JPH02154333A - 光学ヘッド - 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） 本発明はレーデ光源からの光を用いて、光学的に情報を
記録再生する時に使用される光学ヘッドに関するもので
ある。

（従来の技術） 光学的な情報記録再生装置の代表的なシステムとして、
一般に元ディスクシステムがあるが、そのシステムの形
態くは追記型（ＷＯＲＭ）　、消去可能型（ＥＲＡＢＡ
ＥＬＥ）あるいは再生専用型（ＲＯＭ）などの各徨元デ
ィスクに適用される工夫がなされている。

この元ディスクの優れた点は、単位面積当シのＣ、ト密
度の高さ、１ビット当りのコストの低さなどである。し
かし、追記塁、消去可能盤のディスクを用いる場合、光
デイスクシステムでは、データの誓込み、後、正しくデ
ータが書込まれたか否かのチエ、りを行なうベリファイ
機能が必須である。

この丸め、現状の元ｒ（スフシステムではこれに可成シ
の時間を要するので、従来の磁気記鎌方武のハードシス
テムに比較して処理速度が低く、機簡約に劣るという問
題がある。とくに、光デイスクシステムは、元ｆ４スク
の大容量の利点を生かして、しばしば画像データを記録
するのに使用されるが、この場合にも、現状では続出し
スピードが遅い。

そこで、元ディスクの情報記録媒体面上に、少なくとも
２つの光ビームスポットを同時に集光させて、一方の光
ビームスポットでデータの誉込みを、他方の元ビームス
ポットでデータ・ベリファイを行なうような作業を冥現
し、あるいは両方の光ビームスポットで異なる情報トラ
ック上のデータを・ぐラレルに読み出し実質的な再生ス
ピードを上げる方式が提唱されている０例えば、特開昭
５８−２２０２４７号公報においては、アレイ型半導体
レーザが光源として用いられてお夛、対物レンズにより
２つの元スポ、トを作シ出す元へ、ドが開示されている
。ま九、特公昭５７−６０６９７号公報においても、同
じくアレイ型半導体レーザを光源として用い、一方の元
ビームスポットでｒ−タ書込み、ａ方のビームスポット
でデータ・ベリファイを行なうような光学へ、ドが開示
されている・′ｉた、・臂うレルに情報トラックを読み
出す方式としては、特公昭５５−１６３２６号公報記載
のものがある。

ま九、最近では、消去型光７”４スクとして相変化型媒
体を用いたものが注目され、研究開発が進んでいるが、
この櫨の媒体に対しては情報の書込み、消去にエネルギ
ー密度の異なる２つの光ビームスポット（１つは光強度
が高密度の円形スポット、他方は光強度が低密度の楕円
形スポット）を用いる必要がある。そこで特開昭５９−
７１１４３号公報に開示されているような光学へ、ドも
提唱されている。

このように、２つの光ビームスポットを生成（７゜て、
使用する従来例においては、第１の光ビームス４．トを
７形成する第１の光束と、第２の光ビームスポットを形
成する第２の光束とは、互いに波長を異ならせておく方
が次の点で有利である。すなわち、異なる半導体レーデ
などの光源からの光束を単一の光束として合成する場合
、ダイクロイ、クミラーが使用でき、効率よく光を合成
できること、および光ディスクからの情報を含んだ反射
光を分離する場合、グイロイツク５ラーが使用でき、効
率よく光束を分割できることにある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、光デイスク用の対物レンズは、焦点制御
、トラ、キング制御が必要なので、ＡＦ’用（オートフ
ォーカス）およびＡＴ用（オートトラ、キング）のアク
チエータタを備えなければならないので、通常、重量、
サイズの関係から１つの非球面対物レンズで構成される
。そこで、このような構成の対物レンズに対して、２つ
の光束を入射させて、光情報記録媒体面上に２つの分離
した光ビームス−、トを生成するには、次のような配慮
が必要である。すなわち、第１０図に示すようＫ、波長
λ１の第１の平行光束を対物レンズ７０光軸に平行に入
射させ、ＡＰ用アクチ、エータ（図示せず）で透明保護
層３全通して元情報記録１１４上に第１のビームスポッ
ト５を結像させると共に、波長λ２（λ２Ｎλ１）の第
２の光源からの平行光束２を、対物レンズ７の光軸に対
して僅かに傾向け、入射させ、第２のビームスポット６
を結像させる。この場合、上記光情報記録面４上での両
ピームスポ、）５．６の間隔は、対物レン）ｅ７の焦点
距離と、第２の光束と対物レンズの光軸との傾き角θに
よって決定される。

