JPH01223412A - 光走査装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は走査ビームを発生する光源と、コリメータレン
ズと、走査ビームを情報面に走査スポットに集束する対
物レンズとを具えた情報面を光学的に走査する装置に関
するものである。

（従来の技術） 情報面は光学的に読取り得る情報が予め設けられた表面
又は情報を書込むべき表面とすることができる。前者の
場合には走査ビームは読取ビームであり、後者の場合に
は走査ビームは書込むべき情報で変調された書込ビーム
で構成される。上述の装置の例には“ＣＤ″及び“レー
ザビジョン”プレーヤとして知られている光オーディオ
又はビデオディスク用読取装置、又は光デイスク用書込
及び読取装置があり、またレーザプリンタもある。

“フィリップス　テクニカル　レビュー”Ｖｏｌ。

３３、Ｎａ７　（１９７３年）、第１８６〜１８９頁に
、情報表面内に情報トラックに配列された情報構造を有
する光記録担体を読取る装置が開示されている。この装
置では主光線が水平方向に延在する走査ビームの光路内
に反射器を組込み、これによりこの走査ビームを反射さ
れたビームの主光線が入射ビームの主光線に対し９０＠
になるように反射させている。記録担体を光源及び反射
器の上方に配置し、走査ビームの主光線をこの記録担体
に垂直にする。

走査ビームは反射器と記録担体との間に配置された対物
レンズにより情報面上に集束される。前記反射器は回動
自在に配置され、走査スポットの位　　　　置を円形デ
ィスク状記録担体の半径方向に補正してこのスポットを
走査すべき情報トラック上に保持するのに使われる。

光走査装置、特に光オーディオ°“ＣＤ”レコード用の
光走査装置の最近の開発の結果として小形で細長い読取
ユニットが開発されている。斯る読取ユニットは例えば
゛フィリップス　テクニカルレビュー”Ｖｏｌ、４０、
Ｎａ６　（１９８２年）、第１５１〜１５５頁に開示さ
れている。この読取ユニット、又はライトベンは光源及
び所要の全ての光学素子並びに光検出システムを具え、
回動自在のアームに装着され、このアームにより情報面
上の走査スポットの半径方向位置を調整し得るようにし
ている。

このライトペンはかなり小さい高さ、例えば４５ｍｍを
有し、現在の家庭用ＣＤプレーヤに満足に使用される。

（発明が解決しようとする課題） 特定の用途、例えば携帯用プレーヤは自動車用プレーヤ
に対しては光走査ユニットの実装高さを著しく小さくす
ることが望まれる。この目的のためにはライトペンを、
光路の大部分が水平方向に延在し、且つ走査ビームを記
録担体に向は垂直方向に反射させる反射器を用いる走査
ユニットと置き換えることができる。この反射器は入射
ビームの主光線及び反射ビームの主光線に対し４５＠の
角度に配置する。このタイプの読取装置の高さは更に減
少させる必要がある。

既知の磁気ディスクメモリと同様に、複数の光デイスク
状記録担体を積み重ねて保持する光デイスクメモリを多
量のデータを蓄積するのに使用することができる。各記
録担体に対し、これを記録及び読取るための１個又は２
個の走査ユニッ゛トを具えている。この用途に対しても
走査ユニットの高さはできるだけ小さくして記録担体を
互に近接して配置し得るようにするのが望ましい。

最近の光記録担体用走査装置においては及び例えばレー
ザプリンタにおいても、光源としてダイオードレーザ、
例えば＾ｌＧａＡｓダイオードレーザが好んで使用され
ている。斯るレーザは複数のｐ型及びｎ型半導体層とい
わゆる活性層とを具え、十分な大きさの電流をこれら層
を横切る方向に流すとレーザ光を発生する。レーザ光は
前端面又はフロントワアセットにおいて活性層から放射
され、レーザビームの主光軸はこの活性層に平行に延在
する。ダイオードレーザの光放射表面は矩形であり、そ
の活性層に平行な方向の寸法、いわゆる横方向寸法はそ
の活性層に垂直な方向の寸法、いわゆる縦方向寸法より
も大きい。レーザビームの横平面内の開き角は縦平面内
の開き角よりも小さい。

