JP2009277302A - 光ピックアップ装置および光メモリドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルク型の記録媒体を用いる場合にも、簡単な構成により円滑に、レーザ光を所望のレイヤーにフォーカス合わせすることができる光ピックアップ装置および光メモリドライブ装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置は、半導体レーザ１０１と、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を光ディスク１０上に収束させる対物レンズ１０９と、対物レンズ１０９を駆動する対物レンズアクチュエータ１３２と、光ディスク１０によって反射されたレーザ光を受光するとともにフォーカスエラー信号を生成するためのセンサパターンを有する光検出器１１１と、制御信号に応じて光検出器１１１を受光面に垂直な方向に変位させるアクチュエータとを有する。光検出器１１１を変位させると、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスが変化し、記録光と再生光が所望のレイヤーに引き込まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ピックアップ装置およびそれを搭載する光メモリドライブ装置に関し、特に、バルク型の記録媒体に対応可能な光ピックアップ装置および光メモリドライブ装置に用いて好適なものである。

近年、ディスクの高容量化に伴い、一つのディスク中に複数の記録層を有する多層型ディスクの開発が進められている。たとえば、既存のＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＨＤＤＶＤ（High Definition DVD）、ＢＤ（ブルーレイディスク）では、ディスク中に複数の記録層を配することが可能となっており、既に、片面２層タイプのディスクや両面２層タイプのディスクが商品化されている。ところが、これらのディスクは、記録層が半透過膜となっているため、各記録層を通過する際に、レーザ光に減衰が生じる。このため、記録層の層数をさらに増やそうとすると、奥側の記録層にレーザ光が届き難くなり、結果、記録層の層数を十分に増加させることができないとの問題が生じる。

これに対し、バルク型ディスクでは、半透過性の記録層が存在しないため、上記ディスクに比べてレーザ光の減衰を抑制することができる。通常、バルク型ディスクには、最奥部に反射面が１つだけ存在し、この反射面の手前に記録材料層が一層だけ配されている。未記録状態において、記録材料層は、全体に亘って屈折率が略一様となっており、記録に応じて屈折率の変化が生じる。すなわち、記録材料層中に、記録に適する強度のレーザ光が集光されると、当該集光位置の屈折率が未記録時の屈折率から変化し、当該集光位置に記録が行われる。

記録動作時には、たとえば、ディスクを回転させつつ光ピックアップ装置をディスク径方向に送ることにより、レーザ光の集光スポットが、ディスク内周から外周に向かって螺旋状に走査される。このとき、ディスク表面からレーザ光の集光位置までの距離Ｄを一定に保つことにより、記録材料層中の距離Ｄの深さ位置に、記録マークが螺旋状に形成され、これにより、記録情報を保持した一つのレイヤーが生成される。距離Ｄを他の値に変更することにより、他のレイヤーが構成される。このように、バルグ型ディスクでは、順次距離Ｄを変更することにより、一つのディスク内に複数のレイヤーを生成することができる。

なお、以下の特許文献１には、複数の記録層と一つのサーボ層が積層された光記録媒体が開示されている。この記録媒体では、ガイドトラックのない平坦な記録層が複数形成され、その上に、ガイドトラックを有するサーボ層が形成されている。記録再生時には、サーボ層に形成されたガイドトラックをもとにトラッキングサーボ信号が生成される。生成されたトラッキングサーボ信号をもとに記録層上のビームスポットを位置制御することにより、ビームスポットが所望の走査軌跡に沿うよう記録層上を走査する。
特開２００４−３３５０６０号公報

バルグ型の記録媒体では、上記の如く、各レイヤーに半透過膜等、屈折率の境界を与える面が存在しないため、唯一存在する反射面をもとに、各レイヤーに対するフォーカス調整を行う必要がある。

レーザ光を所定のレイヤーにフォーカスさせる場合には、通常、対物レンズと記録媒体表面との距離（ワーキングディスタンス）が、当該レイヤーに対応する距離に調整される。しかし、このようにワーキングディスタンスを調整すると、最奥部にある反射面に対してレーザ光がデフォーカス状態となってしまう。また、かかるデフォーカス状態は、どのレイヤーにフォーカス合わせを行うかに応じて随時変化する。よって、バルグ型の記録媒体では、このようにレーザ光が反射面に対してデフォーカス状態となる状況下において、レーザ光を所望のレイヤーに適正にフォーカスさせる必要がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により円滑にレーザ光を所望のレイヤーにフォーカス合わせすることができる光ピックアップ装置および光メモリドライブ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、光ピックアップ装置に関する。この態様に係る光ピックアップ装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズを少なくともフォーカス方向に駆動する対物レンズ駆動機構と、前記記録媒体によって反射され前記対物レンズを再び透過した前記レーザ光を受光するとともに少なくともフォーカスエラー信号を生成するためのセンサパターンを有する光検出器と、制御信号に応じて前記光検出器を受光面に垂直な方向に変位させる変位手段とを有する。

