JPH03228235A - 情報記録再生用ヘッド - 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〕 本発明は光ディスク装置などに好適な情報記録再生用ヘ
ッドに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題］上記し
たところの装置は多くのレンズにより構成される光学系
であり、レンズは主にガラスにより構成される。かつレ
ンズのうち多くのものは焦点調整を自動的に行なう必要
があるために、レンズの駆動機構を有している。

このような光学系の代表的−例として光ディスク装置に
ついて、以下説明する。光ディスク装置は雑誌「日立評
論Ｊ　１９８４年８月号等にてすでによく知られたもの
である。

第２図は従来の光ディスク装置の光学系の全体構成を示
す。同図の各部の記号とその動作について以下に説明す
る。■は光源となろレーザダイオードである。２はコリ
メーションレンズで、レザーダイオード１の光束を平行
光にする。３は偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳと略
称する）で、コリメーションレンズの出力光を透過する
とともに、つぎに述べる記号４で示す１／４波長板から
のもどり光を屈折する。１／４波長板はＰＨ１０で入射
光と反射光の識別を容易にするために光の位相偏光に用
いる。５は対物レンズであり、入射光を集光するために
用いられる。６はカップリングレンズで、ＰＢＳ３から
の光束を受けてこれを集光させる。カップリングレンズ
６は直交された２つのかまぼこ形レンズで構成されてい
る。７は光検知器である。光検知器７はカップリングレ
ンズ６からの入射光■、６の光スポツト形状を検知する
ことによって対物レンズ５からの出力光Ｌ５の光スポツ
ト形状を間接的に検知する。８はアクチュエータであり
、アクチュエータ８は光検知器７の出力に従い、対物レ
ンズ５の出力光Ｌ５の焦点位置を調整する。８１はレン
ズ駆動部であり、レンズ駆動部８１はアクチュエータ８
からの駆動制御出力によって、対物レンズ５の位置を調
整する。

９は情報を光学的に記録、再生、消去等が可能なディス
クであり、その一部を示す。ディスク９は対物レンズ５
からの出力光Ｌ５がディスク面上に所望の光スポットを
照射することによって、上記の記録、再生、消去などを
可能にしている。１０はモータであり、ディスク９はモ
ータ１０により駆動する。

第３図は第２図に示した光検知器７の従来の実施例を示
す。同図において、Ｌ　６は第２図のカップリングレン
ズ６の出力光Ｌ６を示す。Ｐｌ。

Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４はそれぞれ光量を電気信号に変えるた
めのフォトダイオードである。入射光Ｌ　６の光スポッ
トが真円のとき、フォトダイオードＰＩ、Ｐ２．Ｐ３、
及びＰ４の出力電圧をそれぞれＶｌ、Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４
とすると、これらはそれぞれ等しくなるように帽定しで
ある。７１゜７２はそれぞれディスク９上にトラッキン
グを行うための減算器である。フォトダイオードＰ１の
出力電圧ｖ１とフォトダイオードＰ２の出力電圧ｖ２の
差（Ｖｌ−Ｖ２）の出力信号を検出することによって、
間接的に対物レンズ５からの出力光Ｌ５が所定のライン
上に照射されているか否かを判別する。もし、対物レン
ズ５の出力光Ｌ　５がディスク９の情報記録ラインに対
称に当っていないときには、出力電圧ｖ１と■２に差を
生しるので、その差の大きさ、及び符号により、ディス
ク９Ｌの記録ラインからずれていることを検知し、その
差がなくなるまで、対物レンズ５の位置を制御するため
のトラッキング制御信号ＴＡＩを出力する。

減算器７２についても減算器７１と同様に、フォ１へダ
イオードＰ３とＰ４の出力電圧■３とｖ４を人力信号と
して、トラッキング制御信号ＴＡ２を得る。７３．７４
は加算器、７５は比較器であり、対物レンズ５の出力光
Ｌ５がディスク９に当る焦点深度を調整するためのオー
トフォーカス制御用の出力信号ＦＡを得る部分である。

これは、焦点深度がディスク９の記録ラインに合致して
いるときには入射光Ｌ６が真円の状態でフォトダイオー
ドＰＬ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４に均等に入射し、しかもその
光束量も最も大きく、出力電圧Ｖｌ。

Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４がそれぞれが等しく、その大きさは最
大になる。もし、焦点深度がずれて、入射光Ｌ６がだ円
形状になり、フォトダイオードＰ１゜Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４
（７）出力電圧Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３゜■４で作成した（Ｖ
１＋Ｖ３）と（Ｖ２＋Ｖ４）の値に差を生じないように
なる。この現象を加算器１３，７４、及び比較器７５を
用いて検出し、その出力信号ＦＡが零になるまで、対物
レンズ５の位置を調整する。第４図はトラッキング、及
びオートフォーカス制御による対物レンズ５の訃動部の
従来実施例を示す。同図において、８１１゜８１２．８
１３，８１４はコイルである。８１５は対物レンズ５の
ホルダーである。８１６，８１７は磁石、８１８，８１
９はばね、８２０はフレームである。対物レンズ５はホ
ルダー８１５で固定され、ばね８１８，８１９により、
光学ヘッドのフレーム８２０に据付けである。磁石８１
６゜８１７は対物レンズ５の位置を定める要素のひとつ
として用いるもので、ホルダー８１５を鉄片など磁性体
とすることにより磁石８１６，８１７に吸引力と、はね
８１８，８１９の引張り強さにより対物レンズ５の位置
が定まっている。第３図からのフォーカス制御用出力信
号ＦＡにより、コイル８１１，８１２にも電流を流し、
対物レンズ５の位置を上、下に動かし、所望の焦点深度
にする。

トラッキング制御信号ＴＡ、ＴＢはそれぞれコイル８１
３，８１４に電流を流し、対物レンズ５の左右の位置を
調整し、所望のトラッキングを行う。

以上、従来の方式によれば、ディスクの記録ラインに対
して、光スポットを正確に照射するためのトラッキング
、及び焦点深度の制御を行うことができる。

このように、光ディスク装置は非常に複雑な光学系であ
り、各部の位置、角度等を厳密に調整することが不可欠
である。また対物レンズなど焦点の自動調整を要するも
のについてみると、第４図に示したように多くの構成部
品を有し、かつガラスレンズを使用するために慣性が大
きく応答が遅いという問題がある。

以上のことから、本発明においては特に光学系部材を軽
量・簡便なものとし、小形で応答することのできる情報
記録再生ヘッドを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光源からの光を平行光に変える第１のレンズ
と、その平行光を透過する偏光ビームスプリッタと、偏
光ビームスプリッタを透過した平行光の位相をずらす１
／４波長板と、１／４波長板を透過した平行光を光ディ
スク上に集光し、光ディスクから反射して戻った光を平
行光に変える第２のレンズと、第２のレンズ及び１７４
波長板を介して戻った平行光を反射させる前記の偏光ビ
ームスプリッタと、偏光ビームスプリッタが反射した平
行光を光検知器へ集光する第３のレンズと、を備えた情
報記録再生用ヘッドにおいて、前記の１／４波長板を偏
光ビームスプリッタの光ディスク側の面に接着したこと
を特徴とするものである。

また、ｌ／４波長板を偏光ビームスプリッタの前記の面
にスペーサを介して取り付けてもよい。

上記のように１／４波長板を偏光ビームスプリッタに接
着したので、ヘッドの光軸方向の寸法が短くなるからヘ
ッドを薄型にできる。さらに、部品点数が減り、光軸調
整の手間が省ける。

また、１／４波長板をスペーサを介して偏光ビームスプ
リッタに取り付ければ、ヘッドを薄型にできると共に、
１／４波長板とＰＢＳとの光軸回りの角度の位置関係を
微調整できる。

〔実施例〕

第６図は本発明の一例を示す全体構造図である。

レーザーダイオードｌからでた発散光は、第１のレンズ
、即ち後述するマイクロフレネルレンズＭＦＩ、である
コリメーションレンズ２で平行光になり、偏光ビームス
プリッタ３を透過して直線偏光となり、第２のレンズ、
即ち後述するＭＦＬである対物レンズ５で絞られてディ
スク９に焦点を結ぶよう構成される。ここで、偏光ビー
ムスプリッタはよく知られているように１／４波長板と
の組合せにより、ディスク面で反射した光がレーザーダ
イオード１に戻るのを防止するために用いられている。

