(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を走査するためのスキャナーと、記録媒体に対してスキャナーを移動させるための大まかな駆動装置と、走行量を求めるための測定装置とを有する光学式記録媒体に対する読取り又は書込み、あるいはその両方を行う機器において、
測定装置が、光学的干渉発生手段と、光学的干渉検出手段とを備えており、
光学的干渉発生手段は、光ビームの第１の部分と交差する様に、該光ビームの第２の部分を偏向するプリズムを有している、
機器。
【請求項２】
光学的干渉発生手段及び光学的干渉検出手段の一方の要素が、スキャナー上に配置されており、他の要素が移動できないように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
光学的干渉発生手段又は光学的干渉検出手段の一部のみが、スキャナー上に配置され、光学的干渉発生手段及び光学的干渉検出手段の残りの部分が移動できないように配置されている、
請求項１に記載の機器。
【請求項４】
光学的干渉発生手段は、光学要素の出力ビーム経路内に配置され、該光学要素は、少なくとも１つの他の出力ビーム径路を有しており、機器の作動に利用される他の光学部品が、前記少なくとも１つの他の出力ビーム経路内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の機器。
【請求項５】
光学的干渉検出手段が、明暗の差を検出する光素子であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の機器。
【請求項６】
前記光素子の実効領域は、光学的干渉発生手段が発生した干渉パターンの２つの干渉最高点の間隔の半分に制限され、
前記光素子は、光軸に対して斜めに配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
光学式記録媒体に対する読取り又は書込み、あるいはその両方を行う機器のスキャナーの走行量を求める方法において、
干渉パターンを生成するステップと、
移動動作を開始するステップと、
移動動作中に起こる干渉パターンの遷移を計数するステップと、
干渉パターンの特性を用いて計数により走行量を決定するステップと、
を備えており、
干渉パターンの生成は、
光ビームの第２の部分を偏向し、該光ビームの第１の部分と、該光ビームの前記第２の部分を交差させることにより行う、
方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナーの走行量を求める測定装置を有している光学式記録媒体に対する読取り又は書込み、あるいはその両方を行う機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この型式の機器は、米国特許第A-4,977,539号に開示されている。この機器の測定装置は、スロットを備えた回転ディスクと、回転ディスクの回転を検出するのに使用される光センサとを有している。回転ディスクは、スキャナーを駆動するモータに接続されている。この公知の機器は、なかんずく、回転ディスクがモータに機械的に連結されていること及び幾何学的条件のため、ヒステリシスが起こるという欠点を有していると考えられる。したがって、スキャナーの位置を正確に求めることは不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、できる限り厳密にスキャナーの位置を求めることが可能である機器を提案することであり、その目的は、高移動速度又は高加速度の場合でも確保されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その目的のため、本発明は、光学的干渉発生手段並びに光学的干渉検出手段をも有している測定装置を提供する。本発明によれば、スキャナーの位置は、光学的干渉によって求められ、このことは、高い測定精度が達成されるという利点を有している。さらに他の利点は、ヒステリシスが起きないという事実にあり、その結果、起動及び減速段階及び高速度の時でも高い測定精度が確保される。したがって、本発明による機器は、データが記録媒体上に連続的に配置されているか、きわめて広くばらついた場所に分布されているか否かに関係なく、記録媒体上に記憶されたデータへの早い且つ正確なアクセスが確保される。
【０００５】
