JPH01501024A - ビームによって走査する走査装置 - 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】 本発明は、ビーム源から放射されたビームが走査すべき面によって反射されかつ １つ又は複数の集束素子を用いて、少なくとも２つの個別検出器から構成されて いるビーム検出器に集束され、上記個別検出器の出力信号から１つの和信号及び 少なくとも１つの差信号が形成される、ビームによって面を走査する走査装置に 関する。

オノチカルピツクアップと称されることが多い光学走査装置は例えば、ＣＤディ スクに記憶されている情報を取シ出すために、ＣＤプレーヤに使用される。ビー ム源として通例、レーデダイオードが用いられ、集束素子としてレンズが設けら れており、かつビーム検出器はホト検出器である。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　＆　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 、　Ｖｏｌｕｍｅ６゜、％４，１９８４年の第２０９乃至２１５頁において、Ｃ Ｄプレーヤに対する光学走査装置の構成及び機能が記載されている。上記の文献 箇所に示された例の他に、別の走査装置があるが、それらはいずれも実質的に類 似に構成されておシかつ類似の原理に従って動作する。

上記文献箇所の第２１６頁の第２図には、光学走査装置におけるビーム路が図示 されている。レーデダイオードから放射されたビームは、プリズムビームスプリ ッタ、コリメータレンズ及び対物レンズを介してＣＤディスクの反射面に集束さ れ、そこからビームは対物レンズ及びコリメータレンズを介してプリズムビーム スシリツタに戻し反射される。プリズムビームスプリッタは転向ユニットとして ＣＤディスクから反射されたビームを直角にシリンダレンズを介してホト検出器 に反射する。ホト検出器は、４つの同じ大きさの方形の素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤか ら成シ、これら素子も１つの方形にまとめられている。ビームがＣＤディスクに 精確に集束されているとき、ＣＤディスクから反射されたビームはホト検出器に おいて円を形成する。その場合４つの素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの４つの出力信号か ら形成される差信号（ＡｓＣ）−（Ｂ＋Ｄ　）は零になり、一方和信号はその最 大値をとる。その理由は、ＣＤディスクによって反射されたビームはすべてホト 　−検出器に入射するからである。僅かな集束外れにおいて、差信号（ＡｓＣ， ）−（Ｂ＋Ｄ）は零とは異なった値をとる。というのはホト検出器上のビームス ポットは非点収差作用するシリンダレンズのため、円形から楕円形に移行するか らである。集束エラー信号と称されることも多い、差信号（ＡｓＣ）−（Ｂ＋Ｄ ）に基いて集束調整回路は、どこに焦点があるか、ＣＤディスクの反射面の前方 又は後方にあるかを検出する。

集束調整回路は、対物レンズを光軸の方向においてずらすことによって、焦点が 常にＣＤディスクの反射面にあるように配慮する。マイクロメータの領域で行わ れるこの微細な調整過程の勿論前提となるのは、ホＩ伏出器がプリズムビームス プリッタからの距離並びに光軸に関して同様精確に整定されることである。

ホト検出器を光軸に対して調心的に整定するために、次のことが行われる。ＣＤ ディスクの代わシに、半透明の鏡を取り付け、その後方に顕微鏡を備えたビデオ カメラを配置する。まず、焦点が半透明の鏡上に精確に集束されるようにする。

顕微鏡とビデオカメラとを用いてこのときの設定状態を検査する。半透明の鏡の 表面上に精確に集束されて後漸く、ホト検出器を光軸に対して垂直である平面に 整定することができる。ホト検出器は、差信号（Ａ＋Ｂ　）−（Ｃ＋Ｄ　）及び （Ａ＋Ｄ　）−（Ｂ十〇　）が零になシ、−男手透明の鏡によって反射されるす べてのビームがホト検出器に入射するという理由から和信号が最大になるとき、 精確に調心位置にある。

それ故にホト検出器を整定する操作員は、差信号が零になるまでの間、ホト検出 器を光軸に対して垂直である平面に移動させなければならない。差信号が零にな ってホト検出器は正しい位置にあシ、そこで締め付は固定することができる。こ の整定作業は著しい忍耐力と勘、指先の感覚とを必要とする。更にこの整定作業 の間、対物レンズが不本意にも移動し、その結果新たに焦点を半透明の鏡の表面 上に集束しなければならなくなることが起こり得る。対物レンズがマイクロメー タの領域で移動しただけで既に新たな設定調整が必要である。それ故に、整定作 業を行う操作員が、どれだけ多くの時間を費やし、どれだけの忍耐を払いかつど れだけ微妙な勘に頼らなければならないかは容易に察しがつく。

