JPS6379241A - 記録及び消去用光ヘツド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク、光カード、光テープ等の光学的
情報担体の記録再生に使用する光ヘッドに係り、特に半
導体レーザーのコリメート調整を大幅に簡素化した光ヘ
ッドに関する。

〔従来の技術〕

光ディスク、光カード、光テープ等の光学的情報担体（
以下、これらを光ディスクで代表する）の記録再生に使
用する光ヘッドにおいては、従来から光源として半導体
レーザーが用いられている。

この半導体レーザーから出る光は、拡がり角が１０〜３
０度（半値全幅）程度の発散光である。

そのため、従来の光ヘッドにおいては、第５図に示すよ
うに、半導体レーザー１を出た光を、コリメートレンズ
２で平行光に変換していた。そして、このコリメートレ
ンズ２を出た光を、必要に応じて整形プリズム３で整形
し、対物レンズ６により光デイスク７上に微小なスボ・
ノドとして収束させている。この光ディスク７で反射し
た光は、１／４波長板５及び偏光ビームスプリッター４
により分離され、光検出器（図示せず）上に収束され情
報信号又はサーボエラー信号として使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この光学系においては、前述したように、半導体レーザ
ー１から出た光をコリメートレンズ２で平行光にするコ
リメートレンズ整を必要とする。しかし、このコリメー
ト調整は、光ヘツド組立て時に非常に時間のかかる作業
である。特に、記録或いは消去用の光の場合にあっては
、大出力が要求されるため、開口数ＮＡの大きなコリメ
ートレンズが必要となる。しかし、開口数ＮＡが大きく
なるにつれて焦点深度ｄ　（ｄ−±λ／（ＮＡ）”、但
しλ：波長〕が浅くなる。そのため、たとえば開口数Ｎ
Ａが０．５のときには、焦点深度±１．６％（λ−７８
０ＪＪｌｌ１１）以下の精度でコリメート調整を行うこ
とが要求される。

このような窩精度の調整は、熟練した技術を必要とし、
しかも極めて困難な作業である。

本発明は、このような従来技術の問題を解決して、半導
体レーザー光のコリメート調整を大幅に面素化し、開口
数ＮＡの大きなコリメートレンズを使用することができ
る光ヘッドを提供することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の記録及び消去用光ヘッドは、その目的を達成す
るため、半導体レーザーとコリメートレンズと偏光ビー
ムスプリッタ−と１／４波長板と対物レンズとを備えた
光ヘッドにおいて、コリメートレンズに色収差を持たせ
、出射光量を基準として０．１％以上の割合で光学的情
報担体からの反射光が半導体レーザーに戻るように、前
記２波長板の光学軸を調整したことを特徴とする。

また、偏光ビームスプリッタ−及びχ波長板に代えてビ
ームスプリッタ−を用いたものにおいては、このビーム
スプリッタ−の光束分割比を調整することにより、出射
光量を基準として０．１％以上の割合で光学的情報担体
からの反射光が半導体レーザーへ戻るようにする。

〔作用〕

実施例の説明に先立って、本発明の基礎となったセルフ
フォーカシング現象について説明する。

第４図は、そのセルフフォーカシング現象を説明する図
である。なお、図においてハンチングが施されたレンズ
は、一定量の色収差を有するレンズを示す。

半導体レーザー１から出た光は、コリメートレンズ２で
平行光に調整された後、対物レンズ６により光デイスク
７上に収束される。このとき、対物レンズ６に一定量の
色収差があり、光ディスク７で反射した光の一定量が半
導体レーザー１に戻ると、同図ｔａｌから（′ｂ）のよ
うに光ディスク７の位置がずれても、半導体レーザー１
の発振波長が自動的にλＩからｋに変化する。このため
、自動的に光デイスク７上に焦点が合うという現象があ
る。これがセルフフォーカシング現象といわれるもので
あって、この現象自体は、第４６回応用物理学会講演会
（１９８６秋）で中村等により報告されている（同講演
予講ｆｉ３Ｐ　−ｘ　−９参照）。

本発明は、このセルフフォーカシング現象を半導体レー
ザーとコリメートレンズとの間の焦点位置の調整（コリ
メート調整）に応用するため、コリメートレンズ２とし
て色収差のあるものを用い、出射光量に対して０．１％
以上の割合で反射光が光ディスク７から半導体レーザー
１に戻るように、１／４波長板の光学軸を調整したもの
である。或いは偏光ビームスプリッタ−及び２波長板に
代えてビームスプリッタ−を配置することにより、この
セルフフォーカシング現象を焦点位置の調整に活用する
こともできる。

