JP4037034B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層状に記録層を有する情報記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行なう情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の情報記録再生装置として、例えば特開平４−３０１２２６号公報に記載されているものがある。この情報記録再生装置は、対物レンズに近い側にガイドトラック層を、対物レンズから離れる側に多層状に記録層を有する情報記録媒体に対して、ガイド用光源と記録再生用の走査用光源とを用いて情報の記録／再生を行なうもので、ガイド用光源からのガイドビームはガイド用コリメータレンズで平行光束に変換した後、ビーム結合素子、ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体のガイドトラック層に集光させている。また、走査用光源からの走査ビームは、走査用コリメータレンズで平行光束に変換した後、光軸方向偏移器により収束度、発散度を調整して上記ビーム結合素子でガイドビームと結合し、上記ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体の所望の深さの記録層に集光させるようにしている。
【０００３】
このようにして、情報の記録においては、ガイドビームをガイドトラック層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラック制御を行なうと共に、対物レンズに入射する走査ビームの平行度を光軸方向偏移器で制御しながら、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させて情報を記録し、また所望の深さの記録層に記録されている情報の再生や消去においては、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラック制御を行いながら、情報を再生あるいは消去するようにしている。
【０００４】
ところで、上記のように共通の対物レンズによりガイドビームを情報記録媒体のガイドトラック層に集光させ、走査ビームは光軸方向にずれた所望の深さの記録層に集光させて情報の記録／再生を行なう場合には、走査ビームの集光位置すなわち記録層の位置が変わって走査ビームに対する媒体厚さが変わると、その媒体厚さの変化に応じて走査ビームスポットに球面収差が生じ、これがためスポットが大きくなると共に、ピーク強度が低下して記録／再生性能が劣化し、深さ方向の各記録層に対して安定した記録／再生ができなくなる。
【０００５】
そこで、上記従来の情報記録再生装置においては、光源とコリメータレンズとの間、および光検出器とコリメータレンズとの間の光路中に、異なる厚さ区域を有する収差補正素子をそれぞれ配置し、これらの収差補正素子を選択された記録層の深さ位置に応じて所定の厚さ区域が光路中に位置するように独立して駆動して、球面収差を補正するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の情報記録再生装置にあっては、光源および光検出器に対して独立した収差補正素子を要すると共に、これらを独立して駆動する駆動機構を要するため、部品点数が多くなって構成が複雑かつ大型になり、コストアップを招くことになる。
【０００７】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単かつ小型、安価にでき、深さ方向の各記録層に対して安定して記録／再生できる情報記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に係る情報記録再生装置の発明は、深さ方向にそれぞれ多層状に記録層を有する複数の記録領域を有すると共に、これら複数の記録領域にそれぞれ対応する複数のガイドトラック層を有する情報記録媒体と、
第１の光ビームを放射する第１の光源と、
第２の光ビームを放射する第２の光源と、
光軸方向に移動可能に設けられ、前記第1の光ビームおよび前記第２の光ビームを前記情報記録媒体内に集光させる共通の対物レンズと、
前記第２の光源と前記対物レンズとの間の前記第２の光ビームの光路中に光軸方向に移動可能に設けたコリメータレンズと、
前記コリメータレンズの移動位置を検出する位置検出器とを有し、
前記対物レンズを光軸方向に移動させて、前記第１の光ビームを前記情報記録媒体内の任意のガイドトラック層に集光し、前記コリメータレンズを、前記対物レンズによって発生する収差と該コリメータレンズによって発生する収差とを相殺するように、前記記録層に対応して予め設定した移動データに基づいて移動させると共に、該コリメータレンズの移動位置を前記位置検出器の出力を用いて制御して、前記第２の光ビームを前記第１の光ビームが集光するガイドトラック層と対応する前記記録領域内の所望の記録層に集光させて情報を記録または再生するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施の形態を示す図である。図１において、情報記録媒体１は、それぞれグルーブを有する例えば５層のガイドトラック層からなるガイドトラック部２と、このガイドトラック部２上に記録／再生用レーザ光の吸収層３を介して設けられたフォトポリマ、フォトリフラクティブ結晶、フォトクロミック材料等からなる情報記録部４と、この情報記録部４の表面およびガイドトラック部２の他方の面上にそれぞれ設けられた保護層５とを有し、情報記録部４中の異なる深さ位置においてその屈折率や光吸収率を変化させて情報を記録することにより、情報記録部４に多層状に記録層６を形成するようになっている。本実施の形態では、かかる情報記録媒体１に、その情報記録部４側からフォーカス制御およびトラック制御を行うためのサーボ用レーザ光（第１のビーム）1０と、記録／再生用レーザ光（第２のビーム）２０とを照射して所望の記録層６に対して情報の記録／再生を行なう。なお、サーボ用レーザ光１０は記録／再生用レーザ光２０とは異なる波長、例えば記録／再生用レーザ光２０の波長よりも長くする。
【００１６】
サーボ用レーザ光１０は、光源ユニット１１から出射させる。この光源ユニット１１には、半導体レーザ（第１の光源）１２、光検出器１３およびホログラム１４を設け、半導体レーザ１２からホログラム１４を経てサーボ用レーザ光１０を出射させる。この光源ユニット１１からのサーボ用レーザ光１０は、コリメータレンズ１５で若干発散光束とし、絞り１８を経てダイクロイックプリズム１６で反射させた後、情報記録部２の記録／再生すべき所望の記録層が位置する後述する記録領域に応じて、対物レンズ１７によりガイドトラック部２の対応するガイドトラック層にサーボスポットを形成するように集光させる。
【００１７】
また、情報記録媒体１で反射されるサーボ用レーザ光１０は、往路とは逆の経路をたどって、対物レンズ１７を経てダイクロイックプリズム１６で反射させ、絞り１８およびコリメータレンズ１５を経て光源ユニット１１のホログラム１４に入射させて回折させ、その回折光を光検出器１３で受光して、公知のビームサイズ法やフーコー法等によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法等によりトラックエラー信号をそれぞれ検出すると共に、ガイドトラックに予め記録されているトラック番号および後述する記録領域の情報を検出する。
【００１８】
一方、記録／再生用レーザ光２０は、半導体レーザ（第２の光源）２１から出射させる。この半導体レーザ２１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３にＰ偏光で入射させ、該偏光ビームスプリッタ２３を透過するレーザ光をコリメータレンズ２２および１／４波長板２４を経てダイクロイックプリズム１６を透過させ、このダイクロイックプリズム１６を透過する記録／再生用レーザ光２０をサーボ用レーザ光１０と共通の光路に導いて、対物レンズ１７により情報記録媒体１の所望の記録層６の情報トラック上に記録／再生スポットを形成するように集光させる。
【００１９】
また、情報記録媒体１で反射される記録／再生用レーザ光２０の戻り光は、往路とは逆の経路をたどって、対物レンズ１７、ダイクロイックプリズム１６および１／４波長板２４を経て偏光ビームスプリッタ２３に入射させる。ここで、偏光ビームスプリッタ２３に入射する情報記録媒体１からの戻り光は、往路と復路とで１／４波長板２４を透過するのでＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ２３で反射される。この偏光ビームスプリッタ２３で反射されるレーザ光は、その集光点においてピンホール２５を介してＰＩＮフォトダイオードよりなる光検出器２７で受光し、その出力に基づいて情報信号を検出すると共に、各記録層６に予め記録されているトラックおよびフォーカス用のウォブルマークから記録／再生スポットの微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号を検出する。
