JPH0478030A - レーザ集光光学装置 - Google Patents
レーザ集光光学装置Info
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- JPH0478030A JPH0478030A JP2185640A JP18564090A JPH0478030A JP H0478030 A JPH0478030 A JP H0478030A JP 2185640 A JP2185640 A JP 2185640A JP 18564090 A JP18564090 A JP 18564090A JP H0478030 A JPH0478030 A JP H0478030A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 16
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Head (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】
〔発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、光ディスクや光カード等の光情報記録媒体に
情報を記録・再生するための光ピツクアップや、レーザ
微細加工機等に用いられるレーザ集光光学装置に関する
。
情報を記録・再生するための光ピツクアップや、レーザ
微細加工機等に用いられるレーザ集光光学装置に関する
。
（従来の技術）
上記光ピツクアップ等に用いられるレーザ集光光学装置
は、従来第１０図で示すように構成されている。すなわ
ち、強度分布か−様なレーザコリメート光を、収差のな
い対物レンズ１１によって集光するように構成されてい
る。この場合、集光された焦点でのスポットの強度分布
は、第３図の線断面図および第４図の斜視図で示すとお
りであり、かつその強度■は次式で表される。
は、従来第１０図で示すように構成されている。すなわ
ち、強度分布か−様なレーザコリメート光を、収差のな
い対物レンズ１１によって集光するように構成されてい
る。この場合、集光された焦点でのスポットの強度分布
は、第３図の線断面図および第４図の斜視図で示すとお
りであり、かつその強度■は次式で表される。
１ （ｘ）
（２Ｊ＋ （ｋＮＡｘ）／ （ｋＮＡｘ））ここで、
Ｊ、は第１次ヘラセル関数、 ｋ＝２π／λ０ 、λ。は真空中の波長、ＮＡはレンズ
１１の開口数である。
Ｊ、は第１次ヘラセル関数、 ｋ＝２π／λ０ 、λ。は真空中の波長、ＮＡはレンズ
１１の開口数である。
上記式から明らかなように、対物レンズ１１で集光され
るスポットの径は、対物レンズが決定され、かっレーザ
光の波長が決まると一義的に決定されてしまい、任意の
スポット径を得ることが出来ない。
るスポットの径は、対物レンズが決定され、かっレーザ
光の波長が決まると一義的に決定されてしまい、任意の
スポット径を得ることが出来ない。
レーザ集光装置としては、上記構成のほかに、レーザ光
源と対物レンズとの間に回折格子を設け、３スポット法
におけるメインビームと２つのサブビームとを形成する
装置（例えば特開平２−５２３１号）や、記録媒体から
の反射光を回折格子により波長毎に分離する装置（例え
ば特開平２−５４４３４号）等があるか、いずれも対物
レンズにより集光されるスポットの径は固定であり、任
意のスポット径を得ることについての考慮はない。
源と対物レンズとの間に回折格子を設け、３スポット法
におけるメインビームと２つのサブビームとを形成する
装置（例えば特開平２−５２３１号）や、記録媒体から
の反射光を回折格子により波長毎に分離する装置（例え
ば特開平２−５４４３４号）等があるか、いずれも対物
レンズにより集光されるスポットの径は固定であり、任
意のスポット径を得ることについての考慮はない。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来のレーザ集光光学装置は、対物レンズや
レーザ光の波長が決まると、スポット径も一義的に決ま
ってしまい、スポット径に対する自由度が全くない。
レーザ光の波長が決まると、スポット径も一義的に決ま
ってしまい、スポット径に対する自由度が全くない。
