JPS606017B2 - 光学的記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報を光学的に記録、再生及び再生のみを行な
う装置、特にそれに使用される偏光ビームスプリッター
及び入／４板に配置に関するものである。

光学的に記録再生あるいは再生のみを行う装置は、光源
の光ビームを光学系により微小に絞り、情報記録媒体に
照射し、前記光ビームを記録信号で強度変調することに
よって記録媒体の光学的性質を変化させ、情報の記録を
行う。

また記録時より強度の弱い光ビームを記録時と同様に微
４・に絞り、前記媒体に照射し、媒体の光学的変化を検
出し、情報の再生を行うものである。この光学的記録再
生装置は情報の高密度化が計れるなどの数々の特徴を有
しているが、情報の記録、再生を行う際、情報記録媒体
に常に光ビームを微小に絞り照射するために、情報記録
媒体と光学系間の距離を一定に保つ焦点制御、情報を記
録した軌跡を追従するトラッキング制御が必要となる。
一般に、光学的記録再生装置において、情報の再生を反
射方式のディスクを用いて行う時の情報信号を得るため
に、および前記した焦点制御、トラツキング制御を行う
時の制御信号を得るために「情報記録媒体からの反射光
を取り出す必要がある。この情報記録媒体からの反射光
を取り出すために一般にビームスプリッターが用いられ
、このビームスプリツターは光源から記録媒体に到る光
路中に挿入されて光源の光を記録媒体に効率よく伝達す
ること、および記録媒体で反射される光を前記光路から
効率よく分離して情報信号の検出および制御信号の検出
を行うことが要求される。

ビームスプリッターとしては、通常のガラス板を装置光
学系の光路中に挿入することにより構成することが可能
である。しかし単なるガラス板では上記の要求を満足す
ることは困難である。それに対して偏光ビームスプリッ
ターと＾／４板で構成されるものは、上記の要求を満足
させることが可能である。偏光ビームスプリッターは光
の入射面に平行な偏光成分（Ｐ成分）の反射が極めて少
なく、入射面に垂直な偏光成分（Ｓ成分）を良く反射す
るという性質を有している。光学的記録再生装置に使用
される光源は一般にレーザーであり、その偏光状態は直
線偏光なので、光源の偏波面がＰ成分となるよう装置光
学系の光路中に偏光ビームスプリッターを配置すると、
反射がほとんどないので前記光源から記録媒体への光の
伝送効率を低下させることはない。一方偏光ビームスプ
リツターの後に光源の波長に対応する入／４板を配置す
ると、光源からの光は＾／４板を通過して直線偏光から
円偏光となり、情報記録媒体からの反射光はさらにもう
一度入ノ４板を通過して円偏光から直線偏光となるが〜
この時の偏波面は光源のものに対し９０度回転し「偏
光ビームスプリッターに対してＳ成分となっているので
良く反射し「情報記録媒体からの反射光を前記光路から
分離して多くの光を取り出すことが可能である。このよ
うに偏光ビームスプリッターと＾ノ４板よりなるビーム
スブリッターは、光学的記録再生装置においては「情報
記録媒体よりの反射光を効率良く取り出す場合非常に有
用である。偏光ビームスプリッターと入／４板は装置光
学系の光路中に配置される訳であるが、入／４板以降の
光路において記録媒体側に設置される他の光学系部品が
あると「それからの反射光も浮遊光として強調して取り
出すので、焦点制御およびトラッキング制御に悪影響を
与える。次に従来例についてその悪影響を述べる。

第１図は光源を半導体レーザーとする光学的記録再生装
置の光学系の一例を示す。半導体レーザーは光変調器を
使用せずに直接変調が可能なこと「ガスレーザ−し、比
較すると極めて４・型であることなどの特徴を有し、光
学的記録再生装置の光源として適している。第’図にお
いて、ａは従来例の光学系の側面図「 ｂは平面図を示
している。１！ま半導体レーザーで「情報記録媒体２に
光学的に情報を記録するためある程度大きな出力のもの
が要求される。

そのため一般的に半導体レーザー亀の発光面の形状は半
導体接合面に垂直方向で１〜２舷ｍ、接合面に平行方向
で７〜１５ムｍ程度の大きさの偏平なものとなっている
。３は例えば対物レンズ等で構成される集光レンズで、
半導体レーザー‘の光ビーム（接合面に垂直方向の光ビ
ーム】，「接合面に平行方向の光ビーム１２）を矩形断
面を有する平行光とする。

４は凹のシリンドリカルレンズで、光ビーム１２に対し
て曲率を有するように配置され、光ビ−ムｉ２を図示す
るようにビーム径を拡げる。

５は偏光ビームスプリッター、６は入／４板で「半導体
レーザー１の光ビーム１，および１２は通過する。

７は凸のシリンドリカルレンズで、凹シリンドリカルレ
ンズ４と同様に光ビーム１２に対して曲率を有し、かつ
その焦点面を凹シリンドリカルレンズ４の焦点面とほぼ
一致させるように配置し、光ビームｉ２を再びその径を
拡大した平行光とする。

