JPH01224933A - 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、光源を記録トラ
ック上に走査スポットに結像する結像光学系とを具えた
記録トラックを光学的に走査する光走査装置に関するも
のである。

（従来の技術） 記録トラックは情報が設けられトラック又は情報が光学
的に書込まれる光学的に検出可能なトラックとすること
ができる。前者のトラックの場合には走査ビームは読取
ビームであり、後者のトラックの場合には走査ビームは
書込むべき情報に従って強度変調された書込ビームで構
成される。

記録トラックはテープ状記録担体又は円形ディスク状記
録担体のような種々の記録担体上に設けることができる
。後者の場合には、記録トラックは連続らせんトラック
又は多数の各別の同心トラックにすることができる。上
述の装置の例としては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、又は光データディスク用書込及び読取
装置がある。

走査スポットを走査すべきトラック部分に対し常に正し
く位置させるために、上述したタイプの光走査装置はト
ラッキングサーボシステムを具えている。斯かるサーボ
システムにおいては走査トラック部分の中心線に対する
走査スポットの中心の位置を検出し、走査スポットの位
置を得られたトラッキング誤差信号に従って補正してい
る。

米国特許第４０６３２８７号明細書に開示されているよ
うに、トラッキング誤差信号は走査スポットをトラック
を横切る方向に所定の周波数で変位させることにより得
ることができる。走査スポットの周期的変位のために記
録トラックが位置する情報面からの光ビームは周期的に
変調される。この結果、光路内に配置された光検出器の
出力信号は走査スポットの変位に関連して周期的に変化
する振幅及び位相成分を有し、これら成分が走査トラッ
ク部分に対する走査スポット位置のずれの大きさ及び方
向を表す。

（発明が解決しようとする課題） 上記米国特許に開示されている装置においては、走査ス
ポットの周期的変位は光ビームの光路内に配置した鏡を
走査トラック部分の方向に実質的に平行な軸線を中心に
周期的に回動させて実現している。走査スポットの平均
位置は、例えばこの鏡の中心位置又は公称位置を発生し
たトラッキング誤差信号によりセットすることにより補
正することができる。しかし、可動素子を用いるトラッ
キングサーボシステムは帯域幅が制限される。

本発明の目的は、走査トラック部分に対する走査スポッ
トの位置を補正するのに及び／又はトラッキング誤差信
号を発生するのに可動素子を必要としない走査装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的のために、本発明は頭書に記載したタイプの光
走査装置において、回折格子を光源と記録トラックとの
間の光路内に配置して回折格子により高い回折次数に回
折されたビームの光のみが走査スポットに集束されるよ
うにし、且つ光源をチューナプル（可変波長）レーザで
構成したことを特徴とする。

ここで、高い回折次数とは１次、２次又はそれ以上の回
折次数を意味する。

本発明は、回折格子が選択した回折次数のビームを回折
する角度は走査ビームの波長の関数であるという事実を
利用するものである。この波長を変えることにより、選
択した回折次数のビームの方向及び従って記録トラック
に対する走査スポットの位置を変えることができる。

本発明走査装置の好適実施例においては、前記光源を単
一モードダイオードレーザとして動作する半導体ダイオ
ードと、このダイオードに光学的に結合されレーザ光に
対し同調共振空胴として動作する光導波層を有する半導
体素子とで構成する。

斯かる複合半導体装置は「へき開−結合−空胴（Ｃ１ｅ
ａｖｅｄ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｃａｖｉ　ｔｙ）形半導体
レーザ」とも称されており、例えばｒＥｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｊ（１９８３）、Ｖｏｌ　、
　１９、Ｎａ９、第３４１　Ｎａ４２真の論文”Ｄｅｎ
＋ｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ
　ＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＯｐｔｉｃａｌ　Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｃ
１ｅａｖｅｄ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｅａ
＋１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ”に開示されてい
る光フアイバ通信システムの光源として用いられている
。

第２半導体素子を流れる電流を変化させることにより、
その中の先導波層の屈折率及び従ってこの素子内の共振
空胴の光路長を変化させることができるため、この複合
光源は異なる波長に同調させることができる。

走査ビームの方向を電子−光学的に変える特徴は２通り
に応用することができる。第１の応用例では前記光源に
対する制御信号を振幅及び極性がトラッキング誤差信号
に比例する直流信号とし、走査ビームの波長が前記直流
信号により最適値に同調されるようにする。

