JPH06223401A - 超解像光学素子及び光メモリ装置 - Google Patents
超解像光学素子及び光メモリ装置Info
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- JPH06223401A JPH06223401A JP3197846A JP19784691A JPH06223401A JP H06223401 A JPH06223401 A JP H06223401A JP 3197846 A JP3197846 A JP 3197846A JP 19784691 A JP19784691 A JP 19784691A JP H06223401 A JPH06223401 A JP H06223401A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光エネルギを有効に活用し、全ての二次元的
方向に超解像の効果が得られる超解像素子及びこれを用
いた光メモリを提供するにある。 【構成】 超解像素子の入射面、出射面を回転対称の非
球面形状又は円錐形状とすることにより、全ての二次元
的方向に超解像の効果が得られ、この超解像素子を光メ
モリ装置に使用することにより、記録密度を格段に向上
させることが出来る。
方向に超解像の効果が得られる超解像素子及びこれを用
いた光メモリを提供するにある。 【構成】 超解像素子の入射面、出射面を回転対称の非
球面形状又は円錐形状とすることにより、全ての二次元
的方向に超解像の効果が得られ、この超解像素子を光メ
モリ装置に使用することにより、記録密度を格段に向上
させることが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超解像光学素子及び光
メモリ装置に関するものである。
メモリ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光記録媒体の記録密度の向上策として、
現在、種々の方法が検討されているが、実際に記録媒体
上に形成する物理的な記録ピット密度を向上させるため
には、記録媒体上に形成される集光スポット径の縮小が
必要不可欠である。
現在、種々の方法が検討されているが、実際に記録媒体
上に形成する物理的な記録ピット密度を向上させるため
には、記録媒体上に形成される集光スポット径の縮小が
必要不可欠である。
【０００３】一般に、集光スポット径は、レーザ光源波
長に比例し、対物レンズ開口数に反比例する。開口数は
光ヘッドと光磁気記録媒体との位置関係から決定され、
現状以上に大きくすることは難しく、また、レーザ光源
波長についても実用的な構成としては現状以上に小さく
することは困難である。このような集光スポット径の理
論的限界を超える光学的方法として、超解像手法の導入
が検討されている。超解像は、対物レンズの入射ひとみ
上の光ビームの強度及び位相分布を変えることにより、
一様な光ビーム入射時に形成される集光スポット径より
小さな集光スポット径を実現する手段である。
長に比例し、対物レンズ開口数に反比例する。開口数は
光ヘッドと光磁気記録媒体との位置関係から決定され、
現状以上に大きくすることは難しく、また、レーザ光源
波長についても実用的な構成としては現状以上に小さく
することは困難である。このような集光スポット径の理
論的限界を超える光学的方法として、超解像手法の導入
が検討されている。超解像は、対物レンズの入射ひとみ
上の光ビームの強度及び位相分布を変えることにより、
一様な光ビーム入射時に形成される集光スポット径より
小さな集光スポット径を実現する手段である。
【０００４】この超解像の最も簡単な例は、図１０に示
すように中心付近を遮光帯１１で遮光した平行光１２を
対物レンズ１３で集光するものである。中心付近が遮光
される以前の平行光１２の光強度分布は、図中破線で示
すように中央部分ほど高くなっているが、遮光帯１１で
遮光することにより実線で示すように中心付近の光強度
分布は減衰している。この平行光１２を対物レンズ１３
で集光することにより、記録媒体１４表面に集光スポッ
トが形成される。この集光スポットの光分布は、図中破
線で示すように平行光１２を遮光しなかった場合に比較
し、図中実線で示す平行光１２を遮光すると、外側部分
の光波の干渉により、分布が中央に集中し両脇が低くな
る。つまり、平行光１２の中心付近を減衰させると、集
光スポットの径が減少するのである。
すように中心付近を遮光帯１１で遮光した平行光１２を
対物レンズ１３で集光するものである。中心付近が遮光
される以前の平行光１２の光強度分布は、図中破線で示
すように中央部分ほど高くなっているが、遮光帯１１で
遮光することにより実線で示すように中心付近の光強度
分布は減衰している。この平行光１２を対物レンズ１３
で集光することにより、記録媒体１４表面に集光スポッ
トが形成される。この集光スポットの光分布は、図中破
線で示すように平行光１２を遮光しなかった場合に比較
し、図中実線で示す平行光１２を遮光すると、外側部分
の光波の干渉により、分布が中央に集中し両脇が低くな
る。つまり、平行光１２の中心付近を減衰させると、集
光スポットの径が減少するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】超解像の原理によれ
