JPH04273208A - 全反射減衰分光を使用する焦点感知装置 - Google Patents
全反射減衰分光を使用する焦点感知装置Info
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- JPH04273208A JPH04273208A JP3262433A JP26243391A JPH04273208A JP H04273208 A JPH04273208 A JP H04273208A JP 3262433 A JP3262433 A JP 3262433A JP 26243391 A JP26243391 A JP 26243391A JP H04273208 A JPH04273208 A JP H04273208A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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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
【０００１】
【０００２】
【発明の分野】この発明は、一般的に放射ビーム幾何学
的評価に関するものであり、光学記録および再生システ
ムにおける応用を見出すものである。特定的には、この
発明は、光学ディスクに関して光線ビームの焦点位置を
モニターするのに使用される配置に関するものである。
的評価に関するものであり、光学記録および再生システ
ムにおける応用を見出すものである。特定的には、この
発明は、光学ディスクに関して光線ビームの焦点位置を
モニターするのに使用される配置に関するものである。
【０００３】
【発明の背景】光学メモリディスク、コンパクトディス
ク、またはビデオディスクを利用するような光学記録お
よび再生システムは、光学ディスクの表面上に対物レン
ズを通じて照明光学ビームの正確な合焦を要求する。入
射照明ビームは一般的に対物レンズを通して反射され返
し、かつその後ディスク上に記録された情報を読取るの
に利用される。対物レンズを通って通過し返した後に、
反射されるビームの一部分は典型的にディスク上に照明
ビームの焦点を合わせるように設計された装置に方向付
けられる。この装置により反射されるビームからの抽出
された情報は、その後ディスクに関して移動可能な対物
レンズの位置を変えることにより照明ビームの焦点を調
節するのに使用されてもよい。
ク、またはビデオディスクを利用するような光学記録お
よび再生システムは、光学ディスクの表面上に対物レン
ズを通じて照明光学ビームの正確な合焦を要求する。入
射照明ビームは一般的に対物レンズを通して反射され返
し、かつその後ディスク上に記録された情報を読取るの
に利用される。対物レンズを通って通過し返した後に、
反射されるビームの一部分は典型的にディスク上に照明
ビームの焦点を合わせるように設計された装置に方向付
けられる。この装置により反射されるビームからの抽出
された情報は、その後ディスクに関して移動可能な対物
レンズの位置を変えることにより照明ビームの焦点を調
節するのに使用されてもよい。
【０００４】照明光学ビームの焦点を検出するための多
くの技術は周知である。たとえば、米国特許番号第４，
４２３，４９５号、米国特許番号第４，４２５，６３６
号および米国特許番号第４，４５３，２３９号は、ビー
ム焦点の検出の「臨界角プリズム」法と名付けられてき
た方法を利用している。この方法では、記録ディスクか
ら反射される照明ビームは、反射される照明ビームに関
して臨界角に非常に接近してセットされる検出プリズム
表面上に入射される。ディスクの表面上の照明ビームの
焦点が所望の状態から逸脱するとき、検出プリズム表面
によって反射される光学エネルギの量における変化は、
照明ビームの焦点を調節するのに使用される焦点エラー
信号を引出すのに使用されてもよい。
くの技術は周知である。たとえば、米国特許番号第４，
４２３，４９５号、米国特許番号第４，４２５，６３６
号および米国特許番号第４，４５３，２３９号は、ビー
ム焦点の検出の「臨界角プリズム」法と名付けられてき
た方法を利用している。この方法では、記録ディスクか
ら反射される照明ビームは、反射される照明ビームに関
して臨界角に非常に接近してセットされる検出プリズム
表面上に入射される。ディスクの表面上の照明ビームの
焦点が所望の状態から逸脱するとき、検出プリズム表面
によって反射される光学エネルギの量における変化は、
照明ビームの焦点を調節するのに使用される焦点エラー
信号を引出すのに使用されてもよい。
【０００５】臨界角プリズム法は一般的に、反射される
照明ビームに関して検出プリズム表面の配向が正確に調
節されることを要求する。この要求は臨界角の近傍での
検出プリズムの反射特性における不連続の結果として生
じかつ、この方法に基づいた焦点エラー検出システムを
非常に感応的なものとする。しかしながら、臨界角技術
はいくつかの不利益を有する。第１に、それが作出する
焦点エラー信号は、検出プリズム表面と大気との間のイ
ンタフェースにおける光線反射に依存し、このように、
高さにおける変化は大気の屈折率を変化し、誤った焦点
読取り（オフセット）を発生することを生じさせ得る。 また、臨界角技術は差動の焦点感知システムにおける使
用に対して本質的に不適当である。
照明ビームに関して検出プリズム表面の配向が正確に調
節されることを要求する。この要求は臨界角の近傍での
検出プリズムの反射特性における不連続の結果として生
じかつ、この方法に基づいた焦点エラー検出システムを
非常に感応的なものとする。しかしながら、臨界角技術
はいくつかの不利益を有する。第１に、それが作出する
焦点エラー信号は、検出プリズム表面と大気との間のイ
ンタフェースにおける光線反射に依存し、このように、
高さにおける変化は大気の屈折率を変化し、誤った焦点
読取り（オフセット）を発生することを生じさせ得る。 また、臨界角技術は差動の焦点感知システムにおける使
用に対して本質的に不適当である。
【０００６】差動のシステムはますます重要となってい
る、というのはそれらは光学ディスク駆動で発生し得る
、あるタイプのノイズの解消を許容するからである。 臨界角法は２つの理由のため差動の動作には適さない。 第１に、感知プリズムによって作出される透過されるビ
ームはある軸に沿って圧縮され、それを反射されるビー
ムを介して非対称にする。２つのビームのつりあいは、
変化した環境におけるノイズ解消特性を最適化するため
に差動システムにおいて望ましい。第２に、臨界角プリ
ズムの反射率曲線上のポイントにおいて、そこでは２つ
のビームの強度はバランスがとれており、その傾きは有
用な差動の焦点エラー信号を作出するにはあまりに低す
ぎる。
る、というのはそれらは光学ディスク駆動で発生し得る
、あるタイプのノイズの解消を許容するからである。 臨界角法は２つの理由のため差動の動作には適さない。 第１に、感知プリズムによって作出される透過されるビ
ームはある軸に沿って圧縮され、それを反射されるビー
ムを介して非対称にする。２つのビームのつりあいは、
変化した環境におけるノイズ解消特性を最適化するため
に差動システムにおいて望ましい。第２に、臨界角プリ
ズムの反射率曲線上のポイントにおいて、そこでは２つ
のビームの強度はバランスがとれており、その傾きは有
用な差動の焦点エラー信号を作出するにはあまりに低す
ぎる。
【０００７】その上で反射される照明ビームは入射され
る、臨界角技術と比較されて、光学表面のある程度正確
さを欠く調節を要求する焦点検出装置は、米国特許番号
第４，８６２，４４２号に開示される。特定的には、そ
こに記述される光学表面は、反射される照明ビームの入
射角に関して連続的に変化する反射率を有する誘電多層
皮膜を含む。多層皮膜を含む表面の回転的調節不適は、
焦点エラー信号の値により小さな効果があるだろう結果
となり、しかしまた技術は減じられた角感度を有するだ
ろう結果となる。また、多層誘電システムによって作出
された焦点エラー信号における不正確さは、反射される
照明ビームの波長における相対的にわずかな変化に応じ
て発達するかもしれない。波長変化に対するこのような
感度は、焦点エラー信号がただビームの焦点のみに関し
て設計されるので、望ましくない。
る、臨界角技術と比較されて、光学表面のある程度正確
さを欠く調節を要求する焦点検出装置は、米国特許番号
第４，８６２，４４２号に開示される。特定的には、そ
こに記述される光学表面は、反射される照明ビームの入
射角に関して連続的に変化する反射率を有する誘電多層
皮膜を含む。多層皮膜を含む表面の回転的調節不適は、
焦点エラー信号の値により小さな効果があるだろう結果
となり、しかしまた技術は減じられた角感度を有するだ
ろう結果となる。また、多層誘電システムによって作出
された焦点エラー信号における不正確さは、反射される
照明ビームの波長における相対的にわずかな変化に応じ
て発達するかもしれない。波長変化に対するこのような
感度は、焦点エラー信号がただビームの焦点のみに関し
て設計されるので、望ましくない。
【０００８】加えて、誘電多層反射表面を使用するある
システムは、単に限られた程度の感度のみを有する焦点
