JPS5992444A - 光デイスク用ピツクアツプ - Google Patents

光デイスク用ピツクアツプ

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JPS5992444A
JPS5992444A JP57200360A JP20036082A JPS5992444A JP S5992444 A JPS5992444 A JP S5992444A JP 57200360 A JP57200360 A JP 57200360A JP 20036082 A JP20036082 A JP 20036082A JP S5992444 A JPS5992444 A JP S5992444A
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JP
Japan
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lens
laser
fresnel lens
light
micro
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JP57200360A
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English (en)
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JPS6356614B2 (ja
Inventor
Shinichi Suzuki
進一 鈴木
Hisashi Suemitsu
末光 尚志
Nobuyuki Kataigi
片居木 信行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Priority to NL8303932A priority patent/NL8303932A/nl
Priority to US06/552,880 priority patent/US4733943A/en
Priority to DE19833341589 priority patent/DE3341589A1/de
Publication of JPS5992444A publication Critical patent/JPS5992444A/ja
Publication of JPS6356614B2 publication Critical patent/JPS6356614B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372Lenses
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

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】 本発明は、光学式のビディオ・ディスク、ディジタル・
オーディオ・ディスク(D、A、D)、書き込み読み取
り可能なビディオ・ディスク、さらに光デイスク画像デ
ータファイル等に用いる光デイスク用ピックアップに関
する。
従来、例えば光学式のビディオ・ディスクに用いるピッ
クアップとしては例えば第1図に示すものがある。ずな
わち、He−Neのような気体レーザ又は半導体レーザ
を光源として用いて発振器lから発振されて放出された
レーザ光2は、コリメートレンズ3によって平光光線と
され、次いでビーム・スプリンタ−4A、4Bを通過し
、さらにA波長板5で偏光軸を90°回転させられ、そ
の後、対物レンズ6により光ディスク7に形成された信
号溝としてのピント7Aに対して一定のスポット径に集
束されて照射される(第2図参!i(す。
ピット7A面に照射されたレーザ光は反射されて復路を
戻り、ビーム・スプリンタ−4Bで入射光と分離され、
フォト・ダイオード等の受光素子8に受光されることに
よりビット7A深さからのレーザの強弱変化が電気信号
に変換され、光ディスク7に記録したピット7Aから信
号を読み取る。
また読み取りまたは書き込み可能な記録、再生用のピン
クアンプとしては、前記発振器1に書込用の変調器9を
接続し、そして該変調器9からの変調信号を前記発振器
lに直接、人力し、レーリ′光のオン、オフを行なって
光ディスク7に書き込みを行なう。
ところで、光ディスク7の表面に形成されるピッ1−7
Aのサイズは記録すべき信号に応して例えばそのサイズ
が幅0.5μm1長さは0.9〜3.3μmに変化し、
トラックピッチは1.1μmである。
このような形状のピット7A上に前述のようにして集束
されるレーザのスポット径dは、光の波長をλ、レンズ
の開口数N、 A (Numerical  静ert
