JPH02173722A - 像点位置可変光学系及び光学ヘッド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、像点の位置を変えられる像点位置可変光学系
、及びそれを用いてフォーカシングを行なう光学ヘッド
の構造に関する。

［従来の技術］ 従来、レンズによる結像点を光軸方向へ動かすには、ア
クチュエータなどによってレンズを光軸方向へ動かす機
械的な手段が用いられていた。

また、光を用いて情報の記録、再生を行なうための光学
ヘッドにおいても、第９図に示すように対物レンズ９０
２によって形成される光スポット９０６を記録媒体９０
４上に合焦させるために、フォトダイオード５０４によ
って検出されたフォーカスエラー信号のフィードバック
９０５によって対物レンズ９０２を、磁石及びコイルか
らなるレンズアクチュエータ９０３で光軸方向へ移動さ
せていた（９０７　）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の像点を移動させる機構にはレンズを移動
させるためのアクチュエータが必要なために、移動機構
を小型軽量化できないという問題があった。

また、従来の光学ヘッドではレンズアクチュエータが必
要なために、光学ヘッド全体を小型、薄型化できないと
ともに、レンズアクチュエータの１ｉ量のためにアクセ
ス時間を短くできないという間転があった。

そこで本発明はこのような間ｕ点を解決するもので、そ
の目的とするところは、回折格子、あるいは屈折率の変
化を利用することによって機械的な要素を用いることな
く像点の位置を移動させるシステムを提供するところに
ある。

また、そのようなシステムを用いることによって、小型
薄型で、高速アクセスが可能な光学へ・ソドを提供する
ところにある。

［５題を解決するための手段］ 本発明の像点位置可変光学系は、基板上に形成された回
折格子構造から成るレンズと発振波長が可変である光源
とから成ることを特徴とする。また、前記基鈑が、屈折
率を変えられる材料から成ることを特徴とする。

また、本発明の光学ヘッドは、前記像点位置可変光学系
を用いたことを特徴とする。

［作用］ マイクロフレネルレンズなど、回折格子構造を持つレン
ズは、入射する光の波長によってその像点の位置が光軸
方向に移動する。例えば第１図を用いて説明すると、光
源１０１からの光の波長がマイクロフレネルレンズ１０
２の設計波長と同じであれば像点１０４に集光されると
する。このようなマイクロフレネルレンズに設計波長よ
り短い波長の光が光源１０１から入射したとすると、そ
の像点１０５はレンズから遠ざかる方向へ移動する。逆
に長い波長で入射すると像点１０６はレンズに近づく方
向へ移動する。

従って、発振波長が可変である光源と回折格子構造を持
つレンズとを組み合わせ、光源の発振波長を変えること
によってレンズによる像点の位置を変えることができる
。

また、回折格子構造が表面に形成されている基板の屈折
率を、電界などによって変えられるようにすると、基板
から像点に向かう光の角度を変えられるため、さらに像
点位置を移動させたり、収差の量を制御したりすること
が可能になる。

このような像点位置可変光学系を光学ヘッドのフォーカ
シングに用いる場合は、フォーカシングを、第５図に示
すようにフォーカスエラー信号を検出するフォトダイオ
ード５０４からのフィードバック５０５によって光源で
ある波長可変半導体レーザ１０１の発振波長を変化させ
、光スポット５０６の位置を光軸方向に動かすことによ
って行なう。あるいは、第６図に示すようにフォトダイ
オード５０４からのフィードバック６０５によってレン
ズの基板６０２の屈折率を変えることによっても行なう
ことができる。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明の像点位置可変光学系の第１の実施例を
示す主要断面図である。

電流の注入量によって発振波長が変えられる波長可変レ
ーザ１０１を光源とする。ガラスなどの透明基板１０３
の表面には、波長可変レーザ１０１からの発散光を像点
１０４に集光するパターンを持つマイクロフレネルレン
ズ１０２が形成されている。

このような配置において、波長可変レーザ１０１の発振
波長を短くすると、マイクロフレネルレンズ１０２によ
る像点１０５は、マイクロフレネルレンズ１０２の設計
波長での像点１０４よりもマイクロフレネルレンズ１０
２から遠ざかる方向へ移動する。逆に発振波長を長くす
ると像点１０６はマイクロフレネルレンズ側へ移動する
。

本実施例では透明基板としてガラスを用いたが、ガラス
以外でも透明な基板であれば良い。また、レンズとして
マイクロフレネルレンズを用いたがこれに限定されるも
のでなく、波長によって像点位置が変わる回折格子構造
を持つレンズであれば良い。

