JPS639037A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPS639037A JPS639037A JP61153111A JP15311186A JPS639037A JP S639037 A JPS639037 A JP S639037A JP 61153111 A JP61153111 A JP 61153111A JP 15311186 A JP15311186 A JP 15311186A JP S639037 A JPS639037 A JP S639037A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
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Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
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。
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、光デイスク装置等の光学ヘッドのフォーカス
サーボ等を行なうための光学装置に関するものであシ、
特に光軸調整が不要で信頼性に優れた光学装置を提供す
るものである。
サーボ等を行なうための光学装置に関するものであシ、
特に光軸調整が不要で信頼性に優れた光学装置を提供す
るものである。
従来の技術
マイクロレンズは、ＣＤやビデオディスク等の光デイス
クシステムの重要な構成要素である。特に、近年、マイ
クロフレネルレンズを用いた光学ヘッドが注目されてい
る。マイクロフレネルレンズは、レンズ厚が数μｍ程度
の薄膜レンズであシ、しかも良好な集光特性を有するた
め、光学ヘッドの小型軽量化、性能向上を図ることが可
能である。
クシステムの重要な構成要素である。特に、近年、マイ
クロフレネルレンズを用いた光学ヘッドが注目されてい
る。マイクロフレネルレンズは、レンズ厚が数μｍ程度
の薄膜レンズであシ、しかも良好な集光特性を有するた
め、光学ヘッドの小型軽量化、性能向上を図ることが可
能である。
光ディスクから信号を取り出すためには、光学ヘッドを
制御して、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ等の
制御を行う必要がある。多く用いられているフォーカス
サーボの方式として非点収差法がある。これは、シリン
ドリカルレンズト凸レンズ、又はシリンドリカルレンズ
２枚を組み合わせ、縦軸、横軸方向の焦点距離を互いに
変えて、レンズに入射する光線の角度、つまり光ディス
クの位置により光スポットの形状を変化させるものであ
る。例えば、光ディスクの位置が近かったり、遠かった
りすると光スポットの形状は縦長又は横長になりフォー
カス誤差信号が検出され、光ディスクの位置がちょうど
よいときは光スポツト形状が円になシ誤差信号が０とな
る。つまり、以上のようにフォーカスサーボを行うこと
ができるものである。
制御して、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ等の
制御を行う必要がある。多く用いられているフォーカス
サーボの方式として非点収差法がある。これは、シリン
ドリカルレンズト凸レンズ、又はシリンドリカルレンズ
２枚を組み合わせ、縦軸、横軸方向の焦点距離を互いに
変えて、レンズに入射する光線の角度、つまり光ディス
クの位置により光スポットの形状を変化させるものであ
る。例えば、光ディスクの位置が近かったり、遠かった
りすると光スポットの形状は縦長又は横長になりフォー
カス誤差信号が検出され、光ディスクの位置がちょうど
よいときは光スポツト形状が円になシ誤差信号が０とな
る。つまり、以上のようにフォーカスサーボを行うこと
ができるものである。
従来のフォーカスサーボを行うだめのフレネルレンズと
して楕円形のものをガラス基板上に作製したものがあっ
た。（波多腰他：″非点収差型グレーティングレンズ、
昭和５８年度秋季応用物理学会学術講演会予稿集２６ｐ
−３−５，波多腰他二′″焦点検出用グレーティングレ
ンズの試作・実験”、昭和５９年度春季応用物理学関係
