JP3034681B2 - 光記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的に情報の記録再生
を行う光記録再生装置に関し、特に複数の発光源を有
し、かつ並列的に情報の記録再生を行う光記録再生装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より光学的手段、例えばレーザビー
ムを用いて、回転するディスク状の情報記録媒体上に、
同心円状または螺旋状に情報を記録再生する光記録再生
装置が知られている。ところで、電子計算機等の発達と
普及とともに取扱われる情報量が増大し、光記録再生装
置においても、単位時間当りに記録再生が行える情報量
（転送レート）の向上が要求されている。この転送レー
トの向上には、例えば特開平１−３１２７４７号公報に
示されているように、複数のレーザビームを出射するア
レイ型の半導体レーザを用いて、並列的に情報の記録再
生を行う方法がある。以下にこの従来例の構成を図を用
いて説明する。

【０００３】図７は従来の光記録再生装置の光学系を示
す平面図である。図において、１は半導体レーザアレイ
であり、ここでは４本のレーザビーム２を出射するもの
を示している。図８は半導体レーザアレイ１の斜視図で
あり、半導体レーザアレイ１の４本のレーザビーム２は
同一の活性層３より出射される。半導体レーザアレイ１
のレーザビーム出射方向には、コリメータレンズ４、ビ
ームスプリッタ５、対物レンズ６が順次配設されてお
り、対物レンズ６によって情報記録媒体７面上に４つの
集光スポット２Ａが形成されている。なお、特開平１−
３１２７４７号公報では４つの集光スポットのうち、中
央の２つの集光スポットは情報記録媒体７の平坦部上
に、両端の２つの集光スポットは情報記録媒体７に設け
られた案内溝上に形成されているが、この様な配置は本
発明の目的とは無関係なので、ここでは情報記録媒体７
面上の隣接する４つの情報トラック上に、４つの集光ス
ポット２Ａがそれぞれ形成されているとして説明する。
情報記録媒体７で反射された４つのレーザビーム２は、
ビームスプリッタ５で反射され、さらに複合プリズム８
で反射光と透過光とに分離される。このうち反射光は、
レンズ９を介して少なくとも４つの受光面からなる光検
知器１０に入射する。透過光の方向には、第１のプリズ
ム１１、第２のプリズム１２が配設されており、各プリ
ズムの反射面１１Ａ、１２Ａの透過方向に光検知器１
３、１４がそれぞれ配設されている。なお、図７に示す
光記録再生装置のうち、情報記録媒体７を除いた光学部
品で構成される部分は一般に光ヘッドと呼ばれている。

【０００４】次に動作について説明する。対物レンズ６
によって情報記録媒体７面上に形成された４つの集光ス
ポット２Ａは、隣接する４本の情報トラック上にそれぞ
れ配置されている。従って、これらの４つの集光スポッ
ト２Ａによって並列的に情報を記録再生することで、情
報の転送レートを向上させることが可能になる。

【０００５】ところで、４つの集光スポット２Ａを用い
て並列的に情報の記録再生を行なうためには、各集光ス
ポットが所定の情報トラック上に正しく配置されている
ことが必要であり、これを実現するために、この従来例
においては以下に述べるような手段を用いている。第１
のプリズム１１に入射した４つのレーザビーム２は、入
射角の違いにより、両端の２つのレーザビームのうちの
一方のレーザビームだけが反射面１１Ａを透過し、光検
知器１３に入射する。また、反射面１１Ａで反射された
残りの３つのレーザビームは、第２のプリズム１２に入
射するが、同じく入射角の違いによって、両端の２つの
レーザビームのうちの他方のレーザビームが反射面１２
Ａを透過し、光検知器１４に入射する。２つの光検知器
１３、１４は、それぞれ２つの受光面からなる２分割光
検知器であり、所謂プッシュプル法と呼ばれる公知のト
ラッキングエラー検出方式によって、両端の２つのレー
ザビームがそれぞれ所定の情報トラック上を正しく追従
しているかどうかの判別が行われる。もし正しく追従し
ていない場合には、図示していない可変機構によって補
正制御がなされ、結果として４つの集光スポット２Ａ
が、順次隣接する情報トラック上に配置される。