エラー信号を与える。たとえば、米国特許番号第４，８
６２，４４２号の図２は、焦点エラー信号の感度に比例
する反射性特性の傾きを有する、層をなす誘電反射表面
に対して特定的な反射率特性を示す。開示される反射さ
れる強度は４２〜４８度にわたる入射角にわたって約０
．７５〜０．０５の値の範囲をとる。１度に対して約１
０％のこの反射率変化は比較的低い感度の焦点エラー信
号を作出する。
システムは、単に限られた程度の感度のみを有する焦点
エラー信号を与える。たとえば、米国特許番号第４，８
６２，４４２号の図２は、焦点エラー信号の感度に比例
する反射性特性の傾きを有する、層をなす誘電反射表面
に対して特定的な反射率特性を示す。開示される反射さ
れる強度は４２〜４８度にわたる入射角にわたって約０
．７５〜０．０５の値の範囲をとる。１度に対して約１
０％のこの反射率変化は比較的低い感度の焦点エラー信
号を作出する。
【０００９】したがって、高度における変化および色収
差に比較的影響を受けない高度に感度の良い焦点エラー
信号の発生を許容し、かつ差動のシステムにおいて使用
可能である、反射率プロファイルによって特徴づけられ
る光学配置に対する必要性が当該技術において存在する
。
差に比較的影響を受けない高度に感度の良い焦点エラー
信号の発生を許容し、かつ差動のシステムにおいて使用
可能である、反射率プロファイルによって特徴づけられ
る光学配置に対する必要性が当該技術において存在する
。
【００１０】
【発明の概要】この発明は、放射ビーム幾何学的評価に
対する改良された装置および方法を含み、かつ前述した
必要性を満足させるように設計された焦点検出装置を提
供する。発明の焦点感知装置は、ビーム分離モジュール
を含み、それは１対のよくつりあいのとれたビームを提
供し、それらのどちらかは焦点エラー信号を作出するの
に使用されてもよく、かつそれらはまた差動の焦点エラ
ー信号を作出するのにともに使用されてもよい。さらに
、ビーム分離モジュールのある物理的なパラメータは、
装置の動的な範囲および照明ビームの焦点における変化
に対するその感度を調節するために変化されてもよい。
対する改良された装置および方法を含み、かつ前述した
必要性を満足させるように設計された焦点検出装置を提
供する。発明の焦点感知装置は、ビーム分離モジュール
を含み、それは１対のよくつりあいのとれたビームを提
供し、それらのどちらかは焦点エラー信号を作出するの
に使用されてもよく、かつそれらはまた差動の焦点エラ
ー信号を作出するのにともに使用されてもよい。さらに
、ビーム分離モジュールのある物理的なパラメータは、
装置の動的な範囲および照明ビームの焦点における変化
に対するその感度を調節するために変化されてもよい。
【００１１】したがって、この発明は、実質的に単色光
源、対物レンズを含む光学合焦配置、ビーム分離モジュ
ールおよび光検出素子を含む、焦点感知装置に関するも
のである。この発明の好ましい一実施例において、光源
は、コリメートレンズによってコリメートされる実質的
に直線偏光されたビームを発生する。コリメートされた
ビームは光学ビームスプリット配置によって対物レンズ
に方向付けられ、それはその後光学ディスクの表面上に
ビームを集束する。ディスクはその上に合焦されたビー
ムを対物レンズを通じてビームスプリット配置に反射し
返す。ビームスプリット配置上に入射する光学エネルギ
の一部はその後、ビーム分離モジュールがサーボビーム
をさえぎるように位置付けられた状態で、サーボビーム
を形成するように向け直される。ビーム分離モジュール
はサーボビームを好ましくは類似の形状および強度の透
過されるビームおよび反射されるビームに分離するよう
に働く。透過されるビームおよび反射されるビームの強
度プロファイルにおける変化に応じて光検出素子によっ
て作出される電気的な信号はその後焦点エラー信号を差
動的に発生するのに使用されてもよい。
源、対物レンズを含む光学合焦配置、ビーム分離モジュ
ールおよび光検出素子を含む、焦点感知装置に関するも
のである。この発明の好ましい一実施例において、光源
は、コリメートレンズによってコリメートされる実質的
に直線偏光されたビームを発生する。コリメートされた
ビームは光学ビームスプリット配置によって対物レンズ
に方向付けられ、それはその後光学ディスクの表面上に
ビームを集束する。ディスクはその上に合焦されたビー
ムを対物レンズを通じてビームスプリット配置に反射し
返す。ビームスプリット配置上に入射する光学エネルギ
の一部はその後、ビーム分離モジュールがサーボビーム
をさえぎるように位置付けられた状態で、サーボビーム
を形成するように向け直される。ビーム分離モジュール
はサーボビームを好ましくは類似の形状および強度の透
過されるビームおよび反射されるビームに分離するよう
に働く。透過されるビームおよび反射されるビームの強
度プロファイルにおける変化に応じて光検出素子によっ
て作出される電気的な信号はその後焦点エラー信号を差
動的に発生するのに使用されてもよい。
【００１２】この発明の特定的な好ましい実施例におい
て、ビーム分離モジュールは、１対のガラス製部材の間
に挟まれる分離層を含む、「全反射減衰分光」（ＦＴＲ
）プリズムである。分離層の屈折率は、選ばれた屈折率
がそこにおいてＦＴＲプリズムがサーボビームに関して
位置付けられるべきである適切な角を規定する状態で、
取囲むガラスのそれより小さくなるように選択される。 加えて、分離層の厚さは差動の焦点エラー信号の所望の
感度に従って調節されてもよい。
て、ビーム分離モジュールは、１対のガラス製部材の間
に挟まれる分離層を含む、「全反射減衰分光」（ＦＴＲ
）プリズムである。分離層の屈折率は、選ばれた屈折率
がそこにおいてＦＴＲプリズムがサーボビームに関して
位置付けられるべきである適切な角を規定する状態で、
取囲むガラスのそれより小さくなるように選択される。 加えて、分離層の厚さは差動の焦点エラー信号の所望の
感度に従って調節されてもよい。
【００１３】この発明のこれらおよび他の目的ならびに
特徴は、以下の説明および添付の図面に関して取上げら
れる前掲の請求の範囲からさらに十分に明らかにされる
であろう。
特徴は、以下の説明および添付の図面に関して取上げら
れる前掲の請求の範囲からさらに十分に明らかにされる
であろう。
【００１４】
図１はこの発明のビーム焦点感知装置１０の好ましい実
施例のブロック図表現である。装置１０は光学ディスク
１４上に照明ビームＩの焦点を表わすサーボビームＳを
与えるための光学配置１２を含む。サーボビームＳはデ
ィスク１４によって反射される照明ビームＩの一部分を
含む。このようなサーボビームを発生するための技術は
当業者にはよく周知である。たとえば、サーボビームＳ
を発生するための光学配置１２のような光学システムは
、米国特許番号第４，８６２，４４２号に記述され、そ
れは引用により援用される。光学配置１２の動作の簡潔
な概要は以下に説明される。
施例のブロック図表現である。装置１０は光学ディスク
１４上に照明ビームＩの焦点を表わすサーボビームＳを
与えるための光学配置１２を含む。サーボビームＳはデ
ィスク１４によって反射される照明ビームＩの一部分を
含む。このようなサーボビームを発生するための技術は
当業者にはよく周知である。たとえば、サーボビームＳ
を発生するための光学配置１２のような光学システムは
、米国特許番号第４，８６２，４４２号に記述され、そ
れは引用により援用される。光学配置１２の動作の簡潔
な概要は以下に説明される。
【００１５】図１において示されるように、光学配置１
２は、直線偏光されたビームＢを発生するレーザ源１６
を含む。ビームＢはコリメートレンズ１８によってコリ
メートされかつ、コリメートされたビームは光学ビーム
スプリッタ配置２０によって対物レンズ２４に方向付け
られる。コリメートされたビームはその後対物レンズ２
４によって光学ディスク１４の表面上に集束される。た
とえば、光学ディスクは、コンパクトディスク、ビデオ
ディスク、または光学メモリディスクを含んでもよい。 ディスク１４はそこに合焦された照明ビームを対物レン
ズ２４を通じてビームスプリッタ配置２０に反射し返す
。当業者は、ビームスプリッタ配置２０が、サーボビー
ムＳを形成するため、反射される照明ビームの第１の部
分を再び向けるように（示されない）第１のビームスプ
リッタを含んでもよいことを理解するだろう。ビームス
プリッタ配置２０はまた一般的にデータビームを発生す
るため反射される照明ビームの第２の部分を再び向ける
ため（示されない）第２のビームスプリッタを含むだろ
う。このようなデータビームは光学ディスク１４上に記
録された情報を運ぶ。サーボビームＳはＦＴＲプリズム
３０によってさえぎられ、その設計および構成は以下に
さらに十分に議論される。
２は、直線偏光されたビームＢを発生するレーザ源１６
を含む。ビームＢはコリメートレンズ１８によってコリ
メートされかつ、コリメートされたビームは光学ビーム
スプリッタ配置２０によって対物レンズ２４に方向付け
られる。コリメートされたビームはその後対物レンズ２
４によって光学ディスク１４の表面上に集束される。た
とえば、光学ディスクは、コンパクトディスク、ビデオ
ディスク、または光学メモリディスクを含んでもよい。 ディスク１４はそこに合焦された照明ビームを対物レン
