JP3366993B2 - 光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法 - Google Patents
光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
この発明は、一般的には、コリメーションおよび角度
検出構成の分野に関するものである。より特定的には、
この発明は、光ビームの伝搬角度における小さい変化を
検出しかつ測定することが可能な装置に向けられる。
検出構成の分野に関するものである。より特定的には、
この発明は、光ビームの伝搬角度における小さい変化を
検出しかつ測定することが可能な装置に向けられる。
関連技術の論議
従来の光ディスクメモリシステムにおいては、光源か
らの光のビームは、対物レンズにより、光ディスクの表
面上に収束するようにされる。光ディスクの表面は、そ
の上に、窪み、ピット、うねまたはディスクの反射性の
または透過性の特性における他の光学的に検出可能の変
化の形状において情報を記録されている。反射性型式の
システムにおいては、ビームは、それがディスク上に記
録された情報に従って変調されるような態様においてデ
ィスクから反射される。次いで、反射されたレーザビー
ムは、フォトダイオードまたは他の光検出器の検出面上
に向けられ、それは、光信号を電気信号に変換する。こ
の態様において、電気信号は、ディスクの上に記録され
かつ変調された光ビームに含まれた同一の情報を搬送す
る。この電気信号は、さらに処理され、かつ結局、ディ
スクの上に記録された情報により表わされた可聴音また
はビデオイメージを結果として生ずる。
らの光のビームは、対物レンズにより、光ディスクの表
面上に収束するようにされる。光ディスクの表面は、そ
の上に、窪み、ピット、うねまたはディスクの反射性の
または透過性の特性における他の光学的に検出可能の変
化の形状において情報を記録されている。反射性型式の
システムにおいては、ビームは、それがディスク上に記
録された情報に従って変調されるような態様においてデ
ィスクから反射される。次いで、反射されたレーザビー
ムは、フォトダイオードまたは他の光検出器の検出面上
に向けられ、それは、光信号を電気信号に変換する。こ
の態様において、電気信号は、ディスクの上に記録され
かつ変調された光ビームに含まれた同一の情報を搬送す
る。この電気信号は、さらに処理され、かつ結局、ディ
スクの上に記録された情報により表わされた可聴音また
はビデオイメージを結果として生ずる。
ディスクの上にストアされた情報の正確な読出しのた
めには、光のビームが光ディスクの記録された表面上に
正確に合焦されることが必要である。光ビームがディス
クの上に合焦されるときには、その上に記録された情報
は光ビームの上に適正に変調されるであろう。
めには、光のビームが光ディスクの記録された表面上に
正確に合焦されることが必要である。光ビームがディス
クの上に合焦されるときには、その上に記録された情報
は光ビームの上に適正に変調されるであろう。
焦点誤差信号を生ずる方法のほとんどは、基礎の光学
原理に依存する。一般的には、もしレーザビームがディ
スクの上に合焦状態であれば、ディスクにより反射され
た走査スポットはそれ自体の上に結像し戻されるであろ
う。たとえば、１つの方法においては、コリメート光学
光ビームは対物レンズにより光ディスクの上に合焦さ
れ、そのため入射光ビームの一部分は、ディスクから、
入射光ビームと同一の光経路に沿って反射し戻される。
もし入射光ビームがディスクの上に適正に合焦されれ
ば、次いで反射された光ビームは、またそれが逆方向に
対物レンズを介して通過した後でコリメートされるであ
ろう。反射されたビームの光経路にいくらかの非対称を
導入することにより、ディスクの上の光ビームの最適焦
点からのずれを検出することが可能である。そのような
検出および測定技術の多くは、反射されたビームを偏光
するかまたは他の態様でサンプリングするために、レン
ズまたはプリズムを利用する。次いで、反射された光ビ
ームは、焦点誤差を示す特徴のために分析される。
原理に依存する。一般的には、もしレーザビームがディ
スクの上に合焦状態であれば、ディスクにより反射され
た走査スポットはそれ自体の上に結像し戻されるであろ
う。たとえば、１つの方法においては、コリメート光学
光ビームは対物レンズにより光ディスクの上に合焦さ
れ、そのため入射光ビームの一部分は、ディスクから、
入射光ビームと同一の光経路に沿って反射し戻される。
もし入射光ビームがディスクの上に適正に合焦されれ
ば、次いで反射された光ビームは、またそれが逆方向に
対物レンズを介して通過した後でコリメートされるであ
ろう。反射されたビームの光経路にいくらかの非対称を
導入することにより、ディスクの上の光ビームの最適焦
点からのずれを検出することが可能である。そのような
検出および測定技術の多くは、反射されたビームを偏光
するかまたは他の態様でサンプリングするために、レン
ズまたはプリズムを利用する。次いで、反射された光ビ
ームは、焦点誤差を示す特徴のために分析される。
方法の１つのクラスにおいては、焦点誤差は、反射さ
れたビームのコリメーションが入射ビームのコリメーシ
ョンと異なる程度を測定することにより、検出すること
ができる。これらの測定は、しばしば反射された光ビー
ム内の小さい角度のずれを検出することおよび測定する
ことにより行なわれる。光ビームの伝搬角度における小
さい変化を検出することおよび測定することは、多くの
他の分野においてもまた有用であるかもしれない。光メ
モリシステムにおいては、これらの技術は、対物レンズ
および光ディスクの媒体表面の間の距離における変化に
より生じられた焦点誤差を検出するために使用すること
ができる。そのような焦点誤差は、一般的にはそらされ
たまたはわずかに偏心的なディスクにより生じられる。
対物レンズは、一般的にはサーボ機構の上に装着され、
かつその位置がサーボ機構により制御され、そのサーボ
機構は、光ビームの光軸に平行な方向に沿って、すなわ
ち、対物レンズおよび光ディスクの間の光軸に沿った距
離を増加させるかまたは減少させるかどちらかして移動
する。ディスクに関した対物レンズの運動は、起こって
もよいディスクの表面上の光ビームの任意の合焦ずれ状
態のために調整する。焦点誤差検出装置は、焦点感応性
変化を検出するために、かつサーボ機構への入力として
使用することができる補正信号を生ずるために、反射さ
れたビームの経路に置かれる。
れたビームのコリメーションが入射ビームのコリメーシ
ョンと異なる程度を測定することにより、検出すること
ができる。これらの測定は、しばしば反射された光ビー
ム内の小さい角度のずれを検出することおよび測定する
ことにより行なわれる。光ビームの伝搬角度における小
さい変化を検出することおよび測定することは、多くの
他の分野においてもまた有用であるかもしれない。光メ
モリシステムにおいては、これらの技術は、対物レンズ
および光ディスクの媒体表面の間の距離における変化に
より生じられた焦点誤差を検出するために使用すること
ができる。そのような焦点誤差は、一般的にはそらされ
たまたはわずかに偏心的なディスクにより生じられる。
対物レンズは、一般的にはサーボ機構の上に装着され、
かつその位置がサーボ機構により制御され、そのサーボ
機構は、光ビームの光軸に平行な方向に沿って、すなわ
ち、対物レンズおよび光ディスクの間の光軸に沿った距
離を増加させるかまたは減少させるかどちらかして移動
する。ディスクに関した対物レンズの運動は、起こって
もよいディスクの表面上の光ビームの任意の合焦ずれ状
態のために調整する。焦点誤差検出装置は、焦点感応性
変化を検出するために、かつサーボ機構への入力として
使用することができる補正信号を生ずるために、反射さ
れたビームの経路に置かれる。
焦点誤差検出システムは、光ディスクの媒体表面に関
した対物レンズの運動を制御するために、先に提案され
ている。たとえば、マエダ氏の米国特許第4,691,098号
は、そこにおいて交番の吸収部分（それは光の透過を妨
げる）および透過部分（それは光が構成を介して通過す
ることを許容する）を含む要素が反射ビームの光経路に
位置決めされる焦点制御装置を述べる。各吸収部分は、
光軸に関して予め定められた角度を形成し、かつ各透過
部分はその隣接した吸収部分により規定される。分割検
出器は、構成要素の後ろに位置決めされ、かつ検出器の
各半分に入射する光の量の差異に正比例する出力信号を
発生する。したがって、検出器の各半分により受取られ
た光の量は、光学要素の吸収部分が入射光を遮る程度に
依存する。
した対物レンズの運動を制御するために、先に提案され
ている。たとえば、マエダ氏の米国特許第4,691,098号
は、そこにおいて交番の吸収部分（それは光の透過を妨
げる）および透過部分（それは光が構成を介して通過す
ることを許容する）を含む要素が反射ビームの光経路に
位置決めされる焦点制御装置を述べる。各吸収部分は、
光軸に関して予め定められた角度を形成し、かつ各透過
部分はその隣接した吸収部分により規定される。分割検
出器は、構成要素の後ろに位置決めされ、かつ検出器の
各半分に入射する光の量の差異に正比例する出力信号を
発生する。したがって、検出器の各半分により受取られ
た光の量は、光学要素の吸収部分が入射光を遮る程度に
依存する。
オオサト氏の米国特許第4,612,437号は、各々が異な
った焦点の長さを有する、第１および第２のレンズ領域
からなる、複合レンズを利用する焦点誤差検出装置に向
けられる。複合レンズの第１の領域は、光検出器の前に
収束する焦点を有し、また複合レンズの第２の領域は、
光検出器の後ろの点に収束する。光検出器は、２つのレ
ンズ領域の焦点の間の中途に位置決めされる。光検出器
は、複合レンズの第１の領域を介して通過している光を
受取るための第１および第２の光検出要素と、複合レン
ズの第２の領域を介して通過している光を受取るための
第３および第４の領域とを含む。第１および第４の要素
からの信号の和と第２および第３の要素からの信号の和
の間の差異は、焦点誤差信号を生ずる。光ビームがディ
スクの上に適正に合焦しているときには、これらの和の
差異はゼロであろう。逆に、もし光ビームがディスクの
上に適正に合焦されなければ、信号の和の一方は他方よ
り大きく、焦点誤差の程度および方向を示す。
った焦点の長さを有する、第１および第２のレンズ領域
からなる、複合レンズを利用する焦点誤差検出装置に向
けられる。複合レンズの第１の領域は、光検出器の前に
収束する焦点を有し、また複合レンズの第２の領域は、
光検出器の後ろの点に収束する。光検出器は、２つのレ
ンズ領域の焦点の間の中途に位置決めされる。光検出器
は、複合レンズの第１の領域を介して通過している光を
受取るための第１および第２の光検出要素と、複合レン
ズの第２の領域を介して通過している光を受取るための
第３および第４の領域とを含む。第１および第４の要素
からの信号の和と第２および第３の要素からの信号の和
の間の差異は、焦点誤差信号を生ずる。光ビームがディ
スクの上に適正に合焦しているときには、これらの和の
差異はゼロであろう。逆に、もし光ビームがディスクの
上に適正に合焦されなければ、信号の和の一方は他方よ
り大きく、焦点誤差の程度および方向を示す。
合焦技術は、測定を行なうことができる前に、ビーム
がかなりのいくらかの距離にわたって伝搬することを必
要とすることにおいて、多くのそのような先の方法は不
利益であることがわかっている。この距離の必要条件
は、光システムの大きさの上に最小の制限を固有に置
く。加えて、プリズムまたはレンズを利用する合焦シス
テムは、典型的には、反射されたビームより大きく、多
量の空間を占有し、かつシステムの重量を増加させる。
さらに、少なくとも適度の品質の光構成要素を製造する
ことに包含される製造費用は、ひどく高くなり得る。
がかなりのいくらかの距離にわたって伝搬することを必
要とすることにおいて、多くのそのような先の方法は不
利益であることがわかっている。この距離の必要条件
は、光システムの大きさの上に最小の制限を固有に置
く。加えて、プリズムまたはレンズを利用する合焦シス
テムは、典型的には、反射されたビームより大きく、多
量の空間を占有し、かつシステムの重量を増加させる。
