JP2000501545A - 異なる構造を有する光記憶媒体との間で書込みおよび／または読取りを行う装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、様々な構造の光記憶媒体（ＡＴ）の読取りおよび／または書込みを行う装置に関する。この装置は、単一の対物レンズＯＬとともに動作する。本発明は、直径が変化するダイアフラム、特に開口を各タイプの光記憶媒体（ＡＴ）に適合させるために光路中に配置された偏光フィルタを使用することを提案する。偏光フィルタＰＦによって形成されたダイアフラムは、対物レンズ（ＯＬ）に結合される。本発明の応用分野は、特に、コンパクト・ディスクやデジタル・ビデオ・ディスクなど様々な構造の光記憶媒体（ＡＴ）の読取りおよび／または書込みを行う装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 異なる構造を有する光記憶媒休との間で書込み および／または読取りを行う装置 本発明は、例えば、ビデオディスクの形をした記憶密度の高い記憶媒体や周知 のＣＤに対応する記憶密度の低い記憶媒体など、異なる構造を有する光記憶媒体 との間で書込みおよび／または読取りを行う装置に関する。 このタイプの装置は、例えば、ドイツ特許出願第ＤＥ４３０８５３１号に開示 されている。この周知の装置の場合、検出装置上に入射した光を意図的に偏向さ せ、かつ光記憶媒体のタイプに適した走査スポット・サイズをつくり出すために ビーム経路中に脱焦装置が導入される。しかしながら、これは、記憶媒体がピッ ト・サイズにぴったり対応する構造を有することを前提としている。 しかしながら、例えば、コンパクト・ディスク（ＣＤ）やデジタル・ビデオデ ィスク（ＤＶＤ）など光記憶媒体は、異なる基板厚さを有する。したがって、読 取りおよび／または書込みには、異なる開口数が必要であり、それに応じて異な る対物レンズおよび異なる開口角が必要である。 したがって、本発明の目的は、ただ１つの対物レンズを使用して異なる基板厚 さを有する光記憶媒体との間で書込みおよび／または読取りを行うことを可能に する異なる構造を有する光記憶媒体との間で書込みおよび／または読取りを行う 装置を提案することである。 この目的は、独立クレームに記載されている手段によって達成される。 本発明は、可変直径のダイアフラムを有する対物レンズを提供する。ダイアフ ラムおよび対物レンズの機能は、１つの構成要素中に組み込まれることが好まし いが、独立し、かつ互いに結合された構成要素として対物レンズおよびダイアフ ラムを設計することも本発明の範囲内に入る。ここで使用されるダイアフラムは 、例えば、異なる直径に設定することができる機械ダイアフラム、ビーム経路中 に導入することができる変化する直径の異なるダイアフラム、または他の適切な ダイアフラムである。本発明による構成の１つの利点は、レンズが、その開口数 が大きい光記憶媒体に対して調整される、すなわち補正されることにある。可能 な最大の直径を有するダイアフラムがこの場合使用される。この構成は、より小 さい開口数を必要とする光記憶媒体に対してより小さいダイアフラム開口ととも に動作する。このようにして、開口数が正確に設定されるだけでなく、この光記 憶媒体に対して最適に補正されていないレンズの負の効果が緩和される。波面振 動は、より小さいダイアフラム直径によって少なくなる。 対物レンズを光記憶媒体の基板厚さによってもたらされる波面振動に対して補 正しなければならず、対応する開口数を設定しなければならない。これは、従来 技術に開示されている装置の場合にはそうではない。そこで使用される単一の対 物レンズは、可能な基板厚さのいずれに対しても最適に補正 することができず、レンズの補正は、必然的に妥協物を構成する。これは、光検 出器構成が光記憶媒体の傾斜およびその透明な保護層の局所的な厚さの変化に対 して極めて敏感に反応する欠点を有する。さらに、検出器上のスポット形成は、 波面が振動するので均一でなく、その結果当然の誤差が生じる。 可変直径のダイアフラムは、例えば、通過を可能にするか、または妨害を実施 するために切り替えることができ、したがって互いに結合して、ダイアフラム開 口のサイズを決定する１つまたは複数の管状領域から構成される液晶要素によっ て形成されることが有利である。 ダイアフラムは、光ビームの偏光を決定する適切な偏光手段と相互作用するダ イアフラムの働きをする偏光フィルタによって形成されることが好ましい。