５７及びシリンダ形レンズ５３は
光源５１から出射される光のビーム断面が所望の形態と
なるようビーム整形する構成とした。
うビーム整形する光学系を提供すると共に、これを採用
した光ピックアップを提供することを目的とする。 【解決手段】 ビーム整形のための光学系は、光源５１
と、複数の平板５５、５７と、光源５１と複数の平板５
５、５７との間に位置したシリンダ形レンズ５３を含
み、複数の平板５５、５７及びシリンダ形レンズ５３は
光源５１から出射される光のビーム断面が所望の形態と
なるようビーム整形する構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム整形のため
の光学系及びこれを採用した光ピックアップに係り、特
に光源から出射される光を所望の形態にビーム整形する
ための光学系及びこれを採用した光ピックアップに関す
る。
の光学系及びこれを採用した光ピックアップに係り、特
に光源から出射される光を所望の形態にビーム整形する
ための光学系及びこれを採用した光ピックアップに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＣＤ、ＤＶＤなどのような光記録
媒体のための光ピックアップはその断面が楕円形である
光ビームを出射するレーザ光源を使用する。このレーザ
光源はレーザダイオードの活性層により発生される光を
発散するビーム形態に出射する。図１に基づきレーザ光
の発生を簡略に説明する。
媒体のための光ピックアップはその断面が楕円形である
光ビームを出射するレーザ光源を使用する。このレーザ
光源はレーザダイオードの活性層により発生される光を
発散するビーム形態に出射する。図１に基づきレーザ光
の発生を簡略に説明する。
【０００３】図１はレーザダイオードから楕円形に出射
される光ビームを示す。図１において、レーザダイオー
ドの接合面方向、すなわち活性層に平行した方向を’
‖’で示し、接合面に垂直な方向を’⊥’で示した。こ
こで方向⊥はレーザダイオードの活性層を通して流れる
電流の方向と一致する。’ブルースカイリサーチ（ＢＬ
ＵＥ ＳＫＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ）’で製作した’モデ
ル番号ＰＳ０１０−００’のレーザダイオードの場合、
図１のＢを中心として１μｍ（方向⊥）×３μｍ（方向
‖）のサイズの活性層領域を有する。この活性層領域か
らレーザ光が発生する。活性層領域を通して出射される
光の始発点は相異なる二地点Ａ及びＢなので、出射され
る光は地点Ａ及び地点Ｂとの間の距離を示す非点格差
（Δｚ）を有する。そして、このレーザ光の発散角は一
般にθ⊥＝２０〜４０°及びθ‖＝８〜２０°であり、
よって出射される光ビームはその光学軸に対する垂直断
面が楕円形となり、特にその長軸に当たるビーム直径が
大きい方向は方向⊥に一致し、その短軸に当たるビーム
直径が小さい方向は接合面に平行した方向‖と一致する
楕円形となる。
される光ビームを示す。図１において、レーザダイオー
ドの接合面方向、すなわち活性層に平行した方向を’
‖’で示し、接合面に垂直な方向を’⊥’で示した。こ
こで方向⊥はレーザダイオードの活性層を通して流れる
電流の方向と一致する。’ブルースカイリサーチ（ＢＬ
ＵＥ ＳＫＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ）’で製作した’モデ
ル番号ＰＳ０１０−００’のレーザダイオードの場合、
図１のＢを中心として１μｍ（方向⊥）×３μｍ（方向
‖）のサイズの活性層領域を有する。この活性層領域か
らレーザ光が発生する。活性層領域を通して出射される
光の始発点は相異なる二地点Ａ及びＢなので、出射され
る光は地点Ａ及び地点Ｂとの間の距離を示す非点格差
（Δｚ）を有する。そして、このレーザ光の発散角は一
般にθ⊥＝２０〜４０°及びθ‖＝８〜２０°であり、
よって出射される光ビームはその光学軸に対する垂直断
面が楕円形となり、特にその長軸に当たるビーム直径が
大きい方向は方向⊥に一致し、その短軸に当たるビーム
直径が小さい方向は接合面に平行した方向‖と一致する
楕円形となる。
【０００４】しかし、光記録媒体では対物レンズが円形
なので、光利用効率を高めるためにはその断面が円形で
ある光ビームが求められる。この要求により提案された
従来のビーム整形方法を図２（ａ）から図４に基づき説
明する。図２（ａ）から図２（ｂ）の光学系は二枚の円
筒形レンズ１１、１２を備える。図２（ａ）は方向‖と
一致する平面でレンズ１１、１２を示した図であり、図
２（ｂ）は方向⊥に平行した平面上でレンズ１１、１２
を示した図である。このレンズ１１、１２は相異なる焦
点距離を有する。図１に関連して前述したレーザ光源か
ら発散するビーム形態に出射される光はコリメーティン
グレンズ（図示せず）により視準された後レンズ１１に
入射する。レンズ１１は方向‖と一致する方向では平凹
（ｐｌａｎｅ−ｃｏｎｃａｖｅ）形状を有するので、そ
の方向に入射する光を発散させる。また、レンズ１１は
方向⊥に平行した方向に入射する光を屈折無しに透過さ
せる。レンズ１１から出射される光はレンズ１２に入射
する。レンズ１２は方向‖と平行した方向へは平凸（ｐ
ｌａｎｅ−ｃｏｎｖｅｘ）形状により入射された光をほ
ぼ平行光に出射する。そして、方向⊥に平行した方向に
入射する光は屈折無しに透過させ、ほぼ平行光になるよ
うにする。従って、図２（ａ）に示した方向‖と平行し
た方向では、ビーム直径Ｗｉを有する入射光はそれより
大きいビーム直径Ｗｏに変更される。その結果、レーザ
光源から出る楕円形の光ビームは略円形に近い断面を有
する光ビームにビーム整形される。
なので、光利用効率を高めるためにはその断面が円形で
ある光ビームが求められる。この要求により提案された
