JPH0519210B2 - - Google Patents
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- JPH0519210B2 JPH0519210B2 JP59216250A JP21625084A JPH0519210B2 JP H0519210 B2 JPH0519210 B2 JP H0519210B2 JP 59216250 A JP59216250 A JP 59216250A JP 21625084 A JP21625084 A JP 21625084A JP H0519210 B2 JPH0519210 B2 JP H0519210B2
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- Japan
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- lens
- thin film
- film lens
- piezoelectric element
- light
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0925—Electromechanical actuators for lens positioning
- G11B7/0937—Piezoelectric actuators
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
- G11B7/0909—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only by astigmatic methods
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光デイスク装置、カメラ、レーザービ
ームプリンタなどの焦点調整を必要とする光学系
に利用するに好適な光学レンズ装置に関する。
ームプリンタなどの焦点調整を必要とする光学系
に利用するに好適な光学レンズ装置に関する。
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。
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。
係る光学系の代表的一例として光デイスク装置
について、以下説明する。光デイスク装置は雑誌
「日立評論」1984年８月号等にてすでによく知ら
れたものである。
について、以下説明する。光デイスク装置は雑誌
「日立評論」1984年８月号等にてすでによく知ら
れたものである。
第２図は従来の光デイ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。１は光源となるレーザダイオ
ードである。２はコリメーシヨンレンズで、レー
ザーダイオード１の光束を平行光にする。３は偏
光ビームスプリツタ（以下PBSと略称する）で、
コリメーシヨ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λ／４板からのも
どり光を屈折する。λ／４板４はPBS３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はカツプリングレン
ズで、PBS３からの光束を受けてこれを集光さ
せる。カツプリングレンズ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はカツプリングレンズ６か
らの入射光Ｌ６の光スポツト形状を検知すること
によつて対物レンズ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はアクチユエー
タであり、アクチユエータ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はアクチユエータ８からの駆動制御出力
によつて、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、消去等が可能なデイ
スクであり、その一部を示す。デイスク９は対物
レンズ５からの出力光Ｌ５がデイスク面上に所望
の光スポツトを照射することによつて、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、デイスク９はモータ１０により駆動
する。
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。１は光源となるレーザダイオ
ードである。２はコリメーシヨンレンズで、レー
ザーダイオード１の光束を平行光にする。３は偏
光ビームスプリツタ（以下PBSと略称する）で、
コリメーシヨ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λ／４板からのも
どり光を屈折する。λ／４板４はPBS３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はカツプリングレン
ズで、PBS３からの光束を受けてこれを集光さ
せる。カツプリングレンズ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はカツプリングレンズ６か
らの入射光Ｌ６の光スポツト形状を検知すること
によつて対物レンズ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はアクチユエー
タであり、アクチユエータ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はアクチユエータ８からの駆動制御出力
によつて、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、消去等が可能なデイ
スクであり、その一部を示す。デイスク９は対物
レンズ５からの出力光Ｌ５がデイスク面上に所望
の光スポツトを照射することによつて、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、デイスク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、Ｌ６は第２図のカツ
プリングレンズ６の出力光Ｌ５を示す。Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４はそれぞれ光量を電気信号に変え
るためのフオトダイオードである。入射光Ｌ６の
光スポツトが真円のとき、フオトダイオードＰ
１，Ｐ２，Ｐ３、及びＰ４の出力電圧をそれぞれ
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とすると、これらはそれ
ぞれ等しくなるように整定してある。７１，７２
はそれぞれデイスク９上にトラツキングを行なう
ための減算器である。フオトダイオードＰ１の出
力電圧Ｖ１とフオトダイオードＰ２の出力電圧Ｖ
２の差Ｖ１−Ｖ２の出力信号を検出することによ
つて、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Ｌ５がデイスク
９の情報記録ラインに対称に当つていないときに
は、出力電圧Ｖ１とＶ２に差を生じるので、その
差の大きさ、及び符号により、デイスク９上の記
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
めのトラツキング制御信号TA１を出力する。
施例を示す。同図において、Ｌ６は第２図のカツ
プリングレンズ６の出力光Ｌ５を示す。Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４はそれぞれ光量を電気信号に変え
るためのフオトダイオードである。入射光Ｌ６の
光スポツトが真円のとき、フオトダイオードＰ
１，Ｐ２，Ｐ３、及びＰ４の出力電圧をそれぞれ
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とすると、これらはそれ
ぞれ等しくなるように整定してある。７１，７２
はそれぞれデイスク９上にトラツキングを行なう
ための減算器である。フオトダイオードＰ１の出
力電圧Ｖ１とフオトダイオードＰ２の出力電圧Ｖ
２の差Ｖ１−Ｖ２の出力信号を検出することによ