一般 に、光ビームは、大きく偏光した光を放出するレーザ・ダイオードによって生成 される。偏光を変化させる追加の光要素をビーム経路中に導入することができる 。偏光フィルタは、変化する偏光の光に対して異なるダイアフラム直径を示すよ うに設計される。最も簡単な場合、偏光フィルタは、妨害方向においてはダイア フラム開口を形成する円形穴を有し、通過方向においては、ダイアフラム開口が 対物レンズの境界によって形成される。 偏光フィルタを対物レンズに直接結合した場合、ダイアフラムは、対物レンズ が光軸に沿って配置されている場合に対物レンズと一緒に動く。その結果ダイア フラム・サイズによって決定される開口数は、このトラッキング運動中でも一定 に保たれる。このタイプのトラッキング運動は、例えば、光記憶媒体のいわゆる 垂直振動を補償することができるように行われる。この場合、偏光フィルタは、 対物レンズに機械的に結合するか、または対物レンズ上に直接取り付ける、例え ばその上に接着することが有利である。 直線偏光の偏光方向を回転させる特に簡単なオプションは、λ／２板とも呼ば れるいわゆる半波長板をビーム経路中に導入することである。追加の発散レンズ をビーム経路中に導入する場合、これを異なる基板厚さに対する対物レンズの波 面補正用に使用することができる。対物レンズは、一般に特定の基板厚さに対し て補正され、異なる基板厚さに対する調整は発散レンズを介して行われる。同時 に、対物レンズからの焦点距離が長くなる。ビーム経路中の発散レンズの正確な 調整は、発散レンズが小さいダイアフラム直径と結合されたときは不要である。 ここで使用される発散レンズは、従来の発散レンズか、あるいは、波面補正に役 立つ他の適切な光要素、例えばホログラフィ要素である。 発散レンズは、他の光要素、例えば偏光手段、ダイアフラムなどに結合される ことが好ましい。発散レンズおよび他の光要素がビーム経路中に同時に導入され るべき構成要素である場合、それらは、このようにして一緒に最適に結合するこ とができ、したがって両方の構成要素に対する調整はただ一回で済む。しかしな がら、ビーム経路中に同時にあってはならない構成要素に発散レンズを結合する ことも有利である。そのとき、結合は、２つの構成要素がビーム経路中に同時に ないことを保証する。 本発明による装置は、デジタル式に記録された情報を含んでいる光記憶媒体と ともに使用するために特に適している。 本発明の他の有利な要件は、図面を参照しながら行った例示的な実施形態につ いての以下の説明を読めば理解できよう。 本発明について、図面と一緒に例示的な実施形態を使用して詳細に説明する。 図１は、本発明による装置の概略図である。図の一部は９０°にわたって旋回 している。 図２は、図１において旋回した後に示される領域の側面図である。 変化する記憶密度の光記憶媒体ＡＴ用の再生および／または記録装置の図１に 示される概略図によれば、図１によれば、レーザ・ダイオードＬＤ、格子Ｇ、コ リメータ・レンズＣＬ、半透明ミラーＨＳ、λ／２板とも呼ばれる半波長板ＨＷ Ｐ、発散レンズＳＬ、対物レンズＯＬ、偏光フィルタＰＦ、凹レンズＫＬ、円筒 形レンズＺＬ、および検出器ＰＤから構成される走査装置は、オーディオＣＤお よびデジタル・ビデオディスクの再生ならびに書込み用に設けられた再生装置お よび／または記録装置中で使用される。この場合、図の他の部分と異なり、対物 レンズＯＬ、偏光フィルタＰＦ、および記憶媒体ＡＴは、光軸ＯＡの観測方向に おいて示されている。 以下でＤＶＤと呼ぶデジタル・ビデオディスク、および以 下でＣＤと呼ぶオーディオ・ディスクは、異なる記憶密度を有するが、図１に示 される走査装置は、どちらのタイプの記憶媒体ＡＴにも同様に使用できる。ＤＶ Ｄのより高い記憶密度は、ＣＤと比較してより小さいピット・サイズおよび狭い トラック間隔によって達成される。同時に、ＤＶＤは、ＣＤよりも薄い基板厚さ を有する。すなわち、記録された情報を担持する記録層ＡＺＳを覆う各透明基板 層Ｓ１およびＳ２は、ＤＶＤの場合、ＣＤの対応する基板層Ｓよりも薄い。この 点に関しては図２を参照されたい。一般に、ＤＶＤの基板層Ｓ１およびＳ２の厚 さは、ＣＤの基板厚さの５０％である。したがって、ＤＶＤは、ＣＤと同じ全厚 さを仮定すれば、前記ＣＤと異なり、両面の書込みおよび／または読取りを行う 能力とともに設計することができる。 