JP2007334955A - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の位置決めをする必要が無く、経時変化が起こった場合においても信号劣化を防止することを目的とする。
【解決手段】レーザ光源２からの光束を光ディスク１の記録層上の集光し、集光された光の反射光を光検出器４によって受光し、受光された光に基づいて情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、記録層は複数層になっていて、情報の記録再生に必要な光を反射する層以外から反射される反射光を、収束する位置の近傍において、分離するマスク素子１１を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学式情報記録再生装置に関し、特に、３次元的に情報を記録することが可能な光学式情報記録再生装置に関する。

近年、光学式情報記録再生装置において、記録密度を容易に向上する技術として、３層以上に記録層が重ねられる多層記録媒体に３次元的に情報を記録する技術が提案されている。

しかし、限られた透過層厚の内で層数を増やしていく場合、層の間隔を狭くする必要が生じる。この結果、記録再生を行う層以外の層からの反射光が、記録再生を行う光と同時に受光部に入射し、サーボ信号のオフセット又は再生信号のＳＮ比の劣化を引き起こす。

このような多層記録媒体について、所望の記録層に対し記録再生を行うため、特許文献１に記載のように、ピンホールを用いて記録再生を行う層以外の層からの反射光を遮光する技術が提案されている。
特開平８−１８５６４０号公報

しかしながら、ピンホールを用いて不要光を除去する場合、ピンホールサイズはエアリーディスク程度にする必要があり、その位置は極めて高精度に決定される必要がある。

また、光学系に経時変化が生じた場合、逆にＳＮが著しく劣化し、安定に記録再生を行うことができなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、高精度の位置決めをする必要が無く、経時変化が起こった場合においても信号劣化を防止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、レーザ光源からの光束を光ディスクの記録層上に集光し、当該集光された光の反射光を光検出器によって受光し、当該受光された光に基づいて情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、前記記録層は複数層になっていて、前記情報の記録再生を行う層以外から反射される反射光を、当該反射光が収束する位置の近傍において、分離するマスク素子を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、レーザ光源からの光束を光ディスクの記録層上の集光し、当該集光された光の反射光を光検出器によって受光し、当該受光された光に基づいて情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、前記記録層は複数層になっていて、前記情報の記録再生を行う層から反射される反射光を、当該反射光が収束する位置の近傍において、分離する液晶素子と、前記液晶素子と前記光検出器との間に配置された偏光ビームスプリッタと、を備え、前記情報の記録再生を行う層からの反射光は、前記液晶素子により偏光方向を回転させられ、前記偏光ビームスプリッタにより前記光検出器に導かれることを特徴とする。

本発明によれば、複数の記録面を有する媒体についても、ＳＮ比の高い信号検出が行え、安定な記録再生を実現する光学式情報記録再生装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。

（実施形態１）
本実施形態の光ディスク１は、４層の信号記録層を有し、層間隔は１２μｍである。各層に案内溝が刻まれており、トラックピッチは０．３２μｍである。

次に、本実施形態における光学式情報記録再生装置について図１を用いて説明する。

光源２は波長４０５ｎｍの半導体レーザで、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。

光源２から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ３に入射する。

偏光ビームスプリッタ３に入射した光束は一部が反射され、光検出器としてのフロントモニタセンサ４に入射する。

フロントモニタセンサ４の出力からはＡＰＣ用の制御信号が生成される。

偏光ビームスプリッタ３を透過した光束は、コリメータレンズ５によって平行光束にされる。

コリメータレンズ５を透過した平行光束は、凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ６に入射する。

ビームエキスパンダ６は凸レンズが光軸方向に可動となっており、対物レンズ１０への入射光束の発散角又は収束角を変えることができる。

ビームエキスパンダ６を透過した光束は、１／４波長板７を透過し、跳ね上げミラー８を反射して、アクチュエータ９に保持された対物レンズ１０によって、光ディスク１の情報記録面に集光される。