ズ２４を通じてビームスプリッタ配置２０に反射し返す
。当業者は、ビームスプリッタ配置２０が、サーボビー
ムＳを形成するため、反射される照明ビームの第１の部
分を再び向けるように（示されない）第１のビームスプ
リッタを含んでもよいことを理解するだろう。ビームス
プリッタ配置２０はまた一般的にデータビームを発生す
るため反射される照明ビームの第２の部分を再び向ける
ため（示されない）第２のビームスプリッタを含むだろ
う。このようなデータビームは光学ディスク１４上に記
録された情報を運ぶ。サーボビームＳはＦＴＲプリズム
３０によってさえぎられ、その設計および構成は以下に
さらに十分に議論される。
【００１６】以下にさらに十分にまた記述されるように
、サーボビームＳはＦＴＲプリズム３０によって透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲに分割される。 図１の実施例において、透過されるビームＴおよび反射
されるビームＲは、実質的に等しい断面および強度を有
する。透過されるビームＴは第１クアドラチュア検出器
３２上に入射され、一方反射されるビームＲは第２クア
ドラチュア検出器３４上に入射される。透過されるビー
ムＴおよび反射されるビームＲの強度分布に応じてクア
ドラチュア検出器３２、３４によって発生された電気的
な信号は、ディスク１４上の照明ビームＩの焦点を表わ
す差動の焦点エラー信号（ＤＦＥＳ）を発生するため制
御ユニット３７によって利用される。制御ユニット３７
およびＤＦＥＳを発生するための関連の方法の好ましい
一実施例は以下に議論される。たとえば、焦点エラー信
号はディスク１４に関して対物レンズ２４の変位を変え
ることにより照明ビームＩの焦点を調節するために設置
された（示されない）機械的な配置を制御するのに使用
されてもよい。
、サーボビームＳはＦＴＲプリズム３０によって透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲに分割される。 図１の実施例において、透過されるビームＴおよび反射
されるビームＲは、実質的に等しい断面および強度を有
する。透過されるビームＴは第１クアドラチュア検出器
３２上に入射され、一方反射されるビームＲは第２クア
ドラチュア検出器３４上に入射される。透過されるビー
ムＴおよび反射されるビームＲの強度分布に応じてクア
ドラチュア検出器３２、３４によって発生された電気的
な信号は、ディスク１４上の照明ビームＩの焦点を表わ
す差動の焦点エラー信号（ＤＦＥＳ）を発生するため制
御ユニット３７によって利用される。制御ユニット３７
およびＤＦＥＳを発生するための関連の方法の好ましい
一実施例は以下に議論される。たとえば、焦点エラー信
号はディスク１４に関して対物レンズ２４の変位を変え
ることにより照明ビームＩの焦点を調節するために設置
された（示されない）機械的な配置を制御するのに使用
されてもよい。
【００１７】図２は、ＦＴＲプリズム３０の拡大した上
断面図を示している。プリズム３０は、分離層３８を挟
みこむ第１および第２の光学部材３５、３６を含む。光
学部材３５、３６は分離層３８の屈折率よりもより大き
な屈折率を有するガラスから実現されてもよい。たとえ
ば、好ましい一実施例において、光学部材３５、３６は
、１．５５の屈折率を有するガラスから製造されてもよ
いが、一方分離層３８はそれぞれ１．３８および１．４
８の屈折率を有するフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）
または溶融シリカ（ＳｉＯ２ ）のどちらかのような固
形物から構成される。分離層３８は固形物からのみ構成
される必要はなく、かつもし光学部材３５、３６がより
大きな屈折率を有するならば液体または空気（ａｉｒ
）から実現されてもよい。
断面図を示している。プリズム３０は、分離層３８を挟
みこむ第１および第２の光学部材３５、３６を含む。光
学部材３５、３６は分離層３８の屈折率よりもより大き
な屈折率を有するガラスから実現されてもよい。たとえ
ば、好ましい一実施例において、光学部材３５、３６は
、１．５５の屈折率を有するガラスから製造されてもよ
いが、一方分離層３８はそれぞれ１．３８および１．４
８の屈折率を有するフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）
または溶融シリカ（ＳｉＯ２ ）のどちらかのような固
形物から構成される。分離層３８は固形物からのみ構成
される必要はなく、かつもし光学部材３５、３６がより
大きな屈折率を有するならば液体または空気（ａｉｒ
）から実現されてもよい。
【００１８】層３８とビームＳにおける光線の相互作用
の物性の簡潔な説明は以下のとおりである。もし層３８
および光学部材３５が存在しないなら、全内部反射の、
よく公知の現象が光学部材３６の斜辺表面で起こり、ビ
ームＳの全体をビームＲの方向に発する。しかしながら
、ある光線エネルギは「エバネセント波」の形状で光学
部材３６の斜辺表面の後方に存在し、それは伝わらない
。光学部材３５が光学部材３６に十分に接近してもたら
されるとき、このエネルギは損失を伴うことなしに部材
３５内に結合されかつビームＴの方向に伝わる。この現
象は全反射減衰分光（ＦＴＲ）として周知である。この
状態で、もしＦＴＲプリズムが、分離層３８におけるビ
ームＳの入射角Ａが全反射減衰分光の領域に近くなるよ
うにビームＳに関して設置されるならば、透過および反
射曲線は非常に急な傾き（角感度）を有するだろう。 これは非常に感度の高い焦点感知システムの製造を許容
する。さらに、ＦＴＲ原理に基づく、このようなシステ
ムに対する透過および反射曲線は多層構造の曲線に比較
すると、ビームＳにおける光線の波長に対して比較的感
度が鈍るだろう。
の物性の簡潔な説明は以下のとおりである。もし層３８
および光学部材３５が存在しないなら、全内部反射の、
よく公知の現象が光学部材３６の斜辺表面で起こり、ビ
ームＳの全体をビームＲの方向に発する。しかしながら
、ある光線エネルギは「エバネセント波」の形状で光学
部材３６の斜辺表面の後方に存在し、それは伝わらない
。光学部材３５が光学部材３６に十分に接近してもたら
されるとき、このエネルギは損失を伴うことなしに部材
３５内に結合されかつビームＴの方向に伝わる。この現
象は全反射減衰分光（ＦＴＲ）として周知である。この
状態で、もしＦＴＲプリズムが、分離層３８におけるビ
ームＳの入射角Ａが全反射減衰分光の領域に近くなるよ
うにビームＳに関して設置されるならば、透過および反
射曲線は非常に急な傾き（角感度）を有するだろう。 これは非常に感度の高い焦点感知システムの製造を許容
する。さらに、ＦＴＲ原理に基づく、このようなシステ
ムに対する透過および反射曲線は多層構造の曲線に比較
すると、ビームＳにおける光線の波長に対して比較的感
度が鈍るだろう。
【００１９】プリズム３０は従来の薄膜技術を介して光
学部材のどちらかの上に分離層を第１に設置することに
より製作されてもよい。相補的な光学部材はその後光学
接着剤で分離層のさらされた表面に固定されてもよい。 第１および第２の光学部材３５、３６の屈折率が一般的
に同一であるように選ばれるだろうが、屈折率を変える
ようにまた選択されてもよい。好ましい実施例において
、第１および第２の光学部材は、透過されるビームＴお
よび反射されるビームＲが実質的に等しい断面を有する
ような幾何学的配置において同一の屈折率を有する。
学部材のどちらかの上に分離層を第１に設置することに
より製作されてもよい。相補的な光学部材はその後光学
接着剤で分離層のさらされた表面に固定されてもよい。 第１および第２の光学部材３５、３６の屈折率が一般的
に同一であるように選ばれるだろうが、屈折率を変える
ようにまた選択されてもよい。好ましい実施例において
、第１および第２の光学部材は、透過されるビームＴお
よび反射されるビームＲが実質的に等しい断面を有する
ような幾何学的配置において同一の屈折率を有する。
【００２０】図３の例示的な正面図において示されるよ
うに、第１クアドラチュア検出器３２は、第１の、第２
の、第３のおよび第４の光検出素子４０、４２、４４お
よび４６をそれぞれ含み、それらはそこに衝突する透過
されるビームＴの強度に応じてＴ１、Ｔ２、Ｔ３および
Ｔ４として以下に参照される電気的な信号を作出する。 同様に、第２クアドラチュア検出器３４は、第５の、第
６の、第７および第８の光検出素子５０、５２、５４お
よび５６をそれぞれ含み、それらは反射されるビームＲ
の入射に応じてＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４として以下
に参照される電気的な信号を提供する。光検出素子はＰ
ＩＮダイオードによって実現されてもよく、そこでは各
ダイオードからの電気的な出力のレベルはそれによって
受けられる光学エネルギに比例している。
うに、第１クアドラチュア検出器３２は、第１の、第２
の、第３のおよび第４の光検出素子４０、４２、４４お
よび４６をそれぞれ含み、それらはそこに衝突する透過
されるビームＴの強度に応じてＴ１、Ｔ２、Ｔ３および
Ｔ４として以下に参照される電気的な信号を作出する。 同様に、第２クアドラチュア検出器３４は、第５の、第
