JP4003161B2 - 光ヘッド、記録再生装置、及び光結合効率可変素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して各種情報の記録再生を行なう記録再生装置、及びこの記録再生装置等の各種光学機器に設けられる光ヘッド、さらにその光ヘッド等の各種光学機器に設けられる光結合効率可変素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスクに代表される光記録媒体には、信号情報を表す凹凸（ビット）が予め形成されており、再生専用として用いられるもの、あるいは、溝構造に沿って相変化、光磁気記録等を用いて記録と再生の両方が可能なもの等が提供されている。
このうち記録と再生の両方が可能なタイプの光ディスクを用いた光ディスク装置等の記録再生装置の光ヘッドには、一般に最大出射光量（光出力最大定格）が比較的大きい半導体レーザ光源が用いられるのが通常である。それは、以下のような理由による。
【０００３】
（１）半導体レーザは、一般的に出力が小さい場合には安定な発振が得にくく、そのためレーザノイズが大きくなってしまう。したがって、信号再生時のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）を確保するためには、レーザの光出力をある程度以上の値に設定する必要がある。通常は、２〜５ｍＷ程度である。
（２）一方、記録可能な光記録媒体では、媒体上に集光される光スポットによる記録層の熱上昇等を用いて記録することが通常行なわれており、この場合、記録パワーの条件としては、再生時のレーザパワーによって記録層が劣化せず、かつ、記録時には安定的な記録を行なえる範囲が必要となる。
【０００４】
そして、この条件を満たそうとすると、再生時と記録時とで、ある程度、出力に差を付ける必要がある。そこで通常は、記録最大パワー／再生最大パワー＝５〜２０程度の差を設けている。
さらに、標準速度よりも高速で記録する場合等では、より大きな出力比が必要となる。
これら２つの理由によって記録再生に対応する光ヘッドに用いられる光源の光出力最大定格は、通常は２０〜５０ｍＷ程度であり、また、標準速度の８倍程度の高速で記録するＣＤ−Ｒ／ＲＷ等では１００ｍＷ程度にもなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光出力最大定格の大きい光源は、その実現が非常に困難になるばかりでなく、光源の消費電力が大きくなってしまう等の問題点がある。
そこで逆に、光出力最大定格を小さめにして使用しようとすると、今度は再生時のレーザノイズが大きくなってしまい、良好な再生特性が得られなくなる。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、記録時と再生時における光源の出力パワー比を小さくしても、再生時のレーザノイズを十分小さくでき、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いても、良好な記録、再生特性を得ることができる光ヘッド、記録再生装置、及び光結合効率可変素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設け、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の記録再生装置は、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
また本発明の記録再生装置は、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明の光結合効率可変素子は、光記録媒体に対する信号の記録と再生を行なう装置における光記録媒体と光源との間に配置され、前記光源から出射する光ビームの総光量と光記録媒体上に集光する光量との比率である光結合効率を変化させる光結合効率可変素子であって、前記光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ヘッドでは、光源と光分離手段との間に、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設けた。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１１】
また本発明の記録再生装置では、その光ヘッドに光源と光分離手段との間に、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設けた。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１２】
さらに本発明の光結合効率可変素子では、光記録媒体を用いた記録再生装置の光記録媒体と光源との間で、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させる。
したがって、この光結合効率可変素子における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ヘッド、記録再生装置、及び光結合効率可変素子の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態における光結合効率可変素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す光ディスク記録再生装置は、以下に説明する光結合効率可変素子及び光ヘッドを搭載することが可能な記録再生装置の一例である。
図１において、この記録再生装置１０１は、光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。
ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
【００１５】
また、光ディスク１０２としては、光変調記録を用いた記録再生ディスクである、「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」等や、各種光磁気記録媒体である「ＧＩＧＡＭＯ」「ｉＤ」、また、現在開発中である４０５ｎｍ付近の短波長光源を用いた高密度光ディスクである「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等を用いると効果的である。もちろん、再生専用のＰｉｔディスクの再生も可能な構成とすることができる。
【００１６】
信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変調およびＥＣＣブロック１０８の指令に従って、回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により光ディスク１０２に対する記録、再生が行われる。
また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の信号記録面からの反射光束に基づいて、後述するような各種の光ビームを検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００１７】
プリアンプ部１２０は、各光ビームに対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９、信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
これにより、復調された記録信号は、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インタフェース１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができるようになっている。
【００１８】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。
上記光ヘッド１０４には、例えば光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで、移動させるための送りモータ１０５が接続されている。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００１９】
また、サーボ制御回路１０９は、本発明に係る光ヘッド１０４内の光結合効率可変素子を動作させ、光ヘッド１０４における光結合効率を記録モード時と再生モード時とで光結合効率、すなわち、レーザ光源から出射する光ビームの総光量と光ディスク１０２上に集光する光量との比率を制御する。
また、レーザ制御部１２１は、光ヘッド１０４におけるレーザ光源を制御するものであり、特に本例ではレーザ光源の出力パワーを記録モード時と再生モード時とで制御する動作を行なう。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施の形態による光ヘッドの光学系を示す構成図である。
図２において、光ヘッド１０４は、光源２、光結合効率可変素子（光結合効率可変手段）３、ビームスプリッタ（光分離手段）４、対物レンズ（光集光手段）５、フォトセンサ（光検出手段）６を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。
すなわち、この光ヘッド１０４では、上記光源２から出射される光ビームを光結合効率可変素子３に入射し、この光結合効率可変素子３を通過した光ビームをビームスプリッタ４に入射される。
そして、このビームスプリッタ４を通過した光ビームが対物レンズ５によって光ディスク１０２の信号記録層に集光される。
また、光ディスク１０２の記録層で反射した光束は、ビームスプリッタ４で光源からの光ビームと分離され、フォトセンサ６に供給される。このフォトセンサ６で受光した信号に基づいて、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が取り出される。
【００２１】
このような光ヘッド１０４においては、光結合効率可変素子３の作用により、光源２を出射した光強度は、光結合効率可変素子３を通過する時点で適宜可変制御され、特に再生モード時には、光源２の光強度に対して小さい光強度で光ディスク１０２に入射される。
すなわち、信号記録モード時に光源２を出射して光ディスク１０２に導かれる光の光結合効率をＣＥＷ（Coupling Efficiency-Write ）とし、信号再生モード時に光源２を出射して光ディスク１０２に導かれる光の光結合効率をＣＥＲ（Coupling Efficiency-Reed）とした場合、
ＣＥＷ ＞ ＣＥＲ
となるようになされている。
したがって、この光結合効率可変素子３における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源３側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となり、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光ディスクの信号記録層に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００２２】
以下、第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の作用について詳細に説明する。
まず、光結合効率可変素子３を用いない場合の光結合効率をＣＥ０とし、光結合効率可変素子３の通過光比率を信号記録時ではＴＷ、信号再生時ではＴＲとすると、
信号記録時の光結合効率 ＣＥＷ ＝ ＣＥ０×ＴＷ
信号再生時の光結合効率 ＣＥＲ ＝ ＣＥ０×ＴＲ
となる。
【００２３】
また、必要な信号記録面集光量を信号記録時ではＰＷ、信号再生時ではＰＲとすると、必要な光源光の出力（記録時：ＬＤＷ、再生時：ＬＤＲ）は、
信号記録時 ＬＤＷ ＝ ＰＷ／ＣＥＷ ＝ ＰＷ／（ＣＥ０×ＴＷ）
信号再生時 ＬＤＲ ＝ ＰＲ／ＣＥＲ ＝ ＰＲ／（ＣＥ０×ＴＲ）
となる。
次に、光源の光出力に必要なダイナミックレンジＬＤＷ／ＬＤＲは、
ＬＤＷ／ＬＤＲ ＝ （ＰＷ／ＰＲ）×（ＴＲ／ＴＷ）
（光結合効率可変素子３を用いない時は、ＴＲ＝ＴＷの場合と同様）
すなわち、光源の光出力に必要なダイナミックレンジは、光結合効率可変素子３の透過光比率の比の分だけ、変化させることが可能である。
【００２４】
次に、具体的な数値を用いて説明する。
まず、光源として半導体レーザを用いるものとし、レーザ発振が安定になり、十分にレーザノイズが小さくなる光出力が４ｍＷであり、光出力最大定格が３０ｍＷであるとする。
また、光ディスクの特性から要求される信号記録面集光量がＰＷ＝１０ｍＷ、ＰＲ＝１ｍＷであるとする。