従来のビーム整形方法を図２（ａ）から図４に基づき説
明する。図２（ａ）から図２（ｂ）の光学系は二枚の円
筒形レンズ１１、１２を備える。図２（ａ）は方向‖と
一致する平面でレンズ１１、１２を示した図であり、図
２（ｂ）は方向⊥に平行した平面上でレンズ１１、１２
を示した図である。このレンズ１１、１２は相異なる焦
点距離を有する。図１に関連して前述したレーザ光源か
ら発散するビーム形態に出射される光はコリメーティン
グレンズ（図示せず）により視準された後レンズ１１に
入射する。レンズ１１は方向‖と一致する方向では平凹
（ｐｌａｎｅ−ｃｏｎｃａｖｅ）形状を有するので、そ
の方向に入射する光を発散させる。また、レンズ１１は
方向⊥に平行した方向に入射する光を屈折無しに透過さ
せる。レンズ１１から出射される光はレンズ１２に入射
する。レンズ１２は方向‖と平行した方向へは平凸（ｐ
ｌａｎｅ−ｃｏｎｖｅｘ）形状により入射された光をほ
ぼ平行光に出射する。そして、方向⊥に平行した方向に
入射する光は屈折無しに透過させ、ほぼ平行光になるよ
うにする。従って、図２（ａ）に示した方向‖と平行し
た方向では、ビーム直径Ｗｉを有する入射光はそれより
大きいビーム直径Ｗｏに変更される。その結果、レーザ
光源から出る楕円形の光ビームは略円形に近い断面を有
する光ビームにビーム整形される。
【０００５】図３は従来の技術によるビーム整形のため
のプリズムを示す。図３のプリズムに入射する光ビーム
は、図２と同様、レーザ光源から楕円形に出射されてか
らコリメーティングレンズにより視準された光ビームで
ある。視準された光ビームはプリズム２１の表面２３に
入射する。図３に示した入射面において、入射角θiを
有するその直径が小さい方向の光ビームは屈折率ｎを有
するプリズム２１により屈折角θoほど屈折された後、
表面２５から出射される。かかるプリズム２１は図３の
入射面に入射する光ビームの直径Ｗｉをそれより大きい
直径Ｗｏに変更させる。しかし、プリズム２１は前述し
た入射面に垂直な平面に入射する光のビーム直径をほぼ
変更させない。従って、表面２５から出射される光ビー
ムは略円形となる。
のプリズムを示す。図３のプリズムに入射する光ビーム
は、図２と同様、レーザ光源から楕円形に出射されてか
らコリメーティングレンズにより視準された光ビームで
ある。視準された光ビームはプリズム２１の表面２３に
入射する。図３に示した入射面において、入射角θiを
有するその直径が小さい方向の光ビームは屈折率ｎを有
するプリズム２１により屈折角θoほど屈折された後、
表面２５から出射される。かかるプリズム２１は図３の
入射面に入射する光ビームの直径Ｗｉをそれより大きい
直径Ｗｏに変更させる。しかし、プリズム２１は前述し
た入射面に垂直な平面に入射する光のビーム直径をほぼ
変更させない。従って、表面２５から出射される光ビー
ムは略円形となる。
【０００６】図４はマイクロレンズを用いてビーム整形
する従来の光学系を示す。活性層４１から出射される光
は図１に関連して前述した通りその断面が楕円形を有す
る。この光は活性層４１と数μｍの間隔を有するマイク
ロレンズ４２に入射する。マイクロレンズ４２は図４に
おいて点線で示したビーム直径が小さい方向に対して入
射される光をほぼ屈折無しに透過させる光学的特性を有
する。しかし、このマイクロレンズ４２は実線で示した
ビーム直径が大きい方向に対しては膨らんだ表面４２１
を通して入射光をほぼ平行に屈折させ、表面４２３を通
してビーム直径が小さい方向のビーム直径とほぼ一致す
るよう発散させる。
する従来の光学系を示す。活性層４１から出射される光
は図１に関連して前述した通りその断面が楕円形を有す
る。この光は活性層４１と数μｍの間隔を有するマイク
ロレンズ４２に入射する。マイクロレンズ４２は図４に
おいて点線で示したビーム直径が小さい方向に対して入
射される光をほぼ屈折無しに透過させる光学的特性を有
する。しかし、このマイクロレンズ４２は実線で示した
ビーム直径が大きい方向に対しては膨らんだ表面４２１
を通して入射光をほぼ平行に屈折させ、表面４２３を通
してビーム直径が小さい方向のビーム直径とほぼ一致す
るよう発散させる。
【０００７】しかし、前述したシリンダ形レンズを用い
る方法は優れた波面収差（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ａｂｅ
ｒｒａｔｉｏｎ）を有するシリンダ形レンズを製作し難
く、光軸調整も困難なのでさほど使用されない。プリズ
ムの場合、ほぼ平行した光が入射する場合のみ所望のビ
ーム整形をなしうるので、レーザ光源から発散する形態
に出射される光を視準させるための別のコリメーティン
グレンズが求められる。これは、光路が長くなる原因と
なり、よって小型の光ピックアップを製作し難い短所が
ある。マイクロレンズを用いる方法の場合、レーザダイ
オードの出射窓内にマイクロレンズを組み立てなければ
ならないので、レーザダイオードの製造メーカでなけれ
ば製作し難く、そのコストも高くつく。そして、性能に
優れたマイクロレンズを製作することもやはり難しいと
いう問題がある。
る方法は優れた波面収差（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ａｂｅ
ｒｒａｔｉｏｎ）を有するシリンダ形レンズを製作し難
く、光軸調整も困難なのでさほど使用されない。プリズ
ムの場合、ほぼ平行した光が入射する場合のみ所望のビ
ーム整形をなしうるので、レーザ光源から発散する形態
に出射される光を視準させるための別のコリメーティン
グレンズが求められる。これは、光路が長くなる原因と
なり、よって小型の光ピックアップを製作し難い短所が
ある。マイクロレンズを用いる方法の場合、レーザダイ
