JP2002230821A - 情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の出射光量を対物レンズでの光束のケラ
レを反映させて高精度で制御できる情報記録再生装置を
提供する。 【解決手段】 光源１１からの光束１０を、光軸方向に
移動可能なコリメータ（Ｃｏ）レンズ１４を経て対物レ
ンズ１７により複数の記録層２を有する記録媒体１に集
光して情報の記録再生を行う情報記録再生装置におい
て、Ｃｏレンズ１４からの光束１０を透過および反射さ
せて、その透過光束または反射光束を対物レンズ１７に
導くビームスプリッタ（ＢＳ）１５と、該ＢＳ１５の反
射光束または透過光束を入射して、該光束の平行度変化
を増幅して出射する光学素子１９と、該光学素子１９の
出射光束の中央部および周辺部をそれぞれ受光する受光
領域を有する光検出器２０とを有し、光検出器２０の出
力に基づいて光源１１の出射光量を制御すると共に、Ｃ
ｏレンズ１４の光軸方向の位置を制御するよう構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の記録層を有
する記録媒体に対し情報の記録再生を行うようにした情
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は、例
えば、特開平１０−１３４４００号公報（以下、従来例
１という）および特開平４−３０１２２６号公報（以
下、従来例２という）に記載されたものがある。上記従
来例１の情報記録再生装置は、ＤＶＤ（Digital Video
Disc）等の光ディスクの媒体厚さの相違に応じてコリメ
ータレンズを光軸方向に移動させることにより出射光の
収束度および発散度を調整して、収差を打ち消すように
構成されている。

【０００３】上記従来例２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有すると共に、対
物レンズから離れる側に複数の記録層を有する記録媒体
に対し、ガイド用光源および記録／再生用の走査用光源
の２つの光源を用いて情報の記録／再生を行うように構
成されている。この従来例２では、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
に変換された後、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記録媒体のガイドトラック層に集光
されるようになっている。一方、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さ
れ、光軸方向偏移器により収束度および発散度が調整さ
れて上記ビーム結合素子でガイドビームと結合された
後、上記ガルバノミラーおよび対物レンズを経て記録媒
体の所望の深さの記録層に集光されるようになってい
る。

【０００４】上記従来例２では、情報の記録時には、ガ
イドビームをガイドトラック層に集光させたときの戻り
光に基づいてフォーカス制御およびトラッキング制御を
行うと共に、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、走査ビームを記録媒
体の所望の探さの記録層に集光させて情報を記録するよ
うにしている。また、所望の深さの記録層に記録されて
いる情報の再生時や消去時には、走査ビームを所望の深
さの記録層に集光させたときの戻り光に基づいてフォー
カス制御およびトラッキング制御を行いながら、情報を
再生あるいは消去するようにしている。

【０００５】上記従来例１では、対物レンズに入射する
光束の平行度をコリメータレンズで制御しているが、発
散光が入射する際に対物レンズ上でケラレが生じて光効
率が変化することを考慮していないため、この光効率の
変化により光源の出射光量制御が不適正になる。また、
上記従来例２では、対物レンズに入射する光束の平行度
を光軸方向偏移器で制御しているが、光軸方向偏移器の
動作を制御するための位置検出器と、光源からの出射光
量を検出するための光検出器とを独立に配置しているた
め、部品点数が多くなって構成が複雑化してしまい、コ
ストアップを招くことに成る。

【０００６】これらの問題に対し、特開平６−１２６７
８号公報（以下、従来例３という）および特開平１０−
２９３９４１号公報（以下、従来例４という）に記載さ
れた情報記録再生装置が提案されている。上記従来例３
の情報記録再生装置は、光源からの光束を平行光に変換
するコリメータレンズと、光源の光軸方向の移動による
出射光束の平行度の変化を打ち消すようにコリメータレ
ンズを光軸方向に移動させる電磁コイルと、コリメータ
レンズから出射する平行光を透過および反射させるビー
ムスプリッタと、ビームスプリッタの透過光を記録媒体
に集光する対物レンズと、光源の光軸方向の位置を検出
する位置検出手段および光源の出射光量を検出する光検
出器を兼用する２分割検出器等を具備して成る。この従
来例３では、２分割検出器によって検出した光源の光軸
方向の位置情報に基づいてコリメータレンズを光軸方向
に移動させる位置制御を行うと共に、２分割検出器によ
って検出した光源の出射光量情報に基づいて光源の出射
光量制御を行うようにしている。