ば、理論的限界を越えて集光スポット径を縮小すること
が出来るので、記録密度を一層高めることが可能であ
る。しかし、図１０に示すように遮光帯１１で平行光１
２の中央付近を遮光すると、光量の損失が起こり、光利
用率が低下する問題がある。
ば、理論的限界を越えて集光スポット径を縮小すること
が出来るので、記録密度を一層高めることが可能であ
る。しかし、図１０に示すように遮光帯１１で平行光１
２の中央付近を遮光すると、光量の損失が起こり、光利
用率が低下する問題がある。
【０００６】そこで、図１１に示すように、遮光帯１１
に代えて両菱形プリズム(double rhomb prism)を使用し
た光メモリ装置も提案されている(Proc.Int.Symp.on Op
tical Memory, 1989 Japanese Journal of Applied Phy
sics, Vol.28(1989)Supplement 28-3,pp.197-200)。こ
の光メモリ装置においては、両菱形プリズム２１及びビ
ームスプリッタ２２を、半導体レーザ２３から対物レン
ズ２４までの光学系に挿入したものであり、半導体レー
ザ２３を出射したレーザ光は、両菱形プリズム２１、ビ
ームスプリッタ２２を順に通過した後、対物レンズ２４
により集光されて、記録媒体２５表面に集光スポットを
形成する。更に、信号検出光学系２６、誤差検出光学系
２７が設けられている。
に代えて両菱形プリズム(double rhomb prism)を使用し
た光メモリ装置も提案されている(Proc.Int.Symp.on Op
tical Memory, 1989 Japanese Journal of Applied Phy
sics, Vol.28(1989)Supplement 28-3,pp.197-200)。こ
の光メモリ装置においては、両菱形プリズム２１及びビ
ームスプリッタ２２を、半導体レーザ２３から対物レン
ズ２４までの光学系に挿入したものであり、半導体レー
ザ２３を出射したレーザ光は、両菱形プリズム２１、ビ
ームスプリッタ２２を順に通過した後、対物レンズ２４
により集光されて、記録媒体２５表面に集光スポットを
形成する。更に、信号検出光学系２６、誤差検出光学系
２７が設けられている。
【０００７】ここで、両菱形プリズム２１は、断面が菱
形の板ガラスをＶ字状に一体的に結合し、入射方向に対
して入射面及び出射面が凹状となるように配置したもの
である。従って、この両菱形プリズム２１は、入射した
レーザ光の中央付近の光を外側へ屈折させて、入射した
平行光の中央付近の光を外側へ移動させ、相対的に中心
部の光の分布を低減するものである。この為、両菱形プ
リズム２１を通過したレーザ光は、入射前よりも出射後
の直径が太くなっている。この両菱形プリズム２１を使
用すると、レーザ光は屈折により単に外側に移動するだ
けで、遮光されない為、レーザ光は損失なく利用される
ことになる。
形の板ガラスをＶ字状に一体的に結合し、入射方向に対
して入射面及び出射面が凹状となるように配置したもの
である。従って、この両菱形プリズム２１は、入射した
レーザ光の中央付近の光を外側へ屈折させて、入射した
平行光の中央付近の光を外側へ移動させ、相対的に中心
部の光の分布を低減するものである。この為、両菱形プ
リズム２１を通過したレーザ光は、入射前よりも出射後
の直径が太くなっている。この両菱形プリズム２１を使
用すると、レーザ光は屈折により単に外側に移動するだ
けで、遮光されない為、レーザ光は損失なく利用される
ことになる。
【０００８】ところが、この両菱形プリズム２１は断面
菱形の板ガラスをＶ字状に結合したものであるため、集
光スポット径の縮小の効果は一方向にしかないという問
題点がある。即ち、両菱形プリズム２１は、光軸に対し
て回転対称形ではないため、屈折により平行光が分散す
る方向は一方向に限られ、その方向については集光スポ
ット径が減少するが、他の方向に対しては屈折しないた
め集光スポット径はそのままであった。この為、両菱形
プリズム２１を使用して得られる集光スポットは、屈折
により分散する方向のみに径の縮小した楕円形となって
いた。従って、集光スポット径の減少による記録密度の
向上についても、一次元的な効果であり、充分な効果を
得ることができなかった。
菱形の板ガラスをＶ字状に結合したものであるため、集
光スポット径の縮小の効果は一方向にしかないという問
題点がある。即ち、両菱形プリズム２１は、光軸に対し
て回転対称形ではないため、屈折により平行光が分散す
る方向は一方向に限られ、その方向については集光スポ
ット径が減少するが、他の方向に対しては屈折しないた
め集光スポット径はそのままであった。この為、両菱形
プリズム２１を使用して得られる集光スポットは、屈折
により分散する方向のみに径の縮小した楕円形となって
いた。従って、集光スポット径の減少による記録密度の
向上についても、一次元的な効果であり、充分な効果を
得ることができなかった。
【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、光エネルギーを有効に活用し、全ての方向
に対して超解像の効果の得られる超解像光学素子及び光
メモリ装置を提供することを目的とする。