【０００６】再生信号の検出は、情報記録媒体７で反射
された各レーザビーム２を、少なくとも４つの受光面か
らなる光検知器１０によって独立に検出することで行わ
れる。この従来例では、４つの集光スポットで並列的に
情報の記録再生が行えるため、情報の転送レートを４倍
に向上することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光記録再生装置
は以上のように、半導体レーザアレイ１から出射された
４本のレーザビーム２の各ビームをコリメータレンズ４
で平行ビームに変換し、対物レンズ６に入射するよう構
成されているので、以下に述べるような問題点があっ
た。これを図９から図１１を用いながら説明する。図９
は従来の光記録再生装置の問題点を説明するために必要
な光学系の平面図である。図において、符号４、６は図
７と同じものであり、他の光学系部品は省略して示して
いる。１５は光学系の光軸である。同図（Ａ）におい
て、Ｓ１は光軸１５上にある半導体レーザアレイ１の一
つの発光点である。この場合、コリメータレンズ４を出
射後の平行ビーム１６は光軸１５に対して平行に進み、
対物レンズ６の中心に入射する。一方、同図（Ｂ）にお
いて、Ｓ２は光軸１５に対してＨだけ軸外にある半導体
レーザアレイ１の一つの発光点である。この場合、コリ
メータレンズ４を出射後の平行ビーム１７は光軸１５に
対して平行ではなくなり、平行ビーム１７の主光線１７
Ａは、光軸１５からＤだけずれて対物レンズ６に入射す
る。ここで、コリメータレンズの焦点距離をＦＣとする
と、光軸１５に対する主光線１７Ａの傾きＵ１は次式で
与えられる。 Ｕ１＝Ｈ／ＦＣ （１） さらにコリメータレンズ４と対物レンズ６間の光路長を
Ｌとすると、対物レンズ６位置において主光線１７Ａの
光軸１５からのずれＤは次式で与えられる。 Ｄ＝Ｌ・Ｕ１−Ｈ ＝（Ｌ／ＦＣ−１）・Ｈ （２） 上式において、Ｌ／ＦＣが１に比べて充分大きいなら
ば、 Ｄ＝Ｌ・Ｈ／ＦＣ （３） とすることができる。半導体レーザアレイ１を光源とし
て用いた場合、少なくとも一つの発光点を除く他のすべ
ての発光点が必然的に光軸１５外に位置するため、各レ
ーザビームには少なからずずれＤが発生することにな
る。ここでずれＤは、発光点Ｓ２の光軸１５からの距離
Ｈと、光路長Ｌ１に比例して大きくなり、平行ビーム１
７が対物レンズ６に入射する割合が小さくなる。このこ
とは情報記録媒体７面上で所定の光強度のレーザビーム
が得られなくなることを意味しており、信頼性の高い情
報の記録再生が行なえない可能性が生じる。

【０００８】ところで一般に半導体レーザの出射ビーム
形状は、図８に示すように活性層３に平行な方向の放射
角は狭く、反対に垂直な方向の放射角は広いという特性
があり、アレイ型の半導体レーザも同様である。出射ビ
ーム形状がこのように楕円状である場合、情報記録媒体
７面上に形成される集光スポット形状が同じく楕円的に
なることや、レーザビームの一部が光学部品等でけられ
るということが起こり、光強度の損失を生じることにつ
ながる。そこで、これらのことを回避する目的でビーム
整形と呼ばれる公知の手段を用いて、楕円状のビーム形
状をほぼ真円形状に補正する方法がある。

【０００９】図１０はビーム整形手段を用いた従来の光
記録再生装置において、図９（Ｂ）と同様に発生する問
題点を説明するための光学系要部の平面図である。図に
おいて、符号４、６、１５は図９と同じものである。１
８は半導体レーザの狭い方向（以後水平方向）の放射角
を、広い方向（以後垂直方向）の放射角にほぼ一致する
よう拡大するためのビーム整形手段であり、その一例は
例えば特公昭６１−５３７７５号公報に開示されてい
る。ビーム整形手段１８はコリメータレンズ４のすぐ後
方に配置される。Ｓ２は図９（Ｂ）と同様に光軸１５か
らＨだけ軸外の発光点であり、コリメータレンズ４を出
射後の平行ビーム１９は光軸１５に対して平行ではな
い。コリメータレンズ４とビーム整形手段１８間の距離
をＬ１、この間の主光線１９Ａと光軸１５との傾きをＵ
１とすると、 Ｕ１＝Ｈ／ＦＣ （４） となり、ビーム整形手段１８位置における主光線１９Ａ
の光軸１５からのずれＤ１は次式で与えられる。 Ｄ１＝Ｌ１・Ｕ１−Ｈ ＝（Ｌ１／ＦＣ−１）・Ｈ （５） 次にビーム整形手段１８を透過した平行ビーム１９は、
ビーム整形手段１８のビーム径拡大率Ｍに依存して光軸
１５に対する傾きが変化する。ここでビーム径拡大率Ｍ
は、通常半導体レーザの水平方向の放射角に対する垂直
方向の放射角の比の値（以後楕円比と称する）が選ばれ
る。ビーム整形手段１８透過後の平行ビーム１９の主光
線１９Ｂと光軸１５との傾きをＵ２とすると、一般に Ｕ２＝Ｕ１／Ｍ＝Ｈ／ＦＣ／Ｍ （６）が 成立するので、対物レンズ６位置における主光線１９
Ｂの光軸１５からのずれＤ２は次式で与えられる。 Ｄ２＝Ｌ２・Ｕ２−Ｄ１ ＝（Ｌ２／ＦＣ／Ｍ−（Ｌ１／ＦＣ−１））・Ｈ （７） ここで、Ｌ２はビーム整形手段１８と対物レンズ６間の
距離である。次にコリメータレンズ４とビーム整形手段
１８間の距離Ｌ１がコリメータレンズ４の焦点距離ＦＣ
に等しいとすれば、（７）式は次式のように簡略化する
ことができる。 Ｄ２＝Ｌ２・Ｈ／ＦＣ／Ｍ （８） 従って、上式を（３）式と比較することにより、ビーム
整形手段１８を用いた光学系において、発光点が光軸外
にあるレーザビームの主光線のずれ量はこれを用いない
光学系に比べてビーム径拡大率分の一になることがわか
る。一般に、半導体レーザの狭い方向（水平方向）の放
射角に対する広い方向（垂直方向）の放射角の比は、２
から４程度であるため、ビーム整形手段１８を用いた光
学系ではこれを用いない場合に比べずれ量を１／２から
１／４にすることできる。しかし、ずれ量は光路長Ｌ２
に比例するため、Ｌ２を充分小さく抑えないかぎり、ず
れ量を無視することができず、やはり所定の光強度のレ
ーザビームが得られない可能性が生じる。