【００２０】
なお、対物レンズ１７は、対物レンズ駆動手段（図示せず）により情報記録媒体１に対してフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動可能に構成する。また、コリメータレンズ２２は、一軸アクチュエータ（図示せず）により光軸方向に駆動可能に構成し、その光軸方向位置をポジションセンサ２６で検出するようにする。
【００２１】
次に、図２を参照して情報記録媒体１の一例の構成について説明する。図２において、情報記録部４は、対物レンズ１７側から記録領域４−１，４−２，４−３，４−４および４−５の５つの記録領域を有してなり、各記録領域は例えば約１１０μｍの深さ（ピッチ）を有し、その深さ領域の中に例えば１０層の記録層を有している。また、ガイドトラック部２は、情報記録部４側からガイドトラック層２−１，２−２，２−３，２−４および２−５の５つのガイドトラック層を有してなり、隣接するガイドトラック層の間隔（ピッチ）は、例えば記録領域のピッチのほぼ１／２の５５μｍとなっている。これらガイドトラック層２−１〜２−５は、各ガイドトラック層からのサーボ用レーザ光１０の戻り光の強度がほぼ同じになるように、情報記録部４から離れるに従って反射率が高くなっている。また、ガイドトラック部２のトラックピッチは、情報記録部４のトラックピッチよりも大きく設定されている。
【００２２】
本実施の形態では、例えば、半導体レーザ１２から出射するサーボ用レーザ光１０の波長を７８０ｎｍ、半導体レーザ２１から出射する記録／再生用レーザ光２０の波長を６５０ｎｍ、コリメータレンズ２２の焦点距離を１２．２ｍｍ、対物レンズ１７の焦点距離を２．６ｍｍとする。また、記録／再生用レーザ光２０は、対物レンズ１７によりＮＡ（開口数）が０．５２で集光させ、サーボ用レーザ光１０は絞り１８で対物レンズ１７を通過する光束を制限して、ＮＡが０．３６で集光させる。
【００２３】
対物レンズ１７は、図２の（１）に実線で示すように、記録／再生用レーザ光２０が平行光束で入射して中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに集光するときに、記録／再生スポットの収差が０となるように設計する。
【００２４】
また、コリメータレンズ１５は、記録／再生用レーザ光２０が中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに集光する状態で、サーボ用レーザ光１０が若干発散光として対物レンズ１７に入射してガイドトラック部２の中間のガイドトラック層２−３に集光するように、予め位置調整して固定しておく。なお、この場合、ガイドトラック層２−３に形成されるサーボスポットには、サーボ用レーザ光１０が対物レンズ１７に発散光で入射するために、そのままでは収差が増加することになる。すなわち、対物レンズ１７に発散光を入射させることで発生するアンダの球面収差と、色収差による結像位置のずれも含め、サーボ用レーザ光１０の集光位置が記録／再生用レーザ光２０の集光位置よりも深くなることで発生するオーバの球面収差との差分収差が発生することになる。そこで、本実施の形態では、この差分収差をキャンセルする収差を他の光学素子、例えばコリメータレンズ１５に持たせて、サーボスポットの収差を良好にしておく。
【００２５】
以下、本実施の形態の動作の一例について説明する。
先ず、記録／再生スポットを任意の記録層から中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに位置させる場合について説明する。この場合には、先ず、対物レンズ１７をフォーカス方向に移動させて、サーボスポットを各ガイドトラック層方向に移動させる。ここで、例えばサーボスポットが、ガイドトラック層２−１からガイドトラック層２−５に向けて各ガイドトラック層を通過するように移動したとすると、光検出器１３の出力から、図３に示すようにガイドトラック層２−１，２−２，２−３，２−４および２−５の順で、それぞれＳカーブのフォーカスエラー信号が得られる。そこで、３番目のＳカーブのフォーカスエラー信号のゼロクロスでフォーカスサーボを閉じて、サーボスポットがガイドトラック層２−３に位置するように対物レンズ１７をフォーカス制御する。
【００２６】
その後、光検出器１３の出力から得られるトラックエラー信号でトラッキングサーボをかけて、ガイドトラック層の層番地と半径方向のトラック位置とを読み取って、サーボスポットが目的の位置にいることを確認する。
【００２７】
次に、ポジションセンサ２６の出力に基づいてコリメータレンズ２２を光軸方向へ移動して、記録／再生用レーザ光２０が対物レンズ１７に平行光束で入射する基準位置に調整し、これにより記録／再生スポットを中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａにほぼ位置させる。
【００２８】
その後、光検出器２７の出力から得られるウォブルマークに基づく微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号を用いて記録／再生スポット位置を微調整して、記録／再生スポットを記録層６Ａのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ａの番地を確認する。なお、この記録／再生スポット位置の微調整は、微調整用フォーカスエラー信号によってコリメータレンズ２２を光軸方向へ微動させ、微調整用トラックエラー信号によって対物レンズ１７をトラッキング方向へ移動させることにより行う。
【００２９】
次に、記録／再生スポットを、図２の（１）に破線で示すように記録層６Ａから、該記録層６Ａが位置する中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂへ移動させる場合について説明する。この場合には、先ず、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオフとして、コリメータレンズ２２をポジションセンサ２６の出力に基づいて半導体レーザ２１に近づく方向へ所定量移動させる。ここで、コリメータレンズ２２を基準位置（０ｍｍ）から半導体レーザ２１に近づく方向へ移動させると、その移動量と情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量との関係は、図４に実線アで示すようになる。したがって、この関係からコリメータレンズ２２を、予め光学系の倍率で決まる位置、例えば基準位置から半導体レーザ２１側へ０．７５ｍｍ離れた位置へ移動させ、これにより記録／再生スポットを中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂにほぼ位置させる。
【００３０】
その後、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオンとして、上記の場合と同様に記録／再生スポット位置を微調整して記録／再生スポットを記録層６Ｂのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ｂの番地を確認する。
【００３１】
次に、上記の状態、すなわち記録／再生スポットが中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂに位置する状態から、記録／再生スポットを一つ深い記録領域４−４の中心の記録層６Ｃへ移動させる場合について説明する。この場合には、先ず、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオフとし、コリメータレンズ２２の位置を固定した状態で、図示しない対物レンズ駆動装置へガイドトラック層移動用の駆動パルスを供給して対物レンズ１７を情報記録媒体１に近づく方向へ移動させ、これによりサーボスポットを強制的に一つ深い側のガイドトラック層２−４へジャンプさせる。ここで、ガイドトラック層の間隔は、ほぼ５５μｍであるので、この場合は対物レンズ１７を情報記録媒体１側へ、５５μｍ／ｎ、移動させる。ただし、ｎは情報記録媒体１の屈折率を示す。
【００３２】
これにより、記録／再生スポットは、図２の（２）に破線で示すように、記録領域４−４の中心の記録層６Ｃにほぼ位置するので、その後は、上記の場合と同様に、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオンとして記録／再生スポット位置の微調整を行なうことで、記録／再生スポットを記録層６Ｃのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ｃの番地を確認する。
【００３３】
次に、情報記録媒体１内に形成される記録／再生スポットおよびサーボスポットの収差について、図４および図５を参照して説明する。
【００３４】