これがため、このビームは楕円の断面形状を有している
。

光記録担体の所望の高い情報密度に関連して、情報面に
形成される走査スポ・νＦ番よ円形にし、最小直径にす
ると共に回折が制限されたものとする必要がある。斯る
スボ・ントは対物レンズに入射するビームが対物レンズ
の入射ひとみを十分に満す直径の円形断面を有する場合
にのみ得ることができる。レーザビ−ンタに対しても記
録担体上に形成される光スポットを円形にするのが望ま
しし）。

円形断面を有するダイオードレーザビームを得るにはい
わゆるビーム整形手段をこのビームの光路内に配置する
必要がある。

本発明の目的は、装置の高さを最小にする要件及びビー
ム形状を最適にする要件を別々に及び−緒に満足する、
上述した種々の用途に好適な光走査装置を提供すること
にある。

（問題を解決するための手段） この目的のために、本発明はコリメータレンズと対物レ
ンズとの間の光路内に反射性回折格子を配置し、この格
子の法線と走査ビームの主光線とがなす入射角を４５°
から著しく相違させ、且つこの格子の周期と前記入射角
とをこの格子により高い次数に回折されたサブビームの
みが対物レンズを通るように定めたことを特徴とする。

高い次数とは１次、２次及びそれ以上の回折次数を意味
する。

（作　用） 回折次数を入射角とともに適切に選択することにより、
この回折格子は実際には入射ビームに対し４５°から著
しく異なる角度に配置されるにもかかわらず選択した次
数のサブビームに対して４５゜角の鏡として作用してこ
のサブビームを入射ビームに対し９０＠の角度で反射さ
せることが達成される。この効果は２通りに利用するこ
とができる。

本発明の第１の応用例においては、走査ビームの入射角
を４５°より著しく大きいが９０°より小さくする。こ
の場合、装置の高さが著しく小さ（なる、これは前記光
デイスク状記録担体走査装置に使用するのに特に重要で
ある。

本発明の第２の応用例においては、光源を活性層を有す
る半導体レーザであって、レーザビームの光軸を含む活
性層に平行な横平面内の開き角がレーザビームの光軸を
含む活性層に垂直な縦平面内の開き角よりも小さいレー
ザビームを発生するものとした光走査装置において、前
記格子の細条を横平面及び縦平面の一方の平面を横切る
方向に□　　し、且つ前記入射角を格子により回折され
た選択した次数のビームが円形断面になるように定める
。

この場合、ダイオードレーザにより放射されるビームが
非円形断面であるにもか＼わらず、対物レンズにより情
報面に形成される走査スポットは円、形になる。

反射性回折格子をビーム整形器として用いる本発明装置
の第１の実施例では、格子細条を縦平面を横切る方向に
し、且つ入射角を０°より大きいが４５°より著しく小
さくする。この場合、縦平面内のビーム断面が減少して
横平面内のビーム断面に等しくなる。この実施例は、例
えばレーザプリンタのように走査スポットを極めて小さ
くする必要がない場合に使用することができる。

走査スポットを例えば光デイスク状記録担体走査装置に
必要とされるように極めて小さく（１μｍ程度）にする
必要がある場合には本発明の第２の実施例を使用し、こ
の実施例では格子細条を横平面を横切る方向にし、且つ
入射角を４５°より著しく大きくするが９０＠より小さ
くする。この場合、横平面内のビーム断面が拡大され、
縦平面内のビーム断面に等しくなる。更にこの場合には
この実施例の装置の実装高さが極めて小さくなる。

回折格子を種々の目的のために具えた上述の走査装置に
おいては、回折格子を位相格子とするのが好ましい。斯
る格子は振幅格子より高い効率を有する。

本発明の上述の走査装置においては位相格子を格子条溝
と中間格子細条とを交互に有するプロファイル格子で構
成することができる。斯る格子は格子金型から出発して
既知のレプリカ成形技術により低コストに多重生産する
ことができる。

本発明の上述の走査装置においては、位相格子を第１の
平均屈折率と第２の平均屈折率を交互に有する複数の並
列細条から成る体積格子とすることもできる。

体積格子は、格子構造が格子板の厚さを横切って延在す
る、いわゆる“肉厚”格子であって、“肉薄”格子のよ
うに格子構造が表面にのみ設けられるものでない。前記
体積格子の一例はいわゆる体積ホログラム格子である。

