JPH05135399A - 光ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はビ−ム整形プリズムを用いる光ヘッド
に関して、特に光ヘッドを実装する上で、半導体レ−ザ
素子から光束分離手段までの光路を９０度偏向する場
合、反射ミラ−等の新たな光学部品を用いることなく、
小型で、安価な光学系を提供することにある。 【構成】ビ−ム整形プリズムを入射面と出射面が同一な
反射型ビ−ム整形プリズムと透過型ビ−ム整形プリズム
で構成し、かつ該反射型ビ−ム整形プリズムへの入射光
軸と、該透過型ビ−ム整形プリズムからの出射光軸とが
成す角度を９０度とし、かつ該２個のビ−ム整形プリズ
ムで生ずる波長変動に伴う色収差を打ち消し補正するよ
うに、反射型ビ−ム整形プリズムと透過型ビ−ム整形プ
リズムの光学定数を選定することにより達成される。 【効果】新たな光学部品を用いることなく、半導体レ−
ザ素子の非等方性を補正する機能と光路を９０度偏向す
る機能とを有する安価で、小型なビ−ム整形プリズムを
得ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザ光の非等方性を
等方性に変換するビ−ム整形プリズムを有し、かつ装置
への実装上、光ヘッドの大きさからくる制約のため、反
射ミラ−等を用いて半導体レ−ザから光分離手段までの
光路を９０度偏向する必要がある光ヘッドにおいて、特
に、上記反射ミラ−等の偏向手段を特別に設けることな
く、レ−ザ光の非等方性を等方性に変換するビ−ム整形
プリズムを入射光軸と反射光軸を９０度を成すように構
成した実装面で好適な光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、ビ−ム整形プリズムとして従来
の透過型ビ−ム整形プリズムを２個用い、光路を９０度
偏向するために反射ミラ−を用いた従来の光ヘッドの構
成図である。

【０００３】直線偏光光源である半導体レ−ザ素子１か
ら発射された非等方的な発散光束２は、コリメ−タレン
ズ３により平行光束４となる。平行光束４は、ビ−ム整
形用プリズム５０の入射面５０ａが光束４の光軸４ａに
対して斜めに成っていることにより屈折光５２となる。
屈折光５２はビ−ム整形用プリズム５０の出射面５０ｂ
で屈折されることなく透過した光束５３と成る。光束５
３は、ビ−ム整形用プリズム５０と同じ形状のビ−ム整
形用プリズム５１に入射する。ここで光束５３は、ビ−
ム整形用プリズム５１の入射面５１ａが光束５３の光軸
５３ａに対して斜めに成っていることにより屈折光５４
となる。屈折光５４はビ−ム整形用プリズム５１の出射
面５１ｂで屈折されることなく透過した光束５５と成
る。以上により入射光束４は透過型ビ−ム整形プリズム
５０、５１を通過する過程で２回の屈折により、縦横に
当方性を持った出射光束５５に整形される。また光束４
の入射面５０ａに対する入射角と、光束５３の入射面５
１ａに対する入射角を等しくすることで出射光５５は入
射光４の光軸４ａに対して平行となる。そして、光ヘッ
ドを装置へ実装する上で、半導体レ−ザ１、コリメ−タ
レンズ３、ビ−ム整形プリズム５０、５１、ビ−ムスプ
リッタ６をＡ方向に一直線上に並べると光路長が長くな
る。すなわち光ヘッドのＡ方向の長さの制約から、半導
体レ−ザ素子１から光分離手段であるビ−ムスプリッタ
６までの光路を９０度偏向し、Ａ方向の長さを短くする
必要がある。よって図に示した従来の光ヘッドでは、ビ
−ム整形された光束５５は、ミラ−５６を用いて光路を
９０度偏向されている。そしてミラ−５６を反射した光
束５は、ビ−ムスプリッタ６を透過し、ミラ−７で反射
される。その後、平行光束５は、対物レンズ８により集
光されて、光学的情報記録媒体であるディスク９の情報
記録面９ａ上に照射される。