つて、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Ｌ５がデイスク
９の情報記録ラインに対称に当つていないときに
は、出力電圧Ｖ１とＶ２に差を生じるので、その
差の大きさ、及び符号により、デイスク９上の記
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
めのトラツキング制御信号TA１を出力する。
減算器７２についても減算器７１と同様に、フ
オトダイオードＰ３とＰ４の出力電圧Ｖ３とＶ４
を入力信号として、トラツキング制御信号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がデイスク９に当
る焦点深度を調整するためのオートフオーカス制
御用の出力信号FAを得る部分である。これは、
焦点深度がデイスク９の記録ラインに合致してい
るときには入射光Ｌ６が真円の状態でフオトダイ
オードＰ１，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Ｖ１，
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、フオトダイオードＰ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４で作成したＶ１＋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７
３，７４、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図はトラツキング、及びオー
トフオーカス制御による対物レンズ５の駆動部の
従来実施例を示す。同図において、８１１，８１
２，８１３，８１４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、８１８，８１９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、光学ヘツドのフ
レーム８２０に据付けてある。磁石８１６，８１
７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、ばね８１８，８１９の引張り強さにより対
物レンズ５の位置が定まつている。第３図からの
フオーカス制御用出力信号FAにより、コイル８
１１，８１２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
ラツキング制御信号TA，TBはそれぞれコイル
８１３，８１４に電流を流し、対物レンズ５の左
右の位置を調整し、所望のトラツキングを行う。
以上、従来の方式によれば、デイスクの記録ライ
ンに対して、光スポツトを正確に照射するための
トラツキング、及び焦点深度の制御を行うことが
できる。
オトダイオードＰ３とＰ４の出力電圧Ｖ３とＶ４
を入力信号として、トラツキング制御信号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がデイスク９に当
る焦点深度を調整するためのオートフオーカス制
御用の出力信号FAを得る部分である。これは、
焦点深度がデイスク９の記録ラインに合致してい
るときには入射光Ｌ６が真円の状態でフオトダイ
オードＰ１，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Ｖ１，
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、フオトダイオードＰ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４で作成したＶ１＋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７
３，７４、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図はトラツキング、及びオー
トフオーカス制御による対物レンズ５の駆動部の
従来実施例を示す。同図において、８１１，８１
２，８１３，８１４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、８１８，８１９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、光学ヘツドのフ
レーム８２０に据付けてある。磁石８１６，８１
７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、ばね８１８，８１９の引張り強さにより対
物レンズ５の位置が定まつている。第３図からの
フオーカス制御用出力信号FAにより、コイル８
１１，８１２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
ラツキング制御信号TA，TBはそれぞれコイル
８１３，８１４に電流を流し、対物レンズ５の左
右の位置を調整し、所望のトラツキングを行う。
以上、従来の方式によれば、デイスクの記録ライ
ンに対して、光スポツトを正確に照射するための
トラツキング、及び焦点深度の制御を行うことが
できる。
このように、光デイ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。
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レンズ
を軽量・簡便なものとし、小形で応答することの
できる光学レンズ装置を提供することを目的とす
る。
を軽量・簡便なものとし、小形で応答することの
できる光学レンズ装置を提供することを目的とす
る。
本発明においては、レンズとして薄膜状のマイ
クロフレネルレンズを使用する。さらには薄膜状
レンズの上に圧電素子を設け、その印加電圧を制
御して焦点調整する。
クロフレネルレンズを使用する。さらには薄膜状
レンズの上に圧電素子を設け、その印加電圧を制
御して焦点調整する。
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１からでた発散光は、後
述するマイクロフレネルレンズMFLであるコリ
メーシヨンレンズ２で平行光になり、偏光ビーム
スプリツタ３を透過して、直線偏光となり後述す
るMFLである対物レンズ５で絞られてデイスク
９に焦点を結ぶよう構成される。ここで、偏光ビ
ームスプリツタはよく知られているようにλ／４
板との組合せにより、デイ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、λ／４板４はカツト
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。デイスクか
ら反射した光がλ／４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。したがつ
てデイスクからの反射光は偏光ビームスプリツタ
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。カツプリングレン
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とデイスク９の距離によ
り光検知器７に作るスポツト形状が異なり、これ
は検知器の信号の増減として捕えられる。このた
め光検知器７の信号を用いて、対物レンズ５とデ
イスク９の距離すなわち、フオーカシングと半径
方向すなわちトラツキングの制御を行うことがで
きる。このフオーカシング、トラツキングは対物
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。
る。レーザーダイオード１からでた発散光は、後
述するマイクロフレネルレンズMFLであるコリ
メーシヨンレンズ２で平行光になり、偏光ビーム
スプリツタ３を透過して、直線偏光となり後述す
るMFLである対物レンズ５で絞られてデイスク
９に焦点を結ぶよう構成される。ここで、偏光ビ
ームスプリツタはよく知られているようにλ／４
板との組合せにより、デイ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、λ／４板４はカツト
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。デイスクか
