JP3284447B2 - 全反射減衰分光を使用する焦点感知装置 - Google Patents
全反射減衰分光を使用する焦点感知装置Info
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Description
【０００１】
【０００２】
【発明の分野】この発明は、一般的に放射ビーム幾何学
的評価に関するものであり、光学記録および再生システ
ムにおける応用を見出すものである。特定的には、この
発明は、光学ディスクに関して光線ビームの焦点位置を
モニターするのに使用される配置に関するものである。
的評価に関するものであり、光学記録および再生システ
ムにおける応用を見出すものである。特定的には、この
発明は、光学ディスクに関して光線ビームの焦点位置を
モニターするのに使用される配置に関するものである。
【０００３】
【発明の背景】光学メモリディスク、コンパクトディス
ク、またはビデオディスクを利用するような光学記録お
よび再生システムは、光学ディスクの表面上に対物レン
ズを通じて照明光学ビームの正確な合焦を要求する。入
射照明ビームは一般的に対物レンズを通して反射され返
し、かつその後ディスク上に記録された情報を読取るの
に利用される。対物レンズを通って通過し返した後に、
反射されるビームの一部分は典型的にディスク上に照明
ビームの焦点を合わせるように設計された装置に方向付
けられる。この装置により反射されるビームからの抽出
された情報は、その後ディスクに関して移動可能な対物
レンズの位置を変えることにより照明ビームの焦点を調
節するのに使用されてもよい。
ク、またはビデオディスクを利用するような光学記録お
よび再生システムは、光学ディスクの表面上に対物レン
ズを通じて照明光学ビームの正確な合焦を要求する。入
射照明ビームは一般的に対物レンズを通して反射され返
し、かつその後ディスク上に記録された情報を読取るの
に利用される。対物レンズを通って通過し返した後に、
反射されるビームの一部分は典型的にディスク上に照明
ビームの焦点を合わせるように設計された装置に方向付
けられる。この装置により反射されるビームからの抽出
された情報は、その後ディスクに関して移動可能な対物
レンズの位置を変えることにより照明ビームの焦点を調
節するのに使用されてもよい。
【０００４】照明光学ビームの焦点を検出するための多
くの技術は周知である。たとえば、米国特許番号第４，
４２３，４９５号、米国特許番号第４，４２５，６３６
号および米国特許番号第４，４５３，２３９号は、ビー
ム焦点の検出の「臨界角プリズム」法と名付けられてき
た方法を利用している。この方法では、記録ディスクか
ら反射される照明ビームは、反射される照明ビームに関
して臨界角に非常に接近してセットされる検出プリズム
表面上に入射される。ディスクの表面上の照明ビームの
焦点が所望の状態から逸脱するとき、検出プリズム表面
によって反射される光学エネルギの量における変化は、
照明ビームの焦点を調節するのに使用される焦点エラー
信号を引出すのに使用されてもよい。
くの技術は周知である。たとえば、米国特許番号第４，
４２３，４９５号、米国特許番号第４，４２５，６３６
号および米国特許番号第４，４５３，２３９号は、ビー
ム焦点の検出の「臨界角プリズム」法と名付けられてき
た方法を利用している。この方法では、記録ディスクか
ら反射される照明ビームは、反射される照明ビームに関
して臨界角に非常に接近してセットされる検出プリズム
表面上に入射される。ディスクの表面上の照明ビームの
焦点が所望の状態から逸脱するとき、検出プリズム表面
によって反射される光学エネルギの量における変化は、
照明ビームの焦点を調節するのに使用される焦点エラー
信号を引出すのに使用されてもよい。
【０００５】臨界角プリズム法は一般的に、反射される
照明ビームに関して検出プリズム表面の配向が正確に調
節されることを要求する。この要求は臨界角の近傍での
検出プリズムの反射特性における不連続の結果として生
じかつ、この方法に基づいた焦点エラー検出システムを
非常に感応的なものとする。しかしながら、臨界角技術
はいくつかの不利益を有する。第１に、それが作出する
焦点エラー信号は、検出プリズム表面と大気との間のイ
ンタフェースにおける光線反射に依存し、このように、
高さにおける変化は大気の屈折率を変化し、誤った焦点
読取り（オフセット）を発生することを生じさせ得る。
また、臨界角技術は差動の焦点感知システムにおける使
用に対して本質的に不適当である。
照明ビームに関して検出プリズム表面の配向が正確に調
節されることを要求する。この要求は臨界角の近傍での
検出プリズムの反射特性における不連続の結果として生
じかつ、この方法に基づいた焦点エラー検出システムを
非常に感応的なものとする。しかしながら、臨界角技術
はいくつかの不利益を有する。第１に、それが作出する
焦点エラー信号は、検出プリズム表面と大気との間のイ
ンタフェースにおける光線反射に依存し、このように、
高さにおける変化は大気の屈折率を変化し、誤った焦点
読取り（オフセット）を発生することを生じさせ得る。
また、臨界角技術は差動の焦点感知システムにおける使
用に対して本質的に不適当である。
【０００６】差動のシステムはますます重要となってい
る、というのはそれらは光学ディスク駆動で発生し得
る、あるタイプのノイズの解消を許容するからである。
臨界角法は２つの理由のため差動の動作には適さない。
第１に、感知プリズムによって作出される透過されるビ
ームはある軸に沿って圧縮され、それを反射されるビー
ムを介して非対称にする。２つのビームのつりあいは、
変化した環境におけるノイズ解消特性を最適化するため
に差動システムにおいて望ましい。第２に、臨界角プリ
ズムの反射率曲線上のポイントにおいて、そこでは２つ
のビームの強度はバランスがとれており、その傾きは有
用な差動の焦点エラー信号を作出するにはあまりに低す
ぎる。
る、というのはそれらは光学ディスク駆動で発生し得
る、あるタイプのノイズの解消を許容するからである。
臨界角法は２つの理由のため差動の動作には適さない。
第１に、感知プリズムによって作出される透過されるビ
ームはある軸に沿って圧縮され、それを反射されるビー
ムを介して非対称にする。２つのビームのつりあいは、
変化した環境におけるノイズ解消特性を最適化するため
に差動システムにおいて望ましい。第２に、臨界角プリ
ズムの反射率曲線上のポイントにおいて、そこでは２つ
のビームの強度はバランスがとれており、その傾きは有
用な差動の焦点エラー信号を作出するにはあまりに低す
ぎる。
【０００７】その上で反射される照明ビームは入射され
る、臨界角技術と比較されて、光学表面のある程度正確
さを欠く調節を要求する焦点検出装置は、米国特許番号
第４，８６２，４４２号に開示される。特定的には、そ
こに記述される光学表面は、反射される照明ビームの入
射角に関して連続的に変化する反射率を有する誘電多層
皮膜を含む。多層皮膜を含む表面の回転的調節不適は、
焦点エラー信号の値により小さな効果があるだろう結果
となり、しかしまた技術は減じられた角感度を有するだ
ろう結果となる。また、多層誘電システムによって作出
された焦点エラー信号における不正確さは、反射される
照明ビームの波長における相対的にわずかな変化に応じ
て発達するかもしれない。波長変化に対するこのような
感度は、焦点エラー信号がただビームの焦点のみに関し
て設計されるので、望ましくない。
る、臨界角技術と比較されて、光学表面のある程度正確
さを欠く調節を要求する焦点検出装置は、米国特許番号
第４，８６２，４４２号に開示される。特定的には、そ