【０００４】ディスク９からの反射光束１０は、対物レ
ンズ８により再び平行光束１１に変換され、ミラ−７で
反射された後に、さらにビ−ムスプリッタ６の反射面６
ａによって反射される。反射後の平行光束１２は、検出
光学系１００に導かれ、ディスク９の情報記録面９ａ上
に集光スポットを位置決めするサ−ボ信号と、情報信号
として検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の透過型ビ−ム整形プリズム５０、５１を用いる光ヘッ
ドにおいて、半導体レ−ザ１、コリメ−トレンズ３、ビ
−ム整形プリズム５０、ビ−ムスプリッタ６が直線的に
配置されるため、半導体レ−ザ１からビ−ムスプリッタ
６まで（Ａ方向）の距離が長くなり光ヘッドが大きくな
る点については配慮されておらず、このため光ヘッドを
装置に実装する点で問題となるという課題があった。ま
たＡ方向の距離を短くするために、ミラ−等の部品を半
導体レ−ザ素子１からビ−ムスプリッタ６までの光路中
に設けて、光軸を９０度偏向四、見かけ上Ａ方向の距離
を短くすることも可能であるが、新たな部品を設ける必
要があり部品点数が多くなる課題があった。これに対し
て、ビ−ム整形プリズム５０を一個を使用し、ビ−ム整
形を行なえば、光路長を短くすることが可能である。し
かし、この場合はビ−ム整形プリズムに対する入射光と
出射光の光軸が屈曲し、光ヘッドの構造が複雑になると
いう課題と、半導体レ−ザ素子１のレ−ザ光の波長変動
が生じた場合、ビ−ム整形プリズムからの出射光の光軸
傾きの変動を発生させ、光ヘッドの光学性能を劣化させ
るという課題があった。

【０００６】本発明の目的は、光ヘッドの部品点数を増
やすことなく、半導体レ−ザ素子１からビ−ムスプリッ
タ６までの光路を９０度偏向することのできる光ヘッド
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するために、前記ビ−ム整形プリズムを、入射面と出射
面が同一で、反射面を有する反射型ビ−ム整形プリズム
と透過型ビ−ム整形プリズムとで構成し、入射光束の反
射型ビ−ム整形プリズムの入射面への入射角θ１と、反
射型ビ−ム整形プリズムの入射面と透過型ビ−ム整形プ
リズムの入射面との相対角γと、透過型ビ−ム整形プリ
ズムの入射面と出射面との相対角βと、出射光束の透過
型ビ−ム整形プリズムの出射面での屈折角θ９との関係
を次式の数式１を満たすように、反射型ビ−ム整形プリ
ズムと、透過型ビ−ム整形プリズムの形状を工夫し、配
置することにより達成される。

【０００８】

【数１】

【０００９】

【作用】作用を図２を用いて説明する。半導体レ−ザ素
子１から発射された非等方的な平行光束１００は、前記
ビ−ム整形プリズムの第１のビ−ム整形プリズムである
反射型ビ−ム整形プリズム１３（屈折率Ｎ１）の入射面
１３ａから入射する。ここで入射光１００は、入射面１
３ａが入射光軸１００ａに対して斜め（入射角θ１）に
成っていることから屈折（屈折角θ２）される。そして
屈折した光束１０１は、入射面１３ａに対して傾斜（相
対角α）した反射面１３ｂで反射（反射角θ３）された
後、反射光１０２は再び入射面１３ａと同じ面１３ｃに
入射（入射角θ４）し、そして屈折（屈折角θ５）して
出射する。そして第２のビ−ム整形プリズムである透過
型ビ−ム整形プリズム１４（屈折率Ｎ２）の入射面１４
ａに入射する。ここで入射光束１０３は、反射型ビ−ム
整形プリズムの入射面１３ａ（出射面１３ｃ）に対して
入射面１４ａが傾斜（相対角γ）した透過型ビ−ム整形
プリズムに入射する。ここで入射面１４ａが入射光軸１
０３ａに対して斜め（入射角θ６）に成っていることか
ら屈折（屈折角θ７）される。そして屈折した光束１０
４は、入射面１４ａに対して傾斜（相対角β）した出射
面１４ｂに入射（入射角θ８）し、そして屈折（屈折角
θ９）して出射する。従って、以下の関係式が成り立
つ。

【００１０】

【数２】

【００１１】

【数３】

【００１２】

【数４】

【００１３】

【数５】

【００１４】

【数６】

【００１５】

【数７】

【００１６】

【数８】

【００１７】以上より、半導体レ−ザ素子１から発射さ
れた非等方的な平行光束１００が、第１のビ−ム整形プ
リズムである反射型ビ−ム整形プリズム１３の入射面１
３ａ、出射面１３ｃと、第２のビ−ム整形プリズムであ
る透過型ビ−ム整形プリズム１４の入射面１４ａ，出射
面１４ｂとの屈折により、紙面に平行な方向に拡大され
ビ−ム整形される。すなわち、入射光１００の光束径を
ａ，出射光１０５の光束をｂとすると、ビ−ム整形比は
次式で示される。