これは互に所定の角度をなす２つの光ビームを特定の厚
い写真感光材料板の両側面にそれぞれ入射させることに
より得られる特定タイプの回折格子である。これらのビ
ームは写真感光材料板内に高強度と低強度を交互に有す
る深い干渉縞を構成する。写真感光材料は、現像後に高
強度及び低強度の２つの露光レベルが２つの異なる屈折
率に変換されるように選択する。

斯る体積ホログラムによれば極めて高い効率を達成する
ことができる。

光が種々の回折次数に回折分配されることにより生ずる
、回折格子の使用に固有の光損失をできるだけ抑制する
ために、本発明の上述の走査装置においては種々の回折
次数への回折光強度分布を決定する格子パラメータを入
射光エネルギーの最大の部分が選択した回折次数に回折
されるように選択する。

プロファイル格子の場合には、前記パラメータは格子条
溝の幅と中間格子細条の幅との比、格子条溝の深さ及び
これら条溝の壁面の勾配である。

所定の回折次数に対し最適化した格子は°“ブレーズ”
格子と称されている。斯る格子は多くの場合入射方向に
直交する部分を持たない鋸歯状断面を持っている。

体積ホログラム格子の場合には、前記光強度分布を決定
するパラメータは第１の屈折率の細条の幅と第２の屈折
率の細条の幅との比、第１及び第２の屈折率の比、これ
ら細条の厚さ及び格子細条の長さ方向に直交する平面内
におけるこれら細条と入射力′向とのなす角である。

本発明の上述の走査装置においては、第１回折次数（±
１）の一方に回折されたサブビームが対物レンズ系を通
るようにする。第１回折次数に回折されたサブビームは
、格子をこの次数に対し最適化しなくてもそれより高次
のビームより高い強度を有している。前記の最適化によ
り第１次のサブビームの一方を他の次数のサブビームよ
り更に強くすることができる。

本発明走査装置の更に他の実施例においては、格子を第
２次又はそれより高い次数に対し最適化するのが極めて
有利であり、この場合には第２次又はそれより高い次数
のサブビームが対物レンズ系を通るようにする０選択し
たサブビームが同一、の回折角を有する場合には、回折
格子の周期を増大させることができ、これにより格子を
所要の精度で製造することが容易になる。格子周期を同
一に維持する場合には、ビームの入射角を増大させて走
査装置の高さを更に低減することができる。

回折格子の取扱い及び位置決めを容易にするために、本
発明走査装置の更に他の実施例においては、回折格子を
３角プリズムの平角を有する斜面上に設け、該プリズム
の他の２面をそれぞれ入射ビーム及び対物レンズに向か
うサブビームに対し直角にする。

以上述べた走査装置の種々の実施例では所定の厚さを有
する対物レンズを回折格子と情報面との間の光路内に配
置する。この対物レンズと回折格子を１つの素子に一体
化することにより、特にディスク状光記録担体の読取及
び／又は書込用走査装置の高さを更に低減することがで
きる。従って、回折格子により反射されたサブビームが
射出する、回折格子に対向するプリズム表面を湾曲させ
た新規なタイプの走査装置を得ることができる。

このタイプの走査装置の第１の実施例においては、湾曲
表面を非球面とし、且つ回折格子を直線格子とする。こ
の実施例では対物レンズの機能が湾曲プリズム表面によ
り完全に達成される。この表面により形成される走査ス
ポットを無収差にするにはこの表面を非球面形状にする
必要がある。

非球面表面は、基本形状は球面であるが実際の形状は走
査装置において発生し得る収差を補正するよう球面から
少しはずれた曲面である。斯る非球面表面を用いるとき
は、回折格子は直線格子、即ち直線格子細条と一定の格
子周期を有するものとすることができる。

格子一対物レンズ一体化素子を具える走査装置の第２の
実施例においては、湾曲表面を球面とし、且つ格子を収
差補正用の非球形状にする。この格子は掻く僅か湾曲し
た格子線と略々一定の格子周期とを有する。斯る格子は
、例えばホログラフィ−により、即ち２つのビームをホ
ログラム材料内で互に干渉させることにより製造するこ
とができる。この格子は球面収差を補正する必要がある
だけであるため、直線格子から僅かに相違するだけであ
る。

格子一対物レンズ一体化素子を具える走査装置の第３の
実施例においては、湾曲表面を球面とし、且つ格子をレ
ンズ作用と収差補正用非球形状を有するものとする。こ
の場合、湾曲プリズム表面は必要とされるレンズ度数の
全部を発生する必要はなく、そのレンズ度数の一部を格
子により与えることができる。この格子は曲率半径及び
格子周期が僅かに変化する僅かに湾曲した格子細条を有
するものとする。

