JPH06195727A

JPH06195727A - 光学式走査装置

Info

Publication number: JPH06195727A
Application number: JP5200786A
Authority: JP
Inventors: Willem G Opheij; ヘラルドオペーイウィレム; Jozef P H Benschop; ペトラスヘンリカスベンスホップヨゼフ; Heidrun Steinhauser; シュテインハウザーハイドルン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1994-07-15
Also published as: ATE168491T1; US5579298A; TW283233B; CN1047454C; DE69319673D1; CN1082741A; DE69319673T2

Abstract

(57)【要約】【目的】焦点クロトスークに対するスポットの径方向
位置の影響を一層低減した光学式走査装置を提供するこ
とにある。【構成】放射源（７）から放出された、放射は対物レ
ンズ系（８）により情報面（２）上に集束する。情報面
で反射したビームは例えば回折格子（１２）から成る分
割素子に入射し、分割線（１７）に沿って２個の半部に
分割される。分割線の両側の２個のサブ格子（１５，１
６）によりそれぞれサブビームが形成され、これらサブ
ビームは検出系（１０）により検出される。焦点誤差信
号は検出信号から発生する。本発明では、分割線（１
７）をトラック方向に対して１５゜と８０゜との間の角
度をなすように配置しているので、トラック構体による
焦点誤差信号の変調が最小になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射反射性情報面のト
ラックを光学的に走査する装置であって、走査ビームを
発生する放射源と、走査ビームを情報面上に走査スポッ
ト（Ｓａ）として集束させる対物レンズ系と、分割線の
両側に対称的に位置する２個のサブ区域を有し、情報面
からの放射の通路中に配置されて前記放射の少なくとも
一部を２本の走査サブビームに分割する分割素子と、放
射感知検出系とを具える光学式走査装置に関するもので
ある。前記サブ区域の対称性は、サブ区域の面が分割線
の両側で対称的に位置することを意味するものと理解さ
れる。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体に情報を書込み及び情報を読
取るのに好適な上記型式の光学式走査装置は、米国特許
第４６６５３１０号から既知である。この光学式走査装
置における分割素子は分割線の両側に２個のサブ格子を
有する回折素子である。この回折素子は２個の機能を達
成する。第１の機能に関し、この回折格子により、情報
面で反射した放射の一部を放射源から放出された放射の
光路から偏向させその反射放射の光路中に検出系を配置
できるようにすることにある。第２の機能に関し、この
回折格子によって、反射した走査ビームをフォーカルト
法に基づく焦点誤差信号すなわち走査ビームの集束面と
情報面との間の偏位に比例した信号を発生させるのに必
要な２本の走査サブビームに分割することである。

【０００３】この走査装置においては、焦点誤差信号だ
けでなくトラッキング誤差信号も発生させる必要があ
る。トラッキング誤差は走査スポットの中心と走査すべ
きトラックの中心との間の偏位である。米国特許第４６
６５３１０号に開示されている走査装置において、トラ
ッキング誤差は焦点誤差を検出する検出系と同一の検出
系により検出されている。

【０００４】トラッキング誤差と焦点誤差を同一の検出
系で検出するため、上記既知の走査装置の回折格子は、
サブ格子間の分割線が有効トラック方向すなわちトラッ
クを回折素子上に投影した場合の走査スポットの位置に
おけるトラックの接線方向と平行になるように配置して
いる。サブ格子によって偏向された各走査サブビームの
放射の量は、これらサブビームの光路中に配置された２
個の検出器によって決定されている。トラッキング誤差
信号は、各検出器毎に入射した放射に比例する信号を決
定しこれら信号を互いに減算することにより決定されて
いる。このトラッキング誤差信号の発生方法はプッシュ
プル法とが称せられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この既知の走査装置の
欠点は、スポットの径方向位置が焦点クロストークに影
響を与えてしまうことである。これは、焦点誤差信号が
トラックに対する走査スポットのトラックと直交する方
向の位置に依存する現象である。このクロストークによ
り、対物レンズ系の制御によって設定される情報面と走
査スポットの集束面との間の偏位が一層増大してしま
う。この焦点オフセットの大きさは走査すべきトラック
に対する走査スポットのトラックと直交する方向の位置
に依存する。このクロストークは、さらに焦点誤差信号
の大きさと焦点誤差との間の比にも影響を及ぼしてしま
う。走査スポットのトラックと直交する方向の位置に応
じて、焦点制御ループのループゲインは４倍以上変化す
るおそれがある。このクロストークについての問題は、
走査スポットがトラックを横切る方向に移動する場合例
えば走査されるべきトラックを検索する場合に一層顕著
になる。この場合、走査スポットの径方向位置は、検索
中に情報面から読み取られた情報例えばアドレス情報又
は通過トラックの数によって制御される。検索中、オフ
セットにより走査スポットの光軸方向に発振が生じ、つ
まり走査スポットのデフォーカス量が周期的に変化して
しまい、情報面中の情報が満足に読み取られず検索プロ
セスが乱れてしまう。ループゲインの変化により集束状
態が完全に喪失してしまい、この結果走査装置を再スタ
ートさせなければならなくなってしまう。

【０００６】従って、本発明の目的は、焦点クロストー
クに対するスポットの径方向位置（ラジアル）の影響を
一層減少させた走査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による光学式走査
装置は、前記分割線と有効トラック方向との間の角度を
１５゜と８０゜との間の角度としたことを特徴とする。
クロストークは前記角度が０゜の場合から増大するに従
って急激に減少することが見出されており、原理的には
この角度はできるだけ大きくする。一方、８０゜の角度
以上の場合、後述するように、クロストークは再び増大
する。さらに、プッシュプル法を用いる場合、８０゜と
９０゜との間の角度域は除かれる。この理由は、この角
度範囲においてプッシュプル法では十分な大きさのトラ
ッキング誤差信号を発生させることができないためであ
る。

【０００８】本発明による光学式走査装置の好適実施例
は、前記角度を３０゜と６０°との間の角度としたこと
を特徴とする。この角度範囲を超えると、クロストーク
の大きさはサブビームの主光線に沿う検出器の位置すな
わち光軸方向の検出器の位置に強く依存してしまう。装
置の製造中の位置決め公差により、どの程度のクロスト
ークが生じるかは予想できない。上述したクロストーク
が微小になることに加えて、３０゜と６０°との間の角
度範囲に設定することによりクロストークは検出器の光
軸方向の位置にわずかに依存するにすぎないため、検出
器の位置決めの許容公差が一層大きくなる利点も達成さ
れる。

