JPS59223949A - 光ビ−ム走査装置 - 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】 本発明は光学データ記録担体用再生装置に好適な光ビー
ム走査装置に関するものである。

斯る再生装置においては光ビームを光学記録１０体上の
１〜ラツクに沿って精密にトラッキング１−ると共に１
〜ラツク上における光ビームスポットを均一の強度及び
大きさにする必要がある。

本発明の目的はこれらの要件を満足するように適切に構
成配置した光ビーム走査装置を提供Ｊることにあり、本
発明光ビーム走査装置は光ビーム形式手段ど；該光ビー
ムを光学データ記録担体上のデータ１−ラックに沿って
走査させる手段であっＣ１回転軸に支承された走査ホイ
ールと、該走査ホイール上に装着された複数個のレンズ
−第１ミラ一対と、前記回転軸に装着され、前記光ビー
ムを前記レンズ−ミラ一対の１つに分配する装置であっ
て、前記回転軸の軸線の周囲に配防された複数個の分配
ミラーを含み、１つの分配ミラーからの光ど一１＼を前
記第１ミラーの１つへと反射させて更にこの第１ミラー
から関連するレンズを通して前記光学データ記録担体上
のデータトラックへと反射させる第２ミラー装置とを具
える走査手段と；前記光ビームが前記走査手段によって
データ１−ラックに沿って走査されている間トラッキン
グ信号に応じて光ビームをデータ１〜ラツクを横切る方
向に変位させる１〜ラッキング手段とを具えるこを特徴
とする。

本発明光ビーム走査装置は、更に、前記第２ミラー装置
を、前記光ビームが前記分配ミラー上に、前記回転軸の
＠線と前記分配ミラーとの成す角より小さい角度で入射
するよう支持する支持装置を貝えることを特徴とする。

以下図面により本発明の実ｂｌｌｉ例をｄ）明Ｊる。。

第１図および第２図には、データスポットまＩ、：は透
明データスボッ１〜の周囲の費用領域に光反用材料を用
いた第４図に示すような反射型多層光学データ記録担体
１０を再生Ｊる再生Ｈ’＋Ｗ（を示し、この再生装置は
記録担体の同一側に設りだ光源１２、本発明に」：る光
ビーム走査装置Ａ３　Ｊｌ：び光検出器１４を具えてい
る。この反則型再生装置によれば、装置をさらにコンバ
ク１〜化できることおよび、記録担体１０から検出器１
４への反則光および光源１２から記録担体への透過光に
対して同一の）に路中に対物レンズ１６の如き少なくと
も数個の光学素子の使用が可能となるという長所がある
。このため、コストを下げることができると共に、光ビ
ームが光学素子中を反対方向に２回通過するために、例
えばレンズ収差の如き光学系の欠点を除去することがで
きる。

光源１２として、１個以上の周波数帯域の狭い「ロヒー
レン１〜」光を放出するレーザー光源を使用することが
できるし、また、紫外光線、赤外光３− 線および可視光線を含む多数の周波数から成る非コヒー
レント「白色」光を放出する光源を使用することもでき
る。光ビーム１８は光源１２から１次レンズ２０および
一般に「ピンホール」素子と称せられる開口が形成され
ている光マスク２２を経て、透過する。光ビームはレン
ズ２０ににリビンホールの円形開口位置に小スポットと
してフォーカスされるので、断る開口は光スポラ］・を
形成すると共に対物レンズ１６によって記録担体上に像
として投影されるべき物体（または情報）を形成する。

光ビーム１８はビーム分離ミラー２４を経て回転反射ミ
ラー（分配ミラー）２６上に達する。この回転反射ミラ
ーの外表面は５角形の形態をなして、その上に５個のミ
ラーを有し、夫々回転型走査器（走査ホイール）２８上
に担持されている５個の対物レンズ１６に対応している
。回転反射ミラー２６を走査器２８の軸３０上に取付け
るので、この回転反射ミラーは走査器に結合させている
電動機３２により定速度で回転する。その結果、回転反
射ミラー２６は対物レンズ１６と同一速度で回転するの
で、この回転反射−４＝ ミラーのうちの１個のミラーが常時対応覆る対物レンズ
と一直線上に配列される。従って、回転反射ミラー２６
は、対物レンズ１６が記録担体１０を横切って回転して
第２図に示ずにうｔｆ記記録体体上データトラックライ
ン３５の１つを再生する時に１度だけ、光ビームを対物
レンズ１６に反射させて分配する。

