JPS6047653B2 - 光学的信号再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオ信号、オーディオ信号等種々の信号が記
録されたディスクカード、フィルム等の信号記録媒体か
ら再生信号を得る様にした光学的信号再生装置に関し、
特に再生信号を得る為の新しい光学的手段を提案するも
のてある。

従来上述の様な光学的信号再生装置としては第１図に示
す様なものが知られている。

この第１図に於いて１は回転軸で、この回転軸１によつ
て回転させられる回転円板２の上には、例えばビデオ信
号情報が記録されたディスク、即ちビデオディスク３が
載せられている。このビデオディスク３としては一般に
プレス等によつて原盤から作成されたものでその表面３
ａには円形孔（ビット）、円形丘（バンプ）等の幾何学
的形状の変化として信号が記録されそこに照射された光
に対する反射率の変化により情報を読み出す為にアルミ
蒸着等がほどこされている。又４はレーザ装置である。

このレーザ装置４としては直線偏光したレーザ光を輻射
するものを用いる。このレーザ装置４からのレーザ光は
レンズ５を通りミラー６によつて反射される。そしてレ
ーザ光は偏光プリズム７に入る。この偏光プリズム７は
レーザ光を効率良く使用するもので所定の方向に偏光し
ている光をすべて通し、この方向と垂直方向に偏光して
いる光をすべて反射する様になされている。この偏光プ
リズム７はレーザ光を効率良く使う為に使用するものて
ある。そしてこの偏光プリズム７を通つたレーザ光はＡ
板８を介してレンズ９に入り、このレンズ９によつてビ
デオ信号情報の記録されたビデオディスクの表面３ａに
収束される。この時のレーザ光のスポットとしては略１
μｍである。そしてこの収束されたレーザ光はビデオデ
ィスクの表面３ａで反射されレンズ９を通り一板８を介
してふたたび偏光プリズム７に入る。一般に所定の方向
に直線偏光した光の偏光面を三回転させるものとしてΛ
板が知られており、所定の方向に直線偏光したレーザ光
は、’１８を２度通過することにより金板を１度通過し
た様にその偏光面をＩ回転させられる。したがつてビデ
オディスクの表面３ａで反射されたレーザ光は偏光プリ
ズム７によつて、すべて反射され所定の開口をもつ光検
出器１０に入る。１１はこの光検出器の出力を増幅する
増幅器である。

しかし、この様に構成された光学的信号再生装置に於い
てはレーザ装置４から輻射されるレーザ光は単に微小な
スポットとして収束し得る光源（以下幾何光学的光源と
称す。）として使用されているに過ぎない。この為、こ
のレーザ光をビデオディスクの表面３ａに導く際の、又
はこのビデオディスクの表面３ａからの反射光を光検出
器１０へ導く際の反射、収束、分離屈折等の作用をなす
光学系は複雑かつ高価となる欠点を有する。本発明はレ
ーザ光の性質（可干渉性）を積極的に利用して光学的信
号再生装置の光学系の構成の簡単化及び小型、軽量化、
並びに光学系の機能の増大を実現せんとするものてある
。

具体的にはホログラムを平面波から球面波へ、もしくは
球面波から平面波へという様に波面変換する素子として
レンズ、プリズム及びミラー等の代りに使用することに
よりこれを実現したものである。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例について説明
しよう。

第２図に於いてレーザ装置４から輻射されたレーザ光は
略々平面波であるが、このレーザ光はガラス等から成る
基板１２によつて保持されるホログラム１３に入る。こ
のホログラム１３は平面波をビデオディスクの表面３ａ
に所．定の角度で入射して、収束する球面波に変換する
波面変換素子としての機能を有する（以後人力ホログラ
ムと称す。）。そしてこの球面波のディスク面からの反
射波である球面波をホログラム１４に入射する。このホ
ログラム１４は所定の角度で反；射して、発散する球面
波を略々平面波に変換して光検出器１０に導く様になさ
れている。（以後出力ホログラムと称す。）光検出器１
０に導かれる反射光は、ビデオディスク表面に記録され
た情報に応じて強度が変化されるのでこの変化が光検出
ク器１０で検出され記録情報が読み出される。こあ様な
入力ホログラム１３及び出力ホログラム１４は以下の様
にして作成することが出来る。即ち第３図の１５はレー
ザ装置でこのレーザ装置１５からの平面波であるレーザ
光をハーフミラー１６を通してその一部（以後参照光と
称す）を乾板１７へ照射する。一方ハーフミラー１６に
よつて振幅分割されたレーザ光をミラー１８によつてそ
の光路を変える。そしてレンズ１９によつて平面波であ
る、、このレーザ光を収束して発散させることにより球
面波（以後物体光と称す）として乾板１７に照写する。
すると乾板１７には参照光と物体光の干渉縞が乾板１７
上の全面に生じる。この様にフ露光した乾板を現像処理
してホログラム１７″を作成する。このホログラム１７
″を第４図に示す様に第３図の乾板１７と同じ位置に置
きハーフミラー１６をミラー２０に変え球面波？のみを
照射した時ホログラム１７″はこの球面波Ｋｇを平面波
７■に波面変換する。この平面波Ｂ２はあたかもレーザ
装置１５から輻射された如くに進行する。又平面波■と
同方向でその進行方向が逆の平面波■″が入射した時ホ
ログラム１７″はこの平面波■″を球面波ｂ１と逆方向
に進行する球面波ｂ１″に変ｌ換する波面変換素子とし
ての役割を有する。又上述の実施例に於ける入力ホログ
ラム１３及び出力ホログラム１４は同一基板上に第３図
と同様にして作成するものであるが、又別々の基板に入
力ホログラム１３及び出力ホログラム１４を作成して、
第２図と同じ配置にしても良い。本発明の上述実施例は
この様に構成されているから第１図に示す幾何光学的光
源を使用した光学的信号再生装置と同様の動作をなすが
その光学系の構成はホログラムを使用しレーザ光のコヒ
ーレンシイを利用している為第１図の光学的信号再生装
置の光学系に比べ著しく簡単となる。

