JPH10105996A - 光学記録媒体へ記録し又は該媒体から再生するための記録又は再生装置 - Google Patents

光学記録媒体へ記録し又は該媒体から再生するための記録又は再生装置

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JPH10105996A
JPH10105996A JP9268219A JP26821997A JPH10105996A JP H10105996 A JPH10105996 A JP H10105996A JP 9268219 A JP9268219 A JP 9268219A JP 26821997 A JP26821997 A JP 26821997A JP H10105996 A JPH10105996 A JP H10105996A
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focus
detector system
grating
plates
radiation
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JP9268219A
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Christian Buechler
ブエクレル クリスティアン
Lieu-Kim Dang
ダン リュー−キム
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Deutsche Thomson Brandt GmbH
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Publication date
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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    • G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
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    • G11B7/13—Optical detectors therefor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整が複雑でなく且つ安価な、記録媒体へ情
報を記録し又は該媒体から情報を再生する訂正フォーカ
ス光学走査用装置を提供する。 【解決手段】 放射源と、フォーカシング対物レンズ
と、回折要素とからなる記録又は再生装置であって、該
回折要素は、第１のフォーカス平面を規定する第１の副
領域と、第２のフォーカス平面を規定する第２の副領域
とを有しており、該フォーカス平面は互いに物理的に離
れており、該回折要素は、所定の固定された距離で対物
レンズと検出器システムとの間の空間に配置されてお
り、該対物レンズ、該回折要素及び該検出器システム
は、共通の光軸に沿って配列されており、更に、該検出
器システムは、離れた該フォーカス平面の間に配列され
ているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査ビームを提供
する放射源と、フォーカシング対物レンズと、実質的に
平面上に位置されている放射感応検出器システムと、フ
ォーカスエラー信号を引き出すための少なくとも１つの
回折要素とからなる、情報を光学記録媒体へ記録し又は
該媒体から再生する際の訂正フォーカス光学走査用記録
又は再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光電子走査システムを用いて読み取られ
るデジタル情報用の、コンパクトディスク即ちＣＤと称
される光学記録媒体から再生する際に、データ媒体上に
配列されたピットと称される凸部又は凹部は、光学記録
媒体が２００〜５００回転／分の速度で回転していると
きに、例えば半導体レーザのように、光源からフォーカ
スされた光ビームを用いて、何ら接触することなく検出
される。放射源によって発生された光ビームは、ミラ
ー、レンズ及び／又はプリズムを有するであろう光学シ
ステムを介して、光学記録媒体に通される。光ビームが
ピットに当たる際に、回折及び／又は干渉現象が、個々
のピット間の平面即ち表面上の反射に対照して発生す
る。これらの現象は反射された光ビームの変調をもたら
す。次いで、記録媒体の存在する情報パターンによって
変調された光ビームは、半反射プリズム等を介して、例
えば光ダイオードのような検出器システムへ通される。
該検出器システムは、更に処理するために、二次(downs
tream)評価電子が記録媒体上に提供された情報を得るた
めに用いられることから、変調された光ビームを電気信
号へ変換するために用いられる。電子サーボ回路は、前
記光ビームが正確にピットのトラックを追従するように
光ビームのトラッキングを保証しており、通常さけるこ
とができない記録媒体のむら、他の機械又は熱の障害に
も拘わらず、この光ビームは、情報をもたらす記録媒体
の層上に高精度にフォーカスされる。
【０００３】欧州特許公報第0,373,699 号は、特に、光
信号からフォーカスエラー信号を得る目的を達成する光
学走査デバイスを開示している。従って、所望のフォー
カス再調整が、適切な精度で実行され得る。
【０００４】ミラー対物レンズは、２つの対向する表面
を有し、且つレーザ源からＣＤ上への放射をフォーカス
するために用いられるように設計されることを目的とし
て提案されている。放射源に対向する表面は、ミラー対
物レンズの光軸の周りに置かれる放射ウィンドウを有
