JP2580987B2 - Optical writing and reading device - Google Patents

Optical writing and reading device

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JP2580987B2
JP2580987B2 JP5315046A JP31504693A JP2580987B2 JP 2580987 B2 JP2580987 B2 JP 2580987B2 JP 5315046 A JP5315046 A JP 5315046A JP 31504693 A JP31504693 A JP 31504693A JP 2580987 B2 JP2580987 B2 JP 2580987B2
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light
objective lens
optical
lens
light source
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浩朗 野村
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、対物レンズを用いた光
学的書き込み読み取り装置に関する。さらに詳しくは、
その対物レンズに屈折率分布型の平板マイクロレンズア
レイを用いた光学的書き込み読み取り装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system using an objective lens.
The present invention relates to a biological writing and reading device . For more information,
The present invention relates to an optical writing / reading apparatus using a refractive index distribution type flat microlens array as the objective lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は光メモリ用光学ヘッドの最も標準
的な構成を示したものであり、デイジタルオーデイオ用
コンパクトデイスクプレーヤ、あるいは、静止画ファイ
ル用光メモリ装置に用いられているものである。その主
要部品は光源としての半導体レーザ1、光学系、受光素
子であるデイテクタ2、及び焦点合わせ(フォーカシン
グ)とピットのトレース(トラッキング)の為の駆動系
(アクチュエータ)3である。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows the most standard configuration of an optical head for an optical memory, which is used for a compact disc player for digital audio or an optical memory device for a still picture file. The main components are a semiconductor laser 1 as a light source, an optical system, a detector 2 as a light receiving element, and a driving system (actuator) 3 for focusing (focusing) and tracing (tracking) of pits.

【0003】図の例では半導体レーザ1より出た光はコ
リメートレンズ4により平行ビームに変えられる。この
光は偏光プリズム5を通り抜け1/4波長板6に達す
る。レーザー光(直線偏光している)は1/4波長板を
2回通ると偏光の向きが90度回転する。従って、1/
4波長板6、対物レンズ7を通りデイスク面8で反射し
た光が再び1/4波長板6を経てプリズム5に達した時
は90度偏光されている。90度偏光を受けた反射光は
プリズム5で反射されレーザ1には戻らない。このプリ
ズムはビームスプリッタと呼ばれる。反射光は集光レン
ズ9、シリンダレンズ10を経てデイテクタ2に集光さ
れる。デイテクタ2はフォトダイオードを使って光信号
を電気信号に変換する部分である。
In the example shown in the figure, light emitted from a semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a collimating lens 4. This light passes through the polarizing prism 5 and reaches the quarter-wave plate 6. When the laser light (which is linearly polarized) passes through the quarter-wave plate twice, the polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, 1 /
When the light reflected by the disk surface 8 through the four-wave plate 6 and the objective lens 7 reaches the prism 5 again through the quarter-wave plate 6, it is polarized by 90 degrees. The reflected light having been polarized by 90 degrees is reflected by the prism 5 and does not return to the laser 1. This prism is called a beam splitter. The reflected light is focused on the detector 2 via the condenser lens 9 and the cylinder lens 10. The detector 2 is a part that converts an optical signal into an electric signal using a photodiode.

