JPH05225582A - 光記録媒体のフォーカスあるいはトラッキング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォーカスあるいはトラッキングエラーの安
定した検出を得るとともに、該エラー信号による再生信
号のクロストーク低減を計ることを目的とする。 【構成】 光記録媒体に記録用波長の光を照射すること
によって情報を記録し、前記媒体に再生用波長の光を照
射し該媒体での反射光を検出することによって記録され
た情報を読み出す光記録媒体の記録再生時において、前
記記録用光及び再生用光とは異なる波長の光学機構系サ
ーボ用光を用いて媒体上の情報記録部分へのフォーカス
あるいはトラッキングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフォトンモードでの記録
あるいは再生が行える光記録媒体において、記録用光あ
るいは再生用光のフォーカスあるいはトラッキング方法
及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年フォトクロミック材料を光記録媒体
として応用するための研究が盛んに進められている。

【０００３】フォトクロミック材料には所定波長の光を
照射すると光化学反応により分子の構造が変化し、その
分子構造変化に応じて特定の波長の光に対する光学的特
性が変化し、又他の波長の光や熱を加えることで変化し
た分子の構造が元に戻るという性質があることが知られ
ている。

【０００４】そしてこの特徴に鑑み、フォトクロミック
型光記録媒体の記録は特定波長の光照射による分子構造
変化によって行われ、再生はこれに伴う光学的特性変化
を検出することによって行われている。

【０００５】斯かる記録過程は光化学反応で起こり、波
長選択性があるため、例えば異なる光吸収領域を有する
フォトクロミック材料を積層または混合し、各材料の吸
収に対応したレーザー光で記録再生を行うことで波長多
重記録が可能となる。

【０００６】この場合当然各材料の吸収に対応した異な
る波長のビーム光源が必要であり、このような記録再生
装置は例えば特開平2−210624号公報（Ｇ１１Ｂ ７
／１３）に開示されている。

【０００７】ところで、フォトクロミック媒体を用いて
記録再生するときには、これまでの光ディスク装置にお
いて用いられている光学機構系のフォーカスサーボ、あ
るいはトラッキングサーボ等を行うことにより記録再生
の精度が向上する。

【０００８】この技術に関して、前記公開公報には何も
言及されていないが、従来周知のコンパクトディスク、
ＭＯディスク及び追記型ディスク等で知られている方法
がそのまま利用可能であると考えられる。

【０００９】前記従来周知のサーボ技術は、ディスクに
情報を記録するレーザービームまたは情報を再生するた
めのレーザービームの反射光の一部を分離して適当な光
学系により検出することで行われている。このような技
術は例えば「光メモリシンポジウム'88 論文集」、
（財）光産業技術振興協会、昭和６３年９月発行、３頁
に開示されている。

【００１０】図５は斯かる従来周知のサーボ技術を用い
た光学系の構成図である。この図において101は光記録
媒体、102は情報再生用のＨe−Ｎeレーザー光源、103は
ＡＯ変調器、104は偏向ビームスプリッター、105はλ／
４板、106、107はダイクロイックミラー、108は情報記
録用のＡrレーザー光源、109はλ／４板、110は前記光
源102から出て媒体101で反射された光を検出するフォト
ディテクター、111は同じくその反射光を用いてフォー
カスあるいはトラッキングのズレを検出するフォーカス
サーボ回路並びにトラッキングサーボ回路、112は前記
回路111で検出されたズレ量に基づいてゲインを調整し
精度の高いフォーカス及びトラッキングを実現するため
の自動ゲイン調整回路である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな再生用のビーム（記録用ビームの場合も同じ）を用
いてフォーカスサーボあるいはトラッキングサーボを行
った場合において下記のような問題点が発生していた。

【００１２】１．光検出に一般に利用されるＰＩＮ−Ｐ
Ｄ（フォトディテクター）110は図６で示されるような
波長800ｎｍ近傍における感度が高い特性を有するが、
フォトクロミック媒体の記録再生に用いられる光の波長
は従来短波長（400〜700）であるため、特に再生時のデ
ィテクター出力が低く、サーボゲインが小さくなってサ
ーボ機能が不安定となっていた。