し、このウィンドウを取り囲むリフレクタを有する。放
射源から離れて対向する第２の表面は、光軸の周りに対
称に置かれるリフレクタを有し、このリフレクタを取り
囲む放射ウィンドウを有する。
【０００５】第１の放射ウィンドウは、放射源によって
供給されたビームから、走査ビームと２つの補助ビーム
とを得るために、例えば格子のような第１の回折要素を
備えている。第２のリフレクタは、走査される対象物に
よって反射され、再びミラー対物レンズを通る放射の一
部分が、放射感応検出システムの方向に偏光できるよう
に、第２の回折要素を備えている。走査ビームのこの部
分は、フォーカスエラー信号ＦＥＳが、検出システムを
用いて引き出され得るように、回折要素によってゆがめ
られる。第１の回折要素によって受信された補助ビーム
は、実行すべきトラック制御、即ちトラックエラー信号
ＴＥＳに基づくトラック制御を可能にする。
【０００６】第２の回折要素及び検出システムを用いて
得られたフォーカスエラー信号は、ミラー対物レンズに
対して瞬間のフォーカス平面における任意のエラーの振
幅及び方向を示している。例えばフォーカシングコイル
を用いて、レーザ放射をトラッキングするためのこのエ
ラー信号を用いることが可能となる。
【０００７】光ビームを２つのビーム要素にスプリット
する２つの格子要素を有する回折要素と、２つの検出器
の対とを用いることによって、情報をもたらす層に対す
る光ビームのどのようなフォーカスエラーの広がりをも
チェックすることが、検出器上のフォーカススポットの
位置における変化を決定することにより可能となる。検
出器の出力信号は、述べたような調整用に用いられ得る
フォーカスエラーを評価するためのパラメータを得るた
めに比較される。
【０００８】前述された欧州特許公報第0,373,699 号に
よる方式で用いられる格子は、回折されたビームを前記
ビーム要素にスプリットする２つの格子要素を有する回
折格子である。検出システムは、検出器の対を備えてお
り、それぞれ第１及び第２のビーム要素が、それぞれ第
１及び第２の検出器の対に相互作用する。ナイフエッジ
とも称される１つのエッジに接触する格子要素は、フー
コー方式と称される方式で用いられるエッジのようにふ
るまう。格子によって作られたフォーカススポットの列
の各々は、同じフォーカス平面に位置しており、フォー
カスポイントと所定のポイント又は所定の線との間のエ
ラーは、フォーカスエラーの大きさを表している。
【０００９】サーボ光ビームが、フーコー方式の検出器
システム上にフォーカスされるということに起因して、
得られたフォーカスエラー信号は、不十分な信号対ノイ
ズ比のみを有する。従って、相対的に感応検出器が用い
られなければならず、即ち二次電子回路の複雑さが増加
する。更に、フーコー方式に基づいたフォーカスエラー
信号は、光学システムと検出器との間の位置変化に感応
し、結果として増加したエラーレートとなる。
【００１０】独国特許公開公報第44,42,976 号は、情報
の非接触の光学走査用装置を開示しており、再びこれに
基づいて、記録トラックの１つに光を転送する光源とな
り、記録トラックから反射された光を受信する検出器配
列を有する。ビームスプリッタ及び対物レンズは、光源
と検出器配列との間のビームパス中に配置される。更
に、光源とビームスプリッタとの間に配列され、そのミ
ラー表面が駆動部を用いてゆがめられ及び／又は旋回さ
れるマイクロミラーが存在する。これは、マイクロミラ
ーの旋回位置及び／又はゆがみの作用として、対物レン
ズ及び記録トラックを、光源からマイクロミラーを介し
てビームスプリッタへ通す光ビームの入射角及び／又は
入射点を変更することができる手段による。これは、複
雑さを減らすと共にトラック検出とトラッキングを、素
早く且つより正確にすることを可能にしようとする。独
国特許公開公報第44,42,976 号によれば、ビームスプリ
ッタは、ガラス基板の一方の側上において、記録トラッ
クからビーム要素へ反射された光ビームをスプリットす
るためのホログラムを有するホログラフィック要素によ
って形成されてもよい。このようにトラッキング及びフ
ォーカシングするための両方の信号を個々に得て評価す
ることが可能となるように、記録トラックから反射され
たビームが前記ビーム要素にスプリットされる手段によ
って、ホログラムは、狭い格子構造を有する第１の領域
と、幅広の格子構造を有する第２の領域とにスプリット
され、検出器配列の異なる領域範囲に当たる。小さいホ
ログラム格子間隔によって作られたビーム要素は、２つ
の検出領域間の分割線上に撮像される。大きいホログラ
ム格子間隔によって作られた主ビームのビーム要素は、
更なる検出領域に向けられる。２つの隣接し且つ対向す
る検出領域に通される小さい格子間隔によって作られた
ビーム要素は、それぞれのスポット光強度を検出するこ
とによって光学用の駆動機構を制御するためのフォーカ
スエラー信号を引き出すために用いられる。従って、ビ
ーム要素は、フォーカスエラーを推論するための２つの
領域間の光強度の差を用いるために、各々２つの検出器
領域にスプリットされ且つ撮像される。以下のような独
国特許公開公報第44,42,976 号による課題の解決の不都
合がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】１つのフォーカス平面
に撮像されるビーム要素に起因して、フォーカススポッ
トの光強度は、特に、走査ビームがフォーカスされた位
置にあるときに、検出器から得られた信号が好ましくな
い信号対ノイズ比を有することにより弱くなる。
【００１２】従って、本発明の目的は、その装置が、好
ましい信号対ノイズ比を有するフォーカスエラー信号を
供給し、且つ少ない感応検出器システムで動作すること