【0004】デイテクタから得る信号は、主信号として
のRF信号、焦点合わせのサーボをかける為のフォーカ
ス信号、及びトラックをトレースする為のトラッキング
信号がある。フォトダイオードは通常複数に分割されて
いて、それぞれの素子の出力の和、差からサーボ信号を
得る。対物レンズ7はコイルで駆動され、そのレンズと
コイルの関係はスピーカのコーン紙とボイスコイルに対
応させることができる。デイテクタ2で検出された誤差
信号によって、デイスク方向(フォーカス)と半径方向
(ラジアル)にレンズをドライブする構造になってい
る。フォーカス信号を得る方法には非点収差方式、ナイ
フエッジ方式、臨界角方式がある。トラッキング信号を
得る方式には3ビーム法、プッシュプル法、同期検波
法、ヘテロダイン法がある。これらの詳細は専門書にゆ
ずる。
The signals obtained from the detector include an RF signal as a main signal, a focus signal for performing focusing servo, and a tracking signal for tracing a track. The photodiode is usually divided into a plurality of parts, and a servo signal is obtained from the sum and difference of the outputs of the respective elements. The objective lens 7 is driven by a coil, and the relationship between the lens and the coil can correspond to the cone paper of the speaker and the voice coil. The lens is driven in a disk direction (focus) and a radial direction (radial) by an error signal detected by the detector 2. Methods for obtaining a focus signal include an astigmatism method, a knife edge method, and a critical angle method. Methods for obtaining a tracking signal include a three-beam method, a push-pull method, a synchronous detection method, and a heterodyne method. These details are given in the technical book.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】さて、このような従来
の方式では前述したように主信号とフォーカス信号、ト
ラッキング信号を1本のレーザビームによって得る為、
各信号の安定性、また、これらの信号を分離する回路で
の複雑さに問題があった。本発明はこれらの欠点を解消
するとともに、光ヘッドに新しい機能をもたせたもので
ある。
[SUMMARY OF THE INVENTION Now, the main signal and a focus signal as described above in such a conventional method, to obtain a laser beam of one of the tracking signal,
There have been problems with the stability of each signal and the complexity of the circuitry that separates these signals. The present invention eliminates these disadvantages and provides the optical head with a new function.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の光学的書き込み
読み取り装置は、光メモリ・デイスクへデータを書き込
む第1のビーム光を発生させる第1の光源と、前記第1
のビーム光によって書き込まれたデータを読み出す第2
のビーム光を発生させる第2の光源と、前記第1の光源
から発せられた前記第1のビーム光を光メモリ・ディス
ク上に収束させる第1の対物レンズと、前記第2の光源
から発せられた前記第2のビーム光を光メモリ・デイス
ク上に収束させる第2の対物レンズと、前記光メモリ・
デイスクから反射された前記第1のビーム光を検出する
第1の検出手段と、前記光メモリ・デイスクから反射さ
れた前記第2のビーム光を検出する第2の検出手段とを
有し、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズと
は、同一の基体に形成されてなることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Optical writing of the present invention
Reader writes data to optical memory disk
A first light source for generating a first light beam;
Of reading data written by the light beam of
A second light source for generating a beam of light, and the first light source
The first light beam emitted from the optical memory disk.
A first objective lens converging on a laser, and the second light source
The second light beam emitted from the optical memory device
A second objective lens that converges on the optical memory;
Detecting the first light beam reflected from the disk;
First detecting means, and light reflected from the optical memory disk.
Second detection means for detecting the second light beam
Having the first objective lens and the second objective lens
Are formed on the same substrate.

【0007】[0007]

【実施例】(実施例1)図2は本発明による光ヘッドの構成を示す一例である。
光源には2つの半導体レーザ(レーザーダイオード)1
7、18が用いられており、これらに対応して2つのレ
ンズアレイを有するコリメートレンズ19が採用されて
いる。偏光ビームスプリッタ5、1/4波長板6、アク
チュエータ3の各構成は従来技術と変わらない。本発明
の特徴は対物レンズにあり、屈折率分布型平板マイクロ
レンズアレイ11を使用している。屈折率分布型平板マ
イクロレンズアレイ11は直径0.5mm程度のレンズ
を同じ工程で同時にアレイ化して作ることができる。
(Embodiment 1) FIG. 2 is an example showing the configuration of an optical head according to the present invention.
Two semiconductor lasers (laser diodes) 1 for the light source
Nos. 7 and 18 are used.
The collimating lens 19 having a lens array
I have. Polarizing beam splitter 5, quarter wave plate 6,
Each configuration of the tutor 3 is not different from the prior art. Feature of the present invention is in the objective lens, using a gradient index planar microlens array 11. The gradient index flat microlens array 11 can be formed by simultaneously arraying lenses having a diameter of about 0.5 mm in the same process.

【0008】[0008]

