JPS623438A - 光学走査ユニツト - 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】 この発明は、光線源と、走査される表面に走査スポット
を形成するよう光線源により発生される光線ビームを集
束する対物レンズと、対物レンズの並進位置および光線
ビームの主光線に直角に延びる２つの直交軸のまわりの
前記レンズの角度位置とを検出する並進位置および角度
位置検出システムと、並進位置および角度位置検出シス
テムにより供給される制御信号に従って対物レンズを並
進させおよび傾斜させる動作装２とを具える光学的走査
ユニットに関するものである。この発明はまた光学的レ
コードキャリアの情報面で情報の読取りおよび／または
記録をする装置に関するものである。

ここで術語１対物レンズ」は最も広い意味で使用されね
ばならぬ。この様なレンズは複数のレンズ要素を具えて
いてもよいが別に１つまたは２つの非球面を有する単一
のレンズを具えていてもよい。また別に、この対物レン
ズは例えばその作用が屈折の代りに回折にもとづくホロ
グラフ　レンズまたは他のレンズであってもよい。

米国特許明細書箱４，４２５，０４３号には光学的レコ
ードキャリアを読取りおよび／または書込む装置に使用
される光学的走査ユニットが記載され、その走査ユニッ
トでは保持器を備えた対物レンズが電磁システムに懸架
されている。このシステムは、対物レンズが走査ユニッ
トの動きにほぼ追従し、換言すればこのレンズと走査ユ
ニットの他の要素との物理的接触がなければ走査ユニッ
トの中ではほぼ固定的位置を占め、すなわちこの対物レ
ンズは浮動であることを保証している。この結果、対物
レンズの位置または動きは所望しない共振に影響される
ことはなく、この共振は対物レンズが走査ユニットに例
えば機械的または弾性的手段で懸架されている場合は重
要な役割りを演する。対物レンズの電磁的な懸架または
支持は対物レンズによって形成された走査スポットの安
定性に非常に有用である。

対物レンズが走査ユニットの動きまたは振動に追従すべ
く要求される時は、光線ビームの主光線に対する対物レ
ンズの並進位置やその主光線の方向に対するこのレンズ
の光学軸の角度位置を検出したりこれらの位置を補正し
たりするような手順をとらねばならぬ。

特許公報に公開されたヨーロッパ特許出願明細１第０．
０７０，０７０号には、対物レンズ用電磁懸架システム
のある例が記載されていて、この例では装置の動作中対
物レンズが浮動状態にあるのみならず並進位置および角
度位置を補正するようセットされる方法でシステムの磁
気コイルが並進位置および角度位置信号によって制御さ
れる。これに必要な制御信号を得るために、反射プリズ
ムが前述の米国特許明細書簡４，４２５，０４３号によ
れば対物レンズまたはそのマウンティングの周囲に配置
されていてもよい。このプリズムは別の並進位置および
角度位置検出システムの部分を形成し、さらに光線源と
少なくとも別の検出用の光線感知検出システムを具えて
いる。そのプリズムは光線源により発生されるビームを
検出システムへ反射し、このビームを２つのサブビーム
に分割し、それらは各々少なくとも２つの検出器の別の
組によって受取られる。２つのサブビームにわたる光線
分布およびそれ故検出器出力信号はプリズムのく従って
光線ビームの固定位置と配向に対する対物レンズの）並
進位置および角度位置により決定される。

公知の並進位置および角度位置検出システムは付加的光
線源のようなある特定な準備を必要とする。更に、シス
テムは種々の検出器信号間、それ数種々の制御ループ間
の漏話を示すかもしれず、これは全並進位置および角度
位置検出システムを不安定にするかもしれない。更に公
知の並進位置および角度位置検出システムは対物レンズ
の光軸を横切る平面に関してプリズムの特定の位置につ
いてのみ動作する。公知のシステムでは対物レンズがそ
れ自身の軸のまわりに回転できないことを保証したり、
プリズムの位置が補正され得るよう対物レンズの軸のま
わりのプリズムの回転を検出る付加的検出器を備えたり
することが必要である。

この発明の目的は、対物レンズの２つの並進および２つ
の軸回転運動の独立測定を可能とし、走査ユニットでの
少数の簡単な準備のみを必要とし、対物レンズのその軸
のまわりの回転に影響されない並進位置および角度位置
検出システムを提供することにある。この目的のため本
発明は、前記並進位置および角度位置検出システムが、
対物レンズに対し中心をおきかつ固定された円錐リング
ミラーと、そのミラーから反射された光線の通路に配置
されかつ環状ストリップにより分離され各々が４象限に
分割された２つの検出器を具える光線感知検出システム
とを具えることを特徴とするものである。

対物レンズの並進位置および角度位置検出のため対物レ
ンズの開口に落ちず走査スポットに寄与しない装置の光
線源からの光線のその部分が使用され、それで位置検出
目的に別の光線源を提供する必要がない。この光線は環
状光線スポットを形成するよう円錐ミラーによって反射
され、その平均直径は光線感知検出システムの環状スト
リップのそれと一致する。このシステムは簡単な形態で
基板上に集積化できる。円錐ミラー従って光線ビームの
主光線を横切る２つの軸のまわりの対物レンズの傾斜と
これらの軸に沿う円錐ミラーの変位は各々検出システム
にわたる光線分布の強度中心の変位をひきおこし、それ
でこれらの変位と傾斜はお互いに独立に検出される。ビ
ームの主光線のまわりの円錐ミラーの回転は円錐ミラー
がリング形であるため検出信号には影響しない。

