JPS6034104Y2 - 光学式信号再生ヘツド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、光学式記録媒体上にレーザビームを照射し、
その反射光を受光素子で受光することにより光学式記録
媒体に記録されている信号を再生するようにした光学式
信号再生装置に使用する光学式信号再生ヘッドに関する
。

先ず、第１図を参照して従来この種光学式信号再生ヘッ
ドについて説明する。

１はレーザ光源で例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光源である。

このレーザ光源１より、例えばＰ偏光（直線偏光）レー
ザビームが発生する。

このレーザ光源１よりのレーザビームはミラー２によっ
て反射されてその方向が略９０°転換せしめられた後、
ビームスプリッタ３を通じて入ハ板４に入射する。

ここでＰ偏光レーザビームは直線偏光から円偏光に変換
される。

この円偏光に変換されたレーザビームは対物レンズ５を
通じて円板状光学式記録媒体６の記録面に集束せしめら
れる。

この円板状記録媒体６上には、音声信号、映像信号など
の情報信号のＰＣＭ化信号に応じたピットの列から成る
渦巻状トラックが形成されている。

記録媒体６よりの反射光は再び対物レンズ５を通じて入
ハ板４に入射する。

ここで円偏光レーザビームはＳ偏光（直線偏光）レーザ
ビームに変換され、その後ビームスプリッタ３に入射し
、ここで図に於いて横方向に反射せしめられて受光素子
としてのフォトダイオード７に入射せしめられる。

斯くしてその受光素子７より再生信号が出力される。

ところで、上述した従来の光学式信号再生ヘッドでは、
対物レンズ５として顕微鏡に使用する対物レンズと同様
の、多数の組レンズからなる光学レンズを使用している
。

そして、第１図に於いては図を省略したが、通常対物レ
ンズ５をその先軸方向に電磁的手段あるいはりニアモー
タを用いて上下に移動させて、フォーカスサーボを行う
。

又、ミラー２としてガルバノミラ−を使用して、これを
トラッキングずれに応じて回転させることによりトラッ
キングサーボを行うのを普通としている。

ところで、対物レンズ５は上述したように多数の組レン
ズからなる光学レンズを使用しているためかなりの重量
があり、これをフォーカスサーボのために光軸方向に上
下に移動させるにはかなりの機械的エネルギーを必要と
すると共に、その価格がかなり高くなる。

更に、光学系を上述の如く空間的に配置するため、各光
学素子の間の相対的位置関係が経時変化する虞がある。

斯くして、光学系全体としてかなりのスペースファクタ
を占めるを回避し得ない。

斯る点に鑑み、本考案者等は先に上述の従来の欠点を除
去した光学式信号再生ヘッドを提案した。

以下に第２図を参照してその光学式信号再生ヘッドの一
例を説明する。

この光学式信号再生ヘッドは、上述の光学式信号再生ヘ
ッドに於いて、対物レンズ５としてホログラムレンズを
使用すると共に、ビームスプリッタ３、入ハ板及びホロ
グラムレンズ５を光透過性接着剤を用いて貼り合わせて
一体化したものである。

ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）３は例えば
４５°のプリズム３ａ、３ｂの斜面に多層膜３ｃを形成
し、これらを一体にして構成したもので、全体として一
辺が５ｍｍ程度の立方体であり、重さは約３００ｍｇで
ある。

入ハ板４は高分子の延伸フィルム（例えばポリプロピレ
ン）を使用し、その厚味としては１５μ汎である。

この厚味は、Ｈｅ−Ｎｅレーザビームの波長が６３２８
Ａであることに対応させて選定している。

その重量はビームスプリッタ３に比し無視し得る程度に
小さい。

ホログラムレンズ５は本例ではインラインホログラムレ
ンズで、例えば一辺が５７７１７７１の正方形、厚さが
１ｒｒｒ！ｎのガラス基板５ｂ上に感光膜（ホログラム
膜）５ａを形成し、その感光膜５ａの中央に円形のレン
ズ部５ａ’が形成されている。

この場合レンズ部５ａ’のＮ、Ａ、 にューメリカル・
アパーチャ）は０．４程度、作動距離は約２．３ｍｍ程
度、口経は２ｒｒｖｎ程度である。

又、感光膜９上には後述する如くカバーガラスが貼付さ
れている。

そして、ビームスプリッタ３のプリズム３ｂの下面に光
透過性接着剤８を介して入ハ板が貼着され、更にこの入
ハ板４の下面に光透過性接着剤８を介してホログラムレ
ンズ５のガラス基板５ｂが貼着され、更にホログラムレ
ンズ５の感光膜５ ａの下面に光透過性接着剤層８を介
してカバーガラス９が貼着されている。

