JPH03209136A - 光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法 - Google Patents
光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法Info
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- JPH03209136A JPH03209136A JP2312584A JP31258490A JPH03209136A JP H03209136 A JPH03209136 A JP H03209136A JP 2312584 A JP2312584 A JP 2312584A JP 31258490 A JP31258490 A JP 31258490A JP H03209136 A JPH03209136 A JP H03209136A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
この発明は、一般的には、コリメーションおよび角度検
出構成の分野に関するものである。より特定的には、こ
の発明は、光ビームの伝搬角度における小さい変化を検
出しかつ測定することが可能な装置に向けられる。
出構成の分野に関するものである。より特定的には、こ
の発明は、光ビームの伝搬角度における小さい変化を検
出しかつ測定することが可能な装置に向けられる。
関連技術の論議
従来の光ディスクメモリシステムにおいては、光源から
の光のビームは、対物レンズにより、光ディスクの表面
上に収束するようにされる。光ディスクの表面は、その
上に、窪み、ビット、うねまたはディスクの反射性のま
たは透過性の特性における他の光学的に検出可能の変化
の形状において情報を記録されている。反射性型式のシ
ステムにおいては、ビームは、それがディスク上に記録
された情報に従って変調されるような態様においてディ
スクから反射される。次いで、反射されたレーザビーム
は、フォトダイオードまたは他の光検出器の検出面上に
向けられ、それは、光信号を電気信号に変換する。この
態様において、電気信号は、ディスクの上に記録されか
つ変調された先ビームに含まれた同一の情報を搬送する
。この電気信号は、さらに処理され、かつ結局、ディス
クの上に記録された情報により表わされた可聴音または
ビデオイメージを結果として生ずる。
の光のビームは、対物レンズにより、光ディスクの表面
上に収束するようにされる。光ディスクの表面は、その
上に、窪み、ビット、うねまたはディスクの反射性のま
たは透過性の特性における他の光学的に検出可能の変化
の形状において情報を記録されている。反射性型式のシ
ステムにおいては、ビームは、それがディスク上に記録
された情報に従って変調されるような態様においてディ
スクから反射される。次いで、反射されたレーザビーム
は、フォトダイオードまたは他の光検出器の検出面上に
向けられ、それは、光信号を電気信号に変換する。この
態様において、電気信号は、ディスクの上に記録されか
つ変調された先ビームに含まれた同一の情報を搬送する
。この電気信号は、さらに処理され、かつ結局、ディス
クの上に記録された情報により表わされた可聴音または
ビデオイメージを結果として生ずる。
ディスクの上にストアされた情報の正確な読出しのため
には、光のビームが光ディスクの記録された表面上に正
確に合焦されることが必要である。
には、光のビームが光ディスクの記録された表面上に正
確に合焦されることが必要である。
光ビームがディスクの上に合焦されるときには、その上
に記録された情報は光ビームの上に適正に変調されるで
あろう。
に記録された情報は光ビームの上に適正に変調されるで
あろう。
焦点誤差信号を生ずる方法のほとんどは、基礎の光学原
理に依存する。一般的には、もしレーザビームがディス
クの上に合焦状態であれば、ディスクにより反射された
走査スポットはそれ自体の上に結像し戻されるであろう
。たとえば、１つの方広においては、コリメート光学光
ビームは対物レンズにより光ディスクの上に合焦され、
そのため入射光ビームの一部分は、ディスクから、入射
光ビームと同一の光経路に沿って反射し戻される。
理に依存する。一般的には、もしレーザビームがディス
クの上に合焦状態であれば、ディスクにより反射された
走査スポットはそれ自体の上に結像し戻されるであろう
。たとえば、１つの方広においては、コリメート光学光
ビームは対物レンズにより光ディスクの上に合焦され、
そのため入射光ビームの一部分は、ディスクから、入射
光ビームと同一の光経路に沿って反射し戻される。
もし入射光ビームがディスクの上に適正に合焦されれば
、次いで反射された光ビームは、またそれが逆方向に対
物レンズを介して通過した後でコリメートされるであろ
う。反射されたビームの光経路にいくらかの非対称を導
入することにより、ディスクの上の光ビームの最適焦点
からのずれを検出することが可能である。そのような検
出および測定技術の多くは、反射されたビームを偏光す
るかまたは他の態様でサンプリングするために、レンズ
またはプリズムを利用する。次いで、反射された光ビー
ムは、焦点誤差を示す特徴のために分析される。
、次いで反射された光ビームは、またそれが逆方向に対
物レンズを介して通過した後でコリメートされるであろ
う。反射されたビームの光経路にいくらかの非対称を導
入することにより、ディスクの上の光ビームの最適焦点
からのずれを検出することが可能である。そのような検
出および測定技術の多くは、反射されたビームを偏光す
るかまたは他の態様でサンプリングするために、レンズ
またはプリズムを利用する。次いで、反射された光ビー
ムは、焦点誤差を示す特徴のために分析される。
方法の１つのクラスにおいては、焦点誤差は、反射され
たビームのコリメーションが入射ビームのコリメーショ
ンと異なる程度を測定することにより、検出することが
できる。これらの測定は、しばしば反射された光ビーム
内の小さい角度のずれを検出することおよび測定するこ
とにより行なわれる。光ビームの伝搬角度における小さ
い変化を検出することおよび測定することは、多くの他
の分野においてもまた有用であるかもしれない。
たビームのコリメーションが入射ビームのコリメーショ
ンと異なる程度を測定することにより、検出することが
できる。これらの測定は、しばしば反射された光ビーム
内の小さい角度のずれを検出することおよび測定するこ
とにより行なわれる。光ビームの伝搬角度における小さ
い変化を検出することおよび測定することは、多くの他
の分野においてもまた有用であるかもしれない。
光メモリシステムにおいては、これらの技術は、対物レ
ンズおよび光ディスクの媒体表面の間の距離における変
化により生じられた焦点誤差を検出するために使用する
ことができる。そのような焦点誤差は、一般的にはそら
されたまたはわずかに偏心的なディスクにより生じられ
る。対物レンズは、一般的にはサーボ機構の上に装着さ
れ、かつその位置がサーボ機構により制御され、そのサ
ーボ機構は、光ビームの光軸に平行な方向に沿って、す
なわち、対物レンズおよび光ディスクの間の光軸に沿っ
た距離を増加させるかまたは減少させるかどちらかして
移動する。ディスクに関した対物レンズの運動は、起こ
ってもよいディスクの表面上の先ビームの任意の合焦ず
れ状態のために調整する。焦点誤差検出装置は、焦点感
応性変化を検出するために、かつサーボ機構への入力と
して使用することができる補正信号を生ずるために、反
射されたビームの経路に置かれる。
ンズおよび光ディスクの媒体表面の間の距離における変
化により生じられた焦点誤差を検出するために使用する
ことができる。そのような焦点誤差は、一般的にはそら
されたまたはわずかに偏心的なディスクにより生じられ
る。対物レンズは、一般的にはサーボ機構の上に装着さ
れ、かつその位置がサーボ機構により制御され、そのサ
ーボ機構は、光ビームの光軸に平行な方向に沿って、す
なわち、対物レンズおよび光ディスクの間の光軸に沿っ
た距離を増加させるかまたは減少させるかどちらかして
移動する。ディスクに関した対物レンズの運動は、起こ
ってもよいディスクの表面上の先ビームの任意の合焦ず
れ状態のために調整する。焦点誤差検出装置は、焦点感
応性変化を検出するために、かつサーボ機構への入力と
して使用することができる補正信号を生ずるために、反
射されたビームの経路に置かれる。
焦点誤差検出システムは、光ディスクの媒体表面に関し
た対物レンズの運動を制御するために、先に提案されて
いる。たとえば、マエダ氏の米国特許第４，６９１．０
９８号は、そこにおいて交番の吸収部分（それは光の透
過を妨げる）および透過部分（それは光が構成を介して
通過することを許容する）を含む要素が反射ビームの光
経路に位置決めされる焦点制御装置を述べる。各吸収部
分は、光軸に関して予め定められた角度を形成し、かつ
各透過部分はその隣接した吸収部分により規定される。
た対物レンズの運動を制御するために、先に提案されて
いる。たとえば、マエダ氏の米国特許第４，６９１．０
９８号は、そこにおいて交番の吸収部分（それは光の透
過を妨げる）および透過部分（それは光が構成を介して
通過することを許容する）を含む要素が反射ビームの光
経路に位置決めされる焦点制御装置を述べる。各吸収部
分は、光軸に関して予め定められた角度を形成し、かつ
各透過部分はその隣接した吸収部分により規定される。
分割検出器は、構成要素の後ろに位置決めされ、かつ検
出器の各半分に入射する光の量の差異に正比例する出力
信号を発生する。したがって、検出器の各半分により受
取られた光の量は、光学要素の吸収部分が入射光を遮る
程度に依存する。
出器の各半分に入射する光の量の差異に正比例する出力
信号を発生する。したがって、検出器の各半分により受
取られた光の量は、光学要素の吸収部分が入射光を遮る
程度に依存する。
オオサト氏の米国特許第４，６１２，４３７号は、各々
が異なった焦点の長さを有する、第１および第２のレン
ズ領域からなる、複合レンズを利用する焦点誤差検出装
置に向けられる。複合レンズの第ｌの領域は、光検出器
の前に収束する焦点を有し、また複合レンズの第２の領
域は、光検出器の後ろの点に収束する。光検出器は、２
つのレンズ領域の焦点の間の中途に位置決めされる。光
検出器は、複合レンズの第１の領域を介して通過してい
る光を受取るための第１および第２の光検出要素と、複
合レンズの第２の領域を介して通過している光を受取る
ための第３および第４の領域とを含む。第１および第４
の要素からの信号の和と第２および第３の要素からの信
号の和の間の差異は、焦点誤差信号を生ずる。光ビーム
がディスクの上に適正に合焦しているときには、これら
の和の差異はゼロであろう。逆に、もし光ビームがディ
スクの上に適正に合焦されなければ、信号の和の一方は
他方より大きく、焦点誤差の程度および方向を示す。
が異なった焦点の長さを有する、第１および第２のレン
ズ領域からなる、複合レンズを利用する焦点誤差検出装
置に向けられる。複合レンズの第ｌの領域は、光検出器
の前に収束する焦点を有し、また複合レンズの第２の領
域は、光検出器の後ろの点に収束する。光検出器は、２
つのレンズ領域の焦点の間の中途に位置決めされる。光
検出器は、複合レンズの第１の領域を介して通過してい