すなわち、１７４波長板４はカットされた面内に含まれ
る光学軸と４５度を成す方向に振動する直線偏光を円偏
光に、円偏光を直線偏光に変える働きをする位相差板で
ある。ディスクから反射した光が１／４波長板４を通る
と直線偏光の方向は入射時のそれから９０度変換される
。したがってディスクからの反射光は偏光ビームスプリ
ッタ３でレーザーダイオード１側へは戻らずに全光量が
光検知器７側へ屈折される。１／４波長板４は偏光ビー
ムスプリッタ３の対物レンズ側の面に接着して、ヘッド
の薄型化をはかる。接着剤には紫外線硬化性樹脂、松脂
等を用いる。１／４波長板４は人工水晶等の材料をガラ
ス等の薄い基板上に蒸着して作ることもできる。また、
この１／４波長板４は偏光ビームスプリッタ３の面との
間に光軸回りに回転可能な薄いスペーサを介して取り付
けてもよい。この場合、１／４波長板とＰＢＳとの光軸
回りの角度の微調整をした後固定する。カップリングレ
ンズ６は後述するようなマイクロフレネルレンズである
ので、対物レンズ５とディスク９の距離により光検知器
７に作るスポット形状が異なり、これは検知器の１６号
の増減として捕らえられる。このため光検知器７の信号
を用いて、対物レンズ５とディスク９の距離、すなわち
フォーカシングと、半径方向、すなわちトラッキングの
制御を行うことができる。このフォーカシングとトラッ
キングは対物レンズ５を支承しているバネ５３に設けら
れた圧電素子５４．５６に与える電圧を制御することに
より行うことができる。この詳細については後述する。

このように本発明によれば、従来必要とされていた高価
なコリメーションレンズ、対物レンズ、およびシリンド
リカルレンズを安価なマイクロフレネルレンズにするこ
とができるばかりでなく、１／４波長板を含めてそれら
を偏光ビームスプリッタ３に直接接合することにより時
間を要する光軸調整の手間を省くことができる。また、
対物レンズの軽量化と柔かいバネ５３で支承したことに
より、圧電素子５４．５６で制御することが可能となり
、構造が単純になり周波数特性も向上する。

さらに全体の構成を見ると、レーザーダイオードｌから
アクチュエータを含んだ対物レンズ５までの光学ヘッド
全体を小形、かつ薄型化することができる。

第５図に本発明を実施したときの制御系のブロック図を
示す。

第５図では、光学ヘッドを制御するアクチュエータ並び
にディスク腫動用のモータの概略の制御回路図を示す。

第５図の７は光学ヘッド中の光検知器、８３１は光検知
器７の出力、焦点制御４４号ＦＡに、応じて光学ヘッド
を制御するアクチュエータ８３４を駆動し、光学ヘッド
の対物レンズ５からの光ビームをディスク９上に焦点を
合わせるオートフォーカスサーボ回路。

８３２は光検知［１７の出力、トラッキング制御信号Ｔ
ＡＩ、ＴＡ２に応じてアクチュエータ８３４を駆動し、
光学ヘッドの対物レンズ５からの光ビームを、ディスク
９のトラック上に位置決めするオートトラッキングサー
ボ回路。

１０００は復調回路の出力、再生信号ＳＲに応じてモー
タ１０を駆動し、ディスク７の回転数制御を行う回転制
御回路である。

復調回路７００は光検知器７の出力、トラッキング制御
信号ＴＡＩ、ＴＡ２から再生信号を復調する復調回路で
ある。

第７図では、オートフォーカスサーボ８３１並びにアク
チュエータ８の詳細構成を示す。

光検知器７からの焦点制御信号ＦＡは、位相補償回路８
３５、フォーカスＡＧＣ（自動ゲイン調整）回路８３６
、切換回路８３９を介して、書込み読出しの各モードに
対して一定の大きさにゲイン調整された焦点制御信号Ｆ
ＡＬとなる。

焦点制御信号ＦＡＩは、ゲイン調整されたトラッキング
制御（ｉｉ号ＴＡ４と加算器８４０で加算され、駆動回
路８４１を介して圧電素ｆ５４が駆動信号Ａｌ＝ＦＡｌ
＋ＴＡ４に応じて駆動される。

同様に、ゲイン調整されたトラッキング制御信号Ｔ　Ａ
　４に対して、焦点制御信号ＦＡＩは引算器８４２で引
算され、駆動回路８４３を介して圧電素子５６が駆動信
号Ａ２＝ＦＡｌ−ＴＡ４に応じて１！動される。

また、ディスクが装着されていない場合には、三角波発
生器８３７の出力が切換回路８３９を介して駆動回路８
４１，８４３に入力され、圧電素子５４．５６の変位に
より対物レンズが上下動し、ディスク９が装着されて、
焦点制御信号ＦＡが検知器８３８に人力されると、切換
回路８３９がＡ側に切換り、オートフォーカスサーボに
引込まれる。

