(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに一定間隔で離れた少なくとも２つの情報担体層を有する光学記録媒体からの読み出し及び／又は該媒体への書き込み用の装置であって、
光源と、光学ユニットと、伝播作用の点で異なっており、従って同時に両方の情報担体層上に焦点を有する２つの部分ビームを放射する部分ビーム発生要素とを備えており、
前記２つの部分ビームの光強度を連続的に可変な方法によって調整可能な偏光方向回転要素が、前記部分ビーム発生要素のビームパスの前段に配置されており、
前記装置が、前記部分ビームのための第１のセンサ及び第２のセンサを有する検出器配列をさらに備えており、
前記第１のセンサが、データ信号の検出用であって、かつ前記装置の動作のためのトラッキング信号及びフォーカシング信号の検出用に設けられており、
前記第２のセンサが、データ信号の検出用に設けられているが、前記トラッキング信号及びフォーカシング信号の検出用ではないことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記部分ビーム発生要素が、収束ビーム内又は発散ビーム内に置かれた複屈折要素であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記部分ビーム発生要素が、偏光を放射し且つ光学ユニットから異なる距離にある２つの光源の配列であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光源は、単一担体要素上に集積されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、複屈折プリズム型ビームスプリッタを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、複数の検出器要素が一方の面に配列されている検出器配列を有していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、偏光方向に依存する半透過ミラーを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１のプリアンブル部分にあるように、互いに一定間隔で離れた少なくとも２つの情報担体層を有する光学記録媒体からの読み出し又は該媒体への書き込み用の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
この種の装置は、米国特許第４，９０８，８１３号に開示されている。この公知の装置の場合の不都合な点は、光学記録媒体が異なる波長に感応する層で提供されていることであり、従って異なる波長の複数のレーザを有する記録装置を提供することが必要となることである。波長によっては、これらレーザは比較的複雑で且つ高価となる。
【０００３】
本発明の目的は、単一波長の光を用いて同時に読み出し及び／又は書き込む複数の情報担体層を可能にする、互いに一定間隔で離れて複数の情報担体層を有する、光学記録媒体からの読み出し及び／又は該媒体への書き込み用の装置を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴によって達成される。これは、光学記録媒体から読み出し若しくは該媒体へ書き込む、又は同時に光学記録媒体から読み出し及び該媒体へ書き込むことが、単一波長の光を用いて可能となるという効果を有する。異なる伝播作用（propagation behavior）は、簡単な光学ユニットを用いて２つの異なる情報担体層上にフォーカスされる２つの部分ビームを可能にし、異なる偏光は、検出ユニットにおける部分ビームの簡単な分離を可能にする。本発明による装置は、光学記録媒体からの読み出し又は該媒体への書き込みと、光学記録媒体からの読み出し及び該媒体への書き込みとの両方に適することができる。光学記録媒体は、例えばＣＤ又はＤＶＤのようなディスクの形態であってもよい。しかし、テープの形態の記録媒体、又は一方の層の上に他方の層をおき、互いに一定間隔で離れた２つの情報担体層を有する他の形態の記録媒体もまた、本発明の見地の中にある。