JPS6129802A - 光学素子 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光を収束させる光学素子に関するものである
。

背景波（ネｉとその問題点 光を収束させる光学素子として最も代表的なものはレン
ズである。しかしレンズは、研磨が必要な為に大量生産
が容易で“ないこともあって、非常に高価である。そこ
で、ホログラムをレンズの代わりに使用することが考え
られている。ホログラムは、写真技術で容易に大量生産
をすることができることもあって、非常に安価である。

ところで、ホログラム記録媒体の中心を原点とするとと
共にこの記録媒体に垂直な方向を２軸方向とする直交座
標をとり、（Ｘ　Ｉ＋　Ｖ＋＋　Ｚ　＋）に位置してい
る物体０１を（１）＋、Ｑｚｒ＋）に位置している光源
ＳＩからの参照光（波長λｌ）でホログラムとして記録
し、このホログラムをｍ倍に引き伸ばした後に、（＋）
２．４２．　ｒ　２　）に位置している光＃、Ｓ２から
の再生光（波長λ２）で（ｘ２＋ｙＺ＋２２）の位置に
像０□が再生されたとすると、結像公式は、と表される
。

物体ＯＩ及び光源Ｓｌ、Ｓ２が同軸」二にあるとすれば
■、０式は共にＯとなるので、０式のみを考慮すればよ
い。そしてホログラムの記録時に物体０１及び光源Ｓ１
の位置を固定しておき、光源Ｓ１として単色性が極めて
良好な気体レーザ等の光源を使用すると、波長λ１も一
定と考えてよいので、引伸し倍率ｍを１とすれば、■式
は、 となる。

ところで、半導体レーザは、小型で且つ安価なコヒーレ
ント光源として多用されているが、単一モード発振の場
合でもモード・ホッピングと称される現象によって第１
図に示す様に作動時に発射波長が変動しており、気体レ
ーザ等に比べると単色性が良くない。この為に、半導体
レーザを光源Ｓ２として使用すると、そのＺ軸方向の位
置ｒ２を固定していても、波長λ２の変動によって、■
式から明らかな様に像０□の２軸方向の位置Ｚ２が変動
する。

従って、半導体レーザのモード・ホッピングに伴う像点
の変動範囲よりもホログラムの焦点深度の方が小さいと
、例えば半導体レーザを光源としている光デイスクプレ
ーヤにおいて対物レンズの代わりにホログラムを使用し
ても、半導体レーザのモード・ホッピング毎にフォーカ
ス誤差が生じる。

しかも、このモード・ホッピングは非常に高い周波数で
発生する為に、モード・ホッピングに追従してフォーカ
ス・サーボを行うことはできない。

この結果、ホログラムを対物レンズの代わりに使用する
ことは実用的ではなかった。

発明の目的 本発明は、上述の問題点に鑑み、実用的で且つ安価な光
学素子を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明は、多重露光によって複数のホログラムが記録さ
れている記録媒体を有し、前記夫々のホログラムは光軸
上で互いに近接している収束点を有する回折光を生ずる
様に記録されている光学素子に係るものである。

実施例 以下、光デイスクプレーヤに適用した本発明の第１及び
第２実施例を第２図〜第７図を参照しながら説明する。

第２図は、第１実施例の構成を示している。レーザダイ
オード等の半導体レーザ１から射出されたコヒーレント
な光２は、ビームスプリッタ３を透過し、光学素子４に
よって光ディスク５の記録面上へ収束される。

光ディスク５の記録面で反射された光２は、再び光学素
子４へ入射する。この光学素子４によって収束されビー
ムスプリッタ３によって反射された光２は、円錐レンズ
６を通過して、光検出器７へ入射する。

光学素子４は、従来の対物レンズの代わりに使用されて
いるものであり、ホログラムが記録されているゼラチン
層１１を第３図に示す様に２枚のガラス板１２によって
挟持すると共にシリコン樹脂１３等によって耐湿封止し
たものである。

ゼラチン層１１のホログラムは、最小スポット径ｄ。を
有する３つの回折光２ａ、２ｂ、２ｃを生じ、しかもこ
れらの回折光２ａ〜２Ｃの幾何光学的な収束点が第４図
に示す様に光軸上で焦点深度ｄ１の間隔で並ぶ様に、記
録されている。

この様に１つの光２から３つの回折光２ａ〜２Ｃを生ず
る為には、記録光の波長を僅かずつ変えるか、成るいは
同一波長の記録光の収束点を僅かずつ変えて、三重露光
によってホログラムを記録すればよい。

第４図Ａ及びＢは、半導体レーザ１のモード・ホッピン
グによって光２の波長が変動し、その結果、回折光２ａ
〜２Ｃの収束点が光軸方向へ変動する状態を示している
。

これらの第４図Ａ及びＢから明らかな様に、単一の回折
光、例えば回折光２ａのみでは、焦点深度が浅い為に第
４図Ａの状態と第４図Ｂの状態とでは各々の焦点深度内
の領域は全く重なり合ってない。