この発明の本質的な形態は円錐リングミラーが対物レン
ズに対して固定の並進位置および角度位置を有すること
である。光学的走査ユニットの実施態様は、前記円錐リ
ングミラーが対物レンズの保持器に接続される要素であ
ることを特徴とするものである。

また光学的走査ユニットの他の実ＩＡ態様は、前記円錐
リングミラーが対物レンズのレンズ要素の斜めの持上げ
縁部（ｒａｉｓｅｄ　　ｅｄｇｅ　　ｐｏｒｔｉｏｎ　
）ｔ’構成され、その持上げ縁部が反射層を備えている
ことを特徴とするものである。この実施態様では対物レ
ンズの唯一の要素である前記レンズ要素の持上げ縁部は
、このレンズ要素の製造中にすでに形成され、それでこ
の持上げ縁部はただ反射層を備えればよい。

１ｍと価格の点で光学的走査ユニットの対物レンズは１
個のレンズ要素のみを具えていることが好ましい。この
様なレンズは１つまたは２つの非球面屈折面を有するこ
とが要求される。この様なレンズ要素の許容できる価格
での大ｍ製造は、その内側表面形状がレンズ表面の所望
の形状と逆であるレンズダイを使用してのみ可能である
。かかるダイの手段で全く透明なプラスチックで形成さ
れるレンズ要素を製造することが可能である。しかしな
がら、プラスチックが正確な軟化状態に置かれ、レンズ
ダイの手段で所望の形状が与えられ、その後硬化される
ことが好ましい。このプラスチックは紫外線硬化合成樹
脂でよい。

対物レンズが光線源に面する表面に非球面外側形状を有
するプラスチック層を備える透明体の形をした１つのレ
ンズ要素を備える光学的走査ユニットの好適な実施態様
は、前記持上げ縁部が前記のプラスチックからなること
を特徴とするものである。

走査ユニットは更に、前記光ＷＡ感知検出システムの検
出器が環状であることを特徴とするものであってもよい
。検出器の表面面積は現在小さいから、これら検出器は
すみやかに応答し、並進位置ならびに角度位置検出シス
テムは例えば走査ユニットの所望しない反射の結果生じ
るにせの光線からさらに免除されている。

本発明に関する並進位置および角度位置検出システムを
使用することによって、走査ユニットが並進位置および
角度位置検出システムにより供給されるサーボ信号を対
物レンズの変位と傾斜に変換する動作手段（ａｃｔｕａ
ｔｉｎｇ　　ｍｅａｎｓ　）を備えていれば、磁界中に
懸架された対物レンズを正確にその並進および角度位置
に固定させて保持することが可能である。

本発明の他の特徴はそれ故この目的に特に適合した電磁
動作装置との並進位置および角度位置検出システムの組
合せに関する。この特徴によれば走査ユニットは、前記
動作装置が対物レンズにしっかりと接続される環状の永
久磁石と少なくとも各々３つの固定磁気コイルの２つの
組とを具え、その第１の組のコイルが光線ビームの主光
線を横切る第１の平面に配置され、その第２の組のコイ
ルが第１の平面に平行な第２の平面に配置されることを
特徴とするものである。

この動作装置はまた軸位置すなわち光線ビームの主光線
に沿う位置、それ数対物レンズの集束を補正することが
できる。この様な補正は、円板形レコードキャリアが走
査され、走査装置と走査されている情報面の点との間の
軸方向距離が変更できるときに要求される。集束制御信
号はすでに通常の走査ユニットにある集束誤差検出シス
テムにより供給され、対物レンズ用並進位置および角度
位置検出システムにより供給されない。

情報面と走査ユニットの間の軸方向距離の変化は比較的
大きく、それは対物レンズの軸位置の補正が比較的広い
範囲にわたって可能であらねばならぬことを意味する。

対物レンズシステムと環状磁石の磁気コイルの２つの組
の間の軸対称位置からのより大きな変位は、その結果、
対物レンズの特定な傾斜の特定な変位を得るために特定
なコイルが付勢される時、所望の方向への力に加うるに
他の方向への所望しない力が発生し、それは磁気コイル
により発生する所望しない方向への力が最早やお互いに
キャンセルしないからである。これは動作の漏話として
後述する漏話を発生し、検出器漏話として後述する検出
器間漏話とは異なる。

動作漏話を削減するために、本発明に関わる走査ユニッ
トは、光線ビームの主光線に沿う対物レンズの位置を検
出する軸位置検出システムを備え、前記検出システムに
より供給された信号が磁気コイルに印加されることを特
徴とするものである。

これは各磁気コイルを流れる電流、それ故このコイルに
より発生する力が、磁気コイルの２つの平面の中間の軸
中心位置に対する対物レンズと環状磁石の実際の軸位置
を補正するかあるいは重み付けをすることを保証する。

