(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射源−検出ユニットと、この放射源−検出ユニットから発生した放射を面上に集束させる集束手段とを具え、面を光学的に走査する装置であって、
前記放射源−検出ユニットが、放射ビームを発生する放射源と、前記放射源により発生した放射ビーム又は前記面で反射したビームから少なくとも１個の偏向したサブビームを形成する第１の格子構造体を有する回折格子と、前記面で反射した放射を電気信号に変換する放射感知検出系と、前記放射源によって発生したビームからモニタビームを形成するモニタビーム形成手段と、このモニタビームを前記放射源を制御する電気信号に変換するモニタ検出器とを有する光学式走査装置において、
前記モニタビーム形成手段を前記回折格子に設けた第２の格子構造体で構成し、前記モニタビームを、前記放射源から発生し前記回折格子により反射した放射であって、前記面に集束する放射ビームのビーム断面とほぼ等しいビーム断面を形成する放射により形成したことを特徴とする光学式走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式走査装置において、前記第１の格子構造体が前記放射の波長の半分にほぼ等しい格子溝深さを有し、前記第２の格子構造体が前記モニタ検出器の方向に選択的に回折するようにブレーズ処理されていることを特徴とする光学式走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式走査装置において、前記第１の格子構造体の格子溝が前記第２の格子構造体の格子溝に対してほぼ直交することを特徴とする光学式走査装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光学式走査装置において、前記第２の格子構造体が光学的パワーを有することを特徴とする光学式走査装置。
【請求項５】
放射源−検出ユニットと、この放射源−検出ユニットから発生した放射を走査されるべき面上に集束させる集束手段とを具え、前記走査されるべき面を光学的に走査する装置であって、
前記放射源−検出ユニットが、放射ビームを発生する放射源と、放射ビームから偏向されていない主ビーム及び互いに反対方向に偏向された２本のサイドビームを形成する第１の格子、及び走査されるべき面で反射した主ビーム及びサイドビームを偏向させる第２の格子を有する回折格子と、これら偏向した主ビーム及びサイドビームを受光して電気信号に変換する放射感知検出系とを具える光学式走査装置において、
前記放射源から発生した放射ビームからモニタビームを形成するための第２の格子構造体を前記第１格子に形成し、当該モニタビームは回折格子で反射した放射により形成され、
前記放射源−検出ユニットは、前記モニタビームから前記放射源を制御する電気信号を発生するモニタ検出器を有し、
前記モニタビームの前記回折格子における断面が、前記放射ビームから形成され前記走査されるべき面上に集束する主ビームの前記回折格子における断面にほぼ等しいことを特徴とする光学式走査装置。
【請求項６】
請求項１，２，３又は４に記載の光学式走査装置において、前記第１の格子構造体を、前記面で反射した放射ビームを前記検出系に向けて偏向させると共にこの偏向されたビームをこのビームから前記検出系により焦点誤差信号を取り出すことができるように変形するように構成したことを特徴とする光学式走査装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の構造によって特徴付けられる放射源−検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、走査されるべき面を光学物的に走査する装置であって、放射源−検出ユニットと、この放射源−検出ユニットから発生した放射を面上に集束させる集束手段とを具え、前記放射源−検出ユニットが放射ビームを発生する放射源と、前記走査される面で反射したビームから少なくとも１個の偏向したサブビームを形成する第１の格子構造体を有する回折格子と、前記面で反射した放射を電気信号に変換する放射感知検出系と、前記放射源によって発生したビームからモニタビームを形成する手段と、このモニタビームを前記放射源を制御する電気信号に変換するモニタ検出器とを有する光学式走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭部で述べた型式の光学式走査装置は特開平２−１９２０３５号公報から既知である。この光学式走査装置は記録媒体を放射ビームにより走査するために用いることができる。この光学式走査装置の放射ビームの光路中に３スポット回折格子が配置されている。放射ビームがこの回折格子を透過する際、この回折格子は放射ビームから２本の１次回折サブビームを形成している。記録媒体に向かう非偏向主ビーム及び２本のサブビームは共に対物レンズ系により集束されて記録媒体上に３個のスポットを形成する。主ビームによって形成された主スポットは記録媒体のトラックに情報を書込み又は書込みされている情報を読み取るために用いられる。サイドビームによって形成されたサイドスポットは、走査すべきトラック上に主スポットを維持するための回路を制御するトラッキング信号を発生させるために用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