【０００７】一方、上記従来例４の情報記録再生装置
は、光源からの光束を平行光に変換するコリメータレン
ズと、コリメータレンズを光軸方向に移動させる第１の
アクチュエータ手段と、コリメータレンズから出射する
平行光を透過および反射させる偏光ビームスプリッタ
と、偏光ビームスプリッタの反射光を記録媒体に集光す
る対物レンズと、対物レンズを少なくともフォーカス方
向に移動させる第２のアクチュエータ手段と、コリメー
タレンズの光軸方向の位置を検出する位置検出器と、光
源の出射光量を検出する光検出器（フロントモニタ）等
を具備して成る。この従来例４では、位置検出器によっ
て検出したコリメータレンズの光軸方向の位置情報に基
づいてコリメータレンズを光軸方向に移動させる位置制
御を行うと共に、光検出器によって検出した光源の出射
光量情報に基づいて光源の出射光量制御を行うようにし
ている。この従来例４では、光検出器と位置検出器とを
独立に設けるため、上記従来例２と同様に部品点数が多
くなって構成が複雑化している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例３および従
来例４では、コリメータレンズの光軸方向の移動に伴い
出射光束の平行度が変化して対物レンズの入射光が発散
光となった場合には対物レンズ上でケラレが生じて光効
率が変化するが、コリメータレンズから出射して対物レ
ンズに到達する前の光束を集光レンズを介して光検出器
に導いているため、上記光効率の変化は光検出器によっ
て検出した光源の出射光量情報に反映されない。そのた
め、光検出器によって検出した光源の出射光量情報に基
づいて実施される光源の出射光量制御は、対物レンズで
のケラレによる光効率の変化が反映されないため不適正
なものとなる。

【０００９】したがって、かかる点に鑑みてなされた本
発明の目的は、簡単かつ安価な構成で、光源の出射光量
を対物レンズでの光束のケラレを反映させて高精度で制
御できると共に、コリメータレンズの光軸方向位置を高
精度で制御できる情報記録再生装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【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に係る発明は、光源からの光束を、光軸方向に移動
可能なコリメータレンズを経て、対物レンズにより複数
の記録層を有する記録媒体に集光して情報の記録再生を
行うようにした情報記録再生装置において、前記コリメ
ータレンズと前記対物レンズとの間の光路中に配置さ
れ、前記コリメータレンズからの光束を透過および反射
させて、その透過光および反射光の一方の光束を前記対
物レンズに導くビームスプリッタと、該ビームスプリッ
タの前記透過光および反射光の他方の光束を入射して、
該光束の平行度変化を増幅して出射する光学素子と、該
光学素子の出射光束の中央部および周辺部をそれぞれ受
光する受光領域を有する光検出器と、該光検出器の出力
に基づいて前記光源の出射光量を制御する光量制御信号
を生成すると共に、前記コリメータレンズの光軸方向の
位置を制御するコリメータ位置制御信号を生成する信号
処理手段と、を有することを特徴とするものである。

【００１１】 請求項２に係る発明は、請求項１に記載
の情報記録再生装置において、前記光学素子は前記他方
の光束を屈折透過するプリズムをもって構成し、前記光
検出器は前記プリズムによる前記他方の光束の屈折方向
に３分割した受光領域をもって構成し、前記信号処理手
段は、光検出器の中央の受光領域の出力と、両側の受光
領域の和出力との差に基づいて前記光量制御信号を生成
する回路と、前記光量制御信号を全ての受光領域の和出
力で正規化して前記コリメータ位置制御信号を生成する
回路とを有して構成したことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態における情報記録再生装置の光学系の概略構成を示す
図である。本実施の形態では、図１に示す記録媒体１を
使用する。この記録媒体１は、ＤＶＤ等の光ディスクで
あり、複数の記録層２と、その両側にそれぞれ設けられ
た保護層３とから成る。情報を記録するための各記録層
２は、グルーブを有するガイドトラック（図示せず）
と、例えば相変化記録と同様の記録／再生のための記録
媒質４とを有している。本実施の形態の情報記録再生装
置は、上記記録媒体１の所望の記録層２に、フォーカス
制御、トラッキング制御および記録／再生を行うための
レーザ光１０を照射することにより情報の記録／再生を
行うように構成されている。