【０００９】本発明による光学式走査装置の実施例は、
分割素子をプリズム分割プレートとし、各サブ区域をプ
リズム面で構成したことを特徴とする。このプリズム分
割プレートは、分割プレートに入射するビームからサブ
ビームを高効率で発生できる利点を有している。

【００１０】本発明による光学式走査の実施例は、前記
分割素子を回折素子とし、各サブ区域をサブ格子で構成
したことを特徴とする。分割素子を回折格子とした場
合、回折格子は２個の機能を構成を構成する。すなわ
ち、走査ビームの記憶媒体からの放射の一部を検出系に
向けて偏向すると共に偏向された放射２本のサブビーム
に分割する。

【００１１】記録媒体のトラックが２本のビームによっ
て追従される型式の光学式走査装置の実施例は、ほぼ直
線状の格子線を有する別の回折素子を前記放射源と前記
対物レンズ系との間の走査ビームの光路中に配置して放
射源から放出されたビームを走査ビームと２本の補助ビ
ームとに分割し、これら補助ビームを対物レンズ系によ
り情報面上に別の２個の放射スポット（Ｓ_b，Ｓ_c）に
集束させ、さらに２個の別の検出系を具え、これら各検
出系が情報面で反射した一方の補助ビームとそれぞれ関
連することを特徴とする。放射源から放出された放射の
波長は、放射源の温度に依存する。この結果、放射の波
長変化により検出器上の放射スポットがオフセットして
しまう。装置を組み立てる間の光学系の整列性のずれに
よっても検出器上の放射スポットがオフセットしてしま
う。個別の素子を用いてそれぞれ焦点誤差信号及びトラ
ッキング誤差を発生させる場合、焦点誤差信号を発生さ
せる分割素子を本発明に基づいて方向を決定することに
より、検出系の設計において大きな自由度を得ることが
できる。検出系の長さ及びその位置決めを適切に選択す
ることにより、放射源の波長変化及び光学系の配置ずれ
によるオフセットが生じてもサーボ信号が大きく変化し
ないように設定することができる。

【００１２】２個の回折素子を有する走査装置は欧州特
許出願第３７２６２９号から既知である。しかしなが
ら、この光学式走査装置では、第１の回折格子の分割線
とトラックの接線との間の角度は０゜又は９０゜に設定
されているので、スポットの径方向位置が焦点クロスト
ークに相当強く作用し、又はトラッキング誤差信号をプ
ッシュプル法によって発生させることができなくなって
しまう。

【００１３】２個の回折素子を有する光学式走査装置の
実施例は、前記補助ビームのための検出系を、走査ビー
ムのための検出系の両側で走査ビーム用の検出系の中心
から回折格子の０次サブビームの光軸に到る垂線と直交
する方向に配置したことを特徴とする。このように構成
することにより、検出系を構成する個別の検出素子を、
波長が変化した場合にビームが変位する方向に沿って伸
長した形態とすることができる。この結果、放射源の波
長変化に対して許容交差を一層大きくすることができる
ので、放源の波長が大きく変化しても正確なサーボ信号
を得ることができる。

【００１４】走査ビーム及び補助ビームの放射スポット
が情報面上で互いに近接して形成される光学式走査装置
において同様な利点を達成するため、この光学式走査装
置は走査ビーム、第１の補助ビーム及び第２の補助ビー
ムのための検出系か、第１及び第２の検出器、第３及び
第４の検出器並びに第５及び第６の検出器をそれぞれ有
し、これら６個の検出器を走査ビーム用の検出系の中心
から回折格子の０次ビームの光軸に到る垂線と直交する
方向に見て、第３、第１、第５、第４、第２、第６の検
出器の順序で並置したことを特徴とする。

【００１５】この型式の光学式走査装置の好適実施例
は、前記検出素子間の境界線が前記回折素子の０次ビー
ムの光軸に向くことを特徴とする。この検出器と関連す
るサブビームが境界線上に集束する場合、焦点スポット
は、放射の波長が変化しても境界線上に沿って移動する
ので、境界線の両側の検出素子に入射する放射の量は互
いに等しく維持される。従って、１次近似において、こ
れら検出素子から取り出される信号は放射波長に依存し
ないことになる。

【００１６】本発明による光学式走査装置の特別な実施
例は、サブ区域が互いに異なる光強度を有することを特
徴とする。この場合、サブ区域によって発生するサブビ
ムーの焦点は分割素子から互いに異なる距離に位置す
る。このように構成することにより、焦点クロストーク
に対するスポットの径方向位置による影響が微小である
ビームサイズ法により焦点誤差信号を発生させることが
できる。

【００１７】分割素子及び／又は別の回折素子を反射型
とした場合、光路を折り曲げることができるので、走査
装置を小型化することができる。以下、図面に基づき本
発明を詳細に説明する。

【００１８】

【実施例】図１は光記録媒体１の微小部分を示し、この
光記録媒体は放射反射性情報面２及び透明基板３を具え
る。この図１は例えば溝のような中間区域５によって分
離され又は分離されていない多数のトラック４を図示す
る。これらトラックは図面中に示すＸＹＺ軸系のＸ方向
に延在し、情報面はＸ−Ｙ面に平行とする。情報は記録
媒体上に光学的に読み取り可能な区域の形態として記録
され、これらの区域はトラック中において順序付けられ
トラックの幅に等しい又はこれ以下の幅を有している。
図１はこれらの区域のうちの数個の区域を示す。これら
の区域は例えばピット又は突起（bump) の形状を有し或
いは周囲の反射率とは異なる反射率を有する区域で構成
され又は周囲領域の磁化方向とは異なる磁化方向を有す
る磁気ドメインを有している。情報面は例えばダイオー
ドレーザのような放射源７から放出された走査ビーム６
によって走査され、ダイオードレーザの中心はＸＹＺ座
標軸系の原点０と一致する。このビームは対物レンズ系
８により微小スポットＳａとして情報面上に集束する。
尚、対物レンズ系は単レンズとして図示する。個別のコ
リメータレンズを対物レンズ系の前側に配置することが
できる。記録媒体がディスク状の場合、トラックはＺ軸
に平行な軸を中心に記録媒体を回転させることにより走
査することができる。放射源、レンズ及び検出系を有す
る光学装置１０と記録媒体とをＹ方向に沿って相対的に
移動させることにより情報面全体を走査することができ
る。