連合講演会予稿集３０１Ｌ−に−１） 第５図に、従来の光学ヘッドを示す。半導体レーザ１２
から出射されたレーザ光１７はコリメーションレンズ１
３によって平行光となす、ビームスプリッタ１４を通過
して対物レンズ１５によって光デイスク１６上に集光さ
れる。光デイスク上のピットによって反射された光は、
対物レンズ１５によって平行光になシビームスブリッタ
１４によっヤ分割され、楕円形フレネルレンズ２に入射
し、４分割の光検出器３上に集光される。４分割の光検
出器から検出された信号により、再生信号及びフォーカ
ス誤差信号が再生されるものである。
して楕円形のものをガラス基板上に作製したものがあっ
た。（波多腰他：″非点収差型グレーティングレンズ、
昭和５８年度秋季応用物理学会学術講演会予稿集２６ｐ
−３−５，波多腰他二′″焦点検出用グレーティングレ
ンズの試作・実験”、昭和５９年度春季応用物理学関係
連合講演会予稿集３０１Ｌ−に−１） 第５図に、従来の光学ヘッドを示す。半導体レーザ１２
から出射されたレーザ光１７はコリメーションレンズ１
３によって平行光となす、ビームスプリッタ１４を通過
して対物レンズ１５によって光デイスク１６上に集光さ
れる。光デイスク上のピットによって反射された光は、
対物レンズ１５によって平行光になシビームスブリッタ
１４によっヤ分割され、楕円形フレネルレンズ２に入射
し、４分割の光検出器３上に集光される。４分割の光検
出器から検出された信号により、再生信号及びフォーカ
ス誤差信号が再生されるものである。
発明が解決しようとする問題点
４分割光検出器を用いる非点収差法では光スポットの形
状の違いを原理に用いているため、光スポットの中心が
、正確に４分割光検出器の中心と一致する必要がある。
状の違いを原理に用いているため、光スポットの中心が
、正確に４分割光検出器の中心と一致する必要がある。
中心がずれるとフォーカス誤差信号が生じ、フォーカス
サーボができなくなってしまう。
サーボができなくなってしまう。
第５図の中に示した構造の光学装置では、楕円形フレネ
ルレンズ２と光検出器３が別々になっているため、光学
ヘッドに搭載するとき光軸調整がめんどうで、又振動等
の影響で光軸がくるう可能性があった。
ルレンズ２と光検出器３が別々になっているため、光学
ヘッドに搭載するとき光軸調整がめんどうで、又振動等
の影響で光軸がくるう可能性があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光軸調整が
不要で信頼性に優れた光学ヘッド等に用いる光学装置を
提供するものである。
不要で信頼性に優れた光学ヘッド等に用いる光学装置を
提供するものである。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、楕円形フレネルレ
ンズと光検出器を一体化したものである。
ンズと光検出器を一体化したものである。
作用
本発明は、楕円形フレネルレンズと光検出器を一体化す
ることによって、レンズ、検出器間の光軸調整、距離調
整が不要になり、又振動等の影響を受けないものとなる
。
ることによって、レンズ、検出器間の光軸調整、距離調
整が不要になり、又振動等の影響を受けないものとなる
。
実施例
第１図（＆） 、 （ｂ）は本発明の一実施例の光学装
置の構成を示す平面図である。同図（＆）は表から見た
図、同図（ｂ）は裏から見た図である。楕円フレネルレ
ンズの中心を原点にして、長軸方向にＸ軸、短軸方向に
Ｙ軸をとる。第２図ｅ） 、 （ｂ）は本発明の一実施
例の光学装置の断面図である。同図（ａ）はＸ＝Ｏでの
断面図、同図中）はＹ二〇での断面図である。又、図に
示したように２軸をとる。第３図は、本発明の一実施例
の光学装置の動作を説明するための光検出器３上に集光
される光スポットの形状である。
置の構成を示す平面図である。同図（＆）は表から見た
図、同図（ｂ）は裏から見た図である。楕円フレネルレ
ンズの中心を原点にして、長軸方向にＸ軸、短軸方向に
Ｙ軸をとる。第２図ｅ） 、 （ｂ）は本発明の一実施
例の光学装置の断面図である。同図（ａ）はＸ＝Ｏでの
断面図、同図中）はＹ二〇での断面図である。又、図に
示したように２軸をとる。第３図は、本発明の一実施例
の光学装置の動作を説明するための光検出器３上に集光
される光スポットの形状である。
第１図〜第３図を用いて、本発明の第１の実施例の光学
