JPH0721867B2 - 光デイスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は情報を光ディスクに記録または再生する光ディ
スク装置に関するものである。

従来の技術 従来の光ディスク装置の構成について以下図面に基づい
て説明する。第６図に示すように、半導体レーザー１か
ら出た光は集光レンズ２により集光され、偏光ビームス
プリッタ４、1/4波長板５及び絞りレンズ６によりプリ
グルーブの形成された光ディスク記録面７に絞り込まれ
る。この光ディスク記録面７より反射される光は、再び
絞りレンズ６及び1/4波長板５を経て、偏光ビームスプ
リッタ４に到達し、これを直進して凸レンズ８により絞
られる。この光の一部はフォーカスエラー検出器28に、
また残りの光は分割ミラー26により反射されトラッキン
グエラー検出器27に受光される。これら２つの検出器に
受光される光分布図を第７図（ａ）、（ｂ）に示す。
（ａ）図はトラッキングエラー検出器27に受光される光
の分布図、同様に（ｂ）図はフォーカスエラー検出器28
の光分布図である。（ａ）図に示す様に、トラッキング
エラー検出器27には分割ミラー26によって、光ディスク
記録面７からの戻り光のほぼ1/2の半円光29が受光され
る。この半円光29の分布は、走査光が追従しているトラ
ックとその回りの周期的な他のトラックからの反射によ
って光が回折分離し、０次回折光29Cに、１次回折光29R
および−１次回折光29Lが重畳した分布となっている。
この光分布が、ほぼこのトラックのセンターに対応する
分割線27Aにより２分割されたフォトセンサー27R,27Lに
より光電変換され、作動増幅器31により増幅されトラッ
キングエラー信号TEを得、加算増幅器33により増幅され
再生信号RFを得る。走査光がトラックのセンターに制御
されているときは上述の１次回折光29Rと−１次回折光2
9Lの振幅と位相が等しいためトラッキングエラー信号TE
は出力されない。しかしながら、走査光がトラックのセ
ンターからずれた場合はこの１次回折光29Rと−１回折
光29Lに位相差が生じ、この位相差より発生する光量の
差が作動増幅器31により増幅されトラッキングエラー信
号TEが発生する。また、（ｂ）図に示すように凸８レン
ズにより絞られフォーカスエラー検出器28に集光される
半円光30は、上記半円光29とペアを成す半円光をさらに
絞り込んだものである。従って、０次回折光30Cに、１
次回折光30Rおよび−１次回折光30Lが重畳した分布とな
っている。この光分布が、半円光30の切断直径30Dに平
行な分割線28Aにより２分割されたフォトセンサー28U,2
8Dにより光電変換され、作動増幅器32により増幅されフ
ォーカスエラー信号FEを得る。ここで、第８図（ａ），
（ｂ），（ｃ）に走査光のフォーカス位置による近焦
点、合焦点及び遠焦点の場合の光分布を示す。（ｂ）図
の合焦点の場合は、半円光30の光量はちょうどフォトセ
ンサー28U,28Dに当分割されて受光される。従って、そ
の差は零になり、フォーカスエラー信号FEは検出されな
い。

また、この切断直径30Dの位置はちょうどこの光学系の
光学的中心に位置しているため、焦点位置が変動しても
この位置は変化しない。従って、（ａ）図のような近焦
点の場合は、切断直径30Dの位置は変化せず、円弧部分
がフォトセンサー28Dの方向へ大きく延びた光分布とな
る。この結果、フォトセンサー28Uに受光される光量よ
りもフォトセンサー28Dに受光される光量の方が大きく
なる。この差が、近焦点のフォーカスエラー信号FEとし
て検出される。（ｃ）図の遠焦点の場合も同様に、切断
直径30Dの位置は変化せず、切断直径30Dを境に反転して
円弧部分がフォトセンサー28Uの方向へ大きく延びた光
分布となる。この結果、フォトセンサー28Dに受光され
る光量よりもフォトセサー28Uに受光される光量の方が
大きくなる。この差が、遠焦点のフォーカスエラー信号
FEとして検出される。

第３図（ａ）の実線14は1/4波長板５から絞りレンズに
入射する光分布を示している。第３図（ｂ）の実線14F
は光分布14が絞りレンズ６の開口径φdaによってその周
縁部がけられた後光ディスク記録面７に絞り込まれた光
分布を示している。

