JP3605279B2 - 光学式ピックアップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ディスクなどの光学式記録媒体に記録された映像信号、音声信号などを再生する装置に関し、特に、ハーフミラー型反射記録層とフルミラー型反射記録層とを積層した多層記録媒体からの情報再生時に、再生層以外からの反射による光学的雑音を低減させる光学式ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤなどの光ディスクでは、１面あたりの記録容量を増大させるために、上面にハーフミラー、下面にフルミラーによる反射膜を蒸着して記録層を２層にすることが行われている。このような光ディスクを再生する際には、その記録層のいずれかの情報面に光ビームを集光させ、その反射光を検出器にて検出することにより、その情報面に記録された信号の再生が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように光ビームを一方の情報面に集光させると、その一方の情報面からの反射光に、他方の情報面からの反射光がデフォーカス状態で重なり、再生雑音となってしまうという問題がある。
【０００４】
また、さらに記録密度を増すために情報面の積層数を増すと、光ビームを集光させる情報面以外からの反射光が増えることになり、さらに雑音が増えることになる。例えば等間隔に３層の情報面を有する光ディスクでは奥の情報面に光ビームを集光させると、中間の面で反射した光がちょうど手前の面にも集光することになってしまう。手前の面に集光した光ビームは、高い周波数まで変調されているので、特に大きな雑音を招いてしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各情報面からの反射光を分離する光学系を用いることにより、他の情報面からのクロストークの低減を図る多層記録媒体再生用の光学式ピックアップを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光する検出器と、前記一の情報記録面からの反射光と他の情報記録面からの反射光とを前記検出器の検出面上で互いに異なる位置に集光することにより分離する非点収差素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し、一の受光面には前記一の情報記録面からの反射光から形成された最小錯乱円のみが照射され、他の受光面には前記他の情報記録面からの反射光から形成された焦線及び前記最小錯乱円の一部が照射され、前記一の受光面による検出出力を用いて再生信号を生成することを特徴とする。
【０００７】
よって、再生すべき情報面以外の情報面からの反射光の信号成分を、焦線として十分集光させるため、簡単な構成で再生すべき情報面の信号成分のみを抽出することができ、クロストーク成分を除去した良好な再生信号を得ることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光し再生信号を生成する検出器と、前記一の情報記録面及び他の情報記録面からの反射光を回折して複数の光束に分割するホログラム素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し前記ホログラム素子の焦点位置に配置されると共に、前記ホログラム素子により、一の受光面には、前記一の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射され、他の受光面には、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射されることを特徴とする。
【０００９】
よって、ホログラム素子により、再生すべき情報面からの反射光とその他の情報面からの反射光とを分離するため、簡単な構成でその他の情報面の信号成分を減じた再生すべき情報面の信号成分を抽出することができ、クロストーク成分を除去した良好な再生信号を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明における光学式ピックアップの第１実施例を示したものである。図１に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、反射光に非点収差を与えるシリンドリカルレンズ１４と、検出器１５とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを多層の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれかに集光させ、その反射光を検出器１５で検出して、情報の再生を行うものである。なお、光ディスクＤは積層構造をなしており、アルミからなるフルミラー膜がコートされている第１情報面Ｄ１と、例えば金からなるハーフミラー膜がコートされている第２情報面Ｄ２と第３情報面Ｄ３の３つの情報面を有している。
【００１１】
上述の構成のピックアップを用いて、光ディスクＤに光ビームを集光させると図２に示すようになる。図２は光ビームを第２情報面Ｄ２に集光した状態を示しており、光ディスクＤに入射された光ビームは、図示していないフォーカスサーボによって第２情報面Ｄ２に集光されてスポットＰ２を形成し、第２情報面Ｄ２にて反射され反射光Ｌ２となる。この際に、第２情報面Ｄ２を透過した光ビームは、第１情報面Ｄ１にてデフォーカス状態で反射され、仮想点Ｐ１にスポットを形成した反射光Ｌ１となる。また第３情報面Ｄ３にてデフォーカス状態で反射された光ビームは、点Ｐ３にスポットを形成した反射光Ｌ３となる。すなわち、これら３つの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、検出器１５側からみると、光軸が一致した互いに異なる位置に焦点を形成する３つの光ビームとなる。
【００１２】
