JPH0817068A - 光ヘッド装置 - Google Patents
光ヘッド装置Info
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- JPH0817068A JPH0817068A JP6148996A JP14899694A JPH0817068A JP H0817068 A JPH0817068 A JP H0817068A JP 6148996 A JP6148996 A JP 6148996A JP 14899694 A JP14899694 A JP 14899694A JP H0817068 A JPH0817068 A JP H0817068A
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- light
- phase shift
- shift film
- lens
- optical
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】対物レンズの収差により集光点でビームが広が
りをもつ光学系において、集光点でのスポット光を細く
し、光学的分解能を向上する。 【構成】対物レンズに円環状に位相シフト膜２と設けて
周辺の光より位相を半波長遅らせ、さらに、透過率制御
膜３を設けることにより、位相シフト膜を通過した光と
干渉しあう光の強度を等しくすることにより、集光点で
のスポット径を細くする。 【効果】集光スポット径を従来の７０％に低減すること
により、光磁気ディスクの記録面密度を２倍に向上させ
ることが可能である。
りをもつ光学系において、集光点でのスポット光を細く
し、光学的分解能を向上する。 【構成】対物レンズに円環状に位相シフト膜２と設けて
周辺の光より位相を半波長遅らせ、さらに、透過率制御
膜３を設けることにより、位相シフト膜を通過した光と
干渉しあう光の強度を等しくすることにより、集光点で
のスポット径を細くする。 【効果】集光スポット径を従来の７０％に低減すること
により、光磁気ディスクの記録面密度を２倍に向上させ
ることが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ヘッド装置に関わ
り、とくに高密度記録再生に好適な光ディスク用光ヘッ
ド装置に関する。
り、とくに高密度記録再生に好適な光ディスク用光ヘッ
ド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】対物レンズの収差により集光点でビーム
が広がりを持つ光学系において、光ビームの集光スポッ
トの径φは、一般的に知られているように、φ＝Ｋ・λ
／ＮＡ（λ：光の波長、ＮＡ：レンズの開口数、Ｋ：比
例定数）で与えられる。
が広がりを持つ光学系において、光ビームの集光スポッ
トの径φは、一般的に知られているように、φ＝Ｋ・λ
／ＮＡ（λ：光の波長、ＮＡ：レンズの開口数、Ｋ：比
例定数）で与えられる。
【０００３】例えば、光磁気ディスク装置では、λ＝７
８０ｎｍのレーザ光を用いた場合、対物レンズの開口数
ＮＡ＝０．６５ならば、集光スポット径φ＝１．６μｍ
である。このスポット径により、ディスク上の記録面密
度が決まるため、記録面密度を高くするためにはスポッ
ト径を小さくする必要があり、そのためにはλが一定の
場合ＮＡを大きくする必要がある。
８０ｎｍのレーザ光を用いた場合、対物レンズの開口数
ＮＡ＝０．６５ならば、集光スポット径φ＝１．６μｍ
である。このスポット径により、ディスク上の記録面密
度が決まるため、記録面密度を高くするためにはスポッ
ト径を小さくする必要があり、そのためにはλが一定の
場合ＮＡを大きくする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＡを大きく
するにはレンズ径を大きくしなければならず、これにと
もないレンズの球面収差が大きくなり、スポット径は小
さくならないため、ＮＡ（＜１）はあまり大きくできな
い。
するにはレンズ径を大きくしなければならず、これにと
もないレンズの球面収差が大きくなり、スポット径は小
さくならないため、ＮＡ（＜１）はあまり大きくできな
い。
【０００５】本発明の目的は、光ディスクへの記録再生
を可能とする光ヘッド装置を実現することにあり、具体
的には球面収差を有するレンズにおいて、その収差の影
響を低減し、光を収れんさせることにより、光学的分解
能を高める光ヘッド装置を提供することを目的とする。
を可能とする光ヘッド装置を実現することにあり、具体
的には球面収差を有するレンズにおいて、その収差の影
響を低減し、光を収れんさせることにより、光学的分解
能を高める光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、光が光学系のレンズを通過するときに