第４図（ａ）は光分布14が絞りレンズ６により光ディス
ク記録面７に絞り込まれるときの光束16が異物18により
光を遮られる場合の記録信号波形19の記録側エンペロー
プ19Hと未記録側エンベロープ19Lを示す。なお、異物18
はディスク回転にともない矢印の如く移動する。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の光ディスク装置の光学系に於て、1/4
波長板５から絞りレンズ６に入射する光分布14はガウシ
ャン分布に近く、光軸近傍の光強度は大きいが周縁部は
小さい。また光分布14は絞りレンズ６の開口径φdaを越
えて広がっている。開口径φdaを越えた光はディスクの
記録に寄与せず、半導体レーザー１から出た光が十分利
用されないという問題がある。

また、光ディスク記録面７に絞り込まれた光分布14Fの
ピーク強度とスポット径の大小は絞りレンズ６に入射す
る光分布14と開口径φdaによって決まり、一般に光分布
14の周縁部の光強度が大きいほどピーク強度は大きくス
ポット径は小さくなる。従って、半導体レーザーから出
た光の利用効率を上げるため、光分布14として光軸近傍
の光強度に比べ周縁部の光強度が十分小さいガウシャン
分布を用いると、光ディク記録面７に絞り込まれた光分
布14Fはピーク強度が小さくスポット径が大きくなるた
め、記録が効果的に成されず、再生の分解能も劣る。即
ち、記録・再生の特性が劣るという問題がある。

また、異物18により光を遮られる場合、次の三つの理由
により記録波形振幅は劣化する。（１）集光されるとき
の遮光により記録面上の光分布が劣化し、記録膜が十分
に記録されない。（２）集光されるときの遮光と反射さ
れるときの遮光とにより記録信号を含む戻り光の光量が
減少する。（３）集光されるときの遮光と反射されると
きの遮光とによりフォーカス制御信号に外乱が入り、記
録面上の光分布はディフォーカスとなり、記録膜が十分
に記録されない。

以上の理由で、異物18により光を遮される場合の記録波
形は第４図（ａ）の記録側エンベロープ19Hと未記録側
エンベロープ19Lとで表され、その記録振幅v1は正常時
の記録振幅v0に比べ小さい。。また記録波形が影響を受
ける時間幅L1は絞りレンズ６の焦点距離をｆ、異物18の
記録面７からの距離をｚとし、異物径をφｄとすればL1
＝２＋zda/fで与えられ、これは異物の大きさφｄより
も遥かに大きい。この様に、本従来例は異物の存在によ
って著しく記録振幅が低下し、その影響を受ける時間幅
L1も長くなるという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑み、半導体レーザーから出た
光の利用効率を上げるとともに、記録面上に効率的に光
スッポトを絞り込むことで記録・再生特性の向上を図
り、また光の集光時に異物の存在によって記録波形が影
響を受ける時間幅を少なくさせる光ディスク装置を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、レーザー光源と、このレーザー光源からのレ
ーザー光を集光し平行光とする第一の集光手段と、光軸
上の光強度が小さく周縁上の光強度が大きい光分布に変
換する光分布変換手段と、前記変換されたレーザー光を
プリグルーブの形成された光ディスク記録面に集光させ
ると共に前記光ディスク記録面からの戻り光を集光する
第二の集光手段と、この第二の集光手段からの戻り光を
集束させる第三の集光手段と、前記戻り光の一部を受光
し検出する検出手段を備えた光ディスク装置である。

作用 上記のような構成により、半導体レーザーから出た光の
分布を変換し、光軸上の光強度を小さく周縁上の光強度
が大きい光分布に変換することで、半導体レーザーから
出た光の利用効率を上げるとともに、記録面上に効率的
に光スッポトを絞り込むことが出来る。また、光軸近傍
の光強度が小さい光分布であることから、絞りレンズと
記録面の間に異物が存在することによって生じた記録振
幅の低下を押え、影響を受ける幅を短くすることが出来
る。

実施例 以下本発明の実施例を第１図から第５図に基づいて説明
する。尚、第１図から第５図に於て従来の光ディスク装
置（第６図から第８図）と構成の同じものは同一番号を
付して詳細な説明は省略する。

第１図は本発明の第１の実施例の光ディスク装置の構成
図を示す。第１図に示すように、半導体レーザ１から出
た光は集光レンズ２により集光され平行光となった後、
光分布変換器３によって光分布が変換され偏光ビームス
プリッタ４、1/4波長板５および絞りレンズ６によりプ
リグルーブの形成された光ディスク記録面７に絞り込ま
れる。この光ディスク記録面７より反射された光は、ふ
たたび絞りレンズ６および1/4波長板５を通り、偏光ビ
ームスプリッタ４に到達し、これを直進しする。この直
進してきた光は凸レンズ８によって集光され、ハーフミ
ラー９により同光量の光束Ａと光束Ｂに分解される。

ハーフミラー９を反射した光は焦点の手前に設置された
光検出器10に集光され、透過した光は焦点の後ろに設置
された光検出器11に集光される。なお、それぞれの光検
出器10、11の位置は焦点から等距離にある。