こに記述される光学表面は、反射される照明ビームの入
射角に関して連続的に変化する反射率を有する誘電多層
皮膜を含む。多層皮膜を含む表面の回転的調節不適は、
焦点エラー信号の値により小さな効果があるだろう結果
となり、しかしまた技術は減じられた角感度を有するだ
ろう結果となる。また、多層誘電システムによって作出
された焦点エラー信号における不正確さは、反射される
照明ビームの波長における相対的にわずかな変化に応じ
て発達するかもしれない。波長変化に対するこのような
感度は、焦点エラー信号がただビームの焦点のみに関し
て設計されるので、望ましくない。
【０００８】加えて、誘電多層反射表面を使用するある
システムは、単に限られた程度の感度のみを有する焦点
エラー信号を与える。たとえば、米国特許番号第４，８
６２，４４２号の図２は、焦点エラー信号の感度に比例
する反射性特性の傾きを有する、層をなす誘電反射表面
に対して特定的な反射率特性を示す。開示される反射さ
れる強度は４２〜４８度にわたる入射角にわたって約
０．７５〜０．０５の値の範囲をとる。１度に対して約
１０％のこの反射率変化は比較的低い感度の焦点エラー
信号を作出する。
システムは、単に限られた程度の感度のみを有する焦点
エラー信号を与える。たとえば、米国特許番号第４，８
６２，４４２号の図２は、焦点エラー信号の感度に比例
する反射性特性の傾きを有する、層をなす誘電反射表面
に対して特定的な反射率特性を示す。開示される反射さ
れる強度は４２〜４８度にわたる入射角にわたって約
０．７５〜０．０５の値の範囲をとる。１度に対して約
１０％のこの反射率変化は比較的低い感度の焦点エラー
信号を作出する。
【０００９】したがって、高度における変化および色収
差に比較的影響を受けない高度に感度の良い焦点エラー
信号の発生を許容し、かつ差動のシステムにおいて使用
可能である、反射率プロファイルによって特徴づけられ
る光学配置に対する必要性が当該技術において存在す
る。
差に比較的影響を受けない高度に感度の良い焦点エラー
信号の発生を許容し、かつ差動のシステムにおいて使用
可能である、反射率プロファイルによって特徴づけられ
る光学配置に対する必要性が当該技術において存在す
る。
【００１０】
【発明の概要】この発明は、放射ビーム幾何学的評価に
対する改良された装置および方法を含み、かつ前述した
必要性を満足させるように設計された焦点検出装置を提
供する。発明の焦点感知装置は、ビーム分離モジュール
を含み、それは１対のよくつりあいのとれたビームを提
供し、それらのどちらかは焦点エラー信号を作出するの
に使用されてもよく、かつそれらはまた差動の焦点エラ
ー信号を作出するのにともに使用されてもよい。さら
に、ビーム分離モジュールのある物理的なパラメータ
は、装置の動的な範囲および照明ビームの焦点における
変化に対するその感度を調節するために変化されてもよ
い。
対する改良された装置および方法を含み、かつ前述した
必要性を満足させるように設計された焦点検出装置を提
供する。発明の焦点感知装置は、ビーム分離モジュール
を含み、それは１対のよくつりあいのとれたビームを提
供し、それらのどちらかは焦点エラー信号を作出するの
に使用されてもよく、かつそれらはまた差動の焦点エラ
ー信号を作出するのにともに使用されてもよい。さら
に、ビーム分離モジュールのある物理的なパラメータ
は、装置の動的な範囲および照明ビームの焦点における
変化に対するその感度を調節するために変化されてもよ
い。
【００１１】したがって、この発明は、実質的に単色光
源、対物レンズを含む光学合焦配置、ビーム分離モジュ
ールおよび光検出素子を含む、焦点感知装置に関するも
のである。この発明の好ましい一実施例において、光源
は、コリメートレンズによってコリメートされる実質的
に直線偏光されたビームを発生する。コリメートされた
ビームは光学ビームスプリット配置によって対物レンズ
に方向付けられ、それはその後光学ディスクの表面上に
ビームを集束する。ディスクはその上に合焦されたビー
ムを対物レンズを通じてビームスプリット配置に反射し
返す。ビームスプリット配置上に入射する光学エネルギ
の一部はその後、ビーム分離モジュールがサーボビーム
をさえぎるように位置付けられた状態で、サーボビーム
を形成するように向け直される。ビーム分離モジュール
はサーボビームを好ましくは類似の形状および強度の透
過されるビームおよび反射されるビームに分離するよう
に働く。透過されるビームおよび反射されるビームの強
度プロファイルにおける変化に応じて光検出素子によっ
て作出される電気的な信号はその後焦点エラー信号を差
動的に発生するのに使用されてもよい。
源、対物レンズを含む光学合焦配置、ビーム分離モジュ
ールおよび光検出素子を含む、焦点感知装置に関するも
のである。この発明の好ましい一実施例において、光源
は、コリメートレンズによってコリメートされる実質的
に直線偏光されたビームを発生する。コリメートされた
ビームは光学ビームスプリット配置によって対物レンズ
に方向付けられ、それはその後光学ディスクの表面上に
ビームを集束する。ディスクはその上に合焦されたビー
ムを対物レンズを通じてビームスプリット配置に反射し
返す。ビームスプリット配置上に入射する光学エネルギ
の一部はその後、ビーム分離モジュールがサーボビーム
をさえぎるように位置付けられた状態で、サーボビーム
を形成するように向け直される。ビーム分離モジュール
はサーボビームを好ましくは類似の形状および強度の透
過されるビームおよび反射されるビームに分離するよう
に働く。透過されるビームおよび反射されるビームの強
度プロファイルにおける変化に応じて光検出素子によっ
て作出される電気的な信号はその後焦点エラー信号を差
動的に発生するのに使用されてもよい。
【００１２】この発明の特定的な好ましい実施例におい
て、ビーム分離モジュールは、１対のガラス製部材の間
に挟まれる分離層を含む、「全反射減衰分光」（ＦＴ
Ｒ）プリズムである。分離層の屈折率は、選ばれた屈折
率がそこにおいてＦＴＲプリズムがサーボビームに関し
て位置付けられるべきである適切な角を規定する状態
で、取囲むガラスのそれより小さくなるように選択され
る。加えて、分離層の厚さは差動の焦点エラー信号の所
望の感度に従って調節されてもよい。
て、ビーム分離モジュールは、１対のガラス製部材の間
に挟まれる分離層を含む、「全反射減衰分光」（ＦＴ
Ｒ）プリズムである。分離層の屈折率は、選ばれた屈折
率がそこにおいてＦＴＲプリズムがサーボビームに関し
て位置付けられるべきである適切な角を規定する状態
で、取囲むガラスのそれより小さくなるように選択され
る。加えて、分離層の厚さは差動の焦点エラー信号の所
望の感度に従って調節されてもよい。
【００１３】この発明のこれらおよび他の目的ならびに
特徴は、以下の説明および添付の図面に関して取上げら
れる前掲の請求の範囲からさらに十分に明らかにされる
であろう。
特徴は、以下の説明および添付の図面に関して取上げら
れる前掲の請求の範囲からさらに十分に明らかにされる
であろう。
【００１４】
【好ましい実施例の詳細な説明】図１はこの発明のビー
ム焦点感知装置１０の好ましい実施例のブロック図表現
である。装置１０は光学ディスク１４上に照明ビームＩ
の焦点を表わすサーボビームＳを与えるための光学配置
１２を含む。サーボビームＳはディスク１４によって反
射される照明ビームＩの一部分を含む。このようなサー
ボビームを発生するための技術は当業者にはよく周知で
ある。たとえば、サーボビームＳを発生するための光学
配置１２のような光学システムは、米国特許番号第４，
８６２，４４２号に記述され、それは引用により援用さ
