JPS63157334A - 光学走査装置 - 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、走査ビームを供給する放射線源、この走査ビ
ームを記録担体に反射するため該ビームの通路内に配設
されたレフレクタ、および前記走査ビームを情報面の走
査スポットに集束する対物レンズを有する、光線によっ
て記録担体の放射線反射情報面を走査する装置に関する
ものである。

情報面の走査というのは、前辺゛て記録された情報面を
読出すための走査と、記録すべき情報に応じて強さを変
調される放射線でこのような表面に情報を記録するため
の光学走査の両方を意味するものと理解され度い。

情報面に位置しかつ情報トラック内に配された情報構造
が設けられた光学記録担体を読出すように意図されたこ
の種の装置は「フィリップス・テクニカル・レビｓ　−
（Ｐｈｉｌｉｐｓ’　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅ
ｗ）　Ｊ第３巻、第７号（１！Ｊ７３年）の第１８６−
１８９頁の記載から知られている。この既知の装置では
、制御光線が水平方向に延在する走査ビームの通路内に
レフレクタが配設され、このレフレクタは、反射された
ビームの中心光線がレフレクタに入射するビームの中心
光線に対し９０°の角度で延在するように前記の走査ビ
ームを反射する。記録担体は放射線源の上方に位置し、
レフレクタと走査ビームの中心光線とは記録担体に対し
て垂直である。走査ビームは、レフレクタと記録担体の
間に配設された対物レンズによって情報面に集束される
。前記のレフレクタは枢動的に配設され、走査されるべ
き情報トラックを走査スポットが絶えず追従するように
走査スポットの円板状記録担体の径方向位置を補正する
のに用いられる。

光学走査装置、特に光学オーディオ記録の読出しに意図
され、ＣＤプレーヤーとも呼ばれる光学走査装置の最近
の開発は、コンパクトで長時間読出しユニットをもたら
したが、この読出しユニットは、例えば「フィリップス
・テクニカル・レビュー（Ｐｈｉｌｉｐｓ’　Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　）　Ｊ第４０巻（１９８２
年）第６号の第１５１−１５５頁に記載されている。放
射線源とすべての必要な光学構成要素および放射線感知
検出システムの両方を有するこの読出しユニット　（ラ
イトペンとも呼ばれる）はピボット支持アーム上に取付
けられ、このアームによって、情報面の走査スポットの
径方向位置を調節することができる。このライトペンの
取付高さは、比較的小さく、例えば４５ｍｍで、現在家
庭用のＣＤプレーヤーとして良く用いられている。

例えばポータプルプレーヤーやカープレーヤーにおける
特別な用途に対しては、光学走査ユニットの取付高さを
かなりの程度迄小さくすることが望ましい。この目的で
、ライトペンに代えて、放射線路の殆んどが水平に延在
しかつ走査ビームを記録担体に垂直に反射するためにレ
フレクタを用いた走査ユニットを使用することができる
。けれども、依然として対物レンズに対するスペースを
取っておかねばならず、このためレフレクタと記録担体
との間の距離の減少には限度がある。

本発明は、取付高さを極端に小さくした光学記録担体用
走査装置を得ることを目的とするものである。

本発明は、対物レンズとレフレクタとが、放射線源に面
する第１屈折面と記録担体に面する第２屈折面とこれ等
の第１および第２屈折面の間に配設された放射線反射面
とを有する１つのレフレクタ−対物レンズ素子に一体化
され、屈折面の少なくとも１つは凸面で非球面であるこ
とを特徴とする。

いわば、対物レンズはこの場合レフレクタに取っておい
たスペースに置かれるので、垂直な放射線路内における
対物レンズ用の別のスペースは最早や必要ない。光学走
査ユニットの取付高さはこの場合レフレクタ−対物レン
ズ素子の高さと対物レンズの作動距離すなわち対物レン
ズのイメージ端におけるレンズ面とこの対物レンズのイ
メージ面間の距離との和によって決まる。この作動距離
は、この場合用いられる対物レンズのタイプに対して小
さく、例えば数ミリメートルである。

本発明は、回折の限られた（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ−
１１ｍ１ｔｅｄ）品質を有する極めて小さなイメージを
形成せねばならない高品質の対物レンズの設計が近年に
至って成功し、このレンズは１つまたは２つの非球面状
屈折面を有する唯１つのレンズより成るという事実を最
適に利用したものである。本発明は、この対物レンズは
イメージング品質に影響を与えることなしに反射性素子
と一体化するのに著しく適しているという認識に基づい
たものである。

