JP2721145B2 - 高密度記録再生のための光ピックアップ - Google Patents
高密度記録再生のための光ピックアップInfo
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Description
めの光ピックアップに係り、特に光記録媒体に情報記録
の間隔を狭くして高密度の記録と、その高密度で記録さ
れた情報を再生しうる高密度記録再生用の光ピックアッ
プに関する。
は、光ピックアップの対物レンズにより光記録媒体上に
形成される光ビームのスポットの大きさをできる限り減
らす必要がある。対物レンズとして収差のないレンズを
使用した場合にもそのスポットは無限に小さくならず、
焦点の付近でビームウエストを形成する。ビームウエス
トの幅は光の波長に比例し、レンズの開口数(NA:nume
rical aperture)と反比例する。従って、短波長光源
(例えば、SHG :second harmonic generator を使用す
る)とNAの大きい対物レンズを使用して光記録媒体に形
成されるスポットの大きさを縮小させることにより高密
度記録と再生を実現することが一般的な方法であった。
にNAの対物レンズを使用すれば光記録媒体(光ディス
ク)のチルトに対するスポット安定度が落ちる。従っ
て、コストの負担が少なく安定性のある他の方法が要求
されることである。光ピックアップによる記録と再生の
原理を説明するために図1に従来の光ピックアップを示
した。図面で、符号1は光源、2は光源1から発生され
た光ビームを平行に進行させるコリメーティングレン
ズ、3は光ディスク6に向かって入射する光ビームとそ
れから反射される光ビームを分離するビームスプリッ
タ、4はビームスプリッタ3を経由して入射する光ビー
ムを光ディスク6に回折限界に集束する対物レンズ、5
は光ディスク6の反射光ビームを受光して信号を検出す
る信号検出光学部を示す。即ち、光源1から発生される
光ビームはコリメーティングレンズ2とビームスプリッ
タ3を経由して対物レンズ4に入射され、その対物レン
ズ4により光ディスク6の記録面(符号省略)に集束さ
れる。光ディスク6で反射される光ビームはまた対物レ
ンズ4とビームスプリッタ3を経由して信号検出光学部
5に向かい、ここで光ディスク6に記録された情報を再
生するための信号と対物レンズ4の位置制御のための信
号として検出される。
単位として例えば、ピットのような記録マーク7が所定
のトラックに従って適当な間隔で配列されている。この
記録マーク7の列に従って前述した光ピックアップの対
物レンズにより集束される入射光ビームのスポット8が
その光ディスク6の回転により矢印の方向に相対的な移
動をすることになる。ここで、記録マークの周期と列の
間隔を狭くするほど記録の密度が高くなることは勿論で
ある。ところが、従来の方式においてはこのような記録
マーク7の周期と列の間隔を狭くするのに限界があり、
これを具体的に説明すれば次のようである。
ディスクの記録面で反射することになり、前記記録マー
ク7の境界付近で回折される。回折される反射光ビーム
には0次光と回折光の各成分が存在するが、図3に示さ
れたように0次光成分9に±1次回折光成分10、11
の一部が重なり、その重なった部分(図面で斜線の部
分)で相互干渉を起こす。ここで、0次光成分9のビー
ムの直径は実質的に前述した対物レンズの口径と一致す
る。0次光成分9と±1次回折光成分10、11が相互
干渉する部分ではその相互間の相対的位相の差により光
量の変動が生じる。このような光量の変動は前述した図
1の信号検出光学部により検出される再生のための信号
に起因する。即ち、その光量の変動から光ディスクに記
録された情報の再生ができ、逆に言えばそのような回折
及び干渉が起こらない場合再生信号が得られなくなるこ
とを意味する。これを数式として簡単に整理すれば次の
ようである。
称し、図3に示したように0次光成分9と±1次回折光
成分10、11の光軸間の距離をh と称すれば、
る。ここで、
2NA以下になると、前述した0次光成分と±1次回折光
成分の間の干渉が無くなる。このように、従来の光ピッ
クアップ環境では光の波長と対物レンズの開口数により
与えられるカットオフ周波数の限界を越えた狭い間隔と
して記録された光ディスク上のデータ情報が読出せな
い。逆に言えば、光記録媒体の記録密度を高めるのに限
界がある。
長や対物レンズの開口数と関係なく記録密度を高め、ま
た光学的に安定した特性を有する高密度記録再生用の光
ピックアップを提供することにある。
に本発明は、入射光ビームを提供する光源と、その光ビ
ームを光記録媒体に集束する対物レンズと、光記録媒体
から回折反射される反射光ビームを受光して電気的信号
を検出する信号検出光学部を含む光ピックアップにおい
て、前記対物レンズが前記反射光ビームの0次光成分を
透過させるための第1領域とその反射光ビームのジッタ
方向に回折された各±1次回折光成分の少なくとも一部
をその第1領域の外部から各々透過させるための第2及
び第3領域を有するように構成することを特徴とする。
2及び第3領域を除けた残り領域が不透明に処理された
ものを使用しうる。また本発明は、対物レンズの第1領
域に光ビームが入射されるように光源から発生される光