光ビーム１８は、各対物レンズ１６の直下の走査器２８
上に取付けられた５個の対物ミラー３４のうちの１つの
ミラー上に回転反射ミラーの１つから反則される。その
結果、光ビームは対物ミラー３４から、これと関連する
対物レンズ１６を経て、多層光学データ記録担体１０上
に反射される。この光ビームは、レンズ２０および１６
により、記録相体の１＝夕層の１つの層上における無事
面内で小スポットとしてフォーカスされる。斯るスポラ
１−の直径は断る記録担体上に設けられたデータスポッ
トのデータ１〜ラツクライン３５の１つの幅どほば同一
の大きさを有する。

選択装置を設（プで無事面を１つのデ〜り層から他のデ
ータ層へと移して、断るデータ層上の選択されたデータ
トラックを選択的に再生させる。この無事面の移動を、
ピンボール型の光マスク２２および１次レンズ２０を、
電磁コイル３６およびこれに関連覆る電気制御回路を用
いて、ビーム軸に沿う方向に移動させることにより、達
成することができる。コイル３Ｇはピンホール型マスク
２２が取付けられている磁気切片３８と引合ったり反撥
し合ったりするので、この磁気切片およびこれに結合さ
ゼたレンズ２０は記録担体１０に近づいたりこれより離
れる方向に移動できる。ばね４０を用いてピンホール型
光マスク２２を取（’１’　Ｃ−Ｊる。口のばねはコイ
ル３６の電磁力に抵抗してマスクの調整を一層正確なも
のとすることができる。しかしながら、光マスクと記録
担体１０との間の距離が大であることを考慮すると、マ
スク２２のピンホールによって形成される物体の移動量
と、その結束体ずる対物レンズ１６の無事面内の光スボ
ツ］へ像の移動量との比は対物レンズ１６の倍率の２乗
に等しい。このため、対物レンズ１６の倍率をほぼ１０
にするとマスク２２の移動量はその結束体ずる記録担体
上の光スポットの無事面の移動に対しほぼ１００倍大き
くなる。このため、テータ穎間の距離が著しく微小であ
ることを考慮づるど、１つのデータ層の選＋Ｊｅ再生に
必要な無事面の調整を正確に行なうことができる。

記録１１１体上にフォーカスされた光スボッ１へを、隣
接するトラックラインと重ならないようにし−Ｃ、デー
タ１−ラックの１つのライン３５に沿って走査させる。

、対物レンズの中心に対して４．−−（ンチ（１インチ
−２，５４ｃｍ）のところにある場合にＣま、１へラッ
クラインに沿う縦方向のす４ｒわら［×１ｈ向のこの走
査を、走査器２８を単位分当り約２　！ｉ　００回転と
いう速度で回転さＵることによって、達成することがで
きる。横づなりらｒＹＪｈ向のライン毎の走査を行なう
ために、データ記録１１体１０を、ウオームギヤ装置４
２の如き任意好適な方法で、矢印４１で承りように下方
へゆっくりと移動させる。このつＡ−ムギャ装置は記録
担体を支持するキー・リ　　　　　１ツジ４４を動かし
またこのつＡ−ムギャ装置は電動機３２と噛合している
。この記録担体１０の縦方向移７− 動速度は５インチ幅の記録担体上のテレビジョン信号を
再生するためには単位秒当り約４２０ミクロンである。

その結果、各対物レンズ１６は、走査器２８を矢印４３
の方向に回転させたとき、記録担体１０の一方のデータ
層上のデータ１〜ラツクの個別データトラックライン３
５を走査することができる。

