JP3583564B2 - 光ピックアップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光カードや光ディスク等の記録媒体に情報を記録したり、記録されている情報を再生するための光ピックアップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップとして、例えば、記録または再生ビームを記録媒体の所望のトラックに正確に追従させたり、情報をベリファイしながら記録したり、あるいは複数のトラックを同時に再生するために、記録媒体上に所定の位置関係で複数の光ビームをスポット状に照射し、それらの記録媒体での反射光を対応する受光素子で受光して、それぞれ所要の信号を検出するようにしたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光ピックアップにおいては、記録媒体によっては、隣接する位置にそれぞれ照射される光ビームの戻り光が、他の受光素子にも入射して互いに干渉し合うクロストークが大きくなり、これがため所要の信号を精度良く検出できないという問題がある。
【０００４】
例えば、図１３に断面図で示す光カード７１のように、樹脂よりなる基板７２上に、接着層７３、記録層７４および透明層７５を順次積層して構成される記録媒体においては、接着層７３、記録層７４および透明層７５のそれぞれの厚さが、例えば、４０μｍ、数十〜数百ｎｍおよび４００μｍとなっている。このような光カード７１に、透明層７５を通して記録層７４上に、複数の光ビームをそれぞれの反射光が干渉しないように所定の位置関係で集光させる場合、記録層７４上で隣接する光ビームの集光点が近接していると、記録層７４を透過して接着層７３と基板７２との境界面で反射される一方の光ビームの反射光が、隣接する他方の光ビームの戻り光に侵入するクロストークが生じて、所要の信号の検出に悪影響を及ぼすことになる。なお、図１３の場合、光カード７１に照射される隣接する光ビームは、透明層７５の表面でも多少反射され、その戻り光が対応する受光素子上で互いに干渉し合うことになるが、該表面は、光ビームが集光する記録層７４から十分離れており、したがって該表面での戻り光は十分拡散されることになるので、ほとんど問題にならない。
【０００５】
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたもので、記録媒体に照射される複数の光ビームの戻り光を、不所望なクロストークを生じることなく、対応する受光素子でそれぞれ受光でき、したがってそれぞれ所要の信号を常に精度良く検出できるよう適切に構成した光ピックアップを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、記録層を有する多層構造の記録媒体に対して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、収束光学系を経て前記記録媒体に複数の光ビームを照射するようにした光ピックアップにおいて、
前記複数の光ビームによって前記記録層上に形成される隣接スポットの最小間隔をＬ、
前記記録層と隣接する層の厚さおよび屈折率をそれぞれｄおよびｎ、
前記収束光学系の実効的開口数をＮＡとするとき、
【数２】
を満足するよう構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、この発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す平面図および部分側面図である。この光ピックアップは、記録用の半導体レーザ１および再生用の半導体レーザ２を用い、これら半導体レーザ１および２からの光ビームを、共通の対物レンズ３により光カード４に照射して、半導体レーザ１からの光ビームによりトラッキング制御およびフォーカシング制御を行いながら情報の記録および再生を行うものである。
【０００８】
半導体レーザ１からの光ビーム（図１において紙面に平行な直線偏光）は、コリメータレンズ５で平行光束として回折格子６に入射させ、ここで回折させて０次光（記録用ビーム）および±１次回折光（トラッキング用ビーム）の３本のビームを得、これらの光ビームをプリズム部材７に入射させる。
【０００９】
また、半導体レーザ２からの光ビーム（図１において紙面に平行な直線偏光）は、コリメータレンズ８で平行光束とした後、１／２波長板９で偏光面を９０°回転させて回折光学部材１０に入射させる。回折光学部材１０は、例えば、ガラス基板の入射側および出射側の両表面にそれぞれ形成した異なる回折格子１０ａおよび１０ｂを有し、入射側の回折格子１０ａで±１次回折光の２本のビームを得、これら２本のビームを出射側の回折格子１０ｂでそれぞれ回折させて、各々、０次光および±１次回折光の３本のビーム、したがって合計６本のビームを得るようにし、これらの光ビームをプリズム部材７に入射させる。
【００１０】
プリズム部材７は、半導体レーザ１からの光ビームと、半導体レーザ２からの光ビームとを合成する機能、および光カード４からの戻り光を往路と分離する機能を有するもので、半導体レーザ１からの光ビームが入射する面を有する第１のプリズム７ａと、半導体レーザ２からの光ビームが入射する面を有する第２のプリズム７ｂと、これら第１，第２のプリズム７ａ，７ｂの接合面に設けたビーム合成用の第１の偏光膜１１ａと、第２のプリズム７ｂの他の面に設けた往復路分離用の第２の偏光膜１１ｂとを有する。なお、第１の偏光膜１１ａは、例えば、Ｐ偏光透過率Ｔｐが１００％、Ｓ偏光反射率Ｒｓが１００パーセントとし、第２の偏光膜１１ｂは、例えば、Ｔｐ＝７０％、Ｒｓ＝６０％とする。
【００１１】
回折格子６を経た半導体レーザ１からの光ビームは、第１のプリズム７ａを経て第１の偏光膜１１ａにＰ偏光で入射させて、該第１の偏光膜１１ａを透過させる。また、回折光学部材１０を経た半導体レーザ２からの光ビームは、第２のプリズム７ｂを経て第１の偏光膜１１ａにＳ偏光で入射させて、該第１の偏光膜１１ａで反射させる。これにより、第１の偏光膜１１ａで、半導体レーザ１からの光ビームと、半導体レーザ２からの光ビームとをほぼ同一光路となるように合成して、それらの光ビームを第２の偏光膜１１ｂから出射させる。
【００１２】
この実施形態では、半導体レーザ１，２からそれぞれ出射される光ビームの波長変動、特に、半導体レーザ１を再生パワーと記録パワーとに変化させることにより生じるその出射光の波長変動や、周囲温度の変化によるプリズム部材７と空気との屈折率比の変化によって、光カード４上に形成される半導体レーザ１からの光ビームによるスポット、および半導体レーザ２からの光ビームによるスポットと、トラックとの相対的位置関係がずれるのを防止するため、回折格子６を経た半導体レーザ１からの光ビーム、および回折光学部材１０を経た半導体レーザ２からの光ビームを、プリズム部材７でそれぞれビーム整形しないようにする。このため、プリズム部材７を、内部の光線が直線となるように展開したとき、光ビームが入射する表面と出射する表面とが平行となるように構成する。
【００１３】
プリズム部材７の第２の偏光膜１１ｂから出射される光ビームは、立ち上げミラー１２により、図１において紙面垂直方向に反射させて、図２に示すように、対物レンズ３により光カード４上に照射する。
【００１４】
また、光カード４で反射される戻り光は、対物レンズ３および立ち上げミラー１２を経てプリズム部材７の第２の偏光膜１１ｂに入射させ、ここで往路と分離される戻り光を、集光レンズ１３を経て、光軸に対して４５°（トラック方向に対しても４５°）傾けて配置した平行平板１４に収束光として入射させて、該平行平板１４を屈折透過させ、これによりフォーカスエラー検出のための非点収差を発生させて、凹レンズ１５を経て光検出器１６に入射させる。
【００１５】