すなわち、所定量の反射光を半導体レーザー１に戻し、
それによって半導体レーザー１から出射される光の波長
を自動的に変え、半導体レーザー１と光ディスク７との
間の距離の微小な変化を吸収するものである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

第Ｆ図は本実施例による光ヘッドの一例を示し、第２図
はその光ヘッドにおいて光ディスクの位置がずれた場合
を示す、なお、同図において、第４図で示した部品等に
対応するものは同一の符番で指示し、その説明を省略し
た。

この光学系において、１／４波長板５の光学軸は、光デ
イスク７１面で反射され対物レンズ６、を通過した反射
光の一定量が波長λｌでコリメートレンズ２１を介して
半導体レーザー１に戻るように調整されている。また、
コリメートレンズ２としては色収差のあるものを使用し
ている。

この光学系の半導体レーザー１又は光ディスク７、の位
置がずれ、半導体レーザー１に対する光ディスク７ｔの
相対位置が、第２図に示したように変わった場合、前述
のセルフフォーカシング現象によって半導体レーザー１
の発振波長がｂに変化する。このため、自動的にコリメ
ート調整される。

次いで、このような光ヘッドを用いたとき、半導体レー
ザー１のコリメート調整精度がどの程度緩和されるかを
測定した結果を示す。

開口数Ｎ＾が０．５で色収差が０．７）ｒｍ／ｎｍのコ
リメートレンズ２を用い、半導体レーザー１を出た光の
１０％が光ディスク７で反射して半導体レーザー１に戻
るようにした。その結果、半導体レーザー１とコリメー
トレンズ２との相対距離を±８戸動かしてもコリメート
レンズ２を出た光は平行光とみなすことができた。

これに対して、従来構成の光ヘッドにおいて開口数ＮＡ
がＯ，Ｓで色収差が０．２　ＪＪ！ＩＩ　／　ｎｍ程度
のコリメートレンズを用いた場合、焦点深度±１．６ｐ
以下の精度でコリメート調整を行なう必要があった。

この対比から明らかなように、本実施例によるとき、コ
リメート調整に必要とされる位置決め精度が約５倍緩や
かになった。

また本実施例において、１／４波長板５を回転させるこ
とにより光ディスク７からの戻り光量を可変させながら
、コリメート調整を行なった。その結果、セルフッを一
カシジグ現象を利用したコリメート調整を行なうために
は、半導体レーザー１の発振モードをマルチモード化す
る必要があり、このマルチモード化を実現するためには
０．１％以上の戻り光量が必要であることが判った。半
導体レーザー１は、戻り光量の増加にしたがってマルチ
モード化していくが、０．１〜１％程度の戻り光量で十
分マルチモード化する。

次に、本発明の第２の実施例を第３図を参照しながら説
明する。

本実施例が第１実施例と異なる点は、第１実施例におけ
る偏光ビームスプリッタ−４及び×波長板５に代えて、
ビームスプリッター８を配設していることである。そし
て、ビームスプリッタ−８の光束分割比を調整すること
により、光ディスク７から一定量の反射光が半導体レー
ザー１に戻るようにしている。半導体レーザー１とコリ
メートレンズ２１の距離が離れた場合でも、この半導体
レーザー１に戻された光によって、半導体レーザー１が
出射する光の波長がλｌく第３図（ａ）参照）からル（
第３図山）参照）となる。その結果、第１実施例と同様
にコリメート調整に要求される位置決めの精度が緩やか
になった。

なお、上述の実施例においては、コリメートレンズ２．
側に色収差を持たせたが、これに代えて対物レンズ６、
側に色収差を持たせることも考えられる。しかしこれは
、以下に述べる理由により好ましくない。

すなわち、半導体レーザー１とコリメートレンズ２．の
距離がずれた場合、セルフフォーカシング現象により、
半導体レーザー１からの光は光デイスク７上にフォーカ
スするが、コリメートレンズ２Ｉを出た光は平行光でな
くなってしまう。このため、非平行光束中に存在する偏
光ビームスプリッタ−により収束光に収差が生じてしま
う。また、光検出器に向かう光も平行光でなくなるため
、光検出器上の光が焦点ずれを起こし、正しい出力が得
られない。

