JP2008108407A - 対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、および情報記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録媒体を挟んで対向する2つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることが可能な対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】情報記録再生装置10Aは、ガラスディスク100Aと、光ビームを出射する光源302と、当該光ビームを第1の光ビームと第2の光ビームとに分離するハーフミラー318と、第1または第2の光ビームをガラスディスク100Aに集光する対物レンズ201,301と、第1および第2の光ビームを透過または反射するハーフミラー203と、ハーフミラー203を透過した第2の光ビームを反射する全反射ミラー211と、第1の光ビームと第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部213と、観測部213で観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ201の位置を制御する対物レンズ駆動機構291とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】情報記録再生装置10Aは、ガラスディスク100Aと、光ビームを出射する光源302と、当該光ビームを第1の光ビームと第2の光ビームとに分離するハーフミラー318と、第1または第2の光ビームをガラスディスク100Aに集光する対物レンズ201,301と、第1および第2の光ビームを透過または反射するハーフミラー203と、ハーフミラー203を透過した第2の光ビームを反射する全反射ミラー211と、第1の光ビームと第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部213と、観測部213で観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ201の位置を制御する対物レンズ駆動機構291とを備える。
【選択図】図3
Description
この発明は、対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、および情報記録再生装置に関し、より特定的には、ホログラフィを利用した情報記録再生装置の対物レンズ位置を制御する対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置に関する。
従来より、ホログラムによって光ディスク記録媒体に情報を超高密度で記録するホログラフィック記録方式が知られている。このホログラフィック記録方式では、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体の内部で重ね合わせて干渉縞パターンを生成し、この干渉縞パターンを光ディスク記録媒体中に記録することによってイメージ情報の書込みが行なわれる。記録された干渉縞パターンから情報を再生する場合には、その光ディスク記録媒体中に記録された干渉縞パターンに書込時と同様の再生用参照光を照射し、干渉縞パターンによって回折を生じさせてイメージ情報を再生する。
近年では、光ディスク記録媒体の記録層の厚み方向も利用して、干渉縞パターンを3次元的に書き込むことにより、記録密度を更に増加させるようにしたボリュームホログラフィの開発が注目されている。このボリュームホログラフィによる記録方式を利用し、更に多重記録を行なうことによって情報の記録容量を飛躍的に増大させることができる。このような光ディスク記録媒体に対して情報を記録および/または再生する情報記録再生装置の対物レンズ位置(傾き)を検出する従来例について、以下に説明する。
従来の対物レンズ傾き検出装置は、光学式情報記録または再生装置に設けられる対物レンズの傾きを検出する装置であって、対物レンズと記録媒体に相当する平行平面とを透過したコヒーレント光を反射させるとともに、複数の光束に分離する反射光分離手段と、反射光分離手段により分離された複数の光束を相対的に光軸の周りに略180度回転させる光束回転手段と、光束回転手段により回転せしめられた複数の光束を重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段とを備える(たとえば、特許文献1参照)。
また、ビットに対応する微小なホログラムをホログラム記録媒体内に三次元的に形成するホログラム記録方法が提案されている。この従来のホログラム記録方法では、透明なホログラム記録媒体を挟んで2つの集光光学系を対向させ、対向する2本の光束の集光点を一致させる。これにより、その集光点に干渉縞が発生し、微小な反射型ホログラムが形成される。再生時には、一方の光束のみをホログラム記録媒体に照射して、記録部に集光させる。これにより、その集光点に反射型ホログラムが形成されている場合、入射光とは逆方向に再生光が発生する。その再生光を光検出器で検出することで、ビット情報が得られる(たとえば、非特許文献1参照)。
特開平6−259805号公報
Toshihiro Horigome、外7名、「青色レーザダイオードを用いた微小反射記録のための駆動システム(Drive System for Micro-Reflector Recording Employing Blue Laser Diode)」、光メモリ2006国際シンポジウム(International Symposium on Optical Memory 2006(ISOM06)、テクニカルダイジェスト
従来の対物レンズ傾き検出装置は、光磁気ディスク装置とともに設けられており、対物レンズ傾き検出装置で検出された傾き情報に基づいて、光磁気ディスク装置の情報記録媒体に対する位置を制御する。そのため、対物レンズ傾き検出装置の光照射位置と光磁気ディスク装置の光照射位置とは正確に対応していなければならない。
特許文献1に記載されているように、従来の対物レンズ傾き検出装置は、対物レンズの傾き調整のために対物レンズに対向する位置に半球レンズを配置し、対物レンズ入射光と半球レンズ反射光との干渉縞で、対物レンズによる発生するコマ収差を検出する。このように、従来の対物レンズ傾き検出装置はコマ収差を利用するため、収差の状態によっては対物レンズ傾き検出装置の光照射位置と光磁気ディスク装置の光照射位置とを正確に対応させることが難しいという問題があった。非特許文献1に記載された従来のホログラム記録方法においても、2つの対物レンズの正確な位置および傾きの調整が必要となる。
この発明の目的は、記録媒体を挟んで対向する2つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることが可能な対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置を提供することである。