先ず、記録／再生スポットの収差の発生について説明する。上述したように、コリメータレンズ２２を基準位置（平行光が出射する位置）からずらしていくと、記録／再生スポットの媒体内での位置が移動する。ここで、対物レンズ１７が一枚の非球面レンズからなり、この対物レンズ１７に発散光を入射することで発生するアンダ側の球面収差をＳ１とし、記録／再生スポットが媒体の深い側へ移動することで発生するオーバ側の球面収差をＳ２とすると、それらの発生量はＳ１＞Ｓ２の関係にあり、本実施の形態の光学系の場合には、概略Ｓ１＝Ｓ２×２、の関係が成立する。すなわち、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１に近づく方向へ移動させて、記録／再生スポットを情報記録媒体１内で深さが深くなる方向へ移動させていくと、図５に実線イで示すように収差が増加することになる。
【００３５】
この記録／再生スポットの球面収差は、コリメータレンズ２２の移動による情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量と同じ移動量だけ、対物レンズ１７を移動させることによりほぼゼロにすることができる。すなわち、アンダ側の球面収差Ｓ１に対して、媒体厚さを約２倍厚くしてオーバ側の球面収差を２倍（Ｓ２×２）発生させることでキャンセルすることができる。したがって、図４に破線ウで示す関係で、コリメータレンズ２２の移動量と情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量とを制御すれば、記録／再生スポットの収差を図５に破線エで示すように常にゼロに近い値に維持することが可能となる。
【００３６】
ところが、本実施の形態では、サーボスポットも同じ対物レンズ１７によりフォーカスさせるので、具体的には以下のように動作させる。
【００３７】
すなわち、図４および図５において、許容できる波面収差量を±０．０２λｒｍｓとし、コリメータレンズ２２の移動により記録／再生スポットが記録層６Ａから５５μｍ移動して記録層６Ｂに位置したら（Ｓ１−Ｓ２＝０．０２λｒｍｓ）、その２倍の位置（記録領域４−４の中心の記録層６Ｃ）に記録／再生スポットが移動するように、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１に近づく方向へ移動させる。これにより、記録／再生スポットをほぼＳ１−Ｓ２＝０λｒｍｓの状態で記録層６Ｃに位置させ、サーボスポットをガイドトラック層２−３から５５μｍ離れた一つ深い側のガイドトラック層２−４へジャンプさせる。そして、サーボスポットがガイドトラック層２−４に位置する状態で、コリメータレンズ２２を移動させて、図２の（２）に示すように記録領域４−４内の所望の記録層に記録／再生スポットを位置させる。ここで、コリメータレンズ２２をほぼ基準位置に戻すと、記録／再生スポットは記録層６Ｂに位置し、逆にオーバの球面収差（Ｓ１−Ｓ２＝−０．０２λｒｍｓ）が発生することになる。
【００３８】
また、記録／再生スポットが記録領域４−４の最深の記録層６Ｄの位置にきてアンダの球面収差が増加したら、さらに記録／再生スポットを情報記録媒体１に対する深さが深くなる方向へ５５μｍ移動させるために、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１に近づけて、記録／再生スポットをほぼＳ１−Ｓ２＝０λｒｍｓの状態で最深の記録領域４−５の中心の記録層６Ｅに位置させると共に、サーボスポットをガイドトラック層２−４から５５μｍ離れた最深のガイドトラック層２−５へジャンプさせる。そして、サーボスポットがガイドトラック層２−５に位置する状態で、コリメータレンズ２２を移動させて、記録領域４−５内の最深の記録層６Ｆを含む所望の記録層に記録／再生スポットを位置させる。
【００３９】
図２において、記録領域４−３内の記録層６Ａよりも浅い側の各記録層、記録領域４−２内の各記録層および記録領域４−１内の各記録層については、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１から離れる方向に基準位置から移動させて、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に収束光で入射させることにより、記録／再生スポットを所望の記録層に位置させる。
【００４０】
この場合には、上記とは逆に、記録／再生スポットを記録領域４−３から記録領域４−２へ、さらに記録領域４−２から記録領域４−１へと順次移動させる毎に、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１から離れる方向へ移動させて、記録領域４−２ではサーボスポットをガイドトラック層２−２に位置させ、記録領域４−１ではサーボスポットをガイドトラック層２−１に位置させる。
【００４１】
以上のようにコリメータレンズ２２および対物レンズ１７を動作させることにより、記録領域４−１〜４−５のすべてにおいて、記録／再生スポットの収差発生量を±０．０２λｒｍｓ以下に抑えることができる。
【００４２】
また、サーボスポットについては、ＮＡが０．３６と小さいため、図５に一点鎖線オで示すように、中心のガイドトラック層２−３から０．１６５ｍｍ（０．５５μｍ×３）深い位置に移動しても、収差発生量は０．０２λｒｍｓ未満となり、同様にガイドトラック層２−３から０．１６５ｍｍ（０．５５μｍ×３）浅い位置に移動しても、収差発生量は０．０２λｒｍｓ未満となるので、どの記録領域においてもＳ／Ｎの良好なサーボ信号を得ることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によると、それぞれ約１１０μｍの深さを持つ記録領域４−１〜４−５のすべてにおいて、記録／再生スポットの収差発生量を±０．０２λｒｍｓ以下に抑えることができるので、情報記録媒体１の記録容量をアップできると共に、情報を高精度で記録／再生することができる。また、対物レンズ１７に入射するサーボ用レーザ光１０のＮＡを絞り１８で小さく抑えているので、Ｓ／Ｎの良好なサーボ信号を得ることができる。さらに、記録／再生スポットを異なる記録領域へ移動させる毎に、対物レンズ１７を記録領域の厚さに応じて移動させるようにしたので、記録／再生スポットを各記録層に位置させるためのコリメータレンズ２２の移動量を小さく抑えることができる。また、従来例で説明したような収差補正素子を用いる必要がないので、構成を簡単にできると共に、小型かつ安価にできる。
【００４４】
図６は、本発明の第２実施の形態を説明するための図である。本実施の形態は、第１実施の形態において情報記録媒体１のガイドトラック層２−１〜２−５を情報記録部４内に設けたものである。すなわち、記録領域４−３に対応するガイドトラック層２−３は記録領域４−３の中心の記録層６Ａに形成し、記録領域４−４に対応するガイドトラック層２−４は記録層６Ａから５５μｍ深い記録層６Ｂに形成し、記録領域４−５に対応するガイドトラック層２−５は記録層６Ｂから５５μｍ深い記録層６Ｃに形成する。同様に、記録領域４−２に対応するガイドトラック層２−２は記録層６Ａから５５μｍ浅い記録層６Ｂ′に形成し、記録領域４−１に対応するガイドトラック層２−１は記録層６Ｂ′から５５μｍ浅い記録層６Ｃ′に形成する。
【００４５】
本実施の形態では、図１に示す光学系において、サーボ用レーザ光１０を対物レンズ１７に若干収束光で入射させて、対物レンズ１７を光軸方向へ移動させることで所望のガイドトラック層にサーボスポットを位置させ、その状態で第１実施の形態と同様にコリメータレンズ２２を光軸方向に移動して対物レンズ１７に入射する記録／再生用レーザ光２０の平行度を調整し、これにより対応する記録領域内の所望の記録層に記録／再生スポットを位置させて情報の記録／再生を行う。
【００４６】
すなわち、記録領域４−３に対する記録／再生においては、図６の（１）に示すように、サーボスポットを記録層６Ａのガイドトラック層２−３に位置させ、記録領域４−４に対する記録／再生においては、図６の（２）に示すように、サーボスポットを記録層６Ｂのガイドトラック層２−４に位置させ、記録領域４−５に対する記録／再生においては、図６の（３）に示すように、サーボスポットを記録層６Ｃのガイドトラック層２−５に位置させる。同様に、記録領域４−２に対する記録／再生においては、サーボスポットを記録層６Ｂ′のガイドトラック層２−２に位置させ、記録領域４−１に対する記録／再生においては、サーボスポットを記録層６Ｃ′のガイドトラック層２−１に位置させる。
【００４７】
本実施の形態によると、第１実施の形態と同様の効果が得られる他、記録領域４−１〜４−５の全体に亘って、情報記録媒体１内でのサーボスポットと記録／再生スポットとの間隔を小さくでき、対物レンズ１７に入射させるサーボ用レーザ光１０の球面収差発生量が微少となるので無視でき、したがって他の光学部品による収差キャンセルの必要性がなくなる。
【００４８】