が可能な簡単な光学走査システムを用いており、結果と
して、特に調整の複雑さが減少することによって、この
ような走査装置の実現のためのコストが減少する、記録
媒体へ情報を記録し又は該媒体から情報を再生する訂正
フォーカス光学走査用装置を明らかにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
１の特徴による対象物によって達成され、有利な洗練及
び発展が従属項に記載されている。
【００１４】本発明の第１の基本的な考えによれば、光
学記録媒体の訂正フォーカス光学走査用装置は、所定の
固定された距離で、対物レンズと検出器システムとの間
の空間に配置されている回折要素を有する。該回折要素
は、互いに物理的に離された２つのフォーカス平面が、
記録媒体から反射された放射に起因するようにこの場合
設計される。本発明によれば、対称に撮像されたフォー
カススポットのフォーカシングずれの事象について変化
するサイズ比が、フォーカスエラー信号を引き出すため
に用いられ得るように、検出器システムは離れたフォー
カス平面の間に配列される。対物レンズ、回折要素及び
検出器システムは、共通の光軸に沿って効果的に配列さ
れる。対応する光学特性を有する、例えばホログラムの
ような異なる光学要素はまた、対物レンズの代わりに効
果的に用いられ得る。
【００１５】好ましい実施形態として、回折要素は、異
なる光厚と異なる格子定数とを有する２つの実質的なプ
レーナ位相格子プレートからなる。位相格子プレート
は、入射光の位相を変調するがその光強度に干渉しない
効果を提供する。
【００１６】異なる光厚は、例えば異なる幾何学的厚み
の領域を有する同一材料を用いることによって達成され
る。異なる光厚を達成するための他の可能な実施形態
は、互いに異なる屈折率を有する材料を用いることであ
り、一定の幾何学的厚みを有するプレートが可能となる
ようにする。コレクタレンズ及び検出器の間のビームパ
ス中に配置されるこれらの位相格子プレートは、１つ以
上の対のフォーカススポットを得るために、走査システ
ムの反射された放射をスプリットするために用いられ
る。一対のそれぞれの外側フォーカススポット、即ち光
軸から更に離れたスポットは、この場合、より小さい格
子定数を有する格子プレートに起因すると同時に、対照
して、それぞれの内側フォーカススポットが、より大き
い格子定数を有する格子によって作られる。位相格子プ
レートは、検出器システムの平面に実質的に平行にな
る。
【００１７】更に、好ましい実施形態によれば、同じ格
子定数を持つ格子を有する２つの格子プレートは、異な
る格子定数を有する２つの格子プレートの代わりに回折
要素として用いられ、該格子表面は、回折要素のそれぞ
れの対向する表面上に配列されている。従って、光ビー
ムの伝搬方向、即ち光軸の方向に互いに離れて間隔を有
している。これは、異なる格子定数を有し、且つ離れた
間隔を有していない格子と同一効果を有する。
【００１８】本発明によれば、格子定数及び互いの格子
定数比の選択は、フォーカススポット対の間の位置及び
横方向間隔を決めるために用いられ、最適な検出器シス
テムが用いられる。
【００１９】用いられる検出器システムは、フォーカス
スポットを撮像し又は検出するために、例えば光ダイオ
ードのような放射感応要素の多四分円（multi-quadran
t）配列を備えているのが好ましい。
【００２０】本発明の更なる基本的な考えによれば、回
折要素は、異なる光厚の２つの位相プレートを備えてお
り、該プレートは、共通エッジを有し、入射ビーム方向
に９０°よりも小さい角度で回転される。回転軸は、プ
レートの共通エッジに実質的に直角で、且つ入射ビーム
の光軸に実質的に直角に動く。従って、互いに離れた間
隔を有するフォーカススポットが同様に作られる。本発
明のこの基本的な考えによる１つの効果的な実施形態に
おいて、回折要素は、同じ厚みであるが異なる反射率の
プレートを有してもよい。更に、このように、その振幅
を変調することなく光パス中に位相変化を達成すること
が効果的に可能となる。用いられる位相プレートは光学
的に透過である。
【００２１】本発明によれば、各プレートのプレート表
面は、各々、１つの偏光層を付加的に提供しており、偏
光方向は互いに直角となる。これは、このような装置
が、例えば光磁気記録媒体を走査するために適切である
という効果を有する。このような媒体の場合、反射した
光の偏光方向は、記憶された情報を転送するために用い
られる。
【００２２】光学記録媒体へ情報を記録し及び／又は該
媒体から情報を再生する、情報の訂正フォーカス光学走
査用の本発明による装置によって、例えばフォーカスエ
ラー信号のような、高信号対ノイズ比を有する高い振幅
の異なる信号を引き出すために、簡単な方法の多四分円
検出器システムを用いることが可能となり、個々の光強
度の合計から情報信号を引き出すことが可能となる。簡
単な光学配列を用いることによって、何ら複雑な調整も
なしに、記録トラックからビーム要素へ反射されたビー
ムをスプリットすることが回折要素を用いて可能とな
り、望ましくない副ビームが減少される。これらの望ま
しくない副ビームは、例えば零オーダビーム又は２つ以
上のオーダのビームのための信号を形成することを必要
としないビームとなる。零オーダビームは、例えば、適
切な深さを有する溝によって位相格子内で大きく減少さ
れ、適切なホログラムの使用は対応する効果を有する。
しかし、通常、零オーダ部分の存在に耐えることが可能
となる。
【００２３】従って、例えば光磁気ディスクのような、
検出器システムと同じ平面上に配列された更なる検出器
配列を用いて書き込まれる光学記録媒体用のＡＴＩＰ信
号と称される所定のトラッキング信号を引き出すこと
が、同時に効果的に可能となる。
【００２４】異なる光厚の用いられた回折要素即ちプレ
