JP3145751B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置

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JP3145751B2 JP31901291A JP31901291A JP3145751B2 JP 3145751 B2 JP3145751 B2 JP 3145751B2 JP 31901291 A JP31901291 A JP 31901291A JP 31901291 A JP31901291 A JP 31901291A JP 3145751 B2 JP3145751 B2 JP 3145751B2
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    • G11B7/013—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track for discrete information, i.e. where each information unit is stored in a distinct discrete location, e.g. digital information formats within a data block or sector

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像情報等の信号を記
録する光学式記録媒体である光ディスクの記録信号を再
生する光ピックアップ装置に係わり、特に、半径方向に
ピット列が配列記録された光ディスクの記録信号を読み
取る光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクに記録された信号を読み出す
際に、その読み出す情報量が多くなるにつれて短時間で
大量の情報を読み出すことが要求されてきている。ま
た、高精彩度テレビジョンの信号を記録して読み出す場
合には、高い周波数の信号までを記録再生できる、いわ
ゆる広帯域化が必要となってきている。この広帯域化を
達成するために、信号をディスクにさらに微細に記録す
る方法が試みられている。すなわち、単位時間あたりに
読み取るピット数や、単位長さあたりに記録されるピッ
ト数を増やすことにより、広帯域の信号を再生しようと
いう試みである。
【０００３】しかしながら、信号をディスクに微細に記
録する方法では、ディスク上の最短ピット長が短くな
り、これを解像するためには光ピックアップ装置の再生
空間周波数を広帯域化する必要があり、そのために光源
の波長を短くするか、対物レンズの開口数を大きくする
必要が生じる。光源の波長を短くするためには、現在の
半導体レーザーの代わりにガスレーザーや非線形光学素
子を用いたレーザーなどを用いる必要があるため、装置
が高価で大型化するという問題が生じている。また、開
口数を大きくすると、ディスクの傾きや、ディスク表面
の不均一性などの影響が大きくなり、ディスクの製造を
困難にするという問題があり、このような制限によっ
て、大幅な広帯域化を達成することができなかった。
【０００４】また、高帯域な信号を再生するために、デ
ィスクの回転数を上げるということが考えられる。しか
し、ディスクの回転数を上げるためには大きなモーター
を用いる必要があり、また、高い回転数に追従して焦点
位置を制御することが難しく、やはり、大幅な広帯域化
は不可能であった。
【０００５】従来、光ディスクの記録信号を再生する光
ピックアップ装置は、図７に示す構成のものがあった。
同図において、１０１は発光点の大きさが直径０．１μ
ｍ程度の点光源を構成する横シングルモードの半導体レ
ーザー、１０２は光ディスクＤへの照射光と光ディスク
Ｄからの反射光を分離するハーフミラー、１０３は対物
レンズ、１０４は反射光を検出する光検出器である。こ
の構成において、発光された半導体レーザー１０１の像
は、ハーフミラー１０２によって反射し、対物レンズ１
０３によって光ディスクＤの記録面に結像する。このと
き、光源の波長λとこの対物レンズ１０３の開口数ＮＡ
