JPS6242341A - 光学的情報処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光学的情報処理装置に係シ、特に光学式ビ
デオディスクやディノタルオーディオディスク等のいわ
ゆる光ディスクの情報再生に用いられるピックアップヘ
ッド部の改良に関する。

〔背、禁技術とその問題点〕

一般に、光ディスクは微細など、トの配列により、情報
が記録される。そして、光ディスクの情報読取シを行な
うビックアッグヘッドは、半導体レーザー等の光源とフ
ォトダイオード等の光検出器を備え、光源からの発散す
る光ビーム全コリメータレンズにより平行ビームに変換
して、対物レンズによシ光ディスクの情報記録面に集束
させて走査し、情報記録面からの反射光ビームを光検出
器により検出して、電気信号に変換するように構成され
ている。この時、記録面は丁度対物レンズの焦点位置に
あるため、記録面によって反射された光は、再度対物レ
ンズに入射し、対物レンズによって平行光線に変換され
て、コリメータレンズに入射し、コリメータレンズによ
って集束させられて、光源に向って逆進する。この光を
光検出器に導くためには、ビームスプリッタを用いる。

このビームスシリツタを配置する位置としては、光が平
行光線となってｂる対物レンズとコリメータレンズの間
と、光が集束光線となっているコリメータレンズと光源
との間が考えられる。どちらの場合でも、その効果は同
じであるが、どちらが有利となるかは、エラー信号の検
出方式、即ち、ビームスプリッタと光検出器との間にど
のような光学系が挿入されるかによって決定される。

ここで言うエラー信号とは、フォーカシング及びトラッ
キングエラー信号である。光ディスクは、情報の記録又
は再生のために光ディスクを回転させなければならない
。ところが、光ディスクそのものは完全な平板ではない
ため、回転によって対物レンズと光ディスクの記録面と
の位置関係は変動する。これ全補正するために、ピック
アップでは、なんらかの方法によって位置の変動量に比
例した信号を作り、これによってアクチュエータにフィ
ード・ぐ、り全掛けて、対物レンズ又はピックアップ全
体あるｖＨ光学部品の一部を動かし、対物レンズと光デ
ィスクの記録面との位置関係を常に一定とするフォーカ
シングと、対物レンズによるビームスポットが記録又は
再生を行なっている情報トラックからはずれないように
するためのトラ、キング全行なっている。この目的のた
めに、ピックアップで検出するエラー信号を夫々フを一
カスエラー信号、トラッキングエラー信号と言う。

ところで、現在、実用化されている光ピツクアップの多
くは、フォーカスエラー信号の検出のために非点収差方
式を用いている。この非点収差方式とは、光検出器に向
う光を集束光とし。

光検出器の前疋円筒レンズなどを配置して、非点収差を
発生させ、それにより発生する前側及び後側焦点の間に
光検出器の検出面を配置し、かつその検出面を４分割と
している。これによって、対物レンズによるビームス２
ツトと光デイスク記録面位置とのずれ（デフォーカス）
の量に比例して発生する光検出器面上での光ビームス２
ツト・ン夕・−ンの変形を電気信号として検出し、これ
をフォーカスエラー信号として−る。

この方式をとるためには、光検出器に入射する光を集束
光線としなければならない。このためＫ、ビームスプリ
ッタを対物レンズとコリメータレンズの間に配置すると
、この位置では光は平行光であるから、ビームスデリツ
タト光検出器の間に集束レンズ（凸レンズ）と円筒レン
ズを入れなければならな込。又、ビームスプリッタ全光
源とコリメータレンズの間に配置すれば、この位置では
、光は集束光であるから、ビームスプリッタと光検出器
との間には、円筒レンズのみの配置で良い。この関係を
第３図及び第４図に示す。尚、各図中、ｌは光源、２ｉ
′ｊ：ごリメータレンズ、３はビームスプリッタ、４は
集束レンズ、５は円筒レンズ、６は光検出器、７は対物
レンズ、８は光ディスクである。

さて、光が集束光又は発散光である位置に平行平面を持
つ透明物′Ｋを入れると、収差が発生する。例えば、平
行平面のがラス板をその法線と光軸とが一致するように
配置すると、光軸に沿った光の光路長と、集束光又は発
散光であるために存在する光軸に平行でない光の光路長
とは等しくならな−ため、ガラス板を通過した光には、
球面収差が発生する。又、ガラス板念、その法線と光軸
とがある角度を持つように配置すると、コマ収差と非点
収差が発生する。これらの収差は、角度とガラス板の屈
折率及び厚さに依存する。