従って本発明の課題は、ビームによって走査する走査装置、殊にＣＤプレーヤに 対する光学走置装置を、ビーム検出器の整定か大幅に簡単化されるように、構成 することである。

本発明はこの課題を、次のようにして解決する。すなわち、ビーム検出器を光軸 に対して垂直に整定するために、集束素子の１つ或はビーム源或は走査すべき面 をその中心位置を中心に、次のように振動させる、すなわち振動する集束素子乃 至振動するビーム源乃至走査すべき面を一方の方向に最大限振った際に焦点がビ ーム検出器の前方に来、これに対して他方の方向に最大限振った際にビーム検出 器の後方に来るように振動し、かつ和信号がその最大値金とるとき、１つ乃至複 数の差信号がとる値を記憶しておくのである。

第１図には、ＣＤプレーヤに対する光学走査装置が示されておシ、 第２図には、円形の焦点の位置が、ホト検出器が誤って整定されている場合と正 しく整定されている場合とについて書き込まれている、ホト検出器が示されてお シ、 第３図には、本発明の走査装置の別の実施例が示されている。

第１図において、レーずダイオードＬはビームを、転向ユニットとして用いられ るプリズムビームスプリンタＵに照射し、このプリズムビームスプリッタはレー デダイオードＬから放射されたビームを直角に半透明の鏡Ｓに反射する。プリズ ムビームスシリツタＵと半透明の鏡Ｓとの間に、コリメータレンズＫ及び対物レ ンズＯがビーム路に配設されている。半透明の鏡Ｓはそこに入射したビームの一 部を対物レンズ０及びコリメータレンズＫを介してプリズムビームスノリツタＵ に戻し反射し、プリズムビームスプリッタはビームの一部を真っすぐ透過させて ホト検出器ＰＨに入射させる。ホト検出器ＰＨとプリズムビームスプリンタＵと の間に、ビーム路にシリンダレンズＬＳが設けられている。半透明の鏡の後方に 従来通り、冒頭で述べたように、半透明の鏡Ｓ上での焦点の設定調整を検査する ために、顕微鏡Ｍ及びビデオカメラＶが配置さｎている。たソしＣＤ７’レーヤ の再生動作時にはＣＤディスクが半透明の鏡の位置で回転する。再生動作の期間 中、対物レンズ○、集束調整回路の操作部材が集束調整器によって常時、焦点が ＣＤディスクの反射面にとどまるように、光軸に沿って案内される。対物レンズ ０は、第１図には図示されていないばねを用いて、対物レンズが中心位置を中心 に光軸の方向において移動可能であるように、固定されている。同じく図示され ていないコイルが、磁界の大きさによシ対物レンズＱを光軸の方向において精確 に規定された移動をさせる。

次に第１図及び第２図に基いて本発明の光学走査装置について説明する。

対物レンズ０は、焦点が一方の方向の振れにおいて半透明の鏡Ｓの前に来、それ に対して他方の方向の振れにおいて半透明の鏡Ｓの後ろに来るように、光軸に沿 って振動される。半透明の鏡Ｓの代わりに、通例の鏡又はＣＤディスクを設ける こともできる。ホト検出器ＰＨは例えば、第２図に図示のように１つの方形を成 すようにまとめられている４つの同じ大きさの方形の素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから 構成することができる。

対物レンズ○の振動の期間中にホト検出器ＰＨに入射するビームスポットが、４ つの方形素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの４つの出力信号Ａｓ、ＢＳ、Ｃ３及びＤＳから 成る和信号Ｔ＝ＡＳ＋ＢＳ＋Ｃ３＋ＤＳの最大値が生じるよう作用するときはい つでも、２つの差信号Ｘ＝（ＢＳ＋Ｃ３）−（ＡＳ＋ＤＳ）及びＹ＝（Ａｓ十Ｂ Ｓ）−（ＤＳ＋Ｃ６）が記憶されかつ光学的に指示される。整定作業を実施する 要員はＸ及びＹの値に基いて、ホト検出器ＰＨを正しい位置に設定するために、 それを光軸に対して垂直にどの方向に移動させなければならないかを知ることが できる。２つの差信号Ｘ及びＹが零であれば、ホト検出器ＰＨは正しい位置にあ りかつ締め付は固定することができる。これによシ整定作業は既に終了したこと になる。

