JPS60182526A - Optical information processor - Google Patents

Optical information processor

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JPS60182526A
JPS60182526A JP59037537A JP3753784A JPS60182526A JP S60182526 A JPS60182526 A JP S60182526A JP 59037537 A JP59037537 A JP 59037537A JP 3753784 A JP3753784 A JP 3753784A JP S60182526 A JPS60182526 A JP S60182526A
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lens
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grating
optical
optical system
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • 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
    • GPHYSICS
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    • 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
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/08547Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To attain the high performance and the light weight for an optical information processor by using an in-line type grating lens made of a transparent material to an objective lens of an optical system at a pickup part. CONSTITUTION:An in-line type grating lens 71 is totally made of a transparent material, and the surface of the lens 71 opposite to an optical disk 8 is smoothed. While concentric diffraction grating patterns having sawtooth-shaped sections like a Fresnel lens are formed on the surface at the other side which is held by a barrel 72 and not exposed to open air. The pitches of the diffraction gratings are set precisely at unequal intervals in consideration of the thickness and diffractive index of the substrate part of the lens 71 and the cover glass 82 of a disk 8 and so that the light beams are focused on an information recording surface 81 with 4mm. focal distance set to a waveform of 780nm. Furthermore, the lens 71 is not equal to a mere grating lens since the lens function is provided between grooves due to the refraction caused by varying consecutively the thickness of said transparent material by a taper having a fixed curved surface.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光学式情報処理装置に係り、特に光学式ビデ
オディスクやディ・ゾタルオーディオディスク等のいわ
ゆる元ディスクの情報再生および/または記録に用いら
れるピックアップヘッド部の光学系の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an optical information processing device, and particularly to an optical information processing device, particularly for information reproduction and/or recording of so-called original discs such as optical video discs and digital audio discs. This invention relates to improvements in the optical system of the pickup head used.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

光ディスクは通常、微細なビットの配列により情報が記
録される。光ディスクの情報読取りを行うピックアップ
ヘッドは、半導体レーザ等の光源とホトダイオード等の
光検出器を備え、光源からの光ビームをコリメータレン
ズにょシ平行ビームに変換して対物レンズによシ光ディ
スクの情報記録面に収束させて走査し、情報記録面から
の反射光ビームを光検出器によυ検出するようになって
いる。このピックアップヘッドの光学系において最も重
要な部品は、光ビームを光ディスクの情報記録面上で直
径1μm程度に絞り込むだめの対物レンズである。
Optical discs typically record information using a minute array of bits. A pickup head that reads information from an optical disc is equipped with a light source such as a semiconductor laser and a photodetector such as a photodiode, and converts the light beam from the light source into a collimated beam through a collimator lens, which then uses an objective lens to record information on the optical disc. The information recording surface is converged and scanned, and the reflected light beam from the information recording surface is detected by a photodetector. The most important component in the optical system of this pickup head is an objective lens that focuses the light beam onto the information recording surface of the optical disk to a diameter of about 1 μm.

従来、この対物レンズとしては単レンズを複数枚組合せ
た複合レンズが用いられていた。これは微細な光ビーム
スポットを形成するために、球面収差やコマ収差、非点
収差、像面彎曲、歪曲等の各種レンズ収差を極力なくす
ことが必要だからである。しかしながら、複合レンズに
よってもレンズ収差を完全に零にすることは不可能であ
る。また高性能の複合レンズは、研磨、組立調整が困難
であるため量産が難しく、従って高価であり、更に複数
枚のガラスレンズを用いるためにピックアップヘッドの
重量が大になるといつた欠点があった。
Conventionally, a compound lens, which is a combination of a plurality of single lenses, has been used as this objective lens. This is because in order to form a fine light beam spot, it is necessary to eliminate various lens aberrations such as spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, and distortion as much as possible. However, even with a compound lens, it is impossible to completely eliminate lens aberration. In addition, high-performance compound lenses are difficult to mass-produce because they are difficult to polish and assemble and adjust, making them expensive.Additionally, the use of multiple glass lenses increases the weight of the pickup head. .