さらに、少なくとも適度の品質の光構成要素を製造する
ことに包含される製造費用は、ひどく高くなり得る。
発明の概要
簡単にいえば、この発明は、光ビームの伝搬角度にお
ける小さい変化を検出することおよび測定することが可
能な装置のためのものである。この発明は、局部的に光
ビームの伝搬角度における変化を検出する光学要素ミク
ロ構造を利用する。光学要素ミクロ構造は、好ましく
は、ビームの大きさと比べると小さい光構成のアレイを
含む。検出は局部的に行なわれるので、検出は、従来可
能であるよりずっと小さい空間において達成される。さ
らに、光検出要素の増加した数のために、ミクロ構造ア
レイは、光ビームの経路に置かれた１個の光構成要素に
比べると、光学要素における欠陥により少なく感応的で
ある。さらに、ミクロ構造は１個の光学要素がそうであ
ろうより欠陥により少なく感応的であるので、射出成形
のような標準の複製技術を利用することにより、製造費
用は大いに減少させることができる。
ける小さい変化を検出することおよび測定することが可
能な装置のためのものである。この発明は、局部的に光
ビームの伝搬角度における変化を検出する光学要素ミク
ロ構造を利用する。光学要素ミクロ構造は、好ましく
は、ビームの大きさと比べると小さい光構成のアレイを
含む。検出は局部的に行なわれるので、検出は、従来可
能であるよりずっと小さい空間において達成される。さ
らに、光検出要素の増加した数のために、ミクロ構造ア
レイは、光ビームの経路に置かれた１個の光構成要素に
比べると、光学要素における欠陥により少なく感応的で
ある。さらに、ミクロ構造は１個の光学要素がそうであ
ろうより欠陥により少なく感応的であるので、射出成形
のような標準の複製技術を利用することにより、製造費
用は大いに減少させることができる。
この発明の１つの局面においては、各マイクロプリズ
ムの斜辺が全反射のための臨界角に近いように調整され
たマイクロプリズムのアレイが焦点感応性構成要素とし
て与えられる。この構成は、入射光のどの部分がアレイ
を介して透過されるかまたはアレイから反射されてミク
ロ構造を打つであろうかを決定するために、臨界角原理
を利用する。好ましくは、各マイクロプリズムの斜辺
は、表面透過率が約50％であるように調整される。ミク
ロ構造の後ろに位置決めされた検出器は、ミクロ構造を
介して通過するビームの焦点状態を決定するために、屈
折された光の強度を検出するであろう。したがって、コ
リメートされた光により、検出器の各側部は全ビーム強
度の約50％を受取り、かつそれらの差異はゼロであり、
ディスクにおける正確な焦点を示すであろう。
ムの斜辺が全反射のための臨界角に近いように調整され
たマイクロプリズムのアレイが焦点感応性構成要素とし
て与えられる。この構成は、入射光のどの部分がアレイ
を介して透過されるかまたはアレイから反射されてミク
ロ構造を打つであろうかを決定するために、臨界角原理
を利用する。好ましくは、各マイクロプリズムの斜辺
は、表面透過率が約50％であるように調整される。ミク
ロ構造の後ろに位置決めされた検出器は、ミクロ構造を
介して通過するビームの焦点状態を決定するために、屈
折された光の強度を検出するであろう。したがって、コ
リメートされた光により、検出器の各側部は全ビーム強
度の約50％を受取り、かつそれらの差異はゼロであり、
ディスクにおける正確な焦点を示すであろう。
ビームがデコリメートするときには、検出器の一方の
側部は全ビーム強度の50％より多くを受取り、かつ他方
の側部はより少なくを受取るであろう。次いで、２つの
半分の光の強度における差異の大きさおよび符号は、デ
ィスクにおける焦点誤差の量および方向を示す。したが
って、ミクロ構造上に入射するビームの伝搬角度に依存
して、光は、部分的に反射されかつミクロ構造内に吸収
され、かつ部分的にミクロ構造から屈折される。
側部は全ビーム強度の50％より多くを受取り、かつ他方
の側部はより少なくを受取るであろう。次いで、２つの
半分の光の強度における差異の大きさおよび符号は、デ
ィスクにおける焦点誤差の量および方向を示す。したが
って、ミクロ構造上に入射するビームの伝搬角度に依存
して、光は、部分的に反射されかつミクロ構造内に吸収
され、かつ部分的にミクロ構造から屈折される。
この発明のもう１つの局面においては、光構成要素は
層構成であり、実質的に透明の光プレートおよび光吸収
材料の交互の層を有する。好ましくは、光吸収材料は、
透明の光プレートのそれより小さい屈折率を有する。プ
レートは、各層が全内部反射のための臨界角の近くに配
向されるように配置される。好ましくは、層は、表面透
過率が約50％であるように配置される。したがって、も
しビームサンプルがコリメートされれば、検出器の各側
部は全ビーム強度の約50％を受取るであろう、かつ２つ
の側部の上の強度の差異はゼロであり、適正に合焦され
た状態を示すであろう。重要なことに、この構成要素の
角度感応性は、多数の反射が１個の透明な光プレート内
に起こるようにミクロ構造を調整することにより向上さ
せることができる。
層構成であり、実質的に透明の光プレートおよび光吸収
材料の交互の層を有する。好ましくは、光吸収材料は、
透明の光プレートのそれより小さい屈折率を有する。プ
レートは、各層が全内部反射のための臨界角の近くに配
向されるように配置される。好ましくは、層は、表面透
過率が約50％であるように配置される。したがって、も
しビームサンプルがコリメートされれば、検出器の各側
部は全ビーム強度の約50％を受取るであろう、かつ２つ
の側部の上の強度の差異はゼロであり、適正に合焦され
た状態を示すであろう。重要なことに、この構成要素の
角度感応性は、多数の反射が１個の透明な光プレート内
に起こるようにミクロ構造を調整することにより向上さ
せることができる。
この発明のさらに他の局面において、円筒マイクロレ
ンズバーのアレイが光構成要素として与えられる。好ま
しくは、各円筒マイクロレンズは、実質的に同一の曲率
半径を有する収束レンズであり、そのため各収束円筒マ
イクロレンズの焦点は、実質的に同一平面において、マ
イクロレンズのアレイに平行に横たわる。また格子バー
のアレイが与えられ、そのため各格子バーの端縁は、対
応する円筒マイクロレンズバーの焦点に位置決めされ
る。
ンズバーのアレイが光構成要素として与えられる。好ま
しくは、各円筒マイクロレンズは、実質的に同一の曲率
半径を有する収束レンズであり、そのため各収束円筒マ
イクロレンズの焦点は、実質的に同一平面において、マ
イクロレンズのアレイに平行に横たわる。また格子バー
のアレイが与えられ、そのため各格子バーの端縁は、対
応する円筒マイクロレンズバーの焦点に位置決めされ
る。
もし各円筒マイクロレンズの上に入射する光が、マイ
クロレンズのアレイの表面に実質的に垂直であれば、そ
れはマイクロレンズの焦点において収束し、かつ格子バ
ーの端縁をグレージング（grazing）するであろう。し
かしながら、もし入射光がマイクロレンズのアレイを法
線に対する角度において打てば、透過された光は、異な
った焦点において合焦するようになるであろう。表面法
線に関したマイクロレンズへの光の角変位に依存して、
焦点は格子バーの端縁の上にまたは下に転位され、その
ため光の強度の変化する量は検出器に透過されるであろ
う。
クロレンズのアレイの表面に実質的に垂直であれば、そ
れはマイクロレンズの焦点において収束し、かつ格子バ
ーの端縁をグレージング（grazing）するであろう。し
かしながら、もし入射光がマイクロレンズのアレイを法
線に対する角度において打てば、透過された光は、異な
った焦点において合焦するようになるであろう。表面法
線に関したマイクロレンズへの光の角変位に依存して、
焦点は格子バーの端縁の上にまたは下に転位され、その
ため光の強度の変化する量は検出器に透過されるであろ
う。
この発明のさらに他の局面においては、光構成要素
は、層干渉フィルタ要素を含む。この要素は、各々が１
つの表面に与えられた多層干渉被覆を有する複数個の扁
平光プレートで作られる。好ましくは、各光プレート
は、入射光が、検出器に透過し通される前に少なくとも
２つの反射を受けるであろうように調整される。この高
い反射率は、干渉効果のためであり、かつ入射光の多数
の反射により向上させることができる。
は、層干渉フィルタ要素を含む。この要素は、各々が１
つの表面に与えられた多層干渉被覆を有する複数個の扁
平光プレートで作られる。好ましくは、各光プレート
は、入射光が、検出器に透過し通される前に少なくとも
２つの反射を受けるであろうように調整される。この高
い反射率は、干渉効果のためであり、かつ入射光の多数
の反射により向上させることができる。
当該技術分野において公知のように、干渉フィルタの
透過特性は、特定の波長に最適化することができる。し
たがって、干渉フィルタは、システムの周囲の光の効果
を減少させる。波長の非常に狭い帯域を透過するように
設計することができる。これは、周囲の光は、層干渉フ
ィルタの上に入射する反射された光ビームと干渉し、し
たがってシステムが間違った誤差信号を生ずることを引
起こしてもよいことにおいて重要である。
透過特性は、特定の波長に最適化することができる。し
たがって、干渉フィルタは、システムの周囲の光の効果
を減少させる。波長の非常に狭い帯域を透過するように
設計することができる。これは、周囲の光は、層干渉フ
ィルタの上に入射する反射された光ビームと干渉し、し
たがってシステムが間違った誤差信号を生ずることを引
起こしてもよいことにおいて重要である。
この発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面
と一緒に考慮されたときに、後続の詳細な説明から明ら
かになるであろう。
と一緒に考慮されたときに、後続の詳細な説明から明ら
かになるであろう。
発明の詳細な説明
次に図面を詳細に参照すると、そこでは類似の参照数
字がそれのいくつかの図にわたって類似の構成要素を示
し、一般的に第１図ないし第３図における10において、
光ビームの焦点状態を検出するための光学システムが示
される。これらの図面において例示されるように、たと
えば半導体レーザであり得る光源12は、コリメートレン
ズ14を介して光を放射する。コリメートレンズ14は、入
来光線を実質的に平行にし、かつコリメートされた光を
ビームスプリッタ16の方へ透過する。ビームスプリッタ
16は、ビームスプリットインタフェース18において偏光
感応的な被覆を占有するビームスプリッタであってもよ
い。この形状においては、ビームスプリットインタフェ
ース18の上に入射するコリメートレーザ光は、好ましく
は、光がビームスプリッタ16により４分の１波プレート
20を介して透過されるであろうように偏光される。４分
の１波プレート20を介して通過する上で、入射光は円形
に偏光されるようになる。このコリメートされた円形に
偏光された光は、次いで対物レンズ24により、光ディス
ク22の表面上に合焦される。
字がそれのいくつかの図にわたって類似の構成要素を示
し、一般的に第１図ないし第３図における10において、
光ビームの焦点状態を検出するための光学システムが示
される。これらの図面において例示されるように、たと
えば半導体レーザであり得る光源12は、コリメートレン
ズ14を介して光を放射する。コリメートレンズ14は、入
来光線を実質的に平行にし、かつコリメートされた光を
ビームスプリッタ16の方へ透過する。ビームスプリッタ
16は、ビームスプリットインタフェース18において偏光
感応的な被覆を占有するビームスプリッタであってもよ
い。この形状においては、ビームスプリットインタフェ
ース18の上に入射するコリメートレーザ光は、好ましく
は、光がビームスプリッタ16により４分の１波プレート
20を介して透過されるであろうように偏光される。４分
の１波プレート20を介して通過する上で、入射光は円形
に偏光されるようになる。このコリメートされた円形に
偏光された光は、次いで対物レンズ24により、光ディス
ク22の表面上に合焦される。
光ディスク22の上に入射するビームのサンプルは、デ
ィスク22の表面から焦点感応性光構成要素26に反射され
る。基礎の光学原理から入射角は反射角に等しいことを
