JPS6115113A - 調整可能な二色性反射鏡装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 本発明は光学システム、特に光信号記録装置として使用
可能な光学システムに係る。

Ｂ、開示の概要 光デイスク記録装置の変換器すなわち光学ヘッド装置は
取付は調整可能な二色性ビーム結合装置を含む。調整は
光ビーム入力点の近くに位置するピボット点の周りで２
次元の自由度で行なわれる。

書込み光源からの放射ビームは最少限の光学素子により
反射され、光ディスクに到達する。再読取り素子すなわ
ち感知素子はほぼピボット点で始まり、ビーム結合装置
を通って伸びる光経路を経て光ディスクに光学的に結合
される。感知素子は別の光源、光検出装置およびビーム
分割装置を含む。

２つの光源は異なった周波数の光ビームを放射する半導
体レーザを使用している。４本のボルトで取付調整可能
な開口ブレートは、光学支持部のキャビティで半球面状
の二色性ビーム結合装置を保持する。

Ｃ０従来の技術 ディスク型の光データ記録装置の開発は多大の注目を集
めている。設計上の主要な関心の１つは。

回転する光レコード部材に対して放射状に移動できる極
めて軽量の光学ヘッドを実現することである。この特性
は、光信号記録装置をデータ処理環境で使用する場合、
特に重要であり、このような環境では、時間は最も貴重
である。記録された信号へのアクセス時間を短縮するい
かなる要素もデータ処理環境における動作の改善に寄与
する。

もう１つの重要な関心は低価格の実現である。

製造および保守を容易にし、低価格を実現することは、
どんな装置でも大変望ましいことである。

低価格を実現するという目標は高度の軽量化要求と相俟
って設計者にとっては極めて困難な問題となる。それゆ
え、低価格でアクセス時間が短かい新しい光データ記録
装置を可能にするためには、極めて軽量の、容易に調整
できる光変換器を実現することが望まれている。

また、記録の完全性を得るためには、記録直後の信号を
再読取りして記録動作を検査できることが望ましい。こ
のような動作はよ＜ＤＲＡＷ（書込み後の直接読取りを
意味する頭字語）と呼ばれる。ＤＲＡＷ機能があれば、
記録を検査するのにディスクが１回転するのを待つ必要
はない。ＤＲＡＷを可能にする２レーザヘツド装置は、
非常に軽量の半導体レーザの出現により容易に実現でき
る。非常に小型の装置の光学素子は軽量であるのみなら
ず、容易に調整可能でなければならない。

従来技術として下記のものがある。

米国特許第４０８５４２３号は、レーザと光レコード部
材の間に二色性反射鏡が挿入された２レ一ザ光信号記録
装置を開示している。第１のレーザソースから放射され
る平行記録ビームは偏光型のビーム分割装置を介して伝
送され、二色性反射鏡により反射されてレコード部材に
達する。レコード部材からの記録ビームの反射は、二色
性反射鏡により偏光ビーム分割装置に戻り、更に第１の
光検出装置に戻って、記録直後のデータが検出され、ヘ
ッドはレコードトラックを追跡する。第２の光検出装置
は、第２のレーザソースから放射され二色性反射鏡から
反射された光ビームを受取り、光レコード部材の記録面
で該ビームの焦点を検出する。この構成には、うまく動
作する２つの光検出装置が必要であり、これは光変換器
の重量を増すだけではなく、費用が増加し調整も必要に
なるから、より簡単な２レーザ変換器システムを実現す
ることが望ましい。

米国特許第４２２５８７３号は二色性の２レーザ制御装
置を開示している。これは極めて重いガスレーザを使用
するもので、開示された制御装置を完成するには光学素
子の複雑な組合せが使用される。

米国特許第４３３９１７０号も二色性光学素子を開示し
ている。二色性光学素子では、周知のように、２軸に沿
って二色性反射鏡を強制的に調整することが望ましい。

この目標の達成には下記の技術が関係する。

米国特許第４０５９８４１号は、光学記録装置でデータ
、焦点を検出し、追跡する単一焦点素子検出装置の使用
について開示している。

直交軸に沿って反射鏡の方向を調整する周知の光学サポ
ート機構に関しては、例えば、ドイツ特許第２３６３７
６５号で、中心が鏡面上にある部分的球面状部材に取付
けられた反射鏡が開示されている。部分的球面状部材は
ボールソケットで支持され、反射鏡は、該ソケットの基
部を貫通するレバーにより調整され、２つの可動ストッ
プの交点で調整可能な点に対するスプリングにより保持
される。このようなストップは長方形のフレームの外縁
で回転するホイールに取付けられ、デカルト座標系にお
ける調整が可能である。この特許は２軸調整の場合の調
整機構を開示しているが、すべての所要構成要素の重量
を加えると、光学記録装置として望ましいとされる限度
を越えるであろう。