このような問題を解決するため、対物レンズとしてグレ
ーティングレンズを用いることが提案されている。グレ
ーティングレンズは回折格子の一種で、例えばガラス基
板上に同心円状をなし、かつ周辺にいくに従ってピッチ
が゛徐々に狭くなる不等間隔回折格子パターンを形成し
たものである。不等間隔回折格子であるために、各部の
回折角が少しずつ異なる結果、格子ピッチを適当に設定
することによp平行光ビームを一点に収束するレンズ作
用をもつ。グレーティングレンズの格子間隔は使用する
光ビームの波長オーダであることが必要であるから、例
えばガラス基板上にレジストを塗布し、これを電子ビー
ム(EB)描画によってノぐターニングすることが行わ
れる。
In order to solve such problems, it has been proposed to use a grating lens as an objective lens. A grating lens is a type of diffraction grating, for example, in which a concentric diffraction grating pattern is formed on a glass substrate, with irregularly spaced diffraction grating patterns whose pitch gradually narrows toward the periphery. Since it is an unequally spaced diffraction grating, the diffraction angles of each part are slightly different, so that by setting the grating pitch appropriately, it has a lens effect that converges the p-parallel light beam to one point. Since the lattice spacing of the grating lens must be on the order of the wavelength of the light beam used, for example, a resist is coated on a glass substrate and then turned by electron beam (EB) writing.

しかしながら、このようなEB描画によるグレーティン
グレンズにも問題がある。第1に、レジストによる不透
過部分と透過部分を交互に配列して回折現象のみを利用
するため、回折効率が20〜30チと低い。i2に、−
次回指光を光ビームスポットとして収束させようとする
場合、零次回折光がビーム収束点とその周辺を照らすと
情報読取りに悪影響を与える。このため、−次回指光ビ
ームと入射光ビームが同軸の関係になるインライン型で
は不都合であシ、これらの軸をずらせたオフアクシス屋
としなければならない。そしてオフアクシス歴グレーテ
ィングレ/ズを用いると、光学系の光軸合せが難しくな
る。第3に、現在のEB描画技術では、ビーム走査幅が
2閣程度であシ、必要な径のレンズを得ることは難しい
。描画されるレンズ基板側の走査を組合せれば、勿論必
要な直径のレンズが得られるが、これでは、1μm8度
のビームスポットを得るための微細な回折格子パターン
を高精度に作ることはできない。またEB描画によるグ
レーティングレンズは量産性にも欠ける。
However, there are also problems with such a grating lens based on EB drawing. First, since only the diffraction phenomenon is utilized by alternately arranging opaque and transparent parts of the resist, the diffraction efficiency is as low as 20 to 30 inches. i2, -
When trying to converge the pointing light as a light beam spot next time, if the zero-order diffracted light illuminates the beam convergence point and its surroundings, it will adversely affect information reading. For this reason, an in-line type in which the next pointing light beam and the incident light beam are coaxial is inconvenient, and an off-axis type in which these axes are shifted is required. If an off-axis grating lens is used, it becomes difficult to align the optical axis of the optical system. Third, with the current EB lithography technology, the beam scanning width is about 2 mm, making it difficult to obtain a lens with the required diameter. Of course, by combining the scanning of the lens substrate side to be drawn, a lens of the required diameter can be obtained, but this method cannot produce a fine diffraction grating pattern with high precision to obtain a beam spot of 1 μm and 8 degrees. Additionally, grating lenses based on EB drawing lack mass productivity.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の点に鑑み、高性能で軽量かつ安価なピッ
クアップヘッドをもつ光学式情報処理装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an optical information processing device having a high-performance, lightweight, and inexpensive pickup head.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、光ディスク等の情報再生および/または記録
を行うピックアップ部の光学系における対物レンズとし
て、全体が透明材料からなるインライン型グレーティン
グレンズを用いる。
The present invention uses an in-line grating lens made entirely of a transparent material as an objective lens in an optical system of a pickup unit that reproduces and/or records information on an optical disc or the like.

