JPH10288702A - 特殊形状無収差マイクロレンズ並びに高密度記録装置 - Google Patents
特殊形状無収差マイクロレンズ並びに高密度記録装置Info
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- JPH10288702A JPH10288702A JP12775697A JP12775697A JPH10288702A JP H10288702 A JPH10288702 A JP H10288702A JP 12775697 A JP12775697 A JP 12775697A JP 12775697 A JP12775697 A JP 12775697A JP H10288702 A JPH10288702 A JP H10288702A
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Landscapes
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】極めて小さな部分に照明したり、極めて小さな
部分からの光を集光する集光法と、この方法を用いて高
密度記録を得る。 【解決手段】照明および集光のためにマイクロボールレ
ンズを特殊形状に研磨し、読みとり及び書き込み精度向
上のためのマウント法や無反射コーテイングあるいは、
形状の変更、またこの読み書き部分を用いた記録装置に
よって高密度記録を得る。
部分からの光を集光する集光法と、この方法を用いて高
密度記録を得る。 【解決手段】照明および集光のためにマイクロボールレ
ンズを特殊形状に研磨し、読みとり及び書き込み精度向
上のためのマウント法や無反射コーテイングあるいは、
形状の変更、またこの読み書き部分を用いた記録装置に
よって高密度記録を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光の高密度集光法、
およびその応用として画像装置や電子計算機の周辺装置
あるいはその一部として使われる大容量記録装置等に関
する。
およびその応用として画像装置や電子計算機の周辺装置
あるいはその一部として使われる大容量記録装置等に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光を用いた大容量記録装置等における記
録量の大容量化は近年、扱うデータが膨大になっている
ことや記録されたデータそのものをバックアップする必
要があるなど重要な課題となっている。上記請求項２に
記した記録装置等（いわゆるＣＤ−ＲＯＭ装置やＭＯ装
置やＤＶＤ装置やレーザーデイスク装置等）においてデ
ータの読み書きは通常、記録面に書き込まれた部分に光
を当てて反射光の位相変化や光磁気効果等を利用してデ
ータの読み出し、あるいは書き込みをおこなっている。
この場合ミクロな記録部分の大きさは光の集光度によっ
てきまるためできるだけ微小な部分に集光するように光
学系を調節している。そしてこの集光部分が小さいほど
記録密度が大きくなり大容量記録が可能になるからでき
るだけ微小な部分に集光させることが望ましい。しかし
どのようにレンズを組み合わせてもその集光の大きさの
程度は光の回折限界できまってしまうことが物理学にお
ける幾何光学等で知られており回折限界以下に光を集光
することは原理的に不可能であった。
録量の大容量化は近年、扱うデータが膨大になっている
ことや記録されたデータそのものをバックアップする必
要があるなど重要な課題となっている。上記請求項２に
記した記録装置等（いわゆるＣＤ−ＲＯＭ装置やＭＯ装
置やＤＶＤ装置やレーザーデイスク装置等）においてデ
ータの読み書きは通常、記録面に書き込まれた部分に光
を当てて反射光の位相変化や光磁気効果等を利用してデ
ータの読み出し、あるいは書き込みをおこなっている。
この場合ミクロな記録部分の大きさは光の集光度によっ
てきまるためできるだけ微小な部分に集光するように光
学系を調節している。そしてこの集光部分が小さいほど
記録密度が大きくなり大容量記録が可能になるからでき
るだけ微小な部分に集光させることが望ましい。しかし
どのようにレンズを組み合わせてもその集光の大きさの
程度は光の回折限界できまってしまうことが物理学にお
ける幾何光学等で知られており回折限界以下に光を集光
することは原理的に不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記
【従来の技術】の項に述べたように光を絞り込んでも原
理的に絞り込める限界は幾何光学できまるスポットサイ
ズ、つまり光の波長の程度である（回折限界）。したが
ってできるだけ小さい部分に光を集光したりあるいは小
さな部分からの光を読み込む（データの読み書きという
こと）ためにはこの回折限界を超える分解能を得ること
は不可能なので記録密度をあげるにはできるだけ短い波
長の光を使うしかなく（青色レーザー光等、これまで通