このような理由により、本実施例においては、コリメー
トレンズ２１側に色収差を持たせている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、光ディスク
等の光学的情報担体から反射される光の一部を半導体レ
ーザーに戻すようにしている。このとき、出射光量を基
準として０．１％以上の割合で光学的情報担体からの反
射光が半導体レーザーに戻るようにして、半導体レーザ
ーから出射される光の波長を自動的に変えることにより
、コリメート調整に必要とされる精度を緩やかにしてい
る。

このため、コリメート調整が大幅に簡単化され、また開
口数の大きなコリメートレンズを使用できるようにもな
った。したがって、半導体レーザー光の利用効率の貰い
光ヘッドを容易に作製できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の光ヘッドの構成図であり、第２
図は半導体レーザーと光ディスクとの間の距離が変わっ
た場合を示し、第３図は第２実施例を示す。また、第４
図は本発明の基礎となったセルフフォーカシング現象の
原理を説明する図であり、第５図は従来の光ヘッドの基
本構成図である。 １：半導体レーザー　　　２；コリメートレンズ３：整
形プリズム　　　　４：偏光ビームスプリッター５：イ
波長＋／ｉ　　　　　　　６：対物レンズ７：光ディス
ク ６、二色収差を有する対物レンズ ２１：色収差を有するコリメートレンズ８：ビームスブ
リツタ− 特許出願人　　　　　富士ゼロックス株式会社代理人　
　手掘　益、〈ほか２名） 第１図 第　４　Ｂ 第５図 手続補正書 昭和６１年１２月１１日 １．１呵牛のｊジ六 昭和６１年　特許願　第２２４２７８号２、発明の名称 記録及び消去用光ヘッド ３、補正をする者 羽生との関係　　　特許出願人 氏名（５４９）富士ゼロックス　株式会社４、代理人 （２）全図面を別紙の通り補正する。 明　　　　細　　　　書 １、発明の名称　記録及び消去用光へンド２、特許請求
の範囲 １、半導体レーザーとコリメートレンズと偏光ビームス
プリッターと１／４波長板と対物レンズとを備えた光ヘ
ッドにおいて、コリメートレンズに色収差を持たせ、土
星生上ニヱニ葛出射光量を基準として０．１％以上の割
合で光学的情報担体からの反射光が半導体レーザーに戻
るように、前記イ波長板の光学軸を調整したことを特徴
とする記録及び消去用光ヘッド。 ２、半導体レーザーとコリメートレンズとビームスブリ
ジターとを備えた光ヘッドにおいて、コリメートレンズ
に色収　を　たせ、゛　　レーザーの出射光量を基準と
して０．１％以上の割合で光学的情報担体からの反射光
が半導体レーザーへ戻るように、前記ビームスプリッタ
−の光束分割比を調整したことを特徴とする記録及び消
去用光ヘッド。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク、光カード、光テープ等の光学的
情報担体の記録再生に使用する光ヘッドに係り、詩に半
導体レーザーのコリメート調整を大幅に簡素化した光ヘ
ッドに関する。 〔従来の技術〕 光ディスク、光カード、光テープ等の光学的情報担体（
以下、これらを光ディスクで代表する）の記録再生に使
用する光ヘッドにおいては、従来から光源として半導体
レーザーが用いられている。 この半導体レーザーから出る光は、拡がり角が１０〜３
０度（半値全幅）程度の発散光である。 そのため、従来の光ヘッドにおいては、第５図に示すよ
うに、半導体レーザー１を出た光を、コリメートレンズ
２で平行光に変換していた。そして、このコリメートレ
ンズ２を出た光を、必要に応じて整形プリズム３で整形
し、対物レンズ６により光デイスク７上に微小なスポッ
トとして収束させている。この光ディスク７で反射した
光は、１／４波長板５及び偏光ビームスプリッタ−４に
より分離され、光検出器（図示せず）上に収束され情報
信号又はサーボエラー信号として使用される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この光学系においては、前述したように、半導体レーザ
ー１から出た光をコリメートレンズ２で平行光にするコ
リメートａ整を必要とする。しかし、このコリメート調
整は、光ヘツド組立て時に非常に時間のかかる作業であ
る。特に、記録或いは消去用の光の場合にあっては、大
出力が要求されるため、開口数ＮＡの大きなコリメート
レンズが必要となる。しかし、開口数ＮＡが大きくなる
につれて焦点深度ｄ　Ｃｄ−±λ／　（２（ＮＡ）”）
　、但しλ：波長）が浅（なる。そのため、たとえば開
口数ＮＡが０．５のときには、焦点深度±１．６Ｐ（λ