次にこれら３つの光ビームを分離する構成について説明する。図１に示すように、ビームスプリッタ１２と検出器１５との間の反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、のみの光路中に、シリンドリカルレンズ１４を配置する。尚、シリンドリカルレンズ１４の焦点距離は、反射光Ｌ２が最小錯乱円（反射光Ｌ２による互いに直交する２つの焦線の中間位置に形成される円）を形成する位置と等距離の位置に、反射光Ｌ１、Ｌ３が互いに直交する焦線を形成するように設定されている。検出器１５は、反射光Ｌ１、Ｌ３が焦線を形成し、反射光Ｌ２に最小錯乱円を形成する位置に配置される。このように、シリンドリカルレンズ１４と検出器１５を配置することにより、合焦状態のとき、検出器１５上に反射光Ｌ２が最小錯乱円を形成し、反射光Ｌ１、Ｌ３が互いに直交する方向の焦線を形成することになる。
【００１３】
次に図３を用いて検出器１５について説明する。検出器１５は４分割された受光面３１と、互いに２分割された受光面３２，３３とを備えている。受光面３１は反射光Ｌ２による最小錯乱円３４のみが照射され、受光面３２には反射光Ｌ１による焦線３５と最小錯乱円３４の一部が照射され、受光面３３には反射光Ｌ３による焦線３６と最小錯乱円３４の一部が照射される。
【００１４】
ここで、対物レンズの開口数ＮＡを０．６とし、帰りの光学系の横倍率Ｂを１０倍とし、光ディスクＤの隣接する情報面の間隔Ｐを２０μｍとすると、反射光Ｌ２による２つの焦線の間隔Ｓは式Ｓ＝２×Ｂ×Ｂ×Ｐより約４μｍとなり、最小錯乱円３４の半径Ｒは式Ｒ＝Ｓ×ＮＡ／Ｂより約１２０μｍとなる。また、光ビームの波長Ｗを６５０ｎｍとすると、反射光Ｌ１、Ｌ２の焦線３５，３６の長さＶは式Ｖ＝４×Ｒより約４８０μｍとなり、幅Ｈは式Ｈ＝１．２×Ｗ／（２×ＮＡ／Ｂ）より約７μｍとなる。なお、ここでは簡単のため情報面の間隔Ｐに基づく横倍率の各反射光の変化分は無視して各値を求めた。
【００１５】
すなわち、受光面３２，３３は幅約７μｍ程度まで十分狭くすることが出来るため、受光面３１のみに照射されている最小錯乱円３４の信号を用いても、十分に再生信号を得ることができる。また、受光面３１には再生すべき情報面以外の面からのクロストークが含まれていないため、雑音の少ない良好な再生信号を得ることができる。
【００１６】
次に図４を用いて、上述の検出器１５を改良した検出器４０を用いて、シリンドリカルレンズ１４による非点集差を利用したフォーカスエラー検出について説明する。検出器４０は、８分割された受光面３１ａないし３１ｈと、互いに４分割された受光面３２ａないし３３ｄ，受光面３３ａないし３３ｄとを備えている。合焦状態において、受光面３１ａないし３１ｈは反射光Ｌ２による最小錯乱円３４のみが照射され、受光面３２ａないし３３ｄには反射光Ｌ１による焦線３５と最小錯乱円３４の一部が照射され、受光面３３ａないし３３ｄには反射光Ｌ３による焦線３６と最小錯乱円３４の一部が照射される。
【００１７】
各受光面の受光量を対応する各受光面の符号を用いて表記すると、フォーカスエラー信号ＦＥは、式ＦＥ＝｛ （３１ａ＋３１ｂ）＋（３１ｅ＋３１ｆ）｝ − ｛ （３１ｃ＋３１ｄ）＋（３１ｇ＋３１ｈ）｝ ＋｛ （３２ｂ＋３２ｃ）−（３３ｂ＋３３ｃ）｝ −｛ Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）｝ から求められる。なお、ＸおよびＹは合焦位置で、（３２ｂ＋３２ｃ）−Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）＝（３３ｂ＋３３ｃ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）＝０となるように設定される定数である。
【００１８】
検出器４０における受光面３２ａ，３２ｄ，３３ａ，３３ｄは、一番奥の第１情報面Ｄ１あるいは一番手前の第３情報面Ｄ３から情報を再生する際に生じるフォーカスオフセットの影響を打ち消すために設けたものである。即ち、第１情報面Ｄ１から情報を再生する場合は、受光面３１ａないし３１ｈに情報面Ｄ１からの反射光Ｌ１が照射され、受光面３３ａないし３３ｄに情報面Ｄ２からの反射光Ｌ２が照射され、受光面３２ａないし３２ｄにはいずれの城方面からの反射光も照射されない。そのため、合焦位置にて受光面３３ａないし３３ｄの検出出力がキャンセルされるように（３３ｂ＋３３ｃ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）＝０とすることにより、反射光Ｌ２によるフォーカスオフセットの影響を打ち消すことができる。また、第３情報面Ｄ３から情報を再生する場合についても同様に、合焦位置にて受光面３２ａないし３２ｄの検出出力がキャンセルされるように（３２ｂ＋３２ｃ）−Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）＝０として、反射光Ｌ３によるフォーカスオフセットの影響を打ち消すことができる。このように構成することにより、いずれの記録面からの情報を再生する場合でも、フォーカスオフセットの影響を打ち消すことができるため、正しくフォーカスエラー信号を得ることができる。
【００１９】
（第２実施例）
上述の実施例においては、非点収差により隣接する記録面からのクロストークを除去する構成について説明をしたが、非点収差以外の方法を用いて隣接する記録面からのクロストークを低減することも可能である。図５は本発明における光学式ピックアップの第２実施例を示したものである。図５に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、反射光の焦点距離を伸ばす凹レンズ５１と、反射光を異なるデフォーカス量の３スポットに分離するホログラム素子５２と、検出器５３とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを上述の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれかに集光させ、その反射光を検出器５３で検出して、情報の再生を行うものである。なお、ここでは中央の情報面Ｄ２に光ビームを集光させ、情報を再生することについて説明す
る。
【００２０】
