JPH04132024A - 光学式情報記録再生装置 - 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〕 この発明は、光源からの光を対物レンズを経て情報記録
媒体上に集光させ、該情報記録媒体からの反射光を対物
レンズを経て光検出器に入射させるようにした光学式情
報記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光学式情報記録再生装置として、対物レンズやコ
リメートレンズを非球面レンズをもって構成することに
より、光ピツクアップの小型軽量化を図ったものが提案
されている。

また、光ピツクアップをさらに小型軽量化するために、
例えば特開昭６０−１８５９０４号公報、同６１２２４
１５２号公報、同６１−２４８００１号公報および特開
平２−８３２２８号公報において、対物レンズやコリメ
ートレンズを回折現象を利用したホログラムレンズやグ
レーティングレンズをもって構成したものが提案されて
いる。このようなホログラムレンズやグレーティングレ
ンズは、回折次数を選択することにより、ビームスプリ
フタの機能やレンズおよびビームスプリッタの双方の機
能をも持たせることができるので、光ピツクアップをよ
り有効に小型軽量化できるという利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、ホログラムレンズやグレーティングレン
ズを用いる場合には、これらは回折現象を利用している
ため、例えばｒＲＪ、Ｍｅｉｅｒ、　Ｊ、Ｏｐｔ。

Ｓｏｃ、Ａ＋ｍ、　Ｖｏｌ、５５．　Ｎｏ８（１９６５
）９８７−９９２Ｊにおいて説明されているように、光
源の波長が変動すると、ホログラムレンズやグレーティ
ングレンズを射出する光線の回折角が変化して焦点移動
や収差が発生し、これがため結像性能が著しく劣化する
という問題がある。

しかしながら、上述した特開昭６０−１８５９０４号公
報においては、単に透明基板上にホログラムレンズやフ
レネルレンズを形成したもので、光源の波長変動による
結像性能の劣化については考慮されていない。これに対
し、特開昭６１−２２４１５２号公報においては、光源
の波長変動による結像性能の劣化をグレーティングレン
ズの熱膨張によって低減するようにしているが、このよ
うな構成では光源とグレーティングレンズとの温度変化
が独立の場合にはその効果がなくなってしまう。また、
特開昭６１−２４８００１号公報においては、グレーテ
ィングレンズの表面に保護層を設けて平板状のレンズと
することによって、レンズ表面の汚れや埃による影響を
無くすようにしたもので、光源の波長変動による影響に
ついては考慮されていない、さらに、特開平２−８３２
２８号公報においては、回折格子の基板をゾル・ゲル法
によりイオン交換することによって、基板にコリメータ
とビームスプリッタとの機能を持たせて光学素子の簡略
化を図ったもので、ここでも光源の波長変動による影響
については考慮されていない。

このため、ホログラムレンズやグレーティングレンズを
用いる従来の光学式情報記録再生装置においては、光源
の波長変動による結像性能の劣化により情報の正確な記
録再生ができないという問題がある。

この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、光源の波長変動による結像性能の劣化を有効に
減少でき、したがって情報を常に正確に記録再生できる
よう適切に構成した光学式情報記録再生装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明では、光源からの光
を対物レンズを経て情報記録媒体上に集光させ、該情報
記録媒体からの反射光を前記対物レンズを経て光検出器
に入射させるようにした光学式情報記録再生装置におい
て、　前記対物レンズを、少なくとも一方の面にホログ
ラムレンズまたはグレーティングレンズを設けた屈折率
分布を有する基板から成り、かつ該基板の焦点距離をｆ
３、前記ホログラムレンズまたはグレーティングレンズ
の焦点距離をｆｎとするとき、 （１／　ｆ　ｓ　）　　・　（１／ｆＨ）＞０を満足す
るよう構成する。

〔作　用〕

−ａに、回折現象では、入射角θ１と回折角θ。

との間には、回折格子のピッチをＴ、回折次数をｍ、波
長をλとすると、次の関係がある。

ｓｉｎθ６　＝　ｓｉｎθ夏十―λ／Ｔ上式より、格子
のピッチが同じの場合には、波長が長くなれば回折角も
大きくなる。このため、凸レンズ作用を持つホログラム
レンズやグレーティングレンズにおいては、光源の波長
が設計波長に対して長波長側に変化すると、それぞれの
光線の回折角が大きくなって負の像点移動と負の収差が
一発生し、逆に短波長側に変化すると、回折角が小さく
なって正の像点移動と正の収差が発生することになる。

この現象は、屈折を利用した凸レンズとは逆になる。

したがって、従来の屈折レンズが球面レンズを組み合わ
せることによって種々の収差を補正しているのと同様に
、ホログラムレンズにおいても、例えば屈折レンズを組
み合わせることによって光源の波長変動によって発生す
る収差を補正することが可能であるが、このようにホロ
グラムレンズと屈折レンズとを組み合わせると、それぞ
れのレンズを保持するための鏡枠が必要となって小型軽
量化が困難になる。また、これを避けるために、屈折球
面レンズ上にホログラムを作成しようとすると、量産性
が悪くなる。