【００１８】

【数９】

【００１９】また、入射光１００の反射型ビ−ム整形プ
リズム１３の入射面１３ａへの入射角θ１と、反射型ビ
−ム整形プリズム１３の入射面１３ａと透過型ビ−ム整
形プリズム１４の入射面１４ａとの相対角γと、透過型
ビ−ム整形プリズム１４の入射面１４ａと出射面１４ｂ
との相対角βと、出射光１０５の透過型ビ−ム整形プリ
ズム１４の出射面１４ｂでの屈折角θ９との関係を数１
を満たすように、反射型ビ−ム整形プリズムと、透過型
ビ−ム整形プリズムの形状を工夫し、配置してあること
により、入射光１００と出射光１０５との成す角を９０
度にすることが可能であり、ミラ−等を使うことなく、
半導体レ−ザ素子１から光分離手段であるビ−ムスプリ
ッタ６までの光路を９０度偏向することが出来る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の光ヘッドを図面を参照して詳
細に説明する。

【００２１】図１は本発明の光ヘッドの第１の実施例を
示す構成図である。

【００２２】図１において、直線偏光光源である半導体
レ−ザ素子１から発射された強度が非等方的な発散光で
ある光束２は、コリメ−タレンズ３により平行光束４と
され、本発明のビ−ム整形プリズムの第１のビ−ム整形
プリズムである反射型ビ−ム整形プリズム１３の入射面
１３ａに入射する。ここで入射光束は、入射面１３ａが
入射光軸４ａに対して斜めに成っていることから屈折さ
れる。そして屈折した光束１５は、反射型ビ−ム整形プ
リズム１３の反射面１３ｂで反射される。反射光束１６
は、再び入射面１３ａと同じ面１３ｃより出射する。そ
して第２のビ−ム整形プリズムである透過型ビ−ム整形
プリズム１４の入射面１４ａに入射する。ここで入射光
束１７は、入射面１４ａが入射光軸１７ａに対して斜め
に成っていることから屈折される。そして屈折した光束
１８は、透過型ビ−ム整形プリズム１４の出射面１４ｂ
より出射する。以上非等方性のレ−ザ光４は反射型ビ−
ム整形プリズム１３の入射面１３ａと、透過型ビ−ム整
形プリズム１４の入射面１４ａのビ−ム整形作用によ
り、縦横に等方性を持った光ビ−ム１９に整形される。
尚、本実施例においては、簡単のため、反射型ビ−ム整
形プリズム１３を出射する出射光１７と出射面１３ｃは
垂直で、かつ透過型ビ−ム整形プリズム１４を出射する
出射光１９と出射面１４ｂも垂直としてある。これによ
り、本実施例のビ−ム整形プリズムのビ−ム整形比ｍは
次式となる。

【００２３】

【数１０】

【００２４】また、入射光４と出射光１９を垂直にする
条件式は、数１における光束１８の透過型ビ−ム整形プ
リズム１４の出射面１４ｂでの屈折角θ９＝０とする
と、光束４の反射型ビ−ム整形プリズム１３の入射面１
３ａへの入射角θ１と、反射型ビ−ム整形プリズム１３
の入射面１３ａと透過型ビ−ム整形プリズム１４の入射
面１４ａとの相対角γと、透過型ビ−ム整形プリズム１
４の入射面１４ａと出射面１４ｂとの相対角βと次式で
与えられる。

【００２５】

【数１１】

【００２６】上式を満たすように反射型ビ−ム整形プリ
ズム１３と、透過型ビ−ム整形プリズム１４の形状を工
夫することにより、反射型ビ−ム整形プリズム１３に入
射する入射光束４の入射光軸４ａと、透過型ビ−ム整形
プリズム１４を出射する光束１９の光軸１９ａとの成す
角度を９０度にすることが可能である。よって従来ヘッ
ドのように、新たにミラ−等の光学部品を光路中に設け
て、光路を９０度偏向せずとも、本ビ−ム整形プリズム
だけで光路を９０度偏向できる。また、透過型ビ−ム整
形プリズム１４を出射した光束１９は、２個の三角柱プ
リズム６ａ，６ｂから成るビ−ムスプリッタ６を透過
し、ミラ−７で反射される。その後、平行光束１９は、
対物レンズ８により集光されて、光学的情報記録媒体で
あるディスク９の情報記録面９ａ上に照射される。

【００２７】ディスク９からの反射光束１０は、対物レ
ンズ８により再び平行光束１１に変換され、ミラ−７で
反射された後に、さらにビ−ムスプリッタ６の反射面６
ｃによって反射される。反射後の平行光束１２は、検出
光学系１００に導きかれ、ディスク９の情報記録面９ａ
上に集光スポットを位置決めするサ−ボ信号と、情報信
号として検出される。サ−ボ信号及び情報信号について
は本発明と本質的に関係無いので詳細説明は省略する。

