JP2002533864A - ２つのタイプの記録担体のための光学式走査装置 - Google Patents
２つのタイプの記録担体のための光学式走査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
夫々の透明層（２；３２）が異なる厚さを有する２つのタイプの記録担体（１；３１）を走査することに適切であり、焦点エラー信号（Ｓｆ）を発生するために非点収差素子（２６）が四分検出器（２２）と連動して使用され、この焦点エラー信号は、１つのタイプの記録担体（３１）が走査されるとき発生され、非球面プロファイルを１つのタイプの記録担体から来るビームの中央部分のみ中に配置することでかなり改善される、光学式走査装置に関する。
Description
【０００１】 本発明は光学式走査装置に関わり、この走査装置は、第１の情報層及び第１の
厚さの第１の透明層を有する第１の記録担体と、第２の情報層及び上記第１の厚
さと異なる第２の厚さの第２の透明層を有する第２の記録担体とを光学的に走査
し、走査ビームを供給する放射線源と、走査ビームを第１の透明層を通って第１
の情報層上に合焦する対物レンズと、情報層から来る変調された走査ビームを電
子信号に変換する放射線感応検出器とを有し、この検出器の放射線感応表面は、
第１のタイプの記録担体から来る走査ビームの略全体の放射線、及び、第２のタ
イプの記録担体から来る走査ビームの実質的に中央部分のみからの放射線を受信
するような有効な寸法を有する。
厚さの第１の透明層を有する第１の記録担体と、第２の情報層及び上記第１の厚
さと異なる第２の厚さの第２の透明層を有する第２の記録担体とを光学的に走査
し、走査ビームを供給する放射線源と、走査ビームを第１の透明層を通って第１
の情報層上に合焦する対物レンズと、情報層から来る変調された走査ビームを電
子信号に変換する放射線感応検出器とを有し、この検出器の放射線感応表面は、
第１のタイプの記録担体から来る走査ビームの略全体の放射線、及び、第２のタ
イプの記録担体から来る走査ビームの実質的に中央部分のみからの放射線を受信
するような有効な寸法を有する。
【０００２】 一般的に、光学式記録担体の透明層は環境的な影響から情報層を保護し、情報
層に機械的支持を提供し、つまり、透明層は情報層の基板として機能する。透明
層の厚さは、記録担体の所望の硬さを与えるのに望まれる厚さと、透明層に入射
する走査ビームの開口数（ＮＡ）と関連して望まれる厚さとの折合いである。記
録担体側にある対物系のＮＡは、走査装置が有しなくてはならない解像度によっ
て、即ち、情報層の情報密度によって決定される。一般的に、より高い情報密度
に対してより高いＮＡが必要である。より高い情報密度、従って、より高いＮＡ
を要求する認識された新しい記録担体において、記録担体の傾きが焦点、又は、
走査点のよさに与える影響を減少するよう情報層の厚さを減少することがしばし
ば必要である。実際に、この影響はより高いＮＡに対してより大きくなる。より
高い情報密度を有する新しい記録担体の出現によって、異なる厚さの透明層を有
する様々なタイプの記録担体が市場に現われる。互換性のある走査装置は、透明
層の厚さに関係なくどのタイプの記録担体も走査できなくてはならない。ここで
は、記録担体を走査することは、情報の読み取り、書き込み、及び／又は、消し
込みの目的のために、走査ビームによって形成された走査点及び情報層の互いに
関しての動きを意味すると理解する。
層に機械的支持を提供し、つまり、透明層は情報層の基板として機能する。透明
層の厚さは、記録担体の所望の硬さを与えるのに望まれる厚さと、透明層に入射
する走査ビームの開口数（ＮＡ）と関連して望まれる厚さとの折合いである。記
録担体側にある対物系のＮＡは、走査装置が有しなくてはならない解像度によっ
て、即ち、情報層の情報密度によって決定される。一般的に、より高い情報密度
に対してより高いＮＡが必要である。より高い情報密度、従って、より高いＮＡ
を要求する認識された新しい記録担体において、記録担体の傾きが焦点、又は、
走査点のよさに与える影響を減少するよう情報層の厚さを減少することがしばし
ば必要である。実際に、この影響はより高いＮＡに対してより大きくなる。より
高い情報密度を有する新しい記録担体の出現によって、異なる厚さの透明層を有
する様々なタイプの記録担体が市場に現われる。互換性のある走査装置は、透明
層の厚さに関係なくどのタイプの記録担体も走査できなくてはならない。ここで
は、記録担体を走査することは、情報の読み取り、書き込み、及び／又は、消し
込みの目的のために、走査ビームによって形成された走査点及び情報層の互いに
関しての動きを意味すると理解する。
【０００３】 走査ビームが通過する透明層は、走査ビームに球面収差を与える。対物系の設
計において、透明層はこの系が上記球面収差を補償し得るように考慮されてもよ
い。しかしながら、所与の対物系が所与の厚さの透明層のみ補償し得るため、互
換性のある走査装置に対して認識されるように異なる厚さを有する記録担体を走
査するのにこの対物系を使用するとき、走査点のよさは球面収差の過小補償又は
過剰補償によって劣化される。
計において、透明層はこの系が上記球面収差を補償し得るように考慮されてもよ
い。しかしながら、所与の対物系が所与の厚さの透明層のみ補償し得るため、互
換性のある走査装置に対して認識されるように異なる厚さを有する記録担体を走
査するのにこの対物系を使用するとき、走査点のよさは球面収差の過小補償又は
過剰補償によって劣化される。
【０００４】 米国特許出願第５，７０８，６３８号（ＰＨＮ１５．７２４）は、より高い情
報密度を有する第１のタイプの記録担体、例えば、ＤＶＤとして既知である記録
担体を走査するために設計された互換性のある走査装置を開示する。より低い密
度を有する第２のタイプの記録担体、例えば、ＣＤとして既知である記録担体を