【００１３】２．上記１の問題点を解決するために再生
用光のパワーを上げるとディテクター出力は稼ぐことが
できても、媒体に記録されている情報を破壊してしまう
恐れがあった。

【００１４】３．フォトクロミック媒体は光化学反応を
用いた記録方式であるがゆえに、どんなに小さなパワー
の光を照射しても多少は反応が進行するため、情報の記
録再生を行うとき以外（例えば媒体へのアクセス時やト
ラック上での記録再生待機時）に媒体に光を照射しない
ことが望ましいが、サーボ機能を働かせるためにはアク
セス時あるいは待機中に光を照射してサーボ量を決定す
る必要があり、この繰り返しだけでも記録情報の劣化が
起こっていた。

【００１５】本発明が解決しようとする課題は、斯かる
従来技術の問題点に鑑み、フォーカスあるいはトラッキ
ングサーボ用の光による記録情報の劣化を抑制し、且つ
サーボ量の検出精度の高いフォーカスあるいはトラッキ
ング方法及び装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は光記録媒
体に記録用波長の光を照射することによって情報を記録
し、前記媒体に再生用波長の光を照射し該媒体での反射
光を検出することによって記録された情報を読み出す光
記録媒体の記録再生時において、前記記録用光及び再生
用光とは異なる波長の光学機構系のサーボ用光を用いて
媒体上の情報記録部分へのフォーカスあるいはトラッキ
ングを行うものであり、前記光記録媒体を基板にフォト
クロミック材料を積層して形成し、該基板に光学機構系
のサーボ用の深さΔの溝を形成するとともに、この溝の
深さΔを、前記再生用光の波長λR及び該波長λ_Rにおけ
る基板屈折率ｎ_Rに対して、

【００１７】

【数２】

【００１８】を満たすように定めるものである。

【００１９】また本発明の装置は光記録媒体上に記録・
再生・消去あるいはサーボ用の光を集光するレンズ系
と、前記媒体に情報を記録あるいは再生するための波長
の光を出す光源と、フォーカスあるいはトラッキング用
の光学機構系のサーボを行うための波長の光を出す光源
と、これらの各光源から出た光を前記媒体に向かう同一
光路へ導く手段と、前記再生用光源及びサーボ用光源か
ら出た光の前記媒体による反射光を検出する検出手段
と、よりなる。

【００２０】

【作用】記録再生用の光とは別に光学機構系のサーボ用
の光を用いることにより、フォーカスあるいはトラッキ
ングのズレを検出するディテクターが捕らえる検出光の
各光によるクロストークが除去でき、光学機構系の正確
なサーボ制御を行うことが可能となる。

【００２１】特に前記数２を満たすように再生光の波長
を定めると、該再生光によるトラッキング誤差信号はゼ
ロになり、ディテクターに入る検出光に再生光による影
響を取り除くことができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の光記録媒体のフォーカスあるい
はトラッキング方法及びその装置を各実施例に基づき図
面に沿って詳細に説明する。

【００２３】［第１実施例］図１は第１実施例の光記録
媒体の記録再生及びフォーカスあるいはトラッキング装
置の概要を示すブロック図である。

【００２４】同図において１は基板２にフォトクロミッ
ク材料の記録層３を積層してなるフォトクロミック型の
光記録媒体、４は後述するサーボ回路により前記媒体１
に対する位置の移動（トラッキング）や焦点距離の変化
（フォーカシング）等を行うことができる対物レンズ、
５は前記媒体１への情報消去用に用いられる波長458ｎ
ｍのＡrレーザー光源、６は前記記録媒体１上の情報記
録再生用に用いられる波長633ｎｍのＨe−Ｎeレーザー
光源、７はフォーカスズレあるいはトラッキングズレの
検出用に用いられる波長780ｎｍの半導体レーザー光源
である。