ビームの直径を調節する手段と、再生信号を検出するた
めに、対物レンズを経由する反射光ビームの0次光成分
と±1次回折光成分を相互干渉させるための手段と、そ
して対物レンズの位置制御のために、対物レンズを経由
する反射光ビームの成分の中から0次光成分を選ぶため
の手段等をさらに具備することを排除しない。
例を添付の図面に基づき詳しく説明する。図4におい
て、光源12として例えばレーザー光ビームを放出する
レーザーダイオードがある。コリメーティングレンズ1
3はそのレーザーダイオード12から放出される光ビー
ムを平行に進行させる。このコリメーティングレンズ1
3の前方に位置されている第1スリット14は所定直径
のアパーチュアー15を通してコリメーティングレンズ
13による平行の光ビームの直径を制限する。第1スリ
ット14のアパーチュアー15を通過する光ビーム16
は第1ビームスプリッタ17から対物レンズに反射され
る。ここで第1スリットの代りに透明媒質にそのアパー
チュアーに対応する部分を残して不透明コーティングさ
れたものや、コリメーティングレンズがその機能を兼ね
ることもできる。
入射側(または出射側)面の中心部に形成された第1領
域20とこの両側に隣接して形成された第2及び第3領
域21、22を有し、その残り斜線の領域23が不透明
に処理されたものである。これら領域は光ディスクのラ
ジアル(R :radial)方向に垂直のジッタ(J :jitte
r)方向に配列されている。
領域20に光ビームが入射されるが、その光ビーム16
は前述したように第1スリットのアパーチュアーにより
その第1領域20と実質的に同一の直径として調節され
る。光ビーム16は対物レンズ18により回折限界で集
束され光ディスク19上にスポットで形成される。光デ
ィスク19上のスポットはその光ディスク19がスピン
ドルモーター(図示せず)により回転されることにより
前述のような記録マークに従うように相対的に移動する
ことになり、その記録マークの境界で反射される。
射される反射光ビームの0次光成分24は入射する光ビ
ームのような経路として対物レンズ18の第1領域20
を経由し、その反射光ビームの成分の中ジッタ方向に回
折される±1次回折光成分25、26は各々対物レンズ
18の第2及び第3領域21、22を経由し、0次光成
分24と共に平行に進行する。
±1次回折光成分25、26よりなる反射光ビームは第
1ビームスプリッタ17を直進した後、第2ビームスプ
リッタ27でその光量の一部が反射され残り一部は直進
する。第1集束レンズ28は第2ビームスプリッタ27
により反射される0次光成分24と±1次回折光成分2
5、26を相互干渉させるために第1光検出器29上で
1つのスポットに集束させる。従って、第1光検出器2
9はそれに受光されるスポットから0次光成分24と±
1次回折光成分25、26の相互干渉に起因する光量変
動による再生のための信号を検出する。
る反射光ビームの0次光成分24は第2スリット30の
アパーチュアー31を通過し、その反射光ビームの±1
次回折光成分25、26は遮断される。第2スリット3
0のアパーチュアー31を通過する反射光ビームの0次
光成分24は第2集束レンズ32により集束され、集束
されるその0次光成分24はエッジプリズム33でその
光量の一部が反射され残り一部はそのまま通過する。エ
ッジプリズム33を反射するその0次光成分24の一部
は第2光検出器34に受光され前述した対物レンズのト
ラックの位置を知らせる信号として検出され、エッジプ
リズム33を通過するその0次光成分24の残り一部は
第3光検出器35に受光され対物レンズのフォーカスの
位置を知らせる信号として検出される。
ームの0次光成分と±1次回折光成分とのジッタ方向へ
の光軸間距離は本発明に使用された対物レンズの第1領
域と実質的に同じ大きさのビーム直径以上
光ディスクに記録マークの周期P がλ/2NA以下になっ
ても再生のための信号を検出しうるのでカットオフ周波
数以上の高密度再生ができると共に対物レンズのNAや光
の波長とは関係なく光ディスク上の記録マークの間隔を
狭くして高密度で記録しうる。引続き、図8は本発明に
おいて対物レンズの他の実施例を示す。その対物レンズ
18’は光軸の付近の0次光成分を受容するために形成
される第1領域20’と±1次回折光成分を一部受容す
るように形成された両側の第2及び第3領域21’、2
2’を有する。これは前の実施例のように±1次回折光
成分を全部受容するためにその開口部を真円で形成した
場合と比べると、その直径が小さくても良い利点を有す
る。
前記実施例のような反射光ビームの各成分を各々受容す
るための領域等を別に区画せずに単に従来に比べて直径
が多少大きい普通のレンズを配置することでもその実施
が可能である。
なかったカットオフ周波数以上の高密度記録と再生を可
能にし、特に対物レンズのNAや光の波長とは関係なく光
学的の安定性を落とさずにその高密度記録と再生を実現
しうる。また本発明はNAが大きい対物レンズと短波長光
源を併用することにより超高密度の記録と再生のための
光ピックアップへの応用も可能である。
である。
ポットを示す図である。
ットを示す図である。
クアップを示す配置図である。