走査光ビーム１８は、データスポラ１〜またはその周囲
の背景から、対物レンズ１６、対物ミラー３４、回転反
射ミラー２６を経て、ビーム分離ミラー２４へ、変調読
取光ビームとして、反射される。このビーム分離ミラー
２４はこの変調読取光ビーム４６を検出器１４へ反射さ
せる。この検出器を光電セルとし、これより変調光ビー
ムに対応する電気出力信号を生じさせる。この電気読取
信号を、テレビジョン受像機の映像入力端子または検出
器の出力端子に接続させた他の利用装置へ、好適な増幅
器およびデコーダシステム（図示せず）を経て、送給す
ることができる。

斯る光ビーム１８を屈折さけることにより光ビームを横
方向へ変位させる［変位（ティッピング）」８− 板４５をピンホール型光マスク２２およびビーム分前ミ
ラー２４間に設（）る。この変位板を検流型電動機４７
ににす、この入力端子に供給される１〜ラッキング信号
に応答して動かして光ビーム１８の横方向変位の大きさ
および方向を変化せしめ、斯るビー１８を走査しつつあ
るデータトラック上に留まるようにする。１〜ラッキン
グ信号を米国特許第３９１９６９７号にも開示されてい
るような検出器１４の出力端子に接続させたザーボ機構
によって生ぜしぬる。

光ビーム１８は回転反射ミラー軸３０と回軸ではなく、
この回転反射ミラー２６に対して断るミラーの反射面と
回転軸の軸線との成す角亀よりも小さい角度で入射する
。その結果反則光ビームは軸３０の回転速度よりやや近
い速度で回転し、対物レンズ全体を照らしてデータライ
ン３５全体をほぼ均一の強度で照射することができる。

この手段は、光ビームが回転反射ミラー２６を照射する
どき、この光ビームが軸心ど平行である場合には、反射
ビームは対物レンズと同一の速度で回転し、回転反射ミ
ラーにより一方のレンズから他方のレンズへと光ビーム
を転送させるような切換位置では、対物レンズがほぼ１
／２の光ビーム強度でのみ照射されることになるために
必要である。

第４図に示す如く、多層光学データ記録担体の一実施例
では、反則型記録担体に関しては不透明のまたは透過型
記録担体に関しては透明のプラスデック材料・ガラス・
［ラミックまたは金属材料から成る記録基板またはベー
ス部材４８を含む。複数個のデータ層５０Ａ　、　５０
Ｂ　、　５０Ｃおよび５０Ｄを基板４８の一方または両
方の側に設ける。データ層を基板４８と同一の材料を以
って形成した透明プラスヂックスペーη層５２によって
分離する。各データ層は、第１図に示すように、記録担
体上の１１１１１間配置されたライン３５によって形成
されるデータスポット５４から成る−続きのトラックま
たは並列１〜ラツクを有する。これらデータスポットを
スペースにより分離し、これらデータスポラ１−により
２進行号デジタル情報または周波数変調またはパルス幅
変調アナログ情報を表わすことができるようにする。

データ層５０△、ないし５０Ｆ）を例えば写真フィルム
の如き光感知祠利を以って構成づる。この場合、スペー
サ層をフィル１１背爾（バッキング）として設置Ｊる。

しかしながら、データ層を印刷イン−１−を含む他の好
適記録月オ′３１を以って構成することができ、この場
合、透過型記録担体に関して（：Ｊデータスポラ１−５
４を不透明の黒色月利を以って（１４成す゛ると共に費
用を透明材料を以って（１η成することができる。しか
し、断るデータスポラ１〜！］４をこれらデータスポラ
１へに対応する孔を有するマスクを経て、蒸着により形
成した九反剣金属材料を以って形成することもできる。

尚、このデータスボ・ソ１〜を、蝕刻電気回路基板を形
成するために使用される如き従来酋通の方法でデータス
ポラ１−の光像に露光させて形成されたフＡ１〜レジス
１−ンスクを経て蝕刻して得ることもできる。スペーサ
層５２の厚さは対物レンズ１６の焦点深度Ｊ：りも人き
く覆るので、光ビーム１８をデータ層の１個の層上にフ
ォーカスさせる場合には、残りのデータ層は焦点から外
れて第４図に示Ｊように光ビームをブロックするこ１１
− とができない。透明プラスチック４Δｌｉｔから成る保
護層５６を一番外側のデータ層５０Ａの上側に設りてデ
ータ層が機械的損傷を受（プるのを阻止すると共に記録
４１１体１−にあるほこりを断るデータ層と引離すこと
にＪ、す、これらほこりによってデータ層に透過する光
が巡えきられるのを阻止する。この保護層５６の最外側
表面上におけるほこりは、いずれのデータ層上にフォー
カスされている光スボツ１−に関しては、その焦点の外
に存在する。このため、例えば、保護層５６の厚さを約
１０ミル（１ミル−２，５４／　１０００ｃｍ　）とし
、スペーサ層５２の厚さを約５ミルとし、さらに基板４
８の厚さを約１／８インチとするが断る基板に使用する
材料により左右される。

