JP2001189032A - 光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層式光ディスクからの戻り光制御を行うピ
ンホールを正確に位置調整する。 【解決手段】 ピンホール３６の配置位置は、情報読み
取り用レーザ光３０の往路内にあるので、ビームスプリ
ッタ３８とコリメータレンズ３７との間にミラー７１を
挿入する。このミラー７１は、平行光となった情報読み
取り用レーザ光３０を反射するので、コリメータレンズ
３５とコリメータレンズ３７との間に焦点を形成する。
この焦点位置にピンホール３６を位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光記録再生装置、更
に詳しくは３次元光記録媒体の複数の記録層からの戻り
光を制御するピンホールの配置部分に特徴のある光記録
再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク等の記録媒体の次世代
超高密度光記録媒体として有望視されているものの１つ
として、３次元光記録媒体がある。

【０００３】従来の光記録媒体が記録層上に２次元的に
情報を記録するのに対して、上記の３次元光記録媒体
は、使用されるレーザの焦点深度よりも大きな膜厚を有
する記録層に２次元（平面）的に記録するだけでなく、
その層の深さ方向にも情報を記録するものであり、例え
ば深さ方向に１００層記録すれば、容易に現行の１００
倍の記録密度を達成することができる。

【０００４】このような３次元光記録媒体に関する研究
報告は、記録媒体がディスク状態における記録・再生を
目的としたものではないが、例えば光連合シンポジウム
京都’92講演予稿集P39-40や第４０回応用物理学関連連
合講演予稿集29p-B-11、29p-B-12に開示されている。

【０００５】この種の３次元光記録媒体に情報を記録再
生する光ピックアップ装置として、例えば特開平１−１
２０３０２号公報に記載されているものがある。この光
ピックアップ装置は、少なくとも３層の記録面を重ね合
わせた構造の光記録媒体に対し、データの記録再生を行
う多層式光ディスク装置において、前記記録面の少なく
とも１つに設けられたトラッキング用の固定情報に基づ
いてトラッキングを行い、固定情報が設けられた記録面
とは異なる記録面上でデータの記録再生を行ったのち、
今度はこのデータをトラッキング情報としてトラッキン
グを行い上記記録面とは異なる記録面上でデータの記録
再生を行うようになっている。

【０００６】すなわちガイドドラックから最初の１層目
は、ガイドトラックのエラー信号でトラッキングをか
け、記録後は記録したデータからトラッキングエラー信
号をつくりこの信号に基づき次のデータ記録再生を行う
といったものである。

【０００７】このような多層式光ディスクの多層化され
た記録層のうち所望の記録層に対して情報を記録再生す
る際には、記録再生用の光ビームを所望の記録層に照射
することになるが、この光ビームは所望の記録層以外で
も反射されることになり、これが迷光となって光検出器
に入射されるため、従来、例えば特開昭６３−３０６５
４６号公報や特開平７−１４１６８９号公報等において
は、ピンホールを用いて所望の記録層以外からの戻り光
の通過を制御している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ピンホールは戻り光を検出する光検出器の直前に配置さ
れており、このため光ビームを多層式光ディスクに照射
した後の戻り光で迷光制御が行われるので、多層式光デ
ィスクを装置内に装着した状態でなければピンホールの
位置調整を行うことができないといった問題がある。

【０００９】また、多層式光ディスクを装置内に装着し
た場合でのピンホールの位置調整においても、ディスク
の反射率のばらつきや偏心の影響を受け、正確にピンホ
ールの位置調整を行うことが難しいといった問題もあ
る。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、多層式光ディスクからの戻り光制御を行うピン
ホールを正確に位置調整することのできる光記録再生装
置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光記録再生装置
は、トラッキング情報が予め記録されているサーボ層及
び情報を記録する複数の記録層を有した光記録再生媒体
に情報を記録・再生、または消去する光記録再生装置に
おいて、前記記録層に照射する記録再生用ビームを発光
する記録再生用光源と、前記記録再生用光源が発光した
前記記録再生用ビームを平行光に変換する第１のコリメ
ータレンズと、前記第１のコリメータレンズにより平行
光となった前記記録再生用ビームを集光させる第２のコ
リメータレンズと、前記第２のコリメータレンズにより
集光された前記記録再生用ビームを平行光に変換する第
３のコリメータレンズと、前記第３のコリメータレンズ
からの平行光となった前記記録再生用ビームを前記記録
層に集光させる対物レンズと、前記第２のコリメータレ
ンズと前記第３のコリメータレンズとの間に形成される
前記記録再生用ビームの集光位置に配置したピンホール
と、前記対物レンズにより前記記録層に集光された前記
記録再生用ビームの戻り光を前記ピンホールを介して検
出する戻り光再生手段とを備えて構成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１３】図１及び図２は本発明の第１の実施の形態
に係わり、図１は光記録再生装置の光学系の構成を示す
構成図、図２は図１の半導体レーザのパワー制御回路の
構成を示す構成図である。