走査ユニットの好適な実施態様は、前記軸位置検出シス
テムが第１の制御信号を磁気コイルの第１の組に、第２
の制御信号を磁気コイルの第２の組に供給する信号発生
器を具え、その信号は同じ振幅と周波数を有するが位相
が反対であり、対物レンズを光線ビームの主光線を横切
る２つの軸の１つのまわりに周期的に傾斜させること、
およびその振幅と位相が磁気コイルの配置された２つの
平面間の中間に位置する１つの平面からの環状磁石の軸
中心の変位の大きさと方向を表わす周期信号に周期的傾
斜を変換する並進位置および角度位置検出システムの要
素を前記軸位置検出システムが具えることを特徴とする
ものである。

付加的検出機能はその時付加的要素の最小の数の手段で
得られ、適切な使用がすでに走査ユニットにある装置か
ら作られる。

光学的走査ユニットは丸い円板形レコードキャリアの情
報面で情報を読取りおよび／または記録する装置として
使用するのに非常に適切である°。

かかる装置は、分離要素が前記対物レンズと前記光線源
間に、円錐リングミラーで反射された光線を光線源によ
り発光された光線から分離するために配置されることを
特徴とするものである。

円錐リングミラーの開口から現われる光線は例えば円板
形レコードキャリアの実際の走査に使用される。このレ
コードキャリアは光線透過または光線反射情報面を有す
る。後者の場合、情報面により反射される光線は前記分
離要素を介して光線感知情報検出器に向けられる。複数
の副検出器を備えるこの情報検出器は、並進位置および
角度位置検出システムの光線感知検出システムより他の
場所に配列される。しかしながら好適な光線感知検出器
は情報面により反射される光線を電気信号に変換するた
め並進位置および角度位置検出システムの環状内部検出
器の内側に配列される。読取られる情報に加えて、この
信号はレコードキャリアの情報トラックに対する走査ス
ポットの位置の情報を含んでいる。

第１図に示された走査ユニットは、例えばダイオードレ
ーザ−の様な光線源１、コリメータレンズ２および保持
器４にマウントされている対物レンズ３から構成されて
いる。コリメータレンズと対物レンズ双方は複数のレン
ズ要素を備えているが、少なくとも１つの非球面屈折面
を有する単一レンズ要素を備えることが好ましい。

光線源から放射された発散読取りビームｂはコリメータ
レンズによって平行ビームに変換され、そのビームは対
物レンズ３の開口を適当な態様で占める。対物レンズは
円板形レコードキャリア３０の情報面３１上に例えば１
μｌの直径を有する回折制限光線スポット（ｄｅｔｒａ
ｃｔｉｏｎ　−ｌ１ｍ１ｔｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎ　　
５ｐｏｔ）を形成スル読取すｌ：’−ムヲ集束し、その
小部分は第１図の放射状断面で示されている。情報は渦
状トラックを構成する同心トラック３３か準同心トラッ
クに配列されている。この情報は、示されていないが、
多数の光学的に検出可能な情報領域からなり、それは中
間ＷＡ域によって互違いになっている。情報面３１はレ
コードキャリアの上側に位置するのが適当であるので、
読取りビームｂはそれが情報面に到達する前にレコード
ギヤリアの透明基厳３２を横切る。更に、情報面は光線
を反射するのが適当であるから、読取りビームは光線源
に向って反射される。

レコードキャリアは走査ユニットに対して回転するから
、情報面によって反射したビームは情報面のシーケンス
および読取られるべき情報トラック中の中１［域に応じ
て時間変調される。変調されたビームを光線源によって
放射されたビームから分離するために、分離要素６は光
線通路中に配列され、この要素は例えば半透明ミラーあ
るいはビーム分割プリズムであり、これは偏向に敏感で
あるかそうでなくてもよく、かつそのインタフェース７
は光線感知情報検出器１１に少なくとも光線の一部分を
反射する。例えばフォトダイオードの形をした情報検出
器は、インタフェース７に対して鏡面反転されたダイオ
ードレーザ−射出面と一致する平面１０に配列されるの
が適宵である。情報検出器１１は変調された読取りビー
ムを電気信号に変換し、これは表示に適当な信号を形成
するため公知のやり方で処理され、レコードキャリアに
蓄積された情報のタイプに従って別のやり方で再生され
るか処理される。情報の性質および情報検出器からの信
号の処理は本発明の範囲外であり、更に詳しくは議論し
ない。

対物レンズ３が、このレンズと走査ユニットの他の要素
の間に何の物理的接触無しに走査ユニットの運動に従う
ことを可能にするために、対物レンズは電磁システムで
懸架され、これについては第５図と第６図を参照して詳
細に説明されよう。

このことは、対物レンズの中心Ｍと図面の平面内のＸ軸
および図面の平面に垂直なＹ軸、そしてこれ等２つの軸
のまわりの対物レンズの傾きに沿うビームｂの主光線り
の間の偏りを測定する並進位置および角度位置検出シス
テムの使用を必要とするから、並進位−および角度位置
からのその様な変位は制御システムによって取除くこと
ができる。

第１図の右手部分に示されたＸＹＺ座標系の原点は実際
には点Ｍに置かれているから、Ｚ軸は主光線りと一致し
ている。この軸に沿う方向はまた軸方向と定義されよう
、、Ｘ軸についての対物レンズの傾きは傾斜角αで、そ
してＹ軸についての傾きは傾斜角βによって表わされよ
う。Ｘ軸とＹ軸は、例えば情報平面内では、それぞれ半
径方向と切線方向に平行に延びている。