【００１９】情報面によって反射され情報が記録されて
いるトラック構造体によって変調されたビームを検出す
る必要があり、このために反射したビームを走査ビーム
から分離する。この目的を達成するため、本発明による
走査装置では、回折格子の形態の回折素子１２を設け、
この回折素子によって放射ビーム６の光路から反射ビー
ムを偏向させることができる。フォーカルト焦点誤差検
出を行うため、反射ビームを２本のサブビーム１３及び
１４に分割すると共に検出系１０が２対の検出素子２
０，２１，と２４，２４をそれぞれ有し、第１の検出素
子対２０，２１を第１のサブビーム１３と協働させ、第
２の検出素子対２３，２４を第２のサブビーム１４と協
働させる必要がある。

【００２０】米国特許第４６６５３１０号に記載されて
いるように、ビーム分離及び分割は１個の回折素子によ
り行うことができる。この回折素子１２は情報面で反射
し対物リレンズ系を通過したビームを非回折の０次サブ
ビームと１次及び高次の複数のサブビームに分割する。
好ましくは、１次サブビームは検出系１０に向けて回折
させる。放射源７から放出され検出系に入射した放射の
一部は格子パラメータを選択することにより調整するこ
とができ、この格子パラメータは格子溝の幅と格子溝間
の区域の幅との比並びに格子溝の深さ及び形状とするこ
とができる。

【００２１】図１に示す既知の回折格子１２はＸ軸に平
行な分割線１７の両側にサブ回折格子１５及び１６をそ
れぞれ具える。図面に示す各サブ格子の格子線は平行で
あり、第１サブ格子の格子線は分割線１７に対して第１
の角度で延在し第２サブ格子の格子線は第１の格子線と
等しい大きさの角度で分割線１７に対して反対向きの角
度で延在する。実際に用いられる回折格子の格子線はほ
ぼ放物線形状を有し互いにほぼ平行である。このような
回折格子は、例えば放射源と検出系１０との間に高さの
差異がある場合適切な光学的な強度を持たせることがで
きる。サブ格子１５及び１６によって回折されたサブビ
ーム１３及び１４は関連するサブ格子の格子線とほぼ直
交する方向にそれぞれ進行する。Ｘ−Ｙ面においてサブ
ビーム１３及び１４によって形成された放射スポットＳ
₁及びＳ₂は互いにＹ方向にオフセットし、Ｘ軸に対し
て対称に位置する。サブビームを検出する検出系１０は
２個の検出器を具え、一方の検出器は境界線２２の両側
に検出素子２０及び２１を有し、他方の検出器は境界線
２５の両側に検出素子２３及び２４を具える。検出素子
は、走査ビーム６が情報面２上に正しく集束している場
合放射スポットＳ₁及びＳ₂の重心が境界線２２及び２
５上にそれぞれ位置するように配置する。焦点誤差が発
生すると、スポットＳ₁及びＳ₂の放射分布の重心は、
焦点誤差の方向に応じて互いに近づく方向又は互いに離
れる方向のいずれかに変位する。検出素子２０，２１，
２３及び２４の出力信号をＳ₂₀，Ｓ₂₁，Ｓ₂₃及びＳ₂₄で
表すと、焦点誤差Ｓ_fは次式で与えられる。

【数１】Ｓ_f＝（Ｓ₂₀−Ｓ₂₁）＋（Ｓ₂₄−Ｓ₂₃）この焦点誤差信号を発生させる既知の方法は、１対の検
出素子によって各サブビームについて検出を行うことか
ら二重フォーカルト法と称する。読み取られた情報に比
例する信号、すなわち情報信号は次式で与えられる。

【数２】Ｓ_i＝Ｓ₂₀＋Ｓ₂₁＋Ｓ₂₃＋Ｓ₂₄

【００２２】焦点誤差信号Ｓ_fの大きさは焦点誤差の大
きさだけでなく走査スポットの径方向の位置すなわちＹ
方向の位置にも依存することが見出されている。焦点ク
ロストークに及ぼす径方向変位の影響について図２に基
づいて説明する。情報面２に入射する走査ビーム６は情
報面のトラックによって反射されるだけでなく回折もさ
れる。Ｙ方向すなわちトラックと直交する方向の回折に
ついて以後検討する。この回折によって０次ビーム、２
本の１次ビーム及び弱い高次ビームが情報面で反射す
る。０次ビームは入射ビームの光路に沿って戻る。１次
及び高次ビームはＸ方向に延在するトラックと直交する
Ｙ方向に偏向される。ビームが偏向される角度はトラッ
ク周期によって決定され、その回折強度は一般的にトラ
ック４及び中間区域５の形状並びに情報が記録されてい
る区域の形状によって決定される。図２は対物レンズ系
８の面における０次、＋１次及び−１次ビームの断面を
それぞれ符合２７，２８及び２９で示す。図２の装置
は、＋１次ビームと−１次ビームとがレンズの中心で互
いに接する光学形態をとる。反射ビームの一部は対物レ
ンズ系８からはずれ光路から喪失する。０次ビームと１
次ビームとが互いに重なり合う区域の放射の強度は各ビ
ームの強度に独立して依存すると共にこれら２本のビー
ム間の位相差に依存する。この位相差はトラックに対す
る走査スポットＳ _aの位置に依存する。走査スポットが
トラックをＹ方向に走査すると、０次ビームと＋１次ビ
ームとの間の位相差並びに０次ビームと−１次ビームと
の間の位相差は連続的に変化する。従って、強度差は重
畳する区域間で増大する。これらの強度変化により、走
査スポットの中心が走査すべきトラックの中心からどの
程度離間しているかを指示するトラッキング誤差信号を
発生させることができる。

【００２３】回折格子１２の位置における重畳区域の位
置をライン１８及び１９により図示する。トラッキング
誤差は検出素子２０，２１，２３及び２４を用いてプッ
シュブル法に基づいて発生させることができる。トラッ
キング誤差信号Ｓ_tは次式で与えられる。