干渉発生手段又は干渉検出手段はスキャナー上に配置され、一方、これらのいずれかの手段に対応するもう一方の手段は移動しないように配置することが有利である。光学的干渉発生手段がスキャナー上に配置され、干渉検出手段がそれに対してスキャナーが変位できるベースプレート上に配置される場合は、当発明は、スキャナー上にある光学要素もまた干渉発生手段に利用され、且つ、少ない数の部品だけかもしくは全く追加の部品を必要としない、という利点を有している。干渉検出手段をスキャナー上に配置し、干渉発生手段をベースプレート上に配置することも同様に可能であり有利である。これは、干渉検出手段の出力信号が、直接スキャナーにおいて得られ、その場合に、他の信号もまた検出されるという利点を有している。したがって、スキャナーの位置における共同評価が可能となる。したがってまた、その前の信号の調整後、適切であれば、検出した信号をスキャナーから評価ユニットへ共同送りすることも可能である。これはスキャナー上で行われると有利であり、簡単な前置増幅から個々の信号の処理又は組合せにまで及ぶ。
【０００６】
本発明のさらに他の改善によれば、光学的干渉発生手段又は光学的干渉検出手段あるいはその両方の一部のみが、スキャナー上に配置されるか移動しないように配置されるか、あるいはその両方に配置される。このことは、測定装置が、スキャナー上であろうとベースプレート上移動しないようにであろうと、同じ構成部分に最大可能な限度まで配置され、一方測定装置の一部のみが対応する他方の構成部分に配置される、という利点を有する。これは、調整を簡素化し、且つまた測定装置の製作をも簡素化する。１つの有利な方法では、鏡だけが、測定装置のほかの部分から離れた部分に配置されており、一方干渉は、たとえば、出力光線と反射光線の重ね合わせによって行われる。
【０００７】
本発明のさらに他の改善では、本機器の作動に利用される別の光学的構成部品が配置される少なくとも１つの他の出力ビーム径路を有している光学要素の出力ビーム径路内に配置されるべき干渉発生手段を提供している。これは今まで利用されなかった出力ビーム径路が、干渉発生の目的のために利用されるという利点を有している。これは、干渉発生手段によって利用された光を連繋して出すか又は発生するための追加の部分を必要としないことを意味している。この場合には、該光学要素は、たとえば、記録媒体から反射したビームを検出器要素上に導くのに役立つハーフミラー又はビームスプリッターであればよい。反射方向において、適切である場合には、おそらく利用されていない一次又は高次の出力ビームを発生する光学回折格子も、また、光学要素の可能な形態である。トラックによって形成された自身の格子構造が同様に一次又は高次の出力ビームを発生する光学式記録媒体自体が、前記の光学要素を構成してもよい。
【０００８】
本発明は、プリズムを有している干渉発生手段を提供している。これは、干渉発生手段上に落ちるビームの部分がプリズムによって偏向され、この偏向したビームが、ビームの他の部分と重なり合わされるという利点を有している。このようにして、明暗のパターンがビーム伝播方向に得られ、そのパターンが干渉検出手段によって検出される。
【０００９】
本発明によれば、干渉検出手段は、明暗の差を検出する光素子である。これは、強さの変動が、妨害作用を有していないという利点を有している。適切な評価回路は光素子を変化した強さに合わせることができ、その場合には、１例として、明暗間を識別するのに利用されるしきい値が光信号の最大と最小との間の中間に置かれる。光素子の出力信号は、単に明暗間を識別する出力値、すなわちディジタル出力値である。走行量は、この出力信号の遷移を計数することによって正確に求めることができる。
【００１０】
本発明は、干渉発生手段によって発生された干渉パターンの２つの干渉最高点間の間隔の半分に限定されるような光素子の実効領域を提供している。これは、比較的大きくしたがって費用効果の高い光素子のときでも、明暗繊維部分の明確な識別を可能にする利点を有している。この場合には、上記の制限は、ビーム径路内の光素子を傾けることによって都合よく行われる。光素子の前にマスキングを取り付けることによってこの制限を行うのも同様に有利である。
【００１１】
光学式記録媒体から読み取る又はそれに書き込むための機器のスキャナーの走行量測定のための有利な方法が、方法クレームに明記されている。この場合に、計数値に一定の係数を乗じるという事実は、干渉パターンの特性によるものである。しかしながら、対応する干渉パターンの特性であり、それによって走行量が計数値から求められるもっと複雑な関数も考えられる。基準値表の利用もまた本発明による方法の範囲内に入る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による機器の一部を平面図で示している。概略的に示されたスキャナー（走査装置）１は、保持要素２によりガイドレール３及び駆動軸４に固定されている。駆動軸４は、大まかな駆動に使用されているモータ５によって駆動される。それは、たとえば、図示のように、保持要素２内の対応するねじ孔と相互に作用するねじを有している。ガイドレール３及び駆動軸４、そしてモータ５も、光学式記録媒体からの読取り又はそれへの書込みのための機器のベースプレート６に固定されている。ディスクモータ（この図に示されていない）も同様に、ベースプレート６に固定されていて、ディスクターンテーブル７を駆動する。