６の、第７および第８の光検出素子５０、５２、５４お
よび５６をそれぞれ含み、それらは反射されるビームＲ
の入射に応じてＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４として以下
に参照される電気的な信号を提供する。光検出素子はＰ
ＩＮダイオードによって実現されてもよく、そこでは各
ダイオードからの電気的な出力のレベルはそれによって
受けられる光学エネルギに比例している。
【００２１】対物レンズ２４（図１）が照明ビームＩが
適切に合焦されるようにディスク１４に関して位置決め
されるとき、サーボビーム内に含まれる光線はよくコリ
メートされ、（すなわち、実質的に平行に）、かつそれ
ゆえ図２に示される実質的に同一角Ａで分離層３８上に
入射される。これとは反対に、対物レンズ２４がディス
ク１４の表面で占められる平面内に照明ビームを合焦し
ない時、サーボビームＳを含む光線は相互に収束または
発散するかのいずれかであろう。サーボビームＳ内のす
べての光線は、照明ビームＩが適切に合焦されるとき、
実質的に同角で分離層３８上に衝突するだろう、一方入
射角の異なった範囲の光線は、ビームＩが焦点から外れ
るとき、分離層３８をアドレスするだろう結果になる。
適切に合焦されるようにディスク１４に関して位置決め
されるとき、サーボビーム内に含まれる光線はよくコリ
メートされ、（すなわち、実質的に平行に）、かつそれ
ゆえ図２に示される実質的に同一角Ａで分離層３８上に
入射される。これとは反対に、対物レンズ２４がディス
ク１４の表面で占められる平面内に照明ビームを合焦し
ない時、サーボビームＳを含む光線は相互に収束または
発散するかのいずれかであろう。サーボビームＳ内のす
べての光線は、照明ビームＩが適切に合焦されるとき、
実質的に同角で分離層３８上に衝突するだろう、一方入
射角の異なった範囲の光線は、ビームＩが焦点から外れ
るとき、分離層３８をアドレスするだろう結果になる。
【００２２】プリズム３０は分離層３８の反射率および
透過率がそこで光学エネルギが分離層３８上に入射され
る角度に対して非常に感度が良いように設計される。こ
のように、透過されるビームＴおよび反射されるビーム
Ｒの強度における空間的分布は、照明ビームＩの焦点位
置がディスク１４の表面に関して変化するように変化す
るだろう。すなわち、適切に合焦された照明ビームＩは
、それのすべての光線が分離層３８による同程度の反射
を経験するように、よくコリメートされたサーボビーム
Ｓを引き起こす。したがって、透過されるビームＴおよ
び反射されるビームＲは、照明ビームＩが適切に合焦さ
れるとき、実質的に均一な強度を有するだろう。反対に
、収束したまたは発散したサーボビームＳは、サーボビ
ームＳ内の光線が、分離層３８による様々な程度の反射
を受けるだろうため、非均一な空間的強度分布の透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲを生じるだろう
。透過されるビームおよび反射されるビームの強度にお
けるこれらの空間的変化を検出することにより、光検出
器３２、３４は照明ビームＩの焦点位置を示すＤＦＥＳ
を発生するために使用され得る電気的信号を発生する。
透過率がそこで光学エネルギが分離層３８上に入射され
る角度に対して非常に感度が良いように設計される。こ
のように、透過されるビームＴおよび反射されるビーム
Ｒの強度における空間的分布は、照明ビームＩの焦点位
置がディスク１４の表面に関して変化するように変化す
るだろう。すなわち、適切に合焦された照明ビームＩは
、それのすべての光線が分離層３８による同程度の反射
を経験するように、よくコリメートされたサーボビーム
Ｓを引き起こす。したがって、透過されるビームＴおよ
び反射されるビームＲは、照明ビームＩが適切に合焦さ
れるとき、実質的に均一な強度を有するだろう。反対に
、収束したまたは発散したサーボビームＳは、サーボビ
ームＳ内の光線が、分離層３８による様々な程度の反射
を受けるだろうため、非均一な空間的強度分布の透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲを生じるだろう
。透過されるビームおよび反射されるビームの強度にお
けるこれらの空間的変化を検出することにより、光検出
器３２、３４は照明ビームＩの焦点位置を示すＤＦＥＳ
を発生するために使用され得る電気的信号を発生する。
【００２３】そこにおいてＤＦＥＳがサーボビームＳの
コリメーションの程度に応じて合成され得る態様は図４
を参照してさらに理解されるであろう。図４は分離層３
８に関してサーボビームＳ内の光線の入射角の関数とし
てＦＴＲプリズム３０の反射率（ビームＲの強度／ビー
ムＳの強度）を示すグラフである。特定的に、図４のグ
ラフは、波長０．７８ミクロンのｓ−偏光されたおよび
ｐ−偏光された光学エネルギの両方による照明に応じて
プリズム３０の反射率ＲｓおよびＲｐを描く。図４の反
射率プロファイルは、分離層が１．５５の屈折率を有す
るガラス部材によって挟まれた状態で、４．５ミクロン
の厚さおよび１．３８の屈折率を伴った分離層を有する
、ＦＴＲプリズム３０に関連する。図４で示されるよう
に、プリズム３０は、プリズム３０が作用点Ｐについて
動作するように、入射角Ａ１ でサーボビームＳに関し
て好ましく位置付けられる。すなわち、作用点Ｐにおい
てプリズム３０はディスク１４上に適切に合焦された照
明ビームＩが角Ａ１ で分離層３８に衝突する光線を有
する、よくコリメートされたサーボビームＳを生じるよ
うに位置付けられる。プリズム３０の反射率は作用点Ｐ
において約０．５であるので、モジュール３０によって
作出された透過されるビームおよび反射されるビームは
実質的に同一の平均強度を有する。
コリメーションの程度に応じて合成され得る態様は図４
を参照してさらに理解されるであろう。図４は分離層３
８に関してサーボビームＳ内の光線の入射角の関数とし
てＦＴＲプリズム３０の反射率（ビームＲの強度／ビー
ムＳの強度）を示すグラフである。特定的に、図４のグ
ラフは、波長０．７８ミクロンのｓ−偏光されたおよび
ｐ−偏光された光学エネルギの両方による照明に応じて
プリズム３０の反射率ＲｓおよびＲｐを描く。図４の反
射率プロファイルは、分離層が１．５５の屈折率を有す
るガラス部材によって挟まれた状態で、４．５ミクロン
の厚さおよび１．３８の屈折率を伴った分離層を有する
、ＦＴＲプリズム３０に関連する。図４で示されるよう
に、プリズム３０は、プリズム３０が作用点Ｐについて
動作するように、入射角Ａ１ でサーボビームＳに関し
て好ましく位置付けられる。すなわち、作用点Ｐにおい
てプリズム３０はディスク１４上に適切に合焦された照
明ビームＩが角Ａ１ で分離層３８に衝突する光線を有
する、よくコリメートされたサーボビームＳを生じるよ
うに位置付けられる。プリズム３０の反射率は作用点Ｐ
において約０．５であるので、モジュール３０によって
作出された透過されるビームおよび反射されるビームは
実質的に同一の平均強度を有する。
【００２４】対物レンズ２４とディスク１４との間の分
離が、サーボビームＳが収束または発散の態様のどちら
かでコリメートしないように変化するとき、それの第１
の部分は角Ａ１ よりもより大きな入射角で分離層３８
に当るだろう。たとえば、入射角Ａ２ （図４）におい
て、サーボビームの対応の部分は約０．７の反射率を経
験するだろう。第１のサーボビーム部分は、サーボビー
ムＳがよくコリメートされるとき、たった０．５の反射
率を受けるため、第１のサーボビーム部分から得られる
反射されるビームＲおよび透過されるビームＴの部分を
受ける、検出器３２、３４の領域は、照明ビームＩが適
切に合焦されるときよりは、それぞれ、より多いおよび
少ない光学エネルギを収集するだろう。同様に、透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲの部分が（角Ａ
１ よりも小さい）入射角Ａ３ で分離層３８上に入射
したサーボビームＳの第２の部分から生じる状態での光
学配列における検出器３２、３４の領域は、適当な焦点
の状態よりもより多いおよびより少ない光学エネルギに
よってそれぞれ照明されるであろう。ＤＦＥＳは透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲの強度分布にお
いてこの空間的非均一性を示す光検出器３２、３４によ
って発生される電気的な信号に応じて作出される。さら
に、ここに記述された好ましい実施例において、モジュ
ール３０は光学的に非吸収であるので、サーボビームＳ
の一部分の入射角における変化から生ずる透過されるビ
ームＴの強度における変化は、同一のサーボビーム部分
によって生じた反射されるビームＲの部分の大きさにお
いて等しく、対向して向けられた変化によって反映され
る。
離が、サーボビームＳが収束または発散の態様のどちら
かでコリメートしないように変化するとき、それの第１
の部分は角Ａ１ よりもより大きな入射角で分離層３８
に当るだろう。たとえば、入射角Ａ２ （図４）におい
て、サーボビームの対応の部分は約０．７の反射率を経