【００２８】次に、本実施例の光ヘッドに使用された、
ビ−ム整形プリズム１３、１４の具体的設計例について
述べる。

【００２９】反射型ビ−ム整形プリズム１３、透過型ビ
−ム整形プリズムの硝材をＢＫ−７とし、ビ−ム整形比
が３と成る場合について計算すると、次のように設計さ
れる。Ｎ１＝Ｎ２＝１．５１，ｍ＝３，α＝１８．６
°，β＝３４．４°，γ＝５８．５°，θ１＝６５．９
°，θ６＝５８．５° 一方、上記の設計値は、入射光と出射光が垂直と成る数
１１で与えられる条件式を満足する。よって、本実施例
のビ−ム整形プリズム（反射型ビ−ム整形プリズム１３
と透過型ビ−ム整形プリズム１４）を用いれば、レ−ザ
光の非等方性を整形できると同時に新たにミラ−等の光
学部品を光路中に設けることなく、光路を９０度偏向で
きる。これにより光ヘッドを小型化でき装置に実装する
上で有利となる。

【００３０】一方、半導体レ−ザ素子１から出射される
前記レ−ザ光２は、温度変動等により波長変動が発生す
る。この波長変動は、ビ−ム整形プリズムの倍率の変動
及び出射光１９の光軸傾きを変動させて、光ヘッドの光
学性能を劣化させる原因となる。よって、波長変動が発
生しても上記ビ−ム整形プリズムの倍率の変動及び出射
光１９の光軸傾きを変動を補正する必要がある。本実施
例においての補正条件は次式と成る。

【００３１】

【数１２】

【００３２】以下に色収差を補正したビ−ム整形プリズ
ムの設計例を記す。

【００３３】反射型ビ−ム整形プリズム１３、透過型ビ
−ム整形プリズムの硝材をＢＫ−７とし、ビ−ム整形比
が３．２と成る場合について計算すると、次のように設
計される。

【００３４】Ｎ１＝Ｎ２＝１．５１，ｍ＝３．２，α＝
１８．２７°，β＝３６．５４°，γ＝６３．２７°，
θ１＝６３．２７°，θ６＝６３．２７° 一方、上記の設計値は、入射光と出射光が垂直と成る数
１１で与えられる条件式を満足する。よって、本実施例
のビ−ム整形プリズム（反射型ビ−ム整形プリズム１３
と透過型ビ−ム整形プリズム１４）を用いれば、レ−ザ
光の非等方性を整形できると同時に新たにミラ−等の光
学部品を光路中に設けることなく、光路を９０度偏向で
きる。さらに半導体レ−ザ素子１から出射されるレ−ザ
光２の波長変動による色収差を補正可能となる。これに
より光ヘッドの性能を劣化させることなく小型化でき装
置に実装する上で有利となる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例について図３
を用いて説明する。図３において、図１と同じ記号は同
じ部品を示す。

【００３６】本実施例のビ−ム整形プリズムは、第１の
実施例の反射型ビ−ム整形プリズム１３と透過型ビ−ム
整形プリズム１４の位置関係を逆にしたものである。す
なわち、コリメ−トレンズ３を出射した平行光束４は、
まず透過型ビ−ム整形プリズム１４を透過した後、反射
型ビ−ム整形プリズム１３を反射することにより、ビ−
ム整形を行われる。反射型ビ−ム整形プリズム１３を透
過し、ディスク９上に照射され、検出光学系１００に導
きかれるまでは、第１の実施例と同じであるので説明は
割愛する。

【００３７】以上、本実施例のビ−ム整形プリズム（反
射型ビ−ム整形プリズム１３と透過型ビ−ム整形プリズ
ム１４）を用いれば、レ−ザ光の非等方性を整形できる
と同時に新たにミラ−等の光学部品を光路中に設けるこ
となく、光路を９０度偏向できる。これにより光ヘッド
を小型化でき装置に実装する上で有利となる。またレ−
ザ素子１の波長変動に伴う色収差も補正できる。

