JPH0721873B2 - 光学式情報処理装置 - Google Patents
光学式情報処理装置Info
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- JPH0721873B2 JPH0721873B2 JP59037537A JP3753784A JPH0721873B2 JP H0721873 B2 JPH0721873 B2 JP H0721873B2 JP 59037537 A JP59037537 A JP 59037537A JP 3753784 A JP3753784 A JP 3753784A JP H0721873 B2 JPH0721873 B2 JP H0721873B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- grating
- objective lens
- light beam
- information processing
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
- G11B7/08547—Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光学式情報処理装置に係り、特に光学式ビデ
オディスクやディジタルオーディオディスク等のいわゆ
る光ディスクの情報再生および／または記録に用いられ
るピックアップヘッド部の光学系の改良に関する。
オディスクやディジタルオーディオディスク等のいわゆ
る光ディスクの情報再生および／または記録に用いられ
るピックアップヘッド部の光学系の改良に関する。
光ディスクは通常、微細なピットの配列により情報が記
録される。光ディスクの情報読取りを行うピックアップ
ヘッドは、半導体レーザ等の光源とホトダイオード等の
光検出器を備え、光源からの光ビームをコリメータレン
ズにより平行ビームに変換して対物レンズにより光ディ
スクの情報記録面に収束させて走査し、情報記録面から
の反射光ビームを光検出器により検出するようになって
いる。このピックアップヘッドの光学系において最も重
要な部品は、光ビームを光ディスクの情報記録面上で直
径１μｍ程度に絞り込むための対物レンズである。
録される。光ディスクの情報読取りを行うピックアップ
ヘッドは、半導体レーザ等の光源とホトダイオード等の
光検出器を備え、光源からの光ビームをコリメータレン
ズにより平行ビームに変換して対物レンズにより光ディ
スクの情報記録面に収束させて走査し、情報記録面から
の反射光ビームを光検出器により検出するようになって
いる。このピックアップヘッドの光学系において最も重
要な部品は、光ビームを光ディスクの情報記録面上で直
径１μｍ程度に絞り込むための対物レンズである。
従来、この対物レンズとしては単レンズを複数枚組合せ
た複合レンズが用いられていた。これは微細な光ビーム
スポットを形成するために、球面収差やコマ収差、非点
収差、像面彎曲、歪曲等の各種レンズ収差を極力なくす
ことが必要だからである。しかしながら、複合レンズに
よってもレンズ収差を完全に零にすることは不可能であ
る。また高性能の複合レンズは、研磨、組立調整が困難
であるため量産が難しく、従って高価であり、更に複数
枚のガラスレンズを用いるためにピックアップヘッドの
重量が大になるといった欠点があった。
た複合レンズが用いられていた。これは微細な光ビーム
スポットを形成するために、球面収差やコマ収差、非点
収差、像面彎曲、歪曲等の各種レンズ収差を極力なくす
ことが必要だからである。しかしながら、複合レンズに
よってもレンズ収差を完全に零にすることは不可能であ
る。また高性能の複合レンズは、研磨、組立調整が困難
であるため量産が難しく、従って高価であり、更に複数
枚のガラスレンズを用いるためにピックアップヘッドの
重量が大になるといった欠点があった。
このような問題を解決するため、対物レンズとしてグレ
ーティングレンズを用いることが提案されている。グレ
ーティングレンズは回折格子の一種で、例えばガラス基
板上に同心円状をなし、かつ周辺にいくに従ってピッチ
が徐々に狭くなる不等間隔回折格子パターンを形成した
ものである。不等間隔回折格子であるために、各部の回
折角が少しずつ異なる結果、格子ピッチを適当に設定す
ることにより平行光ビームを一点に収束するレンズ作用
をもつ。グレーティングレンズの格子間隔は使用する光
ビームの波長オーダであることが必要であるから、例え
ばガラス基板上にレジストを塗布し、これを電子ビーム
（EB）描画によってパターニングすることが行われる。
ーティングレンズを用いることが提案されている。グレ
ーティングレンズは回折格子の一種で、例えばガラス基