【００１０】次に具体例を用いて主光線のずれ量と、こ
れに伴う光学系透過率の減少を示す。図１１はビーム整
形手段１８を用いた光学系における光路長と主光線及び
光学系透過率の関係を示すグラフ図であり、横軸の光路
長Ｌ２は図１０に示す距離、左側縦軸は（８）式で表さ
れる主光線のずれ量、右側縦軸は光学系の透過率、であ
る。計算の条件も併せて図示しているが、 ・半導体レーザの水平方向の放射角を１０度（半値全
角） ・半導体レーザの垂直方向の放射角を３０度（半値全
角） ・半導体レーザ発光点の光軸からの距離Ｈ＝０．２ｍｍ ・ビーム整形手段のビーム径拡大率Ｍ＝３ ・コリメータレンズの焦点距離ＦＣ＝７ｍｍ ・対物レンズの焦点距離ＦＯ＝４ｍｍ ・対物レンズの開口半径ＲＯ＝２ｍｍ ・光学部品の透過率１００％ を用いた。なお光学系透過率の計算において、半導体レ
ーザのレーザビーム強度プロファイルはガウシアンと仮
定した。発光点が光軸上の場合は、光路長Ｌ２＝０と同
じ条件となる。この場合主光線のずれは発生せず、光学
系の透過率は５７．５％が得られる。一方上記の条件で
光路長Ｌ２＝１００ｍｍでは、主光線のずれはＤ２＝
０．９５ｍｍになり、透過率は５１．０％に減少する。

【００１１】以上に述べた問題点をまとめるならば、半
導体レーザアレイを用いた従来の光記録再生装置では、
発光点が光軸外にあるレーザビームは対物レンズ位置に
おいてその主光線と光軸とのずれが発生する。このずれ
量は、発光点の光軸からの距離と光路長に比例する。従
って半導体レーザアレイの各発光点のうち、外側の発光
点からのレーザビーム程、光量の損失が大きくなる。ま
たビーム整形手段１８を用いた光学系では、上記ずれ量
はビーム径拡大率に逆比例する。従ってビーム径拡大率
を大きくすれば、このずれ量を小さくしていくことは可
能である。しかし、光源の放射角の楕円比以上に水平方
向のビーム径の拡大を行えば、対物レンズによる入射レ
ーザビームのけられが増大し、対物レンズ出射ビームの
光量損失という問題を引き起こす。さらに、上記ずれ量
は出射光路長にも比例する以上、光路長を短くできない
ような光記録再生装置においては、発光点が光軸外にあ
るレーザビームについて光量損失という大きな問題点が
発生する。

【００１２】本発明は上述のような問題点を解消するた
めになされたもので、半導体レーザアレイを用いた光記
録再生装置において、発光点が光軸外にあるレーザビー
ムに関し、光路長の大きい光学系でも、発光点が光軸外
にある対物レンズ出射ビームの光量損失を小さくできる
光記録再生装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明に
係る光記録再生装置は、複数の発光点を有するレーザア
レイからのレーザビームを光学系を介して情報記録媒体
に集光照射して、情報の記録または再生を行なう光記録
再生装置において、上記レーザビーム出射方向に対して
コリメータレンズの直後に配置され、上記複数の発光点
が並ぶ水平方向にビーム径拡大作用を有し、かつ、整形
後のレーザビームの上記水平方向におけるビーム径が該
水平方向に直交する垂直方向のビーム径よりも所定値以
上大きな楕円形状とする第１のビーム整形手段と、上記
レーザビーム出射方向に対して対物レンズの直前に配置
され、上記複数の発光点が並ぶ該水平方向にビーム径縮
小作用を有し、かつ、前記ビーム径縮小作用により上記
レーザビーム径がこの対物レンズの直前にて略真円とな
るようにビーム径縮小率が設定された第２のビーム整形
手段とを備えるようにしたものである。また、本願の請
求項２の発明に係る光記録再生装置は、請求項１記載の
光記録再生装置において、上記所定値が２以上の値であ
るようにしたものである。

【００１４】また、本願の請求項３の発明に係る光記録
再生装置は、請求項１記載の光記録再生装置において、
上記レーザアレイとして半導体レーザアレイを用いるよ
うにしたものである。

【００１５】また、本願の請求項４の発明に係る光記録
再生装置は、請求項１記載の光記録再生装置において、
上記コリメータレンズの直後に配置する第１のビーム整
形手段、および上記対物レンズの直前に配置する第２の
ビーム整形手段を構成する光学部品として、三角プリズ
ム、または色消し型の三角プリズム、またはシリンドリ
カルレンズを使用するようにしたものである。