ure )とすると、docλ/N、A・・・・・・式
(11が成立する。
上式(11から、レーザ光のスポット径dを小さくする
ためには波長λを短くするか、または対物レンズ6の開
口数N、Aを大きくするかである。
今後、現在よりも高密度にピント7Aを記録、再生する
可能性があるが、このためにはレーザのスポット径dを
より小さくする必要がある。ところがGaAl1Asの
半導体レーザでは実用化レベルの短波長限界は0.74
μm、すなわち7400人付近であろうと言われている
ので新しい半導体レーザの開発を待たなければならない
。しかも開口数N、Aを0.5以上に大きくすることは
収差の問題もあり、レンズの設針が困難なものとなる。
第3図は光デイスク用の従来例としての3ビ一ム式ピン
クアンプの従来例であり、この従来例はHe−Neなど
の気体レーザを発振するための発振器lの後段に回折格
子lOを設け、そしてこの回折格子lOの後段にダイパ
ージング・レンズ11を設け、さらにこのダイパージン
グ・レンズ11の後段に気液長板5、対物レンズ6をそ
れぞれ設けて形成される。
こうしてHe−Neなどの気体レーザを発振器1にて発
振されたレーザ光は回折格子11によって回折され、複
数ポ、すなわち3本のレーザ光2A、2Bt  、2B
2に分割される。この3本のレーザ光2A、2B+  
、282のうちの1本のレーザ2Aは0次光で、他の2
本のレーザ光2B1 。
2B2は±1次光になる。そしてこれら3本のレーザ光
2A、2B+  、2B2はダイパージング・レンズ1
1によって発散され、ビーム・スプリッター4A、4B
を通過し、A波長板5で偏光軸を90”回転させられ、
対物レンズ6により光ディスク7のピット7Aに照射さ
れたレンズ光は円筒レンズ10によって一定のスポット
径dに集束させられる。このように光ディスク7に形成
されたピット7Aに照射され°ζ反射されたレーザ・ビ
ームはビーム・スブリ・ツタ−4八、4Bで入84光と
分離され、受光素子8A ; 8B+ ’t 8B2の
上Gこそれぞれ集束される。このように3つのレーザ光
8Aのうち、中央の受光素子8iこ受光される中央の0
次光ば受光素子8A上に集束されてメイン信号を伝送し
てフオーカシンク゛サーボのために用いられる。さらに
±1次回折光はO次回折光の前後に位置した受)し素子
8B+  、8B2 に集束され受光されることにより
中央の0次回折光力曵と・ノド7Δのトラックからそれ
ないよ痕こしてもする。
第2図に示す上記従来の光ディスクJTJピ・ツク−1
ツブばレーザを回折格子10によつ°ζ3ツc=506
!tするために、回折格子10と対物し2・ズ6との接
置スペースが必要であり、光学系の長さ力く長くなる。
従ってピソクア・ノブのサイズカベ大きくなるという欠
点があった。また対物レンズ6および回tI′r格子1
0は高価につく。
本発明は上述の如き点に鑑みてなされたもの一ζありそ
の目的とするところは対物レンズの(eわりに同心円の
グレーティング部を形成したマイクロフレネルレンズを
用いて光源からの光の回折作用と集束作用とを大きくし
た光ディスク用ピ・ツクアップを提供するのにある。
以下本発明の一実施例を第4図および第7図に従って説
明する。なお、この実施例においても図中の同一部分に
ついては第1図および第3図に示す従来の光ビックアン
プと同一符号で示している。
12は第1図および第3図に示すような従来の対物レン
ズ6の代わりに光ディスク7の前面に配置されたマイク
ロフレネルレンズで、このマイクロフレネルレンズ12
は例えばその直径か数百μm〜数龍でガラス、プラスチ
ックなどの透明基板13の上面に断面矩形状のグレーテ
ィング部14が同心円的に数百本、形成されている。こ
のグレーティング部14は中心から周辺に向って疎から
密に形成されるが、周辺部でのピ・ノチは1μm〜数μ
mである。
本発明の一実施例は上述のような構成からなり、発振器
1から発振されて放出されたレーザ光はコリメールンズ
3によって平光光線とされ、次いでビーム・スプリッタ
ー4A、4Bを通過し、さらにA波長板5で偏光軸を9
0”回転させられ、その後、プラスチックなどの透明基
板13の上面に断面矩形状のグレーティング部14を同
心円的に形成したマイクロフレネルレンズ12を通過す
ると、入射平面波(平行光束)Aが回折にまり球面波B
となることにより焦点F1で最もレーザ光のスポット径
dが小さく絞られる。
この場合、マイクロフレネルレンズ12の焦点PIまで
の焦点距離をflまたマイクロフレネルレンズ12の直
径を2dとした場合のレーザスポット強度が中心の’A
、、3gとなるところでのレーザスポット径を28’A