【００２５】また、８、９、10は各光源５〜７に対応す
る第１〜第３λ／４板、11、12は第１、第２ダイクロイ
ックミラー、13、14は第１、第２偏向ビームスプリッタ
ー、15、16は第１、第２フォトディテクター、17はＡＯ
変調器（Acoustic Optic modulation）、18は前記第２
フォトディテクター16の検出データに基づき前記対物レ
ンズ４を調整するフォーカスあるいはトラッキング用の
サーボ回路である。

【００２６】斯かる構成において、前記消去用光源５か
ら出た光は第１λ／４板を通過し、第１ダイクロイック
ミラー11で反射されて対物レンズ４に入射し、該対物レ
ンズ４の働きによりフォーカシング並びにトラッキング
されて媒体１の所望のポイントに情報を消去する。

【００２７】情報記録時は記録再生用光源６から強いパ
ワーの記録用光を出力し、ＡＯ変調器17にて斯かる光を
パルス状に整形する。この光は第１偏向ビームスプリッ
ター13、第２λ／４板９を経て第２ダイクロイックミラ
ー12で反射され、第１ダイクロイックミラーを通過して
対物レンズ４に入射し、該対物レンズ４の働きによりフ
ォーカシング並びにトラッキングされて媒体１の所望の
ポイントに情報を記録する。

【００２８】情報再生時は前記記録再生用光源６から弱
いパワーの再生光を出力する。この再生用光は上記記録
用光と同じくＡＯ変調器17、第１偏向ビームスプリッタ
ー13、第１λ／４板９、第２、第１ダイクロイックミラ
ー12、11を経て対物レンズ４でフォーカシング並びにト
ラッキングされた媒体１の所望のポイントに達し、ここ
で反射されて逆の経路をたどり、対物レンズ４、第１、
第２ダイクロイックミラー11、12、第１λ／４板９、第
１偏向ビームスプリッター13に入射する。

【００２９】そして第１偏向ビームスプリッター13にて
反射されて第１フォトディテクター15に入り、ここで反
射率の変化を検出して再生出力信号を取り出す。

【００３０】ところで上記情報記録再生のアクセス時、
及び待機中にはサーボ制御が働き、前記対物レンズ４が
次の動作に瞬時に移れるようになされている。このサー
ボ制御時は、前記サーボ用光源７より光が出力される。
この光は第２偏向ビームスプリッター14を通過し、第２
λ／４板10、第２、第１ダイクロイックミラーを経て対
物レンズ４に入射する。

【００３１】前記対物レンズ４を出た光は媒体１に集光
され、該媒体１で反射されて再び対物レンズ４に戻る。
そして第１、第２ダイクロイックミラー11、12、第２λ
／４板を経て第２偏向ビームスプリッタ14に入り、ここ
で反射されてその反射光が第２フォトディテクターで検
出される。

【００３２】前記第２フォトディテクター16は例えば従
来周知の非点収差法に用いられる４分割ＰＩＮ型フォト
ディテクターを採用しており、フォーカスズレによる前
記サーボ用光の反射光の変形により該ディテクタ−16へ
入る入射パワーの変化を検出してフォーカスズレを判断
するものである。

【００３３】このようにして第２フォトディテクター16
でフォーカスズレが検出されるとその検出信号がフォー
カスあるいはトラッキング用のサーボ回路18に入力さ
れ、ここで必要な演算が行われて前記対物レンズ４の位
置及び焦点距離を必要量変化させる制御出力が該回路18
から出力される。

【００３４】この構成の特徴の一つは再生時の再生用光
源６の反射光を検出する第１フォトディテクタ15の出力
が記録情報の再生のみに使用されており、フォトクロミ
ック材料３が吸収を有しない波長領域では新たに設けら
れたサーボ用光源の反射光が第２フォトディテクター16
によって検出され、これによってフォーカスエラー信号
やトラッキングエラー信号が得られる点である。

【００３５】前記の構成により、フォトクロミック材料
３が780ｎｍに吸収を有しないのでアクセス時や再生待
機中でも記録情報の破壊は起こらず、また780ｎｍ付近
での第２フォトディテクター16の検出効率が高いので、
安定なフォーカスサーボあるいはトラッキングサーボが
行われる。

