JPS6266433A - 光学式ヘツド装置 - Google Patents
光学式ヘツド装置Info
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- JPS6266433A JPS6266433A JP60207639A JP20763985A JPS6266433A JP S6266433 A JPS6266433 A JP S6266433A JP 60207639 A JP60207639 A JP 60207639A JP 20763985 A JP20763985 A JP 20763985A JP S6266433 A JPS6266433 A JP S6266433A
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- Japan
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- spherical aberration
- optical
- light beam
- optical system
- optical head
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学式情報記録媒体である光ディスクより信号
を読出し書き込む光学式ヘッドに関するものであり、詳
しくは構成光学素子の設計からのずれや配置ずれにて球
面収差が発生した場合の収差補正法に適用できるもので
ある。
を読出し書き込む光学式ヘッドに関するものであり、詳
しくは構成光学素子の設計からのずれや配置ずれにて球
面収差が発生した場合の収差補正法に適用できるもので
ある。
第２図は従来の光学式ヘッド装置金示す構成図であり２
図において（１）はレーザー光源、（２１は光源（１）
より出射された出射光束、（３）は円板上の記録担体上
に形成された情報トラック、（４）は出射光束（２１全
情報トラツク（３）上に集光する集光レンズ、（５）は
情報トラック（３）に集光された後反射された反射光束
、（６）は出射光束（２）と反射光束（５）を分離する
ビームスプリッタ、（７）は反射光束（５）全受光する
光検知器である。
図において（１）はレーザー光源、（２１は光源（１）
より出射された出射光束、（３）は円板上の記録担体上
に形成された情報トラック、（４）は出射光束（２１全
情報トラツク（３）上に集光する集光レンズ、（５）は
情報トラック（３）に集光された後反射された反射光束
、（６）は出射光束（２）と反射光束（５）を分離する
ビームスプリッタ、（７）は反射光束（５）全受光する
光検知器である。
次に動作について説明する。レーザー光源（１］からの
出射光束（２；はビームスプリッタ−（６）全通過し集
光レンズ（４）Ｋより情報トラック（３）に集光される
。
出射光束（２；はビームスプリッタ−（６）全通過し集
光レンズ（４）Ｋより情報トラック（３）に集光される
。
情報トラック（３）はビットとランドより成り、情報は
反射光束（５）の強弱として得られる。これら情報愛読
みとり情報トラックから反射された反射光束（５）はビ
ームスプリッタ（６）Ｋより進行方向を変えられ光検知
器（７）Ｋ受光される。光検知ａ（７）により光信号は
電気信号に変換され、この後ここには図示しない回路に
より例えばオーディオ信号、ビデオ信号、ディジタルデ
ータ等として利用できる。
反射光束（５）の強弱として得られる。これら情報愛読
みとり情報トラックから反射された反射光束（５）はビ
ームスプリッタ（６）Ｋより進行方向を変えられ光検知
器（７）Ｋ受光される。光検知ａ（７）により光信号は
電気信号に変換され、この後ここには図示しない回路に
より例えばオーディオ信号、ビデオ信号、ディジタルデ
ータ等として利用できる。
このような光学式ヘット°装置においては記録媒体上に
蓄積される情報密度全可能な限り高め、大容量情報媒体
として利用する為にピット長及びトラック間隔はレーザ
ー光源より集光レンズに至る集光系が回折限界の理想状
態にある場合に信号茫読み取り得るほど小さい寸法とな
っている。すなわち回折限界の集光スポット全情報トラ
ックに照射するために集光レンズ（４）全出射する集光
光束は無収差でなければならない。この時回折限界内と
して許容される波面収差の標準偏差は０，０１λ（Ｍａ
ｒｉｃｈａｌ限界；ただしλはレーザー光源波長）であ
る。ＣＭａｒｉｃｈａｌ限界については、東海大学出版
会発行Ｂｏｒｎ・Ｗ（’ｌｌｆ著草川・横用沢［光学の
原理ＩＩ Ｊ ０ｈａｐｔ、９−３参照］〔発明が解決
しようとする問題点〕 従来の光学式ヘッド装置はこのように回折限界に近い高
精度な光学系が必要となるにもかかわらず、従来いくつ
かの球面収差発生要因があり 記録／再生特性全劣化さ
せていた。その要因として■集光レンズの屈折面形状の
設計値からのずれ。
蓄積される情報密度全可能な限り高め、大容量情報媒体
として利用する為にピット長及びトラック間隔はレーザ
ー光源より集光レンズに至る集光系が回折限界の理想状
態にある場合に信号茫読み取り得るほど小さい寸法とな
っている。すなわち回折限界の集光スポット全情報トラ
ックに照射するために集光レンズ（４）全出射する集光
光束は無収差でなければならない。この時回折限界内と
して許容される波面収差の標準偏差は０，０１λ（Ｍａ
ｒｉｃｈａｌ限界；ただしλはレーザー光源波長）であ
る。ＣＭａｒｉｃｈａｌ限界については、東海大学出版
