JPS5885944A - 記録キヤリヤ読取装置 - 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】 本発明は光学的に読取り可能にトラック状に配列された
情報構体を育している記録キャリヤを読取る装置にあっ
て、放射源と、該放射源によって放出されるビームをフ
ォーカシングして情報構体に丸い放射スポットを形成す
る対物レンズ系と、放射−感応検出系とを具えている記
録中ヤリャ読取装置に関するものである。

斯種装置のうちで、特にビデオプログラムを記憶させで
ある情報構体を読取る装置は例えば、”　Ｐｈ１ｌｉｐ
８１　Ｔｅｏｈｎｉｏａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　”　ａａ　
（１９７８年Ｉ６７、第１７８〜１８０頁と、第１８６
〜１８．９頁から既知である。この装置では小さな放射
スｌットを情報病体に形成しており、そ、の放射スポッ
トの最小寸法は放射ビームの波長（λ）と対物レンズ系
の開口数（Ｎ、Ａ、）によって決定される０上記対物レ
ンズ系の収差は無視し得るものであり、放射スポット内
の強闇分布は幾何光学の法則によって決まるものでなく
、対物レンズ系の開口での回折により決定される。対物
レンズ系が均一に照射される場合でも放射スポット内の
強度は均一でなく、明るい中央部分と、そのまわりに同
心的に＠麿が順次低くなる複数個のリングとを具える所
謂エア・リー分布を呈する。記録午ヤリャにおける情報
密闇を最高に高めるためには情報）ラックを互いにでき
るだけ接近させて配置する必要がある。しかしこの場合
、放射スポットの中心を読取中の情報）ラックの中心に
正確に位置させても一部の放射゛が隣接情報トラックに
入射してしまうことがあり、この一部の放射が上記隣接
）ラックにより変日さ。

れて、これが中央部分の放射ビームにより読取られてい
る情報トラックによって変調されたビームと一緒に検出
系に達したりする。従って、トラッキングを正確に行な
っても情報）ラック間にクロストークが生ずる。

情報トラック間の距離、放射ビームの波長および対物レ
ンズ系の開口数を適当に選定することによって、クロス
１−りを成る特定許容レベル以下に維持することができ
る。しかし、情報構体に形成される放射スポット内の＊
Ｕ分布は、そのスポットを形成する光学系の特性だけで
なく、スポットを形成する放射ビームに対する記録キャ
リヤの傾きにも依存するものである。情報構体は、記録
キャリヤ表面上のほこりや、かすり傷等を対物レンズ系
の焦点深変外に位置させるようにする透明保護層を介し
て読取られる。放射ビームが上記保護層を斜めに横切る
場合、放射スポット内の強噴分布は変化し、主として所
謂三次コマを形成するようになる。放射スポットを成す
リング部分の強度は、記録キャリ゛ヤ面が傾いている方
向に増大する。従って、半径方向、即ちトラック方向に
対し直角な方向に記録キャリヤが傾斜すると、放射スポ
ットによって走査される情報トラックと、放射スポット
の第１リング部分の放射！ＩＩが増大した］方向におけ
る隣接情報）ラックとの間にてクロストークが増大する
Ｏ 光学読取装置における徹射源は、波長が６８８ｎｍのＨ
ｅ１Ｎ６レーザの如きガスレーデ、また蚤ま波長カフ　
９　ｏ　ｎｍのＡｌＧａＡｇレーザの如き半導体ダイオ
ードレーザとすることができる。上記装置にて、ガスレ
ーザで得られる光学的解像間と同じｌとに比例する解像
間をダイオードレーデで得る必要のある場合には、ガス
レーデ用の対物レンズ系の：・・開口数（例えばＮ、Ａ
、が０；４）よりもずっと大きい開口数（例えば０．５
）￥を有する対物レンズ系をダイオードレーザ用に用い
る必要がある。記録キャリヤの傾斜によるコマは開口数
の三次箒数・に比例スるから、ダイオードレーザを用し
）ると、放射゛ビームが傾く場合に情報）ラック間での
クロス）−クが実際上増大する。ｎｅｗｓレーデな用し
する際には記録キャリヤの１ｌｆＩｋを１０以下とする
必要があることを確めた。また、ムＪＧａム８レーザを
用しする場合には、記録キャリヤの傾斜度を０．６０以
下とする必要がある。実際上、読取中における記録キャ
リヤの傾斜度を１０以下とすべきとする必要条件を満足
することは可能であるが、最大傾斜噴を０．５とすべき
とする要求を遣えることは非常に困難なことである。