【００１４】図１に示すように、ディスク上に形成され
た情報記録媒体２１は、グルーブを有する反射面２２
と、そのグルーブを有する面上に設けられた媒質２３
と、反射面２２と媒質２３の両側に設けられた保護層２
４とを有しており、媒質２３中の異なる深さ位置に情報
が記録された複数の記録層２５が形成されている。この
実施の形態では、かかる情報記録媒体２１に、その媒質
２３側から記録情報を読み取る情報読み取り用レーザ光
３０と、フォーカス制御およびトラッキング制御を行う
ためのサーボ用レーザ光５０とを照射して、所望の記録
層に記録されている情報を読み取る。なお、情報読み取
り用レーザ光３０の波長は、サーボ用レーザ光５０の波
長よりも短くする。

【００１５】情報読み取り用レーザ光３０は、半導体レ
ーザ３１から出射させる。この半導体レーザ３１から出
射したレーザ光は、コリメータレンズ３２で平行光に変
換して偏光ビームスプリッタ３３にＰ偏光で入射させ、
該偏光ビームスプリッタ３３を透過するレーザ光を１／
４波長板３４を経て円偏光となりコリメータレンズ３５
に入射される。

【００１６】ここで、偏光ビームスプリッタ３３は、例
えばＳ偏光反射率Ｒｓ＝１００％、Ｐ偏光透過率Ｔｐ＝
１００％となっている。

【００１７】コリメータレンズ３５では円偏光を集光し
ピンホール３６を介してコリメータレンズ３７に入射さ
れ、コリメータレンズ３７で平行光となりビームスプリ
ッタ３８に入射される。

【００１８】ここで、ビームスプリッタ３８は、例えば
反射率Ｒ＝９０％、透過率Ｔ＝１０％となっている。

【００１９】平行光として入射した円偏光はビームスプ
リッタ３８でその９０％が直角方向に反射され、対物レ
ンズ３９に入射される。対物レンズ３９では入射光を情
報記録媒体２１の記録層２５に照射される。対物レンズ
３９は、二軸アクチュエータ４０により情報記録媒体２
１に対してフォーカス方向およびトラッキング方向に駆
動可能に構成する。

【００２０】情報記録媒体２１からの戻り光は円偏光と
なって再び対物レンズ３９に入射されて、往路とは逆の
経路をたどって、ビームスプリッタ３８に進み、コリメ
ータレンズ３７、ピンホール３６及びコリメータレンズ
３５を介して１／４波長板３４に入射され、円偏光の戻
り光が１／４波長板３４でＳ偏光となる。そしてＳ偏光
となった戻り光が偏光ビームスプリッタ３３で直角方向
に反射され、コリメータレンズ４１により光検出器４２
に集光されて検出され、その出力に基づいて情報記録媒
体２１の所望の記録層２５に記録されている情報を再生
する。

【００２１】一方、平行光としてビームスプリッタ３８
に入射した円偏光は、その１０％がビームスプリッタ３
８を透過してコリメータレンズ４３により前方モニタ光
検出器（以下、ＭＰＤと記す）４４に集光され検出され
る。

【００２２】一方、サーボ用レーザ光５０は、光源ユニ
ット５１から出射させる。この光源ユニット５１には、
半導体レーザ５２、光検出器５３およびホログラム５４
を設け、半導体レーザ５２からホログラム５４を経て、
情報読み取り用レーザ光３０とは異なる波長のサーボ用
レーザ光５０を出射させる。この光源ユニット５１から
のサーボ用レーザ光５０は、コリメータレンズ５５で平
行光にした後、ビームスプリッタ３８を完全透過させて
対物レンズ３９により情報記録媒体２１の反射面２２上
に集光させる。コリメータレンズ５５は、一軸アクチュ
エータ５６によりフォーカス方向に駆動可能に構成す
る。

【００２３】また、情報記録媒体２１で反射されるサー
ボ用レーザ光５０は、往路とは逆の経路をたどって、対
物レンズ３９、ビームスプリッタ３８およびコリメータ
レンズ５５を経て光源ユニット５１のホログラム５４に
入射させて回折させ、公知のビームサイズ法やフーコー
法等によりフォーカスエラー信号を検出し、プッシュプ
ル法等によりトラッキングエラー信号を検出する。