記憶媒体ＡＴ上に記憶された情報を再生するため、または対応する情報を記録 するために、走査ビームまたは書込みビームの直径をそれぞれ使用される記憶要 素またはピットのサイズおよび基板厚さにそれぞれ適合させる必要がある。図１ に示される走査装置を使用して、ＤＶＤのより小さいピットならびにＣＤのより 大きいピットを読み取ることができるように、対物レンズＯＬにまず偏光フィル タＰＦを備える。次いで、半波長板ＨＷＰおよび発散レンズＳＬをビーム経路中 に導入し、そこから除去する。この構成を使用すれば、情報媒体ＡＴ上で異なる 光スポット直径を実現することができる。図示の走査装置は、高い記憶密度の記 憶媒体ＡＴならびに低い記憶密度の記憶媒体ＡＴに使用されることが有利である 。 図１に示される単一の対物レンズＯＬを有する走査装置によって、異なる基板 厚さを有する記憶媒体ＡＴからデータを読み取る場合、および／または記憶媒体 ＡＴ上にデータを記憶する場合、波面は、基板層Ｓ、Ｓ１またはＳ２によって振 動し、対応する振動は異なる基板厚さに対して様々になる。重なり合って配置さ れ、片面との間で読取りおよび／または書込みを行うことができるいわゆる多層 ディスクの複数の記録層ＡＺＳにも同じことが言える。異なるタイプの記憶媒体 ＡＴの開口数は実際全く異なることがある。したがって、６５０ｎｍの波長に対 する開口数は、ＤＶＤの場合約０．６であり、同じ波長においてＣＤの場合約０ ．３８である。したがって、それに応じて高い記憶密度の記憶媒体ＡＴから低い 記憶密度の記憶媒体ＡＴまで変化する開口数を変更する必要がある。これは、本 発明によれば、可変直径のダイアフラムの直径を調整することによって行われる 。 例示的な実施形態では、このために対物レンズＯＬ上に直接配置された偏光フ ィルタＰＦが設けられる。これは、その境界Ｂ１がＣＤに適しているより小さい ダイアフラムを形成する円形の穴を有し、また対物レンズＯＬの外側境界Ｂ２は 、ＤＶＤに適しているより大きいダイアフラムを形成する。偏光フィルタＰＦは 、対物レンズＯＬの、記憶媒体ＡＴに対向する側に配置されることが好ましい。 これは、そのようにした場合、記憶媒体側に配置した場合よりも大きい実効ダイ アフラム開口を達成することができるためである。 偏光フィルタＰＦの偏光方向は、二重矢印１によって示され、レーザ・ダイオ ードＬＤが放出した光の偏光方向に対応する。この光の偏光方向は、二重矢印２ によって示される。同時に、偏光方向は、例示的な実施形態に記載されている方 向に限定されない。 半波長板ＨＷＰも発散レンズＳＬもＤＶＤの読出し中にビーム経路中にない。 偏光フィルタＰＦに入射した光は、同じ偏光方向を有するので、妨害されずに偏 光フィルタＰＦを通過し、実効ダイアフラム・サイズは、対物レンズＯＬの境界 Ｂ２によって事前決定される。 意図がＣＤを読み取ることである場合、半波長板ＨＷＰおよび発散レンズＳＬ は、図１に示すように、ビーム経路中に導入される。半波長板ＨＷＰの光軸は、 この場合、入射光ビームの偏光方向に対して４５°回転して配置され、その結果 半波長板ＨＷＰを出たビームは９０°回転した偏光方向を有する。このようにし て偏光した光は、偏光フィルタＰＦ中の円形の穴のみを通過し、境界Ｂ１と境界 Ｂ２との間に位置する偏光フィルタＰＦの領域は、９０°回転した偏光方向のた めに入射光を通さない。したがって、実効ダイアフラムは境界Ｂ１によって画定 され、それに応じて開口数はより小さくなる。同様に、発散レンズＳＬは、ＣＤ の読出しのためにビーム経路中に導入される。対物レンズＯＬは記憶媒体ＡＴと してのＤＶＤの層厚さに対して補正されるので、発散レンズＳＬは、記憶媒体Ａ Ｔから反射された光の波面を補正する役目をする。 ビーム経路中の半波長板ＨＷＰおよび発散レンズＳＬの順序は、例示的な実施 形態に記載されている順序に限定されない。レーザ・ダイオードＬＤに対向する 湾曲に対して正確であるように、半波長板の、レーザ・ダイオードＬＤに対向す る側に発散レンズＳＬを配置することがより実際的である。これは、コーティン グによっても完全に除去することができないわずかな反射がビーム経路に対して 平行にならず、したがって検出手段ＰＤのところに妨害信号が発生しない利点を 有する。 図２において、対物レンズＯＬ、偏光フィルタＰＦ、および記憶媒体ＡＴは、 図１の場合と比較して９０°回転して示されている。同時に、記憶媒体ＡＴは、 光軸ＯＡ上のＣＤとして概略的に示されるが、この代替例としては、光軸０Ａ下 のＤＶＤとして示される。ＣＤは、１．