【0009】偏光ビームスプリッタ5、1/4波長板6
を通った光は、平板マイクロレンズアレイ11に形成さ
れた2個のレンズアレイによって2つのスポットA、B
となる。本発明では、スポットAを書き込み専用のビー
ムとして用い、スポットBをその読み出し用ビームそし
て用いている。すなわち、スポットAはデイスクとのフ
ォーカシングを行いつつ、強度変調されたビームとなり
Te系光デイスク上にデータを書き込む。スポットBは
これを直ちに読み出し記録データの正誤を判断し、コン
トロール系にデータの書き換えを指示する。この方式に
よれば、記録メデイア上の欠陥に基づくエラーを防ぐこ
とができ、現在10 -6 −10 -7 とされるデイスクメモリ
のエラーレートを10 -12 に近づけることができる。デ
イスク8からの反射光は、再び平板マイクロレンズアレ
イ11、1/4波長板6を通過するとビームスプリッタ
5により反射され、ビームA、Bに対応して配置された
レンズ12、13、14によって集光される。デイテク
タ15は主信号を専門に読み、デイタクタ16はフォー
カスエラー信号、トラッキングエラー信号を読む。この
ように本発明では平板マイクロレンズによって光源から
発せられたそれぞれのビームに異なった機能をもたせる
ことができる。その結果、各信号を安定化させ、回路の
複雑化を避けることが可能となる。また、図1に示した
従来技術のように、1光源で実施する場合、光源がパル
ス変調される為エラー検出が複雑となるが、本発明のよ
うに2光源にすれば機能を完全に分離して、エラー検出
を容易に行なうことが可能となる。なお、この例ではコ
リメートレンズ19にも屈折率分布型平板マイクロレン
ズを採用している。
[0009] Polarizing beam splitter 5, quarter-wave plate 6
The light passing through is formed on the flat microlens array 11.
Two spots A and B by the two lens arrays
Becomes In the present invention, the spot A is used for writing only.
The spot B as its readout beam
Used. That is, spot A is
While focusing, it becomes an intensity modulated beam
Data is written on the Te optical disk. Spot B is
This is read immediately and the correctness of the recorded data is judged,
Instructs the troll system to rewrite data. In this method
According to this, it is possible to prevent errors due to defects on the recording media.
Disk memory that is currently 10 -6 -10 -7
Can be made closer to 10 −12 . De
The reflected light from the disk 8 is reflected by the beam splitter 5 when passing through the flat microlens array 11 and the quarter-wave plate 6 again, and is collected by the lenses 12, 13, and 14 arranged corresponding to the beams A and B. Be lighted. The detector 15 reads the main signal exclusively, and the detector 16 reads the focus error signal and the tracking error signal. Thus, in the present invention, the light source is
Each emitted beam can have a different function. As a result, the No. Each signal is stabilized, it is possible to avoid the complication of the circuit. Also shown in FIG.
When implementing with one light source as in the prior art, the light source
Error modulation complicates error detection.
If two light sources are used, the functions are completely separated and error detection is performed.
Can be easily performed. In this example,
The refractive index distribution type flat plate microlens
Is adopted.

【0010】次に屈折率分布型平板マイクロレンズにつ
いて簡単に述べる。屈折率分布型平板マイクロレンズは
ガラス基板上に設けたマスクを通して溶融塩中の電子分
極の高い重金属イオン(Tl+、Cs+)を拡散させ、ガ
ラス中のK+、Na+と変換させることで屈折率を三次元
的に制御して形成される。従って、図3のようなレンズ
アレイがバッチ処理によって得られる。現在レンズの最
小径は0.5mm程度まで可能であり、レンズ定数のコ
ントロールはイオン交換の率、拡散の程度を押さえるこ
とによって得る。工程はガラス板にTi(1.5μm
をスパッタした後、フォトエッチング法によりレンズア
レイの原形をつくり、溶融塩中でイオン交換を行い、マ
スクを剥離すればよい。従って従来のレンズで行った球
面研磨の工程は全くいらず、しかも、マイクロレンズの
アレイが簡単に得られるのが特徴である。
Next, the refractive index distribution type flat microlens will be briefly described. The refractive index distribution type flat microlens diffuses heavy metal ions (Tl + , Cs + ) having high electron polarization in the molten salt through a mask provided on a glass substrate, and converts them into K + , Na + in the glass. It is formed by controlling the refractive index three-dimensionally. Therefore, a lens array as shown in FIG. 3 is obtained by batch processing. At present, the minimum diameter of the lens can be as small as about 0.5 mm, and the control of the lens constant is obtained by suppressing the ion exchange rate and the degree of diffusion. The process is Ti ( 1.5 μm ) on a glass plate.
After sputtering, the original shape of the lens array is formed by a photoetching method, ion exchange is performed in a molten salt, and the mask may be removed. Therefore, there is no spherical polishing step performed with a conventional lens, and an array of microlenses can be easily obtained.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学的書き
込み読み取り装置は、光メモリ・デイスクへデータを書
き込む第1のビーム光を発生させる第1の光源と、前記
第1のビーム光によって書き込まれたデータを読み出す
第2のビーム光を発生させる第2の光源と、前記第1の
光源から発せられた前記第1のビーム光を光メモリ・デ
ィスク上に収束させる第1の対物レンズと、前記第2の
光源から発せられた前記第2のビーム光を光メモリ・デ
イスク上に収束させる第2の対物レンズと、前記光メモ
リ・デイスクから反射された前記第1のビーム光を検出
する第1の検出手段と、前記光メモリ・デイスクから反
射された前記第2のビーム光を検出する第2の検出手段
とを有し、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レン
ズとは、同一の基体に形成されてなることにより、光ヘ
ッドのマルチビーム化が簡単に行え、それぞれのビーム
に異なった機能を与えることができ、信号の安定化、回
路の簡単化が計れる。また、屈折率分布型マイクロレン
ズは従来のレンズの製作と全く異なっており、低コスト
化が計れる。さらには将来マイクロレンズのプラスチッ
ク化も、可能であるので、サーボのかけ易い軽量のレン
ズが実現され本発明に好適となるであろう。
As described above, the optical writing of the present invention
The read / write device writes data to the optical memory disk.
A first light source for generating a first light beam to be incident;
Reading data written by the first light beam
A second light source for generating a second light beam;
The first light beam emitted from the light source is transmitted to an optical memory device.
A first objective lens that converges on a disk;
The second light beam emitted from the light source is stored in an optical memory device.
A second objective lens converging on the disk, and the optical memo
Detecting the first light beam reflected from the re-disc
A first detecting means for detecting the position of the optical memory disk;
Second detecting means for detecting the emitted second light beam
And the first objective lens and the second objective lens
By forming the optical head on the same substrate, it is possible to easily form a multi-beam optical head, to give different functions to each beam, to stabilize the signal and simplify the circuit. . In addition, the refractive index distribution type microlens is completely different from the conventional manufacturing of the lens, and the cost can be reduced. Furthermore, since plasticization of the microlens is possible in the future, a lightweight lens that can be easily servoed will be realized and will be suitable for the present invention.