情報を記録媒体に書込む際、主ビーム中のパワーを書込パワーと称せられる所定の値に正確に維持することが好ましい。このため、回折格子の付近に反射体を配置し、この反射体により放射源からの放射の一部を回折格子の外部を経て放射源付近に配置したモニタ検出器に向けて放射させている。そして、モニタ検出器からの信号を用いて放射源から発生するパワーを制御している。しかしながら、この既知の光学式走査装置においては、回折格子の外部を通る放射のパワーと主ビームのパワーとの間の比が用いる放射源に依存してしまい、モニタ検出器を各光学式走査装置毎に較正する必要があった。
従って、本発明の目的は、上述した欠点を除去した光学式走査装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による光学式走査装置は、モニタビーム形成手段を前記回折格子に設けた第２の格子構造体で構成し、前記モニタビームは、前記放射源から発生した放射ビームの前記回折格子により反射した放射により形成され、当該モニタビームの前記回折格子における断面が、前記放射ビームから形成され前記走査される面上に集束する主ビームの前記回折格子における断面とほぼ等しいことを特徴とする。モニタビームは回折格子が主ビームを形成するビームと同一の放射ビームの部分から形成される。この結果、モニタビームのパワーは主ビームのパワーの固定された放射部分となる。モニタ検出器の出力信号は主ビーム中のパワーの直接的な目安となるので、較正することが不要になる。これら２個の格子構造を所定の相互に向く方向に配置することにより、モニタビームの方向は放射感知検出系に入射する主ビームの方向にほぼ等しくすることができる。このように構成することにより、モニタ検出器と検出系とを一体化することができ、光学式走査装置を一層簡にしかも一層安価に製造することができる。
【０００５】
回折格子をダイオードレーザのハウジング内に配置し、この回折格子により放射源からの放射の一部をモニタ検出器に反射させることは特開平３−８３８８５号公報から既知である。この公開公報には、放射源とモニタダイオードのユニットを走査装置に用いること並びに回折格子を別の回折格子と一体化すること及びモニタダイオードを他の信号フォトダイオードと一体化することについては何んら記載されていない。
【０００６】
本発明の実施例は、第１の格子構造体が前記放射の波長の半分にほぼ等しい格子溝深さを有し、前記第２の格子構造体が前記モニタ検出器の方向に選択的に回折するようにブレーズ処理されていることを特徴とする。空気の側から測定して第１の格子構造体の格子溝の深さを用いる放射の半分に選択することにより、放射源からの放射はこの格子構造体によりほとんど反射せず、この結果放射を走査すべき面に向けて高い効率で透過させることができる。本発明は、第２の格子構造体に“ブレージング”と称せられる処理を施すことによりモニタダイオードに入射する放射がある回折次数のビームとしてできるだけ強く集束させ、第２の格子構造体による反射が十分に大きくモニタ検出器において十分な強度の放射が得られるという認識に基いている。
【０００７】
本発明に基いて変更された回折格子は、２個の格子構造体により１次又は高次回折光として回折されたビームも形成する。このようなビームは放射損失を生ずるにすぎない。この放射損失は、第１の格子構造体の格子溝が前記第２の格子構造体の格子溝に対してほぼ直交することを特徴とする光学式走査装置により低減することができる。直交状態からの偏位は３０°以下にすることが好ましい。この構成と格子溝の深さの選択並びに第１及び第２の格子構造体のブレージング処理を組み合せることにより、前記放射損失を、一層有効に抑制することができる。
【０００８】
本発明の好適実施例は、第２の格子構造体が光学的パワーを有することを特徴とする。光学的パワーにより、モニタビームはモニタ検出器上に集束するので、モニタ検出器を小型にするとができる。
【０００９】
本発明による光学式走査装置の実施例は、第１の格子構造体を、前記放射源により発生した放射ビームから、偏向されていない主ビーム及び互いに反対向きに偏向された２本のサイドビームを形成する線形格子構造体とし、前記検出系が前記走査される面で反射した３本のビームの各々について個別の検出器を有することを特徴とする。第１の格子構造体は、放射ビームが透過する際、主ビームの両側に形成される２本のサイドビームの形態の２本のサブビームを発生させ、これらサブビームは対物レンズを介して主スポットの両側に２個のサイドスポットを形成する。これらサイドスポットにより反射した放射は検出系により検出されて、主スポットが走査されるべきトラックを正確に追従する程度を示す信号が取り出される。