ートは、経済的で且つ容易に製造され、従って走査装置
の全体の製造コストが減少される。
【００２５】フォーカシング光、即ちフォーカシング対
物レンズの駆動機構を制御するためのフォーカスエラー
信号ＦＥＳは、フォーカススポットを評価することによ
って得られ、回折要素又はプレートを介する異なる光パ
ス長のために、フォーカススポットに互いに物理的に離
れた２つの平面上に位置する。
【００２６】各場合に、回折要素は、第１の回折オーダ
のみを通すことを可能にし、フォーカススポットは、フ
ォーカスされる際に等しい光強度になる。これは、零オ
ーダ部分が減少される手段によって、例えば、ホログラ
ム技術を用いる割り付けの適切な配列を有して達成され
る。
【００２７】走査ビームが、情報をもたらす光学記録媒
体の層上にフォーカスされた際に、実質的に同じ大きさ
の半円フォーカススポットが、インフォーカスケースと
称して形成されるように、検出器システムは２つのフォ
ーカス平面間に配列される。フォーカスずれの際に、両
方のフォーカス平面は、検出器システムに対して同じ方
向に偏移され、１つのフォーカス平面は検出器に近接し
て動作し、その他は更に検出器システムの静止位置の結
果としてそれから離れている。従って、１つの行のフォ
ーカススポットがより小さくなり、同時に対照して、他
の行のスポットがより大きくなる。これは、フォーカス
エラー信号が決定される手段によって、４四分円（four
quadrants）を有する検出器配列を用いるのが好まし
く、対応する個々の検出器間の和と差とを形成すること
による。
【００２８】
【発明の実施の形態】添付図面を有する模範的な実施形
態を参照して、以下により詳細に本発明を説明する。
【００２９】図１に表された第１の実施形態は、図示さ
れていないが走査ビームを発生する発光源を有する本発
明による装置に基づいており、該走査ビームは、ビーム
スプリッタを介して、例えばＣＤのような光学記録媒体
１へ通す。記録媒体１から反射された光は、対物レンズ
２及び収束レンズ３を介して回折要素４へ通される。
【００３０】記録媒体１上の記録トラックが走査される
際に、入射光は全反射され、対物レンズ２及び収束レン
ズ３を通して、例えばホログラムによって形成され得る
回折要素４へ通す前に、その光強度又は位相が変調され
る。回折要素４は、検出器システム５の方向の反射され
た光ビームを偏光する。偏光されたビームは、この場
合、±１ｓｔオーダである。
【００３１】検出器システム５は、これらのビームを受
信しており、一方で記録された情報を表し、且つ他方で
収束レンズ３及び／又は対物レンズ２をトラッキングす
るための制御信号を表す信号を発生する。ビームが記録
媒体１のそれぞれの記録トラック上にフォーカスされる
ように、図示されていない駆動機構によって対物レンズ
２を変位できる。
【００３２】図１に表された第１の模範的な実施形態の
場合、回折要素４は、対物レンズ２又は収束レンズ３と
検出器システム５との間の空間内に配置されており、前
述した組立体は、共通の光軸に沿って配列されている。
回折要素４は、２つのフォーカス平面７ａ及び７ｂが結
果的に互いに物理的に離れ、別々の距離となるように設
計されている。該検出器システム５は、形成されている
離れたフォーカス平面７ａ及び７ｂの間に配列されてお
り、従って、フォーカシングずれの事象に対称的に撮像
されたフォーカススポット６ａ及び６ｂの変化する大き
さ関係が、フォーカスエラー信号を引き出すために用い
られ得る。検出器システム５及び回折システム４は、互
いに平行に一列に整列されるのが好ましい。
【００３３】回折要素４は、異なる光厚と異なる格子定
数とを有する、２つの実質的なプレーナ位相格子プレー
ト４ａ及び４ｂを備えている。２つの位相格子プレート
４ａ及び４ｂは、１つのエッジで接触しているが、短
く、一定の距離で別々にあってもよい。この距離は、例
えば接着層又はプレート４ａ及び４ｂを接続するように
することによって作られてもよい。
【００３４】結果的にフォーカススポット６ａ及び６ｂ
の２つの行となる、異なる厚みの格子プレート４ａ及び
４ｂを有する、前述された回折要素４の実施形態は、プ
レートを介してビームの異なる光パス長が結果として形
成される。該フォーカススポット６ａ及び６ｂは、前述
されたように、互いに物理的に離れたフォーカス平面７
ａ及び７ｂ上に配置されている。
【００３５】位相格子プレート４ａ及び４ｂは、第１の
回折オーダだけが発生するように、適切な溝の深さを有
する格子を提供し、実質的にインフォーカスの場合のフ
ォーカススポットは、互いに同じ光強度を有している。
即ち、異なる格子によって発生したフォーカススポット
は、それらが正しくフォーカスされた際に、同じ光強度
を有する。
【００３６】フォーカスがずれたならば、図２に表され
たフォーカス平面７ａ及び７ｂは、検出器システム５に
対して同じ方向に配置されている。この場合、一方の平
面は、検出器システム５に近接して動き、同時に他方の
平面は更に同じ範囲で検出器システム５から離れて動
く。結果として、スポットの一方の行の実質的な半円フ
ォーカススポットは小さくなり、他方の行のスポットは
より大きくなる。
【００３７】図２は、フォーカスされた状態と２つのフ
ォーカスずれの状態とに対して、検出器システム５とフ
ォーカス平面７ａ及び７ｂとの相対的位置を表してい
る。この場合、簡単化のために、検出器システム５の位
置は、フォーカス平面７ａ及び７ｂに対して変位されて
表されている。検出器システム５の位置５２は、フォー
カス状態に対応しており、位置５１及び５３は各々、フ
ォーカスずれの状態に対応している。検出器システム５
に当たる、対応する光スポット６０ａ及び６０ｂは、図
２の右手部分に表されており、異なる位置５１、５２及