最適波長とは選択した回折次数のビームの主軸が走査す
べきトラックの中心線に向けられる同調波長である。

この実施例においてはトラッキング誤差信号を発生させ
る方法とは関係がなく、種々の既知の方法を使用するこ
とができる。

本発明の第２の応用例ではトラッキング誤差信号を発生
させる。この応用例においては、前記光源を交流信号源
に結合して光源の波長を平均値を中心に小振幅で周期的
に変化させ、且つ光電検出装置を設けて記録トラック面
からの光を前記波長の周期的変化の周波数に等しい周波
数を有する基準信号により同期検波するようにする。

この平均値を中心とする波長の変化のために回折格子は
選択した回折次数のビームを周期的に往復運動させる。

どの結果、走査スポットが平均位置を中心に走査トラッ
ク部分を横切る方向に周期的に振動する。この走査スポ
ットの周期的振動（走査スポットウオブリングとも称さ
れている）は米国特許第４０６３２８７号明細書に開示
されているのと同一の方法でトラッキング誤差信号を発
生させるのに使用することができる。

走査スポットを電子−光学的に周期的に変位させる装置
においては、更に、前記結像光学系をレンズ作用を有す
る回折格子で構成することができる。

斯かる格子は直線格子細条及び一定の格子周期の代わり
に変化する曲率を有する彎曲格子細条及び変化する格子
周期を有し、この格子は例えばホログラフィック格子で
構成することができる。この格子によれば光源を十分高
い品質で走査スポットに結像することができる。小振幅
の走査スポットウオブリングに必要とされる波長の周期
的変化は小さいため走査スポットの品質に許容し得ない
劣化が生ずることはない。

本発明走査装置の好適実施例においては、前記回折格子
を反射格子とし、格子の法線と走査ビームの主光線との
なす角を４５°より著しく大きいが９０°より小さくす
る。

反射格子を用いることにより走査装置の高さを減少させ
ることができ、これはディスク状記録担体の読取及び／
又は書込装置に特に重要である。

回折次数を格子周期ととも適切に選択することにより、
回折格子を選択した次数のビームに対し４５゜角の鏡と
して作用させることができ、これによりこのビームを、
格子は入射光ビームに対し４５°より著しく小さい角度
に配置されるにもかかわらず、入射ビームに対し９０’
の角度に反射させることができる。これがため装置の実
装高さを著しく小さくすることができる。

更に、前記光源がレーザビームを放射する活性層を有す
るダイオードレーザを具え、このダイオードレーザがビ
ームの主軸を含む活性層に平行な横平面内の開き角がビ
ームの主軸を含む活性層に垂直な縦平面内の開き角より
小さいレーザビームを発生する走査装置においては、格
子細条を前記横平面を横切る方向にするのが好ましい。

このようにすると、走査ビームが格子で反射されて横平
面内のビーム幅が広くなり、ビームの横幅を縦幅に等し
くして、ダイオードレーザにより放射されるビームが非
円形断面にもかかわらず、走査スポットを円形にするこ
とができる。

上述した各走査装置においては、前記回折格子は位相格
子とするのが好ましい。斯かる格子は振幅格子より高い
効率を有する。

本発明走査装置の他の特徴によれば、前記位相格子を格
子条溝と格子中間細条を交互に具えるプロファイル格子
で構成する。斯かる格子は格子金型から出発して既知の
プレス成形又はレプリカ技術により低コストで多量生産
することができる。

本発明走査装置においては、前記位相格子を第１の平均
屈折率と第２の平均屈折率を交互に有する並列細条を具
える体積格子とすることもできる。

体積格子は格子構造が“肉薄”格子の場合のように表面
にのみ設けられるのではなく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る。

体積格子の一例はいわゆる体積ホログラム格子である。

この格子は特殊タイプの回折格子であり、２つの光ビー
ムを特別の写真感光材料の厚い板上に所定の角度で入射
させることにより得られる。

両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形成する。写真感光材料は、現像後
に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。斯か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
、本発明走査装置においては、更に、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強度
の最大部分が選択した回折次数に含まれるように選択す
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の比、格子条溝の深さ及び格子
条溝の側壁の勾配である。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。斯かる格
子は入射方向をさえぎる部分のない鋸歯状断面を有する
場合が多い。