ら反射した光がλ／４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。したがつ
てデイスクからの反射光は偏光ビームスプリツタ
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。カツプリングレン
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とデイスク９の距離によ
り光検知器７に作るスポツト形状が異なり、これ
は検知器の信号の増減として捕えられる。このた
め光検知器７の信号を用いて、対物レンズ５とデ
イスク９の距離すなわち、フオーカシングと半径
方向すなわちトラツキングの制御を行うことがで
きる。このフオーカシング、トラツキングは対物
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ヨンレンズ、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、
それらを偏光ビームスプリツタ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１からアクチユエータ
を含んだ対物レンズ５までの光ヘツドを小形化す
ることができる。
いた高価なコリメーシヨンレンズ、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、
それらを偏光ビームスプリツタ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１からアクチユエータ
を含んだ対物レンズ５までの光ヘツドを小形化す
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
ツク図を示す。
ツク図を示す。
第５図では、光学ヘツドを制御するアクチユエ
ータ並びにデイスク駆動用のモータの概略の制御
回路図を示す。第５図の７は光学ヘツド中の光検
知器、８３１は光検知器７の出力、焦点制御信号
FAに、応じて光学ヘツドを制御するアクチユエ
ータ８３４を駆動し、光学ヘツドの対物レンズ５
からの光ビームをデイスク９上に焦点を合わせる
オートフオーカスサーボ回路、 ８３２は光検知器７の出力、トラツキング制御
信号TA１，TA２に応じてアクチユエータ８３
４を駆動し、光学ヘツドの対物レンズ５からの光
ビームを、デイスク９のトラツク上に位置決めす
るオートトラツキングサーボ回路、 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、デイスク７の回転制御
を行う回転制御回路である。
ータ並びにデイスク駆動用のモータの概略の制御
回路図を示す。第５図の７は光学ヘツド中の光検
知器、８３１は光検知器７の出力、焦点制御信号
FAに、応じて光学ヘツドを制御するアクチユエ
ータ８３４を駆動し、光学ヘツドの対物レンズ５
からの光ビームをデイスク９上に焦点を合わせる
オートフオーカスサーボ回路、 ８３２は光検知器７の出力、トラツキング制御
信号TA１，TA２に応じてアクチユエータ８３
４を駆動し、光学ヘツドの対物レンズ５からの光
ビームを、デイスク９のトラツク上に位置決めす
るオートトラツキングサーボ回路、 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、デイスク７の回転制御
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、トラツキ
ング制御信号TA１，TA２から再生信号を復調
する復調回路である。
ング制御信号TA１，TA２から再生信号を復調
する復調回路である。
第７図では、オートフオーカスサーボ８３１並
びにアクチユエータ８の詳細構成を示す。
びにアクチユエータ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８３５、フオーカス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FA１となる。
償回路８３５、フオーカス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FA１となる。
焦点制御信号FA１は、ゲイン調整されたトラ
ツキング制御信号TA４と加算器８４０で加算さ
れ、駆動回路８４１を介して圧電素子５４が駆動
信号Ａ１＝FA１＋TA４に応じて駆動される。
ツキング制御信号TA４と加算器８４０で加算さ
れ、駆動回路８４１を介して圧電素子５４が駆動
信号Ａ１＝FA１＋TA４に応じて駆動される。
同様に、ゲイン調整されたトラツキング制御信
号TA４に対して、焦点制御信号FA１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＝FA１−TA４に応じ
て駆動される。
号TA４に対して、焦点制御信号FA１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＝FA１−TA４に応じ
て駆動される。
また、デイ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８４１，８４３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、デイスク９が装着されて、焦点制御信号FA
が検知器８３８に入力されると、切換回路８３９
がＡが側に切換り、オートフオーカスサーボに引
込まれる。
三角波発生器８３７の出力が切換回路８３９を介
して駆動回路８４１，８４３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、デイスク９が装着されて、焦点制御信号FA
が検知器８３８に入力されると、切換回路８３９
がＡが側に切換り、オートフオーカスサーボに引
込まれる。
上述のように、圧電素子５４，５６は焦点制御
信号FA１、トラツキング制御信号TA４による
駆動信号Ａ１＝FA１＋TA３，Ａ２＝FA１−
TA４、によつて駆動され、トラツキング制御信
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はデイスク９に接近する。合焦点位
置に対物レンズ５がある時に、フオーカス制御信
号FA１が零で、合焦点時より対物レンズ５がデ
イスク９から遠ざかると、フオーカス制御信号
FA１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がデイスク９に接近し、合焦点位置まで移
動する。このように、上述のオートフオーカス制
御回路により、デイスク９の面振れ等に対して、
常に対物レンズ５の焦点をデイスク９上に合わせ
ることが可能となる。
信号FA１、トラツキング制御信号TA４による
駆動信号Ａ１＝FA１＋TA３，Ａ２＝FA１−
TA４、によつて駆動され、トラツキング制御信
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はデイスク９に接近する。合焦点位
置に対物レンズ５がある時に、フオーカス制御信
号FA１が零で、合焦点時より対物レンズ５がデ
イスク９から遠ざかると、フオーカス制御信号
FA１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がデイスク９に接近し、合焦点位置まで移
動する。このように、上述のオートフオーカス制
御回路により、デイスク９の面振れ等に対して、
常に対物レンズ５の焦点をデイスク９上に合わせ
ることが可能となる。
第８図では、第５図のオートトラツキングサー
ボ８３２並びにアクチユエータ８の詳細構成を示
す。
ボ８３２並びにアクチユエータ８の詳細構成を示
す。
トラツキング制御信号TA１とTA２は、比較
器８５０にて、トラツキング制御信号TA３＝
TA１−TA２に変換される。
器８５０にて、トラツキング制御信号TA３＝
TA１−TA２に変換される。
このトラキツキング制御信号TA３は、位相補
償回路５８１、トラツキングAGC回路８５２を
介して、加算器８５３の入力となる。
償回路５８１、トラツキングAGC回路８５２を
介して、加算器８５３の入力となる。
一方、ジヤンプ指令JCがジヤンプパルス発生
回路８５４に加えられ、この出力ジヤンプパルス
JPも加算器８５３の入力となる。
