JPS61246940A - 光ピツクアツプ - Google Patents

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】 〔概要〕 入射光側の第１のホログラムは、通過光が光軸に対し外
側に発散する方向に回折するものを用い、焦点側の第２
のホログラムは、通過光が光軸側に集光される方向に回
折するものを用いることで、ホログラムレンズの全面に
おいて光強度を向上させる。

〔産業上の利用分野〕

レーザディスク装置などにおいて、情報を光学的に読取
る場合は、レンズで光を細いビームに絞る必要がある。

このような用途においては、光ピックアップ用のレンズ
を高速で移動させて読取りが行なわれるので、アクセス
時間を短縮したりするためには、出来るだけ軽く、かつ
小型であることが必要であり、駆動装置などを小型化す
る上でも肝要である。そのため、レンズ等の光学素子を
ホログラム素子に置換えていく方向に開発、研究が進め
られている。本発明はこのような要求に対応できる、小
型軽量のホログラムを使用した光ピックアップに関する
。

〔従来の技術〕

第６図に示したように、集光用対物レンズ（通常は複数
枚のレンズから成る）■をそのまま薄板状のホログラム
レンズｈに置換えるには、インライン型である必要があ
る。

従来のインライン型ホログラムレンズの作成法の概略と
再生特性を第７図、第８図に示した。ホログラムレンズ
を作成するには、使用するときと同じ光が使用される。

第７図は１枚構成のホログラムレンズｈであり、（ａｌ
のように、平面光３と発散光４とを記録媒体ｈｐに照射
して干渉縞を形成し、現像することで作成される。とこ
ろが光軸６の付近では、発散光４の光軸付近の光と平面
光３との交角が小さく、干渉縞の数が減少し、空間周波
数が低く成ってしまう。そのため（ｂ）のように再生す
る際に、光軸付近の回折効率が低下してしまい、ガウス
分布をもつビームを入射した場合、１次回折光について
みれば、（Ｃ）のように光軸６付近の光強度が低下して
暗くなり、また光軸付近の０次透過光が強くなるという
問題が生じる。

第８図は２枚のホログラムｈ１とｈ２を使用してなる見
掛は上インライン型となるホログラムレンズで、（ａ）
が作成方法、（ｂ）が再生状態、（Ｃ）が再生時の１次
回折光ビーム強度分布をそれぞれ示す。

（ｂ）のように再生は、１枚目のホログラムｈ１で入射
光７を一定の方向へ回折させ、２枚目のホログラムｈ２
で１点８に回折させ集光することで行なわれる。この様
に２枚のホログラムを使用すると、光軸６付近の光も回
折角が充分とれるため、（Ｃ）のように光軸付近のビー
ム強度低下は発生しない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光ピックアップ用のホログラムレンズの場合には、開口
数が大きいため、第８図（ｂｌの右端Ｒと左端りとでは
、干渉縞の空間周波数が大幅に異なる。

右端Ｒと左端りとの間は、連続的に空間周波数が変化し
ており、例えば左端りでは回折角θβが小さいために６
００本／ｍｍ、右端Ｒでは回折角θ「が大きいために１
６００本／ｍｍといった具合である。ところが第８図（
Ｃ）に実線で示されるように、左端■、付近の空間周波
数が低いところでは、高い回折効率が得られず、強度分
布が対称なビームが得られないという欠点がある。（ａ
）のように１枚目のホログラムｈ１の作成は、記録媒体
ｈｐ１に垂直な平面光３と斜めの平面光２を照射し、干
渉縞を形成することで行なわれる。２枚目のホログラム
ｈ２の作成は、発散光４と斜めの平面光２を記録媒体ｈ
ｐ２に照射し、干渉縞を形成することで作成される。

第９図は一般的なホログラム記録媒体を用いた場合の空
間周波数と回折効率（光使用効率）の関係を示したもの
で、図中の空間周波数範囲Ａが前述の６００〜１６００
本／ｍｍを表している。空間周波数が低い領域では高い
効率が得られないことがわかる。

以上述べた理由により、第８図に示した構造のホログラ
ムレンズは、面内で低効率部分をもち、例えばガウス分
布をもつビームをホログラムレンズに投入した場合に、
第８図（Ｃ）に実線で示したように強度分布に偏りを生
じてしまうという欠点がある。

本発明の技術的課題は、従来の光ピックアップにおける
このような問題を解消し、高い光使用効率が得られる範
囲の空間周波数をもつ２枚構成のホログラムレンズから
成るインライン型の光ピックアップを実現することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による光ピックアップの基本構成を示す
側面図である。Ｈｌは第１のホログラム、Ｈ２は第２の
ホログラムである。第１のホログラムＨ１は、入射光９
側に位置し、第２のホログラムＨ２は、焦点８側に位置
し、それぞれ重ねることで２重構造と成っている。なお
実際は、第１のホログラムＨ１と第２のホログラム、Ｈ
２は密着しているが、説明の便宜上離して図示されてい
る。