常は赤色レーザー光を用いている）、さらに用いる光が
レーザー光のようにコヒーレント（可干渉性光）であれ
ばいっそう小さな部分に集光することが可能になり、回
折限界まで原理的には集光できる。しかしながらこの場
合でも集光部分の大きさは用いる光の波長程度までであ
り、したがって記録密度はこのスポットサイズによって
制限されてしまっている。そこで従来なかった全く新し
い原理によって集光度を高めたりあるいは読み取り精度
を飛躍的に高めることができれば記録密度、または記録
容量を大幅に増やすことができる。従来の方法では光の
波長が赤色（約６８０μｍ）から青色（約４８０μｍ）
になった場合でも記録密度は約１．４倍にしかならな
い。
理的に絞り込める限界は幾何光学できまるスポットサイ
ズ、つまり光の波長の程度である（回折限界）。したが
ってできるだけ小さい部分に光を集光したりあるいは小
さな部分からの光を読み込む（データの読み書きという
こと）ためにはこの回折限界を超える分解能を得ること
は不可能なので記録密度をあげるにはできるだけ短い波
長の光を使うしかなく（青色レーザー光等、これまで通
常は赤色レーザー光を用いている）、さらに用いる光が
レーザー光のようにコヒーレント（可干渉性光）であれ
ばいっそう小さな部分に集光することが可能になり、回
折限界まで原理的には集光できる。しかしながらこの場
合でも集光部分の大きさは用いる光の波長程度までであ
り、したがって記録密度はこのスポットサイズによって
制限されてしまっている。そこで従来なかった全く新し
い原理によって集光度を高めたりあるいは読み取り精度
を飛躍的に高めることができれば記録密度、または記録
容量を大幅に増やすことができる。従来の方法では光の
波長が赤色（約６８０μｍ）から青色（約４８０μｍ）
になった場合でも記録密度は約１．４倍にしかならな
い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのために新しい原理に
基づいて、特殊な形状に加工したマイクロボールレンズ
を発明し、およびこれを用いることやその使い方を工夫
することによる記録密度の飛躍的増大、読みとりや書き
込み精度の向上が得られる大記録容量を持つ高密度記録
装置を発明した。
基づいて、特殊な形状に加工したマイクロボールレンズ
を発明し、およびこれを用いることやその使い方を工夫
することによる記録密度の飛躍的増大、読みとりや書き
込み精度の向上が得られる大記録容量を持つ高密度記録
装置を発明した。
【０００５】空気の屈折率はほぼ１であり光の波長λ
（ラムダ）は真空中の長さとほぼ等しい。ところが屈折
率がｎの媒質中ではその波長はλ／ｎになるのでしたが
って等価的に波長が短くなったことと同様の効果が得ら
れることになる。本発明はこの従来になかった発想原理
とその効果的な使用法により記録密度の飛躍的向上を可
能にした。
（ラムダ）は真空中の長さとほぼ等しい。ところが屈折
率がｎの媒質中ではその波長はλ／ｎになるのでしたが
って等価的に波長が短くなったことと同様の効果が得ら
れることになる。本発明はこの従来になかった発想原理
とその効果的な使用法により記録密度の飛躍的向上を可
能にした。
【０００６】図１に示すように透明レンズ材料によるマ
イクロボール底面をボール中心からｒ／ｎ（ただしｒは
ボールの半径）の高さのところで平面に加工研磨する。
イクロボール底面をボール中心からｒ／ｎ（ただしｒは
ボールの半径）の高さのところで平面に加工研磨する。
【０００７】このレンズに光が図３に示すようにボール
中心からｒのｎ倍の位置に集光するように光が入射する
とどんな場所から入射した光もすべてボール中心からｒ
／ｎの位置に集光する。したがってレンズの倍率はｎの
２乗倍になり、このとき光の波長は媒質中ではλ／ｎに
なっているので、等価的に波長がｎ分の１になっている
光を用いたことになり従来よりはるかに微小な部分に集
光することが可能になりその集光度はｎの２乗倍にな
る。仮に屈折率が２のレンズ材料を用いれば一気に従来
の４倍もの大容量記録が可能になる。
中心からｒのｎ倍の位置に集光するように光が入射する
とどんな場所から入射した光もすべてボール中心からｒ
／ｎの位置に集光する。したがってレンズの倍率はｎの
２乗倍になり、このとき光の波長は媒質中ではλ／ｎに
なっているので、等価的に波長がｎ分の１になっている
光を用いたことになり従来よりはるかに微小な部分に集
光することが可能になりその集光度はｎの２乗倍にな
る。仮に屈折率が２のレンズ材料を用いれば一気に従来
の４倍もの大容量記録が可能になる。
【０００８】図２に示すように透明レンズ材料によるマ
イクロボール底面をボール中心の高さのところで平面に
加工研磨する。
イクロボール底面をボール中心の高さのところで平面に
加工研磨する。
【０００９】このレンズに光が図４に示すようにボール
中心に向かって集光するように光が入射するとボール表
面に垂直に光が入射するから、どんな場所から入射した
光もすべてボール中心に集光する。したがってレンズの
