JPS63200328A - 光学ヘツドの対物ホログラムレンズ - Google Patents

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〕 光学的情報記録再生装置に使用される光学ヘッドの対物
レンズをホログラムレンズで構成した場合、光源にレー
ザダイオードを使用すると、モードホップにより不連続
に光の波長が変化するため、焦点位置ずれが不・連続と
なり、サーボ機構が追従不可能となるが、集光用ホログ
ラムレンズに対し、特定の間隔で対向する屈折用ホログ
ラムレンズを組み合わせることで、焦点位置ずれを補償
し、サーボ機構の追従を可能にして、光学ヘッドをホロ
ダラムレンズで作成出来るようにした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光学的情報記録再生装置に使用される光学ヘッ
ドに係り、特に入射光の波長変動に伴う焦点位置ずれを
解決する光学ヘッドの対物ホログラムレンズに関する。

ホログラムレンズは例えばガラス板の表面に細かい溝を
間隔ｄで複数設けることで、ガラス板を通過した光が回
折して干渉し、光の波長をλとし、屈折角をθとすると
、λ＝ｄｓｉｎ　θの関係を満たす屈折角を持つ一次回
折光が最も効率良く得られるように構成されている。

ところで、このホログラムレンズを用いて光学ヘッドを
作成し、光デイスク装置の如き光学的情報記録再生装置
に利用することが検討されているが、光源にレーザダイ
オードを使用した場合、レーザダイオミドには温度変化
とモードホップに伴う波長変動がある。

ホログラムレンズは上記の式から分かるように、屈折角
θは波長λに影響されるため、波長変動の影響を除去し
ないと、トラックサーボやフォーカスサーボが困難とな
る。特にモードホップによる波長の変動は不連続である
ため、サーボ機構が追従出来ないという問題があり、実
用化への大きな障害となっている。

現在、波長変動に伴うトラック方向の焦点位置変動に対
しては対策があるが、フォーカス方向に対する焦点位置
変動を少なくし、サーボ機構の追従を可能とする対物ホ
ログラムレンズの出現が望まれている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の技術の一例を説明する図である。

本例は光学ヘッドの対物レンズとして、レーザダイオー
ドの波長変動に対する焦点位置のトラック方向のずれが
補償されている場合を示し、光ディスク１に対し矢印Ａ
−Ｂで示す方向のずれを補正している。ホログラムレン
ズ２は集光作用を持ち、ホログラムレンズ３は屈折作用
を持つ。

従って、ホログラムレンズ３は矢印Ｃ，Ｄ、　Ｅで示す
入射光を屈折させてホログラムレンズ２に送出し、ホロ
グラムレンズ２はこの光を光デイスク１上に集光し、焦
点を結ばせる。

レーザダイオードの波長が所定の長さであれば、実線で
示す如く、光ディスク１の■で示す目的とするトラック
上に焦点を結ぶが、波長が長くなると屈折角が大きくな
るため点線で示す如く、光ディスク１の手前■で示す位
置で焦点を結ぶ。

第４図は従来の他の技術を説明する図である。

本例は光学ヘッドの対物レンズとして、波長変動に対す
る補償を行っていない場合を示し、集光作用を持つホロ
グラムレンズ２のみで、光デイスク１上に集光させるた
め、レーザダイオードの波長が所定の長さであれば、入
射光Ｆ、Ｇ、Ｈは実線で示す如く、光ディスク１の■で
示す目的とするトラック上に焦点を結ぶが、波長が長く
なると屈折角が大きくなり点線で示す如く、光ディスク
１の手前で、且つ目的トラック位置からもずれた■で示
す位置で焦点を結ぶ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如（、従来は波長変動に対し、トラック方向のず
れに対しては補償する方法があるが、焦点ずれ方向の補
償をする能力が無い。従って、レーザダイオードのモー
ドポツプにより、波長が突然変動してしまうと、物理的
なサーボ機構の追従が不可能で、焦点ずれ状態となる。

このため、ホログラムレンズを使用した光学ヘッドを、
実用化することが出来ないという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の詳細な説明する図である。