そして前記第１のホログラムＨ１は、通過光が光軸の外
側に発散する方向に回折する作用を有している。第２の
ホログラムＨ２は、通過光が光軸６側に集光する方向に
回折する作用を有している。

〔作用〕

この技術的手段によれば、第１のホログラムＨ１に入射
した光９は、該ホログラムＨ１を通過することで、光軸
６に対し外側に回折され、１０で示されるように外側に
拡がる。この発散光１０が第２のホログラムＨ２を通過
する際に、１１で示されるように、光軸６側に回折され
て、焦点８に収束する。

このように第１のホログラムＨ１に入射した光　。

は総で、外周側すなわち光軸６に対し外側に一旦回折し
た後、第２のホログラムＨ２で光軸６側に回折するので
、総ての面で回折角がある程度大きく、光強度の低下が
抑制される。

〔実施例〕

次に本発明による光ピックアップが実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明によ
る光ピンクアップの第１実施例を示す図である。第８図
（ｂ）のような構成においても、光軸６から右半分は特
に支障ない。第２図の（ａ）は第８図（ｂｌの二重構造
ホログラムの右半分のみを示している。この二重構造ホ
ログラムの右半分のみを２組用意し、１組は１８０度回
軸回転て向きを逆にし、光軸６の部分で突き合わせると
、（ｂ）のようになる。

この構成によると、第１のホログラムＨ１では、例えば
ホログラムに垂直に入射する平面波７といったような、
光軸６に関して対称なビームを投入したときに、外周方
向に平面波を生じる。第２のホログラムＨ２は、該第１
のホログラムＨ１を通過した光を焦点８に集める作用を
する。実際は、このような２つのホログラムＨ１とＨ２
を重ねて、その面同士を例えば紫外線硬化型光学接着剤
で接着する。こうした二重構造ホログラムの右半分を２
つ向かい合わせにすることによって、空間周波数範囲に
無理のないインライン型ホログラムレンズを作成するこ
とができる。

ただし実際は、（ａ）に示した半円状のホログラムを２
つ精密に組み立て、（ｂ）のようにすることは困難なの
で、（Ｃ１（ｄ）に示した方法で作成する。すなわち第
１のホログラムＨ１は、（Ｃ）のように全面に平面波３
を、右半分に斜めから平面波１２を、左半分に斜めから
平面波１３をそれぞれ照射して、干渉縞を形成する。そ
して裏返して記録面を第２のホログラムＨ２と対向させ
ることで、平面波を外周方向に回折可能となる。第２の
ホログラムＨ２は、（ｄ）のように全面に球面波１４を
、右半分に斜めから平面波１３を、左半分に斜めから平
面波１２をそれぞれ照射し、干渉縞を形成して作成する
。ただし使用時の波長と異なる波長でホログラムを作成
する場合の、色収差補正法は図示していないが、これは
すでに出願済みの特願昭５８−１８８２９号（ホログラ
ム記録再生方法）によって解決できる。

次に第２図（ｂｌのように、丁度光軸６上の領域１１ｎ
では、各ホログラムを組み立てる際に正確に位置合わせ
するのが困難である。これらの問題を防ＩＦするために
、第１のホログラムＨ１を作成する際に、第３図に示し
たように、２分割した平面波１２．１３を２方向から照
射するときに、中心付近で重なるようにして１枚の記録
媒体Ｈｐ１に照射することで、２つのホログラムをなめ
らかに、かつ正確に結合した状態にできる。また第２の
ホログラムＨ２を作成する場合も、左右の平面波１２．
１３が光軸６上で一部重なるようにする。

なお・平面波１２・１３どうしの干渉を避しするために
、マスクを用いて露光を２ステツプにする方法をとって
もよい。

以上のような構成とすることにより、空間周波数の範囲
を第９図中のＢに示したように、従来の約半分にするこ
とができ、ホログラムの全域で高効率化が期待できる。

第４図は本発明の第３の実施例であり、この実施例によ
れば、光路を光軸に関して対称にすることができる。こ
の例における第１のホログラムＨ１は、ｔａ＋に示した
ように、光軸に関して対称な光波９（例えば垂直入射の
平面波）を投入したときに、ホログラムＨ１の面の光軸
６を中心とする各同心円から光軸６を中心とする円錐の
母線方向に出射する干渉縞を持つように作成する。

また第２のホログラムＨ２は、（ｂ）に示したように、
光軸６を中心とする円錐の母線方向から入射する光波を
光軸６上の１点に集光させる干渉縞を持つように作成す
る。そして両ホログラムＨ１、Ｈ２を重ね合わせた構造
とする。

前記ホログラムＨ１の作成方法を（Ｃ）に、ホログラム
Ｈ２の作成方法を（ｄｌにそれぞれ示す。ここで光学素
子１５は、（ｅ）に示したような円錐状斜面１６を有す
る円錐台状の透明体である。