光源は、光学記録媒体からの読み出し又は該媒体への書き込み用に用いられる光ビームを発生するために提供される。該光ビームは、通常、光学記録媒体から反射されるが、半透明記録媒体の使用もまた、本発明の見地の中にある。光学ユニットは、光源によって光学記録媒体上へ発せられた光ビームをフォーカスし、且つ反射され又は転送された光ビームを検出ユニット上へ向けるために提供される。検出ユニットは、光学記録媒体から来る光を検出するために、及び一方で情報担体層上に格納された情報を得るための、他方で例えばトラッキング信号をデバイスの動作に必要か又は有用であるパラメータを得るための、例えば電気信号を転送するために提供される。部分ビーム発生要素は、収束ビーム又は拡散ビームへ導入できる有利な複屈折要素である。
【０００５】
本発明は、複屈折レンズとなる部分ビーム発生要素を提供する。光学ユニットはいずれにせよ複数のレンズを含むので、これは追加要素が光学ユニット内に必要ないという効果を有する。更なる効果は、入射光ビームを複屈折材料からなるレンズが、一方で互いに垂直に偏光され、他方でレンズのタイプ及びその配列に依存して異なる大きさに収束又は拡散される、２つの部分ビームに分離する。
【０００６】
本発明は、部分ビーム発生要素のビームパスの前段に配列される偏光方向回転要素を提供する。これは、２つの部分ビーム間の光強度の可変分散が、入射光の偏光方向に回転することによって達成されるという効果を有する。部分ビームの光強度を情報担体層の異なる反射率であるものに整合することが必要となるならば、これは効果的である。更に、解決は、情報担体層の一方に情報アイテムを記録する際に効果的となる。この場合、高い光出力は、記録をもたらす部分ビームのために通常必要とされ、同時に記録をもたらさない他方の部分ビームの出力はかなり低くてもよい。この発明のアイデアの更なる効果的な用途は、どちらか一方の情報担体層を読み出すためのそれぞれの部分ビームに対して、利用できる光強度の割り当て１００％の可能性の中にある。これは、例えば減少した光源の出力で動作しようとする際、若しくはそれぞれの他の情報担体層をマスクすることによってノイズ抑制を達成するために、又は他の適する用途のような、種々の用途に実用的である。個々の部分ビーム間の光強度の全てのこれら異なる分割は、更に、その出力において可変である必要がない、比較的低出力の低コストの光源を用いることができる。偏光方向回転要素は、回転可能なポールフィルタである。更に、特に半導体レーザである光源を回転可能となるように配列し、又は例えばＫｅｒｒセル若しくは他の適する方式でλ／２板を用いて半導体レーザから、光の偏光方向を回転するという効果もある。
【０００７】
本発明の他の効果的な改良点によれば、部分ビーム発生要素は、偏光を放射する２つの光源の配列を備えており、光学ユニットからの異なる距離に位置させる。これは、複屈折部分ビーム発生要素を必要としないという効果を有する。光源は、例えばリニアな偏光を放射する半導体レーザダイオードのようなレーザであるのが好ましい。光は、例えば半透過ミラー又は偏光ビームスプリッタを用いて結合される。
【０００８】
これら光源は、単一担体要素上に効果的に集積される。これは、担体要素が装置の組立体に調整された態様で供給され、結果として調整が装置の組立中に必要ないという効果を有する。担体要素が集積された半導体部品であるならば、特に効果的である。この種の装置は、既に正確に調整されて製造され得る。
【０００９】
本発明によれば、検出ユニット即ち装置の検出パスは、複屈折プリズム型ビームスプリッタを有する。２つの部分ビーム用のセンサが一方の面に配列されるので、これは、わずかな物理的間隔しか必要としないという効果を有する。複屈折プリズム型ビームスプリッタは、種々の偏光方向に異なるパス長を有しており、従って２つの部分ビームの焦点を動かすことを可能にするようにする。その焦点は、前記光軸に垂直な単一焦点面に互いに隣におく２つの焦点へ、ビームの伝播方向の光軸において、一方の焦点の後ろに他方の焦点が位置する。
【００１０】