このグレーティングレンズは、一方の面が平滑面であυ
、他方の面に断面が鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回
折格子・ぐクーンを形成したもので、回折現象によるレ
ンズ作用を主体としながら、屈折によるレンズ作用をも
併用することに特徴がある。またこのグレーティングレ
ンズはその平滑面を光ディスクに対向させ・るように取
付けられる。
This grating lens has one smooth surface.
, which has a concentric non-uniformly spaced diffraction grating with a serrated cross section formed on the other surface, and is characterized by the fact that it mainly uses a lens effect due to diffraction phenomenon, but also uses a lens effect due to refraction. be. Further, this grating lens is mounted so that its smooth surface faces the optical disk.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、複合レンズを対物レンズとする従来の
装置に比べてピックアップ部をはるかに軽量、かつ安価
に作ることができる。しかも本発明での対物レンズはグ
レーティングレンズであるから、本質的にレンズ収差f
:なくすることができ、微細な光ビームスポットを得る
ことができる。
According to the present invention, the pickup section can be made much lighter and cheaper than conventional devices that use a compound lens as an objective lens. Moreover, since the objective lens in the present invention is a grating lens, essentially lens aberration f
: can be eliminated and a fine light beam spot can be obtained.

また本発明では、EB描画によるレジストパターンを用
いたグレーティングレンズと異なシ、グレーティングレ
ンズ全体が透明材料であって回折によるレンズ作用の他
、屈折によるレンズ作用をも併用する結果、等測的に収
束効率はぼ100%を実現することができる。そしてこ
のグレーティングレンズをインライン型として光学系の
光軸合せも容易に行うことができる。
In addition, in the present invention, unlike a grating lens using a resist pattern drawn by EB, the entire grating lens is made of a transparent material, and as a result of using a lens effect due to refraction as well as a lens effect due to diffraction, it converges isometrically. Efficiency of nearly 100% can be achieved. By using this grating lens as an in-line type, the optical axis of the optical system can be easily aligned.

更に本発明におけるグレーティングレンズは、先端形状
が100〜200Xのダイヤモンドバイトを用いた最近
の超精密旋盤加工により、EB描画では得られない大き
な直径のものを精度よよく量産したり、レプリカ技術に
より量産することができる。
Furthermore, the grating lens of the present invention can be mass-produced with high precision using the latest ultra-precision lathe machining using a diamond cutting tool with a tip shape of 100 to 200X, which cannot be obtained with EB drawing, or mass-produced using replica technology. can do.

更に本発明では、グレーティングレンズの一方の面は平
滑面としてこれを光ディスクに対向させることにより、
グレーテイング面へのゴミの付着等による対物レンズ性
能の劣化を防止することができる。
Furthermore, in the present invention, one surface of the grating lens is made smooth and faces the optical disk.
Deterioration of objective lens performance due to dust adhering to the grating surface can be prevented.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。第1図は
一実施例の光学式情報読取装置におけるピックアップ部
の光学的構成を示している。1は光源としての半導体レ
ーザであり、例えば出力3mW、波長780 nmの元
ビームを送出する。半導体レーザ1からの光ビームは直
線グレーティング2によって十−次回指光と零次回折光
の3ビームに分割される。一つのビームは情報読取υ用
であり、他の二つはトラッキング用として用いられる。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the optical configuration of a pickup section in an optical information reading device according to an embodiment. Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser as a light source, which emits, for example, an original beam with an output of 3 mW and a wavelength of 780 nm. A light beam from a semiconductor laser 1 is split by a linear grating 2 into three beams: a tenth-order pointing light and a zero-order diffracted light. One beam is used for information reading υ, and the other two beams are used for tracking.