【００１６】また、本願の請求項５の発明に係る光記録
再生装置は、等方的な放射角分布、もしくは等方的な二
次元強度分布を有する複数の光源からのレーザビームを
光学系を介して情報記録媒体に集光照射して、情報の記
録または再生を行なう光記録再生装置において、上記レ
ーザビーム出射方向に対してコリメータレンズの直後に
配置され、上記複数の発光点が並ぶ方向のレーザビーム
径を拡大する第１のビーム整形手段と、上記レーザビー
ム出射方向に対して対物レンズの直前に配置され、上記
複数の発光点が並ぶ方向のビーム径縮小作用を有し、上
記ビーム径縮小作用により上記レーザビーム径が略真円
となるようにビーム径縮小率が設定された第２のビーム
整形手段とを備えるようにしたものである。

【００１７】さらに、本願の請求項６の発明に係る光記
録再生装置は、請求項１記載の光記録再生装置におい
て、光記録再生装置の光学系部分である光ヘッドが、固
定部と可動部とからなる分離型の光ヘッドであり、上記
複数の発光点が並ぶ方向にビーム径拡大作用を有する上
記第１のビーム整形手段を上記固定部に配置し、上記複
数の発光点が並ぶ方向にビーム径縮小作用を有する上記
第２のビーム整形手段を上記可動部に配置するようにし
たものである。

【００１８】

【作用】本願の請求項１に係る発明においては、上述の
ように構成したことにより、光源の発光点が並ぶ方向に
ビーム径を拡大するので、発光点が光軸外にあるレーザ
ビームの主光線の光軸からのずれが小さくなり、さらに
対物レンズの直前で光源の発光点が並ぶ方向にビーム径
を縮小するので、レーザビームの断面形状がほぼ真円に
なる。また、本願の請求項２に係る発明においては、上
述のように構成したことにより、第１のビーム整形手段
が整形後のレーザビームの上記水平方向におけるビーム
径が該水平方向に直交する垂直方向のビーム径よりも２
以上の所定値だけ大きな楕円形状とするので、レーザビ
ームの断面形状がほぼ真円になり、かつ、光軸外に発光
点があるレーザビームの光量損失を軽減する。また、本
願の請求項３に係る発明においては、上述のように構成
したことにより、レーザアレイとして半導体レーザアレ
イを用いたものにおいて、光源の発光点が並ぶ方向にビ
ーム径を拡大するので、発光点が光軸外にあるレーザビ
ームの主光線の光軸からのずれが小さくなり、さらに対
物レンズの直前で光源の発光点が並ぶ方向にビーム径を
縮小するので、レーザビームの断面形状がほぼ真円にな
る。また、本願の請求項４に係る発明においては、上述
のように構成したことにより、上記コリメータレンズの
直後に配置する第１のビーム整形手段、および上記対物
レンズの直前に配置する第２のビーム整形手段を構成す
る光学部品として、三角プリズム、または色消し型の三
角プリズム、またはシリンドリカルレンズを使用したも
のにおいて、光源の発光点が並ぶ方向にビーム径を拡大
するので、発光点が光軸外にあるレーザビームの主光線
の光軸からのずれが小さくなり、さらに対物レンズの直
前で光源の発光点が並ぶ方向にビーム径を縮小するの
で、レーザビームの断面形状がほぼ真円になる。

【００１９】また、本願の請求項５に係る発明において
は、上述のように構成したことにより、放射角が等方的
な光源においても発光点が並ぶ方向にビーム径の拡大を
行なうので、発光点が光軸外にあるレーザビームの主光
線の光軸からのずれが小さくなり、さらに対物レンズの
直前で発光点が並ぶ方向にビーム径を縮小するので、レ
ーザビームの断面形状がほぼ真円に保たれる。

【００２０】また、本願の請求項６に係る発明において
は、上述のように構成したことにより、光記録再生装置
が、光ヘッドが固定部と可動部とからなる形態のもので
あっても、可動部側に配置された第２のビーム整形手段
によって、可動部の移動に伴う光路長変動の影響をほと
んど受けることがない。

【００２１】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の一実施例の光記録再生装置の
光学系を示す平面図である。図において、符号１、２、
２Ａ、４ないし７は、図７に示す従来例と同じものであ
る。２０は第１のビーム整形手段であり、半導体レーザ
アレイ１の発光点が並ぶ方向にビーム径拡大作用を有す
るよう、レーザビーム出射方向に対してコリメータレン
ズ４の直後に配置される。２１は第２のビーム整形手段
であり、同じく半導体レーザアレイ１の発光点が並ぶ方
向にビーム径縮小作用を有するよう、対物レンズ６の直
前に配置される。第１のビーム整形手段２０および第２
のビーム整形手段２１には種々の方式があるが、ここで
はそれぞれ三角プリズム２０Ａと２０Ｂ、２１Ａと２１
Ｂを用いた方式を示している。２３は情報記録媒体７面
からの反射光を検出し、情報信号の再生等を行なう検出
光学系であるが、詳細については省略する。

