JP3594594B2

JP3594594B2 - 光学的走査装置

Info

Publication number: JP3594594B2
Application number: JP51354591A
Authority: JP
Inventors: 寧章森本
Original assignee: ドイチエトムソン―ブラントゲゼルシヤフトミツトベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1990-08-25
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: EP0544731B1; HUT64638A; SG26379G; EP0544731A1; US5406542A; KR930701808A; JPH06500192A; WO1992003821A1; KR100225305B1; ES2057914T3; HK106195A; DE59102083D1; MY107859A; DE4026875A1; HU9203592D0

Description

本発明は、光学的記録媒体、磁気光学的記録媒体、または光学的記録媒体と磁気光学的記録媒体とが組み合わされた記録媒体から少なくともデータを読み出す光学的走査装置に関する。ここで光源は光を記録媒体に照射し、記録媒体の偏光方向に依存して記録媒体から反射された光が第１のホト検出器または第２のホト検出器に偏向される。
公知の光学的記録媒体は例えばCDディスクであり、CDディスクでは透明層に光反射性のアルミニウム層が続いている。光反射性のアルミニウム層は孔部、いわゆるピットを有しており、このピットがCDディスクに記憶されたデータを表す。光学的走査装置によってデータをCDディスクから読み取ることができる。なぜなら、光反射性アルミニウム層の反射特性はパターンに依存しており、このパターンはディスク上の孔部により形成されるからである。孔部（しばしば溝とも称される）から反射される光は丘（しばしば畝と称される）から反射される光よりも少ない。
従いCDディスクから反射される光強度について、光学的走査装置は走査したビットが例えば論理１かまたは論理０かを識別する。
磁気光学的ディスクと称される別の光学的記録媒体は、“Magnetooptische Versuche dauer an"、フンクシャウ13、1986年６月20日、37から41頁に記載されている。
従来のCDディスクと異なり磁気光学的ディスクはピットを有していない。透明層の後方には磁気層があり、この磁気層にデータを書き込み、またこれからデータを読み出すことができる。磁気光学的ディスクにどのようにデータが書き込まれるのかをまず説明する。
ディスクにフォーカシングされたレーザビームによって磁気層はキュリー温度以上に加熱される。しかし通常は磁気光学的層を、キュリー温度よりも低い補償温度程度まで加熱するだけで十分である。ディスク上の焦点後方には電磁石が配置されている。電磁石は、レーザビームにより加熱された領域を一方または他方の磁化方向に磁化する。レーザビームの遮断後には加熱された個所は再び補償温度以下に冷却するから、電磁石により設定された磁化方向は保持される。磁気光学的層はいわば冷凍される。このようにして個々のビットが異なる磁化方向のドメインに記憶される。その際例えば、ドメインの一方の磁化方向が論理１に相応し、他方の磁化方向が論理ゼロを表す。
データを読み出すためにはカー効果が利用される。線形偏光された光ビームの偏光面は磁化されたミラーで反射する際に測定可能な角度だけ回転する。ミラーがどの方向に磁化されているかに応じて、反射された光ビームの偏光面は右または左に回転する。ディスク上の個々のドメインは磁化されたミラーのように作用するから、走査する光ビームの偏光面は、ちょうど走査されるドメインの磁化方向に応じて測定可能な角度だけ左または右に回転される。