そこで、−この発明では、球面または非球面加工を行う
ことなく、基板として平行平板にイオン交換等によって
屈折率分布を持たせた屈折率分布型レンズを用い、該基
板上にホログラムレンズやグレーティングレンズを設け
ることによって対物レンズを構成することで、小型軽量
化を図ると同時に、レンズ全体の集光能力（パワー）を
基板とホログラムレンズやグレーティングレンズとに分
配して、光源の波長変動によってホログラムレンズやグ
レーティングレンズで発生する収差を基板で発生する収
差によって補正あるいは低減させる。

このように構成することによって、例えば従来の対物レ
ンズが凸レンズと凹レンズとの異符号のパワーを組み合
わせることによって色収差を補正していたのに対し、こ
の発明によれば基板のパワーとホログラムのパワーとを
同符号とすることによって色収差の補正が可能となる。

〔実施例〕

第１図ＡおよびＢはこの発明で用いる対物レンズの一例
の構成を示す側面図および正面図である。

この対物レンズ１は、屈折率分布を持つ基板２の一方の
面２ａにホログラムパターン３を設けて、全体としてホ
ログラムレンズとしたものである。

基板２は、平行平板にイオン交換等によって光軸（Ｚ軸
）と垂直な方向（ｒ方向）に第２図に示すような屈折率
ｎの分布を持たせたものを用いる。

また、ホログラムパターン３は、第３図に示すように、
点ｆに収束する光と平行光とを干渉させて作成し、基板
２により点ｆに集光する光を情報記録媒体４の記録面上
の点Ｆに結像させることにより、全体で平行光を点Ｆに
集光させるように構成する。

なお、同様の対物レンズ１は、基板２の他方の面２ｂに
ホログラムパターン３を設けて構成することもできる。

第４図はこの発明で用いる対物レンズの他の例の構成を
示すものである。この対物レンズ１１は、第２図に示し
た屈折率分布を持つ基板２の一方の面２ａに、点Ｏから
発散する光と点ｆに収束する光とを干渉させたホログラ
ムパターンを設け、基板レンズにより点ｆに集光する光
を情報記録媒体４の記録面上の点Ｆに結像させて、全体
として点０から発散する光を点Ｆに集光させるホログラ
ムレンズとしたものである。

なお、同様の対物レンズ１１は、基板２の他方の面２ｂ
にホログラムパターンを設けて構成することもできる。

第５図はこの発明で用いる対物レンズの更に他の例の構
成を示すものである。この対物レンズ２１は、第２図に
示した屈折率分布を持つ基板２の一方の面２ａに、点０
から発散する光と点ｆに収束する光とを干渉させたホロ
グラムパターンを設け、基板レンズにより点ｆに集光す
る光を情報記録媒体４の記録面上の点Ｆに結像させて、
全体として点Ｏから発散する光を点Ｆに集光させるホロ
グラムレンズを構成すると共に、基板２の他方の面２ｂ
に点Ｐに光を分岐するためのホログラムパターンを設け
たものである。

なお、同様の対物レンズ２１は、基板２の他方の面２ｂ
に、点０から発散する光と点ｆに収束する光とを干渉さ
せたホログラムパターンを、一方の面２ａに点Ｐに光を
分岐するためのホログラムパターンをそれぞれ設けて構
成することもできる。

上記の各対物レンズは、均質媒質上に形成したホログラ
ムレンズまたはグレーティングレンズを基板２上に接合
したり、基板２上に均質媒質を積層することにより格子
構造を形成したり、基板２をニッティングすることによ
り格子構造を形成したり、イオン交換により形成したホ
ログラムレンズまたはグレーティングレンズを基板２上
に接合したり、あるいは基板２をイオン交換することに
より格子構造を形成して構成することができる。

また、上記の各対物レンズにおいて、平行光あるいは点
Ｏからの発散光を情報記録媒体４の点Ｆに結像させる際
に発生する収差および情報記録媒体４で発生する収差は
、点ｆに収束する光の波面に収差を補正するための波面
を付加する方法、基板２の屈折率分布のパターンを変え
る方法のいずれか一方または双方により補正する。

第６図はこの発明の光学式情報記録再生装置の一実施例
を示すものである。この実施例は、対物レンズ３１とし
て、第２図に示した屈折率分布を持つ基板２の一方の面
２ａに、他方の面２ｂを経て入射する光を回折させると
共にその±１次回折光に逆方向の非点収差を発生させる
ためのホログラムレンズ３２ａを設け、他方の面２ｂに
一方の面２ａを経て入射する発散光を情報記録媒体４の
記録面上の点Ｆに結像させるホログラムレンズ３２ｂを
設けたものを用いたものである。