第４図に示す記録担体を光透過型記録担体とするときは
、データスポラ］・５４を光を透過させない不透明材料
を以って形成するのが好適である。その周囲の背景領域
を記録基板４８の場合と同様に、光透過材料を以って形
成する。この光透過型記録担体を、第１図の再生装置を
変形させた第３図に　１２− 示づ−ような装置により再イ［−りることができる。従
って、光検出器１４を記録担体１０の光源１２とは反対
側に配置して対物レンズ１６にＪこって記録担体１０を
経て透過される光ビームと一直線となるように配列する
。光検出器１４と記録１０体との間に円形レンズセグメ
ント５８を設（プる。斯るレンズセグメンｌ−は６イン
チ稈度の短い焦点釦頭１を右し、イの？ｎ野は第３Ａ図
に示ずような記録担体１０の全幅をカバーできるものと
する。このため、斯る１ノンズを走査期間中は一定位百
に保持することができる３、円形レンズセグメント５８
を第３Ａ図に一点破線り９で示すような大きな円形レン
ズから切取って形成１〕たものである。第３図の実施例
においては、ビーム分離ミラー２４を除去している。

第３図に示す再住装置においては、第１図の実施例に示
す場合と同様に、コイル３６およびその制御回路３７を
含む選択手段を用いて光ビーム１８の焦点を異なるデー
タ層上に結ばせることができるが、第３図には、データ
層と等しい個数の複数個の責なる色フィルタ６０および
６２から成る別の選択手段を示しである。この場合、光
源１２はレーザーとＪ−るのではなく、多数の周波数を
含む、強力「白色」光源とし、記録１１１体１０１ま第
６図の記録担体１０’　によって示されるような異なる
色の染料または異なる色の７４１〜ルミネツ［ンス祠利
の如ぎ異なる光学的特性を有するデータ層を含む。

第６図の記録担体１０′　はデータ層６４Ａ、　６４Ｂ
および６４Ｇを含み、これらデータ層を、これら層間に
第４図の層５２と同様なスペース層を使用することなく
、相Ｕに直接的に配置させる。このようにすることは、
データ層の選択を広平面の変化により達成するのではな
く第３図に示す選択手段の色フィルタ６０および６２に
よって達成することができるからである。すでに説明し
たように、データ層６４Ａ、　６４ＢおＪ：び６４Ｃは
異なる光学的特性を有ザる。従って、３個のデータ層中
のデータスポットをカラー写真月利に使用する減色染料
を含む異なる色の染わ１またはプラスチックバインダ層
の異なる光放出フオＩ−ルミネセン１〜月ネリを」スつ
て形成する。データ層６４Ａ、　６４Ｂおよび６４Ｃの
厚さを０．１ミル稈磨またはそれ以下の厚さにまで薄く
する。

その理由は、これら層が光ビームの微小焦点領域中に入
り込むように覆るためである。。

データ層と等しい個数のフィルタ６０および６２を電動
機６６により検出器１４の前面に選択的に位圓さぜる。

この電動機はスデツブモータとし適当な制御回路６８に
よって制御Ｃぎるものであり、これにＪ：リモータ軸７
２に取付けた回転支持板７０十に担持されでいるフィル
タを適時指示づ−ることができる。