このようにして凸シリンドリカルレンズ７の出力光は略
円形（または略正方形）の平行光に変換される。８はミ
ラーで、光ビーム１，および１２の光路を変更し、９の
例えば対物レンズ等で構成される絞りレンズに入射させ
る。

光ビームー，および１２は絞りレンズ９により微小に絞
られ、情報記録媒体２に照射される。ここで、各レンズ
の焦点距離をそれぞれ集光レンズ３をｆ，、絞りレンズ
系９をｆ，、凹シリン・ドリカルレンズ４をｆ３、凸シ
リンドリカルレンズ７を＆とすると、幾何光学的には半
導体レーザーの発光面の大きさを接合面に垂直方向で１
〜２仏ｍト接合面に平行方向で７〜１５４ｍとした時に
、それぞれ接合面に垂直方向で（１〜２）×（ら／止，
）仏ｍ、接合面に平行方向で（７〜１５）× ｛（ｆ２
×ｆ３）ノ（ｆ，×も）ムｍになり、各レンズの焦点距
離を適当に選択することにより、径が１〜２ムｍ程度の
円形微小スポットに絞り込むことが可能である。情報の
記録は、図示しないが、情報記録媒体２をモーター等に
より駆動される回転体に装着して回転させ、これに半導
体レーザー１を記録信号で変調した光ビームを照射して
行う。

一方、情報の再生は、半導体レーザー１の光パワーを絶
報記録時より小さくし、情報記録媒体２からの反射光を
前述したように偏光ビームスプリッター５および入ノ４
板６により光ビームＬ′，１２′として取り出し、さら
に中間レンズ１川こよってある程度の大きさに絞り「光
検知器１１に導き、情報記録媒体２の光学的変化を検出
して行う。このように情報記録媒体２からの反射光は凹
シリンドリカルレンズ４と凸シリンドリカルレンズ７と
の間で偏光ビームスプリツター５と入ノ４板６で取り出
されている。これは前記した２個のシリンドリカルレン
ズ４，Ｔ間は、光ビームが平行光でない部分であり「
ここから反射光を取り出すことは、光学系の光路長を一
番短かくでき、かつ後述する非点収差方式の焦点制御の
制御信号を得るために有利となる。これは光ビーム１２
の反射光が凸シリンドリカルレンズ７によって結像する
ので、中間レンズ１０１個で非点収差方式の焦点制御が
可能になるからである。情報の記録、再生に必要な焦点
制御は、光検出器１１を４分割のものとし、非点収差方
式により行なう。

すなわち、情報記録媒体２からの反射光１，′および１
２′（第１図の光ビーム１・，１２にそれぞれ対応する
反射光）は凸シリンドリカルレンズ７および中間レンズ
１川こより結像するが、第２図に示す如く、その結像位
置は異なってくる。そのため、第２図Ａ〜Ｃ点での光ビ
ームの断面形状は、図のように異なった形状のものとな
る。なお第２図において、第１図と同じものについては
同じ番号を付した。ここで、光検出器１１を第３図に示
す如く４分割のものとし、第２図Ｂ点に配置すると、光
検出器１１上の反射光の断面形状は、情報記録媒体２と
絞りレンズ９間の距離が情報記録媒体２の面振れ等によ
り変化することにより、第３図のＡ〜Ｃの如く変化する
。ここで、光検出器１１の４分割のそれぞれの素子を第
３図の如くＤ〜Ｇとする時、（Ｄ十Ｅ）−（Ｆ−Ｇ）の
出力は焦点制御の制御信号となり、（Ｄ＋Ｅ）−（Ｆ＋
Ｇ）を零にするように制御すればよい。焦点制御を実際
に行なう場合には絞りレンズ９を、図示しないが、公知
のボイスコイルの如き構成の保持体で保持し、情報記録
媒体２と絞りレンズ９間の距離を電気信号により可変可
能とし、上記制御信号によりボイスコイルを駆動して行
う。一方、情報の再生時に必要なトラツキング情報は、
前述した４分割の光検出器１１上に、第４図ａ，ｂ‘こ
示す如く、情報トラックの光学的変化としてあらわれる
。

