JPH09106567A - 高密度記録再生のための光ピックアップ - Google Patents

高密度記録再生のための光ピックアップ

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JPH09106567A
JPH09106567A JP8135526A JP13552696A JPH09106567A JP H09106567 A JPH09106567 A JP H09106567A JP 8135526 A JP8135526 A JP 8135526A JP 13552696 A JP13552696 A JP 13552696A JP H09106567 A JPH09106567 A JP H09106567A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクの情報を記録再生する光ピックア
ップとして、光ディスクの記録周期をカットオフ周波数
以上にしてこれを再生しうる高密度記録再生のための光
ピックアップを提供する。 【解決手段】 光ピックアップは光ディスクの記録マー
クの付近から回折反射される反射光ビームの０次光成分
とジッタ方向の各±１次回折光成分を透過させるために
区分された領域等を有する対物レンズを具備する。再生
のための信号の検出のためにその対物レンズを経由する
０次光成分と回折光成分を相互干渉されるように集束さ
せる集束レンズが使用される。対物レンズの開口数と光
の波長とは関係なく高密度の記録と再生が可能なので、
光学的に安定した高密度記録再生が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高密度記録再生のた
めの光ピックアップに係り、特に光記録媒体に情報記録
の間隔を狭くして高密度の記録と、その高密度で記録さ
れた情報を再生しうる高密度記録再生用の光ピックアッ
プに関する。
【０００２】
【従来の技術】光記録媒体の記録密度を高めるために
は、光ピックアップの対物レンズにより光記録媒体上に
形成される光ビームのスポットの大きさをできる限り減
らす必要がある。対物レンズとして収差のないレンズを
使用した場合にもそのスポットは無限に小さくならず、
焦点の付近でビームウエストを形成する。ビームウエス
トの幅は光の波長に比例し、レンズの開口数（NA：nume
rical aperture）と反比例する。従って、短波長光源
（例えば、SHG ：second harmonic generator を使用す
る）とNAの大きい対物レンズを使用して光記録媒体に形
成されるスポットの大きさを縮小させることにより高密
度記録と再生を実現することが一般的な方法であった。
【０００３】しかし、短波長光源のコストが高く、さら
にNAの対物レンズを使用すれば光記録媒体（光ディス
ク）のチルトに対するスポット安定度が落ちる。従っ
て、コストの負担が少なく安定性のある他の方法が要求
されることである。光ピックアップによる記録と再生の
原理を説明するために図１に従来の光ピックアップを示
した。図面で、符号１は光源、２は光源１から発生され
た光ビームを平行に進行させるコリメーティングレン
ズ、３は光ディスク６に向かって入射する光ビームとそ
れから反射される光ビームを分離するビームスプリッ
タ、４はビームスプリッタ３を経由して入射する光ビー
ムを光ディスク６に回折限界に集束する対物レンズ、５
は光ディスク６の反射光ビームを受光して信号を検出す
る信号検出光学部を示す。即ち、光源１から発生される
光ビームはコリメーティングレンズ２とビームスプリッ
タ３を経由して対物レンズ４に入射され、その対物レン
ズ４により光ディスク６の記録面（符号省略）に集束さ
れる。光ディスク６で反射される光ビームはまた対物レ
ンズ４とビームスプリッタ３を経由して信号検出光学部
５に向かい、ここで光ディスク６に記録された情報を再
生するための信号と対物レンズ４の位置制御のための信
号として検出される。
【０００４】光ディスク６には図２のように記録情報の
単位として例えば、ピットのような記録マーク７が所定
のトラックに従って適当な間隔で配列されている。この
記録マーク７の列に従って前述した光ピックアップの対
物レンズにより集束される入射光ビームのスポット８が
その光ディスク６の回転により矢印の方向に相対的な移
動をすることになる。ここで、記録マークの周期と列の