生ずる波面収差を制御するため、レンズの光透過面又は
光学系の光路中に位相シフト膜を設ける。さらに、この
位相シフト膜を通過した光ビームと集光点で干渉する光
ビームの強度が位相シフト膜を透過した光ビームの強度
と等しくなるように調整する。
に、本発明では、光が光学系のレンズを通過するときに
生ずる波面収差を制御するため、レンズの光透過面又は
光学系の光路中に位相シフト膜を設ける。さらに、この
位相シフト膜を通過した光ビームと集光点で干渉する光
ビームの強度が位相シフト膜を透過した光ビームの強度
と等しくなるように調整する。
【０００７】光ビームの強度を調整する手段は、レンズ
の光透過面又は光学系の光路中に透過率分布制御膜を設
けることである。
の光透過面又は光学系の光路中に透過率分布制御膜を設
けることである。
【０００８】光ビームの強度を調整する別の手段は、断
続的位相シフト膜において位相シフト膜を形成した領域
の面積と形成しない領域の面積との比を調整することで
ある。
続的位相シフト膜において位相シフト膜を形成した領域
の面積と形成しない領域の面積との比を調整することで
ある。
【０００９】
【作用】レンズの光透過面に設けられた位相シフト膜
は、レンズを透過する光が受ける波面収差を打ち消すよ
うに膜厚分布を考慮して成膜される。これにより球面収
差の影響を低減することができ、光学的分解能を高める
ことができる。
は、レンズを透過する光が受ける波面収差を打ち消すよ
うに膜厚分布を考慮して成膜される。これにより球面収
差の影響を低減することができ、光学的分解能を高める
ことができる。
【００１０】レンズの光透過面に設けられた円環状（球
面レンズ）あるいは線対称（円筒レンズ）の形状の位相
シフト膜は、この膜を透過した光にこの膜を透過してい
ない光に対して半波長の位相遅れを与える。位相シフト
膜を透過した光は集光点においてスポットの周辺部に分
布する。これらの光は集光点で他の光と干渉しその強度
が失われるため、集光スポットを小さくすることが可能
となる。
面レンズ）あるいは線対称（円筒レンズ）の形状の位相
シフト膜は、この膜を透過した光にこの膜を透過してい
ない光に対して半波長の位相遅れを与える。位相シフト
膜を透過した光は集光点においてスポットの周辺部に分
布する。これらの光は集光点で他の光と干渉しその強度
が失われるため、集光スポットを小さくすることが可能
となる。
【００１１】この際、半波長の位相遅れを与えられた光
と集光点で干渉する光の強度を等しくすることにより、
干渉しあう光の強度が完全に失われるようにすることが
できる。
と集光点で干渉する光の強度を等しくすることにより、
干渉しあう光の強度が完全に失われるようにすることが
できる。
【００１２】
【実施例】図１は球面レンズ１の光透過膜に円環状の位
相シフト膜を形成した例である。球面レンズは一般的に
図２のような球面収差ｓを半径ｒに対して有するため、
集光スポットを小さくすることができない。図１にはレ
ンズの透過光に外周からｂ１〜ｂ５、ｂ１’〜ｂ５’と
記号を付し、球面収差ｓの影響を誇張して示している。
相シフト膜を形成した例である。球面レンズは一般的に
図２のような球面収差ｓを半径ｒに対して有するため、
集光スポットを小さくすることができない。図１にはレ
ンズの透過光に外周からｂ１〜ｂ５、ｂ１’〜ｂ５’と
記号を付し、球面収差ｓの影響を誇張して示している。
【００１３】集光点Ｃでは、ｂ１とｂ３’及びｂ１’と
ｂ３がそれぞれスポットの外周部において交わってい
る。位相シフト膜２を透過したｂ１とｂ１’はｂ３とｂ
３’に対してそれぞれ半波長だけずれているため、集光
点Ｃにおいてｂ１とｂ３’及びｂ１’とｂ３が打消し合
い強度が失われ、スポットの外周部の光強度が低下する
ため、光透過膜を設けない場合に比べてスポット径を小
さくすることができる。
ｂ３がそれぞれスポットの外周部において交わってい
る。位相シフト膜２を透過したｂ１とｂ１’はｂ３とｂ
３’に対してそれぞれ半波長だけずれているため、集光
点Ｃにおいてｂ１とｂ３’及びｂ１’とｂ３が打消し合
い強度が失われ、スポットの外周部の光強度が低下する
ため、光透過膜を設けない場合に比べてスポット径を小
さくすることができる。
【００１４】位相シフト膜２は、レンズの波面収差も考
慮して集光点で交わる光の位相差は半波長となるよう設
計するのが好ましい。また、温度変化による球面収差特
性の変化を考慮すると、集光点外周部で交わる光ビーム
の組合せ温度により変化するため、レンズとしてはその
波面収差がλ／４以下のものを使うのが好ましい。
慮して集光点で交わる光の位相差は半波長となるよう設
計するのが好ましい。また、温度変化による球面収差特
性の変化を考慮すると、集光点外周部で交わる光ビーム
の組合せ温度により変化するため、レンズとしてはその