上述の構成のピックアップを用いて、光ディスクＤの第２情報面Ｄ２に、図示していないフォーカスサーボによって光ビームを集光させると、第２情報面Ｄ２にて反射され反射光Ｌ２となる。この際に、第２情報面Ｄ２を透過した光ビームは、第１情報面Ｄ１にてデフォーカス状態で反射され反射光Ｌ１となる。また第３情報面Ｄ３にてデフォーカス状態で反射された光ビームは反射光Ｌ３となる。すなわち、これら３つの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、検出器５３側からみると、光軸が一致した互いに異なる位置に焦点を形成する３つ光ビームとなる。
【００２１】
第２実施例に用いられるホログラム素子５２と検出器５３について、図６ないし図８をもちいて説明する。尚、図６はホログラム素子５２のパターンの一例を示したものであり、図７はホログラム素子５２による反射光への作用を示したものであり、図８は検出器５３を示すものである。
【００２２】
図６に示すホログラム素子５２は、光軸に対してずれた位置に２つのパワーの異なる回折レンズ６１，６２を有する。回折レンズ６１は凹レンズの作用を有するものであり、回折レンズ６２は凸レンズの作用を有するものである。図７において、矢印Ｚ方向に光ディスクＤからの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３がホログラム素子５２に照射している。ホログラム素子５２により、反射光Ｌ １は０次光Ｌ１０と回折レンズ６１による１次光Ｌ１１と回折レンズ６２による反射光Ｌ１２に分離され、反射光Ｌ２は０次光Ｌ２０と回折レンズ６１による１次光Ｌ２１と回折レンズ６２による反射光Ｌ２２に分離され、反射光Ｌ３は０次光Ｌ３０と回折レンズ６１による１次光Ｌ３１と回折レンズ６２による反射光Ｌ３２に分離される。なお、合焦状態のとき、０次光Ｌ２０の焦点位置Ｐ２０を通りかつ光軸に垂直な線分７１上に、回折レンズ６１が１次光Ｌ１１に焦点を形成させ、回折レンズ６２が１次光Ｌ３２に焦点を形成させる。この線分７１を通りかつ光軸に垂直な面に検出器５３を配置する。
【００２３】
ここでは、回折レンズ６１、６２がそれぞれ凹レンズ、凸レンズの作用を有するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、ホログラム素子の設計の容易さを考慮して２つの回折レンズがともに凸レンズもしくは凹レンズの作用を有するように構成しても良い。なお、その場合は、検出器上に一方の回折レンズにより反射光Ｌ２が集光し、他方の回折レンズにより、反射光Ｌ１もしくはＬ３が集光し、０次光によりＬ３もしくはＬ１が集光することになる。
【００２４】
検出器５３には、図８に示すように、０次光Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０と、回折レンズ６１による１次光Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、及び回折レンズ６２による１次光Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２が、それぞれ異なる位置に同心円状に照射される。検出器５３は、３つの同心円の中心円のみを受光面とし他の面をマスクした３つの受光面８１、８２、８３を有する。
【００２５】
受光面８１には、回折レンズ６１による１次光Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１が重なって照射されているが、１次光Ｌ１１は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。同様に、受光面８２には、０次光Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０が重なって照射されているが、０次光Ｌ２０は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。また、受光面８３には、回折レンズ６２による１次光Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２が重なって照射されているが、１次光Ｌ３２は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。光量は照射されている面積に比例して減衰するものであるため、受光面８１に照射される光量は、きわめて高い割合で１次光Ｌ１１が占めることなり、同様に、受光面８２には０次光Ｌ１０が、受光面８３には１次光Ｌ３２が占めることになる。
【００２６】
ここで、各受光面の受光量を対応する各受光面の符号ｎ にＴを付して用いて表記すると、再生信号ＲＦは式ＲＦ＝Ｔ８２−（Ｊ×Ｔ８１＋Ｋ×Ｔ８３）より抽出することができる。なおＪ、Ｋは定数であり、定数Ｊは定数Ｊ と光量Ｔ８１との積が光量Ｔ８２に含まれる０次光Ｌ１０の光量と等しくなるように設定されており、定数Ｋ は定数Ｋと光量Ｔ８３との積が光量Ｔ８２に含まれる０次光Ｌ３０の光量と等しくなるように設定される。
すなわち、同心円の中心の光量のみを抽出し演算することにより、隣接する記録層からのクロストーク成分を低減させて再生信号を抽出することができる。
【００２７】
（第３実施例）
上述の実施例においては、隣接する２つの情報面からのクロストークを除去する構成についての説明をしたが、上述の第１、第２の実施例を応用して、２つ以上の複数の情報面からのクロストークを除去することも可能である。
【００２８】
図９は本発明における光学式ピックアップの第３実施例を示したものである。図９に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、ディスクＤからの反射光を２つに分離する第２ビームスプリッタ９１と、分離された各々の反射光に非点収差を与える第１、第２シリンドリカルレンズ９２，９３と、分離された各々の反射光を検出する検出器９４，９５とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを上述の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５のいずれかに集光させ、その反射光を検出器９４、及び検出器９５で検出して、情報の再生を行うものである。なお、ここでは中央の情報面Ｄ３に光ビームを集光させ、情報を再生することについて説明する。