ところが、この２つのビームスポットが集光スる部分は
、！１１図に拡大して示すように、λＦ制御に用いてい
る光束１０波長λ１と、第２のビームスポットを形成す
る光束２の波長λ２とが互いに異なるため、対物レンズ
の色収差で、第２のビームスポウトロが光情報記録面４
上から雅れ九位置で焦点金結び、光情報記録面４上では
僅かにぼけた状態になる。このぼけたビームスポットで
は正しい情報の再生ができない。

この問題点に対する１つの対策が文献 （ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧ　ＯＦ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯ
ＮＡＬ　ＢＹＭＰＯ８ＩＯＮ　０ＮＯＰ’ｒｌＣＡＬ　
Ｍｌ！ＭＯＲＹ、　１９８７　”　ＣＯＭＰＡＣＴ　Ｔ
ＷＯ−ＢＥＡＭＫｌｉｌ：ＡＤ　ＷＩＴＨＡ　）ｆｆＢ
ｆｔｌＤ　ＴＷＯ−ＷＡＶＥＬＥＮＧ’ｌ’ＨＬＡｉ９
ＥＲＡＲＲＡＹ　ＦＯＲＭＡＧＮＥＴＯ−ＯＰＴＩＣＲ
ＩＣＯＲＤＩＮＧ”の１１７頁〜１２０頁参照）中に開
示されている。ここでは、第２の光束を平行光とせずに
、僅かに発散気味の光束として、対物レンズ７の色収差
によるビームスポット６のデフォーカスを補正し、光情
報記録面４上に第２のビームスポット６を正しく結像す
ることが述べられている。すなわち、ここでは光源１の
コリメータレンズに対する光軸方向の位置とは僅かに異
ならせて、光源２を位置させている。この結果、光＃、
１からの光束はコリーメータレンズによシ、平行光束と
なるが、光源２からの光束はコリメータレンズ通過後、
平行光束とはならないのであって、やや発散気味の光束
となシ、両ビームスＩットを正しく光情報記録面４上に
結像させることになる。

しかしこの方式では、光源１に対して光源２の位置をず
らせて置く必要があシ、そのずらし量の調整、設定が困
謔であシ、また、通常のアレイ型半導体レーデを利用で
きない。

（発明の目的） 本発明は上記事情にもとづいてなされ九もので、通常の
光学ガラスからなるレンズでは波長が長い光に対しては
屈折力が低下する（焦点距離が長くなる）が、回折格子
の構造からなるレンズ（フレネルゾーングレート、ホロ
グラムレンズなど）では逆の作用がある点に着目し、前
述した２光源の波長差があっても、両光源を同じ位置に
置いたまま、正しく光１に報記録面上に結像できるよう
にした光学ヘッドを提供することを目的とする。

（綿層を解決するための手段） このため、本発明では、第１および第２の光源からコリ
メート手段へ波長の異なる光束を与えて略平行光に変換
すると共に、光集束手段によシ情報記録面上に離隔して
第１の光源からの光束による第１の光ビームステ、トお
よび第２の光源からの光束による第２の光ビームスポッ
トを集光するようにし九元学ヘッドにおいて、前記コリ
メート手段、前記光集束手段のいづれか一方を回折格子
構造とし、他方を光学的透明体からなるレンズで構成し
ている。

（作用） したがって、アレイ型半導体レーデのように２つの光源
を並列する構成にしても、その異なる波長について、回
折格子の構造が有効に機能して、光集束手段で情報記録
面に第１および第２０光ビームステ、トを正しく結像さ
せることができ、情報の読取シ、再生に際して困難をも
たらすことがない。

′（実施例） 以下、本発明の第１の実施例を第１図を参照して具体的
に説明する。第１図において、符号８はアレイ型半導体
レーデであり、第１の光源９（発振波長λ１−１−８３
０ｎと第２の光源１０（発振波長λ２＝７８０ｎｍ）を
有している。と＜Ｋ、本実施例では第１の光源９が光軸
上べ配置され、この光源９からの発散光束を第１の平行
光束１１（図中実線で示す）に変換する九めに回折格子
構造としてフレネルジー／グレー）１３が用いられる。