験するだろう。第１のサーボビーム部分は、サーボビー
ムＳがよくコリメートされるとき、たった０．５の反射
率を受けるため、第１のサーボビーム部分から得られる
反射されるビームＲおよび透過されるビームＴの部分を
受ける、検出器３２、３４の領域は、照明ビームＩが適
切に合焦されるときよりは、それぞれ、より多いおよび
少ない光学エネルギを収集するだろう。同様に、透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲの部分が（角Ａ
１ よりも小さい）入射角Ａ３ で分離層３８上に入射
したサーボビームＳの第２の部分から生じる状態での光
学配列における検出器３２、３４の領域は、適当な焦点
の状態よりもより多いおよびより少ない光学エネルギに
よってそれぞれ照明されるであろう。ＤＦＥＳは透過さ
れるビームＴおよび反射されるビームＲの強度分布にお
いてこの空間的非均一性を示す光検出器３２、３４によ
って発生される電気的な信号に応じて作出される。さら
に、ここに記述された好ましい実施例において、モジュ
ール３０は光学的に非吸収であるので、サーボビームＳ
の一部分の入射角における変化から生ずる透過されるビ
ームＴの強度における変化は、同一のサーボビーム部分
によって生じた反射されるビームＲの部分の大きさにお
いて等しく、対向して向けられた変化によって反映され
る。
【００２５】非差動のエラー信号は、透過されるまたは
反射されるビームのどちらかから独立して発生されても
よく、以下の方程式を使用する。
反射されるビームのどちらかから独立して発生されても
よく、以下の方程式を使用する。
【００２６】
ＦＥＳ（透過される）＝（Ｔ１＋Ｔ２）−（Ｔ３＋
Ｔ４） ［１］ ＦＥＳ（反射さ
れる）＝（Ｒ１＋Ｒ２）−（Ｒ３＋Ｒ４）
［２］差動のシステムにおいて、差動の焦点エ
ラー信号（ＤＦＥＳ）は以下の式に従って制御ユニット
３７によって発生される。
Ｔ４） ［１］ ＦＥＳ（反射さ
れる）＝（Ｒ１＋Ｒ２）−（Ｒ３＋Ｒ４）
［２］差動のシステムにおいて、差動の焦点エ
ラー信号（ＤＦＥＳ）は以下の式に従って制御ユニット
３７によって発生される。
【００２７】
ＤＦＥＳ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｔ３＋Ｔ４）−（Ｔ１＋
Ｔ２＋Ｒ３＋Ｒ４）［３］
Ｔ２＋Ｒ３＋Ｒ４）［３］
【００２８】制御ユニット３
７は、式［３］の算術演算を行なうために、かつこれら
の演算に基づいてＤＦＥＳを発生するために適当な回路
を含む。（示されない）前置増幅器は、制御ユニット３
７による処理に先立って光検出器３２、３４からの電気
的信号を増幅するために含まれる。
７は、式［３］の算術演算を行なうために、かつこれら
の演算に基づいてＤＦＥＳを発生するために適当な回路
を含む。（示されない）前置増幅器は、制御ユニット３
７による処理に先立って光検出器３２、３４からの電気
的信号を増幅するために含まれる。
【００２９】ここに記述された２元的なクアドラチュア
光検出器を利用することは、ディスク１４に関して照明
ビームの焦点部分における不正確さによって誘導されな
いあるビーム欠陥に対して減じられた感度を有する差動
の焦点エラー信号の合成を引起こす。
光検出器を利用することは、ディスク１４に関して照明
ビームの焦点部分における不正確さによって誘導されな
いあるビーム欠陥に対して減じられた感度を有する差動
の焦点エラー信号の合成を引起こす。
【００３０】照明ビームの焦点位置に無関係なサーボビ
ームＳの強度における局限された減少は、実質的に類似
の態様で検出器３２および３４に影響するため、このよ
うな減少は、式［３］において起こる、対応の解消に起
因して、ＤＦＥＳの値には影響しない。
ームＳの強度における局限された減少は、実質的に類似
の態様で検出器３２および３４に影響するため、このよ
うな減少は、式［３］において起こる、対応の解消に起
因して、ＤＦＥＳの値には影響しない。
【００３１】発明の背景において述べるように、先行の
合焦システムは式［３］によって記述される差動の焦点
感知機構を実現するには一般的に不準備であった。特定
的に、この発明の特徴は、双方がＤＦＥＳの合成に効果
的に貢献するように、実質的に類似の断面および強度の
透過されるビームおよび反射されるビームを提供するよ
うなＦＴＲプリズム３０の能力にある。
合焦システムは式［３］によって記述される差動の焦点
感知機構を実現するには一般的に不準備であった。特定
的に、この発明の特徴は、双方がＤＦＥＳの合成に効果
的に貢献するように、実質的に類似の断面および強度の
透過されるビームおよび反射されるビームを提供するよ
うなＦＴＲプリズム３０の能力にある。
【００３２】ディスク１４の表面に垂直な方向に照明ビ
ームＩの焦点を維持するためのＤＦＥＳを提供するのに
加えて、光検出器３２、３４からの電気的な出力は、ト
ラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を発生するため制御ユ
ニット３７によってまた使用されてもよい。ＴＥＳは、
ディスク１４の表面上に印加された（示されない）従来
の螺旋状のまたは同心円状のガイドトラックに関して照
明ビームＩの放射状の位置を示している。ＴＥＳは、ビ
ームＩが、ディスク１４に関して対物レンズ２４の放射
状の位置を調節するように動作的な（示されない）機械
的な配置を制御することによってそこでの偏心距離にか
かわらずガイドトラックに追従することを可能にする。 ＴＥＳは以下の式に従って光検出器３２、３４からの電
気的な出力に基づいて制御ユニット３７によって算出さ
れる。
ームＩの焦点を維持するためのＤＦＥＳを提供するのに
加えて、光検出器３２、３４からの電気的な出力は、ト
ラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を発生するため制御ユ
ニット３７によってまた使用されてもよい。ＴＥＳは、
ディスク１４の表面上に印加された（示されない）従来
の螺旋状のまたは同心円状のガイドトラックに関して照
明ビームＩの放射状の位置を示している。ＴＥＳは、ビ
ームＩが、ディスク１４に関して対物レンズ２４の放射
状の位置を調節するように動作的な（示されない）機械
的な配置を制御することによってそこでの偏心距離にか
かわらずガイドトラックに追従することを可能にする。 ＴＥＳは以下の式に従って光検出器３２、３４からの電
気的な出力に基づいて制御ユニット３７によって算出さ
れる。
【００３３】
ＴＥＳ＝（Ｔ１＋Ｔ３＋Ｒ３＋Ｒ１）−（Ｔ２＋Ｔ
４＋Ｒ２＋Ｒ４） ［４］さらに、そこでトラッキン
グエラー信号が、サーボビームの空間的強度変化と照明
ビームのトラッキング位置との間に存在する関係から抽
出される態様は、たとえば、米国特許番号第４，７０７
，６４８号に開示される。
４＋Ｒ２＋Ｒ４） ［４］さらに、そこでトラッキン
グエラー信号が、サーボビームの空間的強度変化と照明
ビームのトラッキング位置との間に存在する関係から抽
出される態様は、たとえば、米国特許番号第４，７０７
，６４８号に開示される。
【００３４】おそらく光学ディスクに関して照明ビーム
の焦点を制御するため動作的な大部分のシステムにおい
て、光検出素子の電気的な出力に応じてトラッキングお
よび焦点エラー信号の双方を発生することが所望される
であろう。焦点およびトラッキングエラー信号の双方の
発生は一般的に少なくとも１つのクアドラチュア光検出
器を要求することは周知であるので、ここに開示される
この発明の実施例はクアドラチュア光検出器を参照して
記述されてきた。しかしながら、焦点エラー信号は、た
だ２つの独立した光感領域（バイセル検出器）を有する
光検出器によって発生された電気的信号に基づいてひき
出されてもよい。従って、焦点エラー信号の発生のみを
要求する応用において、単一の光検出素子は光検出器３
２の第１および第２の素子４０、４２の代用にされ、か
つ単一の光検出素子は第３および第４の素子４４、４６
の代用にされ得る。同様に、単一の光検出素子は光検出
器３４の第５および第６の素子５０、５２の代わりに使
用され、かつ単一の素子は第７および第８の素子５４、
５６の代用にされ得る。
の焦点を制御するため動作的な大部分のシステムにおい
て、光検出素子の電気的な出力に応じてトラッキングお
よび焦点エラー信号の双方を発生することが所望される
であろう。焦点およびトラッキングエラー信号の双方の
発生は一般的に少なくとも１つのクアドラチュア光検出
器を要求することは周知であるので、ここに開示される
この発明の実施例はクアドラチュア光検出器を参照して
記述されてきた。しかしながら、焦点エラー信号は、た
だ２つの独立した光感領域（バイセル検出器）を有する
光検出器によって発生された電気的信号に基づいてひき
出されてもよい。従って、焦点エラー信号の発生のみを
要求する応用において、単一の光検出素子は光検出器３
２の第１および第２の素子４０、４２の代用にされ、か
つ単一の光検出素子は第３および第４の素子４４、４６
の代用にされ得る。同様に、単一の光検出素子は光検出
器３４の第５および第６の素子５０、５２の代わりに使
用され、かつ単一の素子は第７および第８の素子５４、
５６の代用にされ得る。
【００３５】作用点Ｐについて図４の反射率プロファイ