このグレーティング2から得られる回折光ビームは偏光
性ビームスプリッタ3を通ってコリメータレンズ4によ
シ平行光ビームに変換される。そしてこの光ビームは、
プリズムミラー5により直角に曲げられ、1/4波長板
6を通って円偏光となって対物レンズ7に入射され、ビ
ーム不ポットとして光ディスク8のピットが配列された
情報記録面に照射−される。
The diffracted light beam obtained from this grating 2 passes through a polarizing beam splitter 3 and is converted into a collimated light beam by a collimator lens 4. And this light beam is
It is bent at a right angle by a prism mirror 5, passes through a 1/4 wavelength plate 6, becomes circularly polarized light, enters an objective lens 7, and is irradiated onto the information recording surface of an optical disk 8 where pits are arranged as a non-pot beam. .

光ディスク8からの情報を含んだ反射光ビームは同じ光
学系を戻る。このとき、1/4波長板6により偏光面が
最初とは90度回転して偏光性ビームスプリッタ3に入
シ、ここで分離されて凹レンズ、円筒レンズ等を組合せ
たビーム変換系9を介して光検出器としてのホトダイオ
ードアレイ10に導かれ、画像または音声信号の他、フ
ォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が得られる。
The reflected light beam containing information from the optical disk 8 returns through the same optical system. At this time, the plane of polarization is rotated by 90 degrees from the initial position by the quarter-wave plate 6 and enters the polarizing beam splitter 3, where it is separated and transmitted through a beam conversion system 9 that combines a concave lens, a cylindrical lens, etc. The signal is guided to a photodiode array 10 as a photodetector, and in addition to an image or audio signal, a focus error signal and a tracking error signal are obtained.

以上のような構成において、対物レンズ7としては第2
図に拡大断面図を示したように、インライン型グレーテ
ィングレンズ71を用いている。このグレーティングレ
ンズ7、td−1全体が透明アクリル等の透明材料によ
シ形成され、光ディスク8に対向する面は平滑面であシ
、筒体72に保持されて外気にさらされない他方の面に
、フレネルレンズにおけると同様の断面が鋸歯状をなす
同心円状の回折格子パターンが形成されている。この回
折格子ピッチ策は、グレーティングレンズ71の基板部
および光ディスク8のカバーガラス8□の厚みと屈折率
を考慮した上で、780nmの波長に対して焦点距離4
咽として光ビームが情報記録面81に収束されるように
、不等間隔で精密に設定される。このグレーティングレ
ンズ71が単なるグレーティングでない点は、いわゆる
通常のグレーティングにおけるような光透過部と遮断部
の組合せではなく、溝と溝の間は一定の曲面をもったテ
ーノやにより透明材料の厚みを連続的に変化させて、屈
折によるレンズ作用をもたせていることである。この屈
折による焦点距離も4問となるように、その鋸歯状部分
の形状が精密に加工されている。
In the above configuration, the second objective lens 7 is
As shown in the enlarged cross-sectional view in the figure, an in-line grating lens 71 is used. The entire grating lens 7, TD-1 is formed of a transparent material such as transparent acrylic, and the surface facing the optical disk 8 is a smooth surface, and the other surface that is held by the cylinder body 72 and is not exposed to the outside air. , a concentric diffraction grating pattern with a sawtooth cross section similar to that of a Fresnel lens is formed. This diffraction grating pitch measure takes into consideration the thickness and refractive index of the substrate portion of the grating lens 71 and the cover glass 8□ of the optical disk 8, and the focal length is 4 for a wavelength of 780 nm.
The holes are precisely set at irregular intervals so that the light beam is focused on the information recording surface 81. The grating lens 71 is not just a grating, but rather than a combination of a light transmitting part and a blocking part as in a so-called normal grating, the thickness of the transparent material is made continuous between the grooves by the grooves having a certain curved surface. This means that it has a lens effect due to refraction. The shape of the serrated portion is precisely machined so that the focal length due to this refraction is also 4 points.

