JPS6149731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータの担体に記録し、ならびに読み
取るための光学装置に関する。

特に、本発明は、データ担体がデイスクである
記録ならびに読み取り装置に関する。現在では、
ほぼ10¹⁰のバイナリイデータ要素を、直径が約30
cmのデイスク上に記録することができる。これら
の装置はデイジタルのデータ処理装置用の大容量
記憶装置として使用され得る。この型の装置は、
例えば固定あるいは可変の長さの２進言語のブロ
ツクのような、記録されたデータの任意のあらか
じめ決められた部分にランダム・アクセスを許容
しなければならない。さらに、このデータ処理装
置の計算速度は、周辺の記憶装置と計算装置との
間に非常に多数の転送を必要とする。その結果、
可動のデータ担体の任意にあらかじめ決められた
トラツクに対するアクセスは、必然的に可能な限
りの最短時間内に起こらなければならない。とい
うのは、デイスク上の前記トラツクの位置に関係
なく、あらかじめ記録されたデータを読み取るた
めに、あるいは前記データを記録するためにであ
る。典型的には、平均アクセス時間は100ミリ秒
より小さくなければならない。

現在使用されている型の単トラツクアクセス装
置は本質的に、記録された情報がデイジタルの形
でビデオ信号をデイスク上に含むようなデイスク
に対して意図されている。これらのシステムで
は、データ・アクセス時間は２、３秒のオーダで
あり、これはこの適用に対しては十分である。

従来技術のデータ・アクセス・装置では、光学
の記録ならびに／あるいは読み取りヘツドの正し
い半径方向の配置は、ヘツドの位置を変えるかあ
るいはデイスクの位置を変えるか（しばしばこの
ケースであるが）のどちらかの機械的手段によつ
て行なわれている。読み取りヘツドならびにデイ
スクがお互いに関して正しく配置される場合、情
報がすでに記録されている（あるいは記録されよ
うとしている）円形状あるいは螺旋状のトラツク
の半径方向の追従は検流計ミラーによつて行なわ
れる。この検流計ミラーはデイスクの平面に平行
な軸のまわりに動かすことができ、レーザを含む
放射エネルギの少なくとも１つの光源によつて生
じるビームを反射する。このヘツドは、また、記
録ならびに読み取りのために使用される対物レン
ズの垂直変位をコントロールするための装置が配
置されている。実際上では、２つの光源に対する
多数の例示がなされている。すなわち、１つの光
源は読み取り用であり、もう１つの光源は記録用
である。

採用された装置に関わりなく、移動装置の質量
はあまりに重すぎて、データ処理の分野では望ま
しい平均アクセス時間と両立し得ない。実施例に
よれば、特に駆動モータを具備する回転駆動機構
に連結されたデイスクを変位する方法では、動作
中にセツトされるべき質量は１Kgのオーダであ
る。アクセス時間を減少するために、レーザ型の
エネルギ源が静止のままでいる間、記録ならびに
読み取りヘツドだけが動くことができる装置を使
うことが可能である。実施例によれば、この装置
は、光のエネルギ源と記録ならびに読み取りヘツ
ドとの間に光学の連結器を与える無限焦点型の光
学手段を具備する。

この型の装置では、検流計ミラーと、データ担
体に関して動くことができる焦点用の対物レンズ
とを備える移動装置ならびにレーザ放射体をそれ
ぞれ具備する２つの静止の放射エネルギ源とを備
える。無限焦点型の光学倍率手段は、移動装置と
放射エネルギ源との間に挿入される。この倍率は
光学手段から現われたビームが、対物レンズの全
ての入り口のどう孔をおおうのに十分であるとい
うことを保証する。この装置によつて、移動装置
に達するビームは、放射エネルギ源に関して前記
移動装置の位置に関わりなく、平行光線のビーム
のままでいられる。読み取りならびに記録のコン
トロールは、読み取られたあるいは記録された区
域の表面から反射されたビームの強さを検出する
ことによつて行なわれる。

今述べられた装置は全くガスレーザの適用に適
している。これは、ごく最近導入されつつある半
導体レーザ型の光源の場合にはあてはまらない。
これらのレーザは、視準用の光学装置のための必
要性を伴い、そして大きくて有益な放出直径を有
する光源と同等である。無限焦点レンズを使用す
ることはもはや可能ではない。読み取りならびに
記録のための２つの平行ビームが、それぞれ２つ
の相当する光源から発せられて合成ビームを形成
するように結合される。この２つの平行ビームは
お互いに関し非常に小さい角度だけ傾いていなけ
ればならない。それ故、全体的に小さな寸法の装
置では、これらの２つのビームを別々に検出する
ことは非常に困難になる。実際、このビームの完
全な分離を得るためには長い距離が必要である。

本発明は、コンパクトで、反射された記録なら
びに読み取りビームの完全な分離ができ、そして
なおかつ十分満足なパワー効率を有する記録なら
びに読み取りの装置を提案するものである。

それ故、本発明の目的は、あらかじめ決められ
た波長を有する半導体レーザ型の２つの固定の放
射エネルギ源を具備する型で、データ担体を記録
し、ならびに読み取るための光学装置を提供する
ことである。第１の光源は、前記データ担体上に
記録されたデータを読み取るための第１のビーム
を発し、第２の光源は、前記データ担体上にデー
タを記録するための第２のビームを発する。記録
ならびに読み取りは移動装置にしつかり固定され
た記録−読み取りヘツドによつて行なわれ、この
移動装置はデータ担体に関して変位することがで
き、そしてデータ担体のあらかじめ決められた区
域上に読み取りならびに記録ビームを集中する対
物レンズを具備し、前記ビームは、また、前記あ
らかじめ決められた区域から反射されるものであ
る。