この発明のある局面によれば、透明媒体を挟んで対向する位置に配置され透明媒体に光ビームを集光する第1および第2の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御装置であって、第1および第2の光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、第1の対物レンズ、透明媒体および第2の対物レンズを経由する第1の光ビームと、第1の光ビームとは別経路をたどる第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、干渉縞の状態に応じて、第1および第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える。
好ましくは、透明媒体は、半透構造の層を含む。第2の光ビームは、第2の対物レンズで透明媒体に集光され、透明媒体で一部反射されて再び第2の対物レンズを経由し、観測部に入射する。
好ましくは、第1または第2の対物レンズに設けられる半透鏡をさらに備える。第2の光ビームは、半透鏡で一部反射されて観測部に入射する。
この発明の他の局面によれば、透明媒体を挟んで対向する位置に配置され透明媒体に光ビームを集光する第1および第2の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御方法であって、第1および第2の光ビームを生成するステップと、第1の対物レンズ、透明媒体および第2の対物レンズを経由する第1の光ビームと、第1の光ビームとは別経路をたどる第2の光ビームとの干渉縞を観測するステップと、干渉縞の状態に応じて、第1および第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御するステップとを備える。
この発明のさらに他の局面によれば、記録媒体に対して情報を記録および/または再生するとともに、記録媒体と置換される透明媒体を介して対物レンズ位置を制御可能な情報記録再生装置であって、光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、光ビームを記録媒体に集光する第1の対物レンズと、光ビームを記録媒体に集光する、記録媒体を挟んで第1の対物レンズと対向する位置に配置された第2の対物レンズと、第1の対物レンズ、透明媒体および第2の対物レンズを経由する第1の光ビームと、第1の光ビームとは別経路をたどる第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、干渉縞の状態に応じて、第1および第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える。
好ましくは、対物レンズ駆動機構により第1の対物レンズの焦点と第2の対物レンズの焦点とを一致させ、記録媒体内の当該焦点にホログラムを記録する。
この発明によれば、記録媒体を挟んで対向する2つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
図1は、この発明の実施の形態による情報記録再生装置10の光学的構成を示した図である。図1を参照して、情報記録再生装置10は、サーボ用ピックアップ部200と、情報記録再生用ピックアップ部300とを備える。情報記録再生装置10は、情報記録媒体100に対して情報を記録および/または再生する。
情報記録媒体100は、一例として、基板1A,1Bと、反射層2A,2Bと、保護層3と、ホログラム記録層5とを含む。基板1B上には、ホログラム記録層5が形成されている。ホログラム記録層5上には、反射層2Bが形成されている。反射層2B上には、保護層3が形成されている。保護層3上には、反射層2Aが形成されている。反射層2A上には、基板1Aが形成されている。
情報記録媒体100は、たとえば、基板1A,1Bが各々約0.6mm、反射層2A,2Bが各々2〜3μm、保護層3が約0.2mm、ホログラム記録層5が約0.6mmの厚さであって、この場合には合計でほぼ2mmとなる。
基板1A,1Bは、ポリカーボネートまたはガラスにより構成されている。基板1Aと反射層2Aとの境界面にサーボピット1aが形成されている。反射層2Aは、アルミ、金、白金等で基板1A上に凹凸でコーティングされている。この発明の実施の形態における情報記録媒体100は、ディスク形状でもいいし、カード形状であってもよい。カード形状の場合には、サーボピット1aは無くても良い。
反射層2Aには、情報記録媒体100の半径方向に複数のアドレスサーボ領域が所定の角度間隔で配列されている。アドレスサーボ領域には、フォーカスサーボ制御またはトラッキングサーボ制御を行なうための情報と情報記録領域に対するアドレス情報とが、予めエンボスピットによって記録してある。このエンボスピットの高さは、他の層の厚さに比べて充分に小さい。トラッキングサーボ制御を行なうための情報記録には、たとえばウォブルピットを使用することができる。
サーボ用ピックアップ部200は、対物レンズ201と、45度ミラー202と、ハーフミラー203と、サーボ信号生成光学系209と、対物レンズ駆動機構291,292とを含む。サーボ信号生成光学系209は、光受光素子204と、レンズ205,206とを有する。サーボ用ピックアップ部200に適用可能な情報記録媒体100としては、たとえば、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)、BD(Blu-ray Disk(登録商標))、HD−DVD(High Definition DVD)がある。なお、ハーフミラー(半透鏡)とは、入射光を透過光と反射光とで必ずしも1対1に分離する訳ではなく、任意の比率で分離し得る。
情報記録再生用ピックアップ部300は、対物レンズ301と、光源302と、コリメートレンズ303と、45度ミラー304と、偏光ビームスプリッタ(PBS)305と、イメージセンサ306と、反射型空間光変調器307と、リレーレンズ308と、1/4波長板311と、参照光位置変換用ホログラム312と、サーボ信号検出部313と、裏面反射型1/4波長板316a,316bと、ハーフミラー318とを含む。光源302としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等を用いることができ、特に、帰還をかけてコヒーレント長を長くした半導体レーザが好ましい。
図1を参照して、光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光束に変換される。当該平行光は、参照光位置変換用ホログラム312を通って、偏光ビームスプリッタ305で反射される。当該反射光は、裏面反射型1/4波長板316a,316bでさらに反射され、P偏光として偏光ビームスプリッタ305を透過する。当該透過光は、リレーレンズ308を通ってハーフミラー318を透過し、45度ミラー304で反射される。当該反射光は、ハーフミラー203および45度ミラー202でさらに反射され、対物レンズ201を介して情報記録媒体100に集光される。