光学式記録媒体、たとえばコンパクトディスクは、ディスクを作動させるため、ディスクターンテーブル７上に置くことができる。スキャナー１は発散光ビーム９を発するレーザーダイオード８を有している。後者の発散光ビームは、ビームスプリッター10を通過し、コリメーター11によって平行光束に変換される。前記の平行光束は、図の平面に対して45度傾斜されるように配置されている鏡12上に投光される。前記の平行光束は、前記の鏡によって、図の平面に垂直な方向に偏向される。次にその光束は、図の平面上方に置かれ、この図では円で示されている対物レンズ13を通過し、前記対物レンズにより記録媒体（この図に示されていない）上に焦点を合わされる。その光束は、前記の記録媒体から反射され、対物レンズ13を通過し、鏡12により反射され、ついでコリメーター11を通過後、ビームスプリッター10の反射面14上に突き当たり、そこから光束は、検出器要素15に向かって反射される。これまでに説明した構成部品又は類似の機能を有する構成部品は、光学式記録媒体から読み取る又はそれに書き込む機器内に通常存在しているが、ここでは、図式的にのみ示されている。種々の配置方法及びそれらの変形が考えられ、それらはこの分野の専門家にはよく知られている。
【００１３】
レーザーダイオード８から発する発散光ビーム９は、一方では、影響を受けずにビームスプリッター10を通過し、対応する出力ビーム径路9’が、同様に例示されている。他方において、その光ビーム９は、半透明反射面14により部分的に反射され、対応する第２の出力ビーム径路9”が同様に例示されている。出力ビーム径路9”は通常利用されない。本発明によれば、コリメーター16は、出力ビーム径路9”内に配置されており、平行光束が前記コリメーターを通過する。プリズム17がコリメーター16の後に配置されている。第１の部分的ビーム18が、影響を受けずにプリズム17を通過するが、一方ビームの大部分は、プリズム17により偏向され、第２の部分的ビーム19として第１の部分的ビーム18に交差する。第１の部分的ビーム18と第２の部分的ビーム19との間のオーバーラップ領域20が斜線によって示されている。
【００１４】
光素子21が、オーバーラップ領域20の領域で、ベースプレート６上に配置されている。オーバーラップ領域20では、第１の部分的ビーム18と第２の部分的ビーム19との間に干渉が起こり、対応する明暗遷移が光素子21により検出される。この図では概略的にのみ示されている評価ユニット22が、明暗遷移数からスキャナー１の走行量を決定し、光素子21の出力信号を生じる。
【００１５】
スキャナー１の走行量を求めるこの方法は、したがって下記のステップを有している；まず第１に、干渉パターンが発生される。これは、例示的実施例では、連続的に行われるものの、本発明の範囲内では、各々の場合、ジャンプ直前に行われるのが非常によい。つぎに干渉パターンの明暗遷移が、移動動作中に計数される。ついで、干渉パターンの公知の特性を用いてこの計数値から走行量が求められる。最も簡単な場合では、その計数値に一定の係数を掛ければ、この目的に十分である。より複雑な形の干渉パターンの場合には、対応した数学関数が使用されるか、又は、たとえば用意された表を引くといったことが行われる。
【００１６】
モータ５は駆動軸４を駆動し、その軸が回転し、その結果、スキャナー１が矢印23の方向に移動される。同時に、オーバーラップ領域20が、光素子21に対して変位され、その結果、複数の明暗遷移が、光素子上に起こる。記録媒体、たとえばCD又はDVD上に記憶された特定のデータへの迅速なアクセスを可能にするため、スキャナー１は、移動コース内に比較的高精度で位置定めされなければならない。換言すると、ベースプレート６に対する走行の長さが正確に測定されなければならない。本発明による干渉システムはこの目的のために使用されるのであり、その場合には、走行量に比例する多数の明暗遷移がオーバーラップ領域20に発生され、光素子21、たとえば、光ダイオードによって検出される。本発明によれば、レーザーダイオード８からの光は、例示的実施例では光源として利用されており、その光が、ビームスプリッター10によってスキャナー１内で連繋して放出される。
【００１７】