上記フレネルゾーングレート１３は、第１の光源９かも
の波長光λ１に対して成る焦点距離ｆ１を有するように
設計される。一般に、波長と焦点距離とが定まれば、７
レネル・ゾーンプレート１３の各ゾーンの曲率が求めら
れる。したがって、第１の光源９は、このように設計さ
れた７レネルゾーングレートの焦点距離の位置に置かれ
る。このため、上記光源９からの光束は上記７レネルゾ
ー／プレート１３で平行光束１１となシ、対物レンズ１
４によシ果元され、透明基板１５で保持された清報記録
面１６上に第１の光ビームス’ｊ”　ｙ　ト１７を形成
する。このためには、ＡＰ制御のためのアクチ＾エータ
（図示せず）が駆動され、対物レンズ１４を元棚方向に
移動し、フォーカシングする。

上述のプレイ型半導体レーデの第２の光＠１０は、光軸
から僅かＫｌｍれて、光軸に垂直な面内（第１の光源９
からの光束と同一の面内）に存在するが、その発振波長
λ２はλ１とは異なるもので、例えば短波長である。こ
のため、第２の光源１０から発散した光束は７レネルゾ
ーングレート１３の設計波長λ１との差によって、７レ
ネルゾーングレートを通過した後は、先金な平行光束と
はならず、少々、発散気味の光束となる。ま九、上記光
源１０の位置は光軸上になく、第２の光束１２の主光線
は、光軸に対して成る角度を持っている。

今、波長λ２（λ２くλ１ンの平行光束が光４４！ｌＫ
対して成る角度を有して対物レンズに入射する場合につ
いて考察すると、原理的に、対物レンズの色収差、理想
像面が平坦でなく彎曲していることなどから、情報記録
面１６上に焦点を結ばないで、これよシも対物レンズ側
の位置に焦点を結ぶことになろう。しかしながら、本発
明では、既に述べているように、波長、！２の県２０光
束は、平行光束ではなく、僅かに発散気味の光束として
対物レンズ１４に斜入射するのであるから、上記対物レ
ンズ１４の有する波長λ２に対する色収差、像面彎曲を
適当に選択して設定すれば第２の光束１２を光情報記録
面１６上で、正しく焦点を結ばせることかできる。

次に、上述のような７レネルゾーングレートのような回
折格子を用いた場合の光の回折作用を第２図を参照して
説明する。今、回折格子１９の回折構造の周期をｄ、回
折格子への光束の入射角をθ０．１次回折光２２の射出
角をθとすると、よく知られているように ｄ（虐θ−出θ。）−ｍλ　　　　　・・・・・・・・
・　（１）が成立する。ここでλは入射光束の波長でち
ゃ、ｍは回折次数である（参考文献はＰＲＩＮＣＩＰＬ
ＥＳＯＦ’　０ＰＴＩＣ８ＢＹ　ＭＡＸ　ＢＯＲＮ　Ａ
ＮＤ　ＥＭＩＬ　ＷＯＬＦ　Ｐ　４０３　）。

したがって、先述の第１図の場合と同様に、第３図に示
すところの７レネルゾー７ｆレートの光軸付近に入射す
るｍｌの光源からの光束２３は、その−次回折光２４に
ついて ｄ（ａｌｎθ−虐θ。）−一λ）１．　　　・・・・・
・・・・　（２）を満足させる。ここで００は光束が７
レネルゾーンプレートに入射する位置の光軸からの高さ
をｈとする時 ｆ−―θｏｍｈ ができ（ｆは７レネルゾーングレートの焦点距離）、θ
０．θ　共に小さくすると、（２）式よりｄ（θ−θ。

）−一λ、　　　　　　　・・・・・・・・・　（３）
今、７レネルゾーングレートが、波長λ１の光に対して
正しく設計されていれば、射出回折光は平行であし、θ
−〇となシ、ｄ・θＯ−ａλ１となる。

一方、同じ位置へ入射する第２の光束２５に対しては、
−１次回折光２６は ｄ（ｍａ’−―θＯ・）−一λ２　　　・・・・・・・
・・（４）源との、垂直な方向に関しての位置の差であ
る）。

ｄ（θ′−〇ａ′）−一１２ θ′苫−λ２／ｄ＋θｏ′■−λ７λ１θｏ＋（ｈ＋Δ
）／ｆλ２−λ１ならば（５）式の右辺の第１項はゼロ
であるが、λ２くλ１ではこれがゼロではなく、る発散
光となる。なお（５）式の第２項は光源が光軸上にない
ことによる光線の傾き角であり、ｈが入っていないこと
から解るように、フレネルゾーングレートへの光線の入
射位置によらず、常に一定であシ、収差ではない。