波面収差がλ／４以下のものを使うのが好ましい。
【００１５】図３は球面レンズ１の光透過膜に円環状の
位相シフト膜と透過率制御膜とを形成した本発明の実施
例である。集光点におけるｂ１とｂ３との光強度を正確
に等しくして打ち消すために、ｂ３の位置に円環状の位
相シフト膜２を設け、ｂ１の位置に透過率制御膜３を設
けている。ｂ３より外周部に位置するｂ１は円環部の面
積が大きいので、集光点での光強度が強くなる。集光点
Ｃにおいて干渉し合うｂ１とｂ３’及びｂ１’とｂ３が
完全に打消し合うためには、ｂ１とｂ３との光強度を正
確に等しくする必要がある。そのため、ｂ１の位置に透
過率制御膜３を設け、ｂ１の光強度がｂ３の光強度と等
しくなるようにしている。
位相シフト膜と透過率制御膜とを形成した本発明の実施
例である。集光点におけるｂ１とｂ３との光強度を正確
に等しくして打ち消すために、ｂ３の位置に円環状の位
相シフト膜２を設け、ｂ１の位置に透過率制御膜３を設
けている。ｂ３より外周部に位置するｂ１は円環部の面
積が大きいので、集光点での光強度が強くなる。集光点
Ｃにおいて干渉し合うｂ１とｂ３’及びｂ１’とｂ３が
完全に打消し合うためには、ｂ１とｂ３との光強度を正
確に等しくする必要がある。そのため、ｂ１の位置に透
過率制御膜３を設け、ｂ１の光強度がｂ３の光強度と等
しくなるようにしている。
【００１６】位相シフト膜２及び透過率制御膜３の材質
としては、レジスト材、ＳｉＯ2等の珪素化合物、金属
性材料（Ｍｇ，Ａｌ，Ｃｒ等）及びその化合物がある。
としては、レジスト材、ＳｉＯ2等の珪素化合物、金属
性材料（Ｍｇ，Ａｌ，Ｃｒ等）及びその化合物がある。
【００１７】図５は球面収差特性が図２とは異なるレン
ズに対する本発明の別の実施例である。図４に示すよう
な球面収差を有するこのレンズに対して、球面収差ｓが
最も大きくなる半径ｒ１の位置に位相シフト膜２を設け
球面収差の影響を除去する。図５に示す実施例では、半
径ｒ１の位置を円環状に透過する光を考え、位相シフト
膜２が形成されている領域を透過する光と、位相シフト
膜２が形成されていない領域を透過する光の強度を等し
くすることを、位相シフト膜が形成されている部分と形
成されていない部分の面積比を制御することにより行な
うことができる。半径ｒ１の透過光は、隣接する位相シ
フト膜が形成されている領域を透過する光と形成されて
いない領域を透過する光とが干渉し合い光強度が低下す
る。
ズに対する本発明の別の実施例である。図４に示すよう
な球面収差を有するこのレンズに対して、球面収差ｓが
最も大きくなる半径ｒ１の位置に位相シフト膜２を設け
球面収差の影響を除去する。図５に示す実施例では、半
径ｒ１の位置を円環状に透過する光を考え、位相シフト
膜２が形成されている領域を透過する光と、位相シフト
膜２が形成されていない領域を透過する光の強度を等し
くすることを、位相シフト膜が形成されている部分と形
成されていない部分の面積比を制御することにより行な
うことができる。半径ｒ１の透過光は、隣接する位相シ
フト膜が形成されている領域を透過する光と形成されて
いない領域を透過する光とが干渉し合い光強度が低下す
る。
【００１８】図６は組合せレンズの例で、鏡筒４に保持
された２枚のレンズの対抗する面に位相シフト膜２を形
成することにより、レンズの汚れによる波面収差の乱れ
を防止することができる。
された２枚のレンズの対抗する面に位相シフト膜２を形
成することにより、レンズの汚れによる波面収差の乱れ
を防止することができる。
【００１９】以上述べた位相シフト膜２と透過率制御膜
３とを形成する方法として、位相シフト膜と透過率制御
膜３とをレンズ表面に形成する代りに板ガラスに形成し
て光路中に取り付ける方法がある。但し、取り付ける時
は軸合わせ精度が要求される。
３とを形成する方法として、位相シフト膜と透過率制御
膜３とをレンズ表面に形成する代りに板ガラスに形成し
て光路中に取り付ける方法がある。但し、取り付ける時
は軸合わせ精度が要求される。
【００２０】図７は連続した位相シフト膜２を形成した
例である。この場合はレンズ１の波面収差を完全に無く
すことができ、従って球面収差も無くなる。図７では位
相シフト膜について説明したが、透過率制御膜について
も同様に連続した膜として形成することができ、位相シ
フト膜の下層又は上層に重ねて形成することも可能であ
る。
例である。この場合はレンズ１の波面収差を完全に無く
すことができ、従って球面収差も無くなる。図７では位
相シフト膜について説明したが、透過率制御膜について
も同様に連続した膜として形成することができ、位相シ
フト膜の下層又は上層に重ねて形成することも可能であ
る。
【００２１】以上は球面レンズないしは非球面レンズに
ついて説明したが、これ以外の例えば円筒レンズ等につ
いても同様で、図８は図３のレンズを円筒レンズ６に置