この実施例では、半導体レーザ３３から射出された発散
光を、ホログラムレンズン３２ａおよび基板２を経てホ
ログラムレンズ３２ｂにより情報記録媒体４の記録面上
の点Ｆに集光させ、その反射光をホログラムレンズ３２
ｂおよび基板２を経てホログラムレンズン３２ａにより
回折させて、互いに逆方向の非点収差を有する±１次回
折光を光検出器３４および３５でそれぞれ受光するよう
にする。

光検出器３４．３５は、第７図に平面図を示すように、
それぞれ情報記録媒体４のトラックの投影方向と平行な
方向の分割線で３分割した受光領域３４ａ。

３４ｂ、　３４ｃ；３５ａ、　３５ｂ、　３５ｃをもっ
て構成し、対物レンズ３１および半導体レーザ３３と共
に保持部材に固定して設ける。

かかる構成において、光検出器３４．３５の受光領域３
４ａ、３４ｂ、３４ｃＨ３５ａ、３５ｂ、３５ｃの出力
をそれぞれｌ３４ｍ＋　ｌ５ａｂ＋　Ｔｓａｃ：　ｌ５
ｓａ＋　１ｓｓｂ＋　ｌ５ｓｃとすると、対物レンズ３
１の情報記録媒体４に対するフォーカスエラー信号ＦＥ
は、 ＦＢ＝　　（Ｉｓａ−＋ｌ５ａｃ＋ｌ２ｓｈ）（Ｉ＋ａ
ｂ＋Ｉｘｓｍ＋ｌ５ｓｃ）により得ることができる。ま
た、情報記録媒体４に投射されるスポットのトラックか
らのずれを表すトラッキングエラー信号ＴＥは、 ＴＥ＝　（Ｉｓ４ｍ＋Ｉｚｓａ）　　　Ｃｌ５ａｃ＋１
ｓｓｃ）により得ることができる。

したがって、上記のフォーカスエラー信号ＦＥおよびト
ラッキングエラー信号ＴＨに基づいて、それらがそれぞ
れ零となるように、対物レンズ３１、半導体レーザ３３
および光検出器３４．３５を一体に、フォーカス方間お
よびトラッキング方向に駆動することにより、情報記録
媒体４に投射されるスポットを常に合焦状態でトラック
に追従させることができる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上述した実施例では、フォーカスエラー信号ＦＥを非
点収差法により検出するようにしたが、情報記録媒体４
からの戻り光を回折させるホログラムレンズ３２ａに、
±１次回折光の焦点位置が前後にずれるように互いに逆
方向のパワーが生じる機能を持たせて、ビームサイズ法
によりフォーカスエラー信号ＰＲを検出するよう構成す
ることもできるし、ナイフェツジ法やツージー法等の他
の焦点検出法によりフォーカスエラー信号ＰＨを検出す
るよう構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、屈折率分布を有する
基板の少なくとも一方の面にホログラムレンズまたはグ
レーティングレンズを設けて対物レンズを構成すること
により、対物レンズの集光能力を基板とホログラムレン
ズまたはグレーティングレンズとに分配するようにした
ので、光源の波長変動によって発生するホログラムレン
ズまたはグレーティングレンズの収差を、基板で発生す
る収差によって有効に補正することができる。したがっ
て、光源の波長変動による結像性能の劣化を有効に防止
できるので、情報を常に正確に記録再生することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図＾およびＢはこの発明で用いる対物レンズの一例
の構成を示す側面図および正面図、第２図は第１図Ａ、
Ｂに示す基板の屈折率分布の一例を示す図、 第３図は第１図Ａ、Ｂに示す対物レンズの作用を説明す
るための図、 第４図はこの発明で用いる対物レンズの他の例の構成を
示す図、 第５図は同じく更に他の例の構成を示す図、第６図はこ
の発明の光学式情報記録再生装置の一実施例の構成を示
す図、 第７図は第６図に示す光検出器の構成を示す平面図であ
る。 １・・・対物レンズ　　　　２・・・基板３・・・ホロ
グラムパターン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光を対物レンズを経て情報記録媒体上に
   集光させ、該情報記録媒体からの反射光を前記対物レン
   ズを経て光検出器に入射させるようにした光学式情報記
   録再生装置において、前記対物レンズを、少なくとも一
   方の面にホログラムレンズまたはグレーティングレンズ
   を設けた屈折率分布を有する基板から成り、かつ該基板
   の焦点距離をｆ＿３、前記ホログラムレンズまたはグレ
   ーティングレンズの焦点距離をｆ＿Ｈとするとき、 （１／ｆ＿３）・（１／ｆ＿Ｈ）＞０ を満足するよう構成したことを特徴とする光学式情報記
   録再生装置。