また、波長可変レーザとして注入電流量によって波長を
変える構造のものを用いたが、温度などの他の手段を用
いて発振波長を変えても良い。

実施例２ 第２図は本発明の像点位置可変光学系の第２の実施例を
示す主要断面図である。

電界によって屈折率を変えられる屈折率可変材料２０１
を基板とし、その両面に透明ＩＥｉ２０２．２０３が形
成されている。透明電極の一方の面上にマイクロフレネ
ルレンズ２０４が形成されており、基準となる設計波長
における像点２０５を持つ。透明１４極間に電位差を与
えると屈折率可変材料の屈折率が変わり、透明ｔ８ｉｉ
２０２から屈折率可変材料２０１へ入射する光線の屈折
角が変わって像点を移動させることができる。　　さら
に、波長可変レーザ１０１の発振波長を変えることによ
っても像点を移動させることができる。

従って、波長可変レーザの発振波長を変えることだけで
像点を移動させる実施例１の場合に比べて像点の移動距
離を大きくすることができるとともに、マイクロフレネ
ルレンズで発生する収差の補正も可能である。

なお、屈折率可変材料の屈折率の制御は電界に限らず、
光、磁界、熱などによって行なっても良い。

実施例３ 第３図は本発明の像点位置可変光学系の第３の実施例を
示す主要断面図である。

マイクロフレネルレンズ３０４が形成されている基板は
、透明型［３０２，３０３ではさまれた２Ｍ構造になっ
ている。中心の透明型１ｉｉ３０３は接地されており、
両面の透明電極３０２に電圧が印加される。屈折率可変
材料の厚みが厚くなると両面の一対の電極だけでは必要
な電界を得るために印加すべき電圧が大きくなるが、屈
折率可変材料を２層に分けることによって必要な電界を
得るための印加電圧は少なくて清む。

波長可変レーザ１０１、及び印加電圧Ｖによって像点３
０５を移動させる。

屈折率可変材料は２層に限らず、さらに多層化しても良
い。

実施例４ 第４図は本発明の像点位で可変光学系の第４の実施例を
示す主要断面図である。

波長可変レーザ１０１がらの発散光はコリメータレンズ
４０１によって平行光にされ、透明基板１０３の表面に
形成されたマイクロフレネルレンズ４０２によって像点
４０３が形成される。

像点の移動については実施例１で述べた原理と同様であ
る。

実施例５ 第５図は本発明の光学ヘッドの第１の実施例を示す主要
断面図である。

波長可変レーザ１０１から放射された光は、ビームスプ
リッタ５０１を通って透明基板１０３の表面に形成され
たマイクロフレネルレンズ５０２によって記録媒体５０
３上に集光される。

記録媒体５０３がらの戻り光はビームスプリッタ５０１
で光路を曲げられ、フォトダイオード５０４で検出され
る。

記録媒体５０３に情報を記録する、あるいは記録媒体５
０３から情報を読み出す場合には、レンズによって形成
される像点５０６が常に記録媒体面上にあることが必要
である。マイクロフレネルレンズ５０２による像点５０
６の記録媒体面からのずれ、すなわちフォーカシングエ
ラーはフォトダイオード５０４に入射する光の像の変化
として検出され、その信号によって波長可変レーザ１゜
１への注入電流を変化させるフィードバック５゜５を構
成する。

このような構成によって、像点５０６の記録媒体面から
のずれに対応して波長可変レーザの発振波長を変え、像
点５０６を光軸方向へ移動させて、像点５０６が常に記
録媒体面に追従するようにする。

実施例６ 第６図は本発明の光学ヘッドの第２の実施例を示す主要
断面図である。

実施例２で説明した構造のレンズを対物レンズとして用
いている。フォトダイオード５０４によって検出された
フォーカスエラー信号によって波長可変レーザ１０１と
対物レンズを構成する電極６０３にフィードバック５０
５．６０５がかけられる。屈折率可変材料６０２の電極
６０３へのフィードバックは、１ｌｉ６０３に印加され
る電圧の変化としてなされる。

像点５０６の移動は、波長可変レーザ１０１の発振波長
の制御、及び屈折率可変材料６０２の電極６０３に印加
する電圧の制御によって行なわれる。

実施例７ 第７図は本発明の光学ヘッドの第３の実施例を示す主要
断面図である。

対物レンズとして実施例３で説明した構造のレンズを用
いている。フォトダイオード５０４から対物レンズへの
フィードバック７０４は、実施例６と同様に、屈折率可
変材料６０２の屈折率を変えるように’２１極７０２．
７０３に印加する電圧を変えるように構成される。

