JP2004520676A - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも1つの情報層を含む、光ディスクのような光記録担体を走査する光走査装置に関する。前記装置は、1以上の異なる波長の1以上の放射ビームを生成する1以上の放射源を含む。とりわけ、しかし限定するものではないが、本発明は、前記光記録担体に前記ビームがフォーカスされるスポットにおいて、光記録担体読み込みプロセスよりも高いビームパワーを必要とする光記録担体書き込みプロセスの間に放射源が利用される装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
CD−R(Compact Disk−Recordable)のようなディスクフォーマットの場合において、ディスクは比較的高い反射率を示す。これらの及び他のフォーマットに対して、ディスクへのデータ書き込みの速度を増加することは、記録のための光パワーレベルの増加を必要とする傾向がある。同時に、前記装置及びその構成要素を効率的に大量に製造することを可能にする低コストの方法を実現しようとする要求もある。構成要素を大量に製造する際、キーとなる要因は製造プロセスの安定性及び再現性である。プロセスが不安定又は再現することが困難である場合、最終的なコストに重大な影響を持つ。
【0003】
【従来の技術】
欧州特許EP−A−1001414は、コンパクトディスクのフォーマットに情報を記録し又はコンパクトディスクのフォーマットから情報を再生し、同様にDVDディスクのフォーマットから読み込むことが可能な光ピックアップを記載している。単一の主光路が異なる波長のビームの両方のために利用され、それぞれのビームスプリッタが放射ビームを前記主光路に結合させるために利用される。第1及び第2の光源から放射された光の出力を検出することが可能な測定装置が、前記ビームスプリッタの1つの後ろに、前記主光路の外側に配置される。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光記録担体を走査する光走査装置であって、前記装置は、略直線偏光で所定の波長を有する入射放射ビームを放射する放射源と、前記放射源から前記光記録担体の位置までの前記入射放射ビームの経路に配置され、反射素子に入射する前記入射ビームの強度の第1の割合を前記光記録担体の方向へ通過させるように構成された前記反射素子と、前記反射素子から前記光記録担体の位置までの前記放射ビームの経路に配置された偏光変化素子と、前記光記録担体から反射され、前記偏光変化素子及び前記反射素子を含む経路に沿って通過する放射ビームを検出する検出器とを有し、前記反射素子は前記反射素子に入射する前記反射されたビームの強度の第2の割合を前記検出器に通過させるように構成され、前記偏光変化素子は、前記入射ビーム及び前記反射されたビームが、前記偏光変化素子を通過する前と後とでそれぞれ異なる偏光を持つように、前記入射ビームの直線偏光を略円偏光に変換する光走査装置であって、前記反射素子は、前記強度の第1の割合が前記強度の第2の割合よりも、割合として大きくなるように構成される部分偏光反射素子であることを特徴とする光走査装置が提供される。
【0005】
入射光の偏光に対する通過される強度の割合が、前記記録担体によって反射されたビームの偏光に対する通過される強度の割合よりも大きい、部分偏光反射素子の利用により、前記反射素子が比較的効率的な方法で製造されることを可能にしつつ、前記光記録担体における比較的高い光信号パワーが記録のために達成されることができる。明確さのため、「割合(proportion)」という語は、分数として理解されることを意図している。即ち「通過される強度の割合」は、前記構成要素を通過した後の前記ビームの強度を、前記構成要素に到達する前の前記ビームの強度で割ったものである。ここで各強度は前記ビームの中心でとられる。本発明を用いることにより、検出器の方向へ反射されるビームの比較的高いレベルの透過も達成可能であり、これにより望ましいデータ読み出し性能が達成される。前記反射素子によって示される規定の角度許容性(angular tolerance)も同様の方法で達成される。更に本発明は、幾つかの既知の構成において著しく信号レベルを低下させ得る、前記ディスクの複屈折への減少された感応性を提供する。
【0006】