、2a3dとすれば、2d%=1.03AF 2a′A=1.67λF であり、 Fはマイクロフレネルレンズ12の12ナンバーである
上記0式からマイクロフレネルレンズ12のFナンバー
を小さくすることによってレーザのスポット径を小さく
することができる。
例えば、マイクロフレネルレンズ12の直径2d=0.
4m、焦点距離f=0.25tn、レーザ波長A=0.
6328μmのとき、スポット径はそれぞれ、 2d%=0.4111m 2a3d−0,66μmとなる。この結果、マイクロフ
レネルレンズ12のスポットfiを1μm以下に絞るこ
とができる。
また透明基板13の上面に同心円的に形成したグレーテ
ィング部14を第8図に示すように断面鋸歯状のグレー
ティング部14、または第9図に示すように断面三角形
状のグレーティングa++14に形成したことによりこ
れらグレーティング部14の屈折角の相違にょリレーザ
の高MS束性を良くできる。
第10図乃至第13図に示す実施例は何れもレーザ光を
平行光束にするコリメートレンズ6の代わりにマイクロ
フレネルレンズ12を用いた第2、第3、第4、第5各
実施例でである。このうち第11図において15は円筒
レンズであり、この第3実施例におい°CはA波長板5
の前後段にマイクロフレネルレンズ12.12を用いて
いる。また第12図に示す第4実施例において、16は
集束レンズ、17は円筒レンズであり、何れもマイクロ
フレネルレンズ12を用いたことによりレーザの平行光
束を良好にしている。
さらに第14図に示したものは3ビ一ム式の光デイスク
用ピンクアップを用いた場合の第6実施例を示している
。この実施例においζ12’ はガラス、プラスチック
などの透明基Fj、13の上面に断面矩形のグレーティ
ング部14を同心円的に且つ3個所、形成したマイクロ
フレネルレンズ・アレーであり、このマイクロフレネル
レンズ・アレー12’ は光ディスク7の前段および2
波長@5の後段に配置される。
こうしてこの第6実施例においては、発振器1から発振
されたレーザ光はコリメートレンズ3により平行光束に
され、次いでビーム・スプリンタ−4A、4Bを通った
後に気液長板5で偏光軸を90°回転させられ、マイク
ロフレネルレンズ・アレー12’に形成された3個所の
グレーティング部14,14.14の屈折角の相違によ
り中心のフォーカスサーボおよびメイン信号用の1本の
レーザ光2Aと、その前後に位置する2本のトラッキン
グサーボ用のレーザ光2B+、2B2 との3本のレー
ザ光2A、2B+  、2B、!に分離するとともにそ
の光束を集束し、光デイスク7上に記録されたピント7
Aの上にスポットを照射する。
このようにピット7Aに照射されて反射されたレーザ光
2A、2B+  、2B2はビーム・スプリンタ−4A
、4Bで偏光方向により、90′方向に屈折され、マイ
クロフレネルレンズ・アレー12′によって再び3つの
レーザ光2A、2B+  、2B2のスポットに集束さ
れる。このうち中心の1本のレーザ光2Aはフォーカス
サーボ及びメイン信号用の受光素子8Aの上に、また前
後の2本のレーザ光2Bl 、2B*はトラッキングサ
ーボ用の受光素子813+’ + 882の照射されて
焦点を結ぶ。
このようにして3本のレーザ光2A、2Bl、2B2は
光ディスク7のビット・I・ランクに照射されて中央の
1本のレーザ光2Aにてフォーカスサーボを行ってメイ
ンの信号を検出し、また前後のレーザ光2B+  、2
Baでトラッキングザーボを行うものである。このよう
に、この実施例においては、マイクロフレネルレンズ・
アレー12′を対物レンズ3の代わりに用いたことによ
り、レーデ光2A 、2B+  、2B2の回折作用と
集束作用を発揮するため、高価な対物レンズが不用にな
る。
従って、ピンクアンプをコンパクトに且つ軽量にでき、
しかも便用レーザ光の波長での収差を小さくできるため
光ディスク7のそりや傾きによって発生ずる光学レンズ
における収差の増加を防止できる。マイクロフレネルレ
ンズ・アレー12’ としては、断面矩形のグレーティ
ング部14よりは、第17図および第18図に示すよう
に断面鉱山状又は断面三角形のグレーティング部14の
方が回折作用を大きくできる。また第19図に示したも
のは記録又は再生を行うための半導体レーザによる光デ
イスク用3ビ一ム方式のピックアップである。この実施
例において、18はマイクロフレネルレンズ・アレー1
2′の後段に配置されたビームシャッターであり、この
ビームシャッター18によってトラッキングサーボ用の
2本のレーザ光2B+  、2B2を遮断するようにな
っている。
このようにして書き込み時においては、トラッキングサ
ーボ用の2本のレーザ光2B+、2B2はビームシャッ
ター18.18で遮断され、中央のレーザ光2Aのみが
光ディスク7に照射されて書き込みを行う。この場合、
