JP3022663B2 - 光学式再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定のデータが記録さ
れた記録媒体からデータを光学的に再生する光学式再生
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法に用いられる記録媒
体には、再生専用型（ＲＯＭ）のＣＤやレーザーディス
ク、追記型（ＷＯＲＭ）のＴｅ金属薄膜や有機色素膜、
可逆型（Ｅ−ＤＲＡＷ）として光磁気型やカルコゲナイ
ト相変化膜がある。このような記録媒体に所定のデータ
を記録する場合、波長程度に収束した記録用レーザービ
ームを記録媒体のトラック長さ方向に沿って照射して、
所定の間隔で複数のマークを形成する。そして、これら
マーク相互の間隔に対応して符号化したデータが記録媒
体に記録される。このような記録媒体から所定のデータ
を再生する場合、再生用レーザービームを、記録媒体の
トラック長さ方向に沿って走査し、マークの有無により
変化する回折光を検出して行われる。

【０００３】ところで、近年、記録密度の向上を目的と
して、例えば、以下のような提案がされている。

【０００４】図７に示すように、図示しないレーザー光
源から記録媒体（図示しない）のトラック幅方向に記録
用レーザービームを照射して、所定の間隔で複数のマー
ク（図７には、２個のマーク２）を並列して形成する。
そして、これらマーク２を一組として、マークセット４
が構成され、これらマークセット４を構成する一対のマ
ーク相互の間隔（ｄ）によって符号化された所定のデー
タが記録媒体のトラック幅方向に記録される。また、同
時に、これらマークセット相互の間隔（ｆ）によって符
号化された他のデータが、記録媒体のトラック長さ方向
にも記録される。

【０００５】このような記録方法によれば、トラック長
さ方向に加えてトラック幅方向にも別のデータが記録さ
れるので、記録媒体の記録密度が向上する。

【０００６】記録されたデータの再生は、再生用レーザ
ービームをマークセット４に走査し、一対のマーク２か
ら回折する回折光を検出して行われる。以下、具体的に
説明するが、ここでは簡略化のため、図８に示すような
透過型の再生光学系を用いることにする。

【０００７】図８に示すように、この再生光学系にセッ
トされる記録媒体６には、図７に示した一対のマーク２
に相当する一対のスリット２が形成されている。これら
スリット２に再生用レーザー光源８から再生用レーザー
ビームが照射される。この結果、一対のスリット２か
ら、夫々、透過回折光が発生し、互いに干渉し合う。こ
のとき形成される光強度分布が、光学的干渉パターン１
０として現われ、光検出器１２で検出される。この光学
的干渉パターン１０は、０次極大値１０ａと１次極大値
１０ｂとを有しており、これら極大値相互の間隔（Ｇ）
が、スリット（マーク）間隔情報（Ｓ）として検出され
る。

【０００８】このような再生光学系は、図９に示すよう
な構成を有している。レーザーダイオード１４から出射
された再生用レーザービームは、コリメータレンズ１６
で平行光束に規制され、偏光ビームスプリッタ１８、λ
／４板２０及び対物レンズ２２を介して記録媒体６のマ
ークセット４（図１参照）に集光される。

【０００９】なお、このとき、集光された再生用レーザ
ービームの記録媒体上のビームスポット２６は、図７に
示すような照射領域を有する。具体的には、一対のマー
ク２の幅方向に長軸を有する楕円形状のビームスポット
２６となる。

【００１０】マークセットから反射した反射回折光は、
再び、対物レンズ２２及びλ／４板２０を介して偏光ビ
ームスプリッタ１８に入射される。このとき入射された
反射回折光は、その偏光方向が９０°回転された状態に
あるため、偏光ビームスプリッタ１８で反射され、光検
出器２４に照射される。そして、この光検出器２４で
は、一対のマーク２相互の間隔に対応して形成される光
学的干渉パターン１０の極大値相互の間隔が検出され、
データが再生される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マークセッ
ト４を構成する一対のマーク２から回折される±１次回
折光の回折角（θ）は、マーク相互の間隔（ｄ）によ
り、規定される。つまり、±１次回折光は、 ｄｓｉｎθ＝λ λ；コヒーレント光波長 によって規定される方向に回折する。従って、マークセ
ット４を構成する一対のマーク２相互の間隔が小さくな
ると回折角（θ）が大きくなることが分かる。即ち、対
物レンズのＮＡにより定まる受光角を越えた回折光は、
この対物レンズで受光されないので、データの再生がで
きなくなるという問題がある。このため、記録媒体に形
成し得るマーク相互の間隔を所定値以下に小さくするこ
とができず、結果的に、記録密度の向上が達成されない
という問題を引き起こす。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされ、その目的は、マーク相互の間隔が極めて小
さい場合でも、マーク相互の間隔に対応して符号化され
たデータを高精度に再生することができる光学式再生装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、記録媒体に記録されたマーク相互
の間隔に対応して符号化されたデータを光学的に再生す
る光学式再生装置であって、偏光方向が互いに直交した
２光束を、データが記録された記録媒体に集光させる集
光手段と、この記録媒体から透過あるいは反射される前
記２光束から、夫々、互いに同一平面内で振動する偏光
成分を取り出して光学的特性を与える偏光素子と、この
偏光素子によって与えられた光学的特性を検出すること
によって、前記記録媒体からデータを再生する光検出器
と、を備えている。