本発明の目的は、対物レンズによって集光されるスポッ
ト径を任意の値にすることかてきるレーザ集光光学装置
を提供することにある。
ト径を任意の値にすることかてきるレーザ集光光学装置
を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、レーザコリメート光を対物レンズにより媒体
に集光してスポットを結像するレーザ集光光学装置に関
するもので、前記対物レンズと光源との間に２つの同心
円回折格子を設け、これら２つの同心円回折格子の間隔
を、一方の同心円回折格子により回折された０次光およ
び±１次光が次の同心円回折格子により互いにほぼ平行
となるように回折され、かつ前記対物レンズを経て前記
媒体上に０次光スポットを中心としてその近傍に前記±
１次光がドーナツ状に結像されるように、互いに異なる
値に設定したものである。
に集光してスポットを結像するレーザ集光光学装置に関
するもので、前記対物レンズと光源との間に２つの同心
円回折格子を設け、これら２つの同心円回折格子の間隔
を、一方の同心円回折格子により回折された０次光およ
び±１次光が次の同心円回折格子により互いにほぼ平行
となるように回折され、かつ前記対物レンズを経て前記
媒体上に０次光スポットを中心としてその近傍に前記±
１次光がドーナツ状に結像されるように、互いに異なる
値に設定したものである。
（作用）
本発明では、媒体上に０次光スポットを結像させ、この
０次光スポットを中心としてその近傍に±１次光をドー
ナツ状に結像させ、これら０次光スポットと±１次光の
ドーナツ状スポットとを干渉させるようにしたので、上
記２つの同心円回折格子の距離関係や、これら２つの同
心円回折格子の回折効率等により、任意のスポット径を
得る。
０次光スポットを中心としてその近傍に±１次光をドー
ナツ状に結像させ、これら０次光スポットと±１次光の
ドーナツ状スポットとを干渉させるようにしたので、上
記２つの同心円回折格子の距離関係や、これら２つの同
心円回折格子の回折効率等により、任意のスポット径を
得る。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図および第２図において、対物レンズ１１と図示し
ないレーザ光源との間に２つの同心円回折格子１２．１
３を設ける。
ないレーザ光源との間に２つの同心円回折格子１２．１
３を設ける。
この実施例は、スポット光を、２つの同心円回折格子１
２． １３を設けない場合のスポット径より小さくする
場合について説明している。
２． １３を設けない場合のスポット径より小さくする
場合について説明している。
上記構成において、レーザ光の波長をλ、対物レンズ１
１の焦点距離をＦおよびその開口数をＮＡとする。また
、２つの同心円回折格子１２． １３のうち、一方の同
心円回折格子１２の格子間隔をＤｌとし、他方の同心円
回折格子１３の格子間隔をＤ２とし、これらを次式のよ
うに設定する。
１の焦点距離をＦおよびその開口数をＮＡとする。また
、２つの同心円回折格子１２． １３のうち、一方の同
心円回折格子１２の格子間隔をＤｌとし、他方の同心円
回折格子１３の格子間隔をＤ２とし、これらを次式のよ
うに設定する。
Ｄ ２ ＝ＳＩ！ｌ［５ＩＮ−’ （λ／Ｄ１）＋
ＴＡＮ−Ｍｏ、６１ Ｘλ／ （ＮＡＸＦｊＩＩ図
において、図示しないレーザ光源から一方の同心円回折
格子１２に入射したコヒーレントなレーザコリメート光
は、この同心円回折格子１２により、０次光は格子面に
対して垂直に、また±１次回折光は回折角θ１． ＝
５ＩＮ−１（λ／Ｄ１）で、さらに−１次回折光は回
折角θ２−−３ＩＮ−’ （λ／Ｄｉ）で、それぞれ回
折され、他方の同心円回折格子１３に入射される。
ＴＡＮ−Ｍｏ、６１ Ｘλ／ （ＮＡＸＦｊＩＩ図
において、図示しないレーザ光源から一方の同心円回折
格子１２に入射したコヒーレントなレーザコリメート光
は、この同心円回折格子１２により、０次光は格子面に
対して垂直に、また±１次回折光は回折角θ１． ＝
５ＩＮ−１（λ／Ｄ１）で、さらに−１次回折光は回
折角θ２−−３ＩＮ−’ （λ／Ｄｉ）で、それぞれ回
折され、他方の同心円回折格子１３に入射される。
この他方の同心円回折格子１３に入射された上記各回折
光は、ここで再び０次および±１次回折光にそれぞれ回
