JPS6123575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ビームで読み出す装置で、情報担体
の面振れや機械振動によるフオーカシングエラー
を補正して対物系により回折限界まで絞り込んだ
光ビームのスポツトを対物系のフオーカス深度内
で正しく情報担体に追従させ情報を読み出せるよ
うにした光学的情報読み取り装置に関するもので
ある。ビデオデイスク等の再生において、半導体
レーザ等の微小な発光面を有する放射線源を用い
る場合、半導体レーザを出射したビームは回折に
よつて数十度にわたる拡がりを有する。従つて半
導体レーザを出射する光ビームを有効に活用する
為には比較的開口数の大きなカツプリングレンズ
で光ビームを集光する必要が生じる。現在入手で
きる半導体レーザは、発光スポツトの大きさが数
ミクロンに制限されており、一方ビデオデイスク
の再生において回折限界まで絞り込む場合に、回
折限界のスポツトの大きさは波長に比例する為に
できるだけ短波長であることが望ましい。一般的
な半導体レーザを例にとると発光スポツト径３〜
４μｍ、波長780nｍであれば回折角はおよそ0.2
〜0.25radとなる。従つてこの半導体レーザを有
効に活用する為には開口数が0.2〜0.25のカツプ
リングレンズを使用する必要がある。一方半導体
レーザ等の微小な放射線光源を使用する利点は放
射線光源を含む読み出し装置の光学系を非常に小
さくすることができることである。このような光
学系を考える場合、対物系を平行系とし、カツプ
リングレンズ系をコリメート系とすれば対物系と
コリメート系を接近させることができるので光学
系を小さくでき、有利となる。斯かる光学系にお
いて、一番問題となるのは信号検出系及びフオー
カシングサーボ信号検出系をいかに小さくして光
学系全体を小さく且つ安定なものとするかという
ことである。

既知の第１の方法として第１図に示すごとく、
ビームスプリツター５をコリメート系２と放射線
光源１の間に挿入し、対物系３を透過して情報担
体４から反射してくる光ビームを再び対物系３、
コリメート系２を通してビームスプリツター５で
分岐して、光ビームに非対称性を与える素子８を
通過させ、放射線検出器６に入射させる方法があ
る。この方法によると、比較的大きな開口数を有
するコリメート系２の作動距離を大きくとる必要
があり、その為にコリメート系２の実効開口を大
きくしなければならないので光学系全体が大きく
なるという欠点がある。さらに情報担体４の結像
倍率が半導体発光面積によつて制限されるので、
せいぜい２〜３倍程度である為に例えば放射線検
出の位置合せが微妙となり調整が困難となる。

既知の第２の方法として、コリメート系と対物
系の中間にビームスプリツターを挿入して、情報
担体のフアーフイールドで情報信号やサーボ信号
を検出する方法がある。例えば、フアーフイール
ドでフオーカシング信号を検出する方法として、
情報信号の進行方向に一対の放射線検出器を設
け、放射線検出器から出力される情報信号の位相
差を検出して電圧に変換する方法（特開昭52−
93222号）（特開昭52−93223号）があるが、実験
によるとこの方法では情報信号の位相差を検出で
きる範囲が非常に狭く、例えば±10μ程度であ
る。従つてフオーカシングの誤差信号を得られる
範囲が狭い。又情報信号が広い周波数帯域にわた
るとき、情報信号の位相差を良好なＳ／Ｎ比で得
ることが困難で、安定なサーボ系を得ることも困
難である。

既知の第３の方法として第２図に示すごとく、
既知の第２の方法の光学系に補助の収束レンズ７
を加え情報担体４のニアーフイールドで情報信号
及びサーボ信号を検出する方法がある。例えば第
２図のように光ビームの非対称性素子８を加え、
情報担体４の結像位置に放射線検出器６を設け
て、フオーカシングの誤差信号を得ることができ
る。この方法によると安定したフオーカシング誤
差信号を得ることができるが、付加する光学系が
大きくなる為に光学系を小さくまとめることが困
難となる。

上述の既知の方法において、情報担体上の情報
は同心円トラツクもしくはらせん形トラツク状に
記録されたものであり、情報を読み取る際に情報
担体の偏心及び歪によるトラツク誤差を補正する
必要がある。斯かるトラツク誤差を補正する手段
としては、公知の手段であるトラツクウオブリン
グ（特開昭50−68413号）又は３本の光ビームを
発生させた平坦記録担体読取装置（特開昭49−
50954号）を使用することができる。