第４図ａは情報トラックを光ビームが正しく照射してい
る場合で、第４図ｂは情報トラックに対し光ビームがず
れて照射している場合である。ここで、光検出器１１の
（Ｄ−Ｅ）の出力はトラツキング制御のための制御信号
となり、（Ｄ−Ｅ）を零にするように制御を行なえば良
い。トラッキング制御を実際に行う場合にはミラー８を
、図示しないが、公知の電気信号で回動可能なガルバノ
ミラーの如き構成のものとし、上記制御信号により、ミ
ラー８を回動させ行なう。以上述べてきた半導体レーザ
ーを光源とする光学的記録再生装置における焦点制御、
トラッキング制御および情報信号の検出は、偏光ビーム
スプリッターと入／４板よりなるビームスプリッタ−に
より情報記録媒体２からの反射光を取り出し、光検出器
１１で検出して行なうものである。この光検出器１１で
検出する光は情報記録媒体２からの反射光のみであるこ
とが望ましいが、実際には光学系の各素子子からの反射
光（浮遊光）が存在し、それが焦点制御やトラッキング
制御に悪影響を与える。それは焦点制御およびトラツキ
ング制御の制御信号が、光検出器１１を４分割として、
前述した（Ｄ＋Ｅ）一（Ｆ＋Ｇ）やくＤ−Ｅ）の如く、
それぞれの光検出部分の出力の和および差をとっている
ので、浮遊光が光検出器１１にかたよって入射した場合
、制御信号は誤差を含むことになってしまうからであり
、望ましくない。第１図の従来例の光学系においては、
偏光ビームスプリツター５の後に入／４板６を配置し、
さらに凸シリンドリカルレンズ７を配置遣してある。こ
の場合凸シリンドリカルレンズ７からの反射光が存在し
、この反射光が入ノ４板６を通過し、Ｓ成分となって偏
光ビームスプリッター５により効率良く反射され、光検
出器１１に照射され、浮遊光となって前記光検出器１１
上における光量バランスに誤、差信号を発生することに
なる。本発明は上記光学的に発生する誤差要因を除去し
て、高密度の焦点制御、トラッキング制御を可能とする
光学装置を提供するものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第５図で第１図と同じものには対応して同一の番号、符
号を付した。第５図において、入ノ４板６を絞りレンズ
９の焦点面内の該絞りレンズ９５と情報記録媒体２の間
に置く。この絞りレンズ９の焦点面は一般に情報記録媒
体２の上かあるいはその近傍に存在するのが普通である
。この構成において、凸シリンドリカルレンズ７からの
反射光１３′は第１図の場合と異なって＾／４板の影響
をう０けないので、偏光ビームスプリツター５の偏光面
×に対して前記Ｐ偏光で入射し、従って偏光面×で光検
出器１１の方向へ反射されることなく、凹シリンドリカ
ルレンズ４の方向へ透過する。従って光検出器１１上に
おける情報記録媒体２からの反射光１２′の光像（第３
図に示すＡ′，Ｂ′，Ｃ′）は前記凸シリンドリカルレ
ンズ７の反射光１３′によって乱されない。同様に絞り
レンズ９（実際には複数枚のレンズの組み合せで機成さ
れる）による反射光によっても影響をうけない。一方絞
りレンズ９の焦点面より該レンズに近い方に設置される
＾／４板６の上方の面日で反射る光も前記と同様の理由
で、光検出器１１に浮遊光を与えない。一方＾／４板の
下方の面１で反射される光は入／４板６を入射路と反射
路によって２度通過することになるので、偏光面を９０
ｏ回転して凸シリンドリカルレンズ７に入り「偏光ビー
ムスプリツター１５で光検知器１１の方向へ反射される
。しかし、この＾／４板６の面１を絞りレンズ９の焦点
面より内側におくと、面１で反射される光は絞りレンズ
９を通過後著しく発散する光となる。従って「この反射
光のごく僅かの一部の立体角に含まれる光が偏光ビーム
スプリッター５に入り「光検出器１１に入射することに
なる。従って第３図に示す光検知器１１の全域に均一分
布を有しかつ弱い光が照射されることになるので、これ
は反射光りによる光検知器１１上の光像Ａ′，Ｂ′，Ｃ
ｒの差を乱さない。何故ならば前記発散効果によって４
分割の光検出素子Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇそれぞれにほぼ等量の
浮遊光を供給することになるからである。以上本発明に
よれば、偏光ビームスプリッターより後方（光路中にお
いて情報記録媒体に近い方）に配置される光学素子によ
る反射浮遊光の影響を無くし、精度の良い焦点制御およ
びトラッキング制御を行なえ、情報の記録、再生が最適
かつ安定に行うことが可能となった。また入／４板を絞
りレンズの出口に設置できるので、第１図の構成に比し
て光学系を小形化することができる。なお本発明は第１
図の光学系で説明したが、それ以外の光学系でも適用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは、従来の半導体レーザーを光源とする光
学的記録再生装置の光学系を示す側面図および平面図、
第２図は情報記録媒体からの反射光の結像位置および光
ビームの断面形状を示す説明図、第３図は光検出器上で
の光ビームの形状変化を示す説明図、第４図ａ，Ｄは光
検出器上での情報トラックの位置を示す説明図、第５図
は本発明の一実施例を示す要部平面図である。 １・・・・・・半導体レーザー、２・…・・情報記録媒
体、４・・・・・−凹シリンドリカルレンズ、５・・・
・・・偏光ビームスプリッター、６……入／４板、７…
…凸シリンドリカルレンズ「 可０……中間レンズ、１
１……光検出器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザ等を光源としてその出力光を絞りレン
   ズ系によつて微小径に絞つて情報記録媒体に照射して情
   報を記録再生または再生のみ行なう装置において、光源
   から情報記録媒体に到る光路中に、情報記録媒体からの
   反射光を前記光路から分離するための偏光ビームスプリ
   ツターを設け、前記絞りレンズの前記情報記録媒体側の
   焦点面内にλ／４板を設置したことを特徴とする光学的
   記録再生装置。