れる。光学配置１２の動作の簡潔な概要は以下に説明さ
れる。
ム焦点感知装置１０の好ましい実施例のブロック図表現
である。装置１０は光学ディスク１４上に照明ビームＩ
の焦点を表わすサーボビームＳを与えるための光学配置
１２を含む。サーボビームＳはディスク１４によって反
射される照明ビームＩの一部分を含む。このようなサー
ボビームを発生するための技術は当業者にはよく周知で
ある。たとえば、サーボビームＳを発生するための光学
配置１２のような光学システムは、米国特許番号第４，
８６２，４４２号に記述され、それは引用により援用さ
れる。光学配置１２の動作の簡潔な概要は以下に説明さ
れる。
【００１５】図１において示されるように、光学配置１
２は、直線偏光されたビームＢを発生するレーザ源１６
を含む。ビームＢはコリメートレンズ１８によってコリ
メートされかつ、コリメートされたビームは光学ビーム
スプリッタ配置２０によって対物レンズ２４に方向付け
られる。コリメートされたビームはその後対物レンズ２
４によって光学ディスク１４の表面上に集束される。た
とえば、光学ディスクは、コンパクトディスク、ビデオ
ディスク、または光学メモリディスクを含んでもよい。
ディスク１４はそこに合焦された照明ビームを対物レン
ズ２４を通じてビームスプリッタ配置２０に反射し返
す。当業者は、ビームスプリッタ配置２０が、サーボビ
ームＳを形成するため、反射される照明ビームの第１の
部分を再び向けるように（示されない）第１のビームス
プリッタを含んでもよいことを理解するだろう。ビーム
スプリッタ配置２０はまた一般的にデータビームを発生
するため反射される照明ビームの第２の部分を再び向け
るため（示されない）第２のビームスプリッタを含むだ
ろう。このようなデータビームは光学ディスク１４上に
記録された情報を運ぶ。サーボビームＳはＦＴＲプリズ
ム３０によってさえぎられ、その設計および構成は以下
にさらに十分に議論される。
２は、直線偏光されたビームＢを発生するレーザ源１６
を含む。ビームＢはコリメートレンズ１８によってコリ
メートされかつ、コリメートされたビームは光学ビーム
スプリッタ配置２０によって対物レンズ２４に方向付け
られる。コリメートされたビームはその後対物レンズ２
４によって光学ディスク１４の表面上に集束される。た
とえば、光学ディスクは、コンパクトディスク、ビデオ
ディスク、または光学メモリディスクを含んでもよい。
ディスク１４はそこに合焦された照明ビームを対物レン
ズ２４を通じてビームスプリッタ配置２０に反射し返
す。当業者は、ビームスプリッタ配置２０が、サーボビ
ームＳを形成するため、反射される照明ビームの第１の
部分を再び向けるように（示されない）第１のビームス
プリッタを含んでもよいことを理解するだろう。ビーム
スプリッタ配置２０はまた一般的にデータビームを発生
するため反射される照明ビームの第２の部分を再び向け
るため（示されない）第２のビームスプリッタを含むだ
ろう。このようなデータビームは光学ディスク１４上に
記録された情報を運ぶ。サーボビームＳはＦＴＲプリズ
ム３０によってさえぎられ、その設計および構成は以下
にさらに十分に議論される。
【００１６】以下にさらに十分にまた記述されるよう
に、サーボビームＳはＦＴＲプリズム３０によって透過
されるビームＴおよび反射されるビームＲに分割され
る。図１の実施例において、透過されるビームＴおよび
反射されるビームＲは、実質的に等しい断面および強度
を有する。透過されるビームＴは第１クアドラチュア検
出器３２上に入射され、一方反射されるビームＲは第２
クアドラチュア検出器３４上に入射される。透過される
ビームＴおよび反射されるビームＲの強度分布に応じて
クアドラチュア検出器３２、３４によって発生された電
気的な信号は、ディスク１４上の照明ビームＩの焦点を
表わす差動の焦点エラー信号（ＤＦＥＳ）を発生するた
め制御ユニット３７によって利用される。制御ユニット
３７およびＤＦＥＳを発生するための関連の方法の好ま
しい一実施例は以下に議論される。たとえば、焦点エラ
ー信号はディスク１４に関して対物レンズ２４の変位を
変えることにより照明ビームＩの焦点を調節するために
設置された（示されない）機械的な配置を制御するのに
使用されてもよい。
に、サーボビームＳはＦＴＲプリズム３０によって透過
されるビームＴおよび反射されるビームＲに分割され
る。図１の実施例において、透過されるビームＴおよび
反射されるビームＲは、実質的に等しい断面および強度
を有する。透過されるビームＴは第１クアドラチュア検
出器３２上に入射され、一方反射されるビームＲは第２
クアドラチュア検出器３４上に入射される。透過される
ビームＴおよび反射されるビームＲの強度分布に応じて
クアドラチュア検出器３２、３４によって発生された電
気的な信号は、ディスク１４上の照明ビームＩの焦点を
表わす差動の焦点エラー信号（ＤＦＥＳ）を発生するた
め制御ユニット３７によって利用される。制御ユニット
３７およびＤＦＥＳを発生するための関連の方法の好ま
しい一実施例は以下に議論される。たとえば、焦点エラ
ー信号はディスク１４に関して対物レンズ２４の変位を
変えることにより照明ビームＩの焦点を調節するために
設置された（示されない）機械的な配置を制御するのに
使用されてもよい。
【００１７】図２は、ＦＴＲプリズム３０の拡大した上
断面図を示している。プリズム３０は、分離層３８を挟
みこむ第１および第２の光学部材３５、３６を含む。光
学部材３５、３６は分離層３８の屈折率よりもより大き
な屈折率を有するガラスから実現されてもよい。たとえ
ば、好ましい一実施例において、光学部材３５、３６
は、１．５５の屈折率を有するガラスから製造されても
よいが、一方分離層３８はそれぞれ１．３８および１．
４８の屈折率を有するフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）
または溶融シリカ（ＳｉＯ2 ）のどちらかのような固形
物から構成される。分離層３８は固形物からのみ構成さ
れる必要はなく、かつもし光学部材３５、３６がより大
きな屈折率を有するならば液体または空気（air ）から
実現されてもよい。
断面図を示している。プリズム３０は、分離層３８を挟
みこむ第１および第２の光学部材３５、３６を含む。光
学部材３５、３６は分離層３８の屈折率よりもより大き
な屈折率を有するガラスから実現されてもよい。たとえ
ば、好ましい一実施例において、光学部材３５、３６
は、１．５５の屈折率を有するガラスから製造されても
よいが、一方分離層３８はそれぞれ１．３８および１．
４８の屈折率を有するフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）
または溶融シリカ（ＳｉＯ2 ）のどちらかのような固形
物から構成される。分離層３８は固形物からのみ構成さ
れる必要はなく、かつもし光学部材３５、３６がより大
きな屈折率を有するならば液体または空気（air ）から
実現されてもよい。
【００１８】層３８とビームＳにおける光線の相互作用
の物性の簡潔な説明は以下のとおりである。もし層３８
および光学部材３５が存在しないなら、全内部反射の、
よく公知の現象が光学部材３６の斜辺表面で起こり、ビ
ームＳの全体をビームＲの方向に発する。しかしなが
ら、ある光線エネルギは「エバネセント波」の形状で光
学部材３６の斜辺表面の後方に存在し、それは伝わらな
い。光学部材３５が光学部材３６に十分に接近してもた
らされるとき、このエネルギは損失を伴うことなしに部
材３５内に結合されかつビームＴの方向に伝わる。この
現象は全反射減衰分光（ＦＴＲ）として周知である。こ