体積ホログラムの場合には、゛回折光強度分布を決定す
るパラメータは第１の屈折率を有する細条の幅と第２の
屈折率を有する細条の幅の比、第１及び第２の屈折率の
比、細条の厚さ及びこれら細条がこれら細条の長さ方向
に直交する平面内において入射方向となす角度である。

本発明走査装置においては、第１回折次数の一方に回折
されたサブビームを走査スポットに集束させることがで
きる。第１次回折サブビームは格子をこの次数に対し最
適化しなくともそれより高次のサブビームより高い強度
を有している。しかし、前記の最適化によって第１次回
折サブビームの一方を他の次数のサブビームを犠牲にし
て、更に強くすることができる。

本発明走査装置の他の実施例においては格子を第２次又
はそれより高い回折次数に対し最適化し得る点を利用し
、この実施例では第２次又はそれより高い次数のサブビ
ームを走査スポットに集束させる。この場合、選択した
サブビームが同一の回折角を有するようにする場合には
格子周期を大きくすることができ、格子を所要の精度で
製造することが容易になる。逆に格子周期を同一に維持
する場合には、ビームの入射角を大きくして走査装置の
高さを更に小さ（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
発明走査装置の他の実施例においては、前記回折格子を
平角を有する３角プリズムの斜面上に設け、このプリズ
ムの他の２つの面はそれぞれ入射ビーム及び記録トラッ
クに向かうビームに対し直角にする。

（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レンズ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７により放射されたビームｂ
を対物レンズへ通し、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。この検出系は例えば“フィリップス　テクニカル
　レビユー“’Ｖｏ１．４０、Ｎα６、第１５１〜１５
５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／又は集束誤差を表す信号
を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わり
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
ってく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。

記録担体から読取られる情報信号が充分大きな変調深さ
を有するようにすると共に、隣接トラック部分間にクロ
ストークが生じないようにするためには、走査スポット
を走査トラック部分上に極めて精密に保持する必要があ
る。この目的のためにはトラック部分の中心線に対する
走査スポットの中心の位置を任意の瞬時に測定し得る必
要があると共に、必要に応じ、これに応じて走査スポッ
トの位置を補正する必要がある。本発明ではトラッキン
グ誤差信号を発生させるために光路内に直線回折格子１
４を配置すると共に光源７をチューナプル（可変波長）
にする。

斯かるチューナプル光源の一例は共振空胴に結合された
半導体レーザ（「へき開面−結合−空胴（Ｃ１ｅａｖｅ
ｄ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｃａｖｉｔｙ）形半導体レーザ」
）である。第２図は斯かる光源の原理を示すものである
。この光源は共通の冷却体３０上に２個の半導体ダイオ
ード構造３１及び３２を具えている。ダイオード構造は
ｐ型及びｎ型の交互の複数の半導体層といわゆる活性細
条領域３３．３４とを具えている。電流Ｉ、及びＩ２が
これらダイオード構造の上面と下面の電極（図示せず）
を経てこれらダイオードを流れる。電流１１をダイオー
ド３１のしきい値電流より大きくしてレーザ光をこのダ
イオードの活性細条領域３３に発生させる。このレーザ
光は両ダイオードを電気的に分離するへき開面３５を横
切ってダイオード３２の活性細条領域３４に入射する。

ダイオード３２を流れる電流■２をこのダイオードのし
きい値電流より小さくしてその活性細条領域３４にレー
ザ光を発生させないで、この活性細条領域をダイオード
３１に対し外部共振空胴として作用させる。

電流■２を変化させると、活性細条領域３４内の電荷キ
ャリヤの数の変化が生じるためこの細条領域の屈折率が
変化する。従ってダイオードレーザ３１に対する外部共
振空胴の光路長が変化するため、このレーザは別の波長
に同調させることができる。

第２図に示す光源についてのこれ以上の詳細については
前述のｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｊ
　（１９８３）、Ｖｏｌ、１９、Ｎｏ、　９、第３４１
〜３４２頁の論文を参照されたい。この論文にはこの光
源を光フアイバ通信システムに用いることが記載されて
いる。