【００１３】図１において、光源であるＬＤ（Laser Di
ode）１１から出射した断面楕円形のレーザ光１０は、
偏光ビームスプリッタ１２にＰ偏光で入射する。偏光ビ
ームスプリッタ１２を透過したレーザ光１０は、光軸方
向（図示矢印Ａ方向）に移動可能なアクチュエータ１３
に保持されたコリメータレンズ１４で、断面ほぼ円形の
平行光に変換される。コリメータレンズ１４を透過した
レーザ光１０は偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
偏光ビームスプリッタ１５としては、例えばＰ偏光透過
率Ｔｐ＝７０％、Ｐ偏光反射率Ｒｐ＝３０％、Ｓ偏光透
過率Ｔｓ≧７０％のものを用いる。

【００１４】偏光ビームスプリッタ１５を透過した光
は、１／４波長板１６を経て、対物レンズ駆動機構１８
に保持された対物レンズ１７により、記録媒体１の所望
の記録層２の情報トラック上に集光される。また、偏光
ビームスプリッタ１５で反射された光は、ビーム整形プ
リズム１９を屈折透過することにより、コリメータレン
ズ１４によるビーム整形方向とは逆方向にビーム整形さ
れて光検出器２０で受光される。本実施の形態では、こ
のビーム整形プリズム１９によるビーム整形比を、例え
ば１／２とする。

【００１５】光検出器２０は、入射スポットのビーム整
形方向における中央部および周辺部を受光するように、
後述するようにビーム整形プリズム１９によるビーム整
形方向（屈折方向）に３分割された受光領域を有してお
り、その中央の受光領域の出力と両側の受光領域の出力
とに基づいてＬＤ１１の光量制御信号およびコリメータ
レンズ１４の位置制御信号（コリメータ位置制御信号）
を検出する。

【００１６】一方、記録媒体１で反射されたレーザ光１
０は、往路とは逆の経路を辿って、対物レンズ１７およ
び１／４波長板１６を透過する。その際、レーザ光１０
は往路および復路で１／４波長板１６を透過するのでＳ
偏光となる。このＳ偏光となったレーザ光１０は、偏光
ビームスプリッタ１５をそのＳ偏光透過率の割合で透過
し、コリメータレンズ１４を経て偏光ビームスプリッタ
１２で反射される。この偏光ビームスプリッタ１２で反
射されたレーザ光１０は、シリンドリカルレンズ２１を
経て、ＰＩＮフォトダイオード２２上に集光される。こ
のとき、ＰＩＮフォトダイオード２２は、記録媒体１の
記録層２からの反射光を用いて、公知の非点収差法によ
りフォーカスエラー信号を出力し、記録層２に予め形成
されたトラッキング用のウォブルマークを用いてトラッ
クエラー信号を出力すると共に、記録媒体１の所望の記
録層２に記録されている情報信号を出力する。

【００１７】図２は光検出器２０の信号処理回路の概略
構成を示すブロック図である。光検出器２０は、上述し
たように入射スポットのビーム整形方向における中央部
および周辺部を受光するように、ビーム整形プリズム１
９でのビーム整形方向に分割された３つの受光領域２０
ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。中央の受光領域２０
ｂの出力は、差動増幅器２５の一方の入力端子に供給す
る。差動増幅器２５の他方の入力端子には、両側の受光
領域２０ａ，２０ｃの和出力を供給し、この差動増幅器
２５の出力から光量制御信号を得る。

【００１８】また、中央の受光領域２０ｂの出力、およ
び両側の受光領域２０ａ，２０ｃの和出力は、加算器２
６で加算して割算器２７の一方の入力端子に供給する。
割算器２７の他方の入力端子には、差動増幅器２５から
の光量制御信号を供給し、ここで光量制御信号を加算器
２６の出力で割算して正規化することにより、ＬＤ１１
の出射光量の変動に影響されないコリメータ位置制御信
号を得る。

【００１９】本実施の形態による情報記録再生装置で
は、記録媒体１においてレーザ光１０を照射する記録層
２を変える場合には、媒体厚さ方向の位置が変わるた
め、当該記録層２の位置に応じてコリメータレンズ１４
の光軸方向位置を変更し、それにより球面収差を補正す
るようにしている。また、レーザ光１０を集光したとき
に記録媒体１内に形成されるスポットの相対位置は、対
物レンズ１７を対物レンズ駆動手段１８により記録媒体
１に対してフォーカス方向に移動すると共に、上記光学
系を搭載した図示しない可動ユニットを図示しないボイ
スコイルモータによりトラッキング方向に駆動すること
により制御するよう構成されている。