本発明の一実施例においては、前記装置は更に、光記録担体書き込みプロセスの間前記反射素子を通って通過された入射ビームから放射を感知し、前記放射源によって放射された前記入射ビームの中心における又は中心の近くにおける強度が測定されることを可能とするセンサを有する。代わりに、前記入射ビームの強度は、例えば前記反射素子への入射に先立ち前記ビームの端において測定されても良い。しかしながら、このことは信号レベルの著しく大きな広がりのため好ましくない。
【0007】
前記装置は更に、異なる所定の波長を有する第2の放射ビームを放射する第2の放射源、及び前記光記録担体の位置に向けて前記第2の放射ビームを反射する第2の反射素子を有しても良い。
【0008】
この構成は更に、本発明が二波長光路装置において実施化されることを可能にする。かような装置においては、2つの異なる波長において動作する完全な(実際には完全に近い)二重偏光コーティングを利用することにより、改善された性能が達成されることができる。しかしながら、かような二重偏光コーティングは、平行ビームを用いた専用の利用でない限りは非常に製造が困難である。このような場合は光ピックアップがより複雑で、かさばり、高価となる。本発明の利用により、かような問題は軽減され得る。かくして、前記第1及び/又は第2の波長のビームは好ましくは前記反射素子を通過する際には非平行である。
【0009】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の本発明の好適な実施例の説明より明らかになるであろう。
【0010】
部分偏光反射特性を持つビームスプリッタは、光磁気走査装置の分野においては知られていることに留意されたい。かような装置は、米国特許第5,467,336号に記載されている。しかしながら、かような構成は異なる目的のための用途のものであり、前記記録担体からの反射に際して入射光の偏光が変化させられる、本発明の実施例において利用される四分の一波長板のような偏光変化素子を含まない。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例はここで、以下の図を参照しながら例としてのみ説明される。
【0012】
本発明の実施例によれば、CD−R(Compact Disk − Recordable)又はCD−RW(Compact Disk − Rewritable)のような記録可能な光ディスクが、光走査装置を用いて書き込み及び読み出しされ得るデータを保存するために利用される。前記ディスクは少なくとも1つの情報層を被覆する外側の透過層を含む。多層光ディスクの場合には、2以上の情報層がディスク内の異なる深度において被服層の後方に配置される。前記透過層と反対側に面する前記情報層の側、又は多層ディスクの場合は前記被覆層と逆の層の側は、保護層によって周囲の影響から保護される。前記装置に面する前記透過層の側はディスク入射面である。
【0013】
情報は、略平行な、同心円の又は螺旋のトラックに配置された光学的に検出可能なマークの形で前記光ディスクの情報層に保存される。前記マークは、例えばピット又は反射係数が周囲と異なる領域の形でのような、いずれの光学的に読み取り可能な形であっても良い。前記情報層は例えば、データ読み出しのために必要とされるものに比べると比較的高いパワーを前記ディスクを再書込みするために必要とする、CD−Rフォーマットにおいて利用されるような放射感応型の色素のような、光学的に読み取り可能な物質で形成される。
【0014】
前記光走査装置は、例えばCD波長λ=790nmといった所定の波長及び直線偏光で動作する半導体レーザのような偏光放射源2を含む。源2は発散する放射ビームを放射する。光路は、前記ビームが立方体ビームスプリッタ8に到達する前にプレコリメータレンズ4と回折格子素子6とを含む。立方体ビームスプリッタ8は光ディスク20と検出器24との間の光路に存在する。ビームスプリッタ8は、以下により詳細に説明される部分偏光ビームスプリッタである。前記ビームは前記ビームスプリッタの反射面に当たる際には発散しているままであるため、前記ビームスプリッタは好ましくは軸からの角変化に対する良い許容性を持つ。本実施例においては立方体のビームスプリッタ8が利用されるが、代わりにプレート型のビームスプリッタが利用されても良い。
【0015】
ビームスプリッタ8の後方には、一般に放射源2からビームスプリッタ8に投射される前記ビームの中心に配置されて、前方感知ダイオード10がある。該ダイオードは前記ビームスプリッタを透過した前記ビームの中心の高い強度領域から光を検出するように配置される。前記ダイオード10は、比較的高いパワーレベルが前記放射源に利用される場合に、ディスク20からのデータ読み出しの間とディスク20へのデータの書き込みのプロセスの間との両方において、放射源2のパワーを測定し制御するために利用される。