格子一対物レンズ一体化素子を具える走査装置の最后の
実施例においては、対物レンズと格子を対物格子で構成
し、且つ対物格子と対向するプリズム表面を平面にする
。この対物格子は曲率半径と格子周期が大きく変化する
大きく湾曲した格子線を有するものとする。

（実施例） 図面につき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図には円形ディスク状記録担体１の一部分を示しで
ある。情報構造は情報表面３に位置する情報トラック４
で示してあり、情報トラックはトラック方向ｔに沿って
多数の情報領域５と中間領域６を交互に具えている。情
報構造は記録担体の上面に設け、基板２を透過する走査
ビームｂにより読取るのが好ましい。走査ビームは光源
７、例えばＡｌＧａＡｓレーザのような半導体レーザに
より供給される。

走査ビームｂは対物レンズ９により集束されて情報面に
走査スポットＳを形成する。この対物レンズとダイオー
ドレーザとの間にはコリメータ８を配置してダイオード
レーザから放射された発散ビームを対物レンズの入射ひ
とみを適度に満たす断面を有する平行ビームにして走査
スポットＳが回折制限されたものになると共に最小の直
径になるようにする。読取ビームは情報面で反射され、
記録担体が駆動軸Ａにより回転している場合にはこのビ
ームが読取るべきトラック４に記録されている情報に従
って変調される。

ビームスプリッタ１０、例えば半透鏡を光路内に配置す
る。このスプリッタは光源９により放射されたビームｂ
を対物レンズへと通し、記録担体か、らの被変調ビーム
を光検出系１１へと反射する。この検出系は読取トラッ
クに記録されている情報に従って変調された電気信号を
出力する。この検出系は前記“フィリップス　テクニカ
ル　レビュー”　Ｖｏｌ、４０、’Ｎα６、第１５１〜
１５５頁に記載されているように読取るべきトラックに
対する光スポットの位置ずれ及び／又は集束誤差を表わ
す信号も出力することもできる。

既知のように、ビームスプリッタとして半透鏡の代りに
偏光ビーム分割プリズムを用いることもできる。この場
合には複屈折板を光路内にこのビームスプリッタと対物
レンズとの間に配置し、この板により記録担体から戻っ
て（るビームの偏光方向を光源から放射されるビームの
偏光方向に対し９０°回転させる必要がある。

光源７により放射され、ビームスプリッタ１０を通過シ
、コリメータレンズ８を通過するビームｂの主光線りは
水平面内に位置する。コリメータレンズ８を通過し、ビ
ームスプリッタ１０で反射された戻りビームの主光線も
この平面内に位置する。

走査ビームを記録担体の方向に約９０°の角度で反射す
る反射器１２を光路内に、コリメータレンズ８の背后に
配置する。この構成の走査装置は、素子７．８．１０及
び９を記録担体に直交する方向に一直線に配置した既知
の走査装置よりも実装高さが著しく小さくなる。

本発明によれば、反射器として第１図に示すような反射
性回折格子を用い、この格子の平面をビームｂの主光線
りに対し小さな斜角αにすることにより装置の高さを更
に小さくすることができる。

第１図において、格子１４は格子細条１５と中間細条１
６とで示しである。明瞭のため、少数の細条１５及び１
６を図に示しであるが、実際にはこの格子は多数の細条
を具えている。格子細条の方向に直角の平面ＸＺにおい
て、この格子は入射ビームｂを非回折（零次）サブビー
ム、即ち入射角が反射角に等しいサブビームと、＋１次
及び−１次の２つのサブビームと、複数の２次以上のサ
ブビームとに分割する。格子周期Ｐ、と傾角αを、１次
以上のサブビームが対物レンズ９の入射ひとみを通過す
るように選択することができる。明瞭のため第１図には
これらサブビームの１つ（ｂ、）のみを示しである。

回折格子の高さは傾角α又は入射角γ＝９０°−αによ
り灰まり、その実装高さは４５°角の鏡の実装高さより
著しく小さくなる。

ディスク状光記録担体用読取及び／又は書込装置におい
ては光源としてＡｌＧａＡｓダイオードレーザのような
ダイオードレーザを用いるのが好ましい。

斯るレーザはｐ型及びｎ型半導体材料の複数の層２０、
２１と、いわゆる活性層２２とを具えている。この活性
層に平行な平面を以後接平面という、これは第１図では
平面ＸＺである。横平面に垂直な平面、即ち第１図の平
面ＸＹを縦平面という。