間隔を狭くするほど記録の密度が高くなることは勿論で
ある。ところが、従来の方式においてはこのような記録
マーク７の周期と列の間隔を狭くするのに限界があり、
これを具体的に説明すれば次のようである。
【０００５】光ディスクに集束される光ビームはその光
ディスクの記録面で反射することになり、前記記録マー
ク７の境界付近で回折される。回折される反射光ビーム
には０次光と回折光の各成分が存在するが、図３に示さ
れたように０次光成分９に±１次回折光成分１０、１１
の一部が重なり、その重なった部分（図面で斜線の部
分）で相互干渉を起こす。ここで、０次光成分９のビー
ムの直径は実質的に前述した対物レンズの口径と一致す
る。０次光成分９と±１次回折光成分１０、１１が相互
干渉する部分ではその相互間の相対的位相の差により光
量の変動が生じる。このような光量の変動は前述した図
１の信号検出光学部により検出される再生のための信号
に起因する。即ち、その光量の変動から光ディスクに記
録された情報の再生ができ、逆に言えばそのような回折
及び干渉が起こらない場合再生信号が得られなくなるこ
とを意味する。これを数式として簡単に整理すれば次の
ようである。
【０００６】図２に示されたように記録マーク７のP と
称し、図３に示したように０次光成分９と±１次回折光
成分１０、１１の光軸間の距離をh と称すれば、
【０００７】
【数１】
【０００８】但し、λは光波長 NAは対物レンズの開口数 a は対物レンズの半径 に定義される。参考で１／P をカットオフ周波数と称す
る。ここで、
【０００９】
【外１】
【００１０】となる所、即ち記録マークの周期P がλ／
２NA以下になると、前述した０次光成分と±１次回折光
成分の間の干渉が無くなる。このように、従来の光ピッ
クアップ環境では光の波長と対物レンズの開口数により
与えられるカットオフ周波数の限界を越えた狭い間隔と
して記録された光ディスク上のデータ情報が読出せな
い。逆に言えば、光記録媒体の記録密度を高めるのに限
界がある。
【００１１】
【発明が解決しょうとする課題】本発明の目的は光の波
長や対物レンズの開口数と関係なく記録密度を高め、ま
た光学的に安定した特性を有する高密度記録再生用の光
ピックアップを提供することにある。
【００１２】
【発明を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、入射光ビームを提供する光源と、その光ビ
ームを光記録媒体に集束する対物レンズと、光記録媒体
から回折反射される反射光ビームを受光して電気的信号
を検出する信号検出光学部を含む光ピックアップにおい
て、前記対物レンズが前記反射光ビームの０次光成分を
透過させるための第１領域とその反射光ビームのジッタ
方向に回折された各±１次回折光成分の少なくとも一部
をその第１領域の外部から各々透過させるための第２及
び第３領域を有するように構成することを特徴とする。
【００１３】ここで、本発明は、対物レンズの第１、第
２及び第３領域を除けた残り領域が不透明に処理された
ものを使用しうる。また本発明は、対物レンズの第１領
域に光ビームが入射されるように光源から発生される光
ビームの直径を調節する手段と、再生信号を検出するた
めに、対物レンズを経由する反射光ビームの０次光成分
と±１次回折光成分を相互干渉させるための手段と、そ
して対物レンズの位置制御のために、対物レンズを経由
する反射光ビームの成分の中から０次光成分を選ぶため
の手段等をさらに具備することを排除しない。
【００１４】
【発明の実施の形態】このような本発明の望ましい実施
例を添付の図面に基づき詳しく説明する。図４におい
て、光源１２として例えばレーザー光ビームを放出する
レーザーダイオードがある。コリメーティングレンズ１
３はそのレーザーダイオード１２から放出される光ビー
ムを平行に進行させる。このコリメーティングレンズ１
３の前方に位置されている第１スリット１４は所定直径
のアパーチュアー１５を通してコリメーティングレンズ
１３による平行の光ビームの直径を制限する。第１スリ
ット１４のアパーチュアー１５を通過する光ビーム１６
は第１ビームスプリッタ１７から対物レンズに反射され
る。ここで第１スリットの代りに透明媒質にそのアパー
チュアーに対応する部分を残して不透明コーティングさ
れたものや、コリメーティングレンズがその機能を兼ね
ることもできる。
【００１５】図５を参照すれば、対物レンズ１８はその