ものであり、光エネルギーを有効に活用し、全ての方向
に対して超解像の効果の得られる超解像光学素子及び光
メモリ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の超解像光学素子に係る構成は入射面及び出射面を
入射方向に対して凹状とし、更に、入射面に比べて出射
面を深い凹状とすることにより、入射した平行光の中央
付近の光を外周側へ移動させる超解像光学素子におい
て、前記入射面及び出射面を光軸に対して回転対称とす
ることを特徴とする。ここで、上記超解像光学素子の入
射面及び出射面の形状は、円錐形状又は非球面形状であ
ることが望ましく、更に、非球面形状とした場合、外周
側へ向かうに従い徐々に曲率半径を増大させ、最外周部
分における曲率半径を無限大とすることにより、最外周
部分において光を直進させることが望ましい。また、上
記目的を達成する本発明に係る光メモリの構成は、上記
超解像光学素子をレーザ発振器から対物レンズまでの光
学系中に挿入し、前記レーザ発振器より出射したレーザ
光を前記超解像光学素子を通過させて中央付近の光を外
周側へ移動させたレーザ光とし、このレーザ光を対物レ
ンズで集光して記録媒体表面に集光スポットを形成する
ことを特徴とする。
発明の超解像光学素子に係る構成は入射面及び出射面を
入射方向に対して凹状とし、更に、入射面に比べて出射
面を深い凹状とすることにより、入射した平行光の中央
付近の光を外周側へ移動させる超解像光学素子におい
て、前記入射面及び出射面を光軸に対して回転対称とす
ることを特徴とする。ここで、上記超解像光学素子の入
射面及び出射面の形状は、円錐形状又は非球面形状であ
ることが望ましく、更に、非球面形状とした場合、外周
側へ向かうに従い徐々に曲率半径を増大させ、最外周部
分における曲率半径を無限大とすることにより、最外周
部分において光を直進させることが望ましい。また、上
記目的を達成する本発明に係る光メモリの構成は、上記
超解像光学素子をレーザ発振器から対物レンズまでの光
学系中に挿入し、前記レーザ発振器より出射したレーザ
光を前記超解像光学素子を通過させて中央付近の光を外
周側へ移動させたレーザ光とし、このレーザ光を対物レ
ンズで集光して記録媒体表面に集光スポットを形成する
ことを特徴とする。
【００１１】
【作用】平行光を、超解像光学素子に通過させると、そ
の出射面は入射面に比べて深い凹状であるので、その平
行光の中心部の光は直進するが、その中央付近の光は外
周側へ移動する。その後、この平行光を、対物レンズで
集光すると記録媒体表面には縮小した集光スポットが形
成される。
の出射面は入射面に比べて深い凹状であるので、その平
行光の中心部の光は直進するが、その中央付近の光は外
周側へ移動する。その後、この平行光を、対物レンズで
集光すると記録媒体表面には縮小した集光スポットが形
成される。
【００１２】また、超解像光学素子の入射面及び出射面
は回転対称な円錐形又は非球面形状である為、超解像の
効果は二次元的に生じ、従って、集光スポットはほぼ円
形となる。更に、超解像光学素子の入射面及び出射面を
非球面形状とした場合には、外周側へ向かうに従い徐々
に曲率半径を増大させ、最外周部分における曲率半径を
無限大とすると、最外周部分において光を直進すること
になる。
は回転対称な円錐形又は非球面形状である為、超解像の
効果は二次元的に生じ、従って、集光スポットはほぼ円
形となる。更に、超解像光学素子の入射面及び出射面を
非球面形状とした場合には、外周側へ向かうに従い徐々
に曲率半径を増大させ、最外周部分における曲率半径を
無限大とすると、最外周部分において光を直進すること
になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明について、図面を示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１〜図４に、本発明の第
一、第二、第三、第四の実施例に係る超解像光学素子
１，２，３，４を示す。これらの超解像光学素子は、入
射面及び出射面を光軸に対し回転対称形、且つ、入射方
向に対して凹状となる非球面形状としたものである。こ
こで、非球面形状を決定する一般的な式としては、下式
が知られている。
参照して詳細に説明する。図１〜図４に、本発明の第
一、第二、第三、第四の実施例に係る超解像光学素子
１，２，３，４を示す。これらの超解像光学素子は、入
射面及び出射面を光軸に対し回転対称形、且つ、入射方
向に対して凹状となる非球面形状としたものである。こ
こで、非球面形状を決定する一般的な式としては、下式
が知られている。
【数１】 ここで、ｚは光軸中心から距離ｈにおける入射面又は出
射面の凹部の深さ、ｈは光軸からの距離、ｃは光軸中心
における曲率半径（軸上半径）の逆数、ｋは離芯率(con
ic coefficient) 、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは四次係数、六次係
数、八次係数、十次係数である。離芯率ｋを調整するこ
とにより、楕円形、放物線、双曲線となる。
射面の凹部の深さ、ｈは光軸からの距離、ｃは光軸中心
における曲率半径（軸上半径）の逆数、ｋは離芯率(con
