JP2003123309A - 高密度記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光記録媒体の記録容量を大容量化するため
に、短波長帯域の光ビームを光記録媒体に照射可能な高
密度記録再生装置の提供を目的とする。 【解決手段】 光記録媒体の記録容量は、その記録層へ
集光する光ビーム径が小さいほど大容量となり、光ビー
ム径は、光記録媒体に集光する光ビームの波長が短いほ
ど小さくなる。このため、本発明の高密度記録再生装置
では、レーザ光源１からの出射光を、非線形光学材料か
らなる高調波出力帯４を透過させることによって、前記
出射光と比較して短波長の高調波を得る。この高調波出
力帯４を透過した光ビームが入射するフィルタ６を、予
め第二高調波（基本波長の約１／２倍）の波長領域のみ
を透過させる帯域フィルタとすることで、光ディスク２
の記録層に集光する光線の波長は短波長となるため、光
ディスク２の記録容量は大容量となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクドライ
ブに用いられる高密度記録再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の高密度記録再生装置の構成の一例
として図６に示すような光ピックアップ装置がある。図
６において、レーザ発光体として半導体を用いる光源２
１が光記録媒体である光ディスク２２に所定間隔をおい
て対向して配置される。光源２１の前方には、平行光線
束を得るためのコリメートレンズ２３が配置される。こ
こで、光ディスク２２の表面に対して垂直方向を軸Ａ'
とする。軸Ａ'上かつコリメートレンズ２３の隣には、
ビームスプリッタ２４が配置され、ビームスプリッタ２
４は、その内部を透過する光ビームを透過光と反射光に
二分岐させる。

【０００３】ビームスプリッタ２４と光ディスク２２の
間には、対物レンズ２５が配置される。この時、対物レ
ンズ２５の集光位置が、光ディスク２２のピットで構成
される記録層（図示せず）に達するようになされてい
る。軸Ａ'上のビームスプリッタと直交する位置に、対
物レンズ２６が配置され、対物レンズ２６の集光位置に
光検出器２７が配置される。

【０００４】上述した構成の高密度記録再生装置とし
て、光源２１を波長４００〜５００ｎｍ近傍の光ビーム
を出射するブルーレーザやグリーンレーザとし、対物レ
ンズ２５，２６の開口数を０．７以上とした図６に示す
光ピックアップ装置における光ディスク２２の再生方法
について説明する。光源２１から出射した４００〜５０
０ｎｍ帯の光ビームは、コリメートレンズ２３に進入
し、平行光線束であるコリメート光に変換された後、ビ
ームスプリッタ２４に進入する。この光ビームは、ビー
ムスプリッタ２４で透過光と反射光に二分岐される。

【０００５】ビームスプリッタ２４を透過する透過光
は、対物レンズ２５を透過することによって光ディスク
２２の記録層に集光する。集光された透過光は、光ディ
スク２２の記録層で反射し、再び対物レンズ２５に向か
う。対物レンズ２５を透過した光ビームは、再びビーム
スプリッタ２４で透過光と反射光に二分岐される。

【０００６】ビームスプリッタ２４で反射される反射光
は、軸Ａ'と直交する方向に進行し、対物レンズ２６を
透過して光検出器２７に集光する。光検出器２７は、そ
の光ビームを受光し電流に変換して検出することで、そ
の強弱によって光ディスク２２の記録情報を再生する。
このとき、高密度記録再生装置では、光ビームがピット
を追跡できなくなるトラッキングエラー、および、光ビ
ームがピットに集光しないフォーカスエラーを生じない
ように制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した高
密度記録再生装置は、光源２１としてレーザ光源を使用
し、このレーザ光源から出射した光ビームを光記録媒体
（光ディスク２２）の記録層上へ集光結像させ、光記録
媒体の記録内容の検知、あるいは、光記録媒体へ記録内
容の書込みを行っている。このような光記録媒体の記録
容量は、光記録媒体へ結像する光ビーム径によって制限
を受けており、一般に、光ビーム径が小さいほど光記録
媒体の記録容量は大容量となる。この光ビーム径は、光
源２１から出射するレーザ光の波長と、光ビームを光記
録媒体の記録層上に集光させるための対物レンズ２５の
開口数によって制限を受け、これらの関係は、式（１）
で示される。ここで、ｄは光ビーム径、λは波長であ
り、ＮＡは、開口数である。 ｄ∝λ／ＮＡ （１） 式（１）に示すように、光ビーム径ｄを小さくするため
には、光ビームの波長λを短くし、かつ、対物レンズ２
５の開口数ＮＡを大きくすれば良い。

