JPH05144076A - 光走査ヘツド - Google Patents
光走査ヘツドInfo
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- JPH05144076A JPH05144076A JP4099852A JP9985292A JPH05144076A JP H05144076 A JPH05144076 A JP H05144076A JP 4099852 A JP4099852 A JP 4099852A JP 9985292 A JP9985292 A JP 9985292A JP H05144076 A JPH05144076 A JP H05144076A
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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
- 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
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- G—PHYSICS
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- 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
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
- G11B7/124—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Head (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射ビームの不足に適応する平面光走査ヘッ
ドを提供することを目的としている。 【構成】 本発明は、例えば光学的記録担体（１）の記
録面（２）等の表面を走査するための補正入力回折格子
を有している平面光走査ヘッドに関するものである。放
射源（５）はビーム（６）を供給する。このビーム
（６）は、入力回折格子（７）を介して導波管（９）に
結合され、出力回折格子（10）によって集束走査ビーム
（11）を形成する。放射源によって生じるビームの非円
形断面、非点収差、及び波長変化等の放射ビームの不足
は、入力回折格子の適合回折格子構造によって補正され
る。
ドを提供することを目的としている。 【構成】 本発明は、例えば光学的記録担体（１）の記
録面（２）等の表面を走査するための補正入力回折格子
を有している平面光走査ヘッドに関するものである。放
射源（５）はビーム（６）を供給する。このビーム
（６）は、入力回折格子（７）を介して導波管（９）に
結合され、出力回折格子（10）によって集束走査ビーム
（11）を形成する。放射源によって生じるビームの非円
形断面、非点収差、及び波長変化等の放射ビームの不足
は、入力回折格子の適合回折格子構造によって補正され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射ビームを供給する
放射源と、周期的な回折格子構造を有し偏向ビームとし
ての放射ビームを導波管に結合するための入力回折格子
と、前記導波管の放射出力を結合し、走査ビームとして
の前記放射を表面に供給するための出力回折格子とを具
えている表面走査用の光走査ヘッドに関するものであ
る。このような光走査ヘッドは、表面の形状を走査する
ための表面走査装置にも使用される。このような装置の
一例としては走査顕微鏡がある。このヘッドは、光学的
記録担体の記録層を走査するための装置にも使用され
る。このヘッドは、記録層の書き込み及び読みだしに使
用される。
放射源と、周期的な回折格子構造を有し偏向ビームとし
ての放射ビームを導波管に結合するための入力回折格子
と、前記導波管の放射出力を結合し、走査ビームとして
の前記放射を表面に供給するための出力回折格子とを具
えている表面走査用の光走査ヘッドに関するものであ
る。このような光走査ヘッドは、表面の形状を走査する
ための表面走査装置にも使用される。このような装置の
一例としては走査顕微鏡がある。このヘッドは、光学的
記録担体の記録層を走査するための装置にも使用され
る。このヘッドは、記録層の書き込み及び読みだしに使
用される。
【０００２】
【従来の技術】冒頭にて記載した種類の光走査走査ヘッ
ドは、ヨーロッパ特許出願第0,357,780 号明細書より既
知である。この光走査ヘッドでは、放射源からの放射
を、円形入力回折格子を介して導波管に結合し、順次出
力回折格子を介して記録担体上に集束させている。この
いわゆる平面ヘッド内に導波管を使用することによっ
て、ヘッドを極めてコンパクトな形態にすることができ
る。この導波管は、放射源からの放射ビームの断面を出
力回折格子の断面に増大させ、走査される表面上の走査
ビームによって形成される焦点スポットの特性を優れた
ものにしている。平面光学系を使用しない場合、放射ビ
ームの発散の利用又はビームの拡大によって、所望の放
射ビーム断面が得られる。第１に、光走査ヘッドの放射
源として使用される多くのレーザダイオードの発散が小
さい為に、光走査ヘッドが長くなってしまう。第２に、
ビームエキスパンダが少なくとも１個のレンズを有して
いる為、特別な構成素子が必要となる。平面光学系を使
用する場合、慣用のレンズをなしで済ますことができ、
光走査ヘッドがより小型・軽量となる。
ドは、ヨーロッパ特許出願第0,357,780 号明細書より既
知である。この光走査ヘッドでは、放射源からの放射
を、円形入力回折格子を介して導波管に結合し、順次出
力回折格子を介して記録担体上に集束させている。この
いわゆる平面ヘッド内に導波管を使用することによっ
て、ヘッドを極めてコンパクトな形態にすることができ
る。この導波管は、放射源からの放射ビームの断面を出
力回折格子の断面に増大させ、走査される表面上の走査
ビームによって形成される焦点スポットの特性を優れた
ものにしている。平面光学系を使用しない場合、放射ビ
ームの発散の利用又はビームの拡大によって、所望の放
射ビーム断面が得られる。第１に、光走査ヘッドの放射
源として使用される多くのレーザダイオードの発散が小
さい為に、光走査ヘッドが長くなってしまう。第２に、
ビームエキスパンダが少なくとも１個のレンズを有して
いる為、特別な構成素子が必要となる。平面光学系を使
用する場合、慣用のレンズをなしで済ますことができ、
光走査ヘッドがより小型・軽量となる。
【０００３】上記ヨーロッパ特許出願による光走査ヘッ
ドでは、放射源からの放射ビームに生じる変化が考慮さ
れていない。光走査走査装置において放射源として慣用
的に使用されるレーザダイオードは、かなり不足した放