想起すると、ディスク22から反射された光ビームは、入
射角に等しい角度において反射されるであろう。したが
って、もしビームが第１図において概略的に例示される
ように光ディスク22の記録された表面上に適正に合焦さ
れれば、反射されたビームは、入射光と同一の経路の上
に結像し戻されるであろう。しかしながら、もしビーム
がディスクの上に合焦されなければ、以下にさらに論議
されるであろうように、反射された光ビームは入射経路
からずれるであろう。
ィスク22の表面から焦点感応性光構成要素26に反射され
る。基礎の光学原理から入射角は反射角に等しいことを
想起すると、ディスク22から反射された光ビームは、入
射角に等しい角度において反射されるであろう。したが
って、もしビームが第１図において概略的に例示される
ように光ディスク22の記録された表面上に適正に合焦さ
れれば、反射されたビームは、入射光と同一の経路の上
に結像し戻されるであろう。しかしながら、もしビーム
がディスクの上に合焦されなければ、以下にさらに論議
されるであろうように、反射された光ビームは入射経路
からずれるであろう。
ディスク22からの反射で、反射されたビームサンプル
は、対物レンズ24および４分の１波プレート20を介して
透過し戻される。４分の１波プレート20は、円形に偏光
された反射されたビームが、直線的に偏光されるが入射
ビームのそれから波長の４分の１または90゜だけ移相さ
れるようにさせる、次に直線的に偏光された反射された
ビームがビームスプリッタ16のビームスプリットインタ
フェース18を打つときは、それは、反射されたビームサ
ンプルの経路に位置決めされる、焦点感応性光構成要素
26の方に反射される。反射されたビームは、以下により
詳細にのべられるであろう予測可能の態様において光構
成要素26と相互作用し、そのためディスク22から反射さ
れたビームの伝搬角度におけるずれは容易に測定するこ
とができる。この測定は、光ディスク22の表面上の入射
光ビームの焦点状態の指示を与える。差動増幅器30に結
合された検出器28は、測定を行ない、かつシステムにお
ける焦点誤差の量を示す誤差信号を発生する。１つの実
施例においては、検出器28は分割検出器であり、第１の
セグメント32および第２のセグメント34を有する。検出
器28の各セグメント32および34は、差動増幅器30の入力
に結合される。差動増幅器30は、焦点誤差信号を発生す
るために、検出器28の２つのセグメント32および34の間
の強度の差異を検出する。次いでこの誤差信号は、対物
レンズ24を、光ビームの光軸の方向に沿って、すなわち
光ディスクの方へかつ光ディスクから離れて、任意の合
焦ずれ状態のために調整するために動かすために、サー
ボ機構（示されない）への入力として利用されてもよ
い。
は、対物レンズ24および４分の１波プレート20を介して
透過し戻される。４分の１波プレート20は、円形に偏光
された反射されたビームが、直線的に偏光されるが入射
ビームのそれから波長の４分の１または90゜だけ移相さ
れるようにさせる、次に直線的に偏光された反射された
ビームがビームスプリッタ16のビームスプリットインタ
フェース18を打つときは、それは、反射されたビームサ
ンプルの経路に位置決めされる、焦点感応性光構成要素
26の方に反射される。反射されたビームは、以下により
詳細にのべられるであろう予測可能の態様において光構
成要素26と相互作用し、そのためディスク22から反射さ
れたビームの伝搬角度におけるずれは容易に測定するこ
とができる。この測定は、光ディスク22の表面上の入射
光ビームの焦点状態の指示を与える。差動増幅器30に結
合された検出器28は、測定を行ない、かつシステムにお
ける焦点誤差の量を示す誤差信号を発生する。１つの実
施例においては、検出器28は分割検出器であり、第１の
セグメント32および第２のセグメント34を有する。検出
器28の各セグメント32および34は、差動増幅器30の入力
に結合される。差動増幅器30は、焦点誤差信号を発生す
るために、検出器28の２つのセグメント32および34の間
の強度の差異を検出する。次いでこの誤差信号は、対物
レンズ24を、光ビームの光軸の方向に沿って、すなわち
光ディスクの方へかつ光ディスクから離れて、任意の合
焦ずれ状態のために調整するために動かすために、サー
ボ機構（示されない）への入力として利用されてもよ
い。
第１図は、入射光が光ディスク22の記録された表面上
に正確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合
においては、上に論議された反射されたビームサンプル
は、入射光と同一の経路上に結像し戻されるであろう。
したがって、合焦された状態においては、ディスクから
反射された円形に偏光された光は、対物レンズ24を介し
て通過して戻った後で実質的にコリメートされるであろ
う。次いで、円形に偏光された反射されたビームは、４
分の１波プレート20を介して透過し戻され、それは考量
が直線的に偏光されるが90゜だけ移相されるようにす
る。90゜だけ移相されている反射されたビームがビーム
スプリッタ16のビームスプリットインタフェース18を打
つときは、それは光源12から焦点感応性光構成要素26の
方へ離れて反射される。ビームスプリッタ16のビームス
プリットインタフェース18により反射されたコリメート
された光は、インタフェース18からの反射の後で実質的
にコリメートされた状態において残る。反射されたコリ
メートされた光は、光構成要素26を介して通過し、かつ
検出器28および増幅器30がディスク22の上に入射する光
が合焦状態にあることを示す信号を発生するようにさせ
るであろう。
に正確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合
においては、上に論議された反射されたビームサンプル
は、入射光と同一の経路上に結像し戻されるであろう。
したがって、合焦された状態においては、ディスクから
反射された円形に偏光された光は、対物レンズ24を介し
て通過して戻った後で実質的にコリメートされるであろ
う。次いで、円形に偏光された反射されたビームは、４
分の１波プレート20を介して透過し戻され、それは考量
が直線的に偏光されるが90゜だけ移相されるようにす
る。90゜だけ移相されている反射されたビームがビーム
スプリッタ16のビームスプリットインタフェース18を打
つときは、それは光源12から焦点感応性光構成要素26の
方へ離れて反射される。ビームスプリッタ16のビームス
プリットインタフェース18により反射されたコリメート
された光は、インタフェース18からの反射の後で実質的
にコリメートされた状態において残る。反射されたコリ
メートされた光は、光構成要素26を介して通過し、かつ
検出器28および増幅器30がディスク22の上に入射する光
が合焦状態にあることを示す信号を発生するようにさせ
るであろう。
第２図は、光システム10における不足に合焦された状
態を概略的に例示し、その場合には、光は光ディスク22
の記録された表面の前の点に収束し、したがって拡大さ
れた光ビームがディスクの表面上に入射するようにさせ
る。入射光ビームがディスク22の前の点に収束するとき
には、焦点スポットの仮想イメージがディスクの反対側
の上に形成される。事実上のイメージがディスク表面の
後ろに起こるように見えるので、反射されたビームは、
対物レンズ24を介して通過し戻った後で収束する光線を
含む。ビームスプリッタ16のビームスプリットインタフ
ェース18の上に入射するコリメートされない収束光ビー
ムは、ビームスプリッタ16による反射で収束しかつコリ
メートされないで残るであろう。反射されたコリメート
されない収束光ビームは、光構成要素26を介して通過
し、かつ検出器28および増幅器30が、ディスクの上に入
射する光が不足に合焦されていることを示す信号を発生
するようにさせるであろう。第３図は、光システム10に
おける過度に合焦された状態を例示する。ここでは、光
ディスク22は対物レンズ24の焦点の前にあり、すなわ
ち、光線は光ディスクの記録された表面を超えた点に収
束する。過度に合焦された状態は、不足に合焦された状
態のように不所望であり、それは拡大された光ビームが
ディスクの記録された表面上に入射することにおいてで
ある。この場合には、反射された光は、ディスクの前に
実像を形成する。したがって、反射された光が対物レン
ズ24を介して透過し戻されるときには、発散する光ビー
ムが発生される。発散する光ビームは、その偏光が４分
の１波プレート20を介して通過した後で90゜だけ転位さ
れて、直線的に偏光されるようになるが、ビームスプリ
ッタ16から反射された後で発散して残る。したがって、
過度に合焦された状態において焦点感応性光構成要素26
の上に入射する反射されたビームサンプルは、コリメー
トされない発散する光ビームであるであろう。反射され
た、コリメートされない発散する光ビームは、光構成要
素26を介して通過し、かつ検出器28および増幅器30が、
ディスク22の上に入射する光が過度に合焦されることを
示す信号を発生するようにさせる。
態を概略的に例示し、その場合には、光は光ディスク22
の記録された表面の前の点に収束し、したがって拡大さ
れた光ビームがディスクの表面上に入射するようにさせ
る。入射光ビームがディスク22の前の点に収束するとき
には、焦点スポットの仮想イメージがディスクの反対側
の上に形成される。事実上のイメージがディスク表面の
後ろに起こるように見えるので、反射されたビームは、
対物レンズ24を介して通過し戻った後で収束する光線を
含む。ビームスプリッタ16のビームスプリットインタフ
ェース18の上に入射するコリメートされない収束光ビー
ムは、ビームスプリッタ16による反射で収束しかつコリ
メートされないで残るであろう。反射されたコリメート
されない収束光ビームは、光構成要素26を介して通過
し、かつ検出器28および増幅器30が、ディスクの上に入
射する光が不足に合焦されていることを示す信号を発生
するようにさせるであろう。第３図は、光システム10に
おける過度に合焦された状態を例示する。ここでは、光
ディスク22は対物レンズ24の焦点の前にあり、すなわ
ち、光線は光ディスクの記録された表面を超えた点に収
束する。過度に合焦された状態は、不足に合焦された状
態のように不所望であり、それは拡大された光ビームが
ディスクの記録された表面上に入射することにおいてで
ある。この場合には、反射された光は、ディスクの前に
実像を形成する。したがって、反射された光が対物レン
ズ24を介して透過し戻されるときには、発散する光ビー
ムが発生される。発散する光ビームは、その偏光が４分
の１波プレート20を介して通過した後で90゜だけ転位さ
れて、直線的に偏光されるようになるが、ビームスプリ
ッタ16から反射された後で発散して残る。したがって、
過度に合焦された状態において焦点感応性光構成要素26
の上に入射する反射されたビームサンプルは、コリメー
トされない発散する光ビームであるであろう。反射され
た、コリメートされない発散する光ビームは、光構成要
素26を介して通過し、かつ検出器28および増幅器30が、
ディスク22の上に入射する光が過度に合焦されることを
示す信号を発生するようにさせる。
反射されたビームサンプルのコリメーション状態は光
構成要素26により分析することができ、かつ検出器28に
より発生された信号は、不足に合焦されたまたは過度に
合焦された状態を補正するために、対物レンズ24を光ビ
ームの光軸に沿って、すなわち光ディスク22により接近
してまたは光ディスク22からより離れて動かすためにフ
ィードバック信号として利用することができる。この発
明は、局部的に光ビームの伝搬角度における小さい変
化、すなわちコリメーションの状態を検出することがで
きる独特の光構成要素26を利用することにより、光シス
テム10の大きさを有利に最小にする。反射されたビーム
のコリメーションの状態または他の特定を検出すること
により、システム内の焦点誤差を確かめかつこの誤差を
それに応じて調整することができる。
構成要素26により分析することができ、かつ検出器28に
より発生された信号は、不足に合焦されたまたは過度に
合焦された状態を補正するために、対物レンズ24を光ビ