次に、米国特許第４１６５９２１号は、部分的球面状部
材から突出て２軸の！５Ｎ整を可能にするピボットピン
を開示している。ピボットピンは変換器で望ましい光経
路を妨げることが明白であるので光学記録装置には適合
しない。

米国特許第４１８６９９１号は、より精密に制御された
軸の回りを回転する反射鏡を開示している。この場合も
、重量が限度を越え、−軸の調整しかできないことが明
らかである。

フランス特許第４６６９７６　（１９１４）号は、半球
、すなわち半球面形部材上の反射鏡面を開示し、米国特
許第４２９８２４８号は、取付は調整可能な光学部材を
光ビームが通過する内径を開示している。ソ連特許第７
２３４７５号は、スプリングを使用して２次元の反射鏡
を調整するボールおよびソケット構成を開示している。

この構成は光学記録装置として望ましいとされる限界を
越えた重量および費用を要することが明らかである。

米国特許第３６４２３５３号は部分的に調整される対の
直交する内径を開示している。直交する内径は調整可能
な反射鏡面からの反射光ビームを通過させる。

米国特許第３３５７２６８号は二軸調整を可能にする光
学セルを開示している。このセルは、２組の打消し合う
正反対のレベルねじを含み、反射プレートを２つの直交
する軸を中心に傾斜させる。

この構成は測量の場合のトランシットに類似し、測量の
場合の構成よりもすぐれているが、矢張り望ましいとさ
れる限度以上の重量を有する。米国特許第３８１３１７
０号は、反射鏡面を有する２つの回転可能な半球を有し
、２つの光経路を調整する測量用器機を開示しているが
、この構成の場合も重量が問題となる。

このように、光学支持部調整機構は多数あるが、どれも
前述の光信号記録装置の要求に適合しない。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は調整可能な二色性反射鏡装置すなわちビ
ーム結合装置を提供することである。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明の装置は半球状または部分的球状の光学部材を含
み、はぼ２次元の光学面は、二色性を有し、２次元の面
に並置されたピボット点の周りで相対的に運動するよう
に取付けられ、該ピボット点の付近で光ビームを受取る
ように配置されている。該光学部材の支持部材は、適合
する光学特性を有し、開口部を有するプレートにより半
球面状または部分的球面状の光学部材を調整可能なよう
に支持し、該プレートは、４本のねじにより支持部材に
取付けられ、半球面状または部分的球面状の光学部材上
に支えられている。

Ｆ０作用 前述の二色性ビーム結合装置は、ねじを容易にアクセス
できるように約４５度の角度で軽量のフレームに取付け
られている。書込みレーザシステムは、ある周波数で放
射されたビームを前述の二色性ビーム結合装置へ供給し
、該ビームが二色性部材により反射され、適切な焦点素
子を介して光レコード部材に達するようにする。別のレ
ーザソースから供給される光ビームは該二色性ビーム結
合装置に適合する周波数を有し、二色性反射鏡を介して
伝送される。ビーム分割装置の偏光手段は、ビーム結合
装置と別のレーザソースの間に挿入され、二色性の通過
周波数の反射光を反射して、軽量フレームに取付けられ
た単一検出装置に送り、レコード部材に記録された信号
を検出し、ヘッド装置に、レコードトラックを追跡する
追跡信号を供給し、ビームの焦点を光レコード部材の記
録面で決定する。読取りおよび書込み装置が共用する光
学構成部分はビーム結合装置と焦点調整装置だけである
。

Ｇ、実施例（第１図〜第３図） 第２図に示す光信号記録装置に取付けられた回転可能な
光レコードディスク形式のレコード部材１０は１機械装
置制御部１１により回転・制御される。破線１２はレコ
ード部材１０が機械的に支持・制御されることを表わす
。可動ヘッドまたは変換器支持アーム（以下、ヘッドア
ームという）１３は、従来の設計手段により、回転する
レコード部材１０に対し放射状に移動するように取付け
られる。ヘッドアーム１３は、破線１５で示すように、
機械装置制御部１１の制御に従って、ヘッドポジショナ
１４により、レコード部材１０上で放射状の所望のトラ
ック位置に置かれる。このような制御は従来のサーボ機
構の手法を利用する。