【００２２】本発明の動作について説明する。図１にお
いて、コリメータレンズ４によって平行ビームに変換さ
れたレーザビーム２は、三角プリズム２０Ａの斜面に入
射する。ここで屈折作用を受けたレーザビーム２は、三
角プリズム２０Ａの出射面でほぼ垂直に出射する。従っ
て、入射面での屈折により入射面に平行な方向のレーザ
ビーム径の拡大が行なわれる。このような三角プリズム
を用いたビーム整形手段は、例えば特公昭６１−５３７
７５号公報で述べられている。図１に示す第１のビーム
整形手段２０では、三角プリズム２０Ａの後方に同一形
状の三角プリズム２０Ｂを配置し、三角プリズム２０Ａ
で拡大されたレーザビーム２の入射面に平行な方向のビ
ーム径を再度拡大させている。第２のビーム整形手段２
１は、第１のビーム整形手段２０と逆の動作をする。す
なわち、レーザビーム２を三角プリズム２１Ａにほぼ垂
直に入射させ、三角プリズム２１Ａから出射する際に受
ける屈折作用にて逆に入射面に平行な方向のレーザビー
ム径が縮小される。ここでも同様に、二つの三角プリズ
ム２１Ａと２１Ｂを用いて二段階のビーム径縮小を行な
っている。ここで、半導体レーザアレイ１の放射角の楕
円比をＭとし、第１のビーム整形手段２０のビーム径拡
大率をＴ・Ｍとおく。Ｔは１より大きい数であり、ビー
ム拡大係数と呼ぶことにする。一方、第２のビーム整形
手段２１のビーム径拡大率を１／Ｔとおく。これによ
り、第１のビーム整形手段２０と第２のビーム整形手段
２１を透過したレーザビーム２のビーム径拡大率は結局
Ｍとなり、放射角の楕円比と一致させることができる。
つまり、第１のビーム整形手段２０で放射角の楕円比よ
りも大きくビーム径の拡大を行なった後、第２のビーム
整形手段２１で放射角の楕円比に一致するよう縮小を行
なうのである。

【００２３】図１に示す光学系にて対物レンズ位置での
主光線のずれを求める。図２は主光線のずれを求めるた
めの光学系要部平面図である。Ｓ２は光軸１５からＨだ
け軸外にある発光点である。コリメータレンズ４を出射
後の平行ビーム２４は光軸１５に対して傾斜し、コリメ
ータレンズ４と第１のビーム整形手段２０間における主
光線２４Ａの傾きをＵ１、間隔をＬ１、第１のビーム整
形手段２０と第２のビーム整形手段２１間における主光
線２４Ｂの傾きをＵ２、第２のビーム整形手段２１と対
物レンズ６間における主光線２４Ｃの傾きをＵ３とす
る。また、第１のビーム整形手段２０と対物レンズ６間
の距離をＬ２とし、さらに０より大きく１より小さい数
Ｋ（距離係数と称す）を導入し、第１のビーム整形手段
２０と第２のビーム整形手段２１間の距離をＫ・Ｌ２、
第２のビーム整形手段２１と対物レンズ６間の距離を
（１−Ｋ）・Ｌ２とおく。

【００２４】各位置での主光線２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ
の傾きＵ１、Ｕ２、Ｕ３はそれぞれ次のように表され
る。 Ｕ１＝Ｈ／ＦＣ （９） Ｕ２＝Ｈ／ＦＣ／Ｔ／Ｍ （１０） Ｕ３＝Ｈ／ＦＣ／Ｍ （１１） 第１のビーム整形手段２０位置での主光線２４Ａの光軸
１５からのずれＤ１は次式で与えられる。 Ｄ１＝Ｌ１・Ｕ１−Ｈ ＝Ｌ１・Ｈ／ＦＣ−Ｈ ＝（Ｌ１／ＦＣ−１）・Ｈ （１２） 第２のビーム整形手段２１位置での主光線２４Ｂの光軸
１５からのずれＤ２は次式で与えられる。 Ｄ２＝Ｋ・Ｌ２・Ｕ２＋Ｄ１・Ｔ・Ｍ （１３） 対物レンズ６位置での主光線２４Ｃの光軸１５からのず
れＤ３は次式で与えられる。 Ｄ３＝（１−Ｋ）・Ｌ２・Ｕ３＋Ｄ２／Ｔ （１４） ここで従来例と同様に、距離Ｌ１をコリメータレンズ４
の焦点距離ＦＣに等しくとれば（１２）式のＤ１は零と
なり、さらに（１４）式を整理すると次式のようにな
る。 Ｄ３＝（１−Ｋ）・Ｌ２・Ｕ３＋Ｋ・Ｌ２・Ｕ２／Ｔ ＝（（１−Ｋ）＋Ｋ／Ｔ／Ｔ）・Ｈ・Ｌ２／ＦＣ／Ｍ（１５） ここで、距離および拡大率にかかわる因子として Ｐ＝（１−Ｋ）＋Ｋ／Ｔ／Ｔ （１６） を定義する。もし第２のビーム整形手段２１が無いとす
れば、上式においてＫ＝１、Ｔ＝１とおけばよく、Ｐ＝
１となって（１５）式は従来例で導いた（８）式に一致
する。また、Ｐを１より小さくできれば主光線のずれＤ
３も小さくなり、このためには距離係数Ｋとビーム拡大
係数Ｔをともに大きくとればよいことがわかる。距離係
数Ｋを大きくとるには、第２のビーム整形手段２１と対
物レンズとの距離を短くすればよい。またビーム拡大係
数Ｔを大きくとるには、第１のビーム整形手段２０の拡
大率を半導体レーザアレイの放射角の楕円比よりも大き
くすればよい。