板上に同心円状をなし、かつ周辺にいくに従ってピッチ
が徐々に狭くなる不等間隔回折格子パターンを形成した
ものである。不等間隔回折格子であるために、各部の回
折角が少しずつ異なる結果、格子ピッチを適当に設定す
ることにより平行光ビームを一点に収束するレンズ作用
をもつ。グレーティングレンズの格子間隔は使用する光
ビームの波長オーダであることが必要であるから、例え
ばガラス基板上にレジストを塗布し、これを電子ビーム
（EB）描画によってパターニングすることが行われる。
しかしながら、このようなEB描画によるグレーティング
レンズにも問題がある。第１に、レジストによる不透過
部分と透過部分を交互に配列して回折現象のみを利用す
るためと格子間隔が波長オーダとなるために、回折効率
が20〜30％と低い。第２に、一次回折光を光ビームスポ
ットとして収束させようとする場合、零次回折光がビー
ム収束点とその周辺を照らすと情報読取りに悪影響を与
える。このため、一次回折光ビームと入射光ビームが同
軸の関係になるインライン型では不都合であり、これら
の軸をずらせたオフアクシス型としなければならない。
そしてオフアクシス型グレーティングレンズを用いる
と、光学系の光軸合せが難しくなる。第３に、現在のEB
描画技術では、ビーム走査幅が2mm程度であり、必要な
径のレンズを得ることは難しい。描画されるレンズ基板
側の走査を組合せれば、勿論必要な直径のレンズが得ら
れるが、これでは、１μｍ程度のビームスポットを得る
ための微細な回折格子パターンを高精度に作ることはで
きない。またEB描画によるグレーティングレンズは量産
性にも欠ける。
レンズにも問題がある。第１に、レジストによる不透過
部分と透過部分を交互に配列して回折現象のみを利用す
るためと格子間隔が波長オーダとなるために、回折効率
が20〜30％と低い。第２に、一次回折光を光ビームスポ
ットとして収束させようとする場合、零次回折光がビー
ム収束点とその周辺を照らすと情報読取りに悪影響を与
える。このため、一次回折光ビームと入射光ビームが同
軸の関係になるインライン型では不都合であり、これら
の軸をずらせたオフアクシス型としなければならない。
そしてオフアクシス型グレーティングレンズを用いる
と、光学系の光軸合せが難しくなる。第３に、現在のEB
描画技術では、ビーム走査幅が2mm程度であり、必要な
径のレンズを得ることは難しい。描画されるレンズ基板
側の走査を組合せれば、勿論必要な直径のレンズが得ら
れるが、これでは、１μｍ程度のビームスポットを得る
ための微細な回折格子パターンを高精度に作ることはで
きない。またEB描画によるグレーティングレンズは量産
性にも欠ける。
本発明は上記の点に鑑み、高性能で軽量かつ安価なピッ
クアップヘッドをもつ光学式情報処理装置を提供するこ
とを目的とする。
クアップヘッドをもつ光学式情報処理装置を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、光ディスク等の情報再生および／または記録
を行うピックアップ部の光学系における対物レンズとし
て、全体がガラス，プラスチック，両者の複合などによ
る透明材料からなるインライン型グレーティングレンズ
を用いる。このグレーティングレンズは、一方の面が平
面や凸面などの平滑面であり、他方の面に断面が鋸歯状
をなす同心円状の不等間隔回折格子パターンを形成した
もので、回折現象によるレンズ作用を主体としながら、
屈折によるレンズ作用をも併用することに特徴がある。
またこのグレーティングレンズはその平滑面も光ディス
クに対向させるように取付けられる。
を行うピックアップ部の光学系における対物レンズとし
て、全体がガラス，プラスチック，両者の複合などによ
る透明材料からなるインライン型グレーティングレンズ
を用いる。このグレーティングレンズは、一方の面が平
面や凸面などの平滑面であり、他方の面に断面が鋸歯状
をなす同心円状の不等間隔回折格子パターンを形成した
もので、回折現象によるレンズ作用を主体としながら、
屈折によるレンズ作用をも併用することに特徴がある。
またこのグレーティングレンズはその平滑面も光ディス
クに対向させるように取付けられる。
本発明によれば、複合レンズを対物レンズとする従来の
装置に比べてピックアップ部をはるかに軽量、かつ安価
に作ることができる。しかも本発明での対物レンズはグ
レーティングレンズであるから、本質的にレンズ収差を
なくすることができ、微細な光ビームスポットを得るこ
とができる。
装置に比べてピックアップ部をはるかに軽量、かつ安価
に作ることができる。しかも本発明での対物レンズはグ
レーティングレンズであるから、本質的にレンズ収差を
なくすることができ、微細な光ビームスポットを得るこ
とができる。
また本発明では、EB描画によるレジストパターンを用い