第１の態様に係る光ピックアップ装置によれば、光検出器を受光面に垂直な方向に変位させることにより、対物レンズが、所望のレイヤーに対応する位置に位置付けられる。上記の如く、バルク型の記録媒体では、所望のレイヤーにレーザ光をフォーカスさせると、反射面に対してレーザ光がデフォーカス状態となる。しかし、この場合も、反射面からの反射光が適正に集光される位置（オンフォーカスのビーム状態になる位置）が存在し、この位置に光検出器を変位させると、光検出器からは、オンフォーカス状態を示す信号が出力される。換言すると、この位置に光検出器を位置付けてフォーカス制御を行えば、レーザ光は、当該光検出器の位置に対応するレイヤーにフォーカスされる。よって、第１の態様に係る光ピックアップ装置によれば、光検出器を受光面に垂直な方向に変位させることにより、対物レンズを所望の位置に位置付けることができ、レーザ光を所望のレイヤーにフォーカスさせることができる。

本発明の第２の態様は、光メモリドライブ装置に関する。この態様に係る光メモリドライブ装置は、上記第１の態様に係る光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置を制御する制御回路とを備える。そして、前記制御回路は、前記光検出器からの出力をもとに生成されたフォーカスエラー信号に基づいて前記対物レンズ駆動機構を制御するとともに、前記変位手段を制御して、前記記録媒体中に設定される複数の記録レイヤーのうち記録または再生の対象とされる記録レイヤーに対応する位置に前記光検出器を位置付ける。

第２の態様に係る光メモリドライブ装置によれば、上記第１の態様に関して述べたと同様、制御回路によって光検出器を受光面に垂直な方向に変位させることにより、対物レンズを所望の位置に位置付けることができ、レーザ光を所望のレイヤーにフォーカスさせることができる。

第２の態様に係る光メモリドライブ装置において、前記制御回路は、前記記録レイヤーと前記光検出器の位置に関する情報とを対応付けた第１のテーブルを有し、当該第１のテーブルに基づいて前記変位手段を制御するよう構成され得る。

また、第２の態様に係る光メモリドライブ装置において、前記光ピックアップ装置は、前記レーザ光の収差を補正する収差補正手段を備える構成とするのが望ましく、このとき、前記制御回路は、記録または再生の対象とされる前記記録レイヤーに対応する駆動状態となるよう前記収差補正手段を制御する。こうすると、レーザ光に生じる収差を補正した状態で、各レイヤーに対するフォーカス制御を行うことができ、フォーカス制御を適正に行うことができる。

この場合、前記制御回路は、前記記録レイヤーと前記収差補正手段の駆動状態に関する情報とを対応付けた第２のテーブルを有し、当該第２のテーブルに基づいて、前記収差補正手段を制御するよう構成され得る。また、収差補正手段として、たとえば凹レンズと凸レンズの組み合わせからなるビームエキスパンダを用いることができ、この他、液晶レンズ等を用いることができる。

以上のとおり本発明によれば、簡単な構成により円滑にレーザ光を所望のレイヤーにフォーカス合わせすることができる光ピックアップ装置および光メモリドライブ装置を提供することができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、バルク型の光ディスクに対し記録／再生を行う光ピックアップ装置および光ディスク装置に本発明を適用したものである。

＜実施例１＞
図１に、実施例１に係る光ディスク１０の断面構造を示す。

図示の如く、光ディスク１０は、２つの基板１１、１４の間に、記録材料層１２と反射層１３を配することにより構成されている。基板１１、１４は、ポリカーボネート、ポリオレフィンまたはアクリル等の透光性材料からなっている。反射層１３は、アルミニウム等、高反射率の材料からなっている。反射層１３には、ディスク内周から外周に向かって螺旋状にグルーブが形成されている。

記録材料層１２は、２光子吸収過程により屈折率が変化する材料からなっている。２光子吸収過程とは、物質が２つの光子を吸収して励起される現象のことである。２光子吸収の起こる確率は、入射光強度の２乗に比例する（非線形光学効果）。つまり、入射光のエネルギーが集中している領域においてのみ２光子吸収が誘起される。

入射光をレンズで集光すれば、焦点付近でのみ２光子吸収が起こり、焦点が合っていないその他の空間では２光子吸収は起こらないという状態を作り出すことができる。具体的には、その材料の吸収波長帯のレーザ光を超短パルス且つ高強度にて集光照射することにより、２光子吸収材料に２光子吸収を誘起することができる。この他、その材料の吸収波長帯以外の波長の光を照射しつつ吸収波長帯のレーザ光を集光照射して、２光子吸収材料に２光子吸収を誘起させる方法もある。この場合、吸収波長帯以外の波長の光によって２光子吸収材料のエネルギー準位が上昇する。このため、吸収波長帯のレーザ光の強度レベルをある程度抑えても２光子吸収が生じる。

本実施例では、記録時に記録用のレーザ光（以下、「記録光」という）が超短パルス且つ高強度にて記録材料層１２に集光照射されて記録が行われる。このとき、サーボ用のレーザ光（以下、「サーボ光」という）が同時に照射される。また、再生時には、再生用のレーザ光（以下、「再生光」という）が記録材料層１２に集光照射され、同時に、サーボ光が照射される。よって、記録材料層１２には、記録光の波長帯の光を吸収し易く、且つ、再生光とサーボ光の波長帯を光を吸収し難い２光子吸収材料が用いられる。

