JPS58132716A - 光ビ−ム径変換装置 - Google Patents
光ビ−ム径変換装置Info
- Publication number
- JPS58132716A JPS58132716A JP1580182A JP1580182A JPS58132716A JP S58132716 A JPS58132716 A JP S58132716A JP 1580182 A JP1580182 A JP 1580182A JP 1580182 A JP1580182 A JP 1580182A JP S58132716 A JPS58132716 A JP S58132716A
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- JP
- Japan
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- light
- prism
- optical axis
- optical
- semiconductor laser
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光情報処理装置等に使用される光ビーム径変換
装置に関する。
装置に関する。
近年ガスレーザに代って、半導体レーザを用いた光情報
処理装置の開発が盛んになってきた。光デイスク装置は
その１例である。光デイスク装置とは半導体レーザの光
を情報記録媒体であるディスク上でφ１μｍ以下の微小
スポット光に絞り、ディスクに記録されている信号を再
生したり、又はディスクに情報を高密度に記録再生する
ものである。
処理装置の開発が盛んになってきた。光デイスク装置は
その１例である。光デイスク装置とは半導体レーザの光
を情報記録媒体であるディスク上でφ１μｍ以下の微小
スポット光に絞り、ディスクに記録されている信号を再
生したり、又はディスクに情報を高密度に記録再生する
ものである。
記録再生可能な光デイスク装置に用いられる半導体レー
ザは高出力の光パワーが出力できるものが要望される。
ザは高出力の光パワーが出力できるものが要望される。
一般に高出力でＣＷ（定常）発振可能な半導体レーザは
、その発光領域の縦、横比が異なるだめ、ビームの拡り
角が非等方的である。
、その発光領域の縦、横比が異なるだめ、ビームの拡り
角が非等方的である。
例えば第１図に高出力でＣＷ発振可能な半導体レーザの
遠視野像における水平と垂直方向の出射光分布の１例を
示したが、光強度がピークの半分になる各々の方向の半
値角をθ目、θ上とするとθ１１＝６°、θ工＝１２・
６°、θＬ／θ１１−２・５・・・・・・０） となる。なお第１図で縦軸は光強度、横軸は広がり角で
ある。このように高出力半導体レーザのビーム拡り角の
比θ上／θ１１は約２・５倍程度ある。
遠視野像における水平と垂直方向の出射光分布の１例を
示したが、光強度がピークの半分になる各々の方向の半
値角をθ目、θ上とするとθ１１＝６°、θ工＝１２・
６°、θＬ／θ１１−２・５・・・・・・０） となる。なお第１図で縦軸は光強度、横軸は広がり角で
ある。このように高出力半導体レーザのビーム拡り角の
比θ上／θ１１は約２・５倍程度ある。
このような非等方的な広り角を有する半導体レーザの光
を、ディスク上で円形の等方的な微小スポット光に絞り
込むだめの方法が特開昭５５−１０８６１２号公報で提
案されている。第２図にその概略を示した。すなわち、
半導体レーザ１から出た光ビームを集光レンズ２で集め
平行光に直し、半導体レーザの接合面に対して水平方向
のみレンズ作用を持ち、かつアフォーカルに配置された
３と４の凹と凸のシリンドリカルレンズにより水平方向
のみの平行ビームを拡げ、垂直方向とほぼ同等な幅のビ
ーム径にして絞りレンズ６でディスク６上に絞り込む構
成であるディスク上で等方的な最小スポット光が得られ
るが、しかしこの方法は、光学系が大きくなること、凹
と凸のシリンドリカルレンズの軸合せが難しい等の欠点
を有している。
を、ディスク上で円形の等方的な微小スポット光に絞り
込むだめの方法が特開昭５５−１０８６１２号公報で提
案されている。第２図にその概略を示した。すなわち、
半導体レーザ１から出た光ビームを集光レンズ２で集め
平行光に直し、半導体レーザの接合面に対して水平方向
のみレンズ作用を持ち、かつアフォーカルに配置された
３と４の凹と凸のシリンドリカルレンズにより水平方向
のみの平行ビームを拡げ、垂直方向とほぼ同等な幅のビ
ーム径にして絞りレンズ６でディスク６上に絞り込む構
成であるディスク上で等方的な最小スポット光が得られ
るが、しかしこの方法は、光学系が大きくなること、凹
と凸のシリンドリカルレンズの軸合せが難しい等の欠点
を有している。
また他の方法として特開昭’５６−４１号公報にプリズ
