JPH0490129A - 光学式再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば、光ディスクや光カードのような記録
媒体にピットの間隔により記録されたデータの再生を行
う光学式再生装置に関する。

［従来の技術］ 近年、情報化社会の進展と共に、扱うデータの量が増大
している。これに対応して小形で大容量記録データを読
出す再生装置が益々望まれている。

これに答えるものとして、例えば、コンパクトディスク
（ＣＤ）やビデオディスク（ＶＤ）等の記録密度の高い
記録媒体を使用する再生装置がある。

この再生装置で用いられる記録媒体は、盤状の薄いプラ
スチック基板の上に、ピットの形態でミクロンオーダの
信号を記録したものである。そして、これらの信号を光
学系により検出することでデータが再生される。

［発明が解決しようとする課題］ 今日、記録媒体の大きさを変えることなく、高密度での
データ記録を達成するため、記録トラックの幅方向に複
数のピットを並列して形成し、これらピットの間隔によ
り情報を符号化したものを１組にして、これを記録トラ
ックの長さ方向に複数形成した記録媒体の再生装置が考
えられている。

この再生装置は、トラック幅方向に形成された複数のピ
ットの組にコヒーレント光を照射し、各ピットからの回
折光により生じるピット間隔に対応した干渉パターンを
光学系により検出し、この干渉パターンの０次と±１次
との極大値を前記光学系に備えられた所定の演算手段で
演算して記録データを再生するものである。即ち、０次
極大値と±１次極大値付近に複数のフォトダイオードア
レイを並設し、干渉パターンの光強度の極大値付近の変
化を検出して記録データが再生される。

しかし、複数のフォトダイオードアレイで検出された信
号をシフトレジスタを用いてシリアル転送する場合、転
送速度が制限され記録データの再生時間が長くなるとい
う問題がある。

そこで、特願平２−１５５５２６号で、前記１組のピッ
トでの回折光を０次、±１次の３つに分割させる絞り手
段と、これら＋１次回折光と一１次回折光の夫々を受光
する２分割フォトダイオードとが設けられた光学系を提
案した。この光学系では、±１次回折光が、０次回折光
に対して相対的に移動するように、０次回折光は、オフ
セット制御されており、±１次回折光が対応する２分割
フォトダイオードに照射され、各ダイオード領域で０次
回折光に対する光量差が検出されて、記録データとして
再生される。

しかし、前記１組のピットからの回折光を３分割すると
、ブッシュブル信号が得られないため、記録媒体の偏心
により生じる±１次光の位相変化を検出することができ
なくなるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、その目的とするところは、高密度記録データの再
生ができる装置であって、トラッキングサーボ用のブッ
シュブル信号の検出ができると共に、記録データを短時
間で再生できる光学式再生装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の問題を解決するために、本発明の光学式再生装置
は、トラックの幅方向のピ・ソトの間隔によりデータを
符号化した複数のピットを組とし、この複数のピットの
組をトラックの長さ方向に所定の間隔で順次形成された
記録媒体に、レーザビームを前記トラックの長さ方向に
走査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピ・ソト回折光
、＋１次ピット回折光及び−１次ピ・ット回折光を、こ
れらピット回折光に対応して併置された２分割フォトダ
イオードで受光し、前記複数のピットの組のピット間隔
に応じて変位する前記ピット回折光からピット間情報信
号を検出する光検出器と、 前記０次ピット回折光を回折させ、＋１次格子回折光及
び−１次格子回折光を形成する回折格子と、 前記＋１次ピット回折光と前記＋１次格子回折光とを干
渉させ且つ前記−１次ピット回折光と前記−１次格子回
折光とを干渉させて、両干渉光よりブッシュブル信号を
検出する手段を有するサーボ手段と、を備え、前記光検
出器及び前記サーボ手段により検出された前記信号から
データを再生することを特徴とする。また、本発明の光
学式再生装置は、トラックの幅方向のピットの間隔によ
りデータを符号化した複数のピットを組とし、この複数
の、ピットの組をトラックの長さ方向に所定の間隔で順
次形成された記録媒体に、レーザビームを前記トラック
の長さ方向に走査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピット回折光、
＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々を受
光し、前記複数のピットの組のピット間隔に応じて変位
する前記ピット回折光からピット間情報信号を検出する
光検出器と、前記０次ピット回折光を回折させ、＋１次
格子回折光及び−１次格子回折光を形成する回折格子と
、 前記＋１次ピット回折光と前記＋１次格子回折光とを干
渉させ且つ前記−１次ピット回折光と前記−１次格子回
折光とを干渉させてブッシュブル信号を検出する手段を
有するサーボ手段と、を備え、前記光検出器及び前記サ
ーボ手段により検出された前記信号からデータを再生す
ることを特徴とする。更に、また、本発明の光学式再生
装置は、トラックの幅方向のピットの間隔によりデータ
を符号化した複数のピットを組とし、この複数のピット
の組をトラックの長さ方向に所定の間隔で順次形成され
た記録媒体に、レーザビームを前記トラックの長さ方向
に走査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピット回折光、
＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々を受
光し、前記０次ピット回折光の一部を回折させ、＋１次
格子回折光及び−１次格子回折光を形成する回折格子と
、 前記＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々
を受光し、前記複数のピットの組のピット間隔に応じて
変化する前記ピット回折光から前記ピット間情報信号を
検出すると共に、前記＋１次ピット回折光と前記＋１次
格子回折光とを干渉させ且つ前記−１次ピット回折光と
前記−１次格子回折光とを干渉させて、両干渉光より前
記ブッシュブル信号を検出するサーボ手段と、を備え、
このサーボ手段により検出された前記信号からデータを
再生することを特徴とする。

