JPH02247612A

JPH02247612A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH02247612A
Application number: JP1068446A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Itami; 伊丹　敏; Fumitaka Abe; 文隆安部
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-03
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2956905B2

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】〔概要〕半導体レーザからの楕円ビームを円形ビームに整形する
ためのビーム整形光学系を有する光ディスク装置に関し
、光の波長が変化したときでも射出角度の変化が小さくな
るように補正でき、しかも従来に比べてコストアップと
ならない構成とすることを目的とし、半導体レーザを有する光源部から放射された光束断面形
状が楕円のコリメートビームを、光束断面形状が円形の
ビームに整形するためのビーム整形光学系を通した後対
物レンズを通して、光ディスク上に照射する光ディスク
装置において、前記ビーム整形光学系を少なくとも前記
コリメートビームが所定の入射角で入射される第１のプ
リズムと、該第１のプリズムを透過したコリメートビー
ムが入射されこれを前記対物レンズ方向へ出射する第２
のプリズムで構成し、かつ、該第１のプリズムの材料の
アラへ数を該第２のプリズムの材料のアツベ数より大に
設定して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ディスク装置に係り、特に半導体レーザから
の楕円ビームを円形ビームに整形するためのビーム整形
光学系を有する光ディスク装置に関する。

光ディスク装置において、光ディスクの情報の記録・再
生は、波長オーダーの非常に小さな光スポットを光ディ
スク上に形成して行なう。この光スポットを得るために
は、開口数（ＮＡ）の大きな対物レンズを用いる。

一方、半導体レーザを用いた光ディスク装置においては
、半導体レーザの発光強度のファーフィールドパターン
が楕円であるので、そのまま対物レンズに半導体レーザ
ビームを入射すると、対物レンズにより光ディスク上に
集束される光スポツト形状が楕円となってしまい、記録
・再生に支障をきたす。そこで、半導体レーザからの光
束断面形状が楕円のレーザビームを円形の光束断面形状
をもつビーム（円形ビーム）に補正してから対物レンズ
に入射するビーム整形光学系が必要とされる。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光ディスク装置のビーム整形光学系の一
例の構成図を示す。同図中、１１は光源部で、半導体レ
ーザ１２とコリメートレンズ１３とからなる。１４はビ
ームスプリッタ（ＢＳ）で、各々同一材料の第１の三角
プリズム１５と第２の三角プリズム１６とが組合わされ
た構成とされている。また、１７は対物レンズで、光デ
ィスク（図示せｆ）上に光スポットを形成する。

上記の構成において、半導体レーザ１２から放射された
レーザビームはコリメートレンズ１３により平行光とさ
れた後、第１の三角プリズム１５に入射された後、更に
第２の三角プリズム１６を透過した後対物レンズ１７に
入射される。

ここで、コリメートレンズ１３を透過するレーザご−ム
の光束断面形状は前記したように楕円であるが、三角プ
リズム１５及び１６により一方向のビーム径だけが拡大
されることにより、三角プリズム１６からは円形ビーム
が取り出され、対物レンズ１７に入射される。従って、
対物レンズ１７により形成される光スポットは円形とな
る。

（発明が解決しようとする課題）半導体レーザ１２はいろいろな理由によりモードホップ
が起こり、レーザビームの波長が変化することが知られ
ている。例えば、半導体レーザ１２を再生時の低出力状
態から記録のために高出力状態へ切替えると、その瞬間
にモードホップが起こり、レーザビームの波長が変化す
る。また、温度変化や戻り光の影響によってもモードホ
ップが起こり、波長が変化する１゜これにより、モードホップが起こる前は第５図に実線へ
で示す如き光路で伝搬しているレーザビームが、上記の
モードホップによる波長の変化により、ビームスプリッ
タ１４での屈折率が変化してしまい、同図に破線Ｂで示
す如き光路ヘシフトする。

この結果、従来は光スポットが第５図に１８で示す如く
光軸に垂直な方向（紙面に平行な方向）にシフトしてし
まうという欠点があった。

また、半導体レーザ１２を高周波駆動すると、レーザビ
ームの発振波長が多少広がるので、光軸に垂直方向にス
ポット径が大きくなってしまう。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、光の波長が
変化したときでも射出角度の変化が小さくなるように補
正でき、しかも従来に比べてコストアップとならない構
成とした光ディスク装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）第１図は本発明の原理構成図を示す。同図中、第４図と
同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する
。第１図において、２１は第１のプリズム、２２は第２
のプリズムである。本発明は少なくともこれら２つのプ
リズム２１及び２２からなり、かつ、第１のプリズム２
１の材料のアツベ数を第２のプリズム２２の材料のアツ
ベ数より大に設定して構成したものである。

〔作用〕

光源部１１から放射された光束断面形状が楕円のコリメ
ートビームは第１のプリズム２１に所定角度付近の入射
角で入射された後、第２のプリズム２２を透過して対物
レンズ１７に入射される。