２ｍｍの厚さを有する透明基板層Ｓで覆 われた単一の記録層ＡＺＳを有し、他方、それぞれ基板層Ｓ１および基板層Ｓ２ で覆われ、かつそれぞれ異なる側、この場合左側および右側の読取りおよび／ま たは書込みが可能な２つの記録層ＡＺＳ１および記録層ＡＺＳ２を有する。 最も外側のビーム３、４は、ＤＶＤの読出し用のビーム経路を示す。それらは 、対物レンズＯＬの左側に向かって、光軸ＯＡに対して平行に延び、ダイアフラ ム開口としての境界Ｂ２によって画定され、対物レンズＯＬによって記録層ＡＺ Ｓ１上に集束する。２つの内側のビーム５、６は、ＣＤの読取りおよび／または 書込みを行うときのビーム経路を示し、 左側から対物レンズＯＬ上に入射する。入射ビーム・バンドルは、すでに発散レ ンズＳＬを通過しているのでわずかに発散しており、その偏光方向は、偏光フィ ルタＰＦの偏光方向に対して９０°回転している。したがって、入射ビーム・バ ンドルは、境界Ｂ１と境界Ｂ２との間に位置する偏光フィルタＰＦの領域を通過 することができない。入射光バンドルは、対物レンズＯＬによってＣＤの記録層 ＡＺＳ上に集束する。 読取りおよび／または書込みを行うべき光記憶媒体ＡＴは、対物レンズＯＬか らの最大数ミリメートルの垂直方向または遠方偏向を有することがあり、各焦点 は、最適な読取り動作および／または書込み動作を可能にするために光記憶媒体 ＡＴの記録層ＡＺＳまたはＡＺＳ１またはＡＺＳ２に対して数マイクロメートル のみ離れて動くことができる。このために、焦点駆動装置を使用して、記録層Ａ ＺＳまたはＡＺＳ１またはＡＺＳ２からの対物レンズＯＬの距離を調整する自動 焦点合わせシステムが使用される。焦点駆動装置を制御する信号は、光検出器Ｐ Ｄによって放出された信号から得られる。すなわち、情報の読出しに対して平行 である。 したがって、本発明によれば、単一の対物レンズＯＬを使用して動作する異な る構造を有する記憶媒体ＡＴの読取りおよび／または書込みを行う装置が提案さ れる。開口は、この場合、光路中の偏光フィルタＰＦによって使用される光記憶 媒体ＡＴのタイプに適合する。波面は、ビーム経路中に付加的に導入することが できる発散レンズＳＬによって補正する ことができる。偏光フィルタＰＦによって形成されたダイアフラムは、対物レン ズＯＬに結合される。このために、ダイアフラム・サイズによって決定された開 口は、対物レンズＯＬが光軸ＯＡに沿ってずれた場合に変化しない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月２３日（１９９７．９．２３） 【補正内容】 請求の範囲 １．対物レンズ（ＯＬ）によって光記憶媒体（ＡＴ）上に集束させることができ る光ビームによって異なる構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよ び／または読取りを行う装置であって、可変直径のダイアフラムを有し、可変直 径のダイアフラムが偏光フィルタ（ＰＦ）によって形成されることを特徴とする 装置。 ２．対物レンズ（ＯＬ）によって光記憶媒体（ＡＴ）上に集束させることができ る光ビームによって異なる構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよ び／または読取りを行う装置であって、可変直径のダイアフラムを有し、波面補 正手段（ＳＬ）をビーム経路中に導入することができることを特徴とする装置。 ３．波面補正手段が発散レンズ（ＳＬ）であることを特徴とする、請求の範囲第 ２項に記載の装置。 ４．波面補正手段（ＳＬ）が他の光要素に結合されることを特徴とする、請求の 範囲第２項または第３項に記載の装置。 ５．可変直径のダイアフラムが液晶要素によって形成されることを特徴とする、 請求の範囲第２項から第４項のいずれか一項に記載の装置。 ６．可変直径のダイアフラムが偏光フィルタ（ＰＦ）によって形成されることを 特徴とする、請求の範囲第２項から第４項のいずれか一項に記載の装置。 ７．偏光フィルタ（ＰＦ）が対物レンズ（ＯＬ）に結合されたことを特徴とする 、請求の範囲第１項または第６項に記載の装置。 ８．偏光フィルタ（ＰＦ）を使用してダイアフラムの直径を変化させる半波長板 （ＨＷＰ）が設けられることを特徴とする、請求の範囲第１項、第６項または第 ７項のいずれか一項に記載の装置。 ９．光記憶媒体（ＡＴ）が、デジタル形での情報の読取りおよび／または書込み を行う記憶媒体（ＡＴ）であることを特徴とする、上記の請求の範囲のいずれか 一項に記載の装置。 １０．