図２は、本発明による機器のビーム径路の一部を簡略化した図で示している。レーザーダイオード８によって発した発散光ビーム９は、この場合、ビームスプリッター10の代わりにハーフ・ミラー10’上に落ち、第２の出力光束9”として前記ハーフ・ミラーを出てゆく。第１の出力光束9’は、簡易化のため、この図には示されていない。コリメーター16を通過後、平行光束が存在するが、それは第１の部分的ビーム18としてプリズム17を通過するか、又は第２の部分的ビーム19としてプリズム17によって偏向される。プリズム17は、例示的実施例では、ガラスの楔として設計されている。第２の部分的ビーム19は、光軸に対してわずかに傾斜しており、光軸に平行に走る部分的ビーム18に、斜線によって示されたオーバーラップ領域20においてオーバーラップする。オーバーラップ領域20には干渉パターンが生成され、そのパターンもまた同様に、スキャナー１の移動方向に対してわずかな傾きを有している。これは、図３にさらに詳細に示されている。ベースプレート６に固定された光素子21が、スキャナー１の移動によって引き起こされ、光素子21の静止位置に起きる明暗の変化を検出する。２つの部分的ビーム18、19のわずかな径路の差によって、レーザー光線のコヒーレンス長さは、変調にもかかわらず、オーバーラップ領域20の干渉パターン内に適切なコントラストを発生するのに十分である。光素子21として比較的大きい光ダイオードを用いて、高空間周波数を有する明暗の変化を検出可能にするため、図２の光素子21は、それが光軸に対して大きく傾斜するように配置されている。
【００１８】
図３は、干渉パターンを有しているビーム径路の拡大詳細図を示している。波面24は、点線として第１の部分的ビーム18及び部分的ビーム19内に示されており、その全幅は、ここには例示されていない。干渉最高点は、第１の部分的ビーム18及び第２の部分的ビーム19の波面24の交差点に形成される。このようにして形成された干渉縞25が破線として例示されている。それらの間に、干渉最小部すなわち暗い領域がある。干渉縞25は、オーバーラップ領域20にのみ起こり、図３の第２の部分的ビーム19の図では比較的小さいが、前記の図は、誇張して傾斜されており、狭すぎる。光軸に垂直な平面における干渉縞25の縞と縞の間の間隔Ａが例示されている。それは、明暗の分離を可能にするため必要である光素子21の領域の有効幅に対する上限を指定している。
【００１９】
図１及び２の例示的実施例によれば、光素子21は、傾斜して配置されている。光素子21のさらに他の有利な改善例を図４に示す。光素子21は、半導体領域26を有しており、それは、この図では正方形として例示されており、その上に円形の検知領域27がある。図面の平面上方で、図の半導体領域26の前面にマスク28が配置されているが、これはこの図では斜線によって示された２つの長方形から成る。マスク28によって形成された間隙27はA/2の幅を有している。これは、光素子21の検知領域27の実効領域が、半導体領域26上に投射されたとき２つの干渉縞25間の間隔幅のわずか約1/2であることを確保している。必要な構成部品を機器内に位置させなければならない精度は、システムが校正できる限り重要ではない。この目的のために、一例として、定められたある走行量が計数される明暗の変化に関係づけられている。対応する比例係数がさらに他のすべての走行量の測定に利用される。この校正は、一度、好ましくは機器の製作中に行うことができる。しかしながら、前記校正は、大体において規則正しい時間間隔で、たとえば、機器に電源を入れる度に行うのが効果がある。経年変化又は他の影響によって生ずる可能性のある誤差は、このようにして回避できる。本発明のさらに他の利点は、別個の放射源を必要とせず、むしろレーザーダイオード８によって発生した光の未利用部分が使用されるという事実にある。本発明による測定装置の配置には、スキャナーへのわずかな構造的及び光学的出費を必要とするだけである。それにもかかわらず、本発明による測定装置は、回転部分とは関係がないので高精度が達成でき、ヒステリシスが起きない。本発明によれば、測定信号の発生をスキャナー１に一体化でき、その結果、最大可能な範囲まで、残りの機構部との結合が減らされる。本発明は、光学的データ記憶装置に属する機器、たとえばCD-ROM機器又はDVD-ROM機器の場合のような、記録媒体上の非常に分散した種々の位置に迅速にアクセスする必要がある機器に特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機器の一部を平面図で示している。
【図２】本発明による機器のビーム径路を簡略化した図で示している。
【図３】干渉パターンと共にビーム径路の拡大詳細図を示している。
【図４】干渉検出手段の好ましい改善例を示している。
【符号の説明】
１  スキャナー
２  保持要素
３  ガイドレール
４  駆動軸
５  モータ
６  ベースプレート
７  ディスクターンテーブル
８  レーザーダイオード
９  発散光ビーム
１０  ビームスプリッター
１１  コリメーター
１２  鏡
１３  対物レンズ
１４  反射面
１５  検出器要素
１６  コリメーター
１７  プリズム
１８  第１の部分的ビーム
１９  第２の部分的ビーム
２０  オーバーラップ領域
２１  光素子
２２  評価素子
【図１】
0004132507.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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