【０００８】図６に示す高密度記録再生装置は、光記録
媒体の記録容量を大容量化するために、光源２１として
短波長の半導体レーザ（通称：ブルーレーザ，グリーン
レーザ）を使用する。しかし、このような半導体レーザ
は、現時点では技術的に製造困難であるため実用化され
ていない。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、安定した短波長領域の光ビームを被記録媒体に照射
することによって、被記録媒体を高記録密度にさせ、そ
の記録容量を大容量化することができる高密度記録再生
装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１の高密度記録再生装置に係る発
明は、光ビームを被記録媒体の記録層で反射させ、該反
射光の強度を光検出器によって測定することにより被記
録媒体の記録内容を検知するために、被記録媒体の反射
光を前記光検出器へ入射させるビームスプリッタと、前
記被記録媒体および前記光検出器上へ光ビームを結像さ
せる光学レンズ系と、前記光ビームを出射するレーザ光
源と、該レーザ光源からの出射光を入射して高調波を出
力する非線形光学材料からなる高調波出力体と、該高調
波出力体からの出射光のうち第二高調波を透過可能なフ
ィルタとを具備してなる高密度記録再生装置において、
前記レーザ光源は一つの光源からなり、かつ、複数種類
の光ディスクを記録再生するために前記レーザ光源から
出射される光線の波長を、各光ディスクに応じて異なる
使用波長に制御する波長設定部によって制御される可変
波長レーザ光源であることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の高密
度記録再生装置において、前記可変波長レーザ光源は、
波長７００ｎｍ〜９６０ｎｍの光線を可変に出射可能な
チタンサファイアレーザであることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の高密度記録再生装置において、前記可変波長レーザ
光源からの出射光は、前記高調波出力体に透過され、該
高調波出力体から出射される第二高調波が、光ファイバ
を介して出射されることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１から３に記載
の高密度記録再生装置において、前記可変波長レーザ光
源からの出射光は、前記高調波出力体に透過され、該高調
波出力体から出射される第二高調波のみが、前記フィル
タで透過されることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による第一の実施の形態の
高密度記録再生装置として、図１および図２に基づいて
説明する。レーザ光源１が被記録媒体である光ディスク
２に所定間隔をおいて対向位置に配置される。ここで、
光ディスク２の表面に対して垂直方向を軸Ａとする。レ
ーザ光源１の前方かつ軸Ａ上には、透過する光ビームを
集光させるためのレンズ３が配置され、レンズ３の集光
位置に、非線形光学材料からなる高調波出力体４が配置
される。非線形光学材料とは、例えば、二軸性結晶のＫ
ＴｉＯＰＯ₄ （いわゆるＫＴＰ）を使用する。光ビーム
は、波長が一定の範囲にある電磁波であるから、特性が
非線形の装置（本実施例においては、高調波出力体４）
を通過すると、入力が正弦波でも出力には高調波が含ま
れる、という性質を有する。

【００１５】軸Ａ上かつ高調波出力体４を通過した光ビ
ームが出射する側には、平行光線束を得るためのコリメ
ートレンズ５が配置され、軸Ａ上かつコリメートレンズ
５の隣には、一定の波長域の光線だけを通過させるフィ
ルタ６が配置される。フィルタ６は、例えば、短波長帯
域の光ビームのみを透過可能なショートパスフィルタ、
または、特定の波長帯域の光ビームのみを透過可能なバ
ンドパスフィルタが用いられるが、フィルタ６として使
用する場合には、その透過領域が、高調波出力体４を光
ビームが透過することによって発生する第二高調波の波
長領域に対応していればよい。

