JPH05328049A - 光学装置及びその光学装置を具えた情報面を走査する装置 - Google Patents

光学装置及びその光学装置を具えた情報面を走査する装置

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JPH05328049A
JPH05328049A JP4348913A JP34891392A JPH05328049A JP H05328049 A JPH05328049 A JP H05328049A JP 4348913 A JP4348913 A JP 4348913A JP 34891392 A JP34891392 A JP 34891392A JP H05328049 A JPH05328049 A JP H05328049A
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radiation
optical device
diode laser
optical
laser
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JP4348913A
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Coen Theodorus H F Liedenbaum
テオドルス フベルタス フランシスカス リーデンバウム クン
Ronald R Drenten
ラインデルト ドレンテン ロナルド
Michiel J Jongerius
ヨハネス ヨンヘリウス ミシェル
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Philips Electronics NV
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 望ましくないフィードバックの有害な影響が
大幅に低減され、一方レーザビームが充分に高い強度を
有する装置を提供する。 【構成】 光学的に書込、読取、検査又は測定する装置
に使用するための光学装置７が記載されており、その装
置は放射線ビーム11を発生するためのダイオードレーザ
８と放射線ビームを集中し且つ案内するための光学シス
テム９とを具えている。ダイオードレーザはパルス化レ
ーザであり、且つフィードバック素子がそのダイオード
レーザから特定の距離ｄにおいて放射線通路内に配設さ
れていて、その素子は適当な反射係数を有しているか
ら、安定化された放射線ビームが得られる。そのビーム
方向は波長を調節できるようにすること、及び分散性素
子を使用することにより、変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射線ビームを発生す
るためのダイオードレーザ、及びこの放射線ビームを集
中し且つ案内するための光学システムを具えている光学
装置に関するものである。
【０００２】本発明は、情報平面を走査するための装置
にも関連しており、該装置は前記光学装置を具えてい
る。
【０００３】ここで情報平面は、情報が光学的に書き込
まれ得る平面上を光学的に読み取り得る情報を具えてい
る平面を意味すると理解される。そのような平面は、例
えば光学的記録担体の情報平面であるが、レーザプリン
タにより書き込まれた、あるいはファクシミリ装置にお
けるように、文書スキャナーにより読み取られる文書の
面でもある。
【０００４】
【従来の技術】冒頭部分に記載した種類の装置は、例え
ば光学記録担体を読み取るための装置に関する欧州特許
出願第EP 0.084.871号から既知である。この装置に使用
されるダイオードレーザはフィードバックに非常に敏感
である。この光学システムの素子上のレーザ放射線の反
射によって、ダイオードレーザにより放射された放射線
の一部分がそのダイオードレーザの活性層へ復帰し得
る。フィードバックされた小さい量の放射線、すでに放
射された放射線のおよそ 0.1％が、レーザ放射線の変動
を生じ得る。フィードバックされた放射線の量に依存し
て、これがレーザの線幅、出力スペクトルでの波長の変
動、あるいは雑音の増大へ導き得る。これらの現象は一
般に望ましくない。更にその上、その影響は一般に一定
ではなく、レーザへ復帰する光の位相に依存し、言い換
えれば、それらは例えば、光学素子の移動又は振動によ
って、およそレーザ波長の光学的通路長さ変動に依存す
る。
【０００５】それ故にできる限りレーザ内のフィードバ
ックを回避することが企図される。しかしながら、特に
光学システム内の素子の公差によって、装置が種々の使
用に対して高価過ぎるような非常に厳しい要求が光学素
子に課せられるにもかかわらず、そのフィードバックは
充分には防止され得ないことを実際が立証した。
【０００６】ダイオードレーザが絶え間無く放射線を放
射する装置内のダイオードレーザにより放射される放射
線のおよそ１〜10％へフィードバックされる放射線の量
を増大することが欧州特許出願第EP 0.084.871号に提案
されている。この方法はフィードバックにより生じるレ
ーザ放射線の雑音がフィードバックされた放射線の量と
共に連続的に増大せず、雑音レベルが最大であり且つ更
にフィードバックが増大すると雑音の量が減少するこの
放射線に対する所定のレベルが存在することの認識に基
づいている。しかしながら、連続的に放射するダイオー
ドレーザを有する装置においては、レーザビームの強度
はフィードバックの増大によって減少して、その減少は
例えば光学記録担体に書き込む装置に対しては特に有害
である。更にその上、フィードバックの結果として出力
スペクトルは波長が偏移し、その偏移はシステムの動作
が所定の波長帶域へ調節される使用に対しては、非常に
望ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】望ましくないフィード
バックの有害な影響が大幅に低減され、一方レーザビー
ムが充分に高い強度を有する装置を提供することが、本
発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明による光学装置は、前記ダイオードレーザがパルス持
続期間ｐ及びパルス周期Ｔにおいて放射線パルスを供給
するパルス化レーザであること、及び少なくとも部分的
に反射するフィードバック素子が前記ダイオードレーザ
からほぼ距離ｄにおいて前記放射線ビームの放射通路内
に配置され、該距離ｄが、 ｄ＝（ｃ／２）ｎＴ−（ｃ／２）ε（ｐ＋Δｐ） の条件を満たし、ここでｎは整数であり、ｃは放射線ビ
ームが通過する媒体内での光の速度であり、Δｐはダイ
オードレーザにおけるパルスPLの形成時間であって、且
つεは ０＜ε＜１ を満たす実数であって、且つ Ｅ（Ｐr ）＞Ｅ（ＰＬi ） によって与えられる条件が、前記放射線パルスが前記ダ
イオードレーザへ入る瞬時に満たされ、Ｅ（ＰＬi ）が
関連する瞬時において前記ダイオードレーザ内に形成さ
れる放射線エネルギーであるように、フィードバック素
子により反射された放射線パルスのそれぞれ減少するか
又は増大するエネルギーＥ（Ｐr ）においてこれらの限
界内で増大又は減少することを特徴とする。
【０００９】レーザにより放射される放射線の少なくと
も一部が反射素子によりレーザへ復帰される。レーザへ
この素子によりフィードバックされる放射線が、この放
射線がレーザの動作をほぼ完全に定義し且つ装置の他の
素子によるその他の望ましくない反射がレーザの動作に
なんらの影響をも実質的に有しないような強度を有し且
つそのような瞬時にレーザに到達するように、この素子
の反射係数と位置とが選択される。
【００１０】形成時に、従って新しい光パルスが発生さ
れる直前の期間にレーザ内に生じる結果により、パルス
化ダイオードレーザの動作が主に決定されること、及
び、正確にそのような期間内でのフィードバックの結果
としての特別光子（フォトン）の到達により、これらの
特別光子が反射された放射線パルスの遅延時間を適用す
ることによってレーザの動作を主に決定することの認識
にこの発明は基づいている。結果として、ダイオードレ
ーザは故意に与えられたフィードバックによる定義され
た方法で制御され得て、且つその他の望ましくないフィ
ードバックの影響は、放射線パルスがそれの結果として
の、あるいは故意に与えられたフィードバックの結果と
しての瞬時に到達し、それらがダイオードレーザ動作に
影響しないようなパルスに対する低い強度を有すること
を保証することによって低減され得る。遅延時間は、ダ
イオードレーザの出口面からフィードバック素子への通
路をカバーし、ダイオードレーザへ戻る放射線パルスに
より要求される時間を意味すると理解される。この時、
距離ｄはフィードバック素子とダイオードレーザの出口
面との間の距離である。安定化のために、ダイオードレ
ーザの後部面から放射される放射線も使用され得る。こ
の時、距離ｄはこの面とフィードバック素子との間の距
離である。
【００１１】ダイオードレーザはパルスでダイオードレ
ーザの放射線を放射するので、このレーザはレーザの寿
命に有害な影響無しに高出力を生じ得る。
【００１２】本発明による装置は更に、前記フィードバ
ック素子が光学システムの素子であることを特徴として
いる。
【００１３】正しい位置にその光学システム内にすでに
存在する素子の表面を配設することにより、且つこの表
面に正しい反射係数を与えることにより、特別素子が省