る光を受取るための第１および第２の光検出要素と、複
合レンズの第２の領域を介して通過している光を受取る
ための第３および第４の領域とを含む。第１および第４
の要素からの信号の和と第２および第３の要素からの信
号の和の間の差異は、焦点誤差信号を生ずる。光ビーム
がディスクの上に適正に合焦しているときには、これら
の和の差異はゼロであろう。逆に、もし光ビームがディ
スクの上に適正に合焦されなければ、信号の和の一方は
他方より大きく、焦点誤差の程度および方向を示す。
合焦技術は、測定を行なうことができる前に、ビームが
かなりのいくらかの距離にわたって伝搬することを必要
とすることにおいて、多くのそのような先の方法は不利
益であることがわかっている。この距離の必要条件は、
光システムの大きさの上に最小の制限を固有に置く。加
えて、プリズムまたはレンズを利用する合焦システムは
、典型的には、反射されたビームより大きく、多量の空
間を占有し、かつシステムの重量を増加させる。
かなりのいくらかの距離にわたって伝搬することを必要
とすることにおいて、多くのそのような先の方法は不利
益であることがわかっている。この距離の必要条件は、
光システムの大きさの上に最小の制限を固有に置く。加
えて、プリズムまたはレンズを利用する合焦システムは
、典型的には、反射されたビームより大きく、多量の空
間を占有し、かつシステムの重量を増加させる。
さらに、少なくとも適度の品質の光構成要素を製造する
ことに包含される製造費用は、ひどく高くなり得る。
ことに包含される製造費用は、ひどく高くなり得る。
発明の概要
簡単にいえば、この発明は、光ビームの伝搬角度におけ
る小さい変化を検出することおよび測定することが可能
な装置のためのものである。この発明は、局部的に光ビ
ームの伝搬角度における変化を検出する光学要素ミクロ
構造を利用する。光学要素ミクロ構造は、好ましくは、
ビームの大きさと比べると小さい光構成のアレイを含む
。検出は局部的に行なわれるので、検出は、従来可能で
あるよりずっと小さい空間において達成される。
る小さい変化を検出することおよび測定することが可能
な装置のためのものである。この発明は、局部的に光ビ
ームの伝搬角度における変化を検出する光学要素ミクロ
構造を利用する。光学要素ミクロ構造は、好ましくは、
ビームの大きさと比べると小さい光構成のアレイを含む
。検出は局部的に行なわれるので、検出は、従来可能で
あるよりずっと小さい空間において達成される。
さらに、光検出要素の増加した数のために、ミクロ構造
アレイは、先ビームの経路に置かれた１個の光構戊要素
に比べると、光学要素における欠陥により少なく感応的
である。さらに、ミクロ構造は１個の光学要素がそうで
あろうより欠陥により少なく感応的であるので、射出成
形のような標準の複製技術を利用することにより、製造
費用は大いに減少させることができる。
アレイは、先ビームの経路に置かれた１個の光構戊要素
に比べると、光学要素における欠陥により少なく感応的
である。さらに、ミクロ構造は１個の光学要素がそうで
あろうより欠陥により少なく感応的であるので、射出成
形のような標準の複製技術を利用することにより、製造
費用は大いに減少させることができる。
この発明の１つの局面においては、各マイクロプリズム
の斜辺が全反射のための臨界角に近いように調整された
マイクロプリズムのアレイが焦点感応性構成要素として
与えられる。この構成は、入射光のどの部分がアレイを
介して透過されるかまたはアレイから反射されてミクロ
構造を打つであろうかを決定するために、臨界角原理を
利用する。好ましくは、各マイクロプリズムの斜辺は、
表面透過率が約５０％であるように調整される。
の斜辺が全反射のための臨界角に近いように調整された
マイクロプリズムのアレイが焦点感応性構成要素として
与えられる。この構成は、入射光のどの部分がアレイを
介して透過されるかまたはアレイから反射されてミクロ
構造を打つであろうかを決定するために、臨界角原理を
利用する。好ましくは、各マイクロプリズムの斜辺は、
表面透過率が約５０％であるように調整される。
ミクロ構造の後ろに位置決めされた検出器は、ミクロ構
造を介して通過するビームの焦点状態を決定するために
、屈折された光の強度を検出するであろう。したがって
、コリメートされた光により、検出器の各側部は全ビー
ム強度の約５０％を受取り、かつそれらの差異はゼロで
あり、ディスクにおける正確な焦点を示すであろう。
造を介して通過するビームの焦点状態を決定するために
、屈折された光の強度を検出するであろう。したがって
、コリメートされた光により、検出器の各側部は全ビー
ム強度の約５０％を受取り、かつそれらの差異はゼロで
あり、ディスクにおける正確な焦点を示すであろう。
ビームがデコリメートするときには、検出器の一方の側
部は全ビーム強度の５０％より多くを受取り、かつ他方
の側部はより少なくを受取るであろう。次いで、２つの
半分の光の強度における差異の大きさおよび符号は、デ
ィスクにおける焦点誤差の量および方向を示す。したが
って、ミクロ構造上に入射するビームの伝搬角度に依存
して、光は、部分的に反射されかつミクロ構造内に吸収
され、かつ部分的にミクロ構造から屈折される。
部は全ビーム強度の５０％より多くを受取り、かつ他方
の側部はより少なくを受取るであろう。次いで、２つの
半分の光の強度における差異の大きさおよび符号は、デ
ィスクにおける焦点誤差の量および方向を示す。したが
って、ミクロ構造上に入射するビームの伝搬角度に依存
して、光は、部分的に反射されかつミクロ構造内に吸収
され、かつ部分的にミクロ構造から屈折される。
この発明のもう１つの局面においては、光構成要素は層
構成であり、実質的に透明の光プレートおよび光吸収材
料の交互の層を有する。好ましくは、光吸収材料は、透
明の光プレートのそれより小さい屈折率を有する。プレ
ートは、各層が全内部反射のための臨界角の近くに配向
されるように配置される。好ましくは、層は、表面透過
率が約５０％であるように配置される。したがって、も
しビームサンプルがコリメートされれば、検出器の各側
部は全ビーム強度の約５０％を受取るであろう、かつ２
つの側部の上の強度の差異はゼロであり、適正に合焦さ
れた状態を示すであろう。重要なことに、この構成要素
の角度感応性は、多数の反射が１個の透明な光プレート
内に起こるようにミクロ構造を調整することにより向上
させることができる。
構成であり、実質的に透明の光プレートおよび光吸収材
料の交互の層を有する。好ましくは、光吸収材料は、透
明の光プレートのそれより小さい屈折率を有する。プレ
ートは、各層が全内部反射のための臨界角の近くに配向
されるように配置される。好ましくは、層は、表面透過
率が約５０％であるように配置される。したがって、も
しビームサンプルがコリメートされれば、検出器の各側
部は全ビーム強度の約５０％を受取るであろう、かつ２
つの側部の上の強度の差異はゼロであり、適正に合焦さ
れた状態を示すであろう。重要なことに、この構成要素
の角度感応性は、多数の反射が１個の透明な光プレート
内に起こるようにミクロ構造を調整することにより向上
させることができる。
この発明のさらに他の局面において、円筒マイクロレン
ズバーのアレイが光構成要素として与えられる。好まし
くは、各円筒マイクロレンズは、実質的に同一の曲率半
径を有する収束レンズであり、そのため各収束円筒マイ
クロレンズの焦点は、実質的に同一平面において、マイ
クロレンズのアレイに平行に横たわる。また格子バーの
アレイが与えられ、そのため各格子バーの端縁は、対応
する円筒マイクロレンズバーの焦点に位置決めされる。
ズバーのアレイが光構成要素として与えられる。好まし
くは、各円筒マイクロレンズは、実質的に同一の曲率半
径を有する収束レンズであり、そのため各収束円筒マイ
クロレンズの焦点は、実質的に同一平面において、マイ
クロレンズのアレイに平行に横たわる。また格子バーの
アレイが与えられ、そのため各格子バーの端縁は、対応
する円筒マイクロレンズバーの焦点に位置決めされる。
もし各円筒マイクロレンズの上に入射する光が、マイク
ロレンズのアレイの表面に実質的に垂直であれば、それ
はマイクロレンズの焦点において収束し、かつ格子バー
の端縁をグレージング（ｇｒａｚｉｎｇ）するであろう
。しかしながら、もし入射光がマイクロレンズのアレイ
を法線に対する角度において打てば、透過された光は、
異なった焦点において合焦するようになるであろう。表
面法線に関したマイクロレンズへの光の角変位に依存し
て、焦点は格子バーの端縁の上にまたは下に転位され、
そのため光の強度の変化する量は検出器に透過されるで
あろう。
ロレンズのアレイの表面に実質的に垂直であれば、それ
はマイクロレンズの焦点において収束し、かつ格子バー
の端縁をグレージング（ｇｒａｚｉｎｇ）するであろう
。しかしながら、もし入射光がマイクロレンズのアレイ
を法線に対する角度において打てば、透過された光は、
異なった焦点において合焦するようになるであろう。表
面法線に関したマイクロレンズへの光の角変位に依存し
て、焦点は格子バーの端縁の上にまたは下に転位され、
そのため光の強度の変化する量は検出器に透過されるで
あろう。
この発明のさらに他の局面においては、光構成要素は、
層干渉フィルタ要素を含む。この要素は、各々が１つの
表面に与えられた多層干渉被覆を有する複数個の扁平光
プレートで作られる。好ましくは、各光プレートは、入
射光が、検出器に透過し通される前に少なくとも２つの
反射を受けるであろうように調整される。この高い反射
率は、干渉効果のためであり、かつ入射光の多数の反射
により向上させることができる。
層干渉フィルタ要素を含む。この要素は、各々が１つの
表面に与えられた多層干渉被覆を有する複数個の扁平光
プレートで作られる。好ましくは、各光プレートは、入
射光が、検出器に透過し通される前に少なくとも２つの
反射を受けるであろうように調整される。この高い反射
率は、干渉効果のためであり、かつ入射光の多数の反射
により向上させることができる。
当該技術分野において公知のように、干渉フィルタの透
過特性は、特定の波長に最適化することができる。した
がって、干渉フィルタは、システムの周囲の光の効果を
減少させる、波長の非常に狭い帯域を透過するように設
計することができる。
過特性は、特定の波長に最適化することができる。した
がって、干渉フィルタは、システムの周囲の光の効果を
減少させる、波長の非常に狭い帯域を透過するように設
計することができる。
これは、周囲の光は、層干渉フィルタの上に入射する反
射された光ビームと干渉し、したがってシステムが間違
った誤差信号を生ずることを引起こしてもよいことにお
いて重要である。
射された光ビームと干渉し、したがってシステムが間違
った誤差信号を生ずることを引起こしてもよいことにお
いて重要である。
この発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面と
一緒に考慮されたときに、後続の詳細な説明から明らか
になるであろう。
一緒に考慮されたときに、後続の詳細な説明から明らか
になるであろう。
発明の詳細な説明
次に図面を詳細に参照すると、そこでは類似の参照数字
がそれのいくつかの図にわたって類似の構成要素を示し
、一般的に第１図ないし第３図における１０において、
光ビームの焦点状態を検出するための光学システムが示