【００２４】対物レンズ３９およびコリメータレンズ５
５は、読み取るべき所望の記録層２５の位置に応じてフ
ォーカス方向に駆動し、さらに対物レンズ３９は上記フ
ォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基
づいてフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動し
て、情報読み取り用レーザ光３０が所望の記録層２５に
集光し、かつサーボ用レーザ光５０が反射面２２上に集
光して所望の情報トラックを追従するように制御する。

【００２５】二軸アクチュエータ４０は、光検出器４２
で受光し得られた記録データと光検出器５３で検出され
たトラッキングエラー信号とに基づいて制御・駆動され
る。

【００２６】次に、半導体レーザ３１のパワー制御につ
いて説明する。図２に示すように、ＭＰＤ４４の光電変
換電流を電流電圧変換素子６１により電圧信号に変換
し、この電圧信号を演算増幅器６２の（＋）端子に入力
する。一方、ＣＰＵ６３は目標値を出力しＤ／Ａ変換器
６４でアナログ信号として演算増幅器６２の（−）端子
に入力する。そして、演算増幅器６２で差分が０となる
ように半導体レーザドライバ６５を制御し、半導体レー
ザドライバ６５はこの制御に基づき半導体レーザ３１の
パワー制御を行う。

【００２７】なお、電流電圧変換素子６１からの電圧信
号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ６３に入力しＣＰＵ６３内で
演算処理を行い、演算結果に応じたデジタル出力をＤ／
Ａ変換して半導体レーザドライバ６５の指示値として半
導体レーザ３１のパワー制御を行うようにしてもよい。

【００２８】また、本実施の形態では、情報記録媒体２
１の反射率が低い場合を想定し、偏光ビームスプリッタ
３３と１／４波長板３４にてアイソレータを構成する構
造としたが、十分に反射率が高い情報記録媒体の場合、
１／４波長板を使用せず、偏光ビームスプリッタの代わ
りに通常のハーフミラーや無偏光ビームスプリッタとす
ることができる。

【００２９】次に本実施の形態におけるピンホール３６
の位置調整について説明する。上述したように本実施の
形態でのピンホール３６の配置位置は、図１に示すよう
に、情報読み取り用レーザ光３０の往路内にあるので、
ビームスプリッタ３８とコリメータレンズ３７との間に
ミラー７１を挿入する。このミラー７１は、平行光とな
った情報読み取り用レーザ光３０を反射するので、コリ
メータレンズ３５とコリメータレンズ３７との間に焦点
を形成する。この焦点位置にピンホール３６を位置決め
する。

【００３０】ここで、例えば 情報読み取り用レーザ光３０：波長λ＝６８０ｎｍ 対物レンズ３９：焦点距離＝３．０ｍｍ、ＮＡ＝０．５
５ コリメータレンズ３２，４１，４３：焦点距離＝１２ｍ
ｍ コリメータレンズ３５，３７：焦点距離＝２０ｍｍ ピンホール３６：半径ｒ＝３．８×λ／ＮＡ（２π）＝
３．３μｍ ただし、ピンホール半径は、エアリーディスク半径
（「光ディスク技術」：ラジオ技術社発行、Ｐ２７〜Ｐ
２８参照）と等価としている。

【００３１】このように本実施の形態によれば、ピンホ
ール３６の配置位置を情報読み取り用レーザ光３０の往
路内としているので、情報記録媒体２１を介在させるこ
となくピンホール３６の位置調整を行うことができると
共に、対物レンズ３９による影響も排除でき、多層式光
ディスクである情報記録媒体２１からの戻り光制御を行
うピンホールを正確に位置調整することができる。

【００３２】また、ピンホール３６の配置位置を情報読
み取り用レーザ光３０の往路内としているため、情報読
み取り用レーザ光３０の光軸が環境変化及び経時変化等
にて光学部品等位の位置変動により変化した場合は、ピ
ンホールでの光のけられが発生し、これら変動が検出結
果に影響を及ぼす虞があるが、本実施の形態では、ピン
ホール３６より往路後方にＭＰＤ４４を配置すること
で、ピンホール３６通過後の実際に情報記録媒体２１に
入射する光量と、ＭＰＤ４４に入射する光量との相関を
正確に検出できるので、上記変動による検出結果の影響
を排除することができる。