ルの傾きは装置１０によって発生されるＤＦＥＳの感度
に比例している。特定的に、照明ビームＩの焦点におけ
る変化への装置１０の感度は、反射率プロファイルの傾
きの増加によって増大される。従って、この発明の目的
は、実務的にできるだけ急な傾きである反射率プロファ
イルで特徴付けられるプリズム３０を提供することであ
る。
ルの傾きは装置１０によって発生されるＤＦＥＳの感度
に比例している。特定的に、照明ビームＩの焦点におけ
る変化への装置１０の感度は、反射率プロファイルの傾
きの増加によって増大される。従って、この発明の目的
は、実務的にできるだけ急な傾きである反射率プロファ
イルで特徴付けられるプリズム３０を提供することであ
る。
【００３６】作用点Ｐについて図４の反射率プロファイ
ルの形状は、分離層３８の厚さを調節することにより変
えられてもよい。たとえば、分離層３８の厚さを増加す
ることは、後者の値に影響を及ぼすことなしに（図４参
照の）臨界角ＡＣ へと最小反射率の角Ａｍ を変換す
る。 分離層の厚さを増加することは作用点Ｐの近くで反射率
プロファイルの傾きを増加するように働く結果となる。 同様に、分離層３８の厚さを減じることは、臨界角ＡＣ
と最小反射率の角Ａｍ との間の角変位を拡大する。 プリズム３０の反射率プロファイルの形状は、ＤＦＥＳ
の感度を調整するため、変化されてもよい。たとえば、
道理にかなった傾きは、照明ビームＩの波長の半分より
も大きい厚さを有する分離層の使用によって獲得され得
る。
ルの形状は、分離層３８の厚さを調節することにより変
えられてもよい。たとえば、分離層３８の厚さを増加す
ることは、後者の値に影響を及ぼすことなしに（図４参
照の）臨界角ＡＣ へと最小反射率の角Ａｍ を変換す
る。 分離層の厚さを増加することは作用点Ｐの近くで反射率
プロファイルの傾きを増加するように働く結果となる。 同様に、分離層３８の厚さを減じることは、臨界角ＡＣ
と最小反射率の角Ａｍ との間の角変位を拡大する。 プリズム３０の反射率プロファイルの形状は、ＤＦＥＳ
の感度を調整するため、変化されてもよい。たとえば、
道理にかなった傾きは、照明ビームＩの波長の半分より
も大きい厚さを有する分離層の使用によって獲得され得
る。
【００３７】臨界角ＡＣ の値はガラス部材３５、３６
のものに関して分離層３８の屈折率を変化させることに
より調整され得る。このように、分離層および取囲むガ
ラス部材の屈折率の操作に関して分離層厚さの調節は、
所望の反射率プロファイルに従ってプリズム３０が製作
されることを許容する。
のものに関して分離層３８の屈折率を変化させることに
より調整され得る。このように、分離層および取囲むガ
ラス部材の屈折率の操作に関して分離層厚さの調節は、
所望の反射率プロファイルに従ってプリズム３０が製作
されることを許容する。
【００３８】図５はディスク１４に関して対物レンズ２
４の所望の変位からのずれの関数として装置１０によっ
て発生された正規化されたＤＦＥＳ（ＮＤＦＥＳ）の値
のグラフである。ＮＤＦＥＳは数学的に以下の式によっ
て表わされる。
４の所望の変位からのずれの関数として装置１０によっ
て発生された正規化されたＤＦＥＳ（ＮＤＦＥＳ）の値
のグラフである。ＮＤＦＥＳは数学的に以下の式によっ
て表わされる。
【００３９】
ＮＤＦＥＳ＝ＤＦＥＳ／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４
＋Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４） ［５］
＋Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４） ［５］
【
００４０】さらに、図５のデータは、プリズム３０が波
長０．７８ミクロンのサーボビームによって照明される
状態で、屈折率１．５５のガラス部材の間に挟まれる１
．３８の屈折率を有しかつ４．５ミクロンの厚さを有す
る分離層を持つ、プリズム３０を利用することにより得
られた。図５で示されるように、ＤＦＥＳの値は、所望
の変位が対物レンズ２４とディスク１４との間に存在す
るとき、好ましくはゼロである。ＤＦＥＳの符号（＋ま
たは−）はこのように対物レンズとディスク表面との間
の変位が適当な合焦に対して要求されるものを超えてい
るかまたは下まわるかということを表わしている。上記
に述べたように、ＤＦＥＳは対物レンズ２４とディスク
１４との間の分離を調節するように設置された（示され
ない）機械的な配置を制御するために使用されてもよい
。ＮＤＦＥＳの傾きは０（ゼロ）ディスク変位によって
規定される作用点で約０．１６ミクロン−１であること
が理解されるだろう。
００４０】さらに、図５のデータは、プリズム３０が波
長０．７８ミクロンのサーボビームによって照明される
状態で、屈折率１．５５のガラス部材の間に挟まれる１
．３８の屈折率を有しかつ４．５ミクロンの厚さを有す
る分離層を持つ、プリズム３０を利用することにより得
られた。図５で示されるように、ＤＦＥＳの値は、所望
の変位が対物レンズ２４とディスク１４との間に存在す
るとき、好ましくはゼロである。ＤＦＥＳの符号（＋ま
たは−）はこのように対物レンズとディスク表面との間
の変位が適当な合焦に対して要求されるものを超えてい
るかまたは下まわるかということを表わしている。上記
に述べたように、ＤＦＥＳは対物レンズ２４とディスク
１４との間の分離を調節するように設置された（示され
ない）機械的な配置を制御するために使用されてもよい
。ＮＤＦＥＳの傾きは０（ゼロ）ディスク変位によって
規定される作用点で約０．１６ミクロン−１であること
が理解されるだろう。
【００４１】分離層３８上に入射されるとき、サーボビ
ームＳは実質的にコリメートされることがここで表わさ
れてきたが、この発明はコリメートされたサーボビーム
を引起こす構成に対して限定されない。収束または発散
のサーボビームが利用されるとき、照明ビームの焦点位
置における不正確さはそれの収束または発散の程度を変
えるだろう。当業者は、この発明の焦点感知装置が収束
または発散におけるこのような変化に応じてＤＦＥＳを
発生するのに利用されることを理解するだろう。
ームＳは実質的にコリメートされることがここで表わさ
れてきたが、この発明はコリメートされたサーボビーム
を引起こす構成に対して限定されない。収束または発散
のサーボビームが利用されるとき、照明ビームの焦点位
置における不正確さはそれの収束または発散の程度を変
えるだろう。当業者は、この発明の焦点感知装置が収束
または発散におけるこのような変化に応じてＤＦＥＳを
発生するのに利用されることを理解するだろう。
【００４２】発明の焦点感知装置は、そこから高度な精
度で、高度無感応の焦点エラー信号が差動的に引き出さ
れるだろうような、実質的に類似の形状および強度の反
射されるビームおよび透過されるビームを与えることに
より他の焦点方向システムに固有の不利益を克服するこ
とがこのように示されてきた。ここに開示された焦点感
知技術はそれにもかかわらず機械的な振動に対する低い
感度、ディスクチルトに対する減じられた感度および増
大した熱安定性というような、ある関連の焦点検出シス
テムにおいて存在する特徴を保持する。
度で、高度無感応の焦点エラー信号が差動的に引き出さ
れるだろうような、実質的に類似の形状および強度の反
射されるビームおよび透過されるビームを与えることに
より他の焦点方向システムに固有の不利益を克服するこ
とがこのように示されてきた。ここに開示された焦点感
知技術はそれにもかかわらず機械的な振動に対する低い
感度、ディスクチルトに対する減じられた感度および増
大した熱安定性というような、ある関連の焦点検出シス
テムにおいて存在する特徴を保持する。
【００４３】発明は、焦点感知に関連する特定的な応用
において使用されるようにここに記述されてきたが、発
明はビーム幾何学的評価のさらに一般的な分野にも応用
される。発明の範囲は、ここに記述された特定的な実施
例に限定することは意図されない、なぜなら発明はこの
ビーム幾ジオメトリを何が規定するかにかかわりなく、
一般的に放射ビームジオメトリの評価における応用を見
い出すからである。
において使用されるようにここに記述されてきたが、発
明はビーム幾何学的評価のさらに一般的な分野にも応用
される。発明の範囲は、ここに記述された特定的な実施
例に限定することは意図されない、なぜなら発明はこの
ビーム幾ジオメトリを何が規定するかにかかわりなく、
一般的に放射ビームジオメトリの評価における応用を見
い出すからである。
【００４４】上記の詳細な説明は種々の実施例に適用さ
れるような発明の基本的な新規の特徴を示し、記述しか
つ指摘してきたが、例示された装置の形状および詳細に
おける種々の省略および置換えならびに変形が、発明の
精神から離れることなく、当業者によってなされてもよ
いことを理解されたい。
れるような発明の基本的な新規の特徴を示し、記述しか
つ指摘してきたが、例示された装置の形状および詳細に
おける種々の省略および置換えならびに変形が、発明の
精神から離れることなく、当業者によってなされてもよ
いことを理解されたい。
【図１】この発明のビーム焦点感知装置の好ましい実施
例のブロック図的表現である。
