JPS6356614B2 - - Google Patents

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JPS6356614B2
JPS6356614B2 JP57200360A JP20036082A JPS6356614B2 JP S6356614 B2 JPS6356614 B2 JP S6356614B2 JP 57200360 A JP57200360 A JP 57200360A JP 20036082 A JP20036082 A JP 20036082A JP S6356614 B2 JPS6356614 B2 JP S6356614B2
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JP
Japan
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laser
light
optical disk
fresnel lens
micro fresnel
Prior art date
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Expired
Application number
JP57200360A
Other languages
English (en)
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JPS5992444A (ja
Inventor
Shinichi Suzuki
Hisashi Suemitsu
Nobuyuki Kataiki
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 Electronic Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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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
Granted legal-status Critical Current

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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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学式のビデイオ・デイスク・デイ
ジタル・オーデイオ・デイスク(D.A.D)、書き
込み読み取り可能なビデイオ・デイスク、さらに
光デイスク画像データフアイル等に用いる光デイ
スク用ピツクアツプに関する。
従来、例えば光学式のビデイオ・デイスクに用
いるピツクアツプとしては例えば第1図に示すも
のがある。すなわち、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1
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によつて平行光線とされ、次いでビ
ーム・スプリツター4A,4Bを通過し、さらに
1/4波長板5で円偏光させられ、その後、対物レ
ンズ6により光デイスク7に形成された信号溝と
してのピツト7Aに対して一定のスポツト径に集
束されて照射される(第2図参照)。ピツト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・スプリツター4Bで90゜反射され、
フオト・ダイオード等の受光素子8に受光される
ことによりピツト7Aの深さからのレーザの強弱
変化が電気信号に変換され、光デイスク7に記録
したピツト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
用のピツクアツプとしては、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1に直接、入力し、レーザ
光のオン、オフを行なつて光デイスク7に書き込
みを行なう。
ところで、第2図における光デイスク7の表面
に形成されるピツト7Aのサイズは記録すべき信
号に応じて例えばそのサイズが幅0.5μm、長さは
0.9〜3.3μmに変化し、トラツクピツチは1.6μmで
ある。このような形状のピツト7A上に前述のよ
うにして集束されるレーザのスポツト径dは、光
の波長をλ、レンズの開口数N.A(Nunerical
Aperture)とすると、d∝λ/N.A……式(1)が
成立する。
上式(1)から、レーザ光のスポツト径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ツト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
スポツト径dをより小さくする必要がある。とこ
ろがGaAlAsの半導体レーザでは実用化レベルの
短波長限界は0.74μm、すなわち7400Å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、
レンズの設計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ビー
ム式ピツクアツプの従来例であり、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1の後段に回折格子10を設け、そしてこの回
折格子10の後段にダイバージング・レンズ11
を設け、さらにこのダイバージング・レンズ11
の後段に1/4波長板5、対物レンズ6をそれぞれ
設けている。
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10によつて
回折され、複数本、すなわち3本のレーザ光2
A,2B1,2B2に分割される。この3本のレー