ームの光軸に沿って、すなわち光ディスク22により接近
してまたは光ディスク22からより離れて動かすためにフ
ィードバック信号として利用することができる。この発
明は、局部的に光ビームの伝搬角度における小さい変
化、すなわちコリメーションの状態を検出することがで
きる独特の光構成要素26を利用することにより、光シス
テム10の大きさを有利に最小にする。反射されたビーム
のコリメーションの状態または他の特定を検出すること
により、システム内の焦点誤差を確かめかつこの誤差を
それに応じて調整することができる。
第４図は、反射されたビームサンプルの経路に置かれ
たマイクロプリズム26Aのアレイを含む、光構成要素26
の１つの実施例を例示する。第４図において例示される
ように、マイクロプリズム26Aのアレイは、長さ（Ｌ）
と、非プリズムまたはサブストレート部分38の厚さ
（TS）プラスプリズム40の厚さ（TP）の和として規定し
てもよい厚さ（Tt）を有する。プリズムTPの厚さは、ミ
クロ構造アレイ26Aにおけるプリズムの数ｋに依存し、
かつ方程式 により決定することができ、そこでは、 Ｌ＝マイクロプリズムのアレイの長さ ｋ＝マイクロプリズムの数 ｎ＝マイクロプリズムアレイを形成する材料の屈折率
（共通のガラスおよびプラスチックのために約1.5） である。
たマイクロプリズム26Aのアレイを含む、光構成要素26
の１つの実施例を例示する。第４図において例示される
ように、マイクロプリズム26Aのアレイは、長さ（Ｌ）
と、非プリズムまたはサブストレート部分38の厚さ
（TS）プラスプリズム40の厚さ（TP）の和として規定し
てもよい厚さ（Tt）を有する。プリズムTPの厚さは、ミ
クロ構造アレイ26Aにおけるプリズムの数ｋに依存し、
かつ方程式 により決定することができ、そこでは、 Ｌ＝マイクロプリズムのアレイの長さ ｋ＝マイクロプリズムの数 ｎ＝マイクロプリズムアレイを形成する材料の屈折率
（共通のガラスおよびプラスチックのために約1.5） である。
多数のマイクロプリズムの選択は、それが任意の１個
のマイクロプリズムの任意の欠陥または一様でないこと
の影響を減少させることにおいて有利である。しかしな
がら、多数のマイクロプリズムを有するそのような光構
成要素はまた構成するのがより困難であるということに
おける兼合いがある。好ましくは、各マイクロプリズム
は、その斜辺42が、平行な入来光線のコリメートされた
ビームのための全内部反射のために、臨界角の近くに位
置される。加えて、第４図ないし第７図において例示さ
れるように、吸収被覆44が、アレイにおける各マイクロ
プリズムに与えられてもよい。そのような被覆44は、通
常光構成要素の表面からの不所望の反射を減少させるた
めに使用される。
のマイクロプリズムの任意の欠陥または一様でないこと
の影響を減少させることにおいて有利である。しかしな
がら、多数のマイクロプリズムを有するそのような光構
成要素はまた構成するのがより困難であるということに
おける兼合いがある。好ましくは、各マイクロプリズム
は、その斜辺42が、平行な入来光線のコリメートされた
ビームのための全内部反射のために、臨界角の近くに位
置される。加えて、第４図ないし第７図において例示さ
れるように、吸収被覆44が、アレイにおける各マイクロ
プリズムに与えられてもよい。そのような被覆44は、通
常光構成要素の表面からの不所望の反射を減少させるた
めに使用される。
光がより密な媒体（n1＞n2）に入射されるときおよび
入射の角度が臨界角θｃより大きいかまたはそれに等し
いときに２つの誘電体のインタフェースに全内部反射が
起こることは知られており、 θｃ＝sin-1（n2/n1） そこでは空気が約1.0の屈折率を有し、かつガラスが
約1.52の屈折率を有する、空気−ガラスインタフェース
のためには、臨界角は約42゜である。各マイクロプリズ
ムの斜辺42の角度は、平行な光線が斜辺42の上に約臨界
角θｃにおいて入射し、そのため表面透過率が約50％で
あるように選択される。
入射の角度が臨界角θｃより大きいかまたはそれに等し
いときに２つの誘電体のインタフェースに全内部反射が
起こることは知られており、 θｃ＝sin-1（n2/n1） そこでは空気が約1.0の屈折率を有し、かつガラスが
約1.52の屈折率を有する、空気−ガラスインタフェース
のためには、臨界角は約42゜である。各マイクロプリズ
ムの斜辺42の角度は、平行な光線が斜辺42の上に約臨界
角θｃにおいて入射し、そのため表面透過率が約50％で
あるように選択される。
動作においては、第５図において例示されるように、
光システム10がその対物レンズ24が光ディスク22の媒体
表面上に適正に合焦されるときには、ディスクから戻る
反射されたビームは、実質的にコリメートされた光を含
むであろう。したがって、反射されたビームにわたった
光線は、アレイ26Aにおけるマイクロプリズムのすべて
を、実質的に同一の角度において打つであろう。理想的
には、マイクロプリズムのアレイ26Aにおける各マイク
ロプリズムは、表面透過率が約50％であるように、各斜
辺42が臨界角の近くにあるように調整されているので、
コリメートされた状態における入射光は、各マイクロプ
リズムにより部分的に反射され、かつ水平の表面上に配
置された被覆44により吸収され、部分的に透過されるで
あろう。
光システム10がその対物レンズ24が光ディスク22の媒体
表面上に適正に合焦されるときには、ディスクから戻る
反射されたビームは、実質的にコリメートされた光を含
むであろう。したがって、反射されたビームにわたった
光線は、アレイ26Aにおけるマイクロプリズムのすべて
を、実質的に同一の角度において打つであろう。理想的
には、マイクロプリズムのアレイ26Aにおける各マイク
ロプリズムは、表面透過率が約50％であるように、各斜
辺42が臨界角の近くにあるように調整されているので、
コリメートされた状態における入射光は、各マイクロプ
リズムにより部分的に反射され、かつ水平の表面上に配
置された被覆44により吸収され、部分的に透過されるで
あろう。
たとえば、１つの実施例においては、もし臨界角が4
1.8゜であれば、各プリズムの斜辺は、50％の透過率を
達成するために、約41.6゜において調整されるであろ
う。しがって、合焦された状態においては、検出器28の
双方のセグメント32および34は実質的に等しい量の光を
受取り、かつセグメント32および34の差動和は実質的に
ゼロであろう。
1.8゜であれば、各プリズムの斜辺は、50％の透過率を
達成するために、約41.6゜において調整されるであろ
う。しがって、合焦された状態においては、検出器28の
双方のセグメント32および34は実質的に等しい量の光を
受取り、かつセグメント32および34の差動和は実質的に
ゼロであろう。
個々のプリズム角度および入来光が完全にコリメート
されない程度の小さい変形は、いくらかの光が透過さ
れ、かついくらかの光がマイクロプリズムアレイ26Aに
より全く反射されることを引起こしてもよいことは、認
められるであろう。しかしながら、概して、実質的にコ
リメートされた光により、検出器28の２つの半分32およ
び34は、マイクロプリズムアレイを介して通過する任意
の光により一様に照明されるであろう。検出器28の第１
および第２のセグメント32および34からの信号の差動和
が実質的にゼロであるときには、光ビームがディスク22
の上に適正に合焦されることを示す。
されない程度の小さい変形は、いくらかの光が透過さ
れ、かついくらかの光がマイクロプリズムアレイ26Aに
より全く反射されることを引起こしてもよいことは、認
められるであろう。しかしながら、概して、実質的にコ
リメートされた光により、検出器28の２つの半分32およ
び34は、マイクロプリズムアレイを介して通過する任意
の光により一様に照明されるであろう。検出器28の第１
および第２のセグメント32および34からの信号の差動和
が実質的にゼロであるときには、光ビームがディスク22
の上に適正に合焦されることを示す。
もし対物レンズ24が、前に進むビームを、光ディスク
の表面を超えた点、すなわち過度に合焦された状態に収
束すれば、マイクロプリズムアレイ26Aの上に入射する
反射されたビームは、コリメートされない発散する光ビ
ームであろう。発散する光ビームがマイクロプリズムア
レイ26Aの上に降りるときは、臨界角θｃより小さい角
度である光線は、マイクロプリズムから検出器28の方へ
屈折され、また臨界角より大きい角度における光線は、
斜辺42において内部に反射され、かつ水平の表面上に配
置された吸収被覆44により吸収されるであろう。したが
って、第６図において例示されるように、検出器28の第
１のセグメント32は、検出器28の第２のセグメント34が
受取るであろうより多くの量の光を受取るであろう。し
たがって、検出器の第１および第２のセクメント32およ
び34からの信号の差動和はゼロでなくなり、ディスク22
の上に入射する光は過度に合焦されていることおよびそ
れが過度に合焦されている程度を示す。
の表面を超えた点、すなわち過度に合焦された状態に収
束すれば、マイクロプリズムアレイ26Aの上に入射する
反射されたビームは、コリメートされない発散する光ビ
ームであろう。発散する光ビームがマイクロプリズムア
レイ26Aの上に降りるときは、臨界角θｃより小さい角
度である光線は、マイクロプリズムから検出器28の方へ
屈折され、また臨界角より大きい角度における光線は、
斜辺42において内部に反射され、かつ水平の表面上に配
置された吸収被覆44により吸収されるであろう。したが
って、第６図において例示されるように、検出器28の第
１のセグメント32は、検出器28の第２のセグメント34が
受取るであろうより多くの量の光を受取るであろう。し
たがって、検出器の第１および第２のセクメント32およ
び34からの信号の差動和はゼロでなくなり、ディスク22
の上に入射する光は過度に合焦されていることおよびそ
れが過度に合焦されている程度を示す。
第７図は、レーザビームが、光ディスク22の表面の前
の点に収束する場合、すなわち、不足に合焦された状態
を概略的に例示する。この場合には、コリメートされな
い収束する光線は、マイクロプリズムアレイ26Aの上に
入射する。もう一度、臨界角より大きい角度でマイクロ
プリズムの斜辺42を打つ光線は、内部に反射され、かつ
吸収被覆44により吸収され、また臨界角より少ない角度
においてマイクロプリズムを打つ光線は、各マイクロプ
リズムから、検出器28の上に屈折される。収束する光線
が反射されたビームにあるときには、検出器28の第２の
セグメント34は、第１のセグメント32より多くの光を受
取る。検出器28の第１および第２のセグメントからの信
号は、次いで差動増幅器30により合計され、ゼロでない
信号を結果として生じ、ディスク22の上に入射する光は
不足に合焦されていることおよびそれが不足に合焦され
ている程度を示す。
の点に収束する場合、すなわち、不足に合焦された状態
を概略的に例示する。この場合には、コリメートされな
い収束する光線は、マイクロプリズムアレイ26Aの上に
入射する。もう一度、臨界角より大きい角度でマイクロ
プリズムの斜辺42を打つ光線は、内部に反射され、かつ
吸収被覆44により吸収され、また臨界角より少ない角度
においてマイクロプリズムを打つ光線は、各マイクロプ
リズムから、検出器28の上に屈折される。収束する光線
が反射されたビームにあるときには、検出器28の第２の
セグメント34は、第１のセグメント32より多くの光を受
取る。検出器28の第１および第２のセグメントからの信
号は、次いで差動増幅器30により合計され、ゼロでない
信号を結果として生じ、ディスク22の上に入射する光は
不足に合焦されていることおよびそれが不足に合焦され
ている程度を示す。
第８図は、焦点感応性光構成要素の第２の実施例26B
を概略的に例示する。この実施例においては、焦点感応
性光構成要素26Bは、層構成を含み、それは実質的に透
明な光プレート48および光吸収材料50の交互の層を含
む。１つの実施例においては、光吸収材料50は、接着剤
の形状であり、透明なプレート48の屈折率より小さい屈
折率を有する。これは、構成26B内の各インタフェース
において臨界角の反射が起こることを許容する。マイク