上述のように、圧電素子５４．５６は焦点制御信号ＦＡ
Ｉ、トラッキング制御信号ＴＡ４による駆動信号Ａ１＝
ＦＡ１＋’ｌ’Ａ３．Ａ２＝１＝’Ａｌ−Ｔａ２、によ
って駆動され、トラッキング制御信号が正になると例え
ば圧電素子は伸び、このため対物レンズ５はディスク９
に接近する。合焦点位置に対物レンズ５がある時に、フ
ォーカス制御信号ＦＡＩが零で、合焦点時より対物レン
ズ５がディスク９から遠ざかると、フォーカス制御信号
ＦＡＩが正方向に変化するように設定しておけば、上述
の圧電素子５４．５６の変位により、対物レンズ５がデ
ィスク９に接近し、合焦点位置まで移動する。このよう
に上述のオートフォーカス制御回路により、ディスク９
の而振れ等に対して、常に対物レンズ５の焦点をディス
ク９上に合わせることが可能となる。

第８図では、第５図のオートトラッキングサーボ８３２
並びにアクチュエータ８の詳細構成を示す。

トラッキング制御信号ＴＡＩとＴａ２は、比較器８５０
にて、トラッキング制御信号ＴＡ３　（＝”Ｉ’Ａ　１
−’Ｉ”Ａ　２）　４：、変換される。

このトラッキング制御信号ＴＡ３は、位相補償回路５８
１、トラッキングＡＧＣ回路８５２を介して、加算器８
５３の入力となる。

一方、ジャンプ指令Ｊ　Ｃがジャンプパルス発生回路８
５４に加えられ、この出方ジャンプパルスＪ　ｌ’も加
算器８５３の人力となる。

この加算器８５３の出力１゛Ａ４は、加算器８４０、引
算器８４２にそれぞれ加えられ、これらの加算器８４０
、引算器８４２の出力Ａｔ、Ａ２は、焦点制御信号ＦＡ
Ｉとの関係から、Ａｌ＝ＦＡｌ十ＴＡ４．Ａ２＝ＦＡｌ
−Ｔａ２となる。これらの駆動信号Ａｌ、Ａ２が駆動回
路８４１，８４３を介して圧電素子５４．５６に加えら
れ、これらの圧電素子５４．５６はトラッキング制御信
号Ｔ　Ａ　４に応じて変位する。

これらの圧電素子５４．５６に加えられる駆動信号Ａｌ
、Ａ２中のトラッキング制御信号ＴＡ４の符号は、トラ
ッキング制御信号ＴＡ４に対して２つの圧電素子５４．
５６が逆の動き（一方が伸びる場合は、他方が縮む）と
なるように、反対に設定する。

従って、圧電素子５４．５６にトラッキング制御信号Ｔ
Ａ４に応じて生じる変位は、対物レンズ５からのビーム
光がディスク９上のトラックに対して直角方向に移動せ
しめるように、ディスク９の表面に対する対物レンズ５
上の平行面からの対物レンズ５の角度を変化させるので
、トラックに対するビーム光のずれを光検知器７によっ
て検出したトラック制御信号ＴＡＩ、’Ｉ″Ａ２を上述
の回路に加えることにより、トランクに対するビーム光
のずれを無くし、正確にビーム光をトラック上に照射で
きるように制御するオートトラッキングサーボが構成で
きる。

また、光ビームの照射するトラックを移動させるトラッ
キングジャンプ指令ＪＣが人力されると、トラッキング
制御信号ＴＡ４にジャンプパルスＪＰが加わることによ
り、光ビームの照射トラックの移動が行なわれる。

更に、トラック制御信号’ｌ’　Ａ　４は、高周波信号
を排除し、低周波成分のみを通過させる位相補償回路８
５４を介して、低周波トラッキング制御信号ＴＡ５に変
換され、加算器８５５に加わり、更に駆動回路８５６に
加えられる。

駆動回路８５６は加算器８５５の出力、ヘッド送り信号
Ｈ１に応じて、光学ヘッド送り用のアクチュエータコイ
ル８５７に電流を供給する。

前記トラック制御信号ＴＡ５は高周波成分が排除されて
いるので、ヘッド送り信号Ｉ（１はディスクの回転によ
ってビーム光の照射されるトラックが徐々に径方向に移
動することに対応する直流信号となるので、光学ヘッド
の径方向の送りがこの制御系によって行なわれる。

