JPS63313329A - 走査装置 - Google Patents

走査装置

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JPS63313329A
JPS63313329A JP63140647A JP14064788A JPS63313329A JP S63313329 A JPS63313329 A JP S63313329A JP 63140647 A JP63140647 A JP 63140647A JP 14064788 A JP14064788 A JP 14064788A JP S63313329 A JPS63313329 A JP S63313329A
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reflector
scanning
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学式記録媒体の情報面を放射光によって走
査する走査装置であって、走査ビームを発生する放射源
と、走査ビームを情報面に走査スポットとして集束する
ミラー対物レンズとを具える走査装置に関するものであ
る。また、本発明は、このような走査装置に用いるのに
好適なミラー対物レンズ及びこのような走査装置が設け
られている光学式記録及び／又は再生装置にも関するも
のである。
ここで、情報面を走査することは、あらかじめ記録され
ている情報を情報面から読み取るための走査及び記録す
べき情報に基づいて強度変調されている放射ビームによ
って情報面に情報を書き込むための走査を共に意味する
ものと理解されるべきである。
明細書冒頭部に記載されている光学式記録媒体の情報を
読み取るための走査装置は、英国特許明細書第１５４１
５９６号から既知である。この明細書には、反射面が互
いに対向する２個のミラーを有する対物レンズを含む光
学式走査装置が記載されている。一方のミラーは凹面と
され、その反射面は記録媒体と対向している。他方のミ
ラーは一層小さくされ、凸面とされると共にその反射面
は放射源と対向している。放射源から放射した放射光は
、より大きな凹面ミラーの光路を経て凸面ミラーに入射
する。放射光は、その後凹面ミラーに向けて反射され、
このミラーによって記録媒体の情報面に放射スポットと
して集束される。
この対物レンズは２個の段のフォーカシング系の一部を
構成し、このフォーカシング系においてはミラー全体が
磁気コイルによって吊り下げられ、この磁気コイルによ
って記録媒体に対する対物レンズの位置が制御されてい
る。小さい方のミラーをピエゾ電気材料片に装着して上
下方向に移動させ、情報面に微小範囲のディフォーカス
状態を周期的に発生させ、このディフォーカス状態を検
出系によって検出して焦点誤差信号を取り出し、この焦
点誤差信号を用いて磁気コイルにより対物レンズの位置
を再調整している。
この既知の走査装置は、相互に協働する２個の個別のミ
ラーを用いているため構造が複雑化すると共に、機械的
な揺動に対して変動し易い欠点があった。
従って、本発明の目的は、互いに協働するように配置さ
れている部品を最小数のものとすることができ頑丈な走
査装置を提供するものである。
この目的を達成するため、本発明による走査装置は、前
記ミラー対物レンズが、放射源と対向する側の第１面及
び放射源に対して反対側の第２面によって画成される透
明体を有し、前記第１面が、ミラー対物レンズの光軸の
周囲に位置する第１放射窓の周囲に形成されビームを対
物レンズの内部に向けて反射する第１反射体を有し、前
記第２面が、ミラー対物レンズの光軸の周囲に位置しビ
ームを対物レンズの内部に向けて反射する第２反射体及
び第２反射体の周囲に位置する第２放射窓を有し、放射
源から記録媒体に向かう走査ビームの光路が、第１放射
窓を経てミラー対物レンズに入射し、第２反射体及び第
１反射体で順次方向を反転し、第２放射窓を経てミラー
対物レンズから出射するように構成したことを特徴とす
る。このように、同一透明体の面上に２個の対向する反
射体を直接設けることにより、２個のミラーは互いに結
合されることになる。２個のミラーの相対的な整列は製
造中に決定され、その後変化することはない。
この形式のミラー対物レンズは、光学式記録媒体に記録
されている情報を再生する可動装置、例えばポータプル