略され得る。
【００１４】部分的に反射するフィードバック素子が影
響されるべきダイオードレーザのパラメータへ適用され
得る。例えば、この光学装置は更に、前記フィードバッ
ク素子が波長感応素子であることを特徴としてもよい。
【００１５】例えば、プリズム，回折格子又はエタロン
のような素子によって、レーザビームが常に、例えばダ
イオードレーザの温度あるいはダイオードレーザを通る
電流の変動に無関係に、同じ波長を有することが保証さ
れ得る。エタロンは、互いに対向し、相互から所定の距
離に配設された、且つある種の媒体、例えば空気を封入
した二つの部分的に反射する平面を具えている素子を意
味すると理解される。
【００１６】分布ブラッグ反射器と呼ばれる特殊ダイオ
ードレーザ形状は既知であり、その形状では回折格子が
レーザ波長を安定化するために用いられていることは注
意されるべきである。しかしながら、回折格子は一つの
基板上にダイオードレーザと共に組み込まれている。格
子周期に課せられる要求の観点において、そのようなダ
イオードレーザ形状はダイオードレーザ放射線の所定の
波長領域内で実現することは困難である。
【００１７】本発明による光学装置の別の実施例は、放
射通路を折り畳むための折り畳み手段がダイオードレー
ザとフィードバック手段との間に配設されていることを
特徴としている。
【００１８】レーザビームのスペクトル安定化のための
ダイオードレーザとフィードバック素子との間の距離ｄ
は、この時小さい体積内で実現され得るので、この装置
は小型であり得る。
【００１９】前記折り畳み手段は、例えば間を光ビーム
が伝播する二つの対向する反射面によって構成されても
よい。
【００２０】本発明による光学装置の好適な実施例は、
前記折り畳み手段が少なくとも２個の反射面を有し且つ
入口窓と出口窓とを設けられている光学的に透明な材料
の折り畳み本体を具えていること、及び反射面の一つが
フィードバック手段へ及びフィードバック手段から伝達
するための第３窓を設けられていることを特徴としてい
る。
【００２１】光通路を折り畳むための手段は一片に形成
された本体を具えている。この方法において、二つの分
離された対向する表面による場合であるように、二つの
反射する表面の相互位置決めによるよりもむしろ、公差
はこの本体が製造される場合にのみ決定される。
【００２２】この折り畳み本体は比較的高い屈折率、例
えばｎ＝1.8 を有するガラスで作られてもよい。幾何学
的通路長さはこの時、ｎ＝１を有する空気内の幾何学的
通路長さに対して、 1.8の係数により低減され得るの
で、この装置は更にもっと小型になる。
【００２３】入口窓と出口窓とが両方共折り畳み本体の
第１表面内に設けられ得て、且つ互いに一致していても
よい。この場合には、フィードバックに対して必要でな
いダイオードレーザ放射線と装置内で更に必要である放
射線とがダイオードレーザと前記折り畳み本体との間の
特別素子によって相互から分離されねばならない。この
素子は、例えばビーム分割器であってもよい。
【００２４】代わりに、入口窓が第１反射面内に設けら
れてもよく、且つ出口窓が第２反射面内に設けられても
よい。この場合にはフィードバックに対して必要でない
ダイオードレーザ放射線は、特別素子によって分離され
る必要はなく、折り畳み本体の出口窓が部分的に透明な
反射器として形成されてもよい。
【００２５】本発明による光学装置は好適に、前記フィ
ードバック手段が前記第３窓内に組み込まれていること
を特徴としている。
【００２６】一つの中での二つの素子のこの組み合わせ
によって、多くの構成要素が低減されるので、装置が更
にもっと小型になる。
【００２７】本発明による光学装置の可能な実施例は、
各反射面は高反射係数を有する層を設けられていること
を特徴としている。
【００２８】高反射を有する層の存在によって、折り畳
まれた光通路内の強度損失が制限される。
【００２９】本発明による光学装置の可能な実施例は、
折り畳み本体が第１反射面と第２反射面とが対向して且
つ互いに平行に置かれている平行面板であることを特徴
としている。
【００３０】折り畳み本体上に高反射層が必要無い本発
明による光学装置の代わりの実施例は、前記折り畳み本
体が本体材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する媒体
内に存在すること、前記折り畳み本体がその上に入射す
る放射線を全体的且つ内部的に反射する少なくとも２個
の面を有すること、及び前記放射線が前記折り畳み本体
内の共通平面放射線通路を横切る場合に前記２個の面の
各一つにより少なくとも一回は反射されることを特徴と
している。
【００３１】この光学装置は更に、光学プリズムが入口
窓と出口窓とに配設され、前記放射線ビームが通ってプ
リズムに入り且つ離れる前記プリズムの面が前記放射線
ビームの主光線を横切ることを特徴としてもよい。
【００３２】光学プリズムが放射線ビームが折り畳み本
体へ入り折り畳み本体を離れる場合に生じる誤りの反射
を防止する。
【００３３】本発明による光学装置の別の実施例は、前
記反射面のうちの一つが第４窓を設けられており、該窓
上にレトロダイレクティブ素子が配設されていて、幾つ
かの反射を介して反射面へ延在している第１放射線通路
を横切った後に、放射線が第４窓により折り畳み本体内
の第１平面内に捕捉され且つそれ自身に平行に反射さ
れ、且つ第１平面に平行な平面内の幾つかの反射を介し
てその反射面へ延在する少なくとも第２放射線通路を横
切るように前記本体内へ再び入ることを特徴としてい
る。
【００３４】第１反射面と第２反射面とに垂直な第１平
面内の第１放射線通路に沿って前記本体を通って伝播さ
れる入射放射線ビームが、第１平面と平行な第２平面内
の第２放射線通路内の前記本体を通って伝播される反射
された放射線ビームに変換されることを、レトロダイレ
クティブ素子が保証する。この方法で前記本体の第３次
元も放射線通路を折り畳むために用いられる。このレト
ロダイレクティブ素子は、例えば折り畳み本体上に配設
された、90°の頂角を有するプリズムであってもよい。
このプリズムは代わりに平行平面板内へ直接固定されて
もよい。
【００３５】そのような形状は数回反復され得るので、
二つ以上の平行面が用いられ得る。
【００３６】この光学装置は好適には更に、フィードバ
ック素子が回折格子であることを特徴としている。
【００３７】回折格子は比較的高い波長分解能を有して
いる。
【００３８】本発明による光学装置の別の実施例は、前
記回折格子が第３窓に対して０°ではない小さい角度で
延在していることを特徴としている。
【００３９】回折格子の波長分解能はそこに入射するビ
ームの直径によっても決定されるので、この分解能は回
折格子上の放射線点の直径が増大されるようにビームを
大きい角度でその回折格子上へ入射させることにより改
善され得る。
【００４０】本発明による光学装置の別の実施例は、ダ
イオードレーザに向かって反射された放射線の波長を変
化させる目的のために、前記折り畳み本体が前記ダイオ
ードレーザにより供給される放射線ビームに対して小さ
い角度で回転可能に配設されていることを特徴としてい
る。
【００４１】所定の波長は、前記本体及び従って入射す
る放射線ビームに対して異なる方法でそこへ組み込まれ
た波長選択性素子を順応させることにより選択され得
る。
【００４２】この装置の多くの応用に対して、その装置
がフィードバックに感じないこと及び装置により供給さ
れる放射線の波長が一つの値で安定化されることか、必
要なばかりでなく充分でもある。
【００４３】しかしながら、本発明の別の態様によると
装置が更に、電子制御手段が異なる不連続値でダイオー
ドレーザとフィードバック素子との組み合わせにより供
給される放射線の波長を調節するために設けられている
ことを特徴としている。
【００４４】このことがこの装置の新奇な応用を可能に
する。これらの新奇な応用の一つに対して、この装置は
更に、分散性素子がフィードバック素子の後に配置され
ていることを特徴としている。
【００４５】回折格子又はプリズムのような分散性素子
により放射線ビームが偏向される角度はこのビームの波
長に依存するので、この装置から現れるビームの方向は
不連続に変えられ得る。ビームの方向の可能な数は分散
性素子の波長分割能力によって、回折格子の場合には、
ビームにより覆われる格子周期の数によって決定され
る。
【００４６】走査放射線ビームを供給し、且つビームを
偏向するために回転鏡面多角柱ような機械的手段を用い
る慣習的な装置と比較して、本発明による装置はビーム
の方向が電子制御によって非常に急速に変えられ得ると
言う利点を有している。
【００４７】方向が調節できるレーザビームを供給する
ための装置は米国特許第4,918,679号に記載されてお
り、その装置は回折格子を具え、且つその中で調節でき
る波長を有するレーザビームが発生されることは注意さ
れるべきである。この目的のためにこの既知の装置はダ
イオードレーザの後に調節可能な特別共振空間を設けら
れている。
【００４８】本発明による装置においてはレーザ波長を
調節するためにフィードバック素子が用いられているの
で、レーザ動作が安定化される波長が比較的迅速に変え
られ得る。
【００４９】前記分散性素子は透過性素子又は反射素子
であってもよい。
【００５０】偏向され得るビームを供給する、本発明に
よる装置の第１実施例は、前記フィードバック素子がそ
こに組み込まれた回折格子を有する光学的導波管により