像点５０６を移動させる手段については実施例６と同様
である。

実施例８ 第８図は本発明の光学ヘッドの第４の実施例を示す主要
断面図である。

波長可変レーザ１０１、ビームスプリッタ５０１、波長
可変レーザ１０１からの光を平行光にするコリメータレ
ンズ８０１、及びフォトダイオード５０４は筐体８０７
１ご固定され、この筐体８０７は、図示していないが光
学式記録再生装置のシャーシに固定されている。一方、
対物レンズは屈折率可変材料８０３０両面に形成された
透明を極８０４．８０５、及び、その表面番ご形成され
たマイクロフレネルレンズ８０６から成り、ミラー８０
２で光路を曲げられたコリメータレンズ８０１からの平
行光を記録媒体５０３に集光する。ミラー８０２及び対
物レンズは記録媒体５０３のトラック横断方向８０９に
移動可能な筐体８０８に固定されている。

像点５０６をフォトダイオード５０４からのフォーカス
エラー信号によって移動させる場合は、波長可変レーザ
１０１の波長を変えること、及び対物レンズを構成する
屈折率可変材ｊ４８０３の電極８０６に印加する電圧を
変えることによって行なう。

本実施例において、記録媒体５０３の所望のトラックに
像点５０６を移動させるためｌ：動かすべき重量は、ミ
ラー８０２、対物レンズ、及び筐体８０８だけであり、
従来必要だった、対物レンズをフォーカス方向へ移動さ
せるアクチュエータが不要になるために移動すべき重量
が軽くなる。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、広く像点を移動させる必要があるシステムに適用で
きる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の像点位置可変光学系によれば
、回折格子構造からなるレンズと波長可変レーザ、さら
には屈折率が可変である材料を組み合わせ、波長可変レ
ーザの発振波長を変える、あるいは屈折率可変材料の屈
折率を変えることによって、レンズを機械的に動かすこ
となしに像点を移動させることができるという効果を有
する。

また、本発明の像点位置可変光学系によってフォーカシ
ングを行なう光学ヘッドによれば、対物レンズをフォー
カス方向へ移動させる機械的なアクチュエータが不要に
なるために、光学ヘッドを小型、軽量化でき、アクセス
時間を短縮できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の像点位置可変光学系の第１の実施例を
示す主要断面図。 第２図は本発明の像点位置可変光学系の第２の実施例を
示す主要断面図。 第３図は本発明の像点位置可変光学系の第３の実施例を
示す主要断面図。 第４図は本発明のイ象点位置可変光学系の第４の実施例
を示す主要断面図。 第５図は本発明の光学ヘッドの第１の実施例を示す主要
断面図。 第６図は本発明の光学ヘッドの第２の実施例を示す主要
断面図。 第７図は本発明の光学ヘッドの第３の実施例を示す主要
断面図。 第８図は本発明の光学ヘッドの第４の実施例を示す主要
断面図。 第９図は、従来の像点位置可変光学系、及び光学ヘッド
の主要断面図。 １０１　・・・波長可変レーザ １０２　　・・・マイクロフレネルレンズ１０３　　・
・・透明基板 １０４．１０５、１０６　・・・像点 ２０１　・・・屈折率可変材料 ２０２．２０３　・・・電極 ２０４　・・・マイクロフレネルレンズ２０５　・・・
像点 ２０６　・・・端子 ３０１　　・・・屈折率可変材料 ３０２．３０３　・・・電極 ３０４　・・・マイクロフレネルレンズ３０５　・・・
像点 ３０６　・・・端子 ４０１　・・・　コリメータレンズ ４０２　・・・マイクロフレネルレンズ４０３　　・・
・像点 ５０１　・・・　ビームスプワッタ ５０２　　・・・マイクロフレネルレンズレンズアクチ
ュエータ 記録媒体 フィードバック 像点 以 上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　上柳雅誉　（他１名） ６０３、 ７０２、 ８０４、 ８０７、 ・・・記録媒体 ・・・フォトダイオード ・・・　フィードバック ・・・像点 ・・・　マイクロフレネルレンズ ・・・屈折率可変材料 ６０４　・・・電極 ・・・　フィードバック ・・・マイクロフレネルレンズ ７０３　・・・電極 ・・・　フィードバック ・・・　コリメータレンズ ・・・　ミラー ・・・屈折率可変材料 ８０５　・・・Ｗ、極 ・・・マイクロフレネルレンズ ８０８　・・・筐体 ・・・筐体移動方向 ・・・半導体レーザ ・・・対物レンズ 第１図 第２１ ■ Ｖ 第４図 第６図 第５図 第７図 第８図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された回折格子構造から成るレンズ
   と発振波長が可変である光源とから成ることを特徴とす
   る像点位置可変光学系。
2. （２）基板が屈折率を変えられる材料から成ることを特
   徴とする請求項１記載の像点位置可変光学系。
3. （３）請求項１あるいは請求項２記載の像点位置可変光
   学系を用いたことを特徴とする光学ヘッド。