は、λ／ＮＡ＞０．１μｍとなるように選ばれているの
で、ディスク上のスポットの大きさは、いわゆる回折限
界によって制限され、λ／ＮＡとなる。
【０００６】光ディスクＤには信号が、あらかじめ光学
的に変性するピットの配列として書き込まれている。一
例として、反射率の異なる部分が形成されている場合を
説明する。これは、あらかじめ記録膜に混入された色素
を感光させたり、または記録膜を結晶状態と非結晶状態
にすることにより、反射率が異なる部分を形成して信号
の書き込みが行われている。光ディスクＤ上に照射され
るレーザースポットの反射光はこの反射率の違いによっ
て強弱をつけられ、対物レンズ１０３によって再び集め
られる。この光の一部はハーフミラー１０２を透過し、
この際に非点収差を与えられる。この非点収差によっ
て、光軸の縦方向と横方向の集光位置に差が生じ、この
２つの集光位置の中間に光検出器１０４を配置してい
る。
【０００７】上記のような光ピックアップ装置において
は、光ディスク上の記録において隣接トラック間の距離
を短くして信号記録密度を向上させようとすると、どの
ような方法によっても光源の波長と開口数を変更するこ
となく、光スポットが隣接トラックの反射率変化の影響
を受けることを防ぐことができないため、信号の読み出
しの場合に隣接トラックからの漏れ込みが多く発生し
て、信号のＳＮ比を悪化させるという問題点があった。
【０００８】これに対し、特開昭５７−５８２４８号公
報において高密度読み出しの方法が提案されている。こ
の提案によれば、複数の光源を用意し、これを隣接する
３トラックに照射し、そのそれぞれの光源の遠視野像を
光検出器によって受光する。そして、その出力をあらか
じめ測定された漏れ込み率に従って、相互に減算処理
し、漏れ込み量を低減させるというものである。しかし
ながら、この方法では、やはり回折限界の光スポットを
作る必要があり、また、このスポット径より隣接トラッ
クの間隔を狭くすると、さらに外側のトラックの影響が
発生するので、あまり大きな効果が期待できないもので
あった。
【０００９】このような方法に対して、本出願人は、先
の出願（特願平０３−２４９１８６号）において、信号
の記録形態およびその記録信号の読み取りを改良するこ
とにより、記録信号の広帯域化を可能にする光ディスク
とその記録信号を再生する光ピックアップ装置を提示し
た。すなわち、図８（ａ）に示すように、光ディスク
は、その信号記録形態を、複数のピットを半径方向に配
列してなる所定長の信号ピット列Ｐを周方向の同一軌道
上に配列して信号トラックＴを形成するようにしたもの
である。光ピックアップ装置は、少なくとも１つの信号
ピット列に対して線状の光スポットＳを照射する光スポ
ット照射手段と、集光レンズと、複数の光検出素子を有
し、集光レンズにより信号ピット列の反射光が結像する
位置の線像方向に複数の光検出素子を配設し、上記光ス
ポットに照射されたピット列に含まれる複数の単位情報
を上記複数の光検出素子により同時に読み取る光検出手
段と、を備え、上記光ディスクの回転により信号トラッ
クＴに沿って順次各信号ピット列に光スポットＳを照射
し、１つの信号ピット列を並列に読み取るようにしたも
のである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
の出願（特願平０３−２４９１８６号）の光ピックアッ
プ装置では、ピット列の信号を並列に読み出すため、Ｃ
ＣＤ(Charge-Coupled Device) などの走査型の光検出素
子を用いることができず、そのため、直列出力によって
処理を行う場合には、並列−直列変換回路が必要とな
り、読み出し回路を複雑にするものとなっていた。
【００１１】本発明は、このような課題に鑑みて創案さ
れたもので、光ディスクに記録された信号に対する高速
転送読み出しにおいても、走査型光検出器の利用を可能
にして、並列−直列変換器を用いることなく直列データ
の出力を得ることのできる光ピックアップ装置を提供す
ることを目的としている。
【００１２】
【問題を解決するための手段】図１に、実施例の説明図
を兼ねた本発明の原理説明図を示す。上記目的を達成す
るため本発明の光ピックアップ装置は、複数のピットを