この場合、第１の実施の形態による光結合効率可変素子３を用いない場合には、ダイナミックレンジは以下のようになる。
光源の光出力のダイナミックレンジ ＝ ３０ｍＷ／４ｍＷ ＝ ７．５
必要な光出力のダイナミックレンジ ＝ ＬＤＷ／ＬＤＲ ＝ ＰＷ／ＰＲ
＝ １０ｍＷ／１ｍＷ ＝ １０
したがって、この光源のままでは、良好な記録再生が行なえない。
【００２５】
一方、第１の実施の形態による光結合効率可変素子３を用いる場合には、ダイナミックレンジは以下のようになる。
まず、光結合効率可変素子３の通過光比率を、ＴＷ＝１００％、ＴＲ＝５０％とすると、
必要な光出力のダイナミックレンジ ＝ ＬＤＷ／ＬＤＲ
＝ （ＰＷ／ＰＲ）×（ＴＲ／ＴＷ）
＝ （１０ｍＷ／１ｍＷ）×（５０％／１００％）
＝ ５
となり、光源の光出力のダイナミックレンジ以下で実現可能である。
【００２６】
この場合、光学系の設計をＣＥ０＝４０％と設定することにより、
信号記録時の光結合効率 ＣＥＷ ＝ ＣＥ０×ＴＷ ＝ ４０％
信号再生時の光結合効率 ＣＥＲ ＝ ＣＥ０×ＴＲ ＝ ２０％
となる。
また、必要な光源光出力は、
信号記録時 ＬＤＷ ＝ ＰＷ／ＣＥＷ ＝ １０ｍＷ／４０％ ＝ ２５ｍＷ
信号再生時 ＬＤＲ ＝ ＰＲ／ＣＥＲ ＝ １ｍＷ／２０％ ＝ ５ｍＷ
となる。
したがって、光出力最大定格３０ｍＷに対して余裕のある光出力２５ｍＷで記録ができ、十分にレーザノイズが小さくなる光出力４ｍＷに対しても余裕のある光出力５ｍＷで良好な再生が可能となる。
その結果、光源の製造が容易になる。また、特殊な光源を用いなくとも、容易に特性の得られる光ヘッド、記録再生装置が実現できる。
【００２７】
次に、光結合効率可変素子３の具体的な実現手段について説明する。
（第１の実現手段）
第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の第１の実現手段は、「光ビームの透過率または反射率を変化させることが可能な手段」を用いるものである。すなわち、この手段によって光ビームの透過率または反射率を変化させることにより、光結合効率を変化させる。
（第２の実現手段）
第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の第２の実現手段は、「光ビームを少なくとも２つの光路に分岐する光路分岐手段」を用いたものである。すなわち、この光路分岐手段によって、２つの光路の分岐比率を変化させることにより、光結合効率を変化させる。
【００２８】
次に、各実現手段について順に説明する。
図３は、第１の実現手段の第１の具体例を示す説明図であり、光ビームの透過率を変化させることが可能な手段として透過型の液晶素子２１を用いたものである。
この液晶素子２１は、印加電圧を変えることにより、透過率が変化するものである。すなわち、印加電圧の変化によって、液晶素子２１の液晶を駆動し、光の透過率を制御する。この液晶素子２１は、サーボ制御回路１０９に液晶駆動回路を設けて制御する。
【００２９】
図４は、第１の実現手段の第２の具体例を示す説明図であり、光ビームの透過率を変化させることが可能な手段としてフィルタ板２２を用いたものである。
このフィルタ板２２は、スライド変位可能な透明板２２Ａの一部に例えば半透明なフィルタ部２２Ｂを設けたものである。
そして、このフィルタ部２２Ｂの位置をレーザ光の光路上で変位させることにより、透過率を変化させるものである。
すなわち、図４（Ｂ）に示すように、レーザ光の光路上にフィルタ部２２Ｂを配置することにより、透過光量を低減でき、光結合効率を下げることができる。また、図４（Ａ）に示すように、レーザ光の光路上に透明板２２Ａのフィルタ部２２Ｂ以外の部分を配置することで、レーザ光を全て透過でき、通過光量を増大させて、光結合効率を上昇できる。
【００３０】
このフィルタ板２２は、例えば圧電素子等に支持されており、この圧電素子をサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、フィルタ板２２の位置を制御する、あるいは、例えば送りネジやモータによる機構に支持されており、モータをサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、フィルタ板２２の位置を制御する。
なお、本例では第１の実現手段として透過型の構成について説明したが、例えばレーザ光の光路内に反射型の素子を設け、その反射率を変更するような構成を採用することも可能である。
【００３１】
図５は、第２の実現手段の第１の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として波長板３１とビームスプリッタ３２とを設け、波長板３１を光路の周回り方向に回転変位させることにより、ビームスプリッタ３２のビームスプリッタ膜によって光ビームを分岐させるようにしたものである。
図５（Ａ）に示すように、波長板３１の光学軸方向を入射光の偏光方向に一致させた場合には、入射光はビームスプリッタ３２で反射せず、全て光ディスクの方向に透過する。
一方、図５（Ｂ）に示すように、波長板３１の光学軸方向を入射光の偏光方向から一定角度αだけ回転させることにより、入射光の一部をビームスプリッタ３２で反射させ、残りの入射光だけが光ディスクの方向に透過する。
【００３２】
例えばビームスプリッタ膜がＰＳ完全分離膜（Ｔｐ＝１００％、Ｒｓ＝１００％）であり、波長板が半波長板である場合には、回転角αと通過光比率Ｔとの関係は、以下のようになる。
まず、回転角αのとき偏光方向は２α回転する。このときビームスプリッタに入射するＰ偏光の比率（すなわち、通過光比率Ｔ）は、
Ｔ ＝ ｃｏｓ2 ２α ＝ （１＋ｃｏｓ４α）／２
これは、図５（Ｃ）で表される。
したがって、例えば光結合効率を１００％〜５０％で用いたければ、α＝０ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇに切り換えればよい。これにより、偏光方向が４５ｄｅｇ変化し、通過光比率は１００％または５０％に制御できる。
【００３３】
図６は、第２の実現手段の第２の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として液晶素子３３とビームスプリッタ３４とを設け、液晶素子３３を波長板として作用させることにより、ビームスプリッタ３４のビームスプリッタ膜３４Ａによって光ビームを分岐させるようにしたものである。
すなわち、図６（Ａ）に示すように、ラビング方向を２２．５ｄｅｇに設定した液晶素子３３を用い、その位相差を、Ｎを整数、λを波長とすると、Ｎλ〜（Ｎ＋０．５）λまたはＮλ〜（Ｎ−０．５）λと変化させることにより、ビームスプリッタ３４に入射する光の偏光方向が４５ｄｅｇ変化し、通過光比率を１００％〜５０％の範囲で変化させることができる。
また、図６（Ｂ）に示すように、ラビング方向を４５ｄｅｇに設定した液晶素子３３を用い、その位相差を、Ｎを整数、λを波長とすると、Ｎλ〜（Ｎ＋０．２５）λまたはＮλ〜（Ｎ−０．２５）λと変化させることにより、ビームスプリッタ３４に入射する光をＰ偏光から円偏光に変化させることができ、通過光比率を１００％〜５０％の範囲で変化させることができる。
【００３４】
ここで液晶素子によって位相差を発生させる原理について簡単に説明する。
図７（Ａ）（Ｂ）は、液晶素子の断面構造を示す断面図である。また、図７（Ｂ）は印加電圧に対する液晶素子の屈折率の変化を示す説明図であり、図７（Ｂ）は印加電圧に対する位相差の変化を示す説明図である。
液晶素子４０は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、２枚のガラス基板４１、４２の間に液晶分子４９が封止されており、各ガラス基板４１、４２の内面に設けられた配向膜４３、４４によって液晶分子４９が配向されている。
また、各ガラス基板４１、４２と配向膜４３、４４との間には、透明電極膜４５、４６が設けられている。
【００３５】
そして、これら透明電極膜４５、４６の間の印加電圧を変化させることにより、液晶分子４９は、図７（Ａ）に示すように、配向膜４３、４４に対して平行でラビング方向（図中矢線Ａで示す）に沿って配置された状態から、図７（Ｂ）に示すように、配向膜４３、４４に対して垂直に起立した状態に変化する。
ここで、液晶分子４９の配向膜４３、４４に平行で、かつラビング方向に沿った方向の屈折率をＮ１とし、このラビング方向に直交する方向の屈折率をＮ２とすると、印加電圧の変化による液晶分子４９の変位に応じて、ラビング方向に沿った方向の屈折率Ｎ１は、図７（Ｃ）に示すように変化する。なお、ラビング方向に直交する方向の屈折率をＮ２は一定である。
その結果、ラビング方向に沿った方向の入射偏光に生じる位相差は、図７（Ｄ）に示すように変化する。
このような原理を応用して液晶素子を波長板として用いることができ、ビームスプリッタとの組み合わせによって光路分岐手段を実現できる。
なお、図６に示す２つの例は、代表的な例を挙げたものに過ぎず、ラビング方向や位相差の可変範囲は、必要な通過光比率の変化幅に応じて種々設定できるものである。
【００３６】
図８は、第２の実現手段の第３の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として回折格子板３５を用いたものである。
この回折格子板３５は、スライド変位可能な透明板３５Ａの一部に回折格子部３５Ｂを設けたものである。
そして、この回折格子部３５Ｂの位置をレーザ光の光路上で変位させることにより、レーザ光の分岐状態を変化させるものである。
すなわち、図８（Ｂ）に示すように、レーザ光の光路上に回折格子部３５Ｂを配置することにより、レーザ光を分岐させ、光結合効率を下げることができる。また、図８（Ａ）に示すように、レーザ光の光路上に透明板３５Ａの回折格子部３５Ｂ以外の部分を配置することで、レーザ光を分岐させずに透過させ、光結合効率を上昇できる。
【００３７】
この回折格子板３５は、例えば圧電素子等に支持されており、この圧電素子をサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、回折格子板３５の位置を制御する、あるいは、例えば送りネジやモータによる機構に支持されており、モータをサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、回折格子板３５の位置を制御する。
例えば、回折格子部３５Ｂの回折光量比を、１次光：０次光：−１次光＝２５％：５０％：２５％（なお、簡単のため、±２次光以上の高次回折光は考えないこととする）とすると、信号の記録再生に用いる光を、１００〜５０％に変化させることが可能になる。
また、この場合、記録再生に使用しない±１次光をクロストークキャンセル等の別の用途に使用することも可能である。
【００３８】
図９は、第２の実現手段の第４の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として回折格子状に位相差を変化させることができる液晶素子３６を用いたものである。
この液晶素子３６は、例えば図７に示す透明電極膜を複数に分割し、各分割電極に異なる印加電圧を与えることにより、あるいは、ガラス基板の一部を傾斜状に形成し、液晶層の厚みに変化をもたせることにより、格子状に位相差の異なる領域を発生させるように構成し、位相深さの可変な回折格子を実現したものである。
このような液晶素子３６において、回折光量比は位相深さ（位相差の差）によって変化するので、例えば、
記録時 １次光：０次光：−１次光＝ ５％：９０％： ５％
再生時 １次光：０次光：−１次光＝２５％：５０％：２５％
というような使用方法が可能である。
【００３９】
次に、以上のような光ディスク記録再生装置１０１の記録モードと再生モードの切り換え動作について説明する。
図１０は、光ディスク記録再生装置１０１における記録再生系の一部を示す説明図である。
また、図１１は、光ディスク記録再生装置１０１における記録モードと再生モードの切り換え動作に伴うレーザ光の状態を示すタイミングチャートであり、図１１（Ａ）は光ディスク１０２の信号記録面に集光される光量（盤面パワー）、図１１（Ｂ）は光結合効率可変素子３におけるレーザ光の透過率、図１１（Ｃ）はレーザ出射パワーの変化を示している。
【００４０】
まず、図１０において、光ヘッド１０４は、半導体レーザ素子２１２、コリメータレンズ２１３、波長板型液晶素子２１４、ビームスプリッタ２１５、光モニタ２１６、ビームスプリッタ２１８、ＦＡＰＣ（Front Auto Power Control）用検出素子２１９、対物レンズ２２０、コリメータレンズ２２１、マルチレンズ２２２、光検出素子２２３を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。