【0016】
ビームスプリッタ8によって反射される放射は更に、反射ミラー12によってディスク20の方向へ反射される。前記ディスクに到達する前に前記ビームは発散するビームを概ね平行なビームに変換するコリメータレンズ14、直線偏光を円偏光に変換する四分の一波長板16、及び前記ビームをディスク20における情報層上のスポットにフォーカスする対物レンズ18を通過する。前記ディスクからの反射の際、円偏光の左右は反転され、四分の一波長板16の通過の際、前記ビームの偏光は前記ビームの元の直線偏光に直交する直線偏光に変化させられる。反射の後、前記ビームは少なくとも一部が、ビームスプリッタ8を通って、サーボフォーカスレンズ22を介して、当分野では知られた、光信号をデータ読み出しのための電気信号とフォーカス制御及びトラッキングエラー制御のための信号とに変換する光検出器24へと透過させられる。代替実施例においては、プレコリメータ4は省略され、より高い開口数を持つコリメータレンズ14が利用される。コリメータレンズ18及び/又は四分の一波長板16は代わりに反射ミラー12の前に配置されても良い。
【0017】
本発明の本実施例においては、ビームスプリッタ8は部分偏光ビームスプリッタである。ここで反射率(R)及び透過率(T)という語は、反射素子によって反射される及び透過される放射強度の百分率をそれぞれ記述するために利用される。「部分偏光」という語は、ある直線偏光(例えば、この例では前記源と前記四分の一波長板との間における入射放射ビームの偏光である「S」偏光)に対する前記素子の反射率が、直交する偏光(例えば、この例では前記四分の一波長板と前記検出器との間における反射された放射ビームの偏光である「P」偏光)に対する前記素子の反射率と、例えば少なくとも10%異なるほどかなり等しくなく、一方で完全な偏光の場合(ある偏光に対しては100%又は実質的に100%の反射率であり、かつ一方の偏光に対しては100%又は実質的に100%の透過率)が達成されないということを意味する。
【0018】
本実施例においては、入射放射ビーム(Rs)に対する前記ビームスプリッタの反射率は75%と100%との間に選択される。前記反射率が75%より大きいことを保証することにより、前記入射放射ビームの書き込みパワーが高いレベルにおいて維持される。しかしながら79%を超えると前方感知信号が低くなり、コーティング製造の許容誤差範囲を含め信号レベルにおける広がりが大きくなりすぎる。より好ましくは、範囲は85%と95%との間に選択され、かくして前方感知ダイオード10として利用される比較的低コストのダイオードが、書き込み処理の間に正確で高いバンド幅のパワー訂正信号を供給することを可能とする。反対に、センサが前記ビームスプリッタの前に前記入射ビームの周辺部に配置されるビーム端検出が利用される場合(より高いRs、例えばRs>95%を可能とする)、前方感知信号への許容誤差範囲は非常に大きくなる。一方、本実施例においては、反射された放射ビーム(Tp)に対する前記ビームスプリッタの透過率は、上述の反射率よりもかなり小さくなるように、即ち15%と75%の間、より好ましくは25%と62%との間となるように選択される。この比較的低い透過率は、より高いTpを示すビームスプリッタに比べて前記検出器におけるパワーを減少させるが、前記検出器におけるパワーはデータ読み出しの間はそれほど重大なものではなく、それによって前記ビームスプリッタの生産可能性はかなり改善されることができる。更に、かような値をTpに選択することにより、前記ビームスプリッタの角度許容性はより容易に良いレベルにおいて維持されることができる。書き込みの間検出器24の動作範囲内に保つために、書き込みプロセスの間に利用されるパワーの制限も回避されることができる。
【0019】
CD波長(λ1=790nm)において動作する装置を用いたこの第1の実施例による多層薄膜コーティングの部分偏光特性の一例は以下のとおりである。
【0020】
【表1】
【0021】
与えられたものと合致する又は近い特性を持つ、上述の例によるビームプリッタ反射インタフェースは、適切な薄層の構成の選択によって、当業者によって容易に実装可能である。
【0022】