−７８０ｎｍ）以下の精度でコリメート調整を行うこと
が要求される。このような高精度の調整は、熟練した技
術を必要とし、しかも掻めて困難な作業である。 本発明は、このような従来技術の問題を解決して、半導
体レーザー光のコリメート調整を大幅に筒素化し、開口
数ＮＡの大きなコリメートレンズを使用することができ
る光ヘッドを提供することを目的とする。 Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の記録及び消去用光ヘッドは、その目的を達成す
るため、半導体レーザーとコリメートレンズと偏光ビー
ムスプリッタ−と１／４波長板と対物レンズとを備えた
光ヘッドにおいて、コリメートレンズに色収差を持たせ
、半導体レーザーの出射光量を基準として０．１％以上
の割合で光学的情報担体からの反射光が半導体レーザー
に戻るように、前記２波長板の光学軸を調整したことを
特徴とする。 また、偏光ビームスプリッタ−及び１／４波長板に代え
てビームスプリッタ−を用いたものにおいては、このビ
ームスプリッターの光束分割比を調整することにより、
半導体レーザーの出射光量を基準として０．１％以上の
割合で光学的情報担体からの反射光が半導体レーザーへ
戻るようにする。 〔作用〕 実施例の説明に先立って、本発明の基礎となったセルフ
フォーカシング現象について説明する。 第４図は、そのセルフフォーカシング現象を説明する図
である。なお、図において斜線が施されたレンズは、一
定量の色収差を有するレンズを示す。 半導体レーザーエから出た光は、コリメートレンズ２で
平行光に調整された後、対物レンズ６、により光デイス
ク７上に収束される。このとき、対物レンズ６、に一定
量の色収差があり、光ディスク７で反射した光の一定量
が半導体レーザー１に戻ると、同図（ａ）から山）のよ
うに光ディスク７の位置がずれても、半導体レーザー１
の発振波長が自動的にλｌからｈに変化する。このため
、自動的に光デイスク７上に焦点が合うという現象があ
る。これがセルフフォーカシング現象といわれるもので
あって、この現象自体は、第４６回応用物理学会講演会
（１９８５秋）で中村等により報告されている（同講演
予講集３Ｐ−Ｘ　−９参照）。 本発明は、このセルフフォーカシング現象を半導体レー
ザーとコリメートレンズとの間の焦点位置の調整（コリ
メート調整）に応用するため、対物レンズ６１の代りに
コリメートレンズ２として色収差のあるものを用い、半
導体レーザーの出射光量に対して０．１％以上の割合で
反射光が光ディスク７から半導体レーザー１に戻るよう
に、１／４波長板の光学軸を調整したものである。或い
は偏光ビームスプリッタ−及び２波長板に代えてビーム
スプリッタ−を配置することにより、このセルフフォー
カシング現象を焦点位置の調整に活用することもできる
。 すなわち、所定量の反射光を半導体レーザー１に戻し、
それによって半導体レーザー１から出射される光の波長
を自動的に変え、半導体レーザー１とコリメートレンズ
２との間の距離の微小な変化を吸収するものである。 （実施例〕 以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。 第１図は本実施例による光ヘッドの一例を示し、第２図
はその光ヘッドにおいて半導体レーザーの位置がずれた
場合を示す、なお、同図において、第４図で示した部品
等に対応するものは同一の符番で指示し、その説明を省
略した。 この光学系において、χ波長板５の光学軸は、光デイス
ク７面で反射され対物レンズ６を通過した反射光の一定
量がコリメートレンズ２１を介して半導体レーザー１に
戻るように調整されている。 また、コリメートレンズ２としては色収差のあるものを
使用している。 このような構成においては、半導体レーザー１とコリメ
ートレンズ２との距離が第１図、第２図のようにある範
囲で異なっていても、前述のセルフフォーカシング現象
によって自動的にコリメート調整される。 次いで、このような光ヘッドを用いたとき、半導体レー
ザーｌのコリメート調整精度がどの程度緩和されるかを
測定した結果を示す。 開口数ＮＡが０．５で物点の色収差が０．７３ｍ　／　
ｎｍのコリメートレンズ２１を用い、半導体レーザー１
を出た光の１０％が光ディスク７で反射して半導体レー
ザー１に戻るようにした。その結果、半導体レーザー１
とコリメートレンズ２．との相対距離を±８戸動かして
もコリメートレンズ２．を出た光は平行光とみなすこと
ができた。 これに対して、従来構成の光ヘッドにおいて開口数Ｎ八
が０．５のコリメートレンズを用いた場合、焦点深度±
１．６戸以下の精度でコリメート調整を行なう必要があ
