WO1987001467A1 - Anamorphic prism - Google Patents

Description

明 細 書 アナモルフ ィ 'ン ク プリ ズム 技術分野

本発明は、 ビームの放射角の異方性を補正するためのアナモルフ ィ ッ ク ブリ ズムに閩する ものである。

背景技術

例えば記録可能な光学記錄媒体用の光学へッ ドにおいては、 ビ— ムの利用効率を高めるために、 高開口数のコ リ メ ータ レ ンズが一般 的に用いられている。 そして、 半導体レーザが光源として用いられ ている場合は、 更にァ モルフ ィ ッ クプリ ズムを用いてビームの放 射角の異方性を補正する こ とが広く 行われている。

と こ ろで半導体レーザは、 温度や出力バヮ一等が変化したり光学 記録媒体からの戻り ビームが入射したりする こ とによ って、 1 0 〜 2 Ο ηηιの波長変勛 Δ を生じる。 そしてこの波長変動 Δ によって アナモルフ ィ ッ ク プリ ズムの屈折率が変化し、 その結果、 このアナ モルフ ィ ッ ク ブリ ズムからの出射ビームの角度が変化する可能性が ある。 しかし従来のアナモルフ ィ ッ クプリ ズムでは、 この点に対す る配慮がなかった。

例えば、 光学ガラ ス S F 1 3 を用いた単一のプリ ズムから成り拡 大倍率比 ^ 1.7 である従来のアナモルフ ィ ッ クプリ ズムでは、 厶 λ - 1 O nmで Δ ξ - 0.02* の出射角変化が生じる。 従って、 焦点距 離 f =4.5 «の対物レ ンズを用いた場合は、 光学記録媒体上で Δ _X = f · Δ I = 1.5 mだけビームスボッ トが横方向へ移動する。 そして Δ ^ 1 0 nm程度の波長変動は、 種々の条件によつて容易 に癸生し、 制御不可能である。 この結果、 記録や再生のためのビー ムスポッ トの位置制御も面難であり、 安定で正確な記録や再生を行 ゔことができない。

明の開示

本発明によるアナモルフ ィ ックプリ ズムは、 屈折率及び波長変動 による屈折率変化が夫々 n,及び Δ _{η ι}で且つ頂角が 6 , である第 1 の プ"リ ズムと、 '前記屈折率及び前記屈折率変化が夫々 n₂及び Δ _{η ζ}で且 つ頂角が _ζ であり前記第 1 のプリ ズムに接合されている第 2 のプ リ ズムとを夫々具備し、 前記第 1 のプリ ズムへ入射角 ø , で入射し た:ビームの前記第 2 のプリ ズムへの入射角を 0 ₂ としたとき、 前記 第 1及び第 2 のプリ ズム並びに前記入射角 Φ 2 が、 前記入射角 Φ Ζ

<前記頂角 0 , の場合は、

厶 η 2 ひ I

>

Δ n I η 2 n_t " .— sin'' ψ \

を満足し、 前記入射角 0 ₂ >前記頂角 S i の場合は、

Δ n z n I n I ²

. <

Δ n 1 n 2 n i ² — s in" φ \

¾r満足し、 且つ前記頂角 θ ₂ に対して前記第 2 のプリ ズムから前記 ビームが出射角 0 · で出射する様にしたものである。

この様にすることによって、 本発明によるアナモルフィ ックブリ ズムは、 波長に対する依存性をなく して、 色消し構造とすることが できる。

このために、 半導体レーザが光源として用いられており光学ディ スク等の光学記録媒体に対する情報の記録や再生のために使用され る光学へッ ドに本発明によるアナモルフィ ックブリ ズムを利用すれ ば、 半導体レーザの温度や出力パワー等が変化したり光学記錄媒体 からの戻り ビームが半導体レーザに入射したりすることによて半導 体レーザに波長変動が生じても、 アナモルフ ィ フ クプリ ズムからの 出射ビームの角度は変化しない。 従って、 上記の波長変動が生じて も、 光学記録媒体上で照射ビームのスボ ッ トが移動せず、 安定で正 確な記録や再生を行う こ とができる。

図面の簡単な説明

第 1図及び第 2図は夫々本発明の原理を説明するための側面図で ある。

第 3図〜第 6図は本発明の夫々第 1 〜第 4実施例を示す側面図で ある。

第 7図は第 1 実施例及び本発明の二つの従来例における波長と出 射角変化との関係を示すグラ フである。 '

