JPS5820014B2 - センゾウケイセイコウガクソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高密度信号記録体等の信号記録パターンを所
望の形状とするための光学装置に関するものである。

ビデオ・ディスクのようにＴＶ信号等を記録した高密度
信号記録体において、その信号パターンの形状は、再生
時に容易に良い信号検出を行なえるような形状であるこ
とが望ましいのは当然である。

例えば、信号が記録体の凹凸によって記録されるような
記録材を用い、電子線・レーザ等のような放射エネルギ
ー線照射によって信号を記録する記録法においては、記
録材上での放射エネルギー線の時間的な変化のみならず
、その微細な照射部の彊度分布をも所望の分布にする事
が必要となる。

従来、ビデオ・ディスクの再生法には、例えばレーザ光
をディスク上に小さなスポットで集光させ、ディスク上
の信号パターンによる回折光を拾い、信号を検知する非
接触再生法と通常のオーディオ・レコードの如く、溝中
に信号パターンが刻まれた信号トラックを再生針で走査
し、信号パターンの凹凸の変化により針に加わる応力、
または凹凸による静電容量の変化を検出し、信号を再生
する触針型再生法とが用いられている。

特に、触針型再生法においては、信号トラックの溝形状
と針先の形状により再生信号出力の安定の良否が決まる
。

第１図は、例えばビデオ・ディスクのような高密度記録
体の一部拡大図で、触針型再生法の１例を示すものであ
る。

触針型基中に用いられる高密度記録体１は、溝部２とガ
イド部３とを有しており、溝部２、即ち信号トラック部
には凹凸の形で信号が記録されている。

高密度記録体１の表面は例えば金・銅等の薄い金属膜が
コーティングされており、再生針４にはその端面に薄い
電極５が設けられている。

再生針４を信号トラック部２の溝にその先端を落し、高
密度記録体１を矢印Ａの方向へ走向させると、再生針４
はガイド部３によって溝部２を正しく走査し、信号パタ
ーンの凹凸の変化を静電容量の変化として再生信号を検
出することができる。

上側の再生方式は特開４９−６６１０２の提案による信
号再生方式であるが、信号トラック部２の溝形状と再生
針４の形状が再生信号の良悪、並びに記録体と再生針の
摩耗等に大きな影響を与える。

第１図に示した如き、高密度記録体を放射エネルギーを
記録材面上に照射して記録する方法はすでに本発明出願
者が提案している。

この記録法の概略は第２図イに示す如く、例えばレーザ
光源６から出射した光束は変調信号発生器８からの変調
信号を印加した光変調器７で信号に応じて明暗の変調を
受け、適当な光学系９により、光束の断面形状を変え、
ミラー１０により下方にむけられ記録レンズ１１で記録
材が塗布された記録体１２上に信号パターンを形造る。

記録体１２はモーター１３により回転せらへかつミラー
１０とレンズ１１は記録体１２の半径方向に移動し、ス
パイラル状に信号トラックを記録する。

今、この記録材がエネルギー照射部が凹部となる記録材
、例えばポジ型レジストの場合、光変調器７に印加する
電気信号を第２図ハに示す如く、あるバイアス成分が加
わった交流信号とすると光変調器７より出射する光束は
第２図二に示す如く電気信号に応じて明暗の変調を受け
るが、暗部は完全に光束のエネルギーが零ではなく、や
はりバイアス成分を持つ。

このような変調を受けた光束を記録体にあてると記録体
上に形成されるパターンは第２図口の如く信号トラック
部が溝状となる。

このようにして、触針型再生に適する記録体を記録する
事ができる。

しかしながら、この信号トラック部の形状は、記録レン
ズによって記録材面上に集光されて形造られる光束の時
間的な変化の他、そのエネルギー強度分布にも依存する
。

従って、良い溝形状の信号トラックを形造るには、まづ
それに対応する光束の空間的エネルギー強度分布を造り
出す必要がある。

通常、このような触針型再生用の記録体においては、信
号トラック幅は３．５〜５μｍ−個の信号パターンの大
きさくすなわち、凹音氏または凸部の幅）１μｍ以下に
もなるので光束エネルギーの空間分布としてはスリット
状あるいは線であることが望ましい。