半導体レーザ素子２１２内の図示しない半導体レーザチップを駆動する電流は、光ヘッド１０４の外部のレーザ制御部１２１から供給される。波長板型液晶素子１１４に対する印加電圧は、サーボ制御部１０９によって制御される。
【００４１】
次に、光ヘッド１０４の光路を簡単に説明する。
光ヘッド１０４は、半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームをコリメータレンズ２１３に入射し、平行な光ビームに変換し、波長板型液晶素子２１４に入射する。
波長板型液晶素子２１４は、印加電圧に基づいて位相差が変化する。波長板型液晶素子２１４を透過した光ビームは、位相差によって偏光の状態が変化された状態で、ビームスプリッタ２１５に入射する。
ビームスプリッタ２１５は、Ｐ偏光を略１００％透過、Ｓ偏光を略１００％反射するようになされており、液晶素子による位相差がちょうどＮ波長（Ｎは整数）であるとき（すなわち、記録モード）には、略１００％の光ビームがビームスプリッタ２１５を透過する。
光モニタ２１６は、ビームスプリッタ２１５で反射されたＳ偏光の光ビームを検出しその検出信号をプリアンプ１２０を介してサーボ制御部１０９に与えるように構成されている。
したがって、サーボ制御部１０９は、光モニタ２１６から入力される検出信号によってＳ偏光の光ビームの有無を検知することにより、波長板型液晶素子２１４の動作、すなわち後述する光結合効率の変化を検知できるようになっている。
【００４２】
一方で、波長板型液晶素子２１４による位相差がＮ波長から半波長だけずれた状態にあるとき（すなわち、再生モード）には、偏光方向が４５度回転し、略５０％の光ビームがビームスプリッタ２１５を透過し、残り略５０％の光ビームは反射する。
ビームスプリッタ２１５を透過した光ビームは、ビームスプリッタ２１８に入射し、ビームスプリッタ２１８では、半導体レーザ素子２１２から出射された光ビームを信号記録面に向かう光量をモニタするためのにＦＡＰＣ用検出素子２１９に入射する光と、実際に対物レンズ２２０を介して信号記録面に向う光とに分離する。
ビームスプリッタ２１８より分離されて透過した半導体レーザ素子２１２からの光ビームは、対物レンズ２２０に入射される。
【００４３】
対物レンズ２２０は、入射光を光ディスクの信号記録面のある一点に収束させて照射する。この対物レンズ２２０は、図１０中の矢線Ｆで示すフォーカス方向及び図１０中の矢線Ｔに示すトラッキング方向に駆動される。
光ディスクの信号記録面からの反射光束は、再び対物レンズ２２０を介してビームスプリッタ２１８に入射され、ビームスプリッタ２１８でその反射率に応じた光量の光ビームが反射分離される。
このビームスプリッタ２１８によって分離された反射光束は、コリメータレンズ２１３で収束光に変換され、マルチレンズ２２２によってフォーカスエラー信号を非点収差法によって得るための非点収差を付与され、光検出素子２２３によって受光され、受光された光スポットによる出力に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、及びＲＦ信号を得る。
【００４４】
次に、記録、再生の切り換え動作について説明する。
まず、再生モード時には、波長板型液晶素子２１４が半波長板として機能するような位相差が発生するように、サーボ制御部１０９によって適正な印加電圧が与えられており、光結合効率可変素子３が５０％に設定されている。
そのため、レーザ出射パワーが５ｍＷとなり、レーザノイズが少なく、良好な再生特性が得られている。
また、再生モードから記録モードに切り換える際には、まず、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、サーボ制御部１０９によって波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧が変更され、波長板型液晶素子２１４の位相差を変化させる。
波長板型液晶素子２１４の応答に伴って、光結合効率可変素子３としての通過率が５０％から１００％に変化し、それにより、レーザ出射パワーは５ｍＷから２．５ｍＷに変化する。
波長板型液晶素子２１４の応答開始後、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、タイミングをはかりながら、レーザ制御部１２１が記録／再生モードの切り換えを行なう。
【００４５】
次に、記録モードから再生モードに切り換える際には、まず、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、レーザ制御部１２１が記録／再生モードの切り換えを行なう。この状態では、レーザ出射パワーは２．５ｍＷと低いため、レーザノイズは増加した状態にある。
レーザ出力が再生パワーに切り換えられた後、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、サーボ制御部１０９によって波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧が変更され、波長板型液晶素子２１４の位相差を変化させる。
波長板型液晶素子２１４の応答にしたがって、光結合効率可変素子３としての通過率が再び１００％から５０％に変化し、それにより、レーザ出射パワーは２．５ｍＷから５ｍＷに変化し、レーザノイズは減少し、良好な再生信号が検出可能になる。
【００４６】
もし仮に、記録再生のモードを切り換える際の手順を上記の手順で行なわなかった場合、以下のような不具合が生じる。
まず、再生モードから記録モードの切り換えでは、光出力が高いまま（光結合効率が小さいまま）、記録動作を始めてしまうため、レーザの光出力最大定格を超える出力を得ようとして、場合によってはレーザが破壊される。
また、記録モードから再生モードの切り換えでは、光出力が低いまま（光結合効率が大きいまま）、再生動作を始めてしまうため、レーザノイズが多く、良好な再生特性が得られない。
そこで、上述した本例の手順を用いて記録／再生モードの切り換え動作を行なうことにより、本発明の目的通り、記録／再生時の出力比が小さくても、再生時のレーザノイズが十分に小さくでき、製造性のよい光源、光出力最大定格の小さめな光源を用いても良好な記録、再生特性を得られる光ヘッド、及びそれを用いた記録再生装置を提供することが可能となる。
【００４７】
上述した第１の実施の形態においては、図１１に説明したように、再生モードから記録モードに切り換える際には、液晶素子２１４の液晶分子の方向の変化が開始してから完了するまでの応答時間（記録準備のための時間）が経過した後、半導体レーザ素子２１２の駆動電流を記録用に切り換えて記録を行なっている。これは半導体レーザ素子２１２の破損を防止する目的のためである。
また、記録モードから再生モードに切り換える際には、半導体レーザ素子２１２の駆動電流を再生用に切り換えた後、液晶素子２１４の液晶分子の方向の変化が開始してから完了するまでの応答時間（再生準備のための時間）が経過した後、再生を行なっている。これは、前記応答時間の間半導体レーザ素子２１２のパワーが低下することによって再生信号に含まれるレーザノイズの影響を防止する目的のためである。
このような記録準備および再生準備の時間は記録および再生を行なうことができない待機時間であり、これら待機時間を短縮することが記録動作および再生動作の高速化を図る上で必要となる。
【００４８】
したがって、以下では、記録動作および再生動作の高速化を図ることができる第２の実施の形態の光ヘッド、記録再生装置および光結合効率可変素子について説明する。
なお、第２の実施の形態においては図１０の構成を流用して説明する。
図１２は第２の実施の形態における波長板型液晶素子２１４の応答に伴う光結合可変素子３としての通過率の変化を示す特性図である。
横軸は波長板型液晶素子２１４に印加される電圧を示し、縦軸はＰ偏光成分の割合すなわち通過率を示す。Ｖｒｅａｄは再生時の印加電圧を示し、Ｖｗｒｉｔｅは記録時の印加電圧を示す（ただし、Ｖｗｒｉｔｅ＞Ｖｒｅａｄ）。
一般的に液晶素子は、印加電圧を低い電圧から高い電圧に変化させたときの応答時間と、印加電圧を高い電圧から低い電圧に変化させたときの応答時間とは異なるのが普通である。
【００４９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態における波長板型液晶素子２１４の応答に伴う光結合可変素子３としての通過率の時間経過に伴う変化を示す特性図である。横軸には時間、縦軸には光結合効率可変手段による光の通過率（以下光結合可変素子の通過率という）をとっている。
図中の記号は以下の通りである。
ＴＷＲ１、ＴＷＲ２：光結合可変素子の通過率が１００％から５０％に遷移するまでに要する第１の応答時間
ＴＲＷ１、ＴＲＷ２：光結合可変素子の通過率が５０％から１００％に遷移するまでに要する第２の応答時間
ｔ０：波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧の変化を開始するタイミング
ｔ１：光結合可変素子の通過率が５０％に遷移したタイミング
ｔ２：光結合可変素子の通過率が１００％に遷移したタイミング
なお、光結合可変素子の通過率５０％はＣＥＲに、光結合可変素子の通過率１００％はＣＷＲに対応している。
【００５０】
図１３（Ａ）は第１の応答時間ＴＷＲ１＞第２の応答時間ＴＲＷ１という関係にある第１の例を示す。
再生モードから記録モードに切り換える際には、半導体レーザ素子２１２の破損などを防止するために、光結合可変素子の通過率が１００％に遷移した後のタイミングｔ２以降で記録動作を開始しなくてはならない点は第１の実施の形態と同様である。この場合、再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ１＝ｔ２−ｔ０＝ＴＲＷ１となり、第２の応答時間ＴＲＷ１と同じとなる。
一方、記録モードから再生モードに切り換える際には、ノイズを防止する目的から光結合可変素子の通過率が５０％に遷移したタイミングｔ２以降で再生動作を開始することが好ましい。しかしながら、ＥＣＣ処理などによってシステム全体で許容されるノイズを考慮すると、例えば通過率が５０％以上の値（本例では５５％）の時点ｔ１１（ｔ１１＞ｔ１）において再生動作を開始しても再生信号がノイズの影響を受けることがない。したがって、この場合、記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｒ１＝ｔ１１−ｔ０≦ＴＷＲ１となる。つまり、通過率が５０％よりも大きな値の時点で再生モードに切り換えることにより待機時間を第１の応答時間ＴＷＲ１よりも短縮することができることになる。
【００５１】
図１３（Ｂ）は第１の応答時間ＴＷＲ２＜第２の応答時間ＴＲＷ２という関係にある第２の例を示す。
この場合、再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ２＝ｔ２−ｔ０＝ＴＲＷ２となり、第２の応答時間ＴＲＷ２と同じとなる。
一方、記録モードから再生モードに切り換える際には、第１の例と同様にシステム全体で許容されるノイズを考慮すると、例えば通過率が５０％以上の値（本例では５５％）の時点ｔ１１（ｔ１１＞ｔ１）において再生動作を開始しても再生信号がノイズの影響を受けることがない。したがって、この場合においても、記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ２＝ｔ１１−ｔ０≦ＴＷＲ２となる。つまり、通過率が５０％よりも大きな値の時点で再生モードに切り換えることにより待機時間を第１の応答時間ＴＷＲ２よりも短縮することができることになる。
しかしながら、液晶素子の第１、第２の応答時間の合計時間がほぼ一定であり、いずれか一方を短かくすると他方が長くなるという関係にある場合には、第１、第２の例に示したように、第２の応答時間ＴＲＷが第１の応答時間ＴＷＲよりも短くなるように構成されていることが待機時間の合計を短縮する上で有利といえる。
つまり、第１の例の待機時間の合計時間Ｔ１＝Δｔｒ１＋Δｔｗ１とし、第２の例の待機時間の合計時間Ｔ２＝Δｔｒ２＋Δｔｗ２とすれば、Ｔ１≦Ｔ２となる。
【００５２】
さらに説明すれば、（１）再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間Δｔｗは第２の応答時間ＴＲＷよりも短縮することはできない。（２）記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間Δｔｒは第１の応答時間ＴＷＲよりも短縮することができる。
したがって、これら（１）、（２）のことから、液晶素子として第２の応答時間ＴＲＷ≦第１の応答時間ＴＷＲとなるように構成されたものを用いることが、待機時間Δｔｗ、Δｔｒの合計を短縮する上で有利であるということができる。