たグレーティングレンズと異なり、グレーティングレン
ズ全体が透明材料であって回折によるレンズ作用の他、
屈折によるレンズ作用をも併用する結果、等価的に収束
効率ほぼ100％を実現することができる。そしてこのグ
レーティングレンズはインライン型であるので光学系の
光軸合せも容易に行うことができる。
たグレーティングレンズと異なり、グレーティングレン
ズ全体が透明材料であって回折によるレンズ作用の他、
屈折によるレンズ作用をも併用する結果、等価的に収束
効率ほぼ100％を実現することができる。そしてこのグ
レーティングレンズはインライン型であるので光学系の
光軸合せも容易に行うことができる。
更に本発明におけるグレーティングレンズは、先端形状
が100〜200Åのダイヤモンドバイトを用いた最近の超精
密旋盤加工により、EB描画では得られない大きな直径の
ものを精度よよく量産したり、射出成型，コンプレッシ
ョン，フォトポリマーなどのレプリカ技術により量産す
ることができる。
が100〜200Åのダイヤモンドバイトを用いた最近の超精
密旋盤加工により、EB描画では得られない大きな直径の
ものを精度よよく量産したり、射出成型，コンプレッシ
ョン，フォトポリマーなどのレプリカ技術により量産す
ることができる。
更に本発明では、グレーティングレンズの一方の面は平
面や凸面などの平滑面としてこれを光ディスクに対向さ
せることにより、グレーティング面へのゴミの付着等に
よる対物レンズ性能の劣化を防止することができる。
面や凸面などの平滑面としてこれを光ディスクに対向さ
せることにより、グレーティング面へのゴミの付着等に
よる対物レンズ性能の劣化を防止することができる。
また、特に平滑面を光ディスク側に位置させ、不等間隔
回折格子パターンの形成されている面を光源側に位置さ
せてインライン型グレーティングレンズを配置している
ので、光源側から到来した、たとえば平行光ビームは回
折格子で回折されて方向を変え、続いて平滑面で屈折す
ることになる。したがって、上記関係とは逆の関係にイ
ンライン型グレーティングレンズを配置した場合に較べ
て光の屈折の度合いを大きくでき、焦点距離を短くでき
る。つまり、必要な焦点距離を小型の対物レンズで得る
ことができる。このように、対物レンズの小型化を実現
できるので、装置の小型化を実現でき、この結果として
高速駆動の実現に寄与でき、アクセス時間の短縮化に寄
与できる。
回折格子パターンの形成されている面を光源側に位置さ
せてインライン型グレーティングレンズを配置している
ので、光源側から到来した、たとえば平行光ビームは回
折格子で回折されて方向を変え、続いて平滑面で屈折す
ることになる。したがって、上記関係とは逆の関係にイ
ンライン型グレーティングレンズを配置した場合に較べ
て光の屈折の度合いを大きくでき、焦点距離を短くでき
る。つまり、必要な焦点距離を小型の対物レンズで得る
ことができる。このように、対物レンズの小型化を実現
できるので、装置の小型化を実現でき、この結果として
高速駆動の実現に寄与でき、アクセス時間の短縮化に寄
与できる。
また、上記関係にインライン型グレーティングレンズを
配置しているので、光源側から到来した光ビームの一部
が回折格子の表面で反射されても回折格子の表面は光軸
に対して傾斜しているので、この反射光ビームが逆の光
路を辿って光検出器に直接侵入するようなことはない。
したがって、対物レンズで反射された光ビームと情報記
録面からの反射光ビームとが光検出器に入射したときに
起こり易いビーム干渉の発生を防止することができる。
配置しているので、光源側から到来した光ビームの一部
が回折格子の表面で反射されても回折格子の表面は光軸
に対して傾斜しているので、この反射光ビームが逆の光
路を辿って光検出器に直接侵入するようなことはない。
したがって、対物レンズで反射された光ビームと情報記
録面からの反射光ビームとが光検出器に入射したときに
起こり易いビーム干渉の発生を防止することができる。
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。第１図
は一実施例の光学式情報読取装置におけるピックアップ
部の光学的構成を示している。１は光源としての半導体
レーザであり、例えば出力3mW、波長780nmの光ビームを
送出する。半導体レーザ１からの光ビームは直線グレー
ティング２によって±一次回折光と零次回折光の３ビー
ムの分割される。一つのビームは情報読取り用であり、
他の二つはトラッキング用として用いられる。このグレ
ーティング２から得られる回折光ビームは偏光性ビーム
スプリッタ３を通ってコリメータレンズ４により平行光
ビームに変換される。そしてこの光ビームは、プリズム
ミラー５により直角に曲げられ、1/4波長板６を通って