本発明の光学走査装置では対物レンズ０の設定調整は全く行なわれないので、顕 微鏡）ｌ及びビデオカメラＶは不用になる。

第２図には、ビームスポットがホト検出器ＰＨの正しい整定状態の場合のも誤っ た位置の場合のも図示されている。前者では円形のビームスポットが４つの素子 Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから構成された方形の中央に正確にあり、一方後者ではビーム スポットは例えばホト検出器ＰＨの左側の下方部分を照射している。円形又は非 点収差作用するシリンダレンズのため楕円形であるビームスポットの形は問題に ならない。というのはその形に無関係に２つの差信号Ｘ及びＹから、ホト検出器 ＰＨにおけるビームスポットの位置が一義的に決定可能であるからである。

本発明は、ＣＤプレーヤにおいて特別容易に実現される。その理由は、対物レン ズ０を光軸に泊った所望のように振動させるために、集束調整回路の操作部材− 再生作動時に対物レンズＯを位置調整するコイル−にのみ、交流電圧を印加しさ えすればよいからである。

従って構造上の措置をとる必要は全くない。対物レンズ○の振動を発生するため にコイルに印那される交流電圧を約５３Ｈｚの周波数とすれば有利であることが 認められている。

第６図に図示されている本発明の有利な実施例において、ホト検出器ＰＨの整定 は完全に自動的に実施される。４つの正方形菓子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの出力信号Ａ ｓ、ＢＳ、Ｃ３及びＤＳは、和信号Ｔ＝ＡＳ＋ＢＳ十Ｃ８＋ＤＳ並びに差信号Ｘ ＝（ＢＳ＋Ｃ３）−（ＡＳ＋ＤＳ）及びＹ＝（ＡＳ＋ＢＳ　）−（ＤＳ＋ＣＳ） を形成する和及び差形成器ＳＤの入力側に供給される。差信号Ｘ及びＹが現れる 、和及び差形成器ＳＤの出力側は、例えば２つの標本化及び保持菓子から構成す ることができるメモリｓｐの入力側に接続されている。和信号Ｔは、和信号Ｔの 最大値を検出しかつ最大値の発生の都度、差信号Ｘ及びＹがメモ＋７　Ｓ　Ｐか ら転送されるように作用する検出器ＭＤに供給される。マイクロプロセッサＭＰ ｖｉメモリＳＰを循環的に読み出して、差Ｘ及びＹから、第６図に図示されてい るようにホト検出器ＰＨを光軸に対して垂直に整定する操作部材Ｊに対する操作 量ＪＳを計算する。

自動車整定は閉ループ回路のように動作する：操作部材Ｊはホト検出器ＰＨを、 差信号Ｘ及びＹが零になるまで移動させる。零になったことで自動整定過程は終 了する。

本発明の走査装置は特にＣＤプレーヤに適しているが、これに限定されるもので はない。ホト検出器が複数の出力信号を発生し、それから１つの和信号及び少な くとも１つの差信号を形成するようにも実現することができる。走査装置が光ビ ームによって動作するかその他のビームによって動作するかは重要でない。