従って、第４図Ａの状態で光ディスク５の記録面が回折
光２ａの焦点深度内に位置していて実質的にフォーカス
誤差がなくても、光２の波長が変動して第４図Ｂの状態
になった瞬間にフォーカス誤差が生じる。

これに対して、３つの回折光２ａ〜２Ｃを使用すれば、
焦点深度が実質的には３ｄ１となるので、第４図Ａの状
態と第４図Ｂの状態とでは、各々の焦点深度内の領域は
区間ｌに亘って重なり合っている。

従って、光ディスク５の記録面がこの区間ｌ内に位置し
ていれば、第４図Ａ及びＢの何れの状態でも実質的には
フォーカス誤差がない。しかも、この様に焦点深度が深
ければ、フォーカス調節を細かく行う必要がないので、
モード・ホッピングを生じない光源を使用する場合でも
、フォーカス誤差信号の利得を下げることができるとい
う効果がある。

なお、光検出器７は、第５図に示す様に、円板を径方向
及び円周方向へ夫々２分した４個の光検出部７ａ〜７ｄ
から成っている。円錐レンズ６を通過した光２は、この
光検出器７上で環状のスポットを形成している。

そして、フォーカシングは、光検出部７ａ１７ｂと７Ｃ
１７ｄとで環状のスポットの径分布を検出することによ
って行われている。また、トラップキングは、光検出部
７ａ、７Ｃと７ｂ、７ｄとによるプッシュプル法によっ
て行われている。

第７図は、本発明の第２実施例を示している。

この第２実施例は、円錐レンズ６の代わりに光学素子１
４が用いられており、更にこの光学素子１４と光検出器
７との間に絞り１５が配されていることを除いて、第２
図に示した第１実施例と実質的に同様の構成であってよ
い。

光学素子１４は光学素子４に類似の構成でありホログラ
ム記録媒体としてのゼラチン層を有しているが、このゼ
ラチン層は光学素子４のゼラチン層１１よりも厚い。従
って、光学素子１４のホログラムは、三次元ホログラム
であり、光学素子４のホログラムよりも角度選択性が強
い。

ところで、既述の様な３つの回折光２ａ〜２ｃが光ディ
スク５で反射されると、これらの回折光２ａ〜２Ｃのう
ちでフォーカスされている回折光は半導体レーザーの位
置へ戻ろうとし、他の回折光は半導体レーザーとは異な
る位置へ戻ろうとする。

光学素子１４のホログラムは、半導体レーザーの位置へ
戻る様な角度で入射する光、つまりフォーカスされて反
射された光のみを回折させ、他の光を直接透過させる様
に、記録されている。

また、絞り１５の開口１５ａは、光学素子１４からの回
折光を遮蔽しない様に形成されている。

従って、回折光が入射する光検出部７ａ、７ｂからは第
７図に曲線ＳＩで示されている出力が得られるが、この
出力は光ディスク５の記録面が光２の実質的な収束点に
位置しているときに最大の値を有している。

光学素子１４からの直接透過光は、この光学素子１４を
通過した光２の全体から回折光を除いたものである。従
って、絞り１５の開口１５ａを所定の大きさに選定して
、光検出部７Ｃ１７ｄへ入射する直接透過光を部分的に
遮蔽する様にしておけば、この光検出部７Ｃ１７ｄから
は、第７図に曲線Ｓ２で示されている単調関数的な出力
が得られる。

以上の様にこの第２実施例では、光検出部７ａ。

７ｂの出ノＪからフォーカス誤差の大きさを知ることが
でき、光学検出部７ｃ、７ｄの出力からフォーカス誤差
の方向を知ることができる。なお、絞り１５の開口１５
ａの形状としては、円形、楕円形、星形等の種々の形状
が考えられる。

なお、以上においては、本発明を光デイスクプレーヤに
適用した実施例について説明したが、本発明が光デイス
クプレーヤ以外にも適用可能であることは勿論である。

発明の効果 上述の如く、本発明による光学素子は、多重露光で記録
した複数のホログラムによって、収束点が光軸上で互い
に近接している複数の回折光を生ずる様にしたものであ
るから、実質的に深い焦点深度を有している。

従って、この光学素子は、ホログラムを利用しているに
も拘らず異なる波長を有する光に対しても使用すること
ができ、実用的で且つ安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザのモード・ホッピングを示すグラ
フ、第２図は本発明の第１実施例を示す概略的な側面図
、第３図は第１実施例で使用されている光学素子を示す
概略的な拡大側断面図、第４図は第１実施例における回
折光の収束状態を示す概略的な拡大側面図、第５図は第
１実施例で使用されている光検出器を示す概略的な平面
図、第６図は本発明の第２実施例を示す概略的な側面図
、第７図は本発明の第２実施例で得られるフォーカス誤
差信号を示すグラフである。 なお図面に用いられた符号において、 ２ａ〜２ｃｍ−−−−−−回折光 ４−−−−−−−−−−光学素子 １１−−−−−−−−−−ゼラチン層 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多重露光によって複数のホログラムが記録されている記
   録媒体を有し、前記夫々のホログラムは光軸上で互いに
   近接している収束点を有する回折光を生ずる様に記録さ
   れている光学素子。