記録材料層１２のための材料として、たとえば、ジアリールエテン系またはスピロピラン系の材料を用いることができる。この他、フォトポリマー、フォトリクラクティブ結晶、蛍光色素、ＺｎＳ、ＺｎＯを含む蛍光材料などを用いることもできる。

記録材料層１２は、所定の厚みを有し、且つ、未記録状態において屈折率が略一様となっている。未記録状態において、記録材料層１２中に屈折率の境界は存在せず、つまり、記録材料層１２中には情報記録用のレイヤーは存在していない。後述の如く記録が行われることによって初めて、記録材料層１２中の、厚み方向の所定の位置に、レイヤーが構成される。

図２に、光ピックアップ装置の光学系の構成を示す。なお、同図（ａ）は、対物レンズ１０９を除く光学系の平面図、同図（ｂ）は、立ち上げミラー１０８と対物レンズ１０９の部分の側面図である。

図において、半導体レーザ１０１は、波長６３５ｎｍのサーボ光を出射する。コリメートレンズ１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたサーボ光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３は、コリメートレンズ１０２側から入射するサーボ光を略全透過し、１／４波長板１０４側から入射するサーボ光を略全反射する。

１／４波長板１０４は、ＰＢＳ１０３側から入射するサーボ光を円偏光に変換するとともに、エキスパンダ１０５側から入射するサーボ光を、ＰＢＳ１０３側から入射するサーボ光の偏光方向に垂直な偏光方向に変換する。よって、１／４波長板１０４側からＰＢＳ１０３に入射するサーボ光は、ＰＢＳ１０３により略全反射され、光検出器１１１へと導かれる。

エキスパンダ１０５は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１０６によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１０６は、モータおよびリードスクリュー等を備え、サーボ光の収差を補正するためのサーボ信号に応じて駆動される。

エキスパンダ１０５を透過したサーボ光は、ダイクロイックミラー１０７によって反射され、立ち上げミラー１０８に入射する。立ち上げミラー１０８は、ダイクロイックミラー１０７側から入射されたサーボ光を対物レンズ１０９に向けて反射する。反射されたサーボ光は、対物レンズ１０９によって収束され、光ディスク１０に照射される。

光ディスク１０に照射されたサーボ光は、光ディスク１０中の反射層１３によって反射される。反射されたサーボ光は、上記光路を逆行した後、ＰＢＳ１０３によって反射され、アナモレンズ１１０に入射する。アナモレンズ１１０は、入射されたサーボ光に非点収差を導入する。光検出器１１１は、サーボ光を受光して検出信号を出力する。

光検出器１１１には、サーボ光を受光する４分割センサが配されている。４分割センサから出力される信号から非点収差法によりフォーカスエラー信号が生成され、また、４分割センサから出力される信号から１ビームプッシュプル法によりトラッキングエラー信号が生成される。トラッキングエラー信号は、反射層１３のグルーブに対するサーボ光の位置づれを表す信号である。

光検出器１１１は、アクチュエータ１１２によって、受光面に垂直な方向に変位される。アクチュエータ１１２は、モータおよびリードスクリュー等を備え、後述の如く、制御信号に応じて駆動される。

フェムト秒レーザ１１３は、波長７８０ｎｍの記録光を出射する。フェムト秒レーザ１１３は、超短パルス且つ高強度の記録光を出射するよう駆動される。フェムト秒レーザ１１３から出射された記録光は、コリメートレンズ１１４によって平行光とされた後、ダイクロイックミラー１１５によって反射され、エキスパンダ１１６に入射される。エキスパンダ１１６は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１１７によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１１７は、モータおよびリードスクリュー等を備え、記録光の収差を補正するためのサーボ信号に応じて駆動される。なお、再生の際には、再生光の収差を補正するためのサーボ信号に応じて、アクチュエータ１１７が駆動される。

エキスパンダ１１６を透過した記録光は、ダイクロイックミラー１０７を透過した後、立ち上げミラー１０８によって反射される。その後、記録光は、対物レンズ１０９によって、光ディスク１０の記録材料層１２中に収束される。しかして、超短パルス且つ高強度の記録光が記録材料層１２中に集光され、記録材料層１２に対する記録が行われる。

半導体レーザ１１８は、波長４５０ｎｍの再生光を出射する。コリメートレンズ１１９は、半導体レーザ１１８から出射された再生光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２０は、コリメートレンズ１１９側から入射する再生光を略全反射し、１／４波長板１２１側から入射する再生光を略全透過する。

１／４波長板１２１は、ＰＢＳ１２０側から入射される再生光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックミラー１１５側から入射する再生光を、ＰＢＳ１２０側から入射する再生光の偏光方向に垂直な偏光方向に変換する。よって、１／４波長板１２１側からＰＢＳ１２０に入射する再生光は、ＰＢＳ１２０を略全透過し、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）１２４へと導かれる。

１／４波長板１２１を透過した再生光は、ダイクロイックミラー１１５を透過し、エキスパンダ１１６に入射する。上記の如く、エキスパンダ１１６は、再生光の収差を補正するよう駆動される。