装置について説明する。基板１としてガラス基板を用い
、ｚ＝０のガラス基板１の表面に楕円形フレネルレンズ
２、Ｚ：ｄのガラス基板１の裏面に４分割の光検出器３
を設けている。又、楕円形フレネルレンズ２の中心（原
点）と４分割の光検出器３の中心は光軸に対して一致し
ている。
装置について説明する。基板１としてガラス基板を用い
、ｚ＝０のガラス基板１の表面に楕円形フレネルレンズ
２、Ｚ：ｄのガラス基板１の裏面に４分割の光検出器３
を設けている。又、楕円形フレネルレンズ２の中心（原
点）と４分割の光検出器３の中心は光軸に対して一致し
ている。
楕円形フレネルレンズは、断面が鋸歯状の同心楕円のグ
レーティングで形成されたものであシ、本実施例では、
電子ビームリソグラフィによ、ｉ） ０ＭＳ電子ビーム
レジストで形成した。断面を最適膜厚で鋸歯状にするこ
とにより集光効率をほぼ１ｏ。
レーティングで形成されたものであシ、本実施例では、
電子ビームリソグラフィによ、ｉ） ０ＭＳ電子ビーム
レジストで形成した。断面を最適膜厚で鋸歯状にするこ
とにより集光効率をほぼ１ｏ。
係にまで向上させることができる。本実施例では、集光
効率を最大にするために、レンズ２の最大膜厚を、入射
光４の波長λ＝０．７８ μｍ 、 ＯＭ Ｓの屈折率
ｎ ：１．６に対してλ／ （ｎ−１） ＝１−３μｍ
とした。λ、ｎの値が変われば、最大膜厚をλ／（ｎ−
１） にほぼなるように調整すれば効率がよい。又、
楕円形フレネルレンズ２は、電子ビームリソグラフィに
よシ作製したものをマスターにしてレプリカを形成し、
ＰＮＭ人等の合成樹脂を用いてガラス基板１上に複製法
で形成すると大量生産を容易に実現できる。本実施例の
レンズ２のサイズは、例えばＸ軸方向が２００μｍ、Ｙ
軸方向が１８２μｍであり、焦点距離は、波長λ＝０．
７８μｍに対してガラス基板中でＸ軸方向が１．５ｍｍ
＋Ｙ軸方向が１．２Ｍである。ガラス基板の高さβは、
１．３５Ｍ！ｎとした。このときのレンズ２を構成する
同心楕円のグレーティングの数すなわちゾーン数は８で
あった。
効率を最大にするために、レンズ２の最大膜厚を、入射
光４の波長λ＝０．７８ μｍ 、 ＯＭ Ｓの屈折率
ｎ ：１．６に対してλ／ （ｎ−１） ＝１−３μｍ
とした。λ、ｎの値が変われば、最大膜厚をλ／（ｎ−
１） にほぼなるように調整すれば効率がよい。又、
楕円形フレネルレンズ２は、電子ビームリソグラフィに
よシ作製したものをマスターにしてレプリカを形成し、
ＰＮＭ人等の合成樹脂を用いてガラス基板１上に複製法
で形成すると大量生産を容易に実現できる。本実施例の
レンズ２のサイズは、例えばＸ軸方向が２００μｍ、Ｙ
軸方向が１８２μｍであり、焦点距離は、波長λ＝０．
７８μｍに対してガラス基板中でＸ軸方向が１．５ｍｍ
＋Ｙ軸方向が１．２Ｍである。ガラス基板の高さβは、
１．３５Ｍ！ｎとした。このときのレンズ２を構成する
同心楕円のグレーティングの数すなわちゾーン数は８で
あった。
次に、フォーカスサーボの様子について説明する。光デ
ィスクの位置が適正であれば、楕円形フレネルレンズに
入射する入射光４は第２図の実線イで示すように平行光
であシ、光検出器３上に集光する光スポット６の形状は
第３図（ｂ）に示すように円形であり、光検出器■と■
の和から■と■の和を減じたもので得られるフォーカス
誤差信号の値はＱである。ところが、光ディスクが遠ざ
かると、入射光４は第２図の点線アで示すように入射し
、従って、第３図（凰）に示すようにＸ軸方向に細長い
スポット５になり、フォーカス誤差信号は負の値をとる
。又光ディスクが近づくと、入射光４は第２図つで示す
ように入射し、従って第３図（Ｃ）に示すようにＹ軸方
向に細長いスポット５になシ、フォーカス誤差信号は正
の値をとる。本実施例では、光スポット６のサイズは、
例えば半値幅で第３図（ａ）のときが、２．５μｍ（Ｘ
軸方向）×２４μｍ （Ｙ軸方向）、同図（ｂ）のとき
が、１５μｍ×１５μｍ、同図（Ｃ）のときが、２２
μｍＸ ２．６ μｍとなった。ただし、このときの値
は、（１Ｌ）ではＹ軸方向スポットサイズがＭｉｎにな
るとき、（′ｂ）が、スポットが円になるとき、（Ｃ）
がＸ軸方向サイズがＭｉｎ になるときの例である。
ィスクの位置が適正であれば、楕円形フレネルレンズに
入射する入射光４は第２図の実線イで示すように平行光
であシ、光検出器３上に集光する光スポット６の形状は