又ホログラム自体はその基板を含めても非常に小さく又
軽量である為にこの光学的信号再生装置自体も小型軽量
に作成することが出来る。又本発明の別な実施例を以下
に示す。

即ち第５図Ａに於いて、基板２１上に入力ホログラム２
２を設けると共にこの入力ホログラム２２によつて得ら
れた球面波のディスク面からの反射光中の高次回折波を
検出する為の出力ホログラム２３及び２４を設ける。こ
の平面図を第５図Ｂに示す。この出力ホログラム２３及
び２４は夫々球面波である高次回折波を平面波に変え光
検出器２５及び２６に導く。この様な第５図Ａに於ける
光検出器２５及び２６の出力はトラックの位置と入射ビ
ームスポット位置の間のずれに応じて変る。このありさ
まを第６図に示すが、この第６図に於いて実線は光検出
器２５の出力て、破線は光検出器２６の出力であり横軸
上＋符号はレーザ光のスポットに対しビデオディスクの
表面３ａ上の円形孔が左にずれた楊合で、一符号はレー
ザ光のスポットに対し右にずれた場合を示す。この様な
光検出器２５及び２６の出力は第７図に示す様に夫々低
域通過型フィルタ２７及び２８を介して差動増幅器２９
の一方及び他方の端子に供給すればそのトラックずれに
応じた出力（トラッキングエラー信号）が得られること
は容易に理解できるであろう。この時、記録情報読出し
には光検出器２５もしくは２６の出力のどちらかを信号
検出に用いれば良い。この第５図に示す実施例の理解を
容易にする為に第８図Ａに示す様にビデオディスクの表
面３ａにレーザ光を例えば直径１０ｐｍのスポットに収
束して照射しその反射光の強度をビームの軸に垂直な軸
に関して測定した結果を示す。まず第８図Ａに示す様に
レーザ光のスポットが例えば直径１０μｍの円形孔から
はずれていた場合その反射光は第９図の実線に示す様に
ビームの中央で大なる光量をもつガウス型の光量分布を
もつ。これはレーザ光の幾何光学的な反射波である。（
以後０次回折波と称す。）ここで第８図中のビームの中
心の軸上の十符号、一符号は第９図のグラフ中の十符号
、もしくは一符号に一致している。次に第８図Ｂに示す
様にスポットが円形孔の端（紙面では右端）に当つた場
合円形孔から横軸上一側で光量が多い高次の回折光が増
し第９図中の一点鎖線に示す様な光量分布となる。又第
８図Ｃに示す様にスポットが円形孔にちようど当たつた
楊合横軸一側で、＋側より少し光量が多い第９図の破線
に示す様な高次の回折光を生じる。ここで第１図及び第
２図に示す光学的信号再生装置中の光検出器１０の開口
は第９図中のａに示す様にＯ次の回折波のみを受光でき
る様に選ぶのであるが他の位置に開口を選べば第９図中
のｂもしくはｃの様な高次回折波を得ることができるこ
とが分るであろう。又第５図Ａに示す光学的信号再生装
置に使用する出力ホログラムとしては第１０図に示す様
に０次回折波、高次回折波を共に波面変換する様なホロ
グラム３０を用いこのホログラム３０中のＯ次回折波を
波面変換する部分のホログラム３０ａの消去又は除去あ
るいはマスクを施したり、或いは又図示せずも出力ホロ
グラム３０からのレーザ光を受光する光検出器の光検出
面のＯ次回折波を受光する部分をマスクしても良い。又
この様に高次回折波を受光する場合で入力ホログラム２
２からビデオディスクの表面３ａに入射されるレーザ光
のスポット径が円形孔に比べ小さい場合は、更に他の実
施例を考えることが出来る。これを第１１図に示す。第
１１図に於いては第１０図に示す出力ホログラムを用い
第５図Ａに示す光検出器２５及び２６を結ふ方向に直交
する方向に光検出器３１及び３２を配列する。このよう
にレーザ光のスポット径が円形孔に比べ小さい場合は第
１２図Ａ及びＢに示す様に高次回折波の空間的異方性が
第８図及び第９図に示すものに比べ、著しい。この為こ
の様に光検出器３１及び３２を配列すればトラックが実
線矢印方向に移動した時の光検出器３１，３２の出力は
夫々第１４図Ａ，Ｂに示す様になる。之等光検出器３１
，３２の出力を第１３図に示す様に夫々波形整形回路６
０，６１を介してフリップフロップ３５のセット端子Ｓ
リセット端子Ｒに供給すれば、このフリップフロップ６
２の出力端子Ｑの電圧は第１４図Ｃに示す様になる。又
、ここで第１４図Ｄに示すものはＯ次回折波のみを受光
した場合を示すものである。この場合レーザ光のスポッ
トの径が円形孔の径と同程度の時の０次回折波を受光す
る場合に対して又ビデオディスクの全面にわたつて円形