また、ビーム光を照射するトラックを大幅に移動する場
合は、移動トラック指令ＡＤＩが比較器８５９に加えら
れる。

この比較器８５９には、トラッキング制御信号ＴＡ３の
ゼロクロスをトラック数カウンタ８５８によってカウン
トした移動トラック数ＡＤ２が加えられ、移動トラック
指令ＡＤＩから差引いた残りトラック数ＡＤ３が出力さ
れる。

この残りトラック数ΔＤ３は切換回路８６０に加わり、
残りトラック数がＮ以上の場合は電源電圧を、Ｎ以下の
場合は零となる。トラッキング制御信号ＴＡ６が、加算
器８５５に加わる。ここで、Ｎは、圧電素子５４．５６
による対物レンズの移動によりトラック制御可能なｌ−
ラック数である。

上述の構成により、移動トラック指令ＡＤＩにより、ビ
ーム光の照射トラックが移動トラック指令ＡＤＩからＮ
以内に入るまで、光学ヘッド送り用アクチュエータコイ
ルには最大電圧が印加され、最高速で移動し、ビーム光
の照射トラックが移動トラック指令ＡＤＩからＮ以内に
入ると、今度はトラックジャンプ指令がジャンプパルス
発生回路に人力され、圧電素子５４．５６による対物レ
ンズ制御により、移動トラック指令ＡＤＩにより指定さ
れたトラックにビーム光が照射されるように制御される
。

第９図では、第５図の回転制御１０００、並びにモータ
１０の詳細説明を示す。

加算器７６でトラッキング制御信号ＴＡＩ。

ＴＡ２を加算して、ディスク９に照射したビーム光の反
射光の光検知器７による検出光信号の総和ＳＳを得、プ
リアンプ７７、信号生成回路７８を介して、再生信号Ｓ
Ｒが生成される。

この再生信号ＳＲからクロック分離回路１０゜１を介し
て再生信号周波数に同期したクロックＣＬＩを出力し、
基準信号発生器の出力パルスＣ［４２を基に前記クロッ
クＣＬＩを位相検波器１００２にて位相検波し、クロッ
クＣＬＩと基準信号ＣＬ　２との位相差に応じた位相検
波器１００２の出力ＣＬ３が、補償回路１００４を介し
て駆動回路１００５に加わり、ディスク回転用のモータ
１０のコイル１００６に基準信号ＣＬ２に対するクロッ
クＣＬＩの位相差に応じた電流が流れる。

従って、ディスクの再生信号周波数が基準信号周波数に
一致する様にモータ１０ａの回転数制御が行なオ〕れる
。

次に第６図のコリメーションレンズ２とカップリングレ
ンズ６について説明する。まず、コリメーションレンズ
２について、第１０図、第１１図を用いて説明する。

第１０図にフレネルゾーンプレートを利用した非等方性
ビーム（だ円ビーｌ、）を等方性ビーム（真円）に変換
する光学系を示す。２０１で示されるフレネルゾーンプ
レートは一方向に光を集約する能力を持つ機能素子で、
円柱レンズ（かまぼこ形レンズ）と同じ動きを持ち１円
柱レンズより軽量小形という特徴がある。非等方性ビー
ム１０１は２枚のフレネルゾーンプレート２０１によっ
て等方性ビーム２０２に変換される。

第１１図の２０１ａはフレネルゾーンプレート２０１を
上から見た図である。２０１ｂ、２０１Ｃはこの素子を
横から見たものを示す。この素子上には凹凸（凹：２１
１．凸：２１０）が次の規則によって交互に作られてい
る。このフレネルゾーンプレートの焦点距離（平行な光
を入射した時に一点に集約するまでの距離）をｊ。とし
、素子の中心に近い順にみぞ、もしくは谷までの距離を
ｒ□ｌ　　ｒ２１　　ｒ’ｊ・・・ｒｎとした時、□＝
Ｆ了了、−１　　　　　　　・・・（１）なる式が成り
立つ。ここではλは入射する光の波長である。具体的に
はｒ□は図中２０６、ｒ２は２０７、ｒｎは２０９で示
される。

第１２図と第１３図にフレネルゾーンプレートを利用し
た非点収差方式焦点位置検出光学系ならびに、フレネル
ゾーンプレー１〜の構成図を示す。

これは第６図のカップリングレンズ６に相当する。

非点収差方式焦点位置検出方式は２枚の異なる焦点位置
を持つシリンドリカルレンズを直交方向にならへ、透過
ビームを、ある方向に長いだ円から、その方向に対して
直角方向に長いだ円まで変化させることで焦点位置を検
出する手法である。