の状態で、もしＦＴＲプリズムが、分離層３８における
ビームＳの入射角Ａが全反射減衰分光の領域に近くなる
ようにビームＳに関して設置されるならば、透過および
反射曲線は非常に急な傾き（角感度）を有するだろう。
これは非常に感度の高い焦点感知システムの製造を許容
する。さらに、ＦＴＲ原理に基づく、このようなシステ
ムに対する透過および反射曲線は多層構造の曲線に比較
すると、ビームＳにおける光線の波長に対して比較的感
度が鈍るだろう。
の物性の簡潔な説明は以下のとおりである。もし層３８
および光学部材３５が存在しないなら、全内部反射の、
よく公知の現象が光学部材３６の斜辺表面で起こり、ビ
ームＳの全体をビームＲの方向に発する。しかしなが
ら、ある光線エネルギは「エバネセント波」の形状で光
学部材３６の斜辺表面の後方に存在し、それは伝わらな
い。光学部材３５が光学部材３６に十分に接近してもた
らされるとき、このエネルギは損失を伴うことなしに部
材３５内に結合されかつビームＴの方向に伝わる。この
現象は全反射減衰分光（ＦＴＲ）として周知である。こ
の状態で、もしＦＴＲプリズムが、分離層３８における
ビームＳの入射角Ａが全反射減衰分光の領域に近くなる
ようにビームＳに関して設置されるならば、透過および
反射曲線は非常に急な傾き（角感度）を有するだろう。
これは非常に感度の高い焦点感知システムの製造を許容
する。さらに、ＦＴＲ原理に基づく、このようなシステ
ムに対する透過および反射曲線は多層構造の曲線に比較
すると、ビームＳにおける光線の波長に対して比較的感
度が鈍るだろう。
【００１９】プリズム３０は従来の薄膜技術を介して光
学部材のどちらかの上に分離層を第１に設置することに
より製作されてもよい。相補的な光学部材はその後光学
接着剤で分離層のさらされた表面に固定されてもよい。
第１および第２の光学部材３５、３６の屈折率が一般的
に同一であるように選ばれるだろうが、屈折率を変える
ようにまた選択されてもよい。好ましい実施例におい
て、第１および第２の光学部材は、透過されるビームＴ
および反射されるビームＲが実質的に等しい断面を有す
るような幾何学的配置において同一の屈折率を有する。
学部材のどちらかの上に分離層を第１に設置することに
より製作されてもよい。相補的な光学部材はその後光学
接着剤で分離層のさらされた表面に固定されてもよい。
第１および第２の光学部材３５、３６の屈折率が一般的
に同一であるように選ばれるだろうが、屈折率を変える
ようにまた選択されてもよい。好ましい実施例におい
て、第１および第２の光学部材は、透過されるビームＴ
および反射されるビームＲが実質的に等しい断面を有す
るような幾何学的配置において同一の屈折率を有する。
【００２０】図３の例示的な正面図において示されるよ
うに、第１クアドラチュア検出器３２は、第１の、第２
の、第３のおよび第４の光検出素子４０、４２、４４お
よび４６をそれぞれ含み、それらはそこに衝突する透過
されるビームＴの強度に応じてＴ１、Ｔ２、Ｔ３および
Ｔ４として以下に参照される電気的な信号を作出する。
同様に、第２クアドラチュア検出器３４は、第５の、第
６の、第７および第８の光検出素子５０、５２、５４お
よび５６をそれぞれ含み、それらは反射されるビームＲ
の入射に応じてＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４として以下
に参照される電気的な信号を提供する。光検出素子はＰ
ＩＮダイオードによって実現されてもよく、そこでは各
ダイオードからの電気的な出力のレベルはそれによって
受けられる光学エネルギに比例している。
うに、第１クアドラチュア検出器３２は、第１の、第２
の、第３のおよび第４の光検出素子４０、４２、４４お
よび４６をそれぞれ含み、それらはそこに衝突する透過
されるビームＴの強度に応じてＴ１、Ｔ２、Ｔ３および
Ｔ４として以下に参照される電気的な信号を作出する。
同様に、第２クアドラチュア検出器３４は、第５の、第
６の、第７および第８の光検出素子５０、５２、５４お
よび５６をそれぞれ含み、それらは反射されるビームＲ
の入射に応じてＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４として以下
に参照される電気的な信号を提供する。光検出素子はＰ
ＩＮダイオードによって実現されてもよく、そこでは各
ダイオードからの電気的な出力のレベルはそれによって
受けられる光学エネルギに比例している。
【００２１】対物レンズ２４（図１）が照明ビームＩが
適切に合焦されるようにディスク１４に関して位置決め
されるとき、サーボビーム内に含まれる光線はよくコリ
メートされ、（すなわち、実質的に平行に）、かつそれ
ゆえ図２に示される実質的に同一角Ａで分離層３８上に
入射される。これとは反対に、対物レンズ２４がディス
ク１４の表面で占められる平面内に照明ビームを合焦し
ない時、サーボビームＳを含む光線は相互に収束または
発散するかのいずれかであろう。サーボビームＳ内のす
べての光線は、照明ビームＩが適切に合焦されるとき、
実質的に同角で分離層３８上に衝突するだろう、一方入
射角の異なった範囲の光線は、ビームＩが焦点から外れ
るとき、分離層３８をアドレスするだろう結果になる。
適切に合焦されるようにディスク１４に関して位置決め
されるとき、サーボビーム内に含まれる光線はよくコリ
メートされ、（すなわち、実質的に平行に）、かつそれ
ゆえ図２に示される実質的に同一角Ａで分離層３８上に
入射される。これとは反対に、対物レンズ２４がディス
ク１４の表面で占められる平面内に照明ビームを合焦し
ない時、サーボビームＳを含む光線は相互に収束または
発散するかのいずれかであろう。サーボビームＳ内のす
べての光線は、照明ビームＩが適切に合焦されるとき、
実質的に同角で分離層３８上に衝突するだろう、一方入
射角の異なった範囲の光線は、ビームＩが焦点から外れ
るとき、分離層３８をアドレスするだろう結果になる。
【００２２】プリズム３０は分離層３８の反射率および
透過率がそこで光学エネルギが分離層３８上に入射され
る角度に対して非常に感度が良いように設計される。こ
のように、透過されるビームＴおよび反射されるビーム
Ｒの強度における空間的分布は、照明ビームＩの焦点位
置がディスク１４の表面に関して変化するように変化す
るだろう。すなわち、適切に合焦された照明ビームＩ
は、それのすべての光線が分離層３８による同程度の反
射を経験するように、よくコリメートされたサーボビー
ムＳを引き起こす。したがって、透過されるビームＴお
よび反射されるビームＲは、照明ビームＩが適切に合焦
されるとき、実質的に均一な強度を有するだろう。反対
に、収束したまたは発散したサーボビームＳは、サーボ
ビームＳ内の光線が、分離層３８による様々な程度の反
射を受けるだろうため、非均一な空間的強度分布の透過
されるビームＴおよび反射されるビームＲを生じるだろ
う。透過されるビームおよび反射されるビームの強度に
おけるこれらの空間的変化を検出することにより、光検
出器３２、３４は照明ビームＩの焦点位置を示すＤＦＥ
Ｓを発生するために使用され得る電気的信号を発生す
る。
透過率がそこで光学エネルギが分離層３８上に入射され
る角度に対して非常に感度が良いように設計される。こ
のように、透過されるビームＴおよび反射されるビーム
Ｒの強度における空間的分布は、照明ビームＩの焦点位
置がディスク１４の表面に関して変化するように変化す
るだろう。すなわち、適切に合焦された照明ビームＩ
は、それのすべての光線が分離層３８による同程度の反
射を経験するように、よくコリメートされたサーボビー
