JPH1173655A - 光学ヘッド - Google Patents
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- JPH1173655A JPH1173655A JP10187231A JP18723198A JPH1173655A JP H1173655 A JPH1173655 A JP H1173655A JP 10187231 A JP10187231 A JP 10187231A JP 18723198 A JP18723198 A JP 18723198A JP H1173655 A JPH1173655 A JP H1173655A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims abstract description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
- G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
- G11B11/10532—Heads
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
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- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一の非点収差回折格子パターンを有する回
折格子により満足な非点収差特性を得ることができる光
学ヘッドを提供すること。 【解決手段】 反射媒体に記録された情報を読み取るた
めの光学ヘッドに、単一の回折格子パターンを有する回
折格子と、レーザビームを射出する半導体レーザとを備
える。回折格子は、反射体と前記半導体レーザとの間に
配置され、反射ビームから+1次又は−1次の回折ビー
ムを発生させる。回折格子は、次式により定まる単一の
非点収差回折格子パターンを有する。 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) x及びyは前記回折格子上における直角座標の座標値、
Fxは前記回折格子の非点収差の一つの焦点距離、Fyは前
記回折格子の非点収差の他の焦点距離である。
折格子により満足な非点収差特性を得ることができる光
学ヘッドを提供すること。 【解決手段】 反射媒体に記録された情報を読み取るた
めの光学ヘッドに、単一の回折格子パターンを有する回
折格子と、レーザビームを射出する半導体レーザとを備
える。回折格子は、反射体と前記半導体レーザとの間に
配置され、反射ビームから+1次又は−1次の回折ビー
ムを発生させる。回折格子は、次式により定まる単一の
非点収差回折格子パターンを有する。 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) x及びyは前記回折格子上における直角座標の座標値、
Fxは前記回折格子の非点収差の一つの焦点距離、Fyは前
記回折格子の非点収差の他の焦点距離である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報を記録した反射媒
体からの反射光ビームを光検出手段に合焦して該反射媒
体に記録した情報を読み取るための光学ヘッドに関す
る。もっと詳細に述べると、本発明は、非点収差回折格
子パターンを有する回折格子を備える光学ヘッドに関す
る。
体からの反射光ビームを光検出手段に合焦して該反射媒
体に記録した情報を読み取るための光学ヘッドに関す
る。もっと詳細に述べると、本発明は、非点収差回折格
子パターンを有する回折格子を備える光学ヘッドに関す
る。
【0002】
【従来技術】光学ヘッドにおいては、レーザダイオード
からのレーザビームが記録媒体上で反射され、反射光が
ビームスプリッター又はホログラムレンズを介して光検
出器に戻される。ホログラムレンズは、ホログラムの原
理を利用して形成された回折格子である。この種の回折
格子を有する光学ヘッドにおいて、回折格子の光学的作
用により2つの焦点を有する非点収差特性を得るために
は、異なるパターンの回折格子を2つ使用しようと考え
るのが、一般的であった。
からのレーザビームが記録媒体上で反射され、反射光が
ビームスプリッター又はホログラムレンズを介して光検
出器に戻される。ホログラムレンズは、ホログラムの原
理を利用して形成された回折格子である。この種の回折
格子を有する光学ヘッドにおいて、回折格子の光学的作
用により2つの焦点を有する非点収差特性を得るために
は、異なるパターンの回折格子を2つ使用しようと考え
るのが、一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】光検出器に光ビームを
結像させるためにポログラム原理を利用した回折格子を
使用する光学ヘッドにおいて、異なる回折格子パターン
を有する2つの回折格子を使用する従来の手法では、十
分に満足な非点収差特性が得られないことが判明した。
本発明は、この点に着目して得られたもので、単一の非
点収差回折格子パターンを有する回折格子により満足な
非点収差特性を得ることができる光学ヘッドを提供する
ことを解決すべき課題とする。
結像させるためにポログラム原理を利用した回折格子を
使用する光学ヘッドにおいて、異なる回折格子パターン
を有する2つの回折格子を使用する従来の手法では、十
分に満足な非点収差特性が得られないことが判明した。
本発明は、この点に着目して得られたもので、単一の非
点収差回折格子パターンを有する回折格子により満足な
非点収差特性を得ることができる光学ヘッドを提供する
ことを解決すべき課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、反射媒体に記録された情報を読み取るため
の光学ヘッドに、単一の回折格子パターンを有する回折
格子と、レーザビームを射出する半導体レーザとを備え
る。回折格子は、反射体と前記半導体レーザとの間に配
置され、反射体から反射されることによって反射ビーム
を作る零次前進ビームを発生させ、かつ、戻り光路上で
