專利名稱:受光元件、光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及接收照射到層疊多層的信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體的激光的反射光后變換成電信號的受光元件,以及涉及具備該受光元件的,對多層記錄媒體記錄信息或?qū)⒂涗浶畔⒃佻F(xiàn)的光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法。
背景技術(shù):
光記錄再現(xiàn)裝置中設(shè)有光學(xué)頭,用以例如對沿著圓盤狀的光記錄媒體(光盤)的圓周方向形成且在光記錄媒體的半徑方向形成多個(gè)的軌道的預(yù)定區(qū)域記錄信息,或再現(xiàn)該軌道的預(yù)定區(qū)域記錄的信息。光學(xué)頭大致分為僅用于對光記錄媒體記錄信息的記錄專用型、僅用于再現(xiàn)信息的再現(xiàn)專用型和可用于記錄再現(xiàn)的記錄再現(xiàn)型。因而,安裝這些光學(xué)頭的裝置分別為光記錄裝置、光再現(xiàn)裝置、光記錄再現(xiàn)裝置,但以下的本發(fā)明專利申請中將統(tǒng)稱為光記錄再現(xiàn)裝置。
在專利文獻(xiàn)特開1999-16200號公報(bào)和專利文獻(xiàn)特開2002-319177號公報(bào)中公開了用以再現(xiàn)具備多層記錄信息的記錄層的多層型光盤的光學(xué)頭和光盤裝置。該光學(xué)頭和光盤裝置中,將在多層型光盤反射的反射光(返回光)分支成2個(gè)以上的光路,然后將各返回光會聚到個(gè)別的受光部。第一光束的受光部接收整個(gè)光束,第二光束的受光部接收光束的中心部或外圍部。第一和第二光束的受光部中分別光電變換的電信號在差動放大電路中差動運(yùn)算而使再現(xiàn)信號(RF信號)再現(xiàn)。另外,還公開了將該第二光束用于聚焦誤差信號的方法。用差動放大電路降低多層型光盤的層間串?dāng)_的方法與專利文獻(xiàn)特許第2624255號中公開的用共焦點(diǎn)型光學(xué)頭降低層間串?dāng)_的方法不同,具有因受光部以外的返回光學(xué)系統(tǒng)不合焦點(diǎn)而使光學(xué)系統(tǒng)的光程變短,并適合光學(xué)頭和光盤裝置的小型化的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
但是,在專利文獻(xiàn)特開1999-16200號公報(bào)中公開的方法中,為進(jìn)行差動運(yùn)算而分割的兩光束中的一個(gè)光束,必須由配置在要再現(xiàn)的來自記錄層(再現(xiàn)層)的反射光束會聚的位置的受光元件接收,而另一光束必須由配置在與再現(xiàn)層鄰接的記錄層的反射光束的內(nèi)周部分會聚的位置的受光元件接收。因而,兩者不能配置在同一光路上,因此存在需要額外的光學(xué)元件的問題。另一方面,在專利文獻(xiàn)特開2002-319177號公報(bào)中公開的方法中,用兩個(gè)受光元件將光束的內(nèi)外周分割,并將其差信號作為RF信號輸出,由于用兩個(gè)接近的受光元件進(jìn)行光束分割,適合光學(xué)頭的小型化。但是,對于受光元件的尺寸和受光元件的分割形狀并未作充分的研討。另外,作為差動運(yùn)算的對象的電信號僅限于在特定層(鄰接層)的反射光,且對于有效降低記錄層為3層以上的多層型光盤中的層間串?dāng)_的方法并未作研討。
在3層以上的多層型光盤中,對RF信號再現(xiàn)產(chǎn)生最大影響的層間串?dāng)_并不僅限于與再現(xiàn)層鄰接的層的反射光(回程光)。圖9是說明多層型光盤中成為噪聲信號的層間串?dāng)_的圖。圖9中,例如設(shè)記錄層L4為用以再現(xiàn)記錄信息的再現(xiàn)層,記錄層L0和L3為已記錄區(qū)域,記錄層L2為未記錄區(qū)域。一般,未記錄區(qū)域上反射的回程光量大于已記錄區(qū)域中的回程光量。
為再現(xiàn)記錄層L4上記錄的信息,將對多層型光盤的照射光聚焦于記錄層L4時(shí),在記錄層L3反射的反射光在記錄層L2附近成像。由于記錄層L3是已記錄區(qū)域、記錄層L2是未記錄區(qū)域,對記錄層L4的再現(xiàn)信號的層間串?dāng)_的影響較少。另一方面,由于記錄層L2的反射光在記錄層L0附近成像,因記錄層L0是已記錄區(qū)域而對記錄層L4的再現(xiàn)信號的層間串?dāng)_的影響變大。因而,對成為再現(xiàn)對象的記錄層L4的RF信號產(chǎn)生較大影響,并且成為噪聲源的層間串?dāng)_在與記錄層L4分離的記錄層L2上的反射光大于與記錄層L4鄰接的記錄層L3上的反射光。這樣,根據(jù)光路中的記錄層是已記錄還是未記錄的層,作為噪聲源最具決定性作用的層間串?dāng)_是由哪一記錄層的反射光產(chǎn)生是不同的。這時(shí),要除去的來自其它記錄層的噪聲分量,作為從聚焦位置僅以2倍于光學(xué)層間距離的量散焦的反射光分量而混入在回程光中。在專利文獻(xiàn)特開2002-319177號公報(bào)中,并未考慮這一點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供除去與多層記錄媒體的反射光重疊的噪聲分量,并可再現(xiàn)高品質(zhì)的RF信號的受光元件、光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法。
上述目的這樣實(shí)現(xiàn)在經(jīng)由返回光學(xué)系統(tǒng)接收經(jīng)由物鏡照射到層疊多層信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體的激光的反射光后變換成電信號的受光元件中,設(shè)有具備圓形狀的受光區(qū)域的第一受光部和與所述第一受光部的外圍鄰接而配置的第二受光部。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述第一受光部輸出的電信號的頻帶包含所述第二受光部輸出的電信號的頻帶。