本発明では第１のプリズム２１の材料（第１の材料）の
アツベ数をν仕第２のプリズム２２の材料（第２の材料
）のアラへ数をνｄ２とすると、νｄ１＞νｄ２（１）なる条件に設定されている。

ここで、アラへ数νｄは・一般にフラウンホーフ？−の
Ｃ線（波ｆ２６５６．２８ｎｓ　）　、　ｄ線（波長５
８７．５６０１　）　、　Ｆ線（波長４８６．１３ｎａ
　）に対する屈折率を夫々ｎｃ、ｎｄ、ｎＩ：とじたと
き、ｖ　　＝　（ｎｄ−１）／　（ｎＥ−ｎｃ　）　　
　　■と表わされる。従って、第１の材料のＣ線、ｄ線
及びＦＭに対する屈折率を夫々ｎｃ１．ｎ、１．及びｎ
Ｆｌとし、第２の材料のそれを夫々ｎｃ？　ｎｄ２゜及
びｎＦ２としたとき、シｄｌ、シｄ２はνｄｉ−（ｎｄ
ｌ　　１）／（ｎＦｌ−ｎＣ１）　　　　（３）νｄ２
＝　（ｎｄ２−１　）　／　（ｎＦ２−　ｎＣ２）　　
　　（４）となる。

前記（１）式の条件設定により、第２のプリズム２２の
分散が第１のプリズム２１のそれよりも大となり、第１
のプリズム２１に入射された」リメートビームが第２の
プリズム２２を透過して出射される際に、波長変化によ
るビームシフトを補正する方向にシフトされる。

これにより、コリメートビームが成る波長のときに第１
図に実線■で示す光路を形成している状態において、波
長が変化してもその光路は同図に破線■で示す如くにす
ることができ、ビームシフトが補正される。

なお、第１のプリズム２１と第２のプリズム２２どの境
界面２３をビームスプリッタ面とした場合は、従来と同
じ部品点数とすることができる。

（実施例〕第２図は本発明の一実施例を用いた光学系の構成図を示
す。同図中、第１図と同一構成部分には同一符号を付し
である。第２図において、２５は第１のプリズム２１に
相当する三角プリズム、２６は第２のプリズム２２に相
当する三角プリズムで、それらは組合わされてそれらの
境界面２７がビームスプリッタ面となるように構成され
ている。

三角プリズム２５のアツベ数をシｄｌ、三角プリズム２
６のアラへ数をシ、２としたとき、それらの間には前記
（１）弐〜（４）式で示した関係があるようになされて
いる。

光源部１１内の半導体レーザから放射されたレーザビー
ムは光源部１１内のコリメートレンズにより平行光とさ
れ、光束断面形状が楕円のコリメートビームとして三角
プリズム２５に入射される。

三角プリズム２５及び２６により所定の・一方向のビー
ム径が拡大されて光束断面形状が円形に整形され、また
光束が三角プリズム２５の入射光のそれよりも２倍〜３
倍程度大にされたコリメートビームは、対物レンズ１７
により光ディスク２８の表面に焦点一致して集束され、
円形の光スボツ１〜を形成する。

これにより、光ディスク２８から反射した光は対物レン
ズ１７及び三角プリズム２６を順次透過すると共に、境
界面２７で一部が反射され、更に１／２波長板２９．収
束レンズ３０を透過し、偏光ビームスプリッタ３１で二
つの偏光成分に分離される。

分離された二つの偏光成分は各々分割光ディテクタ３２
及び３３に入射され、そこで光電変換される。分割光デ
ィテクタ３２．３３の各出力信号は、再生信号、フォー
カスエラー信号、トラッキングエラー信号として使用さ
れる。

ところで、このような光ディスク装置の光学系に用いら
れるビーム整形光学系において、第３図に示す如く、三
角プリズム２５の入射コリメートビームの光束をｄｉ、
三角プリズム２６の出射コリメートビームの光束をｄｏ
とすると、整形倍率ｂ　１．ｔ　ｄ　ｏ　／　ｄ　ｉで
表わされる。また、第３図に示す如く、三角プリズム２
５への」リメートピームの入射角をθ１．三角プリズム
２５の頂角をθ２゜波長が変化したときのビームシフト
量を△Ｘとする。ここで、ビームシフトの方向は図中、
左方向を負、右方向を正とする。更にＰ＝（ｎｄｌ　　１）”ｄ１／Ｌ’ｃ１２　　　　　　
　（５１とおく。

従来は例えばｎ　ｄ１＝　１．５１６３３．θｌ　＝７
１．９゜θ２＝８４．Ｏ″　ｂ−２，５０であり、また
三角プリズム２５及び２６のアツベ数νｄ１．νｄ２が
同一で、例えば６４．１であり（よってＰ−０，５１６
）　、コリメートビームの波長が８３０ｎｌから８３５
ｎｌへ変化した場合は、シフトＭΔＸは−０，２９７μ
−であった（ただし、対物レンズ１７の焦点距離ｆＯ＝
４１１１Ｉｌのとき）。