射ビームを供給する。第１に、放射ビームの断面が円形
ではない。従って、円形の入力回折格子では表面全体が
照射されるわけではない。入力回折格子の下方では、こ
の回折格子を設けているために、導波管内の放射が部分
的に弱くなってしまう。回折格子の非照射部分はカップ
リング・インの間に機能ぜず、導波管内の放射損失を増
大させることとなる。第２に、放射源からの放射ビーム
の波面は、一般的に非点収差である。非点収差は放射の
カップリング・イン及びカップリング・アウトを低下さ
せ、更に、走査ビームによって形成される焦点の特性に
悪影響を及ぼす。第３に、レーザダイオードの温度及び
電流の変化の結果、レーザダイオードの波長が変化する
場合がある。回折格子の動作は大きく波長に依存してい
る。従って、波長の変化が小さい場合、既知の回折格子
は、もはや放射を導波管に結合しえない。
ドでは、放射源からの放射ビームに生じる変化が考慮さ
れていない。光走査走査装置において放射源として慣用
的に使用されるレーザダイオードは、かなり不足した放
射ビームを供給する。第１に、放射ビームの断面が円形
ではない。従って、円形の入力回折格子では表面全体が
照射されるわけではない。入力回折格子の下方では、こ
の回折格子を設けているために、導波管内の放射が部分
的に弱くなってしまう。回折格子の非照射部分はカップ
リング・インの間に機能ぜず、導波管内の放射損失を増
大させることとなる。第２に、放射源からの放射ビーム
の波面は、一般的に非点収差である。非点収差は放射の
カップリング・イン及びカップリング・アウトを低下さ
せ、更に、走査ビームによって形成される焦点の特性に
悪影響を及ぼす。第３に、レーザダイオードの温度及び
電流の変化の結果、レーザダイオードの波長が変化する
場合がある。回折格子の動作は大きく波長に依存してい
る。従って、波長の変化が小さい場合、既知の回折格子
は、もはや放射を導波管に結合しえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、放射ビーム
の不足に適応する平面光学的ヘッドを提供することを目
的としている。
の不足に適応する平面光学的ヘッドを提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、放射ビームを
供給する放射源と、周期的な回折格子構造を有し偏向ビ
ームとしての放射ビームを導波管に結合するための入力
回折格子と、前記導波管の放射出力を結合し、走査ビー
ムとしての前記放射を表面に供給するための出力回折格
子とを具えている表面走査用の光走査ヘッドにおいて、
前記入力回折格子が、放射ビームの不足に対する補正手
段を少なくとも１個有していることを特徴としている。
この光走査ヘッドは、特別な構成だけでなく、これらの
特別な構成を実現する特別な方法によっても、既知のヘ
ッドとは区別されるものである。放射ビームの不足は、
非点収差を発生させるプリズム及び傾斜プレート又はレ
ンズなどの特別な構成素子を光走査ヘッドに加えること
によって補償できる。これらの補正は、本発明による光
走査ヘッドでは、他の役割を果たすために光走査ヘッド
内に既に設けられている構成素子である入力回折格子に
よって行われる。このことによって、より少数の構成素
子から成る光走査ヘッドを実現することができる。これ
によって、より簡易且つコンパクトな構成とし得る。
供給する放射源と、周期的な回折格子構造を有し偏向ビ
ームとしての放射ビームを導波管に結合するための入力
回折格子と、前記導波管の放射出力を結合し、走査ビー
ムとしての前記放射を表面に供給するための出力回折格
子とを具えている表面走査用の光走査ヘッドにおいて、
前記入力回折格子が、放射ビームの不足に対する補正手
段を少なくとも１個有していることを特徴としている。
この光走査ヘッドは、特別な構成だけでなく、これらの
特別な構成を実現する特別な方法によっても、既知のヘ
ッドとは区別されるものである。放射ビームの不足は、
非点収差を発生させるプリズム及び傾斜プレート又はレ
ンズなどの特別な構成素子を光走査ヘッドに加えること
によって補償できる。これらの補正は、本発明による光
走査ヘッドでは、他の役割を果たすために光走査ヘッド
内に既に設けられている構成素子である入力回折格子に
よって行われる。このことによって、より少数の構成素
子から成る光走査ヘッドを実現することができる。これ
によって、より簡易且つコンパクトな構成とし得る。
【０００６】ヨーロッパ特許出願第0,116,896 号明細書
では、レーザダイオード及びホログラフィックレンズを
有している光学系が記載されている。ここで、レンズ
は、ダイオードレーザからの放射ビームの特性を変化さ
せるものである。この変化は、ビームの楕円形状断面及
び非点収差に関するものである。記載されている解決手
段は、独立構成素子を具えている光学系に関するもので
あり、平面光学的技術においてこれらは最適な解決手段
ではない。その理由は、平面光学的技術において課され
る要件が完全に異なってしまうからである。コリメータ
レンズ及び対物レンズの機能と唯一点において類似して
いる入力回折格子及び出力回折格子の機能を、通常のレ
ンズを用いて行うことはできない。結果的に、これらの
回折格子の構造、及びこれらの回折格子に課せられる要
件は、通常のレンズ又はホログラフィックレンズの構造
及び要件とかなり異なるものである。例えば、楕円形状
断面の放射ビームは、レーザダイオードを用いてレンズ
を斜めに照射させることによって補償することができ
る。この平面光学系では、この系の光軸をねじることな
く、より優れた解像度を提供することができる。
では、レーザダイオード及びホログラフィックレンズを
有している光学系が記載されている。ここで、レンズ
は、ダイオードレーザからの放射ビームの特性を変化さ
せるものである。この変化は、ビームの楕円形状断面及
び非点収差に関するものである。記載されている解決手
段は、独立構成素子を具えている光学系に関するもので
あり、平面光学的技術においてこれらは最適な解決手段
ではない。その理由は、平面光学的技術において課され
る要件が完全に異なってしまうからである。コリメータ
レンズ及び対物レンズの機能と唯一点において類似して
いる入力回折格子及び出力回折格子の機能を、通常のレ
ンズを用いて行うことはできない。結果的に、これらの
回折格子の構造、及びこれらの回折格子に課せられる要
件は、通常のレンズ又はホログラフィックレンズの構造
及び要件とかなり異なるものである。例えば、楕円形状
断面の放射ビームは、レーザダイオードを用いてレンズ
を斜めに照射させることによって補償することができ
る。この平面光学系では、この系の光軸をねじることな
く、より優れた解像度を提供することができる。
【０００７】本発明による光走査ヘッドの一例では、前
記入力回折格子が非円形断面の放射ビームの補正手段を