記録媒体100から反射された光(以下、戻り光とも称する)は、再び対物レンズ201を通過して、45度ミラー202で反射される。当該反射光は、ハーフミラー203を透過し、サーボ信号生成光学系209のレンズ205,206を通過して光受光素子204上に受光される。
ここで、対物レンズ201は、対物レンズ駆動機構291によってフォーカス方向(Z方向)およびトラッキング方向(X方向)に駆動される。情報記録媒体100に記録された情報を再生する場合、対物レンズ駆動機構291は、フォーカス方向(Z方向)にのみ対物レンズ201を駆動する。このフォーカス駆動により、情報記録媒体100の面振れがあっても、情報記録媒体100における反射層2Aの所定位置に集光スポットの焦点が合うように対物レンズ201を追従させることができる。
なお、トラッキング駆動については、後述するように、サーボ用ピックアップ部200で得られたトラッキング誤差信号TESに基づいて情報記録媒体100を駆動する。トラッキング誤差信号TESの検出方法としては、一般にCD/DVD/BD(登録商標)/HD−DVD用の光ピックアップで採用されている3ビーム法、差動プッシュプル(DPP)法、位相シフトDPP法等を用いることができる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられるフォーカス誤差信号FESの検出方法としては、シングルナイフエッジ法、非点収差法等を用いることができる。
次に、情報記録再生用ピックアップ部300での再生動作について説明する。
光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム312で参照光としての位置が決められる。当該参照光は、S偏光として偏光ビームスプリッタ305で反射される。当該反射光は、裏面反射型1/4波長板316a,316bで反射され、P偏光として偏光ビームスプリッタ305を透過する。当該透過光は、リレーレンズ308を通って、ハーフミラー318で反射される。当該反射光は、1/4波長板311で円偏光に変換され、対物レンズ301によって情報記録媒体100の反射層2B上に集光される。
光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム312で参照光としての位置が決められる。当該参照光は、S偏光として偏光ビームスプリッタ305で反射される。当該反射光は、裏面反射型1/4波長板316a,316bで反射され、P偏光として偏光ビームスプリッタ305を透過する。当該透過光は、リレーレンズ308を通って、ハーフミラー318で反射される。当該反射光は、1/4波長板311で円偏光に変換され、対物レンズ301によって情報記録媒体100の反射層2B上に集光される。
情報記録媒体100の記録済領域には、記録済み情報に対応した光学特性分布が形成されている。したがって、情報記録媒体100に集光された参照光は、上記の光学特性分布により回折された再生光と回折されなかった反射参照光とに分離される。
上記の再生光は、情報記録媒体100に対する情報光を再現している。当該再生光は、対物レンズ301により平行光束とされた後、1/4波長板311を通過することでS偏光に変換される。当該S偏光の光は、ハーフミラー318で反射され、リレーレンズ308を通って、偏光ビームスプリッタ305で反射される。当該反射光は、反射型空間光変調器307の像を再現する形でイメージセンサ306上に結像される。
上記の反射参照光は、同様に、対物レンズ301により平行光束とされた後、1/4波長板311を通過することでS偏光に変換される。当該S偏光の光は、ハーフミラー318を透過し、サーボ信号検出部313に入射することで、フォーカスエラー信号FESが生成される。
情報記録再生用ピックアップ部300は、生成されたフォーカスエラー信号FESに基づいて、対物レンズ301を対物レンズ駆動機構292によりZ方向に駆動させる。これにより、対物レンズ301にフォーカスサーボがかかり、常に情報記録媒体100内の反射層2Bに焦点が合うように対物レンズ301が制御される。このようにして、情報記録媒体100に記録された情報が読み出される。なお、情報記録媒体100のトラッキング位置は、サーボ用ピックアップ部200で検出された前述のトラッキングエラー信号TESおよびアドレス信号ADDに基づいて、情報記録媒体100をトラック方向に駆動することで制御されている。
次に、情報記録再生用ピックアップ部300での記録動作について説明する。
光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム312において、位置が決められるS偏光の参照光と、そのまま透過する同じくS偏光の信号光とに分離される。
光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム312において、位置が決められるS偏光の参照光と、そのまま透過する同じくS偏光の信号光とに分離される。
上記の参照光は、偏光ビームスプリッタ305で反射され、裏面反射型1/4波長板316a,316bで反射される。当該反射光は、P偏光として偏光ビームスプリッタ305を透過する。上記の信号光は、偏光ビームスプリッタ305で反射され、反射型空間光変調器307に入射して、2次元の信号情報を持つ変調パターンに変換された信号光になるとともにP偏光となって反射される。反射型空間光変調器307からの反射光は、偏光ビームスプリッタ305を透過する。
偏光ビームスプリッタ305を透過した参照光および信号光は、リレーレンズ308を通ってハーフミラー318で反射される。当該反射光は、1/4波長板311で円偏光に変換され、対物レンズ301によって情報記録媒体100の反射層2B上に集光される。情報記録媒体100では、信号光と参照光とが記録層5内で重なり合って干渉パターンが記録され、記録情報に対応した光学特性分布が形成される。
上記の参照光は、反射層2Bで反射され、対物レンズ301により平行光束とされた後、1/4波長板311を通過することでS偏光に変換される。当該S偏光の光は、ハーフミラー318で透過され、サーボ信号検出部313に入射して、フォーカスエラー信号FESが生成される。
情報記録再生用ピックアップ部300は、生成されたフォーカスエラー信号FESに基づいて、対物レンズ301をZ方向に駆動させる。これにより、フォーカスサーボがかかり、常に情報記録媒体100内の反射層2Bに焦点が合うように対物レンズ301が制御される。このようにして、情報記録媒体100に情報が記録される。再生時と同様に、情報記録媒体100のトラッキング位置は、サーボ用ピックアップ部200で検出された前述のトラッキングエラー信号TESおよびアドレス信号ADDに基づいて、情報記録媒体100をトラック方向に駆動することで制御されている。