エキスパンダ１１６を透過した再生光は、ダイクロイックミラー１０７を透過した後、立ち上げミラー１０８によって反射される。反射された再生光は、対物レンズ１０９によって収束され、光ディスク１０に照射される。このとき、再生光は、後述の如く、対物レンズ１０９が駆動制御されることにより、記録材料層１２中の所定のレイヤーに収束され、当該レイヤーに保持された記録マークによって変調される。その後、再生光は、反射層１３によって反射され、上記光路を逆行し、ＰＢＳ１２０を透過する。

ＰＢＳ１２０を透過した再生光は、集光レンズ１２２によって集光され、ピンホール板１２３へと導かれる。ピンホール板１２３は、微小なピンホールを有し、このピンホールが再生光の集光点に位置するよう配置されている。したがって、再生光は大半がピンホールを通過してＡＰＤ１２４へと導かれる。なお、再生対象以外のレイヤーから反射された再生光（迷光）は、その大半がピンホールを通過せず、ピンホール板１２３によって遮光される。

ＡＰＤ１２４は、ピンホール板１２３を通過した再生光を受光して再生信号を出力する。なお、ＡＰＤ１２４は、微小な光量変化を検出可能な光検出器である。

対物レンズ１０９は、ホルダ１３１に装着されている。ここで、ホルダ１３１は、対物レンズアクチュエータ１３２によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。対物レンズアクチュエータ１３２は、従来周知のコイルと磁気回路から構成され、このうちコイルがホルダ１３１に装着されている。

対物レンズアクチュエータ１３２にサーボ信号が供給されることにより、対物レンズ１０９が、ホルダ１３１と一体的に、フォーカス方向およびトラッキング方向に変位される。これにより、記録光および再生光が所定のレイヤーに収束される。なお、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号は、上記の如く、サーボ光を受光する光検出器１１１からの出力信号をもとに生成される。また、光検出器１１１を受光面に垂直な方向の所定の位置に設定することにより、記録光と再生光が、記録材料層１２中の所定の深さ位置、すなわち、記録／再生対象のレイヤーの位置にフォーカスされる。

図３は、レイヤーに対するフォーカス調整動作を説明する図である。なお、同図には、便宜上、ＰＢＳ１０３、対物レンズ１０９、アナモレンズ１１０および光検出器１１１のみを図示し、その他の光学素子を図示省略している。

同図（ａ）を参照して、サーボ光は、平行光の状態でＰＢＳ１０３に入射し、対物レンズ１０９によって集光される。このとき、光検出器１１１が位置Ｐｍに位置付けられていると、反射層１３にて反射されたサーボ光（図中、破線で示す）は、対物レンズ１０９と光ディスク１０との間の距離（ワーキングディスタンス）がＷＤ１のときに、光検出器１１１の４分割センサ１１１ａ上で真円となる。同図（ａ）右下のＳ０は、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスがＷＤ１のときの４分割センサ１１１ａ上におけるサーボ光のビームスポットを示している。ワーキングディスタンスがＷＤ１である場合、サーボ光の収束点Ｆｐは、記録材料層１２中の深さ位置Ｌｍに位置付けられる。つまり、光検出器１１１を位置Ｐｍに位置付けて、非点収差法によるフォーカス引き込みを行えば、ワーキングディスタンスがＷＤ１となり、サーボ光の収束点Ｆｐが深さ位置Ｌｍに引き込まれる。

次に、この状態から、同図（ｂ）のように、光検出器１１１の位置を位置Ｐｎに変化させると、４分割センサ１１１ａ上におけるサーボ光のビーム形状は、たとえば、同図（ｂ）右下のＳ１に示す状態となる。この状態にて、フォーカス引き込みを行うと、４分割センサ１１１ａ上のビームスポットがＳ２の状態（真円）となるよう、対物レンズ１０９が光ディスク１０から離れる位置に変位され、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスがＷＤ２に変化する。このとき、サーボ光の収束位置Ｆｐは、記録材料層１２中の深さ位置Ｌｎの位置に位置付けられる。こうして、サーボ光の収束点Ｆｐが深さ位置Ｌｎに引き込まれる。

以上のように、サーボ光の収束点Ｆｐは、光検出器１１１の位置を変化させてフォーカス引き込みを行うことにより、記録材料層１２中の任意の深さ位置に引き込むことができる。つまり、光検出器１１１の位置を制御することにより、サーボ光の引き込み位置を制御することができる。

ただし、色収差によって、サーボ光の収束点と記録光および再生光の収束点は一致せず、対物レンズ１０９の光軸方向に一定距離だけずれることとなる。かかる収束点のずれは、対物レンズ１０９に対する開口数（ＮＡ）がサーボ光と記録光および再生光との間で相違する場合にも生じる。このため、記録光および再生光の収束点を所望のレイヤーに位置付けようとすると、サーボ光の収束点を、当該レイヤーから対物レンズ１０９の光軸方向にずれた位置に位置付ける必要がある。