倍率はｎ倍になり、このとき光の波長は媒質中ではλ／
ｎになっているので、等価的に波長がｎ分の１になって
いる光を用いたことになり従来よりはるかに微小な部分
に集光することが可能になりその集光度はｎ倍になる。
仮に屈折率が２のレンズ材料を用いれば一気に従来の２
倍もの大容量記録が可能になる。
中心に向かって集光するように光が入射するとボール表
面に垂直に光が入射するから、どんな場所から入射した
光もすべてボール中心に集光する。したがってレンズの
倍率はｎ倍になり、このとき光の波長は媒質中ではλ／
ｎになっているので、等価的に波長がｎ分の１になって
いる光を用いたことになり従来よりはるかに微小な部分
に集光することが可能になりその集光度はｎ倍になる。
仮に屈折率が２のレンズ材料を用いれば一気に従来の２
倍もの大容量記録が可能になる。
【００１０】このレンズを用いた読みとり、書き込み部
分をいわゆる光を利用した記録装置等に組み込んで、前
記の理由で記録密度や記録容量が従来より飛躍的に増え
た装置を作る。
分をいわゆる光を利用した記録装置等に組み込んで、前
記の理由で記録密度や記録容量が従来より飛躍的に増え
た装置を作る。
【００１１】このレンズを用いた読みとり、書き込み部
分は、その読みとり及び書き込み精度をよくしてデータ
転送の誤差を小さくするために、レンズ全面を使わずに
レンズ上面の一部を使うと精度が向上し誤差率が小さく
なる。。
分は、その読みとり及び書き込み精度をよくしてデータ
転送の誤差を小さくするために、レンズ全面を使わずに
レンズ上面の一部を使うと精度が向上し誤差率が小さく
なる。。
【００１２】レンズを取り付け部分に支持するさいに前
記の理由で上面の一部が露出するように取り付ける。
記の理由で上面の一部が露出するように取り付ける。
【００１３】さらに読みとり及び書き込み精度をよくし
てデータ転送の誤差を小さくするためにレンズに無反射
コーテイングをする。
てデータ転送の誤差を小さくするためにレンズに無反射
コーテイングをする。
【００１４】レンズの材料に屈折率が大きく硬度の大き
いサファイアを用いると加工研磨の容易さや耐久性で極
めて実用的である。
いサファイアを用いると加工研磨の容易さや耐久性で極
めて実用的である。
【００１５」】しかしながらサファイアは２軸性の結晶
であって異方性が生じるが実用上差し支えないことを証
明した。
であって異方性が生じるが実用上差し支えないことを証
明した。
【００１６】記録面と読みとり、書き込み部分が空間的
に離れている場合（記録面上面の保護層、あるいは高速
で記録面が回転するための空隙等の場合など）には、図
５に示すような形状にボールレンズを加工すると同じ効
果が得られる。
に離れている場合（記録面上面の保護層、あるいは高速
で記録面が回転するための空隙等の場合など）には、図
５に示すような形状にボールレンズを加工すると同じ効
果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
づき図面を参照して説明する。透明レンズ材料を図１ま
たは図２または図５のような形状に研磨する。そしてこ
のレンズを読みとりあるいは書き込み誤差が実用上差し
支えないようにレンズ上面を利用するとめかたでマウン
トする。さらに精度を高めるためにレンズに無反射コー
テイングをおこなう。
づき図面を参照して説明する。透明レンズ材料を図１ま
たは図２または図５のような形状に研磨する。そしてこ
のレンズを読みとりあるいは書き込み誤差が実用上差し
支えないようにレンズ上面を利用するとめかたでマウン
トする。さらに精度を高めるためにレンズに無反射コー
テイングをおこなう。
【００１８】このレンズシステムを照明および集光レン
ズとして同時に使う。
ズとして同時に使う。
【００１９】記録面と照明レンズからの光の集光位置が
ずれたり、記録面からの反射光あるいは発光と集光レン
ズの位置がずれたり、または記録面とレンズ面とが密着
していない等によってずれる場合には図５に示すように
同様な高密度効果が得られるように形状加工したレンズ
を用いる。いずれの形状の場合も記録面保護層とほぼ同
程度の屈折率を有する材料でレンズを形状加工すると読
み書きの精度が向上しデータ転送の誤差が小さくなり、
高密度記録化の効果が高まる。
ずれたり、記録面からの反射光あるいは発光と集光レン
ズの位置がずれたり、または記録面とレンズ面とが密着
していない等によってずれる場合には図５に示すように
同様な高密度効果が得られるように形状加工したレンズ
を用いる。いずれの形状の場合も記録面保護層とほぼ同
程度の屈折率を有する材料でレンズを形状加工すると読
み書きの精度が向上しデータ転送の誤差が小さくなり、
高密度記録化の効果が高まる。
【００２０】
【実施例】この一連のレンズを用いた読み書き部分等を
記録装置に組み込んで大容量高密度記録を行う。