【数３】Ｓ_t＝（Ｓ₂₀＋Ｓ₂₁）−（Ｓ₂₃＋Ｓ₂₄）トラッキング誤差信号は、図２に示すように回折格子１
２の分割線１７がトラック４と平行になるとき最大とな
る。この場合、円１５並びにその円弧１８及び１９によ
って境界される０次ビームと１次ビームとの重畳区域に
おける全ての放射は一方の検出器に向けて入射する。分
割線の角度すなわち分割線１７と有効トラック方向との
間のなす角度が０゜以上の場合、各検出器は２個の重畳
区域からの放射を受光する。分割線の角度が増大する
と、トラッキング誤差信号Ｓ_tの値はこのトラッキング
誤差信号が零になるまで減少し、この零になる時分割線
の角度は９０゜になり各検出器は各重畳区域からの放射
の半分を受光する。分割線の角度が８０゜又はそれ以下
の場合有用なトラッキング誤差信号を発生させることが
できる。

【００２４】回折格子１２によって２本のサブビーム１
３及び１４に分割されたビーム中に０次及び１次の回折
ビームが存在することにより、トラッキング誤差が発生
する可能性があり、この径方向の誤差により焦点クロス
トークが生ずるおそれがある。トラッキング誤差に依存
する重畳区域における位相差により、回折格子に入射す
る＋１次ビーム及び−１次ビームの波面が傾き又は湾曲
し、サブビーム１３及び１４が回折格子によって回折さ
れる角度に変化が発生する。従って、放射スポットＳ₁
及びＳ₂は境界線２２及び２４と直交する方向にオフセ
ットし、走査ビームは情報面上に正確に集束する。この
オフセットは焦点誤差信号として判断されるので、実際
には焦点誤差は存在しないことになる。この疑似焦点誤
差信号は焦点オフセットとしても称され、トラックの形
状及びＸ方向における走査スポットの位置に依存する。
さらに、回折ビームは焦点誤差信号と焦点誤差値すなわ
ち焦点誤差検出の感度との比に影響を与える。回折ビー
ムの上述した効果の焦点誤差信号に及ぼす影響は焦点ク
ロストークに対する径方向効果と称する。その理由は、
重畳区域の放射の強度及び位相が走査スポットの径方向
の位置に依存するからである。

【００２５】焦点クロストークは分割線１７がトラック
４と平行になる図示の形態において最大になる。分割線
の角度が０゜以上の場合、各検出器は２個の重畳区域か
らの放射を受光し、クロストークは一層小さくなるよう
に見える。分割線の角度が０゜より僅かに増加すると、
クロストークは急激に低下し、分割線の角度が１５゜の
場合焦点誤差信号は０゜の場合よりも一層良好な品質を
有する。一般的な仮定とは異なり、クロストークは分割
線の角度がより小さい角度の場合ではなく９０゜の場合
最小になることが見出されている。クロストークが最小
になる角度はトラックの幾何学形状及び走査ビームの光
学的パラメータに依存する。本発明においては分割線の
角度を１５゜と８０゜との間の範囲に選択する。このよ
うに構成すれば、トラッキング誤差信号をプッシュプル
法により全角度範囲において発生させることができる別
の利点が達成される。

【００２６】クロストークは検出器と回折格子との間の
距離にも依存する。この依存性は分割線の角度が３０゜
〜６０゜の範囲の場合最小になることが判明している。
この角度範囲においては、クロストーク自身も最小にな
る付加的な利点が達成される。分割線の角度を４５゜に
設定した本発明による装置の実施例を図３に示す。走査
ビームの検出系１０を４個の並置した検出素子から成る
ユニットとして示す。図１及び図２に示す装置並びに欧
州特許出願第３７２６２９号から既知の装置と同様に、
境界線２２及び２５はほぼ放射源７の方向に向けて延在
する。この際、レーザダイオードから放出される放射の
起こり得る波長変化を考慮して設定する。この波長変化
は、例えばレーザダイオードを流れる電流の温度変化に
よって生ずる。回折格子１２の波長依存性に起因して、
放射スポットＳ₁及びＳ₂は回折格子から発生する０次
ビームの集束点からオフセットし、すなわち波長が変化
すると０次サブビームの集束点から離れるようにオフセ
ットする。０次サブビームの集束点は、図示の形態にお
いては放射源７の中心点に一致する。放射波長の変化に
よる第２の影響は、対物レンズ系の作用に影響を及ぼす
ことである。この影響による結果として生ずる焦点誤差
検出におけるずれは、境界線を放射源の中心を通るライ
ンとは僅かに異なる方向に設定することにより補償する
ことができる。ある走査装置では、境界線２２及び２５
が共に検出系１０の中心を通り放射源に向くように延在
するラインと平行な場合満足し得る補償が得られてい
る。境界線２２及び２５の方向を前述したように選択す
れば、波長が変化したとき放射スポットＳ₁及びＳ₂は
境界線に沿って変化することになり、波長が変化しても
検出器で発生する信号すなわち焦点誤差信号及びトラッ
キング誤差信号は変化しない。検出系とレーザダイオー
ドが共面上になく高さが互いに相違する場合、境界線は
回折格子１２の０次ビームの光軸すなわち図３のＺ軸方
向に延在させることができる。

【００２７】図４Ａは検出器１０及びＸＹ平面への回折
格子１２の投影を示すＸＹ平面図であり、検出系及び回
折格子は図３に示す装置と同一の形態を有している。重
畳区域の位置はライン１８及び１９で図示し、有効トラ
ック方向３３は破線で示す。分割線の角度は、分割線１
７と有効トラック方向との間で９０゜以下の角度とす
る。図４Ｂは図４Ａの変形例を示し、検出系２０及び２
１を単一の検出器２６で置換する。焦点誤差信号は２個
の検出器２３及び２４の互いに異なる信号から単一のフ
ォーカルト法によって発生させる。図４Ｂの装置は図４
Ａの装置よりも優れた利点を有している。すなわち、装
置を組み立てる際回折格子１２の位置決めが一層簡単に
なることである。この理由は、２個の放射スポットを２
本の異なる境界線上に位置決めする代わりに１個の放射
スポットを位置決めするだけですむためである。焦点誤
差信号を発生させる単一フォーカルト法は安定した光学
系を有する装置に好適である。