検出ユニットは、複数の検出器要素が配列される検出器面を有している。これは、全ての検出器要素が一方の面にあり、それゆえ一つの部品として低コストに製造できるという効果を有する。更に、それが装置内に挿入された際に、個々の検出器要素を調整する必要がない。
【００１１】
本発明は、偏光方向に依存する半透過ミラーを有する検出ユニット用に提供する。これは、該半透過ミラーが、例えば偏光ビームスプリッタキューブとして、低コストで且つ抑制された大きさで実現されるという効果を有する。種々の検出器要素間の光学記録媒体から来る部分ビームを分割することが提供される。
【００１２】
更に、本発明は、請求項１０に記載された特徴を有する、本発明による装置に特に用いられる光学記録媒体に関する。即ち、光学記録媒体は、予め記録された情報アイテムを有する情報担体層と、空間的に分離し且つ該情報担体層から一定間隔で離れた情報担体層とを有しており、情報アイテムを記録するのに適しており、予め記録されていない情報アイテムを有するものである。両情報担体層は、対応する装置によって同時に媒体から読み出し及び／又は該媒体へ書き込みできるために、光学記録媒体からの読み出し及び／又は該媒体への書き込みのために必要であり、又は少なくとも有用な前記予め記録された情報アイテムが、２倍即ち情報担体層の各々に予め記録される必要がない。有用なデータを記録するために利用できるメモリ空間の増加、光学記録媒体の製造コストの減少、及び信号対ノイズ比の増加を可能にし、特に、両層の記録中に各場合の装置が、一方の層に予め記録された情報アイテムを参照するために、両情報担体層において一方の層の上に他方の層を正確におくために記録された情報アイテムを可能にする。有用なデータは、ビデオ、オーディオ及び他の有用なデータ並びに純データを包含するものである。もちろん、光学記録媒体は複数の情報担体層を有しており、その少なくとも１つは他方の層又は複数の層上に予め記録される予め記録された情報アイテムを有する。
【００１３】
本発明は、明らかに述べられている模範的な実施形態及び説明を引用するだけでなく、本発明の見地の中にある全ての構成を含んでいる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
更に、本発明の効果的な特徴点及び改良点は、図を参照して以下の説明の中にある。
【００１５】
図１は、複屈折プリズム型ビームスプリッタを有する本発明による装置を表している。リニアな偏光ビーム２を放射するレーザダイオード１は光源として提供されている。この光ビームは、位相格子３を通過して、公知の３ビーム方法によるトラッキングに要求される＋／−１次副ビームを提供する。この方法は、模範的な実施形態を説明するために必要とされる範囲でのみ説明されている。本発明は、他のトラッキング方法でも効果的に用いることができる。位相格子３を通過した後で、光ビーム２は、模範的な実施形態の部分ビーム発生要素を表している複屈折コリメータレンズ４にあてられる。複屈折コリメータレンズ４は、光ビーム２を互いに垂直に偏光された２つの部分ビーム５及び６に分割する。部分ビーム５及び６は、非偏光ビームスプリッタ７を通過し、対物レンズ８によって異なる光学記録媒体の情報担体層９及び１０へフォーカスされており、ここでは概略図でのみ示されている。フォーカシングのために対物レンズ８は図１の光軸の左／右方向に変位できる。情報アイテムが情報担体層９、１０に格納されているトラックに沿ってトラッキングするために、対物レンズ８は情報担体層９、１０に平行に動かされる。これは、レンズ駆動部１１によって行われ、移動のそれぞれの方向の二重の矢印を用いて、ここでは概略図でのみ示されている。部分ビーム５及び６の偏光方向を説明するために、偏光方向は、情報担体層９及び１０に記号で表されている。従って、情報担体層９に投射する部分ビーム５は、図の面の方向に偏光され、同時に、情報担体層１０に投射する部分ビーム６は、それらに対して垂直方向に偏光される。部分ビーム５、６は、対物レンズ８を通過して情報担体層９、１０によって反射され、非偏光ビームスプリッタ７において、図の下向きに偏向されて、フォーカシングレンズ１２に達する。従って、非点収差自動焦点方法を実行するために用いられる円筒レンズ１３を通過しており、ここでは詳細には説明していない。従って、偏光プリズム型ビームスプリッタ１４にあたる。該偏光プリズム型ビームスプリッタ１４は、１つの偏光方向の光を各々反射する、２つの反射層１５及び１６を有する。図の面の方向に偏光された部分ビーム５は、層１６を通過し、他方の偏光方向から反射され、反射層１５によって検出器配列１７のセンサＳ1 に反射される。図の面に垂直に偏光された部分ビーム６は、反射層１６によって検出器配列１７のセンサＳ2 に反射される。