ここで第２図（ａ）に示すように、平行先の光分布を変
換する光分布変換器3aは二個の同一頂角をもつ円錐形状
もしくは円錐台形状の透明部材3a1と3a2の底面を重ねる
ことによって構成された透明部材であり、その回転軸を
平行光12の光軸と一致させることで、平行光の光分布は
次のように変換される。即ち、平行光の光強度分布をｒ
（ｒ）とし、円錐形状もしくは円錐台形状の頂角をα、
対向する平行な母線の間隔をｔ、透明部材の屈折率をｎ
とすれば、変換された光強度分布Ｉ（Ｒ）はＲ＝tsinα
/2−ｒ−tcos2（α/2）／（n2−cos2α/2）1/2としてＩ
（Ｒ）＝ｒ・ｉ（ｒ）／（ｒ−ｔ（sinα/2＋cos2（α/
2）／（n2−cos2α/2）1/2）で表わされる。但し、Ｒは
光軸からの距離である。ここで、α、ｔを適切に設定す
ることでガウシャン状の光分布12はリング状の光分布13
に変換される。

また、第２図（ｂ）、（ｃ）に示すように、光分布変換
器3bは二個の同一頂角をもつ円錐形状もしくは円錐台形
状の透明部材3b1と3b2及び一個の円筒形状の部材3b3を
円筒形状の部材3b3を間にし各部材の底面を重ねること
によって構成された透明部材としてもよい。更に、第２
図（ｄ）に示すように、以上の透明部材を複数個用いて
も、それらの回転軸を平行光12の光軸と一致させること
で、ガウシャン状の光分布12はリング状の光分布13に変
換される。

第３図（ａ）の破線15は本実施例に於ける1/4波長板５
から絞りレンズ６に入射する光分布を示している。光分
布15はその最外径φdbが絞りレンズ６の開口径φdaとほ
ぼ等しくなるように光分布変換３が設計されている。即
ち、光分布15は絞りレンズ６の開口径φdaを越えて広が
っていないので、半導体レーザー１から出た光をほぼ完
全に利用することが出来る。

また、第３図（ｂ）の破線15Fは光分布15が絞りレンズ
６によって光ディスク記録面７に絞り込まれた光分布を
示している。光ディスク記録面７に絞り込まれた光分布
15Fのピーク強度とスポット径の大小は絞りレンズ６に
入射する光分布15と開口径φdaによって決まり、一般に
光分布15の周縁部の光強度が大きいほどピーク強度は大
きくスポット径は小さくなる。光分布15はその周縁部の
光強度が大きいが光の絞りに余り寄与しない近軸部（径
φdcの内部）の光強度は零である。従って、光分布15F
は等光量の光分布14Fに比べそのピーク強度は大きくス
ポット径は小さくなる。

従って、半導体レーザーから出た光の利用効率を上げる
とともに、光軸近傍の光強度に比べ周縁部の光強度が大
きい光分布15を用いることで、光ディスク記録面７に絞
り込まれた光分布15Fのピーク強度を大きくスポット径
を小さくすることが出来、記録が効果的に成され、再生
の分解能も向上する。

第４図（ｂ）は光分布15が絞りレンズ６により光ディス
ク記録面７に絞り込まれるとき、その光束17が異物18に
より光を遮される場合の記録信号波形20の記録側エンベ
ロープ20Hと未記録側エンベロープ20Lを示す。なお、異
物18はディスクの回転にともない矢印の如く移動する。

光分布15はその光軸近傍（近軸部）の光強度が零である
ので集光されるときの光束17はその近軸部の光強度が零
であり、光が記録面に集光される場合、異物18により光
を遮られるのは光束17の周縁部を通過するときに限られ
近軸部では遮られない。したがって、異物18が光束17近
軸部を通過するとき、次の三つの理由により記録波形振
幅の劣化は少ない。すなわち、（１）記録面上の光分布
の劣化が無く、記録膜が十分に記録される。（２）集光
されるときの遮光がなく、記録信号を含む戻り光の光量
の減少が少ない。（３）集光されるときの遮光がなく、
フォーカス制御信号に入る外乱が半減する。

以上の理由で、異物18により光を遮られる場合の記録波
形は第４図（ｂ）の記録側エンベロープ20Hと未記録側
エンベロープ20Lとで表され、異物18が光束17の近軸部
を通過するとき、その記録振幅v3は従来例における記録
振幅v1より大きく、正常時の記録振幅v0に近い。従っ
て、記録波形が影響を受ける時間幅2L2は異物18が光束1
7の周縁部を通過するときに限られる。即ち、絞りレン
６の焦点距離をｆ、異物18の記録面７からの距離をｚと
し、異物径φｄをとすれば記録波形が影響を受ける時間
幅2L2は2L2＝２・ｄ＋ｚ（da−dc）/fで与えられ、これ
は従来例における時間幅L1よりも小さい。この様に、本
実施例によって記録波形が影響を受ける時間幅を大幅に
短くすることが出来る。