このように、光検出器１１１の位置は、サーボ光の収束点ではなく、記録光と再生光の収束点が所望のレイヤーに引き込まれるよう調整される必要がある。したがって、記録／再生動作時には、サーボ光の収束点が記録／再生対象のレイヤーから対物レンズ１０９の光軸方向にずれた位置に引き込まれるような位置に光検出器１１１を位置付けて、対物レンズ１０９に対するフォーカス引き込み動作が行われる。

図４は、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスＷＤを変化させたときのエキスパンダ１１６のレンズ間距離ＬＤ（収差補正のための最適距離）を再生光についてシミュレーションしたものである。なお、ここでは、光ディスク１０に基板１１が配されておらず、再生光が直接記録材料層１２に入射することが想定されている。記録材料層１２の厚みは０．３４ｍｍとしている。また、便宜上、エキスパンダ１１６と対物レンズ１０９の間には他の光学素子が存在しないものとしてシミュレーションが行われている。

同図（ａ）〜（ｃ）に付記したシミュレーション結果から分かるとおり、収差を抑制しつつ、光ディスク１０の入射面から所定の深さ位置に再生光を収束させるためには、エキスパンダ１１６のレンズ間距離ＬＤと対物レンズ１０９のワーキングディスタンスＷＤの両方を、適宜、所定の値に調整する必要がある。また、ここでは、再生光について検討したが、記録光の場合も、エキスパンダ１１６のレンズ間距離を適宜調整する必要があり、また、サーボ光の場合も、エキスパンダ１０５のレンズ間距離を適宜調整する必要がある。したがって、光検出器１１１の位置は、記録／再生対象のレイヤーに記録光および再生光を収束させるときのエキスパンダ１１６、１０５のレンズ間距離と対物レンズ１０９のワーキングディスタンスの最適値を決定した上で、そのときにアナモレンズ１１０によって集光されるビームのスポット形状が真円となる位置に位置づける必要がある。

図５は、光ディスク装置の要部構成を示す図である。図示の如く、光ディスク装置は、レーザ駆動回路２０１と、光ピックアップ装置２０２と、信号増幅回路２０３と、再生回路２０４と、サーボ回路２０５を備えている。

光ピックアップ装置２０２は、図２に示す光学系を備えている。レーザ駆動回路２０１は、光ピックアップ装置２０２内に配された半導体レーザ１０１、１１８およびフェムト秒レーザ１１３をコントローラ２０６からの指令に応じて駆動する。すなわち、記録動作時においてレーザ駆動回路２０１は、記録信号に応じて変調された超短パルス且つ高強度の記録光を出射するようフェムト秒レーザ１１３を駆動するとともに、所定パワーのサーボ光を出射するよう半導体レーザ１０１を駆動する。また、再生動作時においてレーザ駆動回路２０１は、所定パワーの再生光とサーボ光をそれぞれ出射するよう半導体レーザ１１８、１０１を駆動する。

信号増幅回路２０３は、光ピックアップ装置２０２内に配された光検出器１１１（４分割センサ１１１ａ）からの出力信号を演算処理してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成し、これらをサーボ回路２０５に出力する。また、信号増幅回路２０３は、光ピックアップ装置２０２内に配されたＡＰＤ１２４からの出力信号を増幅して再生ＲＦ信号を生成し、これを再生回路２０４とサーボ回路２０５に出力する。再生回路２０４は、入力された再生ＲＦ信号を復調・再生して再生データを生成し、これを後段回路（図示せず）に出力する。

サーボ回路２０５は、信号増幅回路２０３から入力されたフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号をもとにフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成し、これらを、対物レンズアクチュエータ１３２に供給する。

また、サーボ回路２０５は、コントローラ２０６からの指令に応じて、後述の如く、記録／再生対象レイヤーに対する記録光および再生光のフォーカス引き込みを行う。

なお、サーボ回路２０５には、光検出器１１１の位置を設定するためのＰＤテーブル２０５ａと、エキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離を設定するためのレンズテーブル２０５ｂが保持されている。ＰＤテーブル２０５ａとレンズテーブル２０５ｂには、記録用のテーブルと再生用のテーブルが含まれている。記録用のテーブルには、収差を抑制しつつ記録光を各レイヤーにフォーカスさせる際の光検出器１１１の位置とエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離が、各レイヤーに対応付けて記述されている。また、再生用のテーブルには、収差を抑制しつつ再生光を各レイヤーにフォーカスさせる際の光検出器１１１の位置とエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離が、各レイヤーに対応付けて記述されている。

次に、図６（ａ）を参照して記録時の制御動作について説明する。

レイヤーＮ（レーザ光の入射面側からＮ番目のレイヤー）に記録を行う場合、コントローラ２０６は、記録対象レイヤーがレイヤーＮであることを示すコマンドをサーボ回路２０５に出力する（Ｓ１０１）。これを受けて、サーボ回路２０５は、ＰＤテーブル２０５ａ中の記録用テーブルから、レイヤーＮに対応する光検出器１１１の位置Ｐｒ−ｎを取得し（Ｓ１０２）、さらに、レンズテーブル２０５ｂ中の記録用テーブルから、レイヤーＮに対応するエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離Ｅｒ−ｎ１、Ｅｒ−ｎ２を取得する（Ｓ１０３）。そして、サーボ回路２０５は、アクチュエータ１１２を駆動して光検出器１１１を位置Ｐｒ−ｎに設定し（Ｓ１０４）、さらに、アクチュエータ１０６、１１７を駆動してエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離をそれぞれＥｒ−ｎ１、Ｅｒ−ｎ２に設定する（Ｓ１０５）。