構成され、その回折格子は前記放射線ビームの伝播の方
向に変化する周期を有すること、及び前記電子制御手段
が周波数調節可能な、ダイオードレーザのための周期的
に変調される電流源により構成されていることを特徴と
している。
【００５１】今や、フィードバック素子はもはやダイオ
ードレーザから一つの所定の距離に配設されておらず、
軸方向に、すなわち放射線ビームの伝播の方向に所定の
領域にわたって延在している。この方法においては、ダ
イオードレーザ放射線は異なる軸方向位置から反射され
得る。上記に策定された遅延時間条件が常に満たされね
ばならないので、距離ｄはパルス反復周波数、すなわち
遅延時間条件におけるパルス周期Ｔが変わる場合には変
動する。異なる値にパルス反復周波数を調節することに
より、ダイオードレーザビームの関連部分がフィードバ
ック回折格子の他の部分により反射されることが達成さ
れる。周期が回折格子を横切って変化するので、ダイオ
ードレーザに入る反射された放射線の波長及び従ってダ
イオードレーザ放射線の波長はパルス反復周波数を変え
ることにより変動され得る。
【００５２】光学的導波管は光ファイバー又は光学的平
面導波管であってもよい。
【００５３】偏向され得るビームを供給する、本発明に
よる光学装置の第２実施例は、ダイオードレーザの出口
面が低反射係数を有すること、及び前記フィードバック
素子がダイオードレーザの出口面から距離ｄに配設され
た部分的に透明な反射器と、前記反射器とダイオードレ
ーザとの間に配設され且つ調節できる透過係数を有する
構成要素とにより構成されること、及び前記電子制御手
段が前記構成要素上の電極と、出力端子が該電極へ接続
された調節可能な電圧源とにより構成されることを特徴
としている。
【００５４】ダイオードレーザの出口面はその光学シス
テムに対向する面、前部面であってもよいが、後部面で
あってもよい。
【００５５】この実施例は、出口面が低反射係数を有す
るダイオードレーザの放射線が、出口面が大きい反射係
数を有するダイオードレーザの放射線よりも大きい波長
を有することの認識に基づいている。これは多分最初に
述べたダイオードレーザ内の大きいレーザ動作の間の電
荷担体濃度の差の結果である。ダイオードレーザの出口
面に、例えばこの面上に反射防止塗装を設けることによ
り、及び反射係数がこの面の後で調節され得る外部反射
器を配設することにより、低反射係数を与えることによ
って、そのダイオードレーザ内の電荷担体濃度、及び従
ってダイオードレーザの波長が調節され且つ変えられ得
る。
【００５６】偏向され得るビームを供給する、本発明に
よる光学装置の第２実施例は更に、調節可能な透過係数
を有する前記構成要素が、偏光解析器により継承される
電子光学素子により構成されることを特徴としている。
【００５７】電子光学素子の電極を横切る電圧を変える
ことにより、この素子の屈折率が変えられ得る。その結
果、この素子を通過する放射線の偏光の状態も変化す
る。偏光分析器が偏光の状態の変化を強度変化に変換す
る。この電子光学素子は複屈折結晶により構成されても
よい。
【００５８】しかしながら、この実施例は好適に、前記
電子光学素子が液晶材料であることを特徴としている。
そのような素子はそれが安価であり且つ低電圧で駆動さ
れ得ると言う利点を有している。
【００５９】代わりに、偏向され得るビームを供給する
装置が、調節可能な透過係数を有する前記構成要素が、
偏光分析器により継承される音響光学素子を具えている
ことを特徴としてもよい。
【００６０】電子光学変調器と比べると、音響光学変調
器を駆動するためには相当低い電圧しか必要としない。
【００６１】偏向され得るビームを供給する、本発明に
よる光学装置の第３実施例は、調節可能な透過係数を有
する前記構成要素が、平面干渉計により構成され、該平
面干渉計の少なくとも一つの分枝が光学的移相器を組み
込むことを特徴としている。
【００６２】前記平面干渉計では、入口導波管を介して
入る放射線ビームは、出口導波管内で再び組み合わされ
るように分離中間導波管内を伝播する二つのサブビーム
に分割される。前記中間導波管の一方の部分において、
屈折率が例えば電子光学効果によって変えられ得て、且
つ従ってこの導波管を通るビームの位相が変わるので出
口ビームの強度も変化する。
【００６３】本発明による第４実施例は、調節可能な透
過係数を有する前記構成要素に加えて、エタロンが前記
放射線通路内に配設されていることを特徴としている。
【００６４】この方法では前記パルス化レーザが単一モ
ードレーザとして動作する。
【００６５】本発明による装置の一実施例は、前記ダイ
オードレーザがセルフパルシングダイオードレーザであ
ることを特徴としている。
【００６６】あらゆるパルシングダイオードレーザがそ
のような応用に適している。セルフパルシングダイオー
ドレーザは本質的に、特に英国特許出願第GB 2 221 094
号から既知である。
【００６７】波長が安定化されるダイオードレーザを具
えている光学装置は、情報平面を走査するために装置内
で大きい利点で使用され得て、その装置は情報平面内に
走査点を形成するために今までに記載したような光学装
置を具えている。この装置は前記フィードバック素子と
ダイオードレーザとの間の距離を除いて、前記光学装置
の全部の光学素子の距離が前記距離ｄと等しくないこと
を特徴としている。
【００６８】偏向され得るビームを供給する、本発明に
よる光学装置は、トラック内でテープ形状の光学記録担
体を走査するための装置内で大きい利点で使用され得
て、その装置はテープ走行方向を横切る方向で記録担体
を走査するための手段を具えている。この装置は、前記
手段が今までに説明したような光学装置によって構成さ
れ、前記トラックの方向は走査の間に前記テープを長手
方向に動かすためのテープ駆動手段とトラック方向に走
査点を動かすためのビーム偏向手段とを設けられたテー
プの長手方向に対してある角度で延在しており、該ビー
ム偏向手段は上記で特定された構成要素により構成され
ていることを特徴としている。
【００６９】本発明によるダイオードレーザからのビー
ム内の波長変動は電子的に実現されるので、トラックが
走査される速度はビームを偏向するために回転鏡多面柱
のような現在利用できる機械的手段の場合よりも相当高
くし得る。更にその上、新奇なビーム偏向手段において
は機械的ビーム偏向手段におけるよりも相当少ししか振
動が起こらない。
【００７０】
【実施例】以下、添付の図面を参照して実例によって本
発明を詳細に説明しよう。
【００７１】図１は光学的記録担体３を走査するための
読取装置１を図式的に示している。走査は記録担体の読
み取りの間の走査と同様に書き込みの間の走査をも意味
すると理解される。この装置１は例えば光ディスクプレ
ーヤーであってもよく、また記録担体３は例えばコンパ
クトディスクとして知られている光学オーディオディス
クであってもよい。直径方向断面図に部分的に示したこ
のディスク形状の光学的記録担体３は透明基板５と反射
情報層６とを具えている。この層６はそれらの周囲から
光学的に区別される多数の情報領域（図示せず）を具え
ている。この情報領域は多数のトラック４、例えば螺旋
トラックを一緒に構成する疑似同心トラック内に配設さ
れている。
【００７２】読取装置１はダイオードレーザ８，光学シ
ステム９及び放射線感応検出システム10を設けられた光
学装置７を具えている。ダイオードレーザ８により放射
された分岐するビーム11が、例えばコリメータレンズ14
により平行ビームに変換されて、続いてビームを反射す
る情報層６の平面内の読取点12へ、単一レンズによって
図式的に示した対物システム13により合焦される。記録
担体３がモータ17により駆動される軸15によって回され
る場合に、情報トラックが走査される。矢印19により示
された方向に記録担体３と光学装置７とを相互に対して
動かすことにより、全部の情報平面が走査され得る。
【００７３】走査する間に反射ビーム11′が情報領域の
連続内に記憶された情報に従って強度が変調される。反
射ビーム11′を投射ビーム11から分離するために、放射
線感応検出システム10に向かって反射され且つ変調され
たビーム11′の一部を反射する部分的に透明な鏡を設け
られてもよい。しかしながら、図１に示したような偏光
感応ビーム分割器21と四分の一波長（１／λ）板23との
組み合わせが好適に用いられる。その時、レーザビーム
11がこのビームがビーム分割器21により完全に通過され
るような偏光の方向を有することが保証される。記録担
体３へのビームの通路上で、このビームは最初に四分の
一波長板23を横切り、記録担体による反射の後にこの四
分の一波長板をビームが２回目に横切るので、ビームの
偏光の方向はビームが再びビーム分割器21へ入る前に90
°だけ回転される。従って、ビーム11′は検出システム
10へ向かって完全に反射される。
【００７４】検出システム10は１個以上の検出素子を具
えており且つ検出システムの出力信号は電子処理ユニッ
ト25へ印加され、その電子処理ユニット内で検出信号が
読み取られた信号を表現する情報信号Ｓi と、読み取ら
れるトラック上で中心へ集められる読取点を維持するた
めのサーボ信号Ｓr 、及び情報層上に合焦された読取ビ
ームを維持するためのサーボ情報Ｓf へ処理される。
【００７５】読取装置の更に詳細な説明に対しては、 P
hlips Technisch Tijdschrift 40,267-272 1981/82 no.