図３は、この実施形態において、光カード４上に形成される半導体レーザ１からの光ビームによるスポット、および半導体レーザ２からの光ビームによるスポットとトラックとの相対的位置関係を示すものである。図３において、スポット２１ａ〜２１ｃは、半導体レーザ１からの光ビームによるスポットで、スポット２１ａは、回折格子６の０次光によるスポットを示し、スポット２１ｂ，２１ｃは、回折格子６の±１次回折光によるスポットをそれぞれ示す。
【００１６】
また、スポット２２ａ〜２２ｆは、半導体レーザ２からの光ビームによるスポットを示す。ここで、スポット２２ａ〜２２ｃは、回折格子１０ａの、例えば＋１次回折光を、回折格子１０ｂで０次光と±１次回折光とに分離したそれぞれの光ビームによるスポットで、スポット２２ａが０次光によるスポットを、スポット２２ｂ，２２ｃが±１次回折光によるスポットをそれぞれ示す。同様に、スポット２２ｄ〜２２ｆは、回折格子１０ａの−１次回折光を、回折格子１０ｂで０次光と±１次回折光とに分離したそれぞれの光ビームによるスポットで、スポット２２ｄが０次光のスポットを、スポット２２ｅ，２２ｆが±１次回折光のスポットをそれぞれ示す。
【００１７】
すなわち、半導体レーザ１からの光ビームによるスポット２１ａ〜２１ｃは、トラッキング制御によりスポット２１ａが、光カード４の所望のトラック４ａ上に位置している状態で、スポット２２ｂ，２２ｃが、所望のトラック４ａから前後に数トラック離れたガイドトラック４ｂの一方の側のエッジおよび他方の側のエッジに位置するようにする。
【００１８】
また、半導体レーザ２からの光ビームによるスポット２２ａ〜２２ｃは、スポット２１ａが位置する所望のトラック４ａを含む一方の側の順次の３つのトラック上に位置するようにし、スポット２２ｄ〜２２ｆは、スポット２１ａが位置する所望のトラック４ａを含む他方の側の順次の３つのトラック上に位置するようにする。
【００１９】
このようにして、情報の記録モードでは、半導体レーザ１から、記録すべき情報に応じて所定の再生パワーから記録パワーに変化する光ビームを放射させ、半導体レーザ２からは所定の再生パワーの光ビームを放射させて、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光に基づいてトラッキング制御を行うと共に、光カード４の移動方向に応じて、例えば、先行スポット２２ｃまたは２２ｅで、記録すべきトラックのブランクチェックや欠陥検出を行いながら、スポット２１ａで所望のトラック４ａに情報を記録し、その記録した情報を後方スポット２２ｅまたは２２ｃからの戻り光に基づいてベリファイする。
【００２０】
また、情報の再生モードでは、半導体レーザ１および２からそれぞれ所定の再生パワーの光ビームを放射させ、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光に基づいてトラッキング制御を行いながら、スポット２２ａ〜２２ｃおよびスポット２２ｄ〜２２ｆからの戻り光に基づいて、５本のトラックを同時に再生するマルチトラックリードを行う。なお、スポット２２ｃおよび２２ｅは、同一トラック４ａ上に位置するので、当該トラック４ａは、そのいずれか一方のスポットからの戻り光に基づいて再生する。
【００２１】
図４は、図１に示す光検出器１６の受光面の構成を示す平面図である。この光検出器１６は、図３に示したスポット２１ａからの戻り光を受光する受光部２５と、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２６ａ，２６ｂと、スポット２２ａ〜２２ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２７ａ〜２７ｃと、スポット２２ｄ〜２２ｆからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２７ｄ〜２７ｆとを、同一半導体基板上に形成して構成する。なお、受光部２５は、４分割した受光領域２５ａ〜２５ｄをもって構成する。
【００２２】
このようにして、受光部２５の４分割受光領域２５ａ〜２５ｄの出力に基づいて、非点収差法により、対物レンズ３をフォーカス制御するためのフォーカスエラー信号Ｆｏを得る。すなわち、受光領域２５ａ〜２５ｄの出力を、それぞれＩ２５ａ 〜Ｉ２５ｄ とするとき、
Ｆｏ＝（Ｉ２５ａ ＋Ｉ２５Ｃ ）−（Ｉ２５ｂ ＋Ｉ２５ｄ ）
によってフォーカスエラー信号Ｆｏを得る。
【００２３】
また、受光領域２６ａ，２６ｂの出力に基づいて、３ビーム法により、対物レンズ３をトラッキング制御するためのトラッキングエラー信号Ｔｒを得る。すなわち、受光領域２６ａ，２６ｂの出力を、それぞれＩ２６ａ ，Ｉ２６ｂ とするとき、
Ｔｒ＝Ｉ２６ａ −Ｉ２６ｂ
によってトラッキングエラー信号Ｔｒを得る。
【００２４】
さらに、受光領域２７ａ〜２７ｆの出力に基づいて、順次の５本のトラックを同時に再生する。なお、図３において説明したように、スポット２２ｃおよび２２ｅは、同一トラック４ａ上に位置するので、当該トラック４ａは、上述したように、再生においては、そのいずれか一方のスポットからの戻り光を受光する受光領域の出力に基づいて再生し、記録においては、例えば、先行スポットからの戻り光を受光する受光領域からの出力に基づいてトラック４ａのブランクチェックや欠陥検出を行い、後方スポットからの戻り光を受光する受光領域からの出力に基づいてベリファイする。
【００２５】
なお、上述したように、記録用のスポット２１ａからの戻り光でフォーカスエラー信号を検出する場合には、受光部２５に入射する光量が、他の受光領域に入射する光量に比べて十数倍も大きくなり、受光部２５を構成する４分割受光領域２５ａ〜２５ｄの出力のピーク値が、他の受光領域の出力のピーク値よりも大きくなる。このため、例えば、複数のＩ／Ｖ変換回路を集積したＩ／Ｖ変換器で、複数の受光領域の出力電流をそれぞれ電圧に同時に変換する場合には、Ｉ／Ｖ変換器として、ダイナミックレンジの非常に広いものが必要となり、コスト面で好ましくない。
【００２６】
そこで、この実施形態では、各受光領域の出力のピーク値がほぼ等しくなるように、例えば、図４に示すように、光検出器１６の受光部２５の表面に光減衰層２８を設ける。このようにすれば、Ｉ／Ｖ変換器として、ダイナミックレンジの狭いものが使用可能となるので、コスト面で有利となる。なお、光検出器１６自体に光減衰層を設ける代わりに、相対的に強度が高い戻り光が入射する光路中に光の強度を低下させる光減衰部材、例えば、色ガラスフィルタ、回折格子、誘電体膜や金属膜を蒸着した半透過板等を設けるようにしてもよい。
【００２７】
ところで、図３に示したように、光カード４に複数の光ビーム（図３の場合は合計９本）を照射して、それぞれの戻り光を対応する受光素子で受光する場合には、所定の光ビームの戻り光を受光する受光素子に、他の光ビームの戻り光が入射するクロストークが生じて、所要の信号の検出に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、図１３において説明したように、光カード４が、基板上に接着層、記録層および透明層を順次積層して構成されている場合には、記録層上に集光する光ビームが、記録層を透過してその下層にある接着層と基板との境界面で反射され、その反射光が隣接する光ビームの戻り光に侵入するクロストークが生じる。
【００２８】
そこで、この実施形態では、光カード４が、例えば図１３と同様に構成されている場合において、図５に示すように、記録層３１上にスポットＳ１を形成する光ビームによる、接着層３２と基板３３との境界面での反射光が、スポットＳ１に最も隣接して記録層３１上に形成される他の光ビームによるスポットＳ２に入射しないようにする。すなわち、記録層３１上でのスポットＳ１とＳ２との間隔をＬ、光ビームがスポットＳ１を形成する位置から接着層３２と基板３３との境界面で反射されて再び記録層３１に入射する位置までの間隔をＤとするとき、Ｌ＞Ｄとする。ここで、Ｄは、接着層３２の厚さをｄ、屈折率をｎ、入射角をθとすると、Ｄ＝ ｔａｎθ×２×ｄで与えられる。また、θは、対物レンズ３を経て光カード４に入射する光束の実効的開口数をＮＡとすると、θ＝ ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）、で与えられので、