ロプリズムアレイ26Aのように、層構成46の透明なプレ
ート48および光吸収接着剤50は、コリメートされた状態
における入来光が臨界角θｃの近くでありそこでは表面
透過率は約50％であろうような角度で交互に層にされ
る。第９図は、光スポットが光ディスク22の表面上に正
確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合に
は、実質的にコリメートされた光は、ビームスプリッタ
16のビームスプリッタインタフェース18により（第１
図）、層構成26Bの上に反射されるであろう。もし反射
されたビームが、臨界角より大きいまたは臨界角に等し
い角度で吸収材料50および透明のプレート48の間のイン
タフェースを打てば、入射ビームは反射されるであろ
う。ビームが層インタフェースを打つたびに、それは入
射角で反射され、かつ結局層構成26Bから屈折されるで
あろう。合焦された状態においては、入射光は、層構成
26Bに実質的に垂直にコリメートされ、かつしたがって
層構成26Bをほぼ臨界角で打つであろう。したがって、
入射光が、それが結局層構成26Bからかつ検出器28の上
に屈折されるまで、各層インタフェースにおいて反射さ
れるであろう。第９図において例示されるように、光デ
ィスク22の表面上に反射されたビームが合焦されるとき
には、分割検出器28の双方のセグメント32および34は実
質的に同一の量の光を受取る。これは、層構成26Bの上
に入射する光線は実質的にコリメートされるという事実
のためである。したがって、分割検出器28の各半分32お
よび34により生じられた信号の差動和はゼロであり、対
物レンズ24が、その上に記録された情報の正確な読出し
のために光ディスク22から適正な距離にあることを示
す。入射光が、ディスク22の表面を超えた点、すなわ
ち、過度に合焦された状態において合焦するようになる
ときには、発散する光線は、層構成26Bの上に入射する
反射されたビームに含まれるであろう。したがって、第
10図において見られるように、反射されたビームの上半
分に含まれた光線は、反射されたビームの下半分に含ま
れた光線より大きいグレージング角において層構成26B
を打つ。したがって、層構成26Bの上半分を打つ光線
は、臨界角より大きい角度であり、かつしたがって入射
角において吸収材料50および透明のプレート48の間の層
インタフェースにおいて反射されるであろう。したがっ
て、光線が層構成26Bを介して伝搬するとき、それらは
光が層インタフェースを打つたびに反射され、かつ結局
層構成から屈折されるであろう。反対に、層構成の下半
分を打つ光線は、より急な角度であろう。もしこのより
急な角度が、臨界角より少ないかまたは臨界角に等しい
ならば、各インタフェースを打つ光は、吸収材料50によ
り吸収されるであろう。層構成26Bの上半分の上に入射
する光線は、透明プレート吸収材料インタフェースによ
り反射され、かつ層構成26Bから屈折される。層構成の
下半分の上に入射する光線は、層50に吸収される。した
がって、検出器28の第２のセグメント32は、セグメント
34より多い量の光を受取るであろう。検出器28の各セグ
メント32および34は、受取られた光の量に比例する信号
を発生する。その大きさおよび符号が入射光の収束また
は発散特性に関連するこれらの信号の差動和は、次いで
焦点サーボ（示されない）への入力として利用され、必
要とされる補正の量および方向を示す。この例において
は、差動和の符号は、ディスク22の上に入射するビーム
は過度に合焦されていることを示し、かつ振幅はどんな
に遠くにそれが過度に合焦されるかに比例するであろ
う。
を概略的に例示する。この実施例においては、焦点感応
性光構成要素26Bは、層構成を含み、それは実質的に透
明な光プレート48および光吸収材料50の交互の層を含
む。１つの実施例においては、光吸収材料50は、接着剤
の形状であり、透明なプレート48の屈折率より小さい屈
折率を有する。これは、構成26B内の各インタフェース
において臨界角の反射が起こることを許容する。マイク
ロプリズムアレイ26Aのように、層構成46の透明なプレ
ート48および光吸収接着剤50は、コリメートされた状態
における入来光が臨界角θｃの近くでありそこでは表面
透過率は約50％であろうような角度で交互に層にされ
る。第９図は、光スポットが光ディスク22の表面上に正
確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合に
は、実質的にコリメートされた光は、ビームスプリッタ
16のビームスプリッタインタフェース18により（第１
図）、層構成26Bの上に反射されるであろう。もし反射
されたビームが、臨界角より大きいまたは臨界角に等し
い角度で吸収材料50および透明のプレート48の間のイン
タフェースを打てば、入射ビームは反射されるであろ
う。ビームが層インタフェースを打つたびに、それは入
射角で反射され、かつ結局層構成26Bから屈折されるで
あろう。合焦された状態においては、入射光は、層構成
26Bに実質的に垂直にコリメートされ、かつしたがって
層構成26Bをほぼ臨界角で打つであろう。したがって、
入射光が、それが結局層構成26Bからかつ検出器28の上
に屈折されるまで、各層インタフェースにおいて反射さ
れるであろう。第９図において例示されるように、光デ
ィスク22の表面上に反射されたビームが合焦されるとき
には、分割検出器28の双方のセグメント32および34は実
質的に同一の量の光を受取る。これは、層構成26Bの上
に入射する光線は実質的にコリメートされるという事実
のためである。したがって、分割検出器28の各半分32お
よび34により生じられた信号の差動和はゼロであり、対
物レンズ24が、その上に記録された情報の正確な読出し
のために光ディスク22から適正な距離にあることを示
す。入射光が、ディスク22の表面を超えた点、すなわ
ち、過度に合焦された状態において合焦するようになる
ときには、発散する光線は、層構成26Bの上に入射する
反射されたビームに含まれるであろう。したがって、第
10図において見られるように、反射されたビームの上半
分に含まれた光線は、反射されたビームの下半分に含ま
れた光線より大きいグレージング角において層構成26B
を打つ。したがって、層構成26Bの上半分を打つ光線
は、臨界角より大きい角度であり、かつしたがって入射
角において吸収材料50および透明のプレート48の間の層
インタフェースにおいて反射されるであろう。したがっ
て、光線が層構成26Bを介して伝搬するとき、それらは
光が層インタフェースを打つたびに反射され、かつ結局
層構成から屈折されるであろう。反対に、層構成の下半
分を打つ光線は、より急な角度であろう。もしこのより
急な角度が、臨界角より少ないかまたは臨界角に等しい
ならば、各インタフェースを打つ光は、吸収材料50によ
り吸収されるであろう。層構成26Bの上半分の上に入射
する光線は、透明プレート吸収材料インタフェースによ
り反射され、かつ層構成26Bから屈折される。層構成の
下半分の上に入射する光線は、層50に吸収される。した
がって、検出器28の第２のセグメント32は、セグメント
34より多い量の光を受取るであろう。検出器28の各セグ
メント32および34は、受取られた光の量に比例する信号
を発生する。その大きさおよび符号が入射光の収束また
は発散特性に関連するこれらの信号の差動和は、次いで
焦点サーボ（示されない）への入力として利用され、必
要とされる補正の量および方向を示す。この例において
は、差動和の符号は、ディスク22の上に入射するビーム
は過度に合焦されていることを示し、かつ振幅はどんな
に遠くにそれが過度に合焦されるかに比例するであろ
う。
第11図は、ディスクにおける不足に合焦された状態を
示す収束する光線が、層構成26Bの上に入射する場合を
概略的に例示する。この場合には、第11図において見ら
れるように、反射されたビームの上半分に含まれた光線
は急な角度で層インタフェースを打ち、また反射された
ビームの下半分に含まれた光線はよりグレージングする
角度で層構成の下半分を打つ。したがって、上に論議さ
れるように、臨界角より少ないかまたは臨界角に等しい
急な角度で層構成26Bの上に入射する光は、吸収材料50
により吸収されるであろう。反対に、よりグレージング
する角度において層インタフェースの上に入射する光
は、もし臨界角より大きければ、各層インタフェースに
おいて反射され、かつ層構成26Bから屈折されるであろ
う。もう一度、検出器28の一方のセグメント34は、他方
のセグメント32より大きい量の照射を受取るであろう。
次いで、検出器の各半分32および34の上に入射する照射
量における差異は、上に論議されたように存在する焦点
誤差の程度を決定するために使用される。
示す収束する光線が、層構成26Bの上に入射する場合を
概略的に例示する。この場合には、第11図において見ら
れるように、反射されたビームの上半分に含まれた光線
は急な角度で層インタフェースを打ち、また反射された
ビームの下半分に含まれた光線はよりグレージングする
角度で層構成の下半分を打つ。したがって、上に論議さ
れるように、臨界角より少ないかまたは臨界角に等しい
急な角度で層構成26Bの上に入射する光は、吸収材料50
により吸収されるであろう。反対に、よりグレージング
する角度において層インタフェースの上に入射する光
は、もし臨界角より大きければ、各層インタフェースに
おいて反射され、かつ層構成26Bから屈折されるであろ
う。もう一度、検出器28の一方のセグメント34は、他方
のセグメント32より大きい量の照射を受取るであろう。
次いで、検出器の各半分32および34の上に入射する照射
量における差異は、上に論議されたように存在する焦点
誤差の程度を決定するために使用される。
第12図は、この発明と一致した焦点感応性光構成要素
のさらに他の実施例26Cを例示する。この実施例におい
ては、焦点感応性光構成要素は、格子バー54の対応する
アレイに結合された、円筒マイクロレンズ52のアレイを
含む。好ましくは、アレイ52における各円筒マイクロレ
ンズは、実質的に同一の曲率半径を有し、そのためアレ
イにおけるマイクロレンズのすべては実質的に同一の焦
点長さを有する。各レンズ−バーの対は、ナイフエッジ
原理の上に動作するように、構成されかつ配置される。
したがって、格子バー54のアレイは、各マイクロレンズ
の焦点が格子バーの１つの端縁にあり、そのため格子バ
ー54のアレイにおける各格子バーおよびマイクロレンズ
52のアレイにおける各マイクロレンズの間に１対１の関
係が確立されるように位置される。格子バーは、好まし
くは、ある形状の光吸収材料を含み、予め定められた間
隔に間隔を開けられる。
のさらに他の実施例26Cを例示する。この実施例におい
ては、焦点感応性光構成要素は、格子バー54の対応する
アレイに結合された、円筒マイクロレンズ52のアレイを
含む。好ましくは、アレイ52における各円筒マイクロレ
ンズは、実質的に同一の曲率半径を有し、そのためアレ
イにおけるマイクロレンズのすべては実質的に同一の焦
点長さを有する。各レンズ−バーの対は、ナイフエッジ
原理の上に動作するように、構成されかつ配置される。
したがって、格子バー54のアレイは、各マイクロレンズ
の焦点が格子バーの１つの端縁にあり、そのため格子バ
ー54のアレイにおける各格子バーおよびマイクロレンズ
52のアレイにおける各マイクロレンズの間に１対１の関
係が確立されるように位置される。格子バーは、好まし
くは、ある形状の光吸収材料を含み、予め定められた間
隔に間隔を開けられる。
第12図ないし第15図において例示されるように、格子
バーアレイ54に結合されるマイクロレンズアレイ52は、
装置の上に入射する光のコリメーション状態を検出する
ように構成されかつ配置される。２つの先の実施例のよ
うに、装置の上に入射するコリメートされた光は合焦さ
れた状態を示し、発散する光は過度に合焦された状態に
対応し、かつ収束する光は不足に合焦された状態を表わ
す。第13図は、ミクロ構造26Cを介したコリメートされ
たまたは平行な光線の経路を概略的に例示する。第13図
において見られるように、コリメートされた光、すなわ