反射ビームから+1次又は−1次の回折ビームを発生さ
せる。本発明の特徴は、該回折格子が、式 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) ここに、x及びyは前記回折格子上における直角座標の
座標値、Fxは前記回折格子の非点収差の一つの焦点距
離、Fyは前記回折格子の非点収差の他の焦点距離をそれ
ぞれ表す により定まる単一の非点収差回折格子パターンを有する
ことである。そして、光検出手段が回折ビームを遮るよ
うに配置されて回折ビームの変動を検知する。
決するため、反射媒体に記録された情報を読み取るため
の光学ヘッドに、単一の回折格子パターンを有する回折
格子と、レーザビームを射出する半導体レーザとを備え
る。回折格子は、反射体と前記半導体レーザとの間に配
置され、反射体から反射されることによって反射ビーム
を作る零次前進ビームを発生させ、かつ、戻り光路上で
反射ビームから+1次又は−1次の回折ビームを発生さ
せる。本発明の特徴は、該回折格子が、式 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) ここに、x及びyは前記回折格子上における直角座標の
座標値、Fxは前記回折格子の非点収差の一つの焦点距
離、Fyは前記回折格子の非点収差の他の焦点距離をそれ
ぞれ表す により定まる単一の非点収差回折格子パターンを有する
ことである。そして、光検出手段が回折ビームを遮るよ
うに配置されて回折ビームの変動を検知する。
【0005】この回折格子パターンは、光学的には、2
つの円柱レンズを円柱軸が互いに直交するように組み合
わせ、2つの円柱面の間に連続的な曲面を形成したもの
と等価である。この回折格子を使用すれば、最小錯乱円
のスポットは2つの焦点距離Fx、Fyの中間点に現れる。
本発明においては、このようにして形成された回折格子
を光学ヘッドの所定の取り付け位置に取り付けることに
よって光学ヘッドが完成する。この種の光学ヘッドにお
いては、光検出手段の受光面の光軸方向の位置が、該光
検出手段の基板の厚さの製造誤差による変動等の要因に
より製品間でばらつきを生じる。このため、従来は、非
点収差特性を有するレンズ系又は回折格子を使用する光
学ヘッドにおいては、非点収差の2つの焦点距離の中間
位置に正確に最小錯乱円のスポットが形成されるように
光検出手段の取付位置を微妙に調整する必要があった。
したがって、本発明による光学ヘッドを製造する場合に
は、光検出手段を先ず光学ヘッドに取り付けた後、回折
格子の所定取付け位置と光検出手段との間の距離を測定
し、その測定結果に基づいて、回折格子が該所定の取付
け位置に取り付けられたとき該光検出手段の位置に光ビ
ームの最小錯乱円のスポットが形成されるようになる回
折格子パターンを該回折格子上に形成することが好まし
い。この方法により、回折格子を光学ヘッドに取り付け
るだけで、微妙な調整を必要とせず、精度のよい位置決
めが可能である。
つの円柱レンズを円柱軸が互いに直交するように組み合
わせ、2つの円柱面の間に連続的な曲面を形成したもの
と等価である。この回折格子を使用すれば、最小錯乱円
のスポットは2つの焦点距離Fx、Fyの中間点に現れる。
本発明においては、このようにして形成された回折格子
を光学ヘッドの所定の取り付け位置に取り付けることに
よって光学ヘッドが完成する。この種の光学ヘッドにお
いては、光検出手段の受光面の光軸方向の位置が、該光
検出手段の基板の厚さの製造誤差による変動等の要因に
より製品間でばらつきを生じる。このため、従来は、非
点収差特性を有するレンズ系又は回折格子を使用する光
学ヘッドにおいては、非点収差の2つの焦点距離の中間
位置に正確に最小錯乱円のスポットが形成されるように
光検出手段の取付位置を微妙に調整する必要があった。
したがって、本発明による光学ヘッドを製造する場合に
は、光検出手段を先ず光学ヘッドに取り付けた後、回折
格子の所定取付け位置と光検出手段との間の距離を測定
し、その測定結果に基づいて、回折格子が該所定の取付
け位置に取り付けられたとき該光検出手段の位置に光ビ
ームの最小錯乱円のスポットが形成されるようになる回
折格子パターンを該回折格子上に形成することが好まし
い。この方法により、回折格子を光学ヘッドに取り付け
るだけで、微妙な調整を必要とせず、精度のよい位置決
めが可能である。
【0006】なお、上述の方法により製造された光学ヘ
ッドは、それ自体で精度よく光ビームの最小錯乱円のス
ポットを光検出手段の面上に結像させることができるも
のであるが、必要に応じて、さらに微調整のために回折
格子を光軸方向に動かすようにすることもできる。ま
た、必要に応じて、回折格子を光軸まわりに回転させて
微調整を行うことができるようにすることも可能であ
る。
ッドは、それ自体で精度よく光ビームの最小錯乱円のス
ポットを光検出手段の面上に結像させることができるも
のであるが、必要に応じて、さらに微調整のために回折
格子を光軸方向に動かすようにすることもできる。ま
た、必要に応じて、回折格子を光軸まわりに回転させて
微調整を行うことができるようにすることも可能であ
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。第1図は、本発明の一実施例による光学ヘッドを示
す。この光学ヘッドは、全体としては、米国特許第5,00
1,694 号に記載された型式であって、種々の記録媒体、
例えば熱磁気記録媒体若しくはランドとピットにより記
録を行う媒体について使用される。図において、半導体
レーザ・検出器68は、レーザビーム70をコリメート
レンズ72に向けて射出するように配置される。射出さ
れたレーザビーム70は、コリメートレンズ72により
平行光となって回折格子すなわちホログラムレンズ74
を通って対物レンズ76に到達する。この実施例では、
ホログラムレンズ74は、コリメートレンズ72と対物
レンズ76の間に配置されているが、これは、半導体レ
ーザ・検出器68とコリメートレンズ72の間に配置し
てもよい。
る。第1図は、本発明の一実施例による光学ヘッドを示
す。この光学ヘッドは、全体としては、米国特許第5,00
1,694 号に記載された型式であって、種々の記録媒体、
例えば熱磁気記録媒体若しくはランドとピットにより記