図2は、本発明の第2の実施例、二波長光走査装置を示す。繰り返しを避けるため、図2においては、図1の構成の要素に関連して説明されたものと同一の機能を持つ構成の要素は、100だけ加算された同一の参照番号を持つ。本構成は更に、例えばDVD波長(λ2=655nm)のような所定の波長において、及び第1の放射源102の偏光と比較して直交して配置される直線偏光(本例においては「P」偏光を仮定する)を持ち動作する半導体レーザのような第2の偏光放射源126を含む。プレートの形をとる第2のビームスプリッタ128は、光ディスク120の位置と検出器124の位置との間において第2の放射源126からの入射放射を主光路に結合させるために利用される。この場合、異なる波長で動作する光ディスクのフォーマットは選択的にスキャンされても良く、例えば前記光ディスクはCD(CD−R及びCD−RWを含む)とDVDフォーマットとのいずれであっても良い。CD及びDVD読み出しの異なる特性のため、前記主光路中の構成要素はDVD読み出しのために修正される。
【0023】
本例においては、第1の放射源102によって生成されたビームを用いて、CD−R及びCD−RWの書き込みのための比較的高いパワーの書き込み性能が達成される。一方で、放射源126はデータ読み出し専用に利用される。
【0024】
本例においては、四分の一波長板116は、放射源102のものである第1の波長においてのみ動作する。前記第2の波長における前記四分の一波長板の効果は、前記ディスクと前記検出器との間の経路においてTsとTpが略等しくなるように前記走査装置が好適に構成される場合には重要ではない。製造の容易さのため、前記四分の一波長板は前記第2の波長においては四分の一波長機能を持たなくても良い。更に前記第1の放射ビームは、その反射した状態においてのみ前記第2のビームスプリッタを通過するため、第2のビームスプリッタ18が偏光のものである必要はなく、それ故製造の容易さのため好ましくは無偏光のものである。
【0025】
前記第2の放射ビームに対しては、前記第2のビームスプリッタは、一方で前記主光路にビームを結合させるために前記入射ビームをできるだけ反射するように、他方で前記反射されたビームをできるだけ透過するように最適化される。Tp+Rp=100%(吸収はないと仮定する)であるため、前記検出器において最適化されたパワーは、Tp及びRpが、前記第2の波長に対して、凡そ50%であるように選択される場合に達成される。更に、前記ビームスプリッタの反射特性は波長に依存して変化するため、第1のビームスプリッタ108の透過性の理想的な設定は100%である。それ故、100%に近い(例えば90%以上)の実際的な値が、前記第2の波長において動作する場合に前記第1のビームスプリッタについて準備される。
【0026】
前記第1の放射ビームに対しては、製造の容易さを含む上述の利点を伴う、前記第1のビームスプリッタに関連して第1の実施例に関する上述した特性がここでも当てはまり、そうでなければ前記ビームスプリッタは2つの異なる波長において選択された特性で動作する必要があるため、前記利点は減少される。前記第1の放射ビームに対しては、第2のビームスプリッタ120の透過性に対する理想的な設定は100%であり、それ故、100%に近い(例えば90%以上)の実際的な値が、前記第1の波長において動作する場合に前記第2のビームスプリッタについて準備される。
【0027】
本実施例においては、両方の放射ビームとも、同一の光路に沿った同一の光検出器124によって検出され、前記光走査装置における光検出構成と電気信号処理回路との両方において複雑さを減少する。更に、2つの前記ビームスプリッタの反射特性は、前記2つの波長のビームのいずれかを用いた走査の場合において前記検出器における光パワーが、少なくとも前記検出器のダイナミックレンジ内であるほぼ同じ範囲になるように選択される。該範囲は一般に、最小値から該最小値の3倍の最大値、又は特定の検出器のタイプの場合にはそれ以上までの範囲に渡る。好ましくは、前記反射特性は、前記ディスクと前記検出器との間の前記光学系の透過率が両方の場合においても略等しくなるように選択される。
【0028】
本第2の実施例による、前記第1及び第2のビームスプリッタの夫々に対する、多層薄膜コーティングの(理想的な)部分偏光特性の一例は、以下の表2a及び2bに与えられる。
【0029】
【表2a】
【0030】
【表2b】
【0031】