配列してなる所定長の信号ピット列を同一軌道上に配列
して信号トラックを形成してなる記録媒体の記録信号を
再生する光ピックアップ装置において、上記信号ピット
列に光スポットを照射する光スポット照射手段と、上記
光スポットによる上記信号ピット列の反射光を集光して
その信号ピット列の線像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を結像させる
結像レンズと、この結像レンズの結像位置に受光部の複
数の受光面を列状にして配設し、上記信号ピット列の反
射光の線像受光時に上記受光部を順次走査して光電変換
を行いそれぞれの受光面からの信号を順次出力する走査
型光検出手段と、を備え、上記受光部は、上記信号ピッ
ト列の反射光の線像と交差している部分が走査点に一致
するように、設置方向と走査速度が設定されており、な
おかつ、上記走査速度は、上記受光部が上記信号ピット
列間の反射光の線像を通過する時間と、上記受光部の上
記信号ピット列の反射光の線像走査開始端から走査終了
端までを走査する時間とが等しくなるように設定されて
いる、ことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】本発明の光ピックアップ装置では、複数のピッ
トを配列してなる所定長の信号ピット列が形成された記
録媒体に、その信号ピット列に対応した列状の光スポッ
トを照射する。そして図１に示すように、結像レンズに
より結像した信号ピット列の反射光の線像Ｐ１〜Ｐ３を
走査型光検出手段において受光し順次光電変換して出力
する。この走査において、受光部は、走査速度および信
号ピット列の反射光の線像Ｐ１〜Ｐ３の方向に対しての
設置方向が、信号ピット列の反射光の線像と交差してい
る部分が走査点に一致するように設置されているため、
たとえば、線像と最初に交差する端の受光素子Ｅ１がピ
ットを受光したときに走査を開始すると、走査点の受光
素子は常に線像との交点となり、反射光の線像に対して
の読み取りが相対的に移動しながら行われる。したがっ
て、走査にともなって出力される直列データは読み取り
データとなる。なおかつ、走査速度は、信号ピット列間
の反射光の線像を通過する時間と、受光部の信号ピット
列の反射光の線像走査開始端から走査終了端までを走査
する時間とが等しくなるように設定されているため、た
とえば、受光部と線像Ｐ２が最後に交差する端の受光素
子Ｅｘがピットを受光すると、途切れることなく、つぎ
に通過する線像Ｐ１と交差を開始させることができる。
したがって、効率よく信号ピット列の情報を読み出すこ
とが可能になる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図２に、本発明一実施例の光ピックアップ装置
が読み取り対象とする光ディスクの信号記録形態を説明
する模式図を示す。図２（ａ）には信号トラックが形成
される光ディスクの上面の一部分を示し、（ｂ）には信
号トラックに記録される信号ピット列を説明するための
一部拡大図を示している。光ディスク１０は、図２
（ａ）に示すように、複数のピットが半径方向に配列し
てなる所定長の信号ピット列を周方向の同一軌道上に配
列してなる信号トラック１１が、内周側から外周側に向
かって拡大する螺旋状をなして形成されている。この信
号トラック１１は、後述する本実施例の光ピックアップ
装置がトラッキング機構により半径方向にアクセスする
ための信号読出し位置となる。それぞれの信号トラック
１１上には、図２（ｂ）に示すように半径方向に配列さ
れたトラック幅の信号ピット列が形成されている。図
（ｂ）において、１２は信号記録情報であるピット、１
３は単位情報としての１情報クロックの期間を表してお
り、ピットの長さあるいは非ピット部の長さはこのクロ
ック長（Ｂ）の整数倍となるように決めらている。ま
た、ピットと非ピット部は、記録膜の色素の感光・非感
光により、または記録膜を結晶状態・非結晶状態にする
ことにより、光の反射率の異なる部分を形成して作成さ
れる。また、信号トラックと信号トラックの間は図に示
すように、ピットのない領域により区切られており、ト
ラック識別のためその信号トラック間の領域は高反射率
部としている。Ｓは信号読み出しの際に隣接する３つの