チューナプル光源はダイオードレーザと、これと−緒に
集積した同調共振空胴として動作する光導波層との組合
せで構成することもできる。その屈折率はその光導波層
を流れる電流を変化させることにより変化させることが
できる。光多重システム又は光ヘテロゲイン測定システ
ムに用いられる斯かる複合光源はｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　」（１９８３）、Ｖｏｌ、１９
、Ｎｏ、１７、第６５６〜６５７真の論文“−ａｖｅｌ
ｅｎｇｔｈ　　　Ｔｕｎｉｎｇ　　ｏｆ　　Ｇａ１ｎＡ
ｓＰ／ＩｎＰ　　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＬａｓｅｒ　ｗ
ｉｔｈ　Ｂｕｔｔ−Ｊｏｉｎｔｅｄ　Ｂｕｉｌｔ−ｉｎ
　ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅ−ｃ
ｔｏｒ”に開示されている。本発明を実現するには、一
般に、光路長を連続的に調整し得る外部共振空胴に結合
したレーザ光源を用いることができる。

第１図に示すように、回折格子１４の格子細条１５及び
１６は走査トラック部分の方向に事実上平行にする。回
折格子１４は格子細条の方向に直交する平面ＸＺ内にお
いて入射ビームｂを非回折（零次）サブビーム、＋１次
及び−１次の２つのサブビーム及び２次以上の複数のサ
ブビームに分割する。この格子の格子周期Ｐ、、及び傾
角αとレーザビームの公称波長とを１次以上のサブビー
ムの１つのみが対物レンズ９の入射ひとみを通るように
互いに調整する。図を明瞭にするために第１図にはこの
１つのサブビームｂ、のみ示しである。

前記複合光源のダイオードレーザ自体は周囲パラメータ
の安定下においてダイオードレーザの構造によって決ま
る公称波長のレーザ光を放射する。

１次、２次等の回折光の所定の回折角はこの公称波長と
関連する。

外部共振空胴を交流電流Ｉｔ〜で駆動することによりレ
ーザビーム波長が公称波長を中心に変調される。この結
果として選択した次数の回折光の回折角が公称回折角を
中心に変調され、換言すれば選択したビームが主軸がそ
の公称方向を中心に振動することになる。従って、対物
レンズ９により形成される光スポットの位置が、走査ト
ラック部分の中心線と一致させる必要のある平均位置を
中心に振動する。周期的なスポット変位即ちスポットウ
オブリングの振幅はトラック幅より著しく小さくし、例
えばトラック幅の１７３０にする。スポットウオブリン
グの周波数は読取るべき情報の周波数（例えば数ＭＨｚ
）と比較して著しく小さくし、例えば数拾ＫＨｚにする
。

走査トラック部分は例えば入射光を回折するためにその
周囲部分から光学的に識別することができ、走査トラッ
ク部分に対する上記走査スポットの周期的変位のために
記録担体により反射されるビームの強度は周期的に変調
される。この場合検出器１１の出力信号Ｓｄは読取った
情報を表す比較的大きな振幅を有する高周波数の交流成
分のみならず小振幅の低周波数の成分も含む、この低周
波数成分の振幅及び位相は走査スポットの中心と読取っ
たトラック部分の中心線との間の位置ずれの大きさ及び
方向を表す。走査スポットＳの中心がトラック部分の中
心線と一致する場合には検出信号Ｓ、の低周波数成分の
周波数は走査スポットの振動周波数の２倍になる。この
位置がずれるとこの低周波数成分の周波数は走査スポッ
トの振動周波数に等しくなるが、この成分の位相は走査
スポットを振動させる信号の位相に対し、光スポットの
中心が走査トラック部分の中心線の左側に位置するのか
右側に位置するのかに応じて、同相又は逆相になる。

第３図はこのトラッキング誤差信号の発生原理を示すも
のである。第１図のものと対応する素子には同一の符号
を付しである。ダイオードレーザ３１はしきい値電流よ
り大きい電流１１を供給するＤＣ電源３６により制御さ
れる。共振空胴３２は＾Ｃ電源３７と、できればＤＣ電
源３８に接続する。交流電流１２〜によって選択した回
折次数のビームｂ、を破線す、′及びす、′で線図的に
示すように周期的に変化させる。これにより発生する走
査スポットウオブリングを第３図中の差込み図に線図的
に示しである。

