JPS5811695B2

JPS5811695B2 - コウガクキロクサイセイソウチ

Info

Publication number: JPS5811695B2
Application number: JP6485675A
Authority: JP
Inventors: 元木紀雄; 戸上雄司; 龍岡静夫
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1975-05-31
Filing date: 1975-05-31
Publication date: 1983-03-04
Also published as: JPS51141601A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、レーザー光等の単色光を用いて回転形記録媒
体に光学的に信号の記録再生を行なう光学記録再生装置
の改良に関するものである。

光学的に高密度の信号記録および再生を行なう場合には
、直径数ミクロン以下程度の微小な高照度光スポットを
記録媒体上に結像させなければならない。

かかる微小スポットを形成するために、従来は、球面収
差等を十分に補正した開口数の大きいレンズく例えば、
通常入手可能なものとして、顕微鏡の対物レンズを用い
て、レーザー光等の単色光を集束する方法が一般に用い
られていた。

しかし、顕微鏡の対物レンズは汎色性広視野に製作され
ており、レーザー光等の単色光を集束する目的に使用す
るには、色収差の補正や視野の点で過剰な高性能を有し
ており、したがって、また、過度に大きい形状と重量と
を有していることになる。

また、レンズによって微小スポットを結像させる場合に
は、レンズの焦点深度が極めて浅くなるので、レンズと
記録媒体との距離を精密に調整する必要がある。

例えば、１ミクロンの光スポットによって円板に記録さ
れている情報信号を読み出す場合に、円板の回転時に生
ずるぶれ等によるレンズと円板との距離の変動を数ミク
ロン以下に抑えないと、光スポットにぼけを生ずる。

したがって、記録媒体とレンズとの距離を一定に保持す
るためにサーボ機構を備えるのが通例であるが、そのた
めに装置が複雑、かつ高価となった。

なお、かかるサーボ機構を使用せずに上記の目的を達成
する方法として、磁気記録再生装置の例におけると同様
に、回転形記録媒体に近接配置したレンズを、回転面と
の間に生ずる空気層流により流体力学的に一定距離に浮
かせる方法も知られているが、従来の顕微鏡用対物レン
ズを使用したのでは、その形状寸法並びに重量がかかる
方法を採るには大き過ぎるため、かかる方法の適用も困
難であった。

本発明の目的は、上述した問題を解決し、単色光による
高密度の信号記録および再生を行なうに適した簡易低廉
な光学記録再生装置を提供することにある。

本発明の池の目的は、回転形記録媒体上に微小な光スポ
ットを安定確実に結像させるに好適な光学系を備えた光
学記録再生装置を提供することにある。

すなわち、本発明光学記録再生装置は、単色光発生器と
、ゾーンプレートを含む光学系と、回転形記録媒体とを
有し、前記発生器からの単色光を前記光学系により前記
記録媒体の回転面上に集束して信号の記録再生を行なう
とともに、前記ゾーンプレートを前記回転面に近接して
弾性的に支持し、前記回転面の回転に応じてその回転面
と前記ゾーンプレートとの間に生ずる空気流の流体力学
的作用により、前記回転面と前記ゾーンプレートとの距
離を一定に保持するようにしたことを特徴とするもので
ある。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する本発明光
学記録再生装置の構成例を第１図に示す。

第１図において、単色光光源として例えばレーザー光発
生器１を用い、その発生器１からの単色光ビームを反射
鏡２を介してフレネルゾーンプレート３に入射させ、ゾ
ーンプレート３により集束した微小な光スポットを、回
転軸５を中心にして回転する記録媒体円板４の回転面上
に結像させ例えばその透過光を光検出器６により受光す
る。

ゾーンプレート３および光検出器６はそれぞれ例えば板
ばね７および支持片８を介して支柱９により一体に支持
し、記録媒体円板４の半径方向に一体に移動させて記録
トラックの選択を行なえるようにする。