ic coefficient) 、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは四次係数、六次係
数、八次係数、十次係数である。離芯率ｋを調整するこ
とにより、楕円形、放物線、双曲線となる。
【００１４】図１に示す第一の実施例にかかる超解像光
学素子１においては、入射面１ａの軸上半径-2.13945mm
とし、出射面１ｂの軸上半径を-2.46406mmとした。軸上
半径の負の符号は、入射方向側であることを示すもので
ある。また、光軸中心における厚さは1.0mmとした。更
に、入射面１ａの離芯率は-4.185151 、四次係数は0.26
993347×10-1、六次係数0.19058752×10-2、八次係数は
-0.75519682 ×10-3、十次係数は0.33273314×10-4とし
た。出射面１ｂの離芯率は-2.890459 、四次係数は0.23
012729×10-1、六次係数0.98024068×10-3、八次係数は
0.68755311×10-3、十次係数は-0.19333458 ×10-3とし
た。
学素子１においては、入射面１ａの軸上半径-2.13945mm
とし、出射面１ｂの軸上半径を-2.46406mmとした。軸上
半径の負の符号は、入射方向側であることを示すもので
ある。また、光軸中心における厚さは1.0mmとした。更
に、入射面１ａの離芯率は-4.185151 、四次係数は0.26
993347×10-1、六次係数0.19058752×10-2、八次係数は
-0.75519682 ×10-3、十次係数は0.33273314×10-4とし
た。出射面１ｂの離芯率は-2.890459 、四次係数は0.23
012729×10-1、六次係数0.98024068×10-3、八次係数は
0.68755311×10-3、十次係数は-0.19333458 ×10-3とし
た。
【００１５】図２に示す第二の実施例にかかる超解像光
学素子２においては、入射面２ａの軸上半径-1.04867mm
とし、出射面２ｂの軸上半径を-2.78517mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは4.8733229mmとした。更
に、入射面２ａの離芯率は-12.554973、四次係数は0.12
506795×10-1、六次係数0.55731091×10-2、八次係数は
-0.20267974 ×10-2、十次係数は0.21601358×10-3とし
た。出射面２ｂの離芯率は-0.841947 、四次係数は0.27
092645×10-1、六次係数0.42985658×10-2、八次係数は
-0.34022827 ×10-2、十次係数は0.78906940×10-3とし
た。
学素子２においては、入射面２ａの軸上半径-1.04867mm
とし、出射面２ｂの軸上半径を-2.78517mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは4.8733229mmとした。更
に、入射面２ａの離芯率は-12.554973、四次係数は0.12
506795×10-1、六次係数0.55731091×10-2、八次係数は
-0.20267974 ×10-2、十次係数は0.21601358×10-3とし
た。出射面２ｂの離芯率は-0.841947 、四次係数は0.27
092645×10-1、六次係数0.42985658×10-2、八次係数は
-0.34022827 ×10-2、十次係数は0.78906940×10-3とし
た。
【００１６】図３に示す第三の実施例にかかる超解像光
学素子３においては、入射面３ａの軸上半径-0.94317mm
とし、出射面３ｂの軸上半径を-1.30241mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは1.1013583mmとした。更
に、入射面３ａの離芯率は-3.056169 、四次係数は0.21
792927×10-1、六次係数0.76161776×10-2、八次係数は
-0.14180368 ×10-2、十次係数は0.84229251×10-4とし
た。出射面３ｂの離芯率は-1.882294 、四次係数は0.36
631075×10-1、六次係数0.18080063×10-2、八次係数は
0.45144929×10-3、十次係数は0.18918591×10-3とし
た。
学素子３においては、入射面３ａの軸上半径-0.94317mm
とし、出射面３ｂの軸上半径を-1.30241mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは1.1013583mmとした。更
に、入射面３ａの離芯率は-3.056169 、四次係数は0.21
792927×10-1、六次係数0.76161776×10-2、八次係数は
-0.14180368 ×10-2、十次係数は0.84229251×10-4とし
た。出射面３ｂの離芯率は-1.882294 、四次係数は0.36
631075×10-1、六次係数0.18080063×10-2、八次係数は
0.45144929×10-3、十次係数は0.18918591×10-3とし
た。
【００１７】図４に示す第四の実施例にかかる超解像光