【0014】このように本発明は光メモリの分野で新規
のヘッド構成を提供するものであり、デイジタルオーデ
イオ、ビデオデイスク、文書用静止画デイスクファイル
などに広く適用が可能である。
As described above, the present invention provides a novel head configuration in the field of optical memory, and is widely applicable to digital audio, video disks, document still image disk files, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の標準的な光ヘッドの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional standard optical head.

【図2】本発明による光ヘッドの一例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an optical head according to the present invention.

【図3】本発明に用いる屈折率分布型平板マイクロレン
ズアレイの拡大図。
FIG. 3 is a gradient index flat microlens used in the present invention.
Enlarged view of the Zuarei.

【符号の説明】1、17、18 レーザダイオード2、15、16 デイテクタ 4、19 コリメートレンズ 5 偏光ビームスプリッタ 6 1/4波長板 7 対物レンズ 8 光メモリデイスク 9、12、13 集光レンズ10、14 シリンダレンズ 11 平板マイクロレンズアレイ [Description of Signs ] 1, 17, 18 Laser Diode 2, 15, 16 Detector 4, 19 Collimating Lens 5 Polarizing Beam Splitter 6 Quarter Wave Plate 7 Objective Lens 8 Optical Memory Disk 9, 12, 13 Condensing Lens 10, 14 Cylinder lens 11 Flat microlens array

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光メモリ・デイスクにデータを書き込む
第1のビーム光を発生させる第1の光源と、 前記第1のビーム光によって書き込まれたデータを読み
出す第2のビーム光を発生させる第2の光源と、 前記第1の光源から発せられた前記第1のビーム光を光
メモリ・ディスク上に収束させる第1の対物レンズと、 前記第2の光源から発せられた前記第2のビーム光を光
メモリ・デイスク上に収束させる第2の対物レンズと、 前記光メモリ・デイスクから反射された前記第1のビー
ム光を検出する第1の検出手段と、 前記光メモリ・デイスクから反射された前記第2のビー
ム光を検出する第2の検出手段とを有し、 前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズとは、同
一の基体に形成されてなることを特徴とする光学的書き
込み読み取り装置。
1. Writing data to an optical memory disk
A first light source for generating a first light beam, and reading data written by the first light beam.
A second light source that generates a second light beam to be emitted, and the first light beam that is emitted from the first light source.
A first objective lens that converges on a memory disk, and a second light beam emitted from the second light source.
A second objective lens for focusing on a memory disk; and the first beam reflected from the optical memory disk.
First detecting means for detecting light from the optical memory disk, and the second beam reflected from the optical memory disk.
And a second detecting means for detecting the system light, wherein the first objective lens and the second objective lens are the same.
Optical writing characterized by being formed on one substrate
Reader.
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