換言すれば、光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、前記光結合可変手段がＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように構成することが待機時間Δｔｗ、Δｔｒの合計を短縮する上で有利となる。
また、半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの制御は次のようになされる。すなわち、記録モード時に半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、再生モード時に半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換える。そして、前記出射パワーの記録時出射パワーＰＷから再生時出射パワーＰＲへの切り換えは前記第１の応答時間ＴＷＲの間に行なわれ、前記出射パワーの再生時出射パワーＰＲから記録時出射パワーＰＷへの切り換えは前記第２の応答時間ＴＲＷが経過した時点で行なわれる。
【００５３】
上述したように、第２の実施の形態によれば、記録準備および再生準備に必要な待機時間を短縮することができ、記録動作および再生動作の高速化を図る上で有利である。
なお、第２の実施の形態においては、光結合効率可変素子として液晶素子を含む構成のものを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の実施の形態で示された光結合効率可変素子を含む種々の光結合効率可変素子に適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ヘッドでは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設け、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００５５】
また本発明の記録再生装置では、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
また本発明の記録再生装置では、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有する。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００５６】
さらに本発明の光結合効率可変素子では、記録媒体に対する信号の記録と再生を行なう装置における光記録媒体と光源との間に配置され、前記光源から出射する光ビームの総光量と光記録媒体上に集光する光量との比率である光結合効率を変化させる光結合効率可変素子であって、前記光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
したがって、この光結合効率可変素子における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光結合効率可変素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す記録再生装置における光ヘッドの光学系を示す構成図である。
【図３】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第１の実現手段の第１の具体例を示す説明図である。
【図４】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第１の実現手段の第２の具体例を示す説明図である。
【図５】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第１の具体例を示す説明図である。
【図６】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第２の具体例を示す説明図である。
【図７】図６に示す光結合効率可変素子である液晶素子の構造とその作用を示す説明図である。
【図８】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第３の具体例を示す説明図である。
【図９】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第４の具体例を示す説明図である。
【図１０】図１に示す記録再生装置における記録再生系の一部を示す説明図である。
【図１１】図１に示す記録再生装置における記録モードと再生モードの切り換え動作に伴うレーザ光の状態を示すタイミングチャートである。
【図１２】第２の実施の形態における波長板型液晶素子の応答に伴う光結合可変素子としての通過率の変化を示す特性図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態における波長板型液晶素子の応答に伴う光結合可変素子としての通過率の時間経過に伴う変化を示す線図である。
【符号の説明】
２……光源、３……光結合効率可変素子、４……ビームスプリッタ、５……対物レンズ、６……フォトセンサ、２１、３３、３６……液晶素子、２２……フィルタ板、３１……波長板、３２……ビームスプリッタ、３４……ビームスプリッタ、３５……回折格子板、１０１……記録再生装置、１０２……光ディスク、１０３……スピンドルモータ、１０４……光ヘッド、１０５……送りモータ、１０７……システムコントローラ、１０８……信号変調及びＥＣＣブロック、１０９……サーボ制御回路、１１１……インタフェース、１１２……Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１１３……オーディオ・ビジュアル処理部、１１４……オーディオ・ビジュアル信号入出力部、１２０……プリアンプ、１２１……レーザ制御部、１３０……外部コンピュータ、２１２……半導体レーザ素子、２１３……コリメータレンズ、２１４……波長板型液晶素子、２１５、２１８……ビームスプリッタ、２１９……ＦＡＰＣ用検出素子、２２０……対物レンズ、２２１……コリメータレンズ、２２２……マルチレンズ、２２３……光検出素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して各種情報の記録再生を行なう記録再生装置、及びこの記録再生装置等の各種光学機器に設けられる光ヘッド、さらにその光ヘッド等の各種光学機器に設けられる光結合効率可変素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスクに代表される光記録媒体には、信号情報を表す凹凸（ビット）が予め形成されており、再生専用として用いられるもの、あるいは、溝構造に沿って相変化、光磁気記録等を用いて記録と再生の両方が可能なもの等が提供されている。
このうち記録と再生の両方が可能なタイプの光ディスクを用いた光ディスク装置等の記録再生装置の光ヘッドには、一般に最大出射光量（光出力最大定格）が比較的大きい半導体レーザ光源が用いられるのが通常である。それは、以下のような理由による。
【０００３】
（１）半導体レーザは、一般的に出力が小さい場合には安定な発振が得にくく、そのためレーザノイズが大きくなってしまう。したがって、信号再生時のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）を確保するためには、レーザの光出力をある程度以上の値に設定する必要がある。通常は、２〜５ｍＷ程度である。
（２）一方、記録可能な光記録媒体では、媒体上に集光される光スポットによる記録層の熱上昇等を用いて記録することが通常行なわれており、この場合、記録パワーの条件としては、再生時のレーザパワーによって記録層が劣化せず、かつ、記録時には安定的な記録を行なえる範囲が必要となる。
【０００４】
そして、この条件を満たそうとすると、再生時と記録時とで、ある程度、出力に差を付ける必要がある。そこで通常は、記録最大パワー／再生最大パワー＝５〜２０程度の差を設けている。
さらに、標準速度よりも高速で記録する場合等では、より大きな出力比が必要となる。
これら２つの理由によって記録再生に対応する光ヘッドに用いられる光源の光出力最大定格は、通常は２０〜５０ｍＷ程度であり、また、標準速度の８倍程度の高速で記録するＣＤ−Ｒ／ＲＷ等では１００ｍＷ程度にもなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光出力最大定格の大きい光源は、その実現が非常に困難になるばかりでなく、光源の消費電力が大きくなってしまう等の問題点がある。
そこで逆に、光出力最大定格を小さめにして使用しようとすると、今度は再生時のレーザノイズが大きくなってしまい、良好な再生特性が得られなくなる。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、記録時と再生時における光源の出力パワー比を小さくしても、再生時のレーザノイズを十分小さくでき、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いても、良好な記録、再生特性を得ることができる光ヘッド、記録再生装置、及び光結合効率可変素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設け、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の記録再生装置は、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
また本発明の記録再生装置は、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明の光結合効率可変素子は、光記録媒体に対する信号の記録と再生を行なう装置における光記録媒体と光源との間に配置され、前記光源から出射する光ビームの総光量と光記録媒体上に集光する光量との比率である光結合効率を変化させる光結合効率可変素子であって、前記光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ヘッドでは、光源と光分離手段との間に、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設けた。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１１】
また本発明の記録再生装置では、その光ヘッドに光源と光分離手段との間に、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設けた。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１２】
さらに本発明の光結合効率可変素子では、光記録媒体を用いた記録再生装置の光記録媒体と光源との間で、光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させる。
したがって、この光結合効率可変素子における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となる。
この結果、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ヘッド、記録再生装置、及び光結合効率可変素子の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態における光結合効率可変素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す光ディスク記録再生装置は、以下に説明する光結合効率可変素子及び光ヘッドを搭載することが可能な記録再生装置の一例である。
図１において、この記録再生装置１０１は、光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。
ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
【００１５】
また、光ディスク１０２としては、光変調記録を用いた記録再生ディスクである、「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」等や、各種光磁気記録媒体である「ＧＩＧＡＭＯ」「ｉＤ」、また、現在開発中である４０５ｎｍ付近の短波長光源を用いた高密度光ディスクである「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等を用いると効果的である。もちろん、再生専用のＰｉｔディスクの再生も可能な構成とすることができる。
【００１６】
