JPH0682473B2 - 光学式情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式情報再生装置に係り、特に高密度に記
録された信号の再生に好適な光ピックアップを備えた光
学式情報再生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光学式記録媒体（以下光ディスクと記す）に記録された
信号を、光学的に再生する手段として、例えば光学式ビ
デオディスクプレーヤ又はコンパクトディスクプレーヤ
のように、凹凸のピット列の有無およびピット長を情報
信号としてディスク上に同心円状もしくはらせん状に記
録し、再生時にはピット列に、そのピット列幅よりも若
干大きめのレーザ光スポットを照射し、その反射光の強
弱により信号を再生する手段が一般的であり、例えば特
公昭53−30453号などにより知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような光ディスクにおいて信号の記録密
度を向上させるためには、隣接するピット列間の間隔を
より狭くする必要がある。しかしながら、従来のように
ピットの有無による反射光の全光量変化を光検出器でと
らえる検出手段では、同一の光スポット中に２列以上の
ピット列が同時に入るような状態においては信号検出が
できなくなるので、ピット列間隔は光ディスク上に収束
されるレーザ光の光スポット半径よりも狭くすることは
できない。一方光ディスク上の光スポットの光スポット
半径は、レーザ光の波長と対物レンズの開口数によって
制限されるため、半導体レーザ（波長780nm〜830nm）を
用いた一般の光ピックアップでは、再生可能なピット列
間隔は、1.3μｍ程度が限界である。

したがって、現状の光ディスクの記録密度をより向上さ
せるためには、光ディスク上に収束される光スポットの
光スポット半径よりも狭いピット列間隔を有する光ディ
スクの情報信号を再生するための全く新しい検出手段が
必要である。

しかし、従来このような要求を満たす検出手段は知られ
ていなかった。

本発明の目的は、記録密度向上のために光ディスク上に
収束される光スポット半径よりも狭いピット列間隔で記
録されている光ディスクから、信号を再生することがで
きる光ピックアップを有する光学式情報再生装置を提供
することにある。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的は、複数のピットを１つの光スポットで照射す
るとともに、このピットからの振幅分布、位相分布の異
なる反射波を分離検出することにより達成される。

〔作用〕

複数ピットを同時照射すると、そのピットの有無によ
り、反射波の振幅分布、位相分布は異なってくる。した
がって、この分布の相違を分離、検出することにより、
従来のピット列間隔より狭いピット列間隔で高密度記録
された光ディスクの信号再生が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図において、１は半導体レーザ光源、２はコリメー
トレンズ、３は偏光ビームスプリッタ、４はλ/4板、５
は対物レンズ、6a,6b,6cは、ビームスプリッタ、7a,7b,
7cは光検出器を示す。

また10a,10b,10cは、ホログラフィー素子を示してお
り、20cは光ディスク20の案内溝、20a,20bは案内溝20上
に形成された位相ピットを、20dはビット20a,20b間の間
隙を示す。ここでピット20aには信号がチャンネル１と
して、またピット20bには別の信号がチャンネル２とし
て記録されている。

なお、32は光スポット、30,31,33および34a,34b,34c,35
a,35b,35cは、それぞれ光束を示す。

50は光検出器7a,7b,7cの出力信号から各チャンネルの信
号を得るためのエンコーダで、一例として演算増幅器
（以下オペアンプと記す）52a,52bで構成されている。
また51a,51b,51cは入力端子、53aはチャンネル１の、53
bはチャンネル２の信号出力端子である。

レーザ光源１から出射されたレーザ光は、コリメートレ
ンズ２で平行光束に変換された後、光束30となり偏光ビ
ームスプリッタ３、λ/4板４を通過する。その後光束31
を経て対物レンズ５により、光ディスク案内溝20上のピ
ット列20a,20b上に収束され、直径が1.3μｍ程度の光ス
ポット32となる。