［作用］ 本発明の光学式再生装置にピット間情報を検出する光検
出器とブッシュブル信号を検出するサーボ手段とを備え
たことで、記録データを短時間で再生しつつ、ブッシュ
ブル信号を検出して、トラッキングサーボが行える。

［実施例コ 以下、本発明の光学式再生装置の第１の実施例について
、第１図ないし第５図を参照して説明する。

まず、第１図を参照して、本実施例の光学式再生装置の
構成に付いて、レーザビームの通過経路に従って説明す
る。レーザダイオード１２から発射されたレーザビーム
は、コリメートレンズ１４で平行光束に収束され、絞り
１５で光束の径が制限され、偏光ビームスプリッタ１６
及び１／４波長板１８を通過して対物レンズ２０に入射
する。

前記絞り１５は、コリメートレンズ１４の出射瞳として
機能し、対物レンズ２０の瞳径より小径に設定されてい
る。対物レンズ２０に入射した平行光束は記録媒体とし
ての光ディスク２２に焦点合せされる。この光ディスク
２２には、記録トラ・ンクの幅方向にピットの間隔によ
りデータを符号化した複数のピットの組が形成され、こ
のピ・ソトの組が記録トラックの長さ方向に所定の間隔
て形成されている。第２図に模式的に示すように、光デ
ィスク２２に照射されたレーザビームは、これらピット
のピッチＰに応じて＋１次ピ・ノド回折光２及び−１次
ピット回折光６は、０次ピット回折光４に対して角度θ
だけ変位した方向に回折される。

説明図面を見易くするため、入射光を左側、反射光を右
側に示す。光ディスク２２で回折した反射レーザビーム
は、前記＋１次、０次及び−１次ピット回折光２．４．
６だけが対物レンズ２０に入射される。対物レンズ２０
に入射した反射レーザビームは、再び、平行光束に変更
され、１７４波長板１８、偏光ビームスブリ・ツタ１６
を通過し、ハーフミラ−２４を介して２方向に振分けら
れ、一方は、ピット間隔の情報信号検出用の光検出器２
６に入射し、他方は、透過型回折格子２８及び３分割さ
れたフォトダイオード３６．３８．４０を有する光検出
器３０を備えたトラ・ソキングサーボ信号検出用のサー
ボ手段２７に入射する。