折される。すなわち、０次光〜０次光、＋１次次光−１
次光、−１次光〜＋１次光にそれぞれ回折される。ここ
で、同心円回折格子１３の格子間隔は、前記式で説明し
たように、同心円回折格子１２の格子間隔に対し、僅か
に異なる値に設定しであるため、前記Ｏ次光〜Ｏ次光、
＋１次次光−１次光、−１次光〜＋１次光は、はぼ平行
光となって対物レンズ１１に入射する。上記＋１次次光
−１次光の回折角度θ３は、θ３ＴＡＮ−’ （０，６
１Ｘλ／ （ＮＡｘＦ））であり、また、１次光〜＋１
次光の回折角度θ４は、θ４ＴＡＮ ’ （−〇、６１
ｘλ／ （ＮＡＸＦ）ｌ である。
光は、ここで再び０次および±１次回折光にそれぞれ回
折される。すなわち、０次光〜０次光、＋１次次光−１
次光、−１次光〜＋１次光にそれぞれ回折される。ここ
で、同心円回折格子１３の格子間隔は、前記式で説明し
たように、同心円回折格子１２の格子間隔に対し、僅か
に異なる値に設定しであるため、前記Ｏ次光〜Ｏ次光、
＋１次次光−１次光、−１次光〜＋１次光は、はぼ平行
光となって対物レンズ１１に入射する。上記＋１次次光
−１次光の回折角度θ３は、θ３ＴＡＮ−’ （０，６
１Ｘλ／ （ＮＡｘＦ））であり、また、１次光〜＋１
次光の回折角度θ４は、θ４ＴＡＮ ’ （−〇、６１
ｘλ／ （ＮＡＸＦ）ｌ である。
対物レンズ１１は、これらＯ次光〜０次光、＋１次次光
−１次光、−１次光〜＋１次光を集光し、図示しない媒
体上に結像させる。ここて、対物レンズ１１で集光され
たＯ次光〜０次光は、第３図の線断面図および第４図の
斜視図で示すように、第１０図で示した従来と同様に、
Ｔ （ｘ）（２Ｊ 、（ｋＮＡｘ）／’ （ｋ、ＮＡｘ
）） ２のスポット形状で結像される。
−１次光、−１次光〜＋１次光を集光し、図示しない媒
体上に結像させる。ここて、対物レンズ１１で集光され
たＯ次光〜０次光は、第３図の線断面図および第４図の
斜視図で示すように、第１０図で示した従来と同様に、
Ｔ （ｘ）（２Ｊ 、（ｋＮＡｘ）／’ （ｋ、ＮＡｘ
）） ２のスポット形状で結像される。
これに対し、対物レンズ１１て集光された＋１次次光−
１次光は、ｒ （ｘ） −（２Ｊ。
１次光は、ｒ （ｘ） −（２Ｊ。
（ｋ ＮＡ ｘ−０，６１ｋ ＮＡ） ／ （ｋ ＮＡ
ｘ−０，６１に、ＮＡ）ｌ ２のスポット形状で結像
される。さらに、−１次光〜＋１次光は、Ｉ （ｘ）
＝ （２Ｊ（ｋ、 ＮＡ ｘ ＋０．６１ｋ ＮＡ）
／ （ｋ ＮＡ ｘ ＋０．６１に、ＮＡ、））２の
スポット形状で結像される。これらの合成強度分布を第
５図の線断面図および第６図の斜視図で示す。
ｘ−０，６１に、ＮＡ）ｌ ２のスポット形状で結像
される。さらに、−１次光〜＋１次光は、Ｉ （ｘ）
＝ （２Ｊ（ｋ、 ＮＡ ｘ ＋０．６１ｋ ＮＡ）
／ （ｋ ＮＡ ｘ ＋０．６１に、ＮＡ、））２の
スポット形状で結像される。これらの合成強度分布を第
５図の線断面図および第６図の斜視図で示す。
ここで、上述した＋１次次光−１次光および１次光〜＋
１次光は、０次光〜０次光に対し、位相を１８０°ずら
しておく。これは２つの同心円回折格子１２．１３の距
離により設定される。
１次光は、０次光〜０次光に対し、位相を１８０°ずら
しておく。これは２つの同心円回折格子１２．１３の距
離により設定される。
また、０次光〜０次光のスポット像と、−＋−１次光〜
−１次光および一１次光〜＋１次光のスポット像との、
１−渉前における強度分布は、第７図で示すように、０
次光〜０次光と、＋１次光〜１次光と、−１次光〜↓１
次光との光の振幅比か、０次光〜０次光 ↓１次次光−
１次光 −１次光〜＋１次光−１−：０．２：０．２と
なるように、同心円回折格子１２． ｉ３の回折効率
を設定する。なお、強度比は、強度比＝（振幅比）パで
あるから、０次光〜Ｏ次光：＋１次光〜−１次光 −１
次光〜＋１次光−１−：ｏ、ｏｉ：ｏ、０４となる。
−１次光および一１次光〜＋１次光のスポット像との、
１−渉前における強度分布は、第７図で示すように、０
次光〜０次光と、＋１次光〜１次光と、−１次光〜↓１
次光との光の振幅比か、０次光〜０次光 ↓１次次光−
１次光 −１次光〜＋１次光−１−：０．２：０．２と
なるように、同心円回折格子１２． ｉ３の回折効率
を設定する。なお、強度比は、強度比＝（振幅比）パで