図７は、本発明とともに開発した情報記録再生装置の参考例を示すものである。図７において、図１と同一作用をなす素子には同一符号を付して、その説明を省略する。本参考例では、図１に示した光学系において、記録／再生用の半導体レーザ２１側の光学系だけを用い、ダイクロイックプリズム１６を削除し、偏光ビームスプリッタ２３と光検出器２７との間にホログラム２８を挿入する。また、光検出器２７は、二つの受光部２７ａ，２７ｂをもって構成し、情報記録媒体１からの戻り光の内、ホログラム２８で回折されない０次光を受光部２７ａで受光して情報信号の読み出しを行い、ホログラム２８で回折された例えば1次回折光を受光部２７ｂで受光して、非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によりトラックエラー信号をそれぞれ検出するようにする。また、情報記録媒体１としては、ガイドトラックを持つ層変化媒体や光磁気記録媒体等と同じ記録層を多層状に有するものを用いる。ここでは、図７に部分拡大図を示すように、それぞれサーボ用のガイドトラックを有する１１層の記録層を５５μｍの間隔で有するものとする。なお、図７の部分拡大図では、中央の記録層を符号６Ａで示し、それよりも深い位置にある順次の記録層を符号６Ｂ〜６Ｆで示し、浅い位置にある順次の記録層を符号６Ｂ′〜６Ｆ′で示している。
【００４９】
すなわち、本参考例では、一つの光源として半導体レーザ２１のみを用い、コリメータレンズ２２および対物レンズ１７を適宜光軸方向に移動させて記録／再生スポットを所望の記録層に位置させる。コリメータレンズ２２は、基準位置にあるときに記録／再生用レーザ光２０が平行光で対物レンズ１７に入射して、中央の記録層６Ａに記録／再生スポットが形成されるものとする。したがって、記録層６Ａに記録／再生スポットを位置させる場合には、記録／再生スポットが例えば記録層６Ｆ′から記録層６Ｆに向けて各記録反射面を通過するようにコリメータレンズ２２は基準位置にしておき、対物レンズ１７を光軸方向に移動させ、その際に光検出器２７の出力から得られる６番目のＳカーブのフォーカスエラー信号のゼロクロスでフォーカスサーボを閉じることで、記録／再生用レーザ光２０を記録層６Ａにフォーカスさせる。その後は、記録層６Ａのガイドトラックが持つグルーブによるトラックエラー信号を用いて対物レンズ１７にトラッキングサーボをかける。
【００５０】
次に、本参考例の動作の一例について説明する。本参考例では、対物レンズ１７を、記録／再生用レーザ光２０が平行光束で入射して中央の記録層６Ａに集光するときに、記録／再生スポットの収差が０となるように設計する。この状態から記録／再生スポットを記録層６Ｃおよび記録層６Ｅにジャンプさせる場合には、コリメータレンズ２２を図４に破線ウで示す位置に基準位置から移動させる。すなわち、記録層６Ｃにジャンプさせる場合には、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１に近づく方向へ約０．８ｍｍ移動させ、記録層６Ｅにジャンプさせる場合には、同様にコリメータレンズ２２を約１．４ｍｍ移動させる。これにより、媒体深さが深くなることにより生じるオーバの球面収差を、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に発散光で入射させることにより生じるアンダの球面収差でキャンセルして、記録層６Ｃおよび記録層６Ｅにおいて記録／再生スポットの収差をほぼゼロにする。
【００５１】
また、記録／再生スポットを記録層６Ｂに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｄに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置から約０．８ｍｍ移動して記録層６Ｃに対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｆに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置から約１．４ｍｍ移動して記録層６Ｅに対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させて行う。
【００５２】
同様に、記録／再生スポットが記録層６Ａに位置する状態から記録層６Ｃ′および記録層６Ｅ′にジャンプさせる場合には、それぞれの位置において記録／再生スポットの収差がほぼゼロとなる位置にコリメータレンズ２２を基準位置から移動させる。なお、この場合には、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１から離れる方向に移動させて、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に収束光で入射させる。
【００５３】
また、記録／再生スポットを記録層６Ｂ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｄ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が記録層６Ｃ′に対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｆ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が記録層６Ｅ′に対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させて行う。
【００５４】
このようにして、情報記録媒体１内で記録／再生スポットを移動させることにより、記録／再生スポットの収差を、記録層６Ａではゼロ、記録層６Ｃ，６Ｃ′，６Ｅ，６Ｅ′ではほぼゼロとすると共に、記録層６Ｂ，６Ｂ′，６Ｄ，６Ｄ′，６Ｆ，６Ｆ′では±０．０２λｒｍｓに抑えることができる。
【００５５】
上記の説明では、記録／再生スポットを記録層６Ｃ，６Ｃ′，６Ｅ，６Ｅ′に位置させる場合にコリメータレンズ２２を移動させるようにしたが、図４の破線ウの関係となるように、各記録層毎にコリメータレンズ２２を移動させて収差をキャンセルするようにしてもよい。また、コリメータレンズ２２の移動位置を示す移動データは、図示しないメモリ内に記録層に応じて予め格納しておき、ポジションセンサ２６の出力をフィードバックして位置制御する。このコリメータレンズ２２の位置制御については、第２実施の形態の場合も同様である。
【００５６】
本参考例においても、情報記録媒体の深さ方向に亘って記録／再生スポットの球面収差を良好に抑えることができるので、情報記録媒体の記録領域を深さ方向に増加でき、記録容量を増加することができる。また、一本のビームで記録／再生を行うので、第１，２実施の形態に比べて構成をさらに簡単にできると共に、小型かつ安価にできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、深さ方向の各記録層に対して収差増加を効果的に抑えることができ、情報の記録／再生を安定して行うことができる。また、収差増加を効果的に抑えることができることから、情報記録媒体の記録容量を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態を示す図である。
【図２】 情報記録媒体の一例の構成を示す図である。
【図３】 第１実施の形態において対物レンズをフォーカス方向に移動させた際に得られるフォーカスエラー信号を示す図である。
【図４】 第１実施の形態によるコリメータレンズの移動量と媒体内での記録／再生スポットの移動量との関係を説明するための図である。
【図５】 同じく、媒体内でのスポットの移動量と波面収差との関係を説明するための図である。
【図６】 本発明の第２実施の形態を説明するための図である。
【図７】 本発明とともに開発した情報記録再生装置の参考例を示す図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ ガイドトラック部
２−１〜２−５ ガイドトラック層
３ 吸収層
４ 情報記録部
４−１〜４−５ 記録領域
５ 保護層
６，６Ａ，６Ｂ〜６Ｆ，６Ｂ′〜６Ｆ′ 記録層
１０ サーボ用レーザ光
１１ 光源ユニット
１２ 半導体レーザ（第１の光源）
１３ 光検出器
１４ ホログラム
１５ コリメータレンズ
１６ ダイクロイックプリズム
１７ 対物レンズ
１８ 絞り
２０ 記録／再生用レーザ光
２１ 半導体レーザ（第２の光源）
２２ コリメータレンズ
２３ 偏光ビームスプリツタ
２４ １／４波長板
２５ ピンホール
２６ ポジションセンサ
２７ 光検出器