録を行う媒体について使用される。図において、半導体
レーザ・検出器68は、レーザビーム70をコリメート
レンズ72に向けて射出するように配置される。射出さ
れたレーザビーム70は、コリメートレンズ72により
平行光となって回折格子すなわちホログラムレンズ74
を通って対物レンズ76に到達する。この実施例では、
ホログラムレンズ74は、コリメートレンズ72と対物
レンズ76の間に配置されているが、これは、半導体レ
ーザ・検出器68とコリメートレンズ72の間に配置し
てもよい。
【0008】対物レンズ76は、レーザビーム70を記
録媒体78上に結像させるように作用する。対物レンズ
76は、収束・トラッキングアクチュエータ82内に設
けられており、該収束・トラッキングアクチュエータ8
2は対物レンズ76を移動させて調節を行うための駆動
コイル80を備える。ここで、半導体レーザ・光検出器
68と、コリメートレンズ72と、ホログラムレンズ7
4がユニットとして組み立てられ、光学ヘッドのレーザ
ペン84の一部を形成している。第2図は、半導体レー
ザ・光検出器68の正面図である。半導体レーザ・光検
出器68は、半導体レーザ86を備え、この半導体レー
ザ86は、ヒートシンク88の上に取り付けられてい
る。光検出器90は、4象限光検出器として構成されて
おり、4つに区画された光検出面を有する。半導体レー
ザ86の背後には、別の光検出器92を配置して該半導
体レーザ86からの光を測定する。光検出器92は、そ
の反射光が半導体レーザ86に届かないように、傾斜し
て配置されている。この構造の詳細は、米国特許第4,90
6,839 号に記載されている。
録媒体78上に結像させるように作用する。対物レンズ
76は、収束・トラッキングアクチュエータ82内に設
けられており、該収束・トラッキングアクチュエータ8
2は対物レンズ76を移動させて調節を行うための駆動
コイル80を備える。ここで、半導体レーザ・光検出器
68と、コリメートレンズ72と、ホログラムレンズ7
4がユニットとして組み立てられ、光学ヘッドのレーザ
ペン84の一部を形成している。第2図は、半導体レー
ザ・光検出器68の正面図である。半導体レーザ・光検
出器68は、半導体レーザ86を備え、この半導体レー
ザ86は、ヒートシンク88の上に取り付けられてい
る。光検出器90は、4象限光検出器として構成されて
おり、4つに区画された光検出面を有する。半導体レー
ザ86の背後には、別の光検出器92を配置して該半導
体レーザ86からの光を測定する。光検出器92は、そ
の反射光が半導体レーザ86に届かないように、傾斜し
て配置されている。この構造の詳細は、米国特許第4,90
6,839 号に記載されている。
【0009】この構造の光学ヘッドにおいて、半導体レ
ーザ・光検出器68からのレーザビーム70は、コリメ
ートレンズ72により平行光にされ、ホログラムレンズ
74を通り、零次回折ビームと多数の高次回折ビームを
形成する。零次回折ビームは光軸に対して傾斜せず、直
進して記録媒体78に当たり、反射される。反射光の一
部は再びホログラムレンズ74に当たり、零次及び高次
の回折ビームを形成する。零次回折ビームは半導体レー
ザ86に到達するため、光検出器90には到達しない。
高次回折ビームの一つ、例えば一次回折ビームが光検出
器90に結像する。ホログラムレンズ74は、本発明に
おいては、2個の面曲率をもつ曲面レンズと光学的に等
価な回折パターンを有する。すなわち、ホログラムレン
ズ74は、2個の円柱レンズを円柱軸が互いに直交する
ように組み合わせた非点収差レンズと光学的に等価な回
折パターンを有し、この回折パターンは次式 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) (2) により表される。ここに、x及びyは、それぞれ回折格
子上における直角座標の座標値、Fxは回折格子の非点収
差の一つの焦点距離、Fyは回折格子の非点収差の他の焦
点距離をそれぞれ表す。この回折格子パターンを有する
回折格子すなわちホログラムレンズ74は、第3図に示
すように、非点収差特性を有し、2つの焦点を形成す
る。すなわち、Fxは第1の焦点距離であり、ホログラ
ムレンズ74から距離Fxの位置にある面1に第1の線
状の像が現れる。Fyは第2の焦点距離であり、ホログ
ラムレンズ74から距離Fyの位置にある面3に第2の
線状の像が現れる。距離Fxと距離Fyの中間の位置に
ある面2にレーザビームの径が最小となる最小錯乱円の
スポット100が形成される。この最小錯乱円100が
半導体レーザ・光検出器68の光検出器90の位置にあ
るように各構成部品を位置決めする。
ーザ・光検出器68からのレーザビーム70は、コリメ
ートレンズ72により平行光にされ、ホログラムレンズ
74を通り、零次回折ビームと多数の高次回折ビームを
形成する。零次回折ビームは光軸に対して傾斜せず、直
進して記録媒体78に当たり、反射される。反射光の一
部は再びホログラムレンズ74に当たり、零次及び高次
の回折ビームを形成する。零次回折ビームは半導体レー
ザ86に到達するため、光検出器90には到達しない。
高次回折ビームの一つ、例えば一次回折ビームが光検出
器90に結像する。ホログラムレンズ74は、本発明に
おいては、2個の面曲率をもつ曲面レンズと光学的に等
価な回折パターンを有する。すなわち、ホログラムレン
ズ74は、2個の円柱レンズを円柱軸が互いに直交する
ように組み合わせた非点収差レンズと光学的に等価な回
折パターンを有し、この回折パターンは次式 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) (2) により表される。ここに、x及びyは、それぞれ回折格
子上における直角座標の座標値、Fxは回折格子の非点収
差の一つの焦点距離、Fyは回折格子の非点収差の他の焦
点距離をそれぞれ表す。この回折格子パターンを有する
回折格子すなわちホログラムレンズ74は、第3図に示
すように、非点収差特性を有し、2つの焦点を形成す
る。すなわち、Fxは第1の焦点距離であり、ホログラ
ムレンズ74から距離Fxの位置にある面1に第1の線
状の像が現れる。Fyは第2の焦点距離であり、ホログ
ラムレンズ74から距離Fyの位置にある面3に第2の
