JPH03104024A - フォーカシング機構及び光学ヘッド - 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、レンズによる像点の位置を変えられるフォー
カシング機構、及びそれを用いてフ才一カシングを行な
う光学ヘッドの構造に関する．［従来の技術］ 従来、対物レンズを固定したままフォーカシングを行な
う光学ヘッドの一例としては、特開昭６３−３０４４３
３にあるようにレンズに対する光源の位置を移動させる
ことによって像点を移動させるものがあった。

［発明が解決しようとする課Ｈ］ しかし、従来のフオーカシング機構では、像点の移動と
ともに収差が大きくなり、良好な点像を保ったまま像点
を移動させられる範囲が小さいという問題点があった。

従って、従来のフォーカシング機構を用いた光学ヘッド
では記録媒体の大きな面振れには追従できないという問
題点があった。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、レンズを固定したまま像点を移
動させる際に、広い像点移動範囲にわたって収差を抑え
ることのできるフォーカシング機構、及びそのフォーカ
シング機構を用いることによって記録媒体の大きな面振
れにも追従できる光学ヘッドを提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のフォーカシング機構は、中心波長が異なり、か
つ波長が可変である複数の光源と、該光源からの光を第
１の像点に集光する第１のレンズと、前記第１の像点か
ら発散する光を第２の像点に集光する第２のレンズと、
前記第２の像点から発散する光を第３の像点に集光する
第３のレンズとを含み、前記第１のレンズが光軸方向に
移動可能で、かつ、前記第２のレンズには回折格子構造
から成る面が含まれていることを特徴とする。

また、本発明の光学ヘッドは前記フォーカシング機構を
含むことを特徴とする。

［作用コ 第５図を用いて本発明のフォーカシング機構の作用を説
明する。

第５図の配置５１０には、光軸５０４上の点光源５０２
から出た光を像点５０３に結像するレンズ５０１を示し
てある。第５図の配置５１１に示すように、点光源５０
２を光軸上で移動（５　０　５）させると、近軸像点５
０６も光軸上を移動（５０７）し、収差が発生する。　
図には像面５０８を基準とした縦収差ＡＺの曲線５０９
を示してある．この現象を逆に考えれば、配置５１１に
おいて、収差５０９をもつ光をレンズ５０１の右側から
入れてやれば、レンズを通った光は点光源５０２の位置
に無収差で結像する， 次に、収差をもつ光を作る方法を第６図を用いて説明す
る． 点光源６０１からの光を像点６０４に結像するレンズ６
０２にはマイクロフレネルレンズ６０３など回折格子構
造から戊る面が含まれているとする。

この配置において、点光源６０１の位置を光軸６０５上
で移動（６０６）させると像点６０４も光軸上を移動（
６０７）する。この時収差が発生するが、収差の符号は
像点の移動方向によって変わる． 一方、マイクロフレネルレンズなど回折格子構造から成
るレンズは、光源の波長変化によって像点が移動し、か
つ収差が発生する。収差の符号は像点の移動方向すなわ
ち波長変化の方向によって変わる． 従って、回折格子構造から成る面を持つレンズにおいて
、光源の位置を移動させることによって発生する収差と
、光源の波長を変えることによって発生する収差を組み
合わせることによって任意の収差を作り出すことができ
る． このようにして収差を持つ光を作り出し、第５図に示す
ように像点に対応する点光源５０２の位置の移動量に応
じた収差を持つ光を、第５図でいえばレンズ５０１の右
側から入れてやれば、像点に対応する点光源５０２の位
置を無収差で移動させることができる。

波長を変えられる光源として、半導体レーザがあるが、
１個の半導体レーザで変えら−れる波長範囲は限られて
いる。収差を作り出すために波長可変範囲を広くするた
めには、中心波長の異なる複数の波長可変レーザを切り
換えて使うのが有効である． 以下、実施例により本発明の詳細を説明する。

［実施例］ 実施例１ 第ｌ図は本発明のフォーカシング機構の第１の実施例の
主要構成図である。

中心波長が異なり、かつ発振波長が可変である３個の半
導体レーザ１０１ａ、１０ｌｂ，１０１Ｃから出た光は
、プリズム１０２を経てコリメータレンズ１０３で平行
光にされ、第１のレンズ１０４に入射して第１の像点１
０７を形成する。プリズム１０２は、半導体レーザ１０
ｌｂ、１０１Ｃからの光を光軸１０６に沿うように変換
する機能を持っている。第１の像点１０７は第２のレン
ズ１０８に対する点光源となり、第２のレンズ１０８に
よって第２の像点１１０が形成される。第２のレンズ１
０８にはマイクロフレネルレンズ１０９から成る面が含
まれている。第２の像点１１０は第３のレンズ１１１に
対する点光源となり、第３のレンズ１１１によって第３
の像点１１２に結像される。

第１の像点１０７からの光を第２のレンズ１０８によっ
て第２の像点１１０に結像する系は、作用の項で説明し
た収差発生用光学系であり、第６図に対応する。

第２の像点１１０からの光を第３のレンズ１１１によっ
て第３の像点１１２に結像する系は、作用の項で説明し
た第５図の配置５１１のレンズ５０１を左右反対にした
状態に対応する。