第３図（ｂ）に示すように円形であり、光検出器■と■
の和から■と■の和を減じたもので得られるフォーカス
誤差信号の値はＱである。ところが、光ディスクが遠ざ
かると、入射光４は第２図の点線アで示すように入射し
、従って、第３図（凰）に示すようにＸ軸方向に細長い
スポット５になり、フォーカス誤差信号は負の値をとる
。又光ディスクが近づくと、入射光４は第２図つで示す
ように入射し、従って第３図（Ｃ）に示すようにＹ軸方
向に細長いスポット５になシ、フォーカス誤差信号は正
の値をとる。本実施例では、光スポット６のサイズは、
例えば半値幅で第３図（ａ）のときが、２．５μｍ（Ｘ
軸方向）×２４μｍ （Ｙ軸方向）、同図（ｂ）のとき
が、１５μｍ×１５μｍ、同図（Ｃ）のときが、２２
μｍＸ ２．６ μｍとなった。ただし、このときの値
は、（１Ｌ）ではＹ軸方向スポットサイズがＭｉｎにな
るとき、（′ｂ）が、スポットが円になるとき、（Ｃ）
がＸ軸方向サイズがＭｉｎ になるときの例である。
集光効率の値としては８５チとなった。
第４図は光検出器３部の構造を示す断面図である。ただ
し、第４図は４分割光検出器３のうちの１つである。光
検出器はアモルファスＳｉのＰＩＮ型構造をしており、
ガラス基板１上に、ムＥ電極７１と、例えば１０００人
厚ＩＴＯ透明導電膜６が埋積してあり、この上に、例え
ば１５０人厚２型Ｓｉ ８．１ ｐＨ厚ｔｉｌｌａｇｅ
、４ｏｏλ厚Ｎ型Ｓｉ １ｏを順にアモルファス状に埋
積し、絶縁層１０でＰ型ｓｉ、ｓ、ｒ型Ｓ１９と人！電
極７２を分離するようにし、Ｎ型５ｉ１ｏ上にムβ電極
７２を埋積したものである。電極７１と７２に電流計を
図のように結び、出力をとりだす。透明導電膜はＺｎＯ
でもよい。又、工型Ｓｉ９のないＰＮ構造にしても、応
答速度は遅くなるが、動作は可能である。又、光検出器
３は、基板１上に埋積して作製しなくても、光学ボンド
等の接着剤でＰＩＮホトダイオード等の光検出器を基板
１上に接着しても同様の効果が得られる。又、レンズ２
と光検出器３を別々のガラス基板１上に作製し、光学ボ
ンド等の接着剤で接着してもよい。このときは、ガラス
厚２、レンズ２と光検出器３の光軸合わせは、接着時に
調整可能である。
し、第４図は４分割光検出器３のうちの１つである。光
検出器はアモルファスＳｉのＰＩＮ型構造をしており、
ガラス基板１上に、ムＥ電極７１と、例えば１０００人
厚ＩＴＯ透明導電膜６が埋積してあり、この上に、例え
ば１５０人厚２型Ｓｉ ８．１ ｐＨ厚ｔｉｌｌａｇｅ
、４ｏｏλ厚Ｎ型Ｓｉ １ｏを順にアモルファス状に埋
積し、絶縁層１０でＰ型ｓｉ、ｓ、ｒ型Ｓ１９と人！電
極７２を分離するようにし、Ｎ型５ｉ１ｏ上にムβ電極
７２を埋積したものである。電極７１と７２に電流計を
図のように結び、出力をとりだす。透明導電膜はＺｎＯ
でもよい。又、工型Ｓｉ９のないＰＮ構造にしても、応
答速度は遅くなるが、動作は可能である。又、光検出器
３は、基板１上に埋積して作製しなくても、光学ボンド
等の接着剤でＰＩＮホトダイオード等の光検出器を基板
１上に接着しても同様の効果が得られる。又、レンズ２
と光検出器３を別々のガラス基板１上に作製し、光学ボ
ンド等の接着剤で接着してもよい。このときは、ガラス
厚２、レンズ２と光検出器３の光軸合わせは、接着時に
調整可能である。
発明の効果
以上のように本発明によれば、光学ヘッド搭載時の楕円
形フレネルレンズと光検出器の光軸合わせ距離調整が不
要となり、又、一体化構造のため振動等の影響を受けて
も光軸がずれないという信頼性、安定性に優れた動作が
可能であるという効果を有する。
形フレネルレンズと光検出器の光軸合わせ距離調整が不
要となり、又、一体化構造のため振動等の影響を受けて
も光軸がずれないという信頼性、安定性に優れた動作が
可能であるという効果を有する。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例における
光学装置の平面図および断面図、第３図は、本実施例の
フォーカスサーボを説明するだめの光検出器上に集光さ
れた光スポットの形状を示す模式図、第４図は本発明の
実施例の光検出器の構造を示す断面図、第５図は従来例
の光学装置からなる光学ヘッドの構成を示す図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・楕円形フレネルレ