信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変調およびＥＣＣブロック１０８の指令に従って、回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により光ディスク１０２に対する記録、再生が行われる。
また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の信号記録面からの反射光束に基づいて、後述するような各種の光ビームを検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００１７】
プリアンプ部１２０は、各光ビームに対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９、信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
これにより、復調された記録信号は、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インタフェース１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができるようになっている。
【００１８】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。
上記光ヘッド１０４には、例えば光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで、移動させるための送りモータ１０５が接続されている。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００１９】
また、サーボ制御回路１０９は、本発明に係る光ヘッド１０４内の光結合効率可変素子を動作させ、光ヘッド１０４における光結合効率を記録モード時と再生モード時とで光結合効率、すなわち、レーザ光源から出射する光ビームの総光量と光ディスク１０２上に集光する光量との比率を制御する。
また、レーザ制御部１２１は、光ヘッド１０４におけるレーザ光源を制御するものであり、特に本例ではレーザ光源の出力パワーを記録モード時と再生モード時とで制御する動作を行なう。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施の形態による光ヘッドの光学系を示す構成図である。
図２において、光ヘッド１０４は、光源２、光結合効率可変素子（光結合効率可変手段）３、ビームスプリッタ（光分離手段）４、対物レンズ（光集光手段）５、フォトセンサ（光検出手段）６を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。
すなわち、この光ヘッド１０４では、上記光源２から出射される光ビームを光結合効率可変素子３に入射し、この光結合効率可変素子３を通過した光ビームをビームスプリッタ４に入射される。
そして、このビームスプリッタ４を通過した光ビームが対物レンズ５によって光ディスク１０２の信号記録層に集光される。
また、光ディスク１０２の記録層で反射した光束は、ビームスプリッタ４で光源からの光ビームと分離され、フォトセンサ６に供給される。このフォトセンサ６で受光した信号に基づいて、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が取り出される。
【００２１】
このような光ヘッド１０４においては、光結合効率可変素子３の作用により、光源２を出射した光強度は、光結合効率可変素子３を通過する時点で適宜可変制御され、特に再生モード時には、光源２の光強度に対して小さい光強度で光ディスク１０２に入射される。
すなわち、信号記録モード時に光源２を出射して光ディスク１０２に導かれる光の光結合効率をＣＥＷ（Coupling Efficiency-Write ）とし、信号再生モード時に光源２を出射して光ディスク１０２に導かれる光の光結合効率をＣＥＲ（Coupling Efficiency-Reed）とした場合、
ＣＥＷ ＞ ＣＥＲ
となるようになされている。
したがって、この光結合効率可変素子３における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源３側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となり、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光ディスクの信号記録層に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００２２】
以下、第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の作用について詳細に説明する。
まず、光結合効率可変素子３を用いない場合の光結合効率をＣＥ０とし、光結合効率可変素子３の通過光比率を信号記録時ではＴＷ、信号再生時ではＴＲとすると、
信号記録時の光結合効率 ＣＥＷ ＝ ＣＥ０×ＴＷ
信号再生時の光結合効率 ＣＥＲ ＝ ＣＥ０×ＴＲ
となる。
【００２３】
また、必要な信号記録面集光量を信号記録時ではＰＷ、信号再生時ではＰＲとすると、必要な光源光の出力（記録時：ＬＤＷ、再生時：ＬＤＲ）は、
信号記録時 ＬＤＷ ＝ ＰＷ／ＣＥＷ ＝ ＰＷ／（ＣＥ０×ＴＷ）
信号再生時 ＬＤＲ ＝ ＰＲ／ＣＥＲ ＝ ＰＲ／（ＣＥ０×ＴＲ）
となる。
次に、光源の光出力に必要なダイナミックレンジＬＤＷ／ＬＤＲは、
ＬＤＷ／ＬＤＲ ＝ （ＰＷ／ＰＲ）×（ＴＲ／ＴＷ）
（光結合効率可変素子３を用いない時は、ＴＲ＝ＴＷの場合と同様）
すなわち、光源の光出力に必要なダイナミックレンジは、光結合効率可変素子３の透過光比率の比の分だけ、変化させることが可能である。
【００２４】
次に、具体的な数値を用いて説明する。
まず、光源として半導体レーザを用いるものとし、レーザ発振が安定になり、十分にレーザノイズが小さくなる光出力が４ｍＷであり、光出力最大定格が３０ｍＷであるとする。
また、光ディスクの特性から要求される信号記録面集光量がＰＷ＝１０ｍＷ、ＰＲ＝１ｍＷであるとする。
この場合、第１の実施の形態による光結合効率可変素子３を用いない場合には、ダイナミックレンジは以下のようになる。
光源の光出力のダイナミックレンジ ＝ ３０ｍＷ／４ｍＷ ＝ ７．５
必要な光出力のダイナミックレンジ ＝ ＬＤＷ／ＬＤＲ ＝ ＰＷ／ＰＲ
＝ １０ｍＷ／１ｍＷ ＝ １０
したがって、この光源のままでは、良好な記録再生が行なえない。
【００２５】
一方、第１の実施の形態による光結合効率可変素子３を用いる場合には、ダイナミックレンジは以下のようになる。
まず、光結合効率可変素子３の通過光比率を、ＴＷ＝１００％、ＴＲ＝５０％とすると、
必要な光出力のダイナミックレンジ ＝ ＬＤＷ／ＬＤＲ
＝ （ＰＷ／ＰＲ）×（ＴＲ／ＴＷ）
＝ （１０ｍＷ／１ｍＷ）×（５０％／１００％）
＝ ５
となり、光源の光出力のダイナミックレンジ以下で実現可能である。
【００２６】
この場合、光学系の設計をＣＥ０＝４０％と設定することにより、
信号記録時の光結合効率 ＣＥＷ ＝ ＣＥ０×ＴＷ ＝ ４０％
信号再生時の光結合効率 ＣＥＲ ＝ ＣＥ０×ＴＲ ＝ ２０％
となる。
また、必要な光源光出力は、
信号記録時 ＬＤＷ ＝ ＰＷ／ＣＥＷ ＝ １０ｍＷ／４０％ ＝ ２５ｍＷ
信号再生時 ＬＤＲ ＝ ＰＲ／ＣＥＲ ＝ １ｍＷ／２０％ ＝ ５ｍＷ
となる。
したがって、光出力最大定格３０ｍＷに対して余裕のある光出力２５ｍＷで記録ができ、十分にレーザノイズが小さくなる光出力４ｍＷに対しても余裕のある光出力５ｍＷで良好な再生が可能となる。
その結果、光源の製造が容易になる。また、特殊な光源を用いなくとも、容易に特性の得られる光ヘッド、記録再生装置が実現できる。
【００２７】
次に、光結合効率可変素子３の具体的な実現手段について説明する。
（第１の実現手段）
第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の第１の実現手段は、「光ビームの透過率または反射率を変化させることが可能な手段」を用いるものである。すなわち、この手段によって光ビームの透過率または反射率を変化させることにより、光結合効率を変化させる。
（第２の実現手段）
第１の実施の形態における光結合効率可変素子３の第２の実現手段は、「光ビームを少なくとも２つの光路に分岐する光路分岐手段」を用いたものである。すなわち、この光路分岐手段によって、２つの光路の分岐比率を変化させることにより、光結合効率を変化させる。
【００２８】
次に、各実現手段について順に説明する。
図３は、第１の実現手段の第１の具体例を示す説明図であり、光ビームの透過率を変化させることが可能な手段として透過型の液晶素子２１を用いたものである。
この液晶素子２１は、印加電圧を変えることにより、透過率が変化するものである。すなわち、印加電圧の変化によって、液晶素子２１の液晶を駆動し、光の透過率を制御する。この液晶素子２１は、サーボ制御回路１０９に液晶駆動回路を設けて制御する。
【００２９】
図４は、第１の実現手段の第２の具体例を示す説明図であり、光ビームの透過率を変化させることが可能な手段としてフィルタ板２２を用いたものである。
このフィルタ板２２は、スライド変位可能な透明板２２Ａの一部に例えば半透明なフィルタ部２２Ｂを設けたものである。
そして、このフィルタ部２２Ｂの位置をレーザ光の光路上で変位させることにより、透過率を変化させるものである。
すなわち、図４（Ｂ）に示すように、レーザ光の光路上にフィルタ部２２Ｂを配置することにより、透過光量を低減でき、光結合効率を下げることができる。また、図４（Ａ）に示すように、レーザ光の光路上に透明板２２Ａのフィルタ部２２Ｂ以外の部分を配置することで、レーザ光を全て透過でき、通過光量を増大させて、光結合効率を上昇できる。
【００３０】
このフィルタ板２２は、例えば圧電素子等に支持されており、この圧電素子をサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、フィルタ板２２の位置を制御する、あるいは、例えば送りネジやモータによる機構に支持されており、モータをサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、フィルタ板２２の位置を制御する。
なお、本例では第１の実現手段として透過型の構成について説明したが、例えばレーザ光の光路内に反射型の素子を設け、その反射率を変更するような構成を採用することも可能である。
【００３１】
図５は、第２の実現手段の第１の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として波長板３１とビームスプリッタ３２とを設け、波長板３１を光路の周回り方向に回転変位させることにより、ビームスプリッタ３２のビームスプリッタ膜によって光ビームを分岐させるようにしたものである。
図５（Ａ）に示すように、波長板３１の光学軸方向を入射光の偏光方向に一致させた場合には、入射光はビームスプリッタ３２で反射せず、全て光ディスクの方向に透過する。
一方、図５（Ｂ）に示すように、波長板３１の光学軸方向を入射光の偏光方向から一定角度αだけ回転させることにより、入射光の一部をビームスプリッタ３２で反射させ、残りの入射光だけが光ディスクの方向に透過する。
【００３２】
例えばビームスプリッタ膜がＰＳ完全分離膜（Ｔｐ＝１００％、Ｒｓ＝１００％）であり、波長板が半波長板である場合には、回転角αと通過光比率Ｔとの関係は、以下のようになる。
まず、回転角αのとき偏光方向は２α回転する。このときビームスプリッタに入射するＰ偏光の比率（すなわち、通過光比率Ｔ）は、
Ｔ ＝ ｃｏｓ2 ２α ＝ （１＋ｃｏｓ４α）／２
これは、図５（Ｃ）で表される。
したがって、例えば光結合効率を１００％〜５０％で用いたければ、α＝０ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇに切り換えればよい。これにより、偏光方向が４５ｄｅｇ変化し、通過光比率は１００％または５０％に制御できる。
【００３３】
図６は、第２の実現手段の第２の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として液晶素子３３とビームスプリッタ３４とを設け、液晶素子３３を波長板として作用させることにより、ビームスプリッタ３４のビームスプリッタ膜３４Ａによって光ビームを分岐させるようにしたものである。
すなわち、図６（Ａ）に示すように、ラビング方向を２２．５ｄｅｇに設定した液晶素子３３を用い、その位相差を、Ｎを整数、λを波長とすると、Ｎλ〜（Ｎ＋０．５）λまたはＮλ〜（Ｎ−０．５）λと変化させることにより、ビームスプリッタ３４に入射する光の偏光方向が４５ｄｅｇ変化し、通過光比率を１００％〜５０％の範囲で変化させることができる。