【数３】
を満足するように構成する。
【００２９】
このように構成すれば、例えば、記録に用いるスポット２１ａが複数のスポットのなかで最も高パワーで、周辺スポットの媒体反射光を受光する素子への影響が最も大きいことから、スポット２１ａからの影響を例にとると、図３において、スポット２１ａを形成する光ビームの不所望な戻り光が、スポット２１ｂ，２１ｃ，２２ａ〜２２ｆを形成する光ビームの戻り光を受光する受光素子２６ａ，２６ｂ，２７ａ〜２７ｆに入射することがなくなる。したがって、各受光素子の出力が不所望に変調されることなく、それぞれ所要の信号を精度良く検出することができる。
【００３０】
なお、上記の条件を満たすには、例えば、回折格子６や回折光学部材１０として回折角の大きいものを用いたり、対物レンズ３として焦点距離の長いものを用いれば良いが、回折角を大きくし過ぎると、対物レンズ３の収差が大きくなったり、対物レンズ３での光束のケラレが生じることになり、また、対物レンズ３のＮＡを確保して焦点距離を長くすると、対物レンズ３を含む光学系全体が大きくなって装置全体が大型化することになるので、これらのことを考慮して、隣接スポット間隔Ｌが、最小値で上記条件を満たすようにする。
【００３１】
さらに、この実施形態では、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、上記のクロストークによる悪影響をより有効に除去するため、光カード４上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が集光レンズ１３および平行平板１４による非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成する。
【００３２】
例えば、図６に示すように、媒体上に０次光のスポットＢ０ と、ｘ方向の±１次回折光のスポットＢ＋１ｘ ，Ｂ−１ｘ と、ｙ方向の±１次回折光のスポットＢ＋１ｙ ，Ｂ−１ｙ とが形成されるとする。ここで、ｘ方向の回折角θｘ およびｙ方向の回折角θｙ は等しく、したがってスポットＢ＋１ｘ ，Ｂ−１ｘ の間隔と、スポットＢ＋１ｙ ，Ｂ−１ｙ の間隔とが等しくなっている。これらのスポットの戻り光を、対物レンズ（図示せず）を経て、図７（ａ），（ｂ）に示すように、集光レンズ３５およびｘ方向に収束作用を有するシリンドリカルレンズ３６を有する非点収差光学系により集光させると、対物レンズが媒体に対して合焦している状態では、非点収差光学系の前側焦点と後側焦点との中間の平面３７では、図８に示すような位置関係でそれぞれ最小錯乱円のスポットが形成されることになる。なお、図８では、図６に示す媒体上のスポットに対応するスポットを、同一符号に「′」を付して示してある。したがって、合焦状態で最小錯乱円が形成される平面３７にそれぞれの光検出器の受光面を配置すれば、各スポットの戻り光を有効に分離して受光することができる。
【００３３】
しかしながら、対物レンズの媒体に対する焦点ずれが起こると、平面３７上に形成される各スポットは、焦点ずれの方向に応じて長軸方向が互いに反対方向に回転する楕円形となる。さらに、図７（ａ），（ｂ）から明らかなように、ｘ方向の回折角θｘ とｙ方向の回折角θｙ とが等しいにもかかわらず、平面３７上での回折スポットどうしの間隔はｙ方向の方が小さく、ｘ方向の方が大きくなる。この関係は、シリンドリカルレンズ３６を光軸回りに９０°回転して配置すると逆の関係、すなわちｘ方向の方が小さく、ｙ方向の方が大きくなる。つまり、光検出器上では、非点収差光学系の集光パワーのより大きい軸、図８ではｘ軸の方向に回折される±１次回折光のスポット間隔の方が、それと直交する方向に回折される±１次回折光のスポット間隔よりも大きくなる。この場合、光検出器上での回折スポットどうしの間隔が、スポット直径の２倍よりも小さくなると、０次光および±１次回折光の各スポットが光検出器上で互いに干渉して、クロストークを生じることになる。
【００３４】
そこで、この実施形態では、上述したように、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、光カード４上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するようにする。このように構成すれば、図３において、例えば、光カード４上でのスポット２１ａ〜２１ｃ，２２ｂ，２２ｆは、スポット２２ｂ，２２ｆの間隔が狭く、スポット２１ｂ，２１ｃの間隔が広いが、光検出器１６上では、図９に示すように、スポット２２ｂ，２２ｆに対応するスポット２２ｂ′，２２ｆ′の間隔が少し広がり、スポット２１ｂ，２１ｃに対応するスポット２１ｂ′，２１ｃ′の間隔が少し狭くなる。しかも、各スポット２１ａ′〜２１ｃ′，２２ｂ′，２２ｆ′は、非点収差光学系の近側では、実線で示すように、光カード４上で最も隣接するスポット２２ｂ，２２ｆの方向に短軸を有する楕円形となり、非点収差光学系の遠側では、破線で示すように、逆にスポット２２ｂ，２２ｆの方向に長軸を有する楕円形となるので、光検出器１６上でスポットどうしが重なり合うことがなくなる。なお、図９において、スポット２１ａ′は、光カード４上のスポット２１ａに対応する光検出器１６上でのスポットを示す。
【００３５】
したがって、上述したように、記録層３１上での隣接スポットＳ１，Ｓ２の間隔Ｌを、最小値でＬ＞Ｄの条件を満たすようにして、すなわち、回折格子６や回折光学部材１０の回折角を必要以上大きくしたり、対物レンズ３の焦点距離を長くすることなく、小型な構成で、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、光カード４に照射される複数の光ビームの戻り光を、光検出器１６のそれぞれ対応する受光素子で有効に分離して受光することができ、不所望なクロストークの発生を有効に防止することができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、記録用の半導体レーザ１からの光ビームを用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行うようにしたが、図１において、３ビーム用の回折格子６を１／２波長板９と回折光学部材１０との間の光路中に配置して、再生用の半導体レーザ２からの光ビームを用いてトラッキング制御を行い、記録用の半導体レーザ１からの光ビームでフォーカス制御を行うようにすることもできる。また、この発明は、上述したマルチトラックリード・１トラックライトに限らず、１トラックリード・ライト、マルチトラックリードオンリーあるいは１トラックリードオンリーの場合にも有効に適用することができる。
【００３７】
図１０は、この発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示すもので、１トラックリード・ライトに構成したものである。この実施形態では、記録／再生用の半導体レーザ４１から出射される光ビームを、コリメータレンズ４２で平行光束としたのち、回折格子４３に入射させて、１本の記録／再生用のメインビーム（０次光）と、２本のトラッキング用のサブビーム（±１次回折光）とを得る。これら３本のビームは、往路と復路とを分離する平板プリズム４４および立ち上げミラー４５を経て、図示しない対物レンズにより光カード上にスポット状に照射する。
【００３８】
光カードで反射される戻り光は、対物レンズおよび立ち上げミラー４５を経て平板プリズム４４に入射させ、ここで反射されて往路と分離される戻り光を、上述した実施形態の場合と同様に、集光レンズ４６、平行平板４７および凹レンズ４８を経て光検出器４９で受光するようにする。