学素子４においては、入射面４ａの軸上半径-1.221441m
とし、出射面４ｂの軸上半径を-1.41540mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは1.0mmとした。更に、入射
面４ａの離芯率は-2.446259、四次係数は0.28997414×1
0-1、六次係数0.77932203×10-2、八次係数は-0.199107
51 ×10-2、十次係数は0.16195741×10-3とした。出射
面４ｂの離芯率は-1.801742 、四次係数は0.33397917×
10-1、六次係数0.28564638×10-2、八次係数は0.184832
91×10-3、十次係数は-0.56183950 ×10-4とした。
学素子４においては、入射面４ａの軸上半径-1.221441m
とし、出射面４ｂの軸上半径を-1.41540mmとした。ま
た、光軸中心における厚さは1.0mmとした。更に、入射
面４ａの離芯率は-2.446259、四次係数は0.28997414×1
0-1、六次係数0.77932203×10-2、八次係数は-0.199107
51 ×10-2、十次係数は0.16195741×10-3とした。出射
面４ｂの離芯率は-1.801742 、四次係数は0.33397917×
10-1、六次係数0.28564638×10-2、八次係数は0.184832
91×10-3、十次係数は-0.56183950 ×10-4とした。
【００１８】上記第一〜第四の実施例においては、出射
面１ｂ〜４ｂを入射面１ａ〜４ａに比べて深い凹状と
し、外周側へ向かうに従い徐々に曲率半径を増大させ、
最外周部分における曲率半径を無限大とするため、入射
面１ａ〜４ａの軸上半径よりも出射面１ｂ〜４ｂの軸上
半径を大きくし、入射面１ａ〜４ａの離芯率を負とし、
また、八次係数を負とした。
面１ｂ〜４ｂを入射面１ａ〜４ａに比べて深い凹状と
し、外周側へ向かうに従い徐々に曲率半径を増大させ、
最外周部分における曲率半径を無限大とするため、入射
面１ａ〜４ａの軸上半径よりも出射面１ｂ〜４ｂの軸上
半径を大きくし、入射面１ａ〜４ａの離芯率を負とし、
また、八次係数を負とした。
【００１９】上記実施例に係る超解像光学素子１〜４に
平行光を入射すると、入射面１ａ〜４ａ及び出射面１ｂ
〜４ｂの形状に基づいて、外周及び中心では、光がほぼ
直進するが、中心付近では光が外周方向へ移動する。こ
こで、入射面における中心付近の光としては、図５に示
すように平行光の半径を１としたときの光軸中心から0.
5離れた位置の光であるとする。この中心付近の光が出
射面において出射する位置を光軸中心から測定すると、
第一の実施例では、ｘ＝0.55となり、第二の実施例では
ｘ＝0.75となり、第三の実施例ではｘ＝0.60となり、ま
た、第四の実施例ではｘ＝0.55となった。
平行光を入射すると、入射面１ａ〜４ａ及び出射面１ｂ
〜４ｂの形状に基づいて、外周及び中心では、光がほぼ
直進するが、中心付近では光が外周方向へ移動する。こ
こで、入射面における中心付近の光としては、図５に示
すように平行光の半径を１としたときの光軸中心から0.
5離れた位置の光であるとする。この中心付近の光が出
射面において出射する位置を光軸中心から測定すると、
第一の実施例では、ｘ＝0.55となり、第二の実施例では
ｘ＝0.75となり、第三の実施例ではｘ＝0.60となり、ま
た、第四の実施例ではｘ＝0.55となった。
【００２０】このような光の移動の効果は、超解像光学
素子１〜４の入射面１ａ〜４ａ、出射面１ｂ〜４ｂは光
軸に対して回転対称であるため、特定の方向にのみに起
こるのではなく、全ての方向に対して起こる。従って、
超解像光学素子１〜４を通過した平行光を対物レンズ５
で集光すると、記録媒体６上の集光スポットは、超解像
光学素子１〜４を使用しない場合に比較し、小径となる
と共にその形状は楕円形ではなく円形となる。
素子１〜４の入射面１ａ〜４ａ、出射面１ｂ〜４ｂは光
軸に対して回転対称であるため、特定の方向にのみに起
こるのではなく、全ての方向に対して起こる。従って、
超解像光学素子１〜４を通過した平行光を対物レンズ５
で集光すると、記録媒体６上の集光スポットは、超解像
光学素子１〜４を使用しない場合に比較し、小径となる
と共にその形状は楕円形ではなく円形となる。
【００２１】例えば、超解像光学素子を使用した場合と
使用しない場合とを比較して図６に示す。同図に示すよ
うに超解像光学素子を使用しない場合、つまり、ｘ＝0.
5のときの集光スポット径が1.25μmでであるとすると、
本実施例の超解像光学素子を使用してｘ＝0.6,0.7,0.8
とすると集光スポット径は1.15μm,1.10μm,1.05μm と
減少することが判る。本発明では、集光スポットの形状
が楕円形ではなく円形である為、集光スポット径の減少
の効果は、その二乗の効果をもって、記録密度に影響す
る。例えば、集光スポット径が10％減少すると、記録密
度は単純に考えて１／（１−0.1)2 ＝1.23倍に向上し、
また、集光スポット径が20％減少すると、記録密度は単
純に考えて１／（１−0.2)2＝1.56倍に向上する。
使用しない場合とを比較して図６に示す。同図に示すよ
うに超解像光学素子を使用しない場合、つまり、ｘ＝0.