9. に記載されたM.G.Carasso, J.B.H.Peek 及びJ.P.Sin
jouによる論文の"Het systeem Compact Disc Digital A
udio"を参照されたい。
【００７６】偏光感応ビーム分割器と四分の一波長板と
を使用した場合でさえも、放射線はまだダイオードレー
ザへ復帰し且つレーザ共振空洞へ入る。この放射線がダ
イオードレーザによって放射される放射線に影響する。
例えばビーム分割器21の前面20上の反射により又は記録
担体３の基板５の複屈折によりフィードバックが起こり
得るので、ビーム分割器21上に入射し且つ情報平面によ
り反射されるビームの偏光の方向は、正確に90°にわた
って回転されない。読取装置内に生じ得るすべての種類
の振動によってフィードバックされた放射線の位相は振
動を現すので、レーザにより放射される放射線は雑音成
分を有している。この雑音の周波数は、トラッキングと
合焦との間に問題が起こるように特にサーボ信号Ｓr 及
びＳf が影響されるような周波数である。更にその上、
フィードバックはフィードバックされた放射線の量に依
存して、レーザビームの波長帶域の増大とこのビームの
波長のオフセットとを生じ得る。波長帶域の増大の欠点
はこの光学システム内での散乱の発生である。この光学
システムは単色システムであるから、放射線点12に逸脱
が生じる。
【００７７】前記フィードバックの有害な影響を防止す
るために、本発明によってパルス化レーザビームが使用
され且つ所定の反射係数を有するフィードバック素子27
が装置内の定義された位置に配設される。ダイオードレ
ーザにより放射された放射線パルスの、素子27により反
射された部分が、適当な強度で且つ発生されている次の
放射線パルスの形成時間内に再びレーザへ到達すること
が保証される。レーザ内に生じる刺激される放射の過程
は外部的に供給される光子に最大に感応することは正確
にこの形成時間内であるので、これらの光子がダイオー
ドレーザの動作をほとんど完全に決定することが見出さ
れた。
【００７８】レーザパルス系列のｉ＝１，２，…，ｎに
よる幾つかのパルスLPi を示す図２を参照して、反射さ
れるレーザパルス部分LPr,i に対する遅延時間条件が決
定され得る。放射されたレーザパルスのパルス持続期間
はｐであり且つ系列の周期はＴであることが想定され
る。ダイオードレーザにより放射されたパルスPLi に反
射されたパルスLPr,i が影響できる大きさに対して、反
射された放射線エネルギーがダイオードレーザに到達す
る量と組み合わせる瞬時は非常に重要である。この目的
のために反射されたパルスの遅延時間Ｒt が二つの限界
内に入らねばならない。
【００７９】その第１の限界値は Ｒt ＝Ｔ で与えられ、一方第２の限界値は Ｒt ＝Ｔ−ｐ−Δｐ で与えられる。
【００８０】理論的には、反射されたレーザパルスLP
r,1 は次のレーザパルスPL2 を駆動しないが、次の次の
パルスPL3 すなわち、次に続くパルスLPi の一つを駆動
することも可能なので、上述の限界はｎが整数である Ｒt ＝ｎＴ Ｒt ＝ｎＴ−ｐ−Δｐ に一般化され得る。
【００８１】反射されたパルスの放射線エネルギーが満
足されねばならない条件は、ｉ番目のパルスの形成時間
Δｐ内の瞬時ｔe,i において Ｅ（Ｐr ）＞Ｅ（LPi ） であり、その瞬時において反射されたパルスがレーザに
入る。
【００８２】このことは、その瞬時ｔe,i において反射
されたパルスの放射線エネルギーがダイオードレーザに
より放射されるべき次のパルス（ｉ番目のパルス）に対
してレーザ内にその瞬時において形成される放射線エネ
ルギーよりも大きくなくてはならないことを意味してい
る。
【００８３】上限Ｒt ＝ｎＴが満足された場合には、反
射されたパルスの後縁が放射されるべき次のパルスが完
全に形成される瞬時と一致するので、反射されたパルス
がもはや放射されるべきパルスになんらの影響をも有し
ない。
【００８４】下限Ｒt ＝ｎＴ−ｐ−Δｐが満足された場
合には、反射されたパルスの前縁が新しいパルスの形成
がまだ開始しない瞬時に一致する。そのような境遇では
これらの限界が少しでも超過されるとなんらかの影響が
まだ生じ得る。
【００８５】他方、遅延時間、即ちダイオードレーザの
出口面からの通路をカバーし且つダイオードレーザへ戻
るために放射線パルスLPi により必要な時間は、２ｄ／
ｃにより与えられ、ここでｄはダイオードレーザ８とフ
ィードバック素子27との間の距離であり、ｃは放射線に
より横切られる媒体内の光の伝播の速度である。二つの
限界条件と組み合わせて、これが次の遅延時間条件 ｎＴ−ｐ−Δｐ＜２ｄ／ｃ＜ｎＴ を生じるので、かくして距離ｄは ｄ＝（ｃ／２）ｎＴ−（ｃ／２）ε（ｐ＋Δｐ） により与えられ、ここでεは零より大きく且つ値が反射
されたパルスのエネルギーにより決定される数より小さ
い数である。このエネルギーが比較的大きい場合には、
反射されたパルスは形成時間内の後の瞬時に到達できる
ので、その時εは１よりも零に近い。反射されたパルス
のエネルギーが低い場合には、このパルスは形成時間内
の早い瞬時に到達するので、その時εは零より１に近
い。それ故にεは反射されたパルスエネルギーに逆比例
している。
【００８６】ダイオードレーザから距離ｄに適当な反射
係数を有するフィードバック素子27（図１参照）を配設
することにより、且つ放射線を反射できるその他のすべ
ての素子が上述の一般的条件を満足しない距離に配設さ
れることを保証することにより、ダイオードレーザの動
作、及び従ってレーザビームのパラメータと質とは最初
に述べた素子27を介するフィードバックによってのみ実
質的に決定され且つ維持されることが達成される。
【００８７】フィードバック素子27の性質の適当な選択
により、レーザビームの所定のパラメータが調節され得
る。このフィードバック素子は、例えばプリズム，回折
格子又はエタロンのような、例えば波長選択性素子であ
ってもよい。この方法でビームの波長は調節され且つ維
持され得る。フィードバックはダイオードレーザの後部
鏡において、及び前部鏡においての両方で実現され得
る。
【００８８】フィードバック素子27は図１に破線によっ
て示されているが、分離されたフィードバック素子を用
いる代わりに、本発明は装置７内にすでに存在している
素子の面、例えばビーム分割器21の面20に適当な反射係
数を与えることによって、且つこの面20がダイオードレ
ーザ８から上述の距離ｄに置かれることを保証すること
によっても実現され得る。
【００８９】フィードバック素子27の選択のための条件
は、ダイオードレーザ８からのビーム11がフィードバッ
ク素子による反射の後に再びダイオードレーザへ入るこ
とである。
【００９０】ビーム11がコリメータレンズ14によって平
行ビームに変換される場合には、コリメータレンズ14が
ダイオードレーザ８上に再び合焦するので、フィードバ
ック素子27は（平行平面）板として配置されてもよい。
【００９１】コリメータレンズ14が使用されない場合に
は、分岐するビーム11をダイオードレーザに入ることが
できるビームに変換するために、フィードバック素子27
は曲がった面を有しなくてはならない。
【００９２】実際にはダイオードレーザとフィードバッ
ク素子との間の距離ｄは、その距離はダイオードレーザ
のスペクトル安定化を得るために必要なのであるが、比
較的長くなり得て、それがこの光学装置の所望の小型化
について欠点である。例えば１nsのパルス周期ｐに対し
て、約150mm の距離ｄが必要である。
【００９３】本発明の別の態様によると、ダイオードレ
ーザ８とフィードバック素子27との間の光通路が折り畳
まれる。この目的のためにこの装置は、例えば放射線が
間で数回反射される二つの対向する反射器を具えてもよ
い。しかしながら、安定性によって、光学的に透明な材
料の一つの本体120 、例えばガラス本体が好適に用いら
れ、その中で二つの対向する面がこの本体に入る放射線
ビームが、多数回反射されるように反射している。この
時公差はこの本体の製造の間に決定される。この折り畳
み本体はガラスで作られるばかりでなく、透明合成材料
のような充分高い屈折率を有するその他の光学的に透明
な材料によっても作られ得る。
【００９４】このような折り畳み本体120 の異なる実施
例が存在し得る。第１の実施例は図12a に示されており
且つ平行平面板121 を具えており、相互に対向して置か
れているそれの第１面123 と第２面125 とには高い反射
を有する反射層127 が設けられている。第１面123 は更
に入口窓129 を有し、且つ第２面125 は出口窓131 を有
している。ダイオードレーザ８により放射される放射線
ビーム11は例えばコリメータレンズ130 を介して、入力
窓129 を通り平行平面板121 に入り且つ、ビームは小さ