ち、ミクロ構造26Cの表面に実質的に垂直の光は、アレ
イのマイクロレンズ52の上に入射する。マイクロレンズ
52のアレイにおける各マイクロレンズは、その対応する
格子バーの端縁をちょうどグレージングする点に光の一
部分を収束するであろう。したがって、検出器28の双方
のセグメント32および34は、実質的に等しい量の光を受
取り、それは合焦状態を示すであろう。
バーアレイ54に結合されるマイクロレンズアレイ52は、
装置の上に入射する光のコリメーション状態を検出する
ように構成されかつ配置される。２つの先の実施例のよ
うに、装置の上に入射するコリメートされた光は合焦さ
れた状態を示し、発散する光は過度に合焦された状態に
対応し、かつ収束する光は不足に合焦された状態を表わ
す。第13図は、ミクロ構造26Cを介したコリメートされ
たまたは平行な光線の経路を概略的に例示する。第13図
において見られるように、コリメートされた光、すなわ
ち、ミクロ構造26Cの表面に実質的に垂直の光は、アレ
イのマイクロレンズ52の上に入射する。マイクロレンズ
52のアレイにおける各マイクロレンズは、その対応する
格子バーの端縁をちょうどグレージングする点に光の一
部分を収束するであろう。したがって、検出器28の双方
のセグメント32および34は、実質的に等しい量の光を受
取り、それは合焦状態を示すであろう。
合焦からはずれた状態を示すデコリメートされた光
は、２つの形状、収束または発散の１つの形をとっても
よい。第14図において概略的に例示された、過度に合焦
された状態を示す、発散の場合においては、デコリメー
トされた光ビームの上半分における光線は、マイクロレ
ンズによりアレイの上半分に合焦され、そのため光が格
子バーの間に、かつ検出器28の上に向けられる。反対
に、発散する光ビームの低い方の半分に含まれた光線
は、光がその関連した格子バー内の点に向けられ、かつ
吸収されるであろうように、アレイの低い方の半分にお
いて各マイクロレンズにより合焦されるであろう。した
がって、実質的には、検出器28の第２のセグメント34に
は光が透過されないであろう。
は、２つの形状、収束または発散の１つの形をとっても
よい。第14図において概略的に例示された、過度に合焦
された状態を示す、発散の場合においては、デコリメー
トされた光ビームの上半分における光線は、マイクロレ
ンズによりアレイの上半分に合焦され、そのため光が格
子バーの間に、かつ検出器28の上に向けられる。反対
に、発散する光ビームの低い方の半分に含まれた光線
は、光がその関連した格子バー内の点に向けられ、かつ
吸収されるであろうように、アレイの低い方の半分にお
いて各マイクロレンズにより合焦されるであろう。した
がって、実質的には、検出器28の第２のセグメント34に
は光が透過されないであろう。
反射されたビームに含まれた光線が収束し、不足に合
焦された状態を示すときには、逆が真のままである。第
15図において概略的に描かれるように、ミクロ構造26C
の高い方の部分を打つ光線は、アレイ52の高い方の半分
においてマイクロレンズにより合焦され、そのため光は
各マイクロレンズの関連した格子バー内の点に向けられ
る。したがって、実質的には、ミクロ構造26Cの高い方
の半分の上に入射する反射されたビームにおける光のす
べては格子バー54のアレイにより吸収され、そのため実
質的には検出器28の第１のセグメント32の上に光は入射
しないであろう。しかしながら、収束するビームの低い
方の半分における光線は、光が格子バーの間の空間を介
して、かつ検出器28の第２のセグメント34の上に向けら
れるように、ミクロ構造26Cの低い方の半分において各
マイクロレンズにより合焦されるであろう。
焦された状態を示すときには、逆が真のままである。第
15図において概略的に描かれるように、ミクロ構造26C
の高い方の部分を打つ光線は、アレイ52の高い方の半分
においてマイクロレンズにより合焦され、そのため光は
各マイクロレンズの関連した格子バー内の点に向けられ
る。したがって、実質的には、ミクロ構造26Cの高い方
の半分の上に入射する反射されたビームにおける光のす
べては格子バー54のアレイにより吸収され、そのため実
質的には検出器28の第１のセグメント32の上に光は入射
しないであろう。しかしながら、収束するビームの低い
方の半分における光線は、光が格子バーの間の空間を介
して、かつ検出器28の第２のセグメント34の上に向けら
れるように、ミクロ構造26Cの低い方の半分において各
マイクロレンズにより合焦されるであろう。
上に述べられた実施例におけるように、検出器28の各
セグメント32および34は、受取られた光の量に比例する
信号を発生する。それの大きさおよび符号がビームサン
プルの収束または発散特性に関連する、これらの信号の
差動和は、ついで焦点サーボ（示されない）への入力と
して利用され、必要とされる補正の量および方向を示
す。
セグメント32および34は、受取られた光の量に比例する
信号を発生する。それの大きさおよび符号がビームサン
プルの収束または発散特性に関連する、これらの信号の
差動和は、ついで焦点サーボ（示されない）への入力と
して利用され、必要とされる補正の量および方向を示
す。
第16図は、この発明のさらに他の実施例を例示し、そ
こにおいて、焦点感応性光構成要素26Dは透明の光プレ
ート56のアレイを含み、各々が、その低い方の表面に与
えられた高度に反射性の干渉フィルタ要素58を有する。
好ましくは、各干渉フィルタ要素58は、多層干渉被覆を
含み、かつ特定の波長に同調される。
こにおいて、焦点感応性光構成要素26Dは透明の光プレ
ート56のアレイを含み、各々が、その低い方の表面に与
えられた高度に反射性の干渉フィルタ要素58を有する。
好ましくは、各干渉フィルタ要素58は、多層干渉被覆を
含み、かつ特定の波長に同調される。
先の実施例のすべてについてのように、焦点感応性光
構成要素26Dは、コリメートされた入射光に応答して実
質的に一様の量および強度の光を透過し、対物レンズ24
がディスク22の上に適正に合焦されていることを意味す
る。しかしながら、もしビームサンプルの入射光がデコ
リメートされれば、すなわち、発散または入射線のどち
らかを含めば、焦点からはずれた状態が確立される。
構成要素26Dは、コリメートされた入射光に応答して実
質的に一様の量および強度の光を透過し、対物レンズ24
がディスク22の上に適正に合焦されていることを意味す
る。しかしながら、もしビームサンプルの入射光がデコ
リメートされれば、すなわち、発散または入射線のどち
らかを含めば、焦点からはずれた状態が確立される。
好ましくは、各フィルタ要素58は、サンプルビームの
光軸に関して予め定められた角度φ０において調整され
る。第17図は、干渉フィルタ要素のための一般的な特性
曲線のグラフによる例示であり、フィルタの上の光の入
射角の関数として、フィルタを介して透過される光の強
度を示す。この曲線60の急な勾配部分の上に光が入るよ
うに干渉要素58の角度φ０を選択することにより、フィ
ルタ要素の角度感応性は向上される。第17図を見ること
により容易に理解できるように、光の入射角における小
さいずれは、光の強度における非常に大きい変化を結果
として生ずる。したがって、φ０より下の角度において
は、光の強度は、低いかまたは鈍く現われる。反対に、
φ０より上の角度においては、光の強度は、高いかまた
は明るく現われる。したがって、分割検出器28の２つの
半分32および34の上に入射する光の強度における差異
は、サンプルビームのコリメーションの状態を決定する
ように利用することができる。これは、それを引用する
ことによりここに援用される、タジマ氏の米国特許第4,
504,938号において示される。
光軸に関して予め定められた角度φ０において調整され
る。第17図は、干渉フィルタ要素のための一般的な特性
曲線のグラフによる例示であり、フィルタの上の光の入
射角の関数として、フィルタを介して透過される光の強
度を示す。この曲線60の急な勾配部分の上に光が入るよ
うに干渉要素58の角度φ０を選択することにより、フィ
ルタ要素の角度感応性は向上される。第17図を見ること
により容易に理解できるように、光の入射角における小
さいずれは、光の強度における非常に大きい変化を結果
として生ずる。したがって、φ０より下の角度において
は、光の強度は、低いかまたは鈍く現われる。反対に、
φ０より上の角度においては、光の強度は、高いかまた
は明るく現われる。したがって、分割検出器28の２つの
半分32および34の上に入射する光の強度における差異
は、サンプルビームのコリメーションの状態を決定する
ように利用することができる。これは、それを引用する
ことによりここに援用される、タジマ氏の米国特許第4,
504,938号において示される。
第18図は、第１の焦点からはずれた状態を概略的に例
示し、そこにおいてサンプルビームに含まれた光線は発
散する。好ましくは、第18図において例示されるよう
に、各光線は、ミクロ構造26Dを介して透過されるより
前に少なくとも２つの反射を経験し、かつそれが光構成
要素26Dの上に入射する位置にかかわらず、いくらかの
光が透過される。しかしながら、第18A図において拡大
円Ａにおいて例示されるように、光が干渉要素58を打つ
角度φ１は、φ０より小さい。したがって、第17図にお
いて示された特性曲線を見ることから、光構成要素26D
の高い方の半分により透過された発散する光線は、領域
を打つコリメートされた光線より少ない強度であること
がわかるであろう。反対に、第18B図、拡大円Ｂを参照
すると、光構成要素26Dの低い方の半分により透過され
た発散する光線は、干渉要素58を角度φ２において打
ち、それはφ０より大きく、したがってコリメートされ
た線がそうであろうより明るい。しかしながら、サンプ
ルビームに含まれた光線は、ただ一度反射された後でミ
クロ構造26Dを介して透過されてもよいことは、理解さ
れるであろう。
示し、そこにおいてサンプルビームに含まれた光線は発
散する。好ましくは、第18図において例示されるよう
に、各光線は、ミクロ構造26Dを介して透過されるより
前に少なくとも２つの反射を経験し、かつそれが光構成
要素26Dの上に入射する位置にかかわらず、いくらかの
光が透過される。しかしながら、第18A図において拡大
円Ａにおいて例示されるように、光が干渉要素58を打つ
角度φ１は、φ０より小さい。したがって、第17図にお
いて示された特性曲線を見ることから、光構成要素26D
の高い方の半分により透過された発散する光線は、領域
を打つコリメートされた光線より少ない強度であること
がわかるであろう。反対に、第18B図、拡大円Ｂを参照
すると、光構成要素26Dの低い方の半分により透過され
た発散する光線は、干渉要素58を角度φ２において打
ち、それはφ０より大きく、したがってコリメートされ
た線がそうであろうより明るい。しかしながら、サンプ
ルビームに含まれた光線は、ただ一度反射された後でミ
クロ構造26Dを介して透過されてもよいことは、理解さ
れるであろう。
第19図は、サンプルビームに含まれた光線が収束す
る、反対の焦点から離れた状態を概略的に例示する。第
19図において例示されるように、各光は、ミクロ構造26
Dを介して透過されるより前に少なくとも２つの反射を
経験し、かつ、上のように、いくらかの光は、その上に
それが打つ構成要素26Dの上の位置にかかわらず透過さ
れる。しかしながら、第19A図における拡大円Ａにおい
て例示されるように、光が干渉要素58を打つ角度φ
３は、φ０より大きい。したがって、第17図において示
される特性曲線を見ることから、集束光ビームの高い方
の半分に含まれた光線は、コリメートされた光線のそれ
より大きい強度で透過されるであろうことがわかるであ
ろう。反対に、第19B図、拡大円Ｂを参照すると、集束
する線の低い方の半分に含まれた光線は、角度φ４にお
いて干渉要素58を打ち、それはφ０より少なく、かつコ
リメートされた線がそうであろうより少ない強度により
透過されるであろう。
る、反対の焦点から離れた状態を概略的に例示する。第
19図において例示されるように、各光は、ミクロ構造26
Dを介して透過されるより前に少なくとも２つの反射を
経験し、かつ、上のように、いくらかの光は、その上に