この際、反射鏡２も記録媒体日板４の半径方向に移動さ
せるか、あるいは、回転させるものとする。

かかる構成における信号記録時にはレーザー光の信号に
よる強度変調を行なうことにより記録媒体の面上に信号
に応じた微小スポットの光学的濃度変化、熱的変形、あ
るいは熱磁気的変化を生じさせ、信号再生時には、記録
媒体面上のかかる変化を一定強度の上記微小スポットの
レーザー光により読み出し、透過光もしくは反射光の光
量変化として信号を再生すること通常の光学記録再生装
置におけると同様である。

上述した本発明装置の構成例においては、レーザー光の
微小スポットを安定確実に記録媒体円板４の面上に結像
させるために、ゾーンプレート３は適切な弾性的支持手
段により記録円板４の回転面に密接して支持する。

例えば、上述したようにゾーンプレート３を板ばね７に
取付け、円板４の面に極めて近接させて配置すると、板
ばね７の弾力と、円板４の回転によりその回転面とゾー
ンプレート３との間にある空気の粘性に基づいて生ずる
層流の力と、更に、ゾーンプレート３に加わる重力とが
平衡して、ゾーンプレート６は回転面から一定の距離に
保持され、その位置が自動的に固定される。

かかる流体力学的作用は、前述したとおり、磁気ディス
ク等を用いた磁気記録再生装置における浮動磁気ヘッド
として多く利用され、浮動ヘッドを回転面に対して高精
度の一定距離で平行に保持するために種々の試みがなさ
れているが、かかる試みが本発明におけるゾーンプレー
トの保持にも同様に適用しうろこと勿論である。

本発明装置において微小スポット形成に用いるゾーンプ
レートは、例えば、フレネル・ゾーンプレートにより構
成し、例えば、光学ガラス基板に写真的手法あるいはホ
トエツチング等の技術により、所定の幅とピッチとを有
する微小な明暗交互の同心リングを形成し、等間隔に距
った各明部リングを透過した光の位相合成により集束作
用を行なうものであり、極めて小型、軽量に形成するこ
とができる。

また、大量に製作する場合には、ディスクレコードの複
製と同様に、スタンパ−を用いたプ、レス技術を適用す
ることも可能である。

本発明装置に用いるゾーンプレートの構成例として、薄
い光学ガラス板の上面に写真技術を応用して、最外周リ
ングの直径１．２ｍｍ、幅１．０４μｍのゾーンプレー
トを形成した場合、焦点距離２ｍｍの位置に直径１．５
μｍ程度の微小スポットが得られた。

かかる構成のゾーンプレートを本発明装置に使用すれは
、ゾーンプレートの前記ガラス板の下面と記録媒体円板
面との距離は、前述した流体力学的作用をなすに適した
値となる。

このゾーンプレートによって得られる一元スポットの中
心部における光強度ピーク値および光強度半値幅直径は
、上記ピーク値が最大となる焦点位置からの光軸上の離
調距離に対して第２図に示すように変化した。

なお、上述の測定は波長６３２．８ｎｍおよび４４１．
６ｎｍの単色光を用いて行なったがノポット直径に関し
ては、理論どおり、光の波長には依存しないことが確か
められた。

なお、ゾーンプレートの集束作用については、前述した
ように各明部リングを透過した光の位相合成により集束
が行゛なわれるため、透過光の位相関係により、ゾーン
プレートを素通りする０次光が全透過光量の５０係程度
を占め、最も単純な位相関係で合成される１次光が２０
係程度でこれに次ぎ、以下高次の合成光はど光量が減少
する。

本発明装置の構成例においては、第３図およびび第４図
にそれぞれ示す反射形および透過形のいずれの光学系に
おいても、記録媒体への入射光には集束光としては光量
最大の１次光を用いて信号の記録並びに読み出しを行な
い、信号の反射読み出しには、反射光が再びゾーンプレ
ートを透過した後に、光量最大の０次光、すなわち、回
折されない光を他の集束素子により集束してその光量の
変化。

を検出するようにする。

かかる信号の記録再生に際しては、ゾーンプレートの各
次数の透過光のうち、使用する１次光あるいはＯ次光以
外はスプリアス光となるが、これらは全く焦点を結ばな
いか、異なる距離に焦点を結ぶため、実用上はほとんど
支障を生じない。