検出器１１の出力信号Ｓ４は高域通過フィルタ４０を通
過する高周波数情報信号のみならず、低周波数成分も含
んでいる。この低周波数成分を帯域通過フィルタ４１及
びできれば増幅器４２に通す。次にこの成分を、例えば
ＡＣ電源３７から取り出される走査スポットウオブリン
グと同一の位相を有する基準信号Ｓ　ｒ＊ｆにより同期
検波する。この検波は、低周波数成分を素子４３におい
て基準信号と乗算し、得られた信号を低域通過フィルタ
４４に通すことを意味する。このとき、トラッキング誤
差信号Ｓ　ｒ、ｄがこのフィルタの出力信号に発生し、
この信号により光スポットの位置を制御部材４５を介し
て補正することができる。

この補正は慣例の方法、例えば光路内に予め存在する素
子又はこの目的のために特別に配置した素子を傾動又は
変位させることにより実行することができる。

信号Ｓ　ｒｍａは高周波微調整成分Ｓｌ’ａｄ＋ｆと低
周波成分５ｒｌｌｄ＋Ｃとに分割し、高周波成分で小レ
ンジの高速制御を実現すると共に、低周波成分で大レン
ジの低速制御を実現し、これによりトラックターンの偏
心を補償することができるようにするのが好ましい、後
者の制御は例えば読取装置の光学素子が配置されたスレ
ッジを半径方向に変位させることにより実現することが
できる。微調整は例えば回折格子を小角度傾動させるこ
とにより実現することができる。

本発明の一つの特徴によれば、走査スポット位置の微調
整を、第３図に示すように可動素子を用いることなく電
子−光学的に実現することができる０例えば、制御電流
１ｇ＝を信号Ｓ□−１ｆにより新しい値にセットしてレ
ーザビームの同調波長を異なる値にする。このようにす
ると、走査スポットの位置（第３図中の差込み回内の中
心位置Ｓ、）が走査トラック部分に対しずれている場合
にはこのスポットの位置がこのトラック部分の中心線と
その中心が再び一致するようにシフトされる。

スポット位置を電子−光学的に補正するトラッキング誤
差信号は第３図につき述べた方法と異なる方法で得るこ
ともできる０例えば、米国特許第３８７６８４２号明細
書に開示されている方法を用いることができる。この方
法では追加の光源又はビームスプリフタを用い、２つの
追加の光スポットを発生させ、これらスポットを走査ト
ラック部分の両側縁部に投射する。これら光スポットの
各々に対し別々の検出器を付加する。これら検出器の出
力信号間の差がトラッキング誤差信号を表す。この信号
は、例えば米国特許第４４２３４９６号明細書に開示さ
れているように、２個の光検出器を記録担体からの走査
ビームの光路内に配置し、雨検出器間の境界線をトラッ
ク方向に平行にし、且つこれら検出器の出力信号を比較
することにより走査ビーム自体から発生させることもで
きる。

光源の波長は上述した方法だけでなく、他の方法で同調
又は変調することができる。極めて速い同調を必要とし
ない場合にはダイオードレーザの温度を例えばペルチェ
素子により変化させることにより波長を異なる値に同調
させることができる。

回折格子は光透過性格子とすることができる。

しかし、第１図に示すように、この格子はビームｂを９
０°の角度に反射する反射格子とするのが好ましい。こ
の場合には光路の大部分が水平に延在するため、読取装
置の実装高さが小さくなる。格子を反射器として用いる
利点は、高次の回折ビームの１つを走査ビームとして用
いるために格子の傾角αが小さくなるので、この格子が
高さ方向に小さな空間を必要とするだけになる点にある
。従って、走査装置の実装高さを更に低減することがで
きる。この点は大衆用の携帯用又は車載用光デイスクプ
レーヤに組込む走査装置に対し特に重要である。また、
このように小さい実装高さを有する走査装置は、磁気デ
ィスクメモリと同様に多数の光メモリディスクを有し、
各ディスクを１つ又は２つの別々の走査ヘッドで走査す
るようにした光デイスクメモリ用の走査ヘッドとして用
いるのに極めて好適である。

ダイオードレーザはディスク状光記録担体用読取及び／
又は書込装置の光源として好んで使用されている。既知
のように、ダイオードレーザの前面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、即ち活性細条領域に平行な平面ＸＺ内の開き
角は縦平面、即ち活性細条領域に垂直な平面ＸＹ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γ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、ビームｂ、は略
々垂直方向に反射され、このビームは横平面内において
入射ビームよりも著しく幅が大きくなる。従って格子の
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
り変化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、実装高さの低減及び横平面内のビー
ム幅の拡大が格子１４により同時に満足される。しかし
、回折格子をこれら要件の一つを達成するためにのみ用
いられることもできる。