既知のように、ダイオードレーザのフロントファセット
２３から放射されるビームｂは対称でなく、第１図に示
すようにこのビームの横平面内の開き角は縦平面内の開
き角よりも著しく小さい、第１図において、横平面内の
ビームの境界光線は実線で、縦平面内のビームの境界光
線は破線で示しである。ビームｂはコリメータレンズの
位置で楕円の断面形状を有する。情報面３上に円形の光
スポットＳを得るためには楕円断面のビームを円形断面
のビームに整形する必要がある。

第１図に示すように、所望のビーム整形は小さい傾角α
又は大きな入射角Ｔの回折格子１４によって実現するこ
とができる。ビームｂの主光線りは横平面内において反
射表面１３に対し小角度αをなすため、１次以上のサブ
ビームｂ１は略々垂直方向に反射されると共に横平面内
において入射ビームよりも著しく拡がる。格子の周期Ｐ
、を適切に調整し、傾角αを適切に選択して反射面１３
で反射された後のビームの横方向の幅が格子により影響
されない縦方向の幅に等しくなるようにすることができ
る。

第１図の装置では、２つの要件、即ち実装高さの低減及
び横平面内のビーム幅の拡大が反射性格子により同時に
満足される。しかし、本発明は回折格子を例えば円形断
面を有する光ビームを用いる場合には装置の高さを低減
するためにのみ用いることも、またビーム整形器として
のみ用いることも発明の範囲に完全に含むものである。

第１図に示すビーム整形器は横平面内のビームの断面を
増大するため、対物レンズ前のビームはかなり太しに円
形のビームになる。これは対物レンズがかなり小さな走
査スポット、例えば１μｍ程度の直径のスポットを形成
する必要がある場合に特に魅力的である。斯る対物レン
ズは例えば０．４〜０．５秒程度のかなり大きな開口数
を有し、この開口をビームで略々完全に満す必要がある
。他の用途、例えばレーザプリンタのように対物レンズ
テ形成すれる光スポットをもつと大きくしてもよい場合
には、非対称ビームを縦平面内のビームの幅を減少させ
て円形断面のビームに整形することができる。

この状態を第２図に示す。この図ではダイオードレーザ
は第１図に示すレーザに対し９０＠回転しているため、
活性層はＸＹ平面内にある。横平面（ＸＹ平面）内のビ
ームの境界光線は実線で、縦平面（ＸＺ平面）内のビー
ムの境界線は破線で示しである。この場合には反射格子
１４は横平面に対し例えば７０°程度の大きな頭角をな
し、縦平面においてビームｂの主光線りが格子面の法線
に対しなす入射角γ＝９０°−αを小さ（する。第２図
に示すように、ビームは格子面での反射により縦平面内
で幅が狭くなるが、横平面内の幅は変化しない。従って
この場合にも格子の傾角αと周期Ｐ。

を適切に選択することにより格子により反射されたビー
ムを円形断面にすることができる。

以上本発明を読取装置について説明した。しかし、本発
明は原理的に読取装置と同一の構成を有する書込装置に
用いることもできる。この場合には走査ビームを書込む
べき情報で変調する必要がある。これは光路内に配置し
た光変調器により、又はダイオードレーザを書込むべき
情報に従って変調された制御信号で制御することにより
実現することができる。

回折格子は３角プリズムの一表面上に配置するのが好適
である。この３角形プリズムの他の２つの表面は第１図
に１７及び１８で示してあり、これら表面間の角度βは
格子の位置合せ及び実装を容易にするために９０＠にす
るのが好適である。

回折格子は振幅格子とし、反射細条１５と吸収もしくは
光透過細条１６とを具えるものとすることができる。し
かし、回折格子は位相格子とするのが好適である。斯る
格子は振幅格子に比べて高い回折効率を有する。位相格
子は第３図に示すように例えば格子条溝１５とそれより
高位の格子細条１６を具える、いわゆるプロファイル格
子の形態にすることができる。斯る格子は、格子構造が
設けられた金型を入手すれば既知のレプリカ成形技術を
用いて低コストで多量生産することができる。斯る金型
は一度製造するだけでよい。