第１図（ａ）において、集光作用を持つホログラムレン
ズ２は入射光の成る波長に対し、矢印Ｂ方向になる程屈
折角が大きくなる。この構造を利用して成る入射光の光
路に着目し、波長が変化した時のホログラムレンズ２を
通過する光路位置を変化させ、波長変動に対する屈折角
変化を打ち消すように、ホログラムレンズ２とホログラ
ムレンズ４との間隔を定める。

このような特定の間隔でホログラムレンズ２と４を組み
合わせると、ホログラムレンズ４は図示する如く曲面を
持ったレンズとなる。

第１図（ｂ）は上記特定の間隔をＸとした時、このＸを
求める方法を説明する図である。上記の成る光路が波長
λ１の時実線で示す矢印の如く、ホログラムレンズ４の
■で示す位置で屈折し、ホログラムレンズ２の■の位置
で又屈折し、光ディスク１の■に示す位置で焦点を結ぶ
ものとすると、波長がλ２に変化して長くなった時、点
線で示す如くホログラムレンズ４では屈折角が大きくな
り、Ｘの大きさに対応して、ホログラムレンズ２の■に
示す位置に光路が変化する。

ホログラムレンズ２の■で示す位置の屈折角は■の位置
の屈折角より大きく、且つ後述する如く、波長から００
■式に基づき屈折角を求めることが出来るため、この■
で示す位置で屈折した光が光ディスク１の■の位置を通
るように、■の位置を選定すれば、波長変動による焦点
ずれを補償することが出来る。

波長がλ１の時、ホログラムレンズ２の焦点距離をｆ１
■を通るホログラムレンズ２に垂直な線がホログラムレ
ンズ２と交わる位置と■の位置との距離をＡ、■と■を
結ぶ光路がホログラムレンズ２の垂直線と形成する角度
を０３とすると、Ａ／ｆ＝ｔａｎθ３ａｅ であり、Ａ及びｆはホログラムレンズ２の規格から定ま
るため、［相］式から角度θ、を算出することが出来る
。

ところで、ホログラムレンズ２の■における■とΦを結
ぶ光路がホログラムレンズ２の垂直線と形成する角度を
θ２とし、ホログラムレンズ２の■における干渉構造の
溝の間隔をｄ、すると、λ、　＝　ｄ　、５ｉｎ（θ２
＋θ、）　　　■となる。

λ１とｄ、は定まっているため、［相］式から得られる
θ、を代入すれば、θ２を求めることが出来る。

ホログラムレンズ４の屈折角をθ、とすると、ホログラ
ムレンズ４はホログラムレンズ２に対し、湾曲している
が、 θｌ＃θ２ であり、その差は無視出来るため、０式から０１を求め
ることが出来る。

上記同様にして、■と■を結ぶ光路がホログラムレンズ
２の垂直線と形成する角度をθ、”とし、■と■の距離
をＤとすると、 （Ａ　＋　Ｄ）　／　ｆ−ｔａｎθ、′［相］又、ホロ
グラムレンズ２の■における■と■を結ぶ光路がホログ
ラムレンズ２の垂直線と形成する角度をθ２゛とし、ホ
ログラムレンズ２の■における干渉構造の溝の間隔をｄ
２とし、ホログラムレンズ４における■から前記距離り
離れた■を通る波長λ鳳の一点鎖線で示す光路が、ホロ
グラムレンズ２の垂直線と形成する角度を０４とすると
、λ、　＝　ｄ　、５ｉｎ（θ４＋θ、′）　　　　■
λｇ＝ｄ、５ｉｎ（θ２°＋θ、”）　　　■λ２＝λ
、＋Δλ　　　　　　　［相］となる。

波長λ２の時のホログラムレンズ４の屈折角をθ１’と
すると、ホログラムレンズ４はホログラムレンズ２に対
し、湾曲しているが、 θ１゛ζθ”　　［相］ であり、その差は無視出来る。従って、◎０＠式からλ
２とｄ２は定まっているため、θ１’を求め、このθ、
°をパラメータとして、θＩ′を求めることが出来る。

ところで、Ｄとθ１゛とＸとの間には Ｄ＝’ｘ（Δλｓｉｎθ１）μλ＋Δλ）　■の関係が
あるため、０式から求められるＤと、■［相］式から求
められるθ、°をパラメータとして、この０式から希望
するＸを求めると、変化した波長λ２の光がホログラム
レンズ４で屈折した後■を通るようになる。