オードの出射窓内にマイクロレンズを組み立てなければ
ならないので、レーザダイオードの製造メーカでなけれ
ば製作し難く、そのコストも高くつく。そして、性能に
優れたマイクロレンズを製作することもやはり難しいと
いう問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した問題
点を解決するために案出されたもので、その目的は光の
利用効率及び波面収差を極大化しうるようビーム整形す
る光学系を提供することである。本発明の他の目的は前
述したビーム整形光学系を採用した光ピックアップを提
供することである。
点を解決するために案出されたもので、その目的は光の
利用効率及び波面収差を極大化しうるようビーム整形す
る光学系を提供することである。本発明の他の目的は前
述したビーム整形光学系を採用した光ピックアップを提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的を
達成するために、ビーム整形のための光学系は、光源
と、複数の平板と、前記光源と前記複数の平板との間に
位置したシリンダ形レンズを含み、前記光学系は光源か
ら出射される光のビーム断面が所望の形態になるようビ
ーム整形する光学的特性を有する。本発明の他の目的を
達成するために、光学的記録媒体のための光ピックアッ
プは、ビーム断面が実質的に楕円となる光を発散する形
態に出射するレーザ光源と、複数の平板と、前記レーザ
光源と複数の平板との間に位置したシリンダ形レンズ
と、前記複数の平板から入射する光を前記光学的記録媒
体に集光させる対物レンズを含み、前記光学系はレーザ
光源から出射される光のビーム断面が実質的に円形にな
るようビーム整形する光学的特性を有する。
達成するために、ビーム整形のための光学系は、光源
と、複数の平板と、前記光源と前記複数の平板との間に
位置したシリンダ形レンズを含み、前記光学系は光源か
ら出射される光のビーム断面が所望の形態になるようビ
ーム整形する光学的特性を有する。本発明の他の目的を
達成するために、光学的記録媒体のための光ピックアッ
プは、ビーム断面が実質的に楕円となる光を発散する形
態に出射するレーザ光源と、複数の平板と、前記レーザ
光源と複数の平板との間に位置したシリンダ形レンズ
と、前記複数の平板から入射する光を前記光学的記録媒
体に集光させる対物レンズを含み、前記光学系はレーザ
光源から出射される光のビーム断面が実質的に円形にな
るようビーム整形する光学的特性を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明による光学系及びこれを採用した光ピックアップを詳
述する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は本発明の実施の形
態による光学系を別々の方向から見た図である。図５
（ａ）はレーザ光源から出射される光のビーム直径が大
きい方向から本発明による光学系を示し、図５（ｂ）は
レーザ光源から出射される光のビーム直径が小さい方向
から本発明の光学系を示す。レーザ光源から出射される
光のビーム直径が大きい方向は図１に関連して前述した
方向（第１基準方向）⊥と一致し、レーザ光源から出射
される光のビーム直径が小さい方向は方向（第２基準方
向）‖と一致する。本発明による光学系において、レー
ザ光源から楕円形に出射される光ビームは最終的には略
円形に近くビーム整形される。従って、方向の表示のた
め、レーザ光源から出射される光のビーム直径が小さい
方向及びそこから出射される光のビーム直径が大きい方
向と書く代わりに前述した方向⊥及び‖を使う。
明による光学系及びこれを採用した光ピックアップを詳
述する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は本発明の実施の形
態による光学系を別々の方向から見た図である。図５
（ａ）はレーザ光源から出射される光のビーム直径が大
きい方向から本発明による光学系を示し、図５（ｂ）は
レーザ光源から出射される光のビーム直径が小さい方向
から本発明の光学系を示す。レーザ光源から出射される
光のビーム直径が大きい方向は図１に関連して前述した
方向（第１基準方向）⊥と一致し、レーザ光源から出射
される光のビーム直径が小さい方向は方向（第２基準方
向）‖と一致する。本発明による光学系において、レー
ザ光源から楕円形に出射される光ビームは最終的には略
円形に近くビーム整形される。従って、方向の表示のた
め、レーザ光源から出射される光のビーム直径が小さい
方向及びそこから出射される光のビーム直径が大きい方
向と書く代わりに前述した方向⊥及び‖を使う。
【００１１】本発明による光学系は、シリンダ形レンズ
５３、二枚の平板５５、５７及びコリメーティングレン
ズ５９を備える。レーザダイオード（レーザ光源：光
源）５１はビーム断面が実質的に楕円となるレーザ光を
発散する形態に出射する。このレーザ光はシリンダ形レ
ンズ５３に入射する。シリンダ形レンズ５３はその軸が
方向‖に平行した表面（円筒形表面）５３３、５３５を
備える。シリンダ形レンズ５３は方向⊥に対して表面５
３３が負の光学的パワーを有し、表面５３５が正の光学
的パワーを有するよう製作される。この際、表面５３３
の光学的パワーは、表面５３５の光学的パワーに比べそ
の大きさが相対的に微細な大きさを有する。このシリン
ダ形レンズ５３が本発明を限定することでないので、方
向‖に平行した軸を有し、方向⊥へはその面が凸状を有
するよう変形することも可能である。
５３、二枚の平板５５、５７及びコリメーティングレン
ズ５９を備える。レーザダイオード（レーザ光源：光
源）５１はビーム断面が実質的に楕円となるレーザ光を
発散する形態に出射する。このレーザ光はシリンダ形レ
