JP2567859B2 - 光学式情報読取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光カード、コンパクトディスク、ビデオ
ディスクや光磁気ディスク等の光学式記録媒体に記録さ
れた情報を読取る位置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光学式情報読取り装置として、例えば特開昭62
−34342号公報において第８図に示すようなものが提案
されている。この読取り装置は、基板１にそれぞれ形成
したイン・ライン・フレネル・レンズ２および受光部３
を具え、半導体レーザ４からの読取り光を基板１および
イン・ライン・フレネル・レンズ２を経て光ディスク５
に斜め方向から収束して投射し、その反射光を受光部３
で受光するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述した装置は、半導体レーザの光出
射面、並びに光検出器の受光面が、大気に露出した構成
となっている。このため、大気中に浮遊するほこり等が
光出射面や受光面に付着するという欠点がある。

かかる欠点を解決し得るものとして、特開昭58−9414
2号公報の第４図には、半導体レーザ11と光検出器14と
ガラス板16とを少なくとも結合した結合体が形成され、
この結合体の内部にほぼ密封された空所（基体17とキャ
ップ18とガラス板16とで囲まれた部分）が形成され、こ
の空所内に半導体レーザ11の光出射面と光検出器14の受
光面とガラス板16の裏面（基体17に対向する面）とが配
置されているものが開示されている。

また、特開昭56−47933号公報の第12図には、半導体
レーザ１と光検出器９とガラス板48とを少なくとも結合
した結合体が形成され、この結合体の内部にほぼ密封さ
れた空所（基板46とカン45と窓ガラス48とで囲まれた部
分）が形成され、この空所内に半導体レーザ１の光出射
面と光検出器９の受光面と窓ガラス48の裏面（ヒートシ
ンク43に対向する面）とが配置されているものが開示さ
れている。

上記の特開昭58−94142号公報の第４図や、特開昭56
−47933号公報の第12図に開示されているピックアップ
においては、半導体レーザの光出射面および光検出器の
受光面を、ほぼ密封された容器内に配置しているので、
大気中に浮遊するほこり等が付着するのを有効に防止す
ることができる。

しかし、これらのピックアップにおけるように、光検
出器側のガラス板面上（上記の裏面上）にホログラムを
配置する構成では、光検出器の受光面に収束光の状態で
光を入射させる場合、受光面とホログラムとの間を所定
距離離間させる制約があるため、結果として、ピックア
ップが大型になってしまうという問題がある。また、ホ
ログラムを配置する透明部材（例えば、ガラス板）の厚
み寸法を大にして、例えば透明部材の変形等に起因する
ホログラム性能劣化を抑制しようとすると、透明部材の
厚さを大にした分、厚さ方向の寸法が大きくなり、結果
として、ピックアップが一層大型になってしまうという
問題がある。

この発明は、このような問題点を解決した光学式情報
読取り装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

上記目的を達成するため、この発明は、情報がトラッ
ク状に記録された記録媒体から情報を読み取るために、
半導体レーザの光出射面から出射した光束を収束光とし
て前記記録媒体に照射し、その反射光を光検出器の受光
面で収束光の状態で受光して前記情報を読み取るように
した光学式情報読取り装置において、 互いに対向する表面と裏面とを有する透明部材の前記
表面にホログラムを配置し、 前記半導体レーザと前記光検出器と前記透明部材とを
少なくとも結合する結合体を形成し、 この結合体の内部に、ほぼ密封された空所を形成し
て、該空所内に前記裏面と前記光出射面と前記受光面と
が配置されるようにしたことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図ＡおよびＢはこの発明に先立って開発した光学
式情報読取り装置の一例の構成を示すものである。この
例では、Al等の熱伝導性材料より成る凹状の保持部材11
の底部11aに半導体レーザ12を保持すると共に、この保
持部材11に半導体レーザ12の出射光（読取り光）に対し
て透明なガラスやプラスチック等より成る透明基板13を
接着固定する。透明基板13には半透鏡14および15を設け
ると共に、半導体レーザ12と対向する下面13aとは反対
側の上面13bにはホログラムレンズ16および17を接合し
て設ける。

