JPH0576012B2 - - Google Patents

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などに好適な情報記録
再生用ヘツドに関する。

〔発明の背景〕 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。

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、以下に説明する。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。

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Ｌ６を示す。P1，P2，
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P1，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Ｖ２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P1，P2，P3，P4の出力
電圧V1，V2，V3，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７３，７４、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、８１１，８１２，８１３，８１４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８１６，８１７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、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
トラキツングを行う。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。

〔発明の目的〕

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
できる情報記録再生用ヘツドを提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

光源からの光を平行光に変える１のレンズと、
平行光を透過する偏光ビームスプリツタと、偏光
ビームスプリツ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
デイスク上に集光し、光デイスクから反射して戻
つ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1/4波長板を介して戻つた平行光を反
射させる偏光ビームスプリツタと、偏光ビームス
プリツ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ツド
において、第１のレンズと第３のレンズの少なく
とも一方を偏光ビームスプリツタの表面に薄膜状
に形成し、かつ第３のレンズが縦方向と横方向と
に異なる焦点距離を有するフレネルゾーンプレー
トであることを特徴とするものである。さらに、
第１のレンズが、一方向に光を集約するフレネル
ゾーンプレートであることが好ましい。

〔発明の実施例〕

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１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、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。第３のレンズ、即ち
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５
３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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８
４２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AF1、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。

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。

このトラツキング制御信号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。

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。

この加算器８５３の出力TA4は、加算器８４
０、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A1、A2は、
焦点制御信号FA1との関係から、A1＝FA1＋
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。

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。

また、光ビームの照射するトラツクを移動させ
るトラツクジヤンプ指令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。

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、光学ヘツド送り用のアク
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。

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。

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。

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。

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以外に入ると、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。

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。

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CL2
を基に前記クロツクCL1を位相検波器１００２に
て位相検波し、クロツクCL1と基準信号CL2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を介して駆動信号１００５
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
リングレンズ６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。

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₀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…r_oとした時 r_o＝√・₀・ …(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r₁は図中２０６、r₂は２０
７、r_o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。

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。

フレネルゾーンプレートの焦点距離は次の式
により決定される。

＝（r_o）²／nλ …(2) ここで、ｎはフレネルゾーンプレートの凹凸の
数、r_o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。

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。

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
つた焦点距離を円柱レンズの役をはたす。縦方向
の溝による焦点位置₁は式(2)より ₁＝（r_o）²／nλ …(3) として与えられる。r_oは中心から縦方向の最大距
離で図中、r₁は６１２、r₂は６１３、…r_oは６１
５で与えられる。

また同様に横方向の溝による焦点位置₂は式(2)
より ₂＝（r_o′）²／nλ …(4) である。r_o′は中心から横方向の最大距離で図中
r₁′は６１９、r₂′は６２０、…r_o′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R_oは次式で与え
られる。

R_o＝√ ｎ：自然数 λ：光の波長 ：焦点きより 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。この上にはPVF（ポリ弗化ビニリデ
ン）などの薄膜状の圧電素子を５４，５６を被着
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５
４，５６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
れ梁の方向に撮らせる。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の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働
き、デイスク９面上に光ビームＬ１を集束させな
ければならない。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ΔΖ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５
４，５４′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５２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。

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
ホトリ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、その上には薄膜状の圧電素子５
４，５６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を書込むに充分なパワーを有するよう
回析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、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。

このようにデイスク面に異なる形状強度の光を
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。

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。

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薄膜状
の圧電素子で十分駆動が可能となり、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。

〔発明の効果〕

以上詳細に述べたように、本発明によれば、コ
リメーシヨンレンズ及びカツプリングレンズを薄
膜状のマイクロフレネルレンズにし、かつ偏光ビ
ームスプリツタの側面を利用して接着したので、
部品点数が減り従来難しかつた光軸調整の手間が
省けるのみならず、光軸の傾きがなく収差や光量
損失が少ない情報記録再生ヘツドを、簡単、小
型、かつ薄型に構成することができる。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
基板上に書込み、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部である可動マイクロレ
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１
０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１
２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、５
４，５６……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ツタ
   と、該偏光ビームスプリツ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
   した平行光を光デイスク上に集光し、該光デイス
   クから反射して戻つ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
   介して戻つた平行光を反射させる前記偏光ビーム
   スプリツタと、前記偏光ビームスプリツタが反射
   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ツドにおいて、前
   記第１のレンズと前記第３のレンズの少なくとも
   一方を前記偏光ビームスプリツタの表面に薄膜状
   に形成し、かつ前記第３のレンズが縦方向と横方
   向とに異なる焦点距離を有するフレネルゾーンプ
   レートであることを特徴とする情報記録再生用ヘ
   ツド。 ２ 前記第１のレンズが一方向に光を集約するフ
   レネルゾーンプレートである特許請求の範囲第１
   項記載の情報記録再生用ヘツド。