在上述本發(fā)明的受光元件中,設(shè)所述激光的波長λ、所述多層記錄媒體的記錄層的層間距離d、所述記錄層間的光透射層的折射率n、所述物鏡的數(shù)值孔徑NA、所述返回光學(xué)系統(tǒng)的橫放大率β、所述第一受光部的受光區(qū)域的面積為S1時(shí),滿足π(0.5λ/(NA/β))2≤S1≤π(0.24d·β·NA/n)2的關(guān)系式。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述第二受光部的受光區(qū)域在所述第一受光部的外圍形成同心圓狀。
在上述本發(fā)明的受光元件中,設(shè)所述第一受光部的受光區(qū)域的面積和從所述第一受光部的受光區(qū)域開始計(jì)算到所述第二受光部的第m(m≥2)受光區(qū)域的面積的總和為Sm時(shí),滿足
Sm≥π(1.1(m-1)d·β·NA/n)2的關(guān)系式。
在上述本發(fā)明的受光元件中設(shè)有對所述電信號和所述噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算的差動放大電路,它具備輸入所述第一受光部輸出的電信號的非反相輸入端子和輸入所述第二受光部輸出的噪聲信號的反相輸入端子。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述噪聲信號是由在所述多層記錄媒體的要再現(xiàn)的記錄層上的反射光和所述多層記錄媒體的所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層上的反射光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_而引起的。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述電信號包括含有所述要再現(xiàn)的記錄層上記錄的信息的RF信號和所述噪聲信號。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述差動放大電路具備噪聲信號選擇電路,以選擇從所述第一受光部開始向外周側(cè)計(jì)算到第m(m≥2)個(gè)所述第二受光部的受光區(qū)域輸出的噪聲信號。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述差動放大電路具備使所述電信號輸入到所述非反相輸入端子或所述反相輸入端子中任一端子的切換開關(guān)、對所述電信號和所述噪聲信號選擇電路選擇的所述噪聲信號進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算電路部和輸出所述運(yùn)算電路部運(yùn)算后的信號的輸出端子。
在上述本發(fā)明的受光元件中,所述差動放大電路具備輸入邏輯電路的輸出信號的輸入端子,所述開關(guān)根據(jù)所述邏輯電路的邏輯輸入進(jìn)行開閉控制。
另外,上述目的由設(shè)有上述本發(fā)明的受光元件的光學(xué)頭實(shí)現(xiàn)。
在上述本發(fā)明的光學(xué)頭中,將所述受光元件用作激光功率監(jiān)視器用受光元件。
另外,上述目的由設(shè)有上述本發(fā)明的光學(xué)頭的光記錄再現(xiàn)裝置實(shí)現(xiàn)。
另外,上述目的用這樣的光記錄再現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn),該方法中,對層疊多層信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體照射激光,用具備圓形狀受光區(qū)域的第一受光部接收在所述多層記錄媒體要再現(xiàn)的記錄層中反射的所述激光的反射光后變換成電信號,用與所述第一受光部的外圍鄰接而配置的第二受光部接收在所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層反射的所述激光的反射光后變換成噪聲信號,對所述電信號和所述噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算后抽出RF信號。
在上述本發(fā)明的光記錄再現(xiàn)方法中,所述噪聲信號是由所述要再現(xiàn)的記錄層上的反射光和所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層上的反射光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_而引起的。
在上述本發(fā)明的光記錄再現(xiàn)方法中,所述電信號具備含有所述要再現(xiàn)的記錄層上記錄的信息的RF信號和所述噪聲信號。
在上述本發(fā)明的光記錄再現(xiàn)方法中,對所述要再現(xiàn)的記錄層以外的多層記錄層的每一層抽出所述噪聲信號,選擇抽出的所述多個(gè)噪聲信號中的任一信號,并對所述電信號進(jìn)行差動運(yùn)算后抽出RF信號。
依據(jù)本發(fā)明,能夠?qū)崿F(xiàn)除去與多層記錄媒體的反射光重疊的噪聲分量,可再現(xiàn)高品質(zhì)的RF信號的受光元件、光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)頭1的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的受光元件25的受光部的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
圖3是通過本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)頭1的返回光學(xué)系統(tǒng)由第一受光部27的受光面接收的成像光的強(qiáng)度分布與光能分布的示圖。