図2は、この発明の実施の形態による情報記録再生装置10の信号処理構成を示したブロック図である。図2を参照して、情報記録再生装置10は、サーボ用ピックアップ部200と、情報記録再生用ピックアップ部300と、スピンドルサーボ回路401と、駆動装置402と、コントローラ406と、信号処理回路408とを備える。情報記録再生装置10は、情報記録媒体100に対して情報を記録および/または再生する。
サーボ用ピックアップ部200は、対物レンズ201と、検出回路223と、フォーカスサーボ回路224と、トラッキングサーボ回路225と、スライドサーボ回路227とを含む。情報記録再生用ピックアップ部300は、対物レンズ301と、検出回路323と、フォーカスサーボ回路324とを含む。
スピンドルサーボ回路401は、信号処理回路408より出力される基本クロック信号などを受けて、情報記録媒体100の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータを制御する。駆動装置402は、情報記録媒体100が取り付けられるスピンドルを回転させるスピンドルモータを制御する。駆動装置402は、情報記録媒体100に記録されている情報を記録再生するために、情報記録媒体100を半径方向に移動させる。
検出回路223は、サーボ用ピックアップの出力信号からフォーカスエラー信号FES2、トラッキングエラー信号TESおよびアドレス信号ADDを検出する。フォーカスサーボ回路224は、フォーカスエラー信号FES2に基づいて、サーボ用ピックアップ部200内のアクチュエータを駆動して対物レンズ201を情報記録媒体100の厚み方向に移動させることでフォーカスサーボを行なう。トラッキングサーボ回路225は、トラッキングエラー信号TESに基づいてアクチュエータを駆動し、情報記録媒体100を上記スピンドルモータごと半径方向に移動させることでトラッキングサーボを行なう。スライドサーボ回路227は、アドレス信号ADDおよびコントローラ406からの指令に基づいて駆動装置402を制御し、情報記録媒体100を上記スピンドルモータごと半径方向に移動させることでスライドサーボを行なう。
検出回路323は、記録再生用ピックアップの出力信号からフォーカスエラー信号FES3を検出する。フォーカスサーボ回路324は、フォーカスエラー信号FES3に基づいて、情報記録再生用ピックアップ部300内のアクチュエータを駆動して対物レンズ301を情報記録媒体100の厚み方向に移動させることでフォーカスサーボを行なう。
信号処理回路408は、情報記録再生用ピックアップ部300内のイメージセンサの出力から情報信号Sdをデコードし、情報記録媒体100のデータエリアに記録されたデータを再生する。また、信号処理回路408は、アドレス信号ADDから、基本クロック信号を生成したりアドレスを判別したりして出力信号Soutを出力する。
コントローラ406は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含む。コントローラ406では、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することによってコントローラの機能が実現される。コントローラ406は、上記基本クロック信号およびアドレス情報を受けて、サーボ用ピックアップ部200および情報記録再生用ピックアップ部300を含む情報記録再生装置10の全体を制御する。情報記録再生装置10は、コントローラ406に対して入力信号Sin等の種々の指示を与える操作部をさらに備える。
次に、この発明の実施の形態における対物レンズの位置検出装置および調整方法について、上記のサーボ用ピックアップ部200および情報記録再生用ピックアップ部300の調整を例に、実施の形態ごとに詳述する。なお、この発明の実施の形態では、情報記録装置と情報再生装置とを一体化した情報記録再生装置に基づいて説明するが、これは一例であって、情報記録装置と情報再生装置とで別々に説明することも可能である。
[実施の形態1]
図3は、この発明の実施の形態1による情報記録再生装置10Aの光学的構成を示した図である。図3を参照して、情報記録再生装置10Aは、サーボ用ピックアップ部200Aと、情報記録再生用ピックアップ部300とを備える。実施の形態1の情報記録再生装置10Aは、図1の情報記録再生装置10においてサーボ信号生成光学系209がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系209の代わりに全反射ミラー211、結像レンズ212、観測部213を配置している。また、対物レンズ201,301の集光位置に、情報記録媒体100の代わりにダミーのガラスディスク100Aを配置している。
図3は、この発明の実施の形態1による情報記録再生装置10Aの光学的構成を示した図である。図3を参照して、情報記録再生装置10Aは、サーボ用ピックアップ部200Aと、情報記録再生用ピックアップ部300とを備える。実施の形態1の情報記録再生装置10Aは、図1の情報記録再生装置10においてサーボ信号生成光学系209がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系209の代わりに全反射ミラー211、結像レンズ212、観測部213を配置している。また、対物レンズ201,301の集光位置に、情報記録媒体100の代わりにダミーのガラスディスク100Aを配置している。
図3を参照して、光源302から出射された光ビームは、コリメートレンズ303で平行光にされ、参照光位置変換用ホログラム312、偏光ビームスプリッタ305、反射型空間光変調器307およびリレーレンズ308を経由して、ハーフミラー318に到達する。ハーフミラー318で反射された光ビームは、1/4波長板311、対物レンズ301、ガラスディスク100A、対物レンズ201および45度ミラー202を経由し、第1の平行光としてハーフミラー203を透過する。ハーフミラー318を透過した光ビームは、45度ミラー304で反射され、ハーフミラー203をいったん透過して全反射ミラー211で反射された後、第2の平行光としてハーフミラー203で反射される。
上記の第1および第2の平行光は、ハーフミラー203において合成され、結像レンズ212によって観測部213に結像される。観測部213は、たとえばCCD(Charge Coupled Device)カメラおよびモニタを備えている。観測部213では、第1の平行光および第2の平行光の光束の重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞には次の理由により歪みが生じ得る。第1の理由は、第2の平行光に対して第1の平行光が対物レンズ201のZ方向にずれて発散または収束することに起因する。第2の理由は、第1の平行光の光軸が対物レンズ201のXY方向に対して傾くことに起因する。
図4は、図3の観測部213において観測される干渉縞の変化を示した図である。図4において、(a)は対物レンズ201がZ方向にずれた場合の同心円状の縞213aを示し、(b)は対物レンズ201がX方向にずれた場合の横縞213bを示し、(c)は対物レンズ201がY方向にずれた場合の縦縞213cを示す。図4の(a)〜(c)において、干渉縞の縞の本数は、対物レンズ201のずれが大きいほど増加する。図4の(d)は、対物レンズ201がXYZ方向のいずれに対してもほとんどずれていない場合の縞213dを示す。