入射側（または出射側）面の中心部に形成された第１領
域２０とこの両側に隣接して形成された第２及び第３領
域２１、２２を有し、その残り斜線の領域２３が不透明
に処理されたものである。これら領域は光ディスクのラ
ジアル（R ：radial）方向に垂直のジッタ（J ：jitte
r）方向に配列されている。
【００１６】図６を参照すれば、対物レンズ１８の第１
領域２０に光ビームが入射されるが、その光ビーム１６
は前述したように第１スリットのアパーチュアーにより
その第１領域２０と実質的に同一の直径として調節され
る。光ビーム１６は対物レンズ１８により回折限界で集
束され光ディスク１９上にスポットで形成される。光デ
ィスク１９上のスポットはその光ディスク１９がスピン
ドルモーター（図示せず）により回転されることにより
前述のような記録マークに従うように相対的に移動する
ことになり、その記録マークの境界で反射される。
【００１７】図７を参照すれば、光ディスク１９から反
射される反射光ビームの０次光成分２４は入射する光ビ
ームのような経路として対物レンズ１８の第１領域２０
を経由し、その反射光ビームの成分の中ジッタ方向に回
折される±１次回折光成分２５、２６は各々対物レンズ
１８の第２及び第３領域２１、２２を経由し、０次光成
分２４と共に平行に進行する。
【００１８】再び図４を参照すれば、０次光成分２４と
±１次回折光成分２５、２６よりなる反射光ビームは第
１ビームスプリッタ１７を直進した後、第２ビームスプ
リッタ２７でその光量の一部が反射され残り一部は直進
する。第１集束レンズ２８は第２ビームスプリッタ２７
により反射される０次光成分２４と±１次回折光成分２
５、２６を相互干渉させるために第１光検出器２９上で
１つのスポットに集束させる。従って、第１光検出器２
９はそれに受光されるスポットから０次光成分２４と±
１次回折光成分２５、２６の相互干渉に起因する光量変
動による再生のための信号を検出する。
【００１９】一方、第２ビームスプリッタ２７を透過す
る反射光ビームの０次光成分２４は第２スリット３０の
アパーチュアー３１を通過し、その反射光ビームの±１
次回折光成分２５、２６は遮断される。第２スリット３
０のアパーチュアー３１を通過する反射光ビームの０次
光成分２４は第２集束レンズ３２により集束され、集束
されるその０次光成分２４はエッジプリズム３３でその
光量の一部が反射され残り一部はそのまま通過する。エ
ッジプリズム３３を反射するその０次光成分２４の一部
は第２光検出器３４に受光され前述した対物レンズのト
ラックの位置を知らせる信号として検出され、エッジプ
リズム３３を通過するその０次光成分２４の残り一部は
第３光検出器３５に受光され対物レンズのフォーカスの
位置を知らせる信号として検出される。
【００２０】このような実施例によれば、前記反射光ビ
ームの０次光成分と±１次回折光成分とのジッタ方向へ
の光軸間距離は本発明に使用された対物レンズの第１領
域と実質的に同じ大きさのビーム直径以上
【００２１】
【外２】
【００２２】で離隔されている。逆に言えば、前述した
光ディスクに記録マークの周期P がλ／２NA以下になっ
ても再生のための信号を検出しうるのでカットオフ周波
数以上の高密度再生ができると共に対物レンズのNAや光
の波長とは関係なく光ディスク上の記録マークの間隔を
狭くして高密度で記録しうる。引続き、図８は本発明に
おいて対物レンズの他の実施例を示す。その対物レンズ
１８’は光軸の付近の０次光成分を受容するために形成
される第１領域２０’と±１次回折光成分を一部受容す
るように形成された両側の第２及び第３領域２１’、２
２’を有する。これは前の実施例のように±１次回折光
成分を全部受容するためにその開口部を真円で形成した
場合と比べると、その直径が小さくても良い利点を有す
る。
【００２３】一方、本発明においては対物レンズとして
前記実施例のような反射光ビームの各成分を各々受容す
るための領域等を別に区画せずに単に従来に比べて直径
が多少大きい普通のレンズを配置することでもその実施
が可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は従来に出来
なかったカットオフ周波数以上の高密度記録と再生を可
能にし、特に対物レンズのNAや光の波長とは関係なく光
学的の安定性を落とさずにその高密度記録と再生を実現