回路８５４に加えられ、この出力ジヤンプパルス
JPも加算器８５３の入力となる。
この加算器８５３の出力TA４は、加算器８４
０、加算器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Ａ１，Ａ２
は、焦点制御信号FA１との関係から、Ａ１＝FA
１＋TA４，Ａ２＝FA１−TA４となる。これら
の駆動信号Ａ１，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はトラツキング制御信号
TA４に応じて変位する。
０、加算器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Ａ１，Ａ２
は、焦点制御信号FA１との関係から、Ａ１＝FA
１＋TA４，Ａ２＝FA１−TA４となる。これら
の駆動信号Ａ１，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はトラツキング制御信号
TA４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Ａ１，Ａ２中のトラツキング制御信号TA４
の符号は、トラツキング制御信号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。
信号Ａ１，Ａ２中のトラツキング制御信号TA４
の符号は、トラツキング制御信号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。
従つて、圧電素子５４，５６にトラツキング制
御信号TA４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イスク９上のトラツクに対
して直角方向に移動せしめるように、デイスク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、トラツクに
対するビーム光のずれを光検知器７によつて検出
したトラツク制御信号TA１，TA２を上述の回
路に加えることにより、トラツクに対するビーム
光のずれを無くし、正確にビーム光をトラツク上
に照射できるように制御するオートトラツキング
サーボが構成できる。
御信号TA４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イスク９上のトラツクに対
して直角方向に移動せしめるように、デイスク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、トラツクに
対するビーム光のずれを光検知器７によつて検出
したトラツク制御信号TA１，TA２を上述の回
路に加えることにより、トラツクに対するビーム
光のずれを無くし、正確にビーム光をトラツク上
に照射できるように制御するオートトラツキング
サーボが構成できる。
また、光ビームの照射するトラツクを移動させ
るトレツクジヤンプ指令JCが入力されると、ト
ラツキング制御信号TA４にジヤンプパルスJPが
加わることにより、光ビームの照射トラツクの移
動が行なわれる。
るトレツクジヤンプ指令JCが入力されると、ト
ラツキング制御信号TA４にジヤンプパルスJPが
加わることにより、光ビームの照射トラツクの移
動が行なわれる。
更に、トラツク制御信号TA４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８５４を介して、低周波トラツキング制御信
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。
を排除し、低周波成分のみを通過させる位相補償
回路８５４を介して、低周波トラツキング制御信
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、ヘツド
送り信号Ｈ１に応じて、光学ヘツド送り用アクチ
ユエータコイル８５７に電流を供給する。
送り信号Ｈ１に応じて、光学ヘツド送り用アクチ
ユエータコイル８５７に電流を供給する。
前記トラツク制御信号TA５は高周波成分が排
除されているので、ヘツド送り信号Ｈ１はデイス
クの回転によつてビーム光の照射されるトラツク
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、光学ヘツドの径方向の送りがこの
制御系によつて行なわれる。
除されているので、ヘツド送り信号Ｈ１はデイス
クの回転によつてビーム光の照射されるトラツク
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、光学ヘツドの径方向の送りがこの
制御系によつて行なわれる。
また、ビーム光を照射するトラツクを大幅に移
動する場合は、移動トラツク指令AD１が比較器
８５９に加えられる。
動する場合は、移動トラツク指令AD１が比較器
８５９に加えられる。
この比較器８５９には、トラツキング制御信号
TA３のゼロクロスをトラツク数カウンタ８５８
によつてカウントした移動トラツク数AD２が加
えられ、移動トラツク指令AD１から差引いた残
りトラツク数AD３が出力される。
TA３のゼロクロスをトラツク数カウンタ８５８
によつてカウントした移動トラツク数AD２が加
えられ、移動トラツク指令AD１から差引いた残
りトラツク数AD３が出力される。
この残りトラツク数AD３は切換回路８６０に
加わり、残りトラツク数がＮ以上の場合は電源電
圧を、Ｎ以下の場合は零となる。トラツキング制
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
の移動によりトラツク制御可能なトラツク数であ
る。
加わり、残りトラツク数がＮ以上の場合は電源電
圧を、Ｎ以下の場合は零となる。トラツキング制
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
の移動によりトラツク制御可能なトラツク数であ
る。
上述の構成により、移動トラツク指令AD１に
より、ビーム光の照射トラツクが移動トラツク指
令AD１からＮ以内に入るまで、光学ヘツドを送
り用アクチユ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ツクが
移動トラツク指令AD１からＮ以内に入ると、今
度はトラツクジヤンプ指令がジヤンプパルス発生
回路に入力され、圧電素子５４，５６による対物
レンズ制御により、移動トラツク指令AD１によ
り指定されたトラツクにビーム光が照射されるよ
うに制御される。
より、ビーム光の照射トラツクが移動トラツク指
令AD１からＮ以内に入るまで、光学ヘツドを送
り用アクチユ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ツクが
移動トラツク指令AD１からＮ以内に入ると、今
度はトラツクジヤンプ指令がジヤンプパルス発生
回路に入力され、圧電素子５４，５６による対物
レンズ制御により、移動トラツク指令AD１によ
り指定されたトラツ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。
にモータ１０の詳細説明を示す。
加算器７６でトラツキング制御信号TA１，
TA２を加算して、デイスク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SRが生成される。
TA２を加算して、デイスク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SRが生成される。
この再生信号SRからクロツク分離回路１００
１を介して再生信号周波数に同期したクロツク
CL１を出力し、基準信号発生器の出力パルスCL
２を基に前記クロツクCL１を位相検波器１００
２にて位相検波し、クロツクCL１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１
００５に加わり、デイスク回転用のモータ１０の
コイル１００６に基準信号CL２に対するクロツ
クCL１の位相差に応じた電流が流れる。従つて、
デイ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われ
る。
１を介して再生信号周波数に同期したクロツク
CL１を出力し、基準信号発生器の出力パルスCL
２を基に前記クロツクCL１を位相検波器１００