良く知られている線状またはスリット状の光束の空間分
布を作る系としてスリットの回折像を利用する方法があ
る。

第３図においてイに示すような幅ｄ１、長さＳｌのスリ
ット開口を第２図イのレンズ１１のレーザ光源側の平行
光束中に挿入するとレンズ１１の焦点面には第３図口に
示したような空間分布を示す回折像が得られる。

この回折像の図の斜線部は零次の回折光と呼ばれており
、その脇には零次よりも暗い高次の回折像が生じる。

この零次のパターンは、図に示した如く幅Ｓ２、長さｄ
２のスリット状の空間分布をしている。

この分布の幅Ｓ２、長さｄ２はレンズの焦点距離をｆ１
光の波長をλとすると となる。

更に、信号トラック部の溝形状を定めるのは、回折像の
長さ方向のエネルギー強度分布で、上記の例ではそのエ
ネルギー強度分布は第３図ハに示したようにｓ ｉｎｃ
関数で定義される強度分布である。

このようなエネルギー分布で信号パターンを記録体に刻
印すると第４図に示したような溝形の信号トラックが形
成される。

第４図は信号トラックの長手方向に垂直な方向の断面で
ある。

第４図において１４は信号トラック部の信号パターンの
凹部の底をまた１５は信号パターンの凸部の底を示す。

再生針１６は信号トラック部の凸部にその先端が接触し
ながら信号を走査する。

この５ｉｎｃ関数で定義されるエネルギー分布での記録
は、信号トラックの溝形状がその分布のように先細り（
即ち溝底が狭い）形状で、このような信号トラック部に
再生針１６を有効に落し込むには、再生針１６の形状も
先細りの針を用いなければならない。

このような形状の再生針は非常に摩耗しやすいし、また
記録体も再生針の先で傷つきやすい。

しかしながら、第５図の如く信号トラック部の溝の底を
広げることにより針の先端も鋭らせずに済むため、上記
の問題を解決することができる。

本発明は、このように信号トラック部の溝底を広く記録
できるような光束の空間分布ならびにエネルギー強度分
布を得ることができる光学系を与えるものである。

第５図に示した如き信号トラック部を形成するには、光
束の記録面でのスリット状または線状の長さ方向の空間
分布のエネルギー強度分布をほぼ矩形で示されるような
分布にすれば良い。

以上の如き所望の空間分布ならびにエネルギー強度分布
の信号パターンを得るために、我々は次の原理に基づい
て所望の分布を得るための光学系を発明した。

第６図において、本発明の原理を簡単に示すため、１つ
のモデルとして２つの５ｉｎｃ関数で定義されるエネル
ギー強度分布を用いて説明を行なう。

今、第６図の破線で示すように、２つの５ｉｎｃ関数で
定義されるエネルギー強度分布をそれぞれ中心をずらせ
て加え合せると実線で示した如き強度分布とする事が出
来る。

今、２つ加え合せた場合に相当する空間的床がりを持つ
エネルギー強度分布に相当する１つの５ｉｎｃ関数で定
義される光分布を一点鎖線で示す。

第６図からすぐ判るように、２つ加え合せた場合ゐエネ
ルギー強度分布は、１つの３ｉｎｃ関数で定義されるエ
ネルギー強度分布に比べて矩形状のエネルギー強度分布
に近い分布をなしている事が判る。