本構成の特徴は直交する２枚のシリンドリカルレンズを
１枚のフレネルゾーンプレー１−で実現し光学系を軽量
小形にしたことである。

フレネルゾーンプレートの焦点距離ｆは次の式により決
定される。

ｆ＝（ｒ、）”／ｎλ　　　　　　・　（２）ここで、
ｎはフレネルゾーンプレートの凹凸の数、ｒｏは中心か
らｎ番目の凹凸までの距離、λは光の波長である。すな
わちｎの値つまり凹凸の数を変えることにより異なった
焦点距離を持たせることができる。

具体的な例が第１２図の６０２で示される複合化フレネ
ルゾーンプレー１・である。縦方向と横方向に凹凸を異
なったピッチで形成し、それぞれの方向に異なった焦点
距離を持たせている。

この複合化フレネルゾーンプレート６０２へ平行ビーム
光６０１を照射すると、その出力ビーム形状は６０３か
ら６０８で示される様に連続的に形状が変化する。光デ
ィスク装置の対物レンズが合焦点位置にある時、平行ビ
ームが返ってくるとし、かつその時７１１で示される四
分割センサに真円すなわち６０５の位置に設置しておけ
ば、焦点がずれて、平行ビームがくずれた時、センサ上
のビーム形状は７１１ａ、７１１ｃで示される様に変化
し焦点ずれを検知することができる。

第１３図に複合化フレネルゾーンプレートの詳細を示す
。縦方向ならびに横方向にそれぞれピッチの異なる溝を
オーバーラツプさせて２枚の異なった焦点距離の円柱レ
ンズの役をはたす。縦方向の溝による焦点位Ｗｌｆ□は
式（２）よりｆ、−（ｒｏ）　”／　ｎλ　　　　　　
・　（３）として与えられる。ｒｎは中心から縦方向の
最大距離で図中、ｒ□は６１２．ｒ、は６１３．−　ｒ
。

は６１５で与えられる。

また同様に横方向の溝による焦点位置ｆ２は式（２） ％式％（４） である。ｒｎ′は中心から横方向の最大距離で図中　、
１は６１９．ｒ２’は６２０、・・・ｒｎ′は６２２で
与えられる。

次に第１図（ａ）、（ｂ）を用いて可動マイクロレンズ
の実施例の構造と動作を説明する。５１はガラス、セラ
ミックス、又はプラスチックスの透明材料からなる基板
、５２はこの基板上にホトリソグラフィーの技術を応用
して形成した薄膜フレネルレンズで、透明基板中に屈折
率分布を作るいわゆるＧＲＩＮ形のもので基板中に直接
不純物を拡散するプロセスで中央から徐々にその間隔が
狭くなる複数個の円を屈折率分布で基板中に作り込む。

ｎ番目の円の半径Ｒ，は次式で与えられる。

Ｒｎ　＝ｆｉ霞了 ｎ：自然数 λ：先の波長 ｆ：焦点距離 このようなレンズはフレネルレンズとして従来から知ら
れているが、ホトリソグラフィ微細加工技術を応用する
ことによって超重形のマイクロフレネルレンズを製作で
きる。寸法の一例は、基板の厚みが数ｌＯ〜数１００μ
ｍ、フレネルレンズの外径は１００μｍ〜数膳で極薄、
小径のレンズがホトリソグラフィにより量産できる。５
３゜５５は基板の外側に形成した梁で中央の円形レンズ
部を弾性的に支持する。この上にはＰＶＦ　（ポリ弗化
ビニリデン）などの薄板圧電素子５４゜５６を被着させ
る。支持部５３．５５は直交するように形成されており
、第１図（ｂ）に示すように圧電素子５４．５６に加え
る電圧を調整することによりレンズ５２に入射、集光す
る光ビームの方向をそれぞれ梁の方向に振らせる。第１
図（ｂ）にはそれぞれの圧電素子に加える電圧とレンズ
基板５１の挙動を説明する。圧電素子５４．５４　’に
電圧が印加されない場合（１）のように基板５１の変形
はないから光ビームＬ１は垂直に入射し、ディスク９に
入射する。第１図（、）に示したようにディスク９にレ
ーザ光Ｌ１を照射し、情報を記録する場合にはディスク
上で直径約１μｍのスポット径に集束させる必要がある
ので、ディスク９の回転などによる上下動がある場合、
レンズ５１は常にこれに追随して動き、ディスク９面七
に光ビームＬ１を集束させなければならない。