ムを用いた方法が提案されている。第３図にその概略を
示した。すなわち半導体レーザ１から出た光を、集光レ
ンズ２で集め平行光に直した後、プリズム７で半導体レ
ーザの接合面に水平方向のみビームを拡げ、垂直方向と
ほぼ同等な幅のビーム径にして、絞りレンズ５でディス
ク６上に絞り込む構成である。
ムを用いた方法が提案されている。第３図にその概略を
示した。すなわち半導体レーザ１から出た光を、集光レ
ンズ２で集め平行光に直した後、プリズム７で半導体レ
ーザの接合面に水平方向のみビームを拡げ、垂直方向と
ほぼ同等な幅のビーム径にして、絞りレンズ５でディス
ク６上に絞り込む構成である。
この方法は光学系が小さく出来るという利点はあるが、
しかし第３図に示すように半導体レーザの光軸Ｘ−Ｘ／
と絞りレンズの光軸Ｙ−Ｙ／とが平行、あるいは直交せ
ず、定められた角αで交わることとなり、光学系を実際
に組み立てる場合、特にレーザ光軸Ｘ−Ｘ／を決める基
準面が無いためレーザ光軸を決めるが炸しくなる。また
光学系自身の高さｌも長くなり光学系をコンパクトにま
とめることができない等の欠点が有している。
しかし第３図に示すように半導体レーザの光軸Ｘ−Ｘ／
と絞りレンズの光軸Ｙ−Ｙ／とが平行、あるいは直交せ
ず、定められた角αで交わることとなり、光学系を実際
に組み立てる場合、特にレーザ光軸Ｘ−Ｘ／を決める基
準面が無いためレーザ光軸を決めるが炸しくなる。また
光学系自身の高さｌも長くなり光学系をコンパクトにま
とめることができない等の欠点が有している。
本発明は以上の点に鑑みてなされた発明であり、プリズ
ムに入射した光ビームでビーム径を拡大（あるいは縮小
）した後、同一のプリズムの全反射を利用して、半導体
レーザの光軸とプリズムよりの出射光の光軸（絞りレン
ズの光軸と同じ）とが直交するような構成にすることに
よシ組み立て性の良いコンパクトな光ビーム径変換装置
を提供するものである。以下図面に従い本発明を実施例
をあげ詳しく説明する。第４図は本発明の１実施例を示
した図である。第４図にて光束幅１１の平行ビームＰは
プリズム８のａ面から入射し、光束幅Ｘ２の平行光に拡
大され５面で全反射し０面から光束幅Ｉ２の平行ビーム
Ｑとなって出力される。この時入射光Ｐの光軸Ｘ−Ｘｔ
と出射光Ｑの光軸Ｙ−Ｙ’とは直交している。以下この
プリズム８について詳しく述べる。入射光Ｐ（平行光）
はプリズム８の端面ａに入射し、屈折してプリズムの中
に入る。この時の条件は、ヌネルの法則から（２）式で
与えられる。
ムに入射した光ビームでビーム径を拡大（あるいは縮小
）した後、同一のプリズムの全反射を利用して、半導体
レーザの光軸とプリズムよりの出射光の光軸（絞りレン
ズの光軸と同じ）とが直交するような構成にすることに
よシ組み立て性の良いコンパクトな光ビーム径変換装置
を提供するものである。以下図面に従い本発明を実施例
をあげ詳しく説明する。第４図は本発明の１実施例を示
した図である。第４図にて光束幅１１の平行ビームＰは
プリズム８のａ面から入射し、光束幅Ｘ２の平行光に拡
大され５面で全反射し０面から光束幅Ｉ２の平行ビーム
Ｑとなって出力される。この時入射光Ｐの光軸Ｘ−Ｘｔ
と出射光Ｑの光軸Ｙ−Ｙ’とは直交している。以下この
プリズム８について詳しく述べる。入射光Ｐ（平行光）
はプリズム８の端面ａに入射し、屈折してプリズムの中
に入る。この時の条件は、ヌネルの法則から（２）式で
与えられる。
ｎ［、Ｓｉｎθ１−ｎ１ｓｉｎθ２ ・
・・・・・（２）ただし、ｎｏ（＃１）空気の屈折率 ｎ１ プリズムの屈折率 ０１ 入射角 θ２ 屈折角 端面ａにて平行光束幅工１は工２に拡大されるがその比
ｍ ＝ Ｉ２ ／ １１は（３）式で与えられる。
・・・・・（２）ただし、ｎｏ（＃１）空気の屈折率 ｎ１ プリズムの屈折率 ０１ 入射角 θ２ 屈折角 端面ａにて平行光束幅工１は工２に拡大されるがその比
ｍ ＝ Ｉ２ ／ １１は（３）式で与えられる。
ｍ ＝ Ｉ２ ／ Ｉ＋ ＝部θ２／邸θ１
・・・・・・（３）つぎに入射光Ｐと出射光Ｑとの光軸
Ｘ−Ｘ／とＹ−Ｙ’が直交させるためプリズム８の端面
すにて全反射させる。この時の入射角θ３は（４）式で
与えられる。
・・・・・・（３）つぎに入射光Ｐと出射光Ｑとの光軸
Ｘ−Ｘ／とＹ−Ｙ’が直交させるためプリズム８の端面
すにて全反射させる。この時の入射角θ３は（４）式で
与えられる。
θ３＝（９０＋０ｌ−０２）／２ ・・・・・
・（４）端面すにて入射角θ５で全反射させ、かつ端面
Ｃにて、その反射光が垂直入射して出射するだめのプリ
ズムの各頂角は、 θ４−θ２＋θ３ ・・・・・・
（６）θ５＝θ３ ・・・・
・・（６）θ６Σ９０°−０２ ・
・・・・・（７）θ７Σ９０°
・・・・・・（８）となる。
・（４）端面すにて入射角θ５で全反射させ、かつ端面
Ｃにて、その反射光が垂直入射して出射するだめのプリ