８つの隣接するトラックのライン同期パルスが互いに相
殺（オフセット′）されるようにしであるビデオプログ
ラムを含んでいる記録キャリヤを読取る場合には、上記
クロストークによりライン同期パルスが再生画像中に見
え、その画像上を移動するようになる。

情報トラック間のクロストークにとって重要な、放射ビ
ームの記録キャリヤに対する傾斜は多数の７アクタによ
って電するものであり一１主な７アクタは記録午ヤリャ
の製造中゛における種々の公差や、読取中に記録キャリ
ヤを回転させるスピンドルへの記録キャリヤの不正確な
位置寸けや、特に記録キヤ・リヤそのものの重みにより
中ヤリャの平坦性が失われたりすることなどである。

本発明の目的は記録キャリヤの傾斜による情報トラック
間のクロス）−りを十分に低減し得るように適切に構成
配置した冒頭にて述べた種類の記録キャリヤ読取装置を
提供することにある。

この目的達成のため、本発明による装！は記録キャリヤ
がビームに対して傾斜する場合に生じ得るクロストーク
を低減させるために、放射通路における放射源が放つ放
射ビームだけが通る位置に放射−減衰素子を配置し、該
素子が中央部分と環状の周辺部分とを具えており、これ
ら画部分の間には急峻な転換部が在り、前記素子の中央
部分は放射ビームの中央部分を殆ど減衰なく透過し、か
つ該素子の周辺部分は放射ビームの周辺部分の振幅を十
分に減衰するように構成したことを特徴とする。

本発明は記録午ヤリャの傾斜賓が特定の範囲内にある場
合に、三次のコマを発生する波面収差が対物レンズ系の
瞳の縁部にて最強となると云う事実を利用したものであ
る。放射ビームの周辺部分の放射９Ｊ闇を減衰させるこ
とによって、コマの大きさ、従って隣接情報トラックの
個所に位置する読取スボツ）のリング内の＠賓を低減さ
せることができる。斯様な手段を採れば、記録キャリヤ
面が傾斜しない場合には、情報構体における読取スボツ
）の中央部分を多少大きくしてもクロストークは殆ど増
大しなくなる。しかし、この効果よりも記録キャリヤの
傾斜によって生ずるクロスシークを低減させることの方
が遥かにまさっている〇英国特許第１，５８０，９７６
号明細書にはクロストーク低減法が開示されており、こ
の場合には読取スポットの侭関分布および情報トラック
間の距離を互いに適当に適合させて、「エアリ−Ｊｒｉ
Ｉ１分布の第１ダークリングが、読取るべき情報トラッ
クに隣接する情報トラックの中心に正確に位置するよう
にしている。しかし、この場合に用いられる放射スポッ
トは矩形状をしており、円形ではない。上記英国特許に
よる装置では、記録キャリヤが傾いていない場合にしか
クロストークを低減させることができず、記録キャリヤ
が傾いた場合には、前記第１ダークリングのまわりの放
射強賓が増大して、クロストークが大きくなる。

放射−減衰素子は正確な回転対称形状とするのが好適で
あるが、それは多少異なる形状とすることもできる。例
えば、楕円の長軸が情報トラックの長手方向に沖びてい
るような楕円形の素子とすることができる。そこで、放
射−減衰素子は：「はぼ回転対称」であると称している
。

放射−減衰素子は放射通路に独立素子として設けること
ができるが、放射−減衰素子の周辺部分は光学素子の上
に真空蒸６着される層によって形成するのか好適である
。このようにすれば放射−減衰素子を別個に取付けたり
、整列させる必要がなくなる。

本発明による装置の好適例によれば、真空蒸着層の厚さ
を放射ビームの波長よりも数桁小さくするにのようにす
ることによって読取ビームの位相は実質上変化しないま
まとなる。

放射−減衰素子の中央部分の直径は該素子の直径ｑ〕約
ＩＡとし、かつ素子周辺部の振幅減衰間は約４０〜５０
％の範囲内の値とするのが好適である。約４０％の振幅
減衰間のものは、所謂ＰＡＬ標準方式に基いて符号化さ
れるビデオ信号を含んでいる記録キャリヤを読取る場合
に用い、約６０％の振幅減衰間のものは、所ｉｌｌ　Ｎ
、Ｔ、Ｓ、Ｏ，標準方式に基いて符号化されるビデオ信
号を含んでいる記録キャリヤを読取る場合に用いる。