２８ ホログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層状に記録層を有する情報記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行なう情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の情報記録再生装置として、例えば特開平４−３０１２２６号公報に記載されているものがある。この情報記録再生装置は、対物レンズに近い側にガイドトラック層を、対物レンズから離れる側に多層状に記録層を有する情報記録媒体に対して、ガイド用光源と記録再生用の走査用光源とを用いて情報の記録／再生を行なうもので、ガイド用光源からのガイドビームはガイド用コリメータレンズで平行光束に変換した後、ビーム結合素子、ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体のガイドトラック層に集光させている。また、走査用光源からの走査ビームは、走査用コリメータレンズで平行光束に変換した後、光軸方向偏移器により収束度、発散度を調整して上記ビーム結合素子でガイドビームと結合し、上記ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体の所望の深さの記録層に集光させるようにしている。
【０００３】
このようにして、情報の記録においては、ガイドビームをガイドトラック層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラック制御を行なうと共に、対物レンズに入射する走査ビームの平行度を光軸方向偏移器で制御しながら、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させて情報を記録し、また所望の深さの記録層に記録されている情報の再生や消去においては、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラック制御を行いながら、情報を再生あるいは消去するようにしている。
【０００４】
ところで、上記のように共通の対物レンズによりガイドビームを情報記録媒体のガイドトラック層に集光させ、走査ビームは光軸方向にずれた所望の深さの記録層に集光させて情報の記録／再生を行なう場合には、走査ビームの集光位置すなわち記録層の位置が変わって走査ビームに対する媒体厚さが変わると、その媒体厚さの変化に応じて走査ビームスポットに球面収差が生じ、これがためスポットが大きくなると共に、ピーク強度が低下して記録／再生性能が劣化し、深さ方向の各記録層に対して安定した記録／再生ができなくなる。
【０００５】
そこで、上記従来の情報記録再生装置においては、光源とコリメータレンズとの間、および光検出器とコリメータレンズとの間の光路中に、異なる厚さ区域を有する収差補正素子をそれぞれ配置し、これらの収差補正素子を選択された記録層の深さ位置に応じて所定の厚さ区域が光路中に位置するように独立して駆動して、球面収差を補正するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の情報記録再生装置にあっては、光源および光検出器に対して独立した収差補正素子を要すると共に、これらを独立して駆動する駆動機構を要するため、部品点数が多くなって構成が複雑かつ大型になり、コストアップを招くことになる。
【０００７】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単かつ小型、安価にでき、深さ方向の各記録層に対して安定して記録／再生できる情報記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に係る情報記録再生装置の発明は、深さ方向にそれぞれ多層状に記録層を有する複数の記録領域を有すると共に、これら複数の記録領域にそれぞれ対応する複数のガイドトラック層を有する情報記録媒体と、
第１の光ビームを放射する第１の光源と、
第２の光ビームを放射する第２の光源と、
光軸方向に移動可能に設けられ、前記第1の光ビームおよび前記第２の光ビームを前記情報記録媒体内に集光させる共通の対物レンズと、
前記第２の光源と前記対物レンズとの間の前記第２の光ビームの光路中に光軸方向に移動可能に設けたコリメータレンズと、
前記コリメータレンズの移動位置を検出する位置検出器とを有し、
前記対物レンズを光軸方向に移動させて、前記第１の光ビームを前記情報記録媒体内の任意のガイドトラック層に集光し、前記コリメータレンズを、前記対物レンズによって発生する収差と該コリメータレンズによって発生する収差とを相殺するように、前記記録層に対応して予め設定した移動データに基づいて移動させると共に、該コリメータレンズの移動位置を前記位置検出器の出力を用いて制御して、前記第２の光ビームを前記第１の光ビームが集光するガイドトラック層と対応する前記記録領域内の所望の記録層に集光させて情報を記録または再生するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施の形態を示す図である。図１において、情報記録媒体１は、それぞれグルーブを有する例えば５層のガイドトラック層からなるガイドトラック部２と、このガイドトラック部２上に記録／再生用レーザ光の吸収層３を介して設けられたフォトポリマ、フォトリフラクティブ結晶、フォトクロミック材料等からなる情報記録部４と、この情報記録部４の表面およびガイドトラック部２の他方の面上にそれぞれ設けられた保護層５とを有し、情報記録部４中の異なる深さ位置においてその屈折率や光吸収率を変化させて情報を記録することにより、情報記録部４に多層状に記録層６を形成するようになっている。本実施の形態では、かかる情報記録媒体１に、その情報記録部４側からフォーカス制御およびトラック制御を行うためのサーボ用レーザ光（第１のビーム）1０と、記録／再生用レーザ光（第２のビーム）２０とを照射して所望の記録層６に対して情報の記録／再生を行なう。なお、サーボ用レーザ光１０は記録／再生用レーザ光２０とは異なる波長、例えば記録／再生用レーザ光２０の波長よりも長くする。
【００１６】
サーボ用レーザ光１０は、光源ユニット１１から出射させる。この光源ユニット１１には、半導体レーザ（第１の光源）１２、光検出器１３およびホログラム１４を設け、半導体レーザ１２からホログラム１４を経てサーボ用レーザ光１０を出射させる。この光源ユニット１１からのサーボ用レーザ光１０は、コリメータレンズ１５で若干発散光束とし、絞り１８を経てダイクロイックプリズム１６で反射させた後、情報記録部２の記録／再生すべき所望の記録層が位置する後述する記録領域に応じて、対物レンズ１７によりガイドトラック部２の対応するガイドトラック層にサーボスポットを形成するように集光させる。
【００１７】
また、情報記録媒体１で反射されるサーボ用レーザ光１０は、往路とは逆の経路をたどって、対物レンズ１７を経てダイクロイックプリズム１６で反射させ、絞り１８およびコリメータレンズ１５を経て光源ユニット１１のホログラム１４に入射させて回折させ、その回折光を光検出器１３で受光して、公知のビームサイズ法やフーコー法等によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法等によりトラックエラー信号をそれぞれ検出すると共に、ガイドトラックに予め記録されているトラック番号および後述する記録領域の情報を検出する。
【００１８】
一方、記録／再生用レーザ光２０は、半導体レーザ（第２の光源）２１から出射させる。この半導体レーザ２１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３にＰ偏光で入射させ、該偏光ビームスプリッタ２３を透過するレーザ光をコリメータレンズ２２および１／４波長板２４を経てダイクロイックプリズム１６を透過させ、このダイクロイックプリズム１６を透過する記録／再生用レーザ光２０をサーボ用レーザ光１０と共通の光路に導いて、対物レンズ１７により情報記録媒体１の所望の記録層６の情報トラック上に記録／再生スポットを形成するように集光させる。
【００１９】
また、情報記録媒体１で反射される記録／再生用レーザ光２０の戻り光は、往路とは逆の経路をたどって、対物レンズ１７、ダイクロイックプリズム１６および１／４波長板２４を経て偏光ビームスプリッタ２３に入射させる。ここで、偏光ビームスプリッタ２３に入射する情報記録媒体１からの戻り光は、往路と復路とで１／４波長板２４を透過するのでＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ２３で反射される。この偏光ビームスプリッタ２３で反射されるレーザ光は、その集光点においてピンホール２５を介してＰＩＮフォトダイオードよりなる光検出器２７で受光し、その出力に基づいて情報信号を検出すると共に、各記録層６に予め記録されているトラックおよびフォーカス用のウォブルマークから記録／再生スポットの微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号を検出する。
【００２０】
なお、対物レンズ１７は、対物レンズ駆動手段（図示せず）により情報記録媒体１に対してフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動可能に構成する。また、コリメータレンズ２２は、一軸アクチュエータ（図示せず）により光軸方向に駆動可能に構成し、その光軸方向位置をポジションセンサ２６で検出するようにする。