本発明によると、並進位置および角度位置検出システム
はリングミラー５を具え、これはそのミラーがまた円錐
形である対物レンズに固定されており、すなわち反射面
は主光線りおよび平面１０に配列され、かつ第２図の正
面図に示されたく第１図の線ＩＩ　−ＩＩ’　について
の部分）光線感知検出システム９に対し９０″　と異な
っている角度で配列されている。円錐リングミラー５は
、開口８内に落ちるが分離要素６（これは検出システム
９に光線の一部分を反射する）に対し対物レンズの開口
の外に落ちる放射ビームｂの部分を反射する。環状放射
パターンがこのシステム上に形成される。光線感知検出
システム９は２つの検出器リングから構成され、これは
中間リング１２によって隔離され、かつ各々はそれぞれ
４つの検出器１３．１４．１５．１６および１７．１８
．１９．２０で構成されている。環状放射パターンは第
２図の破線の円２１で示されている。

この放射パターンの平均直径は中間リング１２の直径に
等しい。

８つの検出器間のパターンの放射分布は円錐リングミラ
ー５および対物レンズの並進位置および角度位置に依存
している。Ｘ軸あるいはＹ軸のまわりの傾いた位置は、
矢印２２と２３それぞれで指示された方向にシフトして
いる環状放射パターンとなっている。Ｘ軸とＹ軸に沿う
ミラー５のシフトは、Ｘ軸に沿う変位の場合には検出シ
ステムの左手の部分が右手の部分より多い光線か少ない
光線を受は取る様に環状放射パターン内の放射分布の変
化と言う結果となっている。と言うのは、ビーム内に位
置しており、かつ開口８によって留まっている２つの半
透明ミラーの部分が最早や同一でないからである。同様
に、検出システムの上側部分はＹ軸に沿う運動の場合に
は、より多くの光線あるいはより少ない光線を受けるで
あろう。

もし検出器１３〜２０からの信号が対応するインデクス
を持つＳによって表わされるなら、Ｘ軸およびＹ軸に沿
う変位とこれ等の軸のまわりの軸回転運動は次式で示さ
れよう。

ｓｘ　＝　ｃｓ鴻＋Ｓ　＋ｓ　＋　Ｓゆ＋Ｓつ）−（Ｓ
ｎ＋Ｓｗａ＋Ｓｎ＋５ｚ） ｓｙ　＝　（Ｓｎ　＋Ｓ＋４＋Ｓｎ　＋Ｓｎ　）−（Ｓ
＋ｓ＋Ｓｍ＋Ｓｍ’＋５２ｏ） Ｓα＝　（Ｓｏ　＋Ｓ）ｌ　＋Ｓａ　＋５２ｏ）−（Ｓ
ｎ＋Ｓ、０＋Ｓ＋ｓ＋Ｓ＋ａ） Ｓ／３−（ＳＩ４＋Ｓ＋ｓ＋Ｓｒ＋＋５２ｏ）−（Ｓｔ
ｅ　＋Ｓｉ　＋Ｓ口＋Ｓｍ） 個々の検出器信号は電子回路によって合成信号Ｓｘ、Ｓ
ｙ、Ｓ　　、Ｓβを形成する様に処理でき、α この電子回路の１例は第３図に示されている。多数の加
算器回路（４０〜４７および５０〜５７）と多数の減算
器回路（４８，４９，５８，５９）から構成される装る
この回路の動作は図面から明らかであり、これ以上説明
する必要は無い。合成信号Ｓｘ　、　Ｓｖ　。

Ｓ（ｉ、Ｓβはお互に独立であり、何の相互漏話も示さ
ないので、種々の変位と傾斜角はお互に独立に検出でき
る。Ｚ軸のまわりの対物レンズの回転は環状放射パター
ン２１の変化を生じないので検出器信号に影響しない。

Ｚ軸に沿う対物レンズの変位はまた放射パターン２１に
何の影響も持っていない。

走査ユニットにおいて、この信号は電磁懸架システム中
の磁気コイルを駆動するのに用いられている。この様に
して対物レンズの並進位置および角度位置は、走査ユニ
ット内の固定位置を占めている複合検出器１３〜２０の
並進位置および角度位置にロックされ、従って読取り装
置の動作の間、対物レンズは走査ユニット内で正しい並
進位置および角度位置を取る様に常に制御されている。

これに対する要求条件は、円錐ミラーが対物レンズに対
して固定した並進位置および角度位置を持つと言うこと
である。この目的に対して、第１図に示されたように、
ミラー５はマウンティング上の対物レンズ保持器４の部
分を形成し、その中で対物レンズは固定して配列されて
いる。代案としてこのミラーに別の要素を用いることも
可能であり、この要素は対物レンズ保持器の外部あるい
は内部に留められている。対物レンズ３に対する環状ミ
ラー５の並進位置および角度位置を正確にロックする魅
力ある可能性は、このレンズがレプリカ処理に従って製
造されている場合に得られる。