前記光学装置はさらに前記第１ならびに第２の
固定された半導体レーザ源を備えて合成の放射エ
ネルギ源を構成する第１の光学手段を具備し、こ
の第１ならびに第２の固定された半導体レーザ源
はそれぞれ前記ビームを平行にさせる無収差手段
を備えている。前記光源は直線的に、第１ならび
に第２の直交方向に偏光され、ビーム成分を前記
第１ならびに第２の放出方向に放出する。この第
１ならびに第２の放出方向はそれぞれ第１ならび
に第２の軸に平行であり、前記ビーム成分は、前
記偏光の方向の１つに平行な望ましい光学軸を有
する屈折性材料の光学エレメントを通される。前
記光源の１つによつて発せられる投射ビームは、
望ましい光学軸に平行な偏光の方向を有してお
り、この投射ビームは前記第１の軸に平行な方向
に前記光学エレメントによつて、変形することな
く、伝送され、その間、前述した他の光源によつ
て発せられる投射ビームは前記光学エレメントに
よつて全体的に同じ方向に反射される。

考慮されている光学装置は、さらに前記第１の
軸に配置される第２の光学手段を備えており、そ
して屈折性材料でできている第２の光学エレメン
トを具備し、この屈折性材料はまた他の望ましい
光学軸を有している。前記第２の光学エレメント
は、前記第１の軸に平行な方向に合成ビームの全
部あるいは一部を伝送するようにされている。現
われる合成ビームの偏光の方向は、前述した他の
光学軸に平行である。直線の偏光を円形の偏光に
変える機能を有する４分の１波長の板がまた備え
られている。前記偏光された合成ビームは、前記
記録−読み取りヘツドに伝送され、そして第３の
軸に配置される収束性の光学装置のために伝送さ
れる。データ担体からの反射の後、合成ビーム
は、前記第２の光学エレメントによつて前記第３
の軸に平行な方向に全体的に反射され、そして収
束光学装置は、前記ビームの２つの成分を光学−
電子検出装置上に２つの別々の衝突の目立つた点
に集中する機能を有している。

本発明の上述した特徴ならびに他の特徴は、以
下の記述ならびに添付図面を考慮することによつ
て、この技術の分野において精通したものにはよ
り一層明らかとなるであろう。

本発明は、データの担持体、とくにデイスクの
形をしたデータ担持体を、記録したり、読み出し
たりする光学的な装置に関し、普通に採用される
構成エレメントを、利用するので有用であろう。
このタイプのデイスクは、前もつて書き込まれた
スムーズ（smooth）なトラツクの予定される点
に、データを記録する場合か、あるいは当該トラ
ツクの任意の点の記録されたデータを読み出す場
合に、採用され得る。すでに知られているよう
に、デイスクは、直径がほぼ30cmで、光学的な記
録兼読み出し用の装置のフレームに、かたく固定
された駆動モータにより、回転運動で駆動され
る。

本発明はさらに特定すると、光エネルギ源によ
つて構成される静止部分、ならびに記録兼読み出
し用のヘツドによつて構成される可動部分を備え
るタイプの装置に関する。上記のヘツドは、電磁
気コイルにかたく固定された顕微鏡タイプの対物
レンズを備え、これは、永久磁石の磁界内で変位
を受けることが可能で、垂直方向の位置制御を確
実にし、そしてガルバノメータの鏡を備えて、半
径方向の位置制御を確実にする。

第１図は、上述されたタイプの記録兼読み出し
用の光学装置の構成の一例を説明する。この場
合、たとえば、HeNeのガスレーザのような、ガ
スレーザ源が使用されて、放射エネルギをつくり
出す。これらのレーザは、平行で偏光されたビー
ムを放射する。既知の事によると、このビームの
断面領域は、極めて小さく、結果的には拡大され
なければならない。この装置は、２つの光源を備
える。すなわち、読み出し用のビームflを放射す
る光源、ならびに記録用のビームfeを放射する光
源である。こうした光源は、第１図には示されて
いない。

読み出し動作を遂行するために、平行で偏光さ
れたビームfe、ある倍率を有する無限焦点
（afocal）レンズのユニツト１によつて拡大さ
れ、この結果、平行な出射ビームが、顕微鏡タイ
プの対物レンンズObの入口瞳部を覆う。ガルバ
ノメータの鏡Ｍは、無限焦点レンズのユニツト１
と、対物レンズObとの間に挿入される。軸線△_z
に沿つて、光学軸△_xに平行な方向で進む光線を
偏向するためである。軸線△_x，△_zはそれぞれ、
参考の三面角XYZの軸線Ｘ，Ｚに平行である。対
物レンズObは、データ担持体のデイスク５の点
３に、読み出し用ビームを集束する。当該デイス
クは、矢印６で示される回転運動で駆動される。
対物レンズObならびに鏡Ｍは、記録兼読み出し
用のヘツドを構成する運転システム２に、かたく
固定される。当該運転システムの前進変位は、任
意の知られた手段によつて得られる。実例とし
て、しかし限定の意味ではなく、こうした手段
は、（カーブ追跡体の場合として、）プーリイによ
つて駆動されるベルトか、あるいは（記録兼読み
出し装置のあるタイプならびに、いわゆるフロツ
ピーデイスクのシステムの場合として、）ボール
にかわるねじナツトシステムが、あるいはリニア
モータからなり得る。運動システムは、軸線△_z
に沿う変位を可能にすると共に、ある方法の制御
手段により駆動されて、読み出されるデータを担
持するトラツク７に、読み出しビームが正確に集
束されることを確実にする。さらに、鏡Ｍは、軸
線△_yまわりに運動することができる。半径方向
の位置制御を確実にするためである。