具え、前記周期的な回折格子構造が、入力回折格子の位
置における放射ビーム断面の大きさの表面のみにわたっ
ていることを特徴としている。入力回折格子の大きさ
は、放射ビームの断面の大きさと同一であり、放射の損
失のみが生じる放射ビーム断面の外側には、入力回折格
子構造を設けない。
記入力回折格子が非円形断面の放射ビームの補正手段を
具え、前記周期的な回折格子構造が、入力回折格子の位
置における放射ビーム断面の大きさの表面のみにわたっ
ていることを特徴としている。入力回折格子の大きさ
は、放射ビームの断面の大きさと同一であり、放射の損
失のみが生じる放射ビーム断面の外側には、入力回折格
子構造を設けない。
【０００８】本発明による光走査ヘッドの他の一例で
は、前記入力回折格子が放射ビームの非点収差の補正手
段を有していることを特徴としている。その理由は、前
記周期的な回折格子構造が、互いに直交する２方向で回
折格子周期が異なる非円形回折格子線を具えているから
である。非点収差ビームが不適合な入力回折格子に入射
すると、ビームの放射部分が導波管に到達しない。回折
格子パターンを適合させることによって、非点収差が所
定量のビームを最適に導波管に結合することができる。
は、前記入力回折格子が放射ビームの非点収差の補正手
段を有していることを特徴としている。その理由は、前
記周期的な回折格子構造が、互いに直交する２方向で回
折格子周期が異なる非円形回折格子線を具えているから
である。非点収差ビームが不適合な入力回折格子に入射
すると、ビームの放射部分が導波管に到達しない。回折
格子パターンを適合させることによって、非点収差が所
定量のビームを最適に導波管に結合することができる。
【０００９】本発明による光走査ヘッドの更に他の一例
では、前記入力回折格子及び前記出力回折格子が、放射
ビームの波長変化に対する補正手段を有し；入力回折格
子及び出力回折格子をそれぞれ、互いに関連するｍ個の
同一セクタから成るｎ個のグループに分割すると共に、
互いに対して対称的に配置し；２個の回折格子のセクタ
から成る対応するグループが、放射源からの所定波長の
ビームの放射通路部分を形成し；ｎ及びｍを２以上の整
数とすることを特徴としている。特定の波長のみを、こ
の波長にとって最適なグループから成るセクタによって
結合する。レーザが他の波長にそれた場合、他のグルー
プがカップリングを保証する。結果的に、回折格子の機
能が適切である波長範囲が、かなり拡大される。
では、前記入力回折格子及び前記出力回折格子が、放射
ビームの波長変化に対する補正手段を有し；入力回折格
子及び出力回折格子をそれぞれ、互いに関連するｍ個の
同一セクタから成るｎ個のグループに分割すると共に、
互いに対して対称的に配置し；２個の回折格子のセクタ
から成る対応するグループが、放射源からの所定波長の
ビームの放射通路部分を形成し；ｎ及びｍを２以上の整
数とすることを特徴としている。特定の波長のみを、こ
の波長にとって最適なグループから成るセクタによって
結合する。レーザが他の波長にそれた場合、他のグルー
プがカップリングを保証する。結果的に、回折格子の機
能が適切である波長範囲が、かなり拡大される。
【００１０】導波管からの放射を結合させるだけでな
く、走査ビームを走査すべき表面に集束させることがで
きるように、出力回折格子を設計することができる。し
かし、本発明の他の特徴に従って、レンズを前記走査ビ
ームの光学的通路に配置する場合には、出力回折格子に
課せられるべき要件をかなり軽減することができる。こ
こで、回折格子は、放射の方向を小さな角度だけ変更さ
せる必要がある。その理由は、ビームの少なくとも一部
分がレンズによって集束されるからである。
く、走査ビームを走査すべき表面に集束させることがで
きるように、出力回折格子を設計することができる。し
かし、本発明の他の特徴に従って、レンズを前記走査ビ
ームの光学的通路に配置する場合には、出力回折格子に
課せられるべき要件をかなり軽減することができる。こ
こで、回折格子は、放射の方向を小さな角度だけ変更さ
せる必要がある。その理由は、ビームの少なくとも一部
分がレンズによって集束されるからである。
【００１１】
【実施例】以下図面を参照して本発明を実施例につき説
明するに、図１は光走査ヘッド及び光学的記録担体の断
面を示す図である。記録担体１は、透明担体３上に反射
記録面２を有している。光走査ヘッドは、全ての構成要
素を固定することのできる透明基板４を具えている。放
射源５を、基板の下側に取り付ける。放射源をレーザダ
イオードとすることが好ましい。放射源からの放射ビー
ム６は、入力回折格子７の方向に基板４を通過する。こ
の回折格子は、上方へのビーム６を、導波管９を伝播す
る水平方向ビーム８に変換する。この導波管を、屈折率
がこの導波管を取り囲んでいる層の屈折率と異なる材料
から成る薄い層で形成し、放射ビームを導波管内に閉じ
込めることができるようにしている。導波管内の放射
は、基板４の縁部の方向に放射状に広がっている。導波
管からの放射を結合し、これを例えば集束走査ビーム11
に変換する出力回折格子10を、導波管９上に直接配置す
る。走査ビーム11は、記録面２の上の走査スポット13に
集束する。走査ビームの中心12は、入力回折格子７を設
けているため、どのような放射をも有していない。この
ことは、走査スポットの特性に大きな影響がない。その
理由は、中心12の面が走査ビーム11の断面と比較して小
さいとともに、領域12が走査ビームの中心にあるからで
ある。記録層での反射の後、走査ビームは基板４へと戻
る。
明するに、図１は光走査ヘッド及び光学的記録担体の断
面を示す図である。記録担体１は、透明担体３上に反射
記録面２を有している。光走査ヘッドは、全ての構成要
素を固定することのできる透明基板４を具えている。放
射源５を、基板の下側に取り付ける。放射源をレーザダ
イオードとすることが好ましい。放射源からの放射ビー
ム６は、入力回折格子７の方向に基板４を通過する。こ
の回折格子は、上方へのビーム６を、導波管９を伝播す
る水平方向ビーム８に変換する。この導波管を、屈折率
がこの導波管を取り囲んでいる層の屈折率と異なる材料
から成る薄い層で形成し、放射ビームを導波管内に閉じ
込めることができるようにしている。導波管内の放射
は、基板４の縁部の方向に放射状に広がっている。導波
管からの放射を結合し、これを例えば集束走査ビーム11
に変換する出力回折格子10を、導波管９上に直接配置す
る。走査ビーム11は、記録面２の上の走査スポット13に
集束する。走査ビームの中心12は、入力回折格子７を設
けているため、どのような放射をも有していない。この
ことは、走査スポットの特性に大きな影響がない。その
理由は、中心12の面が走査ビーム11の断面と比較して小
さいとともに、領域12が走査ビームの中心にあるからで
ある。記録層での反射の後、走査ビームは基板４へと戻