この時、位相ピット列20a,20bのピット列間隔は光スポ
ット半径よりも小さく、本実施例では例えばピット列間
隔を0.6μｍ、ピット幅を0.3μｍ程度とする。したがっ
てピット列20aから20bまでの巾は1.2μｍとなり、光ス
ポット径1.3μｍより小さく、光スポットは２つのピッ
ト列20a,20bを同時に照射することになる。

レーザ光はその後光ディスク20上で反射され、その反射
光は再び対物レンズ５を通り光束31を経てλ/4板４を通
過し、偏光ビームスプリッタ３を反射した後、光束33に
なる。そしてビームスプリッタ6a,6b,6cによりほぼ同程
度の光量をもつ光束34a,34b,34cに３分割され、それぞ
れホログラフィー素子10a,10b,10cに入射する。

このような構成の光ピックアップにおいては、光ディス
クの案内溝20c上に収束されたレーザ光は光スポット32
の中に複数個設けられた位相ピットによって回折をうけ
るので、ホログラフィー素子10a,10b,10cに入射する反
射光波は、位相ピット20a,20bの各々の有無によってそ
れぞれ異なる振幅、位相分布をもつ。

第２図に、本発明の実施例における記録位相ピット列の
有無と、その時の反射光波の振幅分布と位相分布の関係
を示す。

第２図（ａ）〜（ｄ）図の（ｉ）図は、ピット列の断面
形状図で、同図に示すように情報を示すピット列20a,20
bは、案内溝20c上に形成されている。なお、本実施例で
は、一例として案内溝の深さをλ/8、ピット深さをλ/4
としている。

案内溝の間隔は従来と同様の1.6μｍ程度で良く、した
がって記号読取り時のトラッキング制御は、この案内溝
を用いることにより、従来から良く知られている３スポ
ット法などのトラッキング誤差信号検出手段で制御する
ことができる。

なお、本実施例の図ではトラッキング誤差信号検出用の
光学系は省略して記載している。

同図（ａ）〜（ｄ）図の（ii）図は、（ｉ）図に示した
各ピット形状における反射光束の振幅分布を、（iii）
図は位相分布をそれぞれ光ディスクの半径方向に対応し
た断面の分布で示したもので、ピット列にレーザ光を照
射すると、ピットの有無により、その反射光波の振幅分
布と位相分布は、同図の如くそれぞれの異なった分布を
示す。すなわち、ピットの有無に１対１に対応した振幅
分布と位相分布をもつ反射光波が得られる。

なお同図および以下の実施例の説明においては、簡単の
ため案内溝上のピット列は２列図に示してあるが、さら
に高密度な記録を行なうためピット列を２列以上とした
場合についても、同様の結果を得ることができる。

一方、本発明で用いられるホログラフィー素子は、一般
にホログラム乾板に記録する干渉縞の形状によって特定
の振幅、位相分布を有する入射光に対して、それとは異
なる振幅、位相分布を有する光波を出射する、いわゆる
波面変換の機能を有することができる。したがって第１
図で示したホログラフィー素子10a,10b,10cに、第２図
で示したような各ピットパターンに対応した各振幅、位
相分布のうちの特定の振幅、位相分布をもつ反射光波に
対してのみ各ホログラフィー素子のいずれかが光検出器
7a,7b,7cのうちのいずれかに達するような光波を出射す
るよう後述するような記録方法で、互いに異なる干渉縞
を記録しておけば、光検出器7a,7b,7cの出力を検出する
ことにより、案内溝20上のピットの有無を判別すること
が可能となる。ここで第１図においては、第２図で説明
したようなピットの有無によって生ずる４つの光波パタ
ーンに対し、３つのホログラフィー素子と３つの光検出
器により光検出系が構成されている。本実施例では、各
チャンネル信号を得るためのエンコーダを第１図で示す
ような構成とすることにより、ホログラフィー素子によ
って検出する光波パターンは、第２図の（ａ），
（ｂ），（ｃ）の３パターンのみで良く、これにより後
述するようにチャンネル１の信号とチャンネル２の信号
をそれぞれ独立に読取ることができるようにしている。
すなわち、ピット形状が第２図（ａ）図の（ｉ）図のよ
うな場合は、反射光束34a,34b,34cは第２図（ａ）図の
（ii），（iii）のような振幅分布、位相分布をもつ光
波となる。ここでホログラフィー素子10aのみが、この
振幅分布、位相分布をもつ光束に対し光検出器7aに入射
するような光束35aを出射し、ホログラフィー素子10b,1
0cに入射された反射光束34b,34cからは光検出器7b,7cに
は入射する光束35a,35b,35cが出射されないようにし
て、ホログラフィー素子10a,10b,10cを設ける。