【００３３】図３ないし図５は本発明の第２の実施の形
態に係わり、図３は光記録再生装置の光学系の構成を示
す構成図、図４は図３のピンホールアクチュエータの制
御回路の構成を示す構成図、図５は図４のＣＰＵの制御
の流れを示すフローチャートである。

【００３４】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００３５】第１の実施の形態では、情報読み取り用レ
ーザ光３０の光軸が環境変化及び経時変化等にて光学部
品等位の位置変動により変化した場合の影響を、ピンホ
ール３６より往路後方にＭＰＤ４４を配置することで、
ピンホール３６通過後の実際に情報記録媒体２１に入射
する光量と、ＭＰＤ４４に入射する光量との相関を検出
し排除するとしたが、本実施の形態では、上記の情報読
み取り用レーザ光３０の光軸の変化に応じて、ピンホー
ル３６の位置調整を行うものであり、図３に示すよう
に、ピンホール３６は第１の実施の形態と同様にミラー
７１を用いて所定の位置に位置調整されており、本実施
の形態の偏光ビームスプリッタ３３ａは、例えばＳ偏光
反射率Ｒｓ＝１００％、Ｐ偏光透過率Ｔｐ＝９０％、Ｐ
偏光反射率Ｒｐ＝１０％となっている。また、ビームス
プリッタ３８は、Ｓ偏光反射率Ｒｓ＝１００％、Ｐ偏光
反射率Ｒｐ＝９０％（Ｔｐ＝１０％）となっている。

【００３６】そして、偏光ビームスプリッタ３３ａで反
射された、Ｐ偏光の情報読み取り用レーザ光３０の１０
％がコリメータレンズ８０を介してＭＰＤ８１で検出で
きるようになっている。また、ピンホール３６はピンホ
ールアクチュエータ８２により光軸に対して垂直な平面
上のＸ軸Ｙ軸の２軸方向に移動可能になっている。

【００３７】ピンホールアクチュエータ８２の制御で
は、図４に示すように、第１の電流電圧変換素子８３で
ＭＰＤ４４の光電変換電流を電圧信号に変換し、第２の
電流電圧変換素子８４でＭＰＤ８１の光電変換電流を電
圧信号に変換する。そして、第１の電流電圧変換素子８
３からの電圧信号を演算増幅器８５の（−）端子に入力
し、第２の電流電圧変換素子８４からの電圧信号を演算
増幅器８５の（＋）端子に入力する。演算増幅器８５で
差分を演算し、演算結果をＡ／Ｄ変換器８６を介してＣ
ＰＵ８７に出力する。ＣＰＵ８７では演算結果に応じた
指示値をデジタル信号で出力し、Ｄ／Ａ変換器８８でＤ
／Ａ変換されてピンホールアクチュエータドライバ８９
に入力される。そして、ピンホールアクチュエータドラ
イバ８９は指示値に基づきピンホールアクチュエータ８
２を駆動制御する。

【００３８】上記ピンホールアクチュエータ８２の制御
回路構成において、ピンホールの変動許容値を３０％と
仮定すると、このときのＭＰＤ４４の入射光量変化は約
５％程度となる。

【００３９】また、半導体レーザ３１の出射光量を１と
した場合の各ＭＰＤへの入射光量は以下の通りとなる。
ただし、このときのピンホールでの光量変化はないもの
とする。

【００４０】（１）ＭＰＤ４４への入射光量＝１×０．
９×０．０５＝０．０４５（４．５％） （２）ＭＰＤ８１への入射光量＝１×０．１＝０．１
（１０％） したがって、ＭＰＤ４４とＭＰＤ８１との入射光量比は
初期でＭＰＤ４４の入射光量：ＭＰＤ８１の入射光量＝
９：２０となる。

【００４１】そこで、ＭＰＤ４４の光電変換効率とＭＰ
Ｄ８１の光電変換効率とを ＭＰＤ４４の光電変換効率：ＭＰＤ８１の光電変換効率
＝２０：９ に設定すれば、図４に示した回路でピンホールアクチュ
エータ８２の制御が可能となる。

【００４２】ここで、Ａ／Ｄ変換器８６及びＤ／Ａ変換
器８８でのビット割付は、上記ＭＰＤ４４のパワー変動
許容値５％以下より、十分小さく設定する必要がある。

【００４３】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。まず、ＣＰＵ８７は、以下の現象発生時、すなわ
ち、 （１）多層式光ディスクである情報記録媒体２１の挿入
による電源起動時 （２）多層式光ディスクである情報記録媒体２１の挿入
時 （３）内部温度変動時（図示しない内部温度センサによ
り所定値を越える温度変動量が検出された時） （４）ＭＰＤ４４の入射光量変化発生時 （５）記録・再生動作不良発生時 にピンホール位置調整フラグをＯＮする。