【００１６】軸Ａ上かつフィルタ６の光ディスク２側に
は、内部にハーフミラーを備えたビームスプリッタ７が
配置されており、ビームスプリッタ７は、ビームスプリ
ッタ７に進入した光ビームを透過光と反射光とに二分岐
させる。ビームスプリッタ７と光ディスク２の間には、
対物レンズ８が配置される。この時、対物レンズ８の集
光位置が、光ディスク２の記録層（図示せず）になるよ
うに配置される。軸Ａ上に配置されるビームスプリッタ
７と直交する位置に対物レンズ９が設けられ、対物レン
ズ９の集光位置に光検出器１０が配置される。

【００１７】次に本発明の第一の実施の形態の高密度記
録再生装置を用いた光ディスク２の再生または書換えを
説明する。図１において、レーザ光源１から出射した光
ビームは、レンズ３を透過して集光され高調波出力体４
内へ入射する。高調波出力体４を透過した光ビームは、
図２に示すように、その波長が入射した基本レーザ光の
波長の約１／２倍である第二高調波を含んでいる。ここ
で、図２（ｂ）に示す高調波は、第二高調波のみである
が、それ以外に値は小さいもののその他の高調波も同時
に発生している。高調波出力体４を透過することによっ
て、図２（ｂ）に示す周波数特性を有する光ビームは、
コリメートレンズ５を透過することによって平行光線束
であるコリメート光に変換された後、フィルタ６に進入
する。フィルタ６には、予め第二高調波の波長領域のみ
を透過する特性を有するものが配置されているので、ビ
ームスプリッタ７に進入する光ビームは、第二高調波の
波長領域を有する光ビームとなる。

【００１８】フィルタ６を透過した第二高調波は、ビー
ムスプリッタ７で、透過光と反射光に二分岐される。ビ
ームスプリッタ７を透過する透過光は、対物レンズ８を
透過することによって、光ディスク２の記録層へ結像さ
れる。結像された透過光は、光ディスク２の記録層で反
射し、再び対物レンズ８に向かう。一方、ビームスプリ
ッタ７で反射する反射光は、図１の上方かつ軸Ａの直交
方向に反射し、光ディスク２の再生操作には何ら影響し
ない。

【００１９】光ディスク２で反射して対物レンズ８を透
過した光ビームは、再びビームスプリッタ７で、透過光
と反射光に二分岐される。ビームスプリッタ７で、図１
の下方かつ軸Ａの直交方向に反射される反射光は、対物
レンズ９を進行することによって光検出器１０により検
知される。光検出器１０は、その光ビームを受光し電流
に変換して検出することで、その強弱によって光ディス
ク２の記録情報を再生する。

【００２０】例えば、高調波出力体４としてＫＴＰを用
いる。また、レーザ光源１としてのＹＡＧレーザ（波長
１０６０ｎｍ、光出力１Ｗ程度）を配置し、対物レンズ
７の開口数を０．７以上とすれば、第二高調波の波長は
約５００ｎｍとなる（図２参照）。このとき、ＫＴＰの
波長交換効率として５％程度が得られるので、第二高調
波の光出力としては書換可能な５０ｍＷ以上となる。こ
のような構成とすれば、波長約５００ｎｍのレーザ光を
光ディスク２に照射可能であるから、光ディスク２は記
録容量が大容量化する。また、第二高調波と同時に発生
するその他の高調波については、波長交換効率が極端に
小さい値となるため、フィルタ６で除去されなくとも高
密度記録再生装置の機能へ影響することはない。

【００２１】次に本発明による第二の実施の形態の高密
度記録再生装置を、図３および図４に基づいて説明す
る。上述した第一の実施形態の高密度記録再生装置と比
較して、図３に示すように、光源としてのレーザ光源１
を設ける代わりに、可変波長レーザ光源１１を設け、出
射する光線の波長を所望の波長とするために可変波長レ
ーザ光源１１を制御する波長設定部１２を設けている。