２にて位相検波し、クロツクCL１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１
００５に加わり、デイスク回転用のモータ１０の
コイル１００６に基準信号CL２に対するクロツ
クCL１の位相差に応じた電流が流れる。従つて、
デイ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われ
る。
次に第６図のコリメーシヨンレンズ６とカツプ
レングレンズ６について説明する。まず、コリメ
ーシヨンレンズ２について説明する。まず、コリ
メーシヨンレンズ２について、第１０図、第１１
図を用いて説明する。
レングレンズ６について説明する。まず、コリメ
ーシヨンレンズ２について説明する。まず、コリ
メーシヨンレンズ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（だ円ビーム）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）と同じ働きを持ち、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１０
１は２枚のフレネルゾーンプレート２０１によつ
て等方性ビーム２０２に変換される。
非等方性ビーム（だ円ビーム）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）と同じ働きを持ち、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１０
１は２枚のフレネルゾーンプレート２０１によつ
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，２０１
ｃはこの素子を横からみたものを示す。この素子
上には凹凸（凹：２１１、凸：２１０）が次の規
則によつ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f0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
r1，r2，r3……roとした時 ro＝√ｎ・f0・λ ……(1) なる式が成り立つ。ここでλは入射する光の波長
である。具体的にはr1は図中２０６、r2は２０
７、roは２０９で示される。
２０１を上から見た図である。２０１ｂ，２０１
ｃはこの素子を横からみたものを示す。この素子
上には凹凸（凹：２１１、凸：２１０）が次の規
則によつ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f0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
r1，r2，r3……roとした時 ro＝√ｎ・f0・λ ……(1) なる式が成り立つ。ここでλは入射する光の波長
である。具体的にはr1は図中２０６、r2は２０
７、ro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トの構成図を示す。
これは第６図のカツプリング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
べ、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。
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トの構成図を示す。
これは第６図のカツプリング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
べ、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トで実現し
光学系を軽量小形にしたことである。
レンズを１枚のフレネルゾーンプレートで実現し
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。
により決定される。
ｆ＝（ro）2／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つた焦点距離を持たせる
ことができる。
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つ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トである。たて方向と横
方向の凹凸を異なつたピツチで形成し、それぞれ
の方向に異なつた焦点距離を持たせている。
化フレネルゾーンプレートである。たて方向と横
方向の凹凸を異なつたピツチで形成し、それぞれ
の方向に異なつ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。光デイスク装置の対物レンズが
合焦点位置にある時、平行ビームが返つてくると
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。
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。光デイスク装置の対物レンズが
合焦点位置にある時、平行ビームが返つてくると
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ビツ
チの異なる溝をオーバーラツプさせて２枚の異な
つた焦点距離の円柱レンズの役をはたす。縦方向
の溝による焦点位置f1は式(2)より f1＝（ro）2／λ ……(3) として与えられる。roは中心から縦方向の最大距
離で図中、r1は６１２、r2は６１３、……roは６
１５で与えられる。
細を示す。縦方向ならびに横方向にそれぞれビツ
チの異なる溝をオーバーラツプさせて２枚の異な
つた焦点距離の円柱レンズの役をはたす。縦方向
の溝による焦点位置f1は式(2)より f1＝（ro）2／λ ……(3) として与えられる。roは中心から縦方向の最大距
離で図中、r1は６１２、r2は６１３、……roは６
１５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)
より f2＝（ro′）2／nλ ……(4) である。ro′は中心から横方向の最大距離で図中
r1′は６１９、roは６２０、……ro′は６２２で与
えられる。
より f2＝（ro′）2／nλ ……(4) である。ro′は中心から横方向の最大距離で図中
r1′は６１９、roは６２０、……ro′は６２２で与
えられる。
次に第１図ａ，ｂを用いて本発明の主要部であ
る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、セラミツクス、プラスチ
ツ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イ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Roは前記の(1)式
で与えられる。
る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、セラミツクス、プラスチ
ツ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イ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Roは前記の(1)式
で与えられる。
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、ホトリゾグラフイ微細加工
技術を応用することによつて超小形のマイクロフ
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10〜数100μm、フレネルレンズの外径
は100μm〜数mmで極薄、小径のレンズがホトリソ
グラフイにより量産できる。５３，５５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。基板材料であるガラス、セラミツク
ス、プラスチツクス材料の多くは鉄鋼材料よりヤ
ング率が小さく、本発明における用途のように特
に大きな変位を必要とない場合には十分弾性体と
して機能する。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が被着され