書き込みは発振器lに接続された変調器9から発振され
る変11+I信号を発振器lに入力し、中心に配置され
るレーザ光をオン・オフすることによって書き込みが檜
jわれる。
この第6実施例においても同様にマイクロフレネルレン
ズ・アレー12を光ディスク7の前段に設けたことによ
り、レーザ光2A、213+、2B20回折作用と集束
作用を発揮するので1烏価な対物レンズが不用−になる
。之によりピンクアンプをコンパクトに且つ軽量にでき
、しかも使用レーザの波長での収差を小さくでき、ディ
スクのそりや傾きによって発生する光学レンズにお番す
る収差の増加を防止できる。
上述のように本発明は対物レンズのような光学素子の代
わりに同心円のグレーティンク゛部を形成したマイクロ
フレネルレンズを用いたので光源力為らの光の回折作用
と集束作用を発揮できる。従って高価な対物レンズが不
用になる。之によりビ・ツクアップをコンパクトに且つ
軽量Gこ−でき、し力)も使用レーザの波長での収差を
小さくできるため、ディスクのそりや傾きによって発生
する光学レンズにおける収差の増加を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光ディスク用ピ・ツクアップの光学系を
示した断面図、第2図は同じくレンズを光ディスクに設
けたピントに照射している状態を示した断面図、第3図
は3ビ一ム式ピツクア・ノブの他の従来例を示した断面
図、第4図は本発明の光ディスク用ピソクア・ノブの光
学系の第1実施(Jllを示した断面図、第5図はこの
実施例に使用するマイクロフレネルレンズの一例を示し
た平面図、第6図は同じくその断面図、第7図は同じく
マイクロフレネルレンズにレーザを通過させた状態の説
明図、第8図および第9図はマイクロフレネルレンズの
第2、第3変形例を示したIJi面図、第1O図、第1
1図、第12図、第13図はそれぞれ本発明の第2、第
3、第4、第5実施例を示したIli面図、第14図は
本発明の第6実施例を示した断面図、第15図はこの実
施例に使用するマイクロフレネルレンズの平面図、第1
6図はその断面図、第17図および第18図はマイクロ
フレネルレンズの第2、第3変形例を示した断面図、第
19図は本発明の第7実施例を示した断面図である。 1・・・・・・発振器、2 v 2 A 、2 B+ 
 、2 B2・・・・・・L/−’l’光、4A 、 
4B・・・・・・ビーム・スプリ・ツタ−15・・・・
・・Z波長板、12.12’ ・・・・・・マイクロフ
レネルレンズ。 第1図 第2図 第3図 第10@

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光源からの光を集束する対物レンズの如き光学素子の代
    わりに同心円のグレーティング部を形成したマイクロフ
    レネルレンズを用いた光デイスク用ピンクアップ。
JP57200360A 1982-11-17 1982-11-17 光デイスク用ピツクアツプ Granted JPS5992444A (ja)

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JP57200360A JPS5992444A (ja) 1982-11-17 1982-11-17 光デイスク用ピツクアツプ
NL8303932A NL8303932A (nl) 1982-11-17 1983-11-16 Opneeminrichting voor optische plaat.
US06/552,880 US4733943A (en) 1982-11-17 1983-11-17 Pickup for optical disc
DE19833341589 DE3341589A1 (de) 1982-11-17 1983-11-17 Abtaster fuer eine optische platte

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JP57200360A JPS5992444A (ja) 1982-11-17 1982-11-17 光デイスク用ピツクアツプ

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JPS5992444A true JPS5992444A (ja) 1984-05-28
JPS6356614B2 JPS6356614B2 (ja) 1988-11-08

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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