5のときの集光スポット径が1.25μmでであるとすると、
本実施例の超解像光学素子を使用してｘ＝0.6,0.7,0.8
とすると集光スポット径は1.15μm,1.10μm,1.05μm と
減少することが判る。本発明では、集光スポットの形状
が楕円形ではなく円形である為、集光スポット径の減少
の効果は、その二乗の効果をもって、記録密度に影響す
る。例えば、集光スポット径が10％減少すると、記録密
度は単純に考えて１／（１−0.1)2 ＝1.23倍に向上し、
また、集光スポット径が20％減少すると、記録密度は単
純に考えて１／（１−0.2)2＝1.56倍に向上する。
【００２２】尚、上記超解像光学素子１〜４では、各光
線の角度は、入射前と出射後では変化せず、平行光が入
射すると平行光を出射する。基本的には、本実施例の超
解像光学素子は無焦点光学系（アフォーカル光学系）で
ある。但し、コマ収差の発生を防止するため、平行光に
対して上記超解像光学素子１〜４は正確に垂直に光学素
子を入れる必要がある。
線の角度は、入射前と出射後では変化せず、平行光が入
射すると平行光を出射する。基本的には、本実施例の超
解像光学素子は無焦点光学系（アフォーカル光学系）で
ある。但し、コマ収差の発生を防止するため、平行光に
対して上記超解像光学素子１〜４は正確に垂直に光学素
子を入れる必要がある。
【００２３】ここで、超解像光学素子１〜４の入射面１
ａ〜４ａ、出射面１ｂ〜４ｂは、外周側へ向かうに従い
徐々に曲率半径が大きくなり、最外周部分では曲率半径
を無限大としている為、つまり、入射光に対して垂直面
とした為、入射した平行光と出射する平行光の直径が同
じとなる。この為、対物レンズの直径としては、超解像
光学素子を使用する場合でも、特に大径とする必要がな
く、超解像光学素子を使用しない場合と同じの直径でよ
く、また、超解像光学素子の入射前後において、単位面
積当たりの光エネルギーの平均が変化せず、集光スポッ
トでのエネルギー密度が良好に保たれることになる。
ａ〜４ａ、出射面１ｂ〜４ｂは、外周側へ向かうに従い
徐々に曲率半径が大きくなり、最外周部分では曲率半径
を無限大としている為、つまり、入射光に対して垂直面
とした為、入射した平行光と出射する平行光の直径が同
じとなる。この為、対物レンズの直径としては、超解像
光学素子を使用する場合でも、特に大径とする必要がな
く、超解像光学素子を使用しない場合と同じの直径でよ
く、また、超解像光学素子の入射前後において、単位面
積当たりの光エネルギーの平均が変化せず、集光スポッ
トでのエネルギー密度が良好に保たれることになる。
【００２４】尚、上記実施例では、超解像光学素子に入
射した平行光と出射する平行光との直径が等しいが、必
ずしもこれに限られない。例えば、図７に示す第五の実
施例の超解像光学素子７においては、入射面７ａの最外
周部分に入射した光を出射面７ｂにおいて外側に移動し
て出射するようにしている。
射した平行光と出射する平行光との直径が等しいが、必
ずしもこれに限られない。例えば、図７に示す第五の実
施例の超解像光学素子７においては、入射面７ａの最外
周部分に入射した光を出射面７ｂにおいて外側に移動し
て出射するようにしている。
【００２５】次に、上記超解像光学素子を使用する光メ
モリ装置の第一、第二の実施例について、図８、図９に
示す。図８に示す実施例においては信号検出光学系と、
光源である半導体レーザとを分離したものであるが、図
９に示す実施例においては、それらを一体化したもので
ある。
モリ装置の第一、第二の実施例について、図８、図９に
示す。図８に示す実施例においては信号検出光学系と、
光源である半導体レーザとを分離したものであるが、図
９に示す実施例においては、それらを一体化したもので
ある。
【００２６】即ち、図８に示す実施例では、記録媒体３
１の半径方向に移動自在に配設された可動ヘッド３２に
対物レンズ３３、全反射プリズム３４が搭載されると共
にこの可動ヘッド３２と半導体レーザ３８との間に信号
検出光学系３５が設置されている。この信号検出光学系
３５と半導体レーザ３８との間にはコリメートレンズ３
７及び本実施例の超解像光学素子３６が設置されてお
り、半導体レーザ３８を出射したレーザ光が、コリメー
トレンズ３７、超解像光学素子３６、信号検出光学系３
５を通過するようになっている。信号検出光学系３５を
通過したレーザ光は、可動ヘッド３２に到達し、全反射
プリズム３４、対物レンズ３３を介して記録媒体３１表
面に集光スポットを形成する。この集光スポットは、レ
ーザ光が超解像光学素子３６を通過しているため、超解
像光学素子３６を使用しない場合に比較し径が減少する
ことになる。
１の半径方向に移動自在に配設された可動ヘッド３２に
対物レンズ３３、全反射プリズム３４が搭載されると共
にこの可動ヘッド３２と半導体レーザ３８との間に信号
検出光学系３５が設置されている。この信号検出光学系
３５と半導体レーザ３８との間にはコリメートレンズ３
７及び本実施例の超解像光学素子３６が設置されてお
り、半導体レーザ３８を出射したレーザ光が、コリメー
トレンズ３７、超解像光学素子３６、信号検出光学系３
５を通過するようになっている。信号検出光学系３５を
通過したレーザ光は、可動ヘッド３２に到達し、全反射
プリズム３４、対物レンズ３３を介して記録媒体３１表
面に集光スポットを形成する。この集光スポットは、レ
ーザ光が超解像光学素子３６を通過しているため、超解
像光学素子３６を使用しない場合に比較し径が減少する
ことになる。
【００２７】記録媒体３１表面から反射した光は、可動
ヘッド３２の対物レンズ３３、全反射プリズム３４を経
て信号検出光学系３５で分岐され、図示しないフォトダ
イオードで検出されることになる。一方、図９に示す実
施例では、半導体レーザとフォトダイオードとを一体化
したユニット３９を使用するものである。即ち、本実施
例では、光源となる半導体レーザ３８と信号検出光学系
３５となるフォトダイオードと一体化したものであり、
更に回折素子４０を本実施例の超解像光学素子３６とコ
リメートレンズ３７との間に設けたものである。
ヘッド３２の対物レンズ３３、全反射プリズム３４を経
て信号検出光学系３５で分岐され、図示しないフォトダ
イオードで検出されることになる。一方、図９に示す実
施例では、半導体レーザとフォトダイオードとを一体化
したユニット３９を使用するものである。即ち、本実施
例では、光源となる半導体レーザ３８と信号検出光学系
３５となるフォトダイオードと一体化したものであり、
更に回折素子４０を本実施例の超解像光学素子３６とコ
リメートレンズ３７との間に設けたものである。
【００２８】本実施例の超解像光学素子３６の挿入され