このようにして、半導体レーザ12からの非点融差を有
する発散ビームを透明基板13および半透鏡14を通過させ
てホログラムレンズ16に入射光軸が垂直となるように導
き、該ホログラムレンズ16により非点隔差を補正すると
共に、入射光軸に対して斜め方向に収束して記録媒体18
に斜めから投射する。なお、半透鏡14で反射される半導
体レーザ12からの読取り光は、第１図Ｂに側面図を示す
ように透明基板13の裏面13cから射出させて光検出器19
で受光し、これによりフラグまたは出力光量をモニタす
るようにする。

記録媒体18に斜め方向から投射された読取り光は、上
述したように記録媒体18の透明な保護基板（アクリル、
ポリカーボネート等）の厚みにより非点またはコマ収差
を持って斜め方向に反射される。この反射光をホログラ
ムレンズ17に入射させ、該ホログラムレンズ17により非
点またはコマ収差を補正すると共に垂直方向に収束させ
て、透明基板13および半透鏡15を透過した光を光検出器
20で、また半透鏡15で反射された光を光検出器21でそれ
ぞれ受光して、光検出器20の出力から情報信号およびト
ラッキングエラー信号を、光検出器21でフォーカスエラ
ー信号を検出するようにする。なお、光検出器20は透明
基板13の下面13aに、光検出器21は透明基板13の一方の
側面13dにそれぞれ接合して設ける。

第２図はホログラムレンズ16を作成するための光学系
の構成を示すものである。半導体レーザ25からの光をコ
リメータレンズ26により平行光として半透鏡27で２分割
する。この半透鏡27で２分割された平面波の光の一方
は、参照光として照明レンズ28に導いて球面波とし、こ
の光をピンホール29を経て感材面30にその法線方向から
照射する。また、半透鏡27で２分割された平面波の光の
他方は、物体光として反射面31および32で反射させた
後、非点融差を補正すくためのシリンドリカルレンズ33
および参照光路中の照明レンズ28と同じ焦点距離（ｆ）
および開口数（NA）を有する照明レンズ34を通過させて
球面波とし、この光をピンホール35を経て感材面30に斜
め方向から照射する。このように感材面30に参照光およ
び物体光を同時照射すると、感材面30には放物線または
双曲線の干渉縞群が形成され、これを感光することによ
り回折格子すなわちホログラムレンズ16を作成すること
ができる。

このホログラムレンズ16を参照光を照射した側が、第
１図において半導体レーザ12と対向するようにした透明
基板13の上面13bに設けて半導体レーザ12から非点融差
を有する拡散光を照射すると、回折格子の間隔の小さい
ところでは大きく回折され、間隔の大きいところでは小
さく回折される。その結果、全体の回折光は第２図にお
いてシリンドリカルレンズ33および照明レンズ34から照
射された位置から進んでくるかのような方向に回折さ
れ、これにより第１図において半導体レーザ12からの読
取り光を非点融差を補正して斜め方向に収束して記録媒
体18に斜めから照射することができる。

第３図はホログラムレンズ17を作成するための光学系
の構成を示すものである。半導体レーザ41からの光をコ
リメータレンズ42により平行光として半透鏡43で２分割
し、その一方の光を物体光として結像レンズ44およびピ
ンホール45を経て感材面46にその法線方向から照射す
る。また、半透鏡43で２分割された他方の光は、参照光
として反射面47および48で反射させた後、第１図におい
て記録媒体18に読取り光が斜め方向から入射および反射
することにより、該記録媒体18の透明な保護基板の厚さ
によって生じる収差と同等な収差を発生するシリンドリ
カルレンズ49を通過させてから結像レンズ50およびピン
ホール51を経て感材面46に照射する。このようにして、
物体光および参照光が同時照射された感材面46を感光す
ることによりホログラムレンズ17を作成することができ
る。

このホログラムレンズ17を参照光を照射した側が、第
１図において記録媒体18と対向するように透明基板13の
上面13bに設けて記録媒体18からの反射光を入射させる
ようにすれば、該反射光を記録媒体18での収差を補正し
て収束して光検出器20,21に入射させることができる。