い角度で面123 と125 上へ入射するので、ビームはこれ
らの面により多数回反射される。それからビームはそれ
らの面のうちの一つの中の第３窓128 の中又は後に配設
された波長選択性反射素子27に到達する。続いて、この
ビームはダイオードレーザへのビームの通路上の窓129
を介してその平行平面板を離れるように反対方向にその
平行平面板を通過する。
【００９５】出口窓131 がフィードバックを必要としな
いダイオードレーザ放射線をこの折り畳み本体の外へ結
合するために用いられてもよい。この目的のために、出
口窓131 は例えば部分的に透過できるビーム分割鏡とし
て機能する層132 を好適に設けられる。
【００９６】波長選択性フィードバック素子27は分離さ
れた構成要素でもよい。しかしながら、この素子は好適
には平行平面板に組み込まれ、即ちその素子は窓128 の
位置に配設される。この素子は例えばプリズムであって
もよい。このプリズムは窓上に配設されてもよく、ある
いは窓内の窪みにより形成されてもよい。図12a に示さ
れているような回折格子27は、しかしながら、それの比
較的高い波長分解能の故に好適である。
【００９７】回折格子は異なる方法でガラス本体内に組
み込まれてもよい。例えば、この回折格子はガラス折り
畳み本体内に直接エッチングされてもよく、あるいは折
り畳み本体上に分離された構成要素として配設されても
よい。もう一つの可能性は折り畳み本体上に薄い合成材
料層を設けることであり、続いてその層内に回折格子が
複製技術によって設けられる。
【００９８】折り畳みによって、３mmの直径を有する放
射線ビームに対して空気中で、例えば130mm の長さを有
する放射線通路は、そのガラスが1.8 の屈折率を有する
場合には、８mmの厚さＤと13mmの長さＬとを有するガラ
ス板内に収容され得る。
【００９９】その代わりに折り畳みは二次元の代わりに
三次元でも達成され得る。この目的のためにレトロダイ
レクティブ素子133 が、図13に示したようにガラス本体
上に第１光通路135 の端部の第４窓136 上に配設されて
もよい。放射線ビームがガラス本体の反射面に垂直な第
１平面内に置かれている第１光通路135 を通過した後
に、その放射線ビームが図面の平面に垂直な方向に最初
に反射されて、続いてその素子133 上への入射の方向に
平行な方向に反射されので、そのビームは第１平面に平
行な第２平面内に置かれた第２光通路137 を通過するよ
うに、再び平行平面板121 内へ通される。この方法で折
り畳まれた光通路135, 137及び多分別の光通路が重ね合
わされ、且つ従ってもっと短い長さＬを有する折り畳み
本体が、スペクトル安定化のために必要な全体長さｄを
有する光通路を実現するために用いられ得る。この実施
例は図13に示されている。図13a は平面図であり図13b
は側面図である。
【０１００】レトロダイレクティブ素子133 の非常に適
切な例は90°の頂角を有するプリズムである。このプリ
ズムの頂部小骨141 はビームの主光線に垂直である。こ
のプリズムはその頂部小骨141 に対向して置かれている
基底面139 が面125 に平行であるように固定されている
ので、反射損失が存在しない。
【０１０１】もう一つの可能な実施例では本発明による
折り畳み本体120 は、図14に示したように矩形又は正方
形断面を有する光学的に透明な本体122 として形成され
ている。この実施例においては面145, 146, 148, 149が
各面上でビームの全内部反射があるような方法で入射放
射線ビームに対して向けられている。図14の実施例にお
いてはこれはビームがフィードバック素子27に到達する
前に各面に対して２回達成されている。この素子による
反射の後に、このビームは反対方向に同じ放射線通路を
通過し、且つダイオードレーザへビームの通路上を面14
5 を介してこの折り畳み本体を離れる。
【０１０２】フィードバックを必要としないダイオード
レーザ放射線は面149 を介して折り畳み本体122 を離れ
る。これが実現される位置に層151 が設けられ、その層
が部分的に透過可能なビーム分割鏡として機能する。更
にその上、プリズム147 が前記の位置に好適に設けら
れ、且つそのプリズムの面150 がそのビームの主光線に
垂直である。垂直な面152 を有する類似したプリズム14
3 もダイオードレーザビームが折り畳み本体へ入る位置
で面145 上に好適に配設されている。両方のプリズム
は、例えばガラス本体と同じ材料で作られてもよい。こ
の実施例及び平行平面板を含んでいる実施例において
は、フィードバック素子27はそのガラス本体内の窓153
の中又は後に配設されたプリズム，回折格子又はエタロ
ンであってもよい。しかしながら、回折格子はそれの比
較的高い波長分解能の故に好適である。
【０１０３】平行平面板に対する図13a, 13bに示したの
と同じ方法で、図14の折り畳み本体が三次元で折り畳み
を実現するようにレトロダイレクティブ素子133 によっ
て積み重ねられているガラス本体内で平行平面内の折り
畳まれた複数の光通路を具えてもよい。
【０１０４】折り畳み本体の両方の実施例121, 122は代
わりに、入口窓と出口窓とが同じ面123 又は145 内に置
かれ、且つ一致するような方法で実行されてもよい。そ
の場合にはフィードバックが必要でないダイオードレー
ザ放射線は付加的な素子、例えばこの装置内で別の用途
に対してダイオードレーザと折り畳み本体との間の部分
的に透過可能なビーム分割器によって、外へ結合されな
くてはならない。
【０１０５】フィードバック素子として回折格子を有す
る折り畳み本体の前記実施例の各一つにおいては、平行
平面板の形態で折り畳み本体に対する図12b 及び12c に
おいて回折格子に対して示したように、面125 又は149
に対して鋭角で回折格子を配設することが可能である。
実際に、波長分解能は放射線ビーム内に落ちる格子周期
の数に依存し、且つ従ってこの放射線ビームの直径に依
存する。ガラス本体の面に対して回折格子を傾けること
により、回折格子のより大きい面が同じ放射線ビームに
より覆われ、且つ従ってより大きい波長分解能が達成さ
れ得る。
【０１０６】ガラス本体121, 122の各実施例において、
及びフィードバック素子としての回折格子及びエタロン
の両方に対して及びプリズムに対して、この本体は入射
ビーム11に対して回転するように光学装置１内に配設さ
れ得るので、反射されるべき波長は変えられ得る。
【０１０７】本発明は放射線透過性記録担体を読み取る
ための装置にも用いられ得る。そのような装置の光学装
置は、検出システムが放射線源と記録担体の異なる側に
置かれていることで図１に示した装置と異なっている。
【０１０８】本発明は記録担体へ光学的に書き込むため
の装置に大きい利点により用いることができる。そのよ
うな装置における放射線源は読取装置における出力より
大きい出力を供給しなくてはならない。大きい出力は反
射防止塗装をダイオードレーザの前部鏡に設けることに
より得ることができる。しかしながら、その結果ダイオ
ードレーザはフィードバックに特別に感応するようにな
る。従って、書込装置における本発明の使用は読取装置
におけるよりも更に大きい影響を有する。書込装置の光
学装置はレーザビームの通路が書き込まれるべき情報に
一致してビーム強度を変調するための変調器を組み込ん
でいることで図１に示した装置と異なっている。この変
調はダイオードレーザを通る電流の振幅の変調によって
好適に実現される。
【０１０９】前述の実施例においてはダイオードレーザ
が固定された波長で安定化されている。しかしながら、
単一モードを選択する代わりに、ある種の応用において
は調節できる波長を有することが望ましい。例えば、米
国特許第US-A4,918,679 号に記載された原理に従って、
これが放射線ビームを偏向する可能性を与える。フィー
ドバック素子に続く放射線通路内にビームの波長を変え
るように分散性素子を配設することにより、前記原理の
実際の且つ魅力的な態様が得られる。
【０１１０】この分散性素子は透過性素子又は反射素子
であってもよい。
【０１１１】ビーム偏向のために望ましいダイオードレ
ーザ放射線の波長変動は、レーザ波長を安定化するため
にすでに存在しているフィードバック素子を使用するこ
とにより、本発明による異なる方法で実現されてもよ
い。
【０１１２】図３は方向が調節できる安定化されたレー
ザビームを供給するための装置の第１実施例を示してい
る。この装置のフィードバック素子は矢印31で示され、
且つ変化する周期Ｐi を有する放射線ビームの伝播の方
向に組み込まれた回折格子33を有する光学的導波管29を
具えている。
【０１１３】原理的には、ダイオードレーザから来て且
つ導波管内へ結合されたビームは、回折格子のあらゆる
部分により大きい度合いかまたは小さい度合いで反射さ