光源１とコリメータレンズ２の間に、ビームスプリッタ
３であるがラス板を配置する場合には、球面収差は補正
出来る。即ち、球面収差は光軸に対して対称であるから
、コリメータレンズ２の残存球面収差でガラス板で発生
する球面収差を打消すようにすれば良い。ところが、コ
マ収差や非点収差は、光軸に対して対称ではないので、
そのようなレンズを作成することば難しい。そこで、第
５図に示すように、一般的にはビームスプリッタ３は直
角プリズム９．ＩＱを２枚張り合せて平行平面を持つブ
ロックを形成し、その張シ合せ面に半透明膜１ノを付け
る構造となっている（プリズム型ビームスプリッタ）。

この構造によれば、前述のように発生する収差は球面収
差のみであるので、コリメータレンズ２で補正でき、問
題はない。

ところが、コスト面では、高価なプリズムを２個使用す
ることと、張り合せる手間が必要であることから、相当
不利であることはまぬがれない。これを避けるには、平
行平面板に半透明鏡を付けただけのビームスプリッタを
使用すれば良いが、ビームスプリッタとしての機能、即
ち１反射光の一部全分離して、光検出器へ導くためには
、平行平面板の法線と光軸とを一致させる訳には行かな
い。ビームスプリッタトシて、機能させるには、平行平
面板の法線と光軸との間にある種度の角度を持たせねば
ならない。ところが、このようなビームスプリッタが、
光源１とコリメータレンズ２の間に有ると、コマ収差と
非点収差が発生し、このままの光ビームを対物レンズ７
で絞ると対物レンズ７が無収差であっても、光ディスク
８の記録面上のスポットは充分に小さく絞ることは出来
ない。

これを避けるためＫは、（１）コリメータレンズ２の焦
点距Ｉ１１’（ｒ充分大きく取る、（２）ガラス板の厚
さを薄くする、（３）カラス板の法線と光軸との角度を
小さくする、等の方法が考えられるが、夫々次のような
難点を持っている。

（１）の場合は、光源１として使用される半導体レーザ
ーの光は、その半値全角で１０〜３０度の広がシを持つ
光であるため、その光を有効に利用するためには、コリ
メータレンズ２のＮＡは、０．１以上でなければならな
い。

（２）の場合は、ガラス板の厚さは、精度良く量産する
には、０．２−以上の厚さが必要である。

（３）の場合は、光軸とビームスプリッタ３のなす角度
が小さｂ場合には、光学部品の間隔を大きく取らないと
、部品同士が干渉してしまっため、ピックアップを小形
てすることができない。

角度としては、４５度が理想的である。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、上記問題点全解消し、低コストで小
形のピックアップが得られる光学的情報処理装置全提供
することである。

〔発明の概要〕

この発明は、光ビーム走査により読取られる情報が記録
される記録媒体に情報再生及び／又は記録用の光ビーム
を送出する半導体レーザーからなる光源と、この光源か
らの光ビーム全上記記録媒体の情報記録面に集束させる
ためのコリメータレンズ及び対物レンズと、上記情報記
録面から得られた情報を含む光ビームを光検出器へ導く
ビームスプリッタとを少なくとも備えた光学的情報処理
装置におりて、上記ビームスプリッタとして透明な平行
平面物質に半透膜を付けたものを用い、更にこのビーム
スプリッタを、上記光源とコリメータレンズとを結ぶ光
軸とビームスプリッタの法線を含む面と、半導体レーデ
−のＰＮ接合面とが平行となるように固定してなる光学
的情報処理装置である。

〔発明の実施例〕

一般に、光ピツクアップに光源として用いられて込る半
導体レーザーは、その構造からくる原理によって、多少
の非点収差を持っているが、これを第６図によう説明す
る。

即ち、半導体レーザーは、光を発生させるＰＮ接合と発
生した光を効率良く閉込めるための導波路によって形成
されている。この導波路は、屈折率差を持つ物質によっ
て構成され、光音導波する導波部分と、導波部分より僅
かに大きな屈折率を持つクラッド部分からなっている。

導波部分は、その断面が長方形全していて、ＰＮ接合の
方向に大きく、ＰＮ接合と直交する方向に小さい。

半導体レーザーの放射角は、λ／ｄに比例する。

ここで、λは波長、ｄは開口径を表す。従って。

半導体レーザー光の放射角は、ＰＮ接合に直交する方向
で大きく、ＰＮ接合の方向で小さい。

このような放射角を持つ光の光源から離れた位置での波
面は、球面波ではなく、回転楕円に近い◇逆に、このよ
うな波面を光源に辿ると、あたかも光軸上で僅かにずれ
た２点から発光している光と等しい。即ち、光源に非点
隔差があり。