ンズ、３・・・・・・光検出器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ｂ） 第２図 （久） 第３図 第４図 １基扱
光学装置の平面図および断面図、第３図は、本実施例の
フォーカスサーボを説明するだめの光検出器上に集光さ
れた光スポットの形状を示す模式図、第４図は本発明の
実施例の光検出器の構造を示す断面図、第５図は従来例
の光学装置からなる光学ヘッドの構成を示す図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・楕円形フレネルレ
ンズ、３・・・・・・光検出器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ｂ） 第２図 （久） 第３図 第４図 １基扱
Claims (4)
- （１）基板の一方側に楕円形のフレネルレンズを有し、
他方側に少なくとも４分割の光検出器を設けたことを特
徴とする光学装置。 - （２）フレネルレンズを構成するグレーティングの断面
が鋸歯形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光学装置。 - （３）基板は光学ボンドで少なくとも２枚はり合わせた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学装置
。 - （４）光検出器は透明導電膜上にＰＩＮ型又はＰＮ型ア
モルファスＳｉで構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153111A JPS639037A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153111A JPS639037A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS639037A true JPS639037A (ja) | 1988-01-14 |
Family
ID=15555211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61153111A Pending JPS639037A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS639037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282751A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 光学ヘッド装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130448A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | Toshiba Corp | 光学的情報読取装置の回折格子レンズ |
| JPS5933642A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | 光ピツクアツプ |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP61153111A patent/JPS639037A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130448A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | Toshiba Corp | 光学的情報読取装置の回折格子レンズ |
| JPS5933642A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | 光ピツクアツプ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282751A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 光学ヘッド装置 |
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