【００１０】
本発明による光学式走査装置の実施例は、第１の格子構造体を、前記面で反射した放射ビームを前記検出系に向けて偏向させると共にこの偏向されたビームとこのビームから前記検出系により焦点誤差信号を取り出すことができるように変形するように構成したことを特徴とする。特別な格子構造体は偏向されたビーム中に非点収差を導入することができるので、これらのビームを用い非点収差法により焦点誤差信号を発生させることができる。フォーカルト法により焦点誤差信号が発生させる２本のサブビームは、異なる格子構造により発生させることができる。
以下図面に基き本発明を詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】
図１は光記録媒体１を走査する装置を一部を断面として示す。記録媒体は反射性記録層３が形成されている基板２を具える。図示の形態においては記録層を空気と接する側から走査する。一方、記録層を透明基板側から走査することもできる。記録層の情報は図示しないトラックに従って順序形成されている。例えば半導体レーザのような放射源５から放射ビーム６を発生し、この放射ビームを対物レンズ系７により記録層３上に集束させて記録層を走査するスポット８を形成する。記録層で反射し情報構体によって変調されたビームを検出する必要があり、このため反射したビームを放射ビームから分離する必要がある。このため、この装置には既知の方法で回折格子１０が形成されている透明プレート９を設ける。この回折格子は反射した主ビームの大部分を所定の回折次数で透過させる寸法とする。このようにして形成されたサーボビームは検出系１２に入射し、例えば情報信号、トラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号のような１又はそれ以上の電気信号に変換される。トラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号をサーボ回路（図示せず）で用い、スポット８の位置をスポットが記録面内に維持されると共に走査すべきトラックを連続的に追従するように制御する。
【００１２】
回折格子１０は直線状の格子溝を有する第１の格子構造体を有することができる。米国特許第４３５８２００号明細書から既知の格子溝の特別な曲率により、偏向されたサーボビームに非点収差を誘導することができる。検出系１２が４分割検出器を有しサーボビームが検出器の中心に入射する場合、上記米国特許明細書に記載されている非点収差法によりフォーカシングエラー信号を取り出すことができる。米国特許第４６６５３１０号明細書から既知の別の実施例においては、回折格子が分割線の両側に２個のサブ格子を有し、各サブ格子が互いにほぼ平行な格子溝列を有し、第１のサブ格子の格子溝が分割線に対して第１の角度で延在し第２のサブ格子の格子溝が第１の角度と同一の大きさで符号が反対の第２の角度で延在している。このフォーカルト回折格子の２個のサブ格子は記録面で反射した放射からそれぞれサブビームを形成している。これらサブビームは互いに異なる方向を有し、検出系の個別の検出器別に入射する。これらの検出器の出力信号を処理してフォーカシングエラー信号を形成する。この検出方法はフォーカルト法として既知である。
【００１３】
記録層３上のスポット８のパワーを測定するため、回折格子によって反射した放射ビーム６の一部が回折されたモニタビーム１３として偏向されるように回折格子１０の構造を本発明に従って変更する。モニタ検出器１４はこのビームを制御信号に変換し、この制御信号を用いて放射源から発生したパワーを所望の値に維持する。この新しい回折格子は、記録媒体からのサーボビーム１１を焦点検出に好適な形態に偏向する第１の格子構造体と、この第１の格子構造体上に形成されモニタビーム１３を形成する第２の格子構造体とで構成する。第２の格子構造体の格子溝は適切な光学的パワーを発揮するように湾曲させることができる。この光学的パワーに基き発散性放射ビーム６から集束性モニタビーム１３を形成する。第１の格子構造体と第２の格子構造体との間の平均角度は約９０°として２個の格子構造体間の相互作用を低減すると共に回折格子の製造性を一層容易にすることが好ましい。この場合、モニタ検出器１４を、図１の線図と直交する方向に見て放射源５の前側に配置する。
【００１４】