【００１６】
本発明によれば、装置の光軸に沿った光の偏光は、情報担体層９及び１０上の２つの相互に分かれて焦点を作るために利用される。縦方向に分けられた焦点は、複屈折コリメータレンズ４の補助を有して作られる。これは、模範的な実施形態の偏光プリズム型ビームスプリッタ１４である、偏光感応光学配列を用いることによって、検出パスにおいて異なる情報担体層９、１０から発する信号の分割を容易にする。本発明によれば、更に、対物レンズ８を複屈折レンズとして設計することも可能である。この場合には、検出パスの分割が、図１に説明された方法と同じくらい容易には実現できない。コリメータレンズ４用の推奨できる複屈折材料は水晶であり、その屈折指数は、例えば、約λ≒７００ｎｍの波長でｎe ＝１．５５３３及びｎo ＝１．５４４２である。対応する装置用に通常用いられた波長領域は、書き込み／読み出しヘッドの通常の寸法に十分である焦点分割を可能にする。
【００１７】
偏光プリズム型ビームスプリッタ１４の反射層１５、１６は、間隔ｄで互いに平行に配列される。間隔ｄの適するセクションによって、光学パス長は、２つの焦点を有効にし、一方の面の検出器配列１７に撮像すべく互いに一定間隔で離れて情報担体層９及び１０上にあてる。フォーカシングレンズ１２の焦点長が４２ｍｍであり、対物レンズ８の焦点長が３．５ｍｍであるならば、結果として拡大係数はη＝１２となり、情報担体層９、１０の間の間隔がδ＝７０ｎｍであるならば、結果として以下のような必要とされる厚みｄとなる。
【００１８】
【数１】
0004258029.tif 000002
【００１９】
図２は、本発明によれば装置の検出パス、即ち以下の円筒レンズ１３に表された図１の領域を説明する。円筒レンズ１３を通過した後で、光学記録媒体から来る部分ビーム５及び６は、反射層１６’を有する偏光ビームスプリッタキューブ１８にあてられる。図の面に偏光された部分ビーム５は、この反射層１６’を通過し、センサＳ1 ’にあてられる。それらに対して垂直に偏光された部分ビーム６は、反射層１６によって反射され、センサＳ2 ’に向けられる。２つのセンサＳ1 ’及びＳ2 ’は、検出ユニットにおいて互いに対して調整される。この模範的な実施形態において、距離ｄで配列された反射層を有する偏光プリズム型スプリッタで分配することが可能となる。
【００２０】
図３は、偏光方向回転要素２０を有する本発明による装置の部分を、３次元の図をもって表している。レーザダイオード１とそれによって放射された光ビーム２とが識別される。偏光方向は、偏光方向回転要素２０の偏光ベクトルＥＬによって明示されている。複屈折コリメータレンズ４において、通常ビームに対する偏光方向はｎｏ によって示されており、異常ビームに対する偏光方向はｎｅ によって示されている。対応する部分ビーム５及び６は、更なるビームパス中に示されている。同図において、偏光ベクトルＥＬは、矢印ｎｏ及びｎｅによって示された複屈折コリメータレンズ４の好ましい方向に対して４５゜回転しているところが表されている。コリメータレンズ４の水晶軸ｎｏ及びｎｅに対して光ビーム２の偏光ＥＬを回転させることによって、２つの平行に偏光された部分ビーム５、６の光強度が、連続的に可変な方法によって調整可能となる。２つの光強度は、４５゜の角度において同一の大きさを有する。特に、書き込み可能な情報担体層９及び／又は１０に書き込むために、書き込みのために用いられる部分ビーム５及び／又は６の光強度を、他方の部分ビーム６及び／又は５と比較して増加させることが実用的であり、例えば、その比は、８０：２０である。
【００２１】