走査するとき球面収差による悪影響を除外するために、検出器が瞳孔の中央部分
、即ち、この記録担体から来る走査ビームの中央部分、から来る放射線のみを受
信することが確実にされる。第１のタイプの記録担体を走査するとき、検出器は
、この記録担体から来る走査ビーム全体の放射線を受信する。これらの状態は、
例えば、第１のタイプの記録担体を走査するとき検出器の放射線感応表面の寸法
が検出器の位置において走査ビームの断面に等しく、第２のタイプの記録担体を
走査するとき、放射線感応表面が第２の記録担体から来る走査ビームの断面の中
央部分のみを有するように適合されることで満たされる。第２のタイプの記録担
体を走査するときに生じる球面収差が走査ビームの周辺部分で主に発生するとい
った事実が使用される。例えば、瞳孔径の５５％を占める中央部分から来る放射
線のみを検出し、このビームの周辺部分を検出しないことにより、この検出器に
おいてビームは適度に球面収差されない一方で十分な信号を供給するのに十分な
強度をまだ有することが実現される。
報密度を有する第１のタイプの記録担体、例えば、ＤＶＤとして既知である記録
担体を走査するために設計された互換性のある走査装置を開示する。より低い密
度を有する第２のタイプの記録担体、例えば、ＣＤとして既知である記録担体を
走査するとき球面収差による悪影響を除外するために、検出器が瞳孔の中央部分
、即ち、この記録担体から来る走査ビームの中央部分、から来る放射線のみを受
信することが確実にされる。第１のタイプの記録担体を走査するとき、検出器は
、この記録担体から来る走査ビーム全体の放射線を受信する。これらの状態は、
例えば、第１のタイプの記録担体を走査するとき検出器の放射線感応表面の寸法
が検出器の位置において走査ビームの断面に等しく、第２のタイプの記録担体を
走査するとき、放射線感応表面が第２の記録担体から来る走査ビームの断面の中
央部分のみを有するように適合されることで満たされる。第２のタイプの記録担
体を走査するときに生じる球面収差が走査ビームの周辺部分で主に発生するとい
った事実が使用される。例えば、瞳孔径の５５％を占める中央部分から来る放射
線のみを検出し、このビームの周辺部分を検出しないことにより、この検出器に
おいてビームは適度に球面収差されない一方で十分な信号を供給するのに十分な
強度をまだ有することが実現される。
【０００５】 検出器は、記録担体から読み取られた情報を表わす情報信号だけでなく、焦点
エラー信号も供給する。対物系の焦点の面と情報層の面との軸の偏差を表わす焦
点エラー信号は、例えば、対物系を軸方向に移動させることで焦点の軸の位置を
補正するために使用される。焦点エラー信号は、例えば、円柱レンズのような非
点収差素子を対物系と検出器との反射された方の走査ビームの路に設けることで
得られ、この素子はビームを非点収差ビームに変換する。このようなビームは、
情報層に対して走査点の焦点を軸方向に移動したとき検出器の面に形成される放
射線点の形状が変化するといった特徴を有する。この形状の変化は、４つの別々
の検出素子から成る検出器から観察され得る。これらの検出素子の出力信号を所
与の方法で組み合わすことで、非点収差された焦点エラー信号として称される焦
点エラー信号が得られ得る。しかしながら、第２のタイプのディスクを走査する
ために上述の小さい検出器の表面を含む互換性のある走査装置において非点収差
焦点検出方法を用いたとき、所望の焦点エラー信号が得られないことが知られて
いる。焦点エラー信号のグラフは、零の周りで急な傾きを有する平滑なＳ曲線の
代わりに、不規則な変化、及び、零の周りで浅い傾きを有し、そのため得られた
焦点エラー信号は実際にはさほど使用可能でない。
エラー信号も供給する。対物系の焦点の面と情報層の面との軸の偏差を表わす焦
点エラー信号は、例えば、対物系を軸方向に移動させることで焦点の軸の位置を
補正するために使用される。焦点エラー信号は、例えば、円柱レンズのような非
点収差素子を対物系と検出器との反射された方の走査ビームの路に設けることで
得られ、この素子はビームを非点収差ビームに変換する。このようなビームは、
情報層に対して走査点の焦点を軸方向に移動したとき検出器の面に形成される放
射線点の形状が変化するといった特徴を有する。この形状の変化は、４つの別々
の検出素子から成る検出器から観察され得る。これらの検出素子の出力信号を所
与の方法で組み合わすことで、非点収差された焦点エラー信号として称される焦
点エラー信号が得られ得る。しかしながら、第２のタイプのディスクを走査する
ために上述の小さい検出器の表面を含む互換性のある走査装置において非点収差
焦点検出方法を用いたとき、所望の焦点エラー信号が得られないことが知られて
いる。焦点エラー信号のグラフは、零の周りで急な傾きを有する平滑なＳ曲線の
代わりに、不規則な変化、及び、零の周りで浅い傾きを有し、そのため得られた
焦点エラー信号は実際にはさほど使用可能でない。
【０００６】 本発明は、第１のタイプの記録担体を走査するときに得られる信号を犠牲にす
ること無く、第２のタイプの記録担体を走査するときに適切な焦点エラー信号が
得られる冒頭段落において説明したタイプの光学式走査装置を提供することを目
的とする。このために本発明による走査装置は、上記中央部分の断面に略等しい
寸法を有する非球面が対物レンズと検出器との間の変調された方の走査ビームの
路に存在することを特徴とする。
ること無く、第２のタイプの記録担体を走査するときに適切な焦点エラー信号が
得られる冒頭段落において説明したタイプの光学式走査装置を提供することを目
的とする。このために本発明による走査装置は、上記中央部分の断面に略等しい
寸法を有する非球面が対物レンズと検出器との間の変調された方の走査ビームの
路に存在することを特徴とする。
【０００７】 本発明は、第２のタイプの記録担体を走査するとき、瞳孔径の中央部分の外側
にある走査ビームの放射線がまだ部分的に四分検出器に入射するといった認識に