しかる後、コントローラ２０６は、光ディスク１０を回転させた状態で、レーザ駆動回路２０１にサーボ光を発光させ、併せて、サーボ回路２０５にフォーカスサーチを実行させる（Ｓ１０６）。これにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスが、レイヤーＮに対する記録に適した距離に設定される。こうしてフォーカス引き込みが完了すると、サーボ回路２０５は、フォーカスサーボをＯＮとして、記録開始位置に光ピックアップ装置２０２をアクセスさせ、さらに、トラッキングサーボをＯＮとする（Ｓ１０７）。

しかして、サーボ光が記録開始位置のグルーブを追従するようになると、コントローラ２０６は、レーザ駆動回路２０１に記録動作を開始させる。これにより、レーザ駆動回路２０１は、記録信号に応じて変調された超短パルス且つ高強度の記録光をフェムト秒レーザ１１３に発光させる。これにより、超短パルス且つ高強度の記録光がレイヤーＮに集光され、レイヤーＮに対する記録が行われる（Ｓ１０８）。

次に、図６（ｂ）を参照して再生時の制御動作について説明する。

レイヤーＭ（レーザ光の入射面側からＭ番目のレイヤー）に対して再生を行う場合、コントローラ２０６は、再生対象レイヤーがレイヤーＭであることを示すコマンドをサーボ回路２０５に出力する（Ｓ２０１）。これを受けて、サーボ回路２０５は、ＰＤテーブル２０５ａ中の再生用テーブルから、レイヤーＭに対応する光検出器１１１の位置Ｐｐ−ｍを取得し（Ｓ２０２）、さらに、レンズテーブル２０５ｂ中の再生用テーブルから、レイヤーＭに対応するエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離Ｅｐ−ｍ１、Ｅｐ−ｍ２を取得する（Ｓ２０３）。そして、サーボ回路２０５は、アクチュエータ１１２を駆動して光検出器１１１を位置Ｐｐ−ｍに設定し（Ｓ２０４）、さらに、アクチュエータ１０６、１１７を駆動してエキスパンダ１０５、１１６のレンズ間距離をそれぞれＥｐ−ｍ１、Ｅｐ−ｍ２に設定する（Ｓ２０５）。

しかる後、コントローラ２０６は、光ディスク１０を回転させた状態で、レーザ駆動回路２０１にサーボ光を発光させ、併せて、サーボ回路２０５にフォーカスサーチを実行させる（Ｓ２０６）。これにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスが、レイヤーＭに対する再生に適した距離に設定される。こうしてフォーカス引き込みが完了すると、サーボ回路２０５は、フォーカスサーボをＯＮとして、再生開始位置に光ピックアップ装置２０２をアクセスさせ、さらに、トラッキングサーボをＯＮとする（Ｓ２０７）。

しかして、サーボ光が再生開始位置のグルーブを追従するようになると、コントローラ２０６は、レーザ駆動回路２０１に再生光を発光させ、再生試行を行う（Ｓ２０８）。かかる再生試行において、サーボ回路２０５は、信号増幅回路２０３から入力される再生ＲＦ信号（ＡＰＤ１２４からの出力信号）をモニタし、再生ＲＦ信号が最良となるよう光検出器１１１の位置を微調整する（Ｓ２０９）。

具体的には、光検出器１１１を受光面に垂直な方向に微動し、そのときの再生ＲＦ信号の状態をモニタする。このとき、フォーカスサーボがＯＮ状態にあるため、光検出器１１１を微動すると、これに応じて対物レンズ１０９のワーキングディスタンスが変化し、再生光のフォーカス位置が光軸方向に微動される。そして、再生ＲＦ信号が最良となる位置に光検出器１１１を位置付ける。

しかして、光検出器１１１の位置が微調整された後、サーボ回路２０５は、引き続き信号増幅回路２０３から入力される再生ＲＦ信号をモニタし、再生ＲＦ信号が最良となるようエキスパンダ１１６のレンズ間距離を微調整する（Ｓ２１０）。こうして、エキスパンダレンズ１１６のレンズ間距離の微調整が完了すると、コントローラ２０６は、再生試行を終了し、再び、再生開始位置に光ピックアップ装置２０２をアクセスさせて、再生動作を実行する（Ｓ２１１）。

以上、本実施例によれば、各レイヤーに半透過膜のないバルク型の光ディスクにおいても、光検出器１１１を受光面に垂直な方向に変位させることにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスを適正化することができ、記録光および再生光を所望のレイヤーに円滑にフォーカスさせることができる。また、かかるフォーカス引き込みを、光検出器１１１を変位させるといった簡単な構成の追加によって達成することができ、構成の簡素化を図ることができる。このように、本実施例によれば、簡単な構成により円滑に記録光および再生光を所望のレイヤーにフォーカス合わせすることができる。