ムＳを引き起こす。したがって、透過されるビームＴお
よび反射されるビームＲは、照明ビームＩが適切に合焦
されるとき、実質的に均一な強度を有するだろう。反対
に、収束したまたは発散したサーボビームＳは、サーボ
ビームＳ内の光線が、分離層３８による様々な程度の反
射を受けるだろうため、非均一な空間的強度分布の透過
されるビームＴおよび反射されるビームＲを生じるだろ
う。透過されるビームおよび反射されるビームの強度に
おけるこれらの空間的変化を検出することにより、光検
出器３２、３４は照明ビームＩの焦点位置を示すＤＦＥ
Ｓを発生するために使用され得る電気的信号を発生す
る。
【００２３】そこにおいてＤＦＥＳがサーボビームＳの
コリメーションの程度に応じて合成され得る態様は図４
を参照してさらに理解されるであろう。図４は分離層３
８に関してサーボビームＳ内の光線の入射角の関数とし
てＦＴＲプリズム３０の反射率（ビームＲの強度／ビー
ムＳの強度）を示すグラフである。特定的に、図４のグ
ラフは、波長０．７８ミクロンのｓ−偏光されたおよび
ｐ−偏光された光学エネルギの両方による照明に応じて
プリズム３０の反射率ＲｓおよびＲｐを描く。図４の反
射率プロファイルは、分離層が１．５５の屈折率を有す
るガラス部材によって挟まれた状態で、４．５ミクロン
の厚さおよび１．３８の屈折率を伴った分離層を有す
る、ＦＴＲプリズム３０に関連する。図４で示されるよ
うに、プリズム３０は、プリズム３０が作用点Ｐについ
て動作するように、入射角Ａ1 でサーボビームＳに関し
て好ましく位置付けられる。すなわち、作用点Ｐにおい
てプリズム３０はディスク１４上に適切に合焦された照
明ビームＩが角Ａ1 で分離層３８に衝突する光線を有す
る、よくコリメートされたサーボビームＳを生じるよう
に位置付けられる。プリズム３０の反射率は作用点Ｐに
おいて約０．５であるので、モジュール３０によって作
出された透過されるビームおよび反射されるビームは実
質的に同一の平均強度を有する。
コリメーションの程度に応じて合成され得る態様は図４
を参照してさらに理解されるであろう。図４は分離層３
８に関してサーボビームＳ内の光線の入射角の関数とし
てＦＴＲプリズム３０の反射率（ビームＲの強度／ビー
ムＳの強度）を示すグラフである。特定的に、図４のグ
ラフは、波長０．７８ミクロンのｓ−偏光されたおよび
ｐ−偏光された光学エネルギの両方による照明に応じて
プリズム３０の反射率ＲｓおよびＲｐを描く。図４の反
射率プロファイルは、分離層が１．５５の屈折率を有す
るガラス部材によって挟まれた状態で、４．５ミクロン
の厚さおよび１．３８の屈折率を伴った分離層を有す
る、ＦＴＲプリズム３０に関連する。図４で示されるよ
うに、プリズム３０は、プリズム３０が作用点Ｐについ
て動作するように、入射角Ａ1 でサーボビームＳに関し
て好ましく位置付けられる。すなわち、作用点Ｐにおい
てプリズム３０はディスク１４上に適切に合焦された照
明ビームＩが角Ａ1 で分離層３８に衝突する光線を有す
る、よくコリメートされたサーボビームＳを生じるよう
に位置付けられる。プリズム３０の反射率は作用点Ｐに
おいて約０．５であるので、モジュール３０によって作
出された透過されるビームおよび反射されるビームは実
質的に同一の平均強度を有する。
【００２４】対物レンズ２４とディスク１４との間の分
離が、サーボビームＳが収束または発散の態様のどちら
かでコリメートしないように変化するとき、それの第１
の部分は角Ａ1 よりもより大きな入射角で分離層３８に
当るだろう。たとえば、入射角Ａ2 （図４）において、
サーボビームの対応の部分は約０．７の反射率を経験す
るだろう。第１のサーボビーム部分は、サーボビームＳ
がよくコリメートされるとき、たった０．５の反射率を
受けるため、第１のサーボビーム部分から得られる反射
されるビームＲおよび透過されるビームＴの部分を受け
る、検出器３２、３４の領域は、照明ビームＩが適切に
合焦されるときよりは、それぞれ、より多いおよび少な
い光学エネルギを収集するだろう。同様に、透過される
ビームＴおよび反射されるビームＲの部分が（角Ａ1 よ
りも小さい）入射角Ａ3 で分離層３８上に入射したサー
ボビームＳの第２の部分から生じる状態での光学配列に
おける検出器３２、３４の領域は、適当な焦点の状態よ
りもより多いおよびより少ない光学エネルギによってそ
れぞれ照明されるであろう。ＤＦＥＳは透過されるビー
ムＴおよび反射されるビームＲの強度分布においてこの
空間的非均一性を示す光検出器３２、３４によって発生
される電気的な信号に応じて作出される。さらに、ここ
に記述された好ましい実施例において、モジュール３０
は光学的に非吸収であるので、サーボビームＳの一部分
の入射角における変化から生ずる透過されるビームＴの
強度における変化は、同一のサーボビーム部分によって
生じた反射されるビームＲの部分の大きさにおいて等し
く、対向して向けられた変化によって反映される。
離が、サーボビームＳが収束または発散の態様のどちら
かでコリメートしないように変化するとき、それの第１
の部分は角Ａ1 よりもより大きな入射角で分離層３８に
当るだろう。たとえば、入射角Ａ2 （図４）において、
サーボビームの対応の部分は約０．７の反射率を経験す
るだろう。第１のサーボビーム部分は、サーボビームＳ
がよくコリメートされるとき、たった０．５の反射率を
受けるため、第１のサーボビーム部分から得られる反射
されるビームＲおよび透過されるビームＴの部分を受け
る、検出器３２、３４の領域は、照明ビームＩが適切に
合焦されるときよりは、それぞれ、より多いおよび少な
い光学エネルギを収集するだろう。同様に、透過される
ビームＴおよび反射されるビームＲの部分が（角Ａ1 よ
りも小さい）入射角Ａ3 で分離層３８上に入射したサー
ボビームＳの第２の部分から生じる状態での光学配列に
おける検出器３２、３４の領域は、適当な焦点の状態よ
りもより多いおよびより少ない光学エネルギによってそ
れぞれ照明されるであろう。ＤＦＥＳは透過されるビー
ムＴおよび反射されるビームＲの強度分布においてこの
空間的非均一性を示す光検出器３２、３４によって発生
される電気的な信号に応じて作出される。さらに、ここ
に記述された好ましい実施例において、モジュール３０
は光学的に非吸収であるので、サーボビームＳの一部分
の入射角における変化から生ずる透過されるビームＴの
強度における変化は、同一のサーボビーム部分によって
生じた反射されるビームＲの部分の大きさにおいて等し
く、対向して向けられた変化によって反映される。
【００２５】非差動のエラー信号は、透過されるまたは
反射されるビームのどちらかから独立して発生されても
よく、以下の方程式を使用する。
反射されるビームのどちらかから独立して発生されても
よく、以下の方程式を使用する。
【００２６】 ＦＥＳ（透過される）＝（Ｔ１＋Ｔ２）−（Ｔ３＋Ｔ４） ［１］ ＦＥＳ（反射される）＝（Ｒ１＋Ｒ２）−（Ｒ３＋Ｒ４） ［２］ 差動のシステムにおいて、差動の焦点エラー信号（ＤＦ
ＥＳ）は以下の式に従って制御ユニット３７によって発
生される。
ＥＳ）は以下の式に従って制御ユニット３７によって発
生される。
【００２７】 ＤＦＥＳ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｔ３＋Ｔ４）−（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｒ３＋Ｒ４）［３］
【００２８】制御ユニット３７は、式［３］の算術演算
を行なうために、かつこれらの演算に基づいてＤＦＥＳ
を発生するために適当な回路を含む。（示されない）前