【００２９】
第３実施例では情報面が５つあるため、上述の実施例より２つ多い５つの反射光がディスクＤから反射される。これら、５つの反射光を第２ビームスプリッタ９１にて分離する。第２ビームスプリッタ９１を透過した反射光については、第１実施例と同様に第１シリンドリカルレンズ９２にて、情報面Ｄ３からの反射光が最小錯乱円を形成する位置と等距離の位置に情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光が焦線を形成する。また、第２ビームスプリッタ９１にて反射された反射光については、第１シリンドリカルレンズ９１に比べて２倍の非点収差を与える第２シリンドリカルレンズ９２にて、情報面Ｄ３からの反射光が最小錯乱円を形成する位置と等距離の位置に情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光が焦線を形成する。
【００３０】
次に図１０を用いて検出器９４、及び検出器９５について説明する。検出器９４は４分割された受光面１０１と、互いに２分割された受光面１０２，１０３を備えている。受光面１０１は情報面Ｄ３による最小錯乱円１０４が照射され、受光面１０２には情報面Ｄ２による反射光の焦線１０５と最小錯乱円１０４の一部が照射され、受光面１０３には情報面Ｄ４による反射光の焦線１０６と最小錯乱円１０４の一部が照射される。また、検出器９５は４分割された受光面１０７と、互いに２分割された受光面１０８，１０９を備えている。受光面１０７は情報面Ｄ３による最小錯乱円１１０が照射され、受光面１０８には情報面Ｄ１による反射光の焦線１１１と最小錯乱円１１０の一部が照射され、受光面１０９には情報面Ｄ５による反射光の焦線１１２と最小錯乱円１１０の一部が照射される。
【００３１】
受光面１０１には、情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光が少量デフォーカス状態で照射されている。また、受光面１０７には、情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光が少量デフォーカス状態で照射されている。ここで、これら少量のクロストーク成分を低減した再生信号の抽出について説明する。各受光面の受光量を対応する各受光面の符号ｎ にＴを付して用いて表記すると、再生信号ＲＦは式ＲＦ＝（Ｔ１０１＋Ｔ１０７）−（Ｍ×Ｔ１０２＋Ｎ×Ｔ１０３＋Ｏ×Ｔ１０８＋Ｑ×Ｔ１０９）より抽出することができる。なおＭ、Ｎ、Ｏ，Ｑは定数である。定数Ｍは、定数Ｍと光量Ｔ１０２との積が光量Ｔ１０７に含まれる情報面Ｄ２からの反射光の光量と等しくなるように設定される。定数Ｎは、定数Ｎと光量Ｔ１０３との積が光量Ｔ１０７に含まれる情報面Ｄ４からの反射光の光量と等しくなるように設定される。同様に、定数Ｏは、定数Ｏと光量Ｔ１０８との積が光量Ｔ１０１に含まれる情報面Ｄ１からの反射光の光量と等しくなるように設定される。定数Ｑは、定数Ｑと光量Ｔ１０９との積が光量Ｔ１０１に含まれる情報面Ｄ５からの反射光の光量と等しくなるように設定される。
【００３２】
このように、検出器９４、及び検出器９５から抽出された情報面Ｄ３からの反射光を加算し、その検出器９４から抽出される情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光と、検出器９５から抽出される情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光を減算することにより、他の情報面からのクロストーク成分を除去した再生信号を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の情報面をもつ多層の光ディスクを再生する場合において、再生すべき情報面以外からのクロストーク成分を除去できるため、良好な再生信号を得ることができる。また、再生すべき情報面の位置の違いによって変化する検出器上の分布に対応して信号を取り込み、特に非点収差によって２面の影響を除去するので、隣接する情報面の間隔が狭い多層ディスクにおいても層間クロストークの少ない良好な信号再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図２ 】ディスクに照射される光ビームを説明する図。
【図３】第１実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【図４】第１実施例の光学式ピックアップの改良した検出器を説明する図。
【図５】第２実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図６】第２実施例の光学式ピックアップのホログラム素子を説明する図。
【図７】ホログラム素子に照射される光ビームを説明する図。
【図８】第２実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【図９】第３実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図１０】第３実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【符号の説明】
１１ 半導体レーザ
１２、９１ ビームスプリッタ
１３ 対物レンズ
１４、９２、９３ 非点収差素子
１５、４０、５３、９４、９５ 検出器
５２ ホログラム素子
【産業上の利用分野】