【００１４】

【作用】集光手段によって、偏光方向が互いに直交した
２光束が記録媒体に集光される。この記録媒体から透過
あるいは反射された２光束は、偏光素子によって、互い
に同一平面内で振動する偏光成分が取り出され、光学的
特性が与えられる。このとき得られる光学的特性を光検
出器で検出することによって、記録媒体に記録されてい
るデータが再生される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る透過型の光学
式再生装置について、図１ないし図５を参照して説明す
る。なお、本実施例の光学式再生装置にセットされる記
録媒体２８には、トラック幅方向に並列して一対のマー
ク（図示しない）が形成されており、これらマーク相互
の間隔に対応して符号化されたデータがトラック幅方向
に記録されている。更に、これら一対のマークを一組に
してマークセット（図示しない）が構成され、このマー
クセットがトラック長さ方向に所定の間隔で形成されて
いる。そして、これらマークセット相互の間隔に対応し
て符号化された他のデータがトラック長さ方向に記録さ
れている。つまり、本実施例の光学式再生装置にセット
される記録媒体には、トラック幅方向とトラック長さ方
向とに、夫々、別々のデータが記録されているものとす
る。

【００１６】本実施例の光学式再生装置は、図１に示す
ような構成を有している。半導体レーザ３０から出射さ
れた再生用レーザービームは、コリメータレンズ３２に
よって平行光束に規制され、ウォーラストンプリズム３
４に入射される。

【００１７】このウォーラストンプリズム３４は、第１
及び第２の楔形プリズム３４ａ、３４ｂを備えている。
これら第１及び第２の楔形プリズム３４ａ、３４ｂは、
夫々、一軸性複屈折性結晶で形成されており、それらの
第１及び第２の結晶光軸が互いに直交するように構成さ
れている。また、ウォーラストンプリズム３４は、その
第１及び第２の結晶光軸が、入射される再生用レーザー
ビームの偏光方向に対して、相対的に、所定の角度（好
ましくは４５°）を成すように配置されている。なお、
第１及び第２の結晶光軸と再生用レーザービームの偏光
方向との間の相対角度は、上述した４５°に限定される
ことはない。

【００１８】このようなウォーラストンプリズム３４に
入射された再生用レーザービームは、第１及び第２の楔
形プリズム３４ａ、３４ｂによって、互いに振動方向が
直交する常光線と異常光線とに分離される。そして、こ
れら常光線と異常光線とは、互いに所定角度だけ変位し
た状態でウォーラストンプリズム３４から出射される。
ウォーラストンプリズム３４から出射された常光線と異
常光線とは、夫々、対物レンズ３６を介して記録媒体２
８のトラック上に集光され、２つの像（図示しない）を
形成する。

【００１９】これら２つの像は、互いに、常光線と異常
光線との間の変位角度だけ相対的にずれた状態（具体的
には、トラック幅方向にずれた状態）で、マークセット
を照明する。具体的には、本実施例の光学式再生装置
は、マークセットを構成する一対のマーク相互の間隔が
最大及び最小のいずれの場合でも、常に、２つの像の照
明領域内に、一対のマークが位置付けられるように構成
されている。従って、マークセットを構成する一対のマ
ークは、夫々、振動方向が互いに直交した常光線と異常
光線とによって照明される。なお、これら２つの像の照
明領域相互の間隔は、第１及び第２の楔形プリズム３４
ａ、３４ｂの斜辺の角度（θ）を変化させることによっ
て、任意に設定することができる。