円偏光となって対物レンズ７に入射され、ビームスポッ
トとして光ディスク８のピットが配列された情報記録面
に照射される。
は一実施例の光学式情報読取装置におけるピックアップ
部の光学的構成を示している。１は光源としての半導体
レーザであり、例えば出力3mW、波長780nmの光ビームを
送出する。半導体レーザ１からの光ビームは直線グレー
ティング２によって±一次回折光と零次回折光の３ビー
ムの分割される。一つのビームは情報読取り用であり、
他の二つはトラッキング用として用いられる。このグレ
ーティング２から得られる回折光ビームは偏光性ビーム
スプリッタ３を通ってコリメータレンズ４により平行光
ビームに変換される。そしてこの光ビームは、プリズム
ミラー５により直角に曲げられ、1/4波長板６を通って
円偏光となって対物レンズ７に入射され、ビームスポッ
トとして光ディスク８のピットが配列された情報記録面
に照射される。
光ディスク８からの情報を含んだ反射光ビームは同じ光
学系を戻る。このとき、1/4波長板６により偏光面が最
初とは90度回転して偏光性ビームスプリッタ３に入り、
ここで分離されて凹レンズ、円筒レンズ等を組合せたビ
ーム変換系９を介して光検出器としてのホトダイオード
アレイ10に導かれ、画像，音声信号またはコード・デー
タ信号などのRF信号の他、フォーカス誤差信号、トラッ
キング誤差信号が得られる。
学系を戻る。このとき、1/4波長板６により偏光面が最
初とは90度回転して偏光性ビームスプリッタ３に入り、
ここで分離されて凹レンズ、円筒レンズ等を組合せたビ
ーム変換系９を介して光検出器としてのホトダイオード
アレイ10に導かれ、画像，音声信号またはコード・デー
タ信号などのRF信号の他、フォーカス誤差信号、トラッ
キング誤差信号が得られる。
以上のような構成において、対物レンズ７としては第２
図に拡大断面図を示したように、インライン型グレーテ
ィングレンズ71を用いている。このグレーティングレン
ズ71は、全体が透明アクリルや片球面ガラスにプラスチ
ック薄膜グレーティングを接着した等の透明材料により
形成され、光ディスク８に対向する面は平面や球面など
の平滑面であり、筒体72に保持されて外気にさらされな
い他方の面に、フルネルレンズにおけると同様の鋸歯状
断面をなす同心円状の回折格子パターンが形成されてい
る。この回折格子ピッチは、グレーティングレンズ71の
基板部および光ディスク８のカバーガラス82の厚みと屈
折率を考慮した上で、780nmの波長に対して焦点距離4mm
として光ビームが情報記録面81に収束されるように、不
等間隔で精密に設定される。このグレーティングレンズ
71が単なるグレーティングでない点は、いわゆる通常の
グレーティングにおけるような光透過部と遮断部の組合
せではなく、溝と溝の間は一定の曲面をもったテーパに
より透明材料の厚みを連続的に変化させて、屈折による
レンズ作用をもたせていることである。この屈折による
焦点距離も4mmとなるように、その鋸歯状部分の形状が
精密に加工されている。
図に拡大断面図を示したように、インライン型グレーテ
ィングレンズ71を用いている。このグレーティングレン
ズ71は、全体が透明アクリルや片球面ガラスにプラスチ
ック薄膜グレーティングを接着した等の透明材料により
形成され、光ディスク８に対向する面は平面や球面など
の平滑面であり、筒体72に保持されて外気にさらされな
い他方の面に、フルネルレンズにおけると同様の鋸歯状
断面をなす同心円状の回折格子パターンが形成されてい
る。この回折格子ピッチは、グレーティングレンズ71の
基板部および光ディスク８のカバーガラス82の厚みと屈
折率を考慮した上で、780nmの波長に対して焦点距離4mm
として光ビームが情報記録面81に収束されるように、不
等間隔で精密に設定される。このグレーティングレンズ
71が単なるグレーティングでない点は、いわゆる通常の
グレーティングにおけるような光透過部と遮断部の組合
せではなく、溝と溝の間は一定の曲面をもったテーパに
より透明材料の厚みを連続的に変化させて、屈折による
レンズ作用をもたせていることである。この屈折による
焦点距離も4mmとなるように、その鋸歯状部分の形状が
精密に加工されている。
このようなグレーティングレンズ71は、超高精密旋盤加
工による金型を用いて量産することができる。
工による金型を用いて量産することができる。
次に上記したグレーティングレンズ71の設計基準を第３
図および第４図を用いて詳細に説明する。第３図のＺ軸
は光軸であり、グレーティングレンズ71の屈折率をnS、
厚みをhS、光ディスクのカバーガラス82の屈折率をnC、
厚みをhC、ワーキングディスタンスをｄとしている。図
のｘ軸上の距離で表わされる不等間隔回折格子のピッチ