び５３が示されている。フォーカスされた状態即ち位置
５２において、光スポット６０ａ及び６０ｂは、２つの
フォーカス平面７ａ及び７ｂが検出器システム５から同
じ距離にあるために、同じ大きさとなる。光スポット６
０ａ及び６０ｂの両方は、円断面を有すると想定され且
つ記録媒体１から反射される光ビームが、できる限り中
心で回折要素４に当たるために、粗い半円の外観を有す
る。即ち、２つの格子プレート４ａ及び４ｂは、光ビー
ムの各々の一部分によって当てられ、その部分は粗い半
円断面を有し、且つ粗い同じ大きさとなる。フォーカス
平面７ａが検出器システム５の前に配置されるために、
光スポット６０ａは反転されたミラー撮像として形成さ
れ、即ち２つの光スポット６０ａ及び６０ｂは模範的な
実施形態において下半円として形成される。位置５１及
び５３で示されるように、検出器システム５並びにフォ
ーカス平面７ａ及び７ｂのどのような相対的変位も、上
側でまっすぐな線の境界を変換する光スポット６０ａ及
び６０ｂの大きさにもたらし、同じレベルで粗く残る、
異なる格子定数の２つの格子間の境界に対応する。従っ
て、検出器システム５の個々の検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ
の相対的に照らす強度が変化する。
【００３８】フォーカスエラー信号ＦＥＳは、この場
合、検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから放射される信号と異な
る信号として形成され得る。
【００３９】ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
【００４０】Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、検出器システムの個
々の検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤからの電気信号を表す。フ
ォーカス平面７ａ及び７ｂ間の図２による距離ａは、２
つの格子プレートの厚みΔＤの差分によって生じ、以下
の式によって与えられる。
【００４１】ａ＝（ｎ−１）／ｎ×ΔＤ
【００４２】ｎは屈折率であり、この場合、両格子プレ
ート４ａ及び４ｂに対して同じとなるように仮定され
る。
【００４３】回折要素４の格子プレート４ａ及び４ｂの
格子定数の選択は、調整され又は影響を及ぼすべきフォ
ーカススポット６ａ及び６ｂの間の距離を許容する。光
スポット６０ａ及び６０ｂは、外側光スポット６０ａが
格子４ａによって作られるように、図１の検出器システ
ム５上に撮像される。即ち、格子は、より小さい格子定
数を有する。内側光スポット６０ｂは、より大きい格子
定数を有する格子４ｂに起因する。
【００４４】図３ａは、２つの４四分円検出器１０ａ及
び１０ｂを用いる検出器システムの配列を表している。
これら４四分円検出器１０ａ及び１０ｂは、内側及び外
側の光スポット６０ｂ及び６０ａの１つの対が各々撮像
されるように、互いに別々に間隔をあけて配列される。
【００４５】このように、フォーカシングエラー信号Ｆ
ＥＳは、以下の関係式から別個の異なる信号として引き
出され得る。
【００４６】ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）又はＦＥ
Ｓ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
【００４７】フォーカスエラー信号ＦＥＳは、２つの４
四分円検出器の包含によって二重にされる。従って、２
つの±１ｓｔオーダビームはオプション的に用いられ
る。
【００４８】設定し又は選択する格子定数は、図３ｂの
原理で説明されたように、近接位置を仮定するために、
内側で相互に対向する光スポット６０ｂを可能にする。
この場合、非零オーダビームであることが仮定される。
この場合、３つの二分円検出器（three two-quadrant d
etectors）１１ａから１１ｃ又は６つの対応して配列さ
れた個々のダイオードが用いられてもよい。
【００４９】図４によれば、第２の模範的な実施形態
は、収束レンズ３と検出器システム５との間のビームパ
ス中において、図１に表されたものと同様の配列で配列
される回折要素４１に基づいている。
【００５０】第１の模範的な実施形態に対照して、回折
要素は異なる厚みであるが同じ格子定数を有する格子プ
レートを備えており、格子プレート４１ａの格子は、収
束レンズ３の方向の表面上に取り付けられており、格子
プレート４１ｂ上の格子は、検出器システム５の方向の
表面側上に取り付けられる。従って、重要な要素は、図
４による第２の模範的な実施形態の場合、同じ格子定数
を有する格子は、位相格子プレート４１ａ及び４１ｂの
それぞれに対向する側に配置されている。
【００５１】互いに離れて間隔をおいた２つのフォーカ
ス平面７ａ及び７ｂ上の撮像フォーカススポットの点に
おいて達成された効果は、図５による基本説明を参照し
て、図２と同じ方式で説明される。
【００５２】従って、この他の第２の実施形態の場合、
格子プレート又は位相格子４１ａ及び４１ｂは、同じ格
子定数を有する。格子プレート４１ａ及び４１ｂは、こ
の場合、格子溝が回折要素の対向する側に配置されるよ
うに配列される。この場合の格子４１ｂは、格子プレー
ト４１ｂの対向する側に配置された格子と同様に動作
し、この場合、対応してより大きくなる異なる格子定数
を有する。
【００５３】図６ａ、図６ｂ及び図７に説明された第３
の模範的な実施形態によれば、回折要素４は、共通エッ
ジ又は共通側表面上で接触する２つの平らなプレート４
２ａ及び４２ｂを備えて用いられる。平らなプレート４
２ａ及び４２ｂは、主ビームの方向へ角度εで斜めに位