第２のレンズ１０８に対する点光源である第１の像点１
０７の移動は第１のレンズ１０４をアクチュエータ１０
５で移動させることによって行なう。また、波長は、必
要な波長で発振できる半導体レーザを３個の中から電気
的に選択し、その半導体レーザにおいて発振波長を変化
させることによって変化させる。このようにして、第２
のレンズ１０８に対する第１の像点１０７の位置の移動
及び光源の波長の変化によって、第２の像点１１０の位
置及び収差を制御、すなわち第３のレンズ１１１に入射
する光を制御し、作用の項で説明したように第３の像点
１１２を良好な点像を保ったまま移動させることができ
る。

半導体レーザ１０１ａ、１０ｌｂ，１０１ｃとして中心
波長が８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８４０ｎｍの物を用い
れば、それぞれを切り換えて使うことにより８００ｎｍ
から８　５　０　ｎｍまで約５０ｎｍの範囲にわたって
光源の波長を変えることができる．対して、８３０ｎｍ
の半導体レーザ単独では約２０ｎｍの範囲でしか波長を
変化させられず、複数の半導体レーザを用いることによ
って広い波長範囲にわたって波長を変えられ、収差の可
変範囲も広くなり、従って、像点の移動範囲すなわちフ
オーカシング範囲を広くすることができる。

波長が可変である半導体レーザとしては、波長制御領域
を発光領域とモノリシックに集積化した構造のもの、半
導体レーザチップの外部に配置された回折格子あるいは
ミラーを制御する構造のもの、注入電流あるいは温度を
制御するもの等が利用できる．また、半導体レーザに限
らず波長が可変である光源であればよい． アクチュエータ１０５としては、コイルと磁石とから成
る電磁式のもの、あるいは、圧電アクチュエー夕などを
用いることができる。

コリメータレンズ１０３及び第１のレンズ１０４は、波
長可変範囲において色消しされている．なお、第１のレ
ンズ１０４、第２のレンズ１０８、第３のレンズ１１１
など本実施例で用いるレンズとしては、複数枚のレンズ
から構成されるレンズ、非球面を含むレンズ、屈折率分
布を含むレンズなどが利用できる。

また、回折格子構造を持つレンズとしてはマイクロフレ
ネルレンズに限定されるものではない。

さらに、回折格子構造が形成される面は平面に限定され
るものではない。

本実施例のマイクロフレネルレンズ１０９は、第６図に
あるように点光源からの光を像点一点に結像するように
設計されているが、あらかじめ適当な収差を持つように
マイクロフレネルレンズのパターンを設計することも、
フオーカシング範囲の拡大に有効である． 実施例２ 第２図は本発明のフォーカシング機構の第２の実施例の
主要構成図である．実施例１の第１図と同じ要素には同
じ番号を付けてある。

光源である半導体レーザ１０１ａ，１０ｌｂ，１０１ｃ
から第２の像点１１０までの構成は実施例１と同じなの
で説明は省く．実施例１における第３のレンズ１１１の
かわりにコリメータレンズ２０１とレンズ２０２を用い
たものである。フォーカシングの機構については実施例
１と同じである。

実施例３ 第３図は本発明のフォーカシング機構の第３の実施例を
示す主要構成図である。

中心波長が異なり、かつ発振波長が可変である半導体レ
ーザ１０１ａ、１０ｌｂ、１０１ｃが同一の基板３０１
上に配置されている。基板３０１は圧電アクチュエータ
３０２によって光軸１０６に垂直方向に移動（３０３）
させられ、必要な波長を発振できる半導体レーザの発光
位置が光軸１０６に合わせられる。

光軸に合わせられた半導体レーザから放射された光は、
コリメータレンズ３０４で平行光にされ、第１のレンズ
１０４で第１の像点１０７に結像される．第１のレンズ
１０４から第３の像点１１２までの構成は実施例１と同
じなので説明は省く。

光源の波長を変化させる手段において、必要な波長を発
振できる半導体レーザを機械的に選択するところが実施
例１あるいは実施例２と異なる点である．フォーカシン
グの原理については実施例１、実施例２と同様である． 実施例４ 第４図は本発明の光学ヘッドの実施例を示す主要構成図
である。基本的には第２図に示した実施例２のフォーカ
シング機構を用いており、実施例２と同じ要素には同じ
番号が付けてある．中心波長が異なり、かつ発振波長が
可変である半導体レーザ１０１ａ、１０ｌｂ、１０１ｃ
から出た光はプリズム１０２、コリメータレンズ１０３
、ビームスブリッタ４０１を経て第１のレンズ１０４で
一旦集光され、マイクロフレネルレンズ１０９からなる
面を含む第２のレンズ１０８を通って第２の像点１１０
を形成し、コリメータレンズ２０１によって平行光にさ
れてガルバノミラー４０２及びミラー４０４で光路を曲
げられ、対物レンズである第３のレンズ２０２で記録媒
体４０５上に第３の像点１１２を形成する。この第３の
像点１１２によって情報の書き込み、読み出しが行なわ
れる．，記録媒体４０５の情報を含んだ反射光はビーム
スプリッタ４０１によってフォトダイオード４０７に導
かれ、情報が検出される。