位相格子は第１の屈折率と第２の屈折率を交互に有する
並列細条構造により形成することもできる。この構造は
数ミリメートル程度の厚さを有するいわゆる体積ホログ
ラム又は肉厚ホログラムの形状を有するものとすること
ができる。斯るホログラムは２つのビームを特定の写真
感光材料の厚い板上に入射させて得ることができる。反
射を得る必要があるのか体積ホログラムを得る必要があ
るのかに応じて２つのビームを写真感光材料板の異なる
側に又は同一の側に入射させる必要がある。

写真感光材料板内において２つのビームが互に干渉して
高強度と低強度を交互に有する並列細条構造が発生する
。この感光材料板を現像して強度パターンを高屈折率と
低屈折率を交互に有する細条パターンに変換する。第４
図は斯る体積ホログラム１４’の断面図を示す。

細条１５′の屈折率ｎ、と細条１６′の屈折率ｎ２との
差Δｎは例えば０．０２であり、ｎｌ及びｎ、は例えば
１．５２及び１．５４である。殆んどの場合、これら細
条は仮１４′の両面２５及び２６に対し９０°からずれ
た角度ψをなす。

また、異なる屈折率を存する区域間の遷移は実際には第
４図に示すように急激に変化せず、第４ａ図に示すよう
に屈折率はもっと徐々に変化する。

第４ａ図においては、第４図の細条を横切る方向の板上
の位置を水平方向に、屈折率ｎを垂直方向にプロットし
である。

対物レンズを通過するビームｂ、は１次のサブビームの
１つとすることができる。これらのサブビームはそれよ
り高次のサブビームより高い強度を有する回折格子で回
折されたｍ次のサブビームに対しては、回折角δに対し
て Ｐ。

が成立する。従って、例えば２次のサブビームをサブビ
ームｂ１として選択する場合には同一の回折角δに対し
格子１４の周期Ｐ、は１次のサブビームを選択する場合
の２倍になる。これがため、場合によっては２次又はそ
れより高次のサブビームを選択するのが好ましい。その
理由は回折格子を一層容易に所要精度で製造することが
できるようになるためである。

２次又はそれより高次のサブビームを選択する場合及び
１次のサブビームを選択する場合の何れの場合にも、選
択したサブビームに対する格子の効率を格子パラメータ
の適切な選択により増大させることができる。ここで、
効率とは格子に入射した光の強度と格子により選択した
次数に回折された光の強度との比を意味する。プロファ
イル格子の場合には前記格子パラメータは格子条溝１５
の深さ、これら条溝の壁面の勾配及び条溝１５の幅と中
間細条１６の幅との比である。プロファイル格子の格子
パラメータの最適化は“ブレージングとして既知である
。第５図はこのように°“ブレーズ°′された格子の一
例１４”の一部分を示すものである。この格子は入射光
ビームｂ、が光を所望の方向に反射する区域１６″にで
きるだけ多く入射するようにしである。

第４及び４８図の体積ホログラムのような屈折率格子に
対しても選択した回折次数に対する効率を屈折率差Δｎ
、細条の傾角　及び細条１５′及び１６′の幅の比の最
適な選択により最大にすることができる。

第１図の実施例では傾角αが小さく、入射角γが大きい
ために回折格子の高さが小さくなると共に横平面内のビ
ーム幅も増大するため、走査装置の高さが４５°角の反
射器を有する走査装置よりも小さくなる。しかし、この
実施例では回折格子１４と情報面３との間の対物レンズ
のためのスペースを高さ方向に確保する必要がある。

“　実装高さに関しもっと有利な実施例においては、対
物レンオと回折格子とを１つの素子に一体化する。第６
図は斯る素子の第１の実施例を示すものである。この図
は平角を有する３角プリズムの横断面図を示し、このプ
リズムにはその斜面上に回折格子１４が設けられている
。第６図のプリズムは第１図のプリズムと異なる向きに
配置し、ビームｂ、がプリズムに表面１７から入射し、
格子で反射された後に表面１８’から射出ようにしであ
る。この射出表面は第１図の表面１８のように平面にし
ないで湾曲させ、その湾曲表面によってレンズ作用を持
たせ、第９図の対物レンズ９の代りにすることができる
ようにする。