第３図及び第４図に示すように、この透過型回折格子２
８は、前記ピットにより回折した０次ピット回折光４と
±１次ピット回折光２．６との重なりを、フォトダイオ
ード３８．４０上の位置Ａ１Ｂで、形成させ、ブッシュ
ブル信号を得るために配設されたものであり、透明な石
英を円板状に形成し、中央部には光軸と直交する方向に
複数の格子２９・・・が形成されている。ハーフミラ−
２４を通過した＋１次、０次及び−１次ピット回折光２
．４．６は、０次ピット回折光４のみが格子２９・・・
に入射し、他の±１次ピット回折光２．６は、両側帯の
透過部分２８　ａ　−、２８ａを通過して対応するフォ
トダイオード３８．４０に入射する。格子２９・・・に
入射した０次ピット回折光４は、＋１次格子回折光２ａ
及び−１次格子回折光６ａが、夫々、０次格子回折光４
ａに対して角度β（第１図参照）だけ異なる方向に回折
される。このように回折された各格子回折光２　ａ　ｓ
　４　ａ　ｓ　６　ａも、対応する前記フォトダイオー
ド３８１．３６．４０に入射する。第４図に示すように
、前記フォトダイオード３８．４０に入射した±１次格
子回折光２ａ、６ａは、夫々、前記透過型回折格子２８
を透過した±１次ピット回折光２．６と互いに重なり合
う部分を有することで干渉し合う。この干渉を検出する
ことでブッシュブル信号が得られトラッキングエラー信
号が検出できる。このとき０次ピット回折光４は、透過
型回折格子２８の中心を通過しフォトダイオード３６の
中央に入射されるように、常時、入射信号を図示しない
装置でフィードバックさせオフセット制御が施されてお
り、この０次ピット回折光４が透過型回折格子２８１；
より回折されて生じた±１次格子回折光２ａ１６ａは、
ブッシュブル信号検出の基準位置となる。

即ち、光デイスク２２上におけるトラッキングエラー及
びピット間隔の変化等により±１次ピット回折光２．６
の位相が変化すると、±１次ピット回折光２．６のフォ
トダイオード３８．４０への入射位置が、前記±１次格
子回折光２ａ、６ａに対してずれる。このずれを光検出
器３０に備えられた図示しない差動アンプにより検出す
ることでブッシュブル信号が検出される。かくして、ト
ラワキングサーボが維持される。

ここで、透過型回折格子２８を用いて、０次ピット回折
光４を±１次格子回折光２ａ、６ａに変換し、これらと
、光ディスク２２からの±１次ピット回折光２．６と、
を干渉させる場合において、０次ピット回折光４が、透
過型回折格子２８により±１次格子回折光２ａ１６ａに
変換される場合に導入される位相変化を考慮したブッシ
ュブル信号の検出方法を示す。

透過型回折格子２８で回折された±１次格子回折光２ａ
０６ａに導入される位相差を、０次格子回折光４ａを基
準にしてφよとすると φ＊　＝　（２πｄ／λ）　ｓｉｎθ１−±Ｃ２ｙｒｄ
／λ）　ｓｉｎθ−±φ　（１）となる。

一方、±１次ピット回折光２．６に導入される位相差を
Δψオとすると、 Δψ±−Ｖ、、±（２π／ｑ）ｖｏ　　　　　（２）た
だし、式（１）、（２）において、 ｄ　；透過型回折格子周期 ｑ　；ピット周期 マ１ｏ；ピットが深さを有することによる０次光と１次
光間の位相差 Ｖｏ　；トラッキング誤差 である。

第１図で示すような、位置ＡＳＢでの重ね合わせを考慮
すると、 ＩＡ　−ｌ　ＡＯｅ　１＃”　十Ａ、　ｅ　ｌＡ−＋＋
２　　　（３）ＩＢ−ｌＡ’ｏｅ’φ−＋Ａ、　ｅ　ｌ
Ａ’−１２（４）Ａｏ　　；透過型回折格子により生じ
る１次格子回折光の振幅 Ａ１　；光ディスク２２の１次ピット回折光の振幅 と表される。