図4の(a)〜(c)のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図4の(d)のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ201を調整することができる。これにより、図3を参照して、対物レンズ201の位置を対物レンズ301の位置に対して1μm以下の精度で調整することができる。なお、情報記録再生装置10Aの組み立てとしては、全反射ミラー211、結像レンズ212、観測部213を外し、図1のサーボ信号生成光学系209を配置して完了となる。
以上のように、実施の形態1によれば、図1の情報記録再生装置10において全反射ミラー211、結像レンズ212、観測部213を配置し、ガラスディスク100Aを経由して観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ201の位置を調整することにより、対物レンズ201の位置を対物レンズ301の位置に対して1μm以下の精度で調整することができる。
実施の形態1の情報記録装置は、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、入射する光ビームを反射する反射層とを含む情報記録媒体に対してホログラフィを利用して情報を記録する装置であって、記録層に入射する信号光および参照光の記録層内の干渉パターンによって情報を記録するホログラム記録光学系と、透明基板に入射した光ビームの反射光により情報記録媒体の位置を検出する位置信号生成光学系と、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号により情報記録媒体を駆動制御する情報記録媒体駆動制御部とを備える。
これにより、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号を用いて正確にホログラム記録光学系の位置を決めることができ、情報記録媒体の所望の位置に高速にアクセスして良好なホログラム記録動作を行なうことができる。
実施の形態1の情報再生装置は、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、入射する光ビームを反射する反射層とを含む情報記録媒体からホログラフィを利用して情報を再生する装置であって、記録層に入射する参照光により記録層内の干渉パターンによって情報が記録された信号光を再生するホログラム再生光学系と、透明基板に入射した光ビームの反射光により情報記録媒体の位置を検出する位置信号生成光学系と、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号により情報記録媒体を駆動制御する情報記録媒体駆動制御部とを備える。
これにより、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号を用いて正確にホログラム再生光学系の位置を決めることができ、情報記録媒体の所望の位置に高速にアクセスして良好なホログラム再生動作を行なうことができる。
また、実施の形態1の対物レンズ位置制御装置は、情報記録媒体に焦点を結ぶ第1の対物レンズと、情報記録媒体に対して第1の対物レンズと対向する位置に配置される第2の対物レンズとを含む情報記録再生装置において第1および第2の対物レンズの相対的な位置を検出する装置であって、1つの光源から出射し第1および第2の対物レンズを通過する第1の平行光と、第1の対物レンズに入射しない平行光の一部から生成される第2の平行光とを重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段を備え、第2の平行光は第2の対物レンズに入射する平行光の一部から生成されることを特徴とする。
これにより、対向する第1および第2の対物レンズが光ビームを集光してスポットを形成する位置を1μm以下の精度で調整できるとともに、位置調整用に特別な素子が必要なく、簡単に対物レンズ位置を検出できる。
[実施の形態2]
図5は、この発明の実施の形態2による情報記録再生装置10Bの光学的構成を示した図である。図5を参照して、情報記録再生装置10Bは、サーボ用ピックアップ部200Bと、情報記録再生用ピックアップ部300とを備える。実施の形態2の情報記録再生装置10Bは、図1の情報記録再生装置10においてサーボ信号生成光学系209がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系209の代わりに結像レンズ212および観測部213を配置している。
図5は、この発明の実施の形態2による情報記録再生装置10Bの光学的構成を示した図である。図5を参照して、情報記録再生装置10Bは、サーボ用ピックアップ部200Bと、情報記録再生用ピックアップ部300とを備える。実施の形態2の情報記録再生装置10Bは、図1の情報記録再生装置10においてサーボ信号生成光学系209がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系209の代わりに結像レンズ212および観測部213を配置している。
また、対物レンズ201,301の集光位置に、情報記録媒体100の代わりにダミーのガラスディスク100Bを配置している。ガラスディスク100Bは、中央層100bがハーフミラー構造となっており、対物レンズ201,301の集光点が当該ハーフミラー位置となるように配置されている。なお、ガラスディスク100Bおよび対物レンズ201,301をディスク部500とも称する。
図5を参照して、光源302から出射された光ビームは、実施の形態1と同様に、コリメートレンズ303で平行光にされ、参照光位置変換用ホログラム312、偏光ビームスプリッタ305、反射型空間光変調器307およびリレーレンズ308を経由して、ハーフミラー318に到達する。ハーフミラー318で反射された光ビームは、1/4波長板311、対物レンズ301、ガラスディスク100B、対物レンズ201および45度ミラー202を経由し、第1の平行光としてハーフミラー203を透過する。
一方、ハーフミラー318を透過した光ビームは、45度ミラー304、ハーフミラー203および45度ミラー202を経由し、対物レンズ201によってガラスディスク100Bに集光される。ガラスディスク100Bの中央層100bで一部反射された光ビームは、再び対物レンズ201および45度ミラー202を経由し、第2の平行光としてハーフミラー203を透過する。