【００３９】
図１１は、この実施形態において、光カード上に形成される半導体レーザ４１からの光ビームによるスポットとトラックとの相対的位置関係を示すものである。図１１において、光カード５０上のスポット５１ａはメインビームによるスポットを示し、スポット５１ｂおよび５１ｃは、２本のサブビームによるスポットを示す。スポット５１ａ〜５１ｃは、トラッキング制御によりスポット５１ａが、光カード５０の所望のトラック５０ａ上に位置している状態で、スポット５１ｂ，５１ｃが、所望のトラック５０ａから前後に数トラック離れたガイドトラック５０ｂの一方の側のエッジおよび他方の側のエッジに位置するようにする。なお、この実施形態においても、隣接するスポット間隔Ｌは、図５で説明したように、Ｌ＞Ｄを満たすようにする。
【００４０】
図１２は、図１０に示す光検出器４９の受光面の構成を示す平面図である。この光検出器４９は、図１１に示したスポット５１ａからの戻り光を受光する受光部５２と、スポット５１ｂ，５１ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光素子５３ａ，５３ｂとを、同一半導体基板上に形成して構成する。なお、受光部５２は、４分割した受光素子５４ａ〜５４ｄをもって構成する。この実施形態においても、光カード上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が集光レンズ４６および平行平板４７による非点収差光学系によって近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成する。
【００４１】
このようにして、上述した実施形態の場合と同様に、受光部５２の４分割受光素子５４ａ〜５４ｄの出力に基づいて、非点収差法により対物レンズをフォーカス制御するためのフォーカスエラー信号を得、受光素子５３ａ，５３ｂの出力に基づいて、３ビーム法により対物レンズをトラッキング制御するためのトラッキングエラー信号を得ながら、記録モードにおいては、スポット５１ａの光パワーを再生パワーから記録情報に応じて記録パワーに変調して、該スポット５１ａが位置するトラック５０ａに情報を記録し、再生モードにおいては、スポット５１ａの光パワーを再生パワーとして、該スポット５１ａが位置するトラック５０ａに記録されている情報を、４分割受光素子５４ａ〜５４ｄの出力の和に基づいて再生する。
【００４２】
したがって、この実施形態においても、回折格子４３の回折角を必要以上大きくしたり、対物レンズの焦点距離を長くすることなく、小型な構成で、対物レンズのフォーカス制御範囲において、光カードに照射される３本の光ビームの戻り光を、光検出器４９のそれぞれ対応する受光素子で有効に分離して受光することができ、不所望なクロストークの発生を有効に防止することができる。
【００４３】
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、非点収差光学系を集光レンズと平行平板とをもって構成したが、シリンドリカルレンズやトーリックレンズ等の他の光学素子を用いて構成することもできる。また、図１０に示す光ピックアップにおいて、半導体レーザ４１を図１に示した半導体レーザ２と同様の再生用のものに変更して、１トラックリードオンリーのピックアップを構成することもできる。さらに、この発明は、光カードに限らず、光ディスク等の他の記録媒体に対して情報の記録や再生を行うピックアップにも有効に適用することができる。
【００４４】
付記項
１．記録媒体に対して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、収束光学系を経て前記記録媒体に複数の光ビームをスポット状に照射し、該記録媒体で反射されるそれぞれの戻り光を非点収差光学系を経て対応する光検出器で受光して、その少なくとも一つの光検出器の出力に基づいて非点収差法により、前記収束光学系と前記記録媒体との相対的位置ずれを表すフォーカスエラー信号を検出するようにした光ピックアップにおいて、
前記記録媒体上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が前記非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成したことを特徴とする光ピックアップ。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、記録媒体に照射される複数の光ビームの戻り光を、不所望なクロストークを生じることなく、対応する受光素子でそれぞれ受光できるようにしたので、それぞれの戻り光に基づいて所要の信号を常に精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の部分側面図である。
【図３】図１に示す実施形態における光カード上でのビームスポットとトラックとの相対的位置関係を示す図である。
【図４】図１に示す光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図５】図１において、光カード上での隣接スポット間隔の条件を説明するための図である。
【図６】媒体上での複数のビームスポットの配置例を示す図である。
【図７】図６に示すビームスポットの戻り光を非点収差を与えて集光する場合の非点収差光学系による集光状態を説明するための図である。
【図８】図７に示す非点収差光学系による各戻り光の最小錯乱円の形成状態を示す図である。
【図９】図１において、光検出器に入射する戻り光のビーム形状を説明するための図である。
【図１０】この発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１０に示す実施形態における光カード上でのビームスポットとトラックとの相対的位置関係を示す図である。
【図１２】図１０に示す光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図１３】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２ 半導体レーザ
３ 対物レンズ
４ 光カード
５，８ コリメータレンズ
６ 回折格子
７ プリズム部材
９ １／２波長板
１０ 回折光学部材
１１ａ，１１ｂ 偏光膜
１３ 集光レンズ
１４ 平行平板
１５ 凹レンズ
１６ 光検出器
３１ 記録層
３２ 接着層
３３ 基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、光カードや光ディスク等の記録媒体に情報を記録したり、記録されている情報を再生するための光ピックアップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップとして、例えば、記録または再生ビームを記録媒体の所望のトラックに正確に追従させたり、情報をベリファイしながら記録したり、あるいは複数のトラックを同時に再生するために、記録媒体上に所定の位置関係で複数の光ビームをスポット状に照射し、それらの記録媒体での反射光を対応する受光素子で受光して、それぞれ所要の信号を検出するようにしたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光ピックアップにおいては、記録媒体によっては、隣接する位置にそれぞれ照射される光ビームの戻り光が、他の受光素子にも入射して互いに干渉し合うクロストークが大きくなり、これがため所要の信号を精度良く検出できないという問題がある。
【０００４】