例のブロック図的表現である。
【図２】この発明のビーム分離モジュール（ＦＴＲプリ
ズム）の差動のものの拡大した上断面図である。
ズム）の差動のものの拡大した上断面図である。
【図３】この発明の焦点感知装置内に含まれる第１およ
び第２クアドラチュア検出器の例示的な正面図である。
び第２クアドラチュア検出器の例示的な正面図である。
【図４】サーボビームの入射角の関数としてＦＴＲプリ
ズムの反射率を示すグラフである。
ズムの反射率を示すグラフである。
【図５】光学ディスクに関して対物レンズの位置の関数
としてこの発明の装置の好ましい実施例によって発生さ
れる差動の焦点エラー信号の値のグラフである。
としてこの発明の装置の好ましい実施例によって発生さ
れる差動の焦点エラー信号の値のグラフである。
１０ ビーム焦点感知装置
１２ 光学配置
１４ 光学ディスク
１６ レーザ源
１８ コリメートレンズ
２０ ビームスプリッタ配置
２４ 対物レンズ
３０ ＦＴＲプリズム
３２ クアドラチュア検出器
３４ クアドラチュア検出器
３５ 光学部材
３６ 光学部材
３７ 制御ユニット
Claims (40)
- 【請求項１】 放射エネルギの源と、物体上の放射エ
ネルギ源からの放射を合焦するための手段と、前記物体
によって反射された放射の少なくとも一部分を透過され
るビームおよび反射されるビームに分離するための手段
とを含み、前記分離手段は前記反射される放射の入射角
に応じて反射率において変化する分離層を含み、さらに
前記透過されるビームおよび反射されるビームの強度を
検出するための光検出手段を含む、焦点感知装置。 - 【請求項２】 前記ビーム分離手段は第１および第２
の光学部材を含み、前記光学部材は前記分離層を挟むよ
うに配置される、請求項１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項３】 放射エネルギ源からの放射は、第１の
波長の放射エネルギを含み、かつ前記分離層は前記第１
の波長の半分よりも大きい予め決定された厚さのもので
ある、請求項２に記載の焦点感知装置。 - 【請求項４】 前記第１および第２の光学部材は第１
の屈折率のものであり、かつそこでは前記分離層は前記
第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率のものである、
請求項２に記載の焦点感知装置。 - 【請求項５】 前記第１および第２の光学部材は第１
および第３の屈折率のものであり、かつそこで前記分離
層は前記第１および第３の屈折率よりも小さい第２の屈
折率のものである、請求項２に記載の焦点感知装置。 - 【請求項６】 透過されるビームおよび反射されるビ
ームの強度分布における変化を検出するための手段をさ
らに含み、かつそれによってそれまで放射エネルギ源か
らの放射が物体上で合焦されない程度について表示を与
える、請求項１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項７】 ビーム分離手段は全反射減衰分光プリ
ズムを含む、請求項１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項８】 前記光検出器配置は前記透過されるビ
ームと光学整列で、第１の光検出器を含み、かつ前記反
射されるビームと光学配列で、第２の光検出器を含む、
請求項１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項９】 前記第１および第２の光検出器と電気
的に連通して、差動の焦点エラー信号を発生するための
制御ユニットをさらに含む、請求項８に記載の焦点感知
装置。 - 【請求項１０】 放射エネルギは光線エネルギを含む
、請求項１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項１１】 光線ビームを発生するための光源と
、物体上に前記光線ビームを合焦するための対物レンズ
と、前記物体によって反射される光線の少なくとも一部
分を透過されるビームおよび反射されるビームに分離す
るためのビーム分離モジュールとを含み、前記分離モジ
ュールは前記反射される光線の入射角に応じて反射率に
おいて変化する分離層を含み、さらに前記反射される光
線の少なくとも一部分を前記ビーム分離モジュールに方
向付けるためのビームスプリット手段と、前記透過され
るビームおよび反射されるビームの強度を検出するため
の光検出器配置とを含む、焦点感知装置。 - 【請求項１２】 前記ビーム分離モジュールは第１お
よび第２の光学部材を含み、前記光学部材は前記分離層
を挟むように配置される、請求項１１に記載の焦点感知
装置。 - 【請求項１３】 前記第１および第２の光学部材は第
１の屈折率のものであり、かつそこでは前記分離層は前
記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率のものである
、請求項１２に記載の焦点感知装置。 - 【請求項１４】 前記光線ビームは第１の波長の光学
エネルギを含み、かつ前記分離層は前記第１の波長の半
分よりも大きな厚さのものである、請求項１３に記載の
焦点感知装置。 - 【請求項１５】 ビーム分離モジュールは全反射減衰
分光プリズムを含む、請求項１１に記載の焦点感知装置
。 - 【請求項１６】 放射エネルギの入力ビームを透過さ
れるビームおよび反射されるビームに分離するためのビ
ーム分離モジュールであって、前記分離モジュールは、
第１の選択された屈折率の第１の光学部材と、第２の選
択された屈折率の第２の光学部材と、第１と第２の光学
部材との間に位置付けられる分離層とを含み、そこで前
記分離層は第１および第２の選択された屈折率よりも小
さい屈折率のものである、ビーム分離モジュール。 - 【請求項１７】 第１および第２の屈折率は実質的に
同一である、請求項１６に記載のビーム分離モジュール
。 - 【請求項１８】 放射の入力ビームは第１の波長の放
射エネルギを含み、かつ分離層は前記第１の波長の半分
よりも大きい厚さのものである、請求項１６に記載のビ
ーム分離モジュール。 - 【請求項１９】 第１の波長の放射エネルギの入力ビ
ームを透過されるビームおよび反射されるビームに分離
するためのビーム分離モジュールであって、前記分離モ
ジュールは、入力ビームの一部分を反射しかつ入力ビー
ムのもう一つの部分を透過して前記反射されるおよび透
過されるビームを形成するように、前記第１の波長の半
分より大きい厚さの分離層を含み、前記分離層は前記光
学エネルギの入射角に応じて反射率において変化する光
学構造のものである、ビーム分離モジュール。 - 【請求項２０】 光源と、物体上に光源からの光線を
合焦するための手段と、物体によって反射される光線の
少なくとも一部分を第１の強度分布の透過されるビーム
および第２の強度分布の反射されるビームに分離するた
めの手段とを含み、前記分離手段は、光線が物体上に焦
点が合っているとき、前記透過されるビームおよび反射
されるビームが、実質的に類似の強度分布のものである
ように構成され、かつ光線の焦点が物体から逸脱すると
き、透過されるビームの強度における空間的変化が反射
されるビームの強度において実質的に等しくかつ対向す
る空間的変化によって反映されるように構成され、さら
に空間的強度変化の表示を与えるための手段を含む、焦
点センサ。 - 【請求項２１】 分離手段は、透過されるビームおよ
び反射されるビームを発生するため反射される光線に作
用し、かつ反射される光線の入射角に応じて反射率にお
いて変化する分離層を含む、請求項２０に記載の焦点セ
ンサ。 - 【請求項２２】 分離手段は、第１の選択された屈折
率の第１の光学部材と、第２の選択された屈折率の第２
の光学部材と、第１と第２の光学部材との間に位置付け
られる分離層とを含み、そこで前記分離層は第１および
第２の選択された屈折率よりも小さい屈折率のものであ
る、請求項２１に記載の焦点センサ。 - 【請求項２３】 第１および第２の選択された屈折率
は実質的に同一である、請求項２２に記載の焦点センサ
。 - 【請求項２４】 光源からの光線は第１の波長の光学
エネルギを含み、かつ前記分離層は前記第１の波長の半
分よりも大きい厚さのものである、請求項２２に記載の
焦点センサ。 - 【請求項２５】 光学ビームを発生するための光源と
、物体上にビームを合焦するための対物レンズ配置とを
含み、前記配置は偏光ビームスプリッタおよび対物レン
ズを含み、さらに物体によって反射される光線の少なく
とも一部分を第１の強度分布の透過されるビームおよび
第２の強度分布の反射されるビームに分離するためのビ
ーム分離モジュールを含み、前記分離手段は、光線が物
体上に焦点が合っているとき、前記透過されるビームお
よび反射されるビームが、実質的に類似の強度分布のも
のであるように構成され、かつ光線の焦点が物体から逸
脱するとき、透過されるビームの強度分布における変化
が反射されるビームの強度分布において実質的に等しく
かつ対向する変化によって反映されるように構成され、
さらに透過されるビームおよび反射されるビームと空間
的整列で、それぞれ、透過されるビームおよび反射され
るビームの強度分布における変化を示す第１および第２