すなわち、従来は補正を行なっていなかったので、半導
体レーデの波長変化５ｎｉで、光軸方向に約０．３μ鳳
シフトしてしまっていた。。

これに対し、以下説明する実施例では各人に示す如く各
パラメータを設定することにより、上記のシフト量ΔＸ
を小にしたものである。ただし、対物レンズ１７の焦点
距離ｆ、と」リメートビームの波長及びその変化量は従
来と同一条件に設定した。なお、コリメートビームは、
半導体レーザの低出力時（再生時）から高出力時（記録
時）へ切替えると、長波長方向に変化するので、上記の
従来例並びに以下の各実施例では８３０ｎａから８３５
ｎｍへ波長が変化したしのとしているが、短波長方向へ
変化した場合も本発明を同様に適用することができるこ
とは勿論である。

なお、以下の各表中、「材料１屈折率」は三角プリズム
２５の波長８３０ｎｍ又は８３５ｎ−のときの屈折率、
［材料２屈折率Ｊは三角プリズム２６の波長８３０ｎｉ
又は８３５ｎｍのときの屈折率を示す。

波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆｏ）＝４ｍ＋の
とき）〈実施例１〉波長変化特性（対物レンズ焦点外１１（１’ｏ）＝４Ｍ
のとき）〈実施例３〉波長変化特性（対物レンズ焦点外１１１ｆ（ｆｏ）＝４
履のとぎ）〈実施例２〉〈実施例４〉波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆ　。

４ｍｗのとぎ）〈実施例５〉波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆ。

４１１ＭＩのとき〉波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆ。

４　ｍのとき）〈実施例８〉波長変化特性（対物レンズ焦点塵ｇｌｉ（ｆ。

４Ｍのとき）〈実施例６〉波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆ。

４Ｊ１１＋のとぎ）〈実施例７〉〈実施例９〉波長変化特性（対物レンズ焦点距離（ｆ　。

〉４１１Ｉｌのとき）〈実施例１０〉波長変化特性（対物レンズ焦点塵［（ｆ’。

４ｍのとき）アラへ数とは異なる）。

以上の各実施例かられかるように、Ｐは０．７５　＜Ｐ
＜　１．１　　　　　　　　　　　　　（６）なる不等
式を満足する必要がある２１本発明の実験結果によれば
、Ｐ≦０．７５のときは波長変化によるビームシフトの
補正が不足し、Ｐ≧　１．１のときは波長変化によるビ
ームシフトの補正が過剰となるからである。

以上の各実施例によれば、入射角θ１が７０゜付近とさ
れ、また従来と同じ波長変化に対してビームシフト聞Δ
Ｘは半分以下となり、特に実施例１０の場合には略せ口
にすることができる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、第１図に示した第２のプリズム２２を同じア
ラへ数の２つの三角プリズムから構成してもよい（ただ
し、第１のプリズム２１の〔発明の効果〕上述の如く、本発明によれば、半導体レーザの発振波長
が、再生時（低出力時）と記録時（高出力時）との切替
わりの直後などに起こる−［−ドホップにより変化して
も、プリズムから射出する角度の変化を小さくなるよう
に補正できるので、光スポットのシフト潰を小さくでき
、また半導体レーザの発振波長の広がりによる光スポッ
トの拡大も小さく補正することができ、またビームシフ
１へに起因する記録再生特性の劣化が小さくなり、記録
特性を向上でき、更に２つのプリズムの境界面をビーム
スプリッタ面とした場合は、ビームスプリッタを従来と
同じ部品点数で構成することができるためコストアップ
を防止することができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図は本発明の一実施例を用いた光学系の構成図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は従来の一例の構成図、第５図は従来の問題点を説明する図である。図において、１７は対物レンズ、２１は第１のプリズム、２２は第２のプリズム、２３．２７はビームスプリッタ面、２５．２６は三角プリズムを示す。本発明の原理構成図第１図本発明の一実施例を用いた光学系の構成図第２図本発明の詳細な説明図第３図第図従来の問題点を説明する図第５図

Claims

【特許請求の範囲】（１）半導体レーザを有する光源部（１１）から放射さ
れた光束断面形状が楕円のコリメートビームを、光束断
面形状が円形のビームに整形するためのビーム整形光学
系を通した後対物レンズ（１７）を通して光ディスク上
に照射する光ディスク装置において、前記ビーム整形光学系を少なくとも前記コリメートビー
ムが所定の入射角で入射される第１のプリズム（２１）
と、該第１のプリズム（２１）を透過したコリメートビームが入射されこれを
前記対物レンズ（１７）方向へ出射する第２のプリズム
（２２）で構成し、かつ、該第１のプリズム（２１）の
材料のアッベ数を該第２のプリズム（２２）の材料のア
ツベ数より大に設定して構成したことを特徴とする光デ
ィスク装置。（２）前記第１のプリズム（２１）と前記第２のプリズ
ム（２２）の境界面（２３）はビームスプリッタ面であ
ることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。