【００２０】これらマークセットを透過した常光線及び
異常光線は、集光レンズ３８を介して検光子４０に照射
される。本実施例の光学式再生装置に用いられた検光子
４０は、入射された２つのビーム光の振動成分を同一平
面内に取り出して互いに重ね合わせる機能を有してい
る。本実施例の場合、このような検光子４０の透過軸
は、ウォーラストンプリズム３４の第１及び第２の結晶
光軸に対して、相対的に所定角度（好ましくは、４５
°）を成し、且つ、半導体レーザ３０から出射される再
生用レーザービームの偏光方向に対して所定角度（好ま
しくは９０°）を成すように構成されている。なお、検
光子４０の透過軸と再生用レーザービームの偏光方向と
の間の相対角度は、上述した９０°に限定されることは
ない。

【００２１】従って、常光線及び異常光線は、検光子４
０を介して、それらの振動成分が互いに重ね合わされて
干渉し合う。このとき形成される光強度分布が、図５に
示すような光学的干渉パターンとして光検出器４２で検
出される。そして、この光学的干渉パターンの有する極
大値相互（なお、図５には、光学的干渉パターンの一部
のみを示す）の間隔が、マーク間隔データとして再生さ
れる。

【００２２】このように、本実施例の光学式再生装置
は、ウォーラストンプリズム３４によって互いに振動方
向が直交された常光線と異常光線とを、一対のマークに
照射し、これらマークを透過した光線の振動成分を検光
子によって、互いに干渉させるように構成されている。

【００２３】このため、半導体レーザ３０から出射され
る再生用レーザービームの偏光方向と、ウォーラストン
プリズム３４の第１及び第２の結晶光軸及び検光子４０
の透過軸と、の関係は、本実施例の光学式再生装置の基
本原理を成すものである。

【００２４】以下、この基本原理について、図２ないし
図４を参照して説明する。

【００２５】本実施例の光学式再生装置に適用された基
本原理は、Fresnel やArago 等によって提唱された偏光
干渉の原理を基礎とするものである。

【００２６】図２に示すように、偏光干渉の原理を実証
するための光学系は、２つのピンホール４４を有する不
透明な衝立て４６を、点光源４８から出射された光で照
明した際、観測面たるスクリーン５０上に形成される光
学的干渉を考察するように構成されている。また、ピン
ホール４４の直前、即ち、点光源４８側には、夫々、第
１及び第２の偏光子５２、５４が配置されている。ま
た、衝立て４６とスクリーン５０との間には、検光子５
６が配置されている。

【００２７】なお、この光学系に用いられた点光源４８
から出射される光は、その偏光成分が直線偏光であると
仮定する。また、図３及び図４に示すように、第１及び
第２の偏光子５２、５４の透過軸を夫々ｘ軸及びｙ軸と
仮定する。また、２つのピンホール４４に入射される入
射光の偏光方向をＯＰで示し、検光子５６の透過軸をＯ
Ａで示す。

【００２８】今、２つのピンホール４４へ入射される光
の振幅をＡとすると、第１及び第２の偏光子５２、５４
を透過した光の振幅（即ち、２つのピンホール４４を通
過した光の振幅）は、 Ｅ₁ ＝Ａｃｏｓα 、 Ｅ₂ ＝Ａｓｉｎα …（１） となる。従って、検光子５６を透過する光の振幅は、 Ｅ´₁ ＝Ａｃｏｓα・ｃｏｓβ …（２） Ｅ´₂ ＝Ａｓｉｎα・ｓｉｎβ …（３） となる。この結果から、スクリーン５０上の点Ｑにおけ
る光波は、式（２）、（３）で表される光が、位相差δ
を有して重ね合わされる。

【００２９】従って、点Ｑの強度分布（Ｉ）は、 Ｉ＝Ａ² ｃｏｓ² α・ｃｏｓ² β＋Ａ² ｓｉｎ² α・ｓｉｎ² β ＋２ｃｏｓα・ｃｏｓβ・ｓｉｎα・ｓｉｎβ・ｃｏｓδ …（４） となる。

【００３０】ここで、ｃｏｓδ＝１−２ｓｉｎ² （δ／
２）を用いて式（４）を書き換えると、 Ｉ＝Ａ² ｃｏｓ² （α−β） −Ａ² ｓｉｎ２α・ｓｉｎ２β・ｓｉｎ² （δ／２）…（５） となる。

【００３１】入射光の偏光方向ＯＰと検光子Ａの透過軸
の方向ＯＡとを互いに直交させ、且つ、入射光の偏光方
向ＯＰと検光子の透過軸の方向ＯＡとを相対的に第１及
び第２の偏光子５２、５４の透過軸ｘ、ｙに対して４５
°に配置させると、図４に示すように、 α−β＝９０°、α＝１３５°、β＝４５° …（６） となるから、式（５）から Ｉ＝Ａ² ｓｉｎ² （δ／２） …（７） となる。この式（７）は、位相差δに対応する干渉縞の
強度分布を表すが、これは、 Ｉ＝Ａ² ｃｏｓ² ｛（δ−π）／２｝ …（８） であるから、通常のヤングの干渉縞の強度分布の位相を
πシフトさせたことに対応することが分かる。