図２は本発明による装置の別の実施例を示す。放射源５からの放射ビーム６を、透明プレート１８上に形成した回折格子１７により非偏向の主ビーム２０と２個の偏向されたサイドビーム２１，２２とに分割する。図面を明瞭にするため、図面上一方のサイドビーム２１だけを完全に図示する。回折格子１７は、ほぼ等間隔で形成され直線状の格子溝を有する３スポット格子として既知の第１の構造体を有する。対物レンズ系７は、回折格子１７によって形成された主ビーム２０及びサイドビーム２１，２２を記録層３上に主スポット８及び２個のサイドスポット２３，２４として集束させる。記録層によって反射した放射の大部分をビーム２６として信号兼サーボ検出系１２に向けて偏向する第２の回折格子２５をプレート１８上に配置する。この第２の回折格子２５は図１の回折格子の第１の格子構造体とほぼ同一の格子構造体を有することができる。情報信号及び焦点誤差信号は非点収差法又はフォーカルト法のいずれにおいても検出系１２から発生する信号から取り出すことができる。図２は偏向及び反射したビーム２６だけを示す。回折格子２５は反射したサイドビーム２１及び２２を検出系に向けて偏向する。この検出系は、反射し偏向されたサイドビームの放射をトラッキングエラー信号を取り出すことができる電気信号に変換する２個の特別な検出器を具える。読取情報及びトラッキング及び／又はフォーカシングを行なう装置に関する別の情報については欧州特許出願第３７２６２９号を本願発明の内容として参考にする。
【００１５】
本発明においては、図２における装置の回折格子１７は、放射ビームの反射した部分がモニタビーム１３として偏向されるように変形する。モニタビームのパワーは放射源から発生したパワーに比例する。モニタ検出器に入射したモニタビームは放射源５の放射パワーを制御する電気信号に変換される。この回折格子１７の変形例は、主ビームと２本のサイドビームを形成するための第１の格子構造体と、モニタビームを形成するための第３の格子構造体とを結合した構成を具える。第３の格子構造体は湾曲した格子溝の集合を有する。この曲率によりこの第３の格子構造体にモニタビーム１３が集束性ビームとなる光学的パワーを与える。回折格子１７の第１の格子構造体の格子溝は、好ましくは第３の格子構造体の格子溝の平均的な方向と直交するように延在する。この場合、図２に示す構造とは異なり、サイドビーム２１，２２は紙面と直交する方向に大部分が偏向される。従って、記録層３上におけるサイドスポット２３，２４と主スポットとの間の距離は紙面と直交する方向において紙面内におけるサイドスポットと主スポットとの間の距離よりも一層大きくなる。モニタ検出器１４及びビーム２６用の検出器の一部の位置は、図１におけるこれらの検出器の場合と同様にこれらの検出器が有効に一体化できるようにそのままに維持する。
【００１６】
図３は、放射源５から見た回折格子１７の実施例の正面を示す。図面中のＸ軸及びＹ軸に沿う値はμｍとしての距離である。図３の水平線は例えば１０μｍの周期を有する第１の格子構造体を示す。各格子周期は、幅５μｍの矩形断面の格子溝と幅５μｍの中間細条とで構成する。図３の水平線とほぼ直交し、わずかに湾曲した線は、周期が例えば１μｍから２μｍまで変化する第２の格子構造体を示す。第２の格子構造体は、例えば鋸歯波状輪郭を有することができる。対物レンズ系７は、放射源５からの放射が第２の格子構造体の円形境界部２７内に入射し、対物レンズ系を通過し記録層３上にスポット８，２３，２４が形成される位置及び寸法を有する。図面を明瞭にするため、第１の格子構造体の水平線は、円形境界部２７を超えて延在する。モニタビームは境界部２７内の格子領域で発生するので、モニタビームは、放射ビーム６のスポットを形成するために用いられる部分の放射により形成されることになる。従って、境界部２７の外側に入射する放射ビーム６の部分は、モニタビームの形成に用いられない。従って、モニタ検出器１４によって測定されたパワーはスポットのパワーの良好な目安となる。
【００１７】
図４は回折格子１７の一部を拡大して示す斜視図であり、第１及び第２の格子構造体を明瞭に識別することができる。図示の実施例において、第１格子構造体の溝の深さは第２格子構造体の溝の深さと等しくする。第１格子構造体の周期をＰ1 で示し、第２格子構造体の周期をＰ2 で示す。入射ビームの波長及び方向に応じて、格子構造体の周期により偏向される放射の方向が決定される。この回折格子を図２の装置内に配置した場合、放射ビーム６の反射した部分は、第２の格子構造体の選択した周期により１次ビームとしてモニタ検出器に向けて偏向される。記録層３で反射した放射は第２の格子構造体を透過する際回折される。ビームが透過する際、プレート１８の材料と空気との間に屈折率の遷移があるため、回折されたビームが回折格子１７を出射する角度はモニタビームが回折格子から出射する角度と相異することになる。従って、記録媒体で反射した放射から、モニタビーム１３に極めて接近して位置しモニタ検出器１４におけるモニタビームのパワー測定に悪影響を及ぼすおそれのあるいかなる焦束したビームも発生しない。
【００１８】