例えば、図１３に断面図で示す光カード７１のように、樹脂よりなる基板７２上に、接着層７３、記録層７４および透明層７５を順次積層して構成される記録媒体においては、接着層７３、記録層７４および透明層７５のそれぞれの厚さが、例えば、４０μｍ、数十〜数百ｎｍおよび４００μｍとなっている。このような光カード７１に、透明層７５を通して記録層７４上に、複数の光ビームをそれぞれの反射光が干渉しないように所定の位置関係で集光させる場合、記録層７４上で隣接する光ビームの集光点が近接していると、記録層７４を透過して接着層７３と基板７２との境界面で反射される一方の光ビームの反射光が、隣接する他方の光ビームの戻り光に侵入するクロストークが生じて、所要の信号の検出に悪影響を及ぼすことになる。なお、図１３の場合、光カード７１に照射される隣接する光ビームは、透明層７５の表面でも多少反射され、その戻り光が対応する受光素子上で互いに干渉し合うことになるが、該表面は、光ビームが集光する記録層７４から十分離れており、したがって該表面での戻り光は十分拡散されることになるので、ほとんど問題にならない。
【０００５】
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたもので、記録媒体に照射される複数の光ビームの戻り光を、不所望なクロストークを生じることなく、対応する受光素子でそれぞれ受光でき、したがってそれぞれ所要の信号を常に精度良く検出できるよう適切に構成した光ピックアップを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、記録層を有する多層構造の記録媒体に対して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、収束光学系を経て前記記録媒体に複数の光ビームを照射するようにした光ピックアップにおいて、
前記複数の光ビームによって前記記録層上に形成される隣接スポットの最小間隔をＬ、
前記記録層と隣接する層の厚さおよび屈折率をそれぞれｄおよびｎ、
前記収束光学系の実効的開口数をＮＡとするとき、
【数２】
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、この発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す平面図および部分側面図である。この光ピックアップは、記録用の半導体レーザ１および再生用の半導体レーザ２を用い、これら半導体レーザ１および２からの光ビームを、共通の対物レンズ３により光カード４に照射して、半導体レーザ１からの光ビームによりトラッキング制御およびフォーカシング制御を行いながら情報の記録および再生を行うものである。
【０００８】
半導体レーザ１からの光ビーム（図１において紙面に平行な直線偏光）は、コリメータレンズ５で平行光束として回折格子６に入射させ、ここで回折させて０次光（記録用ビーム）および±１次回折光（トラッキング用ビーム）の３本のビームを得、これらの光ビームをプリズム部材７に入射させる。
【０００９】
また、半導体レーザ２からの光ビーム（図１において紙面に平行な直線偏光）は、コリメータレンズ８で平行光束とした後、１／２波長板９で偏光面を９０°回転させて回折光学部材１０に入射させる。回折光学部材１０は、例えば、ガラス基板の入射側および出射側の両表面にそれぞれ形成した異なる回折格子１０ａおよび１０ｂを有し、入射側の回折格子１０ａで±１次回折光の２本のビームを得、これら２本のビームを出射側の回折格子１０ｂでそれぞれ回折させて、各々、０次光および±１次回折光の３本のビーム、したがって合計６本のビームを得るようにし、これらの光ビームをプリズム部材７に入射させる。
【００１０】
プリズム部材７は、半導体レーザ１からの光ビームと、半導体レーザ２からの光ビームとを合成する機能、および光カード４からの戻り光を往路と分離する機能を有するもので、半導体レーザ１からの光ビームが入射する面を有する第１のプリズム７ａと、半導体レーザ２からの光ビームが入射する面を有する第２のプリズム７ｂと、これら第１，第２のプリズム７ａ，７ｂの接合面に設けたビーム合成用の第１の偏光膜１１ａと、第２のプリズム７ｂの他の面に設けた往復路分離用の第２の偏光膜１１ｂとを有する。なお、第１の偏光膜１１ａは、例えば、Ｐ偏光透過率Ｔｐが１００％、Ｓ偏光反射率Ｒｓが１００パーセントとし、第２の偏光膜１１ｂは、例えば、Ｔｐ＝７０％、Ｒｓ＝６０％とする。
【００１１】
回折格子６を経た半導体レーザ１からの光ビームは、第１のプリズム７ａを経て第１の偏光膜１１ａにＰ偏光で入射させて、該第１の偏光膜１１ａを透過させる。また、回折光学部材１０を経た半導体レーザ２からの光ビームは、第２のプリズム７ｂを経て第１の偏光膜１１ａにＳ偏光で入射させて、該第１の偏光膜１１ａで反射させる。これにより、第１の偏光膜１１ａで、半導体レーザ１からの光ビームと、半導体レーザ２からの光ビームとをほぼ同一光路となるように合成して、それらの光ビームを第２の偏光膜１１ｂから出射させる。
【００１２】
この実施形態では、半導体レーザ１，２からそれぞれ出射される光ビームの波長変動、特に、半導体レーザ１を再生パワーと記録パワーとに変化させることにより生じるその出射光の波長変動や、周囲温度の変化によるプリズム部材７と空気との屈折率比の変化によって、光カード４上に形成される半導体レーザ１からの光ビームによるスポット、および半導体レーザ２からの光ビームによるスポットと、トラックとの相対的位置関係がずれるのを防止するため、回折格子６を経た半導体レーザ１からの光ビーム、および回折光学部材１０を経た半導体レーザ２からの光ビームを、プリズム部材７でそれぞれビーム整形しないようにする。このため、プリズム部材７を、内部の光線が直線となるように展開したとき、光ビームが入射する表面と出射する表面とが平行となるように構成する。
【００１３】
プリズム部材７の第２の偏光膜１１ｂから出射される光ビームは、立ち上げミラー１２により、図１において紙面垂直方向に反射させて、図２に示すように、対物レンズ３により光カード４上に照射する。
【００１４】
また、光カード４で反射される戻り光は、対物レンズ３および立ち上げミラー１２を経てプリズム部材７の第２の偏光膜１１ｂに入射させ、ここで往路と分離される戻り光を、集光レンズ１３を経て、光軸に対して４５°（トラック方向に対しても４５°）傾けて配置した平行平板１４に収束光として入射させて、該平行平板１４を屈折透過させ、これによりフォーカスエラー検出のための非点収差を発生させて、凹レンズ１５を経て光検出器１６に入射させる。
【００１５】
図３は、この実施形態において、光カード４上に形成される半導体レーザ１からの光ビームによるスポット、および半導体レーザ２からの光ビームによるスポットとトラックとの相対的位置関係を示すものである。図３において、スポット２１ａ〜２１ｃは、半導体レーザ１からの光ビームによるスポットで、スポット２１ａは、回折格子６の０次光によるスポットを示し、スポット２１ｂ，２１ｃは、回折格子６の±１次回折光によるスポットをそれぞれ示す。
【００１６】
また、スポット２２ａ〜２２ｆは、半導体レーザ２からの光ビームによるスポットを示す。ここで、スポット２２ａ〜２２ｃは、回折格子１０ａの、例えば＋１次回折光を、回折格子１０ｂで０次光と±１次回折光とに分離したそれぞれの光ビームによるスポットで、スポット２２ａが０次光によるスポットを、スポット２２ｂ，２２ｃが±１次回折光によるスポットをそれぞれ示す。同様に、スポット２２ｄ〜２２ｆは、回折格子１０ａの−１次回折光を、回折格子１０ｂで０次光と±１次回折光とに分離したそれぞれの光ビームによるスポットで、スポット２２ｄが０次光のスポットを、スポット２２ｅ，２２ｆが±１次回折光のスポットをそれぞれ示す。
【００１７】
すなわち、半導体レーザ１からの光ビームによるスポット２１ａ〜２１ｃは、トラッキング制御によりスポット２１ａが、光カード４の所望のトラック４ａ上に位置している状態で、スポット２２ｂ，２２ｃが、所望のトラック４ａから前後に数トラック離れたガイドトラック４ｂの一方の側のエッジおよび他方の側のエッジに位置するようにする。