される。これらの図面において例示されるように、たと
えば半導体レーザであり得る光源１２は、コリメートレ
ンズ１４を介して光を放射する。コリメートレンズ１４
は、入来光線を実質的に平行にし、かつコリメートされ
た光をビームスプリッタ１６の方へ透過する。ビームス
プリッタ１６は、ビームスプリットインタフェース１８
において偏光感応的な被覆を占有するビームスプリツタ
であってもよい。この形状においては、ビームスブリッ
トインタフェース１８の上に入射するコリメートレーザ
光は、好ましくは、光がビームスプリッタ１６により４
分の１波プレート２０を介して透過されるであろうよう
に偏光される。４分の１波プレート２０を介して通過す
る上で、入射光は円形に偏光されるようになる。このコ
リメートされた円形に偏光された光は、次いで対物レン
ズ２４により、光ディスク２２の表面上に合焦される。
がそれのいくつかの図にわたって類似の構成要素を示し
、一般的に第１図ないし第３図における１０において、
光ビームの焦点状態を検出するための光学システムが示
される。これらの図面において例示されるように、たと
えば半導体レーザであり得る光源１２は、コリメートレ
ンズ１４を介して光を放射する。コリメートレンズ１４
は、入来光線を実質的に平行にし、かつコリメートされ
た光をビームスプリッタ１６の方へ透過する。ビームス
プリッタ１６は、ビームスプリットインタフェース１８
において偏光感応的な被覆を占有するビームスプリツタ
であってもよい。この形状においては、ビームスブリッ
トインタフェース１８の上に入射するコリメートレーザ
光は、好ましくは、光がビームスプリッタ１６により４
分の１波プレート２０を介して透過されるであろうよう
に偏光される。４分の１波プレート２０を介して通過す
る上で、入射光は円形に偏光されるようになる。このコ
リメートされた円形に偏光された光は、次いで対物レン
ズ２４により、光ディスク２２の表面上に合焦される。
光ディスク２２の上に入射するビームのサンプルは、デ
ィスク２２の表面から焦点感応性光構成要素２６に反射
される。基礎の光学原理から入射角は反射角に等しいこ
とを想起すると、ディスク２２から反射された光ビーム
は、入射角に等しい角度において反射されるであろう。
ィスク２２の表面から焦点感応性光構成要素２６に反射
される。基礎の光学原理から入射角は反射角に等しいこ
とを想起すると、ディスク２２から反射された光ビーム
は、入射角に等しい角度において反射されるであろう。
したがって、もしビームか第１図において概略的に例示
されるように光ディスク２２の記録された表面上に適正
に合焦されれば、反射されたビームは、入射光と同一の
経路の上に結像し戻されるであろう。しかしながら、も
しビームがディスクの上に合焦されなければ、以下にさ
らに論議されるであろうように、反射された光ビームは
入射経路からずれるであろう。
されるように光ディスク２２の記録された表面上に適正
に合焦されれば、反射されたビームは、入射光と同一の
経路の上に結像し戻されるであろう。しかしながら、も
しビームがディスクの上に合焦されなければ、以下にさ
らに論議されるであろうように、反射された光ビームは
入射経路からずれるであろう。
ディスク２２からの反射で、反射されたビームサンプル
は、対物レンズ２４および４分の１波プレート２０を介
して透過し戻される。４分の１波プレート２０は、円形
に偏光された反射されたビームが、直線的に偏光される
が入射ビームのそれがら波長の４分の１または９０°だ
け移相されるようにさせる。次に直線的に偏光された反
射されたビームがビームスプリッタ１６のビームスプリ
ットインタフェース１８を打つときは、それは、反射さ
れたビームサンプルの経路に位置決めされる、焦点感応
性光横或要素２６の方に反射される。
は、対物レンズ２４および４分の１波プレート２０を介
して透過し戻される。４分の１波プレート２０は、円形
に偏光された反射されたビームが、直線的に偏光される
が入射ビームのそれがら波長の４分の１または９０°だ
け移相されるようにさせる。次に直線的に偏光された反
射されたビームがビームスプリッタ１６のビームスプリ
ットインタフェース１８を打つときは、それは、反射さ
れたビームサンプルの経路に位置決めされる、焦点感応
性光横或要素２６の方に反射される。
反射されたビームは、以下により詳細にのべられるであ
ろう予測可能の態様において光構成要素２６と相互作用
し、そのためディスク２２から反射されたビームの伝搬
角度におけるずれは容易に測定することができる。この
測定は、光ディスク２２の表面上の入射光ビームの焦点
状態の指示を与える。差動増幅器３０に結合された検出
器２８は測定を行ない、かつシステムにおける焦点誤差
の量を示す誤差信号を発生する。１つの実施例において
は、検出器２８は分割検出器であり、第１のセグメント
３２および第２のセグメント３４を有する。検出器２８
の各セグメント３２および３４は、差動増幅器３０の入
力に結合される。差動増幅器３０は、焦点誤差信号を発
生するために、検出器２８の２つのセグメント３２およ
び３４の間の強度の差異を検出する。次いでこの誤差信
号は、対物レンズ２４を、光ビームの光軸の方向に沿っ
て、すなわち光ディスクの方へかつ先ディスクから離れ
て、任意の合焦ずれ状態のために調整するために動かす
ために、サーボ機構（示されない）への入力として利用
されてもよい。
ろう予測可能の態様において光構成要素２６と相互作用
し、そのためディスク２２から反射されたビームの伝搬
角度におけるずれは容易に測定することができる。この
測定は、光ディスク２２の表面上の入射光ビームの焦点
状態の指示を与える。差動増幅器３０に結合された検出
器２８は測定を行ない、かつシステムにおける焦点誤差
の量を示す誤差信号を発生する。１つの実施例において
は、検出器２８は分割検出器であり、第１のセグメント
３２および第２のセグメント３４を有する。検出器２８
の各セグメント３２および３４は、差動増幅器３０の入
力に結合される。差動増幅器３０は、焦点誤差信号を発
生するために、検出器２８の２つのセグメント３２およ
び３４の間の強度の差異を検出する。次いでこの誤差信
号は、対物レンズ２４を、光ビームの光軸の方向に沿っ
て、すなわち光ディスクの方へかつ先ディスクから離れ
て、任意の合焦ずれ状態のために調整するために動かす
ために、サーボ機構（示されない）への入力として利用
されてもよい。
第１図は、入射光が光ディスク２２の記録された表面上
に正確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合
においては、上に論議された反射されたビームサンプル
は、入射光と同一の経路上に結像し戻されるであろう。
に正確に合焦される場合を概略的に例示する。この場合
においては、上に論議された反射されたビームサンプル
は、入射光と同一の経路上に結像し戻されるであろう。
したがって、合焦された状態においては、ディスクから
反射された円形に偏光された光は、対物レンズ２４を介
して通過して戻った後で実質的にコリメートされるであ
ろう。次いで、円形に偏光された反射されたビームは、
４分の１波プレート２０を介して透過し戻され、それは
考量が直線的に偏光されるが９０゜だけ移相されるよう
にする。９０゜だけ移相されている反射されたビームが
ビームスブリッタ１６のビームスプリットインタフェー
ス１８を打つときは、それは光源１２から焦点感応性先
構成要素２６の方へ離れて反射される。ビームスプリッ
タ１６のビームスブリットインタフェース１８により反
射されたコリメートされた光は、インタフェース１８か
らの反射の後で実質的にコリメートされた状態において
残る。反射されたコリメートされた光は、光構成要素２
６を介して通過し、かつ検出器２８および増幅器３０が
ディスク２２の上に入射する光が合焦状態にあることを
示す信号を発生するようにさせるであろう。
反射された円形に偏光された光は、対物レンズ２４を介
して通過して戻った後で実質的にコリメートされるであ
ろう。次いで、円形に偏光された反射されたビームは、
４分の１波プレート２０を介して透過し戻され、それは
考量が直線的に偏光されるが９０゜だけ移相されるよう
にする。９０゜だけ移相されている反射されたビームが
ビームスブリッタ１６のビームスプリットインタフェー
ス１８を打つときは、それは光源１２から焦点感応性先
構成要素２６の方へ離れて反射される。ビームスプリッ
タ１６のビームスブリットインタフェース１８により反
射されたコリメートされた光は、インタフェース１８か
らの反射の後で実質的にコリメートされた状態において
残る。反射されたコリメートされた光は、光構成要素２
６を介して通過し、かつ検出器２８および増幅器３０が
ディスク２２の上に入射する光が合焦状態にあることを
示す信号を発生するようにさせるであろう。
第２図は、光システム１０における不足に合焦された状
態を概略的に例示し、その場合には、光は光ディスク２
２の記録された表面の前の点に収束し、したがって拡大
された光ビームがディスクの表面上に入射するようにさ
せる。入射光ビームがディスク２２の前の点に収束する
ときには、焦点スポットの仮想イメージがディスクの反
対側の上に形成される。事実上のイメージがディスク表
面の後ろに起こるように見えるので、反射されたビーム
は、対物レンズ２４を介して通過し戻った後で収束する
光線を含む。ビームスブリッタ１６のビームスプリット
インタフェース１８の上に入射するコリメートされない
収束光ビームは、ビームスブリッタ１６による反射で収
束しかつコリメートされないで残るであろう。反射され
たコリメートされない収束光ビームは、光構成要素２６
を介して通過し、かつ検出器２８および増幅器３０が、
ディスクの上に入射する光が不足に合焦されていること
を示す信号を発生するようにさせるであろう。 第３図
は、光システム１０における過度に合焦された状態を例
示する。ここでは、光ディスク２２は対物レンズ２４の
焦点の前にあり、すなわち、光線は光ディスクの記録さ
れた表面を超えた点に収束する。過度に合焦された状態
は、不足に合焦された状態のように不所望であり、それ
は拡大された光ビームがディスクの記録された表面上に
入射することにおいてである。この場合には、反射され
た光は、ディスクの前に実像を形成する。したがって、
反射された光が対物レンズ２４を介して透過し戻される
ときには、発散する光ビームが発生される。発散する光
ビームは、その偏光が４分の１波プレート２０を介して
通過した後で９０”だけ転位されて、直線的に偏光され
るようになるが、ビームスブリッタ１６から反射された
後で発散して残る。したがって、過度に合焦された状態
において焦点感応性光構成要素２６の上に入射する反射
されたビームサンプルは、コリメートされない発散する
光ビームであるであろう。反射された、コリメートされ
ない発散する光ビームは、光構成要素２６を介して通過
し、かつ検出器２８および増幅器３０か、ディスク２２
の上に入射する光が過度に合焦されることを示す信号を
発生するようにさせる。
態を概略的に例示し、その場合には、光は光ディスク２
２の記録された表面の前の点に収束し、したがって拡大
された光ビームがディスクの表面上に入射するようにさ
せる。入射光ビームがディスク２２の前の点に収束する
ときには、焦点スポットの仮想イメージがディスクの反