＜実施例２＞
図７は、実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図である。本実施例では、再生光がサーボ光を兼ねている。よって、本実施例では、図２の構成に比べ、サーボ光用の光学系が省略されている。なお、立ち上げミラー１０８以降の構成は、図２の構成と同様である。

半導体レーザ１４１は、波長４５０ｎｍのレーザ光を出射する。コリメートレンズ１４２は、半導体レーザ１４１から出射された再生光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４３は、コリメートレンズ１４２側から入射する再生光を略全反射し、１／４波長板１４４側から入射する再生光を略全透過する。

１／４波長板１４４は、ＰＢＳ１４３側から入射される再生光を円偏光に変換するとともに、エキスパンダ１４５側から入射する再生光を、ＰＢＳ１４３側から入射する再生光の偏光方向に垂直な偏光方向に変換する。よって、１／４波長板１４４側からＰＢＳ１４３に入射する再生光は、ＰＢＳ１４３を略全透過し、ビームスプリッタ１４８へと導かれる。

１／４波長板１４４を透過した再生光は、エキスパンダ１４５に入射する。エキスパンダ１４５は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１４６によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１４６は、モータおよびリードスクリュー等を備え、再生光の収差を補正するためのサーボ信号に応じて駆動される。

エキスパンダ１４５を透過した再生光は、ダイクロイックミラー１４７を透過した後、立ち上げミラー１０８によって反射される。反射された再生光は、対物レンズ１０９によって収束され、光ディスク１０に照射される。

このとき、再生光は、上記と同様、光検出器１５３の位置を調整して対物レンズ１０９のワーキングディスタンスを適正化することにより、記録材料層１２中の所定のレイヤーに収束され、当該レイヤーに保持された記録マークによって変調される。その後、再生光は、反射層１３によって反射され、上記光路を逆行し、ＰＢＳ１４３を透過する。

ＰＢＳ１４３を透過した再生光は、ビームスプリッタ１４８によって２つの光に分離される。このうち一方は、再生光として集光レンズ１４９に入射され、ピンホール板１５０を通過してＡＰＤ１５１に入射される。ビームスプリッタ１４８によって分離された他の光は、サーボ光としてアナモレンズ１５２に入射され、非点収差が導入された後、光検出器１５３に入射される。光検出器１５３は、上記実施例１と同様、アクチュエータ１５４によって受光面に垂直な方向に変位される。また、光検出器１５３は、上記実施例１と同様、４分割センサが配されている。

フェムト秒レーザ１５５は、波長７８０ｎｍの記録光を出射する。上記実施例１と同様、フェムト秒レーザ１５５は、超短パルス且つ高強度の記録光を出射するよう駆動される。フェムト秒レーザ１５５から出射された記録光は、コリメートレンズ１５６によって平行光とされた後、エキスパンダ１５７に入射される。エキスパンダ１５７は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１５８によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１５８は、モータおよびリードスクリュー等を備え、記録光の収差を補正するためのサーボ信号に応じて駆動される。

エキスパンダ１５７を透過した記録光は、ダイクロイックミラー１４７にて反射された後、さらに、立ち上げミラー１０８によって反射される。その後、記録光は、対物レンズ１０９によって、光ディスク１０の記録材料層１２中に収束される。しかして、超短パルス且つ高強度の記録光が記録材料層１２中に集光され、記録材料層１２に対する記録が行われる。

本実施例における記録時の制御動作は、上記実施例１と略同様である。すなわち、レイヤーＮに記録を行う場合、レイヤーＮに対応する位置に光検出器１５３が位置付けられ、さらに、エキスパンダ１４５、１５７のレンズ間距離が、それぞれ、レイヤーＮに対応するレンズ間距離に設定される。その後、半導体レーザ１４１から、対物レンズ１０９のフォーカス引き込みのために再生光が発光され、フォーカス引き込み動作が行われる。これにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスがレイヤーＮに対する記録に適した距離に引き込まれる。しかる後、フォーカスサーボとトラッキングサーボがＯＮとされ、フェムト秒レーザ１５５から、記録信号によって変調された超短パルス且つ高強度の記録光が出射される。こうして、超短パルス且つ高強度の記録光がレイヤーＮに集光され、レイヤーＮに対する記録が行われる。

本実施例における再生時の制御動作は、以下のように行われる。すなわち、レイヤーＭに対して再生を行う場合、レイヤーＭに対応する位置に光検出器１５３が位置付けられ、さらに、エキスパンダ１４５のレンズ間距離が、レイヤーＭに対応するレンズ間距離に設定される。その後、半導体レーザ１４１から再生光が発光され、フォーカス引き込み動作が行われる。これにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスがレイヤーＭに対する再生に適した距離に引き込まれる。しかる後、フォーカスサーボとトラッキングサーボがＯＮとされ、当該レイヤーＭに対する再生試行が行われる。かかる再生試行の際に、上記図６（ｂ）のＳ２０９，２１０と同様、再生ＲＦ信号がモニタされ、光検出器１５３の位置とエキスパンダ１４５のレンズ間距離が微調整される。しかる後、光ピックアップ装置２０２が再生開始位置にアクセスされ、再生が開始される。