上述の走査ユニットにおいて、複数の要素からなる対物
レンズは１つのレンズ要素しか具えない対物レンズによ
って置換えられることは長いこと知られていた。しかし
、球面屈折面の代りに、このレンズ要素はレンズ収差に
適当な補正を与えるために非球面屈折面を持つ必要があ
る。受入れられる価格で固有の表面形状を持つその様な
単一対物レンズが大量に製造できるために、例えば２つ
の球面屈折面６１と６２を有する例えばガラスの透明体
あるいはプリフォーム６０を用いることが既に提案され
ている。適当な軟化状態のプラスチック材料はこれ等の
表面の一方あるいは双方にデポジットされている。この
プラスチック材料は熱硬化性プラスチックであるが、代
案として紫外線重合性合成樹脂でもよい。プラスチック
材料が表面にデポジットされた侵、その形状が所望のレ
ンズ形状のネガであるダイが材料の中に圧入される。そ
のあと材料は硬化され、ダイは取除かれ、従って非球面
形状６４を有するプラスチック層６３を備えるレンズが
得られる。その様なレンズはポリッシングの様なそれ以
上の操作を受ける必要は無い。

本発明によると、対物レンズが製造されるダイは、非球
面層６３に沿って、斜めに切られた面（ｂｅｖｅｌｌｅ
ｄ　　５ｕｒｆａｃｅ　）６６を有する持上げられた縁
部６５が形成される様に適合させることができる。

対物レンズの作成後、面６６は合成円錐リングミラーを
持つ対物レンズを得るために、例えば蒸着によって反射
コーティング６７を備えなくてはならない。持上げられ
た反射縁部はレンズ表面上に形成され、これは光線源に
最も近く位置しているが、しかし代案として他のレンズ
表面上に形成されてもよい。

代案として、全対物レンズは所望の形状を有するダイに
よって当面プラスチックから成形されよう。レンズ表面
を製造するのに使用されたダイはその縁部は凹みをもっ
て形成され、従ってこのように製造されたレンズは斜め
に切られた内面を持つ持上げられた縁部で形成されるこ
とになる。もしガラスプレフォームが使用されると、先
に述べられたレプリカレンズは温度変動とか、湿気の如
ぎ他の環境の影響を免かれると言う利点を有している。

走査ユニットが複数のレンズ要素を含む対物レンズを具
え、かつ光線源に面する最後のレンズの表面が非球面表
面を有し、かつ合成円錐リングミラーを持つことは明ら
かである。代案としてこのミラーは他の１つのレンズ表
面の上に配列されてもよい。

第１図に示された様に、情報検出器１１は並進位置およ
び角度位置検出器の複合検出器の内側に配列され、そし
て集積回路の製造に対する公知でありかつ非常に精密な
技術を用いて上記のシステムと共に１つの基板上に集積
されよう。情報検出器はレコードキャリア上に蓄積され
た情報を表わす信号のみ供給する単一検出器を具えよう
。代案として、情報検出器は副検出器に分割され、これ
は情報信号に加えてトラッキング信号の様なυ１１１１
信号もまた供給する。

トラッキング信号は、レコードキャリア３０上の切線方
向に対応する第２図の破線２５によって示される様に、
検出器１１を２つの副検出器１１ａ　、　１１ｂに分割
することによって得られる。副検出器１１ａと１１ｂの
出力信号の差は、読取りスポットＶの中心と読取られる
べき情報トラックの中心線の間の偏りの大きさと方向に
ついての情報を含んでいる。

トラッキング信号が発生できる態様は本発明の範囲外に
なり、詳細には説明されないであろう。１例として米国
特許明ｌｌｌ５第４，４２５，０４３号が参照され、こ
こで上記のトラッキング信号発生方法に加えて、集束エ
ラー信号発生法が記載されている。

本発明による走査ユニットでは、最後に述べられた方法
から類推して、主ビーム、すなわち例えば半透明ミラー
によって検出器１１に入射するビームからプリズム６に
よって反射された主ビーム光線の一部分を分離すること
は可能である。例えば屋根型プリズム（ｒｏｏｆ　　ｐ
ｒｉｓｍ　）　６によってこの様に分離された部分は２
つのサブビームに分割され、そのサブビームは屋根型縁
部を横切る線に配列された３つあるいは４つの光線感知
検出器上に入射される。集束エラー信号は２つの外側検
出器の和信号と２つの内側検出器の和信号との間の差に
よって与えられる。

放射スポット■を情報トラック上に中心を置いたままに
保つために、読取り装置は粗い制御と細かい制御を具え
ている。粗い制御目的に対し、第１図に示された走査ユ
ニットはレコードキャリアに対して半径方向にそのまま
移動しよう。この目的で要素１，２，３．６．９および
１１は１つの管状保持器の内側に配列され、この保持器
は軸回転アームあるいは直線的に移動可能なスライドに
よって半径方向に移動可能である。細かい制御は、例え
ば第１図に示されていない軸回転ミラーによるか、ある
いは対物レンズをＸ方向か半径方向に小さい距離にわた
って移動することにより実行されよう。米国特許明細書
筒４，４２３，４９６号に記載されている様に、この細
かい制御は読取りビームの主光線りが光線スポットＶの
中心と読取られているトラックの中心線との間の偏りと
独立に検出器１１ａと１１ｂに対して変位されていると
言う結果となる。これはオフセットと規定されているエ
ラーをトラッキング信号中に導、入する。米国特許明細
書筒４，４２３，４９６号に記載されている様に、この
エラーは対物レンズの半径位置に比例している信号を用
いて検出器１１ａと１１ｂによって得られるトラッキン
グ信号の補正で除去することができる。本発明による走
査ユニットにおいて、この信号Ｓ×は並進位置および角
度位置検出システムによって既に供給されているから、
米国特許明細書筒４，４２３．４９６号による装置とは
違ってどんな分離システムもこの目的に必要とされてい
ない。