る位置は、特に限定はなく、半導体レーザ３８と対物レ
ンズ３３の間の光学系であれば何処でも良い。尚、上記
実施例では超解像光学素子の入射面、出射面は非球面形
状となっていたが、非球面形状に代えて円錐形状として
も同様な効果を発揮する。但し、超解像光学素子の入射
面、出射面を円錐形状とすると、出射する光の光分布
は、非球面形状の場合と多少異なるものと予想される。
その場合には、その光分布を修正するための光学素子を
併用するようにすると良い。
る位置は、特に限定はなく、半導体レーザ３８と対物レ
ンズ３３の間の光学系であれば何処でも良い。尚、上記
実施例では超解像光学素子の入射面、出射面は非球面形
状となっていたが、非球面形状に代えて円錐形状として
も同様な効果を発揮する。但し、超解像光学素子の入射
面、出射面を円錐形状とすると、出射する光の光分布
は、非球面形状の場合と多少異なるものと予想される。
その場合には、その光分布を修正するための光学素子を
併用するようにすると良い。
【００２９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、超解像光学素子の入射面、出射面
の形状を光軸に対して回転対称とするので、超解像の効
果を二次元的に拡張することができる。従って、この超
解像光学素子を光メモリ装置に使用すると、記録密度を
格段に向上することが可能となる。尚、本発明の光メモ
リ装置は、記録再生可能なものに限らず再生専用のもの
でも適用可能である。尚、本発明の光メモリ装置は、記
録再生可能なものに限らず、再生専用のものでも適用可
能である。
たように、本発明は、超解像光学素子の入射面、出射面
の形状を光軸に対して回転対称とするので、超解像の効
果を二次元的に拡張することができる。従って、この超
解像光学素子を光メモリ装置に使用すると、記録密度を
格段に向上することが可能となる。尚、本発明の光メモ
リ装置は、記録再生可能なものに限らず再生専用のもの
でも適用可能である。尚、本発明の光メモリ装置は、記
録再生可能なものに限らず、再生専用のものでも適用可
能である。
【図１】本発明の超解像光学素子の第一の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の超解像光学素子の第二の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の超解像光学素子の第三の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の超解像光学素子の第四の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】超解像光学素子に入射する平行光と出射する平
行光を示す説明図である。
行光を示す説明図である。
【図６】光軸中心からの距離と集光スポット径との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図７】本発明の超解像光学素子の第五の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図８】本発明の光メモリ装置の第一の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図９】本発明の光メモリ装置の第二の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図１０】超解像の原理を示す説明図である。
【図１１】従来の超解像を利用した光メモリ装置の構成
図である。
図である。
１，２，３，４，７ 超解像光学素子 １ａ，２ａ，３ａ，４ａ，７ａ 入射面 １ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ，７ｂ 出射面 ５ 対物レンズ ６ 記録媒体 ３１ 記録媒体 ３２ 可動ヘッド ３３ 対物レンズ ３４ 全反射プリズム ３５ 信号検出光学系 ３６ 超解像光学素子 ３７ コリメートレンズ ３８ 半導体レーザ ３９ 半導体レーザ及びフォトダイオード一体化ユニッ
ト ４０ 回折素子
ト ４０ 回折素子
Claims (5)
- 【請求項１】 入射面及び出射面を入射方向に対して凹
状とし、更に、入射面に比べて出射面を深い凹状とする
ことにより、入射した平行光の中央付近の光を外周側へ
移動させる超解像光学素子において、前記入射面及び出
射面を光軸に対して回転対称とすることを特徴とする超
解像光学素子。 - 【請求項２】 請求項１において、前記入射面及び出射
面の形状は、円錐形状であることを特徴とする超解像光
学素子。 - 【請求項３】 請求項１において、前記入射面及び出射
面の形状は、非球面形状であることを特徴とする超解像
光学素子。 - 【請求項４】 請求項３において、前記入射面及び出射
面の非球面形状は、外周側へ向かうに従い徐々に曲率半
径を増大させ、最外周部分における曲率半径を無限大と
することにより、最外周部分において光を直進させるこ
とを特徴とする超解像光学素子。 - 【請求項５】 前記請求項１、２、３又は４の前記超解
像光学素子をレーザ発振器から対物レンズまでの光学系
中に挿入し、前記レーザ発振器より出射したレーザ光を
前記超解像光学素子を通過させて中央付近の光を外周側
へ移動させたレーザ光とし、このレーザ光を対物レンズ
で集光して記録媒体表面に集光スポットを形成すること
を特徴とする光メモリ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197846A JP2900648B2 (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 超解像光学素子及び光メモリ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197846A JP2900648B2 (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 超解像光学素子及び光メモリ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223401A true JPH06223401A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2900648B2 JP2900648B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=16381315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3197846A Expired - Fee Related JP2900648B2 (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 超解像光学素子及び光メモリ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900648B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035306A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Seiko Epson Corporation | Tete optique et enregistreur optique |