基づく。このビーム部分が球面収差を示すため、この検出器は非点収差があるだ
けでなく球面収差も示すビームを検出する。結果として、検出器上に形成された
放射線点は、焦点エラーが生じると明確に検出できる形状の変化を有しない。走
査装置の検出分路中、即ち、記録担体、又、瞳孔径の中央部分のみから来る方の
ビームの路に余分な非球面プロファイルを設けることで、この球面収差は補償さ
れる。結果として、検出器の放射線感応表面によって受信されたビームは、十分
な焦点エラー信号を得るため、又、第２のタイプの記録担体を走査するとき殆ど
収差されない。
にある走査ビームの放射線がまだ部分的に四分検出器に入射するといった認識に
基づく。このビーム部分が球面収差を示すため、この検出器は非点収差があるだ
けでなく球面収差も示すビームを検出する。結果として、検出器上に形成された
放射線点は、焦点エラーが生じると明確に検出できる形状の変化を有しない。走
査装置の検出分路中、即ち、記録担体、又、瞳孔径の中央部分のみから来る方の
ビームの路に余分な非球面プロファイルを設けることで、この球面収差は補償さ
れる。結果として、検出器の放射線感応表面によって受信されたビームは、十分
な焦点エラー信号を得るため、又、第２のタイプの記録担体を走査するとき殆ど
収差されない。
【０００８】 非点収差素子が変調された方の走査ビームの路に配置された走査装置の実施例
は、更に、非球面が非点収差素子の表面によって構成されることを特徴とする。
は、更に、非球面が非点収差素子の表面によって構成されることを特徴とする。
【０００９】 球面収差を補正するために、余分な検出分路を置く必要はなく、材料費及び組
立時間が節約され得る。別々の円柱レンズでもよいが選択的に走査装置の別の部
品によって構成されてもよい非点収差素子は、変調された走査ビームを非点収差
するために必要であり、焦点エラー信号がこのビームから得られ得る。
立時間が節約され得る。別々の円柱レンズでもよいが選択的に走査装置の別の部
品によって構成されてもよい非点収差素子は、変調された走査ビームを非点収差
するために必要であり、焦点エラー信号がこのビームから得られ得る。
【００１０】 非点収差素子が円柱レンズによって構成され、この円柱レンズが回転対称的な
レンズと一体化される走査装置の好ましい実施例では、非球面が回転対称的なレ
ンズの表面によって構成されることを特徴とする。
レンズと一体化される走査装置の好ましい実施例では、非球面が回転対称的なレ
ンズの表面によって構成されることを特徴とする。
【００１１】 本発明の上記及び他の面は、以下の実施例を参照して明らかにされ明確にされ
る。
る。
【００１２】 図１は、第１のタイプの記録担体１と第２の記録担体３１（図２参照）とを走
査する互換性のある走査装置を示す図である。小部分のみを放射状の断面で示す
記録担体１は、片側に情報層３が設けられた透明層２を有する。情報層の透明層
と反対の側にある側には保護コーティング層４によって環境的な影響から保護さ
れる。透明層は、情報層を機械的に支持するため記録担体の基板として機能する
。選択的に、透明層は、保護機能のみを有してもよい一方で、例えば、情報層３
上に保護コーティング４層又は更なる透明層と情報層との組み合わせを設けるこ
とによって機械的支持が情報層の透明層と反対の側に与えられる。情報層中に略
平行な、同心の、又は、スパイラル状のトラックに配置された光学的に検出可能
な領域の形態にある情報は、記録担体中に記憶されてもよく、このトラックは図
１に示さないが、同図では断面図に垂直である。情報領域は、全ての光学的に読
み取り可能な形態を有してもよく、例えば、ピット即ち、異なる反射係数又は周
囲とは異なる磁化方向を有する領域若しくはこれら二つの組み合わせの形態でも
よい。例えば、ＤＶＤとして既知であるタイプの記録担体１は、高い情報密度を
有し、その透明層２は比較的薄い厚さ例えば、０．６ｍｍを有する。
査する互換性のある走査装置を示す図である。小部分のみを放射状の断面で示す
記録担体１は、片側に情報層３が設けられた透明層２を有する。情報層の透明層
と反対の側にある側には保護コーティング層４によって環境的な影響から保護さ
れる。透明層は、情報層を機械的に支持するため記録担体の基板として機能する
。選択的に、透明層は、保護機能のみを有してもよい一方で、例えば、情報層３
上に保護コーティング４層又は更なる透明層と情報層との組み合わせを設けるこ
とによって機械的支持が情報層の透明層と反対の側に与えられる。情報層中に略
平行な、同心の、又は、スパイラル状のトラックに配置された光学的に検出可能
な領域の形態にある情報は、記録担体中に記憶されてもよく、このトラックは図
１に示さないが、同図では断面図に垂直である。情報領域は、全ての光学的に読
み取り可能な形態を有してもよく、例えば、ピット即ち、異なる反射係数又は周
囲とは異なる磁化方向を有する領域若しくはこれら二つの組み合わせの形態でも
よい。例えば、ＤＶＤとして既知であるタイプの記録担体１は、高い情報密度を
有し、その透明層２は比較的薄い厚さ例えば、０．６ｍｍを有する。
【００１３】 走査装置は、発散する放射線ビーム又は走査ビーム６を出射する放射線源５、
例えば、ダイオードレーザを有する。このビームは、ミラー７によってコリメー
タレンズ８に反射される。このコリメータレンズは、ビームを対物レンズ１０に
入射する平行ビーム９に変換する。この対物レンズは、ビームを情報層３上の焦
点、又は、走査点１３を形成する収束ビーム１２に変換する。コリメータレンズ
及び対物レンズは、発散するビーム６を収束ビーム１２に変換する単一のレンズ
と置換してもよい。単一のレンズは、透過又は反射において動作するホログラム
、又は走査ビームを伝搬する導波路上に設けられた分離回折格子によって置換さ
れてもよい。収束ビーム１２からの放射線は、情報層によって反射され変調され