このためディスクの上下動を前述したフォーカス検知（
第７図参照）により検出し、ディスク９とレンズ５２の
距離が一定になるよう制御する。第１図（ｂ）の（２）
では圧電素子５４．５４’に同一極性、同値の電圧を加
えることにより、弾性支持部５３または５５を対称的に
変形させレンズ５２に垂直変位ΔＺを与え、ディスク９
との距離を一定に保つ。また、第１図（ａ）に示すディ
スク９上の情報ビット９１は１μ汀１くらいの小さいも
のゆえ、これを読取る照射光はこの１ｔム精度で制御し
て情報ピノｈ　９１．１に当てなければならない。これ
に対し、ディスク９の回転に伴なう゛ｉ径方向のふれは
数１０μｒｎと大きいので、ディスク９上に集束する光
スポットはこのふれに追随させる必要がある。これはデ
ィスク半径方向に配列した弾性支持部５３をこのＬに被
着した圧電素子５４．５４’に異極性の電圧を加えて非
対称に変形すせ、第１図（ｂ）（３）に示すようにレン
ズ５２を傾け（理解しやすいように誇張して描いである
）ディスク９上での光スポットを△ｒふらせて回転ぶれ
に追随させる。この要領にてディスク９のトランク方向
に配列した弾性支持部５５を非対称に変形させることに
より、ディスク９上での光スポットをジッタリングさせ
ることができる。

書換可能型光ディスクの対物レンズとして本発明を応用
する場合、ディスク９に書かれた情報ビット９１を消去
するに必要な時間だけ光を照射する機能としてジッタリ
ングが有用となる。

以上の説明は透明基板上に１個のマイクロフレネルレン
ズを持つ構成について光ディスク用対物レンズを例にと
ってその概略を説明したが、本発明の薄膜レンズ装置は
超小型で低コストゆえ、光ビームを２方向に拘束スキャ
ニングする装置としてバーコードリーダーやレーザビー
ムプリンタ等の情報機器用デバイスとしても有効である
。また。

第１図（ａ）の説明では薄膜レンズの実施例として屈折
率分布を基板中に形成させるＯ　ＲＩ　Ｎレンズの例を
述べたが、第１図（ｂ）に示すような、透明基板上にＰ
ＭＭＡ　（ポリメタアクリレート）をホトレジスト材と
して１μｍくらいの膜厚に塗布し、これをホトリングラ
フイーで微細加工したマイクロフレネルレンズを用いて
もよい。ただし、１）　Ｍ　ＭΔ材は耐湿性に難がある
ため、長期使用のためにはスタンピングの技法で透明基
板中に溝を形成することによりマイクロフレネルレンズ
を構成した方がよい。

第１４図は光ディスク用として必要な機能を具備した薄
膜レンズ装置で、基板５１はガラスなどの透明材料から
なる薄板で中央部には主レンズ５２、周辺部にはＩ・ラ
ック検知用小レンズ５９と情報検知用小レンズ５８が２
個ずつ配置されている。これらのレンズは第１図で説明
したと同じホトリソグラフィ技術を用いて微細加］ユさ
れ、１゛法は主レンズ５２の直径が例えば２ｕ１１で検
知用レンズ５８．５９の直径が０．５ａ＋＋である。こ
れらのレンズの外側には弾性支持部５３．５５が直交す
る関係で配設され、その上には薄板圧電素子５４゜５６
が被着されている。レーザダイオードからの光は上部か
ら小レンズ５８．５９の範囲まで入射してくるが、その
強度はガウス分布の周辺付近となる故弱い。これに比較
し、主レンズ５２に入射する光強度は極めて強くディス
ク９１−に情報ビット９１を書込むに充分なパワーを有
するよう回折限界までスポット径を絞り込まれる。この
他に、検知レンズ５８で検知した情報ビット９１を消去
する場合には圧電素子５６．５６’　に異極性の電圧を
印加しなからトラック方向（円周方向）にディスク上の
光スボッ１へをジッタリング振動させ、情報ビットを所
要の時間照射して消去させる。相変態を利用する材料は
一般的に書込時間より消去時間が長く、このため光スポ
ットをディスク上の情報ビットに追従させ所要の時間だ
け照射する必要がある。小レンズ５９はトラック検知用
の光ビームを情報ビット９１が潜込まれるラインを検出
しラインから光スボッ１へが外れた場合、圧電素子５４
．５４’　に異極性の電圧を与え、前記第１図（ｂ）の
要領でトラッキングを行うためのものである。