【００２０】ところで、コリメータレンズ１４の光軸方
向移動によりコリメータレンズ１４の出射光束の平行度
が変化して発散光となった場合、対物レンズ１７上でケ
ラレが生じるため、対物レンズ１７の出射光量が変化す
る。また、コリメータレンズ１４の出射光が収束光とな
った場合には、対物レンズ１７への入射光量が増加する
ため、対物レンズ１７の出射光量が変化する。

【００２１】ここで、上記従来例３のように偏光ビーム
スプリッタ１４から光検出器２０へ至る光路に集光レン
ズを配置して、偏光ビームスプリッタ１４で反射される
光束を光検出器２０上に集光させると、光検出器２０で
受光される光量は対物レンズ１７の出射光量の変化に拘
わらずほぼ一定となるため、精度の高い光量制御および
コリメータ位置制御を行うことができない。

【００２２】これに対し、本実施の形態のように偏光ビ
ームスプリッタ１５から光検出器２０に至る光路に、コ
リメータレンズ１４によるビーム整形方向とは逆方向に
ビーム整形するビーム整形プリズム１９を配置すれば、
偏光ビームスプリッタ１４で反射された光束はビーム整
形プリズム１９を屈折透過する際に、その収束度および
発散度がビーム整形比の逆数倍に拡大されて（本実施の
形態の場合にはビーム整形比が１／２であるから２倍に
拡大されて）、光検出器２０で受光されることになる。
したがって、光検出器２０には、コリメータレンズ１４
の出射光束の平行度が変化したことに伴う対物レンズ１
７の出射光量の変化を反映させた光束が入射することに
なる。

【００２３】図３は本実施の形態によるコリメータレン
ズ１４の光軸方向移動量とコリメータ位置制御信号との
関係を示す図であり、図４は同じくコリメータレンズ１
４の光軸方向移動量と、対物レンズ１７の出射光量変化
と、光量制御信号との関係を示す図である。なお、図３
および図４は、図１において、コリメータレンズ１４の
焦点距離ｆ＝１１ｍｍ、対物レンズ１７の焦点距離ｆ＝
２．６ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．６、ビーム整形プリズム
１９のビーム整形比１／２、ビーム整形プリズム１９か
ら光検出器２０までの距離６ｍｍ、光検出器２０の中央
の受光領域２０ｂの幅１．６ｍｍとし、コリメータレン
ズ１４が対物レンズ１７から７１ｍｍにある位置を中心
位置（０ｍｍ）、そのときの対物レンズ１７からの出射
光を１としてシュミレーションにより求めたものであ
る。なお、ビーム整形プリズム１９は、コリメータレン
ズ１４が中心位置にあるとき、出射面がコリメータレン
ズ１４から１６ｍｍ離れた位置に配置する。

【００２４】図３から明らかなように、本実施の形態に
よると、コリメータレンズ１４の光軸方向移動量に対し
て、直線性に優れたコリメータ位置制御信号を得ること
ができる。また、図４から明らかなように、対物レンズ
１７の出射光量変化に対して、光量制御信号をほぼ同様
に変化させることができる。なお、光量制御信号は、光
検出器２０の中央の受光領域２０ｂの幅や、ビーム整形
プリズム１９のビーム整形比を変えることで、光量変動
に合わせ込むことが設計的に可能である。

【００２５】図５は、本実施の形態の制御系の概略構成
を示すブロック図である。本実施の形態では、図２に示
した差動増幅器２５から得られる光量制御信号を差動増
幅器３６の一方の入力端子に供給する。差動増幅器３６
の他方の入力端子には、目標値発生回路３７から対物レ
ンズ１７の出射光量の目標値を示す目標値信号を供給
し、ここで光量制御信号と目標値信号との差分を演算し
て、その差分がゼロとなるようにＬＤ駆動回路３８を介
してＬＤ１１の駆動を制御してその出射光量を制御す
る。