は次のようにして求まる。まず、Ｚ軸上で、グレーティ
ングレンズ面から光ディスクの情報記録面81上のＰ点ま
での光学路長は、 ｌ（ｏ）＝ｄ＋nShS＋nChC ……（１） で表わされる。一方、グレーティングレンズ面で中心か
らｘの距離の点から、情報記録面上のビーム収束点Ｐ点
までの光学路長は、 と表わされる。また距離ｘは、 である。
図および第４図を用いて詳細に説明する。第３図のＺ軸
は光軸であり、グレーティングレンズ71の屈折率をnS、
厚みをhS、光ディスクのカバーガラス82の屈折率をnC、
厚みをhC、ワーキングディスタンスをｄとしている。図
のｘ軸上の距離で表わされる不等間隔回折格子のピッチ
は次のようにして求まる。まず、Ｚ軸上で、グレーティ
ングレンズ面から光ディスクの情報記録面81上のＰ点ま
での光学路長は、 ｌ（ｏ）＝ｄ＋nShS＋nChC ……（１） で表わされる。一方、グレーティングレンズ面で中心か
らｘの距離の点から、情報記録面上のビーム収束点Ｐ点
までの光学路長は、 と表わされる。また距離ｘは、 である。
いま、グレーティングレンズ面の中心からｍ番目の格子
位置をxmとしたとき、この位置からの一次回折光が中心
を直進した透過光と情報記録面上のＰ点で同位相で重な
る条件は、使用波長をλとして、 ｌ（xm）＝ｌ（ｏ）＋ｍλ ……（４） と表わされる。そこで（４）式を（２）式に代入し、ｘ
＝xmのときのｍを求め、このｍを（３）式に代入す
れば、xmが求まる。一方、このxm位置付近での一次回折
光がＰ点で強め合うためには、この付近での格子ピッチ
ｐは、 psinｍ＝λ ……（５） により求まる。
位置をxmとしたとき、この位置からの一次回折光が中心
を直進した透過光と情報記録面上のＰ点で同位相で重な
る条件は、使用波長をλとして、 ｌ（xm）＝ｌ（ｏ）＋ｍλ ……（４） と表わされる。そこで（４）式を（２）式に代入し、ｘ
＝xmのときのｍを求め、このｍを（３）式に代入す
れば、xmが求まる。一方、このxm位置付近での一次回折
光がＰ点で強め合うためには、この付近での格子ピッチ
ｐは、 psinｍ＝λ ……（５） により求まる。
具体的な数値例を挙げる。グレーティングレンズ71が透
明アクリルであって、nS＝1.5、hS＝2.5〔mm〕、ディス
クのカバーガラス82がnC＝1.55、hC＝1.2〔mm〕とし、
ワーキングディスタンスがｄ＝３〔mm〕とすると、グレ
ーティング本数Ｎ＝884〔本〕で最外周溝の半径はxN＝
2.8〔mm〕となる。また格子ピッチは、中心付近で300
〔μｍ〕程度で、周辺に行くにつれて徐々に小さくなり
最外周付近で1.5〔μｍ〕程度とすればよい。
明アクリルであって、nS＝1.5、hS＝2.5〔mm〕、ディス
クのカバーガラス82がnC＝1.55、hC＝1.2〔mm〕とし、
ワーキングディスタンスがｄ＝３〔mm〕とすると、グレ
ーティング本数Ｎ＝884〔本〕で最外周溝の半径はxN＝
2.8〔mm〕となる。また格子ピッチは、中心付近で300
〔μｍ〕程度で、周辺に行くにつれて徐々に小さくなり
最外周付近で1.5〔μｍ〕程度とすればよい。
次にグレーティング面の鋸歯状断面形状について第４図
により説明する。xm-1＜ｘ＜xmにおけるグレーティング
の高さをfm（ｘ）とするとすると、第４図において、 ｆ′（ｘ）＝−tanθ ……（５） sinθ＝nSsinθＳ ……（６） sin＝nSsinＳ ……（７）Ｓ ＝θ−θＳ ……（８） である。これらの式を用いて、屈折した光ビームが前述
の情報記録面上のＰ点に収束するためのfm（ｘ）は、次
の（９）〜（11）の微分方程式の解として求まる。
により説明する。xm-1＜ｘ＜xmにおけるグレーティング
の高さをfm（ｘ）とするとすると、第４図において、 ｆ′（ｘ）＝−tanθ ……（５） sinθ＝nSsinθＳ ……（６） sin＝nSsinＳ ……（７）Ｓ ＝θ−θＳ ……（８） である。これらの式を用いて、屈折した光ビームが前述
の情報記録面上のＰ点に収束するためのfm（ｘ）は、次
の（９）〜（11）の微分方程式の解として求まる。
ただし、境界条件は、ｘ＝xmでfm（ｘ）＝０である。
以上の式から求まる曲面をもった鋸歯状断面とすること
によって、回折作用の他、屈折によるレンズ作用を併せ
持たせ、波長780nmの光ビームに対して焦点距離が4mm、
開口数が約0.47で、実効的に収束効率100％のグレーテ
ィングレンズが得られる。
によって、回折作用の他、屈折によるレンズ作用を併せ
持たせ、波長780nmの光ビームに対して焦点距離が4mm、
開口数が約0.47で、実効的に収束効率100％のグレーテ
ィングレンズが得られる。
以上において対物レンズ７の詳細を説明したが、第１図
の光学系のうちコリメータレンズ４にも、第５図に示す