この光透過性接着剤８としては紫外線硬化型接着剤（例
えばカナダバルサム）を使用腰その屈折率はガラスのそ
れと同程度である。

カバーガラス９は一辺が５ｍｍの正方形で厚味が０．１
５ｍｍのガラス板である。

又、ホログラムレンズ５とカバーガラス９との総重量は
約７０ｍｇである。

そして、第２図の場合のビームスプリッタ３、入／４４
、ホログラムレンズ５、カバーガラス９の一体化したも
のの重量は約４００ｍｇ以下である。

尚、受光素子７は例えばフォトダイオードを使用し、ビ
ームスプリッタ３のプリズム３ｂの側面に取付けるよう
にして使用すればよい。

この場合も上述と同様の光透過性接着剤を使用し得る。

次に対物レンズ５としてオフアクシスホログラムレンズ
を使用した場合の例について第３図について説明する。

第３図に於いて第２図と対応する部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。

オフアクシスホログラムレンズ５を使用する場合には、
ホログラムレンズ５に対し例えば入射角４５０のレーザ
ビームの入射させる必要がある。

そこで、ビームスプリッタ３としては左側の面の底面に
対する角度が９０’で、右側の面の底面に対する角度が
６５°であるプリズム３ａを使用し、その６５０の斜面
に多層膜３ｃを貼着する。

モしてレーザ光源よりのレーザビームをこの多層膜３ｃ
に入射させ、ここでこのレーザビームを屈折させてホロ
グラムレンズ５に対し入射角４５°を以って入射させた
後、その反射光を多層膜３ｃにて反射させプリズム３ａ
の左側の面に取付けられた受光素子７に入射させるよう
にする。

ところで、上述の第２図及び第３図について述べた光学
式信号再生ヘッドは、そのホログラムレンズがガラス基
板を有すると共に、感光膜がゼラチンを母材としている
場合には、ゼラチンの吸湿性によるホログラムレンズの
消失の防止のためのカバーレンズをも有するので、構造
が複雑となると共に、製造工数が多くなってしまう。

かかる点に鑑み、本考案は軽量、構造簡単、製造容易な
この種光学式信号再生ヘッドを提案せんとするものであ
る。

本考案は第１図について述べた如き光学式信号再生ヘッ
ドに於いて、対物レンズとしてホログラムレンズを使用
すると共に、入り板をホログラムレンズの基板又は保護
板として使用するものである。

第４図乃至第９図について本考案の種々の実施例を説明
するが、第１図乃至第３図と対応する部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。

先ずλハ板をホログラムレンズ（インラインホログラム
レンズ）の基板として使用すると共に、ホログラムレン
ズをビームスプリッタと一体にした実施例について第４
図乃至第６図を参照して説明する。

第４図では対物レンズ５としてホログラムレンスヲ使用
すると共に、そのホログラムレンズ５の基板（透明基板
）としてλハ板４を使用し、このホログラムレンズ５を
、ホログラムレンズ部５ａ′の形成された感光膜（ホロ
グラム膜）５ａ側に於てビームスプリッタ３のプリズム
３ｂの下面に光透過性接着剤層８を介して貼付して之等
を一体化している。

又、第２図と同様に受光素子７がビームスプリッタ３の
プリズム３ｂの側面に光透過性接着剤を介して貼付され
ている。

第５図では、第４図と異なりホログラムレンズ５を、そ
の基板としてのλハ板４側に於てビームスプリッタ３の
下面に光透過性接着剤８を介して貼付している。

この場合、ホログラムレンズ５の感光膜５ａ上には保護
板（透明保護板）としてのカバーガラス９が光透過性接
着剤層８を介して貼付されている。

尚、第５図のカバーガラス９はホログラムレンズ５の感
光膜５ａの性質によって不用の場合もあり、従って第６
図は第５図に於てカバーガラス９を設けない場合を示す
。

次に入ハ板をホログラムレンズ（インラインホログラム
レンズ）の保護板として使用すると共に、ホログラムレ
ンズをビームスプリッタと一体にした実施例について第
７図及び第８図を参照して説明する。