第１のホログラムＨ１を作成するには、（Ｃ）のように
光学素子１５の斜面１６からドーナツ状の平面波１７を
照射し、中央の平面１８から円形の平面波３を照射する
。すると、平面波１７が光学素子１５の各面で屈折して
、内周が光軸６上に外周が乾板Ｈｐ１の外周に集光する
ことで、（ａｌで説明したような回折作用をする干渉縞
が形成される。

第２のホログラムＨ２を作成するには、乾板を（Ｃ）の
鎖線位置まで後退させ、（ｄ）の状態とする。そして球
面波１４を平面１８から照射すると、（ｂｌで説明した
ような回折作用をする干渉縞が形成される。

なお光学素子１５の中央平板部を空洞にして、球面波、
１４を通す方法もある。

第５図に示す第４実施例のように、光学素子１５の斜面
１６側を乾板に対向させ、Ｉ’１１）１の位置に第１の
ホログラム用の乾板を設置し、Ｈｐ２の位置に第２のホ
ログラム用の乾板を設置することによっても、第１、第
２のホログラムＨ，、Ｈ２を作成できる。

第４図、第５図の場合も、使用時の波長と異なる波長で
作成する場合の色収差の補正法については、先に述べた
とおり、特願昭５８−１８８２９号の発明で解決できる
。

第３、第４実施例においても、空間周波数が第９図中の
Ｂの範囲内程度におさまり、全域で高効率化が期待でき
る。なお領域Ｂを、空間周波数が８１のように高い方ヘ
シフトさせることも可能である。これは本実施例では、
２つのホログラムの間の光線で形成される円錐の頂角を
変えることによって達成される。第１、第２実施例の場
合には、２つのホログラムの間の平面波の人出射角を変
えることによって達成される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、従来よりも空間周波数範
囲の狭い、すなわち効率ムラの少ない、インライン型ホ
ログラムレンズを作成することができる。さらにホログ
ラム面同士の接着により、ホログラム面が完全に保護さ
れた形になること、光をジグザグに曲げるため、使用レ
ーザビームの波長の微小変化に対する自己補償効果があ
ること等の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ピックアップの基本原理を示す
側面図、第２図は本発明による光ピックアップの第１実
施例を示す側面図、第３図は本発明光ピックアップの第
２実施例を示す側面図、第４図は本発明光ピックアップ
の第３実施例を示す図で（ａ）　（ｂ）　（ｅ）は斜視
図、（Ｃ１（ｄｌは側面図、第５図は本発明光ピックア
ップの第４実施例を示す側面図、第６図は従来の凸レン
ズと１枚構成のホログラムレンズを示す側面図、第７図
は従来の１枚構成のホログラムレンズとその製法および
特性を示す図、第８図は従来の２枚構成のホログラムレ
ンズとその製法および特性を示す図、第９図は空間周波
数と先便用効率の関係を示す特性図である。 図において、Ｈｌは第１のホログラム、Ｈ２は第２のホ
ログラム、Ｈｆ１ｔは第１のホログラム作成用の乾板（
記録媒体）　、ＨＩｌ１２は第２のホログラム作成用の
乾板（記録媒体）、６は光軸、８は焦点、９は入射光、
１０は回折光、１１は収束光、ｈｒｌは第１のホログラ
ムｈ１の右半分、ｈｒ２は第２のホログラムｈ２の右半
分をそれぞれ示す。 特許出廓人　　　　　　富士通株式会社代理人　弁理士
　　　　青　柳　　　稔ピロＢ′″ 第１図 率２爽施例 第３図 （幻　　　　　　　　　（り 第１爽施例 第２図 第４爽施例 第５図 ！？レンス′　　　　　　　　　　ホログヲムレンス゛
４〔東の凸レンズとｌオ屹−１配のホロク支ムトンＸ゛
ｌＩＢ図 （り作成　　　　　（１７）再主 （Ｃ）ヒ仏磨ｉぷりわらセ 第７図 Ｃン作Ａ（ｂ）再生 「 （ｃ）　　ヒ゛−ｍ勇し室雀トヤ 挟来の２春ま１代のホロゲラムシλ々乙その車り針筒８
図 空胴周波数ｆし２ 空眉清坊鴫吹乙尤イ史用劾率のＭ（水 筒９図 手続補正書 昭和６０年１０月２１日 特許庁長官　宇　賀　　道　部　殿 、発明の名称　　　光ピックアップ 、補正をする者 代表者中本　卓眞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射光（９）側の第１のホログラム（Ｈ＿１）と焦点（
   ８）側の第２のホログラム（Ｈ＿２）とを重ねてなる２
   重構造のホログラムレンズからなる光ピックアップであ
   って、 前記第１のホログラム（Ｈ＿１）は、通過光が光軸（６
   ）に対し外側に発散する方向に回折するものを用い、 第２のホログラム（Ｈ＿２）は、通過光が光軸（６）側
   に集光される方向に回折するものを用いることを特徴と
   する光ピックアップ。