JPH0221058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、屈折率分布形レンズで構成される
光学系を用いて光情報記録媒体からそこに記録さ
れている情報を読み取る光情報読取装置に関する
ものである。

従来、この種の装置として第１図に示すものが
あつた。図において、１は半導体レーザからなる
光源、２はこの光源１から放射されたレーザ光を
平行ビームに変換するコリメート用屈折率分布形
レンズ（以下単に「コリメートレンズ」という。）
３は平行光を集光するための集光用屈折率分布形
レンズ（以下単に「集光レンズ」という。）、４は
コリメートレンズ２と集光レンズ３の間における
平行ビームの光路上に配設されたビームスプリツ
タ、５は光学的手段により読み出し可能に情報が
記録された光情報記録媒体、６はビームスプリツ
タ４により導かれた光情報記録媒体５からの反射
光を受光して電気信号に変換する光検知器であ
る。

なお、ここでいう屈折率分布形レンズとは、透
明なガラスまたはプラスチツクで形成され、その
屈折率が中心軸からの距離のほぼ２乗に比例した
値をもつもので、レンズの両面が平面に研磨され
ていても、それ自身で凸レンズの作用をもつてい
る。

つぎに作用について説明する。

光源１から放射されたレーザ光をコリメートレ
ンズ２で平行光とし、集光レンズ３により光情報
記録媒体５の上に集光して照射させる。光情報記
録媒体５で反射された反射光は記録情報に対応し
て光の強度、位相、偏光方向などが変化する。こ
の変調された反射光は再び光路を逆行し、集光レ
ンズ３、ビームスプリツタ４、あるいはさらに図
示しない他の光学部品を介して光検知器６に導か
れ、電気信号に変換される。

ここで、ビデオデイスクのような光情報記録媒
体の記録を読み取る装置においては、高密度で記
録されている情報を読み取るために、光情報記録
媒体５の上につくられるレーザ光の集光スポツト
は１〜2μmといつた微小な径であることが要求さ
れる。

ところが、コリメート用および集光用の屈折率
分布形レンズ２，３は小形・軽量であるという利
点をもつが、現状では数10μmから数100μmもの
大きな軸上収差をもち、焦点と称される一点に光
ビームを集光させることが難しいという問題があ
る。

上記軸上収差を小さくする努力は続けられてい
るが、今のところ数μm程度の径を有する微小ス
ポツトへの集光は困難である。さらに、微小な領
域に集光されるパワーの割合も低くなり、効率が
大変悪い。このようなことから、いまだにこの種
の用途には十分使いこなされていない状態であ
る。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、コリメート用屈折
率分布形レンズおよび集光用屈折率分布形レンズ
に収差をもたせたままで用い、光情報記録媒体上
に微小スポツトを集光させる装置を提供すること
を目的としている。

以下この発明の詳細を実施例の図を用いて説明
する。この発明の一実施例の構成は第２図に示す
ようであり、これは従来例を示す第１図と同じで
ある。

ただし、光学系７を構成するコリメート用およ
び集光用の２つの屈折率分布形レンズ２，３の集
光特性に特徴をもたせたものである。

すなわちコリメート用屈折率分布形レンズ２に
負の軸上収差をもたせ、集光用屈折率分布形レン
ズ３には正の軸上収差をもたせ、さらにそれらの
軸上収差の絶対値をほぼ等しくする。

ここで正あるいは負の軸上収差について説明す
る。レンズ２，３に平行光を入射させた場合第３
図に示すように、レンズ２の入射端面での入射光
の高さが高いレーザ光、すなわちレンズ２の外周
近くを伝搬する光が光軸上でレンズ２の出射端面
に近い位置Ａで集光し、レンズ２の中心部を伝搬
する光がより遠い位置Ｂで集光する場合に、この
レンズが負の軸上収差をもつということとし、逆
に、第４図に示すように、レンズ３の中心部を伝
搬する光が出射端面に近い位置Ｄで集光し、レン
ズ３の外周近くを伝搬する光が遠い位置Ｅに集光
するとき、このレンズが正の軸上収差をもつとい
うことにする。