ヘッドポジショナ１４によりヘッドアーム１３を機械的
に支持する事が破線１６により示される。

ヘッドアーム１３にある変換器すなわち光学ヘッド装置
は、焦点調整素子、すなわち二色性ビーム結合装置２２
を含む。この素子は周波数Ｆ２の記録レーザビームを、
第１の、すなわち書込み半導体レーザ（以下、書込みレ
ーザという）２１からレコード部材１０に渡す。書込み
レーザ２１は、その記録光ビームを規準装置２５により
、経路２６（破線で示す）を介して二色性ビーム結合装
置２２に向って放出する。このビームは二色性ビーム結
合装置２２で反射され、経路２７（破線で示す）を経て
焦点調整装置２０に、更に、経路２８からレコード部材
１０に送られる。二色性ビーム結合装置２２は反射鏡の
ような二色性のコーティングを含み、後に説明するよう
に、周波数Ｆ２の光を反射する。光の経路２６．２７の
断面は、各々の光ビームの重要なガウス分布エネルギ成
分の大部分を含むのに十分である。

記録された情報を読取り、光ビームを焦点調整し、追跡
するシステム（以下、読取り・焦点調整・追跡装置とい
う）２３は第２すなわち読取り半導体レーザ（以下、読
取りレーザという）２４を含む。読取りレーザ２４は、
周波数Ｆ２とは異なり、二色性ビーム結合装置２２の二
色性反射鏡を通り抜けるように選択された周波数Ｆ１の
光ビームを放射する。読取りレーザ２４から放射された
光ビームは、経路３０（破線で示す）から二色性ビーム
結合装置２２を通過し、経路２７から焦点調整装置２０
を経てレコード部材１０に達する。反射された光ビーム
は経路２８から焦点調整装置２０に進み、更に経路２７
から二色性ビーム結合装置２２を通り抜け、再び経路３
０から読取り・焦点調整・追跡装置２３にある、後に第
１図に関連して説明する検出装置に達する。

第３図は二色性ビーム結合装置２２の詳細を示す。支持
部材４０は、後に説明するように、軽量フレーム５９に
含まれる。半球面状の光学部材４１は、支持部材４０の
キャビティ４２に可動的に保持される。キャビティ４２
は半球面状の凹面で外部に開口している。本発明の１つ
の実施例では、半球面状の光学部材４１は光学ガラスで
作られている。半球面状の光学部材４１の凸面４３と支
持部材４０の凹面４２とは単一のピボット点４８を道心
とする曲率半径を有する。光の経路３０はピボット点４
８の周辺で光学部材４１と交わる。また、ピボット点は
、経路２６．２７を通るＦ２光ビームの反射点でもある
。ピポッド点４８を道心に旋回する半球面状の別学部材
４１は、（経路３１の）読取りビームを（経路２６の）
書込みビームに対して、両ビームが横方向にずれないよ
うに合わせる。半球面状の光学部材の調整は、レコード
部材１０における読取りビームの衝突点を、同じくレコ
ード部材１０における書込みビームの衝突点に対して移
動する。それ故、ＤＲＡＷ機能は記録動作に関して正確
にタイミングをとり、かつレコード部材１０の記録特性
に整合できる。

光学部材４１の平面４４は極薄の二色性のコーティング
４５を支持する。第３図では、コーティング４５の厚さ
は誇大に表示しである。コーテイング４５は、二色性ビ
ーム結合袋！２２の動作を変更せずにピボット点４８が
コーティング４８の丁度外側に置かれるように十分に薄
くしである。

開口部を有する保持プレート４６は４本のボルト４７に
より支持部材４０に調整可能なように取付けられる６２
本のボルトは１つの軸に、他の２本のボルトは前記軸に
直交する軸に取付けられ、２次元の調整を可能にする。

光の経路３０および２６に対する平面４４の方向を２つ
の軸について調整し、これらの２つの経路からの光ビー
ムを経路２７で合同することができる。後に説明するよ
うに、半球面状の光学部材４１とフレーム５９を調整し
、経路２６から経路２７を進む光ビームを経路３０から
経路２７を進む光ビームに一致させる。

図示のように、保持プレート４６の開口部４８の直径は
、半球状の光学部材４１の直径とほぼ同じである。しか
し、開口部４８の直径はそれほど大きくなくてもよく、
経路３０を進む光ビームの有効なガウス分布エネルギー
成分の大部分が通過できる大きさであれば十分である。