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５４，５
６に加える電圧を調整するよ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。すなわち、圧電素子５４，
５６は印加した電圧の大きさ、極性に依存して梁
５３，５５の面方向に伸縮するため、梁とこれに
被着した圧電素子とのバイメタル効果によつて梁
の面は上に凸または下に凸になるように変形し、
これに伴つてレンズ５２を変位させる。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
イスク９に入射する。第１図ａに示したようにデ
イスク９にレーザ光Ｌ１を照射し、情報を記録す
る場合にはデイスク上で約1μmφスポツト径に集
束させる必要があるのでデイスク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、デイスク９面上に光ビームＬ１を
集束させなけれがならない。このためデイスクの
上下動を前述したフオーカス検知（第７図参照）
により検出し、デイスク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の対称
的に変形させレンズ５２に垂直変位ΔZを与え、
デイスク９との距離を一定に保つ。また、第１図
ａに示すデイスク９上の情報ビツト９１は1μmく
らいの小さいものゆえ、これを読取る照射光はこ
の寸法精度で制御して情報ビツト９１上に当てな
ければならない。これに対し、デイスク９の回転
に伴なう半径方向のふれは数10μmと大きいので、
デイスク９上に集束する光スポツトはこのふれに
追随させる必要がある。これはデイスク半径方向
に配列した弾性支持部５３をこの上に被着した圧
電素子５４，５４′に異極性の電圧を加えて非対
称に変形させ、第１図ｂ(3)に示すようにレンズ５
２を傾け（理解しやすいように誇張して描いてあ
る）デイスク９上での光スポツトをΔrふらせて
回転ぶれに追随させる。この要領にてデイスク９
のトラツ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、デイスク９上での光
スポツトをジツタリングさせることができる。書
換可能型光デイスクの対物レンズとして本発明を
応用する場合、デイスク９に書かれた情報ビツト
９１を消去するに必要な時間だけ光を照射する機
能としてジツタリングが有用となる。
から知られているが、ホトリゾグラフイ微細加工
技術を応用することによつて超小形のマイクロフ
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10〜数100μm、フレネルレンズの外径
は100μm〜数mmで極薄、小径のレンズがホトリソ
グラフイにより量産できる。５３，５５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。基板材料であるガラス、セラミツク
ス、プラスチツクス材料の多くは鉄鋼材料よりヤ
ング率が小さく、本発明における用途のように特
に大きな変位を必要とない場合には十分弾性体と
して機能する。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が被着され
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５４，５
６に加える電圧を調整するよ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。すなわち、圧電素子５４，
５６は印加した電圧の大きさ、極性に依存して梁
５３，５５の面方向に伸縮するため、梁とこれに
被着した圧電素子とのバイメタル効果によつて梁
の面は上に凸または下に凸になるように変形し、
これに伴つてレンズ５２を変位させる。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
イスク９に入射する。第１図ａに示したようにデ
イスク９にレーザ光Ｌ１を照射し、情報を記録す
る場合にはデイスク上で約1μmφスポツト径に集
束させる必要があるのでデイスク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、デイスク９面上に光ビームＬ１を
集束させなけれがならない。このためデイスクの
上下動を前述したフオーカス検知（第７図参照）
により検出し、デイスク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の対称
的に変形させレンズ５２に垂直変位ΔZを与え、
デイスク９との距離を一定に保つ。また、第１図
ａに示すデイスク９上の情報ビツト９１は1μmく
らいの小さいものゆえ、これを読取る照射光はこ
の寸法精度で制御して情報ビツト９１上に当てな
ければならない。これに対し、デイスク９の回転
に伴なう半径方向のふれは数10μmと大きいので、
デイスク９上に集束する光スポツトはこのふれに
追随させる必要がある。これはデイスク半径方向
に配列した弾性支持部５３をこの上に被着した圧
電素子５４，５４′に異極性の電圧を加えて非対
称に変形させ、第１図ｂ(3)に示すようにレンズ５
２を傾け（理解しやすいように誇張して描いてあ
る）デイスク９上での光スポツトをΔrふらせて
回転ぶれに追随させる。この要領にてデイスク９
のトラツ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、デイスク９上での光
スポツトをジツタリングさせることができる。書
換可能型光デイスクの対物レンズとして本発明を
応用する場合、デイスク９に書かれた情報ビツト
９１を消去するに必要な時間だけ光を照射する機
能としてジツタリングが有用となる。
本発明のレンズ装置のように両持ち支持構造の
場合における変位量の計算例を次に示す。
場合における変位量の計算例を次に示す。
長さｌ、厚さｈの両持ち梁中央部の梁に垂直な
方向の変位量δと梁の両端部における面方向の応
力σbとの関係は次式で与えられる。
方向の変位量δと梁の両端部における面方向の応
力σbとの関係は次式で与えられる。
δ＝σbl2／12Eh
ここで、Ｅは梁材料のヤング率である。例え
ば、ｌ＝20mm、ｈ＝0.1mm、Ｅ＝７×1010（Ｎ／
m2）の硼珪酸ガラスから成る梁に圧電素子を被着
し、これに電圧を印加して伸縮させることによつ
てガラス、セラミツクスの許容応力限度内である
１×107（Ｎ／m2）の大きさの応力σbを与えると、
δ≒0.05mm（50μm）となる。この変位量δはコ
ンパクトデイスクなどの光ヘツドに用いるレンズ
の焦点合わせには妥当な値である。
ば、ｌ＝20mm、ｈ＝0.1mm、Ｅ＝７×1010（Ｎ／
m2）の硼珪酸ガラスから成る梁に圧電素子を被着
し、これに電圧を印加して伸縮させることによつ
てガラス、セラミツクスの許容応力限度内である
１×107（Ｎ／m2）の大きさの応力σbを与えると、
δ≒0.05mm（50μm）となる。この変位量δはコ
ンパクトデイスクなどの光ヘツドに用いるレンズ
の焦点合わせには妥当な値である。
また、もつと大きい変位を必要とする場合に
は、梁の長さ、板厚を加減すれば良い。通常のガ
ラスに比べてさらに許容応力が大きなガラス材料
を破壊する前の応力レベルで使用すれば、さらに
大きな変位が得られる。光を透過させる材料であ
ればプラスチツク材料でも全く同じように使用す
るこどができる。この場合には硼珪酸ガラスに比
べてさらにヤング率が小さいので変位を10倍以上
とることができる。
は、梁の長さ、板厚を加減すれば良い。通常のガ
ラスに比べてさらに許容応力が大きなガラス材料
を破壊する前の応力レベルで使用すれば、さらに
大きな変位が得られる。光を透過させる材料であ
ればプラスチツク材料でも全く同じように使用す
るこどができる。この場合には硼珪酸ガラスに比
べてさらにヤング率が小さいので変位を10倍以上
とることができる。
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イスク用対物