あるから、０次光〜Ｏ次光：＋１次光〜−１次光 −１
次光〜＋１次光−１−：ｏ、ｏｉ：ｏ、０４となる。
第８図は、上述した０次光スポットと±１次光スポット
とを干渉させた後のスポット強度分布（−点鎖線）と、
従来の干渉を行わない場合のスポット強度分布（実線〕
とを比較して示している。
とを干渉させた後のスポット強度分布（−点鎖線）と、
従来の干渉を行わない場合のスポット強度分布（実線〕
とを比較して示している。
ここで、前記第７図で示した０次光スポットと±１次光
スポットとは、前述のように１８０°の位相差があるた
め、０次光と±１次光との振幅かある部分は、互いに差
を取り合うので、結果的に第８図の一点鎖線で示すよう
なスポット強度分布となる。すなわち、実線で示す従来
のスポット径より小さなスポット径を得ることができる
。
スポットとは、前述のように１８０°の位相差があるた
め、０次光と±１次光との振幅かある部分は、互いに差
を取り合うので、結果的に第８図の一点鎖線で示すよう
なスポット強度分布となる。すなわち、実線で示す従来
のスポット径より小さなスポット径を得ることができる
。
第９図は、振幅比を、０次光〜０次光ニート１次光〜−
１次光ニー１次光〜＋１次光−１０、Ｉｆ−３５：０．
１３５とした場合の、干渉後のスポット強度分布を示し
ている。スポット径は、最大強度の１／ｅ２となる径で
定義されているので、第９図の場合、エアリディスクの
ドーナツ部分（１次回折光部分）の最大強度は、エアリ
ディスク中心の最大強度の１／ｅ２以下となり、スポッ
ト径は従来と比較して十数パーセント小さくなる。
１次光ニー１次光〜＋１次光−１０、Ｉｆ−３５：０．
１３５とした場合の、干渉後のスポット強度分布を示し
ている。スポット径は、最大強度の１／ｅ２となる径で
定義されているので、第９図の場合、エアリディスクの
ドーナツ部分（１次回折光部分）の最大強度は、エアリ
ディスク中心の最大強度の１／ｅ２以下となり、スポッ
ト径は従来と比較して十数パーセント小さくなる。
このように、レーザ光源と対物レンズ１１との間に２つ
の同心円回折格子１２． １３を設け、０次光スポット
を中心としてその近傍にドーナツ状の±１次光スポット
を結像させ、これらを干渉させるようにしたので、前記
２つの同心円回折格子１２゜１３の距離関係により０次
光スポットと±１次光スポットとの位相関係を設定し、
また、２つの同心円回折格子１２． １３の回折効率に
より振幅比を設定することにより、任意のスポット径を
得ることかできる。このように任意のスポット径か得ら
れると、光ピツクアップの場合は、高密度で光情報記録
媒体に情報を記録・再生することか、透化効率よく行う
ことかできる。また、レーサ加工機に適用した場合は、
より一層、微細加工を行うことができる。
の同心円回折格子１２． １３を設け、０次光スポット
を中心としてその近傍にドーナツ状の±１次光スポット
を結像させ、これらを干渉させるようにしたので、前記
２つの同心円回折格子１２゜１３の距離関係により０次
光スポットと±１次光スポットとの位相関係を設定し、
また、２つの同心円回折格子１２． １３の回折効率に
より振幅比を設定することにより、任意のスポット径を
得ることかできる。このように任意のスポット径か得ら
れると、光ピツクアップの場合は、高密度で光情報記録
媒体に情報を記録・再生することか、透化効率よく行う
ことかできる。また、レーサ加工機に適用した場合は、
より一層、微細加工を行うことができる。
以上のように本発明によれば、対物レンズやレーザ光の
波長か決定していても、スポット径がこれらによって固
定されてしまうことはなく、スポット径についての自由
度か得られ、任意のスポット径を得ることかできる。
波長か決定していても、スポット径がこれらによって固
定されてしまうことはなく、スポット径についての自由
度か得られ、任意のスポット径を得ることかできる。
第１図は本発明によるレーサ集光光学装置の一実施例を
示す構成図、第２図は第１図で示した装置の斜視図、第
３図および第４図は０次光スポットの強度分布を示す線
断面図および斜視図、第５図および第６図は±１次光ス
ポットの強度分布を示す線断面図および斜視図、第７図
はＯ次光スポットと±１次光スポットとの干渉前におけ