しうる。また本発明はNAが大きい対物レンズと短波長光
源を併用することにより超高密度の記録と再生のための
光ピックアップへの応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ピックアップを概略的に示した配置図
である。
【図２】光ディスクの記録マークとこれに従うビームス
ポットを示す図である。
【図３】光ディスクから回折反射される反射ビームスポ
ットを示す図である。
【図４】本発明による高密度記録と再生のための光ピッ
クアップを示す配置図である。
【図５】本発明による高密度記録再生用の光ピックアッ
プに使用される対物レンズの入射面を示す平面図であ
る。
【図６】本発明による高密度記録再生用の光ピックアッ
プによる入射光ビームの経路を示したプロファイル図で
ある。
【図７】本発明による高密度記録再生用の光ピックアッ
プによる反射光ビームの経路を示したプロファイル図で
ある。
【図８】本発明による高密度記録再生用の光ピックアッ
プに使用される対物レンズに対する他の実施例を示した
平面図である。
【符号の説明】
１、１２ 光源 ２、１３ コリメーティングレンズ １４、３０ スリット １５、３１ アパーチュアー ３、１７、２７ ビームスプリッタ ４、１８、１８’ 対物レンズ ２０、２１、２２、２０’、２１’、２２’ 開口部 ２８、３２ 集束レンズ ２９、３４、３５ 光検出器 ３３ エッジプリズム

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームを発生する光源と、 その光ビームを光記録媒体に集束する対物レンズと、 光記録媒体から回折反射される反射光ビームを受光して
    電気的信号を検出する信号検出手段を具備する記録再生
    用の光ピックアップにおいて、 前記対物レンズが前記反射光ビームの０次光成分を透過
    させるための第１領域とその反射光ビームの各±１次回
    折光成分の少なくとも一部をその第１領域の外部から各
    々透過させるための第２及び第３領域を有することを特
    徴とする高密度記録再生のための光ピックアップ。
  2. 【請求項２】 前記対物レンズの第１、第２及び第３領
    域を除く残り部分が不透明であることを特徴とする請求
    項１に記載の高密度記録再生のための光ピックアップ。
  3. 【請求項３】 前記対物レンズの第１領域に光ビームが
    入射されるように前記光源から発生される光ビームの直
    径を調節する手段をさらに具備したことを特徴とする請
    求項１に記載の高密度記録再生のための光ピックアッ
    プ。
  4. 【請求項４】 前記手段が所定の直径で貫かれたアパー
    チュアーを有し、前記光源からそのアパーチュアーを通
    して前記対物レンズの第１領域に光ビームを制限的に通
    過させるようにその光源と対物レンズの間に配置される
    スリットを具備することを特徴とする請求項３に記載の
    高密度記録再生のための光ピックアップ。
  5. 【請求項５】 前記スリットのアパーチュアーが前記対
    物レンズの第１領域と実質的に同一の大きさよりなるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の高密度記録再生のため
    の光ピックアップ。
  6. 【請求項６】 前記光源とスリットの間にその光源から
    発生される光ビームを平行に進行させるコリメーティン
    グレンズをさらに具備したことを特徴とする請求項４に
    記載の高密度記録再生のための光ピックアップ。
  7. 【請求項７】 前記対物レンズを経由する反射光ビーム
    の０次光成分と±１次回折光成分を相互干渉させるため
    の手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記
    載の高密度記録再生のための光ピックアップ。
  8. 【請求項８】 前記対物レンズを経由する反射光ビーム
    の成分の中から０次光成分を選ぶための手段をさらに具
    備したことを特徴とする請求項１に記載の高密度記録再
    生のための光ピックアップ。
  9. 【請求項９】 前記信号検出手段が前記対物レンズの第
    １、第２及び第３領域を各々透過する反射光ビームの０
    次光成分と±１次回折光成分を相互干渉させるために集