会発行Ｂｏｒｎ・Ｗ（’ｌｌｆ著草川・横用沢［光学の
原理ＩＩ Ｊ ０ｈａｐｔ、９−３参照］〔発明が解決
しようとする問題点〕 従来の光学式ヘッド装置はこのように回折限界に近い高
精度な光学系が必要となるにもかかわらず、従来いくつ
かの球面収差発生要因があり 記録／再生特性全劣化さ
せていた。その要因として■集光レンズの屈折面形状の
設計値からのずれ。
■光学素子の厚み誤差、■光学素子の屈折率のバラツキ
、■光学素子の相対配置誤差等があげられる。これらの
要因ばいづれも光軸に対称な主に４次球面収差を発生す
る原因となる。４次球面収差は瞳の規格化された半径ρ
に対しω４×ρ４（但し０〈ρく１）の形で表わすこと
ができる。〔東海大学出版会発行Ｂｏｒｎ、Ｗｏｌｆ著
草川・横田訳［光学用原理Ｉ Ｊ ０ｈａｐｔ、５参照
］このような球面収差が存在する結果として情報トラッ
ク上に照射される集光スポットの中心強度は低下し、ス
ポット径が大きくなることは良く知られた事実である。
、■光学素子の相対配置誤差等があげられる。これらの
要因ばいづれも光軸に対称な主に４次球面収差を発生す
る原因となる。４次球面収差は瞳の規格化された半径ρ
に対しω４×ρ４（但し０〈ρく１）の形で表わすこと
ができる。〔東海大学出版会発行Ｂｏｒｎ、Ｗｏｌｆ著
草川・横田訳［光学用原理Ｉ Ｊ ０ｈａｐｔ、５参照
］このような球面収差が存在する結果として情報トラッ
ク上に照射される集光スポットの中心強度は低下し、ス
ポット径が大きくなることは良く知られた事実である。
スポット径の増加は光学系のＯＴＦの劣化につながり、
′ｆ：の結果記録／再生信号の性能を劣化させる。
′ｆ：の結果記録／再生信号の性能を劣化させる。
λセ・１
一題鵠ｌ；
この発明は上ｄ己のような問題魚倉解消するためになさ
ルたもので光学系の発生する収差のうち球面状差金補正
し、集光系が回折限界光学系として作用しうるように改
善する手段全提供するものである。
ルたもので光学系の発生する収差のうち球面状差金補正
し、集光系が回折限界光学系として作用しうるように改
善する手段全提供するものである。
本発明の光学ヘッド装置では、集光光学系の集光光束中
に平行平板光学素子を挿入することにより球面収差全発
生させ、もともとヘッド光学系のもっていた球面状差金
打消すよう補正するという手段をとっている。
に平行平板光学素子を挿入することにより球面収差全発
生させ、もともとヘッド光学系のもっていた球面状差金
打消すよう補正するという手段をとっている。
本発明の光学式ヘッド装置は集光光束中におかれた平行
平板より発生し友球面収差が元の光学系のもつ球面収差
と打消しめい、無収差の回折限界に近い集光スポットを
得る。
平板より発生し友球面収差が元の光学系のもつ球面収差
と打消しめい、無収差の回折限界に近い集光スポットを
得る。
第１図に本発明の第１の実施例？示す。図は第２図の従
来例に加え、集光レンズ（４）の出射光束である集光光
束中に平行平板光学素子（８）全光軸に垂直に挿入しで
ある。
来例に加え、集光レンズ（４）の出射光束である集光光
束中に平行平板光学素子（８）全光軸に垂直に挿入しで
ある。
本発明の第一の実施例では適当な厚さの平行平板光学素
子金集先光束中に挿入することてより。
子金集先光束中に挿入することてより。
元の光学系のもつ球面収差を打消す量の球面収差を発生
するようにしである。
するようにしである。
以下第３図を用いて球面収差発明の詳細な説明を行なう
。第３図において（８）は厚さｄ、屈折率ｎの平行平板
光学素子で開口数Ｎ、Ａ、 ＝由θの集光光束中ば、光
軸ＩＩＩに対して垂直に設置されている。
。第３図において（８）は厚さｄ、屈折率ｎの平行平板
光学素子で開口数Ｎ、Ａ、 ＝由θの集光光束中ば、光
軸ＩＩＩに対して垂直に設置されている。
この時発生する４次の球面収差ω４′はなる式で与えら
れるｏ Ｃ’ｃＧｒａｗＨ１ｌ１社Ｎ、 Ｙ。
れるｏ Ｃ’ｃＧｒａｗＨ１ｌ１社Ｎ、 Ｙ。
１８６６年発行Ｗ、Ｊ、Ｓｍ１ｔｈ著［Ｍｏｄｅｒｎ
０ｐｔｉｃａｌＦ！ｎｇｉｎｅｒｒｉｎｇＪ ０ｈａｐ
ｔ ４・８参照］つまり厚さｄ全変化させることにより
比例的に４次球面収差全発生させることができる。例え
ばＮ、Ａ、 ＝ ０．５ 、屈折率ｎ ＝ Ｌ ５で
ωｉ−λ（＝０．７８μｍとする）の球面収差金主じさ
せるためには ｄ二０．２１−の平行平板全挿入すれば
良い。このｄの値は通常光学式ヘッド装置における集光
レンズのワーキングディスタンス（１１ｍ〜２１Ｉｍ程
度）より十分薄いので十分挿入可能である。
０ｐｔｉｃａｌＦ！ｎｇｉｎｅｒｒｉｎｇＪ ０ｈａｐ
ｔ ４・８参照］つまり厚さｄ全変化させることにより
比例的に４次球面収差全発生させることができる。例え
ばＮ、Ａ、 ＝ ０．５ 、屈折率ｎ ＝ Ｌ ５で
ωｉ−λ（＝０．７８μｍとする）の球面収差金主じさ
せるためには ｄ二０．２１−の平行平板全挿入すれば
良い。このｄの値は通常光学式ヘッド装置における集光
レンズのワーキングディスタンス（１１ｍ〜２１Ｉｍ程
度）より十分薄いので十分挿入可能である。
次に補正法の原理について述べる。前述したような要因
により光学式ヘッドの光学系にω４なる球面収差が存在
した場合 これ全打消すためにはω＋＝−ω４ ・・・■ なる球
面収差？発生させれば良い。この時挿入しなければなら
ない平行平板光学素子の板厚ｄは０式により直ちに求ま
る。ただし０式から分かるように平行平板は正の球面収
差しか発生しえない。つまり元の光学系に正の球面収差