光ディスク１からの反射光は、対物レンズ１０、１／４波長板７、跳ね上げミラー８、ビームエキスパンダ６を経て、偏光ビームスプリッタ３によって反射される。

その後、マスク素子１１を透過し、凸面とトーリック面からなるセンサレンズ１２によって、光検出器１３に導かれる。

光検出器１３は４分割の受光面からなっており、周知の非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得る。

同時に、光検出器１３の出力よりＲＦ信号を読み出す。

図２にマスク素子１１の構造を示す。

記録再生を行う層の奥の層からの反射光の焦点位置及び手前の層からの反射光の焦点位置に、直径１０μｍの遮光マスク１１ａ、１１ｂがそれぞれ配置されている。

このマスク素子１１により、記録再生を行う層に隣接する層からの不要反射光はブロックされ、光検出器１２には入射しない。

光検出器１３から得られたフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号は、コントローラに送られる。

ＲＦ信号振幅をもとに、ビームエキスパンダ６の駆動が行われ、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を基に、アクチュエータ９の駆動を行う。

以上のように、本実施形態によれば、記録再生を行う層に対して隣接する層からの反射光をそれぞれの焦点面でブロックするようにしたので、記録再生光のみをＳＮ良く検出することができる。

さらに、数μｍの経時変化が生じても信号レベルは変動せず、致命的な信号劣化を来たすことはない。

また、信号レベルに余裕がある場合には、遮光マスクの大きさを大きく（例えば２０μｍ程度）とすることにより、経時変化の影響を完全に抑えるようにしても良い。

このようにして、複数の記録面を有する媒体についても、安定な記録再生性能を得ることが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態の光ディスク１は、４層の信号記録層を有し、層間隔は１２μｍである。各層に案内溝が刻まれており、トラックピッチは０．３２μｍである。

次に、本実施形態における光学式情報記録再生装置について図３を用いて説明する。

光源２は波長４０５ｎｍの半導体レーザで、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。

光源２から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ３に入射する。

偏光ビームスプリッタ３に入射した光束は一部が反射され、フロントモニタセンサ４に入射する。

フロントモニタセンサ４の出力からはＡＰＣ用の制御信号が生成される。

偏光ビームスプリッタ３を透過した光束は、コリメータレンズ５によって平行光束にされる。

コリメータレンズ５を透過した平行光束は、凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ６に入射する。

ビームエキスパンダ６は凸レンズが光軸方向に可動となっており、対物レンズ１０への入射光束の発散角又は収束角を変えることができる。

ビームエキスパンダ６を透過した光束は、１／４波長板７を透過し、跳ね上げミラー８を反射して、アクチュエータ９に保持された対物レンズ１０によって、光ディスク１の情報記録面に集光される。

光ディスク１からの反射光は、対物レンズ１０、１／４波長板７、跳ね上げミラー８、ビームエキスパンダ６を経て、偏光ビームスプリッタ３によって反射される。

その後、液晶マスク素子１４を透過し、偏光ビームスプリッタ１５によって反射される。

凸面とトーリック面からなるセンサレンズ１２によって、光検出器１３に導かれる。

光検出器１３は４分割の受光面からなっており、周知の非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得る。

図４に液晶マスク素子１４の構造を示す。記録再生を行う光束の焦点位置に、５μｍピッチのマトリックス状に液晶電極パターンが配されている。

この液晶マスク素子１４の任意のパターンに電圧を印加することにより、透過する光束の偏光方向を９０度回転することができる。

９０度偏光が回転された光束は、偏光ビームスプリッタ１５によって反射され、光検出器１３に入射する。

一方、偏光が回転されない迷光成分は、偏光ビームスプリッタ１５を透過し、光検出器１３には入射しない。

次に、工場出荷時における液晶マスク素子１４の駆動方法について説明する。

まず、再生信号のジッターを観測しながら、電圧を印加するピクセルをひとつずつ移動し、ジッター最小となる位置を選ぶ。

次に、その周辺ピクセルに電圧を印加していき、ジッターが最小となる駆動ピクセル範囲を決定し、メモリに蓄えておく。実使用時は、このメモリに蓄えられているピクセル範囲をもとに液晶素子の駆動を行う。