データを記録するための、ひとつの良く知られ
た方法は、微小孔を形成することからなり、ある
いは、さらに一般的には、デイスク５ならびに、
トラツク７方向の可変長さの表面の微小高さを形
成することからなる。当該トラツクは、単一のス
パイラル、あるいは同芯円群の形で与えられる。
微小孔あるいは微小高さの可変長さが、記録され
るデータの時間間隔の変調を表現する。

第１図に示される装置で意図された配置による
と、読み出しは、読み出しビームの反射によつて
行ない、このビームは、たとえば、微小高さを担
持するデイスクのその面の金属配設のような、反
射表面の３に集束される。読み出しビームは、微
小高さによつて部分的に変調され、そしてこの変
調は、デイスクの読み面に記録されたデータを表
わす。相互利用の効果によつて反射されたビーム
は、外方向への路行と同じ路を追従すると共に、
（第１図では省略の）光学電子装置によつて検出
される。検出された信号は、多くの異つた目的に
採用される。デイスク５で読み出されたデータの
再構成に、これらを使用することから離れて、当
該信号はさらに、初期に意図された位置制御の動
作を遂行するために、採用される。このタイプの
方法は、２つの次の特許願の限定されない実例に
よつて記載されている。すなわち、1975年９月29
日に手続されたフランス特許願第7529705号、こ
れは第2325953号で公告され、そして1974年１月
15日にフアイルされたフランス特許願第7401283
号、これは第2271590号で公告されている。

同じ非焦点（afocal）レンズのユニツトは、通
常の方法で前もつて変調された記録用のビームの
ために採用される。デイスク５の読み出しならび
に記録のスポツトを区別するために、記録用のビ
ームfeは、読み出し用のビームflに対し、非焦点
レンズのユニツト１の出口で小さい角度u′で傾斜
される。横方向の倍率は、γ＝h′／ｈの関係によ
つて与えられる。この倍率は、１よりも大きくな
るように選択され、この結果、角度u′／ｕの比
は、１以下になる。ここでｕは、非焦点レンズの
ユニツトの入口の読み出しビームfeならびに書き
込みビームfeの軸線△ならびに△′の間の角度で
ある。対物レンズの入口瞳部の記録用スポツトの
偏心変位は、それゆえ極めて制限される。この変
位はさらに、ヘツドの半径方向の変位のとき、無
視される。このことから、これが次のことを追従
する。すなわち、光学軸△_xに沿う対物レンズの
位置を無視して、記録用ビームが対物レンズの焦
点に集中され、一方、非焦点レンズユニツトの出
口で、記録用ビームfeならびに読み出し用ビーム
flの良好な区別を確実にする。というのは、逆
に、比ｕ／u′が、１よりもかなり高いからであ
る。

記録兼読み出し用の装置に適用される構造で
は、記録兼読み出し用ヘツド専用の放射エネルギ
源が分離され、この構造は、可動システムの重量
をほぼ200グラムに低減するようにする。この形
態は、軸線△_zに沿いの位置制御用の装置の場合
の100グラムを含み、そしてガルバノメータの鏡
Ｍならびにその駆動ユニツトの場合の30グラムを
含む。なお、対物レンズそれ自身は、無視できる
重さである。この軽い重量が、読み出し兼記録用
装置の慣性を低減して、データ処理適用のため
に、十分に低い値の平均的なデータアクセスタイ
ムを可能にする。

上述で記載された装置は、ガスレーザ源の使用
にまつたく適切である。これは、最近に導入され
た半導体レーザ源の場合ではない。これらのレー
ザは、放射性（emissive）デイスクの形に設計さ
れ、ほぼ30゜の錐形内の高い発散放射で特徴づけ
される。このタイプのレーザは、照準用の光学シ
ステムの使用を求める。全体のユニツトは、典型
的には７mmの大きさ直径をもつ放射源に等しい。

それゆえ、上述で記載されたような非焦点レン
ズユニツトを採用する必要性はもはやない。とい
うのは、読み出しならびに記録用のビームの断面
積を増加して、記録兼読み出し用の対物レンズの
入口瞳部が、完全に覆われることを確実にすると
共に、充分な度合の効率を得るための必要性がな
いからである。

しかしながら、２つの異なつたビームが採用さ
れているから、すなわち記録のための第１のビー
ム、ならびに読み出し用の第２のビームが採用さ
れていて、そしてデイスクからの反射のあと、こ
れらのビームのエネルギが、読み出し情報を補償
する信号をつくるためか、あるいは制御目的のた
めの信号をつくるために、検出されなければなら
ないということの理由によつて、結論的に必要と
されることは、反射されたビームを区別すること
である。

事実、２つのビーム、すなわち記録用のビーム
feならびに読み出し用のビームflのそれぞれは、
デイスク５の、互いに極めて近接する点に集束さ
れなければならない。記録用のスポツト４ならび
に読み出し用のスポツト３が実際的に、記録兼読
み出し用の対物レンズObの界内に残るように合
致することを、確実にするためである。この対物
レンズの焦点距離は通常、極めて小さく、この結
果、２つの入射する読み出しならびに書き込みの
ビームの間の角度u′は、極めて小さい。