が存在した場合は■式倉満すω１が存在せず補正できな
いことになる。
により光学式ヘッドの光学系にω４なる球面収差が存在
した場合 これ全打消すためにはω＋＝−ω４ ・・・■ なる球
面収差？発生させれば良い。この時挿入しなければなら
ない平行平板光学素子の板厚ｄは０式により直ちに求ま
る。ただし０式から分かるように平行平板は正の球面収
差しか発生しえない。つまり元の光学系に正の球面収差
が存在した場合は■式倉満すω１が存在せず補正できな
いことになる。
この問題？解決するためには、必らかしめ集光レンズ（
４）が負の球面収差を発生するように設計しておけば良
い。すなわち前述の要因により発生する球面収差全最大
±Δω４と予想した場合あらかじめ設計の際に一Δω４
の球面収差ヶ発生するようにしておけば光学式ヘッドの
光学系は正の球面収差ｔ（１）］′遭 発生することはない。従って上記の補正方法が適用でき
る。
４）が負の球面収差を発生するように設計しておけば良
い。すなわち前述の要因により発生する球面収差全最大
±Δω４と予想した場合あらかじめ設計の際に一Δω４
の球面収差ヶ発生するようにしておけば光学式ヘッドの
光学系は正の球面収差ｔ（１）］′遭 発生することはない。従って上記の補正方法が適用でき
る。
次に具体的な補正方法について述べる。実際には球面収
差は集光スポットのピーク強度の低下として現われる。
差は集光スポットのピーク強度の低下として現われる。
そこで常に回折焦点におけるピーク強度全観測しながら
少しずつ板厚の異なる平行平板素子全挿入してみて、ピ
ーク強度が最大となる板厚金兄つけることができる。例
えば集光光束の開口数Ｎ、Ａ。
少しずつ板厚の異なる平行平板素子全挿入してみて、ピ
ーク強度が最大となる板厚金兄つけることができる。例
えば集光光束の開口数Ｎ、Ａ。
＝Ｏ，Ｓ、平行平板光学素子の屈折率ｎ ＝ １．５
とすると板厚が２５０μｍ 間隔の平行平板を幾つか用
意しておけば球面収差の標準偏差Ｗｒｍｓを前述の０．
０７λ（Ｍａｒｉｃｈａｌ限界）以内に補正できること
が０式より分かる。ただしＷｒｍｓは次式■によって与
えられる。（ＭｃＧｒａｗ−Ｈ１１１社 Ｎ、Ｙ、１１
１６６年発行Ｗ、Ｊ、８ｍ１ｔｈ著［Ｍｏｄｅｒｍ ０
ｐｔｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｓｒｒｉｎｇＪＯｈａｐｔ
Ｌ２．Ｌ３参照］ また他の球面収差の観測法として集光レンズからの出射
光束の波面全干渉法により直接見ることもできる。
とすると板厚が２５０μｍ 間隔の平行平板を幾つか用
意しておけば球面収差の標準偏差Ｗｒｍｓを前述の０．
０７λ（Ｍａｒｉｃｈａｌ限界）以内に補正できること
が０式より分かる。ただしＷｒｍｓは次式■によって与
えられる。（ＭｃＧｒａｗ−Ｈ１１１社 Ｎ、Ｙ、１１
１６６年発行Ｗ、Ｊ、８ｍ１ｔｈ著［Ｍｏｄｅｒｍ ０
ｐｔｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｓｒｒｉｎｇＪＯｈａｐｔ
Ｌ２．Ｌ３参照］ また他の球面収差の観測法として集光レンズからの出射
光束の波面全干渉法により直接見ることもできる。
尚上記実施例では平行平板光学素子全集光レンズと情報
記録媒体の間の集光光束中に挿入したが。
記録媒体の間の集光光束中に挿入したが。
光源と集光レンズの間の発散光束中に挿入しても良く上
記実施例と同様の効果を奏する。
記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように本発明では光学系のもつ球面収差全簡易に
調整補正し集光系の性能全回折限界に近づけるのに極め
て有効な手段を提供した。これにより光学系のＯＴＦ向
上に伴ない記録／再生信号の球面収差による劣化音大き
く改善できる。またこの結果光学系の収差成分のうち球
面収差の許容量を拡大することが可能である。
調整補正し集光系の性能全回折限界に近づけるのに極め
て有効な手段を提供した。これにより光学系のＯＴＦ向
上に伴ない記録／再生信号の球面収差による劣化音大き
く改善できる。またこの結果光学系の収差成分のうち球
面収差の許容量を拡大することが可能である。
第１図はこの発明の一実施例による光学式ヘッド装置の
構成図、第２図は従来の光学式ヘッド装置の構成図、第
３図は球面収差発生の説明図である。 図中 １１１はレーザー光源、（３）は情報トラック。 （４）は集光レンズ、（８）は平行平板光学素子である
。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分金示す。
構成図、第２図は従来の光学式ヘッド装置の構成図、第
３図は球面収差発生の説明図である。 図中 １１１はレーザー光源、（３）は情報トラック。 （４）は集光レンズ、（８）は平行平板光学素子である
。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分金示す。
Claims (3)
- （１）レーザー光源と、上記レーザー光源の出射光束を
記録担体の情報トラックに照射する集光光学手段と、上
記記録担体に集光後反射されて来た反射光束を上記出射
光束より分離して受光装置に向わしめる光束分離手段と
を備えた情報記録再生装置において、上記集光光学手段
と上記記録担体の間の集光光束中に平行平板光学素子を
光軸に垂直に挿入したことを特徴とする光学式ヘッド装
置。 - （２）平行平板光学素子をレーザー光源と集光光学手段