置される。図７を参照して、平らなプレート４２ａ及び
４２ｂの旋回又は回転軸ＤＡは、プレートの共通エッジ
で実質的に直角で、プレートの平面と平行になる。
【００５４】平らな平面４２ａ及び４２ｂの配列を有
し、Δｄの厚みの差を有する図６ａの原理で説明された
ビームパスの場合、検出器システム５の２つのフォーカ
ススポット間の距離
【外１】 は以下の式になる。
【００５５】
【数１】
【００５６】εは光軸の入射角又は回転角であり、ｎは
平面の屈折率を表す。
【００５７】図６ｂは、ビームパス中に配置されたプレ
ートの表面の一方に、偏光層４３ａ及び４３ｂを提供す
る平らなプレート４２ａ及び４２ｂを表している。偏光
層４３ａ及び４３ｂは、矢印４４ａ及び４４ｂによって
示された偏光方向にリニアな偏光を通すことを可能に
し、これらの偏光方向は互いに直角となる。このように
コートされた平らなプレート４２ａ及び４２ｂは、例え
ば、記憶された情報が反射された光ビームの偏光の変調
をもたらす光磁気記録媒体へ書き込み又は該媒体から読
み出すための装置用に用いられ得る。
【００５８】図７は、記録媒体１、対物レンズ２及び収
束レンズ３を有する走査装置の平らなプレート４２ａ及
び４２ｂの配列を説明する。平らなプレート４２ａ及び
４２ｂは、収束レンズ３と検出器システム５との間の空
間に配置される。検出器システム上に生じた光スポット
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ及び６３ｂの
撮像は、エラー訂正及び制御信号を引き出すために用い
られ得る。
【００５９】図７による検出器システム５は、複数の検
出器を備えている。一方で更に前述した検出器システム
と同様の方式で構成された検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを備
える４四分円配列を有する。更に、２つの検出器Ｅ及び
Ｆが説明されており、３ビーム方式と称されるものに基
づくトラックエラー信号を発生するために用いられる。
検出器Ｉ及びＪは、用いられていない、即ち未だ記録さ
れない、例えば光磁気記録媒体のような記録可能な記録
媒体用に発生すべきトラッキング信号を可能にするため
に提供されている。
【００６０】フォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラック
エラー信号ＴＥＳは、以下の式のように決定される。
【００６１】ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ＴＥＳ＝Ｅ−Ｆ
【００６２】この場合、トラックエラー信号ＴＥＳは、
３ビーム方式を認識する信号に対応する。該方式は、当
業者に公知であるために、ここでは一部分しか説明しな
い。３ビーム方式の場合、通常±１ｓｔオーダの回折ビ
ームである２つの副ビーム７２及び７３が、主ビーム７
１と同様に発生される。これらのビームは、トラッキン
グ方向のオフセットを横方向に配列させる。これは、図
７の左上部分に示されており、寸法が示されていないト
ラックを有するディスク形状の記録媒体１の詳細を表し
ている。主ビーム７１は、この場合、トラック上にフォ
ーカスされ、同時に副ビーム７２及び７３は、トラック
に対してわずかに横方向にオフセットを配列させ、トラ
ック方向の主ビーム７１を導き又は遅延する。光スポッ
ト６２ａ及び６２ｂ並びに６３ａ及び６３ｂは、副ビー
ム７２及び７３の反射された要素に対応する。更に、記
録媒体１から反射されたビームは、該記録媒体１上のト
ラックによって特定の大きさにスプリットされ、これら
のトラックは同様に回折格子を形成する。このスプリッ
ティングを、対物レンズ２と収束レンズ３との間に図で
示しており、該図は、記録媒体１上のトラックによって
生じた、ビーム７１、７２及び７３の断面と、これらそ
れぞれのスプリッティングとの両方を表している。この
場合、トラックによって生じた±１ｓｔオーダ回折ビー
ムは、この要素のみが光学システムの境界を通るため
に、粗い半円形状のみがそれぞれ表されている。
【００６３】情報信号ＲＦは、それぞれ用いられた記録
媒体の性質に依存して個々に引き出される。例えば、オ
ーディオＣＤ、相変化ディスクと称されるＣＤ−ＲＯＭ
及びＷＯＲＭディスクのような、更に前述で説明したも
のに対応するピット構造を有する媒体に記録するため
に、情報信号ＲＦは、検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤからの信
号の和から、即ち以下の関係式を用いて決められる。
【００６４】ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
【００６５】反射された光ビームの偏光に影響する、Ｍ
Ｏディスクと称される光磁気記録媒体が用いられるとき
は、平らなプレート４２ａ及び４２ｂは、既に前述され
た偏光層４３ａ及び４３ｂを提供しており、層の偏光方
向４４ａ及び４４ｂは、互いに直角となる。
【００６６】この場合、情報信号ＲＦは、以下の関係式
を用いて決定される。
【００６７】ＲＦ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
【００６８】この信号は、例えば光磁気層によって生じ
た、反射された光ビームの偏光方向の回転を映し出す。
【００６９】ＭＯ、ＷＯＲＭ又は相変化記録媒体のよう
な書き込まれる光学記録媒体用の走査システムにおい
て、トラッキング及び／又はオリエンテーション信号が
必要とされ、一方で未だ書き込まれていない記録媒体の
それらの部分を走査し、例えば書き込みを可能とするこ
とができるようにする。他方で、この信号は、走査光ビ
ームが配置される記録媒体の位置で情報を得ることがで
きるようにする。このトラッキング及び／又はオリエン