【００２１】
次に、図２を参照して情報記録媒体１の一例の構成について説明する。図２において、情報記録部４は、対物レンズ１７側から記録領域４−１，４−２，４−３，４−４および４−５の５つの記録領域を有してなり、各記録領域は例えば約１１０μｍの深さ（ピッチ）を有し、その深さ領域の中に例えば１０層の記録層を有している。また、ガイドトラック部２は、情報記録部４側からガイドトラック層２−１，２−２，２−３，２−４および２−５の５つのガイドトラック層を有してなり、隣接するガイドトラック層の間隔（ピッチ）は、例えば記録領域のピッチのほぼ１／２の５５μｍとなっている。これらガイドトラック層２−１〜２−５は、各ガイドトラック層からのサーボ用レーザ光１０の戻り光の強度がほぼ同じになるように、情報記録部４から離れるに従って反射率が高くなっている。また、ガイドトラック部２のトラックピッチは、情報記録部４のトラックピッチよりも大きく設定されている。
【００２２】
本実施の形態では、例えば、半導体レーザ１２から出射するサーボ用レーザ光１０の波長を７８０ｎｍ、半導体レーザ２１から出射する記録／再生用レーザ光２０の波長を６５０ｎｍ、コリメータレンズ２２の焦点距離を１２．２ｍｍ、対物レンズ１７の焦点距離を２．６ｍｍとする。また、記録／再生用レーザ光２０は、対物レンズ１７によりＮＡ（開口数）が０．５２で集光させ、サーボ用レーザ光１０は絞り１８で対物レンズ１７を通過する光束を制限して、ＮＡが０．３６で集光させる。
【００２３】
対物レンズ１７は、図２の（１）に実線で示すように、記録／再生用レーザ光２０が平行光束で入射して中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに集光するときに、記録／再生スポットの収差が０となるように設計する。
【００２４】
また、コリメータレンズ１５は、記録／再生用レーザ光２０が中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに集光する状態で、サーボ用レーザ光１０が若干発散光として対物レンズ１７に入射してガイドトラック部２の中間のガイドトラック層２−３に集光するように、予め位置調整して固定しておく。なお、この場合、ガイドトラック層２−３に形成されるサーボスポットには、サーボ用レーザ光１０が対物レンズ１７に発散光で入射するために、そのままでは収差が増加することになる。すなわち、対物レンズ１７に発散光を入射させることで発生するアンダの球面収差と、色収差による結像位置のずれも含め、サーボ用レーザ光１０の集光位置が記録／再生用レーザ光２０の集光位置よりも深くなることで発生するオーバの球面収差との差分収差が発生することになる。そこで、本実施の形態では、この差分収差をキャンセルする収差を他の光学素子、例えばコリメータレンズ１５に持たせて、サーボスポットの収差を良好にしておく。
【００２５】
以下、本実施の形態の動作の一例について説明する。
先ず、記録／再生スポットを任意の記録層から中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａに位置させる場合について説明する。この場合には、先ず、対物レンズ１７をフォーカス方向に移動させて、サーボスポットを各ガイドトラック層方向に移動させる。ここで、例えばサーボスポットが、ガイドトラック層２−１からガイドトラック層２−５に向けて各ガイドトラック層を通過するように移動したとすると、光検出器１３の出力から、図３に示すようにガイドトラック層２−１，２−２，２−３，２−４および２−５の順で、それぞれＳカーブのフォーカスエラー信号が得られる。そこで、３番目のＳカーブのフォーカスエラー信号のゼロクロスでフォーカスサーボを閉じて、サーボスポットがガイドトラック層２−３に位置するように対物レンズ１７をフォーカス制御する。
【００２６】
その後、光検出器１３の出力から得られるトラックエラー信号でトラッキングサーボをかけて、ガイドトラック層の層番地と半径方向のトラック位置とを読み取って、サーボスポットが目的の位置にいることを確認する。
【００２７】
次に、ポジションセンサ２６の出力に基づいてコリメータレンズ２２を光軸方向へ移動して、記録／再生用レーザ光２０が対物レンズ１７に平行光束で入射する基準位置に調整し、これにより記録／再生スポットを中間の記録領域４−３の中心の記録層６Ａにほぼ位置させる。
【００２８】
その後、光検出器２７の出力から得られるウォブルマークに基づく微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号を用いて記録／再生スポット位置を微調整して、記録／再生スポットを記録層６Ａのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ａの番地を確認する。なお、この記録／再生スポット位置の微調整は、微調整用フォーカスエラー信号によってコリメータレンズ２２を光軸方向へ微動させ、微調整用トラックエラー信号によって対物レンズ１７をトラッキング方向へ移動させることにより行う。
【００２９】
次に、記録／再生スポットを、図２の（１）に破線で示すように記録層６Ａから、該記録層６Ａが位置する中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂへ移動させる場合について説明する。この場合には、先ず、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオフとして、コリメータレンズ２２をポジションセンサ２６の出力に基づいて半導体レーザ２１に近づく方向へ所定量移動させる。ここで、コリメータレンズ２２を基準位置（０ｍｍ）から半導体レーザ２１に近づく方向へ移動させると、その移動量と情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量との関係は、図４に実線アで示すようになる。したがって、この関係からコリメータレンズ２２を、予め光学系の倍率で決まる位置、例えば基準位置から半導体レーザ２１側へ０．７５ｍｍ離れた位置へ移動させ、これにより記録／再生スポットを中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂにほぼ位置させる。
【００３０】
その後、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオンとして、上記の場合と同様に記録／再生スポット位置を微調整して記録／再生スポットを記録層６Ｂのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ｂの番地を確認する。
【００３１】
次に、上記の状態、すなわち記録／再生スポットが中間の記録領域４−３の最深の記録層６Ｂに位置する状態から、記録／再生スポットを一つ深い記録領域４−４の中心の記録層６Ｃへ移動させる場合について説明する。この場合には、先ず、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオフとし、コリメータレンズ２２の位置を固定した状態で、図示しない対物レンズ駆動装置へガイドトラック層移動用の駆動パルスを供給して対物レンズ１７を情報記録媒体１に近づく方向へ移動させ、これによりサーボスポットを強制的に一つ深い側のガイドトラック層２−４へジャンプさせる。ここで、ガイドトラック層の間隔は、ほぼ５５μｍであるので、この場合は対物レンズ１７を情報記録媒体１側へ、５５μｍ／ｎ、移動させる。ただし、ｎは情報記録媒体１の屈折率を示す。
【００３２】
これにより、記録／再生スポットは、図２の（２）に破線で示すように、記録領域４−４の中心の記録層６Ｃにほぼ位置するので、その後は、上記の場合と同様に、微調整用フォーカスおよびトラックエラー信号によるサーボをオンとして記録／再生スポット位置の微調整を行なうことで、記録／再生スポットを記録層６Ｃのトラック上に位置させ、そのトラック番地を光検出器２７の出力から読み取ることで記録層６Ｃの番地を確認する。
【００３３】
次に、情報記録媒体１内に形成される記録／再生スポットおよびサーボスポットの収差について、図４および図５を参照して説明する。
【００３４】
先ず、記録／再生スポットの収差の発生について説明する。上述したように、コリメータレンズ２２を基準位置（平行光が出射する位置）からずらしていくと、記録／再生スポットの媒体内での位置が移動する。ここで、対物レンズ１７が一枚の非球面レンズからなり、この対物レンズ１７に発散光を入射することで発生するアンダ側の球面収差をＳ１とし、記録／再生スポットが媒体の深い側へ移動することで発生するオーバ側の球面収差をＳ２とすると、それらの発生量はＳ１＞Ｓ２の関係にあり、本実施の形態の光学系の場合には、概略Ｓ１＝Ｓ２×２、の関係が成立する。すなわち、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１に近づく方向へ移動させて、記録／再生スポットを情報記録媒体１内で深さが深くなる方向へ移動させていくと、図５に実線イで示すように収差が増加することになる。