別の目的でレンズ素子をレフレクタと一体化するという
こと自体は公知である。参考として例を挙げると米国特
許第３．８５０．５２０号がそうで、この米国特許には
、一方が放射線の人力面を形成し他方は反射性で前記の
入口面に対し４５°の角度で延在する２つの平らな面を
有するプリズムが記載されている。反射された放射線の
通路内に配された前記プリズムの別の面は凸面を有し、
レンズ素子として働く。前記の米国特許にはこのプリズ
ム素子はコンパクトである旨延べられているが、この素
子自体の目的は、放射線源とこの放射線源で放出された
放射線が合焦される点との幾何学的距離を大きくし、放
射線源と合焦点との間にフィルムを配することができる
ようにすることにある。

そのほかに、光学的記録担体の走査装置に１つまたは２
つのレンズ素子を有するプリズムを内蔵することは例え
ば米国特許第４．４１１．５００号より知られている。

けれども、このプリズムは、完全な反射面の代りに半反
射面を有し、記録担体よりのビームを放射線源で放射さ
れたビームから分けることを目的としたものである。こ
のプリズムと一体にされたレンズは平凸レンズで、この
レンズは、そのもとの形を維持しながらプリズムに接着
されるか、或は同じ材料からプリズムと同時に１つの素
子としてつくられる。

光学走査装置の取付高さを低減する目的でこの装置に使
用するだの高品質対物レンズとレフレクタとの一体化は
、前記の参考文献にもその他の公知の文献にも全く開示
されていない。

放射線源とレフレクタ−対物レンズ素子の間にコリメー
タレンズが配設された走査装置の実施態様では、屈折面
の一方は凸面でかつ非球面であり、他方の屈折面は平面
である。

この場合には、欧州特許出願第０．１４６．１７８号に
開示された事実が利用される。すなわち、コリメートさ
れたビームを用いる時には、回折の限られた走査ビーム
は、１つだけが凸面かつ非球面で他方の屈折面は平面で
ある単一の対物レンズによって得ることができる。この
平面は最も傷つき易くないので、記録担体の側に配設す
るのが好ましい。

発散ビームがレフレクタ−対物レンズ素子に入射する別
の実施態様では、第１と第２の屈折面は共に凸面である
。

これ等の実施例においては、レフレクタ−対物レンズ素
子は、平面が反射性でまた凸面がその少なくとも１つは
非球面である２つの部分から成る半球より成る基本形状
を有するのが好ましい。

レフレクタ−対物レンズ素子は全部がガラスより成って
もよい。この場合この素子の光学特性は温度や湿度のよ
うな周囲のパラメータの変化と殆んど無関係である。け
れども、ガラスに非球面を与えるのはやっかいな処理で
ある。若しレフレクタ−対物レンズ素子の全部が透明な
合成材料より成れば、この非球面は、製造時非球状の型
を用いて例えばプレスまたはモールドによってより容易
に与えることができる。けれども、このような素子の光
学特性は周囲のパラメータの変化に左右される。

つくり易さと安定性に限り最適な特性を有するレフレク
タ−対物レンズ素子は、ガラス基体より成り、非球面は
、このガラス基体上に設けられた透明合成材料の層の非
球面外面で形成されることによって得られる。

前記の層の材料は、紫外線を受けると硬化されるポリマ
ーが好ましい。このようなポリマーの例はポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）である。

以下に本発明を添付の図面を参照して更に詳しく説明す
る。

第１図は円形のディスク状の記録担体１を示す。

情報構造は、情報面３に位置しかつトラック方向ｔに中
間領域６と交互に現れる多数の情報領域５より成る。こ
の情報構造は、記録担体の上側にあって基板２を通過す
る走査ビームによって読出されるのが好ましい。この走
査ビームは、例えばＡｌＧａＡｓレーザのような半導体
ダイオードレーザである放射線源７より供給される。

走査ビームｂは、対物レンズ１１によって情報面の走査
スポットＶに集束される。コリメータレンズ８を前記の
対物レンズとダイオードレーザの間に配設し、このコリ
メータレンズが、ダイオードレーザよりの発散ビームを
、対物レンズの瞳孔が適当に満たされてこのため走査ス
ポッ）Ｖが回折制限されかくしてし限られた直径を有す
るような断面をもった平行ビームに変換するようにする
ことができる。読出しビームは情報面で反射され、記録
担体が駆動スピンドルＡで回転されると、読出しトラッ
ク４に記憶された情報に応じて変調される。