対側の上に形成される。事実上のイメージがディスク表
面の後ろに起こるように見えるので、反射されたビーム
は、対物レンズ２４を介して通過し戻った後で収束する
光線を含む。ビームスブリッタ１６のビームスプリット
インタフェース１８の上に入射するコリメートされない
収束光ビームは、ビームスブリッタ１６による反射で収
束しかつコリメートされないで残るであろう。反射され
たコリメートされない収束光ビームは、光構成要素２６
を介して通過し、かつ検出器２８および増幅器３０が、
ディスクの上に入射する光が不足に合焦されていること
を示す信号を発生するようにさせるであろう。 第３図
は、光システム１０における過度に合焦された状態を例
示する。ここでは、光ディスク２２は対物レンズ２４の
焦点の前にあり、すなわち、光線は光ディスクの記録さ
れた表面を超えた点に収束する。過度に合焦された状態
は、不足に合焦された状態のように不所望であり、それ
は拡大された光ビームがディスクの記録された表面上に
入射することにおいてである。この場合には、反射され
た光は、ディスクの前に実像を形成する。したがって、
反射された光が対物レンズ２４を介して透過し戻される
ときには、発散する光ビームが発生される。発散する光
ビームは、その偏光が４分の１波プレート２０を介して
通過した後で９０”だけ転位されて、直線的に偏光され
るようになるが、ビームスブリッタ１６から反射された
後で発散して残る。したがって、過度に合焦された状態
において焦点感応性光構成要素２６の上に入射する反射
されたビームサンプルは、コリメートされない発散する
光ビームであるであろう。反射された、コリメートされ
ない発散する光ビームは、光構成要素２６を介して通過
し、かつ検出器２８および増幅器３０か、ディスク２２
の上に入射する光が過度に合焦されることを示す信号を
発生するようにさせる。
反射されたビームサンプルのコリメーション状態は光構
成要素２６により分析することができ、かつ検出器２８
により発生された信号は、不足に合焦されたまたは過度
に合焦された状態を補正するために、対物レンズ２４を
光ビームの光軸に沿って、すなわち光ディスク２２によ
り接近してまたは先ディスク２２からより離れて動かす
ためにフィードバンク信号として利用することができる
。
成要素２６により分析することができ、かつ検出器２８
により発生された信号は、不足に合焦されたまたは過度
に合焦された状態を補正するために、対物レンズ２４を
光ビームの光軸に沿って、すなわち光ディスク２２によ
り接近してまたは先ディスク２２からより離れて動かす
ためにフィードバンク信号として利用することができる
。
この発明は、局部的に光ビームの転搬角度における小さ
い変化、すなわちコリメーションの状態を検出すること
かできる独特の先構成要素２６を利用することにより、
光システム１０の大きさを有利に最小にする。反射され
たビームのコリメーンヨンの状態または他の特性を検出
することにより、システム内の焦点誤差を確かめかつこ
の誤差をそれに応して調整することかできる。
い変化、すなわちコリメーションの状態を検出すること
かできる独特の先構成要素２６を利用することにより、
光システム１０の大きさを有利に最小にする。反射され
たビームのコリメーンヨンの状態または他の特性を検出
することにより、システム内の焦点誤差を確かめかつこ
の誤差をそれに応して調整することかできる。
第４図は、反射されたビームサンプルの経路に置かれた
マイクロプリズム２６Ａのアレイを含む、光構或要素２
６の１つの実施例を例示する。第４図において例示され
るように、マイクロプリズム２６Ａのアレイは、長さ（
Ｌ）と、非プリズムまたはサブストレート部分３８の厚
さ（ＴＳ）プラスプリズム４０の厚さ（’ｒｐ）の和と
して規定してもよい厚さ（Ｔ，）を有する。プリズムＴ
Ｐの厚さは、ミクロ構造アレイ２６Ａにおけるプリズム
の数ｋに依存し、かつ方程式 により法定することができ、そこでは、Ｌ−マイクロプ
リズムのアレイの長さ ｋ−マイクロプリズムの数 ｎ−マイクロプリズムアレイを形成する材料の屈折率（
共通のガラスおよびプラスチックのために約１．５） である。
マイクロプリズム２６Ａのアレイを含む、光構或要素２
６の１つの実施例を例示する。第４図において例示され
るように、マイクロプリズム２６Ａのアレイは、長さ（
Ｌ）と、非プリズムまたはサブストレート部分３８の厚
さ（ＴＳ）プラスプリズム４０の厚さ（’ｒｐ）の和と
して規定してもよい厚さ（Ｔ，）を有する。プリズムＴ
Ｐの厚さは、ミクロ構造アレイ２６Ａにおけるプリズム
の数ｋに依存し、かつ方程式 により法定することができ、そこでは、Ｌ−マイクロプ
リズムのアレイの長さ ｋ−マイクロプリズムの数 ｎ−マイクロプリズムアレイを形成する材料の屈折率（
共通のガラスおよびプラスチックのために約１．５） である。
多数のマイクロプリズムの選択は、それが任意の１個の
マイクロプリズムの任意の欠陥または一様でないことの
影響を威少させることにおいて有利である。しかしなか
ら、多数のマイクロプリズムを有するそのような光構成
要素はまた構成するのがより困難であるということにお
ける兼合いがある。好ましくは、各マイクロプリズムは
、その斜辺４２が、平行な入来光線のコリメートされた
ビームのための全内部反射のために、臨界角の近くに位
置される。加えて、第４図ないし第７図において例示さ
れるように、吸収被覆４４か、アレイにおける各マイク
ロプリズムに与えられてもよい。そのような被１４４は
、通常光構成要素の表面からの不所望の反射を減少させ
るために使用される。
マイクロプリズムの任意の欠陥または一様でないことの
影響を威少させることにおいて有利である。しかしなか
ら、多数のマイクロプリズムを有するそのような光構成
要素はまた構成するのがより困難であるということにお
ける兼合いがある。好ましくは、各マイクロプリズムは
、その斜辺４２が、平行な入来光線のコリメートされた
ビームのための全内部反射のために、臨界角の近くに位
置される。加えて、第４図ないし第７図において例示さ
れるように、吸収被覆４４か、アレイにおける各マイク
ロプリズムに与えられてもよい。そのような被１４４は
、通常光構成要素の表面からの不所望の反射を減少させ
るために使用される。
光がより密な媒体（ｎ，＞ｎ２）に入射されるときおよ
び入射の角度か臨界角θＣより大きいかまたはそれに等
しいときに２つの誘電体のインタフェースに全内部反射
が起こることは知られており、 θｏ −５ ｉ ｎ一 （ｎ２ ／ｎ＋ ）そこ
では空気か約１．０の屈折率を有し、かつガラスか約１
．５２の屈折率を有する、空気−ガラスインタフェース
のためには、臨界角は約４２゜てある。各マイクロプリ
ズムの斜辺４２の角度は、平行な光線が斜辺４２の上に
約臨界角θ。において入射し、そのため表面透過率が約
５０％であるように選択される。
び入射の角度か臨界角θＣより大きいかまたはそれに等
しいときに２つの誘電体のインタフェースに全内部反射
が起こることは知られており、 θｏ −５ ｉ ｎ一 （ｎ２ ／ｎ＋ ）そこ
では空気か約１．０の屈折率を有し、かつガラスか約１
．５２の屈折率を有する、空気−ガラスインタフェース
のためには、臨界角は約４２゜てある。各マイクロプリ
ズムの斜辺４２の角度は、平行な光線が斜辺４２の上に
約臨界角θ。において入射し、そのため表面透過率が約
５０％であるように選択される。
動作においては、第５図において例示されるように、光
システム１０がその対物レンズ２４が光ディスク２２の
媒体表面上に適正に合焦されるときには、ディスクから
戻る反射されたビームは、実質的にコリメートされた光
を含むであろう。したがって、反射されたビームにわた
った光線は、アレイ２６Ａにおけるマイクロプリズムの
すべてを、実質的に同一の角度において打つであろう。
システム１０がその対物レンズ２４が光ディスク２２の
媒体表面上に適正に合焦されるときには、ディスクから
戻る反射されたビームは、実質的にコリメートされた光
を含むであろう。したがって、反射されたビームにわた
った光線は、アレイ２６Ａにおけるマイクロプリズムの
すべてを、実質的に同一の角度において打つであろう。
理想的には、マイクロプリズムのアレイ２６Ａにおける
各マイクロプリズムは、表面透過率が約５０％であるよ
うに、各斜辺４２が臨界角の近くにあるように調整され
ているので、コリメートされた状態における入射光は、
各マイクロプリズムにより部分的に反射され、かつ水平
の表面上に配置された被覆４４により吸収され、部分的
に透過されるであろう。
各マイクロプリズムは、表面透過率が約５０％であるよ
うに、各斜辺４２が臨界角の近くにあるように調整され
ているので、コリメートされた状態における入射光は、
各マイクロプリズムにより部分的に反射され、かつ水平
の表面上に配置された被覆４４により吸収され、部分的
に透過されるであろう。
たとえば、１つの実施例においては、もし臨界角が４１
．８゜であれば、各プリズムの斜辺は、５０％の透過率
を達成するために、約４１．６゜において調整されるで
あろう。したがって、合焦された状態においては、検出
器２８の双方のセグメント３２および３４は実質的に等
しい量の光を受取り、かつセグメント３２および３４の
差動和は実質的にゼロであろう。
．８゜であれば、各プリズムの斜辺は、５０％の透過率
を達成するために、約４１．６゜において調整されるで
あろう。したがって、合焦された状態においては、検出
器２８の双方のセグメント３２および３４は実質的に等
しい量の光を受取り、かつセグメント３２および３４の
差動和は実質的にゼロであろう。
個々のプリズム角度および入来光か完全にコリメートさ
れない程度の小さい変形は、いくらかの光が透過され、
かついくらかの光がマイクロプリズムアレイ２６Ａによ
り全く反射されることを引起こしてもよいことは、認め
られるであろう。しかしながら、概して、実質的にコリ
メートされた光により、検出器２８の２つの半分３２お
よび３４は、マイクロブリズムアレイを介して通過する
任意の光により一様に照明されるであろう。検出器２８
の第１および第２のセグメント３２および３４からの信
号の差動和が実質的にゼロであるときには、光ビームが
ディスク２２の上に適正に合焦されることを示す。
れない程度の小さい変形は、いくらかの光が透過され、
かついくらかの光がマイクロプリズムアレイ２６Ａによ
り全く反射されることを引起こしてもよいことは、認め
られるであろう。しかしながら、概して、実質的にコリ
メートされた光により、検出器２８の２つの半分３２お
よび３４は、マイクロブリズムアレイを介して通過する
任意の光により一様に照明されるであろう。検出器２８
の第１および第２のセグメント３２および３４からの信
号の差動和が実質的にゼロであるときには、光ビームが
ディスク２２の上に適正に合焦されることを示す。
もし対物レンズ２４が、前に進むビームを、光ディスク
の表面を超えた点、すなわち過度に合焦された状態に収
束すれば、マイクロプリズムアレイ２６Ａの上に入射す
る反射されたビームは、コリメートされない発散する光
ビームであろう。発散する先ビームがマイクロプリズム
アレイ２６Ａの上に降りるときは、臨界角θ。より小さ
い角度である光線は、マイクロプリズムから検出器２８
の方へ屈折され、また臨界角より大きい角度における光
線は、斜辺４２において内部に反射され、かつ水平の表