ディスクから反射される光ビームは偏光面の回転から光学的走査装置はどのビットが存在するか、論理１かまたは論理ゼロかを識別する。ピットを有するCDディスクとは異なり、磁気光学的ディスクはほぼ任意に頻繁に消去および再書き込みが可能である。
DE−OS3732875からディスク状の記録媒体が公知である。この記録媒体は光学的および磁気光学的ディスクの組合せである。このディスクではデータがピットによって記憶され、かつディスクの磁気層にも記憶される。ピットと磁気ドメインは重なり合っているので、１つの同じ個所にデータがピットの形態で記憶され、かつ磁気層に記憶される。従いこのディスクの記憶容量は、通常の光学的ディスクまたは磁気光学的ディスクの２倍の大きさである。
DE−OS3732874には光学的走査装置が説明されている。この走査装置は３つのディスク形式に適するものである。すなわちこの光学的走査装置は、光学的ディスク、例えばCDディスク、磁気光学的ディスクおよびDE−OS3732875から公知の形式のディスクからデータを読み出すことができる。
この光学的走査装置では、レーザの光がディスクにフォーカシングされ、そこから偏光ビームスプリッタに反射される。偏光ビームスプリッタは光を偏光方向に依存して、第１または第２のホト検出器に反射する。第１および第２のホト検出器のホト電圧の差から、ディスクの磁気的ドメインに記憶されているデータ信号が得られる。第１および第２のホト検出器のホト電圧の和から、ピットによりディスクに記憶されているデータを表すデータ信号が形成される。DE−OS3732874に記憶されている光学的走査装置は、DE−OS3732875に記載されたディスクにおいて同時に、ピットによるデータも磁気ドメインに記憶されたデータも読み出すことができる。
しかしピットも、レーザから照射された光の偏光方向を非常に僅かではあるが回転させる原因となるため、ピットの走査により得られるデータ信号とカー効果を用いて磁気ドメインから読み出されたデータ信号との間のクロストークを完全に回避することはできない。このクロストークを十分に減衰するためには、個々のデータトラック間で最小間隔を維持し、かつピットの最小長と最小幅を維持しなければならない。しかしこの最小の大きさは記録媒体の記憶容量を制限する。
本発明の課題は、不所望のクロストークを可能な限り完全に抑圧することである。
上記課題は本発明により、解決される。
図１は本発明の実施例の模式図、
図２は記録媒体上の光ビームの位置を示す模式図、
図３は２つの光ビームを形成するための２重屈折結晶体の模式図、
図４は２つの光ビームを形成するための２つのレーザの模式図、
図５は制御およびデータ信号を形成するための電気回路装置のブロック回路図、
図６は磁気層に記憶されたデータを表すデータ信号の線図である。
本発明を以下図１に示された実施例に基づき詳細に説明する。
図１においてレーザＬにより形成された光はコリメータレンズKLをとおり２重屈折結晶体に照射される。２重屈折結晶体はレーザＬの光を前方光ビームVLと後方光ビームHLに分割する。これら光ビームの偏光方向は相互に垂直である。前方光ビームVLと後方光ビームHLは２重屈折結晶体ＫからプリズムビームスプリッタPMと対物レンズＯをとおって照射される。対物レンズは２つの光ビームVLとHLを焦点制御回路を用いて記録媒体ATにフォーカシングする。記録媒体ATから２つの光ビームVLとHLは再び対物レンズＯを通過してプリズムビームスプリッタPMに反射される。プリズムビームスプリッタは２つの光ビームをλ/2板PLとその後方に配置された偏光ビームスプリッタPOに偏向する。偏向ビームスプリッタPOは前方光ビームVLをその偏向方向に依存してホト検出器Ｅまたはホト検出器Ｇに偏向する。偏向ビームスプリッタPOは後方光ビームHLをその偏光方向に依存して４分割ホト検出器VPまたはホト検出器Ｆに偏向する。４分割ホト検出器は４つのホトダイオードＡ、Ｂ、ＣおよびＤから構成される。