型又は車載型の装置に用いるのに極めて好適である。本
発明による走査装置は、透明体中の光路を折り曲げられ
るので、走査装置の高さを低（することができ、従って
コンパクトな装置として構成できる大きな利点を有して
いる。
さらに、本発明による走査装置は、第１反射体を非球面
としたことを特徴とする。このように構成すれば、走査
ビームの光路中に補正用の光学素子を配置することなく
高精度に規制された走査スポットを得ることができる。
本発明の走査装置の別の実施例は、第１及び第２反射体
を球面としたことを特徴とする。この実施例は、さらに
第２放射窓も球面とすることを特徴とする。このように
ミラー対物レンズの曲面を球面とすれば、走査装置を比
較的容易に製造することができる。
さらに、本発明による走査装置は、前記透明体が、それ
ぞれ異なる屈折率を有する材料で構成される少なくとも
２個の部分を有することを特徴とする。透明体中に放射
屈折面を適切に形成することにより球面収差を相当量低
減することができる。
本発明による走査装置は、反射型情報面を有する記録媒
体及び透過型記録媒体を走査する場合に用いることがで
きる。しかしながら、本発明による走査装置は、反射型
情報面を有する記録媒体を用いる場合に一番好適である
。ミラー対物レンズを用いて情報面の走査スポットから
の放射光を受光し、この放射光を放射感知検出系上に集
光させることもできる。
反射型情報面を走査するのに適しており放射感知検出系
を含む走査装置の実施例は、前記ミラー対物レンズが、
放射源から放射されたビームと情報面で反射したビーム
とを分離するビーム分離素子を有することを特徴とする
。このビーム分離素子は、例えば第１放射窓の面上に設
けた分離プリズム或いは分離ミラーとすることができる
。必要な光学素子は単一の部材に集積化されるので、読
み取り装置として用いられる走査装置はコンパクトで０
強固な構造のものとなる。
本発明による走査装置は、ビーム分離素子が回折格子又
はホログラムを有することを特徴とする。
回折格子は、通常の回折格子及びホログラフィク格子す
なわちホログラムの両方を意味するものと理解されるべ
きである。回折格子又はホログラムはミラー対物レンズ
の透明体の出射面上に設けることができ、或いは透明体
中に設けることもできる。
本発明による走査装置は、前記回折格子またはホログラ
ムが、前記第２反射体に設けた反射型回折格子又は反射
型ホログラムとされていることを特徴とする。これら回
折格子又はホログラムは位相構造体とすることが望まし
い。
本発明による走査装置の別の実施例は、前記回折格子又
はホログラムが、前記第１放射窓に設けた透過型回折格
子又は透過型ホログラムとされていることを特徴とする
。
本発明による走査装置の別の実施例は、前記ミラー対物
レンズの透明体が、相互結合されている２個の部分を有
し、前記回折格子又はホログラムが、２個の部分のうち
の一方の部分の他方の部分と対向する側に設けた透過型
回折格子又は透過型ホログラムとされていることを特徴
とする。
情報面で反射されたビームを分離するために回折格子を
用いれば、回折格子によってフォーカシング誤差検出及
、びトラッキング誤差検出も行うことができる別の利点
が達成される。この目的を達成するため、例えば本発明
による走査装置の実施例は、前記回折格子又はホログラ
ムが、異なる格子パラメータを有する少なくとも２個の
副格子を有することを特徴とする。この副回折格子は、
例えば格子ラインの方向及び曲率或いは格子周期におい
て相異する。一方の格子部分を通過するビーム部分は他
の格子部分を通過するビーム部分と異なる角度で偏向さ
れることになる。従って、放射感知検出系上のビーム部
分によって形成される放射スポット間の距離は、対物レ
ンズと情報面との間の距離に依存することになる。この
ような焦点誤差検出方法は、文献“ノイエス　アム　デ
ルテエフィニク（Ｎｅｕｅｓ　ａｎｓ　ｄｅｒ　Ｔｅｃ
ｈｉｎｉｋ）”　１９３０年　Ｎｏ５、第３頁に記載さ
れている。
別の焦点誤差検出方法を用いた本発明の走査装置の実施
例は、前記回折格子又はホログラムが、一定の格子周期
又は線形に変化する格子周期を有することを特徴とする
。このような回折格子によって情報面からの反射ビーム
の放射光に非点収差を発生させることができ、この非点
収差を用いて例えば米国特許明細書第４３５８２００号
に記載されているような焦点誤差を決定することができ
る。
透明体を有するミラー対物レンズを走査装置に用いるこ
