JPH05325194A

JPH05325194A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH05325194A
Application number: JP4134699A
Authority: JP
Inventors: Seiji Nishiwaki; 青児西脇; Junichi Asada; 潤一麻田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度信号の再生を可能とする光ディスク装
置の提供を目的とする。【構成】レーザー光源１を出射するレーザー光はコリ
メートレンズ２により平行ビームに変換され、ビームス
プリッター３を透過し、遮光体４により光軸近傍の光が
遮光され、対物レンズ５により光ディスク基板６の裏面
にある光ディスク信号面７上に集光される。その反射光
は対物レンズ５により集光された後、遮光体４により再
び光軸近傍の光が遮光され、ビームスプリッター３を反
射してビームスプリッター８に至る。ビームスプリッタ
ー８を反射する光は制御信号検出光学系９を経て制御信
号検出器１０で受光され、光ディスク信号面に対するフ
ォーカス信号、トラッキング信号が検出される。また、
ビームスプリッター８を透過する光は収束レンズ１１に
よりピンホール１２上に集光され、その透過光を検出器
１３で受光して再生信号を得る。再生信号は増幅器１４
により増幅され、信号処理回路１５により１階微分信号
に基づく検出信号に変換される。

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に形成された
信号を再生する光ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク信号の高密度化への要
望が強く、様々な方式によるアプローチがなされてい
る。光ディスク表面に集光される光スポットの直径は一
般に次式で表される。

【０００３】ｄ＝1.21λ／ＮＡ λは光源の波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。し
たがって、光ディスク信号の高密度化は半導体レーザー
光源の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化によって達成で
きる。

【０００４】しかし現状のところ、短波長化はGaAs系II
I−Ｖ族で６００ｎｍまでは可能であるが、その後の目
度がたってない。高ＮＡ化も対物レンズの加工が困難な
ことや、ディスク傾きやディフォーカスなどの誤差に弱
いなどの課題がある。

【０００５】これに対し、高ＮＡ化の一形態でありその
欠点の一部を補う方式として、輪帯開口の採用による高
密度化の提案がある。

【０００６】以下図面を参照しながら、上記した輪帯開
口による従来の光ディスク装置の一例について説明す
る。例えば図４は日経エレクトロニクス(1991年、No52
8、p129)記載の光ディスク装置の構成図である。図４に
おいて、１は半導体レーザー光源、２はコリメートレン
ズ、３、８はビームスプリッター、４は遮光体、５は対
物レンズ、６は光ディスク基板、７は光ディスク信号
面、９は制御信号検出光学系、１０は制御信号検出器、
１１は収束レンズ、１２はピンホール、１３は再生信号
検出器、１４は信号増幅器、２３は信号処理回路であ
る。なお、遮光体４をコリメートレンズ２、ビームスプ
リッター３の間に置く方式もあるが、ここでは取り上げ
ない。

【０００７】図４においてレーザー光源１を出射するレ
ーザー光はコリメートレンズ２により平行ビームに変換
され、ビームスプリッター３を透過し、遮光体４により
光軸近傍の光が遮光され、対物レンズ５により光ディス
ク基板６の裏面にある光ディスク信号面７上に集光され
る。その反射光は対物レンズ５により集光された後、遮
光体４により再び光軸近傍の光が遮光され、ビームスプ
リッター３を反射してビームスプリッター８に至る。ビ
ームスプリッター８を反射する光は制御信号検出光学系
９を経て制御信号検出器１０で受光され、光ディスク信
号面に対するフォーカス信号、トラッキング信号が検出
される。また、ビームスプリッター８を透過する光は収
束レンズ１１によりピンホール１２上に集光され、その
透過光を検出器１３で受光して再生信号を得る。再生信
号は増幅器１４により増幅され、信号処理回路２３によ
り検出信号に変換される。

【０００８】図５は光ディスク信号面上の信号マークと
再生信号、検出信号の関係を示しており、信号マーク１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの存在により再生信号１
７が変化する。この再生信号１７をある検出レベル１７
Ｒと比較して、これを越えるか否かで０と１の判定がな
され、検出信号２２が得られる。