すでに第１図の装置の場合に記述されたよう
に、非焦点レンズのユニツト１の使用は、反射さ
れる記録ならびに読み出し用のビームが、互いに
大きな角度ｕで傾斜されるようにする。加えて、
これらのビームは、小さな断面積を有し、空間的
な区別を容易に可能にする。

半導体のレーザ源の場合、放射されるビームの
断面積が十分で、投射の対物レンズの入口瞳部を
覆う。ただし、非焦点レンズユニツト１のような
中間の光学的手段を必要としなくてである。結論
として、記録兼読み出し用の対物レンズObの短
かい焦点距離、同様に読み出しならびに記録用の
スポツト３，４の間の短かい距離の理由によつ
て、必要なことは、対物レンズObからのかなり
の距離に、反射されたビームのエネルギを検知す
るための装置を配設することである。かくしてや
つかいな装置の必要性がともなう。

この形は、第２図に示されている。もし読み出
しならびに記録用のスポツト３，４の間の距離が
ｌであると、対物レンズObの焦点距離がｆで、
記録ならびに読み出し用のビームfe，flの間の角
度u′は、u′＝ｌ／ｆの関係で与えられる。

結果として、対物レンズObの光学軸△に沿う
距離Ｌは、２つの記録ならびに読み出し用のビー
ムfe，flそれぞれの全体的な空間分離を得るため
に必要であり、おおいに考慮すべきものがある。
かくして、すでに記述されたような、極めて大き
な全長サイズの記録兼読み出し用装置の必要性が
ともなう。

頼みは、光学的な区別手段にあり、この手段
は、記載された全長サイズを低減することを可能
にする。しかしながら、これらの光学手段は、高
いエネルギ損失を引き起さないに違いない。たと
えば半透明な鏡の場合のような高いエネルギ損失
をである。

本発明は、これらの要求に合わせることを目的
とする。

第３図は、本発明による光学の記録兼読み出し
用の装置の第１の変形例を示す。

この装置は３つのサブアセンブリイを備える。
第１のサブアセンブリイは、複合の放射エネルギ
源を構成する。この供給源は、複合のビームをつ
くるのを意図し、このビームは、２つの成分から
なつて、それぞれは、読み出しならびに記録用の
平行で偏光されたビームの形を帯びる。これら２
つのビームは、互いに対してやや傾斜される。第
１ならびに第２図と関連して、すでに記載された
ようにである。上記第１のサブアセンブリイは、
第１の半導体レーザＬ_a1を備えて、レンズL₁によ
り概略的に示される照準用の光学システムと組み
合わされ、そして第２の半導体レーザＬ_a2を備
え、これは照準用の光学システムL₂と組み合わ
されている。上記のレーザは、出射の波長λ＝
830nｍをもつGaAsである。これら２つのレーザ
はそれぞれ、読み出し用の成分Flならびに記録
用の成分Feを放射する。これら２つの成分は、
直線偏光され、そしてこれらの偏光方向は互いに
直角である。構成される２つのレーザ源は、軸線
△_x，△_１にほぼ平行な方向に放射し、これら軸
線は順に、参考の三面角XYZの軸線Ｘ，Ｙに平行
である。

これら２つの部品は、光学エレメント１０によ
つて結合される。このエレメントは、第８図に詳
しく図示され、屈折性の物質からなる平行六面体
であり得る。本発明の望ましい変形例の場合、光
学エレメントは、２つの接合されたプリズム８
１，８２により構成される立方体８０からなる。
２つのプリズムの斜辺によつて構成される接合面
８３は処理されて、偏向、分離の効果をつくり出
す。このエレメントは望ましい光学軸８４を有す
る。入射光線Ｒ_iは、この軸に平行な偏光方向を
有して、出射方向Ｒ_eを変更することなく全体的
に伝達され、これは、入射の方向に平行である。
そして入射光線R′_iは、上述された方向に対し直
角な偏向方向を有して入射方向に対し直角な出射
方向Ｒ_pで全体的に反射される。立方体の面は、
表面処理によつて付帯的な反射を防止される。こ
の処理は、この技術分野に精通する人には知られ
ている。

他の光学エレメントが、本発明の展望内で採用
され得る。とくにグラン〔Glan〕プリズムのよ
うな、ある複屈折の偏光子の場合のようにであ
る。しかしながら、偏光子の選択に与えられるの
は望ましさで、これは、偏光の第１の方向の入射
光線を、変更なしに伝え、そして上記第１の方向
に対し直角な偏光方向をもつ光線を全体的に反射
するものである。

この効果は、すでに記載されたが、第３図の装
置に利点があるものとして採用されている。光学
軸８４が軸線Ｚに平行であるから、読み出し用の
成分Flは、変更なしに立方体１０によつて伝達
され、これに対し、書き込み用の成分Ｆ_eは、上
記立方体によつて全体的に反射される。結論とし
て、２つの成分は、立方体１０で結合されて、複
合のビームを形成する。第３図では、出射成分が
合致する。実際に、これらの２つの成分は、互い
に小さな角度で傾斜され、これは第１図に示され
る角度u′に等しい。

これら２つの成分は、直角な偏光方向を有し
て、偏光子で構成される光学エレメント１１を通
過する。この場合、光学軸は、読み出しならびに
記録用の成分の偏光方向に対して、予め定められ
た角度に傾斜されている。上記の偏光子エレメン
ト１１の意図される機能は、後記で第４図のダイ
アグラムを参照して、詳しく述べられよう。