【００３６】また情報記録時には記録再生用光源６を高
パワーで発光させ、記録信号に応じてＡＯ変調器17でそ
の光を変調して媒体１に照射することになる。従来、図
５で示した構成において記録再生用光源102の反射光を
検出してサーボ制御を行うときのサーボ検出用のフォト
ディテクター110に高いパワーの光が到達するため、該
フォトディテクター110に入る入射パワーに対応してゲ
インを調整する自動ゲイン調整回路112が必要であった
が、本実施例では780ｎｍの光は再生時も記録時も同一
パワーで媒体１に照射されるため、前記自動ゲイン調整
回路112は不要となり、サーボ回路系が簡単な構造とな
る。

【００３７】またこの構成の特徴のもう一つは従来の光
ディスクシステムにおいてもトラッキングサーボを行う
ために通常形成されている基板１表面の溝（図示せず）
の深さΔの点である。

【００３８】斯かる溝の深さΔについては例えばトリケ
ップス社、昭和６３年発行の「光メモリ技術」、38頁に
トラッキングエラー信号が最大となる溝の深さΔは検出
に採用する光の波長をλ、この波長に対する基板の屈折
率をｎとすると、

【００３９】

【数３】

【００４０】であることが知られている。

【００４１】一方情報の再生とサーボ制御とを同一のビ
ームで行う従来の構成では再生信号の低周波領域にトラ
ッキングエラー信号からのクロストークが発生する。

【００４２】従って実際には媒体に記録再生される信号
はこの種クロストークの影響を防止するため、低周波成
分を含まないように種々の方式で変調された信号が使用
されていた。これは即ち再生信号へのトラッキングエラ
ー信号からのクロストークは用いる記録信号を制限して
いることを意味している。

【００４３】そこで本実施例では情報の再生に用いる光
の波長と、サーボ制御に用いる光の波長とを異ならせ、
用いられるトラッキング用溝の深さΔをサーボ用光に対
応してトラッキングエラー信号が最大になるように設定
した。

【００４４】従って再生光に対しては数３の最大条件を
満たさず、再生信号へのトラッキングエラー信号からの
クロストークも大幅に削減された。

【００４５】特にサーボ用の光の波長λ_Sに対し

【００４６】

【数４】

【００４７】再生用の光の波長λ_Rに対し

【００４８】

【数５】

【００４９】の両方（但し基板２の屈折率ｎは一般に波
長に依存するので夫々λ_Sに対してｎ_S、λ_Rに対してｎ_R
とした）が満たされるように溝の深さΔを設定した。

【００５０】これによりサーボ用の検出出力のゲインが
大きく、且つ再生信号にトラッキングエラー信号からの
クロストークが全く生じなくなった。

【００５１】このように再生信号へのトラッキングエラ
ー信号からのクロストークが防止できれば、再生信号に
使用される周波数は低周波数から使用できることにな
り、用いられる信号の自由度は大幅に拡大することにな
るとともに、記録容量の増大がもたらされる。

【００５２】［第２実施例］次に本発明の光記録媒体の
フォーカスあるいはトラッキング方法を波長多重記録方
式に応用した光学機構系の実施例について図２〜図４に
沿って詳細に説明する。尚本実施例では２波長多重記録
方式について開示しているが高多重度の波長多重記録方
式に拡張できることはいうまでもない。

【００５３】まず図２は光学機構系を示すブロック図で
あり、先の図１と共通する構成要素には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００５４】フォトクロミック型媒体１に含まれるフォ
トクロミック材料としては、例えば2-（1,2-ジメチル-3
-インドリル）-3-（2,3,5-トリメチル-3-チエニル）マ
レイン酸無水物（以下非対称インドール・チオフェン型
と略称する）及び2,3-ビス（2-メチルベンゾ［ｂ］チオ
フェン-3-イル）マレイン酸無水物（以下対称ベンゾチ
オフェン型と略称する）を積層または混合して記録層３
としたものを用いた。