第５図に示す曲線は、レンズの径方向に、中心
軸からｒだけ離れた位置に入射した光の軸上収差
の関係を表わし、正負逆の軸上収差の場合のパタ
ーンである。r₀はレンズの外縁の位置を示す。

つぎに作用について説明する。第２図の光源１
の端面から放射されるレーザ光を負の軸上収差を
もつコリメートレンズ２に入射させて、ほぼ平行
光とする。このとき、上記レンズ２の中心部を伝
搬した光を平行光としたとき、つまり、光源１を
レンズ２の遠い方の集光点Ｂ（第３図参照）の位
置に設定したとき、レンズ２の外周近くを伝搬し
た光は少し収束して集光レンズ３に入射する。と
ころで、この集光レンズ３は、収差の符号がコリ
メートレンズ２と反対の正の値をもち、かつ、そ
の大きさの等しい軸上収差をもつので、集光レン
ズ３を伝搬した光をレンズ３の近い方の集光点Ｄ
（第４図参照）の位置に設定した光情報記録媒体
５上に集光させた場合、第４図に示した軸上収差
の関係からわかるように、２つのレンズにて収差
が打ち消し合つて集光パターンの良好な微小スポ
ツトが得られる。このようにして、光情報記録媒
体５の表面に入射し、反射された光は記録情報に
対応して例えば光強度が変化し、この強度変調さ
れた反射光は再び光路を逆行して集光レンズ３、
ビームスプリツタ４を介して光検知器６に導びか
れ、電気信号に変換されて信号検知される。

なお、上記媒体５はモータで回転して、順次光
情報を読み取られる。

ここで、コリメート用および集光用屈折率分布
形レンズの収差の入手法について述べる。レンズ
の素材であるガラス材料の選択や、製造条件のコ
ントロールで、収差の符号を正にしたり負にした
りすることおよびその大きさを変えることはある
程度自由に行なえるので、軸上収差が残つている
レンズでも収差の符号が互に逆で、その大きさの
ほぼ等しい一組のレンズを選択すれば、同一符号
のレンズの組では得られない良好な集光スポツト
が得られるのである。

また上記実施例ではコリメート用屈折率分布形
レンズの収差を負、集光用屈折率分布形レンズの
収差を正とした場合について説明したが、正負の
組合せが逆の場合であつても良く、上記実施例と
同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によればコリメートレ
ンズ、集光レンズを共に屈折率分布形レンズで構
成し、またそれぞれのレンズに、正負の符号が逆
で、絶対値のほぼ等しい軸上収差をもたせたの
で、小形で軽量かつ簡易な装置でありながら、収
差の影響がほとんど無い良好な微小スポツトが容
易に得られる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光情報読取装置の一例を示す概
略構成図、第２図はこの発明の一実施例による光
情報読取装置を示す概略構成図、第３図は負の軸
上収差の説明図、第４図は正の軸上収差の説明
図、第５図はレンズの径方向位置と軸上収差の関
係を示す特性図である。 １…光源、２…コリメート用の屈折率分布形レ
ンズ、３…集光用の屈折率分布形レンズ、４…ビ
ームスプリツタ、５…光情報記録媒体、６…光検
知器、７…光学系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源から放射された光をレンズを通して光情
   報記録媒体上に集光させ、該光情報記録媒体で反
   射された記録情報に対応する反射光を光検知器を
   介して電気信号に変換する光情報読取装置におい
   て、上記光源からの光を光情報記録媒体上に集光
   する光学系を、コリメート用および集光用の各屈
   折率分布形レンズで構成し、両レンズはそれぞれ
   軸上収差をもち、これら軸上収差の符号は互いに
   逆で、絶対値がほぼ等しく設定されており、上記
   コリメート用レンズに平行光を入射させた場合に
   その中心部を伝搬する光が集光する点に上記光源
   を配置すると共に、上記集光用レンズに平行光を
   入射させた場合にその中心部を伝搬する光が集光
   する点に上記光情報記録媒体を配置してなること
   を特徴とする光情報読取装置。