面上に配置された吸収被覆４４により吸収されるであろ
う。したがって、第６図において例示されるように、検
出器２８の第１のセグメント３２は、検出器２８の第２
のセグメント３４が受取るであろうより多くの量の光を
受取るであろう。したがって、検出器の第１および第２
のセクメント３２および３４からの信号の差動和はゼロ
でなくなり、ディスク２２の上に入射する光は過度に合
焦されていることおよびそれが過度に合焦されている程
度を示す。
の表面を超えた点、すなわち過度に合焦された状態に収
束すれば、マイクロプリズムアレイ２６Ａの上に入射す
る反射されたビームは、コリメートされない発散する光
ビームであろう。発散する先ビームがマイクロプリズム
アレイ２６Ａの上に降りるときは、臨界角θ。より小さ
い角度である光線は、マイクロプリズムから検出器２８
の方へ屈折され、また臨界角より大きい角度における光
線は、斜辺４２において内部に反射され、かつ水平の表
面上に配置された吸収被覆４４により吸収されるであろ
う。したがって、第６図において例示されるように、検
出器２８の第１のセグメント３２は、検出器２８の第２
のセグメント３４が受取るであろうより多くの量の光を
受取るであろう。したがって、検出器の第１および第２
のセクメント３２および３４からの信号の差動和はゼロ
でなくなり、ディスク２２の上に入射する光は過度に合
焦されていることおよびそれが過度に合焦されている程
度を示す。
第７図は、レーザビームが、光ディスク２２の表面の前
の点に収束する場合、すなわち、不足に合焦された状態
を概略的に例示する。この場合には、コリメートされな
い収束する光線は、マイクロプリズムアレイ２６Ａの上
に入射する。もう一度、臨界角より大きい角度でマイク
ロプリズムの斜辺４２を打つ光線は、内部に反射され、
かつ吸収被覆４４により吸収され、また臨界角より少な
い角度においてマイクロプリズムを打つ光線は、各マイ
クロプリズムから、検出器２８の上に屈折される。収束
する光線が反射されたビームにあるときには、検出器２
８の第２のセグメント３４は、第１のセグメント３２よ
り多くの光を受取る。検出器２８の第１および第２のセ
グメントからの信号は、次いで差動増幅器３０により合
計され、ゼロでない信号を結果として生じ、ディスク２
２の上に入射する光は不足に合焦されていることおよび
それが不足に合焦されている程度を示す。
の点に収束する場合、すなわち、不足に合焦された状態
を概略的に例示する。この場合には、コリメートされな
い収束する光線は、マイクロプリズムアレイ２６Ａの上
に入射する。もう一度、臨界角より大きい角度でマイク
ロプリズムの斜辺４２を打つ光線は、内部に反射され、
かつ吸収被覆４４により吸収され、また臨界角より少な
い角度においてマイクロプリズムを打つ光線は、各マイ
クロプリズムから、検出器２８の上に屈折される。収束
する光線が反射されたビームにあるときには、検出器２
８の第２のセグメント３４は、第１のセグメント３２よ
り多くの光を受取る。検出器２８の第１および第２のセ
グメントからの信号は、次いで差動増幅器３０により合
計され、ゼロでない信号を結果として生じ、ディスク２
２の上に入射する光は不足に合焦されていることおよび
それが不足に合焦されている程度を示す。
第８図は、焦点感応性光構成要素の第２の実施例２６Ｂ
を概略的に例示する。この実施例においては、焦点感応
性光構成要素２６Ｂは、層構成を含み、それは実質的に
透明な光プレート４８および先吸収材料５０の交互の層
を含む。１つの実施例においては、光吸収材料５０は、
接着剤の形状であり、透明なプレート４８の屈折率より
小さい屈折率を有する。これは、構或２６Ｂ内の各イン
タフェースにおいて臨界角の反射が起こることを許容す
る。マイクロプリズムアレイ２６Ａのように、層楕成４
６の透明なプレート４８および光吸収接着剤５０は、コ
リメートされた状態における入来光が臨界角θ，の近く
でありそこでは表面透過率は約５０％であろうような角
度で交互に層にされる。 第９図は、光スポットが光デ
ィスク２２の表面上に正確に含焦される場合を概略的に
例示する。この場合には、実質的にコリメートされた光
は、ビームスプリッタ１６のビームスブリットインタフ
ェース１８により（第１図）、層構成２６Ｂの上に反射
されるであろう。もし反射されたビームが、臨界角より
大きいまたは臨界角に等しい角度で吸収材料５０および
透明のプレート４８の間のインタフェースを打てば、入
射ビームは反射されるであろう。ビームが層インタフェ
ースを打つたびに、それは入射角で反射され、かつ結局
層構成２６Ｂから屈折されるであろう。合焦された状態
においては、入射光は、層構成２６Ｂに実質的に垂直に
コリメートされ、かつしたがって層構成２６Ｂをほぼ臨
界角で打ってあろう。したがって、入射光か、それが結
局層構成２６Ｂからかつ検出器２８の上に屈折されるま
で、各層インタフェースにおいて反射されるであろう。
を概略的に例示する。この実施例においては、焦点感応
性光構成要素２６Ｂは、層構成を含み、それは実質的に
透明な光プレート４８および先吸収材料５０の交互の層
を含む。１つの実施例においては、光吸収材料５０は、
接着剤の形状であり、透明なプレート４８の屈折率より
小さい屈折率を有する。これは、構或２６Ｂ内の各イン
タフェースにおいて臨界角の反射が起こることを許容す
る。マイクロプリズムアレイ２６Ａのように、層楕成４
６の透明なプレート４８および光吸収接着剤５０は、コ
リメートされた状態における入来光が臨界角θ，の近く
でありそこでは表面透過率は約５０％であろうような角
度で交互に層にされる。 第９図は、光スポットが光デ
ィスク２２の表面上に正確に含焦される場合を概略的に
例示する。この場合には、実質的にコリメートされた光
は、ビームスプリッタ１６のビームスブリットインタフ
ェース１８により（第１図）、層構成２６Ｂの上に反射
されるであろう。もし反射されたビームが、臨界角より
大きいまたは臨界角に等しい角度で吸収材料５０および
透明のプレート４８の間のインタフェースを打てば、入
射ビームは反射されるであろう。ビームが層インタフェ
ースを打つたびに、それは入射角で反射され、かつ結局
層構成２６Ｂから屈折されるであろう。合焦された状態
においては、入射光は、層構成２６Ｂに実質的に垂直に
コリメートされ、かつしたがって層構成２６Ｂをほぼ臨
界角で打ってあろう。したがって、入射光か、それが結
局層構成２６Ｂからかつ検出器２８の上に屈折されるま
で、各層インタフェースにおいて反射されるであろう。
第９図において例示されるように、光ディスク２２の表
面上に反肘されたビームが合焦されるときには、分割検
出器２８の双方のセグメント３２および３４は丈質的に
同一の量の光を受取る。これは、層構成２６Ｂの上に入
射する光線は実質的にコリメトされるという事実のため
である。したがって、分割検出器２８の各十分３２およ
び３４により生じられた信号の差動和はゼロであり、対
物レンズ２４が、その上に記録された情報の正確な読出
しのために光ディスク２２から適正な距離にあることを
示す。 入射光が、ディスク２２の表面を超えた点、す
なわち、過度に合焦された状態において合焦するように
なるときには、発散する光線は、層構成２６Ｂの上に入
射する反射されたビームに含まれるであろう。したがっ
て、第１０図において見られるように、反射されたビー
ムの上半分に含まれた光線は、反射されたビームの下半
分に含まれた光線より大きいグレージング角において層
構成２６Ｂを打つ。したがって、層構成２６Ｂの上半分
を打つ光線は、臨界角より大きい角度であり、かつした
がって入射角において吸収材料５０および透明のプレー
ト４８の間の層インタフェースにおいて反射されるであ
ろう。したがって、光線か層構成２６Ｂを介して伝搬す
るとき、それらは光か層インタフェースを打つたびに反
射され、かつ結局層構成から屈折されるであろう。反対
に、層構或の下半分を打つ光線は、より急な角度てあろ
う。もしこのより急な角度が、臨界角より少ないかまた
は臨界角に等しいならば、各インタフェースを打つ光は
、吸収材料５０により吸収されるであろう。層構成２６
Ｂの上半分の上に入射する光線は、透明プレート吸収材
料インタフェースにより反射され、かつ層構成２６Ｂか
ら屈折される。
面上に反肘されたビームが合焦されるときには、分割検
出器２８の双方のセグメント３２および３４は丈質的に
同一の量の光を受取る。これは、層構成２６Ｂの上に入
射する光線は実質的にコリメトされるという事実のため
である。したがって、分割検出器２８の各十分３２およ
び３４により生じられた信号の差動和はゼロであり、対
物レンズ２４が、その上に記録された情報の正確な読出
しのために光ディスク２２から適正な距離にあることを
示す。 入射光が、ディスク２２の表面を超えた点、す
なわち、過度に合焦された状態において合焦するように
なるときには、発散する光線は、層構成２６Ｂの上に入
射する反射されたビームに含まれるであろう。したがっ
て、第１０図において見られるように、反射されたビー
ムの上半分に含まれた光線は、反射されたビームの下半
分に含まれた光線より大きいグレージング角において層
構成２６Ｂを打つ。したがって、層構成２６Ｂの上半分
を打つ光線は、臨界角より大きい角度であり、かつした
がって入射角において吸収材料５０および透明のプレー
ト４８の間の層インタフェースにおいて反射されるであ
ろう。したがって、光線か層構成２６Ｂを介して伝搬す
るとき、それらは光か層インタフェースを打つたびに反
射され、かつ結局層構成から屈折されるであろう。反対
に、層構或の下半分を打つ光線は、より急な角度てあろ
う。もしこのより急な角度が、臨界角より少ないかまた
は臨界角に等しいならば、各インタフェースを打つ光は
、吸収材料５０により吸収されるであろう。層構成２６
Ｂの上半分の上に入射する光線は、透明プレート吸収材
料インタフェースにより反射され、かつ層構成２６Ｂか
ら屈折される。
層構成の下半分の上に入射する光線は、層５０に吸収さ
れる。したがって、検出器２８の第２のセグメント３２
は、セグメント３４より多い量の光を受取るであろう。
れる。したがって、検出器２８の第２のセグメント３２
は、セグメント３４より多い量の光を受取るであろう。
検出器２８の各セグメント３２および３４は、受取られ
た光の量に比例する信号を発生する。その大きさおよび
符号が入射光の収束または発散特性に関連するこれらの
信号の差動和は、次いで焦点サーボ（示されない）への
入力として利用され、必要とされる補正の量および方向
を示す。この例においては、差動和の符号は、ディスク
２２の上に入射するビームは過度に合焦されていること
を示し、かつ振幅はどんなに遠くにそれが過度に合焦さ
れるかに比例するであろう。
た光の量に比例する信号を発生する。その大きさおよび
符号が入射光の収束または発散特性に関連するこれらの
信号の差動和は、次いで焦点サーボ（示されない）への
入力として利用され、必要とされる補正の量および方向
を示す。この例においては、差動和の符号は、ディスク
２２の上に入射するビームは過度に合焦されていること
を示し、かつ振幅はどんなに遠くにそれが過度に合焦さ
れるかに比例するであろう。
第１１図は、ディスクにおける不足に合焦された状態を
示す収束する光線が、層構成２６Ｂの上に入射する場合
を概略的に例示する。この場合には、第１ｌ図において