このようにディスク而に異なる形状強度の光を＝−枚の
基板５１上に同時に形成することにより。

読出し、消去、書込み作業を任意に実行できる光ディス
クに好適な情報記録再生用ヘッドを提供できる。

第１５図は本発明による効果のひとつを説明するための
、トラッキング、あるいはフォーカス制御の周波数特性
の概念図を示す。

同図において、Ｆｌは従来の光学ヘッドの制御について
の周波数特性であり、Ｆ　Ｎは本発明の光学ヘッドにつ
いての周波数特性である。

本発明の光学ヘッドは従来のものに比へて１重量が軽く
できるので、レンズの位置を制御するためのばねの強さ
も弱めることができるから、応答範囲を拡大できる。し
たがって、従来よりも高速度で所定の制御が行い得るの
で、ディスク上への記録、及び信号の再生などにおいて
、高速度化、Ｓ／Ｎの向」二ができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に述べたように、本発明によ汎ば、従来偏光ビ
ームスプリッタと離して設けていた１／４波長板を、偏
光ビームスプリッタの対物レンズ側の面に接着したので
、部品点数が減り光軸調整の手間が省けるのみならず、
情報記録再生用ヘッドを小型、かつ薄型に構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可動マイクロレンズの実施例の説明図
、第２図は従来の光ディスク装置の光学系の全体構成図
、第３図は従来の光検知器の構成図、第４図は従来の対
物レンズ隙動部の構成図、第５図は本発明の実施例の制
御系のブロック図、第６図は本発明の実施例の全体構成
図、第７図は本発明の実施例のオートフォーカスサーボ
系のブロック図、第８図は本発明の実施例のトラッキン
グサーボ系のブロック図、第９図は本発明の実施例の回
転制御系のブロック図、第１０図は本発明の実施例のフ
レネルゾーンプレートを利用した光学系の説明図、第１
１図は本発明の実施例のフレネルゾーンプレートの説明
図、第１２図は本発明の実施例のフレネルゾーンプレー
トを利用した非点収差方式焦点位置検出光学系の説明図
、第１３図は本発明の実施例のフレネルゾーンプレー１
・の構成図、第１４図は本発明の他の実施例の薄膜レン
ズ’ｉ＋ｉｌ！の構成図、第１５図は本発明による効果
のひとつを説明する、トラッキングあるいはフォーカス
制御の周波数特性の概念図である。 ■・・・レーザダイオード、２・・・コリメーションレ
ンズ、３・・・偏光ビームスプリッタ、４・・・１／４
波長板、 ５・・・対物レンズ、 ・・カップリングレンズ、 ７・・・光検知器、 ・・ディスク、 ５４゜ ５６・・・圧電 素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光を平行光に変える第１のレンズと、前
   記平行光を透過する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビ
   ームスプリッタを透過した平行光の位相をずらす１／４
   波長板と、前記１／４波長板を透過した平行光を光ディ
   スク上に集光し、該光ディスクから反射して戻った光を
   平行光に変える第２のレンズと、該第２のレンズ及び前
   記１／４波長板を介して戻った平行光を反射させる前記
   偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタが
   反射した平行光を光検知器へ集光する第３のレンズと、
   を備えた情報記録再生用ヘッドにおいて、前記１／４波
   長板を前記偏光ビームスプリッタの光ディスク側の面に
   接着したことを特徴とする情報記録再生用ヘッド。 ２、光源からの光を平行光に変える第１のレンズと、前
   記平行光を透過する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビ
   ームスプリッタを透過した平行光の位相をずらす１／４
   波長板と、前記１／４波長板を透過した平行光を光ディ
   スク上に集光し、該光ディスクから反射して戻った光を
   平行光に変える第２のレンズと、該第２のレンズ及び前
   記１／４波長板を介して戻った平行光を反射させる前記
   偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタが
   反射した平行光を光検知器へ集光する第３のレンズと、
   を備えた情報記録再生用ヘッドにおいて、前記１／４波
   長板を前記偏光ビームスプリッタの光ディスク側の面に
   スペーサを介して取り付けたことを特徴とする情報記録
   再生用ヘッド。