とにより、放射源及び放射感知検出系の位置決めに関す
る別の利点を達成できる。
本発明による走査装置の実施例は、放射源を第１放射窓
に光学的に接続したことを特徴とする。
放射源を例えば半導体レーザとし、その放射面を第１放
射窓に装着し或いは放射源を光ファイバ又は一連のファ
イバを介して第１放射窓に接続する。
さらに、放射感知検出系を具える本発明による走査装置
の実施例は、放射感知検出系が、情報面で反射されミラ
ー対物レンズを通過する放射光の光路中の第１放射窓上
に配置されていることを特徴とする。
放射源、光ファイバ或いは放射感知検出系は、例えば透
明接着剤により第１放射窓に固定される。
この結果、走査装置の光学系全体を搭載したコンパクト
で頑丈な集積化された単一部材とすることができる。
本発明による走査装置の種々の実施例においては、例え
ば単一の半導体レーザや半導体レーザ列のような種々の
形式の放射源或いはミラー対物レンズに直接又は光ファ
イバを介して接続し得る別の放射源を具えることができ
る。
以下図面に基づき本発明の詳細な説明する。
第１図は情報面１１が形成されている光学式記録媒体１
０の一部を示す。走査装置は主要な素子としてミラー対
物レンズ３０および放射源４０が示されており、この走
査装置を記録媒体１０に近接して配置する。放射源４０
から走査ビーム２０を放射し、この走査ビーム２０をミ
ラー対物レンズ３０によって情報面ｌｌ上に走査スポッ
トとして集束させる。走査装置及び記録媒体は互いに相
対的に移、動可能であり、例えば記録媒体は記録面に直
交する軸（図示せず）を中心にして回転することができ
走査装置は軸に対して径方向に移動することができるの
で、情報面が走査スポットにより走査されることになる
。
走査ビーム２０はミラー対物レンズに入射し、第１放射
窓３１を経て対物レンズの透明体部分に入射する。そし
て、走査ビーム２０は凸面の反射体３２で反射され発散
状態となり、凹面反射体３３のほぼ全面に亘って入射す
る。この凹面反射体によって走査ビームは集束ビームと
なり、放射窓３４及び記録媒体１０の透明部分を経て情
報面１１上に走査スポットとして集束する。
“コンパクト　ディスク”という名で知られている光学
的に読み取り可能なデジタルオーディオディスクに用い
られている反射情報面の場合、走査スポットからの反射
ビームは再び対物レンズに入射し、反転光路を経て放射
窓３１に達する。この反射ビームは放射源に入射でき、
放射源として半導体レーデを用いる場合半導体レーザに
よって反射ビームを検出することができる。このいわゆ
るフィードバック読み取り系は、例えばドイツ連邦共和
国特許明細書第１５８４６６４号に記載されている。し
かしながら、例えば分離プリズム５０のようなビーム分
離素子を、放射ビーム及び反射ビームの共通の光路中に
配置し、この分離素子５０によって反射ビームの一部を
走査ビーム２０から分離して放射感知検出系６０上に投
影することが望ましい。
放射スポットにより走査することにより情報面１１から
の反射体放射光は情報面に記録されている情報によって
変調されているから、読み取られた情報流は放射感知検
出系６０によって処理されるべき電気信号に変換される
。
第２図〜第４図は本発明による走査装置を示し、回折格
子の形態をしたビーム分離素子を具えるミラー対物レン
ズの３種類の実施例を示す。
第２図において、透明体３０は非球面の第１面を有し、
この第１面に第１放射窓３１を形成し、この第１放射窓
の周囲を反射体３３で包囲する。透明体の対向する第２
面は環状のフラット部分３４及び中央の円形部分３５を
有し、このフラット部分を経て放射光が出射する。この
円形部分３５は曲線状とされ、反射格子好ましくは位相
格子を有している。
これら透明体３０と放射窓及び反射体は光軸を中心にし
て選択的に対称に配置する。例えば半導体レーザのよう
な放射源４０を、直接または光ファイバを介して光軸上
の放射窓３１に接続する。
走査装置が光学式記録媒体から情報を読み取るように構
成されている場合、反射回折格子は、反射した放射光が
零次回折光又は１次回折光或いは高次回折光のうちの一
部においてほぼ均一に分布するような形態とすることが
望ましい。従って、投影ビームの零次回折光と戻りビー
ムの高次回折光との積は最大となる。他の次数の回折光
はできるだけ抑制する。記録媒体に情報を書き込むよう
に構成されている走査装置においては、放射光の大部分