このようなグレーティングレンズ71は、超高精密旋盤
加工による金型を用いて量産することができる。
Such a grating lens 71 can be mass-produced using a mold produced by ultra-high precision lathe processing.

次に上記−したグレーティ・ングレンズ7□の設計基準
を第3図および第4図を用いて詳細に説明する。第3図
の2軸は光軸であり、グレーティングレンズ71の屈折
率をns、厚みをh8、光ディスクのカバーガラス82
の屈折率をnc1厚みをhいワーキングディスタンスを
dとしている。図のX軸上の距離で表わされる不等間陥
回折格子のピッチは次のようにしてまる。まず、Z軸上
で、グレーティングレンズ面から光ディスクの情報記録
面81上のP点までの光学路長は、 L(o)=d+nBb4+ncb(4−−・−(1)で
表わされる。一方、グレーティングレンズ面で中心から
Xの距離の点から、情報記録面上のビーム収束点PAま
での光学路長は、 と表わされる。また距離Xは、 である。
Next, the design criteria for the above grating lens 7□ will be explained in detail with reference to FIGS. 3 and 4. The two axes in FIG. 3 are optical axes, where the refractive index of the grating lens 71 is ns, the thickness is h8, and the cover glass 82 of the optical disk.
The refractive index is nc1, the thickness is h, and the working distance is d. The pitch of the unequal recessed diffraction grating, expressed as the distance on the X-axis in the figure, is determined as follows. First, on the Z-axis, the optical path length from the grating lens surface to point P on the information recording surface 81 of the optical disc is expressed as L(o)=d+nBb4+ncb(4--.-(1). The optical path length from a point at a distance of X from the center on the lens surface to the beam convergence point PA on the information recording surface is expressed as follows.The distance X is as follows.

いま、グレーティングレンズ面の中心からm番目の格子
位置をXmとしたとき、この位置からの一次回折光が中
心を直進した透過光と情報記録面上のP点で同位相で重
なる条件は、使用波長をλとして、 t(Xm) = t(o) + mλ ・・・・・・・
・・(4)と表わされる。そこで(4)式’k(2)式
に代入し、x = xmのときのψ□をめ、このψ□を
(3)式に代入すれば、xmがまる。一方、このxm位
置付近での一次回折光がP点で強め合うためには、この
付近での格子ピッチ、は、 p癲ψ□= λ 同曲・(ニ) によ請求まる。
Now, when the m-th grating position from the center of the grating lens surface is defined as Xm, the condition that the first-order diffracted light from this position overlaps the transmitted light that has gone straight from the center in the same phase at point P on the information recording surface is as follows: When the wavelength is λ, t(Xm) = t(o) + mλ ・・・・・・・・・
...It is expressed as (4). Therefore, by substituting equation (4)'k into equation (2), finding ψ□ when x = xm, and substituting this ψ□ into equation (3), xm is calculated. On the other hand, in order for the first-order diffracted light in the vicinity of this xm position to strengthen each other at point P, the grating pitch in this vicinity is determined by the following equation.

具体的な数値例を挙げる。グレーティングレンズ71が
透明アクリルであって、18=l、5、hs =2.5
 [rmn〕、ディスクのカバーガラス8□がnc=1
.55、hc= 1.2 [n+mlとし、ワーキング
ディスタンスがd二3 [a〕aすると、グレーティン
グ本数N=884C本〕で最外周溝の半径はXN = 
2.8 [m〕となる。また格子ピッチは、中心付近で
300〔μm〕程度で、周辺に行くにつれて徐々に小さ
くなり最外周付近で1.5〔μm〕程度とすればよい。
A specific numerical example will be given. The grating lens 71 is made of transparent acrylic, and 18=l, 5, hs=2.5
[rmn], the cover glass 8□ of the disk is nc=1
.. 55, hc = 1.2 [If n + ml and working distance is d23 [a] a, then the number of gratings N = 884C] and the radius of the outermost groove is XN =
It becomes 2.8 [m]. Further, the grating pitch may be approximately 300 [μm] near the center, gradually decreasing toward the periphery, and approximately 1.5 [μm] near the outermost periphery.