レンズ４０６によってフォトダイオードに入射する光に
非点収差が生じ、フォー力シングエラー信号が検出され
る。フォー力シングエラー信号は半導体レーザ１０１ａ
、あるいは１０ｌｂ、あるいは１０１ｃ及びアクチュエ
ータ１０５にフィードバックされ、実施例１で説明した
ように、必要な波長に応じて選択された半導体レーザの
発振波長を変えるとともに、第１のレンズ１０４を光軸
方向に移動させることによって第３の像点１１２をフォ
ーカス方向に移動させ、記録媒体４０５に合焦させる． また像点１１２が記録媒体上の所望のトラックからずれ
ていることを示すトラッキングエラー信号もフォトダイ
オード４０７で検出され、ガルバノミラ−４０２を回転
（４０３）させることによって第３の像点１１２を所望
のトラックに合わせる。

移動可能な筐体４０９に含まれるミラー４０４、対物レ
ンズである第３のレンズ２０２以外の要素は筐体４０８
に組まれ、光メモリ装置のシャーシに固定される．従っ
て、記録媒体４０５の所望の位置に第３の像点１１２を
送るアクセス時に移動（４　１　０）させるべき重量は
、ミラー４０４、レンズ２０２及び筐体４０９だけと軽
くなり、アクセスを高速化できる。

なお、情報の再生だけでなく記録も行なう光学ヘッド、
記録媒体に記録されている情報が光の偏光方向の違いと
して検出される光磁気記録用の光学ヘッドなどにおいて
も本発明のフォーカシング機構を適用できる。また、光
メモリ装置用以外でもフォーカシングが必要であるシス
テム、例えば、レーザ光を用いた顕微鏡あるいは表面形
状測定器などに適用が可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、光源位置の移動と光源の発振波長の
変化を組み合わせてレンズに入射する光に収差を与え、
レンズを固定したまま像点を移動させるフオーカシング
機構において、中心波長が異なり、かつ発振波長が可変
である複数の光源を切り換えて用いることにより、広い
範囲にわたって良好な点像を保ったままフォーカシング
ができるという効果を有する。

また、本発明の光学ヘッドは、前記フォーカシング機構
を用いることにより、高速アクセスが可能で、記録媒体
の大きな面振れにも追従できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフオーカシング機構の第１の実施例の
主要構成図。 第２図は本発明のフォーカシング機構の第２の実施例の
主要構成図。 第３図は本発明のフォーカシング機構の第３の実施例を
示す主要構成図． 第４図は本発明の光学ヘッドの実施例を示す主要構成図
。 第５図、第６図は本発明のフォーカシング機構の作用を
説明する図． １０２ １０３、 １０４ １　０　５ １　０　６ １　０　７ １　０　８ １０ｌｂ，　　　１０１ｃ ・・・波長可変半導体レーザ ・・・　プリズム ３０４　・・・　コリメータレンズ ・・・第１のレンズ ・・・　アクチュエータ ・・・光軸 ・・・第１の像点 ・・・第２のレンズ １　　０　　１　　ａ， ５０２　・・・点光源 ５０３　・・・像点 ５０４　・・・光軸 ５０５　・・・点光源の移動 ５０６　・・・近軸像点 ５０７　・・・像点の移動 ５０８　　・・・像面 ５０９　　・・・縦収差曲線 ５１０、５１１　　・・・配置 ６０１　・・・点光源 ６０２　　・・・　レンズ ６０３　　・・・マイクロフレネルレンズ６０４　・・
・像点 ６０５　・・・光軸 ６０６　・−・点光源移動方向 ６０７　・・・像点移動方向 以上 １　０　９ １　１　０ １　１　１ １　１　２ ２０１ ２　０　２ ３　０　１ ３　０　２ ３０３ ４　０　１ ４　０　２ ４０３ ４０４ ４０５ ４０６ ４０７ ４　０　８ ４　０　９ ４１０ ５０１ マイクロフレネルレンズ 第２の像点 第３のレンズ 第３の像点 コリメータレンズ レンズ 基板 圧電アクチュエータ 基板移動方向 ビームスブリッタ ガルバノミラー ガルバノミラー回転方向 ミラー 記録媒体 レンズ フォトダイオード 筐体 移動可能な筐体 アクセス方向 レンズ ｔａｌｃ 第２図 ０５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心波長が異なり、かつ波長が可変である複数の
   光源と、該光源からの光を第１の像点に集光する第１の
   レンズと、前記第１の像点から発散する光を第２の像点
   に集光する第２のレンズと、前記第２の像点から発散す
   る光を第３の像点に集光する第３のレンズとを含み、前
   記第１のレンズが光軸方向に移動可能で、かつ、前記第
   ２のレンズには回折格子構造から成る面が含まれている
   ことを特徴とするフォーカシング機構。
2. （２）前記フォーカシング機構を含むことを特徴とする
   光学ヘッド。