置増幅器は、制御ユニット３７による処理に先立って光
検出器３２、３４からの電気的信号を増幅するために含
まれる。
を行なうために、かつこれらの演算に基づいてＤＦＥＳ
を発生するために適当な回路を含む。（示されない）前
置増幅器は、制御ユニット３７による処理に先立って光
検出器３２、３４からの電気的信号を増幅するために含
まれる。
【００２９】ここに記述された２元的なクアドラチュア
光検出器を利用することは、ディスク１４に関して照明
ビームの焦点部分における不正確さによって誘導されな
いあるビーム欠陥に対して減じられた感度を有する差動
の焦点エラー信号の合成を引起こす。
光検出器を利用することは、ディスク１４に関して照明
ビームの焦点部分における不正確さによって誘導されな
いあるビーム欠陥に対して減じられた感度を有する差動
の焦点エラー信号の合成を引起こす。
【００３０】照明ビームの焦点位置に無関係なサーボビ
ームＳの強度における局限された減少は、実質的に類似
の態様で検出器３２および３４に影響するため、このよ
うな減少は、式［３］において起こる、対応の解消に起
因して、ＤＦＥＳの値には影響しない。
ームＳの強度における局限された減少は、実質的に類似
の態様で検出器３２および３４に影響するため、このよ
うな減少は、式［３］において起こる、対応の解消に起
因して、ＤＦＥＳの値には影響しない。
【００３１】発明の背景において述べるように、先行の
合焦システムは式［３］によって記述される差動の焦点
感知機構を実現するには一般的に不準備であった。特定
的に、この発明の特徴は、双方がＤＦＥＳの合成に効果
的に貢献するように、実質的に類似の断面および強度の
透過されるビームおよび反射されるビームを提供するよ
うなＦＴＲプリズム３０の能力にある。
合焦システムは式［３］によって記述される差動の焦点
感知機構を実現するには一般的に不準備であった。特定
的に、この発明の特徴は、双方がＤＦＥＳの合成に効果
的に貢献するように、実質的に類似の断面および強度の
透過されるビームおよび反射されるビームを提供するよ
うなＦＴＲプリズム３０の能力にある。
【００３２】ディスク１４の表面に垂直な方向に照明ビ
ームＩの焦点を維持するためのＤＦＥＳを提供するのに
加えて、光検出器３２、３４からの電気的な出力は、ト
ラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を発生するため制御ユ
ニット３７によってまた使用されてもよい。ＴＥＳは、
ディスク１４の表面上に印加された（示されない）従来
の螺旋状のまたは同心円状のガイドトラックに関して照
明ビームＩの放射状の位置を示している。ＴＥＳは、ビ
ームＩが、ディスク１４に関して対物レンズ２４の放射
状の位置を調節するように動作的な（示されない）機械
的な配置を制御することによってそこでの偏心距離にか
かわらずガイドトラックに追従することを可能にする。
ＴＥＳは以下の式に従って光検出器３２、３４からの電
気的な出力に基づいて制御ユニット３７によって算出さ
れる。
ームＩの焦点を維持するためのＤＦＥＳを提供するのに
加えて、光検出器３２、３４からの電気的な出力は、ト
ラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を発生するため制御ユ
ニット３７によってまた使用されてもよい。ＴＥＳは、
ディスク１４の表面上に印加された（示されない）従来
の螺旋状のまたは同心円状のガイドトラックに関して照
明ビームＩの放射状の位置を示している。ＴＥＳは、ビ
ームＩが、ディスク１４に関して対物レンズ２４の放射
状の位置を調節するように動作的な（示されない）機械
的な配置を制御することによってそこでの偏心距離にか
かわらずガイドトラックに追従することを可能にする。
ＴＥＳは以下の式に従って光検出器３２、３４からの電
気的な出力に基づいて制御ユニット３７によって算出さ
れる。
【００３３】 ＴＥＳ＝（Ｔ１＋Ｔ３＋Ｒ３＋Ｒ１）−（Ｔ２＋Ｔ４＋Ｒ２＋Ｒ４） ［４］ さらに、そこでトラッキングエラー信号が、サーボビー
ムの空間的強度変化と照明ビームのトラッキング位置と
の間に存在する関係から抽出される態様は、たとえば、
米国特許番号第４，７０７，６４８号に開示される。
ムの空間的強度変化と照明ビームのトラッキング位置と
の間に存在する関係から抽出される態様は、たとえば、
米国特許番号第４，７０７，６４８号に開示される。
【００３４】おそらく光学ディスクに関して照明ビーム
の焦点を制御するため動作的な大部分のシステムにおい
て、光検出素子の電気的な出力に応じてトラッキングお
よび焦点エラー信号の双方を発生することが所望される
であろう。焦点およびトラッキングエラー信号の双方の
発生は一般的に少なくとも１つのクアドラチュア光検出
器を要求することは周知であるので、ここに開示される
この発明の実施例はクアドラチュア光検出器を参照して
記述されてきた。しかしながら、焦点エラー信号は、た
だ２つの独立した光感領域（バイセル検出器）を有する
光検出器によって発生された電気的信号に基づいてひき
出されてもよい。従って、焦点エラー信号の発生のみを
要求する応用において、単一の光検出素子は光検出器３
２の第１および第２の素子４０、４２の代用にされ、か
つ単一の光検出素子は第３および第４の素子４４、４６
の代用にされ得る。同様に、単一の光検出素子は光検出
器３４の第５および第６の素子５０、５２の代わりに使
用され、かつ単一の素子は第７および第８の素子５４、
５６の代用にされ得る。
の焦点を制御するため動作的な大部分のシステムにおい
て、光検出素子の電気的な出力に応じてトラッキングお
よび焦点エラー信号の双方を発生することが所望される
であろう。焦点およびトラッキングエラー信号の双方の
発生は一般的に少なくとも１つのクアドラチュア光検出
器を要求することは周知であるので、ここに開示される
この発明の実施例はクアドラチュア光検出器を参照して
記述されてきた。しかしながら、焦点エラー信号は、た
だ２つの独立した光感領域（バイセル検出器）を有する
光検出器によって発生された電気的信号に基づいてひき
出されてもよい。従って、焦点エラー信号の発生のみを
要求する応用において、単一の光検出素子は光検出器３
２の第１および第２の素子４０、４２の代用にされ、か
つ単一の光検出素子は第３および第４の素子４４、４６
の代用にされ得る。同様に、単一の光検出素子は光検出
器３４の第５および第６の素子５０、５２の代わりに使
用され、かつ単一の素子は第７および第８の素子５４、
５６の代用にされ得る。
【００３５】作用点Ｐについて図４の反射率プロファイ
ルの傾きは装置１０によって発生されるＤＦＥＳの感度
に比例している。特定的に、照明ビームＩの焦点におけ
る変化への装置１０の感度は、反射率プロファイルの傾
きの増加によって増大される。従って、この発明の目的
は、実務的にできるだけ急な傾きである反射率プロファ
イルで特徴付けられるプリズム３０を提供することであ
る。
ルの傾きは装置１０によって発生されるＤＦＥＳの感度
に比例している。特定的に、照明ビームＩの焦点におけ
る変化への装置１０の感度は、反射率プロファイルの傾
きの増加によって増大される。従って、この発明の目的
は、実務的にできるだけ急な傾きである反射率プロファ
イルで特徴付けられるプリズム３０を提供することであ
る。
【００３６】作用点Ｐについて図４の反射率プロファイ
ルの形状は、分離層３８の厚さを調節することにより変
えられてもよい。たとえば、分離層３８の厚さを増加す
ることは、後者の値に影響を及ぼすことなしに（図４参
照の）臨界角ＡC へと最小反射率の角Ａm を変換する。