式（３）、（４）を式（１）、（２）の関係を用いて展
開してまとめると、 Ａ、Ｂの差信号は、 ＩＡ−ＩＢ−ｋｓｉｎ（φ＋（２ｉ／ｑ）ｖ　ｏ　＋ｓ
／２）　　　（５）ｋ；比例定数 となる。

一方、通常のブッシュブル信号は、 Ｓ　ｅｐ−ｋｓｌｎ　　（２ｙｒ／　ｑ）　Ｖｏ　　　
　　　　（６）ｋ；比例定数 とする。これら（５）、（６）を比較すると、水沫によ
る差信号は本来のブッシュブル信号がら位相がφ＋（π
／２）だけ進んでいることがゎがる。

これは、トラッキングサーボループ内に位相回路を導入
することにより（６）式で表される信号として取扱える
。

次に、光学式再生装置の記録データの再生方法について
第１図及び第５図を参照して説明する。

記録データの読出しには、光検出器２６が用いられる。

この光検出器２６は、各々、比較器４６．４８．５０を
有し二分割されたフォトダイオード３６′３８’　、４
０’が、３つ併置されて構成されており、光ディスク２
２に記録されたピット間隔に対応して回折した±１次ピ
ット回折光２．４の位相の変化を検出し、この検出値か
ら記録されたデータを読出すものである。

前記ハーフミラ−２４で反射した０次ピット回折光４、
＋１次ピット回折光２、−１次ピット回折光６は、夫々
が二分割された対応するフォトダイオード３６’　　　
３８’　　　４０’　に入射する。

ここで、光ディスク２２を回折格子として考えると、レ
ーザビームが光ディスク２２に垂直に入射するものと仮
定した場合の回折光の回折角θ４は ｓｉｎ　　θ、　　ｍ　１　　λ／ｄ ｎ　；整数 ｄ　；光ディスクのピットの格子定数 λ　；波長 となる。つまり、回折光は、回折格子の周期即ち格子定
数ｄが大きくなると、その回折角θ。は小さくなり、逆
に格子定数ｄが小さくなると、回折角θ７は大きくなる
。この結果、ピットの組の複数のピット間隔が小さくな
るにつれて±１次ピット回折光２．６の間隔は増加し、
ピット間隔が大きくなるにつれて±１次ピット回折光２
．６の間隔は減少する。

従って、光ディスク２２に記録されたデータの再生は、
±１次ピット回折光２．６の対応するフォトダイオード
３８’　　４０’上での位置（又は移動位置）を比較器
４８．５０で検出して行われる。

つまり、フォトダイオード３８′及び４０′の夫々の２
分割された領域３ｇａ、３８ｂ及び４０ｍ、４０ｂの出
力電流をＩ　Ｃ３８ａ　）　、Ｉ　（３８ｂ　）及びＩ
　（４０ａ　）　、！　（４０ｂ　）とする。例えば、
ピット間隔が減少して±１次ピット回折光２．６が外側
に移動した場合、各出力電流の関係は、■（３８ａ　）
　＞　１　（３８ｂ　）且ツＩ　（４０ａ　）　＜　１
　（４０ｂ　）となる。また、ピット間隔が増加して±
１次ピット回折光２．６が内側に移動した場合、出力電
流の関係は、Ｉ　（３８ａ　）　＜　１　（３８ｂ　）
且ツ１（４０ａ）＞１（４０ｂ）となる。

従って、±１次ピット回折光２．６の位置（又は移動位
置）は、対応する比較器４８及び５０を用いてＩ（３８
ａ）とＩ（３８ｂ）との差及びＩ（４０ａ）と１（４０
ｂ）との差を夫々検出すことで光ディスク２２に記録さ
れたデータがアナログ量として再生される。

なお、このときも、０次ピット回折光４は、常時、対応
するフォトダイオード３６′の中央に入射するように、
オフセット制御されている。即ち、２分割されたフォト
ダイオード３６′の両頭域３６ａ、３６ｂの出力電流を
各々ｒ　（３６ａ）、■（３６ｂ）とすると、０次ピッ
ト回折光４の出力電流は、１　（３８ａ）　−１（３Ｂ
ｂ　）の関係が常時維持されるようにフィードバックし
て制御される。