れ得る。後述のことから明らかになるように、ダイオー
ドレーザから前記の距離に置かれた回折格子の部分のみ
がダイオードレーザの動作に影響する。前記部分が所定
の格子周期を有するので、ダイオードレーザ内へフィー
ドバックされる放射線及び従ってダイオードレーザによ
り放射された放射線はこの周期に関する所定の波長を有
している。図３に示したように、制御信号Ｓc により駆
動される回路36によって電流源34の反復周波数を調節す
ることにより、遅延時間条件及び従って距離ｄが調節さ
れ得る。このことは、毎回各々異なる周期を有する回折
格子の異なる部分がフィードバックのために選択される
ことを意味する。ダイオードレーザ放射線の波長はかく
して変えられ得る。
【０１１４】光学的導波管29は、例えば縦方向に配設さ
れている平面回折格子を有する光ファイバーとして実施
されてもよい。この導波管は、平面回折格子が軸方向に
配設されている例えば半導体材料又はガラスの、平面光
学導波管又はチャネル導波管として形成されてもよい。
【０１１５】この回折格子により安定化された波長で導
波管29から現れるビーム35は続いて分散性素子37上に入
射する。この分散性素子は、例えばプリズム又は回折格
子であってもよく、回折格子はプリズムよりも良好な波
長分解能を有している。ビーム35がこの分散性素子37に
より偏向される角度は、調節された反復周波数とフィー
ドバック回折格子とにより選択された波長に依存してい
る。
【０１１６】図４は調節できる波長を有する安定化され
たレーザビームを発生する別の可能性を図式的に示して
いる。
【０１１７】フィードバック素子27は今や可変の反射を
有する反射素子として実施されている。ダイオードレー
ザの出口面43が、例えばこの面に反射防止塗装を設ける
ことにより低い反射係数を有している。そのようなダイ
オードレーザの出力スペクトルの波長は、高い反射係数
を有する出口面を有するダイオードレーザの出力スペク
トルの波長よりも小さい。これは多分、最初に述べたレ
ーザのレーザ共振空洞内の電荷担体濃度が最後に述べた
レーザよりもレーザ動作中には大きいと言う事実によ
る。
【０１１８】フィードバック素子は高い反射係数を有す
るダイオードレーザの後に配設されているので、このダ
イオードレーザに対する実効反射係数及び従って上述の
電荷担体の数がフィードバック素子の調節できる反射係
数により決定される。
【０１１９】例えば、0.90の反射係数を有するフィード
バック素子が、出口面が0.04の反射係数を有するダイオ
ードレーザの後に配設された場合には、そのダイオード
レーザのスペクトルは図５に示したように、860nm から
850nm へ偏移する。約２nmの幅を有するレーザモードの
パケットが、これらの波長の各々の周りに置かれてい
る。かくして、0.04と0.90との間で反射係数を変化させ
た場合に、５個の波長が区別され得る。
【０１２０】調節できる反射係数を有する素子は、ダイ
オードレーザ８と反射器39との間に配設された調節でき
る透過係数を有する構成要素41との、少なくとも部分的
に透明な反射器39の組み合わせにより実現され得る。レ
ーザへ復帰する反射されたパルスが遅延時間条件を満足
するために、この反射器39はダイオードレーザ８から前
期距離ｄに置かれねばならない。
【０１２１】図５は、パルス化された多重モードダイオ
ードレーザのスペクトルを示している。区別できる波長
の数を増加するために、例えば平行平面ガラス板40の形
態でエタロンが放射線通路内に好適に配設されている。
「自由スペクトル領域」即ち両方共がエタロンの幅Ｗ以
内に合致する二つの波長の間の差が、個別のレーザモー
ド間の距離より小さく、その距離は、例えば0.3nm であ
り、ダイオードレーザのスペクトルは大幅に狭められ得
る。その結果パルス化されたレーザが単一モードレーザ
として動作し、且つただ一つだけの波長を放射すること
が達成される。これは、異なる反射係数Ｒにおいて得ら
れる異なるレーザスペクトルを示す図６に図解されてい
る。組み合わされた全部のスペクトルの全体幅は、例え
ば約15nmである。区別できる波長の数は、ダイオードレ
ーザ共振空洞の長さにより決定される。この長さが、例
えば１mmであり、且つモード距離が、例えば0.1nm であ
る場合には、150 個の異なる波長が理論的には15nmの領
域内で区別され得る。この波長の数を実際に同じ多くの
ビーム方向に変換できるようにするために、回折格子37
はレーザモード間の距離と等しいか、又はそれより小さ
い分割出力を有さねばならない。この距離が0.1nm であ
り且つ回折格子が１mm当たり1000周期を有する場合に
は、レーザビームに対する150 個の異なる方向の所望の
数が二次回折されたビームに対して４mm長さの回折格子
により得ることができる。この回折格子は、その上に入
射する放射線の一層大きい部分が二次で回折されるよう
な方法で形成されてもよい。
【０１２２】透過エタロン40と反射器39との代わりに、
エタロンとして形成された一つだけの反射器が用いられ
てもよい。また以下に記載される実施例においては、反
射で又は反射でなく動作するエタロンが単一モードレー
ザビームを得るように放射線通路内に配設されてもよ
い。
【０１２３】調節できる透過係数を有する構成要素41に
対して異なる実施例が可能である。
【０１２４】最初の可能性はその構成要素41に対して偏
光解析器45と組み合わせて電子光学素子43を選択するこ
とである。
【０１２５】図７は電子光学素子43が電子光学結晶であ
る本発明による装置の一実施例を示している。電圧源47
の助けによって電圧がその結晶の両側に配設された電極
49,51を介して、その電子光学結晶43を横切って印加さ
れる。この電圧がその結晶の複屈折を決定する。それに
依存して、その結晶を通過する放射線ビームが偏光の状
態に変化を受ける。この放射線ビームは続いて偏光解析
器45へ入射するので、偏光の状態の変化は強度の変化に
変換される。結晶43を横切る電圧を変化させることによ
り、ダイオードレーザに向かって反射されるパルスの強
度はかくして変化され得る。この強度に応じて、ダイオ
ードレーザは異なる波長に安定化され得る。
【０１２６】同じ原理に基づく本発明による装置の一実
施例が図８に示されており、その実施例においては電子
光学素子43が液晶材料である。ここで再び電圧源53によ
って電極55, 57を介して、電圧がその材料を横切って印
加されるので、その材料を通過する放射線ビームは偏光
の変化を受ける。偏光のこの変化が偏光解析器45により
強度の変化へ続いて変換される。
【０１２７】第２の可能性はその構成要素41に対して電
子光学素子の代わりに音響光学素子59を選択することで
ある。この素子の一実施例が図９に示されている。この
実施例においては、音響光学素子59が上に光学導波管63
が配設されている圧電基板61から形成されている。電圧
源65によって電極67, 69を介して、音響波が導波管63内
に発生される。この波がこの媒体内に機械的に電圧を誘
起し、その電圧が媒体内の屈折率の周期的変化を生じ
る。この方法で光学格子が媒体内に形成されるので、媒
体内を通過する放射線ビームが回折される。回折が生じ
る角度は、電圧源の周波数及び従って音響波の周波数を
変化させることにより変えられ得る。回折される放射線
の量は音響波の振幅を変えることにより変調され得る。
【０１２８】回折が生じる方法は光学導波管63の厚さと
音響波の強度とに依存している。薄膜光学導波管におい
て及び音響波の比較的低い強度においては、入射ビーム
は一つだけ高い次数で、一次で部分的に回折される（ラ
ーマン−ナス回折）。もっと厚い導波管と音響波の増大
する強度に対して、入射するビームは異なるもっと高い
次数で部分的に回折される（ブラッグ回折）。このこと
は、音響波の所定の強度に対する変調深さがラーマン−
ナス回折において最大であることを意味する。
【０１２９】第３の可能性は、少なくとも一つの分岐が
光学移相器71を組み込んでいる平面干渉計70から、調節
できる透過係数を有する構成要素41を形成することであ
る。一実施例が図10に示されている。入口導波管73を介
してダイオードレーザ８から入ってくるビーム11が第１
Ｙ接続点75の位置で二つのサブビームに分割され、その
サブビームが二つの中間導波管77, 79内を伝播する。こ
れら二つのサブビームは出ていくビームへ第２Ｙ接続点
81の位置において組み合わされ、その出ていくビームは
出口導波管83を介してこの干渉計を離れる。理論的に
は、二つの中間導波管は等価であり且つ第１Ｙ接続点75
におけるビーム11は等しい振幅と位相とを有する二つの
サブビームに分割される。出ていくビームの強度はその
時最大である。電圧源85によって電極87, 89を介して、
電圧が二つの分岐のうちの一つを横切って印加された場