【００１８】
また、半導体レーザ２からの光ビームによるスポット２２ａ〜２２ｃは、スポット２１ａが位置する所望のトラック４ａを含む一方の側の順次の３つのトラック上に位置するようにし、スポット２２ｄ〜２２ｆは、スポット２１ａが位置する所望のトラック４ａを含む他方の側の順次の３つのトラック上に位置するようにする。
【００１９】
このようにして、情報の記録モードでは、半導体レーザ１から、記録すべき情報に応じて所定の再生パワーから記録パワーに変化する光ビームを放射させ、半導体レーザ２からは所定の再生パワーの光ビームを放射させて、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光に基づいてトラッキング制御を行うと共に、光カード４の移動方向に応じて、例えば、先行スポット２２ｃまたは２２ｅで、記録すべきトラックのブランクチェックや欠陥検出を行いながら、スポット２１ａで所望のトラック４ａに情報を記録し、その記録した情報を後方スポット２２ｅまたは２２ｃからの戻り光に基づいてベリファイする。
【００２０】
また、情報の再生モードでは、半導体レーザ１および２からそれぞれ所定の再生パワーの光ビームを放射させ、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光に基づいてトラッキング制御を行いながら、スポット２２ａ〜２２ｃおよびスポット２２ｄ〜２２ｆからの戻り光に基づいて、５本のトラックを同時に再生するマルチトラックリードを行う。なお、スポット２２ｃおよび２２ｅは、同一トラック４ａ上に位置するので、当該トラック４ａは、そのいずれか一方のスポットからの戻り光に基づいて再生する。
【００２１】
図４は、図１に示す光検出器１６の受光面の構成を示す平面図である。この光検出器１６は、図３に示したスポット２１ａからの戻り光を受光する受光部２５と、スポット２１ｂ，２１ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２６ａ，２６ｂと、スポット２２ａ〜２２ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２７ａ〜２７ｃと、スポット２２ｄ〜２２ｆからの戻り光をそれぞれ受光する受光領域２７ｄ〜２７ｆとを、同一半導体基板上に形成して構成する。なお、受光部２５は、４分割した受光領域２５ａ〜２５ｄをもって構成する。
【００２２】
このようにして、受光部２５の４分割受光領域２５ａ〜２５ｄの出力に基づいて、非点収差法により、対物レンズ３をフォーカス制御するためのフォーカスエラー信号Ｆｏを得る。すなわち、受光領域２５ａ〜２５ｄの出力を、それぞれＩ２５ａ 〜Ｉ２５ｄ とするとき、
Ｆｏ＝（Ｉ２５ａ ＋Ｉ２５Ｃ ）−（Ｉ２５ｂ ＋Ｉ２５ｄ ）
によってフォーカスエラー信号Ｆｏを得る。
【００２３】
また、受光領域２６ａ，２６ｂの出力に基づいて、３ビーム法により、対物レンズ３をトラッキング制御するためのトラッキングエラー信号Ｔｒを得る。すなわち、受光領域２６ａ，２６ｂの出力を、それぞれＩ２６ａ ，Ｉ２６ｂ とするとき、
Ｔｒ＝Ｉ２６ａ −Ｉ２６ｂ
によってトラッキングエラー信号Ｔｒを得る。
【００２４】
さらに、受光領域２７ａ〜２７ｆの出力に基づいて、順次の５本のトラックを同時に再生する。なお、図３において説明したように、スポット２２ｃおよび２２ｅは、同一トラック４ａ上に位置するので、当該トラック４ａは、上述したように、再生においては、そのいずれか一方のスポットからの戻り光を受光する受光領域の出力に基づいて再生し、記録においては、例えば、先行スポットからの戻り光を受光する受光領域からの出力に基づいてトラック４ａのブランクチェックや欠陥検出を行い、後方スポットからの戻り光を受光する受光領域からの出力に基づいてベリファイする。
【００２５】
なお、上述したように、記録用のスポット２１ａからの戻り光でフォーカスエラー信号を検出する場合には、受光部２５に入射する光量が、他の受光領域に入射する光量に比べて十数倍も大きくなり、受光部２５を構成する４分割受光領域２５ａ〜２５ｄの出力のピーク値が、他の受光領域の出力のピーク値よりも大きくなる。このため、例えば、複数のＩ／Ｖ変換回路を集積したＩ／Ｖ変換器で、複数の受光領域の出力電流をそれぞれ電圧に同時に変換する場合には、Ｉ／Ｖ変換器として、ダイナミックレンジの非常に広いものが必要となり、コスト面で好ましくない。
【００２６】
そこで、この実施形態では、各受光領域の出力のピーク値がほぼ等しくなるように、例えば、図４に示すように、光検出器１６の受光部２５の表面に光減衰層２８を設ける。このようにすれば、Ｉ／Ｖ変換器として、ダイナミックレンジの狭いものが使用可能となるので、コスト面で有利となる。なお、光検出器１６自体に光減衰層を設ける代わりに、相対的に強度が高い戻り光が入射する光路中に光の強度を低下させる光減衰部材、例えば、色ガラスフィルタ、回折格子、誘電体膜や金属膜を蒸着した半透過板等を設けるようにしてもよい。
【００２７】
ところで、図３に示したように、光カード４に複数の光ビーム（図３の場合は合計９本）を照射して、それぞれの戻り光を対応する受光素子で受光する場合には、所定の光ビームの戻り光を受光する受光素子に、他の光ビームの戻り光が入射するクロストークが生じて、所要の信号の検出に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、図１３において説明したように、光カード４が、基板上に接着層、記録層および透明層を順次積層して構成されている場合には、記録層上に集光する光ビームが、記録層を透過してその下層にある接着層と基板との境界面で反射され、その反射光が隣接する光ビームの戻り光に侵入するクロストークが生じる。
【００２８】
そこで、この実施形態では、光カード４が、例えば図１３と同様に構成されている場合において、図５に示すように、記録層３１上にスポットＳ１を形成する光ビームによる、接着層３２と基板３３との境界面での反射光が、スポットＳ１に最も隣接して記録層３１上に形成される他の光ビームによるスポットＳ２に入射しないようにする。すなわち、記録層３１上でのスポットＳ１とＳ２との間隔をＬ、光ビームがスポットＳ１を形成する位置から接着層３２と基板３３との境界面で反射されて再び記録層３１に入射する位置までの間隔をＤとするとき、Ｌ＞Ｄとする。ここで、Ｄは、接着層３２の厚さをｄ、屈折率をｎ、入射角をθとすると、Ｄ＝ ｔａｎθ×２×ｄで与えられる。また、θは、対物レンズ３を経て光カード４に入射する光束の実効的開口数をＮＡとすると、θ＝ ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）、で与えられので、
【数３】
【００２９】
このように構成すれば、例えば、記録に用いるスポット２１ａが複数のスポットのなかで最も高パワーで、周辺スポットの媒体反射光を受光する素子への影響が最も大きいことから、スポット２１ａからの影響を例にとると、図３において、スポット２１ａを形成する光ビームの不所望な戻り光が、スポット２１ｂ，２１ｃ，２２ａ〜２２ｆを形成する光ビームの戻り光を受光する受光素子２６ａ，２６ｂ，２７ａ〜２７ｆに入射することがなくなる。したがって、各受光素子の出力が不所望に変調されることなく、それぞれ所要の信号を精度良く検出することができる。
【００３０】
なお、上記の条件を満たすには、例えば、回折格子６や回折光学部材１０として回折角の大きいものを用いたり、対物レンズ３として焦点距離の長いものを用いれば良いが、回折角を大きくし過ぎると、対物レンズ３の収差が大きくなったり、対物レンズ３での光束のケラレが生じることになり、また、対物レンズ３のＮＡを確保して焦点距離を長くすると、対物レンズ３を含む光学系全体が大きくなって装置全体が大型化することになるので、これらのことを考慮して、隣接スポット間隔Ｌが、最小値で上記条件を満たすようにする。