ンズ５３に入射する。シリンダ形レンズ５３はその軸が
方向‖に平行した表面（円筒形表面）５３３、５３５を
備える。シリンダ形レンズ５３は方向⊥に対して表面５
３３が負の光学的パワーを有し、表面５３５が正の光学
的パワーを有するよう製作される。この際、表面５３３
の光学的パワーは、表面５３５の光学的パワーに比べそ
の大きさが相対的に微細な大きさを有する。このシリン
ダ形レンズ５３が本発明を限定することでないので、方
向‖に平行した軸を有し、方向⊥へはその面が凸状を有
するよう変形することも可能である。
【００１２】レーザダイオード５１から光が入射すれ
ば、前述した構成を有するシリンダ形レンズ５３は方向
⊥に対して図５（ａ）に示した通り、光ビームの発散程
度が減るよう入射光を屈折させる。しかし、シリンダ形
レンズ５３は方向‖に対して図５（ｂ）に示した通り入
射する光をそのまま出射させる。従って、シリンダ形レ
ンズ５３から出射される光は方向⊥に対する発散程度が
やや減り、方向‖に対する発散程度がレーザダイオード
５１から出射される時とほぼ同一に保持される。シリン
ダ形レンズ５３からの光が入射される第１平板５５は、
平板面５５３、５５５が互いに平行した平面平行平板
（ｐｌａｎｅ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）であ
る。第１平板５５はレーザダイオード５１の光学軸に平
行した直線を基準として第１平板５５が角度θほど傾く
よう配置される。シリンダ形レンズ５３による光の屈折
程度が固定された場合、第１平板５５の傾斜角度θの調
節により方向⊥に対するビーム直径と方向‖に対するビ
ーム直径を最終的に同一に形成することができる。しか
し、公知の通り、発散（または収斂）する光の経路上に
第１平板５５を傾斜して挿入すれば、コマ及び非点収差
が発生する。
ば、前述した構成を有するシリンダ形レンズ５３は方向
⊥に対して図５（ａ）に示した通り、光ビームの発散程
度が減るよう入射光を屈折させる。しかし、シリンダ形
レンズ５３は方向‖に対して図５（ｂ）に示した通り入
射する光をそのまま出射させる。従って、シリンダ形レ
ンズ５３から出射される光は方向⊥に対する発散程度が
やや減り、方向‖に対する発散程度がレーザダイオード
５１から出射される時とほぼ同一に保持される。シリン
ダ形レンズ５３からの光が入射される第１平板５５は、
平板面５５３、５５５が互いに平行した平面平行平板
（ｐｌａｎｅ−ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）であ
る。第１平板５５はレーザダイオード５１の光学軸に平
行した直線を基準として第１平板５５が角度θほど傾く
よう配置される。シリンダ形レンズ５３による光の屈折
程度が固定された場合、第１平板５５の傾斜角度θの調
節により方向⊥に対するビーム直径と方向‖に対するビ
ーム直径を最終的に同一に形成することができる。しか
し、公知の通り、発散（または収斂）する光の経路上に
第１平板５５を傾斜して挿入すれば、コマ及び非点収差
が発生する。
【００１３】コマ（ｃｏｍａ）は光経路上の他の位置で
交差される形状に配置された平板を用いて補正できる。
従って、第１平板５５の平板面５５５と向かい合う平板
面５７３を備えた第２平板５７を用いる。第２平板５７
も平面平行平板であって、平板面５７３と平板面５７５
は平行である。平板５５、５７はレーザダイオード５１
の光学軸に垂直な断面に対して互いに面対称の関係を有
するよう配置される。かかる面対称関係は図５（ａ）に
示した。従って、レーザダイオード５１の光学軸に平行
した直線を基準として第１平板５５が角度θほど傾いた
場合、第２平板５７は角度−θほど傾く。平板５５、５
７は同一な屈折率を有する光学素子で製作され、その光
学素子の例としてはガラスなどがある。一方、平板５
５、５７の挿入により発生する非点収差は本発明による
光学系で使用されるシリンダ形レンズ５３により補償さ
れる。このシリンダ形レンズ５３も図１に関連して前述
した非点隔差、すなわちレーザダイオードから出射され
る光の活性層領域における始発点の相違により生ずる非
点隔差を補償する。
交差される形状に配置された平板を用いて補正できる。
従って、第１平板５５の平板面５５５と向かい合う平板
面５７３を備えた第２平板５７を用いる。第２平板５７
も平面平行平板であって、平板面５７３と平板面５７５
は平行である。平板５５、５７はレーザダイオード５１
の光学軸に垂直な断面に対して互いに面対称の関係を有
するよう配置される。かかる面対称関係は図５（ａ）に
示した。従って、レーザダイオード５１の光学軸に平行
した直線を基準として第１平板５５が角度θほど傾いた
場合、第２平板５７は角度−θほど傾く。平板５５、５
７は同一な屈折率を有する光学素子で製作され、その光
学素子の例としてはガラスなどがある。一方、平板５
５、５７の挿入により発生する非点収差は本発明による
光学系で使用されるシリンダ形レンズ５３により補償さ
れる。このシリンダ形レンズ５３も図１に関連して前述
した非点隔差、すなわちレーザダイオードから出射され
る光の活性層領域における始発点の相違により生ずる非
点隔差を補償する。
【００１４】第１平板５５は平板面５５３を通してシリ
ンダ形レンズ５３から入射する光を図１の方向⊥へは屈
折させ、図５（ｂ）の方向‖へはほぼ屈折無しに透過さ
せる。第２平板５７もこれと同一な光学的機能を行う。
すなわち、第２平板５７は平板面５７３を通して第１平
板５５の平板面５５５から入射する光を図５（ａ）の方
向⊥へは屈折させ、図５（ｂ）の方向‖へはほぼ屈折無
しに透過させる。従って、第１及び第２平板５５、５７
を透過した光は図５（ａ）及び図５（ｂ）から分かるよ
うに、方向⊥におけるビーム断面が方向‖におけるビー