分離層の厚さを増加することは作用点Ｐの近くで反射率
プロファイルの傾きを増加するように働く結果となる。
同様に、分離層３８の厚さを減じることは、臨界角ＡC
と最小反射率の角Ａm との間の角変位を拡大する。プリ
ズム３０の反射率プロファイルの形状は、ＤＦＥＳの感
度を調整するため、変化されてもよい。たとえば、道理
にかなった傾きは、照明ビームＩの波長の半分よりも大
きい厚さを有する分離層の使用によって獲得され得る。
ルの形状は、分離層３８の厚さを調節することにより変
えられてもよい。たとえば、分離層３８の厚さを増加す
ることは、後者の値に影響を及ぼすことなしに（図４参
照の）臨界角ＡC へと最小反射率の角Ａm を変換する。
分離層の厚さを増加することは作用点Ｐの近くで反射率
プロファイルの傾きを増加するように働く結果となる。
同様に、分離層３８の厚さを減じることは、臨界角ＡC
と最小反射率の角Ａm との間の角変位を拡大する。プリ
ズム３０の反射率プロファイルの形状は、ＤＦＥＳの感
度を調整するため、変化されてもよい。たとえば、道理
にかなった傾きは、照明ビームＩの波長の半分よりも大
きい厚さを有する分離層の使用によって獲得され得る。
【００３７】臨界角ＡC の値はガラス部材３５、３６の
ものに関して分離層３８の屈折率を変化させることによ
り調整され得る。このように、分離層および取囲むガラ
ス部材の屈折率の操作に関して分離層厚さの調節は、所
望の反射率プロファイルに従ってプリズム３０が製作さ
れることを許容する。
ものに関して分離層３８の屈折率を変化させることによ
り調整され得る。このように、分離層および取囲むガラ
ス部材の屈折率の操作に関して分離層厚さの調節は、所
望の反射率プロファイルに従ってプリズム３０が製作さ
れることを許容する。
【００３８】図５はディスク１４に関して対物レンズ２
４の所望の変位からのずれの関数として装置１０によっ
て発生された正規化されたＤＦＥＳ（ＮＤＦＥＳ）の値
のグラフである。ＮＤＦＥＳは数学的に以下の式によっ
て表わされる。
４の所望の変位からのずれの関数として装置１０によっ
て発生された正規化されたＤＦＥＳ（ＮＤＦＥＳ）の値
のグラフである。ＮＤＦＥＳは数学的に以下の式によっ
て表わされる。
【００３９】 ＮＤＦＥＳ＝ＤＦＥＳ／（T1＋T2＋T3＋T4＋R1＋R2＋R3＋R4） ［５］
【００４０】さらに、図５のデータは、プリズム３０が
波長０．７８ミクロンのサーボビームによって照明され
る状態で、屈折率１．５５のガラス部材の間に挟まれる
１．３８の屈折率を有しかつ４．５ミクロンの厚さを有
する分離層を持つ、プリズム３０を利用することにより
得られた。図５で示されるように、ＤＦＥＳの値は、所
望の変位が対物レンズ２４とディスク１４との間に存在
するとき、好ましくはゼロである。ＤＦＥＳの符号（＋
または−）はこのように対物レンズとディスク表面との
間の変位が適当な合焦に対して要求されるものを超えて
いるかまたは下まわるかということを表わしている。上
記に述べたように、ＤＦＥＳは対物レンズ２４とディス
ク１４との間の分離を調節するように設置された（示さ
れない）機械的な配置を制御するために使用されてもよ
い。ＮＤＦＥＳの傾きは０（ゼロ）ディスク変位によっ
て規定される作用点で約０．１６ミクロン-1であること
が理解されるだろう。
波長０．７８ミクロンのサーボビームによって照明され
る状態で、屈折率１．５５のガラス部材の間に挟まれる
１．３８の屈折率を有しかつ４．５ミクロンの厚さを有
する分離層を持つ、プリズム３０を利用することにより
得られた。図５で示されるように、ＤＦＥＳの値は、所
望の変位が対物レンズ２４とディスク１４との間に存在
するとき、好ましくはゼロである。ＤＦＥＳの符号（＋
または−）はこのように対物レンズとディスク表面との
間の変位が適当な合焦に対して要求されるものを超えて
いるかまたは下まわるかということを表わしている。上
記に述べたように、ＤＦＥＳは対物レンズ２４とディス
ク１４との間の分離を調節するように設置された（示さ
れない）機械的な配置を制御するために使用されてもよ
い。ＮＤＦＥＳの傾きは０（ゼロ）ディスク変位によっ
て規定される作用点で約０．１６ミクロン-1であること
が理解されるだろう。
【００４１】分離層３８上に入射されるとき、サーボビ
ームＳは実質的にコリメートされることがここで表わさ
れてきたが、この発明はコリメートされたサーボビーム
を引起こす構成に対して限定されない。収束または発散
のサーボビームが利用されるとき、照明ビームの焦点位
置における不正確さはそれの収束または発散の程度を変
えるだろう。当業者は、この発明の焦点感知装置が収束
または発散におけるこのような変化に応じてＤＦＥＳを
発生するのに利用されることを理解するだろう。
ームＳは実質的にコリメートされることがここで表わさ
れてきたが、この発明はコリメートされたサーボビーム
を引起こす構成に対して限定されない。収束または発散
のサーボビームが利用されるとき、照明ビームの焦点位
置における不正確さはそれの収束または発散の程度を変
えるだろう。当業者は、この発明の焦点感知装置が収束
または発散におけるこのような変化に応じてＤＦＥＳを
発生するのに利用されることを理解するだろう。
【００４２】発明の焦点感知装置は、そこから高度な精
度で、高度無感応の焦点エラー信号が差動的に引き出さ
れるだろうような、実質的に類似の形状および強度の反
射されるビームおよび透過されるビームを与えることに
より他の焦点方向システムに固有の不利益を克服するこ
とがこのように示されてきた。ここに開示された焦点感
知技術はそれにもかかわらず機械的な振動に対する低い
感度、ディスクチルトに対する減じられた感度および増
大した熱安定性というような、ある関連の焦点検出シス
テムにおいて存在する特徴を保持する。
度で、高度無感応の焦点エラー信号が差動的に引き出さ
れるだろうような、実質的に類似の形状および強度の反
射されるビームおよび透過されるビームを与えることに
より他の焦点方向システムに固有の不利益を克服するこ
とがこのように示されてきた。ここに開示された焦点感
知技術はそれにもかかわらず機械的な振動に対する低い
感度、ディスクチルトに対する減じられた感度および増
大した熱安定性というような、ある関連の焦点検出シス
テムにおいて存在する特徴を保持する。
【００４３】発明は、焦点感知に関連する特定的な応用
において使用されるようにここに記述されてきたが、発
明はビーム幾何学的評価のさらに一般的な分野にも応用
される。発明の範囲は、ここに記述された特定的な実施
例に限定することは意図されない、なぜなら発明はこの
ビーム幾ジオメトリを何が規定するかにかかわりなく、
一般的に放射ビームジオメトリの評価における応用を見
い出すからである。
において使用されるようにここに記述されてきたが、発
明はビーム幾何学的評価のさらに一般的な分野にも応用
される。発明の範囲は、ここに記述された特定的な実施
例に限定することは意図されない、なぜなら発明はこの
ビーム幾ジオメトリを何が規定するかにかかわりなく、
一般的に放射ビームジオメトリの評価における応用を見
い出すからである。
【００４４】上記の詳細な説明は種々の実施例に適用さ
れるような発明の基本的な新規の特徴を示し、記述しか
つ指摘してきたが、例示された装置の形状および詳細に
おける種々の省略および置換えならびに変形が、発明の
精神から離れることなく、当業者によってなされてもよ
いことを理解されたい。
れるような発明の基本的な新規の特徴を示し、記述しか
つ指摘してきたが、例示された装置の形状および詳細に
おける種々の省略および置換えならびに変形が、発明の
精神から離れることなく、当業者によってなされてもよ