【００２８】本発明による回折格子１２の向きは、走査
スポットのトラッキングが２本の特別なビームによって
行われる装置にも適用することができる。このような走
査装置を図５に示す。この装置において２本の特別なビ
ームは単一の回折格子３０で構成される第２の回折格子
によって形成され、この単一の回折格子は放射源７から
発生したビーム中に配置されている。この単一の回折格
子の互いに平行で直線状の格子線はＹ軸に対して微小角
を以て延在する。回折格子３０は＋１次ビームをほぼ＋
Ｘ方向に回折し−１次ビームを−Ｘ方向に回折する。こ
れら＋１次及び−１次ビームは、走査ビーム６として用
いられる０次ビームに加えて２本の補助ビーム３１及び
３２を構成する。補助ビーム３１及び３２は対物レンズ
系８により情報面上に２個の放射スポットＳ_b及びＳ_c
として集束する。これら２個の放射スポットはＸ方向に
離間して、すなわち走査ビーム６によって形成される放
射スポットＳ_aのトラック方向の両側にそれぞれ形成さ
れる。単一の回折格子の格子線とＹ軸との間に形成され
る微小角により、放射スポットＳ_b及びＳ_cは放射スポ
ットＳ_aに関してそれぞれ−Ｙ方向及び＋Ｙ方向に僅か
に変位する。図５に示す装置において、放射スポットＳ
_aと放射スポットＳ_b及びＳ_cの各々との間のＹ方向の
距離はトラック周期の１／４とする。情報面で反射され
た３個の放射スポットの放射の一部は回折格子１２によ
り投射ビームから偏向される。回折されたビームが単一
格子３０によって再び回折されることを防止するため、
回折格子１２によって検出系の方向に回折されたビーム
が回折格子３０に入射しないように回折格子１２及び３
０の寸法及びそれらの間の距離を設定することが好まし
い。

【００２９】回折格子１２は反射したビームの各々に対
して図４に基づいて説明した作用と同一の作用を行う。
各反射ビームの一部は検出系１０の方向に回折され２本
のサブビームに分割される。図５に示す回折格子１２に
おいて、２本のサブビームへの分割はこの回折格子の分
割線１７と直交する方向に分割する。このようにして、
反射した走査ビーム６は２本のサブビームに分割され、
これらサブビームは検出系１０上に２個の放射スポット
Ｓ₁及びＳ₂を形成する。図５の検出系は図４に示す装
置と同様に４個の検出素子２０，２１及び２３，２４に
副分割され、二重フォーカルト法により４個の焦点誤差
信号を発生する。反射した補助ビーム３１も同様に回折
格子１２によって２本のサブビームに分割され、これら
サブビームは検出系３５上に２個の放射スポットＳ₃及
びＳ₄を形成する。これらスポットＳ₃及びＳ₄は分割
線１７と直交する方向に相互に変位し、これらのスポッ
トはスポットＳ₁及びＳ₂に関してＸ軸にほぼ平行にオ
フセットする。同様に、回折格子１２は反射して補助ビ
ーム３２から２本のサブビームを形成し、これらサブビ
ームは検出系４０上に放射スポットＳ₅及びＳ₆を形成
する。２個の検出系３５及び４０は、これら検出系上に
位置する２個の放射スポットの全放射をそれぞれ検出す
る単一の検出器として図示する。検出系３５の検出器信
号と検出系４０の検出信号との間の差は走査スポットＳ
_aのトラッキング誤差の目安となり、この差を用いて走
査スポットを走査されるべきトラックの中心線上に維持
することができる。

【００３０】回折格子１２の分割線の向きをトラック方
向に対して鋭角とすることにより、図４に示す装置と同
様に焦点クロストークに対する径方向変位の影響が減少
する。この回折格子の向きによる別の利点について図６
を参照して説明する。図６Ａは検出系１０，３５及び４
０並びに回折格子１２及び３０のＸ−Ｙ平面上への投影
を示すＸ−Ｙ平面図である。これらの検出系及び回折格
子は欧州特許出願第３７２６２９号から既知の形態を有
している。単一の回折格子３０の格子線をＹ軸に対して
ほぼ平行に設定して放射スポットＳ_b及びＳ_cを放射ス
ポットＳ_aに対してＸ方向に変位させる。この既知の装
置において、回折格子１２の分割線１７はトラックに対
して平行である。回折格子によって回折されたサブビー
ムによってＸ方向に相前後して位置する３対の放射スポ
ットＳ₁〜Ｓ₆が形成される。各放射スポット対Ｓ₁と
Ｓ₂ 、Ｓ₃ とＳ₄、Ｓ₅ とＳ₆を検出する検出系１０，
３５及び４０もＸ方向に相前後して配置する。

【００３１】ダイオードレーザ７から放出される放射の
波長が変化すると、放射スポットＳ ₁〜Ｓ₆はＸ方向に
変位する。従って、放射スポットＳ₁及びＳ₂はＸ軸に
ほぼ平行な境界線２２及び２５に沿って変位する。種々
の光学素子を装置に取り付ける際、サブビームの焦点は
検出系に対して設計した高さとは異なる高さに位置する
おそれがある。この場合でも、欧州特許出願第３００５
７０号から既知のように、回折格子が適正な光学的強さ
を有していればサブビームは正しい高さに集束すること
になる。回折格子１２を格子面内で変位させることによ
り、サブビームの集束位置を変化させることができる。
この場合、同様に放射スポットは境界線に沿って変位す
る。一方、この変位は検出系１０のＸ方向の長さによっ
て制限される。この距離は、検出系上に形成される３対
の放射スポット間の距離によって規定され、これら検出
系は情報面上の放射スポットＳａ及びＳｂ及びＳ_c間の
距離に課せられる要件によって規定される。これらの要
件により、検出系の長さは自由に選択することができ
ず、しかも波長変化及び検出器の位置決めについて厳格
な公差が課せられる。一方、本発明による装置では、ト
ラックに対する回折格子の分割線１７の方向設定により
上記許容公差を相当に大きくすることができる。