本発明の目的は上述の既知の方法では得られな
い小さくまとめた光学系に適した装置を提供する
ことにある。本発明において、情報信号及びトラ
ツク追従の為のトラツキング信号は情報担体のニ
ヤーフイールド又はフアーフイールドで検出さ
れ、フオーカシング信号は情報担体のニヤーフイ
ールドで検出される。本発明の基本的な構成は第
３図で示すごとく、対物系３より出射する光ビー
ムをビームスプリツター５で反射させ、例えば凹
面鏡のごとき構成からなる反射鏡９で反射させ再
びビームスプリツター５を通過させて放射線検出
器６へ入射させる。このような構成により第２図
の構成よりなる光学系と同様な安定した光学系が
得られる上に、光学系全体を小さくまとめること
が可能となる。本発明は情報担体のニヤーフイー
ルドで信号検出を行なうあらゆる信号検出方法に
適用することができる。

以下本発明の具体例について詳述する。本発明
の光学系において、光ビームの有効な利用を考え
るとビームスプリツターを偏光ビームスプリツタ
ーとして四分の一波長板と組合せることで迷光を
除去し信号−雑音比を大きくとることが可能とな
る。例えば第３図において半導体レーザを出射す
る光が紙面に水平方向に電界方向が偏光している
と、偏光ビームスプリツター５は略全光量を透過
させ、四分の一波長板１０で円偏光となる。情報
担体４で反射され対物系３を再び透過して四分の
一波長板１０を透過して偏光方向は紙面に垂直な
直線偏光となる。偏光ビームスプリツター５で全
反射して光ビームはもう一つの四分の一波長板１
０を透過して円偏光となり、反射鏡９により反射
される。光ビームは再び四分の一波長板１１を透
過し偏光方向は紙面に平行なものとなり、偏光ビ
ームスプリツター５を透過して放射線検出器６へ
入射する。

本発明の一例によれば、反射鏡９の形状を変え
たり、光ビーム非対称性素子を挿入することで
様々なフオーカシング誤差信号を検出できる。本
発明の第１の例では例えば第３図の構成からなる
光学系において、ビームスプリツター５と凹面鏡
から成る反射鏡９との間に光ビーム非対称性素子
としてナイフエツジを挿入することで、情報担体
４の結像面に位置する差動型の放射線検出器６へ
入射する光ビームにフオーカス点前後で非対称性
を与えフオーカシング誤差信号を取り出すことが
できる。ナイフエツジを挿入する代わりに第４図
イ及びロに示すように凹面鏡１２の半分だけに反
射膜１３を設けた素子１４又は１５を用いてフオ
ーカシングの誤差信号を取り出すことができる。

本発明の第２の例として、例えば第３図の構成
からなる光学系において、凹面鏡から成る反射鏡
９の反射膜の一部を回折格子とする。情報担体の
結像面上に回折された光ビーム、例えば一次の光
ビームはフオーカス点の前後で非対称性を有する
ので、差動放射線検出器によつてフオーカシング
誤差信号を検出することができる。

本発明の第３の例として、凹面鏡の光軸を対物
系の光軸と一致させないように配置する方法も有
力な手段である。特に第５図で示すように凹面鏡
の光軸で切断した形状から成る反射鏡１６を第３
図で示す反射鏡９の代りに置くと、情報担体の結
像点に設けた差動放射線検出器の利得を大きくす
ることができる。

本発明の第４の例として、上記３つの例におい
て、反射鏡を一次元的に同じ形状を有するシリン
ダー型反射鏡とすることができる。又反射膜を半
透鏡として、反射鏡を通過する光ビームを利用し
て情報信号の検出やトラツキング誤差信号の検出
に用いることができる。第４図及び第５図の構成
からなる光学系の場合には、反射鏡の反射面を通
らない部分の光ビームを情報信号やトラツキング
誤差信号の検出に用いることができる。

本発明の第５の例として、第６図や第７図に示
すような平凸レンズ状体の凸面に反射面１７を有
し且つ平坦部がＶ字状或いはヘ状に形成された反
射鏡１８もしくは第８図のような半円柱状体の凸
部に反射面１９を有し且つ平坦部がＶ字状に形成
された反射鏡２０を用いると、光ビームの非対称
性を光軸を境にして対称な二方向の成分として得
ることができる。第９図にその動作の一例を示
す。平行な光ビームが斯かる非対称性を光ビーム
に与えるための反射鏡２１に入射すると、次に反
射鏡２１の焦点面内に設けられた放射線検出器ア
レー２２及び２３に入射する。このような放射線
検出器アレー２２，２３の出力を｛（22a）＋
（23b）｝−｛（22b）＋（23a）｝とすることでフオー
カ
シングの誤差信号を得ることができる。放射線検
出器アレー２２，２３の出力を｛（22a）＋
（22b）｝−｛（23a）＋（23b）｝とすることでトラツ
キ
ングの誤差信号を得ることができる。フオーカシ
ング誤差及びトラツキング誤差信号を用いてフオ
ーカシング及びトラツキグを行なうことはすでに
公知でありここでは説明を省略する。