図４は、第１の実施形態の２つの光源を有する本発明による装置の部分を表している。小さい横方向オフセットと垂直方向即ちビーム伝播方向のオフセットとを有する２つの分割レーザダイオード１’及び１”が、この場合に提供される。これは、図４に大きく拡大した態様で表されている。更に、レーザダイオード１’及び１”は、それらによって発生された光ビーム２’及び２”が互いに垂直に偏光されるように並べられている。従来のコリメータレンズ４’は、この場合に用いられる。更に、ビームパスは、図１及び図２に関連して説明されたものに対応する。適する横方向オフセットによって、検出器配列１７の領域における部分ビームの大きいスプリッティングを達成することを可能にできる。結果として、この場合にわずかに苦心した解決を提供することが可能となる。
【００２２】
図５は、２つの光源を有する本発明による装置の第２の実施形態を表している。また、この場合は、２つに分れたレーザダイオード１’、１”の使用からなり、その光ビーム２’、２”は、半透過反射フィルム１９を用いて組み合わされ、従来のコリメータレンズ４’に向けられる。レーザダイオード１’及び半透過反射フィルム１９の間の距離ｘ1 と、レーザダイオード１”及び半透過反射フィルム１９の間の距離ｘ2 とは、２つの光ビーム２’及び２”用に縦に配置された焦点を作ることによって、情報担体層９及び１０の間の間隔に対応して異なるように選択される。図４に説明されたこの実施形態の効果は、両レーザダイオード１’及び１”が光軸に正確に配列されるので、光ビーム２’及び２”が互いに対して横方向のオフセットがないことにある。また、この場合、更なるビームパスが図１及び図２に関連して説明されたものに対応する。
【００２３】
図６は、本発明による装置の検出器配列１７を表している。部分ビーム５及び６のそれぞれが撮像されるセンサＳ1 及びＳ2 は識別することができる。模範的な実施形態において、センサＳ1 は検出器要素Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤからなる４四分円に分割される。この分割は、非点収差フォーカス方法によるフォーカシング信号ＦＥを形成することを可能にする。これは、図６の右手部分に説明されている。ＦＥは、ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の２つの対角に配列された検出器要素のそれぞれの合計の差に起因する。更に、検出器要素Ｅ及びＦは、３ビーム方法によるトラッキング信号ＴＥを得るために提供される。光ビーム２は、位相格子３によって零次主ビームと２つの＋／−１次副ビームに分割され、簡単化のために種々の図には説明されていない。図６において、これらビームから発する光スポットは、検出器要素上の円スポットとして各場合で示されている。零次主ビームは、センサＳ1 とセンサＳ2 との中心領域にあてられ、同時に部分ビーム５の＋／−１次副ビームが検出器要素Ｅ及びＦにあてられる。検出器要素が、部分ビーム６の＋／−１次副ビーム用に提供されないために、対応する光スポットが破線で示されている。トラッキング信号ＴＥは、検出器要素Ｅ及びＦによって放射された信号間の差に起因する。部分ビーム６は、単一検出器要素ＧからなるセンサＳ2 にあてられる。部分ビーム６の情報信号は、検出器要素Ｇの出力信号に対応しており、部分ビーム５の情報信号は、検出器要素ＡからＤの出力信号の和に対応する。更に、これは図６の右手部分に示されている。ここに説明された単一検出器配列１７への情報担体層９及び情報担体層１０の２つの焦点は、偏光プリズム型ビームスプリッタ１４の使用の結果可能となる。センサ１の領域に対応する検出器要素はまた、フォーカシング及びトラッキングを改善するために、センサ２の領域に配列できるということはない。更に、他のフォーカシング及びトラッキング方法を用いることが可能となり、検出器配列１７がこれらの方法に従って構成されなければならない。
【００２４】