光線反射情報面（ｒａｄｉａｔｉｏｎ　−ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　　５ｕｒｆａｃｅ　
）を有する光学的レコードキャリアがダイオードレーザ
−によって読取られる場合、その様なレーザーのフィー
ルドバック効果を使用できる。情報構造によって変調さ
れたビームはダイオードレーザ−によって発出されたビ
ームから分離されないが、しかし先に述べられたビーム
はダイオードレーザ−とレーザー共振空洞で生成された
光線とのインタフェースに再入射される。その結果、ダ
イオードレーザ−によって発出されたビームは読取られ
ている情報に従って変調される。この変調はダイオード
レーザ−の裏側に配列された光線感知検出器によって検
出でき、それから光線が瑛出し、それはダイオードレー
ザ−の前側から現出する光線と相関を持っている。

フィードバック効果の他の重要性は、ダイオードレーザ
−の電気抵抗が読取られている情報に従って変化すると
言うことである。この変化の検出はレコードキャリア中
に蓄積された情報の読取りの別の可能性である。

本発明による並進位置および角度位置検出システムはフ
ィードバック効果を使用する走査ユニットで用いられよ
う。その様な走査ユニットは、分離要素６が不要であり
、情報検出器１１の機能がダイオードレーザ−１によっ
て実行され、そして並進位置および角度位置検出に対す
る光線感知検出システム９がダイオードレーザ−１の近
くに配列されていると言う点について第１図に示されて
いるものと異なっている。

更に、本発明は伝送において光学的レコードキャリアを
読取る装置で用いられよう。その様な装置では、情報検
出器は、第１図において示された様に、上側に配列され
ている、光線源から遠く離れているレコードキャリアの
他の側に配置されている。この検出器は最早検出システ
ム９と統合することはできない。この検出システムは第
１図に示された位置に配列されていてもよいし、あるい
はまたダイオードレーザ−の近くに配列されていてもよ
い。

対物レンズを正しいＸ位置およびＹ位置に維持し、かつ
対物レンズ軸をＺ軸に平行に維持するために、複数のコ
イルからなる電磁システムが使用され、それに対し並進
位置および角度位置検出システムから信号３ｘ、Ｓｙ、
Ｓａ、Ｓａが印加されている。ヨーロッパ特許出願用０
．１０３，９２９号は、この対物レンズによって形成さ
れた光線スポットが正しい半径位置および切線位置で情
報面に入射する様なやり方で、光学的レコードキャリア
を読取る対物レンズが移動されかつ傾斜する電磁システ
ムについて記載している。本発明によると、類似の電磁
システムは対物レンズを光線感知検出システム９に対す
る正しい並進位置および角度位置に維持するために用い
られよう。

第５図は電磁システムの平面図であり、第６図は線Ｖｌ
−Ｖｌ’　についてのこのシステムの断面図である。こ
れ等の図面において、番号３は対物レンズを、そして番
号４はその保持器を示している。

永久磁石材料のリング７０がその保持器に留められてい
る。このリングは２つの軸方向にシフトされた平面に配
列されている少なくとも６つの固定磁気コイルの磁界中
に置かれている。３つの磁気コイル７１．７２．７３が
第５図の平面図中に見ることができる。先に述べられた
組の磁気コイルの下に置かれ、従って見ることのできぬ
第２の組の磁気コイル７４．７５．７６は同じ形状を有
している。磁気コイルは永久磁石７０の３次元磁界に従
って正確な形状を持つのが適当であるから、ローレンツ
力は可能な限り大ぎい。３つの代りに、各平面内に４つ
の磁気コイル、すなわち全体で８つの磁気コイルを具え
るこもできる。電磁シスタテムの構造の詳細に対して、
ヨーロッパ特許出願用０．１０３，９２９号が引用され
る。上記の出願は、特定の制御信号を印加することによ
って、如何にしてＸ方向かＹ方向の特定のコイル変位あ
るいは対物レンズのＸ軸かＹ軸のまわりの傾きが得られ
るか、およびまた如何にして対物レンズが軸方向に移動
できるかについて記載している。そのコイルを通し、か
つその位相で対物レンズの特定の変位あるいは軸回転運
動を得るために電流が流されねばならぬところのヨーロ
ッパ特許出願用０．１０３，９２９号中の表において、
信号Ｓｘ、Ｓｖ　　Ｓ　　、Ｓａに比例する電ｐ　　　
α 流がそこに示された各運動に対して上記の表の適当な点
に挿入されなくてはならない。対物レンズの軸変位に対
する電流は、例えば米国特許明細書筒４，４２５，０４
３号に記載された装置の様なありふれた集束エラー検出
装置によって供給される集束エラー信号に比例している
。

５つの可能な運動の各々に対して、少なくとも２つの磁
気コイルが反対位相の信号で駆動されているから、大き
な移動に対してローレンツ力の小さい変化しか起らない
。この電磁システムにおいて、種々の駆動はお互に正し
く隔離されており、これは５つの制御システムの高い安
定性を保証している。