同様にピット形状が第２図（ｂ）図の（ｉ）図のような
場合にはホログラフィー素子10bのみが、ピット形状が
第２図（ｃ）図の（ｉ）図のような場合にはホログラフ
ィー素子10cのみがそれぞれ反射光35b,35cを出射する機
能を持たせる。このようなホログラフィー素子10a,10b,
10cを設けて光検出器7a,7b,7cの出力を独立に検出す
る。

光検出器7a,7b,7cより出力された信号は、それぞれエン
コーダ50の入力端子51a,51b,51cに入力される。

以下、第３図を用いてエンコーダ50について説明を行な
う。

まず光ディスクの案内溝20上のピット列20aがチャンネ
ル１として同図（ａ）のように、ピット列20bがチャン
ネル２として同図（ｂ）のようになっているものとす
る。

このとき前述したようにホログラフィー素子10a,10b,10
cの作用により、光検出器7a,7b,7cからは、それぞれ同
図（ｃ），（ｄ），（ｅ）のような出力信号が得られ、
これらの信号がエンコーダ50の入力端子51a,51b,51cに
入力される。

エンコーダ50内では、入力端子51aと51cに入力された信
号をオペアンプ52aで加算処理し、これによりチャンネ
ル１の再生信号（ｆ）が得られる。また入力端子51aと5
1bに入力された信号をオペアンプ52bで加算処理し、こ
れによりチャンネル２の再生信号（ｇ）が得られる。

以上のようにして、案内溝20上にチャンネル別に設けら
れたピット列の信号を、独立に読取ることが可能とな
る。

なお第１図で示したエンコーダ50に関しては、第４図に
示すように簡単な論理ゲートを用いて構成することも可
能であり、さらにはエンコーダ用ICとして一般に市販さ
れているものを用いても良い。

次に、上記したような特性を有するホログラフィー素子
の製造方向について、第５図を用いて説明を行なう。

第５図（ａ）のように、ホログラム記録媒体10a′に
は、第１図で示した光検出器7aの位置と同位置12aに焦
点を結ぶ球面光波9aを参照光として照射し、同時に物体
光として第２図（ａ）に示した場合の振幅分布および位
相分布をもつ光波13aを第１図の光束34aと同一の入射角
度で照射し、ホログラム記録媒体10a′上の感光材上に
干渉縞を形成記録させる。この光波13aは、例えば第１
図の実施例で示した光ピックアップを用いて発生させる
ことができる。

このようにして干渉縞を記録されたホログラフィー素子
は、前述したホログラフィー素子10aと同様の機能を持
つ。

以下第５図の（ｂ），（ｃ）に示したように、同様の方
法で、物体光13b,13cを各ピット形状における振幅分布
および位相分布をもつ光波とすることにより、それぞれ
第１図におけるホログラフィー素子10b,10cを製造する
ことができる。

次に第６図により、本発明における第２の実施例を説明
する。同図において第１の実施例と同様の機能を有する
ものについては、同じ符号を付してある。

第１の実施例と同様にして、反射光はビームスプリッタ
３に入射させる。本実施例では、ビームスプリッタ３よ
り出射された光束33を、ホログラフィー素子11に入射す
るようにする。