プレート１８の一方の側に回折格子１７が形成され他方の側にフォーカルト回折格子の形態の回折格子２５が形成されている図２に示す装置の実施例において、検出系１２は紙面と直交する方向に互いにある距離だけ離間した２個の検出器対を有している。回折格子１７及び２５が互いに所定の位置に位置決めされると、回折格子１７からの回折ビームはモニタ検出器１４の方向の２個の検出器対間に放射スポットを形成する。モニタビーム１３の近傍に位置する回折ビームは、検出系１２による１個又はそれぞれのサブビーム１１の検出に影響を及ぼすことはない。
【００１９】
図４の第１の格子構造体の格子溝の深さをｄで示す。空気中で測定したこの深さｄを放射の波長の半分にほぼ等しくすると共に格子溝及び中間細条の幅もほぼ等しくすると、放射源５からの放射は第１の格子構造体によってほとんど反射しない。第２の格子構造体は入射する放射をモニタビーム１３として回折するので、回折格子１７によって回折反射した放射はその大部分がモニタビーム１３としてモニタ検出器１４に向けて偏向される。第２の格子構造体の鋸歯波状輪郭の長方側とこの回折格子の面との間の角度を図４においてαとして示す。この角度αはブレーズ角とも称する。このブレーズ角を適切に選択することにより、所定の次数で回折されたモニタビーム１３のパワーは、第２の格子構造体によって種々の次数で回折された他のビーム（図示せず）を考えない場合増大する。好ましくは、第２の格子構造体のブレーズ角を変化させてモニタビーム１３をモニタ検出器１４上に満足し得るように集束させる。主ビーム２０に対するサイドビーム２１及び２２のパワーは格子溝の深さ及び第１の格子構造体のこれら格子溝の幅と中間細条の幅との間の比によって決定することができる。
【００２０】
回折格子を有するプレート１８、放射源５、検出系１２及びモニタ検出器１４は、図５に示すように、１個の放射源−検出ユニットとして一体化することができる。このユニットは電気的接続を行なうベースプレート２８を有する上側に開口３０を有する円筒形のハウジング２９をベースプレート上に装着する。透明プレート１８の内側を開口３０に対して固定する。半導体レーザの形態の放射源５をブロック３１に装着する。モニタ検出器１４及び検出系１２もブロック３１上に装着する。放射源と検出器の放射感知面との間の高さ方向の差は、回折格子１７の第２格子構造体及び第２の回折格子にわずかな光学的なパワーを与えることにより補償することができる。放射源−検出ユニットの所定の実施例の形態因子は例えば以下のように設定することができる。プレート１８の厚さを３ｍｍ，放射源５とプレート１８との間の距離は１．５ｍｍ，放射源とモニタ検出器１４の中心との間の距離は１ｍｍ，放射源と検出系１２の中心との間の距離は１．５ｍｍとする。
【００２１】
回折格子１０又は１７の製造方法において、微細なブレーズ処理された格子構造体はプレート９又は１８に以下の工程で処理することにより形成される。プレート上にラッカ層を形成し、このラッカ層を第２の格子構造体に基くパターンを用いて露光し、ラッカ層を所望の深さまで現像し、リアクティブイオンエッチングにより露光されたパターンをプレートの材料中の輪郭に変換する。残留するラッカを除去した後、粗い第１の格子構造体を以下の工程で形成する。プレート上の第２の格子構造体の領域にラッカ層を形成し、このラッカ層を第１の格子構造に基くパターンで露光し、ラッカ層を現像し、リアクティブイオンエッチングにより第１の格子構造体の溝に対応する第２の格子構造体の部分を所望の深さまでエッチングし、残留するラッカ層を除去する。
【００２２】
本発明は光記録媒体に情報を書込み、記録されている情報を読み出し及び／又は消去する全ての型式の装置に用いることができ、また、例えば位相変化材料で形成されているような周囲媒体と異なる反射係数を有するピットの形態として又は磁気ドメインの形態として情報を記録できる全ての記録媒体に適用することができる。また、上述した２個の格子構造体を有する回折格子１７は、放射ビームにより面を走査する全ての装置に適用することができる。この走査される面は光記録媒体の記録面とするだけでなく、試験又は検査されるいかなく任意の面とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による光学式走査装置の第１実施例を示す線図である。
【図２】  本発明による光学式走査装置の第２実施例を示す線図である。
【図３】  図２の装置に用いる回折格子の正面図である。
【図４】  回折格子の詳細な構成を示す斜視図である。
【図５】  放射源−検出ユニットの構成を示す線図的断面図である。
【符号の説明】
１  記録媒体
２  基板
３  記録層
５  放射源
７  対物レンズ系
９，１８  透明プレート
１０  回折格子
１２  検出系
１４  モニタ検出器
１７  第１の格子構造体
２５  第２の格子構造体
【図１】
0003762440.tif 000002
【図２】
0003762440.tif 000003
【図３】
0003762440.tif 000004
【図４】
0003762440.tif 000005
【図５】
0003762440.tif 000006