いことを理解されたい。
【図１】この発明のビーム焦点感知装置の好ましい実施
例のブロック図的表現である。
例のブロック図的表現である。
【図２】この発明のビーム分離モジュール（ＦＴＲプリ
ズム）の差動のものの拡大した上断面図である。
ズム）の差動のものの拡大した上断面図である。
【図３】この発明の焦点感知装置内に含まれる第１およ
び第２クアドラチュア検出器の例示的な正面図である。
び第２クアドラチュア検出器の例示的な正面図である。
【図４】サーボビームの入射角の関数としてＦＴＲプリ
ズムの反射率を示すグラフである。
ズムの反射率を示すグラフである。
【図５】光学ディスクに関して対物レンズの位置の関数
としてこの発明の装置の好ましい実施例によって発生さ
れる差動の焦点エラー信号の値のグラフである。
としてこの発明の装置の好ましい実施例によって発生さ
れる差動の焦点エラー信号の値のグラフである。
１０ ビーム焦点感知装置 １２ 光学配置 １４ 光学ディスク １６ レーザ源 １８ コリメートレンズ ２０ ビームスプリッタ配置 ２４ 対物レンズ ３０ ＦＴＲプリズム ３２ クアドラチュア検出器 ３４ クアドラチュア検出器 ３５ 光学部材 ３６ 光学部材 ３７ 制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホリス・オニール・ホール・セカンド アメリカ合衆国、コロラド州、コロラ ド・スプリングス、レオチ・ドライブ、 2935 (56)参考文献 特開 昭58−91541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−211332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8009（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/095 G02B 7/11
Claims (5)
- 【請求項１】光源と、 物体上に光源からの光線を合焦するための手段と、 物体によって反射された光線の少なくとも一部分を第1
の強度分布の透過ビームおよび第2の強度分布の反射ビ
ームに分離するための手段と、を含み、 前記分離手段は、光線が物体上で合焦状態であるとき、
前記透過ビームおよび反射ビームが、実質的に同様の強
度分布であるように構成され、かつ、光線の焦点が物体
から逸脱したとき、透過ビームの強度における空間的変
化が生じ、これにより反射ビームの強度において実質的
に等しくかつ反対方向の空間的変化がもたらされるよう
に構成され、前記分離手段は、前記物体から反射された
光線の波長の半分より大きい厚さでありほぼ均一の屈折
率を有する単一層の材料を備える分離層を含み、さらに
前記透過ビーム及び反射ビームの強度を検出し、前記両
ビームの空間的強度変化を示す信号を与えるための光検
出手段を含む、焦点センサ。 - 【請求項２】前記分離手段は、 第1の選択された屈折率の第1の光学部材と、 第2の選択された屈折率の第2の光学部材と、を含み前記
分離層は、前記第1と第2の光学部材の間に位置決めさ
れ、前記分離層は、前記第1および第2の選択された屈折
率よりも小さい屈折率である、請求項1に記載の焦点セ
ンサ。 - 【請求項３】前記光源からの光線は、第1の波長の光学
エネルギを含み、かつ前記分離層は、前記第1の波長の
半分よりも大きい厚さである、請求項1に記載の焦点セ
ンサ。 - 【請求項４】前記第1および第2の選択された屈折率は、
実質的に同一である、請求項2に記載の焦点センサ。 - 【請求項５】光学ビームを発生するための光源と、 物体上にビームを合焦するための対物レンズ配置であっ
て、偏光ビームスプリッタおよび対物レンズを備える対
物レンズ配置と、 単一層の材料から作られた分離層を有し、物体によって
反射された光線の少なくとも一部分を第1の強度分布の
透過ビーム及び第2の強度分布の反射ビームに分離する
ためのビーム分離モジュールと、を含み、 前記ビーム分離モジュールは、第1角度値の臨界角と第2
角度値を有する次の隣接する最小反射角との間の選択さ
れた連続角度値範囲内の角度値を有する入射角で、前記
反射された光線が前記分離層にあたるように、構成さ
れ、前記第2角度値は、前記第1角度値より小さく、前記
光学ビームが物体上で合焦状態にあるときに、前記反射
された光線は、ワーキングポイントの入射角で分離層に
当たり、これにより、実質的に同様の強度分布を有する
前記透過ビーム及び前記反射ビームを生成し、前記ビー
ム分離モジュールは、前記光線の焦点が物体から逸脱し
たときに、透過ビームの強度分布における変化が生じ、
これにより反射ビームの強度分布において実質的に同一
でかつ反対方向の変化がもたらされるように構成され、
これにより、前記ワーキングポイント角の角度値と異な
る角度値を有する入射角で前記反射された光線があたる
ようにされ、 前記透過ビームおよび反射ビームと光学的に整合した状
態の第1および第2の光検出器であって、前記透過ビーム
および反射ビームの強度分布における変化を示す第1お
よび第2の信号を与えるための第1および第2の光検出器
を含む、焦点センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59742890A | 1990-10-15 | 1990-10-15 | |
| US597428 | 1990-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273208A JPH04273208A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3284447B2 true JP3284447B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=24391462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26243391A Expired - Lifetime JP3284447B2 (ja) | 1990-10-15 | 1991-10-09 | 全反射減衰分光を使用する焦点感知装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5349175A (ja) |
| JP (1) | JP3284447B2 (ja) |
| GB (1) | GB2248989B (ja) |
| HK (1) | HK101196A (ja) |
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| US6236625B1 (en) | 1991-02-15 | 2001-05-22 | Discovision Associates | Optical disc system having current monitoring circuit with controller for laser driver and method for operating same |
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| US5808980A (en) | 1991-02-15 | 1998-09-15 | Discovision Associates | Seek actuator for optical recording |
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