なお、第３図ではシリンドリカルレンズ49によって記
録媒体18で生じる収差と同等の収差を発生させるように
したが、このシリンドリカルレンズ49に代えて第４図に
示すように、記録媒体18を構成する透明な保護基板と同
一材料で同一厚さの平行平面板52を記録媒体18への入射
角と同等に配置して収差を発生させるようにしてもよ
い。

第１図に示す構成の光学式情報読取り装置によれば、
２個のホログラムレンズ16,17を設け、半導体レーザ12
からの読取り光をホログラムレンズ16により非点融差を
補正して記録媒体18に対して斜め方向に収束して照射
し、その反射光をホログラムレンズ17に入射させて記録
媒体18への斜め入射による収差を補正して光検出器20,2
1に収束して入射させるようにしたので、簡単かつ安価
な構成で情報を常に正確に読取ることができる。また、
ホログラムレンズ16,17および光検出器20,21を透明基板
13に接合して設けたので、面倒な調整が不要になると共
に、この透明基板13を介して半導体レーザ12からの読取
り光をホログラムレンズ16に入射させるようにしたの
で、ホログラムレンズ16が半導体レーザ12の発熱の影響
を受けることがなく、したがって記録媒体18に照射され
る読取り光のスポット形状が変化することもない。

第５図はこの発明に先立って開発した光学式情報読取
り装置の他の例の構成を示すものである。この例では、
保持部材11の一方の側面11bに半導体レーザ12を、他方
の側面11cに情報信号、フォーカスエラー信号、トラッ
キングエラー信号を検出するための光検出器55を設ける
と共に、透明基板13には半透鏡に代えて反射面56,57を
設け、半導体レーザ12からの読取り光を透明基板13にそ
の側面13eから入射させ、これを反射面56で反射させて
ホログラムレンズ16に導いて第１実施例と同様に非点融
差を補正して記録媒体18に対して斜め方向から収束して
照射し、その反射光をホログラムレンズ17により収差を
補正して収束して透明基板13に入射させ、これを反射面
57で反射させて側面13dから光検出器55に入射させるよ
うにしたものである。

第５図に示す構成の光学式情報読取り装置によれば、
半導体レーザ12および光検出器55を保持部材11の側面11
bおよび11cに設けるようにしたので、全体を扁平にで
き、したがって薄形にできる。

第６図はこの発明に先立って開発した光学式情報読取
り装置のさらに他の例の構成を示すものである。この装
置は、第１図に示す構成において、ホログラムレンズ17
と透明基板13との間にフォーカスエラーおよびトラッキ
ングエラーを検出するためのフーコーレンズのゾーンプ
レート58を設け、このゾーンプレート58により２分され
透明基板13の反射面15で反射された記録媒体18からの反
射光を２個の光検出器21a,21bで受光してそれらの出力
に基づいてフォーカスエラー信号を検出すると共に、反
射面15を透過した光を光検出器20で受光して情報信号お
よびトラッキングエラー信号を検出するようにしたもの
である。

なお、第６図に示す構成においては、フーコーレンズ
のゾーンプレート58に代えてシリンドリカルレンズのゾ
ーンプレートを用いる等の従来のフォーカスエラーおよ
びトラッキングエラーの検出技術を採用することができ
ると共に、記録媒体18の傾きに基づく光軸ずれによるト
ラックオフセットを除去するために±１次回折光のみを
トラッキングエラーの検出に用いるよう構成することも
できる。

第７図はこの発明の一実施例を示すものである。この
実施例は光学系全体をパッケージ60に収納してほこり等
の影響を少なくしたものである。パッケージ60は中空の
支持枠61と、その上端部に設けた窓ガラス62と、下端部
に設けた絶縁基板63とをもって構成し、その内部におい
て絶縁基板63上にヒートシンク64を介して半導体レーザ
12を、支持台65を介して光検出器20をそれぞれ設け、こ
れら半導体レーザ12および光検出器20と窓ガラス62との
間にホログラムレンズ16,17を接合した透明基板13を設
ける。また、絶縁基板63には外部に突出して端子66を設
け、その対応する端子に半導体レーザ12および光検出器
20のリード線を接続するようにする。更に、支持枠61に
は、半導体レーザ12から射出され、透明基板13の半透鏡
14で反射された読取り光を、フラグ用あるいはモニタ用
として光検出器19に導くための開口部67を形成する。な
お、窓ガラス62はここでの反射光が半導体レーザ12に戻
ってノイズとなるのを防止するため、その表面および／
または裏面に十分な反射防止膜を設けたり、あるいは若
干傾斜させて設ける。