記録装置に組み込んで大容量高密度記録を行う。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２２】マイクロボールを特殊形状に加工したこと
により、光を非常に小さな部分に集光したり非常に小さ
な部分からの光だけを読みとることができる。
により、光を非常に小さな部分に集光したり非常に小さ
な部分からの光だけを読みとることができる。
【００２３】さらに、この特殊形状レンズの上端部分の
みを使うマウント法およびコーテイングにより読み書き
の精度を高めデータ転送の誤差を小さくすることが可能
になった。
みを使うマウント法およびコーテイングにより読み書き
の精度を高めデータ転送の誤差を小さくすることが可能
になった。
【００２４】この読み書き部分のシステムを記録装置に
組み込むことにより従来の２倍から数倍程度の飛躍的な
大容量化ができる。
組み込むことにより従来の２倍から数倍程度の飛躍的な
大容量化ができる。
【図１】透明材料マイクロボールの下面の加工方法１の
図である。
図である。
【図２】透明材料マイクロボールの下面の加工方法２の
図である。
図である。
【図３】図１に示す形状加工した無収差レンズの使用法
である。
である。
【図４】図２に示す形状加工した無収差レンズの使用法
である。
である。
【図５】透明材料マイクロボールの下面の加工方法３の
図である。
図である。
１ 特殊形状レンズ ２ 保護層 ３ 記録面 ４ 基板
Claims (5)
- 【請求項１】マイクロボール形状のガラスあるいはサフ
ァイアあるいはその他の透明材料からなるレンズ下面を
図１または図２に示す特殊形状に研磨加工した無収差レ
ンズ。及び発明原理に基づくその他図５に示すような特
殊形状レンズ等。さらにこの特殊形状マイクロボールレ
ンズによる照明法および集光法 - 【請求項２】前記特殊レンズをコンパクトデイスク記録
装置（いわゆるＣＤ−ＲＯＭ装置等）や光磁気記録装置
（いわゆるＭＯ装置等）やデジタルビデオ装置（いわゆ
るＤＶＤ装置等）やその他レーザーデイスク装置等にお
けるデータの入出力部分（読み取り、書き込み部分等）
に用いることによって大容量化をはかった記録装置。 - 【請求項３】前記特殊レンズを用いた読み取り、書き込
み装置において読み取りおよび書き込み誤差を最小にす
るためのレンズの支持方法と無反射コーテイングの施
し。 - 【請求項４】読みとり及び書き込み記録面とレンズとの
空間的な距離を補正するための方法とそのためのレンズ
加工法。 - 【請求項５】記録面保護層と同じ程度の屈折率を有する
材料を用いてレンズを形状加工すること。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12775697A JPH10288702A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 特殊形状無収差マイクロレンズ並びに高密度記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12775697A JPH10288702A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 特殊形状無収差マイクロレンズ並びに高密度記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288702A true JPH10288702A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14967919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12775697A Pending JPH10288702A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 特殊形状無収差マイクロレンズ並びに高密度記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10288702A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011099861A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Mitsutoyo Corp | 位置感知光検出器を使用する線形変位センサ |
-
1997
- 1997-04-11 JP JP12775697A patent/JPH10288702A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011099861A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Mitsutoyo Corp | 位置感知光検出器を使用する線形変位センサ |
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