第７図では、ホログラムレンズ５の保護板（透明保護板
）としてλハ板４を使用している。

そして、基板４（透明基板）としてのガラス基板５ｂ上
に、ホログラムレンズ部５ａ’を有する感光膜（ホログ
ラム膜）５ａが被着形成され、その感光膜５ａ上に保護
板（透明保護板）としての入ハ板４が光透過性接着剤８
を介して貼付されている。

そして、このホログラムレンズ５が、そのガラス基板５
ｂ側に於てビームスプリッタ３の下面に光透過性接着剤
８を介して貼付されている。

第８図は、第７図のホログラムレンズ５を、その保護板
としての入ハ板４側に於てビームスプリッタ３の下面に
光透過性接着剤８を介して貼付した場合である。

上述の第５図乃至第８図の実施例では、ホログラムレン
ズ５をビームスプリッタ３と一体にした場合であるが、
別体にすることもできる。

その場合、ホログラムレンズ５の感光膜５ａ及びλハ板
４のいずれがビームスプリッタ３に対向しても良い。

第９図はその一例で、第５図に於て、ホログラムレンズ
５をビームスプリッタ３と別体として、それに所定間隔
を置いて平行に対向せしめた場合である。

尚、上述の各実施例はいずれも、ホログラムレンズ５と
してインラインホログラムレンズを使用した場合である
が、オフアクシスホログラムレンズを使用することもで
き、その場合には第３図に示した如きビームスプリッタ
３を用いれば良い。

その場合の実施例は説明を省略する。

尚、λハ板４は、ホログラムレンズ５の基板又は保護板
として使用する場合は、必要に応じて例えば高分子の延
伸フィルムから戊る入ハ板本体を光透過性接着剤を用い
てガラス等の２枚の透明保護板にて挾んでサンドイッチ
構造とすることにより、全体の厚さを任意に選定し、又
、強度を任意に高めることができる。

以下に上述の対物レンズ５としてのインラインホログラ
ムレンズの製法の一例を第１０図について説明する。

互いにオフアクシスな記録物体波ビーム及び記録参照波
ビームを用いて作られた、回折効率が１００％未満のオ
フアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌをマザーレンズ（
対物レンズ）として使用する。

このオフアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌの製法、特
にその記録方法については第１１図で後述する。

このオフアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌは、ガラス
基板罠及びその上の惑光層（記録層）Ｋから成るホログ
ラム記録媒体ＨＲ２のその感光層にの中央に円形のオフ
アクシスホログラムレンズ部ＨＬ’が記録され、更に後
述の現像処理が行なわれて形成されたものである。

この場合、オファクシスフホログラムレンズＯＸ−りは
、その基ＩＳ側から法線に対し略４５°の角度で再生参
照波ビーム（平面波又は球面波ビームで、本例では平面
波ビーム）を感光層にのレンズ部１’に照射したとき、
感光層に側から法線上に光軸を有し、点Ｐで集束する再
生物体波ビームを再生するように作られている。

ＨＲ□はインラインホログラムレンズＩＮ−Ｌを記録形
成すべきホログラムレンズ記録媒体で、ガラス基板（又
はλハ板）ＢＳと、その上の感光層にとから構成されて
いる。

そして、このホログラムレンズ記録媒体ＨＲ，に対シ、
マザーレンズとしてのオファクシスホ〔１グラムレンズ
０Ｘ−Ｌを対向せしめる。

即ち、この場合は、オフアクシスホログラムレンズ０Ｘ
−Ｌの感光層Ｋにホログラムレンズ記録媒体ＨＲ１の感
光層Ｋが平行に対向する如く所定間隔を置いて、オフア
クシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌに対しホログラム記録
媒体皿、を配する。

そして、レーザ光源仏よりのレーザビーム（平行平面波
ビーム）の一部をビームスプリッタ葵で反射させ、その
反射ビームを更にミラーＭで反射させ、その反射ビーム
（平行平面波ビーム）を再生参照波ビームＢ′としてオ
フアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌのガラス基板Ｂ′
側から感光層Ｋに入射せしめる。

かくして、オフアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌより
、点Ｐに於て集束し、その後発散する再生物体波ビーム
Ａ′が再生され、これが記録媒体波ビームＡとしてホロ
グラム記録媒体ＨＲ１の感光層Ｋに入射する。