光検出器１３から得られたフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号は、コントローラに送られる。

ＲＦ信号振幅をもとに、ビームエキスパンダ６の駆動が行われ、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を基に、アクチュエータ９の駆動を行う。

以上のように、本実施形態によれば、精密な位置決めを必要とせず、ドライブごとに最適なマスク位置、形状を選ぶことが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態にかかる光ディスク１は、４層の信号記録層を有し、層間隔は１２μｍである。各層に案内溝が刻まれており、トラックピッチは０．３２μｍである。

次に、本実施形態における光学式情報記録再生装置について図５を用いて説明する。

光源２は波長４０５ｎｍの半導体レーザで、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。

光源２から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ３に入射する。

偏光ビームスプリッタ３に入射した光束は一部が反射され、フロントモニタセンサ４に入射する。

フロントモニタセンサ４の出力からはＡＰＣ用の制御信号が生成される。

偏光ビームスプリッタ３を透過した光束は、コリメータレンズ５によって平行光束にされる。

コリメータレンズ５を透過した平行光束は、凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ６に入射する。

ビームエキスパンダ６は凸レンズが光軸方向に可動となっており、対物レンズ１０への入射光束の発散角又は収束角を変えることができる。

ビームエキスパンダ６を透過した光束は、１／４波長板７を透過し、跳ね上げミラー８を反射して、アクチュエータ９に保持された対物レンズ１０によって、光ディスク１の情報記録面に集光される。

光ディスク１からの反射光は、対物レンズ１０、１／４波長板７、跳ね上げミラー８、ビームエキスパンダ６を経て、偏光ビームスプリッタ３によって反射される。

その後、液晶マスク素子１６を透過し、偏光ビームスプリッタ１５によって反射される。

凸面とトーリック面からなるセンサレンズ１２によって、光検出器１３に導かれる。

光検出器１３は４分割の受光面からなっており、周知の非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得る。

偏光ビームスプリッタ１５を透過した光束は、集光レンズ１７によって３分割フォトダイオード１８に導かれる。

また、以上のＯＰＵユニット部全体を傾動させるチルト機構を備えている（図示せず）。

図６に液晶マスク素子１６の構造を示す。記録再生を行う層の奥の層からの反射光の位置に、５μｍピッチのマトリックス状に液晶電極パターン１６ａが配されている。

また、記録再生を行う層の手前の層からの反射光の位置に、５μｍピッチのマトリックス状に液晶電極パターン１６ｂが配されている。

液晶電極パターン１６ａ、１６ｂを透過した光束は、偏光ビームスプリッタ１５によって、隣接層からの反射光と記録再生光が分離される。

次に、工場出荷時における液晶マスク素子１４の駆動方法について説明する。まず、再生信号のジッターを観測しながら、電圧を印加するピクセルをひとつずつ移動し、ジッター最小となる位置を選ぶ。

次に、その周辺ピクセルに電圧を印加していき、ジッターが最小となる駆動ピクセル範囲を決定し、メモリに蓄えておく。

実使用時は、このメモリに蓄えられているピクセル範囲をもとに液晶素子の駆動を行う。

次にチルト補正動作について説明する。チルト信号は、３分割フォトダイオード１８からの出力を用い、図７(ａ)、(ｂ)に示すセンサパターンからの出力から、以下の演算により取得する。

チルト信号＝（Ａ＋Ｃ）−Ｂ
ここで、チルト検出の原理について説明する。

図７(ａ)は、記録再生を行う層（Ｎ層）に対し、手前側（Ｎ−１層）及び奥側（Ｎ＋１層）に層がある場合の、３分割フォトダイオード１８のセンサ面上でのスポットの様子である。

ディスクチルトが無い場合、Ｎ−１層、Ｎ＋１層からの反射光束は、ともにセンサ面の中央に入射する。

ディスクチルトがある場合、Ｎ−１層、Ｎ＋１層からの反射光束は、ディスクチルト量に応じ、互いに逆方向にずれた位置に入射する。

このとき、受光面Ａ及びＣへの入射光量は増加し、受光面Ｂへの入射光量は減少するため、上述したチルト信号は増加する。

図７(ｂ)は、記録再生を行う層（Ｎ層）が一番手前の時の、３分割フォトダイオード１８のセンサ面上でのスポットの様子であり、奥側の層（Ｎ＋１層）からの反射光しかセンサ面上でスポットを形成しない。