【００３２】図６Ｂは本発明による回折格子１２及び３
０並びに検出系１０，３５及び４０を具える構造形態を
示す。回折格子１２と３０との間の相対的な向きを図示
のように設定することにより、検出系３５及び４０が検
出系１０と回折格子１２の０次ビームの集束点すなわち
図６Ｂの回折格子１２の中心点とを結ぶ連結ラインと直
交する方向において検出器１０に対してそれぞれ隣接す
るように放射スポットＳ₁〜Ｓ₆の相対的方向を変化さ
せることができる。この形態においては、検出系と回折
格子の位置決め公差及び波長変化に起因すに放射スポッ
トの変化に必要な検出系の上記連結ラインと平行な長さ
をできるだけ長くなるように選択することができる。分
割線の角度を一層大きくする場合、検出系は一層離れて
配置することがてきる。分割線の角度が約４５°の場
合、検出系間の距離は伸長状の検出素子を用いるのに十
分な大きな長さとなり、この場合クロストークは微少で
あり有用なトラッキング誤差信号をプッシュプル法によ
り発生させることができる。図６Ｂの装置は、検出系の
２本の境界線２２及び２５を有しているので、二重フォ
ーカルト法により焦点誤差信号を発生させることができ
る。この構造形態の場合、焦点誤差信号は単一フォーカ
ルト法により発生させることもできる。図６Ｃに示すよ
うに、２本の境界線２２，２５のうちの一方の境界線を
削除することも可能である。図６ｃに示す構造形態の場
合、光学系を整列させる際、１個の放射スポットだけを
境界線上に位置させる必要があるだけである。

【００３３】回折格子１２のサブ格子１５及び１６の格
子線は分割線１７に対して対称に設定する必要はない。
図６Ｄは、２個のサブ格子の格子線が互いに平行であり
サブ格子１５´の格子線の周期がサブ格子１６´の格子
線の周期よりも大きい回折格子１２´を具える構造形態
を示す。サブ格子１５´によって形成されるサブビーム
はサブ格子１６´によって形成されるサブビームよりも
小さい角度で回折される。従って、サブ格子１６´から
の走査サブビームによって形成される放射スポットＳ₂
は、回折格子１２´の中心からサブ格子１５´からの走
査サブビームによって形成される放射スポットＳよりも
遠く離れて位置する。単一格子３０による補助ビームの
Ｘ方向の変位により放射スポットＳ₃とＳ_{4 ,}Ｓ₅とＳ
₆は放射スポットＳ₁及びＳ₂のＸ方向の両側に位置す
ることになる。従って、検出系１０，３５及び４０は回
折格子１２´の０次ビームの集束点の方向に一層長い距
離を有することになり、従って検出系の位置決め及びビ
ームの波長変化に対して一層大きな許容公差を得ること
ができる。放射スポットの最大変位は放射スポットＳ₁
とＳ₂との間の距離によって決定される。この距離は２
個のサブ格子１５´及び１６´の格子線の周期を適切に
変更することにより必要な公差に適合させることができ
る。

【００３４】図６Ｄの検出系は検出素子の対２３，２４
を１個だけを有すると共に１個の非分割検出器を有する
単一のフォーカルト法に好適である。勿論、この検出器
を１個の検出素子対で置換することにより図６Ｄの形態
を二重フォーカルト法に好適なものとすることも可能で
ある。

【００３５】ある形式の情報面を走査する場合、図５に
基いて述べた２本の補助ビーム６により発生したトラッ
キング誤差信号が小さすぎ満足できるトラッキング制御
を達成できない場合がある。この場合、２本の補助ビー
ム３１及び３２並びに走査ビーム６にプッシュプル法を
適用することにより満足し得るトラッキング誤差信号を
発生させることができる。この３ビームプッシュプル法
は差動プッシュプル法とも称されており、欧州特許出願
第４０９４６９号から既知である。図７はトラッキング
誤差信号を３ビームプッシュプル法により発生させる本
発明による走査装置を示す。この走査装置では、単一の
回折格子３０の格子線のＹ軸に対する延在角度は図５に
示す装置の格子線の延在角度よりも僅かに大きくなるよ
うに選択しているので、情報面２上の走査スポットＳ_b
及びＳ_cは放射スポットＳ_aのトラック周期の半分に等
しい距離を以ってＹ軸方向に位置する。最大トラッキン
グ誤差信号は放射スポット間の距離がトラックの半分の
場合に発生する。各放射スポットＳ₃ , Ｓ₄ , Ｓ₅及び
Ｓ₆をそれぞれ個別に検出するにあたり、各検出系３５
及び４０を２個の検出器に、すなわち検出器３６と３
７、検出器４１と４２にそれぞれ分割する。トラッキン
グ誤差信号は次式で与えられる。 S_t´= (S₃₆-S₃₇)+(S₄₁-S₄₂)- C^*X (S₂₀+S₂₁-S₂₃-S₂₄) ここで、Ｃは走査ビームと補助ビームとの間の強度差に
依存する定数である。

【００３６】図７の検出系１０，３５及び４０の検出器
間の境界線のうち波長変化による放射スポットの変位が
あるため正確に規定しなければならない境界線は検出系
１０の境界線２２及び２５である。これらの境界線は放
射スポットをそれぞれ半分に分割し焦点誤差信号を発生
させている。これら境界線の一方が省かれる場合、焦点
誤差信号は単一のフォーカルト法により発生させること
がてきる。図７に示す装置は焦点クロストークに対する
トラッキング方向変位の影響を最小にできると共に波長
変化に起因する放射スポットのオフセットに対して大き
な許容公差を有する利点を有している。