ようなインライン型グレーティングレンズを用いること
ができる。この場合にも、全体が透明材料からなり、一
方の面に断面が鋸歯状をなす不等間隔回折格子パターン
が形成されたものとする。ただし回折格子パターンは、
第５図から明らかなように楕円状とする点で対物レンズ
の場合と異なる。これは、通常のストライプ構造半導体
レーザから放射される光ビームが、基板と平行な方向の
放射角より垂直方向の放射角が大きく、断面が楕円状の
ビームとなっており、これを均一径の平行光ビームに変
換するためである。このコリメータレンズとしてのグレ
ーティングレンズも対物レンズと同様に超高精密旋盤加
工により形成することができる。
の光学系のうちコリメータレンズ４にも、第５図に示す
ようなインライン型グレーティングレンズを用いること
ができる。この場合にも、全体が透明材料からなり、一
方の面に断面が鋸歯状をなす不等間隔回折格子パターン
が形成されたものとする。ただし回折格子パターンは、
第５図から明らかなように楕円状とする点で対物レンズ
の場合と異なる。これは、通常のストライプ構造半導体
レーザから放射される光ビームが、基板と平行な方向の
放射角より垂直方向の放射角が大きく、断面が楕円状の
ビームとなっており、これを均一径の平行光ビームに変
換するためである。このコリメータレンズとしてのグレ
ーティングレンズも対物レンズと同様に超高精密旋盤加
工により形成することができる。
以上説明したように本実施例では、機械加工により得ら
れるインライン型グレーティングレンズを対物レンズと
して用いており、従来の複合レンズを用いた装置に比べ
てピックアップ部を軽量とし、かつレプリカ作成技術に
より安価にすることができる。しかもこのグレーティン
グレンズは本質的に回折を利用しているためレンズ収差
を殆んどなくすることができ、かつ回折現象の他屈折に
よるレンズ作用をも併用して実効的に収束効率約100％
が得られ、ピックアップ部の高性能化が可能である。ま
た機械加工により得られるため研磨工程や組立て工程が
不要なので量産性にも優れている。またグレーティング
レンズの一方の凸面や平面などの平滑な面を光ディスク
に対向させ、グレーティング面を光学鏡筒内に収め得る
光源側に位置させて対物レンズ７を設けているので、ゴ
ミやホコリの付着によるレンズ性能の劣化を防止するこ
とが可能である。また、上述した関係に対物レンズ７を
配置しているので、光源側から到来した平行光ビームは
回折格子で回折されて方向を変え、続いて平滑面で屈折
することになる。したがって、上記関係とは逆の関係に
対物レンズを配置した場合に較べて光の屈折の度合いを
大きくでき、焦点距離を短くできる。つまり、必要な焦
点距離を小型の対物レンズで実現できる。このように、
対物レンズ７を小型化できるので、装置の小型化を実現
でき、この結果として高速駆動を実現でき、アクセス時
間の短縮化を図ることができる。
れるインライン型グレーティングレンズを対物レンズと
して用いており、従来の複合レンズを用いた装置に比べ
てピックアップ部を軽量とし、かつレプリカ作成技術に
より安価にすることができる。しかもこのグレーティン
グレンズは本質的に回折を利用しているためレンズ収差
を殆んどなくすることができ、かつ回折現象の他屈折に
よるレンズ作用をも併用して実効的に収束効率約100％
が得られ、ピックアップ部の高性能化が可能である。ま
た機械加工により得られるため研磨工程や組立て工程が
不要なので量産性にも優れている。またグレーティング
レンズの一方の凸面や平面などの平滑な面を光ディスク
に対向させ、グレーティング面を光学鏡筒内に収め得る
光源側に位置させて対物レンズ７を設けているので、ゴ
ミやホコリの付着によるレンズ性能の劣化を防止するこ
とが可能である。また、上述した関係に対物レンズ７を
配置しているので、光源側から到来した平行光ビームは
回折格子で回折されて方向を変え、続いて平滑面で屈折
することになる。したがって、上記関係とは逆の関係に
対物レンズを配置した場合に較べて光の屈折の度合いを
大きくでき、焦点距離を短くできる。つまり、必要な焦
点距離を小型の対物レンズで実現できる。このように、
対物レンズ７を小型化できるので、装置の小型化を実現
でき、この結果として高速駆動を実現でき、アクセス時
間の短縮化を図ることができる。
さらにまた、上記関係に対物レンズ７を配置しているの
で、光源側から到来した光ビームの一部が回折格子の表
面で反射されても回折格子の表面は光軸に対して傾斜し
ているので、この反射光ビームが逆の光路を辿って光検
出器10に直接侵入するようなことはない。したがって、
対物レンズ７で反射された光ビームと情報記録面81から
の反射光ビームとが光検出器10に入射したときに起こり
易いビーム干渉の発生も防止することができる。