【００２６】また、図２に示した割算器２７から得られ
るコリメータレンズ１４の位置に対応したコリメータ位
置制御信号は、差動増幅器３９の一方の入力端子に供給
する。差動増幅器３９の他方の入力端子には、上位コン
トローラ４０からコリメータレンズ１４の目標位置を示
す目標位置信号を供給し、ここでコリメータ位置制御信
号と目標位置信号との差分を演算して、その差分がゼロ
となるようにコリメータレンズ駆動回路４１を介してア
クチュエータ１３の駆動を制御してコリメータレンズ１
４の位置を制御する。

【００２７】本実施の形態によると、光検出器２０の中
央の受光領域２０ｂの幅や、ビーム整形プリズム１９の
ビーム整形比を変えることで、対物レンズ１７の出射光
量変化率に対応した光量制御信号を容易に最適化するこ
とができるので、簡単かつ安価な回路構成で直線性に優
れた光量制御信号およびコリメータ位置制御信号を得る
ことができる。また、光検出器２０は、受光領域２０
ａ，２０ｂ，２０ｃの分割方向の一方向のみ調整すれば
よいので、組み立てが容易にできる。

【００２８】なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限
定されるものではなく、例えば光検出器２０を入射スポ
ットの中央部と周辺部とを受光するように同心円状に２
分割した受光領域をもって構成する等、種々の変更が可
能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一つの光検出器の出力に基づいて、コリメータレンズの
光軸方向移動時の出射光束の平行度の変化に伴う対物レ
ンズからの出射光量の変化を反映した光源の光量制御信
号を得ることができると共に、コリメータレンズの光軸
方向の位置を制御するコリメータ位置制御信号を得るこ
とができるので、簡単かつ安価な構成で、光源の出射光
量を対物レンズでの光束のケラレを反映させて高精度で
制御することができると共に、コリメータレンズの光軸
方向位置を高精度で制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における情報記録再生
装置の光学系の概略構成を示す図である。

【図２】 図１に示した実施の形態による光検出器の信
号処理回路の概略構成を示すブロック図である。

【図３】 同じく、コリメータレンズの光軸方向移動量
とコリメータ位置制御信号との関係を示す図である。

【図４】 同じく、コリメータレンズの光軸方向移動量
と、対物レンズの出射光量変化と、光量制御信号との関
係を示す図である。

【図５】 同じく、制御系の概略構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 記録媒体 ２ 記録層 ３ 保護層 ４ 記録媒質 １１ 光源（ＬＤ） １２ 偏光ビームスプリッタ １３ アクチュエータ １４ コリメータレンズ １５ 偏光ビームスプリッタ １６ １／４波長板 １７ 対物レンズ １８ 対物レンズ駆動機構 １９ ビーム整形プリズム ２０ 光検出器 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 受光領域 ２１ シリンドリカルレンズ ２２ ＰＩＮフォトダイオード ２５ 差動増幅器 ２６ 加算器 ２７ 割算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を、光軸方向に移動可能
   なコリメータレンズを経て、対物レンズにより複数の記
   録層を有する記録媒体に集光して情報の記録再生を行う
   ようにした情報記録再生装置において、 前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路中
   に配置され、前記コリメータレンズからの光束を透過お
   よび反射させて、その透過光および反射光の一方の光束
   を前記対物レンズに導くビームスプリッタと、 該ビームスプリッタの前記透過光および反射光の他方の
   光束を入射して、該光束の平行度変化を増幅して出射す
   る光学素子と、 該光学素子の出射光束の中央部および周辺部をそれぞれ
   受光する受光領域を有する光検出器と、 該光検出器の出力に基づいて前記光源の出射光量を制御
   する光量制御信号を生成すると共に、前記コリメータレ
   ンズの光軸方向の位置を制御するコリメータ位置制御信
   号を生成する信号処理手段と、 を有することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 【請求項２】 前記光学素子は前記他方の光束を屈折透
   過するプリズムをもって構成し、 前記光検出器は前記プリズムによる前記他方の光束の屈
   折方向に３分割した受光領域をもって構成し、 前記信号処理手段は、光検出器の中央の受光領域の出力
   と、両側の受光領域の和出力との差に基づいて前記光量
   制御信号を生成する回路と、前記光量制御信号を全ての
   受光領域の和出力で正規化して前記コリメータ位置制御
   信号を生成する回路とを有して構成したことを特徴とす
   る請求項１に記載の情報記録再生装置。