次にグレーテイング面の鋸歯状断面形状について第4図
により説明する。稀1 <’x (’xmにおけるグレ
ーティングの高さTh fm(X)とするとすると、第
4図において、 f ’(X) ニー taθ ・・・・・・・・・(5
)sinθ −n4sinθ、 ’、、、、、、、、、
(6)自ψ =n、5i11ψ8 ・・・・・・・・・
(7)ψ8 = θ−03・・・・・・・・・(8)で
ある。これらの式を用いて、屈折した光ビームが前述の
情報記録面上のP点に収束する/こめのfm(x)は、
次の(9)〜0◇の微分方程式の解としてまる。
Next, the sawtooth cross-sectional shape of the grating surface will be explained with reference to FIG. Rare1 <'x ('If the height of the grating at xm is Th fm(X), then in Fig.
) sin θ −n4 sin θ, , , , , , , ,
(6) Self ψ = n, 5i11ψ8 ・・・・・・・・・
(7) ψ8 = θ-03 (8). Using these equations, fm(x) at which the refracted light beam converges on the above-mentioned point P on the information recording surface is:
It is the solution of the following differential equation (9) to 0◇.

ただし、境界条件は、x=xmでfm(X) = Oで
ある。
However, the boundary conditions are x=xm and fm(X)=O.

以上の式からまる曲面をもった鋸歯状断面とすることに
よって、回折作用の他、屈折によるレンズ作用を併せ持
たせ、波長780 nmの光ビームに対して焦点距離が
4M、開口数が約0.47で、実効的に収束効率約10
0%のグレーティングレンズが得られる。
By creating a sawtooth cross section with a curved surface based on the above equation, it has a lens effect due to refraction in addition to the diffraction effect, and has a focal length of 4M and a numerical aperture of approximately 0.000 nm for a light beam with a wavelength of 780 nm. 47, the effective convergence efficiency is about 10
A 0% grating lens is obtained.

以上において対物レンズ7の詳細を説明したが、第1図
の光学系のうちコリメータレンズ4にも、第5図に示す
ようなインライン型グレーティングレンズを用いること
ができる。この場合にも、全体が透明材料からなり、一
方の面に断面が鋸歯状をなす不等間隔回折格子i4ター
ンが形成されたものとする。ただし回折格子パターンは
、第5図から明らかなように楕円状とする点で対物レン
ズの場合と異なる。これは、通常のストライプ構造半導
体レーザがら放射される光ビームが、基板と平行な方向
の放射角より垂直方向の放射角が太きく、断面が楕円状
のビームとなっており、これを均一径の平行光ビームに
変換するためである。このコリメータレンズとしてのグ
レーティングレンズも対物ビンズと同様に超高精密旋盤
加工により形成することができる。
Although the details of the objective lens 7 have been explained above, an in-line grating lens as shown in FIG. 5 can also be used for the collimator lens 4 in the optical system shown in FIG. In this case as well, it is assumed that the entire structure is made of a transparent material, and that an unevenly spaced diffraction grating i4 turns having a sawtooth cross section is formed on one surface. However, the diffraction grating pattern differs from that of the objective lens in that it has an elliptical shape, as is clear from FIG. This is because the light beam emitted from a normal striped semiconductor laser has a radiation angle in the vertical direction that is wider than the radiation angle in the direction parallel to the substrate, resulting in a beam with an elliptical cross section. This is to convert it into a parallel light beam. This grating lens as a collimator lens can also be formed by ultra-high precision lathe processing, similar to the objective bins.