第２［’ｔｌに代る実施例では、光学部材４１は適切な
不透明の軽量の材料からなり、直角かつ放射状に延びる
内径５１および５２の対を有する。適切に支持された二
色性のコーティング４５が２つの内径５１．５２の開口
部５０に設けられる。内径５１．５２は円形シリンダ状
であることが望ましく、その直径はレーザ２１および２
４からの光ビームの有効なガウス分布エネルギ成分の大
部分が通過できるものでなければならない。

第１図では、前述の素子が軽量のフレーム５９に物理的
に良好に取付けられている。フレーム５９は、第１図で
図面へ（から）延びるタブ７０の対により、ヘッドアー
ム１３に適切に取付けられる。タブ７０はへラドアーム
１３に調整可能なように取付け、フレーム５９全体を３
軸の回りで調整することが望ましい。前述の素子の取付
けは第１図により明白である。読取り・焦点調整（フォ
ーカシング）・追跡（トラッキング）装［１２３はコリ
メータレンズ６０を含み、読取りレーザ２４から放射さ
れた光ビームを規準する。破線６１は読取りレーザ２４
と偏光を感知するビーム分割装置６２の間の光経路を表
わす。ビーム分割袋Ｗ６２は光デイスク記録装置で普通
に製造されるものと同じである。レコード部材から反射
した光ビームの偏光を得るには、読取りレーザ２４が放
射した光ビームに関する四分の一波長板が光学的にビー
ム分割装置６２と二色性ビーム結合装置２２の間に挿入
される。読取りレーザ２４がら放射された、レコード部
材からの反射光は、周知のように、偏光を感知するビー
ム分割装置６２で反射され、経路６６に沿って光検出装
置６５に進む。光検出装置６５とその関連検出回路は光
信号記録装置で普通に設計されるものと同じである。シ
リンダ型のレンズ６７は光学的に光検出装置６５とビー
ム分割装置の間に挿入される。前述の光の経路はすべて
共面である。

Ｈ９発明の効果 本発明により、調整可能な二色性ビーム結合装置を含む
光信号記録装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の光信号記録装置のへラドアームに取付
けられた変換器の側面図、第２図は本発明を使用する光
信号記録装置の概要図、第３図は第２図で使用している
二色性ビーム結合装置の断面図である。 １０・・・・レコード部材、１１・・・・機械装置制御
部、１′３・・・・ヘッドアーム、１４・・・・ヘッド
ポジショナ、２０・・・・焦点調整装置、２１・・・・
書込みレーザ、２２・・・・二色性ビーム結合装置、２
３・・・・読取り・焦点調整・追跡装置、２４・・・・
読取りレーザ、４０・・・・支持部材、４１・・・・光
学部材。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　球面状の光学部材と光学的な支持部材と保持プレート
   手段との組合せを含み、 前記光学部材は、ピボット点を有し、直交する２つの軸
   により定義される面内にあるほぼ平面の光学面手段と伝
   送手段とを含み、 前記光学面手段は、第１の周波数の光ビームを通過させ
   るとともに前記第１の周波数と異なる第２の周波数の光
   ビームを反射させ、 前記伝送手段は、前記ピボット点の周りで光ビームを、
   前記ピボット点を中心に第１の半径を有し前記光学面手
   段に連結されている球面状の凸面を通つて前記光学面手
   段の第１の面へ又は第１の面から内部的に伝送するとと
   もに、前記ピボット点の周りで光ビームを、前記光学面
   手段の前記第１の面に背中合わせに接する第２の面へ又
   は第２の面から伝送し、 前記支持部材は、前記球面状の光学部材に適合する光学
   的特性を有するとともに、前記ピボット点を中心に前記
   第１の半径を有する半球面状の凹面が外部方向に開いた
   キャビティを有し、前記球面状の光学部材を、その球面
   状の凸面に沿つて可動的に保持して、前記球面状の光学
   部材を前記ピボット点を中心に旋回させ、 前記保持プレート手段は、前記光学面手段の前記２つの
   軸に沿つて個々に調整できるように前記光学的な支持部
   材に調整可能なように取付けられ、前記半球面状の凹面
   のキャビティで前記球面状の光学部材を前記ピボット点
   を中心に旋回させるとともに、前記光学面手段の少なく
   とも所定の部分と同延の開口部を有し、前記第１の周波
   数の、ガウス分布エネルギ成分の少なくとも所定の部分
   を有する光ビームを前記光学面手段へ（から）伝送する
   ことができる 調整可能な二色性反射鏡装置。