JPH06259803A - 光学式情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マークセットのマーク間隔として記録されてい
る情報を安定に精度良く再生できる光学式情報再生装置
を提供する。 【構成】光学式情報再生装置は、楕円ビームを射出する
光源８と、光源８の射出する発散性ビームを平行ビーム
に変えるコリメートレンズ１０と、平行ビームの強度分
布を変えるための位相板１２と、平行ビームを集光する
対物レンズ１４と、マークセット４からの光を受ける集
光レンズ１８と、情報を再生するための光検出器２０と
を有している。位相板１２は、Ｙ軸方向に延びている帯
状の中央部２４と、それ以外の周辺部２２とからなり、
中央部２４を通過した光と周辺部２２を通過した光との
間に実質的にπの位相差を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや光カード
などの光記録媒体から光学的に情報を再生する光学式情
報再生装置に関する。

【０００２】

【従来技術】光学式情報処理において使用する光記録媒
体としては、再生専用型（ＲＯＭ）のＣＤやレーザーデ
ィスク、追記型（ＷＯＲＭ）のＴｅ金属膜や有機色素
膜、可逆型（Ｅ−ＤＲＡＷ）の光磁気型やカルコゲナイ
ト相変化膜が知られている。いずれの場合も１ビットの
情報（データ）は一つのマークの有無によって表現され
ている。情報を記録する場合、波長程度に集束させた記
録用レーザービームを、記録用レーザービームが光記録
媒体上のトラックを走査するように記録レーザービーム
と光記録媒体とを相対的に移動させながら、情報に対応
させて光記録媒体に照射し、トラック上に記録情報に対
応した間隔で並ぶ複数のマークを形成する。このように
して、マーク相互の間隔に対応して符号化した情報が光
記録媒体に記録される。

【０００３】このような光記録媒体から情報を再生する
場合、光記録媒体のトラック上を再生用レーザービーム
で走査する。その間、回折現象のためマークの有無に対
応して生じる光記録媒体からの光の強度変化から、マー
クの有無を検出することにより情報の再生を行なってい
る。

【０００４】近年、記録密度の向上を目的として、各マ
ークでの反射率を段階的に変える方法、マークの深さを
変える方法、マークの大きさを変える方法、トラック間
隔を狭くする方法などが提案されている。また、光記録
媒体として多層膜を使用し、それぞれの層に異なる情報
を記録することにより記録密度の向上を図る方法も提案
されている。これらの方法はいずれも、一つのマークの
状態を段階的に変えることによって、多値情報としてデ
ータを記録している。このような多値記録では、マーク
からの信号が正確に検出されるように反射率等を段階的
に調整することが困難であるとともに、二値〜四値の多
値化が限界である。

【０００５】そこで、記録密度を向上させるために、例
えばまとまった一組の情報を光記録媒体の一定の領域に
パターン化して記録する方法も考えられる。しかし、こ
のような方法は、トラッキングやフォーカッシングをな
くした簡易なシステムには使用できるが、複雑なシステ
ムに用いることはできない。

【０００６】また、光記録媒体を大型化することも考え
られるが、この場合、光記録媒体の大型化に伴って装置
を大型化してしまう。

【０００７】最近では、上述した方法とは全く異なるも
のとして、特開平３−１４１０３３号公報に開示されて
いるような高密度多値記録方法が提案されている。この
方法では、情報の記録は、光記録媒体のトラック長さ方
向またはトラック幅方向に複数の記録用レーザービーム
を記録情報に対応した間隔で照射し、記録情報に対応し
た間隔を置いて形成された複数のマークからなるマーク
セットを形成して行なう。この場合、マークセットを構
成する複数のマークの間隔として情報が記録される。

【０００８】次に情報の再生について考えよう。このよ
うなマークセットに再生用レーザービームを照射した場
合、その干渉光強度分布の±一次干渉光のピーク位置は
マークセットを構成しているマークの間隔に依存してい
る。つまり、回折光強度分布の±一次干渉光のピーク位
置は、マークセットのマーク間隔に対応して変化する。
従って、光記録ディスクのトラックに沿って再生用レー
ザービームを走査するとともに、各マークセットからの
干渉光強度分布の±一次干渉光のピーク位置をフォトダ
イオードアレイ等を用いて検出することにより情報の再
生が行なえる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法においては、対物レンズにより光記録媒体上に集光さ
れる再生レーザービームの強度分布はガウス分布である
ため、マーク間隔の異なるマークセットを照明した際
に、両者のマークに入射する光の強度が異なり、特にマ
ーク間隔が広い場合にはマークに入射する光量が少なく
なるため、±一次干渉光のピーク位置の検出が困難にな
るおそれがある。このような理由からマーク間隔には上
限が設定されるが、記録密度の向上にとっては障害であ
り、この上限は高いほど好ましい。