以上説明したように本実施例では、機械加工により得ら
れるインライン型グレーティングレンズを対物レンズと
して用いてオリ、従来の複合レンズを用いた装置に比べ
てピックアップ部を軽量とし、かつレプリカ作成技術に
よシ安価にすることができる。しかもこのグレーティン
グレンズは本質的に回折を利用しているためレンズ収差
を殆んどなくすることができ、かつ回折現象の他屈折に
よるレンズ作用をも併用して実効的に収束効率約100
チが得られ、ピックアップ部の高性能化が可能でちる。
As explained above, in this example, an in-line grating lens obtained by machining is used as an objective lens, the pickup part is lighter compared to a device using a conventional compound lens, and replica creation technology is used. It can be made cheaper. Moreover, since this grating lens essentially utilizes diffraction, it can almost eliminate lens aberrations, and also combines the lens action of refraction in addition to the diffraction phenomenon, effectively achieving a convergence efficiency of about 100.
This makes it possible to improve the performance of the pickup section.

また機械加工によシ得られるため研磨工程や組立て工程
が不要−なので量産性にも優れている。またグレーティ
ングレンズの一方の平滑な面を光ディスクに対向させ、
グレーテイング面は光学鏡筒内に収めることによって、
ゴミやホコリの付着によるレンズ性能の劣化を防止する
ことが可能である。
Furthermore, since it can be obtained by machining, there is no need for polishing or assembly processes, so it is excellent in mass production. In addition, one smooth surface of the grating lens faces the optical disk,
By placing the grating surface inside the optical barrel,
It is possible to prevent deterioration of lens performance due to the adhesion of dirt and dust.

なお実施例では、情報再生についてのみ説明したが、本
発明は同じ光学系を用いて光学的に情報記録を行うよう
にした装置にも勿論適用することができる。また本発明
の装置は、ビデオディスク、オーディオディスクに限ら
ず、同様の原理による光学的メモリの情報処理にも適用
することができる。
In the embodiment, only information reproduction has been described, but the present invention can of course be applied to an apparatus that optically records information using the same optical system. Further, the apparatus of the present invention can be applied not only to video discs and audio discs but also to information processing of optical memories based on the same principle.

また、グレーティングレンズの平滑面は、平面でなくて
もよく、例えば第6図のようにゆるい一定の曲率をもっ
た球面としてもよい。更に、実施例ではグレーテイング
面の断面が鋸歯状となる面をフレネルレンズにおけると
同様な曲面としたが、鄭7図に示すように平面で近似し
ても一定の性能が得られる。
Further, the smooth surface of the grating lens does not have to be a flat surface, but may be a spherical surface with a gentle constant curvature, for example, as shown in FIG. Further, in the embodiment, the grating surface having a serrated cross section is a curved surface similar to that of a Fresnel lens, but even if it is approximated by a flat surface as shown in Fig. 7, a certain level of performance can be obtained.

また光学系として、偏光性ビームスプリッタの代シに通
常のビームスプリッタを用い、174波長板を省いた構
成のものを用いた場合にも本発明は有効である。
The present invention is also effective when an optical system is used in which a normal beam splitter is used in place of the polarizing beam splitter and the 174 wavelength plate is omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の光学的情報読取装置におけ
るピックアップ部の光学的構成を示す図、第2図はその
対物レンズ部の拡大断面図、第3図および第4図は対物
レンズとしてのグレーティングレンズの設計基準を説明
するための図、第5図は上記ピックアップ部のコリメー
タレンズの構成例を示す図、第6図および第7図は対物
レンズおよび/またはコリメータレンズニ用いるグレー
ティングレンズの変形例を示す図である。 1・・・半導体レーデ(光源)、2・・・グレーティン
グ(等間隔直線状)、3・−・偏光性ビームスシリツタ
、4・・・コリメータレンズ、5・・・プリズムミラー
、6・・・1/4波長板、7・・・対物レンズ、7□・
・・インライン型グレーティングレンズ、72・・・筒
体、8・・・光ディスク、8□・・・情報記録面、8□
・・・カバーガラス、9・・・ビーム変換系、10・・
・ホトダイオードアレイ(光検出器)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 1
FIG. 1 is a diagram showing the optical configuration of a pickup section in an optical information reading device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the objective lens section, and FIGS. 3 and 4 are objective lenses. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the collimator lens of the pickup section, and FIGS. 6 and 7 are diagrams illustrating the grating lens used in the objective lens and/or collimator lens. It is a figure showing a modification of . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor radar (light source), 2... Grating (equally spaced straight lines), 3... Polarizing beam sinter, 4... Collimator lens, 5... Prism mirror, 6... 1/4 wavelength plate, 7...Objective lens, 7□・
... In-line grating lens, 72 ... Cylindrical body, 8 ... Optical disk, 8□ ... Information recording surface, 8□
...Cover glass, 9...Beam conversion system, 10...
・Photodiode array (photodetector). Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 1