ズムの各頂角は、 θ４−θ２＋θ３ ・・・・・・
（６）θ５＝θ３ ・・・・
・・（６）θ６Σ９０°−０２ ・
・・・・・（７）θ７Σ９０°
・・・・・・（８）となる。
以上の条件を満足するプリズムを製作すれば、入射光束
１１がｍ倍の出射光束工２となり、入射光Ｐの光軸ｘ−
ｘ’と出射光Ｑの光軸Ｙ −Ｙ’は直交する。
１１がｍ倍の出射光束工２となり、入射光Ｐの光軸ｘ−
ｘ’と出射光Ｑの光軸Ｙ −Ｙ’は直交する。
具体的に前記第（１）式の条件であり、半導体レーザの
拡り角化２・５からｌ１＝２・６、屈折率ｎｏ＝１、ｎ
に１・６１とすると各頂角は以下の様に求まる。
拡り角化２・５からｌ１＝２・６、屈折率ｎｏ＝１、ｎ
に１・６１とすると各頂角は以下の様に求まる。
θ１−７２°、θ２二３９°、θ３−６１・５°、θ４
＝１ｏｏ・６°、θ５−６１・５°、θ７二９０’第５
図に本発明の光ビーム径変換素子（プリズム）を用いた
光デイスク装置の１実施例を示しだ。
＝１ｏｏ・６°、θ５−６１・５°、θ７二９０’第５
図に本発明の光ビーム径変換素子（プリズム）を用いた
光デイスク装置の１実施例を示しだ。
半導体レーザ１から出た光は、２の集光レンズにて平行
光に直され、前述したプリズム８で半導体レーザの接合
面に水平方向のみビーム径を拡げ、直角に曲げる。次に
、偏光ビームスプリッタ９、λ／４板１板金０過後、絞
りレンズ５にてディスク６上でほぼ円形の等方向な微小
スポット光に絞られる。
光に直され、前述したプリズム８で半導体レーザの接合
面に水平方向のみビーム径を拡げ、直角に曲げる。次に
、偏光ビームスプリッタ９、λ／４板１板金０過後、絞
りレンズ５にてディスク６上でほぼ円形の等方向な微小
スポット光に絞られる。
一方デイスクロよυの反射光は前記偏光ビームスプリッ
タ９で反射され、レンズ１１を通してディスク上に記録
された信号を再生し、かつ公知のフォーカス、トラッキ
ング制御をかけるだめの信号検出器１２に導かれる。１
３はディスクモータである。
タ９で反射され、レンズ１１を通してディスク上に記録
された信号を再生し、かつ公知のフォーカス、トラッキ
ング制御をかけるだめの信号検出器１２に導かれる。１
３はディスクモータである。
以上説明してきた様に本発明の構成によれば、レーザ光
軸Ｘ−Ｘ’と絞りレンズ光軸Ｙ−ＹＬとが直交するよう
に配置できるため、光学系を組み立てる場合レーザ光軸
の設定が容易になり組立て性がよくなる。またレーザ光
軸を直角に折り曲げているため光学系の高さ６′を著し
く小さくすることができ、第６図に示す様にディスクの
下方からレーザビームを照射する方式では厚みを薄くす
ることができ空間的にコンパクトにまとめることができ
る等の利点がある。
軸Ｘ−Ｘ’と絞りレンズ光軸Ｙ−ＹＬとが直交するよう
に配置できるため、光学系を組み立てる場合レーザ光軸
の設定が容易になり組立て性がよくなる。またレーザ光
軸を直角に折り曲げているため光学系の高さ６′を著し
く小さくすることができ、第６図に示す様にディスクの
下方からレーザビームを照射する方式では厚みを薄くす
ることができ空間的にコンパクトにまとめることができ
る等の利点がある。
なお本発明の他の実施例として入射光Ｐと出射光Ｑとの
光軸が平行となるプリズム１４を第６図に示した。この
プリズムは端面ｄにて再び全反射させたものである。
光軸が平行となるプリズム１４を第６図に示した。この
プリズムは端面ｄにて再び全反射させたものである。
以上光デイスク装置に応用して本発明の実施例について
述べたが、光通信等でファイバーに光を入力させる光ビ
ーム径変換素子として適用も可能である。
述べたが、光通信等でファイバーに光を入力させる光ビ
ーム径変換素子として適用も可能である。
第１図は非等方的な拡りを有する半導体レーザの遠視野
像の１例を示す特性図、第２図、第３図はそれぞれ従来
の光ビーム径変換素子を用いた光情報処理装置の要部を
示す構成図、第４図は本発明の１実施例における光ビー
ム変換装置の側面図、第６図は本発明による光ビーム変
換装置を適用した光情報処理装置の１実施例を示す側面
図、第６Ｌ放発明の他の実施例の光ビーム径変換装置の
構成図である。 １・・・・・・半導体レーザ、７・・・・・・従来のプ
リズム、８、１４・・・・・・本発明のプリズム、６・
・・・・・情報媒体（ディスク）、Ｐ・・・・・・入射
光、Ｑ・・・・・・出射光、１１・・・・・・入射光の
幅、工２・・・・・・出射光の幅、 ｂ、 ｄ・・・
・・・全反射面、θ１・・・・・・入射角、θ２・・・
・・・屈折角、θ４．θ５・・・・・プリズムの頂角。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｉ１
１図 え 腸 １２図
像の１例を示す特性図、第２図、第３図はそれぞれ従来
の光ビーム径変換素子を用いた光情報処理装置の要部を