孔の前縁及び後縁の情報を得ているのでＦＭ信号記録の
再生の際部分的に望）ましくない２倍高調波等を生じる
ようなことがなく搬送波の割当て等信号処理上の自由度
が増す。尚この基板２１上に配列された出力ホログラム
とては第１５図Ａに示す様に入力ホログラム２２のまわ
りに円環状に形成しても良く、又第１５図ＳＢに示す様
に出力ホログラム３４，３５及び３６を基板２１上に形
成してホログラム３４を主信号（イ）次回折波）の波面
変換素子として、ホログラム３５及び３６をトラックエ
ラー信号検出の為の高次回折波の波面変換素子として使
用しても良θい。又第１５図Ｃに示す様に入力ホログラ
ム２２を囲む様に出力ホログラム３７，３８，３９，４
０を配列し、例えばホログラム３７及び３８を円形孔の
エッジ検出の為の波面変換素子として使用し、ホログラ
ム３９及び４０をトラツキングエラ一信号検出用の波面
変換素子として使用しても良く、又第１５図Ａに示す出
力ホログラム３３の両端に第１５図Ｄに示す様に出力ホ
ログラム４１及び４２を配し、出力ホログラム３３を主
信号検出の為の波面変換素子として使用しても良い。又
更に別な実施例としては第１６図Ａに示す様に入力ホロ
グラム４３を作成する領域に２ケのホログラムを１つ１
つ作成し、ビデオディスクの表面３ａに入射する入射ビ
ームの光束を２つに分けるものも考えられる。この様な
ホログラムの作成方法としては第３図に示す様にして乾
板に干渉縞を作成してから、ふたたび物体光の角度を変
えてこの乾板に干渉縞を作成するものである。このホロ
グラム４３によつて得られる一つのレーザ光は前述の様
に主信号検出、トラッキングエラー信号検出等に使い、
他の一つのレーザ光を焦点位置検出用に使用する。但し
この第１６図Ａに於いて４４及び４５は主信号及びトラ
ッキング信号検出用の出力ホログラムである。以下焦点
位置検出について述べる。これは第１６図Ｂに示す様に
ビデオ，ディスクの表面３ａにレーザ光を斜入射しその
幾何光学的反射光を直接に所定の開口をもつ光検出器４
６に導く。この光検出器４６の開口はビデオディスクが
実線４７に示す様に適正の位置にある時反射光が光検出
器４６の開口に丁度当たり、破２線４８に示す様にビデ
オディスクが正規の位置からすれたときその反射光が光
検出器４６の開口からはずれる様になされている。この
時焦点位置検出用の光検出器４６に上記幾何光学的反射
光を出力ホログラム４５を使用して波面変換して光検出
器４６に導いても良い。この場合は適正な球面波として
の反射光がホログラムに当たらない場合、ホログラムの
波面変換効率が低下するという現象を有効に利用できる
。又この様な入力ホログラムとしては第１６図Ｃに示す
様に別々に作成した２つのホログラム４９及び５０を離
すか又は重ねて（図示せず）作成しても良い。この場合
ホログラノム５０はその変換効率を５０％としておく。
以上述べた本発明によれば、入力ホログラムと出力ホロ
グラムとは共通の透明基体に設けられるので、その作成
が容易である。さらに、入力側と出力側の光路が分離可
能であり、偏光手段も不要である等の特長を有し、全体
として光学系が非常に簡単に構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的信号再生装置の例を示す構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図及び第
４図は夫々本発明の詳細な説明に供する線図、第５図及
び第１１図は本発明の他の実施例を示す構成図、第６〜
１０図は第５図を説明する為の路線図、第１２〜１５図
は第１１図を説明する為の路線図、第１６図は本発明の
更に他の実施例を示す構成図である。 ３ａはビデオディスクの表面、４はレーザ装置、１０は
光検出器、１３は入力ホログラム、１４は出力ホログラ
ムである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光学的記録媒体に近接して設けられた透明基体の一
   部に第１のホログラムを形成し、この第１のホログラム
   を介してレーザ光を上記記録媒体上に集束せしめると共
   に、上記透明基体の他部に第２のホログラムを形成し、
   上記記録媒体よりの反射光のうち所定の回折波のみを上
   記第２のホログラムを介して光検出素子を導びき信号に
   変換するようにした光学的信号再生装置。