フィルタを加色的または帯域通過型フィルタとすること
ができる。これらフィルタは減色型または帯域用ｌに型
色染判で形成したデータ層中の色データビット１〜によ
り通過を阻止された波長の光を通過させる。異なる色の
染料のデータビット］へを、異なる色の光でカラー写真
フィルムを何回か露光して現像することによって形成す
ることができるので、これらデータ層は断るフィルムの
異なる：［マルジョン層によって形成される。しかしな
が１う、異なる）Ａトルミネツセンス′４Ａ　ｉｌ’４
のデータスポットを、第４図の記録担体のデータスポッ
トを形成１５− する場合と同様に印刷またはフ４トレジＩ？］・蝕刻技
術を用いて形成することもできる。また、第６図の記録
担体を、第５図と同様に反射層を基板４８と下層のデー
タ層６４Ｃとの間に形成する場合、反則型記録担体とし
て形成して第１図の再生装置に使用することができる。

Ｍ５図の記録担体１０″は、データビット５４を光子透
明材料を以って形成する点を除いては、第４図の記録担
体ど同様な反射型記録担体とすることができる。さらに
、第５図の実施例では、光反射金属層７４を一番下側の
データ層の下に存在する基板４８とスペーサ層５２との
間に設ける。従って、データビット５４またはデータ層
の周囲背景材料のいずれもが光反射材料でない場合でも
、第５図の記録担体１０″は反射型記録担体である。勿
論、断る基板をプラスチックよりはむしろ用法上安定性
のよい金属を用いて形成する場合には、反射層７４を基
板の表面とすることができる。

第７図には本発明の他の実施例における多層光学データ
配録担体１０″を示し、この記録担体は、＝１６− データ層７６△、７６Ｂおよび７６Ｃ間にスペーサ層を
有しくいないが第６図の実施例とは異なる直接層型記９
１７体である。従って、第７図の記録１１体のデータ層
７６Ａ、　７６１３および７６Ｇを、マスクを経てデー
タスポットの異なる色の染ｉ１′３１　＞１：たはフＡ
（〜ルミネッセンス材料を蒸着ざ１ジるか、機械的に印
刷するかまたはフォト−ジス１−■ツヂングプロセスを
使用することにより、形成することができる。

下側データ層７６Ｃを先ず基板の表面に、次にデータ層
７６Ｂを、最後に上側データ層７６Ａを被着する。

このため、データ層７６Ｂは層７６Ｃおよび層７６Ｃの
ところどころに設けた孔を介して基板の表面と接触する
。これらデータ層を、第６図の記録担体１０′の場合と
同様に、減色的染料または読取光を照射したとぎ穴なる
色を放出する）−ＡＩ−ルミネッセンス材料を含む光学
的に異なる特性を有する材料を以って形成する。

第６図および第７図の記録担体のデータ層の選択読取を
、複数個の検出器およびこれらと関連４るフィルタを使
用しかつ米国特許第３８９１７９４号に開示されている
と同様なビーム分離１ミラーを設けることによって、達
成することができる。データスボッ１〜が透明でありか
つ周囲背Ｍ領域が不透明または反削性を右づる記録担体
の場合には、前頭領域の透過率を、例えば、約！１０％
の透過率の如く、」：げる必要があり、このように透過
率を上げることにより再生を可能と覆るに十分な光を下
側データ層に送り込むようにすることができる。

第４図および第５図のデータ層５０およびスペーサ層５
２を別個にシー１へ状に形成してこれらを一体ににかわ
付けしさらにこれをプラスチック月利用の好適溶剤によ
って基板に取付ける。しかしながら、異なるデータミル
ラックで露光されかつ現像された写真フィルム条片をデ
ータ層およびスペーサ層の両者どして使用することがで
きる。その理由は後者の層を透過性フィルム背崇（バッ
キング）層により形成づることができるからである。フ
ィルム条片をにかわまたは溶剤タンクを経て通過さゼた
後に基板に取付け、次いでこれを圧力ローラ中を通過さ
せさらに乾燥させる。カラースライド写真フィルムは複
数個の異なるカラ−エマルシー１ン層を有し、これら層
をデータ層として直接使用して第６図に示り−如き記録
４１体を形成りることかできる。ぞの理由は化学的現像
処理を上側層を経て実施することができるからである。