次に、本発明の光学式再生装置の第２の実施例について
第６図ないし第８図を参照して説明する。

なお、本実施例を説明するに当って、第１の実施例と同
一の部分は、同一の符号を付してその詳細な説明は省略
する。

本実施例の光学式再生装置では、レーザーダイオード１
２から発光したレーザビームは、コリメートレンズ１４
で平行光束に変更され、絞り１５、偏光ビームスプリッ
タ１６．１／４波長板１８及び対物レンズ２０を介して
光ディスク２２に照射される。この光ディスク２２のピ
ットで回折された回折光の内、＋１次ピット回折光２．
０次ピット回折光４及び−１次ピット回折光６は、対物
レンズ２０に向けて反射され、１７４波長板１８、変更
ビームスプリッタ１６及び透過型回折格子２８を通って
光検出器２６に照射される。

前記透過型回折格子２８は、第７図に示すように、前記
ピットにより回折した０次ピット回折光４と±１次ピッ
ト回折光２．４との重なりを形成し、ブッシュブル信号
を得るために配設されたものであり、透明な石英を円板
状に形成し、図で見て中央部下半分の領域には軸と直交
する方向に複数の格子２９・・・が形成されている。

この透過型回折格子２８で回折されるのは、０次ピット
回折光４の図で見て下半分の領域であり、他の部分は、
±１次ピット回折光２．６と共に透過して光検出器３０
に入射する。この透過型回折格子２８で±１次格子回折
光２ａ、６ａは、０次格子回折光４ａから角度βだけ異
なる方向に回折される。

第８図には、前述した各回折光を受光するフォトダイオ
ードを有する光検出器２６が示されている。このフォト
ダイオードは、入射される回折光に対応して３つに分割
されており、更に、各フォトダイオード３６．３８．４
０の各々の上半分が２つに分割されて形成されている。

従って、本実施例の光学式再生装置において、光検出器
２６のフォトダイオード３６．３８．４０の下半分の領
域でブッシュブル信号検出が行われ、同時に、上半分の
領域では光ディスク２２に記録されたピット間隔に応じ
たデータの再生信号の検出が行われる。

ブッシュブル信号の検出は、透過型回折格子２８で０次
格子回折光４ａに対して角度β方向に回折され、フォト
ダイオード３８．４０に入射した±１次格子回折光２ａ
、６ａに対する±１次ピット回折光２．６の差信号を図
示しない差動アンプにより検出してなされる。また、デ
ータ信号の検出は、前記フォトダイオード３８及び４０
の上半分で各々２分割された領域３８ａ、３８ｂ及び４
Ｏａ、４０ｂに夫々入射した±１次ピット回折光２及び
６の夫々の出力電流１（３８ａ）と１（３８ｂ）との差
及びＩ　　（４０ａ　）とＩ（４０ｂ）との差を検出す
ることにより光ディスク２２に記録されたデータがアナ
ログ量として再生される。

このとき、０次回折光４．４ａは共にオフセット制御さ
れているため、フォトダイオード３６の中心に入射され
、領域３６ａ、３６ｂの光量の差信号は常時０レベルに
維持される。

このように、本発明の光学式再生装置は、透過型回折格
子２８を介装させたことで、ブッシュブル信号の検出が
可能となり、更に、±１次の回折光を検出するための素
子が少ないため、ピット間隔により符号化されたデータ
を短時間で再生できる。