例えばハーフミラ−の形のビームスプリッタ−９が放射
線路中に配設され、このビームスプリッタ−は、放射線
源７よりのビームを対物レンズに反射し、記録担体より
の変調されたビームを放射線感知検出システム１０に通
す。この検出システムは、読出しトラックに記憶された
情報に応じて変調される。前記の検出システムは、前述
の［フィリップス・テクニカル・レビュー（Ｐｈｉｌｉ
ｐｓ’Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　）　Ｊ第４
０巻、第６号、第１５１−１５５頁に記載されているよ
うに、読出しトラックに対する放射線スポットの位置誤
差および／または焦点誤差を表わす信号も供給すること
ができる。

公知のように、偏光感知スプリットプリズム（Ｐｏ１ａ
ｒｉｓａｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ−ｓｐｌｉｔｔ
ｉｎｇ　ｐｒｉｓｍ）をハーフミラ−の代りにビームス
プリッタ−として用いてもよい。この場合このビームス
プリッタ−と対物レンズとの間の放射線通路に複屈折板
を設けねばならず、この複屈折板は、記録担体より戻る
ビームの偏光方向を放射線源で放射されたビームの偏光
方向に対して確実に９０°回転する。

放射線Ｒ７で放射され、ビームスプリッタ９で反射され
、コリメータレンズ８を通過するビームｂの中心光線は
１つの水平面内にある。この面内には、コリメータレン
ズ８を通過しそしてビームスプリッタ９で通された帰還
ビームの中心光線もある。走査ビームを記録担体の方向
に略々９０°の角度で反射するレフレクタ１２がコリメ
ータレンズの後ろの放射線通路中に配設されている。こ
の構造の結果、走査装置は、放射線源７、コリメータレ
ンズ８、ビームスプリッタ９および対物レンズが記録担
体を横切る方向に整列された公知の走査システムよりも
その取付高さが著しく小さくなる。

本発明によれば、この取付高さは、対物レンズとレフレ
クタを一体にし、短縮してレフレクタ−対物レンズ素子
と呼ばれる１つの素子にすることによって更に低くされ
る。この素子は第１図に符号１１で示しである。この素
子は、反射面１２のほかに第１と第２の放射線屈折面１
３と１４を有し、これ等の屈折面は夫々対物レンズの人
口面と出口面を形成する。このように、対物レンズは何
れにしてもレフレクタのために取っておかねばならない
スペースに収められるので、レフレクタと記録担体間の
この対物レンズに対する別のスペースは最早や必要ない
。レフレクタ−対物レンズ素子１１と記録担体との間の
距離はかくして非常に小さく保たれる。この距離は対物
レンズの作動距離すなわち対物レンズの像平面とその表
面１４間の距離によって決まる。

第１図に示したように、２つの屈折面１３と１４は、両
方共対物レンズの光力（ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｏｗｅｒ）
の一部を供給するように凸面でもよい。若し屈折面１３
に入射するビームがコリメートされたビームならばすわ
なちコリメータレンズが放射線源７とレフレクタ−対物
レンズ素子１１の間にあれば、屈折面１３と１４の一方
は平面で他方だけが凸面かつ非球面であってもよい。欧
州特許出願第０．１４６．１７８号に記載されているよ
うに、１つの凸面と１つの平面を有する対物レンズは、
凸面が非球面ならば、コリメートされたビームから許容
し得る走査スポットを形成することができる。

第２図は、平面１４と非球面の凸面１３を有するレフレ
クタ−対物レンズ素子の一実施例を断面で示す。この第
２図に示したように、対物レンズ素子の外に面する面１
４、すなわち、汚れることがあるので掃除しなければな
らずしたがって使用者が触れることのできる表面は、平
面である方が好ましい、というのは、最も傷つき易くな
いからである。

レフレクタ−対物レンズ素子に入るビームが発散ビーム
ならば、対物レンズ素子の２つの面は凸面で、その少な
くとも１つは非球面でなければならない。第３図は２つ
の凸面かつ非球面を有するレフレクタ−対物レンズ素子
を断面で示す。この実施態様は、入射するビームがコリ
メートされていても好ましいものである。

レフレクタ−対物レンズ素子に入射するビームがコリメ
ートされていれば、この対物レンズ素子は、凸面が十分
に大きな屈折作用をもちこのため該対物レンズ素子が収
束性であるという前提で、代りに１つの凹面と１つの凸
面を有することもできる。

既に延べたように、屈折面の少なくとも１つは非球面で
ある。つくり易さと許容誤差の点から見れば、２つの面
が非球面である方が好ましい。

レフレクタ−対物レンズ素子は全部がガラスより成って
もよい。この材料は、安定である、すなわち、周囲のパ
ラメータ特に温度および湿度の変化に殆んど影響されな
い、という利点をもつ。けれども、ガラスに非球面を与
えるのはやっかいな処理であろう。代りにレフレクタ−
対物レンズ素子を透明な合成材料より例えばプレスまた
はモールドによってつくることも可能である。所望の非
球面輪郭の鏡像である輪郭を有する型を用いることによ
り、非球面を簡単にレンズ形状と同時につくることがで
きる。けれども従来公知の適当な合成材料はどちらかと
いうと温度と湿度の変化に敏感である。