図２には記録媒体ATの表面の一部が示されている。データトラックＴに沿ってピットPIが配置されている。磁気層の磁化方向は異なるハッチングにより示されている。前方光ビームVLと後方光ビームHLは焦点制御回路により記録媒体ATにフォーカシングされ、トラッキング制御回路データトラックＴに沿って案内される。前方光ビームVLは後方光ビームより前の所定の間隔Ｘで記録媒体ATに照射される。二重矢印が示すように前方光ビームVLの偏光方向はトラック方向に対して平行である。一方、後方光ビームHLの偏光方向はトラック方向に対して垂直である。
図３にはレーザＬと２重屈折結晶体Ｋが示されている。レーザＬにより形成された光ビーム（その偏光方向は水平に対して45゜の角度を含む）から２重屈折結晶体Ｋは前方光ビームVLと後方光ビームHLを形成する。これらの光ビームは図２に示された偏光方向と間隔Ｘを記録媒体上ATに有する。
レーザと２重屈折結晶体の代わりに、相互に並んで配置された２つのレーザL1とL2を、前方光ビームVLと後方光ビームHLを形成するために設けることができるい。これは図４に示されている。２つのレーザビームVLとHLの偏光方向は相互に垂直である。
次に図５に示された回路装置について、どのようにホト検出器の出力信号から焦点およびトラッキング制御回路に対する制御信号並びにデータ信号を形成するのかを説明する。
図５において、２つのホトダイオードとＡとＣ（これらは４分割ホト検出器VP内に対角に対向して配置されている）の出力側は加算器A1の入力側と接続されている。他の２つのホトダイオードＢとＤ（これらも同様に４分割ホト検出器VP内に対向して配置されている）の出力側は加算器A4の入力側と接続されている。加算器A1の出力側は差動増幅器D1の加算入力側と接続され、加算器A2の出力側はこれに対して減算入力側と接続されている。４分割ホト検出器VPのホトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出力信号AS、BS、CS、DSから差動増幅器D1は焦点エラー信号FE＝（AS＋CS）−（BS＋DS）、すなわち焦点制御回路に対する制御信号を形成する。焦点エラー信号はいわゆる非点収差法に従い形成される。
４分割ホト検出器VPの２つの相互に並んだホトダイオードＢとＣの出力信号BSとCSは加算器A3で加算される。この加算器の出力側は差動増幅器D2の加算入力側と接続されている。４分割ホト検出器VPの相互に並んだ他方の２つのホトダイオードＡとＤの出力信号ASとDSは加算器A4で加算される。この加算器の出力側は差動増幅器D2の減算入力側と接続されている。差動増幅器D2の出力側からはトラッキングエラー信号TE＝（BS＋CS）−（AS＋DS）、すなわちプッシュプル法に従い形成されたトラッキング制御回路に対する制御信号が取り出される。
ホト検出器Ｅとホト検出器Ｇの出力信号ESとGSは加算器A6で加算される。この加算器の出力信号PSはピットから得られたデータ信号を表す。
４分割ホト検出器VPのホトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出力信号AS、BS、CS、DSは加算器A5で加算される。この加算器の出力側は差動増幅器D4の加算入力側と接続されている。ホト検出器Ｆの出力信号FSは差動増幅器D4の減算入力側に供給される。ホト検出器Ｅの出力信号ESは遅延素子VZ1を介して差動増幅器D3の加算入力側に供給される。一方ホト検出器Ｇの出力信号Ｇしゃ遅延素子VZ2を介して差動増幅器D3の減算入力側に供給される。差動増幅器D3の出力側は差動増幅器D5の減算入力側と接続されている。差動増幅器D5の加算入力側は差動増幅器D4の出力側と接続されている。従い差動増幅器D5の出力側からは、記録媒体ATの磁気層に記録されたデータから形成されたデータ信号MS＝（AS＋BS＋CS＋DS−FS）−（ES−GS）が取り出される。