圖4是通過本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)頭1的返回光學(xué)系統(tǒng)由第一和第二受光部27、29的受光面接收的非成像(散焦)光的強(qiáng)度分布與光能分布的示圖。
圖5是從本發(fā)明一實(shí)施例的受光元件25輸出的電信號中抽出包含多層型光盤15上記錄的信息的RF信號的差動放大電路31的示圖。
圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的光記錄再現(xiàn)裝置50的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的受光元件25的變形例,是受光部的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)頭1的變形例,是差動放大電路31的示圖。
圖9是說明傳統(tǒng)的多層光盤中成為噪聲信號的原因的層間串?dāng)_的圖。
(符號說明)1光學(xué)頭、3激光二極管、5偏振光分束鏡、71/4波長片、9準(zhǔn)直透鏡、11功率監(jiān)視器用光電二極管、13物鏡、15多層型光盤、17傳感透鏡、21圓柱形透鏡、25受光元件、26絕緣區(qū)域、27第一受光部、28布線區(qū)域、29第二受光部、29a、29b、29c受光區(qū)域、31差動放大電路、33、33a、33b、33c、34、35、36電阻、37運(yùn)算放大器、38輸出端子、39噪聲信號選擇電路、41a、41b、41c開關(guān)、50光記錄再現(xiàn)裝置、52主軸馬達(dá)、54控制器、55激光驅(qū)動電路、56透鏡驅(qū)動電路、57聚焦伺服隨動電路、58跟蹤伺服隨動電路、59激光控制電路具體實(shí)施方式
參照圖1至圖6,就本發(fā)明一實(shí)施例的受光元件、光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法進(jìn)行說明。首先,參照圖1和圖2說明本實(shí)施例的光學(xué)頭的概略結(jié)構(gòu)。光學(xué)頭1具備激光二極管3作為發(fā)射激光的激光發(fā)光元件。激光二極管3根據(jù)來自控制器(未圖示)的控制電壓按記錄/再現(xiàn)可發(fā)射不同光強(qiáng)度的激光。
在激光二極管3的光射出側(cè)的預(yù)定位置上,配置偏振光分束鏡5。從激光二極管3看時(shí)在偏振光分束鏡5的光透射側(cè)按順序排列配置1/4波長片7、準(zhǔn)直透鏡9和物鏡13。準(zhǔn)直透鏡9用以將來自激光二極管3的發(fā)散光束變換成平行光束并導(dǎo)入物鏡13,且將來自物鏡13的平行光束變換成會聚光束并導(dǎo)入受光元件25。物鏡13用以將來自準(zhǔn)直透鏡9的平行光束會聚到具有多個(gè)記錄層的多層型光盤(多層記錄媒體)15的預(yù)定記錄層并形成讀取光斑,同時(shí)將來自多層型光盤15的反射光變換成平行光束并導(dǎo)入準(zhǔn)直透鏡9。
從1/4波長片7看時(shí)在偏振光分束鏡5的光反射側(cè),按以下順序配置了傳感透鏡17、圓柱形透鏡21和受光元件25。另外,從激光二極管3看時(shí)在偏振光分束鏡5的光反射側(cè),配置了用以測量激光二極管3射出的激光光強(qiáng)度的功率監(jiān)視器用光電二極管11。
傳感透鏡17作為反射光聚焦位置調(diào)節(jié)部起到對多層型光盤15反射的光束的聚焦位置進(jìn)行光學(xué)調(diào)整的作用。另外,傳感透鏡17用以將反射光按預(yù)定的光學(xué)倍率放大并經(jīng)由圓柱形透鏡21在受光元件25上成像。受光元件25中光電變換的電信號輸入差動放大電路31(參照圖5),在差動放大電路31中從該電信號可再現(xiàn)RF信號。
圖2示出受光元件25的受光部的結(jié)構(gòu)。如圖2所示,受光元件25中設(shè)有具備圓形狀受光區(qū)域的第一受光部27和以第一受光部27的圓形受光區(qū)域的中心為中心在第一受光部27的外圍形成同心圓狀的第二受光部29。
第一受光部27配置成使按物鏡13、準(zhǔn)直透鏡9、1/4波長片7、分束鏡5、傳感透鏡17、圓柱形透鏡21的順序的返回光學(xué)系統(tǒng)的光軸與圓形狀受光區(qū)域的中心大致一致。另外,第一受光部27配置成使受光面位于來自多層型光盤15的多個(gè)記錄層中要信息再現(xiàn)的預(yù)定記錄層(以下稱為再現(xiàn)層)的反射光(再現(xiàn)信號光)的成像位置,并最優(yōu)化受光區(qū)域的面積S1,以能得到所需充分的強(qiáng)度的再現(xiàn)信號光。還有,第一受光部27還接收該信號光外的在其它記錄層反射的微小光量的反射光(噪聲信號光)。第二受光部29還可以接收在再現(xiàn)層以外的記錄層反射的噪聲信號光。
在第一受光部27和第二受光部29的受光區(qū)域之間,設(shè)有確保絕緣的絕緣區(qū)域26。另外,在第二受光部29的受光區(qū)域,形成從中心向徑向延伸的布線區(qū)域28。布線區(qū)域28是為形成將第一受光部27和差動放大電路31(參照圖5)連接的布線而設(shè)置。
接著,參照圖1和圖2說明光學(xué)頭1的動作。激光二極管3發(fā)射的發(fā)散的激光入射偏振光分束鏡5。在偏振光分束鏡5中,位于預(yù)定的偏振光方位的線偏振光分量透射后入射1/4波長片7。另一方面,與該偏振光方位正交的線偏振光分量反射后入射功率監(jiān)視器用光電二極管11,其激光強(qiáng)度被測量。
入射1/4波長片7的線偏振光透過1/4波長片7后成為圓偏振光。該圓偏振光在準(zhǔn)直透鏡9中變換成平行光,透過準(zhǔn)直透鏡9后由物鏡13會聚到多層型光盤15的多個(gè)記錄層要再現(xiàn)信息的再現(xiàn)層并反射。這時(shí),再現(xiàn)層以外的記錄層上也反射光。在多層型光盤15的多個(gè)記錄層反射的圓偏振光在物鏡13中變成平行光后透過準(zhǔn)直透鏡9入射到1/4波長片7。通過透射1/4波長片7,圓偏振光從最初的線偏振光成為其偏振光方位旋轉(zhuǎn)90°的線偏振光后入射偏振光分束鏡5。該線偏振光在偏振光分束鏡5反射后入射傳感透鏡17。