ム断面とほぼ同一な円形の光ビームとなる。そして、大
きいビーム直径でなく小さいビーム直径と同一にするビ
ーム整形がなされるので、ビーム整形された光が光記録
媒体の信号記録面に形成する光スポットのサイズを小さ
くできる。第２平板５７の平板面５７５と向かい合うコ
リメーティングレンズ５９は第２平板５７から出射され
て発散する光を視準させる。従って、コリメーティング
レンズ５９の後方に対物レンズを設ければ光ピックアッ
プなどで使用できる完全な光学系を形成し得る。
ンダ形レンズ５３から入射する光を図１の方向⊥へは屈
折させ、図５（ｂ）の方向‖へはほぼ屈折無しに透過さ
せる。第２平板５７もこれと同一な光学的機能を行う。
すなわち、第２平板５７は平板面５７３を通して第１平
板５５の平板面５５５から入射する光を図５（ａ）の方
向⊥へは屈折させ、図５（ｂ）の方向‖へはほぼ屈折無
しに透過させる。従って、第１及び第２平板５５、５７
を透過した光は図５（ａ）及び図５（ｂ）から分かるよ
うに、方向⊥におけるビーム断面が方向‖におけるビー
ム断面とほぼ同一な円形の光ビームとなる。そして、大
きいビーム直径でなく小さいビーム直径と同一にするビ
ーム整形がなされるので、ビーム整形された光が光記録
媒体の信号記録面に形成する光スポットのサイズを小さ
くできる。第２平板５７の平板面５７５と向かい合うコ
リメーティングレンズ５９は第２平板５７から出射され
て発散する光を視準させる。従って、コリメーティング
レンズ５９の後方に対物レンズを設ければ光ピックアッ
プなどで使用できる完全な光学系を形成し得る。
【００１５】図５（ａ）及び図５（ｂ）に関連して前述
した実施の形態はビーム断面が実質的に楕円である光ビ
ームを出射するレーザ光源に関連して説明された。しか
し、白色光（または自然光）などを含めてビーム整形を
必要とする多様な光ビームがあり、この光ビームについ
てビーム整形する多様な変形が本発明の範疇内で可能で
あることは当業者にとって明らかである。一つの変形は
ビーム断面が円形である光ビームを出射する光源を前述
したレーザダイオード５１の代わりに使用する。この場
合、ビーム断面が円形である光ビームは出射される光ビ
ームのビーム直径が楕円形ビーム断面の長軸直径及び短
軸直径のうちいずれか一つと同一な楕円形ビーム断面を
有する光ビームとなるようビーム整形される。
した実施の形態はビーム断面が実質的に楕円である光ビ
ームを出射するレーザ光源に関連して説明された。しか
し、白色光（または自然光）などを含めてビーム整形を
必要とする多様な光ビームがあり、この光ビームについ
てビーム整形する多様な変形が本発明の範疇内で可能で
あることは当業者にとって明らかである。一つの変形は
ビーム断面が円形である光ビームを出射する光源を前述
したレーザダイオード５１の代わりに使用する。この場
合、ビーム断面が円形である光ビームは出射される光ビ
ームのビーム直径が楕円形ビーム断面の長軸直径及び短
軸直径のうちいずれか一つと同一な楕円形ビーム断面を
有する光ビームとなるようビーム整形される。
【００１６】他の変形はビーム断面が楕円形である光ビ
ームを出射する光源をコリメーティングレンズ５９の位
置に置かせる。この場合、ビーム断面が楕円形である光
ビームは楕円形ビーム断面の長軸直径及び短軸直径のう
ちいずれか一つと同一なビーム直径を有する円形の光ビ
ームにビーム整形される。かかる変形は前述した実施の
形態をよく理解する当業者にとって自明であるので、多
様な変形については詳細な説明を省く。図６は図５
（ａ）及び図５（ｂ）に関連して前述した光学系を採用
した光ピックアップを示す。図６において、レーザダイ
オード５１、シリンダ形レンズ５３及び第２平板５７
は、図５（ａ）の対応素子と同一な機能及び配置を有す
る。しかし、第１平板５５の平板面５５５は、図５
（ａ）に関連して説明されたこととは異なり、平板面５
５３からの光を透過させ、第２平板５７の平板面５７３
からの光を反射させる光学的特性を有する。すなわち、
平板面５５５は公知のビーム分割器の光学的特性を有す
る。従って、平板面５７３から入射する光は平板面５５
５により反射される。
ームを出射する光源をコリメーティングレンズ５９の位
置に置かせる。この場合、ビーム断面が楕円形である光
ビームは楕円形ビーム断面の長軸直径及び短軸直径のう
ちいずれか一つと同一なビーム直径を有する円形の光ビ
ームにビーム整形される。かかる変形は前述した実施の
形態をよく理解する当業者にとって自明であるので、多
様な変形については詳細な説明を省く。図６は図５
（ａ）及び図５（ｂ）に関連して前述した光学系を採用
した光ピックアップを示す。図６において、レーザダイ
オード５１、シリンダ形レンズ５３及び第２平板５７
は、図５（ａ）の対応素子と同一な機能及び配置を有す
る。しかし、第１平板５５の平板面５５５は、図５
（ａ）に関連して説明されたこととは異なり、平板面５
５３からの光を透過させ、第２平板５７の平板面５７３
からの光を反射させる光学的特性を有する。すなわち、
平板面５５５は公知のビーム分割器の光学的特性を有す
る。従って、平板面５７３から入射する光は平板面５５
５により反射される。
【００１７】図６の光ピックアップは前述した光学素子
に加えて、反射鏡５８、対物レンズ６０及び光検出器６
３をさらに備える。かかる図６の光ピックアップはレー
ザダイオード５１の光学軸と光記録媒体（光学的記録媒
体）６１の信号記録面に入射光を集光させる対物レンズ
６０の光学軸が非平行に配列される。そして、反射鏡５
８は第２平板５７から入射する光をコリメーティングレ
ンズ５９側に反射させるよう配置される。従って、レー
ザダイオード５１の光学軸と対物レンズ６０の光学軸が
互いに直角となるよう配置でき、この配置により光ピッ
クアップを小型で製作しうる。光記録媒体６１の信号記