しかしながら、この場合、フィルムを胃なる色の光ビー
ｌ＼で゛多数露光させて異なるデータ層上にデータ１〜
ラツクを形成する。最後に、界イする光／ｉｆ（出特１
（１をイ１するフオトルミネッレンス材わ１を使用しＣ
データ層間の区別を行なっている８１し録損体の場合に
は、再生光ビームを紫外光と覆るのが好適である。その
理由は、最も一般的な〕Ａトルミネツヒンス祠判は紫外
線に対して最も感度がよいからである。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、本発明の範囲を逸ＩＢ２することなく多くの変形を行
なうことができること明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ビーム走査装置を具え　　　　
　１．。 る反則型多層光学データ記録担体用再生装置の一実施例
を示す線図、 １９− 第２図は第１図の２−２線に沿う拡大図、第３図は透過
型多層光学データ記録担体用の第１図と同様な再生装置
の実施例を示す線図、第３Ａ図は第３図の３Ａ−３Ａ線
に沿う拡大図、第４図は第１図または第３図の再生装置
に使用できるデータ層間にスペーサ層を具える多層光学
データ記録担体の一部分を示す拡大断面図、第５図はデ
ータ層から分離された反射層を具える多層光学データ記
録担体の他の実施例の一部分を示す拡大断面図、 第６図はスペーサ層を有しない多層光学データ記録担体
の第３実施例の一部分を示す拡大断面図、第７図はスペ
ーサ層を有しない多層光学データ記録担体の第４実施例
の一部分を示す拡大断面図である。 １０・・・多層光学データ記録担体 １２・・・光源　　　　　　１４・・・光検出器１６・
・・対物レンズ　　　１８・・・光ビーム２０・・・主
レンズ ２２・・・ビンボール型の光マスク ＝２０− ２４・・・ビーム分Ｈ１ミラー ２６・・・回転反射ミラー　２８・・・回ｌＩＩ／ｉ型
走査器３０・・・回転反射ミラー軸 ３２、６６・・・電動機　　　３４・・・対物ミラー３
５・・・データ１〜ラツク　３６・・・コイル３８・・
・接片　　　　　　４０・・・ばね４２・・・つＡ−ム
・ギヤ装置 ４４・・・キャリッジ　　　４５・・・変位板４６・・
・変調読取光ビーム ４７・・・検流型電動機 ４８・・・基板（またはベース部側） ５０Ａ　、　５０Ｂ　、　５０Ｃ、５０Ｄ　、　６４Δ
。 ６４Ｂ　、　６４Ｃ、７６Ａ　、　７［ｉＢ　、　７６
Ｃ・・・データ層５２・・・スペーサ層　　　５４・・
・データスボッ１へ５６・・・保ＮＦＪ　　　　　　５
８・・・レンズレグメン１〜６０、６２・・・色フィル
タ　６８・・・制御回路７０・・・回転支持板　　　７
２・・・電動軸７４・・・光反射金属層・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビーム形式手段と：該光ビームを光学データ記＃
   ！　７１！体上のデータトラックに沿って走査させる手
   段であって、回転軸に支承された走査ホイールと、該走
   査ホイール上に装着された複数個のレンズ−第１ミラ一
   対と、前記回転軸に装着され、前記光ビーｌ＼を前記レ
   ンズ−ミラ一対の１つに分配する装置であって、前記回
   転軸の軸線の周囲に配量された複数個の分配ミラーを含
   み、１つの分配ミラーからの光ビームを前記第１ミラー
   の１つへと反射さぜ“τ更にこの第１ミラーから関連す
   るレンズを通して前記光学データ記録担体上のデータト
   ラックへと反射させる第２ミラー装置とを具える走査手
   段ど；前記光ビームが前記走査手段によってデータトラ
   ックに沿って走査されている間トラッキング信号に応じ
   て光ビームをデータトラックを横切る方向に変位さゼる
   トラッキング手段とを具えるこを特徴とする光ビーム走
   査装置。 ２、特許請求の範囲１記載の装置においで、前記第２ミ
   ラー装置を、前記光ビームが前記分配ミラーＦに、前記
   回転軸の軸線と前記分配ミラーとの成１角より小ざい角
   度で入射するよう支持する支持装置を具えることを特徴
   とする光ビーム走査装置。