【００１０】また、例えばマークセットのマークの個数
が二つの場合では、二つのマークに同量の光が入射した
ときに干渉光のコントラストが最大になり、この状態で
情報の再生を行なうのが最も好ましい。これに対してビ
ームの中心が、二つのマークの中心からずれた場合に
は、干渉光のコントラストや強度分布が変化し、±一次
干渉光のピーク位置の検出が十分に行なえなくなるおそ
れがある。このためビームの照射位置に厳密さが要求さ
れている。これは設計や製造において要求される許容範
囲を狭めるもので、製造コストの低減化の見地からして
も好ましいものではない。

【００１１】本発明は、マークセットのマーク間隔とし
て記録されている情報を安定に精度良く再生できる光学
式情報再生装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学的に検出
可能な複数のマークの間隔に対応させて情報を記録した
光記録媒体から情報を再生する光学式情報再生装置であ
って、楕円平行ビームを射出する光源手段と、楕円平行
ビームを光記録媒体上に集光する対物レンズと、光源手
段と対物レンズとの間に設けた位相板であって、楕円平
行ビームの規格化した強度分布において、楕円平行ビー
ムの短軸方向に関して、１／ｅ² 以上の強度を有する光
と、１／ｅ² 未満の強度を有する光との間に実質的にπ
の位相差を与える位相板と、光記録媒体からの光の強度
分布を検出し、この強度分布に基づいて情報を再生する
手段とを備えている。

【００１３】

【作用】本発明では、光源手段と対物レンズとの間に、
１／ｅ² 以上の強度を有する光と、１／ｅ² 未満の強度
を有する光との間に実質的にπの位相差を与える位相板
を設けている。この位相板を通過した後の楕円平行ビー
ムの強度分布は、通過前のガウス分布に比べて、中央部
の強度は弱くなる反面、周辺部の強度は強くなる。従っ
て、中央部の光強度がほぼ一定になるとともに、その範
囲も、ガウス分布のスポット径よりも広くなる。

【００１４】

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。本実施例は透過型光学系の光学式情報再
生装置であり、図１に示すように、楕円ビームを射出す
る光源８と、光源８の射出する発散性ビームを平行ビー
ムに変えるコリメートレンズ１０と、本発明の主要部で
ある平行ビームの強度分布を変えるための位相板１２
と、平行ビームを集光する対物レンズ１４と、マークセ
ット４からの光を受ける集光レンズ１８と、情報を再生
するための光検出器２０とを有している。

【００１５】光源８には例えば波長８３０ｎｍの光を射
出する半導体レーザーを使用する。半導体レーザーの射
出するレーザービームは、その断面は図３に示すように
楕円形状になっており、この楕円ビームはコリメートレ
ンズ１０に入射し、平行ビームに変えられる。本実施例
に関する図面（図１と図３と図４）では、ビームの断面
の楕円の長軸をＹ軸に、短軸をＸ軸に選んである。この
ような断面が楕円の平行ビーム（本明細書では楕円平行
ビームと呼ぶことにする）は位相板１２に入射する。

【００１６】位相板１２は、図４に示すように円盤形状
で、Ｙ軸方向に延びている帯状の中央部２４と、それ以
外の周辺部２２とからなり、中央部２４を通過した光と
周辺部２２を通過した光との間に実質的にπの位相差を
与える。中央部２４の幅（Ｘ軸方向の長さ）は平行光束
径（楕円平行ビームのＹ軸方向の径）の５０％となる様
にビーム径を調整した。この位相板１２は、例えば透明
基板に対して中央部２４の領域にＺｎＳ膜を蒸着するこ
とにより作成される。また、ＺｎＳ膜の代わりにＴｉＯ
2 膜やＳｉＯ2 膜を透明基板に設けて作成することもで
きる。

【００１７】位相板１２を通過した楕円平行ビームは対
物レンズ１４により集光され、光ディスクや光カードな
どの光記録媒体（図示せず）に記録されているマークセ
ット４に照射される。マークセット４は図２に示すよう
に二つのマーク２からなり、これらのマーク２はトラッ
ク長さ方向あるいはトラック幅方向に情報に応じた間隔
で形成されている。このようなマークセット４は楕円形
状のビームスポット６により照明される。

【００１８】マークセット４からの光はマーク２の間隔
に応じた干渉パターンの強度分布を持つ。つまり、マー
クセット４に記録されている情報を含んでいる。マーク
セット４からの光は集光レンズ１８で集められ検出器２
０に入射する。検出器２０は受光した光の強度分布に基
づいてマークセット１６のマーク間隔を検出し、マーク
間隔に対応した信号を出力する。つまり、マークセット
１６にマーク間隔として記録されている情報が再生され
る。

【００１９】ここで位相板１２の作用について説明す
る。位相板１２は、上述したように、中央部２４を通過
する光と周辺部２２を通過する光の間にπの位相差を与
える。この結果、光記録媒体に照射される光ビームの強
度分布は、位相板１２がない場合、図５（Ａ）に示すよ
うに比較的急峻なピークを持ったガウス分布になるが、
位相板１２を設けた場合は図５（Ｂ）に示すように中心
からの距離に依らずほぼ一定した分布になる。