、それによって形成された反射され変調されたビームは収束ビーム１２の路の方
向に戻る。反射されたビームを投影されたビームから分離させ、放射線感応検出
器２２上に向けるためにビームスプリッタが放射線路中に配置され、放射線感応
検出器２２上に検出点２３を形成する。このビームスプリッタは、分裂ミラーを
含んでもよいがλ／４板１８と共に偏光感応分裂プリズム１７によって構成され
ることが好ましく、このときλは走査ビームの波長である。λ／４板１９は、放
射線源によって出射されたビームの偏光の状態を分裂プリズムの偏光の方向に適
合するよう放射線源５と、分裂プリズム１７との間に配置されてもよい。
例えば、ダイオードレーザを有する。このビームは、ミラー７によってコリメー
タレンズ８に反射される。このコリメータレンズは、ビームを対物レンズ１０に
入射する平行ビーム９に変換する。この対物レンズは、ビームを情報層３上の焦
点、又は、走査点１３を形成する収束ビーム１２に変換する。コリメータレンズ
及び対物レンズは、発散するビーム６を収束ビーム１２に変換する単一のレンズ
と置換してもよい。単一のレンズは、透過又は反射において動作するホログラム
、又は走査ビームを伝搬する導波路上に設けられた分離回折格子によって置換さ
れてもよい。収束ビーム１２からの放射線は、情報層によって反射され変調され
、それによって形成された反射され変調されたビームは収束ビーム１２の路の方
向に戻る。反射されたビームを投影されたビームから分離させ、放射線感応検出
器２２上に向けるためにビームスプリッタが放射線路中に配置され、放射線感応
検出器２２上に検出点２３を形成する。このビームスプリッタは、分裂ミラーを
含んでもよいがλ／４板１８と共に偏光感応分裂プリズム１７によって構成され
ることが好ましく、このときλは走査ビームの波長である。λ／４板１９は、放
射線源によって出射されたビームの偏光の状態を分裂プリズムの偏光の方向に適
合するよう放射線源５と、分裂プリズム１７との間に配置されてもよい。
【００１４】 例えば、記録担体を読み取るための走査中、走査点１３と記録担体は、トラッ
クが完全に走査されるようトラック方向に互いに関して移動される。走査点と記
録担体をトラック方向に垂直な放射線方向に互いに関して移動することで、記録
担体が完全に走査され得る。検出器２２は、入射ビームを１つ以上の電子信号に
変換する。これらの信号のうちの一つは、記録担体から読み取られた情報を表わ
す情報信号２４である。別の信号は、焦点１３と情報層３との間の高さにおける
軸の位置の偏差を表わす焦点エラー信号２５である。信号２５は、情報層に関し
て焦点の位置を例えば、対物レンズ１０を軸方向に移動することで補正する焦点
サーボシステムにおいて使用される。
クが完全に走査されるようトラック方向に互いに関して移動される。走査点と記
録担体をトラック方向に垂直な放射線方向に互いに関して移動することで、記録
担体が完全に走査され得る。検出器２２は、入射ビームを１つ以上の電子信号に
変換する。これらの信号のうちの一つは、記録担体から読み取られた情報を表わ
す情報信号２４である。別の信号は、焦点１３と情報層３との間の高さにおける
軸の位置の偏差を表わす焦点エラー信号２５である。信号２５は、情報層に関し
て焦点の位置を例えば、対物レンズ１０を軸方向に移動することで補正する焦点
サーボシステムにおいて使用される。
【００１５】 図２は、図１と同じ走査装置を示すが、ここでは、オーディオＣＤとして既知
のタイプの第２のタイプの記録担体３１と協動する。この記録担体は、透明層３
２と、情報層３３と、保護コーティング層３４とを有し、従って記録担体１と同
じ構造を有する。しかしながら、記録担体３１の透明層３２は、記録担体１の透
明層よりもより厚い厚さ、例えば、１．２ｍｍを有する一方で、記録担体３１は
記録担体１よりも低い情報密度を有する。走査装置は、記録担体１を光学的に読
み取るために設計され、対物レンズ１０は情報層３上に最適焦点、即ち、１に近
いストレール比を有する焦点を形成するよう設計される。この理由のため、図１
に示す状態のように、対物レンズは、補正されていない収束走査ビーム１２が透
明層２を通過するときに生じる球面収差のために補正される。補正された収束ビ
ーム１２の波面は、原則的に焦点１３の近傍で球状である。図２に示す状態にお
いて、記録担体３１の情報層３３の軸の位置が最適焦点の位置ではなく収束ビー
ム１２の近軸焦点の位置である場合、この情報層３３はビーム１２によって十分
に走査され得る。情報層３３が近軸焦点の軸の位置と異なる軸の位置に存在する
場合、焦点、又は、走査点３５のよさは急速に劣化し、検出器によって供給され
る信号の質を減少させる。近軸焦点の位置の周りの小領域では収差を示す収束ビ
ームの波面は、開口部の中央部分では略球状である。走査点は、開口部の中央部
分及びその周りから来る放射線の高い強度を有する小さい中心領域と、開口部の
中央部分の外側から来る放射線の低い強度を有する大きい領域とを有する。走査
点３５の中央部分のよさは、情報層３３を走査するのに十分であり、外側の部分
が走査のために使用されないことが確実にされる。近軸焦点で走査するとき、波
面の中央部分は比較的平坦だが、この波面の外側の部分は強い偏差を有する。こ
の偏差により、ボーダー光線の方向は、これらの光線が検出信号に寄与すること
を防ぐことが可能になるよう変化される。記録担体３１を走査するとき、瞳孔の
中央部分から来る放射線のみが検出器に達し得るよう検出器の放射線感応表面を
非常に小さく選択することにより、検出器に対する補償されていない球面収差の
悪影響は実質的に排除される。
のタイプの第２のタイプの記録担体３１と協動する。この記録担体は、透明層３
２と、情報層３３と、保護コーティング層３４とを有し、従って記録担体１と同
じ構造を有する。しかしながら、記録担体３１の透明層３２は、記録担体１の透
明層よりもより厚い厚さ、例えば、１．２ｍｍを有する一方で、記録担体３１は