２つの成分は、偏光子エレメント１１から、共
通の偏光方向を伴つて出射し、これは偏光子のそ
れと平行である。

結果として生じる複合のビームは、第２の立方
体２０を通過し、これは初めに記述された立方体
１０と同じものである。もしこの立方体が、適切
に配されると、読み出しならびに記録用の２つの
成分はそれぞれ、複合のビームを形成すると共
に、同じ偏光方向を有して、立方体２０により全
体的に伝達される。検出装置と結合し、そしてこ
れら装置は、レンズL₃により概略的に示される
収束性の光学システムを備えると共に、光電子の
検出手段Ｄ、同様に立方体の出口に配設される４
分の１波のプレート２１を備える。該立方体２０
は、本発明による光学の記録兼読み出し装置の第
２のサブアセンブリイを構成する。

４分の１波のプレート２１の意図される機能
は、２つの複合ビーム成分の直線偏光を、円偏光
に、たとえば反時計方向に変換することである。
プレートの光学軸は、複合ビームの偏光方向に対
して、π／４の角度で傾斜されなければならな
い。

複合ビームは、４分の１波のプレート２１から
出射して、本発明による記録兼読み出し用装置の
第３のサブアセンブリイへ通過し、そしてこの装
置は、第１図のヘツドとまつたく同じ記録兼読み
出し用ヘツドによつて構成されている。第１図と
関連して記述された装置の場合のように、記録兼
読み出し用のヘツドのみが、データ担持用のトラ
ツク７に対して動くことができる。複合ビームの
２つの成分は、ガルバノメータの鏡Ｍから対物レ
ンズObへ反射されて、デイスクの面に収束され
る。このデイスクは、読み出しならびに記録のた
めのそれぞれのスポツト３，４に対するデータの
トラツク７を担持している。

デイスクからの反射ののち、複合ビームの２つ
の成分は、逆の光学路をたどり、常に円偏光され
るものの、時計方向にある。これが４分の１波の
プレート２１を通ると、複合ビームは、偏光子の
立方体２０によつて伝達されて、ふたたび直線偏
光される。しかし偏光の新しい方向は、デイスク
からの反射のあと、複合ビームの２つの成分に共
通であり、これは、はじめのビームの方向とは直
交する。これが立方体２０を通り抜けると、複合
ビームの２つの成分は結果として、該立方体の２
つのプリズムに共通な面から反射される。すなわ
ち、軸線△_xに対して直角な軸線△_zにそつてであ
る。

レンズL₃により概略的に示される光学の集点
用のシステムは、出射する複合ビームの２つの成
分を、光電子の検出手段Ｄを含む面に配設される
２つの空間的に異なつたスポツトに集束する。

光学の偏波子エレメント１１の機能は、第４図
を参照して詳しく説明されよう。このエレメント
は、簡単な偏光フイルタであり得る。

これらが、立方体１０によつて再結合され、複
合ビームを形成すると、２つの記録ならびに読み
出し用の成分はそれぞれ、互いに直角な直線方向
の偏りを有する。それゆえ必要なことは、共通な
方向の偏りを得て、つぎのことを確実にすること
である。すなわち、これら２つの成分が、偏光子
の立方体２０によつて全体的に伝達され、そして
（２つの成分のひとつが、消えることになる）付
帯の全反射、あるいは（障害となる）これら２つ
の成分の少なくともひとつの部分的な付帯の反射
を伴わないで伝達される。これが、上記偏光子の
第１の意図された機能である。この後者はまた、
出射の複合ビームの２つの成分の相対的な強度を
調整するために使用される。事実、必要なこと
は、記録の時に利用できるエネルギを最大値にす
ることである。というのは、集束されるビーム
は、熱効果の結果として、光学デイスクを構成す
る物質内に障害物（disturbances）を引き起すた
めである。他方、十分に確実なことは、少なくと
も読み出し用ビーム強度の１部分は、偏光子の立
方体２０によつて全体的に伝送される。２つの等
しく偏光された成分を、選択的に伝達したり、反
射したりするための半透明な鏡の使用は、相対的
な強度の上述された調整を、行なえないであろ
う。

第４図のダイヤグラムは、この形を示す。立方
体１０から出射する複合ビームの成分は、偏光方
向Ｐ_Z，Ｐ_Yを有し、これらはそれぞれ、参考の軸
線Ｚ，Ｙに平行である。これらの成分の強度は、
ベクトルI₁，I₂よつて現わされる。もし偏光子１
１が偏光方向Ｐを有し、これが、偏光方向Ｐ_Y
〔言い換えると軸線Ｙ〕について角度αをつくる
と、２つの読み出し兼記録用の成分の、結果とし
て得られる強度は、それぞれI′₁ならびにI′₂であ
る。もし２つのレーザ源が同一であると、角度α
は選択されて、π／２ラジアン以下であり、記録
用に採用される複合ビームのその成分に、良好性
を与える。

立方体２０、４分の１波のプレート２１、偏光
レンズL₃ならびに光電子の検出手段Ｄからなる
アセンブリイは、軸線△_xまわりに動くことが可
能にされなければならない。立方体２０の光学軸
を、偏光子１１の偏光方向と合致するようにする
ためである。これら２つのエレメントは、機械的
に結合され得る。立方体２０〔ならびに、これと
組み合わされる４分の１波のプレート２１〕の、
軸線△_xまわりの回転は、入射の複合ビームをあ
る意味では乱さない。というのは、この後者は回
転の対称性を有するからであり、この２つの成分
が、４分の１波のプレート２１の出口で円偏光
（波）されることによる。さらに、２つの成分の
対称軸の傾斜角は、すでに述べられたように、極
めて小さい。というのは、これらの軸線は実際
上、軸線△_xと合致するからである。実際、この
若干の傾斜は、レーザ源のひとつを中心外しで配
置することによつて、たとえば、軸線△_１に対し
てレーザ源La₂を芯違いにすることによつて、得
られる。