しかし、更に性能を改善するには、例えば、信号読み出
しの際に記録媒体からの反射光を利用する場合には第３
図に示すように、また、透過光を利用する場合には第４
図に示すように、それぞれ適切な位置に光路ストップを
配設４して、上述したスプリアス光を遮断して除去する
。

第３図示の反射形光学系においては、レーザー光発生器
１からの単色光束をレンズ１０．１１により拡大した平
行光束としてゾーンプレート３に導き、その透過光のう
ち光量最大のＯ次光■をストップ１５で遮断して１次光
■のみを記録媒体４の面上に結像させ、その反射光が再
度ゾーンプレート３を透過したもののうち、素通りする
光量最大の０次光■のみをハーフミラ−１３を介してレ
ンズ１２により光検出器６の位置に集束させる。

。なお、反射鏡２を回転させてトラッキングを行なう。

しかして、上記に対するスプリアス光に関しては、入射
１次光■による反射１次光■の平行光束は、後側焦点面
に配置した微小寸法のストップ１４で遮断し、入射１次
光■による反射−１次光。

Ｏはストップ１６で遮断する。

また、ストップ１５からの入射０次光■による反射０次
光Ｃはストップ１４で遮断し、反射１次光のはストップ
１６で遮断し、更に反射−１次光■は信号用反射光と光
路が一致するがストップ１５からの反射光量が少ないの
で支障とはならない。

一方、第４図示の透過形光学系においては、第３図の場
合と同様に、入射１次光■を使用してその透過光をレン
ズ１２により光検出器６に結像させるが、光量の犬なる
透過０次光■の平行光束をレンズ１２の焦点に配置した
微小寸法のストップ１７で遮断すれば、透過２次光■、
透過−１次光Ｏ等その他のスプリアス光は微弱であるた
め、支障を生ずることはない。

以上の説明から明らかなとおり、本発明によれば、ゾー
ンプレートにより形成した微小スポットを用いた単色光
による高密度記録再生装置を、安価、容易に、かつ、量
産可能に製作することができ、記録媒体に対接する集束
レンズが小型軽量であるため、顕微鏡の対物レンズを使
用した従来装置では極めて困難であった流体力学的な集
束レンズの浮動保持が容易となり、装置の構成を簡単に
することができる。

すなわち、顕微鏡の対物レンズは倍率４０倍のもので総
重量５７ｇ、鏡筒、取付金具等を除外しても２８ｇあり
、一方、フレネル・ゾーンプレートは、直径２ｍｍ、厚
さ１ｍＷＬのものであっても１０ｍｇ以下とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光学記録再生装置の構成例を示す斜視図
、第２図は本発明装置に使用するフレネル・ゾーンプレ
ートの集束特性を示す特性曲線図、第３図は本発明装置
における反射形光学系の構成例を示す配置図、第４図は
本発明装置における透過形光学系の構成例を示す配置図
である。１・・・・・・レーザー光発生器、２・・・・・・反射
鏡、３・・・・・・フレネル・ゾーンプレート、４・・
・・・・回転形記録媒体、５・・・・・・回転軸、６・
・・・・・光検出器、７・・・・・・板バネ、８・・・
・・・支持片、９・・・・・・支柱、１０，１１゜１２
・・・・・・レンズ、１３・・・・・・ハーフミラ−１
１４゜１５．１６，１７・・・・・・光路ストップ、■
、０・・・・・・０次光、■、Ｏ・・・・・１次光、
■・・・・・・２次光、○、■・・・・・・−１次光。

Claims

【特許請求の範囲】

１単色光発生器と、ゾーンプレートを含む光学系と、
回転形記録媒体とを有し、前記発生器からの単色光を前
記光学系により前記記録媒体の回転面上に集束して信号
の記録再生を行なうとともに前記ゾーンプレートを前記
回転面に近接して弾性的に支持し、前記回転面の回転に
応じてその回転面と前記ゾーンプレートとの間に生ずる
空気流の流体力学的作用により、前記回転面と前記ゾー
ンプレートとの距離を一定に保持するようにしたことを
特徴とする光学記録再生装置。