ザ光2A,2B1,2B2のうちの1本のレーザ2
A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,2B1,2B2はダイバージング・レンズ1
1によつて発散され、ビーム・スプリツター4
A,4Bを通過し、1/4波長板5で円偏光にさせ
られ、対物レンズ6により光デイスク7のピツト
7Aに一定のスポツト径dに集束させられる。こ
のように光デイスク7に形成されたピツト7Aに
照射されて反射されたレーザ・ビーム・スプリツ
ター4A,4Bで90゜反射され、受光素子8A,
8B1,8B2の上にそれぞれ集束される。このよ
うに3つのレーザ光のうち、中央の受光素子8A
に受光される中央の0次光は受光素子8A上に集
束されてメイン信号を伝送してフオーカシングサ
ーボのために用いられる。さらに±1次回折光は
0次回折光の受光素子8Aの前後に位置した受光
素子8B1,8B2に集束され受光されることによ
り中央の0次回折光がピツト7Aのトラツクから
それないようにしている。
第3図に示す上記従来の光デイスク用ピツクア
ツプはレーザを回折格子10によつて3つに分離
するために、回折格子10と対物レンズ6との接
置スペースが必要であり、光学系の長さが長くな
る。従つてピツクアツプのサイズが大きくなると
いう欠点があつた。また対物レンズ6および回折
格子10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で
ありその目的とするところは、同心円のグレーテ
イング部が一直線状に且つ互いに隣接するグレー
テイング部の周辺部が重なり合うように発振器か
らの半導体レーザを回折格子の代わりに回折作用
と対物レンズの代わりに集束作用との両機能を兼
用させて大きく発揮しピツクアツプのサイズがコ
ンパクトで安価なるビーム式の光デイスク用ピツ
クアツプを提供するのにある。
以下本発明の一実施例を第4図乃至第6図に従
つて3ビーム式のピツクアツプに適用した場合に
つき説明する。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図乃至第3図に示す従
来の光ピツクアツ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の代わりに光デイスク7の前段およ
び1/4波長板5の後段に配置されたマイクロフレ
ネルレンズ・アレーで、このマイクロフレネルレ
ンズ・アレー12は例えばその直径2dが数百μ
m〜数mmでガラス、プラスチツクなどの透明基板
13の上面に断面矩形状のグレーテイング部14
が3個所、一直線状に同心円的に数百本、形成さ
れ且つ互いに隣接するグレーテイング部14の周
辺部が重なり合うように形成されて部品点数の軽
減化と製作費および加工費の軽減化をはかつてい
る。このグレーテイング部14は中心から周辺に
向つて疎から密に形成されるが、周辺部でのピツ
チは1μm〜数μmである。12′はビーム・スプ
リツター4Bの後段に設けられたマイクロフレネ
ルレンズ・アレーであり、前記マイクロフレネル
レンズ・アレー12と同様構造である。
なお1は半導体レーザを発振する発振器、3は
発振器1の後段のコリメートレンズ、4A,4B
はビーム・スプリツター、5は円偏光を行う1/4
波長板、8A,8B1,8B2はビーム・スプリツ
ター4Bの後段に設けられた別のマイクロフレネ
ルレンズ・アレー12′により回折と集束とが行
われ、光デイスク7からの反射光2A,2B1
2B2が受光される受光素子であり、このうち中
央の0次光は受光素子8A上に集束されてメイン
信号を伝送してフオーカシングサーボのために用
いられ、また±1次回折光は0次回折光の受光素
子8Aの前後に位置した受光素子8B1,8B2
集束され受光されることにより中央の0次回折光
がピツト7Aのトラツクからそれないようにして
いる。
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
はコリメートレンズ3によつて平行光線とされ、
次いでビーム・スプリツター4A,4Bを通過
し、さらに1/4波長板5で円偏光にされ、その後、
プラスチツクなどの透明基板13の上面に断面矩
形状のグレーテイング部14を3個所、一直線に
なるように同心円的に且つ隣りに隣接する3個の
グレーテイング部14の周辺部が重なり合うよう
に形成されたマイクロフレネルレンズ・アレー1
2を通過すると、マイクロフレネルレンズ・アレ
ー12に形成された3個所のグレーテイング部1
4,14,14により中心のフオーカスサーボお
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本のトラツキングサーボ用のレ
ーザ光2B1,2B2との3本のレーザ光2A,2
B1,2B2に分離するとともにその光束を集束し、
光デイスク7上に記録されたピツト7Aの上にス
ポツトを照射する。これは第7図に示すように、
入射平面波(平行光束)Aが回折により球面波B
となることにより焦点F1で最もレーザ光のスポ
ツト径dが小さく絞られる。
この場合、マイクロフレネルレンズ・アレー1
2の焦点F1までの焦点距離をf、またはマイク
ロフレネルレンズ・アレー12のグレーテイング
部14の直径を2dとした場合のレーザスポツト
強度が中心の1/2,1/e2となるところでのレー
ザスポツト径を2a1/2,2a1/e2とすれば、 2a1/2=1.03λF 2a1/e2=1.64λF であり、 F=f/2d……が成立する。この場合、Fはマ イクロフレネルレンズ・アレー12のFナンバー
である。
上記式からマイクロフレネルレンズ・アレー
12のFナンバーを小さくすることによつてレー
ザ光のスポツ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・アレー12
の3つのグレーテイング部14の直径2d=0.4mm、
焦点距離f=0.25mm、レーザ波長λ=0.6328μm
のとき、スポツト径はそれぞれ、 2a1/2=0.41μm 2a1/e2=0.65μmとなる。この結果、マイクロ