る。
【００１２】反射ビーム14の放射の一部が、出力回折格
子10を介して基板に入射する。反射放射を検出装置17へ
入射する検出ビーム16に偏向する特別な検出回折格子15
を、出力回折格子の下方に配置することができる。放射
源５と同様に、検出装置を基板４の下方に取り付けるこ
とができる。読み出される情報を示す信号に加えて、こ
れらの検出装置は、トラッキングエラーを示す信号及び
／又は集束エラーを示す信号も供給することができる。
子10を介して基板に入射する。反射放射を検出装置17へ
入射する検出ビーム16に偏向する特別な検出回折格子15
を、出力回折格子の下方に配置することができる。放射
源５と同様に、検出装置を基板４の下方に取り付けるこ
とができる。読み出される情報を示す信号に加えて、こ
れらの検出装置は、トラッキングエラーを示す信号及び
／又は集束エラーを示す信号も供給することができる。
【００１３】放射ビーム６は、入力回折格子７の動作に
悪影響を及ぼすという欠点を有する場合がある。放射ビ
ームを改善するには種々の方法がある。ヨーロッパ特許
出願第0,195,657 号明細書に記載されているように、し
はしば生じる楕円形状の放射ビームを、プリズムによっ
て、又は入力回折格子の下方の放射源を斜めに配置する
ことによって修正することができる。傾斜した平行平面
プレート又は円筒状レンズは、放射ビームの非点収差を
補償することができる。これらの構成素子の欠点は、こ
れらを放射源５と基板４との間に配置しなければならな
いことである。結果的に、もはや放射源を基板に直接配
置することができなくなってしまう。本発明により、入
力回折格子７に必要な修正を行うことで、光走査ヘッド
内の構成素子数が減少し、簡単な方法で整列させること
のできる小型ヘッドを製造することができる。
悪影響を及ぼすという欠点を有する場合がある。放射ビ
ームを改善するには種々の方法がある。ヨーロッパ特許
出願第0,195,657 号明細書に記載されているように、し
はしば生じる楕円形状の放射ビームを、プリズムによっ
て、又は入力回折格子の下方の放射源を斜めに配置する
ことによって修正することができる。傾斜した平行平面
プレート又は円筒状レンズは、放射ビームの非点収差を
補償することができる。これらの構成素子の欠点は、こ
れらを放射源５と基板４との間に配置しなければならな
いことである。結果的に、もはや放射源を基板に直接配
置することができなくなってしまう。本発明により、入
力回折格子７に必要な修正を行うことで、光走査ヘッド
内の構成素子数が減少し、簡単な方法で整列させること
のできる小型ヘッドを製造することができる。
【００１４】図2aは、入力回折格子７及び放射源５の平
面図である。この図2aにおいて、放射ビーム６の入力回
折格子７の位置における断面が楕円形状であるものと仮
定する。入力回折格子の回折格子構造を、この楕円内に
のみ配置し、10分の数ミリメートル大きくし、放射源の
許容誤差を補償できるようにしている。出力回折格子10
は、入力回折格子の外側縁部18、又は入力回折格子を取
り囲んでいる円19から始まる。導波管９は、入力回折格
子の中心から出力回折格子の外側縁部まで延在する。
面図である。この図2aにおいて、放射ビーム６の入力回
折格子７の位置における断面が楕円形状であるものと仮
定する。入力回折格子の回折格子構造を、この楕円内に
のみ配置し、10分の数ミリメートル大きくし、放射源の
許容誤差を補償できるようにしている。出力回折格子10
は、入力回折格子の外側縁部18、又は入力回折格子を取
り囲んでいる円19から始まる。導波管９は、入力回折格
子の中心から出力回折格子の外側縁部まで延在する。
【００１５】放射ビーム６に非点収差がある場合にそれ
にもかかわらず、これを導波管９に直接結合する場合、
本発明によれば回折格子線を非円形をすることで、入力
回折格子７の回折格子構造を適合させることができる。
このような回折格子の一例を図2bに示す。この図では、
簡単のため幾つかの回折格子線のみを示す。この例で
は、回折格子線がわずかに楕円形であり、非点収差を有
するビームを結合できるようにしている。楕円形状の範
囲は、放射ビーム６の非点収差の量に依存している。よ
り大きな非点収差の放射ビームの場合、回折格子線の形
状が楕円形状から逸脱する。しかし、これらは回折格子
の特徴を保持し、その周期は互いに直交する方向で異な
る。入力格子の縁部を楕円形状とし、同等の断面を有す
る放射ビームを集めることができるようにしている。
にもかかわらず、これを導波管９に直接結合する場合、
本発明によれば回折格子線を非円形をすることで、入力
回折格子７の回折格子構造を適合させることができる。
このような回折格子の一例を図2bに示す。この図では、
簡単のため幾つかの回折格子線のみを示す。この例で
は、回折格子線がわずかに楕円形であり、非点収差を有
するビームを結合できるようにしている。楕円形状の範
囲は、放射ビーム６の非点収差の量に依存している。よ
り大きな非点収差の放射ビームの場合、回折格子線の形
状が楕円形状から逸脱する。しかし、これらは回折格子
の特徴を保持し、その周期は互いに直交する方向で異な
る。入力格子の縁部を楕円形状とし、同等の断面を有す
る放射ビームを集めることができるようにしている。
【００１６】既に知られているように、回折格子の作用
は、この回折格子によって影響を及ぼされるビームの波
長に依存している。特にダイオードレーザの場合、この
レーザの温度又はこのレーザを流れる電流の変化によっ
て波長が変化する場合がある。小さな波長の変化によっ
て、ダイオードレーザビーム６から導波管に結合される
ビーム８の放射量がかなり減少してしまう場合がある。
ダイオードレーザの電流及び温度を制御することで、レ
ーザの波長を安定させることができるものと考えられ
る。レーザダイオードの温度制御を行うことによって、
光走査ヘッドの構造をかなり複雑にしてしまう。本発明
によれば、記録層２を介して検出装置17に向かう放射源
５の光学的な通路を種々の波長に対して好適なものとす
ることによって、前記問題点を解消できる。このこと
は、入力回折格子７，出力回折格子10及び検出回折格子
15を、それぞれ所定の波長帯域に対して最適なセクタの
グループに分割することによって実現することができ
る。セクタに分割される入力回折格子及び出力回折格子
の一例を図３に示す。この図３は、基板４上の入力回折
格子７及び出力回折格子10を示す図である。各回折格子
は、それぞれ12セクタから成る３グループに分割され
る。空白のセクタから成るグループは、放射源５からの
第１波長の放射を入力回折格子７及び出力回折格子10を
介し記録面２上に集束させ、次にこの放射を、回折格子
７及び10と同様にして分割される検出回折格子15を介し
て検出装置17に導くのに好適である。各回折格子におけ