テーション信号は、先溝（pregroove ）と称される予め
形成されたトラックから決定されるために、ＡＴＩＰ信
号（先溝の絶対時間）とも称される。通常、この信号
は、主ビームから得られ、模範的な実施形態において、
これは光スポット６１ａ及び６１ｂに対応する。
【００７０】更に、模範的な実施形態に関して、これ
は、検出器Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが、各々、トラック方向に
即ち方向Ａ−Ｄ又はＢ−Ｃに、再びスプリットされなけ
ればならず、８つの検出器信号が、４つの検出器の代わ
りに必要とされ、それらの和信号は情報信号ＨＦとなる
ことを意味する。これは、一方で複雑な回路の高いレベ
ルを表し、他方で更に検出器の付加的なスプリッティン
グによって生じた検出器信号の減衰を結果的に生じる、
８つの検出器信号のラジオ周波数増幅器を必要としす
る。この問題は、副ビームの一部分がＡＴＩＰ信号を得
るために用いられるという点について、本発明により解
決される。この場合、ＡＴＩＰ信号を得るために用いら
れる主ビームと副ビームとの間の螺旋状オフセットの結
果として発生する時間偏移は、２μｓの振幅のオーダで
ある。ＡＴＩＰ信号のデータ構造が無視されるためであ
る。
【００７１】従って、ＡＴＩＰ信号は、以下の関係式を
用いる検出器Ｉ及びＪからの信号から形成される。
【００７２】ＡＴＩＰ＝Ｉ−Ｊ
【００７３】ＡＴＩＰ信号は、以下のように数学的に記
載され得る。
【００７４】 ＡＴＩＰ≒ｓｉｎ［２π／ｐ×（ａ＋offset）］
【００７５】ｐは、記録媒体のトラック周期、即ち個々
のトラック間の放射距離であり、ａは実行されたトラッ
クの変調振幅値であり、「offset」は副ビーム７２又は７
３と読み出されたトラックのトラック中心との間の放射
オフセットである。記録媒体１のトラックによって作ら
れた＋１ｓｔ及び−１ｓｔオーダの回折ビームは、検出
器Ｉ及びＪのそれぞれに当たり、これらの差は、ＡＴＩ
Ｐ信号を決定するために用いられる。零オーダビーム
は、同じ光強度を伴う両検出器Ｉ及びＪに当たり、従っ
てオフセットにしか役立たない。零オーダ及び±１オー
ダは、この図のスポットのエッジで半円としてもう一度
示される。
【００７６】実行されたトラックから得られたトラック
エラー信号は、以下のように説明され得る。
【００７７】ＴＥＳ≒ｓｉｎ［２π／ｐ×offset］×ｓ
ｉｎ［２πｘ／ｐ］
【００７８】ｘは、主スポットとトラックとの間の瞬間
的な距離である。トラックエラー信号は、offset＝ｐ／
４でその最大値を有しており、同時にＡＴＩＰ信号はｃ
ｏｓ（２πａ／ｐ）に比例する。ＡＴＩＰ変調に伴う偏
移は、トラック周期ｐの１．６μｍと比較して３０ｎｍ
の振幅のオーダであるために、ＡＴＩＰ信号の差異は小
さい。この差異は、offset＝ｐ／２で最大値に達する。
この場合、トラックエラー信号は零である。これは、特
定のオフセット値がＴＥＳ及びＡＴＩＰ信号の信号品質
に対して、好ましい関係を達成するためにプリセットさ
れなければならないこと意味する。このようなオフセッ
ト値は、offset＝0.6 μｍの領域にあるのが好ましい。
【００７９】異なる反射率を有しなければならないが、
第３の模範的な実施形態による平らなプレートの設計と
して、同じ厚みのプレートを用いることもできる。
【００８０】装置は、極めてコンパクトな形態の経済的
に製造でき、記録媒体へ情報を記録し及び／又は該媒体
から情報を再生し、情報の訂正フォーカス光学走査用の
装置を有する模範的な実施形態を説明する。検出器シス
テムを用いて得られ、且つ対応する信号対ノイズ比を有
する別個の異なる信号の結果、信号の振幅及び評価に別
に必要とされる電子的な複雑さが必要でない。得られた
フォーカスエラー信号は、実質的にオフセットフリーで
あり、機械又はサーマル効果によって生じた検出器はず
れ（wander）に無感応となる。最後に模範的な実施形態
によれば、装置は、公知の解決法と比較して検出器シス
テムの検出器数を減少することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の第１の模範的な実施形態を
表す構成図であって、異なる厚みで且つ異なる格子定数
を有する位相格子プレートの形態のホログラム回折要素
を有する訂正フォーカス光学走査用の装置を有する。
【図２】図１によるホログラム回折要素を介したビーム
パスと、互いに距離を有して形成されるフォーカス平面
との外観図であって、更に、フォーカス及びフォーカス
ずれの場合の検出器システム上に撮像されたフォーカス
スポットの平面図である。
【図３ａ】より大きい差分信号を得るために、互いに離
れて空間を有する、２つの４四分円検出器の配列図であ
る。
【図３ｂ】内側フォーカススポットを近接して調整する
ための３つの二分円検出器の配列図である。
【図４】同じ格子定数で且つ異なる厚みを有する格子プ
レートを有するホログラム回折要素を持つ第２の模範的
な実施形態を表す構成図であって、該格子は回折要素の
対向する表面に取り付けられている。
【図５】第２の模範的な実施形態の外観図であって、フ
ォーカス平面の側面から見た、異なる厚みであるが同じ
格子定数を有する格子プレートの形態のホログラム回折
要素を有する。
【図６ａ】格子表面は有さないが異なる光厚又は異なる
反射率を有する平らなプレートの形態の回折要素を有す
る第３の模範的な実施形態の構成図であって、該平らな
プレートはそれらがある角度で回転され又は旋回される
ようにビームパス中に配置されている。
【図６ｂ】異なる厚みで、且つ一方の側上に偏光コーテ
ィングを有する平らなプレートの説明図であって、偏光
方向は互いに直角である
【図７】対物レンズを有する走査装置の第３の模範的な