２つの遅延素子VZ1とVZ2は次のために必要である。すなわち、磁気層に記録されたデータを表すデータ信号MSは、ピットによって記憶されたデータを表すデータ信号PSのように前方光ビームVLによってのみならず、前方光ビームと後方光ビームによって形成され、記録媒体に相互に距離Ｘをおいて離れているので必要である。２つの遅延素子VZ1とVZ2は、ホト検出器ＥおよびＧの出力信号ESおよびGSと、ホト検出器VPおよびＦの出力信号AS、BS、CS、DSおよびFSとの間の時間的ずれを補償する。
前方光ビームVLと後方光ビームHLは同じ断面を有しているから、すべてのホト検出器VP、Ｅ、ＦおよびＧを同じ大きさに選択するのが有利である。従い図１から図５には同じ大きさの正方形としてホト検出器が示されている。
DE−OS3732874に提案されたように１つの光ビームを用いるのではなく、記録媒体を２つの光ビーム（これらは所定の間隔で記録媒体に到達する）により走査するという手段により、クロストークが十分に抑圧される。
図６には、記録媒体の磁気層に記憶されたデータから得られたデータ信号MSが示されている。その周波数は例えば10KHzであることができる。しかしデータ信号MSは例えば100KHZの振動により重畳されている。この振動はピットにより記憶されたデータから得られたデータ信号に起因する。重畳された100KHzの振動の振幅は、図４に示すように前方光ビームと後方光ビームを形成するために２つのレーザを用いた場合、非常に小さくすることができる。
本発明は光学的記録および／または再生装置に適し、この装置は光学的記録媒体でも磁気光学的記録媒体でも、両者の組合せでも読み出すことができる。本発明はデータ処理に使用すると有利である。というのは同時にデータを読み出し記録することができるからである。しかしCDプレーヤおよびビデオディスクプレーヤの場合でも、本発明は例えば再生と同時に音声および画像を記録することができるという利点を提供する。

Claims

光学的記録媒体、磁気光学的記録媒体、または光学的および磁気光学的記録媒体が組み合わされた記録媒体（AT）のトラックの少なくとも読み出しを行う光学的装置であって、
前記の光学的および磁気光学的記録媒体が組み合わされた記録媒体では、ピットと磁気ドメインとが重なっており、これによってデータがピットにも磁気層にも記憶され、
第１の光ビーム（VL）と第２の光ビーム（HL）は、前記記録媒体（AT）に照射され、
前記２つの光ビームの偏光面は互いに垂直であり、
前記第１の光ビーム（VL）と前記第２の光ビーム（HL）は、前記トラックを、所定の相互の間隔（Ｘ）で照射する形式の光学的装置において、
第１と第２の分析手段と、一時的遅延手段と、合成手段とを有し、
前記分析手段によって、前記記録媒体（AT）によりそれぞれ反射された前記第１と第２の光ビーム（VL,HL）を分析し、第１と第２の信号をそれぞれ送信し、
該２つの信号は、前記記録媒体（AT）による反射後の前記第１と第２の光ビームの偏光方向を表し、
前記一時的遅延手段によって、前記第１の信号を遅延し、第１の遅延された信号を得、
読み出し時には、前記合成手段によって、前記第２の信号を、前記第１の遅延された信号と合成し、該合成手段の出力側で、前記トラックの磁気層に記憶されたデータを表す信号（MS）を得ることを特徴とする
光学的装置。
偏光ビームスプリッターを有し、
各々の前記分析手段は、第１のホト検出手段と第２のホト検出手段を有し、
該２つのホト検出手段によって、前記偏光ビームスプリッターからの光出力を検出する
請求の範囲第１項に記載の光学的装置。
前記合成手段は、増幅器を有し、
該増幅器は、前記第１の遅延された信号を第１の入力側にて受信し、前記第２の信号を第２の入力側にて受信する
請求の範囲第１項または第２項に記載の光学的装置。
ピットと磁気ドメインとが重なっており、これによってデータがピットにも磁気層にも記憶される光学的データおよび磁気光学的データの少なくとも読み出しを行う光学的走査装置において、