で、光源側から到来した光ビームの一部が回折格子の表
面で反射されても回折格子の表面は光軸に対して傾斜し
ているので、この反射光ビームが逆の光路を辿って光検
出器10に直接侵入するようなことはない。したがって、
対物レンズ７で反射された光ビームと情報記録面81から
の反射光ビームとが光検出器10に入射したときに起こり
易いビーム干渉の発生も防止することができる。
なお実施例では、情報再生についてのみ説明したが、本
発明は同じ光学系を用いて光学的に情報記録を行うよう
にした装置にも勿論適用することができる。また本発明
の装置は、ビデオディスク、オーディオディスクに限ら
ず、同様の原理による光学的メモリの情報処理にも適用
することができる。
発明は同じ光学系を用いて光学的に情報記録を行うよう
にした装置にも勿論適用することができる。また本発明
の装置は、ビデオディスク、オーディオディスクに限ら
ず、同様の原理による光学的メモリの情報処理にも適用
することができる。
また、グレーティングレンズの平滑面は、平面でなくて
もよく、例えば第６図のようにゆるい一定の曲率をもっ
た球面としてもよい。更に、実施例ではグレーティング
面の断面が鋸歯状となる面をフルネルレンズにおけると
同様な曲面としたが、第７図に示すように直線面で近似
しても一定の性能が得られる。
もよく、例えば第６図のようにゆるい一定の曲率をもっ
た球面としてもよい。更に、実施例ではグレーティング
面の断面が鋸歯状となる面をフルネルレンズにおけると
同様な曲面としたが、第７図に示すように直線面で近似
しても一定の性能が得られる。
また光学系として、偏光性ビームスプリッタの代りに通
常のビームスプリッタを用い、1/4波長板を省いた構成
のものを用いた場合にも本発明は有効である。
常のビームスプリッタを用い、1/4波長板を省いた構成
のものを用いた場合にも本発明は有効である。
第１図は本発明の一実施例の光学的情報読取装置におけ
るピックアップ部の光学的構成を示す図、第２図はその
対物レンズ部の拡大断面図、第３図および第４図は対物
レンズとしてのグレーティングレンズの設計基準を説明
するための図、第５図は上記ピックアップ部のコリメー
タレンズの構成例を示す図、第６図および第７図は対物
レンズおよび／またはコリメータレンズに用いるグレー
ティングレンズの変形例を示す図である。 １……半導体レーザ（光源）、２……グレーティング
（等間隔直線状）、３……偏光性ビームスプリッタ、４
……コリメータレンズ、５……プリズムミラー、６……
1/4波長板、７……対物レンズ、71……インライン型グ
レーティングレンズ、72……筒体、８……光ディスク、
81……情報記録面、82……カバーガラス、９……ビーム
変換系、10……ホトダイオードアレイ（光検出器）。
るピックアップ部の光学的構成を示す図、第２図はその
対物レンズ部の拡大断面図、第３図および第４図は対物
レンズとしてのグレーティングレンズの設計基準を説明
するための図、第５図は上記ピックアップ部のコリメー
タレンズの構成例を示す図、第６図および第７図は対物
レンズおよび／またはコリメータレンズに用いるグレー
ティングレンズの変形例を示す図である。 １……半導体レーザ（光源）、２……グレーティング
（等間隔直線状）、３……偏光性ビームスプリッタ、４
……コリメータレンズ、５……プリズムミラー、６……
1/4波長板、７……対物レンズ、71……インライン型グ
レーティングレンズ、72……筒体、８……光ディスク、
81……情報記録面、82……カバーガラス、９……ビーム
変換系、10……ホトダイオードアレイ（光検出器）。
Claims (4)
- 【請求項１】光源から出た光ビームを記録媒体の情報記
録面に収束させる対物レンズを備えた光学式情報処理装
置において、前記対物レンズは、一方の面に断面が鋸歯
状をなす同心円状の不等間隔回折格子パターンが形成さ
れるとともに他方の面が平滑面に形成されてなるインラ
イン型グレーティングレンズで構成され、上記一方の面
に前記光ビームを入射させるように配置されていること
を特徴とする光学式情報処理装置。 - 【請求項２】前記対物レンズの他方の面は、非平面に形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の光学式情報処理装置。 - 【請求項３】前記対物レンズの他方の面は、球面に形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の光学式情報処理装置。 - 【請求項４】前記対物レンズの前記一方の面に形成され
た不等間隔回折格子パターンの各回折格子は、前記光ビ
ームを入射させる面が曲面を含む面に形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学式情