図面につき本発明を説明する。

第１図は放射−減衰素子を具備した本発明による読取装
置の一例を示す線図であり、ここに１は丸イディスク状
の記録キャリヤの小部分を半径方向の断面にて示したも
のである。この記録キャリヤの上側には放射−反射型の
情報構体があり、これは情報トラック２に沿って配置さ
れる多数の情報区域を具えている。情報構体は、例えば
半導体ダイオードレーザのような放射源８によって発生
させる読取ビームｂによって走査される。コリメータレ
ンズ１は発散ビームを平行ビームにして、この平行ビー
ムの断面が対物レンズ糸５の瞳を正確に満たすようにす
る。ついで上記対物レンズ糸によって情報病体に最小寸
法の放射スボツ）Ｖを形成する。

読取ビームｂは情報構体によりビームｂ′として反射さ
れ、記録キャリヤが読取ビームに対して動くと、反射ビ
ームｂ′は記録キャリヤに含まれる情報により時間−変
調される。放射源によって放射されたビームから上記変
調ビームを分離させるために放射源８と対物レンズ系６
との間にビーム分割プリズム６を配置する。読取装置で
の放射損失を最小とするためには偏光−感知スプリッタ
−プリズムを用いるのが好適である。対物レンズ系６と
プリズム６との間にはλ／４板７を配置する。なお、こ
こにλは読取ビームｂの波長である。読取ビームｂは上
記プリズムを２１！通過し、このプリズムは読取ビーム
の謳光面を全体で９０’にわたって回転さぜ゛る。放射
源８によって放出されるビームは殆どすべてプリズム６
を透過、、シ、また変調ビームは放射感応検出系８の方
へと殆どすべて反射される。検出系８は記録キャリヤ１
に記憶されている情報に応じて変調される信号を供給す
る。

例えば１時間のテレビジ冒ン番組のような十分な量の情
報を一定の走査連関で記録キャリヤの片側に記憶させる
ことができるようにするためには情報区域を極めて小さ
くする必要があり、情報区域の平ｊｉ！Ｆｌさけ例えば
ｌ　ｐｍ　ｔたけそれ以下のす−ダとし、また情報区域
の輻、従って情報トラックの幅は例えば約ｏ、ｅ　ｐｍ
とする。このような情報区域を正しく読出すためには十
分小さな読取スポットを用いる必要がある。

情報構体は読取ビームを非回折零次ビームと、複数本の
一次サブビームと、複数本の高次サブビームとに分割す
る回折格子と見なすことができる。

情報を読出すためにはトラック方向に回折される主とし
てサブビームが重要となり、これらのサブビームの内で
も主に一次サブビームが重要である。

読取ビームスボッ）Ｖが情報区域に位置する場合、放射
ビームの大部分は対物レンズ糸５の瞳を越えて回折され
、しかも反射ビームは最小の放射ｌｉ＆で検出系８に達
するため、検出信号は最小である。

放射スボツｈｖが情報区域の外側に位置する場合には、
反射される殆どすべての放射が対物レンズ系によって受
光されるため、検出信号は最大となる。

情報構体における読取スポットは、波長が７９０ｎｍの
放射を放つムｊＧＩＬＡ８ダイオードレーザの場合には
例えば０．５のような比較的大きな開口数を有している
回折制限された対物レンズ系６によって・形成する。こ
の場合、上記スポットの寸法および強度分布は、幾何光
学の法則によるのではなく、対物レンズ系６の開口での
放射の回折によるだけで決定される。放射スポットはシ
ャープな境界部を有して、その内部の強度が一定に形成
されるのではなく、放射スボツ）は明るい中央部分を有
し、そのまわりに４１ｉｔが外周に向って低減する多数
のリングから成るように形成される。

第２図の曲１１１１ｇは対物レンズ系を均−強度のビー
ムで照射する場合における放射スボツ）Ｖ内の相対振幅
値ムｒの変化を光軸からの距離ｒの関数として表わした
ものである。振幅は対物レンズ系の光軸と一致する点う
で最大となり、しかもＩｒｌの値が大きくなるにつれ振
幅は小さくなり、点ｒ１ｊ　とｘｉでは０となる。また
、点ｒ７．ｒ、’、ｌ、”ｒＸでは他の最大値が得られ
、点ｒｓ’　ｅ　Ｘｓ’等では別の最小値が得られる０
第８図の下側部分には放射スボツ）Ｖを示してあり、こ
の放射スボッ）の中央部分Ｏ３の＠噴はその中心点が相
当高く、シかもＩｒｌの値が大きくなるにつれて低下し
、亥た、まわりの多数のリングＲ１，Ｒ，等の！！質も
最初はｌｒｌの関数として徐々に高くなり、その後次第
に低くなる。リングＲ３における最大値はりングＲ０に
おける最大値よりも小さく、以下間―に各リングでの最
大値は中央部分Ｏ８での最大強度よりも順次小さくなる
。