【００２０】図５（Ａ）の強度分布のビームと、図５
（Ｂ）の強度分布のビームの二種類のビームを用いて、
直径１μｍ、間隔１．５μｍの二つのマークからなるマ
ークセットを照明したとき、それぞれのビームによって
得られた二つの干渉パターンの相違を比較した。このと
き集光レンズの開口数は０．５とした。ビームの中心が
マークセットの中心（二つのマークの中間）に位置して
いるときの干渉パターンをそれぞれ図６（Ａ）と図６
（Ｂ）に、ビームの中心がマークセットの中心から０．
３μｍずれたときの干渉パターンをぞれぞれ図７（Ａ）
と図７（Ｂ）に示す。

【００２１】図６（Ａ）と図６（Ｂ）を比較した場合、
両者に大きな違いは見られないが、ビームの位置がずれ
たときの図７（Ａ）と図７（Ｂ）を比較すると、干渉パ
ターンに大きな違いが見られる。すなわち、図６（Ａ）
と図７（Ａ）から分かるように、図５（Ａ）の強度分布
を持つビームでマークセットを照明した場合、ビームの
位置がずれた際にマークセットのそれぞれのマークに入
射する光強度が異なるため、干渉パターンのコントラス
トが著しく低下する。このように、図５（Ａ）の強度分
布のビームを使用した場合には、ビームの照射位置が変
わると、これに伴って干渉パターンが変化し、図７
（Ａ）に示すように±一次干渉光のピークが消失したり
し、情報を安定に再生することができない。

【００２２】一方、図６（Ｂ）と図７（Ｂ）から分かる
ように、図５（Ｂ）の強度分布のビームでマークセット
を照射した場合、ビームの照射位置が若干ずれてもマー
クセットのそれぞれのマークに入射する光強度はほどん
と変わらず、干渉パターンもほとんど変化しない。従っ
て、情報を安定に精度良く再生できる。

【００２３】以上はマーク間隔が１．５μｍのマークセ
ットに対する実験結果であったが、間隔を３．０μｍま
で変化させても同様の結果が得られた。また、位相板の
中央部２４の幅（Ｘ軸方向の長さ）を平行光束径（Ｙ軸
方向のビーム径）の５０％としたが、平行光束径（Ｙ軸
方向のビーム径）の４５〜６０％でも同様の結果が得ら
れた。

【００２４】このように本実施例の光学式情報再生装置
では、位相板１２によりビームの強度分布がフラットに
変えられるため、情報を安定にしかも精度良く再生する
ことができる。

【００２５】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々多くの変形
や修正が可能である。例えば、実施例では透過型に限っ
て説明したが、反射型に適用しても同じ効果が得られ
る。また実施例では位相板の中央部にＺｎＳ膜を設けた
が、周辺部にＺｎＳ膜を設けることもできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、マークセットに対する
ビームの照射位置がずれても干渉パターンがほとんど変
化しないので、マーク間隔として記録されている情報を
安定にしかも高精度に再生することのできる光学式情報
再生装置が提供されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学式情報再生装置の実施例の構成を
示す。

【図２】光記録媒体上に設けられているマークセットの
様子を示す。

【図３】レーザービームの断面形状を示す図である。

【図４】図１に示した位相板の構成を示す図である。

【図５】光記録媒体上におけるビームの強度分布であ
り、（Ａ）は位相板が無いときの強度分布、（Ｂ）は位
相板を配置したときの強度分布を示す。

【図６】ビームの中心がマークセットの中心に位置して
いるときに得られる干渉パターンであって、（Ａ）は図
５（Ａ）の強度分布のビームでマークセットを照明した
場合の干渉パターン、（Ｂ）は図５（Ｂ）の強度分布の
ビームでマークセットを照明した場合の干渉パターンを
示す。

【図７】ビームの中心がマークセットの中心から０．３
μｍずれたときに得られる干渉パターンであって、
（Ａ）は図５（Ａ）の強度分布のビームでマークセット
を照明した場合の干渉パターン、（Ｂ）は図５（Ｂ）の
強度分布のビームでマークセットを照明した場合の干渉
パターンを示す。

【符号の説明】

８…光源、１０…コリメートレンズ、１２…位相板、１
４…対物レンズ、２０…光検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的に検出可能な複数のマークの間隔
   に対応させて情報を記録した光記録媒体から情報を再生
   する光学式情報再生装置であって、 楕円平行ビームを射出する光源手段と、 楕円平行ビームを光記録媒体上に集光する対物レンズ
   と、 光源手段と対物レンズとの間に設けた位相板であって、
   楕円平行ビームの規格化した強度分布において、楕円平
   行ビームの短軸方向に関して、１／ｅ² 以上の強度を有
   する光と、１／ｅ² 未満の強度を有する光との間に実質
   的にπの位相差を与える位相板と、 光記録媒体からの光の強度分布を検出し、この強度分布
   に基づいて情報を再生する手段とを備えている光学式情
   報再生装置。