発明を実施するための最良の-形態

以下、 本発明の第 1 〜第 4実施例を説明するが、 これらの実施例 の説明に先立ってまず第 1 図及び第 2図を参照しながら本発明の原 理を説明する。

第 1 図及び第 2図の何れのアナモルフ ィ ッ ク プリ ズム 1 1 におい ても、 頂角が夫々 ， 及び ₂ である第 1 及び第 2 のプリ ズム 1 2 及び 1 3 が互いに接合されている。

第 1 のプリ ズム 1 2 は、 波長 の光に対する屈折率が n !であり、 波長変動△ ス による屈折率変化が△ η ,である。 また第 2 のプリ ズム 1 3 の同様な屈折率及び屈折率変化は、 夫々 n ₂及び Δ _{Π 2}である。 アナモルフ ィ ッ ク プリ ズム 1 1 へ入射する波長 のビーム 1 4 の プリ ズム 1 2及び 1 3 での夫々 の入射角及び屈折角を、 夫々 ø , 、 f 1 、 Φ z 、 ξ ζ とする と、

s i n φ ι = η I · s i n ξ ！ © n ι · sin Φ z = n z · sin _z ②

が成立する。

また、 第 1図の場合は、

Φ Z = Θ ！ - ξ , ③

が成立し、 第 2図の場合は、

Φ 2 = θ , + ！ ③ '

が成立する。

そして、 ビーム 1 4 の波長が / ί + Δ ス へ変動する と、 ①式は、 sin Φ 1 = ( n 1 + n 1 ) - sin 、 ι + 厶 ！" , )

となるが、 Δ _{n t}及び Δ , が共に微小であるので、 この式を展開し て近似式で置換する と共に 2 次以上の近似項を 0 とする と、 この式 はヽ * "

sin φ l = n I · sin ξ ι + n i · Δ ξ _t · cos f _t + 厶 rii ' sin ζ _t となる。 従って、 この式と①式とから、

Δ n 1

Δ. ξ I = tan ξ ι ④

n i

が得られる。

また、 ビーム 1 4の波長が + Δ ス へ変動しても頂角 , は不変 であるので、 ③式及び③ ' 式は、

Φ 2 + 厶 0 _Z = Θ , - ( ξ , + Δ I , )

Φ 2 + Δ ø ₂ = Θ , + ( ξ , + Δ ξ , )

となる。 従って、 これらの式と③式及び③ ' 式とから、

厶 ø ₂ = — 厶 ₁ ⑤

Δ ø 2 = Δ ？ , ⑤ '

が得られる

更にまた、 ビーム 1 4の波長が + 厶 ス へ変動したとき、 ②式は、 ( n l + Δ n l ) · s in ( Φ ₂ + 厶 0₂ )

= (nz + Δ η2) · s i n ( ? 2 + 厶 2 )

となる。 しかし、 屈折角 ξ 2 に波長依存性がないとすれば、 Δ ₂ = 0 である力、ら、 こ の式は、

(ηι + 厶 ηι) - sin ( φ _ζ + 厶 0 _Ζ )

= (η₂ + 厶 Π ζ ) · s i η ξ _ζ

となる。 従って、 この式を展開して近似式で置換する と共に 2次以 上の近似項を 0 と し、 更に②式を用いる と、 厶 φ tan φ ⑤

が得られる。

そして⑥式に、 ⑤式または⑤ 式と、 ④式と、 ③式または③ ' 式 とを用いる と、

⑦ '

が得られる。

⑦式を展開する と、

厶 n:

tan + 1 一 tan σ

厶 n:

tan

Δ n

となるが、 tan ^: + 1 =

COS § l sin' n i

sin" Φ i -sin² φ

であるので、 結局、

厶 n: n i

tan

A n i

tan 9 i ―—

Δ

厶 sin² φ

⑧

が得られる

また、 ⑦ 式を展開する と、 同様にして

A n:

tan

n i n z

tan Θ

厶 n i

— sin² 厶 n n z

® '

が得られる。

③式及び⑧ ' 式の何れにおいても、 左辺と右辺の分子とが正であ るので、 右辺の分母も正でなければならない。

一方、 第 1図及び第 2図に示した様に、 ビーム 1 4がプリ ズム 1 3から出射角 0 ' で出射する様に頂角 5 ₂ を選定すると、 こ の出射 角はビーム 1 4 の波長に依存しない。