信号ピット列の範囲に照射される光スポットであり、照
射域を斜線で示したものである。同図に示すように、光
ディスク１０には、信号トラック１１ａ上に情報列とし
てトラック幅の信号ピット列Ｐが半径方向に配列され、
回転により順次光スポットＳが照射されて記録情報が読
み出される。
【００１５】図３に、本発明一実施例の光ピックアップ
装置の構成を示す。同図において、２１は線状の光源像
を有する発光ダイオードなどにより形成される線状光
源、２２は光ディスク１０に向かう光と光ディスク１０
から戻る反射光を分離するビームスプリッター、２３は
線状光源２１による線像を集光して光ディスク１０上に
光スポットを形成し、さらにその反射光を集光して光デ
ィスク１０上の信号情報を倍率ｍで結像する対物レン
ズ、２４は対物レンズ２３により集光された光ディスク
１０から反射光を２つに分け、片方に非点収差を与える
平行平板、２５は平行平板２４によって非点収差を与え
られていない反射光を結像位置で検出するように配設さ
れた一次走査型光検出手段であるＲＦ検出用光検出器、
２６は平行平板２４によって非点収差を与えられた光を
遠視野像で受光するサーボ用光検出器である。このサー
ボ用光検出器２６は、４分割フォト・ダイオード等によ
り構成され、光ディスク１０からの反射光を分割して受
光することにより、トラッキング、フォーカスといった
サーボ制御用信号を生成するように構成されている。
【００１６】ここに示す光ピックアップ装置は、光学式
記録情報再生システムに構成されるもので、図示しない
トラッキング機構により、光ディスク１０に対してその
半径方向に位置制御がなされる。光ピックアップ装置の
半径方向への位置付けは、サーボ用光検出器２６によっ
て、焦点及びトラック位置の誤差信号を検出し、追従さ
せるようになっているが、この技術については従来通り
のものを用いることができるので、ここではその説明を
省略する。
【００１７】上記構成において、光ピックアップ装置に
よる光ディスク１０の信号読み取りは、光ディスク１０
の信号面と光ピックアップ装置の相対速度が一定速度ｖ
(m/sec) となるように、図示しないスピンドルモータに
より光ディスク１０が回転駆動されて行われる。このと
き、線状光源２１および対物レンズ２３により、図２
（ｂ）に示すように光ディスク上に線状の光スポットＳ
が照射される。同図に示す光スポットＳは、連続する３
つの信号ピット列の範囲を照射するようにしているが、
ＲＦ検出用光検出器２５における受光の関係により、光
の利用効率を上げることができる範囲にすることが望ま
しい。光スポットＳによる信号ピット列の反射光は対物
レンズ２３により集光されて、図１に示すように信号ピ
ット列の線像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３となって結像し、ＲＦ検
出用光検出器２５により読み取りが行われる。
【００１８】次に、図１、図４により上記ＲＦ検出用光
検出器２５の構成および設置方向について説明する。図
４に示すように、ＲＦ検出用光検出器２５は、光電変換
をなすｎ個の受光素子Ｅ1 〜Ｅn と、その受光素子Ｅ1
〜Ｅn を順次走査して光電変換された信号を順次出力す
る走査制御回路４１０とにより構成されている。この受
光素子Ｅ1 〜Ｅn は直線をなして構成され、それぞれの
受光面は対物レンズ２３の結像位置となるように配設さ
れる。さらに図１に示すように、構成方向が信号ピット
列の反射光の線像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の方向に対して、後
述する角度θとなるように設置されている。この受光素
子Ｅ1 〜Ｅn の受光面には、対物レンズ２３により光デ
ィスク１０の信号ピットが倍率ｍで結像する。そして、
走査制御回路４１０は、走査速度ｓ(m/sec) により受光
素子Ｅ1 〜Ｅn を走査して読み取りを制御する。
【００１９】上記角度θと走査速度ｓと相対速度ｖと対
物レンズ２３の結像倍率ｍとは、 ｔａｎθ＝ｍｖ／ｓ の関係を満たすようにそれぞれが設定されている。
【００２０】このような関係を満たすことにより、結像