【００３１】
さらに、この実施形態では、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、上記のクロストークによる悪影響をより有効に除去するため、光カード４上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が集光レンズ１３および平行平板１４による非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成する。
【００３２】
例えば、図６に示すように、媒体上に０次光のスポットＢ０ と、ｘ方向の±１次回折光のスポットＢ＋１ｘ ，Ｂ−１ｘ と、ｙ方向の±１次回折光のスポットＢ＋１ｙ ，Ｂ−１ｙ とが形成されるとする。ここで、ｘ方向の回折角θｘ およびｙ方向の回折角θｙ は等しく、したがってスポットＢ＋１ｘ ，Ｂ−１ｘ の間隔と、スポットＢ＋１ｙ ，Ｂ−１ｙ の間隔とが等しくなっている。これらのスポットの戻り光を、対物レンズ（図示せず）を経て、図７（ａ），（ｂ）に示すように、集光レンズ３５およびｘ方向に収束作用を有するシリンドリカルレンズ３６を有する非点収差光学系により集光させると、対物レンズが媒体に対して合焦している状態では、非点収差光学系の前側焦点と後側焦点との中間の平面３７では、図８に示すような位置関係でそれぞれ最小錯乱円のスポットが形成されることになる。なお、図８では、図６に示す媒体上のスポットに対応するスポットを、同一符号に「′」を付して示してある。したがって、合焦状態で最小錯乱円が形成される平面３７にそれぞれの光検出器の受光面を配置すれば、各スポットの戻り光を有効に分離して受光することができる。
【００３３】
しかしながら、対物レンズの媒体に対する焦点ずれが起こると、平面３７上に形成される各スポットは、焦点ずれの方向に応じて長軸方向が互いに反対方向に回転する楕円形となる。さらに、図７（ａ），（ｂ）から明らかなように、ｘ方向の回折角θｘ とｙ方向の回折角θｙ とが等しいにもかかわらず、平面３７上での回折スポットどうしの間隔はｙ方向の方が小さく、ｘ方向の方が大きくなる。この関係は、シリンドリカルレンズ３６を光軸回りに９０°回転して配置すると逆の関係、すなわちｘ方向の方が小さく、ｙ方向の方が大きくなる。つまり、光検出器上では、非点収差光学系の集光パワーのより大きい軸、図８ではｘ軸の方向に回折される±１次回折光のスポット間隔の方が、それと直交する方向に回折される±１次回折光のスポット間隔よりも大きくなる。この場合、光検出器上での回折スポットどうしの間隔が、スポット直径の２倍よりも小さくなると、０次光および±１次回折光の各スポットが光検出器上で互いに干渉して、クロストークを生じることになる。
【００３４】
そこで、この実施形態では、上述したように、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、光カード４上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するようにする。このように構成すれば、図３において、例えば、光カード４上でのスポット２１ａ〜２１ｃ，２２ｂ，２２ｆは、スポット２２ｂ，２２ｆの間隔が狭く、スポット２１ｂ，２１ｃの間隔が広いが、光検出器１６上では、図９に示すように、スポット２２ｂ，２２ｆに対応するスポット２２ｂ′，２２ｆ′の間隔が少し広がり、スポット２１ｂ，２１ｃに対応するスポット２１ｂ′，２１ｃ′の間隔が少し狭くなる。しかも、各スポット２１ａ′〜２１ｃ′，２２ｂ′，２２ｆ′は、非点収差光学系の近側では、実線で示すように、光カード４上で最も隣接するスポット２２ｂ，２２ｆの方向に短軸を有する楕円形となり、非点収差光学系の遠側では、破線で示すように、逆にスポット２２ｂ，２２ｆの方向に長軸を有する楕円形となるので、光検出器１６上でスポットどうしが重なり合うことがなくなる。なお、図９において、スポット２１ａ′は、光カード４上のスポット２１ａに対応する光検出器１６上でのスポットを示す。
【００３５】
したがって、上述したように、記録層３１上での隣接スポットＳ１，Ｓ２の間隔Ｌを、最小値でＬ＞Ｄの条件を満たすようにして、すなわち、回折格子６や回折光学部材１０の回折角を必要以上大きくしたり、対物レンズ３の焦点距離を長くすることなく、小型な構成で、対物レンズ３のフォーカス制御範囲において、光カード４に照射される複数の光ビームの戻り光を、光検出器１６のそれぞれ対応する受光素子で有効に分離して受光することができ、不所望なクロストークの発生を有効に防止することができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、記録用の半導体レーザ１からの光ビームを用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行うようにしたが、図１において、３ビーム用の回折格子６を１／２波長板９と回折光学部材１０との間の光路中に配置して、再生用の半導体レーザ２からの光ビームを用いてトラッキング制御を行い、記録用の半導体レーザ１からの光ビームでフォーカス制御を行うようにすることもできる。また、この発明は、上述したマルチトラックリード・１トラックライトに限らず、１トラックリード・ライト、マルチトラックリードオンリーあるいは１トラックリードオンリーの場合にも有効に適用することができる。
【００３７】
図１０は、この発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示すもので、１トラックリード・ライトに構成したものである。この実施形態では、記録／再生用の半導体レーザ４１から出射される光ビームを、コリメータレンズ４２で平行光束としたのち、回折格子４３に入射させて、１本の記録／再生用のメインビーム（０次光）と、２本のトラッキング用のサブビーム（±１次回折光）とを得る。これら３本のビームは、往路と復路とを分離する平板プリズム４４および立ち上げミラー４５を経て、図示しない対物レンズにより光カード上にスポット状に照射する。
【００３８】
光カードで反射される戻り光は、対物レンズおよび立ち上げミラー４５を経て平板プリズム４４に入射させ、ここで反射されて往路と分離される戻り光を、上述した実施形態の場合と同様に、集光レンズ４６、平行平板４７および凹レンズ４８を経て光検出器４９で受光するようにする。
【００３９】
図１１は、この実施形態において、光カード上に形成される半導体レーザ４１からの光ビームによるスポットとトラックとの相対的位置関係を示すものである。図１１において、光カード５０上のスポット５１ａはメインビームによるスポットを示し、スポット５１ｂおよび５１ｃは、２本のサブビームによるスポットを示す。スポット５１ａ〜５１ｃは、トラッキング制御によりスポット５１ａが、光カード５０の所望のトラック５０ａ上に位置している状態で、スポット５１ｂ，５１ｃが、所望のトラック５０ａから前後に数トラック離れたガイドトラック５０ｂの一方の側のエッジおよび他方の側のエッジに位置するようにする。なお、この実施形態においても、隣接するスポット間隔Ｌは、図５で説明したように、Ｌ＞Ｄを満たすようにする。
【００４０】
図１２は、図１０に示す光検出器４９の受光面の構成を示す平面図である。この光検出器４９は、図１１に示したスポット５１ａからの戻り光を受光する受光部５２と、スポット５１ｂ，５１ｃからの戻り光をそれぞれ受光する受光素子５３ａ，５３ｂとを、同一半導体基板上に形成して構成する。なお、受光部５２は、４分割した受光素子５４ａ〜５４ｄをもって構成する。この実施形態においても、光カード上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が集光レンズ４６および平行平板４７による非点収差光学系によって近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成する。