の間の発散光束中に配置したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の光学式ヘッド装置。 - （３）集光光学手段が負の球面収差を発生するように設
計したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の光学式ヘッド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207639A JPS6266433A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 光学式ヘツド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207639A JPS6266433A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 光学式ヘツド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266433A true JPS6266433A (ja) | 1987-03-25 |
Family
ID=16543114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60207639A Pending JPS6266433A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 光学式ヘツド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266433A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452953A2 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| US5416757A (en) * | 1991-10-16 | 1995-05-16 | International Business Machines Corporation | Optical disk drive system for use with disks having different protection layer depths |
| EP0727777A1 (en) * | 1995-02-15 | 1996-08-21 | Sony Corporation | Optical pickup device |
| USRE37185E1 (en) * | 1990-04-20 | 2001-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| JP2010188385A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 半導体ウェーハの製造方法 |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60207639A patent/JPS6266433A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452953A2 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| US5148421A (en) * | 1990-04-20 | 1992-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| EP0452953A3 (en) * | 1990-04-20 | 1992-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| USRE37185E1 (en) * | 1990-04-20 | 2001-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| US5416757A (en) * | 1991-10-16 | 1995-05-16 | International Business Machines Corporation | Optical disk drive system for use with disks having different protection layer depths |
| EP0727777A1 (en) * | 1995-02-15 | 1996-08-21 | Sony Corporation | Optical pickup device |
| US5774281A (en) * | 1995-02-15 | 1998-06-30 | Sony Corporation | Optical pickup device for light collection onto an optical recording medium |
| CN1088886C (zh) * | 1995-02-15 | 2002-08-07 | 索尼公司 | 光学拾取装置 |
| JP2010188385A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 半導体ウェーハの製造方法 |
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