線状の像が現れる。距離Fxと距離Fyの中間の位置に
ある面2にレーザビームの径が最小となる最小錯乱円の
スポット100が形成される。この最小錯乱円100が
半導体レーザ・光検出器68の光検出器90の位置にあ
るように各構成部品を位置決めする。
【0010】以下に説明するように、ホログラムレンズ
74を通った一次回折ビームの最小錯乱円100がどの
位置に形成されるかを決定することができる。第4図
は、本発明の光学ヘッドにおける光学的特性を説明する
ためのもので、回折格子すなわちホログラムレンズ74
は、円柱軸が直交する2つの円柱レンズを組み合わせた
レンズに光学的に等価な回折パターンを有し、その近く
にコリメートレンズ72が配置される。第3図では、ホ
ログラムレンズ74は、コリメートレンズと組み合わせ
た状態ではなく、ホログラムレンズ74単独の光学特性
として示されたが、第4図では、ホログラムレンズ74
にコリメートレンズ72を組み合わせた場合の光学特性
が示されている。第4図において、回折格子が一つの焦
点距離を有する円柱レンズと等価な回折パターンを有す
るとすると、この光学系では、コリメートレンズ72の
焦点距離はFであり、回折格子すなわちホログラムレン
ズ74の焦点距離はFxである。第4図の光学系では、
コリメートレンズ72とホログラムレンズ74の組み合
わせからなる光学系に入射する平行光は、零次回折光が
コリメートレンズ72の焦点位置Z=Fに結像する。
74を通った一次回折ビームの最小錯乱円100がどの
位置に形成されるかを決定することができる。第4図
は、本発明の光学ヘッドにおける光学的特性を説明する
ためのもので、回折格子すなわちホログラムレンズ74
は、円柱軸が直交する2つの円柱レンズを組み合わせた
レンズに光学的に等価な回折パターンを有し、その近く
にコリメートレンズ72が配置される。第3図では、ホ
ログラムレンズ74は、コリメートレンズと組み合わせ
た状態ではなく、ホログラムレンズ74単独の光学特性
として示されたが、第4図では、ホログラムレンズ74
にコリメートレンズ72を組み合わせた場合の光学特性
が示されている。第4図において、回折格子が一つの焦
点距離を有する円柱レンズと等価な回折パターンを有す
るとすると、この光学系では、コリメートレンズ72の
焦点距離はFであり、回折格子すなわちホログラムレン
ズ74の焦点距離はFxである。第4図の光学系では、
コリメートレンズ72とホログラムレンズ74の組み合
わせからなる光学系に入射する平行光は、零次回折光が
コリメートレンズ72の焦点位置Z=Fに結像する。
【0011】また、この場合のホログラムレンズ74の
回折格子パターンは、次式 Φ(x)=(π/λ)(x2 /Fx) (1) で表される。ここに、xは回折格子上における直角座標
の座標位置、Fxは円柱レンズと光学的に等価な回折格
子パターンの一つの焦点距離である。第4図に示す光学
系では、2つの光学素子、すなわち、コリメートレンズ
72とホログラムレンズ74を合成した光学系の焦点の
位置は、ホログラムレンズ74から距離F・Fx/(F
+Fx)の位置になる。この場合、前述のZ=FとZ=
F・Fx/(F+Fx)が非点収差の焦点位置になる。
そして、半導体レーザダイオード86は、コリメートレ
ンズ72の焦点位置Z=Fに配置される。光検出器90
は、レーザダイオード86からコリメートレンズ72の
光軸に沿った方向に測って距離Dだけホログラムレンズ
74に寄った位置で、一次回折光を受けるように配置さ
れる。光検出器90の受光面からコリメートレンズ72
の焦点位置Z=Fまでの距離をDとすると、光検出器9
0の受光面から合成光学系の焦点位置F・Fx/(F+
Fx)までの距離は、 F−[F・Fx/(F+Fx)]−D である。したがって、この距離がDに等しくなるように
すると、光検出器90の受光面を2つの焦点位置の中間
点に置くことができる。この条件は、 F−[F・Fx/(F+Fx)]=2D である。ここで、コリメートレンズ72の焦点距離Fは
既知である。そこで、距離Dを測定することにより、こ
の条件を満足するホログラムレンズ74の回折格子パタ
ーンの焦点距離Fxを知ることができる。コリメートレ
ンズ72の焦点距離Fは既知であるから、ホログラムレ
ンズ74の取り付け位置がコリメートレンズ72に対し
て既知の所定位置関係にあるとすると、距離Dを測定す
ることは、ホログラムレンズ74のための位置から光検
出器90の受光面までのコリメートレンズ72の光軸に
沿って距離を求めることと技術的にみて同義である。し
たがって、上述の式 F−[F・Fx/(F+Fx)]=2D からホログラムレンズ74の回折格子パターンを決定す
ることができる。
回折格子パターンは、次式 Φ(x)=(π/λ)(x2 /Fx) (1) で表される。ここに、xは回折格子上における直角座標
の座標位置、Fxは円柱レンズと光学的に等価な回折格
子パターンの一つの焦点距離である。第4図に示す光学
系では、2つの光学素子、すなわち、コリメートレンズ
72とホログラムレンズ74を合成した光学系の焦点の
位置は、ホログラムレンズ74から距離F・Fx/(F
+Fx)の位置になる。この場合、前述のZ=FとZ=
F・Fx/(F+Fx)が非点収差の焦点位置になる。
そして、半導体レーザダイオード86は、コリメートレ
ンズ72の焦点位置Z=Fに配置される。光検出器90
は、レーザダイオード86からコリメートレンズ72の
光軸に沿った方向に測って距離Dだけホログラムレンズ
74に寄った位置で、一次回折光を受けるように配置さ
れる。光検出器90の受光面からコリメートレンズ72
の焦点位置Z=Fまでの距離をDとすると、光検出器9
0の受光面から合成光学系の焦点位置F・Fx/(F+
Fx)までの距離は、 F−[F・Fx/(F+Fx)]−D である。したがって、この距離がDに等しくなるように
すると、光検出器90の受光面を2つの焦点位置の中間
点に置くことができる。この条件は、 F−[F・Fx/(F+Fx)]=2D である。ここで、コリメートレンズ72の焦点距離Fは
既知である。そこで、距離Dを測定することにより、こ
の条件を満足するホログラムレンズ74の回折格子パタ
ーンの焦点距離Fxを知ることができる。コリメートレ
ンズ72の焦点距離Fは既知であるから、ホログラムレ