【００３２】ここで、δは、点Ｑにおける２つの光波を
示す式（２）、（３）の位相差を表し、２つのピンホー
ル４４相互間の間隔をｄとすると、 δ＝（２π／λ）・ｄｓｉｎθ …（９） となる。

【００３３】つまり、図１に示すように、本実施例の光
学式再生装置において、半導体レーザ３０から出射され
る再生用レーザービームの偏光方向と、検光子４０の透
過軸とを互いに直交させ、且つ、再生用レーザービーム
の偏光方向と検光子４０の透過軸とを相対的に、ウォー
ラストンプリズム３４の第１及び第２の結晶光軸に対し
て４５°に配置させることによって、検光子４０で互い
に干渉された干渉縞の強度分布を光検出器４２に対して
位相をπシフトさせた状態で照射させることができる。
この結果、図５に示すように、マーク相互の間隔
（ｍ）が極めて小さい場合でも、対物レンズ３８の開口
数（ＮＡ）の範囲内に光学的干渉パターンの極大値を規
制させることができ、高精度なデータの再生が可能とな
る。

【００３４】なお、本実施例においては、入射光の偏光
方向ＯＰと検光子４０（図１参照）透過軸の方向ＯＡを
一致させ、且つ、ウォーラストンプリズム３４の第１及
び第２の結晶光軸に対して相対的に４５°の角度に設定
（α＝β＝４５°）すると、上述した式（５）は、 Ｉ＝Ａ² ｃｏｓ² （δ／２） となり、通常のヤングの干渉縞を得る。

【００３５】なお、本発明は、上述した一実施例の構成
に限定されることはない。本実施例では、１つの光源か
ら出射された１本のレーザービームを、互いに振動方向
が直交した２本に分離させて記録媒体に集光させるよう
に構成されているが、例えば、２つの光源から夫々振動
方向が互いに直交した２つのレーザービームを記録媒体
に集光させるように構成させることもできる。

【００３６】また、ウォーラストンプリズム３４に入射
する入射光の偏光方向と検光子４０の透過軸の方向との
間の成す角度も、上述した９０°に限定されることはな
く、任意の角度に設定することができる。

【００３７】更に、ウォーラストンプリズム３４の第１
及び第２の結晶光軸に対して検光子４０の透過軸の成す
角度も、上述した４５°に限定されることはなく、任意
の角度に設定することができる。

【００３８】また、上述した実施例では、透過型の光学
式再生装置について説明したが、例えば、図６に示すよ
うな反射型の光学式再生装置を用いることもできる。以
下、簡単に説明する。なお、説明に際し、上述した一実
施例と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省
略する。

【００３９】図６に示すように、半導体レーザ３０から
出射された再生用レーザービームは、コリメータレンズ
３２によって平行光束に規制され、ウォーラストンプリ
ズム３４に入射される。このウォーラストンプリズム３
４に入射された再生用レーザービームは、第１及び第２
の楔形プリズム３４ａ、３４ｂによって、互いに振動方
向が直交する常光線と異常光線とに分割される。そし
て、これら常光線と異常光線とは、互いに所定角度だけ
変位した状態でウォーラストンプリズム３４から出射さ
れる。ウォーラストンプリズム３４から出射された常光
線と異常光線とは、夫々、光学的偏光特性を与えないよ
うに構成されたビームスプリッタ５８を透過し、対物レ
ンズ３６を介して記録媒体２８のトラック上に集光さ
れ、２つの像（図示しない）を形成する。

【００４０】これら２つの像は、互いに、常光線と異常
光線との間の変位角度だけ相対的にずれた状態（具体的
には、トラック幅方向にずれた状態）で、マークセット
を照明する。具体的には、本変形例の光学式再生装置
は、マークセットを構成する一対のマーク相互の間隔が
最大及び最小のいずれの場合でも、常に、２つの像の照
明領域内に、一対のマークが位置付けられるように構成
されている。従って、マークセットを構成する一対のマ
ークは、夫々、振動方向が互いに直交した常光線と異常
光線とによって照明される。