つくり易さと安定性に限っての最適な妥協案は、第２図
の球面１７と平面１４を有する或は第３図の２つの球面
１７と１８を有するガラス基体１５より成る実施態様で
表される。非球面外郭（第２図の１３および第３図の１
３と１６）を有する合成材料の層（第２図の１９および
第３図の１９と２０）が次いで球面上に設けられる。透
明な合成材料の層は非常に薄いので、この層の屈折率ま
たは形状の変化は、レフレクタ−対物レンズ素子の光学
的挙動に全体として極く僅かしか影響しない。

レフレクタ−対物レンズ素子の基体は半球の形を有する
のが好ましい。この対物レンズ素子は、それ自身は公知
の技法によって簡単かつ安価に得ることかできるガラス
球を用いることによってつくってもよい。例えば、ガラ
スの立方体を用い、これを略々円い球ができるまでドラ
ム内で回すことができる。この球を次いで研磨してもよ
い。このようにして得られた球は次いで半分にカットさ
れ、しかる後カッティングエツジが研磨され、反射被覆
と場合によっては保護被覆が設けられる。

重合性材料、例えば紫外線を受けて硬化する材料が、こ
のようにして得られた反射性半球上の所望の領域に設け
られ、しかる後、非球面の輪郭を有する１つまたは２つ
の型がその上に押付けられる。

次いでこの材料が例えば型を通して露光され、型が除か
れ、これによって１つまたは２つの非球面部分を有する
球が得られる。

本発明は読出し装置だけでなしに記録装置にも用いるこ
とができる。原理的には記録用の装置は第１図の読出し
装置と同じ構造を有する。レフレフク一対物レンズ素子
に入る放射ビームはこの場合記録される情報で変調され
ねばならない。これは、放射線通路内の光変調器により
、或は記録される情報に応じて変調される駆動信号でダ
イオードレーザを駆動することにより実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一体のレフレクタ−対物レンズ素子を有する光
学走査装置の略斜視図、 第２図はレフレクタ−対物レンズ素子の一実施態様の略
断面図、 第３図は別の実施態様の略断面図である。 １・・・記録担体　　　　　２・・・基板４・・・情報
トラック　　　７・・・放射線源８・・・コリメークレ
ンズ　９・・・ビームスプリッタ１０・・・放射線感知
検出システム １１・・・レフレクタ−対物レンズ素子１２・・・レフ
レクタ（反射面） １３、１６・・・非球面外郭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走査ビームを供給する放射線源、この走査ビームを
   記録担体に反射するため該ビームの通路内に配設された
   レフレクタ、および前記走査ビームを情報面の走査スポ
   ットに集束する対物レンズを有する、光線によって記録
   担体の放射線反射情報面を走査する装置において、対物
   レンズとレフレクタとが、放射線源に面する第１屈折面
   と記録担体に面する第２屈折面とこれ等の第１および第
   ２屈折面の間に配設された放射線反射面とを有する１つ
   のレフレクタ−対物レンズ素子に一体化され、屈折面の
   少なくとも１つは凸面で非球面であることを特徴とする
   光学走査装置。 ２、放射線源とレフレクタ−対物レンズ素子の間にコリ
   メータレンズが配設されたものにおいて屈折面の一方は
   凸面で非球面であり、他方の屈折面は平面である特許請
   求の範囲第１項記載の光学走査装置。 ３、レフレクタ−対物レンズ素子の平面は記録担体に面
   する特許請求の範囲第２項記載の光学走査装置。 ４、レフレクタ−対物レンズ素子の２つの屈折面は凸面
   である特許請求の範囲第１項記載の光学走査装置。 ５、レフレクタ−対物レンズ素子は、平面が反射性でま
   た凸面がその少なくとも１つは非球面である２つの部分
   から成る半球より成る基本形状を有する特許請求の範囲
   第４項記載の光学走査装置。 ６、レフレクタ−対物レンズ素子はガラス基体より成り
   、非球面は、このガラス基体上に設けられた透明合成材
   料の層の非球面外面で形成された特許請求の範囲第１項
   乃至第５項記載の光学走査装置。 ７、合成材料は、紫外線を受けることで硬化されるポリ
   マーである特許請求の範囲第６項記載の光学走査装置。