【０００９】図６（ａ）は遮光体４を挿入することによ
る効果を示す説明図である。遮光体４の挿入により対物
レンズ開口面出射直後の光分布は輪帯上にあり、焦平面
上での光強度分布は２４ｂ(輪帯開口ＮＡ＝0.45〜0.70
として計算)に相当する。なお参考として、円形開口(Ｎ
Ａ0.54)による焦平面(信号面)上での光強度分布を２４
ａに示すが、開口面積を統一しているので、両者の光量
が等しい場合、Strehl強度も一致する。分布２４ｂは分
布２４ａに比べメインローブ径は小さいが、サイドロー
ブが盛り上がる欠点がある。このためサイドローブ位置
に信号マークが存在する場合の影響は大きく、再生信号
にクロストークや符号間干渉が強く現われる。

【００１０】図６（ｂ）はピンホール１２を挿入するこ
とによる効果を示す説明図である。２４ｃはピンホール
１２上での光強度分布であり、信号面上での光強度分布
２４ｂに相似する。従って、ピンホール１２がその上の
集束光２４ｃのメインローブのみを透過するようにして
おけば、信号面上集束光２４ｂのサイドローブ位置に信
号マークがにあっても、その影響は現れないはずであ
る。このためクロストークや符号間干渉が小さく、高密
度信号の再生が可能であると考えられている。

【００１１】高密度信号の再生が可能であるか否かを判
定するため、図７で示す信号マークパターンがどのよう
に再生されるかを見てみる。図７においてレーザースポ
ット１８は０．９μｍの間隔でならんだマーク長０．４
５μｍのピット列上（トラックピッチ０．８μｍ）を走
査する。同図（ａ）は隣接トラックのピットパターンが
走査トラックでのそれと同期している場合であり、
（ｂ）はその反転パターンである。

【００１２】図８は図５の原理に基づいて、これら図７
の２種類のパターンに対する、上記従来の光ディスク装
置による再生信号の観測波形(アイパターン)を理論計算
により描かせた図であり、光源の波長を７８０ｎｍ、輪
帯開口のＮＡを０．４５〜０．７０とした。同図（ａ）
は光学系に収差がない場合、（ｂ）は１．１４μｍのデ
ィフォーカス（ビームスポットのStrehl強度が２割down
する程度のディフォーカス）を加えた場合で、縦軸は信
号振幅で、信号面を鏡面とした場合の検出光量で標準化
しており、横軸は時間軸である。図中記号ａで示したｘ
印を取り囲むひし形状の領域がアイであり、ｘ印に対し
信号レベルが大きいか小さいかで１と０の判定を行うた
め、アイは振幅方向(上下方向)、時間軸方向(左右方向)
とも開いている方が好ましい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光デ
ィスク装置に於て以下の問題点があった。

【００１４】まず第１にピンホール１２を挿入しても、
クロストークや符号間干渉を小さくする効果が得られな
いことである。計算の結果、ピンホール１２の有無(有
の場合はピンホール径の大小)にかかわらず、図８に殆
ど変化のないことが確認されている(図８ではピンホー
ルなしの場合を示した)。

【００１５】第２に、図８（ａ）から分かるように、隣
接トラックのピットパターンの違いで大きなジッターｄ
が発生する。図８（ａ）では単一周期の信号パターンを
示したが、ランダムな信号パターンを含めるとジッター
は更に増大する。さらに、図８（ｂ）から分かるよう
に、ディフォーカスを加えることでアイが上方に大きく
シフトし、ジッターｄが更に増大する。この傾向はディ
フォーカスだけでなく、他の誤差要因の場合にも共通す
る。この大きなジッターの発生は、従来の光ディスク装
置による高密度信号の再生を困難にしていた。

【００１６】本発明はかかる問題点に鑑み、高密度信号
の再生を可能とする光ディスク装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光ディスク装置は、レーザー光源と、レー
ザー光源と、このレーザー光源からのレーザー光を信号
マークの形成された光ディスク信号面上に収束する集光
手段と、信号面を反射し、集光手段を経た戻り光を検出
する検出手段と、検出手段による再生信号を微分し１階
微分信号を得る微分回路とからなり、集光手段による収
束光の分布が開口面出射直後で輪帯上にあり、大きさが
均一な信号マークの中心位置を前記１階微分信号と検出
レベルとのクロス点によって検出することを特徴とす
る。