る正反対のセクタが同一の回折格子構造を有し、種々の
回折格子における関連セクタが重畳されているために、
放射源５の光学的通路は、入力及び出力回折格子7,10を
介して記録面２に向い、次に検出回折格子15を介して検
出装置17に向かう関連波長に対して形成される。同様
に、第２及び第３波長にとって好適な光通路は、斜線を
付けたセクタ及びグレイのセクタによってそれぞれ形成
される。第１波長の放射は、出力回折格子10の斜線を付
けたセクタ及びグレイのセクタには到達しない。その理
由は、瞳孔のこれらのセクタの入力回折格子７が、放射
源５からの第１波長を導波管９に結合させる正確な回折
格子構造を有していないからである。結果的に、各光通
路は、回折格子面の第３部分を使用している。１つの波
長に対する回折格子のセクタ数は、走査焦点13の所望の
特性を参照して決定される必要がある。放射源からの放
射のスペクトル幅、並びにその変位、及びセクタ内の回
折格子の波長依存特性によって、回折格子を設計する必
要のある種々の波長の数が決定される。図３の例では、
３波長に対して最適なものとなっている。検出回折格子
を具えず、入力回折格子及び出力回折格子のみを具えて
いる光走査ヘッドにおいて、回折格子をセクタに分割す
ることができること明らかである。セクタに分割された
入力回折格子及び出力回折格子は、焦点13とは逆の軸方
向へのオフセットとしての２個の付加的な焦点を作るこ
とに対しても好適である。このため、ヨーロッパ特許出
願第0,375,780 号明細書より既知の方法によれば集束誤
差が生じうる。ダイオードレーザ５をいわゆる多重モー
ドレーザとする場合、各集束点に対して他の波長を使用
することができる。
は、この回折格子によって影響を及ぼされるビームの波
長に依存している。特にダイオードレーザの場合、この
レーザの温度又はこのレーザを流れる電流の変化によっ
て波長が変化する場合がある。小さな波長の変化によっ
て、ダイオードレーザビーム６から導波管に結合される
ビーム８の放射量がかなり減少してしまう場合がある。
ダイオードレーザの電流及び温度を制御することで、レ
ーザの波長を安定させることができるものと考えられ
る。レーザダイオードの温度制御を行うことによって、
光走査ヘッドの構造をかなり複雑にしてしまう。本発明
によれば、記録層２を介して検出装置17に向かう放射源
５の光学的な通路を種々の波長に対して好適なものとす
ることによって、前記問題点を解消できる。このこと
は、入力回折格子７，出力回折格子10及び検出回折格子
15を、それぞれ所定の波長帯域に対して最適なセクタの
グループに分割することによって実現することができ
る。セクタに分割される入力回折格子及び出力回折格子
の一例を図３に示す。この図３は、基板４上の入力回折
格子７及び出力回折格子10を示す図である。各回折格子
は、それぞれ12セクタから成る３グループに分割され
る。空白のセクタから成るグループは、放射源５からの
第１波長の放射を入力回折格子７及び出力回折格子10を
介し記録面２上に集束させ、次にこの放射を、回折格子
７及び10と同様にして分割される検出回折格子15を介し
て検出装置17に導くのに好適である。各回折格子におけ
る正反対のセクタが同一の回折格子構造を有し、種々の
回折格子における関連セクタが重畳されているために、
放射源５の光学的通路は、入力及び出力回折格子7,10を
介して記録面２に向い、次に検出回折格子15を介して検
出装置17に向かう関連波長に対して形成される。同様
に、第２及び第３波長にとって好適な光通路は、斜線を
付けたセクタ及びグレイのセクタによってそれぞれ形成
される。第１波長の放射は、出力回折格子10の斜線を付
けたセクタ及びグレイのセクタには到達しない。その理
由は、瞳孔のこれらのセクタの入力回折格子７が、放射
源５からの第１波長を導波管９に結合させる正確な回折
格子構造を有していないからである。結果的に、各光通
路は、回折格子面の第３部分を使用している。１つの波
長に対する回折格子のセクタ数は、走査焦点13の所望の
特性を参照して決定される必要がある。放射源からの放
射のスペクトル幅、並びにその変位、及びセクタ内の回
折格子の波長依存特性によって、回折格子を設計する必
要のある種々の波長の数が決定される。図３の例では、
３波長に対して最適なものとなっている。検出回折格子
を具えず、入力回折格子及び出力回折格子のみを具えて
いる光走査ヘッドにおいて、回折格子をセクタに分割す
ることができること明らかである。セクタに分割された
入力回折格子及び出力回折格子は、焦点13とは逆の軸方
向へのオフセットとしての２個の付加的な焦点を作るこ
とに対しても好適である。このため、ヨーロッパ特許出
願第0,375,780 号明細書より既知の方法によれば集束誤
差が生じうる。ダイオードレーザ５をいわゆる多重モー
ドレーザとする場合、各集束点に対して他の波長を使用
することができる。
【００１７】図１の光走査ヘッドの場合、出力回折格子
10及び検出回折格子15は、放射を大きな角度で偏向させ
なければならない。厳格な許容誤差要件をこれらの回折
格子に課さなければならない。図４に示すように、少な
くとも偏向の一部を処理するレンズ26を設けることによ
って、回折格子は小さな角度で偏向を行えば足り、これ
らの回折格子に対する許容誤差の要件を軽減することが
できる。図４の出力回折格子10は、例えば図１に示す集
束ビーム11の代わりに、導波管９内の放射源８からのビ
ーム27を形成する必要がある。出力回折格子に課される
要件を更に軽減するために、ビーム27を集束ビームにす
ることができる。レンズ26は、ビーム27を集束走査ビー
ム11に変換する。この集束走査ビーム11は所望の開口数
で記録担体１に照射される。記録面２における反射の
後、レンズ26はビーム28を形成する。このビーム28は検
出ビーム16として、出力回折格子10によって伝達された
後、検出回折格子15によって検出装置17の方向に偏向さ
れる。ビーム28とビーム26との間の方向の変化は、レン
ズを使用していない図１のビーム14とビーム16との間の
方向の変化よりも小さい。結果的に、図４の検出回折格
子15の許容誤差の要件は、図１の同一の回折格子の要件
ほど厳しいものではない。レンズ26を球面レンズとする
ことができる。ここで必要な補正、例えば走査ビーム11
の球面収差補正を、出力回折格子10に組み込むことがで
きる。択一的に、レンズ26を単非球面又は両非球面と
し、レンズそれ自体によって補正を行うことができる。
検出回折格子15を具えているか否かとは無関係に、レン
ズ26を出力回折格子10を有している光走査ヘッドに使用
することができる。
10及び検出回折格子15は、放射を大きな角度で偏向させ
なければならない。厳格な許容誤差要件をこれらの回折
格子に課さなければならない。図４に示すように、少な
くとも偏向の一部を処理するレンズ26を設けることによ