【００２５】次に具体例を用いて、主光線のずれ量と光
学系透過率を示す。図３は第１のビーム整形手段２０お
よび第２のビーム整形手段２１を用いた光学系における
ビーム拡大係数と光学系透過率の関係を示すグラフ図で
あり、横軸にビーム拡大係数Ｔ、左側縦軸は因子Ｐ、右
側縦軸は光学系の透過率、である。計算の条件も併せて
図示しているが、 ・半導体レーザの水平方向の放射角を１０度（半値全
角） ・半導体レーザの垂直方向の放射角を３０度（半値全
角） ・半導体レーザ発光点の光軸からの距離Ｈ＝０．２ｍｍ ・ビーム径拡大率Ｍ＝３ ・コリメータレンズの焦点距離ＦＣ＝７ｍｍ ・対物レンズの焦点距離ＦＯ＝４ｍｍ ・対物レンズの開口半径ＲＯ＝２ｍｍ ・光学部品の透過率１００％ ・コリメータレンズ４と対物レンズ６間距離Ｌ２＝１０
０ｍｍ ・距離係数Ｋ＝０．２ を用いた。なお光学系透過率の計算において、半導体レ
ーザのレーザビーム強度プロファイルはガウシアンと仮
定した。ビーム拡大係数Ｔが１の場合は、前述のように
第２のビーム整形手段２１が無い場合に相当し、光学系
透過率は５１％となる。Ｔ＝２の場合、因子Ｐは０．３
８、光学系透過率は５６．４％が得られ、またＴ＝３の
場合、因子Ｐは０．２９、光学系透過率は５６．９％が
得られる。ところで、図１１より発光点が光軸上にある
場合での光学系透過率は５７．５％であったから、Ｔを
２以上にとれば光量の損失を大幅に改善でき、しかも光
軸上の発光点とほぼ同等の透過率が得られる。

【００２６】実施例２．図４は本発明の他の実施例の光
記録再生装置光学系を示す平面図である。図において、
符号１、２、４から７、２３は図１と同じものである。
２０Ｃは第１のビーム整形手段を構成する三角プリズム
であり、半導体レーザアレイ１の発光点が並ぶ方向にビ
ーム径拡大作用を有するよう、レーザビーム出射方向に
対してコリメータレンズ４の直後に配置される。２１Ｃ
は第２のビーム整形手段を構成する三角プリズムであ
り、同じく半導体レーザアレイ１の発光点が並ぶ方向に
ビーム径縮小作用を有するよう、対物レンズ６の直前に
配置される。実施例１．ではそれぞれ三角プリズムを２
段にして構成していたものを、実施例２．では１段にし
たものである。

【００２７】実施例３．実施例１および実施例２におい
て、三角プリズム２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２１Ａ、２
１Ｂ、２１Ｃを色消し型にすれば、半導体レーザアレイ
１の各発光点の発振波長変動や発光点間の発振波長ずれ
が原因となって発生する主光線の角度ずれを無くすこと
ができる。

【００２８】実施例４．図５は本発明の他の実施例の光
記録再生装置光学系を示す平面図である。図において、
符号１、２、４から７、２３は図１と同じものである。
実施例１および実施例２では、三角プリズムを用いた構
成としたが、シリンドリカルレンズを用いることもでき
る。２４はシリンドリカル凹レンズ２４Ａとシリンドリ
カル凸レンズ２４Ｂとから構成される第１のビーム整形
手段であり、各レンズ２４Ａと２４Ｂは半導体レーザア
レイ１の発光点が並ぶ方向にレンズ作用を有するように
配置されている。２５はシリンドリカル凸レンズ２５Ａ
とシリンドリカル凹レンズ２５Ｂとから構成される第２
のビーム整形手段であり、同じく各レンズ２５Ａと２５
Ｂは半導体レーザアレイ１の発光点が並ぶ方向にレンズ
作用を有するように配置されている。なお、シリンドリ
カルレンズを用いたビーム整形については、例えば特公
昭６２−３２５３２号公報で示された公知の技術があ
る。図５においては、シリンドリカル凹レンズと凸レン
ズの組合せを示しているが、シリンドリカル凸レンズを
２枚組合せてもビーム整形を行なうことができる。

【００２９】実施例５．図６は本発明の他の実施例の光
記録再生装置光学系を示す平面図である。図において、
符号１、２、４、６、７、２０、２１は図１と同じもの
である。２６は光ヘッドの固定部であり、光ヘッドを構
成する部品のうち、半導体レーザアレイ１、コリメータ
レンズ４、第１のビーム整形手段２０、検出光学系（図
示省略）等が含まれる。２７は光ヘッドの可動部であ
り、光ヘッドを構成する部品のうち、対物レンズ６、反
射ミラー２８および第２のビーム整形手段２１等が含ま
れる。可動部２７は移動機構２９によって、情報記録媒
体７面の所定の位置に位置決めされる。このように光ヘ
ッドを固定部２６と可動部２７に分離した構成とするこ
とによって可動部２７の重量を軽減でき、従って位置決
めの高速化を図ることができる。このような構成では、
可動部２７の位置によってコリメータレンズ４と対物レ
ンズ６間の距離が随時変動し、同時に（１５）式で与え
られる主光線のずれ量も変動する。しかし、第１のビー
ム整形手段２０をコリメータレンズ４に近接させて固定
部２６に配置させ、第２のビーム整形手段２１を対物レ
ンズ６に近接させて可動部２６に配置させることで、発
光点が光軸外にあるレーザビームの主光線のずれ量およ
びその変動量を小さく抑えることができる。従って、可
動部２７の移動に伴う光量の変動を小さく抑えることが
できる。