本実施例によれば、サーボ光用の光学系を省略できるため、上記実施例１に比べて構成の簡素化を図ることができる。

＜実施例３＞
上記実施例２では、記録光用の光学系が別に配されたが、記録材料層１２の感度が十分に高まり、半導体レーザからのレーザ光によっても記録可能となった場合には、図８に示すように、記録用の光学系を省略し、一つの半導体レーザ１４１からのレーザ光を、記録用、再生用およびサーボ用に用いる構成とすることもできる。

同図の構成において、レイヤーＮに記録を行う場合、レイヤーＮに対応する位置に光検出器１５３が位置付けられ、さらに、エキスパンダ１４５のレンズ間距離が、レイヤーＮに対応するレンズ間距離に設定される。その後、半導体レーザ１４１から、対物レンズ１０９のフォーカス引き込みのために低レベルのレーザ光が発光され、フォーカス引き込み動作が行われる。これにより、対物レンズ１０９のワーキングディスタンスがレイヤーＮに対する記録に適した距離に引き込まれる。しかる後、フォーカスサーボとトラッキングサーボがＯＮとされ、レーザ光の出射パワーが記録信号に応じてパルス状に高められる。こうして、高強度のパルス光がレイヤーＮに集光され、レイヤーＮに対する記録が行われる。

レイヤーＭに対して再生を行う場合の制御動作は、上記実施例２の場合と同様である。この場合、半導体レーザ１４１からは、記録材料層１２に対する書込みが起こらない程度に低レベルのレーザ光が出射される。

本実施例によれば、サーボ光用の光学系の他、さらに、記録光用の光学系を省略できるため、上記実施例１、２に比べて構成の簡素化を図ることができる。なお、記録材料層１２の感度が十分に高まっていない場合には、記録時の光ディスク１０の回転速度を低くして、記録対象レイヤーに対するレーザ光の照射時間を長くする等の制御が必要となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、記録光、再生光およびサーボ光の波長は、記録材料層１２の吸収波長帯との関係から決まるものであり、記録材料層１２の材料として何を用いるかに応じて適宜変更され得る。また、上記では、記録媒体として光ディスクを用いたが、光メモリカード等を記録媒体として用いることもできる。さらに、上記では、収差補正手段としてエキスパンダを用いたが、これに替えて、制御信号に応じて動的にレンズ作用を調節可能な液晶レンズ等を用いることもできる。また、上記では、対物レンズをフォーカス調整するための手法として非点収差法を用いたが、これ以外の手法を用いることもできる。さらに、光検出器を変位させるための構成として、Ｚ軸ステージや圧電素子等を用いることもできる。

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施例１に係る光ディスクの構造を示す図 実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施例１に係るフォーカス引き込み方法を説明する図 実施例１に係る光検出器の位置調整方法を説明する図 実施例１に係る光ディスク装置の要部構成を示す図 実施例１に係る記録時および再生時の制御動作を示すフローチャート 実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施例３に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図

符号の説明

１０ 光ディスク
１０１ 半導体レーザ
１０５ エキスパンダ
１０６ アクチュエータ
１０９ 対物レンズ
１１０ アナモレンズ
１１１ 光検出器
１１２ アクチュエータ
１３１ ホルダ
１３２ 対物レンズアクチュエータ
１４１ 半導体レーザ
１５３ 光検出器
１５４ アクチュエータ
２０５ サーボ回路
２０６ コントローラ

Claims (5)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、
   前記対物レンズを少なくともフォーカス方向に駆動する対物レンズ駆動機構と、
   前記記録媒体によって反射され前記対物レンズを再び透過した前記レーザ光を受光するとともに少なくともフォーカスエラー信号を生成するためのセンサパターンを有する光検出器と、
   制御信号に応じて前記光検出器を受光面に垂直な方向に変位させる変位手段と、
   を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置と、
   前記光ピックアップ装置を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記光検出器からの出力をもとに生成されたフォーカスエラー信号に基づいて前記対物レンズ駆動機構を制御するとともに、前記変位手段を制御して、前記記録媒体中に設定される複数の記録レイヤーのうち記録または再生の対象とされる記録レイヤーに対応する位置に前記光検出器を位置付ける、
   ことを特徴とする光メモリドライブ装置。
3. 請求項２に記載の光メモリドライブ装置において、
   前記制御回路は、前記記録レイヤーと前記光検出器の位置に関する情報とを対応付けた第１のテーブルを有し、当該第１のテーブルに基づいて前記変位手段を制御する、
   ことを特徴とする光メモリドライブ装置。
4. 請求項２または３に記載の光メモリドライブ装置において、
   前記光ピックアップ装置は、前記レーザ光の収差を補正する収差補正手段を備え、
   前記制御回路は、記録または再生の対象とされる前記記録レイヤーに対応する駆動状態となるよう前記収差補正手段を制御する、
   ことを特徴とする光メモリドライブ装置。
5. 請求項４に記載の光メモリドライブ装置において、
   前記制御回路は、前記記録レイヤーと前記収差補正手段の駆動状態に関する情報とを対応付けた第２のテーブルを有し、当該第２のテーブルに基づいて、前記収差補正手段を制御する、
   ことを特徴とする光メモリドライブ装置。
   

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