【００４４】ＣＰＵ８７では、図５に示すように、ステ
ップＳ１でピンホール位置調整フラグがＯＮかどうか判
断し、ピンホール位置調整フラグがＯＮの場合はステッ
プＳ２で演算増幅器８５で演算結果、すなわち、Ａ／Ｄ
変換器８６の出力をチェックし、ステップＳ３でＡ／Ｄ
変換器８６の出力に基づきＭＰＤ４４のパワー変動が５
％を越えているかどうか判断する。ＭＰＤ４４のパワー
変動が５％を越えている場合は、ステップＳ４でピンホ
ールアクチュエータ８２のＸ軸アクチュエータを粗調整
し、続いてステップＳ５でピンホールアクチュエータ８
２のＹ軸アクチュエータを調整し、さらにステップＳ６
でピンホールアクチュエータ８２のＸ軸アクチュエータ
を微調整してＡ／Ｄ変換器８６の出力を所定の目標値以
下に制御する。

【００４５】このように本実施の形態では、情報読み取
り用レーザ光３０の光軸の変化に応じて、ピンホールア
クチュエータ８２によりピンホール３６の位置調整を行
うので、第１の実施の形態の効果に加え、情報読み取り
用レーザ光３０の光軸が環境変化及び経時変化等にて光
学部品等の位置変動により変化した場合の影響を許容範
囲内で確実に排除することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
層式光ディスクからの戻り光制御を行うピンホールを正
確に位置調整することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光記録再生装
置の光学系の構成を示す構成図

【図２】図１の半導体レーザのパワー制御回路の構成を
示す構成図

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光記録再生装
置の光学系の構成を示す構成図、

【図４】図３のピンホールアクチュエータの制御回路の
構成を示す構成図

【図５】図４のＣＰＵの制御の流れを示すフローチャー
ト

【符号の説明】

２１…情報記録媒体 ２２…反射面 ２３…媒質 ２４…保護層 ２５…記録層 ３０…情報読み取り用レーザ光 ３１…半導体レーザ ３２、３５、３７、４１、４３、５５…コリメータレン
ズ ３３…偏光ビームスプリッタ ３４…１／４波長板 ３６…ピンホール ３８…ビームスプリッタ ３９…対物レンズ ４０…二軸アクチュエータ ４２…光検出器 ４４…ＭＰＤ ５０…サーボ用レーザ光 ５１…光源ユニット ５２…半導体レーザ ５３…光検出器 ５４…ホログラム ５６…一軸アクチュエータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラッキング情報が予め記録されている
   サーボ層及び情報を記録する複数の記録層を有した光記
   録再生媒体に情報を記録・再生、または消去する光記録
   再生装置において、 前記記録層に照射する記録再生用ビームを発光する記録
   再生用光源と、 前記記録再生用光源が発光した前記記録再生用ビームを
   平行光に変換する第１のコリメータレンズと、 前記第１のコリメータレンズにより平行光となった前記
   記録再生用ビームを集光させる第２のコリメータレンズ
   と、 前記第２のコリメータレンズにより集光された前記記録
   再生用ビームを平行光に変換する第３のコリメータレン
   ズと、 前記第３のコリメータレンズからの平行光となった前記
   記録再生用ビームを前記記録層に集光させる対物レンズ
   と、 前記第２のコリメータレンズと前記第３のコリメータレ
   ンズとの間に形成される前記記録再生用ビームの集光位
   置に配置したピンホールと、 前記対物レンズにより前記記録層に集光された前記記録
   再生用ビームの戻り光を前記ピンホールを介して検出す
   る戻り光再生手段とを備えたことを特徴とする光記録再
   生装置。
2. 【請求項２】 前記ピンホールを通過した光を検出する
   ピンホール通過光検出手段を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の光記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記ピンホールを前記記録再生用ビーム
   の光軸に垂直な面で移動するピンホール移動手段を備え
   たことを特徴とする請求項２に記載の光記録再生装置。
4. 【請求項４】 前記記録再生用光源が発光した前記記録
   再生用ビームを検出する記録再生用ビーム検出手段と、 前記ピンホール通過光検出手段の検出結果及び前記記録
   再生用ビーム検出手段の検出結果に基づきピンホール移
   動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
   請求項３に記載の光記録再生装置。