上記の第1および第2の平行光は、ハーフミラー203において合成され、結像レンズ212によって観測部213に結像される。観測部213は、たとえばCCD(Charge Coupled Device)カメラおよびモニタを備えている。図4で示したように、観測部213では、第1の平行光および第2の平行光の光束の重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞に歪みが生じる理由は図4において説明した通りである。
図4の(a)〜(c)のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図4の(d)のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ201を調整することができる。これにより、図5を参照して、対物レンズ201の位置を対物レンズ301の位置に対して1μm以下の精度で調整することができる。なお、情報記録再生装置10Bの組み立てとしては、結像レンズ212、観測部213を外し、図1のサーボ信号生成光学系209を配置して完了となる。
上記の実施の形態2では、対物レンズ201の位置検出のために情報記録再生装置10Bの光学部品の一部を流用している。しかし、情報記録再生装置10Bの構成は、ディスク部500を含む構成には限定されない。そこで、より汎用性の高い対物レンズ位置制御装置の構成について、次に説明する。
図6は、この発明の実施の形態2の変形例である対物レンズ位置制御装置600の光学的構成を示した図である。図6を参照して、対物レンズ位置制御装置600は、光源ユニット302Uと、45度ミラー202,304と、ハーフミラー203,318と、結像レンズ212と、観測部213とを含む。すなわち、対物レンズ位置制御装置600は、おおむね実施の形態2の情報記録再生装置10Bからディスク部500を取り除いた構成となっている。
実施の形態2の変形例では、ディスク部500のような構成があれば、これに対して図6の対物レンズ位置制御装置600を挿入することにより、図5の情報記録再生装置10Bと同等の光学系を構築することができる。これにより、実施の形態2で説明したのと同じ方法で対物レンズ201の位置を調整し、対物レンズ201,301の相対位置関係を調整することができる。
以上のように、実施の形態2によれば、図1の情報記録再生装置10において結像レンズ212、観測部213を配置し、中央層100bにハーフミラー構造を有するガラスディスク100Bを経由して観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ201の位置を調整することにより、対物レンズ201の位置を対物レンズ301の位置に対して1μm以下の精度で調整することができる。
また、情報記録再生装置10Bからディスク部500を取り除いた対物レンズ位置制御装置600を用いることにより、ディスク部500等の光学系の構成にかかわらず、対物レンズ201の位置を調整することができる。この結果、対物レンズ位置制御装置600の汎用性が高まる。
実施の形態2の対物レンズ位置制御装置は、情報記録媒体に焦点を結ぶ第1の対物レンズと、情報記録媒体に対して第1の対物レンズと対向する位置に配置される第2の対物レンズとを含む情報記録再生装置において第1および第2の対物レンズの相対的な位置を検出する装置であって、1つの光源から出射し第1および第2の対物レンズを通過する第1の平行光と、第1の対物レンズに入射しない平行光の一部から生成される第2の平行光とを重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段を備え、第2の平行光は第2の対物レンズで集光された光ビームの焦点位置からの反射光が再び第2の対物レンズで変換されて生成される平行光であることを特徴とする。
これにより、対向する第1および第2の対物レンズが光ビームを集光してスポットを形成する位置を1μm以下の精度で調整できるとともに、光学系の構成にかかわらず第1および第2の対物レンズの位置検出が可能となり、汎用性の高い対物レンズ位置制御装置を構成することができる。
[実施の形態3]
図7は、この発明の実施の形態3による情報記録再生装置10Cの光学的構成を示した図である。図7を参照して、情報記録再生装置10Cは、サーボ光学系200Cと、記録再生光学系300Cとを備える。情報記録再生装置10Cは、透明記録媒体730に対して情報を記録および/または再生する。実施の形態3の情報記録再生装置10Cは、透明記録媒体730を挟んで2つのピックアップ部を備える。
図7は、この発明の実施の形態3による情報記録再生装置10Cの光学的構成を示した図である。図7を参照して、情報記録再生装置10Cは、サーボ光学系200Cと、記録再生光学系300Cとを備える。情報記録再生装置10Cは、透明記録媒体730に対して情報を記録および/または再生する。実施の形態3の情報記録再生装置10Cは、透明記録媒体730を挟んで2つのピックアップ部を備える。
サーボ光学系200Cは、ダイクロイックミラー704と、対物レンズ705と、結像レンズ713と、観測部714と、光源721と、対物レンズ722と、ビームスプリッタ723と、レンズ724と、光検出器725と、対物レンズ駆動機構791,792とを含む。記録再生光学系300Cは、光源701と、コリメートレンズ702と、ビームスプリッタ703,707と、ダイクロイックミラー704と、対物レンズ705,709と、光シャッター706と、45度ミラー708と、レンズ710と、光検出器711と、半透過ミラー712とを含む。
まず、情報記録再生装置10Cの記録動作について説明する。
光源701から出射された光ビームは、コリメートレンズ702で平行光にされ、ビームスプリッタ703で2本の光ビームに分割される。一方の光ビームは、ビームスプリッタ703を透過し、ダイクロイックプリズム704で反射され、対物レンズ705で透明記録媒体730内に集光される。もう一方の光ビームは、ビームスプリッタ703で反射され、光シャッター706を透過する。当該透過光は、ビームスプリッタ707、45度ミラー708および半透過ミラー712を経て、対物レンズ709により透明記録媒体730内に集光される。
光源701から出射された光ビームは、コリメートレンズ702で平行光にされ、ビームスプリッタ703で2本の光ビームに分割される。一方の光ビームは、ビームスプリッタ703を透過し、ダイクロイックプリズム704で反射され、対物レンズ705で透明記録媒体730内に集光される。もう一方の光ビームは、ビームスプリッタ703で反射され、光シャッター706を透過する。当該透過光は、ビームスプリッタ707、45度ミラー708および半透過ミラー712を経て、対物レンズ709により透明記録媒体730内に集光される。
透明記録媒体730は、基板731,734と、ダイクロイックミラー層732と、ホログラム記録層733とを含む。基板734上に、ホログラム記録層733が形成されている。ホログラム記録層733上に、ダイクロイックミラー層732が形成されている。ダイクロイックミラー層732上に、基板731が形成されている。光源701の発振波長は、ホログラム記録層733の感光波長に合わせて、たとえば波長405nmに設定される。ダイクロイックミラー層732は、この感光波長の入射光が透過するように層構造が設計される。