また、図６（Ｂ）に示すように、ラビング方向を４５ｄｅｇに設定した液晶素子３３を用い、その位相差を、Ｎを整数、λを波長とすると、Ｎλ〜（Ｎ＋０．２５）λまたはＮλ〜（Ｎ−０．２５）λと変化させることにより、ビームスプリッタ３４に入射する光をＰ偏光から円偏光に変化させることができ、通過光比率を１００％〜５０％の範囲で変化させることができる。
【００３４】
ここで液晶素子によって位相差を発生させる原理について簡単に説明する。
図７（Ａ）（Ｂ）は、液晶素子の断面構造を示す断面図である。また、図７（Ｂ）は印加電圧に対する液晶素子の屈折率の変化を示す説明図であり、図７（Ｂ）は印加電圧に対する位相差の変化を示す説明図である。
液晶素子４０は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、２枚のガラス基板４１、４２の間に液晶分子４９が封止されており、各ガラス基板４１、４２の内面に設けられた配向膜４３、４４によって液晶分子４９が配向されている。
また、各ガラス基板４１、４２と配向膜４３、４４との間には、透明電極膜４５、４６が設けられている。
【００３５】
そして、これら透明電極膜４５、４６の間の印加電圧を変化させることにより、液晶分子４９は、図７（Ａ）に示すように、配向膜４３、４４に対して平行でラビング方向（図中矢線Ａで示す）に沿って配置された状態から、図７（Ｂ）に示すように、配向膜４３、４４に対して垂直に起立した状態に変化する。
ここで、液晶分子４９の配向膜４３、４４に平行で、かつラビング方向に沿った方向の屈折率をＮ１とし、このラビング方向に直交する方向の屈折率をＮ２とすると、印加電圧の変化による液晶分子４９の変位に応じて、ラビング方向に沿った方向の屈折率Ｎ１は、図７（Ｃ）に示すように変化する。なお、ラビング方向に直交する方向の屈折率をＮ２は一定である。
その結果、ラビング方向に沿った方向の入射偏光に生じる位相差は、図７（Ｄ）に示すように変化する。
このような原理を応用して液晶素子を波長板として用いることができ、ビームスプリッタとの組み合わせによって光路分岐手段を実現できる。
なお、図６に示す２つの例は、代表的な例を挙げたものに過ぎず、ラビング方向や位相差の可変範囲は、必要な通過光比率の変化幅に応じて種々設定できるものである。
【００３６】
図８は、第２の実現手段の第３の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として回折格子板３５を用いたものである。
この回折格子板３５は、スライド変位可能な透明板３５Ａの一部に回折格子部３５Ｂを設けたものである。
そして、この回折格子部３５Ｂの位置をレーザ光の光路上で変位させることにより、レーザ光の分岐状態を変化させるものである。
すなわち、図８（Ｂ）に示すように、レーザ光の光路上に回折格子部３５Ｂを配置することにより、レーザ光を分岐させ、光結合効率を下げることができる。また、図８（Ａ）に示すように、レーザ光の光路上に透明板３５Ａの回折格子部３５Ｂ以外の部分を配置することで、レーザ光を分岐させずに透過させ、光結合効率を上昇できる。
【００３７】
この回折格子板３５は、例えば圧電素子等に支持されており、この圧電素子をサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、回折格子板３５の位置を制御する、あるいは、例えば送りネジやモータによる機構に支持されており、モータをサーボ制御回路１０９に設けた駆動回路によって制御することで、回折格子板３５の位置を制御する。
例えば、回折格子部３５Ｂの回折光量比を、１次光：０次光：−１次光＝２５％：５０％：２５％（なお、簡単のため、±２次光以上の高次回折光は考えないこととする）とすると、信号の記録再生に用いる光を、１００〜５０％に変化させることが可能になる。
また、この場合、記録再生に使用しない±１次光をクロストークキャンセル等の別の用途に使用することも可能である。
【００３８】
図９は、第２の実現手段の第４の具体例を示す説明図であり、光ビームを分岐する光路分岐手段として回折格子状に位相差を変化させることができる液晶素子３６を用いたものである。
この液晶素子３６は、例えば図７に示す透明電極膜を複数に分割し、各分割電極に異なる印加電圧を与えることにより、あるいは、ガラス基板の一部を傾斜状に形成し、液晶層の厚みに変化をもたせることにより、格子状に位相差の異なる領域を発生させるように構成し、位相深さの可変な回折格子を実現したものである。
このような液晶素子３６において、回折光量比は位相深さ（位相差の差）によって変化するので、例えば、
記録時 １次光：０次光：−１次光＝ ５％：９０％： ５％
再生時 １次光：０次光：−１次光＝２５％：５０％：２５％
というような使用方法が可能である。
【００３９】
次に、以上のような光ディスク記録再生装置１０１の記録モードと再生モードの切り換え動作について説明する。
図１０は、光ディスク記録再生装置１０１における記録再生系の一部を示す説明図である。
また、図１１は、光ディスク記録再生装置１０１における記録モードと再生モードの切り換え動作に伴うレーザ光の状態を示すタイミングチャートであり、図１１（Ａ）は光ディスク１０２の信号記録面に集光される光量（盤面パワー）、図１１（Ｂ）は光結合効率可変素子３におけるレーザ光の透過率、図１１（Ｃ）はレーザ出射パワーの変化を示している。
【００４０】
まず、図１０において、光ヘッド１０４は、半導体レーザ素子２１２、コリメータレンズ２１３、波長板型液晶素子２１４、ビームスプリッタ２１５、光モニタ２１６、ビームスプリッタ２１８、ＦＡＰＣ（Front Auto Power Control）用検出素子２１９、対物レンズ２２０、コリメータレンズ２２１、マルチレンズ２２２、光検出素子２２３を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。
半導体レーザ素子２１２内の図示しない半導体レーザチップを駆動する電流は、光ヘッド１０４の外部のレーザ制御部１２１から供給される。波長板型液晶素子１１４に対する印加電圧は、サーボ制御部１０９によって制御される。
【００４１】
次に、光ヘッド１０４の光路を簡単に説明する。
光ヘッド１０４は、半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームをコリメータレンズ２１３に入射し、平行な光ビームに変換し、波長板型液晶素子２１４に入射する。
波長板型液晶素子２１４は、印加電圧に基づいて位相差が変化する。波長板型液晶素子２１４を透過した光ビームは、位相差によって偏光の状態が変化された状態で、ビームスプリッタ２１５に入射する。
ビームスプリッタ２１５は、Ｐ偏光を略１００％透過、Ｓ偏光を略１００％反射するようになされており、液晶素子による位相差がちょうどＮ波長（Ｎは整数）であるとき（すなわち、記録モード）には、略１００％の光ビームがビームスプリッタ２１５を透過する。
光モニタ２１６は、ビームスプリッタ２１５で反射されたＳ偏光の光ビームを検出しその検出信号をプリアンプ１２０を介してサーボ制御部１０９に与えるように構成されている。
したがって、サーボ制御部１０９は、光モニタ２１６から入力される検出信号によってＳ偏光の光ビームの有無を検知することにより、波長板型液晶素子２１４の動作、すなわち後述する光結合効率の変化を検知できるようになっている。
【００４２】
一方で、波長板型液晶素子２１４による位相差がＮ波長から半波長だけずれた状態にあるとき（すなわち、再生モード）には、偏光方向が４５度回転し、略５０％の光ビームがビームスプリッタ２１５を透過し、残り略５０％の光ビームは反射する。
ビームスプリッタ２１５を透過した光ビームは、ビームスプリッタ２１８に入射し、ビームスプリッタ２１８では、半導体レーザ素子２１２から出射された光ビームを信号記録面に向かう光量をモニタするためのにＦＡＰＣ用検出素子２１９に入射する光と、実際に対物レンズ２２０を介して信号記録面に向う光とに分離する。
ビームスプリッタ２１８より分離されて透過した半導体レーザ素子２１２からの光ビームは、対物レンズ２２０に入射される。
【００４３】
対物レンズ２２０は、入射光を光ディスクの信号記録面のある一点に収束させて照射する。この対物レンズ２２０は、図１０中の矢線Ｆで示すフォーカス方向及び図１０中の矢線Ｔに示すトラッキング方向に駆動される。
光ディスクの信号記録面からの反射光束は、再び対物レンズ２２０を介してビームスプリッタ２１８に入射され、ビームスプリッタ２１８でその反射率に応じた光量の光ビームが反射分離される。
このビームスプリッタ２１８によって分離された反射光束は、コリメータレンズ２１３で収束光に変換され、マルチレンズ２２２によってフォーカスエラー信号を非点収差法によって得るための非点収差を付与され、光検出素子２２３によって受光され、受光された光スポットによる出力に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、及びＲＦ信号を得る。
【００４４】
次に、記録、再生の切り換え動作について説明する。
まず、再生モード時には、波長板型液晶素子２１４が半波長板として機能するような位相差が発生するように、サーボ制御部１０９によって適正な印加電圧が与えられており、光結合効率可変素子３が５０％に設定されている。
そのため、レーザ出射パワーが５ｍＷとなり、レーザノイズが少なく、良好な再生特性が得られている。
また、再生モードから記録モードに切り換える際には、まず、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、サーボ制御部１０９によって波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧が変更され、波長板型液晶素子２１４の位相差を変化させる。
波長板型液晶素子２１４の応答に伴って、光結合効率可変素子３としての通過率が５０％から１００％に変化し、それにより、レーザ出射パワーは５ｍＷから２．５ｍＷに変化する。
波長板型液晶素子２１４の応答開始後、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、タイミングをはかりながら、レーザ制御部１２１が記録／再生モードの切り換えを行なう。
【００４５】
次に、記録モードから再生モードに切り換える際には、まず、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、レーザ制御部１２１が記録／再生モードの切り換えを行なう。この状態では、レーザ出射パワーは２．５ｍＷと低いため、レーザノイズは増加した状態にある。
レーザ出力が再生パワーに切り換えられた後、システムコントローラ１０７からの指令にしたがって、サーボ制御部１０９によって波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧が変更され、波長板型液晶素子２１４の位相差を変化させる。
波長板型液晶素子２１４の応答にしたがって、光結合効率可変素子３としての通過率が再び１００％から５０％に変化し、それにより、レーザ出射パワーは２．５ｍＷから５ｍＷに変化し、レーザノイズは減少し、良好な再生信号が検出可能になる。
【００４６】
もし仮に、記録再生のモードを切り換える際の手順を上記の手順で行なわなかった場合、以下のような不具合が生じる。
まず、再生モードから記録モードの切り換えでは、光出力が高いまま（光結合効率が小さいまま）、記録動作を始めてしまうため、レーザの光出力最大定格を超える出力を得ようとして、場合によってはレーザが破壊される。
また、記録モードから再生モードの切り換えでは、光出力が低いまま（光結合効率が大きいまま）、再生動作を始めてしまうため、レーザノイズが多く、良好な再生特性が得られない。
そこで、上述した本例の手順を用いて記録／再生モードの切り換え動作を行なうことにより、本発明の目的通り、記録／再生時の出力比が小さくても、再生時のレーザノイズが十分に小さくでき、製造性のよい光源、光出力最大定格の小さめな光源を用いても良好な記録、再生特性を得られる光ヘッド、及びそれを用いた記録再生装置を提供することが可能となる。
【００４７】
上述した第１の実施の形態においては、図１１に説明したように、再生モードから記録モードに切り換える際には、液晶素子２１４の液晶分子の方向の変化が開始してから完了するまでの応答時間（記録準備のための時間）が経過した後、半導体レーザ素子２１２の駆動電流を記録用に切り換えて記録を行なっている。これは半導体レーザ素子２１２の破損を防止する目的のためである。
また、記録モードから再生モードに切り換える際には、半導体レーザ素子２１２の駆動電流を再生用に切り換えた後、液晶素子２１４の液晶分子の方向の変化が開始してから完了するまでの応答時間（再生準備のための時間）が経過した後、再生を行なっている。これは、前記応答時間の間半導体レーザ素子２１２のパワーが低下することによって再生信号に含まれるレーザノイズの影響を防止する目的のためである。