米国特許第４６６８０６６号明細書に開示されているよ
うに、ディスク状記録担体用走査装置の対物レンズは単
レンズ素子とすることができる。

しかし、このレンズ素子には収差のない走査スポットを
形成するために少くとも１つの非球面を持たせる必要が
ある。斯る補正は第６図の対物回折格子素子にも導入す
る必要がある。これは、湾曲表面を球面形状１８′の代
りに破線で示すような非球面形状１８＃にすることによ
り達成することができる。この場合には格子は直線格子
、即ち直線格子細条と一定の格子周期を有する格子とす
る。

しかし、湾曲表面は球面１８′　とし、且つ収差補正は
回折格子１４により行なうこともできる。この目的に好
適な格子は直線格子細条を有する中心部と、湾曲格子細
条及び変化する格子周期を有する周縁部とを有するもの
とする。

格子細条を幾分太き（湾曲させることにより回折格子に
倍率又はレンズ作用を与えることもできる。この場合中
心部の曲率を周縁部の曲率よりも僅かに大きくする。更
に、この格子の周期は一端から他端へと僅かに減少させ
る。第７図はこの格子の一例の正面図を示す。この図に
は図の明瞭化のために複数の格子周期につき１つの格子
細条１５のみを示しである。これがため僅かに湾曲した
細条１５間の間隔は格子周期数（ｑ）×格子周期（Ｐ、
）に等しい。斯る格子を用いるときは湾曲表面１８′又
は１８＃を弱いレンズ作用を有するものとすることがで
き、この表面の曲率半径を大きくすることができる。′ 最后に、回折格子に、これが対物レンズとしても作用す
るような強いレンズ作用を与えることもできる。この場
合にはプリズムの射出表面を第８図に示すような平面に
することができる。この図は、互に例えば９０°の角度
をなす平面１７及び１８を有し斜面上に回折格子１４が
設けられたプリズムの斜視図である。この格子の一例を
第９図に正面図で示しである。この格子は強く湾曲させ
た格子細条を有する。そしてこれら格子細条の曲率半径
は一方向に均等に増大させ、格子周期も同じ方向に大き
く増大させる。第９図においても複数の格子周期につき
１つの格子細条１５のみを示しである。

第９図の格子はこの格子の位置にある写真感光材料板を
光スポットＳの位置にある点光源からの発散ビームとビ
ームｂ、に対応するビームとで露光することによりホロ
グラフィで製造することができる。第８及び９図の格子
はホログラフィック対物格子と称することもできる。

第１Ｏ図はドラム４０で支持された感光記録媒体４１を
具えるレーザプリンタを線図的に示したものである。順
次のラインを書込むためにドラムは軸４２を中心に回転
する。ラインは、複数の鏡面４４を有し軸４５を中心に
回転する多角形ミラー４３により走査される。符号９は
対物レンズを示し、これにより活性層２１を有するダイ
オードレーザ７から放射され鏡面４４で反射された光ビ
ームを集束して記録媒体４１上に書込スポラ）Ｓを形成
する。光ビームはダイオードレーザに制御電流を供給す
ることにより、又は光路内に配置した別個の強度変調器
により書込むべき情報に従って強度変調する。

ダイオードレーザにより供給された光ビームｂはコリメ
ータレンズ８により平行ビームに変換し、次いで回折格
子１４により多角形ミラー４３に向は反射させる。第１
０図はレーザプリンタの縦断面図を示している。多角形
ミラーから対物レンズへ入射するビームｂ、は、格子１
４がビームｂの主光線りに対し大きな傾角αで延在する
ため、この縦断面内で幅が狭くなる。