このホログラフィー素子11は、第２図で示した（ａ）〜
（ｃ）の各々のピット形状によって生ずる異なった振幅
分布および位相分布をもつ光波に対して、それぞれ第４
図の40a,40b,40cの如く出射光を特定の方向に定めるよ
うに干渉縞が多重に形成、記録されている。すなわちピ
ット形状が第２図（ａ）の（ｉ）のような場合、すなわ
ち第４図の反射光波33が第２図（ａ）の（ii）、（ii
i）と同様の振幅分布、位相分布をもつ場合には、ホロ
グラフィー素子11からの出射光は、光束40aのようにな
り光検出器7aに入射される。同様にしてピット形状が第
２図（ｂ）の（ｉ）の場合には光束40bが光検出器7b
に、ピット形状が第２図（ｃ）の（ｉ）の場合には光束
40cが光検出器7cにそれぞれ入射される。

以上のように第１図の実施例同様案内溝20c上のピット2
0a,20bの有無によって反射光を検出する光検出器がそれ
ぞれ異なるので、各光検出器から信号を検出することに
よって案内溝20c上の各ピット20a,20bの有無を判別する
ことができる。すなわち例えば、案内溝上にｎ列のピッ
ト列があった場合、2n個の反射光波の振幅分布と位相分
布のパターンに対応させてホログラフィー素子に干渉縞
の多重記録を行ない、2n個の光検出器を用いることによ
り、各ピット列の信号を読取ることが可能となる。

このようにこの実施例によれば１組のホログラフィー素
子に干渉縞を多重記録することによって、ホログラフィ
ー素子の部品点数を削減でき、光ピックアップを小型・
軽量化することが可能となる。

さらにこの場合においても、各ピット列、すなわち各チ
ャンネルの信号再生は、第１図の実施例と全く同様に、
各光検出器7a,7b,7cからの出力信号を第１図、第４図で
説明したようなエンコーダ50に入力することにより行な
うことができる。

さらに上に述べたような特性をもつホログラフィー素子
11は、第５図に示すようなホログラム製造の手順を、参
照光の焦点位置を変えながら同一のホログラム記録材料
に対してくりかえして行なえば良い。

次に第７図により第３の実施例について説明を行なう。
同図においても、第１の実施例と同様の機能を有するも
のについては同じ符号が付してある。

本実施例においても、第２の実施例同様、ビームスプリ
ッタ３より出射された光束33をホログラフィー素子14に
入射するようにする。

ここでホログラフィー素子14は、以下のような光束を出
射するように干渉縞が形成、多重記録されている。すな
わち、ピット列と出射光が対応しており、例えば案内溝
20c上のピット列20aのみがある場合には光束41aのみが
光検出器7aに入射し、ピット列20bのみがある場合には
光束41bのみが光検出器7bに入射し、ピット列20a,20bが
共にあるときは、光束41a,41bが光検出器7a,7bにそれぞ
れ入射されるようになっている。

このような波面変換機能を持つ多重記録ホログラフィー
素子を設けることにより、ピット列20aのピットの有無
は光検出器7aの出力の変化として独立に検出でき、同様
にピット列20bのピットの有無は光検出器7bの出力の変
化として独立に検出できる。すなわち光検出器7aではピ
ット列20aの信号を、光検出器7bではピット列20bの信号
を直接読出すことが可能となる。これにより案内溝20c
にピット列がｎ列ある場合においても、ｎ列のピット列
のうち、特定のピット列１列の信号を、特定の光検出器
１個から直接読取ることができる。

以上のようにして、本実施例によれば案内溝20c上のｎ
列のピット列に対し、ホログラフィー素子14に２^ｎ通り
の反射光波の振幅分布、位相分布に対応させた出射光を
出射させるように干渉縞の多重記録を行ない、ｎ個の光
検出器で出射光を受光することにより信号を読取ること
ができる。