透過傳感透鏡17的光經(jīng)由圓柱形透鏡21會聚到受光元件25上。受光元件25的第一受光部27不僅接收來自再現(xiàn)層的信號光,還接收微量的發(fā)生層間串?dāng)_的在其它記錄層反射的反射光,第二受光部25接收包括在再現(xiàn)層以外的記錄層反射的噪聲信號在內(nèi)的反射光。
這里,參照圖3和圖4就受光元件25的第一和第二受光部27、29的形狀和面積的最優(yōu)化進(jìn)行說明。圖3中示出通過光學(xué)頭1的返回光學(xué)系統(tǒng)并由第一受光部27的受光面接收的成像光的強(qiáng)度分布和光能分布。圖3的橫軸表示離第一受光部27的受光區(qū)域的中心的半徑r方向的距離(μm),縱軸上將半徑r方向的各位置上的成像光的強(qiáng)度I(r)和從中心到各半徑位置的光強(qiáng)度的積分值(光能P(r))標(biāo)準(zhǔn)化后分別顯示。圖3中,成像光的強(qiáng)度I(r)由連接符號◆的曲線表示,光能P(r)由連接符號■的曲線表示。本例中,設(shè)激光波長入為405nm,返回側(cè)的受光部分(依賴準(zhǔn)直透鏡9和傳感透鏡17的功率)的數(shù)值孔徑NA為0.1。
聚焦位置上的光斑強(qiáng)度分布是在透鏡的整個(gè)開口面區(qū)域?qū)θ肷渫哥R的光強(qiáng)度分布進(jìn)行傅里葉積分來獲得,已知其分布的廣度(=光斑直徑)具有與激光波長λ和返回側(cè)的受光部分的數(shù)值孔徑NA’之比成比例的關(guān)系(參考文獻(xiàn)“光存儲器-光磁存儲器-綜合技術(shù)匯集”櫻井良文、龍岡靜夫主編,サィェンスフオ一ラム(seience-forum)pp91~1983年)。就是說,如上所述,將激光波長設(shè)為λ,返回側(cè)受光部分的數(shù)值孔徑設(shè)為NA’時(shí),受光元件上的光束光斑的半徑R可由以下公式表示。
R=kλ/NA’ ...式(1)其中,k是根據(jù)在何處定光束收斂部來確定的常數(shù)。依據(jù)所述參考文獻(xiàn)可知若將中心強(qiáng)度的e-2倍的半徑定為光束收斂部,則光束光斑的半徑為0.41λ/NA’,式(1)中的k成為0.41,該系數(shù)與光源的波長λ和透鏡的數(shù)值孔徑NA無關(guān),總是為0.41。
但是,如圖3所示,在中心強(qiáng)度的e-2(0.135)倍的半徑r(1.66μm)上的光能P(r)達(dá)不到反射光光斑的90%。因而,考慮到足夠的容限而要接近90%以上的反射光時(shí),在圖3所示的例中,需要中心強(qiáng)度的0.05倍的光強(qiáng)度的半徑位置即半徑r2μm以上的受光區(qū)域。為求得滿足該條件的系數(shù)k,在式(1)設(shè)R=2μm,并代入作為圖3的前提條件確定的λ=0.405μm、NA’=0.1時(shí),k=0.5。就是說,為了有效地接收反射光光斑的光束,最好將圓形的受光區(qū)域的半徑R設(shè)定在R=0.5(λ/NA’)以上。如上所述,該系數(shù)與激光波長λ和數(shù)值孔徑NA’值無關(guān),恒成立。
圖4中示出通過光學(xué)頭1的返回光學(xué)系統(tǒng)由第一和第二受光部27、29的受光面接收的非成像(散焦)光的強(qiáng)度分布和光能分布。圖3的橫軸表示從第一受光部27的受光區(qū)域的中心沿半徑r方向的距離(μm),縱軸上將半徑r方向的各位置上的成像光的強(qiáng)度I(r)和從中心到各半徑位置的光強(qiáng)度的積分值(光能P(r))標(biāo)準(zhǔn)化而分別表示。
在圖4所示的例中示出假設(shè)多層型光盤15內(nèi)的多層記錄層的層間距離d為10μm,并以圖3所示的相同位置和條件接收再現(xiàn)層的焦點(diǎn)到僅20μm距離上散焦的反射光的情況。其中,返回側(cè)的橫放大率β設(shè)為8.5,返回側(cè)的數(shù)值孔徑NA’設(shè)為0.1,形成層間部的光透射層的折射率設(shè)為1.58。
設(shè)多個(gè)記錄層中與再現(xiàn)層鄰接的層之間的層間距離為d,記錄層間的光透射層的折射率為n,返回側(cè)的橫放大率為β,返回側(cè)的受光部分的數(shù)值孔徑為NA’時(shí),來自鄰接層的反射光以非聚焦(散焦)的狀態(tài)入射返回側(cè)的受光元件上,其散焦量成為2d·β2·NA’/n。這是由于散焦時(shí)的像點(diǎn)在光軸方向的移動量相當(dāng)于在物點(diǎn)側(cè)的散焦量乘以縱放大率β2(參考文獻(xiàn)“光學(xué)入門”岸川利郎OPTRONICS公司pp26~31,1990年)。
另外,入射受光元件的光束半徑與散焦量成比例,因此將該常數(shù)設(shè)成k’時(shí),受光元件上的光束光斑的半徑R可由以下的公式表示。
R=k’·d·β2·NA’/n ...式(2)這時(shí)遠(yuǎn)離透鏡的聚焦位置的部分的光強(qiáng)度分布成為討論的對象,因此與式(1)的情況不同,光源的波長對光強(qiáng)度分布并不產(chǎn)生作用,光束光斑的半徑R如式(2)所示,可由像點(diǎn)側(cè)的散焦量(媒體側(cè)的散焦量d/n上乘以縱放大率β2)和像點(diǎn)側(cè)的數(shù)值孔徑NA’的積以幾何光學(xué)的方式算出。
這里,為了使混入第一受光部27的噪聲光成為散焦光的光能P的總和的5%以下(混入量不急劇上升的范圍),如圖4所示,設(shè)第一受光部27為圓形時(shí),需要使光強(qiáng)度I(r)相對中心強(qiáng)度0.96以上的區(qū)域、用半徑R表示時(shí)約11μm以下。于是,在式(2)中R=11μm,并代入以圖4的前提條件確定的各參數(shù)時(shí),k’=0.24。就是說,為了有效地避免鄰接層的層間串?dāng)_而最好將第一受光部27的半徑設(shè)定在(0.24d·β2·NA’/n)以下。系數(shù)k通過幾何光學(xué)的研究,與伴隨散焦量的各參數(shù)值無關(guān),作為常數(shù)恒成立。