対物レンズ705を含むピックアップ部と、対物レンズ709を含むピックアップ部とは、透明記録媒体730を挟んで対向するように配置されている。対物レンズ705,709は、対物レンズに705,709に入射する光ビームが透明記録媒体730のホログラム記録層733内の一点に集光するように配置されている。この集光点では、2本の光ビームによる干渉縞が生じ、微小な反射型ホログラムが形成される。
次に、情報記録再生装置10Cの再生動作について説明する。
再生時には、光シャッター706は閉じられている。光源701から光ビームが出射され、ビームスプリッタ703を透過した光ビームが対物レンズ705等を経て透明記録媒体730に導かれる点は、記録時と同じである。
再生時には、光シャッター706は閉じられている。光源701から光ビームが出射され、ビームスプリッタ703を透過した光ビームが対物レンズ705等を経て透明記録媒体730に導かれる点は、記録時と同じである。
透明記録媒体730において、対物レンズ705の集光点に微小反射型ホログラムがある場合、透明記録媒体730への入射光と逆方向に再生光が発生する。当該再生光は、対物レンズ705により平行光に変換され、ダイクロイックプリズム704で反射される。当該反射光は、ビームスプリッタ703で反射され、レンズ710により集光されて光検出器711に導かれる。対物レンズ705の集光点に微小反射型ホログラムがない場合、再生光は発生しない。
光検出器711は、再生光の発生の有無を検出し、ホログラム記録層733内に記録された情報を取り出す。1個の反射型ホログラムは、1ビットの情報に対応する。この反射型ホログラムを透明記録媒体730の面内および厚み方向に沿って3次元的に形成することにより、高密度記録を実現することができる。
次に、情報記録再生装置10Cのサーボ動作について説明する。
光源721から出射された光ビームは、コリメートレンズ722により平行光に変換される。当該平行光は、ビームスプリッタ723およびダイクロイックミラー704を透過し、対物レンズ705により透明記録媒体730のダイクロイックミラー層732上に集光される。ダイクロイックミラー層732には、サーボピットが形成されている。光源721の発振波長は、ダイクロイックミラー704を透過し、ダイクロイックミラー層732で反射される波長、たとえば波長650nmに設定される。
光源721から出射された光ビームは、コリメートレンズ722により平行光に変換される。当該平行光は、ビームスプリッタ723およびダイクロイックミラー704を透過し、対物レンズ705により透明記録媒体730のダイクロイックミラー層732上に集光される。ダイクロイックミラー層732には、サーボピットが形成されている。光源721の発振波長は、ダイクロイックミラー704を透過し、ダイクロイックミラー層732で反射される波長、たとえば波長650nmに設定される。
ダイクロイックミラー層732で反射された光ビームは、ダイクロイックプリズム704を透過する。当該透過光は、ビームスプリッタ723で反射され、レンズ724により光検出器725上に集光され検出される。情報記録再生装置10Cは、サーボ光学系200Cによりサーボピットに記録された情報を読み取り、トラッキング等のサーボ制御を行なう。サーボ光学系200Cは、光源721からの光ビームがダイクロイックミラー層732上に集光するとき、光源701からの光ビームがホログラム記録層733内に集光するように調整されている。
対物レンズ705は対物レンズ駆動機構791に搭載されており、フォーカス方向(Z方向)およびトラッキング方向(X方向)に駆動可能となっている。対物レンズ709は対物レンズ駆動機構792に搭載されており、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動可能となっている。
対物レンズ705のフォーカス駆動により、透明記録媒体730の面振れがあっても、透明記録媒体730におけるダイクロイックミラー層732の所定の位置に、光源721からの光ビームの集光スポットの焦点を合わせることができる。さらに、その位置を基準にしてフォーカス方向に所定量だけ対物レンズ705を駆動することによって、ホログラム記録層733内で媒体厚み方向に位置を変えながら反射型ホログラムを形成することができる。トラッキング駆動については、光検出器725により得られたトラッキング誤差信号をもとに、対物レンズ705をトラッキング方向に駆動する。
記録密度を高めるためには、微小反射型ホログラムのサイズを可能な限り縮小することが必要である。そのためには、透明記録媒体730に集光される2本の光束の集光点を一致させねばならず、対物レンズ705,709の位置調整が重要となる。上記のように、対物レンズ705は、フォーカス方向およびトラッキング方向に常に駆動するようになっている。対物レンズ709も、記録時には、対物レンズ705の位置に追随するようにフォーカス方向およびトラッキング方向に位置制御される必要がある。
次に、情報記録再生装置10Cでの上記位置制御方法について説明する。
光源701より出射された光ビームは、コリメートレンズ702により平行光に変換され、ビームスプリッタ703において一部が透過する。当該透過光は、ダイクロイックプリズム704で反射され、対物レンズ705により透明記録媒体730内にいったん集光した後、対物レンズ709により平行光にされる。このとき、対物レンズ705と対物レンズ709との焦点が一致していれば、正確な平行光が得られる。
光源701より出射された光ビームは、コリメートレンズ702により平行光に変換され、ビームスプリッタ703において一部が透過する。当該透過光は、ダイクロイックプリズム704で反射され、対物レンズ705により透明記録媒体730内にいったん集光した後、対物レンズ709により平行光にされる。このとき、対物レンズ705と対物レンズ709との焦点が一致していれば、正確な平行光が得られる。
上記の平行光は、45度ミラー708で反射され、ビームスプリッタ707を透過し、結像レンズ713によって観測部714に結像される。一方,ビームスプリッタ703により反射された光ビームは、ビームスプリッタ707で反射され、45度ミラー708を経て対物レンズ709に入射する。
対物レンズ709の集光時の入射側には、半透過ミラー712が設けられている。対物レンズ709および半透過ミラー712は、製造時から一体形成することで、レンズ光軸とミラー面とが垂直となるように精度よく傾き調整されている。なお、半透過ミラーとは、透過率と反射率との比率が任意に設定可能なミラーを指す。半透過ミラー712で一部反射された光ビームは、45度ミラー708で反射されてビームスプリッタ707を透過する。当該透過光は、結像レンズ713によって観測部714に結像される。