第８図に示す振幅分布は、第１図に示す対物レンズ系の
光軸００′が情報構体の平面に対して垂直である場合に
有効である。、この場合、読取スポットの大きさがゼロ
でないために、隣接情報トラックにより変−されること
により対物レンズ系を３変通過して最終的に検出系に達
する一部の放射によって生ずるクロストークは、ｌＩＩ
接情報トラックの中心を点１１およびｒｌに位置させる
ことにより最小とすることができる。しかし、情報トラ
ックの幅が狭いことや、読取時に生ずるトラツ午ングｌ
！！！差からして、上述したようにすることは実施不能
ではないにしても、極めて困難なことである。

さらに、読取中はスポットを形成する放射ビームに対し
て記録キャリヤを傾けることさえもできない。この記録
キャリヤの傾斜は所謂コマ（収差）作用を起生じ、これ
により例えば第８図の中央部分の右側のような片側にて
り゛ングＲおよびＲ８の放射強度が強くなり、左側では
曲線１８の初期勾配が急峻にならなくなる。この場合、
読取ビームｂの放射の大部分はｒ、′付近に位置する情
報シラツクに入射するため、この情報トラックから、現
時点に読取られている情報トラックへのクロストークが
増大する。

本発明によれば、リングＲ１内における振幅、従ってこ
の振幅の自乗である放射強度を低減させることによって
上述したようなりロストークの作用を低減させることが
できる。とれかため第１図に示すように、対物レンズ系
５の入射瞳での振幅分布ム、が第８図に表わされるよう
に変化するような透過特性を呈する好ましくは回転対称
のディスク状放射−減衰素子９を放射通路内に配置する
。

第ｓｇのＤは上記対物レンズ系５の入射瞳の直径を表わ
す。ディスク９を成す中央部分ｌＯの透過係数は１とし
、そのまわりのリング１１の透過係数は約０．５〜約０
．６とする。この場合、瞳のＶｇくｄ≦Ｄの個所である
奥側部分における匍闇は瞳の中央部分における強度の２
５％〜８６％となる〇ディスク９を放射通路に設けると
、放射スポットの相対振幅値ムｒは第４図の曲５１１４
Ｉにて示すように変化する。これから明らかなように、
（第２図の場合に）第１リングの最大値が最初位置して
いた点ｒｊとｒＸのまわりの振幅はほぼ０となり、曲線
１４はこれらの点のまわりでは殆ど平坦となる。この結
果、この場合には読取るべき情報トラックへの、ｌｔｆ
近に位置する情報シラツクからのクロストークは最小と
なり、これは記録キャリヤ面が特定の範囲内で傾いて配
置される場合にも云えることである。

放射−減衰素子９はその直径のＶ２の所に中央部分と周
辺部分との間の転換部を位置させる場合に最適な効果を
呈する。上記転換部の位置はその最適位置（０，５Ｄ　
）から０．０５　Ｄ以上ずらしてはならない。放射−減
衰素子の中央部公表その周辺部分の透過係数の公差は大
きくなる。

第４図に示すような振幅分布特性を呈する素子は、透明
な中央部分と、部分的に放射を吸収したり、または反射
したりする縁部とを具えて成る独立ディスクとすること
ができる。このディスクの縁部は、例えば基体上に真空
蒸着したクロム−ニッケル層のような金属層によって形
成する。金属層は独立ディスクの上でなく、例えば第１
図のコリメータレンズ４′のような、放射通路内に設け
られる素子の上に環状金属層１２のように適当に真空蒸
着することもできる。この場合には放射−減衰素子を別
々に取付けて、整列させる必要がなくなる。

上記放射−減衰素子は、前記第１リングを大きく移動さ
せる必要のある場合でも、読取ビームの位相に重大な彰
響を及埋さないようにすべきであ′る・これがため、真
空蒸着層はできるだけ薄くし、好ましくは読取ビームの
波長のＬ／１０Ｇよりも薄くする。このような薄い金属
層は慣例の真空−蒸着法によって満足に形成することが
できる。金属層のエージングを防止するために、例えば
Ｓ１０．のような保譲被膜を上記素子に一定の厚さで被
着することができる。