レンズを例にとつ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方向に高速スキヤ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。GRIN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PMMA（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
ホトソ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、PMMA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。
ネルレンズを持つ構成について光デイスク用対物
レンズを例にとつ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方向に高速スキヤ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。GRIN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PMMA（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
ホトソ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、PMMA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図は光デイ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５
２，周辺部にはトラツク検知用小レンズ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
トリソグラフイ技術を用いて微細加工され、寸法
は主レンズ５２の直径が例えば２mmで検知用レン
ズ５８，５９の直径が0.5mm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イスク９上に情報ビツ
ト９１を書込む充分なパワーを要するように回折
限界までスポツト径を絞り込まれる。この他に、
検知レンズ５８で検知した情報ビツト９１を消去
する場合には圧電素子５６，５６′に異極性の電
圧を印加しながらトラツク方向（円周方向）にデ
イスク上の光スポツトをジツタリング振動させて
長円ビームを作り、情報ビツ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
ツトをデイスク上の情報ビツ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
ラツク検知用の光ビームを情報ビツト９１が書込
まれるラインを検出しラインから光スポツトが外
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の要領でトラツキングを行
うためのものである。
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５
２，周辺部にはトラツク検知用小レンズ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
トリソグラフイ技術を用いて微細加工され、寸法
は主レンズ５２の直径が例えば２mmで検知用レン
ズ５８，５９の直径が0.5mm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イスク９上に情報ビツ
ト９１を書込む充分なパワーを要するように回折
限界までスポツト径を絞り込まれる。この他に、
検知レンズ５８で検知した情報ビツト９１を消去
する場合には圧電素子５６，５６′に異極性の電
圧を印加しながらトラツク方向（円周方向）にデ
イスク上の光スポツトをジツタリング振動させて
長円ビームを作り、情報ビツ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
ツトをデイスク上の情報ビツ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
ラツク検知用の光ビームを情報ビツト９１が書込
まれるラインを検出しラインから光スポツトが外
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の要領でトラツキングを行
うためのものである。
第１４図ｂには実施例を示す。これは矢印方向
から来る半導体レーザの出射光を矩形状レンズ５
２と円状レンズ５２１に主に取入れ、別の円状レ
ンズ５８にはレーザからの出射光強度の低い光を
取入れ、デイスク面９に照射し、読出光９１０、
書込み９２０、消去光９３０を作るものである。
から来る半導体レーザの出射光を矩形状レンズ５
２と円状レンズ５２１に主に取入れ、別の円状レ
ンズ５８にはレーザからの出射光強度の低い光を
取入れ、デイスク面９に照射し、読出光９１０、
書込み９２０、消去光９３０を作るものである。
このようにデイスク面に異なる形状強度の光を
照射するためのレンズを一枚の基板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イスクに好適な光ヘツ
ド用レンズ装置を提供できる。
照射するためのレンズを一枚の基板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イスクに好適な光ヘツ
ド用レンズ装置を提供できる。
第１５図は本発明による効果のひとつを説明す
るための、トラツキング、あるいはフオーカス制
御の周波数特性の概念図を示す。
るための、トラツキング、あるいはフオーカス制
御の周波数特性の概念図を示す。
同図において、Ｆ１は従来の光学ヘツドの制御
についての周波数特性であり、FNは本発明の光
学ヘツドについての周波数特性である。
についての周波数特性であり、FNは本発明の光
学ヘツドについての周波数特性である。
本発明の光学ヘツドは従来のものに比べて、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ので、応答範
囲を拡大できる。したがつて、従来よりも高速度
で所定の制御が行い得るので、デイスク上への記
録、及び信号の再生などにおいて、高速度化、
Ｓ／Ｎの向上ができる。
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ので、応答範
囲を拡大できる。したがつて、従来よりも高速度
で所定の制御が行い得るので、デイスク上への記
録、及び信号の再生などにおいて、高速度化、
Ｓ／Ｎの向上ができる。
以上詳細に述べたように、本発明によれば光学
レンズ装置を簡単、小型に構成するこができる。
また焦点、軌道調整容易であり、従来のものに較
べて高い周波数特性を得ることができる。また、
一枚の基板上に書込、消去、軌道及び情報検知機
能を有する多機能レンズ装置を実現できる。
レンズ装置を簡単、小型に構成するこができる。
また焦点、軌道調整容易であり、従来のものに較
べて高い周波数特性を得ることができる。また、
一枚の基板上に書込、消去、軌道及び情報検知機
能を有する多機能レンズ装置を実現できる。
第１図は本発明の主要部である可動マイクロフ
レンズの実施例の説明図、第２図は従来の光デイ
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駆
動部の構成図、第５図は本発明の実施例の制御系
のブロツク図、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オーカ
スサーボ系のブロツク図、第８図は本発明の実施
例のトラツキングサーボ系のブロツク図、第９図
は本発明の実施例の回転制御系のブロツク図、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１１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
ーンプレートの構成図、第１４図は本発明の他の
実施例の薄膜状レンズ装置の構成図、第１５図は
本発明による効果のひとつを説明する、トラツキ
ングあるいはフオーカス制御の周波数特性の概念
図である。 １……レーザーダイオード、２……コリメーシ
ヨンレンズ、３……偏光ビームスプリツタ、４…
…λ／４板、５……対物レンズ、６……カツプリ
ングレンズ、７……光検知器、９……デイスク、
５４，５６……圧電素子。