光電子の検出装置Ｄは、第５図に示される形態
で、軸線△_２に直角な面に配設される４つの光ダ
イオードD₁からD₄を備え得る。レンズL₃は、反
射される複合ビームの２つの成分を、光ダイオー
ドの面で、２つの個別の点、すなわち読み出し用
のスポツト３′、ならびに記録用のスポツト４′に
それぞれ集束する。

光ダイオードD₁，D₂の出力信号は、２つの差
動アンプA₁，A₂の出力に伝達され、第１のアン
プは、光ダイオードD₁，D₃の出力信号の和を形
成し、第２のアンプは、これらの信号の間の差を
形成する。アンプA₁の出力S₁に現われる信号
は、採用されて、デイスクで読み出されたデータ
を意味する信号をつくる。そしてアンプA₂の出
力S₂で現われる信号は、使用されて、〔第３図に
示されるように、〕記録兼読み出し用のヘツド２
の垂直方向の位置制御のための信号をつくる。

同じことが、記録の動作に適用される。光ダイ
オードD₃，D₄の出力は、第３の差動アンプA₃に
接続され、そしてこの後者は、これらの光ダイオ
ードの出力に現われる信号の和を形成する。信号
が、差動アンプA₃の出力S₃にあらわれ、これら
信号は使用されて、記録中の信号を意味する信号
をつくると共に、この記録動作を制御する。

デイスクの半径方向のトラツキングは、記録用
のビームを使用することによつて得られる。この
目的のために、光ダイオードD₃，D₄の出力が、
第４の差動アンプA₄に接続され、このアンプ
は、光ダイオードD₃，D₄の出力信号の間の差を
形成する。上述の差動アンプA₄の出力S₄に現わ
れる信号は、採用されて、エラー信号をつくる。

これらのすべての信号は、電子処理回路に伝達
される。この回路は、この技術分野に精通する人
に良く知られている。信号S₁からS₄を得る方法
も、既知であると共に、本発明による装置の動作
を説明するために記載された。

本発明によつて考察された光学の記録兼読み出
し用の装置は、複合ビームの個々の読み出しなら
びに記録用の成分を明瞭に区別することができ、
一方、小形であると共に、高い電力効率がある。
とくに記録時に採用される成分の場合にそうであ
る。

第３図を参照して記述された構造図による装置
は、それにもかかわらず、つぎのことを確実にす
る必要性をともなう。すなわち、２つの立方体１
０，２０は、互いに対して動くことを可能にする
ことで、偏光子１１の偏光軸を、立方体２０の光
学軸と合致するようにするためである。

第６図は、本発明による記録兼読み出し用の装
置を示す。この場合、２つの立方体１０，２０は
互いに対して固定される。第３図の偏光子１１
は、半波のプレート１１′によつて置き換えら
れ、これは軸線△_xまわりに配向可能である。既
知の方法によると、半波のプレートの光学軸は、
偏光されたビームの偏光軸に対して、ある角度で
傾斜され、この半波のプレートは、上記の軸線が
角度２αにわたつて回転するようにする。立方体
１０から出射される複合ビームの成分の偏光方向
は、それゆえ、角度２αにわたつて、ならびに角
度２（π／２−α）にわたりそれぞれ回転しよう。な お、角度は、ラジアンで示される。これらの成分
に関し、プリズム２０はしたがつて、分析器の機
能を遂行すると共に、軸線△_xに沿つて２つの読
み出しならびに記録用の成分を伝達する。上述の
成分の強度は、立方体２０光学軸の立方体１０出
口にある複合ビームの上記成分強度を示すベクト
ルの射影（projection）に等しい。すなわち、軸
線は、選ばれた実例の参考軸線Ｚと平行である。
立方体２０によつて伝達される２つの成分は、同
じ偏光方向を有し、これは立方体の光学軸のそれ
である。他のエレメントは、第３図を参照して記
載されたエレメントと同一であり、さらには記述
されないであろう。

最後に、集中されたコヒーレントな放射の放出
のための無非点収差（stigmatic）光学装置は、
プリズム１０ならびにレーザ源Ｌ_a1−L₁，Ｌ_a2−
L₂に代用され得る。このタイプの装置は、1979
年11月21日に手続されたフランス特許出願第
7928694号に、とくに当該出願の第３図を参照し
て記載されている。