以上本発明を読取装置について説明した。しかし、本発
明は書込光スポットを精密に定められた通路に保持する
のに使用する光学的に検出可能なサーボトラックが予め
設けられている記録担体の情報を光学的に書込む装置に
用いることもできる。

斯かる書込装置は原理的に読取装置と同一の構成を有す
る。しかし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
子の位置合わ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。斯か
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４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。斯かる格子は、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。

斯か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成形することもできる。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。斯かるホログラムは２つのビームを特殊の写
真感光材料の厚い板上に入射させて得ることができる０
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つのビームが互いに干渉して高強度
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５図は斯
かる体積ホログラム１４’の断面図を示す。

細条１５’の屈折率ｎ１と細条１６′の屈折率ｎ。

との差Δｎは例えば０．０２であり、ｎ、及びｎ＝は例
えば１．５２及び１．５４である。殆どの場合、これら
細条は板１４′の両面２５及び２６に対し９０°からず
れた角度φをなす。

また、異なる屈折率を有する区域間の遷移は実際には第
５図に示すように急激に変化せず、第５ａ図に示すよう
に屈折率はもっと徐々に変化する。

第５ａ図においては、第５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 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は、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６図はこのように“ブレーズ”された格子の一例１
４＃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５及び５８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φ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。ビームは回折
されるのであるが、回折格子の最適化とは近似的にはビ
ーム部分が入射する格子部分を光を所望の方向に反射す
る方向にすることであると言うこともできる。

波長可変光源及び回折格子を小振幅の走査スポットウオ
ブリングを発生するためにのみ用い（この場合には波長
変化も極めて小さくてよい）、平均走査スポット位置を
補正するのに用いない場合には、走査装置は著しく簡単
にすることができる。

実際上、この場合にはレンズ作用を有する回折格子を用
いて別個のコリメータレンズ及び対物レンズを不要にす
ることができる。斯かる格子は彎曲格子線及び変化する
格子周期を持つ。

第７図はこのように簡単化した走査装置の簡略図である
。第８図はその回折格子の正面図である。

格子細条１５の曲率半径を１方向に均等に増大させる。

格子周期も同一の方向に均等に減少させる。

第８図においては複数個（ｑ）の格子周期につき１個の
格子細条のみを示しである。これがため、第８図では彎
曲細条１５の間隔はｑＸＰ、に等しい。

第８図の格子は、例えば格子の位置にある写真感光材料
の板を走査スポット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に露光させ、この板
を現像することにより製造することができる。従って、
この格子はホログラフィック（格子）対物レンズと称す
こともできる。

対物レンズがないために、第７図に示す走査装置の実施
例は極めて低い実装高さを有する。また、この装置は極
めて軽量になる。これがため、走査スポットの位置調整
は素子７及び１４が配置されたホルダを変位させること
により所望の速度で精密に達成することができる。

また、直線格子、即ち直線格子細条と一定の格子周期を
有する格子を使用するときには、対物レンズをこの格子
が設けられたプリズムと一体化することにより装置を簡
単化することができると共にその高さを低減することが
できる。