以上、本発明を情報書込又は読取装置について説明した
が、本発明はこれに限定されるものでないこと勿論であ
る。本発明は光路を折り曲げて実装高さを小さくする必
要がある如何なる場合にも及び／又は非対称断面の光ビ
ームを対称断面のビームに変換する必要がある如何なる
場合にも使用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直線回折格子を有する本発明走査装置を具えた
ディスク状記録担体読取装置の斜視図、第２図は回折格
子を用いてビームの一方向の幅を小さくするようにした
走査装置の一部分の斜視図、 第３．４及び５図は位相格子の種々の実施例を示す図、 第６図は本発明走査装置に使用する、湾曲表面と回折格
子を有するプリズムの横断面図、第７図はこの格子の正
面図、 第８図は本発明走査装置に使用する、平角表面とホログ
ラフィック格子を有するプリズムの斜視図、 第９図はそのホログラフィック格子の正面図、第１０図
は本発明走査装置を具えたレーザプリンタの縦断面図で
ある。 １・・・記録担体 ７・・・光源 ８・・・コリメータレンズ ９・・・対物レンズ １０・・・ビームスプリッタ １１・・・光検出器 １２・・・反射器 １３・・・反射面 １４、１４’　、　１４″・・・反射性回折格子１５、
１６・・・格子細条 ｈ・・・主光線 α・・・傾角 Ｔ・・・入射角 １８′・・・球面 １８“・・・非球面 ４０・・・ドラム ４１・・・記録媒体 ４３・・・多角形ミラー Ｆｆ６．１ ＦＩ６．１０ ト Ｃフ ｆｉ Ｉ−一一−ＮＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走査ビームを発生する光源と、コリメータレンズと
   、走査ビームを情報面に走査スポットに集束する対物レ
   ンズとを具えた情報面を光学的に走査する装置において
   、コリメータレンズと対物レンズとの間の光路内に反射
   性回折格子を配置し、この格子の法線と走査ビームの主
   光線とがなす入射角を４５゜から著しく相違させ、且つ
   この格子の周期と前記入射角とをこの格子により高い次
   数に回折されたサブビームのみが対物レンズを通るよう
   に定めたことを特徴とする光走査装置。 ２、前記走査ビームの入射角は４５゜より著しく大きい
   が９０゜より小さくしてあることを特徴とする請求項１
   記載の光走査装置。 ３、光源を活性層を有する半導体レーザであって、レー
   ザビームの光軸を含む活性層に平行な横平面内の開き角
   がレーザビームの光軸を含む活性層に垂直な縦平面内の
   開き角よりも小さいレーザビームを発生するものとした
   請求項１記載の装置において、前記格子の細条を横平面
   及び縦平面の一方の平面を横切る方向にし、且つ前記入
   射角を格子により回折された選択した次数のビームが円
   形断面になるように定めてあることを特徴とする光走査
   装置。 ４、格子細条は前記縦平面を横切る方向にしてあり、且
   つ前記入射角は０゜より大きいが４５゜より著しく小さ
   くしてあることを特徴とする請求項３記載の光走査装置
   。 ５、格子細条は前記横平面を横切る方向にしてあり、且
   つ前記入射角は４５゜より著しく大きいが９０゜より小
   さくしてあることを特徴とする請求項３記載の光走査装
   置。 ６、前記回折格子は位相格子であることを特徴とする請
   求項１記載の光走査装置。 ７、前記位相格子はプロファイル格子で構成してあるこ
   とを特徴とする請求項６記載の光走査装置。 ８、前記位相格子は第１の平均屈折率と第２の平均屈折
   率を交互に有する複数の並列細条を具える体積格子であ
   ることを特徴とする請求項６記載の光走査装置。 ９、種々の回折次数への回折光強度分布を決定する格子
   パラメータを、入射光強度の最大部分が選択した回折次
   数に集中するように選択してあることを特徴とする請求
   項１記載の光走査装置。 １０、第１回折次数の一方に回折されたサブビームが前
   記対物レンズを通るようにしてあることを特徴とする請
   求項１又は９記載の光走査装置。 １１、第２又はそれより高い回折次数のサブビームが前
   記対物レンズを通るようにしてあることを特徴とする請
   求項１又は９記載の光走査装置。 １２、前記回折格子は３角プリズムの平角を有する斜面
   上に配置し、該プリズムの他の２面はそれぞれ入射ビー
   ム及び対物レンズに向うサブビームに対し直角にしてあ
   ることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。 １３、前記回折格子により反射されたサブビームが射出
   する回折格子に対向する前記プリズムの表面を湾曲させ
   てあることを特徴とする請求項１２記載の光走査装置。 １４、前記湾曲表面は非球面であり、且つ前記回折格子
   は直線格子であることを特徴とする請求項１３記載の光
   走査装置。 １５、前記湾曲表面は球面であり、且つ前記格子は収差
   補正用の非球形状を有していることを特徴とする請求項
   １３記載の光走査装置。 １６、前記湾曲表面は球面であり、且つ前記格子はレン
   ズ作用と収差補正用の非球形状を有していることを特徴
   とする請求項１３記載の光走査装置。 １７、前記対物レンズと前記格子は対物格子で構成して
   あり、前記対物格子に対向するプリズム表面は平面にし
   てあることを特徴とする請求項１２記載の光走査装置。