即ち、このように適当な数の５ｉｎｃ関数で定義される
強度分布を加え合せることにより、所望の強度分布に近
い分布を得る事ができる。

我々は、この原理に基づいて以下に示す系により、矩形
状に近いエネルギー強度分布を長さ方向に持つ線状の光
分布を得ることができた。

第７図は、本発明の光学系で２１は例えば多重スリット
あるいは一次元回折格子で２２は単一スリット開口、２
３は記録用レンズ、２４は記録面である。

第７図口は第７図イのｙ”ｚ面内での図を示したもので
、線状の光分布を得る過程を説明するものである。

第７図口において、光束２５は多重スリット２１におい
て回折を受け、Ｚ軸部ち光軸とある角度をなす波面が生
じる。

この角度はスリットの開口のピッチＰと光の波長λによ
って定まる。

今、多重スリット２１を照明する光束がＺ軸とθ。

の角度をなしているものとしく但し、図ではθ。

二〇の場合を示している）上記の回折波のＺ軸となす角
度をθ□とすると の関係がある。

ここで、ｍ−１の時回折波面は１次の回折波、ｍ−２の
時２次の回折波と呼ばれる。

このように、色々な角度を持った波面は次に単一スリッ
ト開口（マスク）２２を照明する。

即ち、単一スリット開口は色々な角度（但し、（３）式
を満足するような）成分を持つ光によって照明され、レ
ンズ２３により、レンズ２３の焦点面、即ち記録面２４
に単一スリット開口２２の回折像を作る。

（この回折像の光分布は５ｉｎｃ関数で定義されも）こ
の回折像は（３）式で規定される角度を持つ照明光（即
ち、多重スリット２１で回折された光）の数だけ生じ、
その位置は記録面２４においてＺ軸から△ｙｍ二ｆθｍ
だけシフトして生じている。

即ち、２ｍ個の５ｉｎｃ関数で定義される回折像が記録
面２４に生じ、結果としてこれらの回折像が重なって矩
形状のエネルギー強度分布を形作る。

このように、所望の線または、スリット状の光分布の長
さ方向において、その空間的な長さは個々の回折像の最
大ジフト量△ｙｍａ ｘに依存し、エネルギー強度分布
は、個々の回折像のエネルギー強度分布で定まる。

また、所望する線または、スリット状の光分布の幅方向
は第７図イの光学系のＸ軸方向の系構成で定まり、この
場合は、第３図で説明した如く１個の５ｉｎｃ関数で定
義された回折像の分布である。

本発明の光学系においては、多重スリット２１は単一ス
リット開口２２を色々な角度から照明するための光束を
作り出すもので、特に多重スリットあるいは一次元回折
格子に限定されるものではない。

例えば、第６図で説明した如く、２個の回折像を加え合
わせ所望のエネルギー強度分布を得ようとするならば、
単一スリット開口２２を照明する光束は、２種類の角度
成分を持てば良い。

例として第８図ｔＬ示した如く、イに示したマツハツエ
ンダ−型干渉計の一方の光路の鏡を回転させ２種類の角
度成分を持つ光束を作り出す方法、また口に示した如く
、クサビを２個貼合せ屈折を利用する方法、ハに示した
如く、ニコルのプリズム、ロンジョンプリズム、ウォラ
ストンプリズム等のような結晶を用いた偏光素子を用い
る方法、二に示した如く、鐘を２枚角度をもたせて配置
する方法、ホに示した如く、クサビの表面の１部を半透
明鏡とし、裏面を鏡とした素子等は２つの角度成分を持
つ光束を作り出す事ができる。

また、第８図へに示した如く、ホログラフィックなグレ
ーティグ、例えば表面のレリーフがｓ ｉｎｅｎ形波で
ある位相格子や濃淡が５ｉｎｅ状である振幅格子等は３
つの角度成分を持つ光束を作り出す事ができる光学素子
である。

本発明の原理は第６図で説明した如く、個々の回折像を
加え合わせて所望の即ち矩形状のエネルギー強度分布を
得る事である。

従って、個々の回折像の広がりとそのシフト量△ｙｍを
適当な値に得らなければ所望の矩形状に近いエネルギー
強度分布を得る事ができない。

例えば、第６図において、破線で示された個々の回折像
を離して行くと（即ちシフト量△ｙｍを犬にすると）加
え合せの結果のエネルギー強度分布は第６図の実線で示
したようにはならず、中央部が落ち込んでくる。