記録担体１よりも低い情報密度を有する。走査装置は、記録担体１を光学的に読
み取るために設計され、対物レンズ１０は情報層３上に最適焦点、即ち、１に近
いストレール比を有する焦点を形成するよう設計される。この理由のため、図１
に示す状態のように、対物レンズは、補正されていない収束走査ビーム１２が透
明層２を通過するときに生じる球面収差のために補正される。補正された収束ビ
ーム１２の波面は、原則的に焦点１３の近傍で球状である。図２に示す状態にお
いて、記録担体３１の情報層３３の軸の位置が最適焦点の位置ではなく収束ビー
ム１２の近軸焦点の位置である場合、この情報層３３はビーム１２によって十分
に走査され得る。情報層３３が近軸焦点の軸の位置と異なる軸の位置に存在する
場合、焦点、又は、走査点３５のよさは急速に劣化し、検出器によって供給され
る信号の質を減少させる。近軸焦点の位置の周りの小領域では収差を示す収束ビ
ームの波面は、開口部の中央部分では略球状である。走査点は、開口部の中央部
分及びその周りから来る放射線の高い強度を有する小さい中心領域と、開口部の
中央部分の外側から来る放射線の低い強度を有する大きい領域とを有する。走査
点３５の中央部分のよさは、情報層３３を走査するのに十分であり、外側の部分
が走査のために使用されないことが確実にされる。近軸焦点で走査するとき、波
面の中央部分は比較的平坦だが、この波面の外側の部分は強い偏差を有する。こ
の偏差により、ボーダー光線の方向は、これらの光線が検出信号に寄与すること
を防ぐことが可能になるよう変化される。記録担体３１を走査するとき、瞳孔の
中央部分から来る放射線のみが検出器に達し得るよう検出器の放射線感応表面を
非常に小さく選択することにより、検出器に対する補償されていない球面収差の
悪影響は実質的に排除される。
【００１６】 光学式記録担体を走査するときに焦点エラー信号を発生するためには、とりわ
け文献“Optics of Reflective Videodisc Players” SMPTE Journal，
vol．85， pp．881-886、11月1976年において説明されるように反射された走査
ビームは非点収差を与え、四分の検出器が検出器として使用される。ビームは、
図１及び図２に示すように例えば、円柱レンズ２６を分裂プリズム１７と検出器
２２との間に配置することで非点収差を与え得る。円柱軸が例えば、Ｘ軸に平行
なこのレンズは、図１における反射された走査ビーム１６又は図２における反射
された走査ビーム３６の中央部分３７が単一の焦点の代わりに図３に示すように
２つの非点収差の焦線４０及び４１を有することを確実にする。同図は、円柱レ
ンズ２６からの放射線路の一部を示す。これらの焦線は、互いに垂直であり、互
いに関して軸方向にオフセットされている。破線４２は、検出器２２の放射線感
応表面の軸の位置を示し、この検出器を図３の右側に平面図で示す。図３に示す
ように、円柱レンズが正のレンズである場合、焦線４０は、焦線４１よりもこの
円柱レンズに近い。走査装置は、走査ビーム１２が情報層上に合焦されるとき、
検出面４２と焦線４１との軸方向の距離が検出面４２から焦線４０までの距離だ
け長いように設計される。図３の右側に示すように、検出器２２上に形成され、
図１の走査点１３、又は、図２の走査点３５の像である放射線点４３は円形であ
る。走査ビームの焦点１３が図１の情報層の面に対して下向きに移動する場合、
検出面４２が焦線４０よりも焦線４１に近くなるように図３の焦線は、この検出
面４２に対して上向きに移動する。このとき、この検出面に形成される放射線点
４４は、長軸が焦線４１に平行な楕円の形状を有する。走査ビームの焦点が図１
の情報層に対して上向きに移動するとき、図３の焦線は検出面４２に対して下向
きに移動する。検出面４２は、焦線４１よりも焦線４０の近くに置かれ、放射線
点４５は、長軸が焦線４０に平行な楕円の形状を有する。情報層に対する走査ビ
ームの焦点のぼけの寸法及び方向は、従って、検出器上に形成される放射線点の
形状を画成する。この形状の変化は、検出器が異なる四分に置かれた４つの検出
素子４６、４７、４８、及び、４９を有するため検出され得る。これらの検出素
子の信号がＳ４６、Ｓ４７、Ｓ４８、及び、Ｓ４９によって表わされる場合、焦
点エラー信号Ｓｆは、 Ｓｆ＝（Ｓ４６＋Ｓ４９）−（Ｓ４７＋Ｓ４８） として定義される。
け文献“Optics of Reflective Videodisc Players” SMPTE Journal，
vol．85， pp．881-886、11月1976年において説明されるように反射された走査
ビームは非点収差を与え、四分の検出器が検出器として使用される。ビームは、
図１及び図２に示すように例えば、円柱レンズ２６を分裂プリズム１７と検出器
２２との間に配置することで非点収差を与え得る。円柱軸が例えば、Ｘ軸に平行
なこのレンズは、図１における反射された走査ビーム１６又は図２における反射
された走査ビーム３６の中央部分３７が単一の焦点の代わりに図３に示すように
２つの非点収差の焦線４０及び４１を有することを確実にする。同図は、円柱レ
ンズ２６からの放射線路の一部を示す。これらの焦線は、互いに垂直であり、互
いに関して軸方向にオフセットされている。破線４２は、検出器２２の放射線感
応表面の軸の位置を示し、この検出器を図３の右側に平面図で示す。図３に示す
ように、円柱レンズが正のレンズである場合、焦線４０は、焦線４１よりもこの
円柱レンズに近い。走査装置は、走査ビーム１２が情報層上に合焦されるとき、
検出面４２と焦線４１との軸方向の距離が検出面４２から焦線４０までの距離だ
け長いように設計される。図３の右側に示すように、検出器２２上に形成され、
図１の走査点１３、又は、図２の走査点３５の像である放射線点４３は円形であ
る。走査ビームの焦点１３が図１の情報層の面に対して下向きに移動する場合、