本発明は、光ディスクなどの光学式記録媒体に記録された映像信号、音声信号などを再生する装置に関し、特に、ハーフミラー型反射記録層とフルミラー型反射記録層とを積層した多層記録媒体からの情報再生時に、再生層以外からの反射による光学的雑音を低減させる光学式ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤなどの光ディスクでは、１面あたりの記録容量を増大させるために、上面にハーフミラー、下面にフルミラーによる反射膜を蒸着して記録層を２層にすることが行われている。このような光ディスクを再生する際には、その記録層のいずれかの情報面に光ビームを集光させ、その反射光を検出器にて検出することにより、その情報面に記録された信号の再生が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように光ビームを一方の情報面に集光させると、その一方の情報面からの反射光に、他方の情報面からの反射光がデフォーカス状態で重なり、再生雑音となってしまうという問題がある。
【０００４】
また、さらに記録密度を増すために情報面の積層数を増すと、光ビームを集光させる情報面以外からの反射光が増えることになり、さらに雑音が増えることになる。例えば等間隔に３層の情報面を有する光ディスクでは奥の情報面に光ビームを集光させると、中間の面で反射した光がちょうど手前の面にも集光することになってしまう。手前の面に集光した光ビームは、高い周波数まで変調されているので、特に大きな雑音を招いてしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各情報面からの反射光を分離する光学系を用いることにより、他の情報面からのクロストークの低減を図る多層記録媒体再生用の光学式ピックアップを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光する検出器と、前記一の情報記録面からの反射光と他の情報記録面からの反射光とを前記検出器の検出面上で互いに異なる位置に集光することにより分離する非点収差素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し、一の受光面には前記一の情報記録面からの反射光から形成された最小錯乱円のみが照射され、他の受光面には前記他の情報記録面からの反射光から形成された焦線及び前記最小錯乱円の一部が照射され、前記一の受光面による検出出力を用いて再生信号を生成することを特徴とする。
【０００７】
よって、再生すべき情報面以外の情報面からの反射光の信号成分を、焦線として十分集光させるため、簡単な構成で再生すべき情報面の信号成分のみを抽出することができ、クロストーク成分を除去した良好な再生信号を得ることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光し再生信号を生成する検出器と、前記一の情報記録面及び他の情報記録面からの反射光を回折して複数の光束に分割するホログラム素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し前記ホログラム素子の焦点位置に配置されると共に、前記ホログラム素子により、一の受光面には、前記一の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射され、他の受光面には、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射されることを特徴とする。
【０００９】
よって、ホログラム素子により、再生すべき情報面からの反射光とその他の情報面からの反射光とを分離するため、簡単な構成でその他の情報面の信号成分を減じた再生すべき情報面の信号成分を抽出することができ、クロストーク成分を除去した良好な再生信号を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明における光学式ピックアップの第１実施例を示したものである。図１に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、反射光に非点収差を与えるシリンドリカルレンズ１４と、検出器１５とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを多層の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれかに集光させ、その反射光を検出器１５で検出して、情報の再生を行うものである。なお、光ディスクＤは積層構造をなしており、アルミからなるフルミラー膜がコートされている第１情報面Ｄ１と、例えば金からなるハーフミラー膜がコートされている第２情報面Ｄ２と第３情報面Ｄ３の３つの情報面を有している。
【００１１】
上述の構成のピックアップを用いて、光ディスクＤに光ビームを集光させると図２に示すようになる。図２は光ビームを第２情報面Ｄ２に集光した状態を示しており、光ディスクＤに入射された光ビームは、図示していないフォーカスサーボによって第２情報面Ｄ２に集光されてスポットＰ２を形成し、第２情報面Ｄ２にて反射され反射光Ｌ２となる。この際に、第２情報面Ｄ２を透過した光ビームは、第１情報面Ｄ１にてデフォーカス状態で反射され、仮想点Ｐ１にスポットを形成した反射光Ｌ１となる。また第３情報面Ｄ３にてデフォーカス状態で反射された光ビームは、点Ｐ３にスポットを形成した反射光Ｌ３となる。すなわち、これら３つの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、検出器１５側からみると、光軸が一致した互いに異なる位置に焦点を形成する３つの光ビームとなる。
【００１２】
次にこれら３つの光ビームを分離する構成について説明する。図１に示すように、ビームスプリッタ１２と検出器１５との間の反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、のみの光路中に、シリンドリカルレンズ１４を配置する。尚、シリンドリカルレンズ１４の焦点距離は、反射光Ｌ２が最小錯乱円（反射光Ｌ２による互いに直交する２つの焦線の中間位置に形成される円）を形成する位置と等距離の位置に、反射光Ｌ１、Ｌ３が互いに直交する焦線を形成するように設定されている。検出器１５は、反射光Ｌ１、Ｌ３が焦線を形成し、反射光Ｌ２に最小錯乱円を形成する位置に配置される。このように、シリンドリカルレンズ１４と検出器１５を配置することにより、合焦状態のとき、検出器１５上に反射光Ｌ２が最小錯乱円を形成し、反射光Ｌ１、Ｌ３が互いに直交する方向の焦線を形成することになる。