って、回折格子は小さな角度で偏向を行えば足り、これ
らの回折格子に対する許容誤差の要件を軽減することが
できる。図４の出力回折格子10は、例えば図１に示す集
束ビーム11の代わりに、導波管９内の放射源８からのビ
ーム27を形成する必要がある。出力回折格子に課される
要件を更に軽減するために、ビーム27を集束ビームにす
ることができる。レンズ26は、ビーム27を集束走査ビー
ム11に変換する。この集束走査ビーム11は所望の開口数
で記録担体１に照射される。記録面２における反射の
後、レンズ26はビーム28を形成する。このビーム28は検
出ビーム16として、出力回折格子10によって伝達された
後、検出回折格子15によって検出装置17の方向に偏向さ
れる。ビーム28とビーム26との間の方向の変化は、レン
ズを使用していない図１のビーム14とビーム16との間の
方向の変化よりも小さい。結果的に、図４の検出回折格
子15の許容誤差の要件は、図１の同一の回折格子の要件
ほど厳しいものではない。レンズ26を球面レンズとする
ことができる。ここで必要な補正、例えば走査ビーム11
の球面収差補正を、出力回折格子10に組み込むことがで
きる。択一的に、レンズ26を単非球面又は両非球面と
し、レンズそれ自体によって補正を行うことができる。
検出回折格子15を具えているか否かとは無関係に、レン
ズ26を出力回折格子10を有している光走査ヘッドに使用
することができる。
【００１８】本発明は、基板の下側に検出器を有してい
る走査ヘッドへの使用に限定されるものではない。例え
ば、本発明を図５に示す光走査ヘッドに使用することも
できる。光走査ヘッドの原理は、前記のヨーロッパ特許
出願第0,357,780 号明細書より既知である。記録担体１
によって反射されるビーム14の一部を、出力回折格子10
によって導波管９に結合するとともに、水平方向ビーム
20として基板の中心方向に集束させる。ビーム８の放射
ではなくてビーム20の放射を主に検出装置の方向に導く
ように、環状検出器21を導波管に結合し、導波管９の下
方に配置する。入力回折格子７は、図１の入力回折格子
の１以上の特性、すなわち非円形縁部、非点収差ビーム
の結合及び／又はセクタへの分割などの特性を具えてい
る。
る走査ヘッドへの使用に限定されるものではない。例え
ば、本発明を図５に示す光走査ヘッドに使用することも
できる。光走査ヘッドの原理は、前記のヨーロッパ特許
出願第0,357,780 号明細書より既知である。記録担体１
によって反射されるビーム14の一部を、出力回折格子10
によって導波管９に結合するとともに、水平方向ビーム
20として基板の中心方向に集束させる。ビーム８の放射
ではなくてビーム20の放射を主に検出装置の方向に導く
ように、環状検出器21を導波管に結合し、導波管９の下
方に配置する。入力回折格子７は、図１の入力回折格子
の１以上の特性、すなわち非円形縁部、非点収差ビーム
の結合及び／又はセクタへの分割などの特性を具えてい
る。
【００１９】本発明を、光学的記録担体の記録面を走査
する光走査ヘッドを参照して説明した。本発明が記録層
に情報を書き込むためにも使用することができること明
らかである。本発明による光走査ヘッドを、表面の形状
を走査するための表面検査装置にも使用することができ
る。このような装置の一例としては走査顕微鏡がある。
する光走査ヘッドを参照して説明した。本発明が記録層
に情報を書き込むためにも使用することができること明
らかである。本発明による光走査ヘッドを、表面の形状
を走査するための表面検査装置にも使用することができ
る。このような装置の一例としては走査顕微鏡がある。
【図１】光走査ヘッドの一例を示す図である。
【図２】図2aは、入力回折格子及び出力回折格子の平面
図であり、図2bは、楕円形状断面の非点収差ビームの入
力回折格子を示す図である。
図であり、図2bは、楕円形状断面の非点収差ビームの入
力回折格子を示す図である。
【図３】セクタに分割された入力回折格子を示す図であ
る。
る。
【図４】レンズを設けた光走査ヘッドを示す図である。
【図５】円形検出装置を有している光走査ヘッドを示す
図である。
図である。
１ 光学的記録担体 ２ 反射記録面 ３ 透明担体 ４ 基板 ５ 放射源 ６ 放射ビーム ７ 入力回折格子 ８ 水平方向ビーム ９ 導波管 10 出力回折格子 11 走査ビーム 12 走査ビームの中心 13 走査スポット 14 反射ビーム 15 検出回折格子 16 検出ビーム 17 検出装置 18 入力回折格子の外側縁部 19 入力回折格子を取り囲んでいる円 20 水平方向ビーム 21 環状検出装置 26 レンズ 27，28 ビーム
Claims (5)
- 【請求項１】 放射ビームを供給する放射源と、周期的
な回折格子構造を有し偏向ビームとしての放射ビームを
導波管に結合するための入力回折格子と、前記導波管の
放射出力を結合し、走査ビームとしての前記放射を表面
に供給するための出力回折格子とを具えている表面走査
用の光走査ヘッドにおいて、 前記入力回折格子が、放
射ビームの不足に対する補正手段を少なくとも１個有し
ていることを特徴とする光走査ヘッド。 - 【請求項２】 前記入力回折格子が非円形断面の放射ビ
ームの補正手段を具え、前記周期的な回折格子構造が、
入力回折格子の位置における放射ビーム断面の大きさの
表面のみにわたっていることを特徴とする請求項１に記
載の光走査ヘッド。 - 【請求項３】 前記入力回折格子が放射ビームの非点収
差の補正手段を有し、前記周期的な回折格子構造が、互
いに直交する２方向で回折格子周期が異なる非円形回折
格子線を具えていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の光走査ヘッド。 - 【請求項４】 前記入力回折格子及び前記出力回折格子
が、放射ビームの波長変化に対する補正手段を有し；入
力回折格子及び出力回折格子をそれぞれ、互いに関連す
るｍ個の同一セクタから成るｎ個のグループに分割する
と共に、互いに対して対称的に配置し；２個の回折格子
のセクタから成る対応するグループが、放射源からの所
定波長のビームの放射通路部分を形成し；ｎ及びｍを２
以上の整数とすることを特徴とする請求項１，２又は３
に記載の光走査ヘッド。 - 【請求項５】 レンズを、前記走査ビームの光学的通路
に配置することを特徴とする請求項１〜４のいづれか一
項に記載の光走査ヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL912009727 | 1991-04-23 | ||