検出面４２が焦線４０よりも焦線４１に近くなるように図３の焦線は、この検出
面４２に対して上向きに移動する。このとき、この検出面に形成される放射線点
４４は、長軸が焦線４１に平行な楕円の形状を有する。走査ビームの焦点が図１
の情報層に対して上向きに移動するとき、図３の焦線は検出面４２に対して下向
きに移動する。検出面４２は、焦線４１よりも焦線４０の近くに置かれ、放射線
点４５は、長軸が焦線４０に平行な楕円の形状を有する。情報層に対する走査ビ
ームの焦点のぼけの寸法及び方向は、従って、検出器上に形成される放射線点の
形状を画成する。この形状の変化は、検出器が異なる四分に置かれた４つの検出
素子４６、４７、４８、及び、４９を有するため検出され得る。これらの検出素
子の信号がＳ４６、Ｓ４７、Ｓ４８、及び、Ｓ４９によって表わされる場合、焦
点エラー信号Ｓｆは、 Ｓｆ＝（Ｓ４６＋Ｓ４９）−（Ｓ４７＋Ｓ４８） として定義される。
【００１７】 情報信号Ｓｉは、 Ｓｉ＝Ｓ４６＋Ｓ４７＋Ｓ４８＋Ｓ４９ として定義される。
【００１８】 ２つのタイプの記録担体の十分な情報信号は、図１、図２、及び、図３の走査
装置によって得られ得るが、第２のタイプの記録担体を走査するとき焦点エラー
信号が強い収差を有するためあまり便利でないことが知られている。これは、例
えば、瞳孔の５５％を占める瞳孔の中央部分の外側にある光線の一部がまだ四分
検出器２２に入射することによって生じる。これは、図４に示すような放射線点
の図形が得られる。同図は、異なる大きさの焦点ぼけΔｆに対する異なる検出点
の図形４３’、４４ａ’、４４ｂ’、４５ａ’、及び、４５ｂ’を示す。図４の
図形及びその後に続く図は、走査ビームの多数の光線に対して、これらの光線が
検出面４２に入射する位置を計算した結果である。従って、これらの図形は、検
出面の強度分布を示す。図４から明らかなように、中央部分には比較的少ない強
度が集中し、この中央部分は、Δｆ＝０のとき明確な円形の形状、又は、図４の
横軸に対して長軸が＋４５°、又は、−４５°の楕円の形状を有しない。実際に
は、検出器上の放射線点の中央部分は、Δｆ＝−５００μｍからΔｆ＝０へ、更
に、Δｆ＝＋５００μｍへと変化するとき、左に傾いた楕円から、円の形状へ、
更に、右に傾いた楕円の形状へと十分な形状の変化を有しない。図４に示すΔｆ
の値は、検出器２２側の焦点をぼかす、即ち、検出点の焦点をぼかす値であり、
この値は、レンズ系８及び９の倍率Ｍの平方値を用いて検出点３５の値に関連す
る。例えば、１００×１００μｍ２の表面積を有する検出器は、図４中、破線を
用いて示す。
装置によって得られ得るが、第２のタイプの記録担体を走査するとき焦点エラー
信号が強い収差を有するためあまり便利でないことが知られている。これは、例
えば、瞳孔の５５％を占める瞳孔の中央部分の外側にある光線の一部がまだ四分
検出器２２に入射することによって生じる。これは、図４に示すような放射線点
の図形が得られる。同図は、異なる大きさの焦点ぼけΔｆに対する異なる検出点
の図形４３’、４４ａ’、４４ｂ’、４５ａ’、及び、４５ｂ’を示す。図４の
図形及びその後に続く図は、走査ビームの多数の光線に対して、これらの光線が
検出面４２に入射する位置を計算した結果である。従って、これらの図形は、検
出面の強度分布を示す。図４から明らかなように、中央部分には比較的少ない強
度が集中し、この中央部分は、Δｆ＝０のとき明確な円形の形状、又は、図４の
横軸に対して長軸が＋４５°、又は、−４５°の楕円の形状を有しない。実際に
は、検出器上の放射線点の中央部分は、Δｆ＝−５００μｍからΔｆ＝０へ、更
に、Δｆ＝＋５００μｍへと変化するとき、左に傾いた楕円から、円の形状へ、
更に、右に傾いた楕円の形状へと十分な形状の変化を有しない。図４に示すΔｆ
の値は、検出器２２側の焦点をぼかす、即ち、検出点の焦点をぼかす値であり、
この値は、レンズ系８及び９の倍率Ｍの平方値を用いて検出点３５の値に関連す
る。例えば、１００×１００μｍ２の表面積を有する検出器は、図４中、破線を
用いて示す。
【００１９】 図５は、更なる測定がなされない走査装置中で発生された焦点エラー信号Ｓｆ を示す図である。同図では、記録担体側上の焦点ぼけΔｆｄ、即ち、焦点３５と
情報層３３との軸方向の距離は横軸にプロットされ、焦点エラー信号Ｓｆは縦軸
にプロットされる。曲線は、零（Δｆｄ＝０）の周りで所望の急な傾きを示さず
、何度かΔｆｄが零となる比較的平坦で不規則な変化を有する。この信号は、記
録担体３１に関して走査ビームの焦点を補正するのにあまり便利でないことが明
確である。
情報層３３との軸方向の距離は横軸にプロットされ、焦点エラー信号Ｓｆは縦軸
にプロットされる。曲線は、零（Δｆｄ＝０）の周りで所望の急な傾きを示さず
、何度かΔｆｄが零となる比較的平坦で不規則な変化を有する。この信号は、記
録担体３１に関して走査ビームの焦点を補正するのにあまり便利でないことが明
確である。
【００２０】 本発明によると、焦点エラー信号は、装置の検出分路、即ち、分裂プリズム１
７と検出器との間の放射線路に非球面を設けることでかなり改善され得、この非
球面は四分検出器２２に入射する反射されたビーム３６のボーダー光線の非球性
を補償する。この表面は、瞳孔の中央部分、即ち、上述例において瞳孔の５５％
のみを占める。非球面を追加することで、検出器の放射線感応表面に入射するビ
ームは図４及び図６を比較することで明らかであるようにかなりより純粋に非点
収差となる。
７と検出器との間の放射線路に非球面を設けることでかなり改善され得、この非
球面は四分検出器２２に入射する反射されたビーム３６のボーダー光線の非球性
を補償する。この表面は、瞳孔の中央部分、即ち、上述例において瞳孔の５５％
のみを占める。非球面を追加することで、検出器の放射線感応表面に入射するビ
ームは図４及び図６を比較することで明らかであるようにかなりより純粋に非点
収差となる。