したがって第４図の実施例に比べて、さらに光検出器の
部点数の削減を行なうことができるうえ、第１の実施例
で示したエンコーダ50の機能をホログラフィー素子14が
兼ね備えていることになり、エンコーダ50の出力信号と
同様の再生信号を光検出器7a,7bから直接取出すことが
できるので、エンコーダ50は不要となる。

次に、上記したようなホログラフィー素子14の製造方法
を第６図により説明する。

ここではまず、第２図に示したピット列20a,bの左側の
列を第６図の焦点位置16aに、右側の列を第６図の焦点1
6bに対応させるとする。

最初にホログラム記録媒体14に焦点16aおよび焦点16bに
焦点を結ぶ球面光波15aおよび15bを同時に照射し、さら
に第２図（ａ）のピット列にレーザ光を照射したときの
反射光の振幅分布（ii）と位相分布（iii）をもつ光波1
3を同時に照射し、３つのビームの間で干渉縞を形成さ
せホログラム記録媒体14′に記録する。

次に同じホログラム記録媒体14′に、球面光波15aと、
第２図（ｂ）の振幅分布（ii）と位相分布（iii）をも
つ物体光と光波13として同時に照射し、干渉縞の多重記
録を行なう。

さらに球面光波を15bとし、第２図（ｃ）の振幅分布（i
i）と位相分布（iii）をもつ物体光波を光波13として同
時に照射し、干渉縞を多重に記録する。

そして物体光波13が第２図（ｄ）のような振幅分布（i
i）と位相分布（iii）をもつような場合には、第５図の
光検出器7a,7bのどちらにも反射光束が入射されないよ
うにしておく。

なお、以上の実施例で述べたホログラフィー素子の製造
に用いる感光材には、一般的な分光用銀塩フィルム（例
えばKODAK649F）、あるいは重クロム酸ゼラチン膜など
のような一般的に良く知られている2000〜3000本/mm程
度の高解像度感光材料を用いることができる。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば従来トラックピッチ
で構成された案内溝上に設けられた複数個のピット列の
情報を、ホログラフィー素子を用いてピットの有無によ
るピットパターンの変化としてとらえることにより、従
来同様の光ビームスポットでその光スポット半径より狭
いピット列間隔でより高密度に記録された光ディスクの
信号再生を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図はピッ
ト形状と、ピット列に照射されたレーザ光の反射光の振
幅分布、位相分布との関係を示す図、第３図はピット列
と光検出器出力と再生信号との関係図、第４図はエンコ
ーダの他の例を示す構成図、第５図は本発明の一実施例
におけるホログラフィー素子の製造方法の説明図、第６
図は本発明の第２の実施例の構成図、第７図は本発明の
第３の実施例の構成図、第８図は本発明におけるホログ
ラフィー素子の製造方法の説明図である。 １……半導体レーザ光源、５……対物レンズ、20c……
案内溝、20a,20b……位相ピット、10a,10b,10c,11,14…
…ホログラフィー素子、7a,7b,7c……光検出器、50……
エンコーダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、この光源より発した光波を光学式
   情報記録媒体の記録トラック上に集光させる対物レンズ
   と、前記光学式情報記録媒体で反射された反射光波から
   前記光学式情報記録媒体に記録された情報を検出する光
   検出系と、を有する光学式情報再生装置において、前記
   光源より発した光波は前記光学式情報記録媒体の記録ト
   ラック上に設けられた複数の情報記録部を照射して光ス
   ポットを形成するとともに、前記光検出系内に互いに異
   なる振幅分布および位相分布を有する複数種類の反射光
   波をそれぞれ異なる回折効率で回折する機能を備えた所
   定のホログラフィー素子と、前記ホログラフィー素子で
   回折された光波を受光するように配置された所定の光検
   出器と、を設けたことを特徴とする光学式情報再生装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て、前記光学式情報記録媒体の記録トラック上に設けら
   れた複数の情報記録部の間隔は、該情報記録部に照射さ
   れる光スポットの半径よりも狭いことを特徴とする光学
   式情報再生装置。