【００４１】
このようにして、上述した実施形態の場合と同様に、受光部５２の４分割受光素子５４ａ〜５４ｄの出力に基づいて、非点収差法により対物レンズをフォーカス制御するためのフォーカスエラー信号を得、受光素子５３ａ，５３ｂの出力に基づいて、３ビーム法により対物レンズをトラッキング制御するためのトラッキングエラー信号を得ながら、記録モードにおいては、スポット５１ａの光パワーを再生パワーから記録情報に応じて記録パワーに変調して、該スポット５１ａが位置するトラック５０ａに情報を記録し、再生モードにおいては、スポット５１ａの光パワーを再生パワーとして、該スポット５１ａが位置するトラック５０ａに記録されている情報を、４分割受光素子５４ａ〜５４ｄの出力の和に基づいて再生する。
【００４２】
したがって、この実施形態においても、回折格子４３の回折角を必要以上大きくしたり、対物レンズの焦点距離を長くすることなく、小型な構成で、対物レンズのフォーカス制御範囲において、光カードに照射される３本の光ビームの戻り光を、光検出器４９のそれぞれ対応する受光素子で有効に分離して受光することができ、不所望なクロストークの発生を有効に防止することができる。
【００４３】
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、非点収差光学系を集光レンズと平行平板とをもって構成したが、シリンドリカルレンズやトーリックレンズ等の他の光学素子を用いて構成することもできる。また、図１０に示す光ピックアップにおいて、半導体レーザ４１を図１に示した半導体レーザ２と同様の再生用のものに変更して、１トラックリードオンリーのピックアップを構成することもできる。さらに、この発明は、光カードに限らず、光ディスク等の他の記録媒体に対して情報の記録や再生を行うピックアップにも有効に適用することができる。
【００４４】
付記項
１．記録媒体に対して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、収束光学系を経て前記記録媒体に複数の光ビームをスポット状に照射し、該記録媒体で反射されるそれぞれの戻り光を非点収差光学系を経て対応する光検出器で受光して、その少なくとも一つの光検出器の出力に基づいて非点収差法により、前記収束光学系と前記記録媒体との相対的位置ずれを表すフォーカスエラー信号を検出するようにした光ピックアップにおいて、
前記記録媒体上で最も隣接するスポットの方向と、それらのスポットの戻り光が前記非点収差光学系によってその近側に形成する楕円ビーム形状の短軸方向とがほぼ一致するように構成したことを特徴とする光ピックアップ。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、記録媒体に照射される複数の光ビームの戻り光を、不所望なクロストークを生じることなく、対応する受光素子でそれぞれ受光できるようにしたので、それぞれの戻り光に基づいて所要の信号を常に精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の部分側面図である。
【図３】図１に示す実施形態における光カード上でのビームスポットとトラックとの相対的位置関係を示す図である。
【図４】図１に示す光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図５】図１において、光カード上での隣接スポット間隔の条件を説明するための図である。
【図６】媒体上での複数のビームスポットの配置例を示す図である。
【図７】図６に示すビームスポットの戻り光を非点収差を与えて集光する場合の非点収差光学系による集光状態を説明するための図である。
【図８】図７に示す非点収差光学系による各戻り光の最小錯乱円の形成状態を示す図である。
【図９】図１において、光検出器に入射する戻り光のビーム形状を説明するための図である。
【図１０】この発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１０に示す実施形態における光カード上でのビームスポットとトラックとの相対的位置関係を示す図である。
【図１２】図１０に示す光検出器の受光面の構成を示す平面図である。
【図１３】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２ 半導体レーザ
３ 対物レンズ
４ 光カード
５，８ コリメータレンズ
６ 回折格子
７ プリズム部材
９ １／２波長板
１０ 回折光学部材
１１ａ，１１ｂ 偏光膜
１３ 集光レンズ
１４ 平行平板
１５ 凹レンズ
１６ 光検出器
３１ 記録層
３２ 接着層
３３ 基板
Claims (1)
- 記録層を有する多層構造の記録媒体に対して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、収束光学系を経て前記記録媒体に複数の光ビームを照射するようにした光ピックアップにおいて、
前記複数の光ビームによって前記記録層上に形成される隣接スポットの最小間隔をＬ、
前記記録層と隣接する層の厚さおよび屈折率をそれぞれｄおよびｎ、
前記収束光学系の実効的開口数をＮＡとするとき、
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP28225796A JP3583564B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 光ピックアップ |
| US08/954,743 US6181666B1 (en) | 1996-10-21 | 1997-10-20 | Optical pickup |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28225796A JP3583564B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 光ピックアップ |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH10134395A JPH10134395A (ja) | 1998-05-22 |
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP28225796A Expired - Fee Related JP3583564B2 (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-24 | 光ピックアップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3583564B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW501116B (en) * | 2000-07-05 | 2002-09-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical device, optical semiconductor device, and optical information processor comprising them |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP28225796A patent/JP3583564B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10134395A (ja) | 1998-05-22 |
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