【００３７】満足し得るトラッキングを行なうため、あ
る走査装置においては放射スポットＳ_a, Ｓ_b及びＳ_c
を情報面上において接近して位置させることが望まし
い。この場合、図７の検出系上の放射スポットＳ₃, Ｓ
₁及びＳ₅並びにスポットＳ₄Ｓ₂及びＳ₆は互いに近
接して位置する。この結果、各検出器は極めて微細にな
り光学系の整列性の妨げとなる。従って、このような走
査位置においては図８に示す検出器の構造形態を用いる
ことが好ましい。サブ格子１５″によって回折されたサ
ブビームによって形成される３個の放射スポットＳ₃,
Ｓ₁及びＳ₅は並置した検出器３６，４３及び上に位置
する。同様に、サブ格子１６″によって回折されたサブ
ビームによって形成される放射スポットＳ₄, Ｓ₂及び
Ｓ₆は並置した検出器３７，３４及び４２上に位置す
る。この構造形態において、放射スポットは図７に示す
検出器の場合よりも一層近接して位置することができ
る。放射スポットＳ_b, Ｓ_a及びＳ_c間の距離従ってス
ポットＳ₃, Ｓ₁及びＳ₅間の距離及びスポットＳ₄,
Ｓ₂及びＳ₆間の距離を一層短くすることは、回折格子
３０の格子周期を一層大きくすることにより達成され
る。同一のビームから発生した放射スポット間の距離を
一層大きくすることは、各サブ格子１５″及び１６″の
格子線の分割線１７″に対する角度を大きくすることに
より達成される。これは、図６Ｂに示す回折格子と図７
に示す回折格子との比較から明らかである。

【００３８】上述した走査装置は透過型の回折格子１２
を用いている。一方、本発明は放射反射性回折格子を用
いる装置にも適用することができる。このような装置の
実施例を図９に示す。この走査は図３に示す装置の光学
系に匹敵する光学系を具える。放射源７から中心光線が
Ｘ軸に平行な発散性ビームを放出する。このビームはＺ
軸方向に進行して対物レンズ８を通過し、この対物レン
ズにより情報面上に焦束する。情報面で反射したビーム
は回折格子４５によって０次、＋１次及び−１次のサブ
ビームに回折される。０次ビームはレーザ７に戻り、２
本の１次サブビーム４は検出器１０に向けて回折され
る。検出系１０の放射感知面及び放射源７の放射放出面
は＋Ｘ方向にオフセットしたＹ−Ｚ面に平行な面内に位
置する。検出系の中心点とレーザダイオードの中心とを
結ぶ連結線５０はＹ軸及びＺ軸に対してそれぞれ４５°
の角度で延在する。検出系は４個の検出素子２０，２
１，２３及び２４に分割されているので、焦点誤差信号
は二重フォーカルト法により発生させることができる。
回折格子４５は分割線４６により２個のサブ格子４７及
び４８に分割する。分割線の向きは有効トラック方向を
示す破線により図示する。分割線１７と破線５１との間
の角度は本発明では１５°と８０°との間の角度とする
必要があり、図面ではほぼ４５°に等しい角度とした。
反射型回折格子４５を用いることにより、その構造を極
めて小型にすることができる。本発明は反射型回折格子
３０を有する装置又は２個の回折格子１２及び３０をと
もに反射型とした装置にも適用することができる。１及
び２個透過型回折格子と１又はそれ以上の検出系を用い
る装置の光学系の前述した全ての構成は１個又は２個の
反射型回折格子で構成できること明らかである。

【００３９】前述した図示の実施例の回折格子１２及び
４５のサブ格子は直線状の格子線を有しているが、湾曲
した格子線のサブ格子を用いることも可能である。

【００４０】上述した本発明による走査装置の実施例に
おいて、分割素子として回折格子を用いてサブビームを
発生させた。しかしながら、本発明は回折格子に限定さ
れず情報面からのビームを分割線を用いて２本のサブビ
ームに分割する全ての走査装置に適用することができ
る。例えば、分割素子として直線状の分割プレートを用
いることもできる。この場合、分割素子の２個のサブ区
域の各々はプリズムの面で構成される。この分割プレー
トは、ビームが検出系に向けて進行するように配置す
る。この分割プレートを用いることによる利点は、サブ
ビームの方向が放射の波長にほとんど依存しないことで
ある。

【００４１】図示の装置における焦点誤差信号は単一又
は二重フォーカルト法により発生する。本発明は、焦点
誤差信号を米国特許第４７２４５３３号から既知のビー
ムサイズ法により発生させる装置にも適用することがで
きる。走査サブビーム１３及び１４は、サブ区域１５及
び１６に互いに異なる光学性能を与えることにより分割
素子から互いに異なる距離の位置に焦束させることがで
きる。

【００４２】図１０Ａはプリズム分割プレート５５の形
態の分割素子を示す。この分割プレートは分割線５８に
よって分離された２個のプリズム面５６及び５７を有す
る。本発明においては、分割線５８と有効トラック方向
との間の角度を１５°と８０°との間の角度とする。面
５６及び５７に対する法線は、入射するビームの光軸に
対して微小な反対向きの角度を以て延在する。２個のプ
リズム面によって形成されるサブビームは上述した角度
に対応する微小な偏向角を以て光軸から偏向する。この
偏向角は放射の波長に対してほとんど依存しない。プリ
ズム面５６によって形成されるサブビームは検出系１０
の面の上側に焦束し、プリズム面５７によって形成され
るサブビームは検出系の面の片側に集束する。この焦点
の高さの差はプリズム面５６及び５７に互いに異なる光
学性能を与えることにより達成することができ、例えば
これらプリズム面に異なる曲率の湾曲性を与えることに
より達成される。面５６によって形成されたサブビーム
は３個の検出相６１，６２及び６３を有する検出器６０
上に放射スポット５９を形成する。面５７によって形成
されたサブビームは３個の検出素子６６，６７及び６８
を有する検出器６５上に放射スポットスポット６４を形
成する。検出器６０及び６５は検出系１０を構成する。
中央の検出素子６２及び６７の幅は、このスポットが検
出系の面に集束した場合放射スポット６４又は６９の程
度の大きさとする。図面は走査ビーム６が情報面２上に
集束し放射スポット５９及び６４が互いに等しい大きさ
の状態を示す。一射的に、分割プレート３５はビームス
プリッタと検出系との間の光路中に配置し、ビームスプ
リッタは記録媒体で反射した放射の一部を検出系に向け
て偏向し、分割プレート及び検出系の中心はビームの光
軸上に位置する。図面を明瞭にするため、互いに隣接す
るように図示した。焦点誤差信号Ｓ´_fは次式で与えら
れる。 S _f´＝（S₆₂＋S₆₆ ＋S₆₈)−（S₆₇+S₆₁+S₆₃)