き換えて考えた場合で、位相シフト膜２や透過率制御膜
３は対称軸に対して線対称位置に形成される。
ついて説明したが、これ以外の例えば円筒レンズ等につ
いても同様で、図８は図３のレンズを円筒レンズ６に置
き換えて考えた場合で、位相シフト膜２や透過率制御膜
３は対称軸に対して線対称位置に形成される。
【００２２】
【発明の効果】従来の球面レンズで球面収差を低減する
場合、２〜３枚を組み合わせて補正する必要があるが、
本発明ではレンズ表面に波長オーダの厚さで膜を蒸着す
ればよく、コンパクトな光学系となる。
場合、２〜３枚を組み合わせて補正する必要があるが、
本発明ではレンズ表面に波長オーダの厚さで膜を蒸着す
ればよく、コンパクトな光学系となる。
【００２３】また、本発明は球面収差を利用して集光点
での光の絞り込みを可能にしたものであり、設計によっ
ては理論的解析限界を超えた細いスポット径にすること
が可能である。
での光の絞り込みを可能にしたものであり、設計によっ
ては理論的解析限界を超えた細いスポット径にすること
が可能である。
【００２４】本発明の光ヘッド装置を光磁気ディスク装
置に適用した場合、スポット径を従来の７０％にすれ
ば、記録面密度が２倍に向上する。又試料面上にレーザ
光をスポット集光し、試料又はレーザ光をスキャンしな
がら画像信号を得るレーザ顕微鏡に適用した場合も、同
様に画像分解能を向上させることができる。更にオート
フォーカス光学系に本発明を適用するメリットとして、
レーザ光源がガウス分布光である従来の場合に比べ、集
光点で周辺光が除去された一様分布に近づくため、同じ
スポット径に対し対物レンズの開口数は約７０％に低減
でき、軽量化並びに高速オートフォーカス化が可能とな
る。
置に適用した場合、スポット径を従来の７０％にすれ
ば、記録面密度が２倍に向上する。又試料面上にレーザ
光をスポット集光し、試料又はレーザ光をスキャンしな
がら画像信号を得るレーザ顕微鏡に適用した場合も、同
様に画像分解能を向上させることができる。更にオート
フォーカス光学系に本発明を適用するメリットとして、
レーザ光源がガウス分布光である従来の場合に比べ、集
光点で周辺光が除去された一様分布に近づくため、同じ
スポット径に対し対物レンズの開口数は約７０％に低減
でき、軽量化並びに高速オートフォーカス化が可能とな
る。
【図１】円環状位相シフト膜を設けた球面レンズを示す
図。
図。
【図２】球面レンズの収差の例を示す図。
【図３】球面レンズに円環状位相シフト膜と透過率制御
膜を設けた本発明の実施例の正面図と側面図を示す図。
膜を設けた本発明の実施例の正面図と側面図を示す図。
【図４】球面レンズの収差の別を示す図。
【図５】球面レンズに断続的円環状位相シフト膜を設け
た本発明の別の実施例を示す図。
た本発明の別の実施例を示す図。
【図６】位相シフト膜を設けた組合せレンズを示す図。
【図７】位相シフト膜を施したレンズの説明図を示す
図。
図。
【図８】円筒レンズに本発明を適用した例を示す図。
１：球面レンズ ４：鏡筒 ２：位相シフト膜 ５：板ガラス ３：透過率制御膜 ６：円筒レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザ光源と、光ビームを集光して
光ディスク上に絞り込む光学系と、光ディスクからの反
射光を光検出器に導く手段とを有し、前記光学系のレン
ズ表面またはその光路中の光学部品の同一収差領域上の
第１の領域に位相シフト膜が設けられ、該レンズ表面ま
たは該光学部品の同一収差領域上の第２の領域に透過率
制御膜が設けられ、前記第１の領域を通過した光と前記
第２の領域を通過した光とが集光点で干渉するように前
記位相シフト膜と前記透過率制御膜とが配設されている
ことを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項２】半導体レーザ光源と、光ビームを集光して
光ディスク上に絞り込む光学系と光ディスクからの反射
光を光検出器に導く手段とを有すし、前記光学系のレン
ズ表面またはその光路中の光学部品の同一収差領域上の
第１の領域に断続的に位相シフト膜が設けられているこ