【００２２】図４に示すように、可変波長レーザ光源１
１から出射する光線の波長と、高調波出力体４を透過す
ることによって生じる第二高調波の波長とは、比例関係
にある。したがって、可変波長レーザ光源１１から出射
する光ビームの波長を、波長設定部１２によって制御す
ることによって、種々の波長帯域の出射光が得られるこ
とから、所望の波長領域の第二高調波を得ることがで
き、これにより任意の光ディスク２の記録情報を再生ま
たは書換え可能であるので、一個の光源からなる第二の
実施の形態の高密度記録再生装置では、使用波長の異な
る複数種類の光ディスク２を再生可能である。

【００２３】上述の高密度記録再生装置は、第一の実施
の形態の場合と比較して、可変波長レーザ光源１１が波
長設定部１２によって制御されるため、種々の波長領域
の光ビームを光源から出射可能であること以外は同様な
ので、第二の実施の形態としての高密度記録再生装置に
おける光ディスク２の再生または書換え方法動作は、第
一の実施の形態の場合と同様である。

【００２４】例えば、可変波長レーザ光源１１として、
波長が７００ｎｍ〜９６０ｎｍの範囲に、波長設定部１
２によって可変制御可能なチタンサファイアレーザ（光
出力１Ｗ程度）を使用し、他の構成は第一の実施例と同
様の構成とした高密度記録再生装置を用いて、光ディス
ク２の再生または書換えをする。図４に示すように、可
変波長レーザ光源１１の波長を変化することによって、
高調波出力体４であるＫＴＰを透過して生じる第二高調
波の波長は、レーザ光源１１の波長に比例して変化する
ので、複数種の波長帯域の光ビームを光ディスク２に照
射することが可能となる。さらに第一の実施の形態と同
様に、第二高調波の光出力としては書換可能な５０ｍＷ
以上であるから、本発明の第二の実施の形態としての高
密度記録再生装置の場合には、一の装置で、使用波長の
異なる多種多様な光ディスク２に対応可能である。

【００２５】次に、図５に示すように、本発明の第三の
実施の形態としての高密度記録再生装置は、第二高調波
発生部１３からの光ビームを光ファイバ１４に入射さ
せ、光ファイバ１４内を全反射させて、コリメートレン
ズ５'に入射させる構成とした。第二高調波発生部１３
は、第一の実施の形態で説明した高密度記録再生装置の
構成とほぼ同様に、レーザ光源１、レンズ３、高調波出
力体４、コリメートレンズ５およびフィルタ６が同軸上
に配置され、フィルタ６を透過した光ビームを光ファイ
バ１４に入射させるレンズ１５を、光ファイバ１４の先
端に集光する位置に配置して構成されている。

【００２６】光ファイバ１４から出射する光線の波長
は、コリメートレンズ５'を透過中に平行光線束とな
り、ビームスプリッタ７に入射する。その後の光ビーム
の進行状態は、第一の実施の形態の高密度記録再生装置
と同様である。

【００２７】このように光ファイバ１４を使用すること
で、第二高調波発生部１３と距離をおいて遠隔操作を行
っても、光ファイバ１４は光の損失が０に近いので効率
的である。また、種々の波長帯域の光ビームを出射可能
にした複数種類の第二高調波発生部１３を接続端子と共
に設けることにより、再生または書換えする光ディスク
２に対応する所望の波長帯域の光を出射する第二高調波
発生部１３に、光ファイバ１４を接続することにより、
さまざまな波長領域の光線を光ファイバ１４に取り込む
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】上述したように本発明の高密度記録再生
装置は、レーザ光源からの出射光を非線形光学材料から
なる高調波出力帯に透過させることによって、第二高調
波を発生させ、該第二高調波だけを透過させるフィルタ
を配置することにより、短波長帯域の光ビームを被記録
媒体に照射することが可能となるので、被記録媒体は、
非常に高記録密度となりその記録容量を大容量化するこ
とができる。さらに、レーザ光源および高調波出力体を
用いて安定した高調波を、被記録媒体への照射光として
使用することにより、高密度記録再生装置としての信頼
性が向上する。また、可変波長レーザ光源を波長設定部
によって制御し、種々の波長帯域の照射光を被記録媒体
に照射可能としたので、被記録媒体の種類に応じて光源
の数を増加させることなく多種多様な被記録媒体を、一
つの高密度記録再生装置で再生または書換可能であり、
小型化・軽量化が図れ、また、効率的である。