這里,將返回側(cè)的受光部分的數(shù)值孔徑NA’用物鏡13的數(shù)值孔徑NA和光學(xué)系統(tǒng)的橫放大率β表示時(shí)NA’=NA/β。根據(jù)該結(jié)果,設(shè)最內(nèi)周部的受光區(qū)域所具有的第一受光部27的面積為S1時(shí),其最佳范圍可由式(3)表示。
π(0.5λ/(NA/β))2≤S1≤π(0.24d·β·NA/n)2...(3)其中π是圓周率。
另外,最好具有除去成像光中多余的層間串?dāng)_的功能,并且第一受光部27的受光區(qū)域的形狀為圓形。
另一方面,以第一受光部27的圓形受光區(qū)域的中心為中心,與第一受光部27的外圍鄰接而配置的第二受光部29積極地接收在再現(xiàn)層以外的記錄層反射的反射光,對該分量和再現(xiàn)層的信號進(jìn)行差動運(yùn)算,旨在提高RF信號分量和噪聲信號分量之比即S/N比。因而,第二受光部29的受光區(qū)域具備可有效率地接收再現(xiàn)層以外的記錄層反射的反射光的大小。
但是,作為層間串?dāng)_必須除去的噪聲信號分量不僅包括來自與再現(xiàn)層鄰接的記錄層的層間串?dāng)_,還必須將與該記錄層鄰接的記錄層,以及與該記錄層鄰接的記錄層反射的反射光之間的層間串?dāng)_信號造成的噪聲信號分量作為對象。因此,在采用與上述相同的參數(shù)時(shí),將再現(xiàn)層設(shè)為第1記錄層,與再現(xiàn)層鄰接的記錄層設(shè)為第2記錄層的場合,來自第m記錄層的反射光會以非聚焦(散焦)的狀態(tài)入射受光元件25,其散焦量成為2(m-1)·d·β2·NA’/n。另外,入射受光元件25的光束半徑與散焦量成比例,因此將包含所述系數(shù)2在內(nèi)的該常數(shù)設(shè)為k”時(shí),受光元件25上的光束光斑的半徑R可由公式(4)表示。
R=k”·(m-1)·d·β2·NA’/n...(4)由圖4可知,若使檢測第m記錄層的反射光的光能強(qiáng)度I(r)=0.5(=50%)以上,則假設(shè)第二受光部29的第m受光區(qū)域?yàn)閳A形狀時(shí)半徑需要大致50μm以上。因此,在式(4)中代入半徑R=50μm和以圖4的前提條件確定的各參數(shù)時(shí),k=1.1。即,為了有效地檢測在第m記錄層的反射光中包含的噪聲信號,最好將第一受光部27的受光區(qū)域作為第1(m=1)層,設(shè)定第二受光部29的第m(m≥2)層的受光區(qū)域的半徑R為(1.1(m-1)·d·β2·NA’/n)以上。
返回側(cè)的受光部分的數(shù)值孔徑NA’可表示為NA’=NA/β,因此在設(shè)從第一受光部27到第m層的受光區(qū)域的面積的總和為Sm時(shí),Sm的最佳范圍可用公式(5)表示。
Sm≥π(1.1(m-1)·d·β·NA/n)2...(5)還有,基于與最內(nèi)周部的第一受光部27同樣的理由,外周部的第m層的受光區(qū)域的形狀最好為圓形,但是因檢測第一受光部27以外的受光部是為檢測噪聲信號分量而使用,受光區(qū)域的形狀并不像第一受光部27的形狀那樣嚴(yán)格受限制,可為正方形或其它形狀。這種情況下,也不會影響受光元件25的功能。因而,第二受光部29的形狀可根據(jù)受光元件25或光學(xué)頭1的設(shè)計(jì)上的限制而適當(dāng)?shù)卮_定。
如圖3和圖4所說明的那樣,λ=0.405μm、NA=0.85、β=8.5、d=10μm、n=1.58時(shí),與式(1)的范圍相當(dāng)?shù)牡谝皇芄獠?7的受光區(qū)域的半徑R成為2~11μm。因而,第一受光部27的受光區(qū)域的面積S1成為12.6~380(μm2)。另一方面,第二受光部29的受光區(qū)域的半徑R在m=2時(shí),成為50.3μm,第一和第二受光部27、29的受光區(qū)域的面積總和Sm在7948(μm2)以上。
接著,參照圖5就抽出包括再現(xiàn)層上記錄的信息在內(nèi)的RF信號的方法進(jìn)行說明。圖5中示出設(shè)于受光元件25的、從第一和第二受光部27、29輸出的電信號中抽出包括多層型光盤15上記錄的信息在內(nèi)的RF信號的差動放大電路31。差動放大電路31中設(shè)有運(yùn)算放大器37和用以確定運(yùn)算放大器37的輸入保護(hù)或放大率的電阻33、34、35、36。電阻34的一端與第一受光部27的輸出端子(未圖示)連接,電阻34的另一端與運(yùn)算放大器27的非反相輸入端子(+)連接。電阻33的一端與第二受光部29的輸出端子(未圖示)連接,電阻33的另一端與運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)連接。電阻35的一端與運(yùn)算放大器37的輸出端子38連接,電阻35的另一端與運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)連接。電阻36的一端與運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)連接,電阻36的另一端與地端子(基準(zhǔn)電位)連接。電阻33、34、35、36的電阻值為相同值。還有,各電阻的電阻值可分別是預(yù)定值,以將運(yùn)算放大器37的放大率設(shè)定為預(yù)定值。
接著,參照圖5就使用差動放大電路31的光記錄再現(xiàn)方法進(jìn)行說明。受光元件25的第一受光部27將受光區(qū)域的形狀和面積設(shè)定為可接收對多層型光盤15照射激光后的再現(xiàn)層的反射光。但是,如圖4所示,第一受光部27的受光區(qū)域(半徑R=2~11μm)中還包含一些在再現(xiàn)層以外的記錄層上的反射光(回程光)造成的噪聲分量的光。例如,圖4中,第一受光部27的接收光中包含的噪聲分量的光相當(dāng)于第二受光部29接收的光能P(r)的約0.5%。因而,對第一受光部27的接收光進(jìn)行光電變換后的電信號中,包含RF信號和再現(xiàn)層的反射光與再現(xiàn)層以外的記錄層的回程光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_等造成的噪聲信號。因此,第一受光部27輸出的電信號的頻帶中會包括噪聲信號的頻率(低頻)和RF信號的頻率(高頻)。