が零次の回折光として反射されることが望ましく、走査
スポットは高い強度を有し１次回折又は高次回折による
放射光はできるだけ反射されることになる。
第３図は本発明による走査装置の好適実施例を示す。こ
の実施例は、放射窓３１及び反射体３３が形成されてい
る面が球面とされると共に透明体３０が透明材料の２個
の部分３６及び３７を有し、これらの間に透過回折格子
３８が配置されている点を除き、第２図の実施例にほぼ
等しい。
２個の透明体部分３６及び３７は図示のように互いに直
接係合することもでき、或いは透過型回折格子に隣接さ
せてもよく、さらに２個の部分３６及び３７０間に空胴
を形成し、この空胴をからにするか或いは２個の部分を
構成する材料の屈折率と相当に異なる屈折率の材料を充
填する。２個の部分３６及び３７が互いに係合する場合
、回折格子３８は黒−山型の回折格子とすべきである。
空胴部を形成する場合には、位相格子を配置することが
でき、これにより回折格子での放射損失をほとんどなく
すことができる利点が達成される。透過型回折格子３８
は第２図の回折格子のように理想的に作用する。
反射体３１が形成されている一方の透明体部分３６は、
例えばＢに７ガラス又は水晶で構成され、反射体３５が
形成されている他方の部分３７は５ＦＬ６又はＬａＫＮ
２２で構成する。
透明体３０は、約０．３の屈折率差を有する材料できた
２個の部分を有しているから、一様な透明体の場合に比
べてミラー対物レンズの球面収差が相当量低減される。
０．２〜０．４の屈折率差があれば、球面収差を低減さ
せる目的が達成されることが見出されている。勿論、球
面収差を低減させるたとめには、透明体を構成する２個
の部分３６と３７との間の界面に回折格子を続ける必要
はない。これに対して、屈折率が異なる２個の部分を製
作することなく、回折格子３８を透明体の内部に形成す
ることもできる。この例は、対物レンズの開口数が小さ
いこと或いは反射体３３の形状に起因する球面収差がな
い場合に適用される。
第４図は本発明による光学式走査装置の三番目の実施例
を示す。本例では、第２の放射窓３４及び第２の反射体
３２を共に球面状に形成する。開口数が比較的小さい場
合反射体及び放射窓の曲率を等しくすることができ、開
口数が大きい場合には曲率が異なるように適切に選択す
る。さらに、本例においては情報面１１で反射した放射
光を入射させ、入射放射光を透明体の第１放射窓３３に
設けた透過型回折格子３９によって放射感知検出系６０
に入射させる。本例では、放射源４０及び放射感知検出
系６０を放射窓３３からある距離を以て配置する。回折
格子３９（又は第２図及び第３図の回折格子３５及び３
８も同様に）は、各々が格子周期や格子ラインの方向及
び曲率のような格子パラメータが相異する多数の副回折
格子で構成することもでき、放射感知検出系に向けて進
行する分離ビームを複数ビームに分割し、これら複数ビ
ームを用いていわゆるフォーコルト法（Ｆｏｕｃａｎｌ
ｔ法）に基づき焦点誤差を検出することができる。この
フォーコルト法は、例えば前述した文献“ノイズ　アス
　デル　チクー’−ツタ（Ｎｅｕｅｓ　ａｕｓ　ｄｅｒ
　Ｔｅｃｈｎｉｋ）”　　ｌ　９８Ｑ年発行Ｎｏ、６第
３頁に記載されている。回折格子が一定の格子周期又は
線形に変化する回折周期を有する場合回折格子から出射
するビームは非点収差状態になり、焦点誤差をいわゆる
非点収差法により検出することができる。この非点収差
法は、例えば米国特許明細書第４３５８２００号に記載
されている。これら回折格子は、通常の回折格子或いは
ホログラフィック格子やホログラムで構成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による光学式走査装置の一例の構成を示
す線図的断面図、 第２図、第３図及び第４図は３種類の変形例の構成を示
す線図的断面図である。 １０・・・記録媒体　　　　１１・・・情報面２０・・
・走査ビーム　　　３０・・・ミラー対物レンズ３２、
３３・・・反射体　　　３１．３４・・・放射窓３８、
３９・・・回折格子　　４０・・・放射源６０・・・放
射感知検出系 特許出願人　　エヌ・べ−・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン ］ｎ Ｉ５４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、光学式記録媒体の情報面を放射光によって走査する