の信号を与えるための第１および第２の光検出器を含む
、焦点センサ。 - 【請求項２６】 放射エネルギの入力ビームの幾何学
的配置を評価するためのビーム評価システムであって、
第１および第２の光学部材と、分離層とを含み、前記分
離層は入力ビームの全反射減衰分光が前記第１および第
２の光学部材ならびに前記分離層の組合わせによって発
生されるような構成で、第１および第２の光学部材との
間に挟まれ、それによって透過されるビームおよび反射
されるビームを発生し、さらに透過されるビームおよび
反射されるビームの少なくとも一つに応答して入力ビー
ムの幾何学的特性を識別するための手段を含む、ビーム
評価システム。 - 【請求項２７】 第１の光学部材は第１の選択された
屈折率のものであり、第２の光学部材は第２の選択され
た屈折率のものであり、かつ分離層は第１および第２の
選択された屈折率よりも小さい屈折率のものである、請
求項２６に記載のビーム評価システム。 - 【請求項２８】 第１および第２の選択された屈折率
は実質的に同一である、請求項２７に記載のビーム評価
システム。 - 【請求項２９】 入力ビームは第１の波長のものであ
り、かつそこで分離層は前記第１の波長の半分よりも大
きい厚さのものである、請求項２６に記載のビーム評価
システム。 - 【請求項３０】 放射源と、物体上の放射源からの放
射を合焦するための光学部材と、物体から反射される放
射を受取るためのかつ反射される放射ビームおよび透過
される放射ビームを発生するための全反射減衰分光プリ
ズムとを含み、前記透過される放射ビームは前記物体か
ら反射される前記放射の一部分の全反射減衰分光により
発生され、さらに反射されるビームおよび透過されるビ
ームのうちの１つの特性を検出するための手段を含む、
焦点感知装置。 - 【請求項３１】 反射されるビームおよび透過される
ビームの他方のものの特性を検出するための手段をさら
に含む、請求項３０に記載の焦点感知装置。 - 【請求項３２】 反射されるビームの特性を検出する
ための手段および透過されるビームの特性を検出するた
めの手段は、前記反射されるビームおよび透過されるビ
ームの強度を検出するための光検出器を含む、請求項３
１に記載の焦点感知装置。 - 【請求項３３】 それまで放射源からの放射が物体上
で合焦されない程度について表示を与えるための検出手
段に応じる手段をさらに含む、請求項３０に記載の焦点
感知装置。 - 【請求項３４】 全反射減衰分光プリズムは、第１お
よび第２の光学部材ならびに前記第１および第２の光学
層との間に挟まれる分離層を含み、かつそこで前記全反
射減衰分光プリズムは、前記分離層において前記物体か
ら反射される前記放射の入射角が全反射減衰分光の領域
に近いように、物体から反射される放射に関して設置さ
れる、請求項３０に記載の焦点感知装置。 - 【請求項３５】 物体から反射される放射を受け取り
かつそれから反射される放射ビームおよび透過される放
射ビームを発生するように、位置に全反射減衰分光プリ
ズムを位置付けるステップを含み、そこで前記透過され
る放射ビームは前記物体から反射される前記放射の一部
分の全反射減衰分光によって発生され、さらに反射され
るビームおよび透過されるビームのうちの１つの特性を
検出するステップを含む、放射源と物体との間の焦点感
知の方法。 - 【請求項３６】 反射されるビームおよび透過される
ビームの他方のものの特性を検出するステップをさらに
含む、請求項３５に記載の焦点感知の方法。 - 【請求項３７】 反射されるビームの特性を検出しか
つ透過されるビームの特性を検出するステップは、前記
反射されるビームおよび透過されるビームの強度を検出
するステップを含む、請求項３６に記載の焦点感知の方
法。 - 【請求項３８】 それまで放射源からの放射が物体上
で合焦されない程度について、検出ステップに応じて、
表示を与えるステップをさらに含む、請求項３５に記載
の焦点感知の方法。 - 【請求項３９】 全反射減衰分光プリズムは、第１お
よび第２の光学部材ならびに前記第１および第２の光学
層との間に挟まれる分離層を含み、かつそこで前記位置
付けステップは、前記分離層において前記物体から反射
される前記放射の入射角が全反射減衰分光の領域に近い
ように、物体から反射される放射に関して反射減衰分光
プリズムを設置するステップを含む、請求項３５に記載
の焦点感知の方法。 - 【請求項４０】 第１および第２の光学部材を与える
ステップと、入力ビームの全反射減衰分光が前記第１お
よび第２の光学部材ならびに分離層の組合わせによって
作り出されるような構成で、第１および第２の光学部材
との間に前記分離層を挟みこむステップとを含み、それ
により透過されるビームおよび反射されるビームを作出
し、さらに入力ビームの幾何学的特性を識別するため透
過されるビームおよび反射されるビームの少なくとも１
つをモニターするステップを含む、放射エネルギの入射
ビームの幾何学的配置を評価する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59742890A | 1990-10-15 | 1990-10-15 | |
| US597428 | 1990-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273208A true JPH04273208A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3284447B2 JP3284447B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=24391462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26243391A Expired - Lifetime JP3284447B2 (ja) | 1990-10-15 | 1991-10-09 | 全反射減衰分光を使用する焦点感知装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5349175A (ja) |
| JP (1) | JP3284447B2 (ja) |
| GB (1) | GB2248989B (ja) |
| HK (1) | HK101196A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5265079A (en) | 1991-02-15 | 1993-11-23 | Applied Magnetics Corporation | Seek actuator for optical recording |
| US5677899A (en) | 1991-02-15 | 1997-10-14 | Discovision Associates | Method for moving carriage assembly from initial position to target position relative to storage medium |
| US6069857A (en) | 1991-02-15 | 2000-05-30 | Discovision Associates | Optical disc system having improved circuitry for performing blank sector check on readable disc |
| US6236625B1 (en) | 1991-02-15 | 2001-05-22 | Discovision Associates | Optical disc system having current monitoring circuit with controller for laser driver and method for operating same |
| US5808980A (en) | 1991-02-15 | 1998-09-15 | Discovision Associates | Seek actuator for optical recording |
| US5729511A (en) | 1991-02-15 | 1998-03-17 | Discovision Associates | Optical disc system having servo motor and servo error detection assembly operated relative to monitored quad sum signal |
| US5537379A (en) | 1991-05-10 | 1996-07-16 | Discovision Associates | Optical data storage and retrieval system and method |
| US5646778A (en) * | 1991-05-28 | 1997-07-08 | Discovision Associates | Optical beamsplitter |
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