他方レーザ光源ＬＳよりのレーザビームの一部がビーム
スプリッタ田を通過し、更にオフアクシスホログラムレ
ンズ０Ｘ−Ｌを通過し、記録物体波ビームＡとインライ
ン関係（即ち、各光軸が一致する）にある記録参照波ビ
ームＢとしてホログラム記録媒体ＨＲ□の感光層Ｋに入
射する。

かくして、この感光層にの中央には円形のインラインホ
ログラムレンズ’ｆＬが形成され、後述する現像処理を
行なうことにより、インラインホログラムレンズＩＮ−
Ｌが作られる。

次に、上述の対物レンズ５及び第１０図のマザーレンズ
として使用したオフアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌ
の作り方を第１１図について説明する。

感光層Ｋ及びガラス基板（入１４板も可）田から成るホ
ログラム記録媒体ＨＲ２のその感光層Ｋに、光軸が法線
と一致する如く記録物体波ビーム（球面波）を照射する
と共に、光軸が法線に対し略４５°の入射角を持つよう
に記録参照波ビーム（平行平面波ビーム）Ｂを照射する
ことにより、感光層にの中央に円形のオフアクシスホロ
グラムレンズ部北′を記録し、その後この感光層Ｋを現
像処理してオフアクシスホログラムレンズ０Ｘ−Ｌを得
る。

この場合、記録物体波ビームＡは次のようにして作る。

レーザ光源仏よりのレーザビーム（平行平面波ビーム）
の一部をビームスプリッタＢＳを通過させて補助レンズ
（光学レンズ） Ｌ２に入射せしめて点Ｑ（レンズｈの
後側点）で集束し、その後発散する球面波ビームを作り
、このビームをマザーレンズ（対物レンズ）（多数の組
レンズから成る光学レンズ）Ｌ□に入射せしめ、点Ｐで
集束し、その後発散する球面波ビームを作り、このビー
ムを記録物体波ビームＡとする。

又、記録参照波ビームＢは次のようにして作る。

レーザ光源ＬＳよりのレーザビームの一部をビームスプ
リッタＢＳで反射せしめ、その反射ビームをミラーＭで
反射せしめ、その反射ビームを記録参照波ビームＢとす
る。

マザーレンズ蜆としては、例えばＮ、Ａ、が０．４又は
０．５の顕微鏡用対物レンズを使用する。

又、オフアクシスホログラムレンズ部ＨＬ’の口径は例
えば直径２咽であり、その作動距離は例えば２．３咽で
ある。

従って、この場合は第１０図に於て得られるインライン
ホログラムレンズＩＮ−Ｉ、のインラインホログラムレ
ンズ部ＨＬの口径、作動距離も夫々２間、２．３ｒＩｒ
！ＩＫとなる。

尚、第１０図及び第１１図のレーザ光源ＬＳとしては、
例えば アルゴンレーザビーム（λ＝４８８０Ａ）、クリプトン
レーザビーム（入＝６４７１Ａ）、色素レーザビーム（
λ＝６３３０Ａ’）、Ｈｅ −Ｎｅレーザビーム（入＝
６３２８Ａ ）等を発生するものを使用し得る。

又、このレーザビームの如何に応じて第１０図及び第１
１図のホログラム記録媒体ＨＲ１，ＨＲ２の感光層Ｋを
選定する。

次に第１０図及び第１１図のホログラム記録媒体ＨＲ□
、ＨＲ２及ヒホロクラムレンスＩＮ−Ｌ、Ｏｘ−りの作
り方の一例について説明する。

適当量の硬膜剤、例えばホルムアルデヒド又はグリオキ
ザールを添加したゼラチン水溶液を４０℃前後に保持す
ると共に、厚さ１蘭のガラス基板（又はλ／２板）及び
スピンナを同様に４０℃前後に保持する。

このスピンナによってゼラチン水溶液をガラス基板上に
塗布する。

このゼラチン水溶液の塗布厚は、乾燥後の厚みがオフア
クシスホログラムレンズ用ホログラム記録媒体にあって
は５μｍ１インラインホログラムレンズ用にあっては１
５μｍとなるように、選定される。

ガラス基板上に塗布されたゼラチン水溶液は乾燥後処理
されて感光層の母材たるゼラチン膜となる。

次にこのゼラチン膜に感光性を付与する処理工程につい
て説明する。

ゼラチン膜に青乃至緑色ビームに対する感光性の付与は
、重クロム酸アンモニウムの２〜１唾量％水溶液にゼラ
チン酸を和分間程度浸し、その後静かに引きげ上げ、垂
直に立て暗所で乾燥して、行なう。