另一方面,第二受光部29的受光區(qū)域的形狀和面積被確定為可接收再現(xiàn)層以外的記錄層的反射光,因此對第二受光部29的接收光進(jìn)行光電變換后的電信號中,只含有再現(xiàn)層的反射光與再現(xiàn)層以外的記錄層的回程光產(chǎn)生層間串?dāng)_的噪聲信號。因此,第二受光部29輸出的信號頻率成為噪聲信號的頻率。因而,第一受光部27輸出的電信號的頻帶會包含第二受光部29輸出的噪聲信號的頻帶。包含第一受光部27中光電變換的RF信號和噪聲信號的電信號通過電阻34輸入運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)。另一方面,第二受光部29中光電變換后的噪聲信號通過電阻33輸入運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)。運(yùn)算放大器37對電信號和噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算并只抽出RF信號,從輸出端子38輸出該RF信號。
如以上說明,本實(shí)施例的光學(xué)頭1中設(shè)有具備圓形狀的第一受光部27和在第一受光部27外圍鄰接配置的第二受光部29的受光元件25。受光元件25在返回光學(xué)系統(tǒng)的聚焦點(diǎn)附近,使第一受光部27的中心與焦點(diǎn)部一致地配置。從而,第一受光部27可以接收包含多層型光盤15的再現(xiàn)層反射的RF信號和由層間串?dāng)_造成的噪聲信號的反射光,第二受光部29可以接收包含再現(xiàn)層以外的信息記錄層反射的噪聲信號的反射光。因而,在差動放大電路31中對第一受光部27的接收光進(jìn)行光電變換后的電信號和第二受光部29的接收光進(jìn)行光電變換后的噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算,從而能夠再現(xiàn)高質(zhì)量的RF信號。另外,第一和第二受光部27、29的受光區(qū)域的面積根據(jù)光學(xué)頭1的光學(xué)系統(tǒng)或多層型光盤15的層間距離等,能夠以最佳的大小形成,因此,能夠?qū)⒐鈱W(xué)頭1和受光元件25小型化。
圖6中示出安裝本實(shí)施例的光學(xué)頭1的光記錄再現(xiàn)裝置50的概略結(jié)構(gòu)。如圖6所示,光記錄再現(xiàn)裝置50中設(shè)有用以旋轉(zhuǎn)多層型光盤15的主軸馬達(dá)52、對多層型光盤15照射激光束的同時(shí)接收其反射光的光學(xué)頭1、控制主軸馬達(dá)52和光學(xué)頭1的動作的控制器54、對光學(xué)頭1供給激光驅(qū)動信號的激光驅(qū)動電路55以及對光學(xué)頭1供給透鏡驅(qū)動信號的透鏡驅(qū)動電路56。
控制器54中包含聚焦伺服隨動電路57、跟蹤伺服隨動電路58及激光控制電路59。聚焦伺服隨動電路57工作時(shí),會成為在旋轉(zhuǎn)的多層型光盤15的信息記錄面上聚焦的狀態(tài),若跟蹤伺服隨動電路58工作,則會成為激光束的光斑對多層型光盤15的偏芯的信號軌道自動跟蹤的狀態(tài)。聚焦伺服隨動電路57和跟蹤伺服隨動電路58分別具有自動調(diào)整聚焦增益的自動增益控制功能和自動調(diào)整跟蹤增益的自動增益控制功能。另外,激光控制電路59是生成激光驅(qū)動電路55供給的激光驅(qū)動信號的電路,基于多層型光盤15記錄的記錄條件設(shè)定信息,生成適當(dāng)?shù)募す怛?qū)動信號。
聚焦伺服隨動電路57、跟蹤伺服隨動電路58及激光控制電路59,并不需要都安裝到控制器54內(nèi),可為個(gè)別的部件。另外,這些電路并不一定是物理上的電路,可為控制器54內(nèi)執(zhí)行的軟件。
接著,參照圖7和圖8就上述實(shí)施例的變形例進(jìn)行說明。圖7中示出本變形例的受光元件25的受光部的結(jié)構(gòu)。如圖7所示,受光元件25中設(shè)有第一受光部27和其受區(qū)域分為3個(gè)的第二受光部29。第二受光部29具有以第一受光部27的中心為中心的受光區(qū)域29a、29b、29c。受光區(qū)域29a以同心圓狀形成在第一受部27的受光區(qū)域的外圍,受光區(qū)域29b以同心圓狀形成在受光區(qū)域29a的外圍,外圍呈正方形狀的受光區(qū)域29c形成在受光區(qū)域29b的外圍。在第一受光部27和第二受光部29的受光區(qū)域之間設(shè)有用以確保絕緣的絕緣區(qū)域26。另外,受光區(qū)域29a、29b、29c中,形成有從中心向半徑方向延伸的布線區(qū)域28。布線區(qū)域28是為形成連接第一和第二受光部27、29和差動放大電路31的布線而設(shè)置。
第一和第二受光部27、29的受光區(qū)域的面積可用上述實(shí)施例中說明的公式(1)和公式(5)進(jìn)行調(diào)整。式(5)中參數(shù)m在受光區(qū)域29a、29b、29c中分別m=2、3、4。因而,利用上述實(shí)施例的各參數(shù)值,式(5)中受光區(qū)域29a的半徑R成為50.3μm以上。同樣地,受光區(qū)域29b的半徑R成為100.6μm以上,受光區(qū)域29c的一邊長度成為301.8(150.9×2)μm。因而,受光元件25的總面積Sm成為71536(μm2)以上。