【００３５】
この記録／再生スポットの球面収差は、コリメータレンズ２２の移動による情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量と同じ移動量だけ、対物レンズ１７を移動させることによりほぼゼロにすることができる。すなわち、アンダ側の球面収差Ｓ１に対して、媒体厚さを約２倍厚くしてオーバ側の球面収差を２倍（Ｓ２×２）発生させることでキャンセルすることができる。したがって、図４に破線ウで示す関係で、コリメータレンズ２２の移動量と情報記録媒体１内での記録／再生スポットの移動量とを制御すれば、記録／再生スポットの収差を図５に破線エで示すように常にゼロに近い値に維持することが可能となる。
【００３６】
ところが、本実施の形態では、サーボスポットも同じ対物レンズ１７によりフォーカスさせるので、具体的には以下のように動作させる。
【００３７】
すなわち、図４および図５において、許容できる波面収差量を±０．０２λｒｍｓとし、コリメータレンズ２２の移動により記録／再生スポットが記録層６Ａから５５μｍ移動して記録層６Ｂに位置したら（Ｓ１−Ｓ２＝０．０２λｒｍｓ）、その２倍の位置（記録領域４−４の中心の記録層６Ｃ）に記録／再生スポットが移動するように、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１に近づく方向へ移動させる。これにより、記録／再生スポットをほぼＳ１−Ｓ２＝０λｒｍｓの状態で記録層６Ｃに位置させ、サーボスポットをガイドトラック層２−３から５５μｍ離れた一つ深い側のガイドトラック層２−４へジャンプさせる。そして、サーボスポットがガイドトラック層２−４に位置する状態で、コリメータレンズ２２を移動させて、図２の（２）に示すように記録領域４−４内の所望の記録層に記録／再生スポットを位置させる。ここで、コリメータレンズ２２をほぼ基準位置に戻すと、記録／再生スポットは記録層６Ｂに位置し、逆にオーバの球面収差（Ｓ１−Ｓ２＝−０．０２λｒｍｓ）が発生することになる。
【００３８】
また、記録／再生スポットが記録領域４−４の最深の記録層６Ｄの位置にきてアンダの球面収差が増加したら、さらに記録／再生スポットを情報記録媒体１に対する深さが深くなる方向へ５５μｍ移動させるために、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１に近づけて、記録／再生スポットをほぼＳ１−Ｓ２＝０λｒｍｓの状態で最深の記録領域４−５の中心の記録層６Ｅに位置させると共に、サーボスポットをガイドトラック層２−４から５５μｍ離れた最深のガイドトラック層２−５へジャンプさせる。そして、サーボスポットがガイドトラック層２−５に位置する状態で、コリメータレンズ２２を移動させて、記録領域４−５内の最深の記録層６Ｆを含む所望の記録層に記録／再生スポットを位置させる。
【００３９】
図２において、記録領域４−３内の記録層６Ａよりも浅い側の各記録層、記録領域４−２内の各記録層および記録領域４−１内の各記録層については、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１から離れる方向に基準位置から移動させて、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に収束光で入射させることにより、記録／再生スポットを所望の記録層に位置させる。
【００４０】
この場合には、上記とは逆に、記録／再生スポットを記録領域４−３から記録領域４−２へ、さらに記録領域４−２から記録領域４−１へと順次移動させる毎に、対物レンズ１７を５５μｍ／ｎだけ情報記録媒体１から離れる方向へ移動させて、記録領域４−２ではサーボスポットをガイドトラック層２−２に位置させ、記録領域４−１ではサーボスポットをガイドトラック層２−１に位置させる。
【００４１】
以上のようにコリメータレンズ２２および対物レンズ１７を動作させることにより、記録領域４−１〜４−５のすべてにおいて、記録／再生スポットの収差発生量を±０．０２λｒｍｓ以下に抑えることができる。
【００４２】
また、サーボスポットについては、ＮＡが０．３６と小さいため、図５に一点鎖線オで示すように、中心のガイドトラック層２−３から０．１６５ｍｍ（０．５５μｍ×３）深い位置に移動しても、収差発生量は０．０２λｒｍｓ未満となり、同様にガイドトラック層２−３から０．１６５ｍｍ（０．５５μｍ×３）浅い位置に移動しても、収差発生量は０．０２λｒｍｓ未満となるので、どの記録領域においてもＳ／Ｎの良好なサーボ信号を得ることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によると、それぞれ約１１０μｍの深さを持つ記録領域４−１〜４−５のすべてにおいて、記録／再生スポットの収差発生量を±０．０２λｒｍｓ以下に抑えることができるので、情報記録媒体１の記録容量をアップできると共に、情報を高精度で記録／再生することができる。また、対物レンズ１７に入射するサーボ用レーザ光１０のＮＡを絞り１８で小さく抑えているので、Ｓ／Ｎの良好なサーボ信号を得ることができる。さらに、記録／再生スポットを異なる記録領域へ移動させる毎に、対物レンズ１７を記録領域の厚さに応じて移動させるようにしたので、記録／再生スポットを各記録層に位置させるためのコリメータレンズ２２の移動量を小さく抑えることができる。また、従来例で説明したような収差補正素子を用いる必要がないので、構成を簡単にできると共に、小型かつ安価にできる。
【００４４】
図６は、本発明の第２実施の形態を説明するための図である。本実施の形態は、第１実施の形態において情報記録媒体１のガイドトラック層２−１〜２−５を情報記録部４内に設けたものである。すなわち、記録領域４−３に対応するガイドトラック層２−３は記録領域４−３の中心の記録層６Ａに形成し、記録領域４−４に対応するガイドトラック層２−４は記録層６Ａから５５μｍ深い記録層６Ｂに形成し、記録領域４−５に対応するガイドトラック層２−５は記録層６Ｂから５５μｍ深い記録層６Ｃに形成する。同様に、記録領域４−２に対応するガイドトラック層２−２は記録層６Ａから５５μｍ浅い記録層６Ｂ′に形成し、記録領域４−１に対応するガイドトラック層２−１は記録層６Ｂ′から５５μｍ浅い記録層６Ｃ′に形成する。
【００４５】
本実施の形態では、図１に示す光学系において、サーボ用レーザ光１０を対物レンズ１７に若干収束光で入射させて、対物レンズ１７を光軸方向へ移動させることで所望のガイドトラック層にサーボスポットを位置させ、その状態で第１実施の形態と同様にコリメータレンズ２２を光軸方向に移動して対物レンズ１７に入射する記録／再生用レーザ光２０の平行度を調整し、これにより対応する記録領域内の所望の記録層に記録／再生スポットを位置させて情報の記録／再生を行う。
【００４６】
すなわち、記録領域４−３に対する記録／再生においては、図６の（１）に示すように、サーボスポットを記録層６Ａのガイドトラック層２−３に位置させ、記録領域４−４に対する記録／再生においては、図６の（２）に示すように、サーボスポットを記録層６Ｂのガイドトラック層２−４に位置させ、記録領域４−５に対する記録／再生においては、図６の（３）に示すように、サーボスポットを記録層６Ｃのガイドトラック層２−５に位置させる。同様に、記録領域４−２に対する記録／再生においては、サーボスポットを記録層６Ｂ′のガイドトラック層２−２に位置させ、記録領域４−１に対する記録／再生においては、サーボスポットを記録層６Ｃ′のガイドトラック層２−１に位置させる。
【００４７】
本実施の形態によると、第１実施の形態と同様の効果が得られる他、記録領域４−１〜４−５の全体に亘って、情報記録媒体１内でのサーボスポットと記録／再生スポットとの間隔を小さくでき、対物レンズ１７に入射させるサーボ用レーザ光１０の球面収差発生量が微少となるので無視でき、したがって他の光学部品による収差キャンセルの必要性がなくなる。
【００４８】
図７は、本発明とともに開発した情報記録再生装置の参考例を示すものである。図７において、図１と同一作用をなす素子には同一符号を付して、その説明を省略する。本参考例では、図１に示した光学系において、記録／再生用の半導体レーザ２１側の光学系だけを用い、ダイクロイックプリズム１６を削除し、偏光ビームスプリッタ２３と光検出器２７との間にホログラム２８を挿入する。また、光検出器２７は、二つの受光部２７ａ，２７ｂをもって構成し、情報記録媒体１からの戻り光の内、ホログラム２８で回折されない０次光を受光部２７ａで受光して情報信号の読み出しを行い、ホログラム２８で回折された例えば1次回折光を受光部２７ｂで受光して、非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によりトラックエラー信号をそれぞれ検出するようにする。また、情報記録媒体１としては、ガイドトラックを持つ層変化媒体や光磁気記録媒体等と同じ記録層を多層状に有するものを用いる。ここでは、図７に部分拡大図を示すように、それぞれサーボ用のガイドトラックを有する１１層の記録層を５５μｍの間隔で有するものとする。なお、図７の部分拡大図では、中央の記録層を符号６Ａで示し、それよりも深い位置にある順次の記録層を符号６Ｂ〜６Ｆで示し、浅い位置にある順次の記録層を符号６Ｂ′〜６Ｆ′で示している。