ここに記載された走査ユニットは回転円板形レコードキ
ャリアの読取りに使用される場合、対物レンズと情報面
の間の軸距離の比較的大きい変動が起ろう。読取り装置
中の変動、レコードキャリアか回転軸の傾斜、レコード
キャリア中あるいは特に大型レコードキャリアの場合の
情報面の傾斜位置、レコードキャリアの縁部に向うサグ
によってこれ等の変動は起るであろう。これ等の変動の
補正を与えるために走査ユニットにおける対物レンズの
より大きな軸変位の場合には、種々の動作装置（アクチ
ュエータ）間に漏話が起り、これはアクチュエータ漏話
として引用されている。本発明の別の態様によると、こ
の漏話は走査ユニット中の対物レンズの軸位置の検出、
およびこの様にして得られた軸位置信号によるＸ運動、
Ｙ運動、α傾斜、β傾斜に対する制御信号の補正によっ
て除去することができる。

この追加の制御装置は第７図に示されている。

この図で、対物レンズ３と円錐リングミラー５を除いて
、ブロック７９は第１図の走査ユニットのすべての要素
を含んでいる。対物レンズの周期的な軸回転運動を得る
ために、２つの１８０°位相シフトした周期信号３ｗと
Ｓｗ′を供給する発振器１７が使用されている。これ等
の信号の１つは磁気コイルの上側アレイに印加され、第
２信号は磁気コイルの下側アレイに印加されている。１
つの磁気コイル内で、回転軸に対してお互に反対に置か
れたこれ等の磁気コイルは反対位相で駆動されている。

これ等の信号は例えば円錐リングミラー５を持つ対物レ
ンズ３のＸ軸のまわりに周期的な傾きを生成するから、
並進位置および角度位置検出システムは特定位相の周期
信号である負荷信号Ｓａ′を供給する。この位相は上側
あるいは下側磁気コイルアレイが環状磁石７０および対
物レンズ３に大きな力を及ぼすかどうか、従って対物レ
ンズが平面８０と８１の間で中心位置に対して上向きか
下向きにシフトしているかどうかを示している。信号Ｓ
ｏ′の大きさは中心位置からの変動の大きさに比例して
いる。信号Ｓα′の位相を位相比較器７８の信号Ｓｗ、
３ｗ’の位相と比較することにより、軸位置信号Ｓｚが
得られる。対物レンズと環状磁石の軸位置に対するこれ
等の信号によって附勢されるべきアクチュエータを補正
するために、この信号は信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓ、、Ｓβに
重畳されている。　本発明が読取り装置について説明さ
れていると言う事実は、本発明の範囲がそれに限定され
ていることを意味していない。代案として、本発明によ
る走査ユニットは光学的レコードキャリアの情報を記録
する装置にも用いられ、この装置は原理的には読取り装
置と同じ構造であるがもつと高い光線密度で動作し、そ
の密度は記録されるべき情報に従って変調されている。

この目的で例えば超音波光学変調器の様な変調器は光線
源１と分離要素６の間の光線通路に配列されよう。もし
光線源がダイオードレーザ−なら、この光線源によって
発出された光線は記録されるべき情報に従ってダイオー
ドレーザ−を通って供給された電流の変調によって直接
変調されよう。更に、本発明は走査顕微鏡の様な他の光
学的走査システムに使用され、そして一般的に小型レン
ズを含み、かつ高い映像品質を有する映像装置に使用さ
れ、そこではレンズの映像領域は限定されるであろう。

（要約） 光学的走査ユニットが記載されており、このユニットは
光線源（１）、対物レンズく３）、および走査ユニット
内で対物レンズの並進位置および角度位置を決定するた
めの並進位置および角度位置検出システムを具えている
。このシステムは対物レンズに対して中心に置かれかつ
固定されている円錐ミラー（５）と、ミラーから反射さ
れた光線通路に配列されている光線感知検出システム（
９）を具え、そしてそれは環状ストリップ（１２）によ
って間隔が置かれかつ４つの４象限（ｑｕａｄｒａｎｔ
　）によって間隔の置かれている２つの検出器（１３−
２０）を具えている。