【００４１】これらマークセットから反射された常光線
及び異常光線は、再び、対物レンズ３６を介してビーム
スプリッタ５８に照射される。この結果、常光線及び異
常光線は、夫々、ビームスプリッタ５８で反射され、検
光子４０に照射される。本変形例の光学式再生装置に用
いられた検光子４０は、入射された２つのビーム光の振
動成分を同一平面内に取り出して互いに重ね合わせる機
能を有している。従って、常光線及び異常光線は、検光
子４０を介して、それらの振動成分が互いに重ね合わさ
れて干渉し合う。このとき形成される光強度分布が、図
５に示すような光学的干渉パターンとして光検出器４２
で検出される。そして、この光学的干渉パターンの有す
る極大値相互（なお、図５には、光学的干渉パターンの
一部のみを示す）の間隔が、マーク間隔データとして再
生される。

【００４２】本変形例の場合も、検光子４０で互いに干
渉された干渉縞の強度分布を光検出器４２に対して位相
をπシフトさせた状態で照射させることができる。この
結果、図５に示すように、マーク相互の間隔（ｍ）が極
めて小さい場合でも、対物レンズ３６の開口数（ＮＡ）
の範囲内に光学的干渉パターンの極大値を規制させるこ
とができ、高精度なデータの再生が可能となる。

【００４３】なお、上述の実施例では、偏光素子（即
ち、検光子４０）を設ける位置を対物レンズ３６の後
側、即ち、集光レンズ３８と光検出器４２との間、に規
定しているが、検光子４０を、集光レンズ３８に対して
半導体レーザ３０側の領域、あるいは、ウォーラストン
プリズム３４に対して記録媒体２８側の領域等、いかな
る領域にも位置付けることが可能である。このように、
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可
能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光学式再生装置は、偏光方向が
互いに直交した２光束を、データが記録された記録媒体
に集光させた後、偏光素子によって、互いに干渉させる
ように構成したことによって、マーク相互の間隔が狭い
場合でも、高精度にデータの再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光学式再生装置の全体
の構成を概略的に示す図。

【図２】図１に示す光学式再生装置に適用された基本原
理を説明するために用いられた光学系の全体の構成を概
略的に示す図。

【図３】図２に示す光学系に用いられた第１及び第２の
偏光子の透過軸に対する入射光の偏光方向と検光子の透
過軸との配置状態を示す図。

【図４】図２に示す光学系に用いられた第１及び第２の
偏光子の透過軸に対する入射光の偏光方向と検光子の透
過軸との他の配置状態を示す図。

【図５】図１に示す光学式再生装置の検光子で、常光線
と異常光線とを重ね合わせた際に光検出器で検出される
光強度分布の状態を示す図。

【図６】本発明の光学式再生装置の他の例の構成を概略
的に示す図。

【図７】従来、記録媒体のトラックに記録されたマーク
の記録状態を部分的に示す平面図。

【図８】図７に示された記録媒体からデータを再生する
ために用いられる透過型の再生光学系の構成を概略的に
示す図。

【図９】従来、図７に示された記録媒体からデータを再
生するために実際に用いられた再生光学系の構成を概略
的に示す図。

【符号の説明】

２８…記録媒体、３０…半導体レーザ、３４…ウォーラ
ストンプリズム、３６…対物レンズ、４０…検光子、４
２…光検出器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/013 G11B 7/12 - 7/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に記録されたマーク相互の間隔
   に対応して符号化されたデータを光学的に再生する光学
   式再生装置であって、 偏光方向が互いに直交した２光束を、データが記録され
   た記録媒体に集光させる集光手段と、 この記録媒体から透過あるいは反射される前記２光束か
   ら、夫々、互いに同一平面内で振動する偏光成分を取り
   出して光学的特性を与える偏光素子と、 この偏光素子によって与えられた光学的特性を検出する
   ことによって、前記記録媒体からデータを再生する光検
   出器と、を備えることを特徴とする光学式再生装置。
2. 【請求項２】 前記集光手段は、光源から出射された光
   束を、その偏光方向が互いに直交した２光束に分離させ
   る分離手段と、 前記２光束を、夫々、記録媒体に集光させる対物レンズ
   と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学式
   再生装置。
3. 【請求項３】 前記光源から出射された光束の偏光方向
   と、前記偏光素子の透過軸の方向とは、互いに、略９０
   °を成していることを特徴とする請求項２に記載の光学
   式再生装置。
4. 【請求項４】 前記偏光素子の透過軸の方向と、前記分
   離手段によって分離された２光束の夫々の偏光方向と
   は、互いに、略４５°を成していることを特徴とする請
   求項２又は３に記載の光学式再生装置。