された信号ピット列の反射光の線像が受光素子Ｅ1 〜Ｅ
n 上を横切る速度と走査速度が一致するため、走査制御
回路４１０は、信号ピット列の一端に形成されているピ
ットの線像を受光素子Ｅ1 により受光したときをトリガ
として走査を開始することにより、信号ピット列の反射
光を順次読み取り、直列データとなる時系列信号として
出力することが可能となる。
【００２１】すなわち、受光素子Ｅ1 〜Ｅn の設置角度
θが、 ｔａｎθ＞ｍｖ／ｓ もしくは、 ｔａｎθ＜ｍｖ／ｓ となるように設定された場合には、ディスク上の読取り
位置の軌跡は図５のようになり、時系列信号として取り
出した場合、複数の信号ピット列あるいは信号ピット列
間の読み取り信号が混在することとなり、信号ピット列
の信号を再生するために必要となる処理が非常に複雑に
なる。
【００２２】本実施例のように角度θを設定することに
より、読み出された時系列信号は信号ピット列上、ある
いは一定の距離だけ信号ピット列を離れたところでの信
号となるため、信号ピット列の信号を再生することが容
易となり、少ない回転数によってディスクを回転しなが
ら、実質的に非常に大きな線速度を得ることができるこ
とになる。
【００２３】他の構成例 なお、上記実施例においては、ディスク上における信号
ピット列間のピッチｄと、受光素子Ｅ1 〜Ｅn の有効長
ｌについて言及しなかったが、 ｔａｎθ＜ｍｄ／ｌ という条件の元では、一度に１信号ピット列の情報だけ
が受光素子Ｅ1 〜Ｅn に入り、このような条件にするこ
とにより、ＰＳＤなどの素子を用いて実質的に走査をさ
せるように構成することもできる。
【００２４】また、受光素子Ｅ1 〜Ｅn の走査速度ｓ
は、上記条件を満たしていれば任意に選ぶことができ、
これを速くすれば信号ピット列間の情報を多く得ること
ができるので、空間フィルタリング等の手法を用いて信
号ピット列に記録された情報の読み出し精度を高めるこ
とができる。あるいは、 ｓ＝ｌｖ／（ｍｄ） とすると、一走査毎に信号ピット列間に対応した情報を
読み出すように構成することができ、信号ピット列の情
報が受光素子Ｅ1 〜Ｅn の端にきたときに走査を開始す
るようにトリガ信号を与えてやれば、効率良く信号ピッ
ト列上の情報だけを読み出すことが可能になる。
【００２５】また、上記実施例では、ピットを反射率の
変化として記録した、いわゆる振幅格子の場合について
説明を行ったが、ピットの凹凸によって記録された、い
わゆる位相格子の場合にも同様に適用することが可能で
ある。
【００２６】また、上記実施例においては、結像位置に
おいて信号検出を行ったが、この検出を行うためには線
像の分布方向にだけ結像していればよいので、非点収差
が与えられた光束の片側焦点位置で検出することも可能
である。この場合、受光素子上の像は線状ではなく、円
もしくは楕円状となる。
【００２７】さらに、上記実施例においては、信号ピッ
ト列の方向をディスクの半径方向としたが、これは、図
６（ａ）に示すように半径方向に対して所定の角度をも
って配置してもよく、また同図（ｂ）に示すように、信
号ピット列毎にその方向を変えて形成してもよい。さら
には、信号ピット列の方向は円周方向でこれを半径方向
に走査するように構成してもよい。この場合において
も、信号ピット列と受光素子Ｅ1 〜Ｅn の相対角度θは
上記実施例と同様の関係を満たすように構成することが
できる。
【００２８】また、上記実施例において、対物レンズの
結像倍率等の他の条件により決められる角度θをもっ
て、信号ピット列の反射光の線像の方向に対して受光素
子の配設方向を設定しているが、配設した受光素子があ
る長さの幅を持つ場合には、信号ピット列の反射光によ
り信号を検出できる範囲で、前記角度θを決める受光素
子の配設方向の基準線の位置を変えることができる。ま
た、光ディスクの記録面と光ピックアップ装置の相対速
度ｖは一定である必要はなく、たとえば、角速度を一定
にするようにディスクを回転させる場合には、半径方向
の位置に応じて相対速度ｖを変化させる必要があるが、
このときには受光素子に対する走査速度ｓを、ｓ＝ｍｖ
／ｔａｎθとなるように制御することにより、同様に信