録面から反射される光は対物レンズ６０及びコリメーテ
ィングレンズ５９を透過した後、反射鏡５８に入射す
る。反射鏡５８に入射する光はコリメーティングレンズ
５９により収斂する形態を有するので、反射鏡５８から
反射された後第２平板５７で屈折された光もその光ビー
ムが収斂する形態を有する。従って、平板面５５５から
反射される光は収斂する形態に進むのみならず非点収差
を有している。これは、平板面５５５から反射された収
斂光は光記録媒体６１の信号記録面に集光される光とは
異なり、一枚の平板５７のみを透過した光だからであ
る。本発明では平板面５５５から反射された光の有する
非点収差をフォーカシングサーボなどに用いるために、
本実施の形態では公知の非点収差法を採用するに適合し
た構造を有する光検出器６３を使用する。
に加えて、反射鏡５８、対物レンズ６０及び光検出器６
３をさらに備える。かかる図６の光ピックアップはレー
ザダイオード５１の光学軸と光記録媒体（光学的記録媒
体）６１の信号記録面に入射光を集光させる対物レンズ
６０の光学軸が非平行に配列される。そして、反射鏡５
８は第２平板５７から入射する光をコリメーティングレ
ンズ５９側に反射させるよう配置される。従って、レー
ザダイオード５１の光学軸と対物レンズ６０の光学軸が
互いに直角となるよう配置でき、この配置により光ピッ
クアップを小型で製作しうる。光記録媒体６１の信号記
録面から反射される光は対物レンズ６０及びコリメーテ
ィングレンズ５９を透過した後、反射鏡５８に入射す
る。反射鏡５８に入射する光はコリメーティングレンズ
５９により収斂する形態を有するので、反射鏡５８から
反射された後第２平板５７で屈折された光もその光ビー
ムが収斂する形態を有する。従って、平板面５５５から
反射される光は収斂する形態に進むのみならず非点収差
を有している。これは、平板面５５５から反射された収
斂光は光記録媒体６１の信号記録面に集光される光とは
異なり、一枚の平板５７のみを透過した光だからであ
る。本発明では平板面５５５から反射された光の有する
非点収差をフォーカシングサーボなどに用いるために、
本実施の形態では公知の非点収差法を採用するに適合し
た構造を有する光検出器６３を使用する。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による光学系
は、光のビーム整形にシリンダ形レンズ及び平板を用い
ることにより光源から出射される楕円形または円形の光
を安価にビーム整形が可能である。さらに、光源から出
射される楕円形の光に対して小さいビーム直径と一致す
るようビーム直径が大きい方向に対するビーム整形を行
うことにより、レーザ光の利用効率及び波面収差を極大
化しうる。また、本発明によるビーム整形光学系から出
射される光が発散光であるのみならず、複数の平板を使
用することにより光記録媒体から反射された光の場合、
収斂光でありながら非点収差がそのまま残される。従っ
て、非点収差法を使用してフォーカスサーボを行えるの
みならず、光検出器に光を収斂させるために別の受光レ
ンズを使用しなくてもよい。ひいては、レーザ光源と対
物レンズの光学軸を互いに垂直にすることにより小型の
光ピックアップを構成し得る。
は、光のビーム整形にシリンダ形レンズ及び平板を用い
ることにより光源から出射される楕円形または円形の光
を安価にビーム整形が可能である。さらに、光源から出
射される楕円形の光に対して小さいビーム直径と一致す
るようビーム直径が大きい方向に対するビーム整形を行
うことにより、レーザ光の利用効率及び波面収差を極大
化しうる。また、本発明によるビーム整形光学系から出
射される光が発散光であるのみならず、複数の平板を使
用することにより光記録媒体から反射された光の場合、
収斂光でありながら非点収差がそのまま残される。従っ
て、非点収差法を使用してフォーカスサーボを行えるの
みならず、光検出器に光を収斂させるために別の受光レ
ンズを使用しなくてもよい。ひいては、レーザ光源と対
物レンズの光学軸を互いに垂直にすることにより小型の
光ピックアップを構成し得る。
【図１】 楕円形光ビームを出射するレーザ光源を説明
するための図である。
するための図である。
【図２】 従来の技術によるビーム整形のための光学系
を示した図であって、（ａ）はレーザ光源から出射され
る光のビーム直径が大きい方向に沿って示した図であ
り、（ｂ）は、レーザ光源から出射される光のビーム直
径が小さい方向に沿って示した図である。
を示した図であって、（ａ）はレーザ光源から出射され
る光のビーム直径が大きい方向に沿って示した図であ
り、（ｂ）は、レーザ光源から出射される光のビーム直
径が小さい方向に沿って示した図である。
【図３】 従来の技術によるビーム整形のためのプリズ
ムを示した図である。
ムを示した図である。
【図４】 マイクロレンズを用いてビーム整形する従来
の光学系を示す図である。
の光学系を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態によるビーム整形のため
の光学系を示した図であって、（ａ）は本発明による光
学系をレーザ光源から出射される光のビーム直径が大き
い方向に沿って示した図であり、（ｂ）は、本発明によ
る光学系をレーザ光源から出射される光のビーム直径が
小さい方向に沿って示した図である。
の光学系を示した図であって、（ａ）は本発明による光
学系をレーザ光源から出射される光のビーム直径が大き
い方向に沿って示した図であり、（ｂ）は、本発明によ
る光学系をレーザ光源から出射される光のビーム直径が
小さい方向に沿って示した図である。
【図６】 本発明の実施の形態による光ピックアップの
光学系を示した図である。
光学系を示した図である。