レンズの実施例の説明図、第２図は従来の光デイ
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駆
動部の構成図、第５図は本発明の実施例の制御系
のブロツク図、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オーカ
スサーボ系のブロツク図、第８図は本発明の実施
例のトラツキングサーボ系のブロツク図、第９図
は本発明の実施例の回転制御系のブロツク図、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１１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
ーンプレートの構成図、第１４図は本発明の他の
実施例の薄膜状レンズ装置の構成図、第１５図は
本発明による効果のひとつを説明する、トラツキ
ングあるいはフオーカス制御の周波数特性の概念
図である。 １……レーザーダイオード、２……コリメーシ
ヨンレンズ、３……偏光ビームスプリツタ、４…
…λ／４板、５……対物レンズ、６……カツプリ
ングレンズ、７……光検知器、９……デイスク、
５４，５６……圧電素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 端部を固定された薄膜状レンズの周囲に圧電
素子を備え、前記圧電素子に印加する電圧を調整
して前記薄膜状レンズの変位を制御する光学レン
ズ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記薄膜状
レンズはガラス、セラミツクス、プラスチツクス
材料のいずれかからなる基板上に形成されること
を特徴とする光学レンズ装置。 ３ 端部を固定された薄膜状レンズの周囲に圧電
素子を備え、前記圧電素子に印加する電圧を調整
して前記薄膜状レンズの焦点位置を制御する光学
レンズ装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の光学レンズ装置にお
いて、薄膜状レンズを介して対向する位置に設け
られた圧電素子に同極性、同電位の電圧を印加し
高さ方向の焦点位置を調整することを特徴とする
光学レンズ装置。 ５ 特許請求の範囲第３項の光学レンズ装置にお
いて、薄膜状レンズを介して対向する位置に設け
られた圧電素子に異極性又は同極性異電位の電圧
を印加し側方方向の焦点位置を調整することを特
徴とする光学レンズ装置。 ６ 端部を固定され弾性を有する薄膜状レンズの
周囲に圧電素子を備えた光学レンズ装置であつ
て、前記薄膜状レンズは該レンズと対向する位置
に設けられ回転する記録媒体に光ビームを照射し
その反射光に基づいて記録媒体の記録情報を再生
するための第１の薄膜状レンズと、記録媒体の回
転方向と直角方向に配置された１対のレンズであ
つて一方より入射し他方より反射光を受取りトラ
ツキングを行う第２の薄膜状レンズとを備え、前
記圧電素子は前記第２の薄膜状レンズと同方向の
外部側に一対設けられ前記第２の薄膜状レンズを
介して得た反射光にもとづいて印加電圧が調整さ
れることを特徴とする光学レンズ装置。 ７ 端部を固定され弾性を有する薄膜状レンズの
周囲に圧電素子を備えた光学レンズ装置であつ
て、前記薄膜状レンズは該レンズと対向する位置
に設けられ回転する記録媒体に光ビームを照射し
その反射光に基づいて記録媒体の記録情報を再生
するための第１の薄膜状レンズと、記録媒体の回
転方向に配置された１対のレンズであつて一方よ
り入射し他方より反射光を受取りジツタリングを
行う第３の薄膜状レンズとを備え、前記圧電素子
は前記第３の薄膜状レンズと同方向の外部側に一
対設けられ前記第３の薄膜状レンズを介して得た
反射光にもとづいて印加電圧が調整されることを
特徴とする光学レンズ装置。 ８ 端部を固定され弾性を有する薄膜状レンズの
周囲に圧電素子を備えた光学レンズ装置であつ
て、前記薄膜状レンズは該レンズと対向する位置
に設けられ回転する記録媒体に光ビームを照射し
その反射光に基づいて記録媒体の記録情報を再生
するための第１の薄膜状レンズと、記録媒体の回
転方向と直角方向に配置された１対のレンズであ
つて一方より入射し他方より反射光を受取りトラ
ツキングを行う第２の薄膜状レンズと、記録媒体
の回転方向に配置された１対のレンズであつて一
方より入射し他方より反射光を受取りジツタリン
グを行う第３の薄膜状レンズとを備え、前記圧電
素子は前記第２の薄膜状レンズと同方向の外部側
に一対設けられ前記第２の薄膜状レンズを介して
得た反射光にもとづいて印加電圧が調整される第
１の圧電素子と、前記第３の薄膜状レンズと同方
向の外部側に一対設けられ前記第３の薄膜状レン
ズを介して得た反射光にもとづいて印加電圧が調
整される第２の圧電素子とを備えることを特徴と
する光学レンズ装置。 ９ 端部を固定され弾性を有する薄膜状レンズの
周囲に圧電素子を備えた光学レンズ装置であつ
て、前記薄膜状レンズは該レンズと対向する位置
に設けられ回転する記録媒体に光ビームを照射し
その反射光に基づいて記録媒体の記録情報を再生
するものであり、前記圧電素子は前記記録媒体の
回転方向に前記薄膜状レンズを介して一対配置さ
れ、前記記録媒体の記録情報を消去する際に前記
圧電素子に高周波電圧を印加して光ビームをジツ
タリング振動させ、長円ビームを作ることを特徴
とする光学レンズ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216250A JPS6196532A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 光学レンズ装置 |
| DE8585112483T DE3575805D1 (de) | 1984-10-11 | 1985-10-02 | Halterung fuer optische linse. |
| EP85112483A EP0180767B1 (en) | 1984-10-11 | 1985-10-02 | Optical lens device |
| US06/786,499 US4775967A (en) | 1984-10-11 | 1985-10-11 | Beam spot control device using a thin micro lens with an actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216250A JPS6196532A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 光学レンズ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196532A JPS6196532A (ja) | 1986-05-15 |
| JPH0519210B2 true JPH0519210B2 (ja) | 1993-03-16 |
Family
ID=16685620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59216250A Granted JPS6196532A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-17 | 光学レンズ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196532A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0690800B2 (ja) * | 1987-06-04 | 1994-11-14 | 三菱電機株式会社 | 光ヘッド装置 |
| JP2739049B2 (ja) * | 1995-11-10 | 1998-04-08 | 三菱電機株式会社 | 光学式ディスク装置 |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP59216250A patent/JPS6196532A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6196532A (ja) | 1986-05-15 |
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