ンズ74の取り付け位置がコリメートレンズ72に対し
て既知の所定位置関係にあるとすると、距離Dを測定す
ることは、ホログラムレンズ74のための位置から光検
出器90の受光面までのコリメートレンズ72の光軸に
沿って距離を求めることと技術的にみて同義である。し
たがって、上述の式 F−[F・Fx/(F+Fx)]=2D からホログラムレンズ74の回折格子パターンを決定す
ることができる。
【0012】次に、前述の式(2) により定義される本発
明による回折格子パターンを有するホログラムレンズに
焦点距離Fのコリメートレンズ72を組み合わせた光学
系の場合には、非点収差の2つの焦点は、共にコリメー
トレンズ72の焦点位置Z=Fからコリメートレンズ7
2の光軸に沿った方向にずれた位置に現れるが、この場
合にも、非点収差の2つの焦点の中間の最小錯乱円が光
検出器90の受光面の位置に来る回折格子パターンの2
つの焦点距離FxとFyを求めることができる。そのた
めの手順を以下に説明する。一般に、焦点距離f1 のレ
ンズと焦点距離f2 のレンズとが距離eを隔てて共軸に
置かれたときの合成光学系の焦点距離は、式 1/f=1/f1 +1/f2 −e/f1 ・f2 で表される。ここで、説明を簡単にするために、2つの
レンズ間の距離eがゼロであると仮定して、この式を2
つの焦点距離Fx、Fyを有する非点収差特性の光学系
にあてはめると、2つの焦点距離Fx、Fyの各々につ
いて、それぞれの焦点が光検出器90の受光面から等距
離にあるようにするFx及びFyの値は、2つの焦点間
の距離がSであるとしたとき、次式 1/F+1/Fx=1/(F−D−S/2) (3) 1/F+1/Fy=1/(F−D+S/2) (4) により計算することができる。ここで、Fはコリメート
レンズ72の焦点距離である。上式において、(F−
D)の項は、光検出器90の受光面の位置を表すもので
あるから、(F−D−S/2)及び(F−D+S/2)
の項は、それぞれ光検出器90の受光面の位置からS/
2だけ手前側及び遠い側の位置を表すことになる。コリ
メートレンズ72の焦点距離Fは既知である。また、S
は、コリメートレンズ72と2つの焦点距離Fx、Fy
を有するホログラムレンズ74を組み合わせた光学系に
おける、コリメートレンズ72の光軸方向に測った2つ
の焦点位置間の距離である。それぞれの焦点の位置は、
コリメートレンズ72からの距離で表すと、Zx=F・
Fx/(F+Fx)及びZy=F・Fy/(F+Fy)
となる。
明による回折格子パターンを有するホログラムレンズに
焦点距離Fのコリメートレンズ72を組み合わせた光学
系の場合には、非点収差の2つの焦点は、共にコリメー
トレンズ72の焦点位置Z=Fからコリメートレンズ7
2の光軸に沿った方向にずれた位置に現れるが、この場
合にも、非点収差の2つの焦点の中間の最小錯乱円が光
検出器90の受光面の位置に来る回折格子パターンの2
つの焦点距離FxとFyを求めることができる。そのた
めの手順を以下に説明する。一般に、焦点距離f1 のレ
ンズと焦点距離f2 のレンズとが距離eを隔てて共軸に
置かれたときの合成光学系の焦点距離は、式 1/f=1/f1 +1/f2 −e/f1 ・f2 で表される。ここで、説明を簡単にするために、2つの
レンズ間の距離eがゼロであると仮定して、この式を2
つの焦点距離Fx、Fyを有する非点収差特性の光学系
にあてはめると、2つの焦点距離Fx、Fyの各々につ
いて、それぞれの焦点が光検出器90の受光面から等距
離にあるようにするFx及びFyの値は、2つの焦点間
の距離がSであるとしたとき、次式 1/F+1/Fx=1/(F−D−S/2) (3) 1/F+1/Fy=1/(F−D+S/2) (4) により計算することができる。ここで、Fはコリメート
レンズ72の焦点距離である。上式において、(F−
D)の項は、光検出器90の受光面の位置を表すもので
あるから、(F−D−S/2)及び(F−D+S/2)
の項は、それぞれ光検出器90の受光面の位置からS/
2だけ手前側及び遠い側の位置を表すことになる。コリ
メートレンズ72の焦点距離Fは既知である。また、S
は、コリメートレンズ72と2つの焦点距離Fx、Fy
を有するホログラムレンズ74を組み合わせた光学系に
おける、コリメートレンズ72の光軸方向に測った2つ
の焦点位置間の距離である。それぞれの焦点の位置は、
コリメートレンズ72からの距離で表すと、Zx=F・
Fx/(F+Fx)及びZy=F・Fy/(F+Fy)
となる。
【0013】先に述べたように、光学ヘッドの製造方法
にあたっては、光学ヘッドに半導体レーザダイオード8
6と光検出器90を取り付け、距離Dを測定する。ポロ
グラムレンズ74の取付け予定位置とコリメートレンズ
72の位置の間の相対的位置関係が既知であるとする
と、距離Dを測定することは、光検出器90の受光面か
らホログラムレンズ74すなわち回折格子の取付け予定
位置までの距離を求めることと技術的に同義になる。こ
こで、説明を簡単にするために、コリメートレンズ72
とホログラムレンズ74の光軸方向の位置が重なってい
ると仮定した光学系では、光検出器90の受光面からホ
ログラムレンズ74の取付け予定位置までの距離をLと
すると、コリメートレンズ72の焦点距離Fと、前述の
距離D、Lの間には、F=L+Dの関係が成立する。さ
らに、前述のようにコリメートレンズ72とホログラム
レンズ74とを組み合わせた光学系における2つの焦点
位置Zx、Zyと距離L、Sの間の関係は、次式のよう
になる。
にあたっては、光学ヘッドに半導体レーザダイオード8
6と光検出器90を取り付け、距離Dを測定する。ポロ
グラムレンズ74の取付け予定位置とコリメートレンズ
72の位置の間の相対的位置関係が既知であるとする
と、距離Dを測定することは、光検出器90の受光面か
らホログラムレンズ74すなわち回折格子の取付け予定
位置までの距離を求めることと技術的に同義になる。こ
こで、説明を簡単にするために、コリメートレンズ72
とホログラムレンズ74の光軸方向の位置が重なってい
ると仮定した光学系では、光検出器90の受光面からホ
ログラムレンズ74の取付け予定位置までの距離をLと
すると、コリメートレンズ72の焦点距離Fと、前述の