号ピット列を直列データとして読み取ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置によれば、複数のピットを半径方向に配列し
てなる所定長の信号ピット列を周方向の同一軌道上に配
列して信号トラックを形成してなる光ディスクに対し
て、その光ディスクに記録された信号に対する高速転送
読み出しにおいて走査型光検出器の利用が可能になり、
並列−直列変換器を用いることなく直列データの出力が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明図を兼ねる本発明の原理説明図で
ある。
【図２】本発明一実施例の光ピックアップ装置が読み取
り対象とする光ディスクの信号記録形態を説明する模式
図である。
【図３】本発明一実施例の光ピックアップ装置の構成図
である。
【図４】実施例のＲＦ検出用光検出器の構成図である。
【図５】実施例における受光素子による走査の説明図で
ある。
【図６】読取り対象とする光ディスクの他の信号記録形
態を説明する模式図である。
【図７】従来の光ピックアップ装置の一例を示す構成図
である。
【図８】従来の信号読み取りの説明図である。
【符号の説明】
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…信号ピット列の反射光の結像 Ｅｘ、Ｅ1 〜Ｅn …受光素子 ｖ…光ディスクの記録面と光ピックアップ装置の相対速
度 ｓ…受光素子の走査速度 １０…光ディスク １１、１１ａ、Ｔ…信号トラック １２…ピット １３…１情報クロック Ｓ…光スポット Ｐ…１信号ピット列 ２１…線状光源 ２２…ビームスプリッター ２３…対物レンズ ２４…平行平板 ２５…ＲＦ検出用光検出器 ２６…サーボ用光検出器 ４１０…走査制御回路 Ｄ…光ディスク １０１…半導体レーザー １０２…ハーフミラー １０３…対物レンズ １０４…光検出器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のピットを配列してなる所定長の信
    号ピット列を同一軌道上に配列して信号トラックを形成
    してなる記録媒体の記録信号を再生する光ピックアップ
    装置において、 上記信号ピット列に光スポットを照射する光スポット照
    射手段と、 上記光スポットによる上記信号ピット列の反射光を集光
    してその信号ピット列の線像を結像させる結像レンズ
    と、 この結像レンズの結像位置に受光部の複数の受光面を列
    状にして配設し、上記信号ピット列の反射光の線像受光
    時に上記受光部を順次走査して光電変換を行いそれぞれ
    の受光面からの信号を順次出力する走査型光検出手段
    と、を備え、 上記受光部は、上記信号ピット列の反射光の線像と交差
    している部分が走査点に一致するように、設置方向と走
    査速度が設定されており、 なおかつ、上記走査速度は、上記受光部が上記信号ピッ
    ト列間の反射光の線像を通過する時間と、上記受光部の
    上記信号ピット列の反射光の線像走査開始端から走査終
    了端までを走査する時間とが等しくなるように設定され
    ている、 ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 【請求項２】 上記信号ピット列間のピッチがｄであ
    り、 上記受光部の長さがｌであり、 上記記録媒体はその記録面が光ピックアップ装置に対し
    て相対速度ｖで移動し、 上記結像レンズは上記信号ピット列の線像を倍率ｍで結
    像させ、 上記走査型光検出手段は上記受光部を走査速度ｓ＝ｌｖ
    ／（ｍｄ）により走査することを特徴とする請求項１に
    記載の光ピックアップ装置。
  3. 【請求項３】 上記記録媒体は、複数のピットを半径方
    向に配列してなる所定長の信号ピット列を周方向の同一
    軌道上に配列して信号トラックを形成してなる光ディス
    クであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
    の光ピックアップ装置。
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