第１図、第５図および第７図に示した構成では、ホロ
グラムレンズ16,17を透明基板13に接合して設けるよう
にしたが、この発明の他の実施例ではこれらを透明基板
13と一体に成形する。この成形法としては、透明基板13
がガラスより成る場合には、例えばこのガラス基板上に
金型を設けてフォトポリマーを注入し、これを紫外線硬
化させた後金型を剥離して成形したり、あるいはガラス
基板上に反応性イオンエッチングによりフォトレジスト
薄膜を記録し、これを現像してパターンを形成した後CH
F₃ガスでイオンエッチングを行い、その後レジストを除
去して成形することができる。また、透明基板13がプラ
スチックより成る場合には、該基板上にフォトレジスト
を塗布してレーザビームによりパターンを記録し、これ
を現像した後レジストパターン上からNi等の金属を電鋳
によりメッキしてスタンパを作成することにより成形す
ることができる。なお、このようなホログラムレンズの
成形法は、第６図に示したようにホログラムレンズ16を
透明基板13に、ホログラムレンズ17をゾーンプレート58
に設ける場合にも有効に適用することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、情報がトラック状に記録された記
録媒体から情報を読み取るために、半導体レーザの光出
射面から出射した光束を収束光として前記記録媒体に照
射し、その反射光を光検出器の受光面で収束光の状態で
受光して前記情報を読み取るようにした光学式情報読取
り装置において、互いに対向する表面と裏面とを有する
透明部材の前記表面にホログラムを配置し、前記半導体
レーザと前記光検出器と前記透明部材とを少なくとも結
合する結合体を形成し、この結合体の内部に、ほぼ密封
された空所を形成して、該空所内に前記裏面と前記光出
射面と前記受光軸とが配置されるようにしたので、半導
体レーザの光出射面や光検出器の受光面に大気中に浮遊
するほこり等が付着しずらく、結果として、高精度な情
報の読み取り性能を長期間に亘って安定して維持するこ
とができると共に、上記の特開昭58−94142号公報の第
４図や、特開昭56−47933号公報の第12図に開示されて
いる装置に比べて、極めて簡単な構成により装置を小型
なものにすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢはこの発明に先立って開発した光学式
情報読取り装置の一例の構成を示す図、 第２図〜第４図は第１図に示すホログラムレンズを作成
するための光学系の構成を示す図、 第５図はこの発明に先立って開発した光学式情報読取り
装置の他の例の構成を示す図、 第６図は同じくこの発明に先立って開発した光学式情報
読取り装置のさらに他の例の構成を示す図、 第７図は同じくこの発明の一実施例を示す図、 第８図は従来の技術を示す図である。 11……保持部材、12……半導体レーザ 13……透明基板、14,15……半透鏡 16,17……ホログラムレンズ 18……記録媒体、19,20,21…光検出器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報がトラック状に記録された記録媒体か
   ら情報を読み取るために、半導体レーザの光出射面から
   出射した光束を収束光として前記記録媒体に照射し、そ
   の反射光を光検出器の受光面で収束光の状態で受光して
   前記情報を読み取るようにした光学式情報読取り装置に
   おいて、 互いに対向する表面と裏面とを有する透明部材の前記表
   面にホログラムを配置し、 前記半導体レーザと前記光検出器と前記透明部材とを少
   なくとも結合する結合体を形成し、 この結合体の内部に、ほぼ密封された空所を形成して、
   該空所内に前記裏面と前記光出射面と前記受光面とが配
   置されるようにしたことを特徴とする光学式情報読取り
   装置。