【００４３】図１０Ｂは、図３に示す装置においてビー
ムサイズ法を用いるための回折素子の形態の分割素子及
び関連する検出系を示す。回折素子７０は２個のサブ格
子を境界線７３の両側に具える。各サブ格子は湾曲した
格子線及び互いに異なる光学強度を具えている。サブ格
子７１によって形成されたサブビームは検出系１０の下
側に集束し２個の検出素子７６及び７７を有する検出器
６０上に放射スポット７５を形成する。サブ格子７２に
よって形成されるサブビームは検出系１０の面の上側に
集束し２個の検出素子７９及び８０を具える検出器６５
上に放射スポット７８を形成する。焦点誤差信号Ｓ_f″
は次式で与えられる。Ｓ_f″＝（Ｓ₇₇＋Ｓ₇₉) −（Ｓ₇₆＋Ｓ₈₀)

【００４４】焦点誤差信号がビームサイズ法によって発
生する走査装置の実施例はプッシュプル法に基いて２本
の補助ビームを用いてトラッキング誤差信号を発生させ
るものと結合できること明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は既知の光学式走査装置の構成を示す線図
である。

【図２】図２は既知の装置における焦点クロストークに
対するスポットの径方向位置の影響を示す線図である。

【図３】図３は１個の回折格子を有する本発明による光
学式走査装置を示す線図である。

【図４】図４は単一及び二重フォーカルト法の回折格子
及び検出器の配置形態を示す線図である。

【図５】図５は２個の回折格子を有する本発明による光
学式走査装置を示す線図である。

【図６】図６は３ビーム二重フォーカルト法の回折格子
及び検出器の形態を示す線図である。

【図７】図７は３ビームプッシュプル法に好適な２個の
回折格子を有する装置を示す線図である。

【図８】図８は３ビームプッシュプル法の回折格子及び
検出器の形態を示す線図である。

【図９】図９は反射型回折格子を有する装置を示す線図
である。

【図１０】図１０はビームサイズ法における回折格子及
び検出系の形態を示す線図である。

【符号の説明】

１記録媒体２情報面３基板４トラック８対物レンズ系１０光学装置１２回折格子１５，１６サブ格子２０，２１，２３，２４検出素子２２，２５境界線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨゼフペトラスヘンリカスベンスホップオランダ国 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)発明者ハイドルンシュテインハウザーオランダ国 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射反射性情報面（２）のトラック
（４）を光学的に走査する装置であって、走査ビーム
（６）を発生する放射源（７）と、走査ビームを情報面
上に走査スポット（Ｓａ）として集束させる対物レンズ
系（８）と、分割線（１７）の両側に対称的に位置する
２個のサブ区域（１５，１６）を有し、情報面からの放
射の通路中に配置されて前記放射の少なくとも一部を２
本の走査サブビーム（１３，１４）に分割する分割素子
（１２，５５）と、放射感知検出系（１０）とを具える
光学式走査装置において、前記分割線と有効トラック方
向との間の角度を１５゜と８０゜との間の角度としたこ
とを特徴とする光学式走査装置。
【請求項２】請求項１に記載の光学式走査装置におい
て、前記角度を３０゜と６０°との間の角度としたこと
を特徴とする光学式走査装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光学式走査装置
において、前記分割素子をプリズム分割素子とし、各サ
ブ区域をプリズム面（５６，５７）で構成したことを特
徴とする光学式走査装置。
【請求項４】請求項１又は２に記載の光学式走査装置
において、前記分割素子を回折素子（１２）とし、各サ
ブ区域をサブ格子（１５，１６）で構成したことを特徴
とする光学式走査装置。
【請求項５】請求項１から４までのいずれか１項に記
載の光学式走査装置において、ほぼ直線状の格子線を有
する別の回折素子（３０）を前記放射源（７）と前記対
物レンズ系（８）との間の走査ビーム（６）の光路中に
配置して放射源から放出されたビームを走査ビームと２
本の補助ビーム（３１，３２）とに分割し、これら補助
ビームを対物レンズ系により情報面（２）上に別の２個
の放射スポット（Ｓ_b，Ｓ_c）に集束させ、さらに２個
の別の検出系（３５，４０）を具え、これら各検出系が
情報面で反射した一方の補助ビームとそれぞれ関連する
ことを特徴とする光学式走査装置。
【請求項６】請求項５に記載の光学式走査装置におい
て、前記補助ビーム（３１，３２）のための検出系（３
５，４０）を、走査ビーム（６）のための検出系（１
０）の両側で走査ビーム用の検出系（１０）の中心から
回折格子（１２）の０次サブビームの光軸に到る垂線と
直交する方向に配置したことを特徴とする光学式走査装
置。。
【請求項７】請求項５に記載の光学式走査装置におい
て、走査ビーム（６）、第１の補助ビーム（３１）及び
第２の補助ビーム（３２）のための検出系（１０，３
５，４０）が、第１及び第２の検出器（４３，４４）、
第３及び第４の検出器（３６，３７）並びに第５及び第
６の検出器（４１，４２）をそれぞれ有し、これら６個
の検出器を走査ビーム用の検出系（１０）の中心から回
折格子（１２″）の０次ビームの光軸に到る垂線と直交
する方向に見て、第３、第１、第５、第４、第２、第６
の検出器の順序で並置したことを特徴とする光学式走査
装置。
【請求項８】請求項１から７までのいずれか１項に記
載の光学式走査装置において、前記走査ビーム（６）の
ための検出系（１０）が２個の検出器を具え、これら検
出器の少なくとも一方の検出器を境界線（２２）により
走査サブビーム（１３）を検出する２個の検出素子（２
０，２１）に分割したことを特徴とする光学式走査装
置。
【請求項９】請求項８に記載の光学式走査装置におい
て、前記検出素子（２０，２１）間の境界線が前記回折
素子（１２）の０次ビームの光軸に向くことを特徴とす
る光学式走査装置。
【請求項１０】請求項１から９までのいずれか１項に
記載の光学式走査装置において、前記サブ区域（５６，
５７；７１，７２）が互いに異なる光学強度を有するこ
とを特徴とする光学式走査装置。
【請求項１１】請求項１から１０までのいずれか１項
に記載の光学式走査装置において、前記分割素子（１
２，１２′，１２″，４５，５５，７０）及び／又は別
の回折素子（３０）を反射型としたことを特徴とする光
学式走査装置。