【００５５】前記非対称インドール・チオフェン型は図
３の構造式及び吸光度特性図で示されるような分子構造
及び吸収スペクトルを有する。即ち波長400〜480ｎｍの
青色光を記録層３に照射すると図３の実線で示される状
態から破線で示される状態へと変化し、波長550〜700ｎ
ｍの光を照射すると逆に破線で示される状態から実線で
示される状態へと変化する性質を備えている。

【００５６】従ってこのフォトクロミック材料を含む媒
体１には前もって青色光を媒体１全面に照射して図３の
破線で示される状態（消去状態）にしておいて、波長63
3ｎｍの光を放射するＨe−Ｎeレーザー光源６を用いて
比較的高パワーで且つ記録すべき情報信号に対応して変
調して照射することで記録でき、同じく波長633ｎｍの
光を一定の低パワーで照射し、媒体１での反射光の強度
変化を検出することにより再生信号を得ることができ
る。

【００５７】一方の対称ベンゾチオフェン型は図４の構
造式及び吸光度特性図で示されるような分子構造及び吸
収スペクトルを有する。即ち波長400〜460ｎｍの青色光
を照射すると実線で示される状態から破線で示される状
態へと変化し、波長500〜600ｎｍの光を照射すると図３
の逆に破線で示される状態から実線で示される状態へと
変化する性質を備えている。

【００５８】従ってこのフォトクロミック材料を含む媒
体１には前もって青色光を媒体１全面に照射して図３の
破線で示される状態（消去状態）にしておいて、波長51
4.5ｎｍの光を放射するＡrレーザー光源５を用いて比較
的高パワーで且つ記録すべき情報信号に対応して変調し
て照射することで記録でき、同じく波長514.5ｎｍの光
を一定の低パワーで照射し、媒体１での反射光の強度変
化を検出することにより再生信号を得ることができる。

【００５９】従ってこれらのフォトクロミック材料を用
いた波長多重記録再生用の光源は、Ａrレーザー５及び
Ｈe−Ｎeレーザー６が使用できるが、本実施例はこのよ
うなガスレーザーの使用に限定されるものではなく、Ｓ
ＨＧ素子を用いた光源や短波長半導体レーザー等を用い
ることも可能である。

【００６０】まずＡrレーザー光源５系の光学系につい
て説明すると、19は記録用あるいは再生用で光の強度を
変化させるためのＮＤフィルター、20は該ＮＤフィルタ
ー19からきた光をパルス状に強度変調するＡＯ変調器、
21は該パルス状のビームを拡大・整形するビームエキス
パンダー、31は偏向ビームスプリッター、22はフォトデ
ィテクターである。

【００６１】上記Ａrレーザー光源５系において、記録
時には光源５からの放射光はＮＤフィルター19により比
較的高パワーレベルに調整され、ＡＯ変調器20によって
記録信号に応じて強度変調され、ビームエキスパンダー
21により適当に拡大・整形された後、偏向ビームスプリ
ッター31をＰ波で透過し、λ／４板８により円偏向へと
変換される。

【００６２】次に波長514.5ｎｍ光を全透過し波長633ｎ
ｍ光を全反射するダイクロイックミラー12によってＨe
−Ｎeレーザー光源６の光と合成され、さらに波長780ｎ
ｍ以上の光を全透過し、波長750ｎｍ以下の光を全反射
するダイクロイックミラー12によって反射され、対物レ
ンズ４によって媒体１上に集光されることにより記録が
実行される。

【００６３】一方再生時には光源５から出た光はＮＤフ
ィルター19より低パワーへ調整され、ＡＯ変調器20によ
り一定パワー（ＣＷ）とされる他は媒体１上に集光され
るまで上記記録時と同じ操作が行われる。

【００６４】また媒体１からの反射光は対物レンズ４、
ダイクロイックミラー11、12、λ／４板８を通過したの
ちＳ波で偏向ビームスプリッター21へと入射して、反射
され、フォトディテクター22で検出される。