【００２１】 図６は、上記非球面が放射線路中に設けられた場合における検出器の側上の異
なる焦点ぼけΔｆに対する検出点の図形４３''、４４ａ''、４４ｂ''、４５ａ''
、及び、４５ｂ''を示す。ここでは、検出面の中央部分により多くの放射線強度
があり、この中央部分は鮮明な形状を有し、この形状は焦点ぼけΔｆの関数とし
て、明確な変化、即ち左に傾いた細片状（４４ａ''）から、左に傾いた楕円（４
４ｂ''）、円（４３''）、右に傾いた楕円（４５ａ''）、更に、右に傾いた細片
状（４５ｂ''）へといった変化を示す。
なる焦点ぼけΔｆに対する検出点の図形４３''、４４ａ''、４４ｂ''、４５ａ''
、及び、４５ｂ''を示す。ここでは、検出面の中央部分により多くの放射線強度
があり、この中央部分は鮮明な形状を有し、この形状は焦点ぼけΔｆの関数とし
て、明確な変化、即ち左に傾いた細片状（４４ａ''）から、左に傾いた楕円（４
４ｂ''）、円（４３''）、右に傾いた楕円（４５ａ''）、更に、右に傾いた細片
状（４５ｂ''）へといった変化を示す。
【００２２】 記録担体３１側上の焦点ぼけΔｆｄの関数として図６の検出点の図形と関連す
る焦点エラー信号Ｓｆの変化は、図７に示す。この信号は、一つの零、即ちΔｆ ｄ ＝０のみを有し、この零の周りで急な傾きを有し、その結果、情報３３に対し
て焦点３５を補正するのに非常に適切である。
る焦点エラー信号Ｓｆの変化は、図７に示す。この信号は、一つの零、即ちΔｆ ｄ ＝０のみを有し、この零の周りで急な傾きを有し、その結果、情報３３に対し
て焦点３５を補正するのに非常に適切である。
【００２３】 中央部分が非球面な中央非球面が放射線路中にあるため、又、透明層が例えば
、１．２ｍｍの代わりに０．６ｍｍの厚さを有する第１のタイプの記録担体を読
み取るとき、この表面は検出点２３において球面収差を生じさせる。しかしなが
ら、図８において異なる焦点ぼけΔｆに対するこの検出点の放射線の図形によっ
て示すように、Δｆ＝０に対する検出点２３の全寸法は、検出器２２の寸法内に
維持され、この点は焦点が変化すると所望の形状の変化を有する。その結果、焦
点エラー信号のよさは、図９に示すように第１のタイプの記録担体を走査すると
き維持される。同図は、第１のタイプの記録担体を走査するとき、焦点エラー信
号Ｓｆを記録担体側上の焦点ぼけΔｆｄの関数として示す。
、１．２ｍｍの代わりに０．６ｍｍの厚さを有する第１のタイプの記録担体を読
み取るとき、この表面は検出点２３において球面収差を生じさせる。しかしなが
ら、図８において異なる焦点ぼけΔｆに対するこの検出点の放射線の図形によっ
て示すように、Δｆ＝０に対する検出点２３の全寸法は、検出器２２の寸法内に
維持され、この点は焦点が変化すると所望の形状の変化を有する。その結果、焦
点エラー信号のよさは、図９に示すように第１のタイプの記録担体を走査すると
き維持される。同図は、第１のタイプの記録担体を走査するとき、焦点エラー信
号Ｓｆを記録担体側上の焦点ぼけΔｆｄの関数として示す。
【００２４】 中央非球面は、本発明の目的のために特別に設けられた別の素子の表面でもよ
い。消費者用装置にとって非常に重要である費用面及び組立面により、投影ビー
ム６によって横切られない分裂プリズム１７の下側、又は円柱レンズ２６の表面
のような既存の光学素子の表面の中央部分を非球面にすることが好ましい。
い。消費者用装置にとって非常に重要である費用面及び組立面により、投影ビー
ム６によって横切られない分裂プリズム１７の下側、又は円柱レンズ２６の表面
のような既存の光学素子の表面の中央部分を非球面にすることが好ましい。
【００２５】 図１０は、円柱レンズの上面の中央部分５５が非球面にされた走査装置の実施
例を示す図である。図３により明確に示すように、非球面は、円柱レンズの平面
側に設けられてもよい。この非球面は、例えば、瞳孔径の５５％を占め、この非
球面の領域において、例えば、第１のタイプの記録担体が読み取られた場合反射
されたビームであるビーム１５の断面に等しい。このとき、非球面は、この非球
面の領域において、第２のタイプの記録担体が走査された場合反射されるビーム
３６の断面の５５％を占める。
例を示す図である。図３により明確に示すように、非球面は、円柱レンズの平面
側に設けられてもよい。この非球面は、例えば、瞳孔径の５５％を占め、この非
球面の領域において、例えば、第１のタイプの記録担体が読み取られた場合反射
されたビームであるビーム１５の断面に等しい。このとき、非球面は、この非球
面の領域において、第２のタイプの記録担体が走査された場合反射されるビーム
３６の断面の５５％を占める。
【００２６】 実際には、装置の検出分路は、記録担体によって反射された放射線を検出器上
に集束させるよう余分な、収束レンズを含むことが好ましい。このようなレンズ
は、円柱レンズと一体化されることが好ましい。この場合、中央非球面はこの余
分なレンズの表面の一部として形成されてもよい。図１１は、このような一体化
されたレンズ５７を示す。この一体化されたレンズの円柱レンズの部分は参照番
号２６’によって示し、球面レンズの部分は参照番号５８によって示す。素子５
８の湾曲した表面は、球状の周辺部分５９と、非球状の中央部分６０とを有する
。
に集束させるよう余分な、収束レンズを含むことが好ましい。このようなレンズ
は、円柱レンズと一体化されることが好ましい。この場合、中央非球面はこの余
分なレンズの表面の一部として形成されてもよい。図１１は、このような一体化
されたレンズ５７を示す。この一体化されたレンズの円柱レンズの部分は参照番
号２６’によって示し、球面レンズの部分は参照番号５８によって示す。素子５
８の湾曲した表面は、球状の周辺部分５９と、非球状の中央部分６０とを有する
。
【００２７】 レンズ素子５８の表面プロファイルの例は図１２により大きい尺度で示す。表
面の点から光軸ＯＯ’までの放射線距離ｒは横軸にプロットされ、これらの点に