【００１３】
次に図３を用いて検出器１５について説明する。検出器１５は４分割された受光面３１と、互いに２分割された受光面３２，３３とを備えている。受光面３１は反射光Ｌ２による最小錯乱円３４のみが照射され、受光面３２には反射光Ｌ１による焦線３５と最小錯乱円３４の一部が照射され、受光面３３には反射光Ｌ３による焦線３６と最小錯乱円３４の一部が照射される。
【００１４】
ここで、対物レンズの開口数ＮＡを０．６とし、帰りの光学系の横倍率Ｂを１０倍とし、光ディスクＤの隣接する情報面の間隔Ｐを２０μｍとすると、反射光Ｌ２による２つの焦線の間隔Ｓは式Ｓ＝２×Ｂ×Ｂ×Ｐより約４μｍとなり、最小錯乱円３４の半径Ｒは式Ｒ＝Ｓ×ＮＡ／Ｂより約１２０μｍとなる。また、光ビームの波長Ｗを６５０ｎｍとすると、反射光Ｌ１、Ｌ２の焦線３５，３６の長さＶは式Ｖ＝４×Ｒより約４８０μｍとなり、幅Ｈは式Ｈ＝１．２×Ｗ／（２×ＮＡ／Ｂ）より約７μｍとなる。なお、ここでは簡単のため情報面の間隔Ｐに基づく横倍率の各反射光の変化分は無視して各値を求めた。
【００１５】
すなわち、受光面３２，３３は幅約７μｍ程度まで十分狭くすることが出来るため、受光面３１のみに照射されている最小錯乱円３４の信号を用いても、十分に再生信号を得ることができる。また、受光面３１には再生すべき情報面以外の面からのクロストークが含まれていないため、雑音の少ない良好な再生信号を得ることができる。
【００１６】
次に図４を用いて、上述の検出器１５を改良した検出器４０を用いて、シリンドリカルレンズ１４による非点集差を利用したフォーカスエラー検出について説明する。検出器４０は、８分割された受光面３１ａないし３１ｈと、互いに４分割された受光面３２ａないし３３ｄ，受光面３３ａないし３３ｄとを備えている。合焦状態において、受光面３１ａないし３１ｈは反射光Ｌ２による最小錯乱円３４のみが照射され、受光面３２ａないし３３ｄには反射光Ｌ１による焦線３５と最小錯乱円３４の一部が照射され、受光面３３ａないし３３ｄには反射光Ｌ３による焦線３６と最小錯乱円３４の一部が照射される。
【００１７】
各受光面の受光量を対応する各受光面の符号を用いて表記すると、フォーカスエラー信号ＦＥは、式ＦＥ＝｛ （３１ａ＋３１ｂ）＋（３１ｅ＋３１ｆ）｝ − ｛ （３１ｃ＋３１ｄ）＋（３１ｇ＋３１ｈ）｝ ＋｛ （３２ｂ＋３２ｃ）−（３３ｂ＋３３ｃ）｝ −｛ Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）｝ から求められる。なお、ＸおよびＹは合焦位置で、（３２ｂ＋３２ｃ）−Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）＝（３３ｂ＋３３ｃ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）＝０となるように設定される定数である。
【００１８】
検出器４０における受光面３２ａ，３２ｄ，３３ａ，３３ｄは、一番奥の第１情報面Ｄ１あるいは一番手前の第３情報面Ｄ３から情報を再生する際に生じるフォーカスオフセットの影響を打ち消すために設けたものである。即ち、第１情報面Ｄ１から情報を再生する場合は、受光面３１ａないし３１ｈに情報面Ｄ１からの反射光Ｌ１が照射され、受光面３３ａないし３３ｄに情報面Ｄ２からの反射光Ｌ２が照射され、受光面３２ａないし３２ｄにはいずれの城方面からの反射光も照射されない。そのため、合焦位置にて受光面３３ａないし３３ｄの検出出力がキャンセルされるように（３３ｂ＋３３ｃ）−Ｙ（３３ａ＋３３ｄ）＝０とすることにより、反射光Ｌ２によるフォーカスオフセットの影響を打ち消すことができる。また、第３情報面Ｄ３から情報を再生する場合についても同様に、合焦位置にて受光面３２ａないし３２ｄの検出出力がキャンセルされるように（３２ｂ＋３２ｃ）−Ｘ（３２ａ＋３２ｄ）＝０として、反射光Ｌ３によるフォーカスオフセットの影響を打ち消すことができる。このように構成することにより、いずれの記録面からの情報を再生する場合でも、フォーカスオフセットの影響を打ち消すことができるため、正しくフォーカスエラー信号を得ることができる。
【００１９】
（第２実施例）
上述の実施例においては、非点収差により隣接する記録面からのクロストークを除去する構成について説明をしたが、非点収差以外の方法を用いて隣接する記録面からのクロストークを低減することも可能である。図５は本発明における光学式ピックアップの第２実施例を示したものである。図５に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、反射光の焦点距離を伸ばす凹レンズ５１と、反射光を異なるデフォーカス量の３スポットに分離するホログラム素子５２と、検出器５３とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを上述の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれかに集光させ、その反射光を検出器５３で検出して、情報の再生を行うものである。なお、ここでは中央の情報面Ｄ２に光ビームを集光させ、情報を再生することについて説明す
る。
【００２０】
上述の構成のピックアップを用いて、光ディスクＤの第２情報面Ｄ２に、図示していないフォーカスサーボによって光ビームを集光させると、第２情報面Ｄ２にて反射され反射光Ｌ２となる。この際に、第２情報面Ｄ２を透過した光ビームは、第１情報面Ｄ１にてデフォーカス状態で反射され反射光Ｌ１となる。また第３情報面Ｄ３にてデフォーカス状態で反射された光ビームは反射光Ｌ３となる。すなわち、これら３つの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、検出器５３側からみると、光軸が一致した互いに異なる位置に焦点を形成する３つ光ビームとなる。
【００２１】
第２実施例に用いられるホログラム素子５２と検出器５３について、図６ないし図８をもちいて説明する。尚、図６はホログラム素子５２のパターンの一例を示したものであり、図７はホログラム素子５２による反射光への作用を示したものであり、図８は検出器５３を示すものである。