本実施例においては、前方感知ダイオードセンサ110の利用を可能にするため、前記第1の波長においてビームスプリッタ1についてRs=90%である。しかしながら、ビーム端検出が代替として利用され、この場合はこのRsの値が、最大の記録パワーを可能にするために100%に向かって増加させられることを可能にする。
【0032】
上述の例においては、前記2つのビームスプリッタの反射特性は、前記ディスクと前記検出器との間の光学系の透過率が両方の場合においても等しいようなものであることに留意されたい。即ち、前記第1の波長に対しては、前記透過率はTp(λ1,ビームスプリッタ1)×Tp(λ1,ビームスプリッタ2)=50%×100%=50%であり、前記第2の波長に対しては、前記透過率はTp(λ2,ビームスプリッタ1)×Tp(λ2,ビームスプリッタ2)=100%×50%=50%である。
【0033】
以上において理想的な値が与えられた。実際には、前記理想的な値の近くにある値が好適に利用される。利用される薄層の構成に依存して変化する実際のビームスプリッタ特性を用いた、前記レーザ波長における実際的な許容範囲を含む、実際に達成可能な値の例は、以下の表3a及び3bに与えられる。
【0034】
【表3a】
【0035】
【表3b】
【0036】
与えられたものと合致する又は近い特性を持つ、以上の例によるビームスプリッタ反射インタフェースは、適切な薄層の構成の選択により、当業者によって容易に実装可能である。
【0037】
図3は本発明の第3の実施例を示す。再び、不要な繰り返しを避けるため、本実施例中に存在する、第2の実施例に関連して記載されたものに対応する構成要素は、100だけ増加された同一の参照番号を持つ。この代替実施例においては、第1の波長の放射源202からの放射を主光路に結合させるために利用されるビームスプリッタ228が、第2の波長の放射源226からの放射を前記主光路に結合させるために利用されるビームスプリッタ208よりも、光記録担体220から離れて配置される。
【0038】
上述した第2及び第3の実施例においては、プレート型のビームスプリッタが前記立方体のビームスプリッタに取って代わっても良い。この代替においては、前記ビームスプリッタの前に配置された更なるコリメータレンズによって、前記第2の波長の放射ビームの光路が前記ビームスプリッタを通る間は平行にされる。前記第1の波長の光のためのコリメータはこのときそれぞれのビームスプリッタの前に配置される。
【0039】
上述の実施例においては前記入射ビームは前記第1のビームスプリッタを反射によって通過させられ、前記反射ビームは前記第1のビームスプリッタを透過によって通過させられるが、代替の実施例においては前記ビームは前記第1のビームスプリッタを前記ディスクの方向に透過によって通過させられ、反射して検出器の方向に通過させられても良い。2つの波長を利用する第2及び第3の実施例においては、前記第2の波長の入射ビームもまた前記第1のビームスプリッタによって反射して通過させられる。
【0040】
上述の第2及び第3の実施例に類似した更なる代替の実施例においては、前記構成は二重書き込み走査装置において利用される。即ち、前記第1の波長がある光ディスク(例えばCD−R及びCD−RW)の書き込みのために利用され、一方で前記第2の波長が他の光ディスク(例えばDVD+R及びDVD+RW並びにDVD−R、DVD−RW及びDVD−RAMのような他の記録可能なディスクフォーマット)の書き込みのために利用される。この実施例においては、第2の前方感知ダイオードが前記第2の波長の放射を放射する源と反対の位置に利用される。更に、本実施例においては四分の一波長板が、前記第1及び第2の波長の両方において四分の一波長機能を提供するように好適に構成される。
【0041】
上述の実施例は本発明の説明的な例として理解されるべきである。本発明の更なる実施例が予見できる。ある実施例に関連して説明されたいずれの特徴も、他の実施例においても利用されても良いことは理解されるべきである。更に、上述していない同等物及び変形もまた、添付する請求項において規定される本発明の範囲から逸脱することなく利用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による光走査装置の模式的な説明図である。
【図2】本発明の第2の実施例による光走査装置の模式的な説明図である。
【図3】本発明の第3の実施例による光走査装置の模式的な説明図である。
Claims (16)
