JP3837784B2 - 光学走査デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体上に記憶された情報を走査し、又は記録媒体上に情報を記録する光学走査デバイス用の方法及び装置に関する。この光学走査デバイスは、走査ビームを提供する放射源又は光源と、走査ビームをフォーカシングして走査スポットを形成する手段と、記録媒体に影響されている走査ビームを受け取るホログラフィック光学素子を有する検出システムとを含む。ＣＤプレーヤ及びビデオディスクプレーヤ、又は対応する記録デバイスに、このような走査デバイスを用いることができる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光学記録媒体を走査するために用いるべきホログラフィック光学素子は公知であって、欧州特許公報第０，３７３，６９９号、第０，３５７，３２３号及び第０，３０５，１６９号を参照すると、走査ビームは、ホログラフィック光学素子によって、情報信号の生成、トラッキング及び／又はフォーカシングのためのビーム要素に分解される。ホログラフィック光学素子は、検出システムの上で、記録媒体から反射される走査ビームの方向を偏向させる格子を含む。格子及び／又はホログラフィック光学素子は、光学走査デバイス内で、特に光学走査デバイスの実現に必要とされる光学素子の数を減らすために用いられる。ビーム偏向手段又はビームスプリッティング手段としての格子を使用する結果、走査ビームの強度がビームスプリッティングと関連して減少され、高次のサイドローブが１つの格子によるビーム偏向と関連して生成される。検出のために複数のスプリットフォト検出器が必要とされ、それらは高い精度で配列されなければならず、かつ情報信号が複数の検出器を用いて得られた信号要素の追加によって形成され、その結果、走査すべき情報を含む走査信号が不都合に影響される。
【０００３】
本発明の目的は、情報信号を取得する点と検出デバイスの点とから、公知の方法及び装置の不都合な点を克服することにある。この目的の態様は、走査すべき素子の分解能と、干渉の抑止とにある。
【０００４】
この目的は、独立請求項に記載された手段によって達成される。効果的な改善及び発展は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
光学空間フィルタを用いることは、本発明の１つの態様であって、例えばデジタルビデオディスクプレーヤのような高解像度走査デバイスの情報信号の取得を改善する。光学空間フィルタを用いることは、情報信号の干渉が除去されるだけでなく、例えばＣＤ内のピットのような走査すべき素子の分解能が増加される。このために走査システム内の検出器は、好ましくはスロットでカバーされるか、又はスロット幅に相当する寸法の検出器を用いる。このスロット幅は、走査すべき素子の最小長と整合される。この整合は、最小ピット長に対するスロット幅を備え、そのスロット幅は、最良の変調のための空間周波数の関数として、標準化された変調転送関数を用いる所定の開口数に対して決定される。
【０００６】
それにより、光学空間フィルタは、走査装置内で、スロット又はカラムの平面内のフォーカスポイントが、記録媒体上で走査スポットの共役イメージとなるように動作する。フォーカスポイントのサイズだけは、イメージング光学システムの拡張によって決定され、走査すべき素子の構造は、スロット面内で再生される。走査すべき素子の構造は、スロット面内で再生され、これらの部分は、スロット又はカラムそれぞれを用いて選択されかつフィルタされる。走査すべき素子のイメージの一部分しか検出器に到着しないように、スロットの幅が選択されるという事実の結果、スロット幅を越えて拡がるイメージの要素及び／又はイメージの残りが、例えば符号間干渉若しくは基板不純物のような干渉を表し、マスクされ、走査すべき素子の分解能が増加される。更なる態様はまた、ホログラフィック光学素子を用いる走査システム内の１つの検出器だけで、走査スポットの全域を投影し、完全な光成分を用いることである。その結果、パワー成分が増加し、複数の素子における相互の調整に必要な要件が削減される。ホログラフィック光学素子ができる限り簡単な構造を有することは、第３の態様として述べられる。光学空間フィルタは、少なくとも１つの格子を有するホログラフィック光学素子を用いて実現されるのが好ましく、その格子は、全検出ビームの１次元である。１次元格子は、その全域に渡って標準規格又は均一の特徴の格子を意味すると理解される。このような１次元格子は、２次元格子を形成するために、更なる格子によってその副領域の１つに追加されるのが好ましい。
【０００７】
１次元格子は、走査ポイント又は記録ポイントに完全に対応する光スポットを形成するために用いられ、情報信号を取得するために用いられる。従って、１つの検出器しか必要とせず、光スポットに整合された形状の結果、同時に干渉光を取り除くために用いられる。光スポットの寸法との整合は、検出器の幅の適切な選択によって、又はスロットによって検出器をカバーすることによって、達成される。原則として、光スポットに整合しない検出器を有するホログラフィック光学素子を結合することもできるが、その結果、情報信号を取得するためにフィルタとして電子イコライザが必要とされる。
【０００８】
原則として、ホログラフィック光学素子なしに走査デバイス内の光学空間フィルタを用いることもできる。しかしながら、広い温度範囲を越えて守られなければならない精度の必要条件のために、このシステムの熱平衡は特別な必要条件に合わせられる。
【０００９】
スプリットすることなしに統合して設計され、１つの検出器しか用いない結果、互いに配列されなければならない素子の数は、有利な方法において削減される。それにもかかわらず、例えば情報信号検出器に対するフォーカシングエラー検出器のように他の検出器に対して調整が必要とされるために、これらの検出器は、１つの平面内での置き換えによる調整を容易にするために、相互に１つの角度で配列されるのが好ましい。
【００１０】
光学ホログラフィック素子に関連する光学空間フィルタの実現は、公知の走査デバイスの熱問題のために特に有効である。
【００１１】
光学空間フィルタの使用は、原則として記録媒体の情報を運ぶ光ビームに限定されない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、図面を参照すると共に、以下の文でより詳細に説明される。
【００１３】
図１において、走査システムは、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの全域に第１の１次元格子Ｇ１を有する１つのホログラフィック光学素子ＨＯＥを有する。第２の格子Ｇ２は、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの副領域だけに設けられ、第２の１次元格子Ｇ２として同様に設けられるのが好ましい。そして、全ホログラフィック光学素子ＨＯＥに渡って拡がる１次元格子Ｇ１を有するこの領域に、格子Ｇ１及び格子Ｇ２を備えている２次元格子を形成する。格子Ｇ１及びＧ２は、フェーズ格子にするのが好ましいが、振幅格子によって形成されてもよい。１次元格子Ｇ１は、結果としてビームｂ２を形成し、そのビームは、走査ポイントを完全に再生し、情報信号を表示し、かつ信号検出器ｄ３だけを用いて検出される。素子全体から発生する光ビームは、ビームｂ２のビームパス内の円によって図１に表されている。サイドローブから又は隣接する走査素子から発生する干渉は、フォト検出器ｄ３の幅を、ビームｂ２によって形成される光スポット径に及び走査すべき素子に整合することによって取り除かれる。この原理はまた、空間フィルタとも称される。情報信号を提供する空間フィルタの特有な使用の結果、走査位置を完全に表す光スポットは、格子から生じる不都合として発生する回折及びスプリッティング損失にも関わらず、ビームｂ２から形成される。光スポット径に及び走査すべき素子に、検出器ｄ３を整合することによる副作用から干渉を取り除くために、この光スポットを有利に用いることができる。ただ１つの検出器ｄ３しか用いないために、検出器の特有な調整は必要とされない。
【００１４】
フォーカシングエラー信号を作り出すために、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの半分は第２の格子Ｇ２を有し、この第２の格子は、第１の１次元格子Ｇ１を有するこの領域に２次元格子を形成する。このホログラフィック光学素子ＨＯＥの半分から発生する光成分即ちビームｂ１もまた、結果として走査ビームの半分しか表していない。これは、ビームパスｂ１内の半円によって図１に表され、２つの検出器ｄ１及びｄ２を備えるフォーカシングエラー検出器へ向けられる。フォーカシングエラー検出器及び情報信号検出器は、１面内に配列されるのが好ましい。それにも関わらず、ビームｂ２によって形成された光スポットに最適な方法で検出器ｄ３の幅を整合することができるために、情報信号を取得するに対して、検出器ｄ２は、フォーカシングエラー信号検出器に対して角度αで、即ち図２を参照して検出器ｄ１及びｄ２の間によって形成された中心線に対して角度αの距離に配列される。光スポットサイズの変更は、特にホログラフィック光学素子ＨＯＥまでの距離によって決定されるけれども、これは１つの平面内の有利な方法で調整できる。これと対照的に図３に説明されるような装置を考えた場合、本発明の思想は特に明確となる。図３は、各々半分の１次元格子を有するホログラフィック光学素子ＨＯＥを含む。しかしながら、この格子は、公知の従来技術に従って、他方の半分に対して方向又は形のどちらかが異なる格子構造を有する。結果として２つの検出ビームｂ３及びｂ４が発生されるけれども、各ビームは、走査ビームの半分しか表さない。これは、図３に、検出ビームｂ３及びｂ４内の半円によって表されている。更に、情報信号に加えてフォーカシングエラー信号を提供することができるように、格子Ｇ３が、検出ビームｂ３内に設けられる。この格子Ｇ３は、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの格子と共に２次元格子を形成する。フォーカシングエラーを表す光スポットは、この２次元格子を用いて図１に類似する方法で形成される。これにより、フォーカシングエラー信号は、公知の二重フーコー方法に対応する検出器ｄ１及びｄ２を用いることによって提供される。提案された解決法に対照して、１次元格子Ｇ１がホログラフィック光学素子ＨＯＥの全域に渡って設けられないという事実の結果、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの半分だけで形成される検出ビームｂ４は、走査ビームの半分しか表さない。従って、走査ポイントは、完全に再生されず、かつ光パワーが削減される。更に、円の配光から生じる光スポットは、半円の配光から生じる光スポットよりも少ない数のサイドローブ最大値を有する。
【００１５】
光学空間フィルタの実現のために、図４に示される確認装置は、光学空間フィルタの使用が、ホログラフィック光学素子を用いる走査デバイスと関連した用途に限定されないことが明らかとなる。図４に表された装置は、高記憶密度を有する記録媒体の光学走査にも原則的に用いられ得る。しかしながら、この装置の不都合な点は、その熱不安定性にある。従って、ホログラフィック光学素子を用いる走査デバイスが好ましい。それにも関わらず、光学空間フィルタの使用から生じる、想到しえない効果の確認は、図４に示された装置で得られている。
【００１６】
図４によれば、ディスクＤから反射されたレーザＬＤからの光は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを介してフォーカシングレンズＦＬへ通され、ビームスプリッタＢＳＰを用いて２つの部分へスプリットされる。第１の部分は、円柱レンズＣＬを介して通され、四分円検出器ＱＤ上にフォーカスされ、これによりサーボ信号が得られる。第２の部分は、空間フィルタを形成するためにスリット又はスロットＳでカバーされた１つの検出器ＳＤ上に偏向される。図４による同じ装置は、空間フィルタを有する走査デバイスと、空間フィルタを有さない走査デバイスとの特徴を比較するためにスリット又はスロットＳなしで用いられる。走査又は情報信号が検出器ＳＤから提供され、図４による装置が、例えば格子Ｇ、コリメータＣ、１／４波長板λ／４、偏向ミラーＭ及び対物レンズＯＬのような、走査デバイスの更なる素子を有する。
【００１７】
スプリット又はスロットＳは、ディスクＤ上の情報トラックに対して直角に配列され、かつ最小ピット長に整合した幅を有する。１５μｍのスロット幅は、０．４８μｍの最小ピット長の場合に用いられるのが好ましい。対物レンズＯＬ及びフォーカシングレンズＦＬの所定の開口数に対する最適なスロット幅は、最良の変調のための空間周波数の関数として通常の変調転送関数を用いて決定される。
【００１８】