この計算をホログラムレンズ４の多数の位置で実施する
ことで、ホログラムレンズ２と４の間隔Ｘが得られる。

そして、この計算は通常計算機システムを使用して近似
的に求められる。

〔作用〕

上記の如くホログラムレンズを配置することにより、ホ
ログラムレンズ４はレーザダイオードの波長の変動に対
し、トラック方向のずれと、焦点方向のずれとを、共に
補償することが出来るため、サーボ機構の追従が可能と
なり、ホログラムレンズを使用した光学ヘッドの作成を
行うことが出来る。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を説明する図である。

レーザダイオード１０から送出されたレーザ光はホログ
ラムレンズ８で屈折し、分波用のホログラムレンズ７と
λ／４板６を経て、ホログラムレンズ５で屈折し、対物
レンズを構成するホログラムレンズ４に入射する。

ホログラムレンズ４は第１図で説明した如く、レーザダ
イオード１０のモードホップにより、波長が変化するこ
とに対し、トラック方向と焦点方向のずれを補償するよ
うに、ホログラムレンズ２に対する特定の間隔を保つ。

従って、集光作用を持つホログラムレンズ２で集光され
たレーザ光は、光ディスク１の目的トラック上に焦点を
結び、レーザダイオード１０の波長が変化しても、目的
トラック上から焦点がずれることが無い。

光ディスク１で反射したレーザ光はホログラムレンズ２
，４．５を経て戻り、λ／４板６で位相を回転させられ
る。従って、ホログラムレンズ７で反射光が分離され、
ホログラムレンズ９を経て光検知回路１１により光ディ
スク１に記録されたデータが検出される。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明はホログラムレンズとレーザ
ダイオードを使用して、光学ヘッドを作成しても、波長
の変化に対し焦点が目的トラックから逸脱しないため、
トラックサーボ及びフォーカスサーボを行うことが可能
で、光ディスク’ＡＭの如き光学的情報記録再生装置に
利用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、 第２図は本発明の一実施例を説明する図、第３図は従来
の技術の一例を説明する図、第４図は従来の他の技術を
説明する図である。 図において、 １は光ディスク、 ２〜５，７〜９はホログラムレンズ、 ６はλ／４板、　　１ｏはレーザダイオード、１１は光
検知回路である。 Ａ÷−→β （ｂ＞ 本元ｅｐ、　ｏ厘理乞試明ｙう口 第１図 イカぎ、茅ミσフＪＬ１１Ｔ　　ｔフ　−ブダ・ｊ　ｋ
　吉ｇ、弓弓二ｔう図矛う図 傍し乳つ池ｆ）＃＃Ｔｔ硯明ｎ囚 茅４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学的情報記録再生装置の光学ヘッドにおいて、入射し
   た光を集光して記録媒体の目的位置に焦点を結ぶ第１の
   ホログラムレンズ（２）と、該第１のホログラムレンズ
   （２）に対して、特定の間隔ｘで対向し、入射する光を
   屈折させて該第１のホログラムレンズ（２）に送出する
   第２のホログラムレンズ（４）とを設け、 該第２のホログラムレンズ（４）に入射する光の波長が
   第１の波長の時、該第１のホログラムレンズ（２）を経
   て記録媒体（１）の目的位置に焦点を結ぶ光路が、該第
   １のホログラムレンズ（２）を通過する位置と、該入射
   する光の波長が第２の波長に変化した時、該第１のホロ
   グラムレンズ（２）を経て記録媒体（１）の該目的位置
   に焦点を結ぶ光路が、該第１のホログラムレンズ（２）
   を通過する位置との間隔をＤ、該第１の波長と第２の波
   長の差をΔλ、 該第２の波長の光が該第２のホログラムレンズ（４）で
   屈折する際の屈折角θ＿１’とした時、前記特定の間隔
   ｘを Ｄ＝ｘ（Δλｓｉｎθ＿１’）／（λ＋Δλ）の条件を
   満たすように第１及び第２のホログラムレンズを配置し
   たことを特徴とする光学ヘッドの対物ホログラムレンズ
   。