【００３８】次に、本発明の第３の実施例について図４
を用いて説明する。図４において、図１と同じ記号は同
じ部品を示す。

【００３９】本実施例のビ−ム整形プリズムは、第１の
実施例の透過型ビ−ム整形プリズム１４をビ−ムスプリ
ッタ６と複合化したものである。すなわち、第１、第２
の実施例のビ−ムスプリッタ６の一つの三角柱プリズム
６ａに代えて、入射面２５ｄが入射光軸１７ａに対して
傾斜する三角柱プリズム２５ａとした。この傾斜角βを
実施例１の透過型ビ−ム整形プリズムの傾斜角βと等し
くする。これにより、反射型ビ−ム整形プリズム１３に
入射する光束４の入射光軸４ａとビ−ムスプリッタ２５
を出射する光束２６の光軸２６ａの成す角度は９０度と
成る。ビ−ムスプリッタ２５を透過し、ディスク９上に
照射され、検出光学系１００に導きかれるまでは、第１
の実施例と同じであるので説明は割愛する。

【００４０】以上、本実施例の反射型ビ−ム整形プリズ
ム１３とビ−ム整形機能を有するビ−ムスプリッタ２５
を用いれば、光学部品数を削減すると同じに，レ−ザ光
の非等方性を整形でき，かつ新たにミラ−等の光学部品
を光路中に設けることなく、光路を９０度偏向できる。
これにより光ヘッドを小型化でき装置に実装する上で有
利となる。またレ−ザ素子１の波長変動に伴う色収差も
補正できる。

【００４１】以上詳細に説明したように、本発明のビ−
ム整形プリズムを用いれば、半導体レ−ザの非等方性を
補正すると同時に、光学系を小型化でき、かつ波長変動
に伴う出射光の光軸ずれを補正することが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】本発明のビ−ム整形プリズムを用いれ
ば、レ−ザ光の非等方性を整形でき，かつ新たにミラ−
等の光学部品を光路中に設けることなく、光路を９０度
偏向できると同時にレ−ザ素子１の波長変動に伴う色収
差も補正できる。これにより光ヘッドを小型化でき装置
に実装する上で有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光ヘッドの構成図であ
る。

【図２】本発明の光ヘッドに用いるビ−ム整形プリズム
の説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例の光ヘッドの構成図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例の光ヘッドの構成図であ
る。

【図５】従来のビ−ム整形プリズムを用いた光ヘッドの
構成図である。

【符号の説明】 １…半導体レ−ザ素子、３…コリメ−トレンズ、９…デ
ィスク、１３、１４…ビ−ム整形プリズム、６、２５…
ビ−ムスプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 明 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内 (72)発明者 北田 保夫 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レ−ザ素子と、該半導体レ−ザ素子
   から発射された発散光を平行光に変換するコリメ−トレ
   ンズと、該レ−ザの非等方性を等方性に変換するビ−ム
   整形プリズムと、該レ−ザを集光して光学的情報記録媒
   体の情報記録面上に導くための対物レンズと、前記情報
   記録面からの反射光束または透過光束を検出光学系に分
   離する光分離手段とを少なくとも備えた光ヘッドにおい
   て、 前記ビ−ム整形プリズムは、第１のビ−ム整形プリズム
   と第２のビ−ム整形プリズムから構成され、該第１のビ
   −ム整形プリズムは入射面と出射面が同一で、かつ反射
   面を有する反射型ビ−ム整形プリズムで、該第２のビ−
   ム整形プリズムは入射面と出射面を有する透過型ビ−ム
   整形プリズムであることを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】前記ビ−ム整形プリズムを、前記第１のビ
   −ム整形プリズムへの入射光軸と、前記第２のビ−ム整
   形プリズムからの出射光軸の成す角度を９０度とするこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】前記光分離手段に、前記透過型ビ−ム整形
   プリズムのビ−ム整形機能を付加したことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】前記半導体レ−ザ素子から出射される前記
   レ−ザ光の波長変動に伴い発生する前記ビ−ム整形プリ
   ズムから出射するレ−ザ光の光軸の傾きの変動を補正す
   るように、前記反射型ビ−ム整形プリズムと、透過型ビ
   −ム整形プリズムを設定したことを特徴とする請求項１
   から請求項３のいずれかに記載の光ヘッド。
5. 【請求項５】前記ビ−ム整形プリズムを、前記レ−ザ光
   の前記反射型ビ−ム整形プリズムの入射面への入射角θ
   １と、該反射型ビ−ム整形プリズムの入射面と前記透過
   型ビ−ム整形プリズムの入射面との相対角γと、反射型
   ビ−ム整形プリズムの入射面と出射面との相対角αの関
   係を、 ｓｉｎ（γ）−（ｃｏｓ（γ）／ｃｏｓ（２α））×ｓｉｎ（θ１）＝０ を満たすように、前記反射型ビ−ム整形プリズムと、透
   過型ビ−ム整形プリズムを設定したことを特徴とする請
   求項１から請求項４のいずれかに記載の光ヘッド。