【００３０】実施例６．上記実施例においては、半導体
レーザアレイ１の放射角が方向により異なる、つまり楕
円的である場合で説明を行なったが、放射角が等方的な
場合においても本発明は有効である。すなわち放射角が
等方的であっても、発光点が並ぶ方向の放射角に対して
ビーム径の拡大を行ない、対物レンズ６の直前でこの方
向のビーム径の縮小を行なうことで発光点が光軸外にあ
るレーザビームの主光線のずれを小さくできる。この様
な場合は、（９）式以降の計算において、Ｍ＝１とおけ
ばよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１の
発明に係る光記録再生装置によれば、複数の発光点を有
するレーザアレイからのレーザビームを光学系を介して
情報記録媒体に集光照射して、情報の記録または再生を
行なう光記録再生装置において、上記レーザビーム出射
方向に対してコリメータレンズの直後に配置され、上記
複数の発光点が並ぶ水平方向にビーム径拡大作用を有
し、かつ、整形後のレーザビームの上記水平方向におけ
るビーム径が該水平方向に直交する垂直方向のビーム径
よりも所定値以上大きな楕円形状とする第１のビーム整
形手段と、上記レーザビーム出射方向に対して対物レン
ズの直前に配置され、上記複数の発光点が並ぶ該水平方
向にビーム径縮小作用を有し、かつ、前記ビーム径縮小
作用により上記レーザビーム径がこの対物レンズの直前
にて略真円となるようにビーム径縮小率が設定された第
２のビーム整形手段とを備えることにより、コリメータ
レンズ出射後の半導体レーザビームを放射角の楕円比よ
りも大きく発光点が並ぶ方向にビーム径の拡大をしたの
ち、対物レンズ入射直前で等方的なビーム径となるよう
上記方向のビーム径の縮小を行なうようにしたので、発
光点が光軸外にあるレーザビームの対物レンズ入射面で
の主光線ずれを小さく抑えることができ、マルチビーム
方式の光記録再生装置において発光点が光軸外にあるレ
ーザビームの光量損失を軽減できる効果がある。また、
本願の請求項２の発明に係る光記録再生装置によれば、
請求項１記載の光記録再生装置において、上記所定値が
２以上の値であるようにしたので、光軸外に発光点があ
るレーザビームの光量損失を軽減できる効果がある。ま
た、本願の請求項３の発明に係る光記録再生装置によれ
ば、請求項１記載の光記録再生装置において、上記レー
ザアレイとして半導体レーザアレイを用いるようにした
ので、発光点が光軸外にあるレーザビームの対物レンズ
入射面での主光線ずれを小さく抑えることができ、半導
体レーザアレイを用いたマルチビーム方式の光記録再生
装置において、発光点が光軸外にあるレーザビームの光
量損失を軽減できる効果がある。また、本願の請求項４
の発明に係る光記録再生装置によれば、請求項１記載の
光記録再生装置において、上記コリメータレンズの直後
に配置する第１のビーム整形手段、および上記対物レン
ズの直前に配置する第２のビーム整形手段を構成する光
学部品として、三角プリズム、または色消し型の三角プ
リズム、またはシリンドリカルレンズを使用するように
したので、発光点が光軸外にあるレーザビームの対物レ
ンズ入射面での主光線ずれを小さく抑えることができ、
マルチビーム方式の光記録再生装置において、光学部品
として、三角プリズム、または色消し型の三角プリズ
ム、またはシリンドリカルレンズを使用して、発光点が
光軸外にあるレーザビームの光量損失を軽減できる効果
がある。また、本願の請求項５の発明に係る光記録再生
装置によれば、等方的な放射角分布、もしくは等方的な
二次元強度分布を有する複数の光源からのレーザビーム
を光学系を介して情報記録媒体に集光照射して、情報の
記録または再生を行なう光記録再生装置において、上記
レーザビーム出射方向に対してコリメータレンズの直後
に配置され、上記複数の発光点が並ぶ方向のレーザビー
ム径を拡大する第１のビーム整形手段と、上記レーザビ
ーム出射方向に対して対物レンズの直前に配置され、上
記複数の発光点が並ぶ方向のビーム径縮小作用を有し、
上記ビーム径縮小作用により上記レーザビーム径が略真
円となるようにビーム径縮小率が設定された第２のビー
ム整形手段とを備えるようにしたので、発光点が光軸外
にあるレーザビームの対物レンズ入射面での主光線ずれ
を小さく抑えることができ、光源が等方的な放射角分
布、もしくは等方的な二次元強度分布を有するマルチビ
ーム方式の光記録再生装置において、発光点が光軸外に
あるレーザビームの光量損失を軽減できる効果がある。