    束する集束レンズと、 この集束レンズに集束される前記反射光ビームの０次光
    成分と±１次回折光成分からその干渉に起因する光量の
    変動により前記光記録媒体に記録された情報を再生する
    ための信号を検出する光検出器を含むことを特徴とする
    請求項１に記載の高密度記録再生のための光ピックアッ
    プ。
  10. 【請求項１０】 前記信号検出手段が前記対物レンズの
    第１領域を透過する反射光ビームの０次光成分からその
    対物レンズのトラックの位置とフォーカスの位置を知ら
    せる信号を検出するための検出部を含むことを特徴とす
    る請求項１に記載の高密度記録再生のための光ピックア
    ップ。
  11. 【請求項１１】 前記検出部が、 前記対物レンズを経由する反射光ビームの０次光成分を
    通過させるアパーチュアーを有しその±１次回折光成分
    を遮断するスリットと、 前記スリットのアパーチュアーを通過する反射光ビーム
    の０次光成分を集束する集束レンズと、 前記集束レンズにより集束される反射光ビームの０次光
    成分に対してその光軸を中心に一側を反射させ、他側を
    通過させるエッジプリズムと、 前記エッジプリズムを反射する前記反射光ビームの０次
    光成分から前記対物レンズのトラックの位置を知らせる
    信号を検出する検出器と、 前記エッジプリズムを通過する前記反射光ビームの０次
    光成分から前記対物レンズのフォーカスの位置を知らせ
    る信号を検出するまた他の光検出器を具備する請求項１
    ０に記載の高密度記録再生のための光ピックアップ。
  12. 【請求項１２】 光ビームを発生する光源と、 前記光源から発生される光ビームを平行に進行させるコ
    リメーティングレンズと、 前記平行に進行される光ビームを所定の直径で制限して
    通過させるアパーチュアーを有する第１スリットと、 前記第１スリットのアパーチュアーを通過する光ビーム
    を光記録媒体に集束すると共にその光記録媒体から回折
    反射される反射光ビームの０次光を平行に進行させる第
    １領域とその反射光ビームのジッタ方向に回折される各
    ±１次回折光の少なくとも一部を各々平行に進行させる
    第２及び第３領域を有するが、各領域が相互重ならない
    ようにした対物レンズと、 前記スリットのアパーチュアーを通過する光ビームを対
    物レンズに反射させ、その対物レンズを経由する反射光
    ビームを直進させる第１ビームスプリッタと、 前記第１ビームスプリッタを直進する反射光ビームを光
    量分離するためにその反射光ビームの一部を反射させ残
    り一部を直進させる第２ビームスプリッタと、 前記第２ビームスプリッタを反射する反射光ビームの０
    次光成分と±１次回折光成分を相互干渉されるように集
    束する第１集束レンズと、 前記第１集束レンズにより集束される反射光ビームの０
    次光成分と±１次回折光成分からその干渉に因する光量
    の変動により前記光記録媒体に記録された情報を再生す
    るための信号を検出する第１光検出器と、 前記第２ビームスプリッタを直進する反射光ビームの０
    次光成分を通過させるアパーチュアーを有し、その±１
    次回折光成分を遮断する第２スリットと、 前記第２スリットのアパーチュアーを通過する反射光ビ
    ームの０次光成分を集束する第２集束レンズと、 前記第２集束レンズにより集束される反射光ビームの０
    次光成分に対してその光軸を中心に一側を反射させ、他
    側を通過させるエッジプリズムと、 前記エッジプリズムを反射する前記反射光ビームの０次
    光成分から前記対物レンズのトラックの位置を知らせる
    信号を検出する第２光検出器と、 前記エッジプリズムを通過する前記反射光ビームの０次
    光成分から前記対物レンズのフォーカスの位置を知らせ
    る信号を検出する第３光検出器を具備する高密度記録再
    生のための光ピックアップ。
  13. 【請求項１３】 前記対物レンズの第１、第２及び第３
    領域を除く残りの部分が不透明であることを特徴とする
    請求項１２に記載の高密度記録再生のための光ピックア
    ップ。
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