我々の実験の結果では、第６図の如く２個の回折像の重
ね合せの場合、両者のシフト量を△ｙ１個々の回折像の
Ｍａｘの強度の位置から最初に強度が零になるまでの距
離（即ち、回折像の零次の広がりを示すパラメータ）を
ａとすると△ｙ／ａの値が０．８６前後の時に良い結果
が得られた。

また、第７図の如く、多くの角度成分を持った光束で単
一スリット開口を照明する例においては多くの回折像が
重なり合うので、その回折像の数によって最適な△ｙ／
ａの値は異なる。

以下、本発明の光学系を用いた信号記録体の記録法の１
実施例を述べる。

第９図において３０は放射エネルギー線源、例えばレー
ザ光源である。

レーザーから発せられた光束は、変調器３１により信号
源３２からの信号によって第２図で説明した如く明暗の
変調を受ける。

変調された光束は適当な光学系３３、例えばビーム・エ
クスパングーにより適当な大きさに広げられ記録用ヘッ
ド３４に入射する。

その後、光束はヘッド３４内のミラー３５により図にお
いて下方に曲げられ、多重スリット３６を照明し、回折
を受け、（３）式で規定された角度成分を持つ光束とな
り、単一スリット開口マスク３７を更に照明し、記録用
レンズ３８の焦点面に所望の光分布を作る。

記録用レンズ３８はレンズマウント３９に取り付けられ
ており、レンズマウント３９は更にバネ４０を介してヘ
ッド３４に取り付けられる。

即ち、記録レンズ３８はマウント３９とともにヘッド３
４にバネ４０で支持されている。

また、レンズマウント３９は中空で外部からフレキシブ
ルパイプ４１を通して気体、例えば空気が送り込まれる
よう空気取入れ口４２が設けられており、更に記録体４
４に対面する方向には数個の空気噴出孔４３が設けられ
ている。

今、コンプレッサー等でフレキシンプル・パイプ４１を
通して送り込まれた空気は空気噴出孔から噴出し、噴出
口近傍の圧力の高い空気により記録レンズ３８を内蔵し
たレンズマウント３９は記録体面上に浮上する。

送り込む空気圧を調整することにより、この浮上量を変
える事ができ、その結果、記録体４４と記録用レンズ３
８の間隔は安定に保たれる。

４５はモーターの駆動信号源で記録体４４を回転させる
モーター４６とへ″ラド３４を矢印Ａ方向へ移動させる
ための送りネジモーター４７を駆動する信号をモーター
へ送り込む働きをする。

この駆動信号は記録すべき信号を処理して作っても良い
し、また外部からの信号を処理して作っても良い。

記録体４４はモーター４６により一定回転せられ、また
、ヘッド３４は送りネジ４８を送りネジモーター４７で
一定回転させることによってガイド棒４９にガイドされ
て一定の速度で矢印Ａの方向へ移動する。

以上の如き記録法により、第５図に示したような形状の
信号トラック部を形成する事ができ、先に述べた触針型
再生用の高密度記録体の信号トラックの溝形状と針の形
状の問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録体及び触針の拡大斜視図、第２図イは記録
体へ情報の記録を行う記録装置の概略図、第２図ハ・二
は光強度及び電気信号レベルを示す特性図、第２図町は
かかる装置により形成された記録体、第３図イはスリッ
トを示す正面図、第３図口はイに示したスリットにより
形成される回折像、第３図ハは回折像のエネルギー分布
図、第４図・第５図は記録体の溝と触針の関係を示す正
面図、第６図は本発明の説明に供する回折像のエネルギ
ー分布図、第７図イ・口は本発明による線像形成光学装
置を示す斜視図及び側明図、第８図イルへは傾斜した光
を得る種々の装置、そして第９図は本発明を適用して記
録装置を示す概算図である。 ここで、２１．３６は多重スリット、２２゜３７は単一
スリット開口、２３，３Ｂはレンズ、２４は記録面、２
５は光束、４４は記録体である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 線像の長さ方向の光分布を単一開口による回折像の
   スペクトルの複数の重ね合せで形成し、幅方向の光分布
   を単一開口の回折像１個で形成することを特徴とする線
   像形成光学装ａ