【００４９】
すなわち、本参考例では、一つの光源として半導体レーザ２１のみを用い、コリメータレンズ２２および対物レンズ１７を適宜光軸方向に移動させて記録／再生スポットを所望の記録層に位置させる。コリメータレンズ２２は、基準位置にあるときに記録／再生用レーザ光２０が平行光で対物レンズ１７に入射して、中央の記録層６Ａに記録／再生スポットが形成されるものとする。したがって、記録層６Ａに記録／再生スポットを位置させる場合には、記録／再生スポットが例えば記録層６Ｆ′から記録層６Ｆに向けて各記録反射面を通過するようにコリメータレンズ２２は基準位置にしておき、対物レンズ１７を光軸方向に移動させ、その際に光検出器２７の出力から得られる６番目のＳカーブのフォーカスエラー信号のゼロクロスでフォーカスサーボを閉じることで、記録／再生用レーザ光２０を記録層６Ａにフォーカスさせる。その後は、記録層６Ａのガイドトラックが持つグルーブによるトラックエラー信号を用いて対物レンズ１７にトラッキングサーボをかける。
【００５０】
次に、本参考例の動作の一例について説明する。本参考例では、対物レンズ１７を、記録／再生用レーザ光２０が平行光束で入射して中央の記録層６Ａに集光するときに、記録／再生スポットの収差が０となるように設計する。この状態から記録／再生スポットを記録層６Ｃおよび記録層６Ｅにジャンプさせる場合には、コリメータレンズ２２を図４に破線ウで示す位置に基準位置から移動させる。すなわち、記録層６Ｃにジャンプさせる場合には、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１に近づく方向へ約０．８ｍｍ移動させ、記録層６Ｅにジャンプさせる場合には、同様にコリメータレンズ２２を約１．４ｍｍ移動させる。これにより、媒体深さが深くなることにより生じるオーバの球面収差を、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に発散光で入射させることにより生じるアンダの球面収差でキャンセルして、記録層６Ｃおよび記録層６Ｅにおいて記録／再生スポットの収差をほぼゼロにする。
【００５１】
また、記録／再生スポットを記録層６Ｂに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｄに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置から約０．８ｍｍ移動して記録層６Ｃに対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｆに位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置から約１．４ｍｍ移動して記録層６Ｅに対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させて行う。
【００５２】
同様に、記録／再生スポットが記録層６Ａに位置する状態から記録層６Ｃ′および記録層６Ｅ′にジャンプさせる場合には、それぞれの位置において記録／再生スポットの収差がほぼゼロとなる位置にコリメータレンズ２２を基準位置から移動させる。なお、この場合には、コリメータレンズ２２を半導体レーザ２１から離れる方向に移動させて、記録／再生用レーザ光２０を対物レンズ１７に収束光で入射させる。
【００５３】
また、記録／再生スポットを記録層６Ｂ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が基準位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｄ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が記録層６Ｃ′に対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させ、記録層６Ｆ′に位置させる場合には、コリメータレンズ２２が記録層６Ｅ′に対応する位置にある状態で対物レンズ１７を移動させて行う。
【００５４】
このようにして、情報記録媒体１内で記録／再生スポットを移動させることにより、記録／再生スポットの収差を、記録層６Ａではゼロ、記録層６Ｃ，６Ｃ′，６Ｅ，６Ｅ′ではほぼゼロとすると共に、記録層６Ｂ，６Ｂ′，６Ｄ，６Ｄ′，６Ｆ，６Ｆ′では±０．０２λｒｍｓに抑えることができる。
【００５５】
上記の説明では、記録／再生スポットを記録層６Ｃ，６Ｃ′，６Ｅ，６Ｅ′に位置させる場合にコリメータレンズ２２を移動させるようにしたが、図４の破線ウの関係となるように、各記録層毎にコリメータレンズ２２を移動させて収差をキャンセルするようにしてもよい。また、コリメータレンズ２２の移動位置を示す移動データは、図示しないメモリ内に記録層に応じて予め格納しておき、ポジションセンサ２６の出力をフィードバックして位置制御する。このコリメータレンズ２２の位置制御については、第２実施の形態の場合も同様である。
【００５６】
本参考例においても、情報記録媒体の深さ方向に亘って記録／再生スポットの球面収差を良好に抑えることができるので、情報記録媒体の記録領域を深さ方向に増加でき、記録容量を増加することができる。また、一本のビームで記録／再生を行うので、第１，２実施の形態に比べて構成をさらに簡単にできると共に、小型かつ安価にできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、深さ方向の各記録層に対して収差増加を効果的に抑えることができ、情報の記録／再生を安定して行うことができる。また、収差増加を効果的に抑えることができることから、情報記録媒体の記録容量を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態を示す図である。
【図２】 情報記録媒体の一例の構成を示す図である。
【図３】 第１実施の形態において対物レンズをフォーカス方向に移動させた際に得られるフォーカスエラー信号を示す図である。
【図４】 第１実施の形態によるコリメータレンズの移動量と媒体内での記録／再生スポットの移動量との関係を説明するための図である。
【図５】 同じく、媒体内でのスポットの移動量と波面収差との関係を説明するための図である。
【図６】 本発明の第２実施の形態を説明するための図である。
【図７】 本発明とともに開発した情報記録再生装置の参考例を示す図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ ガイドトラック部
２−１〜２−５ ガイドトラック層
３ 吸収層
４ 情報記録部
４−１〜４−５ 記録領域
５ 保護層
６，６Ａ，６Ｂ〜６Ｆ，６Ｂ′〜６Ｆ′ 記録層
１０ サーボ用レーザ光
１１ 光源ユニット
１２ 半導体レーザ（第１の光源）
１３ 光検出器
１４ ホログラム
１５ コリメータレンズ
１６ ダイクロイックプリズム
１７ 対物レンズ
１８ 絞り
２０ 記録／再生用レーザ光
２１ 半導体レーザ（第２の光源）
２２ コリメータレンズ
２３ 偏光ビームスプリツタ
２４ １／４波長板
２５ ピンホール
２６ ポジションセンサ
２７ 光検出器
２８ ホログラム
Claims (1)
- 深さ方向にそれぞれ多層状に記録層を有する複数の記録領域を有すると共 に、これら複数の記録領域にそれぞれ対応する複数のガイドトラック層を有する情報記録 媒体と、
第１の光ビームを放射する第１の光源と、
第２の光ビームを放射する第２の光源と、
光軸方向に移動可能に設けられ、前記第1の光ビームおよび前記第２の光ビームを前記情報記録媒体内に集光させる共通の対物レンズと、
前記第２の光源と前記対物レンズとの間の前記第２の光ビームの光路中に光軸方向に移動可能に設けたコリメータレンズと、
前記コリメータレンズの移動位置を検出する位置検出器とを有し、
前記対物レンズを光軸方向に移動させて、前記第１の光ビームを前記情報記録媒体内の任意のガイドトラック層に集光し、前記コリメータレンズを、前記対物レンズによって発生する収差と該コリメータレンズによって発生する収差とを相殺するように、前記記録層に対応して予め設定した移動データに基づいて移動させると共に、該コリメータレンズの移動位置を前記位置検出器の出力を用いて制御して、前記第２の光ビームを前記第１の光ビームが集光するガイドトラック層と対応する前記記録領域内の所望の記録層に集光させて情報を記録または再生するよう構成したことを特徴とする情報記録再生装置。
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