このような記録準備および再生準備の時間は記録および再生を行なうことができない待機時間であり、これら待機時間を短縮することが記録動作および再生動作の高速化を図る上で必要となる。
【００４８】
したがって、以下では、記録動作および再生動作の高速化を図ることができる第２の実施の形態の光ヘッド、記録再生装置および光結合効率可変素子について説明する。
なお、第２の実施の形態においては図１０の構成を流用して説明する。
図１２は第２の実施の形態における波長板型液晶素子２１４の応答に伴う光結合可変素子３としての通過率の変化を示す特性図である。
横軸は波長板型液晶素子２１４に印加される電圧を示し、縦軸はＰ偏光成分の割合すなわち通過率を示す。Ｖｒｅａｄは再生時の印加電圧を示し、Ｖｗｒｉｔｅは記録時の印加電圧を示す（ただし、Ｖｗｒｉｔｅ＞Ｖｒｅａｄ）。
一般的に液晶素子は、印加電圧を低い電圧から高い電圧に変化させたときの応答時間と、印加電圧を高い電圧から低い電圧に変化させたときの応答時間とは異なるのが普通である。
【００４９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態における波長板型液晶素子２１４の応答に伴う光結合可変素子３としての通過率の時間経過に伴う変化を示す特性図である。横軸には時間、縦軸には光結合効率可変手段による光の通過率（以下光結合可変素子の通過率という）をとっている。
図中の記号は以下の通りである。
ＴＷＲ１、ＴＷＲ２：光結合可変素子の通過率が１００％から５０％に遷移するまでに要する第１の応答時間
ＴＲＷ１、ＴＲＷ２：光結合可変素子の通過率が５０％から１００％に遷移するまでに要する第２の応答時間
ｔ０：波長板型液晶素子２１４に対する印加電圧の変化を開始するタイミング
ｔ１：光結合可変素子の通過率が５０％に遷移したタイミング
ｔ２：光結合可変素子の通過率が１００％に遷移したタイミング
なお、光結合可変素子の通過率５０％はＣＥＲに、光結合可変素子の通過率１００％はＣＷＲに対応している。
【００５０】
図１３（Ａ）は第１の応答時間ＴＷＲ１＞第２の応答時間ＴＲＷ１という関係にある第１の例を示す。
再生モードから記録モードに切り換える際には、半導体レーザ素子２１２の破損などを防止するために、光結合可変素子の通過率が１００％に遷移した後のタイミングｔ２以降で記録動作を開始しなくてはならない点は第１の実施の形態と同様である。この場合、再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ１＝ｔ２−ｔ０＝ＴＲＷ１となり、第２の応答時間ＴＲＷ１と同じとなる。
一方、記録モードから再生モードに切り換える際には、ノイズを防止する目的から光結合可変素子の通過率が５０％に遷移したタイミングｔ２以降で再生動作を開始することが好ましい。しかしながら、ＥＣＣ処理などによってシステム全体で許容されるノイズを考慮すると、例えば通過率が５０％以上の値（本例では５５％）の時点ｔ１１（ｔ１１＞ｔ１）において再生動作を開始しても再生信号がノイズの影響を受けることがない。したがって、この場合、記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｒ１＝ｔ１１−ｔ０≦ＴＷＲ１となる。つまり、通過率が５０％よりも大きな値の時点で再生モードに切り換えることにより待機時間を第１の応答時間ＴＷＲ１よりも短縮することができることになる。
【００５１】
図１３（Ｂ）は第１の応答時間ＴＷＲ２＜第２の応答時間ＴＲＷ２という関係にある第２の例を示す。
この場合、再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ２＝ｔ２−ｔ０＝ＴＲＷ２となり、第２の応答時間ＴＲＷ２と同じとなる。
一方、記録モードから再生モードに切り換える際には、第１の例と同様にシステム全体で許容されるノイズを考慮すると、例えば通過率が５０％以上の値（本例では５５％）の時点ｔ１１（ｔ１１＞ｔ１）において再生動作を開始しても再生信号がノイズの影響を受けることがない。したがって、この場合においても、記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間はΔｔｗ２＝ｔ１１−ｔ０≦ＴＷＲ２となる。つまり、通過率が５０％よりも大きな値の時点で再生モードに切り換えることにより待機時間を第１の応答時間ＴＷＲ２よりも短縮することができることになる。
しかしながら、液晶素子の第１、第２の応答時間の合計時間がほぼ一定であり、いずれか一方を短かくすると他方が長くなるという関係にある場合には、第１、第２の例に示したように、第２の応答時間ＴＲＷが第１の応答時間ＴＷＲよりも短くなるように構成されていることが待機時間の合計を短縮する上で有利といえる。
つまり、第１の例の待機時間の合計時間Ｔ１＝Δｔｒ１＋Δｔｗ１とし、第２の例の待機時間の合計時間Ｔ２＝Δｔｒ２＋Δｔｗ２とすれば、Ｔ１≦Ｔ２となる。
【００５２】
さらに説明すれば、（１）再生モードから記録モードに切り換えるために必要な待機時間Δｔｗは第２の応答時間ＴＲＷよりも短縮することはできない。（２）記録モードから再生モードに切り換えるために必要な待機時間Δｔｒは第１の応答時間ＴＷＲよりも短縮することができる。
したがって、これら（１）、（２）のことから、液晶素子として第２の応答時間ＴＲＷ≦第１の応答時間ＴＷＲとなるように構成されたものを用いることが、待機時間Δｔｗ、Δｔｒの合計を短縮する上で有利であるということができる。
換言すれば、光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、前記光結合可変手段がＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように構成することが待機時間Δｔｗ、Δｔｒの合計を短縮する上で有利となる。
また、半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの制御は次のようになされる。すなわち、記録モード時に半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、再生モード時に半導体レーザ素子２１２から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換える。そして、前記出射パワーの記録時出射パワーＰＷから再生時出射パワーＰＲへの切り換えは前記第１の応答時間ＴＷＲの間に行なわれ、前記出射パワーの再生時出射パワーＰＲから記録時出射パワーＰＷへの切り換えは前記第２の応答時間ＴＲＷが経過した時点で行なわれる。
【００５３】
上述したように、第２の実施の形態によれば、記録準備および再生準備に必要な待機時間を短縮することができ、記録動作および再生動作の高速化を図る上で有利である。
なお、第２の実施の形態においては、光結合効率可変素子として液晶素子を含む構成のものを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の実施の形態で示された光結合効率可変素子を含む種々の光結合効率可変素子に適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ヘッドでは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設け、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００５５】
また本発明の記録再生装置では、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
また本発明の記録再生装置では、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、前記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有する。
したがって、この光結合効率可変手段における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【００５６】
さらに本発明の光結合効率可変素子では、記録媒体に対する信号の記録と再生を行なう装置における光記録媒体と光源との間に配置され、前記光源から出射する光ビームの総光量と光記録媒体上に集光する光量との比率である光結合効率を変化させる光結合効率可変素子であって、前記光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、前記光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている。
したがって、この光結合効率可変素子における光結合効率を記録時と再生時とで切り換え制御することにより、光源側で記録時と再生時における出力パワー比を極端に大きくせずとも、光記録媒体に照射される光のレベルを記録時と再生時とで大幅に変えることが可能となるので、製造性のよい光源や光出力定格の小さめな光源を用いた場合でも、記録時と再生時とでそれぞれ最適なレベルの光を光記録媒体に照射して記録や再生を行なうことができ、良好な記録、再生特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光結合効率可変素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す記録再生装置における光ヘッドの光学系を示す構成図である。
【図３】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第１の実現手段の第１の具体例を示す説明図である。
【図４】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第１の実現手段の第２の具体例を示す説明図である。
【図５】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第１の具体例を示す説明図である。
【図６】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第２の具体例を示す説明図である。
【図７】図６に示す光結合効率可変素子である液晶素子の構造とその作用を示す説明図である。
【図８】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第３の具体例を示す説明図である。
【図９】図２に示す光ヘッドの光結合効率可変素子の第２の実現手段の第４の具体例を示す説明図である。
【図１０】図１に示す記録再生装置における記録再生系の一部を示す説明図である。
【図１１】図１に示す記録再生装置における記録モードと再生モードの切り換え動作に伴うレーザ光の状態を示すタイミングチャートである。
【図１２】第２の実施の形態における波長板型液晶素子の応答に伴う光結合可変素子としての通過率の変化を示す特性図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態における波長板型液晶素子の応答に伴う光結合可変素子としての通過率の時間経過に伴う変化を示す線図である。
【符号の説明】
２……光源、３……光結合効率可変素子、４……ビームスプリッタ、５……対物レンズ、６……フォトセンサ、２１、３３、３６……液晶素子、２２……フィルタ板、３１……波長板、３２……ビームスプリッタ、３４……ビームスプリッタ、３５……回折格子板、１０１……記録再生装置、１０２……光ディスク、１０３……スピンドルモータ、１０４……光ヘッド、１０５……送りモータ、１０７……システムコントローラ、１０８……信号変調及びＥＣＣブロック、１０９……サーボ制御回路、１１１……インタフェース、１１２……Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１１３……オーディオ・ビジュアル処理部、１１４……オーディオ・ビジュアル信号入出力部、１２０……プリアンプ、１２１……レーザ制御部、１３０……外部コンピュータ、２１２……半導体レーザ素子、２１３……コリメータレンズ、２１４……波長板型液晶素子、２１５、２１８……ビームスプリッタ、２１９……ＦＡＰＣ用検出素子、２２０……対物レンズ、２２１……コリメータレンズ、２２２……マルチレンズ、２２３……光検出素子。
Claims (34)
- 光ビームを出射する光源と、
前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、
前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、