走査ユニットは対物レンズのまわりの環状永久磁石（７
０）と軸方向にシフトした平面（８０，８１）に配列さ
れている少なくとも６つの磁気コイル（７１−７６）を
含む電磁システムを具えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による並進位置および角度位置検出シス
テムを具える読取装置を示している。 第２図はこのシステムの複合光線感知検出器を示してい
る。 第３図はこの検出器からの信号を処理する電子回路を示
している。 第４図は合成円錐リングミラーを持つ対物レンズを示し
ている。 第５図は電磁懸架システムの１例の平面図である。 第６図はこのシステムの断面図である。 第７図は如何にして対物レンズの軸位置信号が得られる
かを示している。 １・・・光線源（あるいはダイオードレーザ−）２・・
・コリメータレンズ　３・・・対物レンズ４・・・保持
器　　　　　５・・・（円錐）リングミラー６・・・分
ｉｌｌ要素（あるいはプリズム）７・・・インタフェー
ス　　８・・・開口９・・・光線感知検出システム １０・・・平面 １１・・・光線感知情報検出器 １１ａ　、　１１ｂ・・・副検出器 １２・・・中間リング（あるいは環状ストリップ）１３
、１４．１５．１６．１７．１ｇ、　１９．２０・・・
検出器２１・・・環状光線パターン　２２．２３・・・
矢印２５・・・破線 ３０・・・円板形レコードキャリア ３１・・・情報面　　　　　　３２・・・透明基板３３
・・・同心トラック ４０〜４．７．５０〜５７・・・加算器回路４８、４９
．５８．５９・・・減算器回路６０・・・透明体（ある
いはプリフォーム）６１、６２・・・球面屈折面 ６３・・・プラスチックＩＩ（あるいは非球面層）６４
・・・非球面形状　　　　６５・・・持上げられた縁部
６６・・・斜めに切られた面 ６７・・・反射コーティング ７０・・・リング（あるいは永久磁石）７１、７２．７
３．７４．７５．７６・・・磁気コイル７７・・・発振
器　　　　　　７８・・・位相比較器７９１９．ブロッ
ク　　　　　８０．８１・・・平面Ｌｒ＞　　　　　　
αフ に 手続補正書 昭和６１年　７　月　２２日 １、事件の表示 昭和ｆｉ１年　特　Ｆｔ−願第１３２８９７　号２、発
明の名称 光学的走査ユニット ３、補正をする者 事件との関Ｖ７−　待Ｗ「出願人 名称　　　ニス・ベー・フィリップス・フルーイランベ
ンファブリケン 電話（５８１）　２２４１番（代表） ５゜ ６、　　ｈｌｉ正の対象　明細占の「発明の詳細な説明
」の欄■、明細書第８頁第８行の「別の検出用の」を「
４つの別の検出器を具える」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光線源と、走査される表面に走査スポットを形成す
   るよう光線源により発生される光線ビームを集束する対
   物レンズと、対物レンズの並進位置および光線ビームの
   主光線に直角に延びる２つの直交軸のまわりの前記レン
   ズの角度位置とを検出する並進位置および角度位置検出
   システムと、並進位置および角度位置検出システムによ
   り供給される制御信号に従つて対物レンズを並進させお
   よび傾斜させる動作装置とを具える光学的走査ユニット
   において、前記並進位置および角度位置検出システムが
   、対物レンズに対し中心をおきかつ固定された円錐リン
   グミラーと、そのミラーから反射された光線の通路に配
   置されかつ環状ストリップにより分離され各々が４象限
   に分割された２つの検出器を具える光線感知検出システ
   ムとを具えることを特徴とする光学的走査ユニット。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の光学的走査ユニット
   において、前記円錐リングミラーが対物レンズの保持器
   に接続される要素であることを特徴とする光学的走査ユ
   ニット。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の光学的走査ユニット
   において、前記円錐リングミラーが対物レンズのレンズ
   要素の斜めの持上げ縁部で構成され、その持上げ縁部が
   反射層を具えていることを特徴とする光学的走査ユニッ
   ト。 ４、対物レンズが光線源に面する表面に非球面外側形状
   を有するプラスチック層を備える透明体の形をした１つ
   のレンズ要素を備える特許請求の範囲第３項に記載の光
   学的走査ユニットにおいて、前記持上げ縁部が前記のプ
   ラスチックからなることを特徴とする光学的走査ユニッ
   ト。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか１つに
   記載の光学的走査ユニットにおいて、前記光線感知検出
   システムの検出器が環状であることを特徴とする光学的
   走査ユニット。 ６、特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１つに
   記載の光学的走査ユニットにおいて、前記動作装置が対
   物レンズにしっかりと接続される環状の永久磁石と少な
   くとも各々３つの固定磁気コイルの２つの組とを具え、
   その第１の組のコイルが光線ビームの主光線を横切る第
   １の平面に配置され、その第２の組のコイルが第１の平
   面に平行な第２の平面に配置されることを特徴とする光
   学的走査ユニット。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか１つに
   記載の光学的走査ユニットは、光線ビームの主光線に沿
   う対物レンズの位置を検出する軸位置検出システムを備
   え、前記検出システムにより供給された信号が磁気コイ
   ルに印加されることを特徴とする光学的走査ユニット。 ８、特許請求の範囲第７項に記載の光学的走査ユットに
   おいて、前記軸位置検出システムが第１の制御信号を磁
   気コイルの第１の組に、第２の制御信号を磁気コイルの
   第２の組に供給する信号発生器を具え、その信号は同じ
   振幅と周波数を有するが位相が反対であり、対物レンズ
   を光線ビームの主光線を横切る２つの軸の１つのまわり
   に周期的に傾斜させること、およびその振幅と位相が磁
   気コイルの配置された２つの平面間の中間に位置する１
   つの平面からの環状磁石の軸中心の変位の大きさと方向
   を表わす周期信号に周期的傾斜を変換する並進位置およ
   び角度位置検出システムの要素を前記軸位置検出システ
   ムが具えることを特徴とする光学的走査ユニット。 ９、特許請求の範囲第１項から第８項のいずれか１つに
   記載の光学的走査ユニットを具えた丸い円板形レコード
   キャリアの情報面で情報の読取りおよび／または記録を
   する装置において、分離要素が前記対物レンズと前記光
   線源間に、円錐リングミラーで反射された光線を光線源
   により発光された光線から分離するために配置されるこ
   とを特徴とする装置。１０、特許請求の範囲第９項に記
   載の装置において、光線感知検出器が情報面によつて反
   射された光線を電気信号に変換するため、並進位置およ
   び角度位置検出ユニットの環状内部検出器の内側に配置
   されることを特徴とする装置。