Ｆｊｇ、７ Ｆｉｇ、２ Ｆｊｇ、３ 国際調査報告 ｋｗｗｓｅ＋ｗ’〜−―−０−ＰＣＴ／ＥＰ　８７１００６２０国際調査報告 ＥＰ　８７００６２０

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．ビームによつて面（Ｓ）を走査する走査装置であつて、ビーム源（Ｌ）から 放射されたビームが走査すべき面（Ｓ）によつて反射されかつ１つ又は複数の集 束素子（０）を用いて、少なくとも２つの個別検出器（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）から構 成されているビーム検出器（ＰＨ）に集束され、上記個別検出器の出力信号（Ａ Ｓ，ＢＳ，ＣＳ，ＤＳ）から１つの和信号（Ｔ）及び少なくとも１つの差信号（ Ｘ，Ｙ）が形成される形式のものにおいて、 上記ビーム検出器（ＰＨ）を光軸に対して垂直に位置整定するために、上記集束 素子の１つ（Ｏ）又は上記ビーム源（Ｌ）又は上記走査すべき面（Ｓ）をそれの 中心位置を中心に次のように振動させる、すなわち上記振動する集束素子（Ｏ） ないし上記振動するビーム源（Ｌ）ないし上記走査すべき面（Ｓ）を一方の方向 に最大限振つた際に焦点が上記ビーム検出器（ＰＨ）の前に来、これに対して他 方の方向に最大限振つた際に上記ビーム検出器（ＰＨ）の後ろに来るように振動 し、かつ上記和信号（Ｔ）がその最大値をとるとき、１つの差信号がとる値ない し複数の差信号（Ｘ，Ｙ）がとる値を記憶するようにしたことを特徴とするビー ムによつて走査する走査装置。
2. ２．和信号（Ｔ）がその最大値をとるとき、１つの差信号がとる値ないし複数の 差信号（Ｘ・Ｙ）がとる値を光学的に指示可能とした請求の範囲第１項に記載の 走査装置。
3. ３．マイクロプロセツサ（ＭＰ）は１つの差信号ないし複数の差信号（Ｘ，Ｙ） から、ビーム検出器（ＰＨ）を整定する、操作部材（Ｊ）に対する操作量を計算 する請求範囲第１項又は第２項に記載の走査装置。
4. ４．ビーム検出器（ＰＨ）の出力信号（ＡＳ，ＢＳ，ＣＳ，ＤＳ）は和及び差形 成器（ＳＤ）に供給され、かつ検出器（ＭＤ）は和信号（Ｔ）の最大値を検出し かつ最大値の発生の都度１つの差信号ないし複数の差信号（Ｘ，Ｙ）がメモリ（ ＳＰ）に記憶されるように作用しかつマイクロプロセツサ（ＭＰ）は上記メモリ （ＳＰ）を循環的に読み出す請求の範囲第３項に記載の走査装置。
5. ５．ビーム源（Ｌ）として光源が設けられており、ビーム検出器（ＰＨ）として ホト検出器が設けられておりかつ集束素子（ｏ）としてレンズが設けられている 請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の走査装置。
6. ６．光源（Ｌ）から放射されるビームはプリズムビームプリッタ（Ｕ）によつて 直角に反射され、かつ直角に反射されたビームはコリメータレンズ（Ｋ）及び対 物レンズ（Ｏ）を用いて反射面（Ｓ）に入射しかつ上記反射面（Ｓ）から反射さ れたビームは上記対物レンズ（Ｏ）、上記コリメータレンズ（Ｋ）、上記プリズ ムビームスプリッタ（Ｕ）及びシリγダレンズ（ＬＳ）を用いてホト検出器（Ｐ Ｈ）に指向される請求の範囲第５項記載の走査装置。
7. ７．対物レンズ（Ｏ）はその光軸に沿つて振動される請求の範囲第６項に記載の 走査装置。
8. ８．ビームによつて面（ｓ）を走査する走査装置のビーム検出器（ＰＨ）を整定 する方法てあつて、ビーム源（Ｌ）から放射されたビームを走査すべき面（Ｓ） によつて反射しかつ１つ又は複数の集束素子（Ｏ）を用いて少なくとも２つの個 別検出器（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）から構成されているビーム検出器（ＰＨ）に集束し 、上記個別検出器の出力信号（ＡＳ，ＢＳ，ＣＳ，ＤＳ）から１つの和信号（Ｔ ）及び少なくとも１つの差信号（Ｘ，Ｙ）を形成する形式の方法において、上記 ビーム検出器（ＰＨ）を光軸に対して垂直に位置整定するために上記集束素子の １つ（Ｏ）又は上記ビーム源（Ｌ）又は上記走査すべき面（Ｓ）を中心位置を中 心に次のように振動し、すなわち上記振動する集束素子（Ｏ）ないし上記振動す るビーム源（Ｌ）ないし上記走査すべき面（Ｓ）を一方の方向に最大限に振つた 際に焦点が上記ビーム検出器（ＰＨ）の前方に来、これに対して他方の方向に振 つた際に上記ビーム検出器（ＰＨ）の後方に来るように振動し、かつ和信号（Ｔ ）がその最大値をとつたとき、１つの差信号がとるないし複数の差信号（Ｘ，Ｙ ）がとる値を記憶することを特徴とするビーム検出器の整定方法。