【００２２】
図６に示すホログラム素子５２は、光軸に対してずれた位置に２つのパワーの異なる回折レンズ６１，６２を有する。回折レンズ６１は凹レンズの作用を有するものであり、回折レンズ６２は凸レンズの作用を有するものである。図７において、矢印Ｚ方向に光ディスクＤからの反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３がホログラム素子５２に照射している。ホログラム素子５２により、反射光Ｌ １は０次光Ｌ１０と回折レンズ６１による１次光Ｌ１１と回折レンズ６２による反射光Ｌ１２に分離され、反射光Ｌ２は０次光Ｌ２０と回折レンズ６１による１次光Ｌ２１と回折レンズ６２による反射光Ｌ２２に分離され、反射光Ｌ３は０次光Ｌ３０と回折レンズ６１による１次光Ｌ３１と回折レンズ６２による反射光Ｌ３２に分離される。なお、合焦状態のとき、０次光Ｌ２０の焦点位置Ｐ２０を通りかつ光軸に垂直な線分７１上に、回折レンズ６１が１次光Ｌ１１に焦点を形成させ、回折レンズ６２が１次光Ｌ３２に焦点を形成させる。この線分７１を通りかつ光軸に垂直な面に検出器５３を配置する。
【００２３】
ここでは、回折レンズ６１、６２がそれぞれ凹レンズ、凸レンズの作用を有するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、ホログラム素子の設計の容易さを考慮して２つの回折レンズがともに凸レンズもしくは凹レンズの作用を有するように構成しても良い。なお、その場合は、検出器上に一方の回折レンズにより反射光Ｌ２が集光し、他方の回折レンズにより、反射光Ｌ１もしくはＬ３が集光し、０次光によりＬ３もしくはＬ１が集光することになる。
【００２４】
検出器５３には、図８に示すように、０次光Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０と、回折レンズ６１による１次光Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、及び回折レンズ６２による１次光Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２が、それぞれ異なる位置に同心円状に照射される。検出器５３は、３つの同心円の中心円のみを受光面とし他の面をマスクした３つの受光面８１、８２、８３を有する。
【００２５】
受光面８１には、回折レンズ６１による１次光Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１が重なって照射されているが、１次光Ｌ１１は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。同様に、受光面８２には、０次光Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０が重なって照射されているが、０次光Ｌ２０は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。また、受光面８３には、回折レンズ６２による１次光Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２が重なって照射されているが、１次光Ｌ３２は集光して照射されており、他の光は拡散して照射されている。光量は照射されている面積に比例して減衰するものであるため、受光面８１に照射される光量は、きわめて高い割合で１次光Ｌ１１が占めることなり、同様に、受光面８２には０次光Ｌ１０が、受光面８３には１次光Ｌ３２が占めることになる。
【００２６】
ここで、各受光面の受光量を対応する各受光面の符号ｎ にＴを付して用いて表記すると、再生信号ＲＦは式ＲＦ＝Ｔ８２−（Ｊ×Ｔ８１＋Ｋ×Ｔ８３）より抽出することができる。なおＪ、Ｋは定数であり、定数Ｊは定数Ｊ と光量Ｔ８１との積が光量Ｔ８２に含まれる０次光Ｌ１０の光量と等しくなるように設定されており、定数Ｋ は定数Ｋと光量Ｔ８３との積が光量Ｔ８２に含まれる０次光Ｌ３０の光量と等しくなるように設定される。
すなわち、同心円の中心の光量のみを抽出し演算することにより、隣接する記録層からのクロストーク成分を低減させて再生信号を抽出することができる。
【００２７】
（第３実施例）
上述の実施例においては、隣接する２つの情報面からのクロストークを除去する構成についての説明をしたが、上述の第１、第２の実施例を応用して、２つ以上の複数の情報面からのクロストークを除去することも可能である。
【００２８】
図９は本発明における光学式ピックアップの第３実施例を示したものである。図９に示すように、本実施例のピックアップは、半導体レーザ１１と、往きの光路と帰りの光路を分割するビームスプリッタ１２と、対物レンズ１３と、ディスクＤからの反射光を２つに分離する第２ビームスプリッタ９１と、分離された各々の反射光に非点収差を与える第１、第２シリンドリカルレンズ９２，９３と、分離された各々の反射光を検出する検出器９４，９５とを備えており、半導体レーザ１１から出射された光ビームを上述の光ディスクＤの情報面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５のいずれかに集光させ、その反射光を検出器９４、及び検出器９５で検出して、情報の再生を行うものである。なお、ここでは中央の情報面Ｄ３に光ビームを集光させ、情報を再生することについて説明する。
【００２９】
第３実施例では情報面が５つあるため、上述の実施例より２つ多い５つの反射光がディスクＤから反射される。これら、５つの反射光を第２ビームスプリッタ９１にて分離する。第２ビームスプリッタ９１を透過した反射光については、第１実施例と同様に第１シリンドリカルレンズ９２にて、情報面Ｄ３からの反射光が最小錯乱円を形成する位置と等距離の位置に情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光が焦線を形成する。また、第２ビームスプリッタ９１にて反射された反射光については、第１シリンドリカルレンズ９１に比べて２倍の非点収差を与える第２シリンドリカルレンズ９２にて、情報面Ｄ３からの反射光が最小錯乱円を形成する位置と等距離の位置に情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光が焦線を形成する。