対物レンズ（ＯＬ）によって光記憶媒体（ＡＴ）上に集束させることがで きる光ビームによってＤＶＤに対応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間 で書込みおよび／または読取りを行う装置であって、ＣＤに対応する構造を有す る光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／または読取りを行うために、可変 ダイアフラムを有する対物レンズ（ＯＬ）が設けられ、かつ半波長板（ＨＷＰ） および発散レンズ（ ＳＬ）がビーム経路中に半透明ミラー（ＨＳ）と対物レンズ（ＯＬ）との間に設 けられる装置。 １１．対物レンズ（ＯＬ）によって光記憶媒体（ＡＴ）上に集束させることがで きる光ビームによってＤＶＤに対応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間 で書込みおよび／または読取りを行う装置であって、ＣＤに対応する構造を有す る光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／または読取りを行うために、可変 ダイアフラムを有する対物レンズ（ＯＬ）が設けられ、かつ半波長板（ＨＷＰ） および発散レンズ（ＳＬ）がビーム経路中の半透明ミラー（ＨＳ）と対物レンズ （ＯＬ）との間に設けられる装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．対物レンズ（ＯＬ）によって光記憶媒体（ＡＴ）上に集束させることができ る光ビームによって異なる構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよ び／または読取りを行う装置であって、対物レンズ（ＯＬ）が可変直径のダイア フラムを有することを特徴とする装置。 ２．可変直径のダイアフラムが液晶要素によって形成されることを特徴とする、 請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．可変直径のダイアフラムが偏光フィルタ（ＰＦ）によって形成されることを 特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．偏光フィルタ（ＰＦ）が対物レンズ（ＯＬ）に結合されたことを特徴とする 、請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．偏光フィルタ（ＰＦ）を使用してダイアフラムの直径を変化させる半波長板 （ＨＷＰ）が設けられることを特徴とする、請求の範囲第３項または第４項に記 載の装置。 ６．波面補正のためにビーム経路中に導入することができる発散レンズ（ＳＬ） が設けられることを特徴とする、上記の請求の範囲のいずれか一項に記載の装置 。 ７．発散レンズ（ＳＬ）が他の光要素に結合されたことを特徴とする、請求の範 囲第６項に記載の装置。 ８．光記憶媒体（ＡＴ）が、デジタル形での情報の読取りおよび／または書込み を行う記憶媒体（ＡＴ）であることを特徴とする、上記の請求の範囲のいずれか 一項に記載の装置。 ９．ＣＤに対応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／ま たは読取りを行うために、可変ダイアフラムを有する対物レンズが、ＤＶＤに対 応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／または読取りを 行うために設けられた装置中に設けられ、かつ半波長板（ＨＷＰ）および発散レ ンズ（ＳＬ）がビーム経路中の半透明ミラー（ＨＳ）と対物レンズ（ＯＬ）との 間に設けられることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。 １０．ＣＤに対応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／ または読取りを行うために、可変ダイアフラムを有する対物レンズが、ＤＶＤに 対応する構造を有する光記憶媒体（ＡＴ）との間で書込みおよび／または読取り を行うために設けられた装置中に設けられ、かつ半波長板（ＨＷＰ）および発散 レンズ（ＳＬ）がビーム経路中に半透明ミラー（ＨＳ）と対物レンズ（ＯＬ）と の間に設けられることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の装置。