【００１８】

【作用】本発明は上記した構成によって、信号面上の集
束光のメインローブ径を小さくできるので、再生信号の
極値点を信号マークの中心位置によく対応させることが
でき、１階微分信号と検出レベルとのクロス点を検出す
ることで、信号マークの中心位置を正確に検出すること
ができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例の光ディスク装置につい
て、図面を参照しながら説明する。なお従来例と同一の
機能を有する部材には同一番号を付し、詳しい説明は省
略する。

【００２０】図１は本発明の実施例における光ディスク
装置の構成を示すものであり、信号処理回路１５を除い
て従来例と全く同じである。図１においてレーザー光源
１を出射するレーザー光はコリメートレンズ２により平
行ビームに変換され、ビームスプリッター３を透過し、
遮光体４により光軸近傍の光が遮光され、対物レンズ５
により光ディスク基板６の裏面にある光ディスク信号面
７上に集光される。その反射光は対物レンズ５により集
光された後、遮光体４により再び光軸近傍の光が遮光さ
れ、ビームスプリッター３を反射してビームスプリッタ
ー８に至る。ビームスプリッター８を反射する光は制御
信号検出光学系９を経て制御信号検出器１０で受光さ
れ、光ディスク信号面に対するフォーカス信号、トラッ
キング信号が検出される。また、ビームスプリッター８
を透過する光は収束レンズ１１によりピンホール１２上
に集光され、その透過光を検出器１３で受光して再生信
号を得る。再生信号は増幅器１４により増幅され、信号
処理回路１５により１階微分信号に基づく検出信号に変
換される。

【００２１】図２は光ディスク信号面上の信号マークと
再生信号、検出信号の関係を示しており、ビームスポッ
ト１８が単一長の信号マーク１６上を走査することで再
生信号１７が変化する（目盛りは左側）。信号１９は再
生信号１７の１階微分波形である（目盛りは右側）。再
生信号１７と検出レベル１７Ｒによりゲート信号２０を
得、そのゲート内で１階微分信号１９と検出レベル１９
Ｒとのクロス点を検出し、クロス点を始点とするパルス
信号２１を得る。検出信号２２はパルス信号２１の始点
で反転する信号として得られる。

【００２２】なおこの検出方法そのものはＰＰＭ(Pit P
osition Modulation)の信号検出法として公知であり、
信号マーク１６は均一な長さの信号マークである。ＰＰ
Ｍは従来例で示したＥＦＭなどのＰＷＭ(Pit Width Mod
ulation)変調方式に比べ、ピットサイズの誤差によるジ
ッターへの影響が少ないと言われ、記録再生用の光ディ
スクシステムには有効である。

【００２３】図３は本実施例における光ディスク装置に
より高密度信号の再生が可能であるか否かを判定するた
め、図７で示した２種類のパターンに対する１階微分信
号の観測波形(アイパターン)を理論計算により描かせた
図であり、光源の波長を７８０ｎｍ、輪帯開口のＮＡを
０．４５〜０．７０とした。同図（ａ）は光学系に収差
がない場合、（ｂ）は１．１４μｍのディフォーカス
（ビームスポットのStrehl強度が２割downする程度のデ
ィフォーカス）を加えた場合で、縦軸は信号振幅で、信
号面を鏡面とした場合の検出光量で標準化しており、横
軸は時間軸である。図中記号ａで示したｘ印を取り囲む
ひし形状の領域がアイである。

【００２４】図８の場合と同様に、アイは振幅方向(上
下方向)、時間軸方向(左右方向)とも開いている方が好
ましいが、図３（ａ）は図８（ａ）に比べ明らかにジッ
ターｄが小さく、この傾向はランダムな信号パターンで
あっても同じである。さらに、図３（ｂ）から分かるよ
うに、ディフォーカスを加えてもアイは上下にシフトせ
ず、ジッターｄも増大しない。この傾向はディフォーカ
スだけでなく、他の誤差要因の場合にも共通する。