【００３０】
次に図１０を用いて検出器９４、及び検出器９５について説明する。検出器９４は４分割された受光面１０１と、互いに２分割された受光面１０２，１０３を備えている。受光面１０１は情報面Ｄ３による最小錯乱円１０４が照射され、受光面１０２には情報面Ｄ２による反射光の焦線１０５と最小錯乱円１０４の一部が照射され、受光面１０３には情報面Ｄ４による反射光の焦線１０６と最小錯乱円１０４の一部が照射される。また、検出器９５は４分割された受光面１０７と、互いに２分割された受光面１０８，１０９を備えている。受光面１０７は情報面Ｄ３による最小錯乱円１１０が照射され、受光面１０８には情報面Ｄ１による反射光の焦線１１１と最小錯乱円１１０の一部が照射され、受光面１０９には情報面Ｄ５による反射光の焦線１１２と最小錯乱円１１０の一部が照射される。
【００３１】
受光面１０１には、情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光が少量デフォーカス状態で照射されている。また、受光面１０７には、情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光が少量デフォーカス状態で照射されている。ここで、これら少量のクロストーク成分を低減した再生信号の抽出について説明する。各受光面の受光量を対応する各受光面の符号ｎ にＴを付して用いて表記すると、再生信号ＲＦは式ＲＦ＝（Ｔ１０１＋Ｔ１０７）−（Ｍ×Ｔ１０２＋Ｎ×Ｔ１０３＋Ｏ×Ｔ１０８＋Ｑ×Ｔ１０９）より抽出することができる。なおＭ、Ｎ、Ｏ，Ｑは定数である。定数Ｍは、定数Ｍと光量Ｔ１０２との積が光量Ｔ１０７に含まれる情報面Ｄ２からの反射光の光量と等しくなるように設定される。定数Ｎは、定数Ｎと光量Ｔ１０３との積が光量Ｔ１０７に含まれる情報面Ｄ４からの反射光の光量と等しくなるように設定される。同様に、定数Ｏは、定数Ｏと光量Ｔ１０８との積が光量Ｔ１０１に含まれる情報面Ｄ１からの反射光の光量と等しくなるように設定される。定数Ｑは、定数Ｑと光量Ｔ１０９との積が光量Ｔ１０１に含まれる情報面Ｄ５からの反射光の光量と等しくなるように設定される。
【００３２】
このように、検出器９４、及び検出器９５から抽出された情報面Ｄ３からの反射光を加算し、その検出器９４から抽出される情報面Ｄ２、Ｄ４からの反射光と、検出器９５から抽出される情報面Ｄ１、Ｄ５からの反射光を減算することにより、他の情報面からのクロストーク成分を除去した再生信号を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の情報面をもつ多層の光ディスクを再生する場合において、再生すべき情報面以外からのクロストーク成分を除去できるため、良好な再生信号を得ることができる。また、再生すべき情報面の位置の違いによって変化する検出器上の分布に対応して信号を取り込み、特に非点収差によって２面の影響を除去するので、隣接する情報面の間隔が狭い多層ディスクにおいても層間クロストークの少ない良好な信号再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図２ 】ディスクに照射される光ビームを説明する図。
【図３】第１実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【図４】第１実施例の光学式ピックアップの改良した検出器を説明する図。
【図５】第２実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図６】第２実施例の光学式ピックアップのホログラム素子を説明する図。
【図７】ホログラム素子に照射される光ビームを説明する図。
【図８】第２実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【図９】第３実施例の光学式ピックアップの概要構成を説明する図。
【図１０】第３実施例の光学式ピックアップの検出器を説明する図。
【符号の説明】
１１ 半導体レーザ
１２、９１ ビームスプリッタ
１３ 対物レンズ
１４、９２、９３ 非点収差素子
１５、４０、５３、９４、９５ 検出器
５２ ホログラム素子
Claims (2)
- 多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光する検出器と、前記一の情報記録面からの反射光と他の情報記録面からの反射光とを前記検出器の検出面上で互いに異なる位置に集光することにより分離する非点収差素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し、一の受光面には前記一の情報記録面からの反射光から形成された最小錯乱円のみが照射され、他の受光面には前記他の情報記録面からの反射光から形成された焦線及び前記最小錯乱円の一部が照射され、前記一の受光面による検出出力を用いて再生信号を生成することを特徴とする光学式ピックアップ。
- 多層記録媒体に形成されている複数の情報記録面のうち一の情報記録面に光ビームを照射して情報を再生する光学式ピックアップであって、少なくとも前記一の情報記録面からの反射光を受光し再生信号を生成する検出器と、前記一の情報記録面及び他の情報記録面からの反射光を回折して複数の光束に分割するホログラム素子と、を備え、前記検出器は複数の受光面を有し前記ホログラム素子の焦点位置に配置されると共に、前記ホログラム素子により、一の受光面には、前記一の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射され、他の受光面には、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が集光して照射され、前記他の情報記録面からの反射光が回折された光束が拡散して照射されることを特徴とする光学式ピックアップ。
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