接著,參照圖8就抽出包含再現(xiàn)層中記錄的信息的RF信號的方法進(jìn)行說明。圖8中示出本變形例的差動放大電路31的電路結(jié)構(gòu)。如圖8所示,差動放大電路31中設(shè)有噪聲信號選擇電路39、運(yùn)算放大器37和用以確定運(yùn)算放大器37的輸入保護(hù)或放大率的電阻33a~33c、34、35、36。差動放大電路31可用噪聲信號選擇電路39選擇基于受光區(qū)域29a、29b、29c接收的接收光的噪聲信號,輸入運(yùn)算放大器37。
噪聲信號選擇電路39中有開關(guān)41a、41b、41c。開關(guān)41a、41b、41c的一端分別與受光區(qū)域29a、29b、29c的輸出端子(未圖示)連接,開關(guān)41a、41b、41c的另一端分別與電阻33a、33b、33c的一端連接。電阻33a、33b、33c的另一端與運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)連接。電阻34的另一端與運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)連接。電阻35的一端與運(yùn)算放大器37的輸出端子38連接,電阻35的另一端與運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)連接。電阻36的另一端與地端子連接。電阻33a~33c、34、35、36的電阻值為相同值。還有,各電阻的電阻值可分別為預(yù)定值,以將運(yùn)算放大器37的放大率設(shè)定為預(yù)定值。
在再現(xiàn)RF信號時(shí)必須除去的噪聲信號并不限于再現(xiàn)層反射的反射光和與該再現(xiàn)層鄰接的記錄層反射的反射光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_造成的噪聲信號。本變形例中,第二受光部29有3個(gè)受光區(qū)域29a、29b、29c,以能接收在多層型光盤15的各記錄層反射的反射光。另外,受光區(qū)域29a、29b、29c與開關(guān)41a、41b、41c連接,以選擇受光區(qū)域29a、29b、29c輸出的噪聲信號并輸入到運(yùn)算放大器37中。從而,能夠充分地除去第一受光部27接收的接收光中包含的噪聲信號,并可再現(xiàn)高質(zhì)量的RF信號。輸入到運(yùn)算放大器37的噪聲信號并不限于受光區(qū)域29a、29b、29c中的任一信號,可為將開關(guān)41a、41b、41c的1個(gè)或2個(gè)或全部接通的狀態(tài)。
依據(jù)這種變形例,由于能夠選擇使再現(xiàn)信號的S/N比劣化的噪聲信號并除去,因此能夠再現(xiàn)更高質(zhì)量的RF信號。
接著,就上述實(shí)施例的其它變形例進(jìn)行說明。上述變形例的差動放大電路31對第一受光部27輸出的電信號和受光區(qū)域29a、29b、29c輸出的用噪聲信號選擇電路39選擇的噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算,以能再現(xiàn)RF信號。與之相較,本變形例的特征在于差動放大電路31中設(shè)有開關(guān)(未圖示),在電阻36的一端與運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)連接的狀態(tài)下,連接成使電阻34的另一端能夠切換到運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)或反相輸入端子(-)的任一端子上;輸入端子(未圖示),被輸入來自控制電路(邏輯電路)(未圖示)的輸出信號。該開關(guān)通過來自控制電路的邏輯輸入信號來進(jìn)行開閉控制。
當(dāng)電阻34的另一端連接到運(yùn)算放大器37的非反相輸入端子(+)時(shí),差動放大電路31作為與上述變形例同樣的差動放大電路工作,而電阻34的另一端連接到運(yùn)算放大器37的反相輸入端子(-)時(shí),作為加法電路(運(yùn)算電路部)工作。使差動放大電路31作為加法電路工作時(shí),對第一受光部27輸出的電信號和受光區(qū)域29a、29b、29c輸出的用噪聲信號選擇電路39選擇的噪聲信號適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行加法運(yùn)算,可從輸出端子38輸出該疊加的信號(電壓)。因而,具備第一受光部27和分割為受光區(qū)域29a、29b、29c的第二受光部29的受光元件25,通過連接本變形例的差動放大電路31,能夠作為激光功率的監(jiān)視器用的受光元件使用。從而,可用一種受光元件兼作RF信號抽出用的受光元件25和前置監(jiān)視器用的功率監(jiān)視器用光電二極管11,因此能夠降低光學(xué)頭1的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種受光元件,在經(jīng)由返回光學(xué)系統(tǒng)接收經(jīng)由物鏡照射到層疊多層信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體的激光的反射光后變換成電信號,其中設(shè)有具備圓形狀的受光區(qū)域的第一受光部和與所述第一受光部的外圍鄰接而配置的第二受光部。
2.如權(quán)利要求1所述的受光元件,其特征在于所述第一受光部輸出的電信號的頻帶包含所述第二受光部輸出的電信號的頻帶。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的受光元件,其特征在于設(shè)所述激光的波長λ、所述多層記錄媒體的記錄層的層間距離d、所述記錄層間的光透射層的折射率n、所述物鏡的數(shù)值孔徑NA、所述返回光學(xué)系統(tǒng)的橫放大率β、所述第一受光部的受光區(qū)域的面積為S1時(shí),滿足π(0.5λ/(NA/β))2≤S1≤π(0.24d·β·NA/n)2的關(guān)系式。
4.如權(quán)利要求3所述的受光元件,其特征在于所述第二受光部的受光區(qū)域在所述第一受光部的外圍形成同心圓狀。