図4でも示したように、観測部714では、ビームスプリッタ703で反射された光束と45度ミラー708で反射された光束との重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞に歪みが生じる理由は、図4において説明したとおりである。図4の(a)〜(c)のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図4(d)のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ709を調整することができる。これにより、対物レンズ705の位置に対して1μm以下の精度で、対物レンズ709の位置を調整することができる。
以上では、対物レンズ709に半透過ミラー712を設けた構成について説明したが、対物レンズ705に半透過ミラー712を設けた場合にも、上記と同様の原理で対物レンズ709の位置調整を行なうことができる。
また、上記の位置制御方法は、対物レンズ705,709の組み立て時にも適用することができる。この場合、対物レンズ705,709の傾き調整もできる。対物レンズ705,709の光軸の間に傾きがあると、干渉縞が形成される領域が小さくなる。この領域を最大化するよう対物レンズ705,709の位置を調整することにより、レンズ傾きの誤差を縮小することができる。
また、透明記録媒体730の厚み方向にホログラムを重ねて形成する際には、透明記録媒体730を挟んで対向する2本の光ビームの集光光学系の途中に、球面収差補償素子が必要となる。このような球面収差補償素子を集光光学系に挿入した場合にも、上記の位置制御方法を適用することができる。
以上のように、実施の形態3によれば、観測部714においてビームスプリッタ703で反射された光束と45度ミラー708で反射された光束との重ね合わせによって生じる干渉縞を観測することにより、対物レンズ705の位置に対して1μm以下の精度で対物レンズ709の位置を調整することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1A,1B,731,734 基板、2A,2B 反射層、3 保護層、5,733 ホログラム記録層、10,10A〜10C 情報記録再生装置、100 情報記録媒体、100A,100B ガラスディスク、200 サーボ用ピックアップ部、200C サーボ光学系、201,301,705,709,722 対物レンズ、202,304,708 45度ミラー、203,318 ハーフミラー、204 光受光素子、205,206,710,724 レンズ、209 サーボ信号生成光学系、211 全反射ミラー、212,713 結像レンズ、213,714 観測部、223,323 検出回路、224,324 フォーカスサーボ回路、225 トラッキングサーボ回路、227 スライドサーボ回路、291,292,791,792 対物レンズ駆動機構、300 情報記録再生用ピックアップ部、300C 記録再生光学系、302,701,721 光源、303,702 コリメートレンズ、305 偏光ビームスプリッタ、306 イメージセンサ、307 反射型空間光変調器、308 リレーレンズ、311 1/4波長板、312 参照光位置変換用ホログラム、313 サーボ信号検出部、316a,316b 裏面反射型1/4波長板、401 スピンドルサーボ回路、402 駆動装置、406 コントローラ、408 信号処理回路、704 ダイクロイックミラー、703,707,723 ビームスプリッタ、711,725 光検出器、706 光シャッター、712 半透過ミラー、730 透明記録媒体、732 ダイクロイックミラー層。
Claims (6)
- 透明媒体を挟んで対向する位置に配置され前記透明媒体に光ビームを集光する第1および第2の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御装置であって、
第1および第2の光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、
前記第1の対物レンズ、前記透明媒体および前記第2の対物レンズを経由する前記第1の光ビームと、前記第1の光ビームとは別経路をたどる前記第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、
前記干渉縞の状態に応じて、前記第1および前記第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える、対物レンズ位置制御装置。 - 前記透明媒体は、半透構造の層を含み、
前記第2の光ビームは、前記第2の対物レンズで前記透明媒体に集光され、前記透明媒体で一部反射されて再び前記第2の対物レンズを経由し、前記観測部に入射する、請求項1に記載の対物レンズ位置制御装置。 - 前記第1または前記第2の対物レンズに設けられる半透鏡をさらに備え、
前記第2の光ビームは、前記半透鏡で一部反射されて前記観測部に入射する、請求項1に記載の対物レンズ位置制御装置。 - 透明媒体を挟んで対向する位置に配置され前記透明媒体に光ビームを集光する第1および第2の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御方法であって、
第1および第2の光ビームを生成するステップと、
前記第1の対物レンズ、前記透明媒体および前記第2の対物レンズを経由する前記第1の光ビームと、前記第1の光ビームとは別経路をたどる前記第2の光ビームとの干渉縞を観測するステップと、
前記干渉縞の状態に応じて、前記第1および前記第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御するステップとを備える、対物レンズ位置制御方法。 - 記録媒体に対して情報を記録および/または再生するとともに、前記記録媒体と置換される透明媒体を介して対物レンズ位置を制御可能な情報記録再生装置であって、
光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、
前記光ビームを前記記録媒体に集光する第1の対物レンズと、
前記光ビームを前記記録媒体に集光する、前記記録媒体を挟んで前記第1の対物レンズと対向する位置に配置された第2の対物レンズと、
前記第1の対物レンズ、前記透明媒体および前記第2の対物レンズを経由する第1の光ビームと、前記第1の光ビームとは別経路をたどる第2の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、
前記干渉縞の状態に応じて、前記第1および前記第2の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える、情報記録再生装置。 - 前記対物レンズ駆動機構により前記第1の対物レンズの焦点と前記第2の対物レンズの焦点とを一致させ、前記記録媒体内の該焦点にホログラムを記録する、請求項5に記載の情報記録再生装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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