放射された光は非収差をもっていることになる。

一般の半導体レーザーでは、非点隔差の値は１０〜５０
μｍの程度である。

そこで、前述のビームスシリツタと半２４体レーザーの
方向とを考え合せれば、双方の非点収差を軽減させるこ
とが出来る。即ち、レンズとその焦点の間にガラス板を
入れて傾けると、原点位置はレンズから離れる方向に移
動する。その量は、ガラスの厚さと屈折率と角度に比例
する。このことは、傾いたガラス板の法線とレンズの光
軸とを同時に含む面の方向も、それに直交する面の方向
も同じであるが、前者と後者の方向では焦点位置が異な
ってしまう。前者の″（点は、後者の焦点よりレンズか
ら離れた位置に形成される。

これを利用して、半導体レーザーの持つ非点収差を軽減
するＫは、ガラス板のビームスプリッタによって発生す
る非点隔差と半導体レーザーの非点隔差とを合せれば、
良い。即ち、半導体レーザーのＰＮ接合とは直交する方
向に、−一ムスプリッタを傾ければ良い。

これまでの説明で述べたように、半導体レーザーは必ず
非点隔差ΔＺＬＤを持つ。これをピックアップに適用す
ると、対物レンズの焦点にも非点隔差ΔＺＯＬを生じる
。

ｆｏＬ：対物レンズの焦点距離 ｆｃＬ　：　コリメータレンズの焦点距離そこで、ピッ
クアップでは、ｆｃＬを出来るだけ長く、ｆＯＬを出来
るだけ短くするように設計する。ところが、ｆＣＬを長
くすると、ＮＡが小さくなるため、レーザー光からの放
射角を有効にディスクに導く利用効率は小さくなる。と
ころが、この発明により見掛は上のΔＺＬＤヲ小さく出
来れば、ｆＣＬは無理に小さくしなくて済み、光の利用
効率は向上する。加えて、ｆＣＬが小さければ、ピック
アップは小形に出来る。又、プリズム型のビームスプリ
ッタでなく、平板型のビームスプリッタが使用出来るた
め、コストの引下げにも有効である。

さて、上記のような事情から、この発明の光学的情報処
理装置例えば光学式ピックアップは第１図及び第２図に
示すように構成されて騒る。

即ち、従来例と同一箇所は同一符号を付すと、光源１と
同軸上に平板ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ
２、対物レンズ７、ディスク８が頭次所定間隔を置いて
配置されている。この場合、上記平板ビームスプリッタ
１２は上記光軸に対し４５度傾斜して配設され、更に上
記光軸と直交する方向に平板ビームスプリッタ１２と所
定間隔を置すて円筒レンズ５、光検出器６が配設されて
−る。

上記平板ビームスプリッタ１２の上面には、反射光と透
過光とを適当な比率で反射かつ透過させるための薄膜が
形成されてｂる。このような平板ビームスプリッタ１２
で光源１である半導体レーザーの持つ非点隔差を補正す
るためには、第２図に示すように平板ビームスプリッタ
１２を光源１とコリメータレンズ２とを結ぶ光軸と、平
板ビームスプリッタ１２の法線とを含む面と光源１つま
夛半導体レーザーのＰＮＮ接合上が平行となるように配
置する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ビームスプリッタ１２として透明な
平行平面物質に半透膜を付けたものを用い、更にこのビ
ームスプリッタ１２′ｔ−１光源１とコリメータレンズ
２とを結ぶ光軸とビームスプリッタ１２の法線を含む面
と、半導体レーザーのＰＮ接合面とが平行となるように
固定しているので、低いコストで小形のピックアップを
実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る光学的情報処理装置
を示す概略構成図、第２図はこの発明における光源とビ
ームスプリッタとの位置関係を示す斜視図、第３図及び
第４図は従来の光学的情報処理装置の２例を示す概略構
成図、第５図は従来の光学的情報処理装置で用いるプリ
ズム型ビームスプリッタを示す側面図、第６図は半導体
レーザーの構造例と放射されるレーザービームの形状を
示す斜視図である。 １・・・光源、２・・・コリメータレンズ、５・・・円
筒レンズ、６・・・光検出器、７・・・対物レンズ、８
・・・光ディスク、１２・・・平板ビームスプリッタ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦８チ゛イズグ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビーム走査により読取られる情報が記録される記録媒
   体に情報再生及び／又は記録用の光ビームを送出する半
   導体レーザーからなる光源と、この光源からの光ビーム
   を上記記録媒体の情報記録面に集束させるためのコリメ
   ータレンズ及び対物レンズと、上記情報記録面から得ら
   れた情報を含む光ビームを光検出器へ導くビームスプリ
   ッタとを少なくとも備えた光学的情報処理装置において
   、 上記ビームスプリッタとして透明な平行平面物質に半透
   膜を付けたものを用い、更にこのビームスプリッタを、
   上記光源とコリメータレンズとを結ぶ光軸とビームスプ
   リッタの法線を含む面と、半導体レーザーのＰＮ接合面
   とが平行となるように固定してなることを特徴とする光
   学的情報処理装置。