ゼラチン膜に赤色ビームに対する感光性の付与は、重ク
ロム酸アンモニウムの２重量％とメチレンブルー色素Ｉ
Ｘ １Ｏ−３ｒｎｏｌ／ ｌとを含む水溶液にアンモ
ニウムを添加してそのｐＨが用程度になるようにし、し
かる後この水溶液にゼラチン膜を和分間程度浸し、その
後アンモニアと乾燥窒素からなる気流中で乾燥して、行
なう。

かくして、ガラス基板（又は入ハ板）上に感層にの形成
されたホログラム記録媒体が得られる。

２等ホログラム記録媒体の感光層に対する露光は第１０
図及び第１１図１こ示した如く行なうが、レーザビーム
の照射エネルギー密度は１００〜１０１００Ｏ／ｃ７Ｉ
！程度である。

露光された感光層を有するホログラム記録媒体は、水中
に浸すが、感光層が青乃至緑色ビームに対する感光性を
有する場合には２０℃程度の流水中に１時間程度浸し、
赤色ビームに対する感光性を有する場合には４０°Ｃ程
度の温水に３０分程度浸す。

その後、このホログラム記録媒体をイソプロパツールの
５０％水溶液にＷ分程度、イソプロパツールの９０％水
溶液に数秒浸し、その後イソプロパツールの１００％液
に１程度度浸し、しかる後温風によって急速乾燥させる
。

以上で現像処理は終了する。

尚、ゼラチン膜を母材とする感光層は吸湿性が有り、こ
のま）ではホログラムレンズが消失スる虞があるので、
これを防止するために上述した如＜、１５０μｍ厚程度
のカバーガラス（又は入Ｉ４板）を感光層５ａ、に上に
紫外線硬化樹脂８を用いて貼付する。

かくして、ホログラムレンズ５゜０ｘ−Ｌ、ＩＮ−Ｌが
得られる。

上述せる本考案光学式信号再生ヘッドによれば、対物レ
ンズとしてホログラムレンズを使用スると共に、入ハ板
をホログラムレンズの基板又は保護板として使用してい
るので、軽量、構造簡単、製造容易となる。

従って、ホログラムレンズを含む一体化されたものの重
量が頗る小となり、従ってこの一体化されたものを光軸
方向に移動させて焦束サーボを行う場合にも、そのため
の機械的エネルギーが小となり、サーボ装置が簡単とな
る。

又、対物レンズとして多数の組レンズからなる光学レン
ズを使用せず、その代りにホログラムレンズを使用する
ので、価格が安くなる。

更に、ビームスプリッタ、λハ板及び対物レンズ（ホロ
グラムレンズ）を一体化するときは、その間の空間的配
置が固定されるので、その配置関係が経時変化する虞は
なく、又、これらの部分が小型となってスペースファク
タが一層中となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学式信号再生ヘッドを示す模式図、第
２図は先行技術としての光学式信号再生ヘッドの要部を
示す断面図、第３図は先行技術としての光学式信号再生
ヘッドの要部を示す断面図、第４図乃至第９図は本考案
の実施例の要部を示す断面図、第１０図及び第１１図は
本考案に使用するホログラムレンズの作成方法の例を示
す配置図である。 １はレーザ光源、３はビームスプリッタ（偏光ビームス
プリッタ）、４はλハ板、５はホログラムレンズからな
る対物レンズ、５ａは感光膜（ホログラム膜）、５ｂは
基板としてのガラス基板、６は円板状光学式記録媒体、
７は受光素子、８は光透過性接着剤、９は保護板として
のカバーガラスである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レーザ光源、ビームスプリッタ、λハ板、対物レンズ及
   び受光素子を有し、上記レーザ光源よりのレーザビーム
   を上記ビームスプリッタ、上記入ハ板及び上記対物レン
   ズを通じて光学式記録媒体上に集束させ、その反射光を
   上記対物レンズ、上記入り板、上記ビームスプリッタを
   通じて上記受光素子に入射させ、該受光素子より再生信
   号を出力するようにした光学式信号再生ヘッドに於いて
   、上記対物レンズとしてホログラムレンズを使用すると
   共に、上記入り板を上記ホログラムレンズの基板又は保
   護板として成る光学式信号再生ヘッド。