5.如權(quán)利要求4所述的受光元件,其特征在于設(shè)所述第一受光部的受光區(qū)域的面積和從所述第一受光部的受光區(qū)域開始計(jì)算到所述第二受光部的第m受光區(qū)域的面積的總和為Sm時(shí),滿足Sm≥π(1.1(m-1)d·β·NA/n)2的關(guān)系式,其中m大于或等于2。
6.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的受光元件,其特征在于設(shè)有對所述電信號和所述噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算的差動放大電路,它具備輸入所述第一受光部輸出的電信號的非反相輸入端子和輸入所述第二受光部輸出的噪聲信號的反相輸入端子。
7.如權(quán)利要求6所述的受光元件,其特征在于所述噪聲信號是由在所述多層記錄媒體的要再現(xiàn)的記錄層上的反射光和所述多層記錄媒體的所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層上的反射光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_而引起的。
8.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的受光元件,其特征在于所述電信號包括含有所述要再現(xiàn)的記錄層上記錄的信息的RF信號和所述噪聲信號。
9.如權(quán)利要求6至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的受光元件,其特征在于所述差動放大電路具備噪聲信號選擇電路,以選擇從所述第一受光部開始向外周側(cè)計(jì)算到第m個(gè)所述第二受光部的受光區(qū)域輸出的噪聲信號,其中,m大于或等于2。
10.如權(quán)利要求9所述的受光元件,其特征在于所述差動放大電路具備使所述電信號輸入到所述非反相輸入端子或所述反相輸入端子中任一端子的切換開關(guān)、對所述電信號和所述噪聲信號選擇電路選擇的所述噪聲信號進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算電路部和輸出所述運(yùn)算電路部運(yùn)算后的信號的輸出端子。
11.如權(quán)利要求10所述的受光元件,其特征在于所述差動放大電路具備輸入邏輯電路的輸出信號的輸入端子,所述開關(guān)根據(jù)所述邏輯電路的邏輯輸入進(jìn)行開閉控制。
12.一種設(shè)有權(quán)利要求1至權(quán)利要求11中任一項(xiàng)所述的受光元件的光學(xué)頭。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)頭,其特征在于將所述受光元件用作激光功率監(jiān)視器用受光元件。
14.一種設(shè)有權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的光學(xué)頭的光記錄再現(xiàn)裝置。
15.一種光記錄再現(xiàn)方法,其中,對層疊多層信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體照射激光,用具備圓形狀受光區(qū)域的第一受光部接收在所述多層記錄媒體要再現(xiàn)的記錄層中反射的所述激光的反射光后變換成電信號,用與所述第一受光部的外圍鄰接而配置的第二受光部在所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層反射的所述激光的反射光接收后變換成噪聲信號,對所述電信號和所述噪聲信號進(jìn)行差動運(yùn)算后抽出RF信號。
16.如權(quán)利要求15所述的光記錄再現(xiàn)方法,其特征在于所述噪聲信號是由所述要再現(xiàn)的記錄層上的反射光和所述要再現(xiàn)的記錄層以外的記錄層上的反射光之間產(chǎn)生的層間串?dāng)_而引起的。
17.如權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的光記錄再現(xiàn)方法,其特征在于所述電信號具備含有所述要再現(xiàn)的記錄層上記錄的信息的RF信號和所述噪聲信號。
18.如權(quán)利要求15至權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的光記錄再現(xiàn)方法,其特征在于對所述要再現(xiàn)的記錄層以外的多層記錄層的每一層抽出所述噪聲信號,選擇抽出的所述多個(gè)噪聲信號中的任一信號,并對所述電信號進(jìn)行差動運(yùn)算后抽出RF信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及接收照射到層疊多層的信息記錄層并旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體的激光的反射光后變換成電信號的受光元件,以及涉及具備該受光元件的,對多層記錄媒體記錄信息或?qū)⒂涗浶畔⒃佻F(xiàn)的光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法。提供除去與多層記錄媒體的反射光重疊的噪聲分量,并可再現(xiàn)高品質(zhì)的RF信號的受光元件、光學(xué)頭和光記錄再現(xiàn)裝置以及光記錄再現(xiàn)方法。因此,在經(jīng)由返回光學(xué)系統(tǒng)接收經(jīng)由物鏡照射到層疊多層信息記錄層而旋轉(zhuǎn)的多層記錄媒體的激光的反射光后變換成電信號的受光元件中,設(shè)有具備圓形狀的受光區(qū)域的第一受光部(27)和在第一受光部(27)的外圍同心圓狀鄰接而配置的第二受光部(29)。
文檔編號G11B7/24GK1684166SQ200510067410
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者澀谷義一, 岡禎一郎, 三島康兒, 由德大介, 山家研二 申請人:Tdk株式會社