| EP91200972 | 1991-04-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144076A true JPH05144076A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=8207622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4099852A Pending JPH05144076A (ja) | 1991-04-23 | 1992-04-20 | 光走査ヘツド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5204516A (ja) |
| EP (1) | EP0510750A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05144076A (ja) |
| KR (1) | KR920020428A (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05205486A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-08-13 | Naohiro Tanno | 光導波路記録媒体及び光再生装置 |
| BR9307581A (pt) * | 1992-12-04 | 1999-08-31 | Psc Inc | Acessório de varredura para um terminal portátil para coletar e entrar com dados, motor de varredura e receptor eletro-ótico |
| US5521995A (en) * | 1993-01-15 | 1996-05-28 | Eastman Kodak Company | Segmented waveguide gratings used as optical tilt and displacement sensors |
| US5357591A (en) * | 1993-04-06 | 1994-10-18 | Yuan Jiang | Cylindrical-wave controlling, generating and guiding devices |
| US5631885A (en) * | 1994-05-02 | 1997-05-20 | Eastman Kodak Company | Waveguide-gratings used for analysis of optical beams constructed as dual-pitch double surface corrugations |
| EP0709938B1 (en) * | 1994-10-31 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Wavelength locking device, beam collimating device, and optical disk apparatus |
| US5771218A (en) * | 1996-09-27 | 1998-06-23 | Digital Optics Corporation | Passively aligned integrated optical head including light source, detector, and optical element and methods of forming same |
| US8153957B2 (en) * | 1996-09-27 | 2012-04-10 | Digitaloptics Corporation East | Integrated optical imaging systems including an interior space between opposing substrates and associated methods |
| US5886971A (en) * | 1996-09-27 | 1999-03-23 | Digital Optics Corporation | Optical head structures including support substrates adjacent transparent substrates and related methods |
| US20080136955A1 (en) * | 1996-09-27 | 2008-06-12 | Tessera North America. | Integrated camera and associated methods |
| US5912872A (en) * | 1996-09-27 | 1999-06-15 | Digital Optics Corporation | Integrated optical apparatus providing separated beams on a detector and associated methods |
| JPH10172173A (ja) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Samsung Electron Co Ltd | 光ピックアップ装置 |
| JP3937596B2 (ja) | 1998-06-16 | 2007-06-27 | キヤノン株式会社 | 変位情報測定装置 |
| US7085203B2 (en) * | 2000-03-03 | 2006-08-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head with defocusing correction and spherical aberration correction |
| DE10144521C1 (de) * | 2001-09-10 | 2003-05-08 | Lpkf Laser & Electronics Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung mittels eines Laserstrahles |
| WO2005008296A2 (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Oewaves, Inc. | Optical coupling for whispering-gallery-mode resonators via waveguide gratings |
| US20070110361A1 (en) * | 2003-08-26 | 2007-05-17 | Digital Optics Corporation | Wafer level integration of multiple optical elements |