本発明は特に、光学的情報構体をｋｌ　ＧａムＳダイオ
ードレーデによって読取る場合に有利である。

このレーザの波長はλ−”ｙｅｏｎｍと大きいため、対
物レンズ系としては開口数の大きいものを用いる必要が
ある。しかし、この場合には、記録キャリヤの傾斜によ
るコマが開口数の第８幕数に比例することからして、記
録キャリヤの傾斜によるクロストークは大きくなってし
まう。そこで、斯種のダイオードレーデを具え、かつビ
デオプログラムを自んでいる記録キャリヤに対する読取
スポットを一輸速度で動かすようにした読取装置では、
放射−減衰素子を設けることによって、＋１０〜、１０
の傾斜角変の場合におけるライン同期パルスのクロス）
−りを−８１ｄＢ以下とする必要条件を満足させること
ができる。

なお、これまでは放射ビームの断面における放射部間は
均一であるものとしたが、ダイオードレーデは実際には
断面が長方形で、しかも互いに直交する８方向における
輪間分布が異なるビームを放出する。これがため、第１
図におけるコリメータレンズ鳴によってダイオードレー
ザビームの小さな中央部分のビームだけを受光して、対
物レンズ糸５を十分均一なビームだけで照射するように
する。情報構体を読取るレーザが放つ放射のできるだけ
大部分を使用すべきとする場合には、対物レンズ系の瞳
を横切る読取ビームの！ｌＩ＃を分布が不均一となって
しまう。この場合、第４図に示すような読取スポットの
振幅分布特性を得るためには、放射−減衰素子９の周辺
部分１１または金属層１ｍの透過係数を適当に変えて、
一定の透過係数を持たないようにして、対物レンズ、系
の瞳を均一に照射させることができる。周辺部分の透過
係数はレーザが放つビームの振幅分布特性に適合すべく
豆本発明は、光学的解像間が高い読取装置が要求され、
従って開口数が０．５のオーダの大きな開口数を有する
対物レンズ系を必要とする場合に、例えばＨｅＮｅレー
デのようなガスレーデを腓取ビームの放射源として具え
ている読取装置にも用いることができる。

本発明を放射−反射型情報構体を読取る装置につき述べ
てきたが、本発明は放射−透過型の情報構体を読取る装
置にも適用することができ、この場合にはビーム分割プ
リズム６およびλ／嘉根板７不要となるが、記録キャリ
ヤと検出系との間に第２の対物レンズ系を必要とし、こ
のレンズ系の開口数は情報構体を照射する第１対物レン
ズ系の開口数と同じとするのが好適である。

本発明による読取装置は、記録キャリヤに情報を光学的
に記録する装置の一部とすることができ、この場合読取
装置は記録される情報なモニタするのに用いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射−減衰素子を具えている読取装置の一例を
示す線図１ 第８図は対物レンズ系の瞳が均一に満たされる場合にお
ける放射スポットの振幅分布を示す特性図蓼 第８図は放射−減衰素子を用いる場合における対物レン
ズ系の入射瞳の振幅分布を示す特性図寥第４図は放射−
減衰素子を用いる場合における放射スポットの振幅分布
を示す特性図である◎１・・・記録キャリヤ　　　２・
・・情報トラック８・・・放射源　　　　　　鳴・・・
コリメータレンズ５・・・対物レンズ系　　　′６・・
・ビーム分割、−プリズム７・・・λ／４板　　　　　
　８・・・放射感応検出系９・・・放射−減衰素子　　
ｌＯ・・・素子９の、Φ宍部分１１・０．素子９の周辺
部分 １２・・・金属層　　　　　ｖ・・・放射スポットｂ・
・・読取ビーム　　　　ｂ′・・・変調ビーム。 ２２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　光学的に読取り可能にトラック状に配列された情報
   構体を有している記録キャリヤ・を読取る装置にあって
   、放射源と、該放射源によって放出されるビームをフォ
   ーカシングして情報構体に丸い放射スポットを形成する
   対物レンズ系と１放射−感応検出糸とを具えている記録
   キャリヤ読取装置において、記録キャリヤがビームに対
   して傾斜する場合に生じ得るクロストークを低減させる
   ために、放射通路−における放射源が放つ放射ビームだ
   けが通る位置に放射−減衰素子を配置し、該素子が中央
   部分と環状の周辺部分とを具えており、これら画部分の
   間には急峻な転換部が在り、前記素子の中央部分は放射
   ビームの中央部分を殆ど減衰なく透過し、かつ該素子の
   周辺部分は放射ビームの周辺部分の振幅を十分に減衰す
   るように構成したことを特徴とする記録中ヤリャ読取装
   置。 １　放射−減衰素子の周辺部を光学素子に真空蒸着され
   る層によって形成するようにした特許請求の範囲ｌ記載
   の装置において、真空蒸着層の厚さを放射ビームの波長
   よりも数桁小さくしたことを特徴とする記録キャリヤ読
   取装置。