前記のデータが記録された記録媒体のトラック上に第１と第２の走査光スポットを与える手段と、第１のホトセンサ対（A,B,C,D;E）と、第２のホトセンサ対（F;G）と、反射光を配向するための手段（PO）と、遅延手段（VZ1,VZ2）と、回路（D3,D4,D5）とを有し、
前記第１と第２の走査光スポットは、前記トラックに沿った方向に所定の間隔（Ｘ）で分離され、相互に異なる偏光方向を有し、
前記第１のホトセンサ対は、第１と第２のホトセンサを有し、
前記第２のホトセンサ対は、第１と第２のホトセンサを有し、
各々の前記ホトセンサは、出力信号を供給し、
前記反射光を配向するための手段（PO）によって、前記第１の走査光スポットからの反射光を、前記第１の走査光スポットからの反射光の偏光に応じて、前記第１または第２のホトセンサ対の、第１のホトセンサへと配向し、また前記第２の走査光スポットからの反射光を、前記第２の走査光スポットからの反射光の偏光に応じて、前記第１または第２のホトセンサ対の第２のホトセンサに配向し、
読み出し時には、前記遅延手段（VZ1,VZ2）によって、前記第１と第２のホトセンサ対の各々の第２のホトセンサの出力信号を遅延させ、
前記回路（D3,D4,D5）によって、つぎのａ）とｂ）の信号、すなわち
ａ）前記第１と第２のホトセンサ対の各々の第１のホトセンサ（A,B,C,D;F）の出力信号の相異を表す信号と、
ｂ）前記遅延手段によって供給された、前記第１と第２のホトセンサ対の各々の第２のホトセンサ（E;G）の出力信号の相異を表す信号との相異を表す信号（MS）を発生することを特徴とする
光学的走査装置。
信号合成手段（A6）を含み、
該合成手段によって、前記第１と第２のホトセンサ対の第２のホトセンサからの出力信号を合成し、検出された光学的データを表す信号（PS）を供給する
請求の範囲第４項に記載の光学的走査装置。
前記第１のホトセンサ対の第１のホトセンサは、４分割ホト検出器であり、
該４分割ホト検出器は、４つの出力信号を供給し、
前記第１のホトセンサ対の第１のホトセンサの出力信号は、前記４つの出力信号の和から成る
請求の範囲第４項に記載の光学的走査装置。
焦点エラー信号を発生するために前記４つの出力信号に結合された手段（A1,A2）と、トラッキングエラー信号（TE）を発生するために前記４つの出力信号に結合された手段（A3,A4）とを有する
請求の範囲第６項に記載の光学的走査装置。
前記遅延手段は、第１と第２の遅延手段を含み、
該２つの遅延手段は、前記第１と第２のホトセンサ対の各々の第２のホトセンサによって供給された出力信号をそれぞれ遅延させ、
前記回路は、第１、第２および第３の差分信号合成手段を含み、
該差分信号合成手段の各々は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、
第３の差分信号合成手段の反転入力端子と非反転入力端子は、前記第１と第２の差分信号合成手段の出力端子にそれぞれ結合され、
該第３の差分信号合成手段の出力端子は、磁気光学的データを表す信号を供給し、
前記第１と第２のホトセンサ対の第１のホトセンサの出力信号を、それぞれ前記の第２の差分信号合成手段の非反転入力端子および反転入力端子に結合する手段を有し、
第１の遅延手段を結合する手段を有し、
該第１の遅延手段は、前記第１のホトセンサ対の前記第２のホトセンサと、前記第１の差分信号合成手段の前記非反転入力端子との間に結合され、
第２の遅延手段を結合する手段を有し、
該第２の遅延手段は、前記第２のホトセンサ対の前記第２のホトセンサと、前記第１の差分信号合成手段の前記反転入力端子との間に結合される
請求の範囲第４項に記載の光学的走査装置。
前記第１と第２の走査光スポットを与える手段は、光ビームを供給するためのレーザと、前記光ビームを相互に直角な偏光角を有する２つのビームに分割する手段と、前記２つのビームを前記記録媒体にフォーカシングするためのフォーカシングレンズを有する
請求の範囲第４項に記載の光学的走査装置。