- 光記録担体を走査する光走査装置であって、前記装置は、略直線偏光で所定の波長を有する入射放射ビームを放射する放射源と、前記放射源から前記光記録担体の位置までの前記入射放射ビームの経路に配置され、反射素子に入射する前記入射ビームの強度の第1の割合を前記光記録担体の方向へ通過させるように構成された前記反射素子と、前記反射素子から前記光記録担体の位置までの前記放射ビームの経路に配置された偏光変化素子と、前記光記録担体から反射され、前記偏光変化素子及び前記反射素子を含む経路に沿って通過する放射ビームを検出する検出器とを有し、前記反射素子は前記反射素子に入射する前記反射されたビームの強度の第2の割合を前記検出器に通過させるように構成され、前記偏光変化素子は、前記入射ビーム及び前記反射されたビームが、前記偏光変化素子を通過する前と後とでそれぞれ異なる偏光を持つように、前記入射ビームの直線偏光を略円偏光に変換する光走査装置であって、前記反射素子は、前記強度の第1の割合が前記強度の第2の割合よりも、割合として大きくなるように構成される部分偏光反射素子であることを特徴とする光走査装置。
- 前記反射素子は、前記入射ビームを反射し前記反射されたビームを透過するように構成され、前記入射ビームの偏光に対する前記反射素子の反射率は、前記反射されたビームの偏光に対する前記反射素子の透過率より大きい、請求項1に記載の光走査装置。
- 前記反射素子は、前記入射ビームを透過し前記反射されたビームを反射するように構成され、前記入射ビームの偏光に対する前記反射素子の透過率は、前記反射されたビームの偏光に対する前記反射素子の反射率より大きい、請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第1の割合は75%よりも大きい、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第1の割合は97%よりも小さい、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第1の割合は85%と95%との間である、請求項4又は5に記載の光走査装置。
- 前記放射源の出力特性を制御するために、前記入射ビームの略中心から放射を感知するセンサを更に有し、前記放射は、前記反射素子を通って透過又は前記反射素子によって反射され、前記光記録担体の方向には通過させられないものである、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第2の割合は15%から75%までの範囲内である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第2の割合は25%から62%までの範囲内である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 異なる所定の波長を有する第2の放射ビームを放射する第2の放射源と、前記第2の放射ビームを前記光記録担体の方向へ反射又は透過させる第2の反射素子とを更に有する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第1の反射素子は、前記第2の波長の放射には略非偏光効果を持つように構成される、請求項10に記載の光走査装置。
- 前記第2の反射素子は、前記第1の及び/又は前記第2の波長の放射には略非偏光効果を持つように構成される、請求項10又は11に記載の光走査装置。
- 前記第2の反射素子は、前記第2の波長の放射に対して約50%の透過率を持つように構成される、請求項10乃至12のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第2の反射素子は、前記第1の波長の放射に対して略100%の透過率又は反射率を持つように構成される、請求項10乃至13のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記光記録担体からのデータ読み出しのための信号検出器を更に有し、前記検出器の素子は前記第1及び前記第2の波長の放射の両方に利用される、請求項10乃至14のいずれか一項に記載の光走査装置。
- 前記第1の放射源は、光記録担体読み込みプロセスよりも前記光記録担体において高いパワーを必要とする光記録担体書き込みプロセスの間の利用のために構成される、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の光走査装置。
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