距離D、Lの間には、F=L+Dの関係が成立する。さ
らに、前述のようにコリメートレンズ72とホログラム
レンズ74とを組み合わせた光学系における2つの焦点
位置Zx、Zyと距離L、Sの間の関係は、次式のよう
になる。
【0014】L=Zy−S/2=Zx+S/2 ここに、Zx=F・Fx/(F+Fx)、Zy=F・F
y/(F+Fy)の関係があることは前述した通りであ
る。前述の式(3) (4) において、未知数はFx、Fy、
Sであるが、距離L、SとFx、Fyの関係についての
この条件から、式(3) 及び式(4) に基づいて、回折格子
74に必要な非点収差の焦点距離Fx、Fyを計算する
ことができる。すなわち、この計算から、光検出器90
の受光面上に最小錯乱円のスポット100が形成される
焦点距離Fx及びFyの値を求めることができる。焦点
距離が分かれば、所要のホログラムレンズ74の回折格
子パターンを標準的な技術で作成することができる。
(ワインホイリー「バイナリー・シンセチックス・ホロ
グラム」アプライド・オプチックス、 Vol.13 、No.7、
1677ページ(1977年7月)参照)。
y/(F+Fy)の関係があることは前述した通りであ
る。前述の式(3) (4) において、未知数はFx、Fy、
Sであるが、距離L、SとFx、Fyの関係についての
この条件から、式(3) 及び式(4) に基づいて、回折格子
74に必要な非点収差の焦点距離Fx、Fyを計算する
ことができる。すなわち、この計算から、光検出器90
の受光面上に最小錯乱円のスポット100が形成される
焦点距離Fx及びFyの値を求めることができる。焦点
距離が分かれば、所要のホログラムレンズ74の回折格
子パターンを標準的な技術で作成することができる。
(ワインホイリー「バイナリー・シンセチックス・ホロ
グラム」アプライド・オプチックス、 Vol.13 、No.7、
1677ページ(1977年7月)参照)。
【0015】本発明の実施例において、式(2) で表され
る回折格子パターンは、本質的に2つの円柱レンズをそ
の円柱軸が互いに直交するように組み合わせた非点収差
レンズと光学的に等価であるが、2つの円柱面の間は、
2次曲面で連続していることが一つの重要な特徴であ
る。この場合、光軸に対して直角なx及びy方向にそれ
ぞれa、bだけホログラムレンズ74を動かしたとき、
レンズ曲面は次式 Φ(x-a 、y-b )=(π/λ)[(x-a)2/Fx+(y-b)2/F
y ]=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy )+(π/λ)(a2
/Fx +b2/Fy )−2(π/λ)(ax/Fx +by/Fy ) となる。ここで、最後の2項は、xとyについて線形で
ある。この特性を利用して、第5図に示すように、光検
出器の受光面上での最小錯乱円のスポット100の位置
及び傾斜を調節することができる。ホログラムレンズ7
4を回転させることによっても光検出器74の受光面上
で最小錯乱円のスポット100を回転させることができ
る。
る回折格子パターンは、本質的に2つの円柱レンズをそ
の円柱軸が互いに直交するように組み合わせた非点収差
レンズと光学的に等価であるが、2つの円柱面の間は、
2次曲面で連続していることが一つの重要な特徴であ
る。この場合、光軸に対して直角なx及びy方向にそれ
ぞれa、bだけホログラムレンズ74を動かしたとき、
レンズ曲面は次式 Φ(x-a 、y-b )=(π/λ)[(x-a)2/Fx+(y-b)2/F
y ]=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy )+(π/λ)(a2
/Fx +b2/Fy )−2(π/λ)(ax/Fx +by/Fy ) となる。ここで、最後の2項は、xとyについて線形で
ある。この特性を利用して、第5図に示すように、光検
出器の受光面上での最小錯乱円のスポット100の位置
及び傾斜を調節することができる。ホログラムレンズ7
4を回転させることによっても光検出器74の受光面上
で最小錯乱円のスポット100を回転させることができ
る。
【0016】第4図に示す光学系では、ホログラムレン
ズ74は、第6図に示すバイプリズム112を取り付け
たレンズ110と等価なようにも製造できる。この場合
のレンズ曲面の式は次のように表される。 Φ(x 、y )=2π(ay+bx)+π(x2+y2)/Fh ここで、Fhは反射レーザビームが光検出器の受光面1
14に合焦するようにするためのホログラムレンズの焦
点距離である。第4図のパラメーターを使用すると、こ
のFhを決める関係式は次のようになる。 1/F+1/Fh=1/(F−D) このホログラムレンズは、第7図に示すように、光検出
器の受光面上に2つの焦点スポット116、118を形
成することができる。第7図に124、126で示すよ
うに、平行な対の光検出器を2対設けた光検出装置にお
いて、ホログラムレンズをy方向に動かし、光軸まわり
に回転させることにより、2つの焦点スポット116、
118の各々が、光検出器124、126の各々の分割
線上に正確に位置するように調節することができる。
ズ74は、第6図に示すバイプリズム112を取り付け
たレンズ110と等価なようにも製造できる。この場合
のレンズ曲面の式は次のように表される。 Φ(x 、y )=2π(ay+bx)+π(x2+y2)/Fh ここで、Fhは反射レーザビームが光検出器の受光面1
14に合焦するようにするためのホログラムレンズの焦
点距離である。第4図のパラメーターを使用すると、こ
のFhを決める関係式は次のようになる。 1/F+1/Fh=1/(F−D) このホログラムレンズは、第7図に示すように、光検出
器の受光面上に2つの焦点スポット116、118を形
成することができる。第7図に124、126で示すよ
うに、平行な対の光検出器を2対設けた光検出装置にお
いて、ホログラムレンズをy方向に動かし、光軸まわり
に回転させることにより、2つの焦点スポット116、
118の各々が、光検出器124、126の各々の分割
線上に正確に位置するように調節することができる。
【図1】 本発明の光学ヘッドの一例を示す概略図、
【図2】 図1に示す光学ヘッドに使用される半導体レ
ーザ・光検出器を示す正面図、