前記光源と前記光分離手段との間に、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段を設け、
前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、
信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、
前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている、
ことを特徴とする光ヘッド。 - 前記光結合効率可変手段は、光ビームを少なくとも２つの光路に分岐する光路分岐手段であり、前記２つの光路の分岐比率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、波長板と、前記波長板を回転変位させる回転変位手段と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、液晶素子と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、回折格子状に位相差を可変制御可能な領域を有する液晶素子とを有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、回折格子と、前記回折格子を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率または反射率を変化させることが可能な手段であり、前記光ビームの透過率または反射率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率を低下させるフィルタ手段と、前記フィルタ手段を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率を変化させることが可能な液晶素子とを有することを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
- 前記信号記録モード時に前記光源から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、前記信号再生モード時に光源から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換えるように構成され、前記出射パワーの記録時出射パワーＰＷから再生時出射パワーＰＲへの切り換えは前記第１の応答時間ＴＷＲの間に行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記信号記録モード時に前記光源から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、前記信号再生モード時に光源から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換え るように構成され、前記出射パワーの再生時出射パワーＰＲから記録時出射パワーＰＷへの切り換えは前記第２の応答時間ＴＲＷが経過した時点で行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、
前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、
前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、
前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、
前記光ヘッドは、
光ビームを出射する光源と、
前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、
前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、
前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、
前記光結合効率可変手段における光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、
信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、
前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている、
ことを特徴とする記録再生装置。 - 前記光結合効率可変手段は、光ビームを少なくとも２つの光路に分岐する光路分岐手段であり、前記２つの光路の分岐比率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、波長板と、前記波長板を回転変位させる回転変位手段と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項１３記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、液晶素子と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項１３記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、回折格子状に位相差を可変制御可能な領域を有する液晶素子を有することを特徴とする請求項１３記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、回折格子と、前記回折格子を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項１３記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率または反射率を変化させることが可能な手段であり、前記光ビームの透過率または反射率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率を低下させるフィルタ手段と、前記フィルタ手段を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項１８記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段は、光ビームの透過率を変化させることが可能な液晶素子を有することを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有することを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 前記信号記録モード時に前記光源から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、前記信号再生モード時に光源から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換えるタイミング制御手段を設け、前記タイミング制御手段による前記出射パワーの記録時出射パワーＰＷから再生時出射パワーＰＲへの切り換えは前記第１の応答時間ＴＷＲの間に行なわれることを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 前記信号記録モード時に前記光源から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、前記信号再生モード時に光源から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換えるタイミング制御手段を設け、前記タイミング制御手段による前記出射パワーの再生時出射パワーＰＲから記録時出射パワーＰＷへの切り換えは前記第２の応答時間ＴＲＷが経過した時点で行なわれることを特徴とする請求項１２記載の記録再生装置。
- 光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光集光手段を通して光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を前記光集光手段を通して光検出手段によって検出する光ヘッドと、
前記光集光手段を移動可能に支持する支持手段と、
前記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する再生信号処理回路と、
前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記支持手段を駆動し、光集光手段を移動させるサーボ制御手段とを有し、
前記光ヘッドは、
光ビームを出射する光源と、
前記光源からの光ビームを光記録媒体に供給する光集光手段と、
前記光源から出射された光ビームと前記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された前記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段とを有し、
前記光源と前記光分離手段との間に設けられ、前記光源から出射する光ビームの総光量に対する光記録媒体上に集光する光量の比率である光結合効率を変化させることが可能な光結合効率可変手段とを有し、
前記光結合効率可変手段によって光結合効率を変化させる際に、光結合効率を変化させるタイミングＡと光記録媒体上に集光させる光量を変化させるタイミングＢとの時間的前後関係を、信号再生モードから信号記録モードに切り換える際にはＡがＢに先行し、信号記録モードから信号再生モードに切り換える際にはＢがＡに先行するように制御するタイミング制御手段を有する、
ことを特徴とする記録再生装置。 - 光記録媒体に対する信号の記録と再生を行なう装置における光記録媒体と光源との間に配置され、
前記光源から出射する光ビームの総光量と光記録媒体上に集光する光量との比率である光結合効率を変化させる光結合効率可変素子であって、
前記光結合効率を前記光記録媒体への信号記録モードと信号再生モードとで切り換え制御する切り換え制御手段を有し、
信号記録モード時の光結合効率をＣＥＷとし、信号再生モード時の光結合効率をＣＥＲとしたときに、ＣＥＷ＞ＣＥＲとなるように光結合効率を切り換え制御し、
前記光結合効率がＣＥＷからＣＥＲに遷移するまでに要する第１の応答時間をＴＷＲとし、前記光結合可変手段における光結合効率がＣＥＲからＣＥＷに遷移するまでに要する第２の応答時間をＴＲＷとしたときに、ＴＷＲ≧ＴＲＷとなるように前記光結合可変手段が構成されている、
ことを特徴とする光結合可変素子。 - 前記光ビームを少なくとも２つの光路に分岐する光路分岐手段であり、前記２つの光路の分岐比率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項２５記載の光結合効率可変素子。
- 波長板と、前記波長板を回転変位させる回転変位手段と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項２６記載の光結合効率可変素子。
- 液晶素子と、ビームスプリッタ膜とを有することを特徴とする請求項２６記載の光結合効率可変素子。
- 回折格子状に位相差を可変制御可能な領域を有する液晶素子を有することを特徴とする請求項２６記載の光結合効率可変素子。
- 回折格子と、前記回折格子を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項２６記載の光結合効率可変素子。
- 前記光ビームの透過率または反射率を変化させることが可能な手段であり、前記光ビームの透過率または反射率を変化させることにより、前記光結合効率を変化させることが可能になされていることを特徴とする請求項２５記載の光結合効率可変素子。
- 光ビームの透過率を低下させるフィルタ手段と、前記フィルタ手段を変位させる変位手段とを有することを特徴とする請求項３１記載の光結合効率可変素子。
- 光ビームの透過率を変化させることが可能な液晶素子を有することを特徴とする請求項３１記載の光結合効率可変素子。
- 前記信号記録モード時に前記光源から出射される光ビームの出射パワーを記録時出射パワーＰＷに切り換え、前記信号再生モード時に光源から出射される光ビームの出射パワーを前記記録時出射パワーＰＷ以下の再生時出射パワーＰＲに切り換えるように構成され、前記出射パワーの記録時出射パワーＰＷから再生時出射パワーＰＲへの切り換えは前記第１の応答時間ＴＷＲの間に行なわれ、前記出射パワーの再生時出射パワーＰＲから記録時出射パワーＰＷへの切り換えは前記第２の応答時間ＴＲＷが経過した時点で行なわれることを特徴とする請求項２５記載の光結合効率可変素子。
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