本発明の第６の例として、例えば第１０図に示
す反射面２４を有する反射鏡２５を使用する。反
射鏡２５は曲率半径が直角方向で異るr₁及びr₂か
ら成つている。この反射鏡２５によつて平行ビー
ムを集光すると第１１図のように互に垂直となる
非点収差の焦点２６，２７が反射鏡２５の光軸上
の異る位置に現出する。この二つの焦点位置の中
間にある最小錯乱円の位置２８に四分割の放射線
検出器２９を焦点方向と放射線検出器の分離線が
45゜となるように第１２図のように配置する。放
射線検出器２９からの出力を（29a＋29c）−（29b
＋29d）と取ることでフオーカシングの誤差信号
を得ることができる。同様の効果は例えば第３図
の構成において反射鏡９とビームスプリツター５
との間にシリンドリカルレンズを挿入することで
も得ることができる。

本発明において使用される凹面鏡としては、光
学的等価である凸レンズと平面鏡の組合せとする
こともできる。

本発明光学的情報読み取り装置は以上述べたよ
うに実施し得るものであり、情報担体の面振れや
機械振動によるフオーカシングエラーを補正して
対物系により回折限界まで絞り込んだ光ビームの
スポツトを対物系のフオーカス深度内で正しく情
報担体に追従させ情報を読み出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々異つた従来例を示す構
成図、第３図は本発明の基本的構成図、第４図
イ，ロ、第５図、第６図イ，ロ、第７図イ，ロ、
第８図は夫々本発明に用いる反射鏡の具体例図、
第９図は第６図〜第８図に示す反射鏡を用いた場
合の動作説明図、第１０図は本発明の更に別の反
射鏡の具体例図、第１１図及び第１２図は第１０
図に示す反射鏡を用いた場合の動作説明図であ
る。 １……放射線光源、２……コリメート系、３…
…対物系、４……情報担体、５……ビームスプリ
ツター、６……放射線検出器、９……反射鏡、１
０，１１……四分の一波長板、１２……凹面鏡、
１３……反射膜、１４，１５……素子、１６……
反射鏡、１７……反射面、１８……反射鏡、１９
……反射面、２０，２１……反射鏡、２２，２３
……放射線検出器アレー、２４……反射面、２５
……反射鏡、２９……反射線検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学的放射線反射形情報担体から情報を読み
   取る装置であつて、光ビームを発生する放射線源
   と、該放射線源からの光ビームを平行光ビームと
   するコリメート系と、平行光ビームを情報担体上
   へ収束させる対物系と、前記コリメート系と前記
   対物系の間に挿入されたビーム分岐の為のビーム
   スプリツターと、前記対物系と前記ビームスプリ
   ツターとの間に挿入された第１の1/4波長板と、
   前記ビームスプリツターで分岐されたビームを反
   射させて再びビームスプリツターに入射させる反
   射鏡と、前記ビームスプリツターと前記反射鏡と
   の間に挿入された第２の1/4波長板とからなる光
   学系を備え、前記情報担体より反射されて対物系
   及び第１の1/4波長板を透過してビームスプリツ
   ターで分岐され第２の1/4波長板を透過したビー
   ムの一部又は全部を反射鏡で反射させ第２の1/4
   波長板を透過させて再びビームスプリツターを透
   過させ放射線検出器へ入射させるようにしたこと
   を特徴とする光学的情報読み取り装置。 ２ 反射鏡とビームスプリツターとの間に光ビー
   ム非対称性素子を挿入したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光学的情報読み取り装
   置。 ３ 反射鏡が凹面鏡からなり、その光軸がコリメ
   ート系及び対物系の光軸に一致しないことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光学的情報読
   み取り装置。 ４ 反射鏡が凹面鏡の一部分から成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光学的情報読
   み取り装置。 ５ 反射鏡が平凸レンズ状体の凸面に反射膜を形
   成したもので且つ平坦部に光ビーム非対称性素子
   を形成したものから成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光学的情報読み取り装置。 ６ 反射鏡として一次元のシリンドリカルな反射
   鏡を用いることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項又は第４項又は第５項記載の光学的情報読み取
   り装置。 ７ 反射鏡が半円柱状体の凸部に反射膜を有し且
   つ平坦部がＶ字状に形成されているものから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学的情報読み取り装置。 ８ 反射鏡が平凸レンズ状体の凸面に反射膜を形
   成したもので且つ平坦部がＶ字状或いはヘ状に形
   成されているものから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の光学的情報読み取り装
   置。 ９ 反射鏡として凸レンズと平面鏡を組合せたも
   のを使用することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光学的情報読み取り装置。 １０ 反射鏡として曲率半径が直角方向で異る反
   射鏡を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載の光学的情報読み取り装置。