それが打つ構成要素26Dの上の位置にかかわらず透過さ
れる。しかしながら、第19A図における拡大円Ａにおい
て例示されるように、光が干渉要素58を打つ角度φ
３は、φ０より大きい。したがって、第17図において示
される特性曲線を見ることから、集束光ビームの高い方
の半分に含まれた光線は、コリメートされた光線のそれ
より大きい強度で透過されるであろうことがわかるであ
ろう。反対に、第19B図、拡大円Ｂを参照すると、集束
する線の低い方の半分に含まれた光線は、角度φ４にお
いて干渉要素58を打ち、それはφ０より少なく、かつコ
リメートされた線がそうであろうより少ない強度により
透過されるであろう。
検出器28の２つの半分32および34を打つ光線の強度に
おける差異は、焦点誤差信号を発生する。検出器28の高
い方の半分32が検出器の低い方の半分34より大きい光の
強度を受取るときには、それは、右のサンプルは集束す
る光線を含みかつレンズ24はディスクの上に不足に合焦
されることの表示である。反対に、検出器28の高い方の
半分32が低い方の半分34より少ない光の強度を受取ると
きには、それは、ビームサンプルは発散する線を含み、
過度に合焦された状態を意味することの表示である。
おける差異は、焦点誤差信号を発生する。検出器28の高
い方の半分32が検出器の低い方の半分34より大きい光の
強度を受取るときには、それは、右のサンプルは集束す
る光線を含みかつレンズ24はディスクの上に不足に合焦
されることの表示である。反対に、検出器28の高い方の
半分32が低い方の半分34より少ない光の強度を受取ると
きには、それは、ビームサンプルは発散する線を含み、
過度に合焦された状態を意味することの表示である。
この発明の多くの他の修正および代わりの実施例は、
前述の説明に鑑み、当業者には明らかであろう。構成の
詳細は、実質的にこの発明の精神から逸脱することなし
に変更されてもよく、かつ前掲の特許請求の範囲の範囲
内に起こるすべての修正の排他的な使用は、留保され
る。
前述の説明に鑑み、当業者には明らかであろう。構成の
詳細は、実質的にこの発明の精神から逸脱することなし
に変更されてもよく、かつ前掲の特許請求の範囲の範囲
内に起こるすべての修正の排他的な使用は、留保され
る。
第１図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面上に
適正に合焦される、反射された光ビームの伝搬角度を検
出するための光システムの概略的な表示である。 第２図は、そこにおいてビームがディスクの前に合焦さ
れる、光ビームの伝搬角度を検出するための光システム
の概略的な表示である。 第３図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面を超
えて合焦される、光ビームの伝搬角度を検出するための
光システムの概略的な表示である。 第４図は、マイクロプリズムのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第５図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第４図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第６図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第７図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第８図は、臨界角要素の層アレイを組入れる、光要素ミ
クロ構造の概略図である。 第９図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第８図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第10図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第11図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第12図は、マイクロレンズのアレイを組入れる、光要素
ミクロ構造の概略図である。 第13図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第12図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第14図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第12図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第15図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第12図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第16図は、干渉フィルタ要素の層アレイを組入れる、光
要素ミクロ構造の概略図である。 第17図は、フィルタ要素の角度の関数としての、透過さ
れた光の強度の例示の特性曲線のグラフによる表示であ
る。 第18図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第16図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第18A図は、第18図において例示されたミクロ構造の高
い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大された
概略図である。 第18B図は、第18図において例示されたミクロ構造の低
い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大された
概略図である。 第19図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第16図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第19A図は、第19図において例示されたミクロ構造の高
い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大された
概略図である。 第19B図は、第19図において例示されたミクロ構造の低
い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大された
概略図である。 図において、10は光学システム、12は光源、14はコリメ
ートレンズ、16はビームスプリッタ、18はビームスプリ
ットインタフェース、20は４分の１波プレート、24は対
物レンズ、26は光構成要素、26Aはマイクロプリズムア
レイ、26Bは層構成、26Cおよび26Dはミクロ構造、28は
検出器、42は斜辺、44は吸収被覆、46は層構成、48は光
プレート、50は光吸収材料、52はマイクロレンズアレ
イ、54は格子バー、58は干渉フィルタ要素である。
適正に合焦される、反射された光ビームの伝搬角度を検
出するための光システムの概略的な表示である。 第２図は、そこにおいてビームがディスクの前に合焦さ
れる、光ビームの伝搬角度を検出するための光システム
の概略的な表示である。 第３図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面を超
えて合焦される、光ビームの伝搬角度を検出するための
光システムの概略的な表示である。 第４図は、マイクロプリズムのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第５図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第４図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第６図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第７図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第８図は、臨界角要素の層アレイを組入れる、光要素ミ
クロ構造の概略図である。 第９図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第８図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第10図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第11図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第12図は、マイクロレンズのアレイを組入れる、光要素
ミクロ構造の概略図である。 第13図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第12図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第14図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第12図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第15図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第12図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第16図は、干渉フィルタ要素の層アレイを組入れる、光
要素ミクロ構造の概略図である。 第17図は、フィルタ要素の角度の関数としての、透過さ
れた光の強度の例示の特性曲線のグラフによる表示であ
る。 第18図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第16図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第18A図は、第18図において例示されたミクロ構造の高
い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大された
概略図である。 第18B図は、第18図において例示されたミクロ構造の低
い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大された
概略図である。 第19図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第16図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第19A図は、第19図において例示されたミクロ構造の高
い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大された
概略図である。 第19B図は、第19図において例示されたミクロ構造の低
い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大された
概略図である。 図において、10は光学システム、12は光源、14はコリメ
ートレンズ、16はビームスプリッタ、18はビームスプリ
ットインタフェース、20は４分の１波プレート、24は対
物レンズ、26は光構成要素、26Aはマイクロプリズムア
レイ、26Bは層構成、26Cおよび26Dはミクロ構造、28は
検出器、42は斜辺、44は吸収被覆、46は層構成、48は光
プレート、50は光吸収材料、52はマイクロレンズアレ
イ、54は格子バー、58は干渉フィルタ要素である。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−117739（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−139938（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−282764（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−133913（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G11B 7/09