合には、例えば電子光学効果により、及びその導波管の
材料に依存して、屈折率の変化がこの分岐内に生じ、こ
の分岐を通過するビームの位相偏移を起こす。出口導波
管における二つのサブビームの再組み合わせは、これら
のビームの相対位相偏移に依存して、建設的なあるいは
破壊的な干渉を生じる。若し必要ならば、二つの中間導
波管がそれらを通過するサブビームの異なる位相偏移を
生じる限り、（図示してないが）電極によって第２の分
岐へ印加されてもよい。
【０１３０】こ方法において放射線ビームの強度は、二
つのサブビームがそれらがこの干渉計を通過してしまっ
た後に相互に対して位相偏移を受けることを保証するこ
とにより変えられる。
【０１３１】偏向され得るビームを供給する本発明によ
る光学装置は、テープ形状の記録担体93を光学的に走査
するための走査装置91に大きい利点をもって使用され得
る。
【０１３２】図11はそのような走査装置の一実施例を図
式的に示している。テープ形状の記録担体93が矢印99に
より表されるテープ走行方向に、第１リール95から第２
リール97へ輸送される。このテープ形状の記録担体93は
キャプスタン101, 103を介して案内されている。光学装
置７からのビーム105 が対物システム107 へ分散性素子
37により回折され、その対物システムが記録担体の情報
面内の走査点108 へ、回折された放射線ビーム106 を合
焦する。放射線ビーム105 が回折される角度は波長に依
存する。ビーム105 の波長を変えることにより、この角
度が走査ビームが創造されるように変えられる。各波長
が記録担体93上の異なる位置に合焦される。波長の変化
が光学装置７内で電子的に、すなわち電子光学的にある
いは音響光学的に実現されるので、回折されるビーム10
6 が制御される速度が、機械的に駆動される多角柱鏡を
用いる現在の走査装置におけるよりも大幅に高い。
【０１３３】光学装置100 は更に記録担体が光ディスク
である光学走査装置に用いるためにも適している。その
ような記録担体上の記録トラックは走査点へ合焦される
放射線ビームによって走査される。走査点が記録トラッ
クに対して正しい位置であり且つ維持するために、その
ような走査装置はトラッキングサーボシステムを設けら
れている。このシステムによりトラックに対する走査点
の位置が検出され、且つそれを参照して走査点の位置が
修正される。トラッキング信号を発生するために、米国
特許第4,918,679 号に記載されたように、トラックを横
切るように周期的に動く走査点が使用され得る。この周
期的運動を得るために、そこで波長が周期的に動かされ
る場合には、図11において100 により表される本発明に
よる装置が使用され得る。走査されるべきトラックの中
心線に対して走査点の位置を修正するためにも装置100
が使用され得て、その時その装置はトラッキング誤差信
号から得られた制御信号により制御される。
【０１３４】パルス化されたレーザビームは周期的に変
調される電流、例えば正弦波状又はパルス化された電流
によりダイオードレーザを運転することにより得ること
ができる。代わりに、脈動するビームを供給するような
構造を有するダイオードレーザを使用することができ
る。セルフパルシングレーザと一般に呼ばれているその
ようなレーザは、例えば英国特許出願第2 221 094 号か
ら既知である。
【０１３５】光学的記録担体、ディスク又はテープのた
めの走査装置に加えて、本発明は代わりにレーザプリン
タのようなその他の書込装置にも、及び走査顕微鏡のよ
うな検査又は測定装置にも使用されてもよい。本発明
は、ダイオードレーザへの放射線のフィードバックが、
例えば光学的遠隔通信システムにおけるように光学シス
テムの素子上の反射によって生じ得る放射線源のよう
な、光学システム及びダイオードレーザを使用する光学
装置に一般に使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学装置を具えている、記録担体
を光学的に走査するための装置の一実施例を図式的に示
している。
【図２】ダイオードレーザにより放射されるパルス系列
を示している。
【図３】偏向され得るビームを供給する、本発明による
光学装置の第１実施例を示している。
【図４】偏向され得るビームを供給する、本発明による
光学装置の第２実施例の原理を示している。
【図５】可変反射係数を有するフィードバック素子によ
るフィードバックの影響の下でのパルス化されたダイオ
ードレーザのスペクトルの偏移を示している。
【図６】エタロンを使用することにより単一モードであ
るレーザにより、異なる反射係数において得られる異な
るスペクトルを示している。
【図７】この装置の素子の一実施例を示している。
【図８】この装置の素子の異なる実施例を示している。
【図９】この装置の素子の更に異なる実施例を示してい
る。
【図１０】この装置の素子の更に異なる実施例を示して
いる。
【図１１】テープ形状の記録担体を走査するための本発
明による走査装置の一実施例を図式的に示している。
【図１２】本発明による光学装置内の光の通路を折り畳
むための平行平面板の形状での光学的に透明な本体の幾
つかの実施例を示している。
【図１３】本発明による光学装置における三次元で光通
路を折り畳むための光学的に透明な折り畳み本体の第２
実施例の一部を示しており、ａは平面図でありｂは側面
図である。
【図１４】本発明の光学装置における光通路を折り畳む
ための棒の形状での光学的に透明な本体の第３実施例を
示している。
【符号の説明】
１ 読取装置 ３ 光学的記録担体 ４ トラック ５ 透明基板 ６ 反射情報層 ７ 光学装置 ８ ダイオードレーザ ９ 光学システム 10 放射線感応検出システム 11 分岐するビーム 11′反射されたビーム 12 読取点 13 対物システム 14 コリメータレンズ 15 軸 17 モータ 19 矢印 20 前面 21 偏光感応ビーム分割器 23 四分の一波長板 25 電子処理ユニット 27 フィードバック素子 29 光学的導波管 31 矢印 33 回折格子 34 電流源 35 ビーム 36 回路 37 分散性素子 39 少なくとも部分的に透明な反射器 40 平行平面ガラス板（エタロン） 41 構成要素 43 出口面 45 偏光解析器 47 電圧源 49, 51 電極 53 電圧源 55, 57 電極 59 音響光学素子 61 圧電基板 63 光学的導波管 65 電圧源 67, 69 電極 70 平面干渉計 71 光学移相器 73 入口導波管 75 第１Ｙ接続点 77, 79 中間導波管 81 第２Ｙ接続点 83 出口導波管 85 電圧源 87, 89 電極 91 走査装置 93 テープ形状記録担体 95 第１リール 97 第２リール 99 矢印 100 光学装置 103, 105 キャプスタン 105 ビーム 106 回折された放射線ビーム 107 対物システム 120 折り畳み本体 121 平行平面板 122 光学的に透明な本体 123 第１面 125 第２面 127 反射層 128 第３窓 129 入口窓 130 コリメータレンズ 131 出口窓 132 部分的に透明な分割鏡として機能する層 133 レトロダイレクティブ素子 135 第１光通路 136 第４窓 137 第２光通路 139 基底面 141 プリズムの頂部小骨 143 プリズム 145, 146 表面 147 プリズム 148, 149, 150 表面 151 部分的に透明なビーム分割鏡として機能する層 152 垂直な面 153 窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ラインデルト ドレンテン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ１ (72)発明者 ミシェル ヨハネス ヨンヘリウス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ１

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】放射線ビームを発生するためのダイオード
    レーザ、及びこの放射線ビームを集中し且つ案内するた
    めの光学システムを具えている光学装置において、 前記ダイオードレーザがパルス持続期間ｐ及びパルス周
    期Ｔにおいて放射線パルスを供給するパルス化レーザで
    あること、及び少なくとも部分的に反射するフィードバ
    ック素子が前記ダイオードレーザからほぼ距離ｄにおい
    て前記放射線ビームの放射通路内に配置され、該距離ｄ
    が、 ｄ＝（ｃ／２）ｎＴ−（ｃ／２）ε（ｐ＋Δｐ） の条件を満たし、ここでｎは整数であり、ｃは放射線ビ
    ームが通過する媒体内での光の速度であり、Δｐはダイ
    オードレーザにおけるパルスPLの形成時間であって、且