った。 この対比から明らかなように、本実施例によるとき、コ
リメート調整に必要とされる位置決め精度が大幅に緩や
かになった。 また本実施例において、１／４波長板５を回転させるこ
とにより光ディスク７からの戻り光量を可変させながら
、コリメート調整を行なった。その結果、セルフフォー
カシング現象を利用したコリメート調整を行なうために
は、半導体レーザー１の発振モードをマルチモード化す
る必要があり、このマルチモード化を実現するためには
０．１％以上の戻り光量が必要であることが判った。半
導体レーザー１は、戻り光量の増加にしたがってマルチ
モード化していくが、０．１〜１％程度の戻り光量で十
分マルチモード化する。 次に、本発明の第２の実施例を第３図を参照しながら説
明する。 本実施例が第１実施例と異なる点は、第１実施例におけ
る偏光ビームスプリッタ−４及び１／４波長板５に代え
て、ビームスプリッタ−８を配設していることである。 そして、ビームスプリッタ−８の光束分割比を調整する
ことにより、光ディスク７から一定量の反射光が半導体
レーザー１に戻るようにしている。半導体レーザー１と
コリメートレンズ２．の距離が離れた場合でも、この半
導体レーザー１に戻された光によって、半導体レーザー
１が出射する光の波長がλｌ（第３図ｆａ）参照）から
ｈ（第３図（１））参照）となる。その結果、第１実施
例と同様にコリメート調整に要求される位置決めの精度
が緩やかになった。 なお、上述の実施例においては、コリメートレンズ２１
側に色収差を持たせたが、これに代えて対物レンズ６側
に色収差を持たせることも考えられる。しかしこれは、
以下に述べる理由により好ましくない。 すなわち、半導体レーザー１とコリメートレンズ２１の
距離がずれた場合、セルフフォーカシング現象により、
半導体レーザー１からの光は光デイスク７上にフォーカ
スするが、コリメートレンズ２、を出た光は平行光でな
くなってしまう。このため、非平行光束中に存在する偏
光ビームスプリッタ−により収束光に収差が生じてしま
う。また、光検出器に向かう光も平行光でなくなるため
、光検出器上の光が焦点ずれを起こし、正しい出力が得
られない。 このような理由により、本実施例においては、コリメー
トレンズ２．側に色収差を持たせている。 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては、光ディスク
等の光学的情報担体から反射される光の一部を半導体レ
ーザーに戻すようにしている。このとき、半導体レーザ
ーの出射光量を基準として０．１％以上の割合で光学的
情報担体からの反射光が半導体レーザーに戻るようにし
て、半導体レーザーから出射される光の波長を自動的に
変えることにより、コリメート調整に必要とされる精度
を緩やかにしている。このため、コリメート調整が大幅
に簡単化され、また開口数の大きなコリメートレンズを
使用できるようにもなった。したがって、半導体レーザ
ー光の利用効率の高い光ヘッドを容易に作製できるよう
になった。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明実施例の光ヘッドの構成図であり、第２
図は半導体レーザーとコリメートレンズとの間の距離が
変わった場合を示し、第３図は第２実施例を示す。また
、第４図は本発明の基礎となったセルフフォーカシング
現象の原理を説明する図であり、第５図は従来の光ヘッ
ドの基本構成図である。 に半導体レーザー　　　２：コリメートレンズ３：整形
プリズム　　　　４：偏光ビームスプリッタ−５：′１
／４波長板　　　　　　６：対物レンズ７：光ディスク
　　　　　８：ビームスブリッター２１：色収差を有す
るコリメートレンズ６１：色収差を有する対物レ ンズ特許出願人　　　　　富士ゼロックス株式会社代理
人　　手掘　益（ばか２ 名）第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザーとコリメートレンズと偏光ビームス
   プリッターと１／４波長板と対物レンズとを備えた光ヘ
   ッドにおいて、コリメートレンズに色収差を持たせ、出
   射光量を基準として０．１％以上の割合で光学的情報担
   体からの反射光が半導体レーザーに戻るように、前記１
   ／４波長板の光学軸を調整したことを特徴とする記録及
   び消去用光ヘッド。 ２、半導体レーザーとコリメートレンズとビームスプリ
   ッターとを備えた光ヘッドにおいて、出射光量を基準と
   して０．１％以上の割合で光学的情報担体からの反射光
   が半導体レーザーへ戻るように、前記ビームスプリッタ
   ーの光束分割比を調整したことを特徴とする記録及び消
   去用光ヘッド。