G11B 7/135
G01J 3/00 - 3/52
G01J 4/00 - 4/04
G01J 9/00 - 9/04
G01J 1/00 - 1/60
ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (30)
- 【請求項１】光ビームのコリメーション状態及び角度を
検出するための装置において、 前記光ビームの経路内に配置された実質的に平面の光ミ
クロ構造要素であって、当該光ミクロ構造要素は、前記
実質的平面に入射した光ビームの入射角度に応じて、前
記光ビームの伝搬の方向を変化させるように配置された
光ミクロ構造要素と、及び 前記光ビームの角度に対応する信号を発生するように構
成され且つ前記光ミクロ構造要素に関して配置された光
検出器と、 を含む装置において、 前記光ミクロ構造要素は、マイクロプリズムを含み、 前記マイクロプリズムは、入って来る平行光線の全内部
反射のために、ほぼ臨界角において位置決めされる斜辺
を有する装置。 - 【請求項２】請求項１記載の装置において、吸収被覆
は、不所望の反射を減少させるために前記斜辺に隣接し
た前記マイクロプリズムの側部に与えられる装置。 - 【請求項３】請求項１記載の装置において、前記光ミク
ロ構造要素として、マイクロプリズムに代えて、収束マ
イクロレンズを含み、 前記収束マイクロレンズに結合された格子バーをさらに
含む装置。 - 【請求項４】請求項３記載の装置において、前記格子バ
ーは、前記収束マイクロレンズが入って来る平行光線を
前記格子バーの端縁に収束するように前記収束マイクロ
レンズに関して調節される装置。 - 【請求項５】請求項１記載の装置において、前記光ミク
ロ構造要素として、マイクロプリズムに代えて、交互の
透明の光プレートの層及び光吸収材料の層を含む複数個
の層インターフェースを有する層構造を含む装置。 - 【請求項６】請求項５記載の装置において、前記層イン
タフェースの各々は、入って来る平行光線のための全内
部反射のためにほぼ臨界角に位置決めされる装置。 - 【請求項７】請求項１記載の装置において、前記光ミク
ロ構造要素として、マイクロプリズムに代えて、交互の
干渉フィルタ要素及び透明の光プレートのアレイを含む
装置。 - 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記干渉フ
ィルタ要素は、入射光線が前記光ミクロ構造要素内で少
なくとも２回反射されるように調整される装置。 - 【請求項９】光ビームのコリメーション状態及び角度を
検出するための装置であって、 光ビームを生成する光源と、 複数のミクロ構造光要素を含む実質的に平面の光要素ア
レイであって、当該ミクロ構造光要素のそれぞれは、前
記実質的平面に入射した光ビームの入射角度に応じて、
前記光の伝搬の方向を変化させるように配置された光要
素アレイと、及び前記光要素アレイを介して伝搬した後
に、前記光を受ける光検出器と、 を含む装置において、 前記光要素アレイは、複数のマイクロプリズムを有する
マイクロプリズムのアレイを含み、 前記マイクロプリズムのそれぞれは、入って来る平行光
線の全内部反射のために、ほぼ臨界角において位置決め
される斜辺を有する装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の装置において、吸収被覆
は、不所望の反射を減少させるために、前記斜辺に隣接
した前記マイクロプリズムのそれぞれの側部に与えられ
る装置。 - 【請求項１１】請求項９記載の装置において、前記光要
素アレイとして、マイクロプリズムのアレイに代えて、
複数の収束マイクロレンズを有する収束マイクロレンズ
のアレイを含み、 前記収束マイクロレンズのアレイに対応して結合され複
数の格子バーを有する格子バーのアレイをさらに含み、
各マイクロレンズは、関連する格子バーを有するように
なっている装置。 - 【請求項１２】請求項11記載の装置において、前記格子
バーのアレイは、各マイクロレンズが入って来る平行光
線をその関連する格子バーの端縁に収束するように前記
マイクロレンズのアレイに関して調節される装置。 - 【請求項１３】請求項９記載の装置において、前記光要
素アレイとして、マイクロプリズムのアレイに代えて、
交互の透明の光プレートの層及び光吸収材料の層を含む
複数個の層インターフェースを有する層構造を含む装
置。 - 【請求項１４】請求項13記載の装置において、前記層イ
ンタフェースの各々は、入って来る平行光線のための全
内部反射のためにほぼ臨界角に位置決めされる装置。 - 【請求項１５】請求項９記載の装置において、前記光要
素アレイとして、マイクロプリズムのアレイに代えて、
交互の干渉フィルタ要素及び実質的に透明の光プレート
のアレイを含む装置。 - 【請求項１６】請求項15記載の装置において、前記干渉
フィルタ要素は、入射光線が前記光要素アレイ内で少な
くとも２回反射されるように調整される装置。 - 【請求項１７】光ビームのコリメーション状態及び角度
を検出するための装置において、 光源と、 前記光源の経路に位置決めされたコリメートレンズと、 偏光感応性ビームスプリットインタフェースを有するビ
ームスプリッタであって、前記コリメートレンズから受
け取られた光を伝達するように構成され且つ配置された
ビームスプリッタと、 前記光の部分が反射される反射表面上に前記光を収束す
るための対物レンズと、前記反射した光の経路内に配置
された実質的に平面の光ミクロ構造要素であって、当該
光ミクロ構造要素は、前記実質的平面に入射した光ビー
ムの入射角度に応じて、前記反射した光の伝搬の方向を
変化させるように配置された光ミクロ構造要素と、及び 少なくとも２つの光感知領域を有する光検出器であっ
て、前記反射した光の角度ずれに対応する信号を発生す
るように前記光ミクロ構造要素に関して構成され且つ配
置された光検出器と、 を含む装置において、 前記光ミクロ構造要素は、前記反射した光に比較して小
さい複数のマイクロプリズムを含み、 前記マイクロプリズムのぞれぞれは、入って来る平行光
線の全内部反射のために、ほぼ臨界角において位置決め
される斜辺を有する装置。 - 【請求項１８】吸収被覆は、不所望の反射を減少させる
ために、前記斜辺に隣接した前記マイクロプリズムのそ
れぞれの側部に与えられる請求項17に記載の装置。 - 【請求項１９】請求項17記載の装置において、前記光ミ
クロ構造要素として、複数のマイクロプリズムに代え
て、複数の収束マイクロレンズを有する収束マイクロレ
ンズのアレイを含み、 前記マイクロレンズのアレイに対応して結合され複数の
格子バーを有する格子バーのアレイをさらに含み、各マ
イクロレンズは、関連する格子バーを有するようになっ
ている装置。 - 【請求項２０】請求項19記載の装置において、前記格子
バーのアレイは、各マイクロレンズが入って来る平行光
線をその関連する格子バーの端縁に収束するように前記
マイクロレンズのアレイに関して調節される装置。 - 【請求項２１】請求項17記載の装置において、前記光ミ
クロ構造要素として、複数のマイクロプリズムに代え
て、交互の透明の光プレートの層及び光吸収材料の層を
含む複数個の層インターフェースを有する層構造を含む
装置。 - 【請求項２２】請求項21記載の装置において、前記層イ
ンタフェースの各々は、入って来る平行光線の全内部反
射のためにほぼ臨界角に位置決めされる装置。 - 【請求項２３】請求項17記載の装置において、前記光ミ
クロ構造要素として、複数のマイクロプリズムに代え
て、交互の干渉フィルタ要素及び透明の光プレートのア
レイを含む装置。 - 【請求項２４】請求項23記載の装置において、前記干渉
フィルタ要素は、入射光線が前記光ミクロ構造要素内で
少なくとも２回反射されるように調整される装置。 - 【請求項２５】光ビームのコリメーション状態及び角度
を検出するための装置であって、 光ビームを生成する光源と、 複数のマイクロプリズムを含む実質的に平面の光要素ア
レイであって、当該マイクロプリズムのそれぞれは、前
記実質的平面に入射した光ビームの入射角度に応じて、
前記光ビームの伝搬の方向を変化させるように配置され
た光要素アレイと、及び 少なくとも２つの光感知領域を有する光検出器であっ
て、前記光要素アレイを介して伝搬した後に、前記光を
受ける光検出器と、 を含む装置において、 前記マイクロプリズムのそれぞれは、入って来る平行光
線の全内部反射のために、ほぼ臨界角において位置決め
される斜辺を有する装置。 - 【請求項２６】請求項25に記載の装置において、吸収被
覆は、不所望の反射を減少させるために、前記斜辺に隣
接した前記マイクロプリズムのそれぞれの側部に与えら
れる装置。 - 【請求項２７】光ビームのコリメーション状態及び角度
を検出するための装置であって、 光ビームを生成する光源と、 複数の収束マイクロレンズを含む実質的に平面の光要素
アレイであって、当該収束マイクロレンズのそれぞれ
は、前記実質的平面に入射した光ビームの入射角度に応
じて、前記光ビームの伝搬の方向を変化させるように配
置された光要素アレイと、及び 少なくとも２つの光感知領域を有する光検出器であっ
て、前記光要素アレイを介して伝搬した後に、前記光を
受ける光検出器と、 を含む装置において、 前記光要素アレイに対応して結合され複数の格子バーを
有する格子バーのアレイをさらに含み、前記光要素アレ
イの各収束マイクロレンズは、関連する格子バーを有す
るようになっている装置。 - 【請求項２８】請求項27記載の装置において、前記格子
バーのアレイは、各収束マイクロレンズが入って来る平
行光線をその関連する格子バーの端縁に収束するように
前記マイクロレンズのアレイに関して調節される装置。 - 【請求項２９】光ビームのコリメーション状態及び角度
を検出するための装置において、 光ビームを生成する光源と、 交互の干渉フィルタ要素及び透明の光プレートの実質的
に平面のアレイであって、前記干渉フィルタ要素のそれ
ぞれは、前記実質的平面に入射した光ビームの入射角度
に応じて、前記光の伝搬の方向を変化させるように配置
されたアレイと、及び 少なくとも２つの光感知領域を有する光検出器であっ
て、前記アレイを介して伝搬した後に、前記光を受ける
光検出器と、 を含む装置。 - 【請求項３０】請求項29に記載の装置において、前記干
渉フィルタ要素は、入射光線が前記アレイ内で少なくと
も２回反射されるように調整される装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/438,708 US4998011A (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Flat plate focus sensing apparatus |
| US438,708 | 1989-11-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03209136A JPH03209136A (ja) | 1991-09-12 |
| JP3366993B2 true JP3366993B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=23741710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31258490A Expired - Lifetime JP3366993B2 (ja) | 1989-11-17 | 1990-11-16 | 光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998011A (ja) |
| JP (1) | JP3366993B2 (ja) |
| GB (1) | GB2239707A (ja) |
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