５１ レーザダイオード（レーザ光源：光源） ５３ シリンダ形レンズ ５５，５７ 平板 ５８ 反射鏡 ５９ コリメーティングレンズ ６０ 対物レンズ ６１ 光記録媒体（光学的記録媒体） ６３ 光検出器 ５３３，５３５ 表面（円筒形表面） ５５５ 平板面 ⊥ 方向（第１基準方向） ‖ 方向（第２基準方向）
Claims (30)
- 【請求項１】 ビーム整形のための光学系において、 光源と、 複数の平板と、 前記光源と前記複数の平板との間に位置したシリンダ形
レンズを含み、 前記光学系は前記光源から出射される光のビーム断面が
所望の形態になるようビーム整形する光学的特性を有す
る光学系。 - 【請求項２】 前記複数の平板及び前記シリンダ形レン
ズは、実質的に円形のビーム断面を有する光が前記光源
から出射される場合、ビーム整形された光の長軸直径及
び短軸直径のうちいずれか一つが前記光源から出射され
る光のビーム直径と同一に前記出射される光をビーム整
形することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 【請求項３】 前記複数の平板及び前記シリンダ形レン
ズは、前記光源から実質的に楕円形のビーム断面を有す
る光が出射される場合、ビーム整形された光のビーム直
径が前記光源から出射される光の楕円形のビーム断面の
長軸直径及び短軸直径のうちいずれか一つと同一になっ
た実質的に円形のビーム断面を有するよう前記光源から
出射される光をビーム整形することを特徴とする請求項
１に記載の光学系。 - 【請求項４】 前記複数の平板は第１基準方向における
光ビームの発散程度が第２基準方向における光ビームの
発散程度より小さくし、ここで前記第１基準方向は前記
光源から出射される光のビーム直径が大きい方向であ
り、前記第２基準方向は前記光源から出射される光のビ
ーム直径が小さい方向であることを特徴とする請求項３
に記載の光学系。 - 【請求項５】 前記複数の平板のそれぞれは、入射され
る光を屈折させる光学的特性を有する平面平行平板であ
ることを特徴とする請求項４に記載の光学系。 - 【請求項６】 前記複数の平板は、前記光源の光学軸に
垂直な平面に対して互いに面対称関係を有し入射する光
を透過させる二枚の平板であることを特徴とする請求項
５に記載の光学系。 - 【請求項７】 前記シリンダ形レンズは前記複数の平板
側を向かい合う側には前記第２基準方向に平行な軸を有
する円筒形表面を有し、前記円筒形表面は正の光学的パ
ワーを有することを特徴とする請求項４に記載の光学
系。 - 【請求項８】 前記シリンダ形レンズは、前記光源と向
かい合う側に前記第２基準方向に平行した軸を有する円
筒形表面を有し、前記円筒形表面は負の光学的パワーを
有することを特徴とする請求項７に記載の光学系。 - 【請求項９】 前記負の光学的パワーは前記正の光学的
パワーのサイズに比べて微細なサイズを有することを特
徴とする請求項８に記載の光学系。 - 【請求項１０】 光学的記録媒体のための光ピックアッ
プにおいて、 ビーム断面が実質的に楕円となる光を発散する形態に出
射するレーザ光源と、 複数の平板と、 前記レーザ光源と前記複数の平板との間に位置したシリ
ンダ形レンズと、 前記複数の平板から入射する光を前記光学的記録媒体に
集光させる対物レンズを含み、 前記光学系は前記レーザ光源から出射される光のビーム
断面が実質的に円形になるようビーム整形する光学的特
性を有する光ピックアップ。 - 【請求項１１】 前記複数の平板及び前記シリンダ形レ
ンズは前記実質的に楕円である光ビームの短軸直径と実
質的に一致する直径を有するよう前記実質的に楕円であ
る光ビームをビーム整形することを特徴とする請求項１
０に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１２】 前記複数の平板は第１基準方向におけ
る光ビームの発散程度が第２基準方向における光ビーム
の発散程度より小さくし、ここで前記第１基準方向は前
記レーザ光源から出射される光のビーム直径が大きい方
向であり、前記第２基準方向は前記レーザ光源から出射
される光のビーム直径が小さい方向であることを特徴と
する請求項１１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１３】 前記複数の平板のそれぞれは入射され
る光を屈折させる光学的特性を有する平面平行平板であ
ることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアッ
プ。 - 【請求項１４】 前記複数の平板は、前記レーザ光源の
光学軸に垂直な平面について互いに面対称関係を有し入
射する光を透過させる二枚の平板であることを特徴とす
る請求項１３に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１５】 前記光検出器をさらに含み、 前記光検出器に隣接した第１平板は前記光検出器から遠
く位置した第２平板から入射する光を前記光検出器側に
反射させる光学的特性を有することを特徴とする請求項
１４に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１６】 前記光検出器は非点収差法により光検
出するに適合した構造を有することを特徴とする請求項
１５に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１７】 前記光検出器に隣接した前記第１平板
の平板面は前記第２平板から入射する光を前記光検出器
側に反射させる光学的特性を有することを特徴とする請
求項１６に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１８】 前記ピックアップは前記レーザ光源の