| US6201229B1 (en) | 1998-03-09 | 2001-03-13 | Fujitsu Limited | Light intensity converter |
| JP2001236673A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-31 | Minolta Co Ltd | 光ヘッド及び光記録・再生装置 |
| US6356395B1 (en) | 1998-09-14 | 2002-03-12 | Fujitsu Limited | Light intensity distribution converting device and optical data storage apparatus |
| US7406005B2 (en) | 2002-02-27 | 2008-07-29 | Fujitsu Limited | Optical recording medium, memory apparatus, and recording/reproduction method |
| CN103543516A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-29 | 宁波舜宇红外技术有限公司 | 一种长波红外广角镜头 |
| CN109564338A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-04-02 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 镜头组、指纹识别装置和电子设备 |
-
1991
- 1991-08-07 JP JP3197846A patent/JP2900648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035306A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Seiko Epson Corporation | Tete optique et enregistreur optique |
| US6014360A (en) * | 1996-03-18 | 2000-01-11 | Seiko Epson Corporation | Optical recording medium having a track pitch less than the wavelength of a laser beam |
| KR100337961B1 (ko) * | 1996-03-18 | 2002-12-26 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 광학헤드및광기록장치 |
| US6201229B1 (en) | 1998-03-09 | 2001-03-13 | Fujitsu Limited | Light intensity converter |
| US6356395B1 (en) | 1998-09-14 | 2002-03-12 | Fujitsu Limited | Light intensity distribution converting device and optical data storage apparatus |
| US6469838B2 (en) | 1998-09-14 | 2002-10-22 | Fujitsu Limited | Illumination device having light intensity distribution converting elements |
| EP1569024A1 (en) * | 1998-09-14 | 2005-08-31 | Fujitsu Limited | Light intensity distribution converting device and optical data storage apparatus |
| JP2001236673A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-31 | Minolta Co Ltd | 光ヘッド及び光記録・再生装置 |
| US7406005B2 (en) | 2002-02-27 | 2008-07-29 | Fujitsu Limited | Optical recording medium, memory apparatus, and recording/reproduction method |
| CN103543516A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-29 | 宁波舜宇红外技术有限公司 | 一种长波红外广角镜头 |
| CN109564338A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-04-02 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 镜头组、指纹识别装置和电子设备 |
| CN109564338B (zh) * | 2018-11-08 | 2020-12-11 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 镜头组、指纹识别装置和电子设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2900648B2 (ja) | 1999-06-02 |
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