おいて高さが低くなる分、即ち、光軸方向の位置は縦軸にプロットされる。周辺
部分を表わす曲線６２は一定の曲率半径を有する一方で、中央部分を表わす曲線
６４の曲率半径は放射線距離ｒと共に変化する。
面の点から光軸ＯＯ’までの放射線距離ｒは横軸にプロットされ、これらの点に
おいて高さが低くなる分、即ち、光軸方向の位置は縦軸にプロットされる。周辺
部分を表わす曲線６２は一定の曲率半径を有する一方で、中央部分を表わす曲線
６４の曲率半径は放射線距離ｒと共に変化する。
【００２８】 情報層上の走査点が検出点に撮像されるときに用いられる選択された倍率に依
存して、第１のタイプの記録担体を走査するときに形成される非点収差の検出点
、及び、第２のタイプの記録担体を走査するときに形成される非点収差の検出点
は、同じ寸法の検出器で検出され得る。非球面の部分に関して球面の部分を光軸
方向に移動することにより、図１２における曲線６２及び６３を用いて示すよう
に、第２の記録担体を読み取る際の最適焦点は、第１の記録担体を読み取る際の
最適焦点と一致することが確実にされ得る。
存して、第１のタイプの記録担体を走査するときに形成される非点収差の検出点
、及び、第２のタイプの記録担体を走査するときに形成される非点収差の検出点
は、同じ寸法の検出器で検出され得る。非球面の部分に関して球面の部分を光軸
方向に移動することにより、図１２における曲線６２及び６３を用いて示すよう
に、第２の記録担体を読み取る際の最適焦点は、第１の記録担体を読み取る際の
最適焦点と一致することが確実にされ得る。
【図１】 第１のタイプの記録担体の走査における走査ビームの放射線路を含む既知の走
査装置の実施例を示す図である。
査装置の実施例を示す図である。
【図２】 図１と同様の走査装置であるが、第２のタイプの記録担体の走査における走査
ビームの放射線路を含む走査装置を示す図である。
ビームの放射線路を含む走査装置を示す図である。
【図３】 非点収差された焦点エラー信号の発生の原理を示す図である。
【図４】 異なる焦点の設定において第２のタイプの記録担体を走査するときに走査装置
の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
【図５】 第２のタイプの記録担体を走査するとき既知の走査装置中で発生する焦点エラ
ー信号を示す図である。
ー信号を示す図である。
【図６】 異なる焦点設定において第２のタイプの記録担体を走査するとき本発明による
走査装置の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
走査装置の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
【図７】 第２のタイプの記録担体を走査するとき本発明による走査装置中で発生する焦
点エラー信号を示す図である。
点エラー信号を示す図である。
【図８】 異なる焦点の設定において第１の記録担体を走査するとき本発明による走査装
置の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
置の検出器上に形成される放射線点を示す図である。
【図９】 第１のタイプの記録担体を走査するとき本発明による走査装置中で発生する焦
点エラー信号を示す図である。
点エラー信号を示す図である。
【図１０】 本発明による走査装置の実施例を示す図である。
【図１１】 この装置中で使用する一体化された光学素子及び非球面プロファイルを示す図
である。
である。
【図１２】 本発明による非球面プロファイルの例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｆターム(参考） 5D118 AA14 AA26 CD02 CF01 DA03 DA40 DB13 5D119 AA17 AA28 AA41 BA01 CA16 EC01 EC07 EC45 EC47 JA09 KA14
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の情報層及び第１の厚さの第１の透明層を有する第１の
記録担体と、第２の情報層及び上記第１の厚さと異なる第２の厚さの第２の透明
層を有する第２の記録担体とを光学的に走査する光学式走査装置であって、 走査ビームを供給する放射線源と、 上記走査ビームを上記第１の透明層を通過して上記第１の情報層上の焦点に収
束させる対物レンズと、 上記情報層から来る変調された上記走査ビームを電子信号に変換する放射線感
応検出器とを有し、 上記検出器の放射線感応表面は、上記第１のタイプの記録担体から来る上記走
査ビームの略全体の放射線、及び、上記第２のタイプの記録担体から来る上記走
査ビームの実質的に中央部分のみからの放射線を受信するような有効な寸法を有
し、 上記中央部分の断面に略等しい寸法を有する非球面は、対物系と放射線感応検
出系との間で上記変調された方の走査ビームの路にあることを特徴とする光学式
走査装置。 - 【請求項２】 非点収差素子は、上記変調された方の走査ビームの路に配置
され、上記非球面は上記非点収差素子の表面によって構成されることを特徴とす
る請求項１記載の光学式走査装置。 - 【請求項３】 上記非点収差素子は、回転対称的なレンズと一体化された円
柱レンズによって構成され、上記非球面は上記回転対称的なレンズの表面によっ
て構成されることを特徴とする請求項２記載の光学式走査装置。
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| EP98204459 | 1998-12-29 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061220 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090410 |