見られるように、反射されたビームの上半分に含まれた
光線は急な角度で眉インタフェースを打ち、また反射さ
れたビームの下半分に含まれた光線はよりグレージング
する角度で層構成の下半分を打つ。したがって、上に論
議されるように、臨界角より少ないかまたは臨界角に等
しい急な角度で屑構成２６Ｂの上に入射する光は、吸収
材料５０により吸収されるであろう。
示す収束する光線が、層構成２６Ｂの上に入射する場合
を概略的に例示する。この場合には、第１ｌ図において
見られるように、反射されたビームの上半分に含まれた
光線は急な角度で眉インタフェースを打ち、また反射さ
れたビームの下半分に含まれた光線はよりグレージング
する角度で層構成の下半分を打つ。したがって、上に論
議されるように、臨界角より少ないかまたは臨界角に等
しい急な角度で屑構成２６Ｂの上に入射する光は、吸収
材料５０により吸収されるであろう。
反対に、よりグレージングする角度において眉インタフ
ェースの上に入射する光は、もし臨界角より大きければ
、各眉インタフェースにおいて反射され、かつ眉構成２
６Ｂから屈折されるであろう。
ェースの上に入射する光は、もし臨界角より大きければ
、各眉インタフェースにおいて反射され、かつ眉構成２
６Ｂから屈折されるであろう。
もう一度、検出器２８の一方のセグメント３４は、他方
のセグメント３２より大きい量の照射を受取るであろう
。次いで、検出器の各半分３２および３４の上に入射す
る照射量における差異は、上に論議されたように存在す
る焦点誤差の程度を決定するために使用される。
のセグメント３２より大きい量の照射を受取るであろう
。次いで、検出器の各半分３２および３４の上に入射す
る照射量における差異は、上に論議されたように存在す
る焦点誤差の程度を決定するために使用される。
第１２図は、この発明と一致した焦点感応性ス構成要素
のさらに他の実施例２６Ｃを例示する。
のさらに他の実施例２６Ｃを例示する。
この実施例においては、焦点感応性光構成要素（＝格子
バー５４の対応するアレイに結合された、［筒マイクロ
レンズ５２のアレイを含む。好ましくは、アレイ５２に
おける各円筒マイクロレンズは実質的に同一の曲率半径
を有し、そのためアレイにおけるマイクロレンズのすべ
ては実質的に同一の焦点長さを有する。各レンズーバー
の対は、ナイフエッジ原理の上に動作するように、構戊
されかつ配置される。したがって、格子バー５４のアレ
イは、各マイクロレンズの焦点が格子バーの１つの端縁
にあり、そのため格子バー５４のアレイにおける各格子
バーおよびマイクロレンズ５２のアレイにおける各マイ
クロレンズの間に１対１の関係が確立されるように位置
される。格子バーは好ましくは、ある形状の光吸収材料
を含み、予め定められた間隔に間隔を開けられる。
バー５４の対応するアレイに結合された、［筒マイクロ
レンズ５２のアレイを含む。好ましくは、アレイ５２に
おける各円筒マイクロレンズは実質的に同一の曲率半径
を有し、そのためアレイにおけるマイクロレンズのすべ
ては実質的に同一の焦点長さを有する。各レンズーバー
の対は、ナイフエッジ原理の上に動作するように、構戊
されかつ配置される。したがって、格子バー５４のアレ
イは、各マイクロレンズの焦点が格子バーの１つの端縁
にあり、そのため格子バー５４のアレイにおける各格子
バーおよびマイクロレンズ５２のアレイにおける各マイ
クロレンズの間に１対１の関係が確立されるように位置
される。格子バーは好ましくは、ある形状の光吸収材料
を含み、予め定められた間隔に間隔を開けられる。
第１２図ないし第１５図において例示されるよウニ、格
子ハーアレイ５４に結合されるマイクロレンズアレイ５
２は、装置の上に入射する光のコリメーション状態を検
出するように構成されかつ配置される。２つの先の実施
例のように、装置の上に入射するコリメートされた光は
合焦された状態を示し、発散する光は過度に合焦された
状態に対応し、かつ収束する光は不足に合焦された状態
を表わす。第１３図は、ミクロ構造２６Ｃを介したコリ
メートされたまたは平行な光線の経路を概略的に例示す
る。第１３図において見られるように、コリメートされ
た光、すなわち、ミクロ構造２６Ｃの表面に実質的に垂
直の光は、アレイのマイクロレンズ５２の上に入射する
。マイクロレンズ５２のアレイにおける各マイクロレン
ズは、その対応する格子バーの端縁をちょうどグレージ
ングする点に光の一部分を収束するであろう。したがっ
て、検出器２８の双方のセグメント３２および３４は、
実質的に等しい量の光を受取り、それは合焦状態を示す
であろう。
子ハーアレイ５４に結合されるマイクロレンズアレイ５
２は、装置の上に入射する光のコリメーション状態を検
出するように構成されかつ配置される。２つの先の実施
例のように、装置の上に入射するコリメートされた光は
合焦された状態を示し、発散する光は過度に合焦された
状態に対応し、かつ収束する光は不足に合焦された状態
を表わす。第１３図は、ミクロ構造２６Ｃを介したコリ
メートされたまたは平行な光線の経路を概略的に例示す
る。第１３図において見られるように、コリメートされ
た光、すなわち、ミクロ構造２６Ｃの表面に実質的に垂
直の光は、アレイのマイクロレンズ５２の上に入射する
。マイクロレンズ５２のアレイにおける各マイクロレン
ズは、その対応する格子バーの端縁をちょうどグレージ
ングする点に光の一部分を収束するであろう。したがっ
て、検出器２８の双方のセグメント３２および３４は、
実質的に等しい量の光を受取り、それは合焦状態を示す
であろう。
合焦からはずれた状態を示すデコリメートされた光は、
２つの形状、収束または発散の１つの形をとってもよい
。第ｌ４図において概略的に例示された、過度に合焦さ
れた状態を示す、発散の場合においては、デコリメート
された光ビームの上半分における光線は、マイクロレン
ズにょリアレイの上半分に合焦され、そのため光が格子
バーの間に、かつ検出器２８の上に向けられる。反対に
、発散する光ビームの低い方の半分に含まれた光線は、
光がその関連した格子バー内の点に向けられ、かつ吸収
されるであろうように、アレイの低い方の半分において
各マイクロレンズにより合焦されるであろう。したがっ
て、実質的には、検出器２８の第２のセグメント３４に
は光が透過されないであろう。
２つの形状、収束または発散の１つの形をとってもよい
。第ｌ４図において概略的に例示された、過度に合焦さ
れた状態を示す、発散の場合においては、デコリメート
された光ビームの上半分における光線は、マイクロレン
ズにょリアレイの上半分に合焦され、そのため光が格子
バーの間に、かつ検出器２８の上に向けられる。反対に
、発散する光ビームの低い方の半分に含まれた光線は、
光がその関連した格子バー内の点に向けられ、かつ吸収
されるであろうように、アレイの低い方の半分において
各マイクロレンズにより合焦されるであろう。したがっ
て、実質的には、検出器２８の第２のセグメント３４に
は光が透過されないであろう。
反射されたビームに含まれた光線が収束し、不足に合焦
された状態を示すときには、逆が真のままである。第１
５図において概略的に描かれるように、ミクロ構造２６
Ｃの高い方の部分を打つ光線は、アレイ５２の高い方の
半分においてマイクロレンズにより合焦され、そのため
光は各マイクロレンズの関連した格子バー内の点に向け
られる。
された状態を示すときには、逆が真のままである。第１
５図において概略的に描かれるように、ミクロ構造２６
Ｃの高い方の部分を打つ光線は、アレイ５２の高い方の
半分においてマイクロレンズにより合焦され、そのため
光は各マイクロレンズの関連した格子バー内の点に向け
られる。
したがって、実質的には、ミクロ構造２６Ｃの高い方の
半分の上に入射する反射されたビームにおける光のすべ
ては格子バー５４のアレイにより吸収され、そのため実
質的には検出器２８の第１のセグメント３２の上に光は
入射しないであろう。
半分の上に入射する反射されたビームにおける光のすべ
ては格子バー５４のアレイにより吸収され、そのため実
質的には検出器２８の第１のセグメント３２の上に光は
入射しないであろう。
しかしながら、収束するビームの低い方の半分における
光線は、光が格子バーの間の空間を介して、かつ検出器
２８の第２のセグメント３４の上に向けられるように、
ミクロ構造２６Ｃの低い方の半分において各マイクロレ
ンズにより合焦されるであろう。
光線は、光が格子バーの間の空間を介して、かつ検出器
２８の第２のセグメント３４の上に向けられるように、
ミクロ構造２６Ｃの低い方の半分において各マイクロレ
ンズにより合焦されるであろう。
上に述べられた実施例におけるように、検出器２８の各
セグメント３２および３４は、受取られた光の量に比例
する信号を発生する。それの大きさおよび符号がビーム
サンプルの収束または発散特性に関連する、これらの信
号の差動和は、ついで焦点サーボ（示されない）への人
力として利用され、必要とされる補正の量および方向を
示す。
セグメント３２および３４は、受取られた光の量に比例
する信号を発生する。それの大きさおよび符号がビーム
サンプルの収束または発散特性に関連する、これらの信
号の差動和は、ついで焦点サーボ（示されない）への人
力として利用され、必要とされる補正の量および方向を
示す。
第１６図は、この発明のさらに他の実施例を例示し、そ
こにおいて、焦点感応性光構成要素２６Ｄは透明の光プ
レート５６のアレイを含み、各々が、その低い方の表面
に与えられた高度に反射性の干渉フィルタ要素５８を有
する。好ましくは、各干渉フィルタ要素５８は、多屑干
渉被覆を含み、かつ特定の波長に同調される。
こにおいて、焦点感応性光構成要素２６Ｄは透明の光プ
レート５６のアレイを含み、各々が、その低い方の表面
に与えられた高度に反射性の干渉フィルタ要素５８を有
する。好ましくは、各干渉フィルタ要素５８は、多屑干
渉被覆を含み、かつ特定の波長に同調される。
先の実施例のすべてについてのように、焦点感応性光構
戊要素２６Ｄは、コリメートされた入射光に応答して実
質的に一様の量および強度の光を透過し、対物レンズ２
４がディスク２２の上に適正に合焦されていることを意
味する。しかしながら、もしビームサンプルの入射光が
デコリメートされれば、すなわち、発散または入射線の
どちらかを含めば、焦点からはずれた状態が確立される
。
戊要素２６Ｄは、コリメートされた入射光に応答して実
質的に一様の量および強度の光を透過し、対物レンズ２
４がディスク２２の上に適正に合焦されていることを意
味する。しかしながら、もしビームサンプルの入射光が
デコリメートされれば、すなわち、発散または入射線の
どちらかを含めば、焦点からはずれた状態が確立される
。
好ましくは、各フィルタ要素５８は、サンプルビームの
光軸に関して予め定められた角度φ。においで調整され
る。第１７図は、干渉フィルタ要素のための一般的な特
性曲線のグラフによる例示であり、フィルタの上の光の
入射角の関数として、フィルタを介して透過される光の
強度を示す。この曲線６０の急な勾配部分の上に光が入
るように干渉要素５８の角度φ０を選択することにより
、フィルタ要素の角度感応性は向上される。第１７図を
見ることにより容易に理解できるように、光の入射角に
おける小さいずれは、光の強度における非常に大きい変
化を結果として生ずる。したがって、φ０より下の角度
においては、光の強度は、低いかまたは鈍く現われる。