ーザ・光検出器を示す正面図、
【図3】 本発明の一実施例における非点収差レンズの
光学特性を示す概略斜視図、
光学特性を示す概略斜視図、
【図4】 非点収差レンズの光学特性を説明するための
光学系の斜視図、
光学系の斜視図、
【図5】 光検出器の受光面上におけるレーザビームの
スポットの位置調節の状態を示す概略図、
スポットの位置調節の状態を示す概略図、
【図6】 本発明の他の実施例を示す概略側面図、
【図7】 図6に示すのレンズを使用した実施例におい
て一対の光ビームの位置調節を行う状態を示す概略図。
て一対の光ビームの位置調節を行う状態を示す概略図。
68・・・・半島体レーザ・光検出器 70・・・・レーザビーム 72・・・・コリメートレンズ 74・・・・ホログラムレンズ 76・・・・対物レンズ 78・・・・記録媒体 80・・・・コイル 82・・・・収束・トラッキングアクチュエータ 86・・・・半導体レーザ 88・・・・ヒートシンク 90・・・・4象限光検出器 92・・・・光検出器
Claims (4)
- 【請求項1】 反射媒体に記録された情報を読み取るた
めの光学ヘッドにおいて、 レーザビームを射出する半導体レーザと、 (1) 前記反射体から反射されることによって反射ビーム
を作る零次前進ビームを発生させ、かつ、(2) 戻り光路
上で前記反射ビームから+1次又は−1次の回折ビーム
を発生させるために、前記反射体と前記半導体レーザと
の間に配置された回折格子と、を備え、 前記回折格子は、式 Φ(x,y )=(π/λ)(x2/Fx +y2/Fy ) ここに、x及びyは前記回折格子上における直角座標の
座標値、Fxは前記回折格子の非点収差の一つの焦点距
離、Fyは前記回折格子の非点収差の他の焦点距離をそれ
ぞれ表す により定まる単一の非点収差回折格子パターンを有し、 前記回折ビームを遮るように配置されて前記回折ビーム
の変動を検知する光検出手段が設けられた、ことを特徴
とする光学ヘッド。 - 【請求項2】 請求項1に記載した光学ヘッドであっ
て、前記回折格子がホログラムレンズを有することを特
徴とする光学ヘッド。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載した光学ヘ
ッドであって、前記光検出手段が独立した4個の光検出
器を有することを特徴とする光学ヘッド。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1
項に記載した光学ヘッドであって、前記半導体レーザと
前記回折格子との間にコリメータレンズが配置されたこ
とを特徴とする光学ヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US141460 | 1980-04-18 | ||
| US07/141,460 US4905216A (en) | 1986-12-04 | 1988-01-20 | Method for constructing an optical head by varying a hologram pattern |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010119A Division JP2824074B2 (ja) | 1988-01-20 | 1989-01-20 | 光学ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1173655A true JPH1173655A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=22495795
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010119A Expired - Lifetime JP2824074B2 (ja) | 1988-01-20 | 1989-01-20 | 光学ヘッドの製造方法 |
| JP10187231A Pending JPH1173655A (ja) | 1988-01-20 | 1998-07-02 | 光学ヘッド |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010119A Expired - Lifetime JP2824074B2 (ja) | 1988-01-20 | 1989-01-20 | 光学ヘッドの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4905216A (ja) |
| EP (1) | EP0325103A3 (ja) |
| JP (2) | JP2824074B2 (ja) |
| KR (1) | KR890012276A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2658345B1 (fr) * | 1990-02-09 | 1992-06-19 | Neiman Sa | Systeme de telecommande en particulier pour le verrouillage/deverrouillage des ouvrants de vehicules automobiles. |
| US5212572A (en) * | 1991-11-22 | 1993-05-18 | International Business Machines Corporation | Optical data storage system with compact holographic polarization-sensing or reflectivity-sensing optical storage head |
| KR970000645B1 (ko) * | 1994-02-26 | 1997-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 광픽업 시스템 |
| US6723980B2 (en) | 2001-07-16 | 2004-04-20 | Wai-Hon Lee | Position sensor with grating to detect moving object with periodic pattern |