【００２９】請求項２記載の発明においては、チタンサ
ファイアレーザから出射可能な波長の範囲を７００nm
〜９６０nmにすることにより、高調波出力体から３５０n
m〜４８０nmの第二高調波を得ることができる。この第
二高調波の範囲は高密度記録再生装置に必要とされてい
る波長範囲であり、これにより一の装置で使用波長の異
なる多種多様な光ディスクに対応することができる。

【００３０】請求項３記載の発明においては、光ファイ
バを備えたことにより、第二高調波発生部と被記録媒体
の配置部分とが、遠隔操作が可能になるため、スペース
に応じて装置の設計が可能である。また、第二高調波発
生部は、種々の波長を有する第二高調波を出射可能に設
定可能であるから、さまざまな波長領域の光線を光ファ
イバに取り込むことができる。

【００３１】請求項４記載の発明では、前記可変波長レ
ーザ光源からの出射光は、前記高調波出力体に透過され、
該高調波出力体から出射される第二高調波のみが、前記
フィルタで透過されることにより、被記録媒体に記録情
報を記録・再生するものであり、記録容量を大容量にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の高密度記録再生装置の構造
を示す概略図である。

【図２】高調波出力体を透過する前後の波長帯域の特性
を示すグラフである。

【図３】図１とは別の本発明の実施形態の高密度記録再
生装置の構造を示す概略図である。

【図４】レーザ光源の波長と第二高調波の波長の関係を
示すグラフである。

【図５】図４とは別の本発明の実施形態の高密度記録再
生装置の構造を示す概略図である。

【図６】従来の高密度記録再生装置の構造を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 光ディスク ３ レンズ ４ 高調波出力体 ５ コリメートレンズ ６ フィルタ ７ ビームスプリッタ ８ 対物レンズ ９ 対物レンズ １０ 光検出器 １１ 可変波長レーザ光源 １２ 波長設定部 １３ 第二高調波発生部 １４ 光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 健志 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネベ ア株式会社開発技術センター内 Ｆターム(参考） 5D119 AA01 AA11 AA22 AA41 BA01 BB01 BB03 DA01 DA05 EB02 FA04 HA64 JA02 JA11 JA29 JA35 JA43 JA63

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを被記録媒体の記録層で反射さ
   せ、該反射光の強度を光検出器によって測定することに
   より被記録媒体の記録内容を検知するために、被記録媒
   体の反射光を前記光検出器へ入射させるビームスプリッ
   タと、前記被記録媒体および前記光検出器上へ光ビーム
   を結像させる光学レンズ系と、前記光ビームを出射する
   レーザ光源と、該レーザ光源からの出射光を入射して高
   調波を出力する非線形光学材料からなる高調波出力体
   と、該高調波出力体からの出射光のうち第二高調波を透
   過可能なフィルタとを具備してなる高密度記録再生装置
   において、 前記レーザ光源は一つの光源からなり、かつ、複数種類
   の光ディスクを記録再生するために前記レーザ光源から
   出射される光線の波長を、各光ディスクに応じて異なる
   使用波長に制御する波長設定部によって制御される可変
   波長レーザ光源であることを特徴とする高密度記録再生
   装置。
2. 【請求項２】 前記可変波長レーザ光源は、波長７００
   ｎｍ〜９６０ｎｍの光線を可変に出射可能なチタンサフ
   ァイアレーザであることを特徴とする請求項１に記載の
   高密度記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記可変波長レーザ光源からの出射光
   は、前記高調波出力体に透過され、該高調波出力体から
   出射される第二高調波が、光ファイバを介して出射され
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の高密度記
   録再生装置。
4. 【請求項４】 前記可変波長レーザ光源からの出射光
   は、前記高調波出力体に透過され、該高調波出力体から出
   射される第二高調波のみが、前記フィルタで透過される
   ことを特徴とする請求項１から３に記載の高密度記録再
   生装置。