報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59037537A JPH0721873B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学式情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59037537A JPH0721873B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学式情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182526A JPS60182526A (ja) | 1985-09-18 |
| JPH0721873B2 true JPH0721873B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12500272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59037537A Expired - Lifetime JPH0721873B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光学式情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721873B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547983B2 (ja) * | 1985-01-30 | 1996-10-30 | セイコーエプソン株式会社 | 光学式情報記録再生機構 |
| JPS6397904A (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-28 | Omron Tateisi Electronics Co | 光学装置 |
| JPH01311428A (ja) * | 1988-06-09 | 1989-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ヘッド装置及びこれを用いた光情報装置 |
| DE69128808T2 (de) * | 1990-04-12 | 1998-07-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optischer Kopf mit hologrammverbundener Objektivlinse |
| KR100297764B1 (ko) * | 1998-04-27 | 2001-08-07 | 윤종용 | 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치 |
| JP3976457B2 (ja) * | 1998-10-28 | 2007-09-19 | 松下電器産業株式会社 | 光学ヘッド |
| WO2001041271A1 (fr) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif laser a semi-conducteurs, procede de production de ce dernier et dispositif a disque optique |
| KR20060009927A (ko) * | 2003-05-12 | 2006-02-01 | 닛본 세이고 가부시끼가이샤 | 롤러베어링용 보존기 |
| JP6586729B2 (ja) * | 2015-01-16 | 2019-10-09 | 富士通株式会社 | 照明装置及び生体認証装置 |
| JP6971645B2 (ja) * | 2017-06-13 | 2021-11-24 | 株式会社キーエンス | 共焦点変位計 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933636A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | 光ピツクアツプ |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59037537A patent/JPH0721873B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60182526A (ja) | 1985-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |