JP2854895B2 - 自動焦点装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的には自動焦点装置に関し、特に、複
屈折性の記録媒体に用いる自動焦点装置に関する。

［従来の技術］ 光印刷装置は、通常レーザダイオードのような放射源
からの放射を、この放射の伝搬方向に対し実質的に直角
な方向へ搬送される放射感受性記録媒体上に集束させ
る。記録媒体上の単位面積当りに書込み可能な量の集束
放射を与えるためには、一般に、印刷過程を通じて連続
的に動作する自動焦点装置を備える必要がある。

自動焦点装置の必要性が十分に認識されているため
に、この技術分野においては、記録媒体上における読取
りおよび書込みを要する応用面において、そのような装
置を備える多くの試みがなされてきた。特に、記録媒体
の表面から反射された放射を受けて、その記録媒体の表
面へ入射する放射とは関係なく、その反射放射を分離し
て解析するそのような自動焦点装置を提供する多くの試
みがなされてきた。特に、1985年９月17日公告の、米国
特許第4,542,492号の第１図に開示されている自動焦点
装置においては、半導体レーザから発射される放射が、
このレーザの接合面による一定方向に沿い実質的に直線
的に偏光している。この放射は、コリメートレンズおよ
び偏光ビームスプリッタを通過する。この偏光ビームス
プリッタは、例えば、２つの接合すなわち接着されたプ
リズムから立方体として作られ、分離すなわち分割表面
が偏光の分割すなわち分離機能を発揮する。すなわち、
その表面は、一定方向の偏りを有する放射を透過せし
め、その一定方向に対し90゜をなす偏光方向を有する放
射を反射する。その結果、偏光ビームスプリッタから出
る放射は、前記一定方向に沿って実質的に直線的に偏っ
ている。

次に、その放射は、入射ビームの偏光方向に対し45゜
をなす高速軸を有する４分の１波長板を通過した後、円
偏光放射となる。この円偏光放射は、対物レンズにより
記録媒体の表面上に集束せしめられる。放射は記録媒体
から反射された後、やはり円偏光になるが、入射した放
射とは逆回転のものである。この反射放射は、対物レン
ズと４分の１の波長板を通過して送り返され、４分の１
波長板を通過すると直線偏光放射に変換され、その偏光
方向は、前記一定方向と90゜をなす。この反射放射は、
次に偏光ビームスプリッタに入射するが、偏光方向が回
転されているために反射されて、光検出器装置に入射す
る。この光検出器は誤差信号を発生し、この誤差信号が
対物レンズを移動させて焦点を維持するために使用され
る。

1987年３月31日公告の米国特許第4,654,519号の第１
図に開示されている動焦点装置は、半導体レーザ源から
発射された放射を、コリメートレンズ、偏光ビームスプ
リッタ、４分の１波長板を通過させた後、対物レンズに
よって記録媒体の表面上に集束せしめている点で、米国
特許第4,542,492号に開示されているものと類似してい
る。対物レンズは支持され、ボイスコイルによってその
光軸に沿って移動せしめられ、焦点調節が行なわれるよ
うになってる。記録媒体から反射された放射は、対物レ
ンズと４分の１波長板を通過し、４分の１波長板を通過
することによって、最初の偏光方向と90゜をなす偏光方
向をもった直線偏光となる。反射放射は次に偏光ビーム
スプリッタへ入射し、偏光方向が回転されているため
に、第１および第２感光領域を有する光検出器へ向けて
反射される。両感光領域からの電気信号間の差に相当す
る差信号がボイスコイル駆動装置に印加され、対物レン
ズの位置を変化させて、最適の焦点を維持する。さら
に、この特許には、差信号を発生するための装置として
従来技術において公知の、ナイフエッジ法の使用が開示
されている。

1977年５月10日公告の米国特許第4,023,185号の第３
図に開示されている自動焦点装置においては、レーザ源
から発射された放射は、偏光ビームスプリッタ、４分の
１波長板を通過した後、対物レンズによって記録媒体の
表面上に集束せしめられる。記録媒体から反射された放
射は、対物レンズと４分の１波長板を通過し、４分の１
波長板を通過することによって最初の偏光方向と90゜を
なす方向の直線偏光となる。次に、この反射光は偏光ビ
ームスプリッタへ入射し、偏光方向が回転されているた
めに、光検出器装置に向けて反射される。この光検出器
は、対物レンズを移動させて焦点を維持するために使用
される誤差信号を発生する。

1982年11月９日公告の米国特許第4,358,200号の第３
図に開示されている自動焦点装置においては、レーザ源
が、図平面に垂直な電界ベクトルをもった直線偏光ビー
ムを発射する。このビームは、（１）偏光感受性分割鏡
をなす前部表面を有する板の前部表面で反射され、
（２）４分の１波長板を通過し、（３）その後、対物レ
ンズによって記録媒体の表面上に集束せしめられる。記
録媒体から反射された放射は、対物レンズと４分の１波
長板を通過し、４分の１波長板を通過した結果、その電
界ベクトルは図平面に平行になる。すなわち、電界ベク
トルは、最初の電界ベクトルの方向と90゜をなす方向を
もつようになる。次に、反射放射は、前記板の前部表面
に入射するが、電界ベクトルが90゜回転されたためにこ
れを通過する。最後に、放射はこの板の第２表面で反射
されて、光検出器に入射する。光検出器は、誤差信号を
発生し、この信号が対物レンズを移動させて焦点を維持
するために使用される。

最後に、1983年４月26日公告の米国特許第4,381,557
号の第１図に開示されている自動焦点装置においては、
第１レーザ源が記録媒体上に記憶されている常法を読取
るのに使用され、約820nmのコヒーレント光を発射する
半導体レーザなどの第２レーザ源が自動焦点調節用に使
用される。第１レーザ源から発射される放射は、ビーム
望遠鏡および第１ビームスプリッタを通過する。その
後、この放射はダイクロイックミラーによって対物レン
ズに向けて反射され、対物レンズは放射を記録媒体上に
集束する。記録媒体から反射された放射は、対物レンズ
を通過してダイクロイックミラーによって第１ビームス
プリッタに向けて反射され、第１ビームスプリッタは、
その放射をさらに光検出器へ向けて反射する。第２レー
ザ源から発射された放射は第２ビームスプリッタ上に集
束せしめられ、第２ビームスプリッタは、これを前記ダ
イクロイックミラーに向けて送る。第２レーザ源からの
放射はダイクロイックミラーを通過して、対物レンズに
より記録媒体の表面上のかなり大きいスポットに集束せ
しめられる。この大きいスポットから反射された放射
は、（１）対物レンズによって集められ、（２）前記ダ
イクロイックミラーを透過し、（３）第２ビームスプリ
ッタによって、第２レーザ源から最初に発射された放射
の伝搬方向と直交する方向に反射され、検出器に入射す
る。

検出器は誤差信号を発生し、この誤差信号は対物レン
ズの位置調整をするためのレンズ移動アクチュエータに
印加されて、第１レーザ源から発射された放射の焦点を
維持する。

以上からわかるように、上述の自動焦点装置は、レー
ザ源と記録媒体の表面との間の光路内にある非対称性を
導入することにより、記録媒体の表面から反射された放
射を記録媒体上に入射する放射から分離しうる事実に基
づいている。しかし、上述の自動焦点装置はまた、反射
放射源が１つしかない、すなわち、記録媒体の表面が１
つしかない、という事実にも基づいている。その結果、
上述の装置は、例えば相異なる材料から成る比較的薄い
２層を含む記録媒体に対し用いるのには適していない。
その理由は、そのような記録媒体は、入射放射の、第１
材料の前部表面からの反射と、第１材料と第２材料との
間の境界にある第１材料の後部表面からの反射とを生
じ、上述の装置はこれらの２表面からの反射放射を分離
し区別することができないからである。従って、上述の
自動焦点装置は、これら２表面の第１のもの、または第
２のもののいずれに対しても焦点を合わせえない。

特に、相異なる材料から成る比較的薄い２層を含む記
録媒体の特殊例、すなわち、厚さ178μｍのマイラシー
トのような搬送材料上にコーテイングされた炭素などの
感熱材料から構成された記録媒体を考察する。動作に際
しては、例えば、実質的に820nmの波長で動作するレー
ザダイオードからの放射が、マイラシートを通過して、
マイラと炭素の裏材との間の境界面上に集束せしめられ
る。放射の一部は炭素の裏材に吸収され、それによって
発生した熱が炭素をマイラに接着せしめる。記録媒体の
この構成のために、放射は炭素の裏材の表面からと共
に、マイラシートの前部表面からも反射される。

実際には、上述の問題は、マイラシートの反射率が炭
素の反射率の数倍大きい事実によって悪化する。例え
ば、実際には、マイラシートから反射される光信号は、
厚さ178μｍのマイラシートの後部の第２表面であるマ
イラー炭素間の境界面から反射される光信号よりも約５
倍大きい。レーザ放射は一方の材料、すなわち炭素の表
面に集束せしめなくてはならないが、その表面は他方の
材料、すなわちマイラにより反射される望ましくない信
号の約1/5の大きさの信号しか反射しないので、実質的
な問題が発生する。さらに、マイラシートは薄いので、
第２表面、すなわちマイラと炭素との境界面による所望
の焦点誤差信号は通常、第１表面、すなわち空気とマイ
ラとの境界面による望ましくない焦点誤差信号上に重な
り、その結果、所望の焦点誤差信号が、望ましくない信
号によって圧倒されてしまうことになる。従って、第２
表面の捕捉および追跡は、従来技術における上述の自動
焦点装置によっては行ないえない。以上のほかに、さら
に考慮しなくてはならないもう１つの事実は、この特定
の応用において使用されている搬送媒体、すなわちマイ
ラが複屈折性のものであることである。

以上からわかるように、複屈折性搬送媒体上に被覆さ
れた放射感受性媒体によって構成された記録媒体に用い
る自動焦点装置であって、光源からの放射を、複屈折性
搬送媒体を通して、複屈折性搬送媒体と放射感受性媒体
との間の境界面上に集束せしめうる自動焦点装置が必要
とされている。

［発明の効果］ 本発明に従って製造された自動焦点装置の実施例例
は、複屈折性搬送媒体と放射感受性媒体とから構成され
る記録媒体を用いる光学装置に使用される。詳述する
と、本発明の自動焦点装置は、放射を、複屈折性搬送媒
体を通して、実質的に複屈折性搬送媒体と放射感受性媒
体との間の境界面に、自動的に集束せしめる。さらに詳
述すると、本発明の自動焦点装置は、複屈折性搬送媒体
と放射感受性媒体との間の境界面からの反射光を選択的
に検出し、複屈折性搬送媒体からの反射光を排除するこ
とによって、複屈折性搬送媒体と放射感受性媒体との間
の境界面の位置に応答する焦点調整信号を発生する。

本発明の自動焦点装置は、その光路内に配置された光
学装置により直線偏光に変換されうる既知の偏りを有す
放射を発生する装置と、この放射を記録媒体上に集束せ
しめる装置とを含む。この放射の収束ビームは相異なる
射出ひとみから複屈折性媒体に入り、複屈折性媒体内に
おいては相異なる光路長を通過する。垂直偏光成分と水
平偏光成分とが相異なる屈折率を有するために、ビーム
内に位相の遅れが生じ、この位相の遅れは収束ビームの
角とともに増大する。その結果、複屈折性媒体と放射感
受性媒体との間の境界面からの反射後に複屈折性媒体を
出る放射は、さまざまな偏光楕円率を有するビームが総
合されたものを含む。しかし、複屈折性媒体の第１表面
からの反射放射は、位相の遅れを生じない。

記録媒体からの反射放射が、既知の偏りを有する放射
を直線偏向放射に変換する光学装置を通過すると、複屈
折性媒体と放射感受性媒体との間の境界面から反射され
た放射は、複屈折性媒体の第１表面から反射された放射
の偏向成分に対して垂直な偏光成分を含むようになる。
この垂直な偏光成分を含む放射が分離されて、本発明の
自動焦点装置の実施例により、自動焦点機能を行なうた
めに使用される。本発明の自動焦点装置の実施例はさら
に、その垂直成分を分離するための装置と、放射が実質
的に複屈折性媒体と放射感受性媒体との間の境界面に集
束せしめられたことを検出するための焦点誤差信号を発
生する装置と、この焦点誤差信号に応答して集束装置の
焦点を変化させる装置と、を含む。

さらに詳述すると、本発明の自動焦点装置は、直線偏
光源、例えば、実質的に直線的に偏光した放射を発射す
るレーザダイオードを含む。このレーザからの放射は、
偏光ビームスプリッタに入射し、これから直線偏光にな
って出る。この直線偏光になった放射は、さらにビーム
スプリッタと、直線偏光に応答して実質的な円偏光を発
生する装置、例えば４分の１波長板と、を通過する。円
偏光になった放射は、集束装置、例えば、記録媒体から
の距離がアクチュエータによって制御される対物レンズ
装置、により、記録媒体上に集束せしめられる。記録媒
体から反射された放射は、そのレンズと前記４分の１波
長板とを通過する。複屈折性媒体の第１表面から反射さ
れた放射は、最初の直線偏光方向と90゜をなす方向に直
線的に偏光して出てくるが、複屈折性媒体と放射感受性
媒体との間の境界面から反射された放射は、最初の直線
偏光方向に対し垂直な偏光方向を有する１成分と、最初
の直線偏光方向と平行な偏光方向を有する他成分とをも
って出てくる。

次に、反射放射はビームスプリッタによって偏向せし
められ、所定の偏光成分を排除するための装置、例えば
偏光ビームスプリッタに入射し、この偏光ビームスプリ
ッタは、上述の垂直偏光成分と平行偏光成分とを分離す
る。複屈折性媒体と放射感受性媒体との間の境界面にお
ける反射によって生じる平行偏光成分は、光検出器へ送
られて焦点誤差信号を発生させる。この焦点誤差信号は
アクチュエータに印加され、適正焦点を維持する。

本発明の他の実施例においては、焦点誤差信号を発生
する装置は、第１および第２光検出器上に焦点を合わさ
れたレンズの前方に配置されたナイフエッジを含む。こ
れらの検出器からの出力信号は互いに減算されて焦点誤
差信号を発生し、この焦点誤差信号は、適正焦点が達成
された時は実質的に０の値をとる。

本発明のもう１つの実施例においては、ビームスプリ
ッタと偏光ビームスプリッタとの位置が並置関係にあ
り、ビームスプリッタは、前述のように偏光ビームスプ
リッタの後方ではなく、その前方に配置され、第２偏光
ビームスプリッタは除去される。この実施例において
は、１つの偏光ビームスプリッタが、（１）レーザダイ
オードからの放射が記録媒体へ向かう途中で通過する
時、直線偏光放射を発生せしめ、かつ、（２）反射放射
内の、最初の直線偏光方向と垂直な偏光成分を排除し、
複屈折性媒体と放射感受性媒体との間の境界面から反射
された放射のみがビームスプリッタへ送られて、検出器
へ向けて偏向せしめられるようにする。

本発明のさらに他の実施例においては、光路内にダイ
クロイックビームスプリッタが配置され、焦点調整機能
のためにのみ使用される光源と、読取りまたは書込み機
能のためにのみ使用される光源と、の利用を可能ならし
めている。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明を詳述する。

添付図面においては、理解を容易ならしめるため、諸
図内の共通要素に対しては同一参照番号が用いられてい
る。

［実施例］ 第１図は、本発明の自動焦点装置の実施例10のブロッ
ク図である。記録媒体20は、厚さ178μｍ（0.007イン
チ）の、商業上マイラ（DuPontの商標）として公知であ
るエチレンテレフタレートの搬送シート21を含む。マイ
ラは近赤外部において高度の複屈折性を示し、750nmと8
50nmとの間の波長範囲において、実質的に1.58に等しい
屈折率を有する。シート21には感熱炭素シート22が被覆
されている。マイラの屈折率の値により、空気−マイラ
の境界面である表面23からの、垂直入射に対する理論的
反射率は約５％になる。また、マイラ−炭素の境界面で
ある表面24の理論的反射率は約１％になる。実験的研究
の結果、これらの理論的推定値は正当なものであること
が確認されている。

このことから容易にわかるように、マイラシート21の
前部表面23から反射される放射の強さは、後部表面24か
ら反射される放射の強さと比較すると大である。それに
も拘らず、以前に説明するように、第１図に示されてい
る実施例は、後部表面の焦点誤差信号を適度のSN比で得
るのに十分な程度に、これら２つの反射強度を識別す
る。

第１図において、レーザダイオード100は、780nmの公
称波長と、約15mWのピーク出力とによって動作する。導
線101および102は、それぞれ電源（図示されていない）
からこのダイオードへの電気入力を供給し、また、この
ダイオードから電流モニタ（図示されていない）への電
気出力を供給する。レーザダイオード100の接合は、接
合の長手方向が紙面内に配置される向きになっている。
この結果、レーザダイオード100は楕円形の放射ビーム1
05を発射し、その主偏光面は紙面内にある。

ビーム105は、0.4のN.A.を有するレンズ110によって
コリメートされ、アナモルフィックプリズムビームエク
スパンダ120によって実質的に円形断面を有するビーム
に変換される。本発明においては、放射が円形断面を有
する必要はないが、記録媒体20上に入射するスポット内
に実質的に一様な強度を与えるためには、このようにし
た方が有利である。さらに、アナモルフィックプリズム
装置120以外のアナモルフィック光学装置も本技術分野
において通常の知識を有する者にとって公知であり、光
学的走査装置の有効開口を増加せしめ、従って装置の速
度を増大せしめるために使用されうる。

アナモルフィックプリズムビームエクスパンダ120か
ら出た放射は、偏光ビームスプリッタ130に入射する。
偏光ビームスプリッタ130は、ビーム105から、第１図の
平面内で直線的に偏っていない放射、すなわち紙面に垂
直な偏光成分を有する放射を含むビーム135を排除し、
ビーム135は放射吸収器137へ送られる。なお、以下に説
明されるように、偏光ビームスプリッタ130はまた、記
録媒体20から反射され、紙面に垂直に偏光している放射
をビーム136内、従って放射吸収器138内へ送る45゜鏡と
しても作用する。

偏光ビームスプリッタ130からビーム141として出た放
射は、紙面内において直線的に偏っており、ビームスプ
リッタ、例えば、50/50金属ビームスプリッタとして作
用する鏡立方体140に入射する。鏡立方体140は、レーザ
ビーム出力の半分を赤外線吸収バフル145へ捨て、ビー
ムの残部を４分の１波長板150へ通過せしめる。４分の
１波長板150は、実質的に円偏光ビーム155となった放射
がこれから出るように配置される。４分の１波長板150
を出た後の円偏光ビーム155は、対物レンズ160により記
録媒体20上に集束せしめられる。対物レンズ160は、そ
の光軸に沿って記録媒体20に対し近づくことも遠ざかる
こともできる。マイクロプロセッサにより制御されるス
テージ上に取付けられており、その移動方向は、ステー
ジ165従ってレンズ160が記録媒体20に近づく時正であ
り、ステージ165が記録媒体20から遠ざかってレーザダ
イオード100に近づく時負であるものと定められる。

記録媒体20上に入射するビーム163のある放射量は、
マイラシート21の表面23から反射され、その残りは複屈
折性マイラシート21を通過する。マイラシート21を通過
した放射のうちのある量は、表面24から反射されてマイ
ラシート21を通り、入射した放射とは逆の方向に送り返
され、残余の放射は炭素層22に入って大部分が吸収され
る。マイラシート21は高度の複屈折性を有するので、マ
イラシート21の裏面すなわち第２表面24から反射された
放射は、電界が平行振動方向を有するか、垂直振動方向
を有するかにより、異なった位相の遅れを生じる。媒体
内を伝搬する偏光成分間の相対的位相は、通過した光路
の関数となり、収束入射ビーム163の相異なるひとみの
直径からの放射はシート21内において相異なる光路を通
過するので、さまざまな相対的な位相の遅れが生じる。
レンズ160の焦点付近における正味の効果は、入射ビー
ム163の偏光状態からエネルギを再分配することになる
ので、この放射は擬似的に非偏光状態となる。さらに、
以下に詳述されるように、この放射から得られた信号が
解析されて、第２表面24における焦点状態を検出するた
めに利用される。

記録媒体20の表面23および表面24からの反射放射は、
対物レンズ160および４分の１波長板150を通過し、入射
ビーム163の光軸に沿って送り返される。４分の１波長
板150を通過することにより、第１表面23から反射され
た放射部分は、ビーム141の偏光方向、また最初のレー
ザビーム105の実質的偏光成分の方向、に対して垂直な
方向、すなわち紙面に垂直な方向の、直線偏光になる。
しかし、第２表面24から反射された放射部分は、４分の
１波長板から出たとき、ビーム141の偏光方向に対して
垂直な偏光成分と、その方向に対して平行な偏光成分と
をもっている。

反射放射は次に50/50ビームスプリッタ140に入射し、
その光エネルギの半分は偏光プリズム180、例えばグラ
ン−トムソンプリズムに向けて偏向せしめられる。偏光
プリズム180は、ビーム141の偏光成分に垂直な偏光成分
を有する反射放射の部分を放射吸収器185へ送る。すな
わち、グラン−トムソンプリズム180は、ビーム141の偏
光方向と平行な偏光方向を有する放射成分のみを透過さ
せる向きに配置されている。その結果、第１表面23から
の反射放射は通過しえず、ビーム141と同じ偏りを有す
る第２表面24からの反射放射のみがプリズム180を透過
する。次に、第２表面24からの反射放射を含む透過ビー
ム210は、検出器190に入射する。この検出器について
は、以下に詳述する。検出器190は、焦点誤差信号を発
生し、この信号は導線200を経て対物レンズアクチュエ
ータ165に印加され、焦点を維持する。

第２図は、第１図に示されている検出器190の実施例
を示す。特に、検出器190は、本技術分野において公知
の、ナイフエッジ検出装置から構成されている。第２図
に示されているように、ビーム210は、レンズ230の前方
に配置されたナイフエッジ220を備えた検出器上に入射
する。ナイフエッジ220とレンズ230との組合せを通過し
た放射は、上部部分245と下部部分246とを有する光検出
器240に入射する。さらに、本技術分野において公知の
方法により、光検出器240の２部分からの差信号を発生
する電子装置270によって、焦点誤差信号が形成され
る。この差信号は、本技術分野において公知のように、
光検出器240の２部分からの信号の和によってこの差信
号を除算することにより、平滑化される。

記録媒体20の第２表面24に焦点が合っている時は、検
出器240に入射するエネルギは平等に配分されるので、
ナイフエッジ220の幾何学的背後に位置する検出器の半
部分245は、ナイフエッジ220によって形成される解放半
瞳の直接的後方に位置する検出器の半部分246と等しい
入射エネルギを受ける。対物レンズ160が、最良の焦点
を与えるレンズ位置から縦方向にいずれかの側へ変位し
た時には、第２表面24から反射されたエネルギの多い方
の部分が検出器の中央260の上部または下部に入射し、
それぞれ近焦点または遠焦点状態であることを指示す
る。このようにして、光検出器245および246のそれぞれ
から導線251および252を経て供給される出力信号が平行
した時、対物レンズ160の位相が最良の焦点に対応した
ことが指示される。さらに、検出器245および246からの
信号を互いに減算して発生せしめられる焦点誤差信号
は、負の最大値から正の最大値まで、対物レンズの焦点
深度の約４倍の距離に対応して変化し、極めて急速に０
まで低下するわけではない。その結果、第２図に示され
たナイフエッジ装置は、最良の焦点の時に真のゼロ交差
信号を発生し、雑音インパルスおよび光信号強度の大き
い変動に比較的に影響されにくい。

以上においては、検出器の１つの特定実施例190につ
いて説明したが、この特定の装置が本発明の実施例の構
成において必ず必要であるわけではなく、本技術分野に
おいて公知の他の多くの検出器をその代わりに用いるこ
ともできる。

本発明の実施例を構成する際には、以下の考察に留意
すべきである。プリズムの側面のような高学的表面は、
発散ビームの内部的全反射を起こす。その結果、適正に
停止せしめられない光路は、ビーム周辺において内部的
に反射され、あるいは収束された光線の強度が、ビーム
の軸方向発散部分の強度に近づく時、寄生ゼロ交差を生
ぜしめうる。しかし、本技術分野において公知の方法に
より、光路を注意深く設計し、迷走反射を生じやすい表
面をなくせば、この問題を軽減することができる。しか
し、通常は、不適切なゼロ交差は正当な焦点誤差信号で
あるゼロから遠くへ除去され、かつ反対の傾斜を有す
る。このような擬似ゼロ交差は、従って、位置制御電子
装置により無視される。

対物レンズ160の物理的変位は、２軸式微細位置決定
アクチュエータ165によって行なわれる。アクチュエー
タ165は、２つの可動コイル形直線移動ソレノイドを含
む。これらのソレノイドおよびレンズ取付台は単一構体
として構成され、磁気回路内に懸架されている。コイル
および対物レンズ160を磁界内に支持する懸架様式は、
アクチュエータの動的応答の設計において重要な役割り
を有する。また、稀土類材料から成る磁石は、高いエネ
ルギー発生係数を有し、その結果大きい感度および線形
パラメータ値を実現しうるので、好ましくは稀土類材料
から成る磁石を用いる。

最後に、迷走反射および寄生ゼロ交差を減少せしめる
ために、接合境界面の数を減少せしめ、プリズム内の復
帰光路の長さを減少せしめ、かつ開口絞りおよび視野絞
りを使用するとよい。

第３図には、本発明の自動焦点装置の別の実施例のブ
ロック図が示されている。本質的な点は、50/50ビーム
スプリッタ140が、第１図に示されているように偏光ビ
ームスプリッタ130の後方でなく、前方に配置されてい
ることである。以下に説明するように、ビームスプリッ
タ140と偏光ビームスプリッタ130をこのように並置する
と、第１図のプリズム180を省くことができる。特に、
第３図に示されているように、レーザダイオード100か
ら発射されたレーザビーム105が50/50ビームスプリッタ
140に入射すると、放射の約半分は放射吸収器260に向け
て偏向せしめられ、他の半分はそのまま通過して偏光ビ
ームスプリッタ130へ入射する。偏光ビームスプリッタ1
30へ入射したビームの紙面に垂直な成分は放射吸収器27
0へ偏向せしめられ、ビームスプリッタ130から出た放射
は直線偏光になっていて、その偏光方向は紙面内にあ
る。偏光ビームスプリッタ130からの放射出力は、第１
図に関連して前述したように、４分の１波長板150を通
過し、対物レンズ160によって記録媒体20上へ集束せし
められる。第１表面23および第２表面24から反射された
放射は、対物レンズ160および４分の１波長板150を通っ
て送り返され、偏光ビームスプリッタ130へ再入射す
る。前述のように、第１表面23から反射されて偏光ビー
ムスプリッタ130へ入射する放射は実質的に直線偏光放
射であり、その偏光放射は紙面に垂直で、その結果、偏
光ビームスプリッタ130はこの放射を放射吸収器280に向
けて偏向せしめる。また、第２表面24から反射して偏光
ビームスプリッタ130へ入射する放射は、２つの偏光成
分を有する。第１偏光成分は紙面に垂直であり、偏光ビ
ームスプリッタ130により放射吸収器280に向けて偏光せ
しめられる。第２偏光成分は紙面内で偏光しており、ビ
ームスプリッタ130を通過した後、その一部は50/50ビー
ムスプリッタ140によって検出器190へ向け偏向せしめら
れる。第３図に示されている装置の残余部分は、第１の
実施例に関連して前述した通りに動作する。

本発明の自動焦点装置の上述の諸実施例は、本技術分
野においてレーザプリンタと呼ばれている光印刷装置に
通常用いられる。従って、書込み動作中に第２表面の反
射率の変化から生じる雑音、および書込み光強度レベル
の遊び光強度レベルとの間の遷移による信号の大きい変
化が、光信号の検出および焦点のサーボ制御のために必
要な電子回路の設計に潜在的な問題を与える。これらの
潜在的困難を回避するもう１つの実施例は、焦点機能の
みを有する焦点レーザを利用するものである。これによ
って、出力による書込みビームスポットの形状変化と、
第２表面における熱反応により生じる光雑音と、に起因
する焦点合わせおよび焦点追跡の問題も軽減される。

第４図は、焦点検出のために別個の焦点レーザを利用
する本発明の実施例のブロック図である。第４図に示さ
れているように、焦点レーザと焦点検出を行なう光学装
置とは、ブロック400内に組込まれている。図示されて
いる特定の構造の場合は、ブロック400内に含まれる焦
点レーザは、実質的に760nmの波長の放射を発生する。
ブロック410内には書込レーザ装置が含まれ、その放射
出力は実質的に820nmの波長を有する。ブロック400から
の放射は、フィルタ420を通過してダイクロイック反射
器430に入射する。さらに、１実施例においては、ダイ
クロイック反射器430は、ブロック400内の焦点レーザか
ら発射された760nmの波長の放射を反射し、ブロック410
内の書込レーザ装置から発射された820nmの波長の放射
は透過させる。これらの性質をもつ光学要素をどのよう
にして構成するかは、本技術分野において公知である。
さらに、第４図に示されているように、ダイクロイック
反射器430から出た放射は、４分の１波長板150を通過し
た後、対物レンズ160によって媒体20上へ集束せしめら
れる。

さらに詳述すると、対物レンズ160は、（１）ブロッ
ク400内の焦点レーザから発射された放射を第２表面24
上のスポット300に集束せしめ、（２）ブロック410内の
書込レーザ装置から発射された放射を第２表面24上のス
ポット310に集束せしめる。さらに、矢印450は、記録媒
体20の移動方向を示す。従って、この移動と２つのビー
ムの集束位置とにより、ブロック400内の焦点レーザに
よるスポット300は、ブロック410内の書込レーザ装置に
よるスポット310から見て、記録媒体20に対する光ヘッ
ドの相対運動方向において先行する。従って、記録媒体
20から反射され、焦点を調整するために使用される放射
は、常に第２表面24のまだ書込まれていない部分から反
射される。

ブロック400内の焦点レーザから発射され、記録媒体2
0から反射された放射は、対物レンズ160および４分の１
波長板150を通って送り返され、ダイクロイック反射器4
30によって反射されて、ブロック400へ入射する。ブロ
ック400内の残余の要素は、第１図に示されているも
の、または第３図に示されているものと同様で、アクチ
ュエータ165に印加されるべき焦点誤差信号を発生す
る。

第４図に示されている焦点レーザ装置の他の利点は、
ブロック400内の焦点レーザの出力が書込レーザの出力
と無関係であるため、焦点レーザが書込みに妨害を与え
ることなく、あらかじめ選択された速度で変調されうる
ことである。

本技術分野に精通した者ならば、本発明の範囲を逸脱
することなく、他の実施例が可能であることがわかるは
ずである。例えば、第４図のダイクロイック反射器430
は、ダイクロイック偏光ビームスプリッタであってもよ
い。このような実施例においては、焦点レーザおよび書
込レーザから発射される放射の偏光方向は、相互に90゜
回転され、それによって書込レーザ装置の記録媒体20に
よる反射との無関係度が増進される。これは、例えば、
適切なレーザ放射を発生するレーザダイオードの接合を
しかるべき方向に配置することによって行なわれる。こ
の場合、例えば、ブロック400内の残余の要素は、第３
図に示されているもののようにして、焦点誤差信号をア
クチュエータ165に印加する。従って、以上の説明に含
まれ、あるいは添付図面に示されている全ての事項は、
例示的なものであって、限定的な意味はもたないものと
解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の自動焦点装置の実施例のブロック
図、第２図は、本発明の自動焦点装置の実施例に用いら
れる検出器のブロック図、第３図は、本発明の自動焦点
装置の別の実施例のブロック図、第４図は、書込レーザ
とは別個の焦点検出専用レーザを用いる自動焦点装置の
ブロック図である。 符号の説明 10……自動焦点装置、20……記録媒体、 21……マイラシート、22……感熱炭素シート、 23……マイラシート前部表面、 24……マイラシート後部表面、 100……レーザダイオード、 130……偏光ビームスプリッタ、 140……ビームスプリッタ、 150……４分の１波長板、160……対物レンズ、 165……アクチュエータ、180……偏光プリズム、 190……検出器、220……ナイフエッジ、 230……レンズ、240……光検出器、 245……光検出器上部部分、 246……光検出器下部部分、 430……ダイクロイック反射器。

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複屈折性媒体および放射感受性媒体から構
   成された記録媒体を用いる光学装置に用いられる自動焦
   点装置であって、該自動焦点装置は放射を該複屈折性媒
   体を通し実質的に該複屈折性媒体と前記放射感受性媒体
   との間の境界面に自動的に集束せしめるようになってお
   り、前記自動焦点装置が、 第１方向に沿って実質的に直線的に偏光した放射を発生
   するための装置と、 該直線偏光放射の径路内に配置され、該直線偏光を所定
   偏光に変換するための変換装置であって、該所定偏光が
   該変換装置を透過することにより直線偏光になされうる
   ようになっている該変換装置と、 前記所定偏光状態の放射の径路内に配置され、該放射を
   前記記録媒体上に集束せしめるための集束装置であっ
   て、該放射が集束せしめられた後前記複屈折性媒体の第
   １表面から、また該複屈折性媒体と前記放射感受性媒体
   との間の前記境界面から、反射されて前記集束装置およ
   び前記変換装置を通って送り返されるようになっている
   該集束装置と、 前記記録媒体から送り返された前記反射放射を偏向せし
   めるための装置と、 該偏向せしめられた放射の径路内に配置され、該放射の
   相異なる偏向成分を分離するための分離装置と、 前記第１方向に実質的に平行な偏光成分を有する分離さ
   れた放射の径路内に配置され、焦点誤差信号を発生する
   ための誤差装置と、 該焦点誤差信号に応答して前記集束装置の焦点を調節す
   るための装置と、 を含む自動焦点装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記放射を発生するた
   めの装置が、放射を発射するレーザダイオード源と、該
   レーザダイオードから出る放射を受けるための偏光ビー
   ムスプリッタと、を含む自動焦点装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記変換装置が４分の
   １波長板から構成される、自動焦点装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記集束装置がレンズ
   から構成される、自動焦点装置。
5. 【請求項５】請求項４において、前記偏向装置がビーム
   スプリッタから構成される、自動焦点装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記分離装置が偏光ビ
   ームスプリッタから構成される、自動焦点装置。
7. 【請求項７】請求項６において、前記誤差装置が、ナイ
   フエッジと、レンズ装置と、第１および第２光検出器
   と、から構成される、自動焦点装置。
8. 【請求項８】複屈折性媒体および放射感受性媒体から構
   成された記録媒体を用いる光学装置に用いられる自動焦
   点装置であって、該自動焦点装置は放射を該複屈折性媒
   体を通し実質的に該複屈折性媒体と前記放射感受性媒体
   との間の境界面に自動的に集束せしめるようになってお
   り、前記自動焦点装置が、 第１方向に沿って実質的に直線的に偏光した放射を発生
   するための装置と、 該放射の径路内に配置された偏向装置であって、該偏向
   装置へ入射する放射の一部を偏向せしめ、該偏向装置へ
   入射する放射の一部を透過せしめるための該偏向装置
   と、 該偏向装置を透過した放射の径路内に配置され、直線的
   に偏光した放射を透過せしめる分離装置であって、第１
   偏光成分を透過せしめ、他の成分を偏向せしめるための
   該分離装置と、 該直線偏光放射の径路内に配置され、該直線偏光を所定
   偏光に変換するための変換装置であって、該所定偏光が
   該変換器を透過することにより直線偏光になされうるよ
   うになっている該変換装置と、前記所定偏光状態の放射
   の径路内に配置され、該放射を前記記録媒体上に集束せ
   しめるための集束装置であって、該放射の集束により該
   放射が前記複屈折性媒体の第１表面から反射され、また
   該複屈折性媒体と前記放射感受性媒体との間の境界面か
   ら反射されて、該反射放射が前記集束装置および前記変
   換装置を通過し、前記分離装置に入射して、該分離装置
   が前記第１方向に実質的に平行な偏光成分を有する放射
   を透過せしめ、該透過した放射が前記偏向装置へ入射し
   て偏向せしめられるようになっている前記集束装置と、 該偏向せしめられた放射の径路内に配置され、焦点誤差
   信号を発生するための誤差装置と、 該焦点誤差信号に応答して前記集束装置の焦点を調節す
   るための装置と、 を含む自動焦点装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記放射を発生するた
   めの装置が、レーザダイオード源である、自動焦点装
   置。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記偏向装置がビー
    ムスプリッタから構成される、自動焦点装置。
11. 【請求項１１】請求項10において、前記分離装置が偏光
    ビームスプリッタから構成される、自動焦点装置。
12. 【請求項１２】請求項11において、前記変換装置が４分
    の１波長板から構成される、自動焦点装置。
13. 【請求項１３】請求項12において、前記集束装置がレン
    ズから構成される、自動焦点装置。
14. 【請求項１４】請求項13において、前記誤差装置が、ナ
    イフエッジと、レンズ装置と、第１および第２光検出器
    と、から構成される、自動焦点装置。
15. 【請求項１５】請求項８において、前記変換装置の前方
    に配置されたダイクロイック偏向装置をさらに含む、自
    動焦点装置。
16. 【請求項１６】請求項８において、前記変換装置の前方
    に配置されたダイクロイック偏向装置をさらに含む、自
    動焦点装置。
17. 【請求項１７】請求項16において、前記ダイクロイック
    偏向装置がダイクロイック偏光ビームスプリッタから構
    成される、自動焦点装置。