【００２５】これは次のように説明できる。図６（ａ）
に示したように、輪帯開口はサイドローブが大きく、メ
インローブ径が小さい。サイドローブが大きいことはク
ロストークや符号間干渉により再生信号にＤＣ成分が加
わる(すなわち全体として上下する)効果として現れる。
ディフォーカスなどの誤差要因も、再生信号にＤＣ成分
が加わる効果として現れる。したがって再生信号を微分
することでＤＣ成分を除去でき、メインローブ径の小さ
い特長をいかすことができる。

【００２６】一方、メインローブ径が小さいことは再生
信号の極値点が信号マークの中心位置によく対応する効
果として現れる。再生信号の極値点は１階微分信号と検
出レベルとのクロス点として現れるので、このクロス点
が信号マークの中心位置によく対応することになる。従
って１階微分信号に基づくアイパターンはサイドローブ
位置に信号マークが存在してもジッターが小さく、誤差
要因が加わってもジッターの増大はないので、高密度信
号の再生が可能となる。

【００２７】なお、上記実施例ではピンホール１２の有
無(有の場合はピンホール径の大小)にかかわらず、図３
に殆ど変化のないことが確認されており(図３ではピン
ホールなしの場合を示した)、ピンホール１２を省いて
もその効果は同一である(ピンホールの効果は、信号面
がディフォーカスしても信号検出特性の劣化が少ないな
ど、別のところにある)。

【００２８】また、上記実施例では遮光体４をビームス
プリッター３と対物レンズ５の間に置いたが、コリメー
トレンズ２とビームスプリッター３の間にあってもよ
い。この場合、光ディスク信号面への集光は輪帯開口で
なされるが、反射光の検出は円形開口でなされ、上記実
施例とは異なった信号検出特性を示すが、微分検出と輪
帯開口との組合せで高密度信号の再生が可能となる原理
は変わらない。

【００２９】さらに、上記実施例ではレンズ、プリズム
等のバルクの光学素子を用いた光学系で説明したが、グ
レーティングレンズやフォーカシンググレーティングカ
プラ等の他の原理に基づく集光素子であっても、その集
光素子による収束光の分布が開口面出射直後で輪帯上に
あれば、これを微分検出と組合せることで高密度信号の
再生が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上本発明の光ディスク装置により、光
ディスクの信号密度が高くなってもジッターの小さい安
定したアイパターンが得られ、大幅な信号の高密度化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ディスク装置の構
成図

【図２】（ａ）は、同実施例における光ディスク信号面
上の信号マークの説明図（ｂ）は、同実施例における再生信号と検出信号の関係
図

【図３】（ａ）は、同実施例構成における、光学系に収
差の無い場合の１階微分信号のアイパターン図（ｂ）は、同実施例構成において、１．１４μｍのディ
フォーカスを加えた場合のアイパターン図

【図４】従来例における光ディスク装置の構成図

【図５】従来例における光ディスク信号面上の信号マー
クと再生信号、検出信号の関係図

【図６】（ａ）は遮光体を挿入することによる効果を示
す説明図（ｂ）はピンホールを挿入することによる効果を示す説
明図

【図７】（ａ）は、信号マークの配置を示す説明図（ｂ）は、信号マークの配置を示す説明図

【図８】従来の光ディスク装置における再生信号のアイ
パターン図

【符号の説明】

１半導体レーザー光源２コリメートレンズ３、８ビームスプリッター４遮光体５対物レンズ６光ディスク基板７光ディスク信号面９制御信号検出光学系１０制御信号検出器１１収束レンズ１２ピンホール１３再生信号検出器１４信号増幅器１５信号処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光源と、このレーザー光源からの
レーザー光を信号マークの形成された光ディスク信号面
上に収束する集光手段と、前記信号面を反射し、前記集
光手段を経た戻り光を検出する検出手段と、前記検出手
段による再生信号を微分し１階微分信号を得る微分回路
とからなり、前記集光手段による収束光の分布が開口面
出射直後で輪帯上にあり、前記信号マークの中心位置を
前記１階微分信号と検出レベルとのクロス点によって検
出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】信号マークの大きさが均一であることを特
徴とする請求項１記載の光ディスク装置。