    つεは ０＜ε＜１ を満たす実数であって、且つ Ｅ（Ｐr ）＞Ｅ（ＰＬi ） によって与えられる条件が、前記放射線パルスが前記ダ
    イオードレーザへ入る瞬時に満たされ、Ｅ（ＰＬi ）が
    関連する瞬時において前記ダイオードレーザ内に形成さ
    れる放射線エネルギーであるように、フィードバック素
    子により反射された放射線パルスのそれぞれ減少するか
    又は増大するエネルギーＥ（Ｐr ）においてこれらの限
    界内で増大又は減少すること、を特徴とする光学装置。
  2. 【請求項２】前記フィードバック素子が光学システムの
    素子であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
  3. 【請求項３】前記フィードバック素子が波長選択性素子
    であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学装
    置。
  4. 【請求項４】放射通路を折り畳むための折り畳み手段が
    ダイオードレーザとフィードバック手段との間に配設さ
    れていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の光
    学装置。
  5. 【請求項５】前記折り畳み手段が少なくとも２個の反射
    面を有し且つ入口窓と出口窓とを設けられている光学的
    に透明な材料の折り畳み本体を具えていること、及び反
    射面の一つがフィードバック手段へ及びフィードバック
    手段から伝達するための第３窓を設けられていること、 を特徴とする請求項４記載の光学装置。
  6. 【請求項６】前記フィードバック手段が前記第３窓内に
    組み込まれていることを特徴とする請求項４又は５記載
    の光学装置。
  7. 【請求項７】各反射面は高反射係数を有する層を設けら
    れていることを特徴とする請求項５又は６記載の光学装
    置。
  8. 【請求項８】折り畳み本体が第１反射面と第２反射面と
    が対向して且つ互いに平行に置かれている平行面板であ
    ることを特徴とする請求項５，６又は７のいずれか１項
    記載の光学装置。
  9. 【請求項９】前記折り畳み本体が本体材料の屈折率より
    も小さい屈折率を有する媒体内に存在すること、 前記折り畳み本体がその上に入射する放射線を全体的且
    つ内部的に反射する少なくとも２個の面を有すること、
    及び前記放射線が前記折り畳み本体内の共通平面放射線
    通路を横切る場合に前記２個の面の各一つにより少なく
    とも一回は反射されること、 を特徴とする請求項５又は６記載の光学装置。
  10. 【請求項１０】光学プリズムが入口窓と出口窓とに配設
    され、前記放射線ビームが通ってプリズムに入り且つ離
    れる前記プリズムの面が前記放射線ビームの主光線を横
    切ることを特徴とする請求項５，６，７，８又は９記載
    の光学装置。
  11. 【請求項１１】前記反射面のうちの一つが第４窓を設け
    られており、該窓上にレトロダイレクティブ素子が配設
    されていて、幾つかの反射を介して反射面へ延在してい
    る第１放射線通路を横切った後に、放射線が第４窓によ
    り折り畳み本体内の第１平面内に捕捉され且つそれ自身
    に平行に反射され、且つ第１平面に平行な平面内の幾つ
    かの反射を介してその反射面へ延在する少なくとも第２
    放射線通路を横切るように前記本体内へ再び入ることを
    特徴とする請求項５，６，７，８，９又は10記載の光学
    装置。
  12. 【請求項１２】フィードバック素子が回折格子であるこ
    とを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載の光学装
    置。
  13. 【請求項１３】前記回折格子が第３窓に対して０°では
    ない小さい角度で延在していることを特徴とする請求項
    11記載の光学装置。
  14. 【請求項１４】ダイオードレーザに向かって反射された
    放射線の波長を変化させる目的のために、前記折り畳み
    本体が前記ダイオードレーザにより供給される放射線ビ
    ームに対して小さい角度で回転可能に配設されているこ
    とを特徴とする請求項６〜13のいずれか１項記載の光学
    装置。
  15. 【請求項１５】電子制御手段が異なる不連続値でダイオ
    ードレーザとフィードバック素子との組み合わせにより
    供給される放射線の波長を調節するために設けられてい
    ることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
  16. 【請求項１６】方向を調節可能なビームを供給するため
    の請求項15記載の光学装置において、分散性素子がフィ
    ードバック素子の後に配置されていることを特徴とする
    光学装置。
  17. 【請求項１７】前記フィードバック素子がそこに組み込
    まれた回折格子を有する光学的導波管により構成され、
    その回折格子は前記放射線ビームの伝播の方向に変化す
    る周期を有すること、及び前記電子制御手段が周波数調
    節可能な、ダイオードレーザのための周期的に変調され
    る電流源により構成されていること、 を特徴とする請求項15又は16記載の光学装置。
  18. 【請求項１８】ダイオードレーザの出口面が低反射係数
    を有すること、及び前記フィードバック素子がダイオー
    ドレーザの出口面から距離ｄに配設された部分的に透明
    な反射器と、前記反射器とダイオードレーザとの間に配
    設され且つ調節できる透過係数を有する構成要素とによ
    り構成されること、及び前記電子制御手段が前記構成要
    素上の電極と、出力端子が該電極へ接続された調節可能
    な電圧源とにより構成されること、 を特徴とする請求項15又は16記載の光学装置。
  19. 【請求項１９】調節可能な透過係数を有する前記構成要
    素が、偏光解析器により継承される電子光学素子により
    構成されることを特徴とする請求項18記載の光学装置。
  20. 【請求項２０】前記電子光学素子が、液晶材料であるこ
    とを特徴とする請求項19記載の光学装置。
  21. 【請求項２１】調節可能な透過係数を有する前記構成要
    素が、偏光分析器により継承される音響光学素子を具え
    ていることを特徴とする請求項18記載の光学装置。
  22. 【請求項２２】調節可能な透過係数を有する前記構成要
    素が、平面干渉計により構成され、該平面干渉計の少な
    くとも一つの分枝が光学的移相器を組み込むことを特徴
    とする請求項18記載の光学装置。
  23. 【請求項２３】調節可能な透過係数を有する前記構成要
    素に加えて、エタロンが前記放射線通路内に配設されて
    いることを特徴とする請求項15〜22のいずれか１項記載
    の光学装置。
  24. 【請求項２４】前記ダイオードレーザがセルフパルシン
    グダイオードレーザであることを特徴とする前記請求項
    のいずれか１項記載の光学装置。
  25. 【請求項２５】情報平面を走査する装置であって、前記
    情報平面内に走査点を形成するために請求項１〜14のい
    ずれか１項に記載の光学装置を具えている装置におい
    て、 前記フィードバック素子とダイオードレーザとの間の距
    離を除いて、前記光学装置の全部の光学素子の距離が前
    記距離ｄと等しくないことを特徴とする情報平面を走査
    する装置。
  26. 【請求項２６】トラック内のテープ型光学記録担体を走
    査するための請求項25記載の装置であって、テープ走行
    方向を横切る方向に前記記録担体を走査するための手段
    を具えている装置において、 前記手段が前記請求項16〜24のいずれか１項記載の光学
    装置により構成され、前記トラックの方向は走査の間に
    前記テープを長手方向に動かすためのテープ駆動手段と
    トラック方向に走査点を動かすためのビーム偏向手段と
    を設けられたテープの長手方向に対してある角度で延在
    しており、該ビーム偏向手段は請求項16〜24の特徴部分
    に特定された構成要素により構成されていることを特徴
    とする情報平面を走査する装置。
JP4348913A 1991-12-30 1992-12-28 光学装置及びその光学装置を具えた情報面を走査する装置 Pending JPH05328049A (ja)

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