第５図は光検出器10、11に於ける戻り光の光分布を示
す。この光分布は、走査光が追従しているトラックとそ
の回りの周期的な他のトラックからの反射によって回折
分離し、０次回折光21C、22Cに、それぞれ１次回折光21
R、22Rおよび−１次回折光21L、22Lが重畳した分布とな
っている。フォトセンサー10C,11C上には、０次回折光
と１次もしくは一１次回折光の重畳する部分が除かれて
おり、差動増幅器24aによってフォトセンサー10C,11Cか
ら差信号を得、フォーカスエラー信号FEとし、加算増幅
器25aによってフォトセンサー10C,11Cから和信号を得、
再生信号RFとする。走査光がジャストフォーカスであれ
ば、光検出器10、11に於ける戻り光の光分布は対称とな
り、フォトセンサー10C,11Cに於ける戻り光の光量に差
異はなく、FE信号は発生しない。走査光がディフォーカ
スとなれば、光検出器10、11に於ける戻り光の光分布は
一方が広がり他方が狭まるので、フォトセンサー10C,11
Cに於ける戻り光の光量に差異が生じ、FE信号が発生す
る。なおフォトセンサー10R,10L上には、０次回折光と
１次及び−１次回折光の重畳する部分が含まれており、
差動増幅器23aによってフォトセンサー10R,10Lから差信
号を得、トラッキングエラー信号TEとする。走査光がト
ラックのセンターからずれた場合はこの１次回折光21R
と−１次回折光21Lに位相差が生じ、この位相差より発
生する光量の差が作動増幅器23aにより増幅されトラッ
キングエラー信号TEが発生する。なお、フォトセンサー
10R,10C,10L,11R,11C,11Lの和信号を再生信号RFとして
もよい。

発明の効果 以上本発明の光ディスク装置により、半導体レーザーか
ら出た光の利用効率を上げるとともに、光ディスク記録
面に絞り込まれた光分布のピーク強度を大きくスポット
径を小さくすことが出来、記録が効果的に成され、再生
の分解能も向上する。また異物により光を遮られる場
合、記録振幅の低下する時間幅を大幅に短くすることが
出来る。従って、本発明の光ディスク装置はレーザー光
の利用効率の向上、記録再生特性の向上、ビットエラー
の低減に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に於ける光ディスク装置の原理
図、第２図は同装置の平行光の光分布を変換する光分布
変換器の原理図、第３図（ａ）は絞りレンズに入射する
光分布図、第３図（ｂ）は絞りレンズによって光ディス
ク記録面に絞り込まれる光分布図、第４図（ａ）は従来
例に於ける異物により光を遮られる場合の記録信号波形
図、第４図（ｂ）は実施例に於ける異物により光を遮ら
れる場合の記録信号波形図、第５図は実施例に於ける光
検出器での戻り光の光分布図、第６図は従来の光ディス
ク装置の原理図、第７図は同装置の光検出器に受光され
る光分布図、第８図は同装置の焦点位置の変化によるフ
ォカスエラー検出器に受光される光分布図である。 １……半導体レーザ、２……集光レンズ、３……光分布
変換器、８……凸レンズ、９……ハーフミラー、10、11
……光検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光源と、このレーザー光源からの
   レーザー光を集光し平行光とする第一の集光手段と、光
   軸上の光強度が小さく周縁上の光強度が大きい光分布に
   変換する光分布変換手段と、前記変換されたレーザー光
   をプリグループの形成された光ディスク記録面に集光さ
   せると共に前記光ディスク記録面からの戻り光を集光す
   る第二の集光手段と、この第二の集光手段からの戻り光
   を集束させる第三の集光手段と、前記戻り光の一部を受
   光し検出する検出手段とを備えた光ディスク装置。
2. 【請求項２】同一頂角をもつ二個の円錐形状もしくは円
   錐台形状の底面を重ねることによってなる一個もしくは
   数個の透明部材の回転軸をレーザー光の光軸と一致させ
   ることで、前記レーザー光の光分布を変換することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。
3. 【請求項３】同一頂角をもう二個の円錐形状もしくは円
   錐台形状と一個の円筒形状の部材を円筒形状の部材を間
   にし各部材の底面を重ねることによってなる一個もしく
   は数個の透明部材の回転軸をレーザー光の光軸と一致さ
   せることで、前記レーザー光の光分布を変換することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク装
   置。