本発明の前記の変形例が、第７図に示されてい
る。

エレメント１００は、平行六面体１０１を備え
る。もし記載の残りで、反対の結果に述べられて
いないなら、上述のエレメントは、２つの接合さ
れた直角プリズムによつて構成される立方体の形
に設計される。２つのプリズムの直角三角形の斜
辺によつて構成される接触面１０２は、処理され
て、偏光分割（splitting）作用をつくる。かくし
て上記の接触面は、与えられた偏光をもつすべて
の放射を伝達すると共に、第１のものに対しては
直角な偏光方向をもつ放射を全体的に反射する。
平凸のレンズ１０３は、立方体と同じ物質で形成
され、立方体の面のひとつ１０４に接合される。
レンズ１０３の凸面によつて形成される球の中心
Ｃは、立方体の中点面に配置される。曲率の半径
Ｒは、つぎの如くである。すなわち、レンズ１０
３の光学軸△_xと、立方体の面１０４に相対する
面との交差点に配置される点Ａが、レンズ１０３
の球面によつて構成される球の反射面のワイエル
シユトラス（Weierstrass）点である。言い換え
ると、立方体１０１ならびにレンズ１０３によつ
て構成される光学的なブロツクは、点A₁で点Ａ
の無非点収差点を形成する。なお、これは、もし
Ａが実像ならば、虚像であることが知られてい
る。ワイエルシユトラスの条件はかくして、次の
様に述べられる。立方体ならびにレンズに共通な
反射係数（index）がｎで、そして外部の媒体が
空気であると、CA＝Ｒ／ｎ、CA₁＝ｎである。
第１の条件は、アセンブリイの厚さｅと半径Ｒと
の間の関係を与える。すなわちＲ＝ｅｎ／ｎ＋１であ る。この関係が確立されて、もし偏光放射の光源
が、面１０２による伝達と対応する方向でＡに配
置されると共に、空気中で頂点の半分
（semivertex）の角度β_０を有する発散ビームを
放射すると、上記角度は、立方体内でβとなり、
そしてレンズから出射すると共に、虚像点A₁か
ら得られるビームは、sinβ_１＝ｓｉｎβ／ｎならびに sinβ＝ｓｉｎβ_０／ｎである頂点の半分の角度β_１を
有 する。さらに、エレメント１０が立方体であるか
ら、面１０２に対するＡの対になる点Ｂは、立方
体のもうひとつの面に配設されると共に、無非点
収差の点である。

Ｂから出るビームは、Ａから出るビームの偏光
方向に対して直角な偏光方向を有して、面１０２
から反射されると共に、Ａから出るビームに重ね
合わせられる。平行六面体１００ならびにレンズ
１０２が、２つの個別エレメントとして記載され
ていることは、必要ではない。光学のブロツク１
００〜１０３は、ある方法で構成され得る。すな
わち、面１０４が実現化されないことを確実にす
るような方法である。

上述されたエレメント１００は、意図されて、
ＡならびにＢの位相中心をもつ半導体のレーザＬ
_a1，Ｌ_a2と結合して採用される。レンズL′で概略
的に示される対物レンズの光学軸は、軸線△_xと
合致すると共に、レンズ１０３のうしろに配置さ
れる。その焦点が点A₁に配設されるのを確実に
するためである。この対物レンズは設計されて、
ＡならびにＢに配設されるレーザの場合の、角度
のあるビームの発散の最大値に関して、球状の収
差を何にも禁止しない。というのは、光学システ
ムが全体として無非点収差を残さなければならな
いからである。対物レンズは二重レンズからな
る。たとえばこれによつて、第３ならびに第４図
を参照して初めに記載された装置の複合の平行な
ビームを得るためである。

それから、第６図の半波のプレート１１′が示
されると同様に、第３図ならびに第６図に共通な
他のエレメントが示される。このプレートは偏光
子によつて置換され得る。第３図の変形例のよう
にである。もしこのことが場合によつては、エレ
メント１００は、軸線△_xまわりに回転すること
を可能にしなければならない。