示す構成図、第４図は本発明の１実施例における光ビー
ム変換装置の側面図、第６図は本発明による光ビーム変
換装置を適用した光情報処理装置の１実施例を示す側面
図、第６Ｌ放発明の他の実施例の光ビーム径変換装置の
構成図である。 １・・・・・・半導体レーザ、７・・・・・・従来のプ
リズム、８、１４・・・・・・本発明のプリズム、６・
・・・・・情報媒体（ディスク）、Ｐ・・・・・・入射
光、Ｑ・・・・・・出射光、１１・・・・・・入射光の
幅、工２・・・・・・出射光の幅、 ｂ、 ｄ・・・
・・・全反射面、θ１・・・・・・入射角、θ２・・・
・・・屈折角、θ４．θ５・・・・・プリズムの頂角。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｉ１
１図 え 腸 １２図
Claims (2)
- （１）縦、横比の異なるｍｌ而を有する平行入射光が入
射され、縦、横比矛゛ １に近づいた屈折平行光を得る
而と、前記屈折平行光を全反射させ、前記平行入射光と
直角あるいは平行な光に前記屈折平行光を全反射せしめ
るため゛の少なくとも１つの面とを有するプリズムより
なる光ビーム径変換装置。 - （２） プリズムへの入射光の入射角をθ１、屈折角
を０２とした時、前記プリズムの少なくとも ２頂角θ
４．θ５が θ４：（９０’十θ１＋θ２ ）／ ２
＋変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1580182A JPS58132716A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 光ビ−ム径変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1580182A JPS58132716A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 光ビ−ム径変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132716A true JPS58132716A (ja) | 1983-08-08 |
Family
ID=11898936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1580182A Pending JPS58132716A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 光ビ−ム径変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132716A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60107822U (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-22 | 株式会社三協精機製作所 | ビ−ムエクスパンダ− |
| JPS60229007A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非等方的光スポツト形成方法 |
| JPS6250811A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-05 | イ−ストマン コダック カンパニ− | 電磁ビ−ムをアナモフイツクに整形し且つ偏向させるための方法及び装置 |
-
1982
- 1982-02-02 JP JP1580182A patent/JPS58132716A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60107822U (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-22 | 株式会社三協精機製作所 | ビ−ムエクスパンダ− |
| JPS60229007A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非等方的光スポツト形成方法 |
| JPH057690B2 (ja) * | 1984-04-27 | 1993-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
| JPS6250811A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-05 | イ−ストマン コダック カンパニ− | 電磁ビ−ムをアナモフイツクに整形し且つ偏向させるための方法及び装置 |
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