なお、本発明は、上述の実施例に限定されることはなく
、例えば絞り１５の代わりに、対物レンズ２０の出射瞳
より小径の瞳を育するコリメートレンズを使用してもよ
い。

［発明の効果］ 本発明の光学式再生装置によれば、ブッシュブル信号が
検出でき得ることでトラッキングサーボが行えると共に
、高密度で記録されたデータを短時間で再生すことがで
きる。この結果、データの読取りミスを生じることなく
短時間で且つ安定したデータの再生ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例としての光学式再生装
置の概略図、第２図は、入射したレーザビームが光デイ
スク上で回折される様子を示す図、第３図は、第１図の
光学式再生装置に設けられた透過型回折格子に回折光が
入射した状態を示す図、第４図は、第１図の光学式再生
装置に設けられたブッシュブル信号検出用の光検出器に
回折光が入射した状態を示す図、第５図は、第１図の光
学式再生装置に設けられたデータ信号検出用の光検出器
に回折光が入射した状態を示す図、第６図は、本発明の
第２の実施例としての光学式再生装置の概略図、第７図
は、第６図の光学式再生装置に設けられた透過型回折格
子に回折光が入射した状態を示す図、第８図は、ブッシ
ュブル信号とデータ信号とが同時に検出できるように形
成された第６図の光学式再生装置に設けられた光検出器
に回折光が入射した状態を示す図である。 １２・・・レーザーダイオード、１４・・・コリメート
レンズ、１５・・・絞り、１６・・・偏光ビームスプリ
ッタ、１８・・・１／４波長板、２０・・・対物レンズ
、２２・・・光ディスク、２４・・・ハーフミラ−２６
，３０・・・光検出器、２８・・・透過型回折格子。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳・ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トラックの幅方向のピットの間隔によりデータを符
   号化した複数のピットを組とし、この複数のピットの組
   をトラックの長さ方向に所定の間隔で順次形成された記
   録媒体に、レーザビームを前記トラックの長さ方向に走
   査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピット回折光、
   ＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光を、これら
   ピット回折光に対応して併置された２分割フォトダイオ
   ードで受光し、前記複数のピットの組のピット間隔に応
   じて変位する前記ピット回折光からピット間情報信号を
   検出する光検出器と、 前記０次ピット回折光を回折させ、＋１次格子回折光及
   び−１次格子回折光を形成する回折格子と、 前記＋１次ピット回折光と前記＋１次格子回折光とを干
   渉させ且つ前記−１次ピット回折光と前記−１次格子回
   折光とを干渉させて、両干渉光よりブッシュブル信号を
   検出する手段を有するサーボ手段と、を備え、前記光検
   出器及び前記サーボ手段により検出された前記信号から
   データを再生することを特徴とする光学式再生装置。 ２、トラックの幅方向のピットの間隔によりデータを符
   号化した複数のピットを組とし、この複数のピットの組
   をトラックの長さ方向に所定の間隔で順次形成された記
   録媒体に、レーザビームを前記トラックの長さ方向に走
   査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピット回折光、
   ＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々を受
   光し、前記複数のピットの組のピット間隔に応じて変位
   する前記ピット回折光からピット間情報信号を検出する
   光検出器と、 前記０次ピット回折光を回折させ、＋１次格子回折光及
   び−１次格子回折光を形成する回折格子と、 前記＋１次ピット回折光と前記＋１次格子回折光とを干
   渉させ且つ前記−１次ピット回折光と前記−１次格子回
   折光とを干渉させてブッシュブル信号を検出する手段を
   有するサーボ手段と、を備え、前記光検出器及び前記サ
   ーボ手段により検出された前記信号からデータを再生す
   ることを特徴とする光学式再生装置。 ３、トラックの幅方向のピットの間隔によりデータを符
   号化した複数のピットを組とし、この複数のピットの組
   をトラックの長さ方向に所定の間隔で順次形成された記
   録媒体に、レーザビームを前記トラックの長さ方向に走
   査させるレーザビーム照射手段と、 前記複数のピットの組で回折された０次ピット回折光、
   ＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々を受
   光し、前記０次ピット回折光の一部を回折させ、＋１次
   格子回折光及び−１次格子回折光を形成する回折格子と
   、 前記＋１次ピット回折光及び−１次ピット回折光の夫々
   を受光し、前記複数のピットの組のピット間隔に応じて
   変化する前記ピット回折光から前記ピット間情報信号を
   検出すると共に、前記＋１次ピット回折光と前記＋１次
   格子回折光とを干渉させ且つ前記−１次ピット回折光と
   前記−１次格子回折光とを干渉させて、両干渉光より前
   記ブッシュブル信号を検出するサーボ手段と、を備え、
   このサーボ手段により検出された前記信号からデータを
   再生することを特徴とする光学式再生装置。