光軸に関して予め定められた角度φ。においで調整され
る。第１７図は、干渉フィルタ要素のための一般的な特
性曲線のグラフによる例示であり、フィルタの上の光の
入射角の関数として、フィルタを介して透過される光の
強度を示す。この曲線６０の急な勾配部分の上に光が入
るように干渉要素５８の角度φ０を選択することにより
、フィルタ要素の角度感応性は向上される。第１７図を
見ることにより容易に理解できるように、光の入射角に
おける小さいずれは、光の強度における非常に大きい変
化を結果として生ずる。したがって、φ０より下の角度
においては、光の強度は、低いかまたは鈍く現われる。
反対に、φ。より上の角度においては、光の強度は、高
いかまたは明るく現われる。したがって、分割検出器２
８の２つの半分３２および３４の上に入射する光の強度
における差異は、サンプルビームのコリメーションの状
態を決定するように利用することができる。
いかまたは明るく現われる。したがって、分割検出器２
８の２つの半分３２および３４の上に入射する光の強度
における差異は、サンプルビームのコリメーションの状
態を決定するように利用することができる。
これは、それを引用することによりここに援用される、
タジマ氏の米国特許第４，５０４，９３８号において示
される。
タジマ氏の米国特許第４，５０４，９３８号において示
される。
第１８図は、第１の焦点からはずれた状態を概略的に例
示し、そこにおいてサンプルビームに含まれた光線は発
散する。好ましくは、第１８図において例示されるよう
に、各光線は、ミクロ構造２６Ｄを介して透過されるよ
り前に少なくとも２つの反射を経験し、かつそれが光構
成要素２６Ｄの上に入射する位置にかかわらず、いくら
かの光が透過される。しかしながら、第１８Ａ図におい
て拡大円Ａにおいて例示されるように、光が干渉要素５
８を打つ角度φ１は、φ０より小さい。したがって、第
１７図において示された特性曲線を見ることから、光構
或要素２６Ｄの高い方の半分により透過された発散する
光線は、領域を打つコリメートされた光線より少ない強
度であることがわかるであろう。反対に、第１８Ｂ図、
拡大円Ｂを参照すると、光構成要素２６Ｄの低い方の半
分により透過された発散する光線は、干渉要素５８を角
度φ２において打ち、それはφ。より大きく、したがっ
てコリメートされた線がそうであろうより明るい。しか
しなから、サンプルビームに含まれた光線は、ただ一度
反射された後でミクロ構造２６Ｄを介して透過されても
よいことは、理解されるであろう。
示し、そこにおいてサンプルビームに含まれた光線は発
散する。好ましくは、第１８図において例示されるよう
に、各光線は、ミクロ構造２６Ｄを介して透過されるよ
り前に少なくとも２つの反射を経験し、かつそれが光構
成要素２６Ｄの上に入射する位置にかかわらず、いくら
かの光が透過される。しかしながら、第１８Ａ図におい
て拡大円Ａにおいて例示されるように、光が干渉要素５
８を打つ角度φ１は、φ０より小さい。したがって、第
１７図において示された特性曲線を見ることから、光構
或要素２６Ｄの高い方の半分により透過された発散する
光線は、領域を打つコリメートされた光線より少ない強
度であることがわかるであろう。反対に、第１８Ｂ図、
拡大円Ｂを参照すると、光構成要素２６Ｄの低い方の半
分により透過された発散する光線は、干渉要素５８を角
度φ２において打ち、それはφ。より大きく、したがっ
てコリメートされた線がそうであろうより明るい。しか
しなから、サンプルビームに含まれた光線は、ただ一度
反射された後でミクロ構造２６Ｄを介して透過されても
よいことは、理解されるであろう。
第１９図は、サンプルビームに含まれた光線が収束する
、反対の焦点から離れた状態を概略的に例示する。第１
９図において例示されるように、各光は、ミクロ構造２
６Ｄを介して透過されるより前に少なくとも２つの反射
を経験し、かつ、上のように、いくらかの光は、その上
にそれが打つ構成要素２６Ｄの上の位置にかかわらず透
過される。しかしながら、第１９Ａ図における拡大円Ａ
において例示されるように、光が干渉要素５８を打つ角
度φ３は、φ０より大きい。したがって、第１７図にお
いて示される特性曲線を見ることから、集束光ビームの
高い方の半分に含まれた光線は、コリメートされた光線
のそれより大きい強度で透過されるであろうことがわか
るであろう。反対に、第１９Ｂ図、拡大円Ｂを参照する
と、集束する線の低い方の半分に含まれた光線は、角度
φ４において干渉要素５８を打ち、それはφＯより少な
く、かつコリメートされた線がそうであろうより少ない
強度により透過されるであろう。
、反対の焦点から離れた状態を概略的に例示する。第１
９図において例示されるように、各光は、ミクロ構造２
６Ｄを介して透過されるより前に少なくとも２つの反射
を経験し、かつ、上のように、いくらかの光は、その上
にそれが打つ構成要素２６Ｄの上の位置にかかわらず透
過される。しかしながら、第１９Ａ図における拡大円Ａ
において例示されるように、光が干渉要素５８を打つ角
度φ３は、φ０より大きい。したがって、第１７図にお
いて示される特性曲線を見ることから、集束光ビームの
高い方の半分に含まれた光線は、コリメートされた光線
のそれより大きい強度で透過されるであろうことがわか
るであろう。反対に、第１９Ｂ図、拡大円Ｂを参照する
と、集束する線の低い方の半分に含まれた光線は、角度
φ４において干渉要素５８を打ち、それはφＯより少な
く、かつコリメートされた線がそうであろうより少ない
強度により透過されるであろう。
検出器２８の２つの半分３２および３４を打つ光線の強
度における差異は、焦点誤差信号を発生する。検出器２
８の高い方の半分３２が検出器の低い方の半分３４より
大きい光の強度を受取るときには、それは、右のサンプ
ルは集束する光線を含みかつレンズ２４はディスクの上
に不足に合焦されることの表示である。反対に、検出器
２８の高い方の半分３２が低い方の半分３４より少ない
光の強度を受取るときには、それは、ビームサンプルは
発散する線を含み、過度に合焦された状態を意味するこ
との表示である。
度における差異は、焦点誤差信号を発生する。検出器２
８の高い方の半分３２が検出器の低い方の半分３４より
大きい光の強度を受取るときには、それは、右のサンプ
ルは集束する光線を含みかつレンズ２４はディスクの上
に不足に合焦されることの表示である。反対に、検出器
２８の高い方の半分３２が低い方の半分３４より少ない
光の強度を受取るときには、それは、ビームサンプルは
発散する線を含み、過度に合焦された状態を意味するこ
との表示である。
この発明の多くの他の修正および代わりの実施例は、前
述の説明に鑑み、当業者には明らかであろう。構成の詳
細は、実質的にこの発明の精神から逸脱することなしに
変更されてもよく、かつ前掲の特許請求の範囲の範囲内
に起こるすべての修正の排他的な使用は、留保される。
述の説明に鑑み、当業者には明らかであろう。構成の詳
細は、実質的にこの発明の精神から逸脱することなしに
変更されてもよく、かつ前掲の特許請求の範囲の範囲内
に起こるすべての修正の排他的な使用は、留保される。
第１図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面上に
適正に合焦される、反射された光ビームの伝搬角度を検
出するための光システムの概略的な表示である。 第２図は、そこにおいてビームがディスクの前に合焦さ
れる、光ビームの伝搬角度を検出するための光システム
の概略的な表示である。 第３図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面を超
えて合焦される、光ビームの伝搬角度を検出するための
光システムの概略的な表示である。 第４図は、マイクロプリズムのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第５図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第４図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第６図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第７図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第８図は、臨界角要素の屑アレイを組入れる、光要素ミ
クロ構造の概略図である。 第９図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第８図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第１０図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図で
ある。 第１１図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図で
ある。 第１２図は、マイクロレンズのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第１３図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、す
なわち平行な光線の経路を示す、第１２図において例示
されたミクロ構造の概略図である。 第工４図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第１２図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１５図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第１２図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１６図は、干渉フィルタ要素の層アレイを組入れる、
光要素ミクロ構造の概略図である。 第１７図は、フィルタ要素の角度の関数としての、透過
された光の強度の例示の特性曲線のグラフによる表示で
ある。 第１８図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第１６図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１８Ａ図は、第１８図において例示されたミクロ構造
の高い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１８Ｂ図は、第１８図において例示されたミクロ構造
の低い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１９図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第１６図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１９Ａ図は、第１９図において例示されたミクロ構造
の高い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１９Ｂ図は、第１９図において例示されたミクロ構造