とを特徴とする光ヘッド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6148996A JPH0817068A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6148996A JPH0817068A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光ヘッド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817068A true JPH0817068A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15465380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6148996A Pending JPH0817068A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817068A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0820054A2 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical recording and reproducing device |
| EP0865037A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-16 | Hitachi, Ltd. | Objective lens and optical head using the same |
| US6205108B1 (en) | 1996-12-26 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Optical head for reproducing or recording a compact or similar disk |
| JP2003518703A (ja) * | 1999-12-24 | 2003-06-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光走査ヘッド |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6148996A patent/JPH0817068A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0820054A2 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical recording and reproducing device |
| EP0820054A3 (en) * | 1996-07-16 | 1998-09-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical recording and reproducing device |
| US5883873A (en) * | 1996-07-16 | 1999-03-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Focusing distance of an objective lens according to a vertical deviation standard of optical recording media with different thicknesses |
| US6205108B1 (en) | 1996-12-26 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Optical head for reproducing or recording a compact or similar disk |
| EP0865037A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-16 | Hitachi, Ltd. | Objective lens and optical head using the same |
| EP1884944A2 (en) | 1997-03-13 | 2008-02-06 | Hitachi Maxell, Ltd. | Compatible objective lens |
| EP1909272A3 (en) * | 1997-03-13 | 2009-03-04 | Hitachi Maxell, Ltd. | Compatible objective lens |
| EP1884944A3 (en) * | 1997-03-13 | 2009-04-01 | Hitachi Maxell, Ltd. | Compatible objective lens |
| JP2003518703A (ja) * | 1999-12-24 | 2003-06-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光走査ヘッド |
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