実施形態による平らなプレートの配列構成図であって、
フォーカスエラー及び制御信号を決定するためのフォー
カススポットを説明する外観図である。
【符号の説明】
１ 光学記録媒体 ２ 対物レンズ ３ 収束レンズ ４、４１ 回折要素 ４ａ、４ｂ 位相格子プレート ５ 検出器システム ５１、５２、５３ 位置 ６、６ａ、６ｂ フォーカススポット ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６
３ａ、６３ｂ 光スポット、フォーカススポット ７ａ、７ｂ フォーカス平面 １０ａ、１０ｂ 四分円形状 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ 放射感応要素 ４２ａ、４２ｂ 平らなプレート ４３ａ、４３ｂ 偏光層 ４４ａ、４４ｂ 偏光方向 ７１、７２、７３ 副ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リュー−キム ダン ドイツ連邦共和国， デー−78056 ヴィ リンゲン−シュヴェニンゲン， ヘルマン −ルプ ストラーセ 11番地

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走査ビームを提供する放射源と、フォー
    カシング対物レンズ（２）と、平面上に実質的に位置す
    る放射感応検出器システム（５）と、フォーカスエラー
    信号を引き出すための少なくとも１つの回折要素（４）
    とからなる、光学記録媒体へ記録し又は該媒体から再生
    する際の訂正フォーカス光学走査用記録又は再生装置に
    おいて、 前記回折要素（４）は、第１のフォーカス平面（７ａ）
    を規定する第１の副領域と、第２のフォーカス平面（７
    ｂ）を規定する第２の副領域とを有しており、該フォー
    カス平面（７ａ、７ｂ）は互いに物理的に離れており、
    該回折要素（４）は、所定の固定された距離で前記対物
    レンズ（２）と前記検出器システム（５）との間の空間
    に配置されており、該対物レンズ（２）、該回折要素
    （４）及び該検出器システム（５）は、共通の光軸に沿
    って配列されており、更に、該検出器システムは、離れ
    た該フォーカス平面（７ａ、７ｂ）の間に配列されてい
    ることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記回折要素（４）は、異なる光厚と異
    なる格子定数とを有する２つの実質的な平面格子プレー
    トからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記回折要素（４）は、異なる光厚と同
    じ格子定数とを有する２つの平面格子プレートを有して
    おり、第１のプレートの格子表面は、前記検出器システ
    ム（５）に対向するように配列されており、第２のプレ
    ートの格子表面は、該検出器システム（５）から離れて
    対向するように配列されていることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記格子プレートの平面は、前記検出器
    システム（５）の平面に実質的に平行であることを特徴
    とする請求項２又は３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記検出器システム（５）は、フォーカ
    ススポット（６）を撮像するために放射感応要素の多四
    分円配列を有することを特徴とする請求項１から４のい
    ずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 １つの平面に配列された、放射感応要素
    の少なくとも２つの多四分円形態は、フォーカススポッ
    トの群を撮像するために提供されていることを特徴とす
    る請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 放射感応要素の４四分円形態（１０ａ、
    １０ｂ）でることを特とする請求項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 二分円形態の３つの放射感応要素（１１
    ａ−ｃ）の群であることを特徴とする請求項６に記載の
    装置。
  9. 【請求項９】 前記回折要素は異なる光厚の２つの平ら
    なプレート（４２ａ、４２ｂ）からなり、該平らなプレ
    ート（４２ａ、４２ｂ）は共通エッジを有し、且つ入射
    ビーム方向に９０°よりも小さい角度で回転され、回転
    軸（ＤＡ）は、該平らなプレート（４２ａ、４２ｂ）の
    共通エッジで実質的に直角に動くことを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記回折要素（４）は、同じ厚みであ
    るが異なる回折率を有する２つの平らなプレート（４２
    ａ、４２ｂ）からなり、入射ビーム方向に９０°よりも
    小さい角度で回転され、回転軸（ＤＡ）は、該平らなプ
    レート（４２ａ、４２ｂ）の共通エッジに実質的に直角
    に動くことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 各プレート（４２ａ、４２ｂ）のプレ
    ート表面の一方が各々、１つの偏光層（４３ａ、４３
    ｂ）を各々提供しており、該層の偏光方向（４４ａ、４
    ４ｂ）が互いに直角となることを特徴とする請求項９又
    は１０に記載の装置。
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