フレネルレンズ・アレー12の3つのグレーテイ
ング部14のスポツト径を1μm以下に絞ること
ができる。
このようにピツト7Aに照射されて反射された
レーザ光2A,2B1,2B2はビーム・スプリツ
ター4A,4Bで偏光方向により、90゜方向に反
射され、別のマイクロフレネルレンズ・アレー1
2′によつて再び3つのレーザ光2A,2B1,2
B2のスポツトに集束される。このうち中心の1
本のレーザ光2Aはフオ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2B1,2B2はトラツキングサーボ用の
受光素子8B1,8B2に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,2B1,2
B2は光デイスク7のピツト・トラツクに照射さ
れて中央の1本のレーザ光2Aにてフオーカスサ
ーボを行つてメインの信号を検出し、また前後の
レーザ光2B1,2B2でトラツキングサーボを行
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
レンズの代わりに、また回折格子10の代わりに
別のマイクロフレネルレンズ・アレー12′を用
いたことにより、レーザ光2A,2B1,2B2
回折作用と集束作用を発揮するため、高価な対物
レンズ等が不用になる。従つて、ピツクアツプを
コンパクトに且つ軽量にでき、しかも使用レーザ
光の波長での収差を小さくできる。マイクロフレ
ネルレンズ・アレー12,12′としては、断面
矩形のグレーテイング部14よりは、第8図およ
び第9図に示すように断面鋸歯状乃至は断面三角
形のグレーテイング部14の方が集束一次光の回
折効率を第6図に示したものより大きくできる。
また第10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の3ビー
ム方式のピツクアツプを示す他の実施例である。
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12の後段に配置されたビームシヤ
ツターであり、このビームシヤツター18によつ
てトラツキングサーボ用の2本のレーザ光2B1
2B2を遮断するようになつている。
このようにして書き込み時においては、トラツ
キングサーボ用の2本のレーザ光2B1,2B2
ビームシヤツター18,18で遮断され、中央の
レーザ光2Aのみが光デイスク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1に
接続された変調器9から発振される変調信号を発
振器1に入力し、中心に配置されるレーザ光をオ
ン、オフすることによつて書き込みが行われる。
この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を光デイスク7の前段に設け
たことにより、レーザ光2A,2B1,2B2の回
折作用と集束作用を発揮するので高価な対物レン
ズが不用になる。之によりピツクアツプをコンパ
クトに且つ軽量にできる。
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3つのグレーテイング部
が一直線状に且つ互いに隣接するグレーテイング
部の周辺部が互いに重なりなうように形成したマ
イクロフレネルレンズを用いたので発振器からの
半導体レーザの回折作用と集束作用とを同時に大
きく発揮できる。従つて高価な対物レンズが不用
になる。之によりピツクアツプをコンパクトに且
つ軽量にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光デイスク用ピツクアツプの光
学系を示した断面図、第2図は同じくレンズを光
デイスクに設けたピツトに照射した状態を示した
断面図、第3図は3ビーム式のこの種、光デイス
ク用ピツクアツプの他の従来例を示した断面図、
第4図は本発明の光デイスク用ピツクアツプの第
1実施例を示した断面図、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・アレーの平面
図、第6図はその断面図、第7図は同じくマイク
ロフレネルレンズ・アレー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・アレーのグレーテイング部の第
2、第3変形例を示した断面図、第10図は本発
明の第2実施例を示した断面図である。 1……発振器、2,2A,2B1,2B2……レ
ーザ光、4A,4B……ビーム・スプリツター、
5……1/4波長板、12,12′……マイクロフレ
ネルレンズ・アレー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 発振器から誘導放出される半導体レーザと、
    この半導体レーザの出射光束を記録媒体に照射せ
    しめる光学手段とを備えた光デイスク用ピツクア
    ツプにして、前記光学手段は3つの同心円状のグ
    レーテイング部が一直線状に且つ互いに隣接する
    グレーテイング部の周辺部が重なり合うように形
    成され前記半導体レーザの出射光束を分離し、集
    束するマイクロフレネルレンズであることを特徴
    とする光デイスク用ピツクアツプ。
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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JPS5992444A JPS5992444A (ja) 1984-05-28
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0719387B2 (ja) * 1984-09-20 1995-03-06 三菱電機株式会社 光学式情報記録再生方法
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