る強度分布を示す線断面図、第８図および第９図は０次
光スポットと±１次光スポットとの干渉後における強度
分布を示す線断面図、第１０図は従来装置の構成図であ
る。 １１・・対物レンズ、１２．１３・・同心円回折格子。 」［Ｕ」
示す構成図、第２図は第１図で示した装置の斜視図、第
３図および第４図は０次光スポットの強度分布を示す線
断面図および斜視図、第５図および第６図は±１次光ス
ポットの強度分布を示す線断面図および斜視図、第７図
はＯ次光スポットと±１次光スポットとの干渉前におけ
る強度分布を示す線断面図、第８図および第９図は０次
光スポットと±１次光スポットとの干渉後における強度
分布を示す線断面図、第１０図は従来装置の構成図であ
る。 １１・・対物レンズ、１２．１３・・同心円回折格子。 」［Ｕ」
Claims (1)
- （１）レーザコリメート光を対物レンズにより媒体に集
光してスポットを結像するレーザ集光光学装置において
、 前記対物レンズと光源との間に２つの同心円回折格子を
設け、これら２つの同心円回折格子の間隔を、一方の同
心円回折格子により回折された０次光および±１次光が
次の同心円回折格子により互いにほぼ平行となるように
回折され、かつ前記対物レンズを経て前記媒体上に０次
光スポットを中心としてその近傍に前記±１次光がドー
ナツ状に結像されるように、互いに異なる値に設定した
ことを特徴とするレーザ集光光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185640A JPH0478030A (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | レーザ集光光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185640A JPH0478030A (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | レーザ集光光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478030A true JPH0478030A (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=16174310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2185640A Pending JPH0478030A (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | レーザ集光光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0478030A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6120191A (en) * | 1997-02-26 | 2000-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser diode module |
| JP2011171379A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Fujifilm Corp | 金属複合基板およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2185640A patent/JPH0478030A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6120191A (en) * | 1997-02-26 | 2000-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser diode module |
| JP2011171379A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Fujifilm Corp | 金属複合基板およびその製造方法 |
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