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ビーム走査によシ読取られる情報が記録される
記録媒体に情報再生および/ま′fcは記録用の光ビー
ムを送出する光源と、この光源からの光ビームをが■比
記録媒体の情報記録面に収束させるためのコリメータレ
ンズと対物レンズを含む光学系と、前記情報記針、面か
ら得られグと情@を含む光ビームを検出するyC検出器
とを備えた光学式情報処理装f1又において、111記
光学系の対物レンズとして、前記記録媒体に対向する面
が平滑面であり、他方の面に断面が鋸歯状をなす同心円
状の不等間隔回折格子パターンが形成さノLだ、全体が
透明利料からなるインライン型グレーティングレンズを
用いたことを特徴とする光学式情報処理装置。
(1) A light source that sends out a light beam for recording and a light beam from this light source that is used to reproduce and/or reproduce information on a recording medium on which information read by light beam scanning is recorded. An optical information system comprising an optical system including a collimator lens and an objective lens for converging the information on the information recording surface, and a yC detector for detecting a light beam containing information obtained from the information recording surface. In the processing device f1, as the objective lens of the optical system No. 111, the surface facing the recording medium is a smooth surface, and a concentric irregularly spaced diffraction grating pattern with a sawtooth cross section is formed on the other surface. NoL is an optical information processing device characterized by using an inline grating lens made entirely of transparent material.
(2) 前記光学系のコリメータレンズとしてインライ
ン型グレーティングレンズを用いた特許請求の範囲第1
項記載の光学式情報処理装置。
(2) Claim 1 in which an in-line grating lens is used as the collimator lens of the optical system.
The optical information processing device described in Section 1.
(3) 前記光学系は、コリメータレンズと対物レンズ
の他、コリメータレンズと前記光源の間に偏光性ビーム
スプリッタ、コリメータレンズと対物レンズの間に1/
4波長板を有し、前記記録媒体の情報記録面からの情報
を含んだ反射光ビームが前記偏光性ビームスプリッタに
より分離されて前記光検出器に導かれる特許請求の範囲
第1項記載の光学式情報処理装置。
(3) In addition to the collimator lens and the objective lens, the optical system includes a polarizing beam splitter between the collimator lens and the light source, and a polarizing beam splitter between the collimator lens and the objective lens.
The optical system according to claim 1, comprising a four-wavelength plate, wherein a reflected light beam containing information from the information recording surface of the recording medium is separated by the polarizing beam splitter and guided to the photodetector. Expression information processing device.
(4) 前記光学系は、前記コリメータレンズと光源と
の間にビームスプリ、夕を有し、前記記録媒体の情報記
録面からの情報を含んだ反射光ビームが前記ビームスプ
リッタにより分離されて前記光検出器に導かれる特許請
求の範囲第1項記載の光学式情報処理装置。
(4) The optical system has a beam splitter between the collimator lens and the light source, and the reflected light beam containing information from the information recording surface of the recording medium is separated by the beam splitter to An optical information processing device according to claim 1, which is guided by a photodetector.
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