ディスクチルトが無い場合、Ｎ＋１層からの反射光束は、センサ面の中央に入射する。

ディスクチルトがある場合、Ｎ＋１層からの反射光束は、ディスクチルト量に応じ中央からずれた位置に入射する。

このとき、受光面Ｃへの入射光量は増加し、受光面Ｂへの入射光量は減少するため、やはりチルト信号は増加する。

一番奥の層で記録再生を行う場合も、スポットがずれる向きが逆になるだけで、やはりディスクチルトに伴い、チルト信号は増加する。

こうして得られるチルト信号を基に、チルト機構を駆動し、チルト信号が最小な位置になるようにする。光検出器１３から得られたフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号は、コントローラに送られる。

ＲＦ信号振幅をもとに、ビームエキスパンダ６の駆動が行われ、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を基に、アクチュエータ９の駆動を行う。

以上のように、本実施形態によれば、精密な位置決めを必要とせず、ドライブごとに最適なマスク位置、形状を選ぶことが可能となる。

また、ディスクに反りがある場合にもチルト補正が可能となり、安定な記録再生性能を得ることが可能となる。

本発明は、３次元的に情報を記録し再生する光学式情報記録再生装置に関する。

本発明の第１の実施形態としての光学式情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 マスク素子１１の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態としての光学式情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 液晶マスク素子の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態としての光学式情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 液晶マスク素子１６の構成を示す図である。 ３分割フォトダイオード１８の受光面パターンを示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光源
３ 偏光ビームスプリッタ
４ フロントモニタセンサ
５ コリメータレンズ
６ ビームエキスパンダ
７ １／４波長板
８ 跳ね上げミラー
９ 対物レンズアクチュエータ
１０ 対物レンズ
１１ マスク素子
１２ センサレンズ
１３ サーボ・ＲＦセンサ
１４ 液晶マスク素子
１５ 偏光ビームスプリッタ
１６ 液晶マスク素子
１７ 集光レンズ
１８ ３分割フォトダイオード

Claims (5)

1. レーザ光源からの光束を光ディスクの記録層上に集光し、当該集光された光の反射光を光検出器によって受光し、当該受光された光に基づいて情報の記録再生を行う光学的情報記録再生装置であって、
   前記記録層は複数層になっていて、
   前記情報の記録再生を行う層以外から反射される反射光を、当該反射光が収束する位置の近傍において、分離するマスク素子を設けたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
2. 前記マスク素子は、前記反射光をブロックする遮光マスクであることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
3. 前記マスク素子は液晶素子であり、
   前記マスク素子と前記光検出器との間に偏光ビームスプリッタをさらに備え、
   前記情報の記録再生を行う層以外からの反射光は、前記マスク素子により偏光方向を回転させられ、前記偏光ビームスプリッタにより前記光検出器には導かれない方向に分離されることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
4. 前記情報の記録再生を行う層以外から反射される反射光を受光する第２の光検出器を備え、
   前記第２の光検出器の出力に基づいて前記光ディスクのチルトを検出することを特徴とする請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
5. レーザ光源からの光束を光ディスクの記録層上の集光し、当該集光された光の反射光を光検出器によって受光し、当該受光された光に基づいて情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、
   前記記録層は複数層になっていて、
   前記情報の記録再生を行う層から反射される反射光を、当該反射光が収束する位置の近傍において、分離する液晶素子と、
   前記液晶素子と前記光検出器との間に配置された偏光ビームスプリッタと、を備え、
   前記情報の記録再生を行う層からの反射光は、前記液晶素子により偏光方向を回転させられ、前記偏光ビームスプリッタにより前記光検出器に導かれることを特徴とする光学式情報記録再生装置。