【００３２】また、本願の請求項６の発明に係る光記録
再生装置によれば、請求項１記載の光記録再生装置にお
いて、光記録再生装置の光学系部分である光ヘッドが、
固定部と可動部とからなる分離型の光ヘッドであり、上
記複数の発光点が並ぶ方向にビーム径拡大作用を有する
上記第１のビーム整形手段を上記固定部に配置し、上記
複数の発光点が並ぶ方向にビーム径縮小作用を有する上
記第２のビーム整形手段を上記可動部に配置することに
より、分離型の光ヘッドにおいて、固定部に第１のビー
ム整形手段を配置し、可動部に第２のビーム整形手段を
配置するようにしたので、可動部位置移動による光路長
変化が生じても、発光点が光軸外にあるレーザビームの
光量変動を抑圧でき、上記光量が一定のものを得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による光記録再生装置の光路
系を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例１による光記録再生装置の光学
系要部平面図である。

【図３】本発明の実施例１による光記録再生装置のビー
ム拡大係数と光学系透過率の関係を示すグラフ図であ
る。

【図４】本発明の実施例２による光記録再生装置の光学
系を示す平面図である。

【図５】本発明の実施例４による光記録再生装置の光学
系を示す平面図である。

【図６】本発明の実施例５による光記録再生装置の光学
系を示す平面図である。

【図７】従来の光記録再生装置の光学系を示す平面図で
ある。

【図８】半導体レーザアレイを示す斜視図である。

【図９】従来の光記録再生装置の光学系の問題点を説明
するための光学系要部平面図である。

【図１０】従来の光記録再生装置においてビーム整形手
段を含む光学系の問題点を説明するための光学系要部平
面図である。

【図１１】従来の光記録再生装置において光路長に対す
る主光線のずれ量と光学系透過率との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レ−ザアレイ ２ レ−ザビ−ム ２Ａ 集光スポット ４ コリメ−タレンズ ６ 対物レンズ ７ 情報記録媒体 ２０、２４ 第１のビーム整形手段 ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 三角プリズム ２１、２５ 第２のビーム整形手段 ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 三角プリズム ２４Ａ、２５Ｂ シリンドリカル凹レンズ ２４Ｂ、２５Ａ シリンドリカル凸レンズ ２６ 固定部 ２７ 可動部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−84450（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−91832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32532（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−183430（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光点を有するレーザアレイから
   のレーザビームを光学系を介して情報記録媒体に集光照
   射して、情報の記録または再生を行なう光記録再生装置
   において、 上記レーザビーム出射方向に対してコリメータレンズの
   直後に配置され、上記複数の発光点が並ぶ水平方向にビ
   ーム径拡大作用を有し、かつ、整形後のレーザビームの
   上記水平方向におけるビーム径が該水平方向に直交する
   垂直方向のビーム径よりも所定値以上大きな楕円形状と
   する第１のビーム整形手段と、 上記レーザビーム出射方向に対して対物レンズの直前に
   配置され、上記複数の発光点が並ぶ該水平方向にビーム
   径縮小作用を有し、かつ、前記ビーム径縮小作用により
   上記レーザビーム径がこの対物レンズの直前にて略真円
   となるようにビーム径縮小率が設定された第２のビーム
   整形手段とを備えたことを特徴とする光記録再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光記録再生装置におい
   て、 上記所定値が２以上の値であることを特徴とする光記録
   再生装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光記録再生装置におい
   て、 上記レーザアレイが半導体レーザアレイであることを特
   徴とする光記録再生装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光記録再生装置におい
   て、 上記コリメータレンズの直後に配置する第１のビーム整
   形手段、および上記対物レンズの直前に配置する第２の
   ビーム整形手段を構成する光学部品として、 三角プリズム、または色消し型の三角プリズム、または
   シリンドリカルレンズを使用した ことを特徴とする光記
   録再生装置。
5. 【請求項５】 等方的な放射角分布、もしくは等方的な
   二次元強度分布を有する複数の光源からのレーザビーム
   を光学系を介して情報記録媒体に集光照射して、情報の
   記録または再生を行なう光記録再生装置において、 上記レーザビーム出射方向に対してコリメータレンズの
   直後に配置され、上記複数の発光点が並ぶ方向のレーザ
   ビーム径を拡大する第１のビーム整形手段と、 上記レーザビーム出射方向に対して対物レンズの直前に
   配置され、上記複数の 発光点が並ぶ方向のビーム径縮小
   作用を有し、上記ビーム径縮小作用により上記レーザビ
   ーム径が略真円となるようにビーム径縮小率が設定され
   た第２のビーム整形手段とを備えた ことを特徴とする光
   記録再生装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の光記録再生装置におい
   て、 光記録再生装置の光学系部分である光ヘッドが、固定部
   と可動部とからなる分離型の光ヘッドであり、 上記複数の発光点が並ぶ方向にビーム径拡大作用を有す
   る上記第１のビーム整形手段を上記固定部に配置し、 上記複数の発光点が並ぶ方向にビーム径縮小作用を有す
   る上記第２のビーム整形手段を上記可動部に配置したこ
   とを特徴とする光記録再生装置。