の低い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大さ
れた概略図である。 図において、１０は光学システム、１２は光源、１４は
コリメートレンズ、１６はビームスプリツタ、１８はビ
ームスプリットインタフェース、２０は４分の１波プレ
ート、２４は対物レンズ、２６は光構成要素、２６Ａは
マイクロプリズムアレイ、２６Ｂは層構成、２６Ｃおよ
び２６Ｄはミクロ構造、２８は検出器、４２は斜辺、４
４は吸収被覆、４６は層構成、４８は光プレート、５０
は光吸収材料、５２はマイクロレンズアレイ、５４は格
子バー、５８は干捗フィルタ要素である。
適正に合焦される、反射された光ビームの伝搬角度を検
出するための光システムの概略的な表示である。 第２図は、そこにおいてビームがディスクの前に合焦さ
れる、光ビームの伝搬角度を検出するための光システム
の概略的な表示である。 第３図は、そこにおいてビームが光ディスクの表面を超
えて合焦される、光ビームの伝搬角度を検出するための
光システムの概略的な表示である。 第４図は、マイクロプリズムのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第５図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第４図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第６図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第７図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を示
す、第４図において例示されたミクロ構造の概略図であ
る。 第８図は、臨界角要素の屑アレイを組入れる、光要素ミ
クロ構造の概略図である。 第９図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、すな
わち平行な光線の経路を示す、第８図において例示され
たミクロ構造の概略図である。 第１０図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図で
ある。 第１１図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第８図において例示されたミクロ構造の概略図で
ある。 第１２図は、マイクロレンズのアレイを組入れる、光要
素ミクロ構造の概略図である。 第１３図は、ミクロ構造を介したコリメートされた、す
なわち平行な光線の経路を示す、第１２図において例示
されたミクロ構造の概略図である。 第工４図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第１２図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１５図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第１２図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１６図は、干渉フィルタ要素の層アレイを組入れる、
光要素ミクロ構造の概略図である。 第１７図は、フィルタ要素の角度の関数としての、透過
された光の強度の例示の特性曲線のグラフによる表示で
ある。 第１８図は、ミクロ構造を介した発散する光線の経路を
示す、第１６図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１８Ａ図は、第１８図において例示されたミクロ構造
の高い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１８Ｂ図は、第１８図において例示されたミクロ構造
の低い方の部分を介して伝搬する発散する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１９図は、ミクロ構造を介した集束する光線の経路を
示す、第１６図において例示されたミクロ構造の概略図
である。 第１９Ａ図は、第１９図において例示されたミクロ構造
の高い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大さ
れた概略図である。 第１９Ｂ図は、第１９図において例示されたミクロ構造
の低い方の部分を介して伝搬する集束する光線の拡大さ
れた概略図である。 図において、１０は光学システム、１２は光源、１４は
コリメートレンズ、１６はビームスプリツタ、１８はビ
ームスプリットインタフェース、２０は４分の１波プレ
ート、２４は対物レンズ、２６は光構成要素、２６Ａは
マイクロプリズムアレイ、２６Ｂは層構成、２６Ｃおよ
び２６Ｄはミクロ構造、２８は検出器、４２は斜辺、４
４は吸収被覆、４６は層構成、４８は光プレート、５０
は光吸収材料、５２はマイクロレンズアレイ、５４は格
子バー、５８は干捗フィルタ要素である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）光ビームのコリメーション状態および角度を検出
するための装置であって、 前記光ビームの経路内に配置された実質的に平面の光ミ
クロ構造角度ずれ分析要素を特徴とし、前記ミクロ構造
要素は、それが前記ミクロ構造を介して伝搬するときに
前記光ビームの伝搬の方向を変化させる態様において光
を透過し、さらに、前記光ビームの角度に対応する信号
を発生するように構成されかつ前記ミクロ構造に関して
配置された光検出器を特徴とする、装置。 （２）前記平面の光ミクロ構造角度ずれ分析要素は、マ
イクロプリズムを含む、請求項１に記載の装置。 （３）前記マイクロプリズムは、入来平行光線の全内部
反射のために、ほぼ臨界角において位置決めされる斜辺
を有する、請求項２に記載の装置。 （４）吸収被覆は、不所望の反射を減少させるために前
記斜辺に隣接した前記マイクロプリズムの側部に与えら
れる、請求項３に記載の装置。 （５）前記平面の光ミクロ構造角度ずれ分析要素は、収
束マイクロレンズを含む、請求項１に記載の装置。 （６）前記マイクロレンズに結合された格子バーをさら
に含む、請求項５に記載の装置。（７）前記格子バーは
、前記マイクロレンズが入来平行光線を前記格子バーの
端縁に収束するように前記マイクロレンズに関して調整
される、請求項６に記載の装置。 （８）前記平面光ミクロ構造角度ずれ分析要素は、実質
的に透明の光プレートおよび光吸収材料の交互の層を含
む複数個の層インタフェースを有する、層構成を含む、
請求項１に記載の装置。 （９）前記層インタフェースの各々は、入来平行光線の
ための全内部反射のためにほぼ臨界角に位置決めされる
、請求項８に記載の装置。 （１０）前記平面光ミクロ構造角度ずれ分析要素は、干
渉フィルタ要素および実質的に透明の光プレートの交互
のアレイを含む、請求項１に記載の装置。 （１１）前記干渉フィルタ要素は、入射光線が前記平面
光ミクロ構造角度ずれ分析要素内に少なくとも２回反射
されるように調整される、請求項１０に記載の装置。 （１２）光源と、 前記光源の経路に位置決めされたコリメートレンズと、 偏光感応性ビームスプリットインタフェースを有するビ
ームスプリッタとを含み、前記ビームスプリッタは、前
記コリメートレンズから受取られた光を透過するように
構成されかつ配置され、さらに、 ４分の１波プレートと、 前記光を、そこから前記光の一部分が反射される反射表
面上に収束するための対物レンズとを含み、前記平面光
ミクロ構造角度ずれ分析要素は、前記反射された光の経
路内に配置される、請求項１に記載の装置。 （１３）光のビームを生ずるステップと、 前記光のビームのサンプルを得るステップと、前記ビー
ムサンプルを、複数個のミクロ構造光構成要素を含む実
質的に平面の光学要素アレイにより遮るステップとを含
み、前記ミクロ構造光学要素の各々は、それが前記ミク
ロ構造光学要素を介して伝搬するときに前記光の伝搬の
方向を変化させる態様において、前記ビームサンプルの
小さい部分を遮り、さらに、 検出器により、前記ミクロ構造光学要素を介した伝搬の
後で前記光を検出するステップとを含む、焦点位置を検
出するための方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/438,708 US4998011A (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Flat plate focus sensing apparatus |
| US438,708 | 1989-11-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03209136A true JPH03209136A (ja) | 1991-09-12 |
| JP3366993B2 JP3366993B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=23741710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31258490A Expired - Lifetime JP3366993B2 (ja) | 1989-11-17 | 1990-11-16 | 光ビームのコリメーション状態および角度を検出するための装置および焦点位置を検出するための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998011A (ja) |
| JP (1) | JP3366993B2 (ja) |
| GB (1) | GB2239707A (ja) |
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-
1989
- 1989-11-17 US US07/438,708 patent/US4998011A/en not_active Expired - Lifetime
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1990
- 1990-11-07 GB GB9024232A patent/GB2239707A/en not_active Withdrawn
- 1990-11-16 JP JP31258490A patent/JP3366993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014097412A1 (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 | 光情報再生装置、及び光情報再生方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4998011A (en) | 1991-03-05 |
| GB2239707A (en) | 1991-07-10 |
| GB9024232D0 (en) | 1990-12-19 |
| JP3366993B2 (ja) | 2003-01-14 |
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