第９図はこのように一体化した素子の第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、回折格子１４はその斜面上に設けられて
いる。このプリズムは第９図では第１図のプリズムと異
なる向きに配置され、即ちビームｂ、がプリズム内に表
面１７から入射し、格子で反射された後に表面１８′か
ら出射するように配置される。この出射表面は第１図の
表面１８のように平面でなくレンズ作用を有する曲面で
あり、第１図の対物レンズ９の代わりにすることができ
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
ンズ素子を具えるものとすることができる。しかし、こ
のレンズ素子は収差のない走査スポットを形成し得るよ
うにするために少なくとも１つの非球面を有する必要が
ある。斯かる収差補正は第６図の対物回折格子素子に導
入することもできる。これは前記曲面を球面１８’の代
わりに破線曲線で示すような非球面１８−にすることに
より実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチューナプル光源と回折格子を具えた本発明に
よるディスク状光記録担体用読取装置の一実施の斜視図
、 第２図はチューナプル光源の一実施例を示す線図、 第３図は本発明によるトラッキング誤差信号を発生する
原理的構成を示す図、 第４．５及び６図は位相回折格子の種々の実施例を示す
図、 第７図はレンズ作用を持つ回折格子を具えた本発明走査
装置の他の実施例の斜視図、 第８図はこの回折格子の正面図、 第９図は曲面及び直線格子を有するプリズムを具えた本
発明走査装置の更に他の実施例の横断面図である。 ｌ・・・記録担体 ７・・・チエ−ナブル半導体レーザ 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１４、
１４’　、　１４″・・・回折格子１５、１６・・・格
子細条　　　　１８′・・・球面１８’・・・非球面　
　　　　　３０・・・冷却体３１・・・ダイオードレー
ザ　　３２・・・外部共振空胴３３、３４・・・活性細
条領域　　３６．３８・・・ＤＣ電源３７・・・ＡＣ電
源　　　　　　　４１・・・帯域通過フィルタ４２・・
・増幅器　　　　　　　４３．４４・・・同期検波回路
ＦｌＯ，１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走査ビームを発生する光源と、光源を記録トラック
   上に走査スポットに結像する結像光学系とを具えた記録
   トラックを光学的に走査する光走査装置において、回折
   格子を光源と記録トラックとの間の光路内に配置して回
   折格子により高い回折次数に回折されたビームの光のみ
   が走査スポットに集束されるようにし、且つ光源をチュ
   ーナプル（可変波長）レーザで構成したことを特徴とす
   る光走査装置。 ２、前記光源を単一モードダイオードレーザとして動作
   する半導体ダイオードと、このダイオードに光学的に結
   合されレーザ光に対し同調共振空胴として動作する光導
   波層を有する半導体素子とで構成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、前記光源に対する制御信号を振幅及び極性がトラッ
   キング誤差信号に比例する直流信号とし、走査ビームの
   波長が前記直流信号により最適値に同調されるようにし
   てあることを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装
   置。 ４、前記光源を交流信号源に結合して光源の波長を平均
   値を中心に小振幅で周期的に変化させ、且つ光電検出装
   置を設けて記録トラック面からの光を前記波長の周期的
   変化の周波数に等しい周波数を有する基準信号により同
   期検波するようにしてあることを特徴とする請求項１〜
   ３の何れかに記載の光走査装置。 ５、前記結像光学系はレンズ作用を有する回折格子で構
   成してあることを特徴とする請求項４記載の光走査装置
   。 ６、前記回折格子を反射格子とし、格子の法線と走査ビ
   ームの主光線とのなす角を４５゜より著しく大きいが９
   ０゜より小さくしてあることを特徴とする請求項１〜５
   の何れかに記載の光走査装置。 ７、前記光源がレーザビームを放射する活性層を有する
   ダイオードレーザを具え、このダイオードレーザがビー
   ムの主軸を含む活性層に平行な横平面内の開き角がビー
   ムの主軸を含む活性層に垂直な縦平面内の開き角より小
   さいレーザビームを発生する請求項６記載の装置におい
   て、前記回折格子の格子細条は前記横平面を横切る方向
   にしてあることを特徴とする光走査装置。 ８、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１〜７の何れかに記載の光走査装置。 ９、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８記載の光走査装置。 １０、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８記載の光走査装置。 １１、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強度の最大部分が選択した回折次数
   に含まれ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。 １２、第１回折次数の一方に回折されたサブビームが走
   査スポットに集束されるようにしてあることを特徴とす
   る請求項１又は１１記載の光走査装置。 １３、第２次又はそれより高い次数のサブビームが走査
   スポットに集束されるようにしてあることを特徴とする
   請求項１又は１１記載の光走査装置。 １４、前記回折格子を平角を有する３角プリズムの斜面
   上に設け、このプリズムの他の２つの面はそれぞれ入射
   ビーム及び記録トラックに向かう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。 １５、前記回折格子で反射されたビームが射出する、前
   記３角プリズムの回折格子に対向する表面を曲面にして
   あることを特徴とする請求項１４記載の光走査装置。 １６、前記曲面は非球面であり、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１５記載の光走査
   装置。 １７、前記曲面は球面であり、且つ前記格子は収差補正
   用非球形状を有していることを特徴とする請求項１５記
   載の光走査装置。