次に、第４図を参照して、対物し／ｊ：の色収差および
像面彎曲について説明する。ここで符号２７は対物レン
、１″２８０光軸に平行な波長λ１の光束であシ、この
光束２７は対物レンズ２８によ）、透明保護層３５を通
して、情報記録面２９上に光ビームスポット３０として
納置される。この波長λ１に対する対物レンズの理想納
置面は符号３１に示されるように、軸外に行くと、情報
記録面（平坦）から離れて行く。しかし、ＡＰ制御アク
チ、エータによ）、この光束２７の光ビームスポット３
０は常に情報記録面上に形成されるように制御されてい
る。

この対物レンズ２８に、元軸とは傾向いて、波長λ２の
光束３４が入射する場合、原理的には、λ２がλ１と異
なることから、対物レンズの色収差によって、理想結像
面（彎曲）３３が理想結像面３１とは異なる離れた位置
になシ、光束３４が斜入射することによる光ビームスポ
ットが上記理想結像面３３上に生じる。したがって、第
４図および第１１図に示したように、光束３４は情報記
録面上では少しｒフォーカスした元ビームスポットとな
９、情報の記録、再生を正確に行なうには不都合である
。

しかるに１本実施例では既に述べたように、第２の光束
はフレネルノーングレートを通過後、平行光束ではなく
、やや発散′Ａ味でかつ光軸に対して傾向い九光束３６
となっている。すなわち、第図に示すように、上記光束
３６に対する理想結像面は、符号３７で示すように、先
述の理想結像面よシも対物レンズから、よシ遠い四に移
っている・このことから、対物レンズのガラス材料およ
び第１図、第２図のＡ／クワ−選択設定することで、第
５図に示すように光ビームスポット３８が元軸外におい
て情報記録面上に一致するように結像させることができ
る。換言すれば、第１図のように、アレイ型半導体レー
デにて、２つの異なる波長の光源からの光束を、同時に
正しく情報記＠面上に結像させることが可能である。

第６図は、本発明の第２の実施例を説明するためのもの
である。ここでは、先述の第１の実施例と同部材につい
ては同番号を符した。本実施例において、半導体レーデ
８からの発散光を平行光に変換するコリメータレンズ３
９は、ガラスレンズであシ、平行光束を光ビームスポッ
トに県東させる対物レンズを７レネルゾー７グレート４
２で構成している。

第１の光源９はコリメータレンズ３９の光軸上で焦点距
離だけ離れた位置にあシ、第２の光源の波長λ１（λ１
−１−８３０ｎに対して、コリメータレンズが正しく作
用し、第１の平行光束４０へ変換される。この平行光束
４０はフレネルシー／ル−ト４２によシ回折され、集光
されて情報記録画１６上に光ビームスポットを結ぶ、こ
の状ａにおいては第２の光源１０は波長λ２（λ２諺７
８０ｍｍ）へ光を発するが、この光束はコリメータレン
ズの色収差によシ、平行光束とはならず、やや収束気味
の第２の光束４１となる。

第７因に示されるように、平行光束４０（波長λ１）が
フレネルゾーングレート４２によ）情報記録面１６上に
光ビームスポットを形成している配置において、波長λ
２（λ２くλ１）の平行光が７レネルゾーンプレート４
２に入射すると、波長が短い公理け、回折角が小さくな
シ、スＩットの位置４６は、遠くに移行してしまう。し
かし、本実施例においては、ｊｌ！２の光束４１は平行
光ではなく、やや収束気味の光束である丸め、この収束
角度だけ、光ビームスポット４４の位置が近づく。し九
がって１ｇ１Ｏ光ピームスポ、ト４３が存在する記録面
において、第２の光ビームスポット４４を結像できる。