| FI118452B (fi) | 2005-01-13 | 2007-11-15 | Jot Automation Oy | Menetelmä muodostaa kuva, menetelmä testata elektronista laitetta ja testauslaite, testauskammio ja testausjärjestelmä |
Family Cites Families (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE207789C (ja) * | ||||
| US31255A (en) * | 1861-01-29 | Machine fob facing and polishing millstones | ||
| FR2036613A5 (ja) * | 1969-03-26 | 1970-12-24 | Jobin Et G Yvon | |
| US4124860A (en) * | 1975-02-27 | 1978-11-07 | Optron, Inc. | Optical coupler |
| FR2313716A1 (fr) * | 1975-06-03 | 1976-12-31 | Thomson Brandt | Systeme optique de lecture par reflexion d'un support d'information |
| NL182990C (nl) * | 1975-07-07 | 1988-06-16 | Philips Nv | Inrichting voor het uitlezen van een stralingsreflekterende registratiedrager. |
| JPS5953612B2 (ja) * | 1975-11-19 | 1984-12-26 | カブシキガイシヤ フジテレビジヨン | コウデンシキサイセイホウホウ |
| CA1091966A (en) * | 1976-10-15 | 1980-12-23 | Chiaki Kojima | Apparatus for reading signals recorded on a record carrier |
| US4241999A (en) * | 1978-08-24 | 1980-12-30 | Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (Anvar) | Monochromators |
| FR2436505A1 (fr) * | 1978-09-12 | 1980-04-11 | Radiotechnique Compelec | Dispositif optoelectronique a emetteur et recepteur couples |
| JPS5545074A (en) * | 1978-09-28 | 1980-03-29 | Ricoh Co Ltd | Hologram lens |
| USRE31255E (en) | 1979-02-21 | 1983-05-24 | Honeywell Inc. | Light emitting and light detecting semiconductor device for interfacing with an optical fiber |
| NL181963C (nl) * | 1979-06-26 | 1987-12-01 | Philips Nv | Halfgeleiderlaserinrichting. |
| JPS5647933A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-30 | Sony Corp | Optical signal head |
| US4309605A (en) * | 1979-10-02 | 1982-01-05 | New Japan Radio Co., Ltd. | Photo-reflective sensor |
| FR2470391A1 (fr) * | 1979-11-21 | 1981-05-29 | Thomson Csf | Dispositif optique stigmatique d'emission-reception de rayonnements coherents et tete optique d'enregistrement-lecture comprenant un tel dispositif |
| JPS5678180A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-26 | Hitachi Ltd | Light receiving device |
| JPS573235A (en) * | 1980-06-07 | 1982-01-08 | Ricoh Co Ltd | Focus controlling method |
| JPS57111843A (en) * | 1980-12-27 | 1982-07-12 | Canon Inc | Vertical magnetic reading optical system |
| US4397527A (en) * | 1981-02-26 | 1983-08-09 | Eastman Kodak Company | Apparatus for use in correcting beam anamorphicity by vector diffraction |
| JPS5893390A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| US4504939A (en) * | 1981-12-10 | 1985-03-12 | Discovision Associates | Storage medium track pitch detector |
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