| US7949217B2 (en) * | 2008-05-01 | 2011-05-24 | Fujitsu Limited | Selectively enhancing angular beam deflection |
| US8174695B2 (en) * | 2008-08-15 | 2012-05-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Arrayed micro-ring spectrometer system and method of use |
| US8018815B2 (en) * | 2008-08-15 | 2011-09-13 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Micro-Fresnel zone plate optical devices using densely accumulated ray points |
| US8094306B2 (en) * | 2008-08-15 | 2012-01-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Micro ring grating spectrometer with adjustable aperture |
| US8200054B1 (en) | 2009-04-19 | 2012-06-12 | Western Digital (Fremont), Llc | High efficiency grating coupling for light delivery in EAMR |
| US8320722B1 (en) | 2010-04-13 | 2012-11-27 | Western Digital (Fremont), Llc | Non-linear optical grating |
| US8422841B1 (en) | 2010-05-13 | 2013-04-16 | Western Digital (Fremont), Llc | Double optical grating |
| JP7145436B2 (ja) * | 2017-12-27 | 2022-10-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光学装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4779259A (en) * | 1985-04-25 | 1988-10-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical head assembly with efficient light source coupling surface and method of construction |
| US4935911A (en) * | 1987-05-20 | 1990-06-19 | Ricoh Company, Ltd. | Optical head device for recording and reproducing information |
| WO1989006424A1 (en) * | 1987-12-29 | 1989-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
| US5070488A (en) * | 1988-06-29 | 1991-12-03 | Atsuko Fukushima | Optical integrated circuit and optical apparatus |
| US5200939A (en) * | 1988-08-05 | 1993-04-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head apparatus including a waveguide layer with concentric or spiral periodic structure |
| US5081615A (en) * | 1988-12-16 | 1992-01-14 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of coupling external light into an optical waveguide and a guided wave from an optical waveguide and optical pickup employing an optical waveguide |
| EP0431194B1 (en) * | 1989-06-30 | 1994-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical disk device |
| KR930010473B1 (ko) * | 1989-09-22 | 1993-10-25 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 편광소자 및 그것을 사용한 광학헤드장치 |
| NL8903013A (nl) * | 1989-11-02 | 1991-06-03 | Philips Nv | Rasterobjektief en raster-bundelomvormer alsmede optische aftastinrichting voorzien van minstens een van deze elementen. |
-
1991
- 1991-07-11 US US07/728,440 patent/US5204516A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-14 EP EP92201045A patent/EP0510750A1/en not_active Withdrawn
- 1992-04-20 KR KR1019920006588A patent/KR920020428A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-04-20 JP JP4099852A patent/JPH05144076A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0510750A1 (en) | 1992-10-28 |
| US5204516A (en) | 1993-04-20 |
| KR920020428A (ko) | 1992-11-21 |
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