【００６５】さらにＨe−Ｎeレーザー光源６系の場合は
ダイクロイックミラー12で反射される以外は上記Ａrレ
ーザー光源５系と同様に光がＮＤフィルター23、ＡＯ変
調器17、ビームエキスパンダー24、偏向ビームスプリッ
ター13、λ／４板９、ダイクロイックミラー11、12、フ
ォトディテクター15を透過あるいは反射して記録再生が
行われる。

【００６６】ところでフォーカスサーボ、トラッキング
サーボを行う光源７は、本実施例に用いられる媒体１の
材料が700ｎｍ以上で吸収を持たないので、例えば波長7
80ｎｍの半導体レーザーを用いる。

【００６７】斯かる半導体レーザー光源７は駆動回路25
により記録再生時とも一定パワーでレーザー光を放射
し、偏向ビームスプリッター14、λ／４板10を通過し、
対物レンズ４によって媒体１上に集光され、その反射光
が再び対物レンズ４、λ／４板10、偏向ビームスプリッ
ター14を通過してフォーカスサーボ、トラッキングサー
ボ用光学系（フォトディテクターを含む光学系）へと導
かれる。これらのサーボを実行するためのフォーカスエ
ラー信号、トラッキングエラー信号の検出方法は従来周
知の非点収差法、プッシュプル法、等の種々の方法を用
いることができる。そしてこの検出信号によりフォーカ
スあるいはトラッキングサーボ回路18を動作させ、必要
な対物レンズ等の光学系を調整してサーボが実行され
る。

【００６８】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、対物レンズ
等の光学系のサーボをより安定に行え、アクセス時や再
生待機時にすでに記録されている情報を破壊するという
ような不具合点が解消され、又再生出力のトラッキング
エラー信号からのクロストークを防止でき、その結果使
用できるトラッキングエラー信号の自由度が大きくなっ
て媒体の記録容量の大容量化が可能となる効果が期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した光記録媒体の記録再生装置の
第１実施例を示す構成図である。

【図２】本発明を光多重記録用の記録再生装置に採用し
た第２実施例を示す構成図である。

【図３】非対称インドール・チオフェン型のフォトクロ
ミック材料の構造式及び吸光度特性を示す図である。

【図４】対称ベンゾチオフェン型のフォトクロミック材
料の構造式及び吸光度特性を示す図である。

【図５】従来の光記録媒体の記録再生装置を示す構成図
である。

【図６】ＰＩＮ型フォトディテクターの分光感度特性を
示す図である。

【符号の説明】

１ 媒体 ５，６ 記録再生用光源 ７ サーボ用光源 15、22 再生光検出用フォトディテクター 16 フォーカスあるいはトラッキングサーボ用フ
ォトディテクター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光記録媒体に記録用波長の光を照射する
   ことによって情報を記録し、前記媒体に再生用波長の光
   を照射し該媒体での反射光を検出することによって記録
   された情報を読み出す光記録媒体の記録再生時におい
   て、前記記録用光及び再生用光とは異なる波長の光学機
   構系サーボ用光を用いて媒体上の情報記録部分へのフォ
   ーカスあるいはトラッキングを行うことを特徴とする光
   記録媒体のフォーカスあるいはトラッキング方法。
2. 【請求項２】 前記光記録媒体を基板にフォトクロミッ
   ク材料を積層して形成し、該基板にトラッキング用の深
   さΔの溝を形成するとともに、この溝の深さΔを、前記
   再生用光の波長λ_R及び該波長λ_Rにおける基板屈折率ｎ
   _Rに対して、 【数１】 を満たすように定めることを特徴とする上記請求項１記
   載の光記録媒体のトラッキング方法。
3. 【請求項３】 光記録媒体上に記録・再生・消去あるい
   は光学機構系サーボ用の光を集光するレンズ系と、前記
   媒体に情報を記録あるいは再生するための波長の光を出
   す光源と、フォーカスあるいはトラッキング用の光学機
   構系のサーボを行うための波長の光を出す光源と、これ
   らの各光源から出た光を前記媒体に向かう同一光路へ導
   く手段と、前記再生用光源及びサーボ用光源から出た光
   の前記媒体による反射光を検出する検出手段と、よりな
   る光記録媒体のフォーカスあるいはトラッキング装置。