図７は、情報担体層９及び１０の領域における本発明による光学記録媒体の詳細を説明している。２つの情報担体層の配列は、光学記録媒体上の約２倍のデータのボリュームを収容することができるようになる。更に、情報担体層が対応して配列されるならば、記憶容量の更なる増加が作られる。部分ビーム５及び６の焦点間の距離が、２つの情報担体層９及び１０の間の間隔であるΔＺに対応するので、本発明による多重フォーカス光学配列により、２つのこれら情報担体層は、同時に読み出すことができる。この場合の情報担体層９及び１０の情報トラックは、一方の層の上に他方の層をおき、結果として、それぞれの情報担体層上に同時にフォーカスされる両方の部分ビーム５及び６があるだけでなく、それらの有用な情報アイテムを同時に読み出すこともできる。情報担体層１０は、半透過的に反射し、結果として部分ビーム５が該情報担体層１０を通過できる。本発明の興味ある用途は、光学記録媒体が呼称ＲＯＭ／ＲＡＭディスクであるときである。この場合、例えば、情報担体層９がＲＯＭ層である。即ち、それはプリエンボスされた（preembossed ）された情報トラックの読み出し情報アイテムのみを含む。情報担体層１０は、記憶層として設計されている。これは、記録に適する相変化層、光屈折層、光磁気層等でであってもよい。しかし、情報担体層１０は、記録層の場合に通常提供されるリーダトラックなしに構成される。この種の光学記録媒体は、二重フォーカスシステム、即ち例えば前述で説明されたような本発明による装置を用いて該媒体からの読み出し及び該媒体への書き込みがされる。これは、情報担体層９の情報トラック及び／又はリーダトラックが、フォーカシング、トラッキング、ディスク制御、及び情報担体層９、１０の領域のアドレッシングのために用いられ得るという効果を有する。情報担体層１０の書き込み動作中に、データトラックは、情報担体層９のトラック上に正確に自動的に書き込まれる。情報担体層が、平面、リーダトラックのない一定領域、又は追加のアドレッシング情報アイテムであるために、達成できる信号対ノイズ比は高い。リーダトラックのエッジの粗さのために又はアドレッシングビットからの、追加ノイズ信号が作られない。更に、情報担体層１０に位置づけられる、例えばトラッキング用のアドレス又はサーボ情報アイテムのために必要でないので、情報担体層の全記憶容量はデータ記憶用に用いることができる。複屈折コリメータレンズ４の水晶軸に対して偏光方向に回転するために図３に関連して説明された方法を用いて、情報担体層１０への書き込み用光強度を調整するために対応することが可能となる。例えば、情報担体層９を読み出す部分ビーム５の光強度は、レーザダイオード１の全出力の約１０％にすることができ、それゆえ情報担体層１０に書き込むために用いられる部分ビーム６の光強度は前記出力の約９０％にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複屈折プリズム型ビームスプリッタを有する本発明による装置の概略図である。
【図２】偏光方向に依存する半透過ミラーを有する本発明による装置の検出パスの概略図である。
【図３】３次元図の偏光方向回転要素を有する本発明による装置の部分構成図である。
【図４】第１の実施形態の２つの光源を有する本発明による装置の部分構成図である。
【図５】第２の実施形態の２つの光源を有する本発明による装置の部分構成図である。
【図６】本発明による装置の検出器ユニットの構成図である。
【図７】本発明による光学記録媒体の詳細図である。
【符号の説明】
１、１’、１”  光源、レーザダイオード
２、２’、２”  偏光ビーム
３  位相格子
４、４’  複屈折コリメータレンズ
５、６  部分ビーム
７  非偏光ビームスプリッタ
８  対物レンズ
９、１０  情報担体層
１１  レンズ駆動部
１２  フォーカスレンズ
１３  円筒レンズ
１４  偏光プリズム型ビームスプリッタ
１５、１６、１６’  反射層
１７  検出器配列
１８  偏光ビームスプリッタキューブ
１９  半透過反射フィルム
２０  偏光方向回転要素
【図１】
0004258029.tif 000003
【図２】
0004258029.tif 000004
【図３】
0004258029.tif 000005
【図４】
0004258029.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004258029.tif 000008
【図７】
0004258029.tif 000009