本発明は、前述された変形例のみには限定され
ない。とくに、エレメント１０あるいは２０は、
任意の光学エレメントから成り得、これは、偏光
の第１の方法に対して直角な第２の方向に偏光さ
れたビームを完全に伝達する。これに対して、反
射の第１の方向は、伝達方向に対して直角である
必要がない。しかしながら、これら２つの方向の
間の角度は、十分に大きくなければならない。本
発明による装置の実際的な構成を容易にするため
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、記録兼読み出し用の装置であつて、
この場合、ガスレーザ式の放射エネルギ源が採用
されている。第２図は、本発明の特別な特徴を説
明するダイアグラムである。第３図は、本発明に
よる光学的な記録兼読み出し装置の構成の、第１
の変形例を示す。第４ならびに第５図は、本発明
による装置によつて採用された光学エレメントの
作用を説明する。第６ならびに第７図はそれぞ
れ、本発明による光学的な記録兼読み出し装置の
構成の、第２ならびに第３の変形例を示す。第８
図は、本発明による装置に採用されたもうひとつ
の光学エレメントの詳細図である。 第３図………２……運動システム、３，４……
スポツト、５……デイスク、７……（データ）ト
ラツク、Ｍ……（カルバノメータの）鏡、Ｌ_a1，
Ｌ_a2……（半導体）レーザ（源）、L₁，L₂，L₃…
…レンズ、光学システム、１０……光学エレメン
ト、第１の立方体、１１……偏光子、光学エレメ
ント、２０……第２の立方体、光学エレメント、
２１……４分の１波のプレート、Ｄ……（光電子
の）検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ あらかじめ決められた波長を有する半導体レ
   ーザ型の２つの固定された放射エネルギ源を具備
   する型で、データ担体を記録しならびに読み取る
   ための光学装置であつて、前記データ担体に記録
   されたデータを読み取るための第１のビームが前
   述した第１の光源によつて発せられ、前記データ
   担体にデータを記録するための第２のビームが前
   述した第２の光源によつて発せられ、記録ならび
   に読み取りは移動装置にしつかり固定された記録
   兼読み取りヘツドによつて行なわれ、この移動装
   置はデータ担体に関して変位することができると
   共に前記データ担体のあらかじめ決められた区域
   上に読み取りならびに記録のビームをそれぞれ集
   中する対物レンズを備え、前記ビームはまた前記
   あらかじめ決められた区域から反射され、前記光
   学装置は、さらに前記第１ならびに第２の固定さ
   れた半導体レーザ光源を具備する合成の放射エネ
   ルギ源を構成する、第１の光学手段を備え、この
   第１ならびに第２の固定された半導体レーザ光源
   は前記ビームを平行にさせる無非点収差手段をそ
   れぞれ備え、前記光源は直線的に、第１ならびに
   第２の直交方向に偏光されて、前記第１ならびに
   第２の放出方向にビーム成分を発するようにさ
   れ、この第１ならびに第２の放出方向はそれぞれ
   第１ならびに第２の軸に平行であり、前記ビーム
   成分は、前記偏光の方向の１つに平行な望まし
   い、光学軸を有する屈折性材料の光学エレメント
   を通され、前記光源の１つによつて発せられて望
   ましい光学軸に平行な偏光の方向を有する投射ビ
   ームは、前記光学エレメントによつて、前記第１
   の軸に平行な方向に変形することなく伝送され、
   この間、前述した他の光源によつて発せられる投
   射ビームは前記光学エレメントによつて、同じ方
   向に全体的に反射され、前記光学装置はさらに前
   記第１の軸に配設される第２の光学手段を備えて
   他の望ましい光学軸も有する屈折性材料の第２の
   光学エレメントを備え、前記第２の光学エレメン
   トは前記第１の軸に平行な方向に合成ビームの全
   部あるいは一部を伝送するようにされ、この現わ
   れた合成ビームの偏光の方向は前述した光学軸に
   平行であり、直線状の偏光を円形状の偏光に変え
   る機能を有する４分の１波長の板が備えられ、前
   記偏光された合成ビームは前記記録兼読み取りヘ
   ツドに伝送され、そして第３の軸に配置される収
   束光学装置のために伝送され、前記合成ビーム
   は、前記データ担体から反射された後に前記第２
   の光学エレメントによつて前記第３の軸に平行な
   方向に全体的に反射され、前述した収束光学装置
   の機能は前記ビームの２つの成分を、光学−電子
   の検出装置に衝突する２つの別々な明瞭な点に集
   中させることを特徴とするデータ担体の記録兼読
   み出し用の光学装置。 ２ 前記第１の手段がさらに偏光の軸を有する偏
   波器を具備し、この偏光の軸は、前記第１の光学
   エレメントの光学軸とあらかじめ決められた角度
   を作り、この偏光の軸に平行な偏光の単一方向を
   有する前記合成ビームの２つの成分を形成する前
   記第１ならびに第２のビームを伝送し、前記第２
   の光学エレメントの光学軸は偏光の前記軸に平行
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３ 前記偏波器は、前記第２の光学エレメントの
   あらかじめ決められた角度の値を調整できるよう
   にするために、前記第１の軸のまわりに回転変位
   ができ、この第２の光学エレメントはまた、その
   光学軸が前記偏波器の偏光の軸に平行でありつづ
   けるように前記軸のまわりに回転できるようにさ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の装置。 ４ 前記第１の手段がさらに２分の１波長の板を
   具備し、その光学軸が前記第１の光学エレメント
   の光学軸とあらかじめ決められた角度を作り、前
   記２分の１波長の板が前記合成ビームを形成する
   前記第１ならびに第２のビームの偏光の方向の回
   転を起こすようにされ、それぞれの方向は、かく
   して、前記あらかじめ決められた角度のそれの２
   倍である振幅を有する角度を通じて回転され、前
   記第２のエレメントの光学軸は、前記第１のエレ
   メントの光学軸に平行であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ 前記２分の１波長の板は、あらかじめ決めら
   れた角度の値を調整することができるように、前
   記第１の軸のまわりに回転変位ができるように作
   られることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載の装置。 ６ 前記第１ならびに第２の光学エレメントは、
   屈折性材料でできている２つの直角プリズムを一
   緒に接合することによつて形成される、立方体に
   よつてそれぞれ構成され、前記２つのプリズムの
   直角三角形の斜辺によつて構成される接触面は、
   偏光分離作用を生じるために使用されて、前記立
   方体は望ましい光学軸を有しているので、その結
   果、前記光学軸に平行な方向に直線的に偏光され
   る投射ビームは、結果的に変形することなく伝送
   され、しかも前記軸に直交の方向に直線的に偏光
   されるビームは、全体的に反射され、伝送ならび
   に反射の方向は、お互いに直角であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ７ 前記第１の光学エレメントは、第１の平面な
   らびに球形の凸面によつて境界を定められる屈折
   性材料の光学ブロツクであり、凸面によつて形成
   される球形屈折表面のワイエルシユトラス
   （Weierstrass）点はこの第１の平面に配置さ
   れ、前記第１の面は前記ワイエルシユトラス点を
   球形面の中心に結合する直線に垂直であり、前記
   光学ブロツクは、２つの接合された直交プリズム
   によつて構成され、前記２つのプリズムの間の接
   触面は、平行六面体の第１の平面ならびに第２の
   平面によつて形成される２面角を両分する線に沿
   つて傾斜し、平凸レンズが前記第１の平面に相対
   する第３の平面に対し接合されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ８ 前記第１の光源が、第１の平面に配置される
   ワイエルシユトラス点の近傍に位置し、前記第２
   の光源が、前記接触面に関しワイエルシユトラス
   点に結合する点の近傍に位置し、２つのプリズム
   の間の接触面は、第１の光源から発するビームに
   関しては全体的に伝送し、第２の光源から発する
   ビームに関しては全体的に反射し、無収差の光学
   システムは、また、現われるビームを平行にする
   ために、前記第１ならびに第２の光源によつて発
   せられるビームの通路上の前記光学ブロツクの外
   部に位置されることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の装置。