    走査装置であって、走査ビームを発生する放射源と、走
    査ビームを情報面に走査スポットとして集束するミラー
    対物レンズとを具える走査装置において、前記ミラー対
    物レンズが、放射源と対向する側の第１面及び放射源に
    対して反対側の第２面によって画成される透明体を有し
    、前記第１面が、ミラー対物レンズの光軸の周囲に位置
    する第１放射窓及び第１放射窓周囲に形成されビームを
    対物レンズの内部に向けて反射する第１反射体を有し、
    前記第２面が、ミラー対物レンズの光軸の周囲に位置し
    ビームを対物レンズの内部に向けて反射する第２反射体
    及び第２反射体の周囲に位置する第２放射窓を有し、放
    射源から記録媒体に向かう走査ビームの光路が、第１放
    射窓を経てミラー対物レンズに入射し、第２反射体及び
    第１反射体で順次方向を反転し、第２放射窓を経てミラ
    ー対物レンズから出射するように構成したことを特徴と
    する走査装置。 ２、前記第１反射体が非球面状に形成されていることを
    特徴とする請求項１に記載の走査装置。 ３、前記第１及び第２反射体が球面状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の走査装置。 ４、前記放射窓も球面状に形成されていることを特徴と
    する請求項３に記載の走査装置。５、前記透明体が、そ
    れぞれ異なる屈折率を有する材料で構成される少なくと
    も２個の部分を有することを特徴とする請求項１、２、
    ３又は４に記載の走査装置。 ６、請求項１、２、３、４又は５に記載の走査装置であ
    って、放射感知検出系を含む走査装置において、前記ミ
    ラー対物レンズが、放射源から放射されたビームと情報
    面で反射したビームとを分離するビーム分離素子を有す
    ることを特徴とする走査装置。 ７、前記ビーム分離素子が、回折格子またはホログラム
    を有することを特徴とする請求項６に記載の走査装置。 ８、前記回折格子またはホログラムが、前記第２反射体
    に設けた反射型回折格子又は反射型ホログラムとされて
    いることを特徴とする請求項７に記載の走査装置。 ９、前記回折格子又はホログラムが、前記第１放射窓に
    設けた透過型回折格子又は透過型ホログラムとされてい
    ることを特徴とする請求項７に記載の走査装置。 １０、前記ミラー対物レンズの透明体が、相互結合され
    ている２個の部分を有し、前記回折格子又はホログラム
    が、２個の部分のうちの一方の部分の他方の部分と対向
    する側に設けた透過型回折格子又は透過型ホログラムと
    されていることを特徴とする請求項７に記載の走査装置
    。 １１、前記回折格子又はホログラムが、異なる格子パラ
    メータを有する少なくとも２個の副格子を有することを
    特徴とする請求項７、８、９又は１０に記載の走査装置
    。 １２、前記回折格子又はホログラムが、一定の格子周期
    又は線形に変化する格子周期を有することを特徴とする
    請求項７、８、９又は１０に記載の走査装置。 １３、前記放射源が、前記第１放射窓に光学的に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１から１２までのいず
    れか１項に記載の走査装置。 １４、放射感知検出系が設けられている請求項１から１
    ３までのいずれか１項に記載の走査装置において、放射
    感知検出系が、情報面で反射されミラー対物レンズを通
    過する放射光の光路中の第１放射窓上に配置されている
    ことを特徴とする走査装置。 １５、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の走
    査装置に用いるのに好適な反射体であって、ビームを内
    部に向けて反射する反射体を有する透明体。 １６、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の走
    査装置が設けられている光学式記録及び／又は再生装置
    。
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