偏向デバイス内の光学空間フィルタの使用における有利でかつ想到しえない結果は、図５から８に表されている。光学空間フィルタで作り出される信号のアイ（目、ｅｙｅｓ）が更に開いていることを、図５及び図６の比較から理解できる。これは、高い周波数の信号が、空間フィルタを用いることによってより強くなることを意味する。図７及び図８による時間ｔに対する振幅Ａの図は、パルス幅分布を示す。フィルタされないアイ信号は、不完全に離隔したパルスしか表さず、エラーレートが増加し、デコーディングを誤る。一方で、フィルタされたアイ信号は、鋭く、分離したスパイク又はいわゆるピークを有する。標準偏差は、おおよそ半分まで削減され、振幅は事実上３％だけ増加される。光学空間フィルタ又は検出器ＳＤの前のスリット又はスロットＳを用いて、干渉信号及び干渉成分がマスクされるだけでなく、走査信号が大きく改善される。結果として光学空間フィルタは、例えばデジタルビデオディスクプレーヤのような、高記憶密度を有する記録媒体を走査する光学走査デバイスに特に効果的に用いられる。情報の記録もまた、高い信号品質を必要とするために、用途の分野は、プレーヤに限定されず、同様に記録器を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本方法を実行するための配列の概略図である。
【図２】 検出器の配列の概略図である。
【図３】 公知の走査システムの概略図である。
【図４】 確認配列の概略図である。
【図５】 光学空間フィルタを有しないオシロスコープディスプレイプリントである。
【図６】 光学空間フィルタを有するオシロスコープディスプレイプリントである。
【図７】 光学空間フィルタを有しないオシロスコープディスプレイプリントの振幅／時間分布図である。
【図８】 光学空間フィルタを有するオシロスコープディスプレイプリントの振幅／時間分布図である。
【符号の説明】
ＨＯＥ ホログラフィック光学素子
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ 格子
ｂ１、ｂ２ ビームパス
ｄ１、ｄ２、ｄ３ 検出器
Ｄ ディスク
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＦＬ フォーカシングレンズ
ＢＳＰ ビームスプリッタ
ＣＬ 円柱レンズ
ＱＤ 四分円検出器
Ｓ スリット又はスロット
ＳＤ 検出器
Ｃ コリメータ
λ／４ １／４波長板
Ｍ 偏向ミラー
ＯＬ 対物レンズ

Claims (3)

1. 記録媒体上に記憶された情報を走査し、又は記録媒体上に情報を記録する光学走査デバイス用装置であって、走査ビームを提供する放射源又は光源と、走査スポットを形成するために前記走査ビームをフォーカシングする手段と、前記記録媒体に影響されている前記走査ビームを受信するホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を有する検出システムとを有する光学走査デバイス用装置において、
   前記ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）が、該ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の全域に渡って拡がる１次元格子（Ｇ１）を有することを特徴とする装置。
2. 前記検出システムは、１つの検出器（ｄ３）を有し、その幅は、前記ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の全域に渡って拡がる前記１次元格子（Ｇ１）で形成された光スポットの径に整合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）は、該ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の全域に渡って拡がる第１の１次元格子（Ｇ１）と、前記ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の半分に渡って拡がる第２の１次元格子（Ｇ２）とを有し、
   前記第１の１次元格子（Ｇ１）は、前記記録媒体の情報を表す光スポットを得るものであり、前記第２の１次元格子（Ｇ２）は、前記第１の１次元格子（Ｇ１）と共に２次元格子を形成し、該２次元格子は、フォーカシングエラーを表す光スポットを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

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