光学軸と前記対物レンズの光学軸が非平行に配列され、 前記第２平板から入射する光を前記対物レンズ側に反射
させる反射鏡をさらに含むことを特徴とする請求項１７
に記載の光ピックアップ。 - 【請求項１９】 前記レーザ光源の光学軸と前記対物レ
ンズの光学軸が互いに垂直に配置されることを特徴とす
る請求項１８に記載の光ピックアップ。 - 【請求項２０】 前記シリンダ形レンズは、前記複数の
平板と向かい合う側には前記第２基準方向に平行した軸
を長軸とする円筒形表面を有し、前記円筒形表面は正の
光学的パワーを有することを特徴とする請求項１２に記
載の光ピックアップ。 - 【請求項２１】 前記シリンダ形レンズは、前記レーザ
光源と向かい合う側には前記第２基準方向に平行した軸
を長軸とする円筒形表面を有し、前記円筒形表面は負の
光学的パワーを有することを特徴とする請求項２０に記
載の光ピックアップ。 - 【請求項２２】 前記負の光学的パワーは前記正の光学
的パワーの大きさに比べ微細な大きさを有することを特
徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ。 - 【請求項２３】 前記レーザ光源から前記複数の平板を
通して入射する光を視準させ前記対物レンズに投射させ
るコリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とす
る請求項１０に記載の光ピックアップ。 - 【請求項２４】 光源から出射されその断面が楕円形で
ある光ビームを円形の光ビームにビーム整形する光学系
において、 入射する楕円形の光ビームをその長軸方向直径が縮小さ
れ、短軸方向直径が実質的に変更されない形態に出射す
るためのシリンダ形レンズと、 前記シリンダ形レンズから出射される実質的に円形の光
ビームの非点収差を補正する複数枚の平板を含むことを
特徴とする光ビーム整形光学系。 - 【請求項２５】 前記シリンダ形レンズは前記複数の平
板側と向かい合う側には前記楕円形光ビームの短軸方向
に平行した軸をその長軸にする円筒形表面を有し、前記
円筒形表面は正の光学的パワーを有することを特徴とす
る請求項２４に記載の光学系。 - 【請求項２６】 前記シリンダ形レンズは前記光源と向
かい合う側には前記楕円形光ビームの短軸方向に平行し
た軸をその長軸にする円筒形表面を有し、前記円筒形表
面は負の光学的パワーを有することを特徴とする請求項
２５に記載の光学系。 - 【請求項２７】 前記負の光学的パワーは前記正の光学
的パワーの大きさに比べて微細な大きさを有することを
特徴とする請求項２６に記載の光学系。 - 【請求項２８】 前記複数の平板は前記光源から出射さ
れる光のビーム直径が大きい方向における光ビームの発
散程度が前記光源から出射される光のビーム直径が小さ
い方向における光ビームの発散程度より小さくすること
を特徴とする請求項２４に記載の光学系。 - 【請求項２９】 前記複数の平板のそれぞれは入射され
る光を屈折させる光学的特性を有する平面平行平板であ
ることを特徴とする請求項２８に記載の光学系。 - 【請求項３０】 前記複数の平板は、前記光源の光学軸
に垂直な平面に対して互いに面対称関係を有し入射する
光を透過させる二枚の平板であることを特徴とする請求
項２９に記載の光学系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19972498 | 1997-01-28 | ||
| KR1019970002498A KR100288967B1 (ko) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 빔정형을 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208291A true JPH10208291A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=19495768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10009027A Pending JPH10208291A (ja) | 1997-01-28 | 1998-01-20 | ビーム整形のための光学系及びこれを採用した光ピックアップ |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208291A (ja) |
| KR (1) | KR100288967B1 (ja) |
| CN (1) | CN1156722C (ja) |
| DE (1) | DE19802389B4 (ja) |
| GB (1) | GB2322455B (ja) |
| HK (1) | HK1009876A1 (ja) |
| MY (1) | MY118337A (ja) |
| NL (1) | NL1008116C2 (ja) |
| RU (1) | RU2176097C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010054955A (ko) * | 1999-12-08 | 2001-07-02 | 구자홍 | 광픽업 장치 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3347676B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2002-11-20 | キヤノン株式会社 | 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置 |
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