このためＫは、波長λ１．λ２．コリメータレンズの焦
点距離、色収差およびフレネルゾーングレートの焦点距
離ｆなどを適切に選択設定しなければならない。

第８図は本発明の第１実施例の光学ヘッドを光デイスク
用にまとめた具代例を示している。なお、第１図での同
部材には同符号を付けている。アレイ聾半導体８から射
出した波長λ１．λ２の二つの光束は７レネルゾー７グ
レート１３で略々、平行光に変換され、金形プリズム４
７によシ、ビーム形状を円形に変換される。そして、偏
向ビームスグリ、ター４８を透過し、１／４波長板を通
過して円偏光となる。対物レンズ１４では、第１図に示
すように情報記録面１６上に光げ−ムスポ、トが集光さ
れる。これら各スポットは、反射後、再び１７４波長板
４９を通過し、入射時と９０度異次る偏光面を持つ光と
なυ、偏光げ−ムスプリ、り４８によシ反射される。な
お、図中、符号５０はグイクロイックミラーであシ、波
長λ２を反射し、波長λ１を透過するような特性を持つ
。し九がって、半導体レーデ８から放出される第２の光
束（λ−λ２）はこのダイクロイ、クミラー５０で反射
され光電変換器５４に入力され、ＡＦ／ＡＴ光学系５３
において、情報記録面からの情報を検出し、ＡＦ／ＡＴ
制御に供する。なお、上記ＡＦ／ＡＴ光学系は、従来か
ら知られているシリ／トリカルレンズを用いた非点収差
法ＡＰ光学系、ナイフエッノＡＦ光学系、あるいはノ、
シ、プルＡＴ光学系などからなる。

なお、上記実施例において、第１の光源９（λ−λ１）
を高出力、長波長、第２の光源１０（λ−λＶを低出力
・短波長として、前者を情報の書込みに、後者を情報の
再生に用いるとよい。

第９図は、情報記録面上における第１の光ビームスｙｊ
ｅ、）１７と、第２の元ビームスポット１８との関係を
示したもので、情報ト２．り５５の長手方向に成る間隔
をへだてて位置している。このため、同一情報トラ、り
５５に″ついて光学ヘッドで走査する時、例えば第１の
光ビームスポット１７で情報を１込み、第２の光ビーム
スポット１８で４込まれた情報を再生し、データが正し
く書込まれたかを検知するようにしてもよい。

なお、上述の実施例において、回折格子の構造として７
レネルゾーｙグレートを例示し九が、本発明はこれに限
定されるものではなく、回折格子としてホログラムレン
ズ、プレイズト型フレネルシー７ル−トなどを用いても
よいことは勿論である。

また、本発明で採用する光源としてアレイ型半導体レー
デを例示しているが、１つの容器内に２４ＮｌｌＡの半
導体レーデを同一基盤でボンディング１，５たもの、更
には１元源の半導体レーデを別々にグイロイ、クミラー
系で合成して用いるようにし九ものなども、本発明にお
いて有効である。

（発明の効果） 本発明は以上絆述し九ようになるので、従来、必要であ
シながら製造上、非常に困難であ−）九ダイレクト・ベ
リファイ機能を有する光学ヘッドを、アレイ型半導体レ
ーデなどを用いて、実現することができ、しかも、光情
報記録面上での結像を正確釦付えることで光学的情報記
録・再生装置としての信頼性を向上できる。また、２つ
の元ビームスポットを情報トラ、り上に、例えばノ４５
レルに像させるなどして情報再生の速度を倍加するなど
、高速化に有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一実施例を示す光学系の側面図、第
２図は回折格子における回折作用を説明するための図、
第３図は光源位置の差と７レネルゾー／ｆレートへの入
射角および回折角を説明する九めの図、第４図は理想Ｉ
ｍ像面と、第１および第２の光ビームスポットの集束と
の関係を示す一般原理を示す図、第５囚は本発明におけ
る理想結像面と、第１および第２の光ビームスポットの
集束との関係を示す図、第６因は本発明の第２の実施例
を示す光学系の側面図、第７図は一般原ｊｌｉＫ基く第
１および第２の光♂−ムスポ、トの集束を示す因、第８
図は本発明の実施例を光デイスク用光学ヘッドに用いた
一例の構成図、第９図は情報記録面上を模式的罠示した
図、第１０図および第１１図は従来例を説明するための
因である。 ８・・・半導体レーデ、９初・第１の光源、１ｏ・・・
第２の光源、】３・・・フルネルノーングレート、】４
・・・対物レンズ、１５・・・透明基板、１６・・・情
報記録面、１７・・・第１の元ビームスポ！＃）、１ｇ
・・・第２の光ピームスポ、ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１および第２の光源からコリメート手段へ波長の異
   なる光束を与えて、略平行光に変換すると共に、光集束
   手段により情報記録面上に、離隔して第１光源からの光
   束による第１の光ビームスポットおよび第２光源からの
   光束による第２の光ビームスポットを集光するようにし
   た光学ヘッドにおいて、前記コリメート手段、前記光集
   束手段のいづれか一方を回折格子構造とし、他方を光学
   的透明体からなるレンズで構成していることを特徴とす
   る光学ヘッド。