従って、 アナモルフ ィ ッ ク プリ ズム 1 1 を色消し構造とするため には、 第 1 図に示した様に入射角 Φ z <頂角 d , の場合は、 厶

>

Δ n i n₂ s in² ø

を満足し、 第 2図に示した様に入射角 ø ₂ >頂角 0 t の場合は、 厶 n n i n i

<

Δ n l n z n i ² s l n - ø ！

を満足する必要がある。

次に、 第 3図〜第 7図を参照しながら本発明の第 1 〜第 4実施例 を説明する。 これらの何れの実施例においてもアナモルフ ィ ッ クプ リ ズム 1 1 は、 光学ガラ ス B K 7 を用いた第 1 のプリ ズム 1 2 と光 学ガラス S F 1 1 を用いた第 2 のプリ ズム 1 3 とから成っている。

光学ガラス B K 7 は、 波長 = 7 8 O nmの光に対する屈折率 r = 1.5112であり、 波長変動厶 = 1 0 nmによ る屈折率変化 Δ _{η ι} = 0.00 02である。 また光学ガラ ス S F 1 1 は、 同様に屈折率 n_z = 1.7660、 屈折率変化 Δ _{n 2} = 0.0006である。

ま た これらの何れの実施例も、 アナモルフ ィ ッ ク プ リ ズム 〖 1 が 色消し構造であるのみならず、 ビーム 1 4 の入射方向と出射方向と を直交させて光学へッ ドを小型にでき る様に、 プ リ ズム 1 2 または 1 3 に反射面が設けられている。

第 1 〜第 4 の何れの実施例もビーム 1 4 の入射方向は図面中で左 から右へ向かう方向であるが、 第 3図の第 1 実施例は出射方向を図 面中で下から上へ向かう方向とするために第 2 のプリ ズム 1 3 に反 射面が設けられており、 第 4図の第 2実施例は出射方向を図面中で 上から下へ向かう方向とするために第 2 のプリ ズム 1 3 に反射面が 設けられており 、 第 5図の第 3実施例を出射方向を図面中で下から 上へ向かう方向とするために第 1 のプリ ズム 1 2 に反射面が設けら れており、 第 6図の第 4実施例は出射方向を図面中で上から下へ向 かう方向とするために第 1 のプリ ズム 1 2 に反射面が設けられてい る。

従って第 1及び第 2実施例では、 ビーム 1 4 に対して垂直な平面 1 5 を第 2 のプリ ズム 1 3 が有していれば、 これらのアナモルフ ィ ッ クプリ ズム 1 1 は少な く とも色消し構造となっている。

第 7図は、 図 Φに示す様に平行四辺形の側面を有し光学ガラ ス B K 7 または光学ガラ ス S F 1 3 のみから成る従来例と第 1 実施例と における夫々の波長と出射角変化との関係を示している。

この第 7図から明らかな様に、 第 1 実施例では出射角の波長に対 する依存性が殆んど無く 、 この第 1 実施例は略完全な色消し構造と なっている。

産業上の利用可能性

本発明は、 半導体レ一ザが光源として用いられており光学ディ ス ク等の光学記録媒体に対する情報 ©記錄ゃ再生のために使用される 光学へッ ド等に利用可能である。 そして本発明を利用 した光学へ ッ ドは、 半導体レーザに波長変勣が生じても、 光学記録媒体上で照射 ビームのスポ ッ 卜が移動せず、 安定で正確な記録や再生を行う こ と ができ る。

Claims

請 求 の 範 囲 ン

1 . 屈折率及び波長変動による屈折率変化が夫々 及び Δ _{η ι}で且 つ頂角が ⁵ , である第 1 のプリ ズム と、

前記屈折率及び前記屈折率変化が夫々 及び Δ _{η ζ}で且つ頂角が ₂ であり前記第 1 のプリ ズムに接合されている第 2 のプリ ズムとを夫 ケ具備し、

前記第 1 のプリ ズムへ入射角 ø , で入射したビームの前記第 2 の プリ ズムへの入射角を 0 _z と したとき、

前記第 1 及び第 2 のプリ ズム並びに前記入射角 ø , が、 前記入射 角 0 _z <前記頂角 Θ 、 の場合は、

A n 2 n i π I ²

>

厶 Π ι η 2 η i ^ζ — s 1 η ' ί> ι

を満足し、 前記入射角 0 _Ζ >前記頂角 ， の場合は

Δ n z n i π

. <

厶 Π ι η ζ η 1 ' — s ι η ' l

満足し、

且つ前記頂角 ₂ に対して前記第 2 のプリ ズムから前記ビー ム力く 出射角 0 ' で出射する様にしたアナモルフ ィ ッ クプリ ズム。

2 . 半導体レーザを光源と している光学へッ ドに用いられており 、 前記ビームが前記半導体レーザから出射されるこ と特徴とする請求 の範囲第 1 項に記載のアナモルフ ィ ッ クプリ ズム。