プに使用される対物レンズの入射面を示す平面図であ
る。
プによる入射光ビームの経路を示したプロファイル図で
ある。
プによる反射光ビームの経路を示したプロファイル図で
ある。
プに使用される対物レンズに対する他の実施例を示した
平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 光ビームを発生する光源と、 その光ビームを光記録媒体に集束する対物レンズと、 光記録媒体から回折反射される反射光ビームを受光して
電気的信号を検出する信号検出手段を具備する記録再生
用の光ピックアップにおいて、 前記対物レンズは、前記反射光ビームの0次光成分を透
過させるための透明の第1領域とその反射光ビームの各
±1次回折光成分の少なくとも一部をその第1領域の外
部から各々透過させるための透明の第2及び第3領域を
有し、他の部分が不透明である構成であり、 前記対物レンズの第1領域と実質的に同一の大きさを有
するアパーチュアーを有し、前記光源からそのアパーチ
ュアーを通して直径を調節された光ビームが前記対物レ
ンズの第1領域に入射するように、光源と対物レンズの
間に配置されたスリットを有し、 前記光源とスリットの間にその光源から発生される光ビ
ームを平行に進行させるコリメーティングレンズを有
し、 前記対物レンズを経由する反射光ビームの0次光成分と
±1次回折光成分を相互干渉させるための手段を有し、 前記対物レンズを経由する反射光ビームの成分の中から
0次光成分を選ぶための手段を有し、 上記信号検出手段は、が前記対物レンズの第1、第2及
び第3領域を各々透過する反射光ビームの0次光成分と
±1次回折光成分を相互干渉させるために集束する集束
レンズと、この集束レンズに集束される前記反射光ビー
ムの0次光成分と±1次回折光成分からその干渉に起因
する光量の変動により前記光記録媒体に記録された情報
を再生するための信号を検出する光検出器と、前記対物
レンズの第1領域を透過する反射光ビームの0次光成分
からその対物レンズのトラックの位置とフォーカスの位
置を知らせる信号を検出するための検出部を有する構成
であり、 該検出部は、前記対物レンズを経由する反射光ビームの
0次光成分を通過させるアパーチュアーを有しその±1
次回折光成分を遮断するスリットと、前記スリ ットのア
パーチュアーを通過する反射光ビームの0次光成分を集
束する集束レンズと、前記集束レンズにより集束される
反射光ビームの0次光成分に対してその光軸を中心に一
側を反射させ、他側を通過させるエッジプリズムと、前
記エッジプリズムを反射する前記反射光ビームの0次光
成分から前記対物レンズのトラックの位置を知らせる信
号を検出する検出器と、前記エッジプリズムを通過する
前記反射光ビームの0次光成分から前記対物レンズのフ
ォーカスの位置を知らせる信号を検出する他の光検出器
を具備する構成である構成とした ことを特徴とする高密
度記録再生のための光ピックアップ。 - 【請求項2】 光ビームを発生する光源と、 前記光源から発生される光ビームを平行に進行させるコ
リメーティングレンズと、 前記平行に進行される光ビームを所定の直径で制限して
通過させるアパーチュアーを有する第1スリットと、 前記第1スリットのアパーチュアーを通過する光ビーム
を光記録媒体に集束すると共にその光記録媒体から回折
反射される反射光ビームの0次光を平行に進行させる透
明の第1領域とその反射光ビームのジッタ方向に回折さ
れる各±1次回折光の少なくとも一部を各々平行に進行
させる透明の第2及び第3領域を有し、他の部分が不透
明であり、且つ、上記の各領域が相互重ならないように
してある対物レンズと、 前記スリットのアパーチュアーを通過する光ビームを対
物レンズに反射させ、 その対物レンズを経由する反射光ビームを直進させる第
1ビームスプリッタと、 前記第1ビームスプリッタを直進する反射光ビームを光
量分離するためにその反射光ビームの一部を反射させ残
り一部を直進させる第2ビームスプリッタと、 前記第2ビームスプリッタを反射する反射光ビームの0
次光成分と±1次回折光成分を相互干渉されるように集
束する第1集束レンズと、 前記第1集束レンズにより集束される反射光ビームの0
次光成分と±1次回折光成分からその干渉に因する光量
の変動により前記光記録媒体に記録された情報を再生す
るための信号を検出する第1光検出器と、 前記第2ビームスプリッタを直進する反射光ビームの0
次光成分を通過させるアパーチュアーを有し、その±1
次回折光成分を遮断する第2スリットと、 前記第2スリットのアパーチュアーを通過する反射光ビ
ームの0次光成分を集束する第2集束レンズと、 前記第2集束レンズにより集束される反射光ビームの0
次光成分に対してその光軸を中心に一側を反射させ、他
側を通過させるエッジプリズムと、 前記エッジプリズムを反射する前記反射光ビームの0次
光成分から前記対物レンズのトラックの位置を知らせる
信号を検出する第2光検出器と、 前記エッジプリズムを通過する前記反射光ビームの0次
光成分から前記対物レンズのフォーカスの位置を知らせ
る信号を検出する第3光検出器を具備する高密度記録再
生のための光ピックアップ。
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