JP2005025809A

JP2005025809A - 光学的情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2005025809A
Application number: JP2003187442A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Nagura; 千裕名倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】従来の光学的微分を用いてピット位置を検出する場合には、２つのビームを完全に重ねることが難しく、媒体上のミクロな反射率変化やゴミ等の影響を完全に除去することができない。
【解決手段】光磁気ディスク６に収束光を照射する光学系の発散収束光束中に偏光依存性を有する偏光ビームスプリッタ３を配置し、光磁気ディスク６から反射され、偏光ビームスプリッタ３を透過後、ウォラストンプリズム８によって偏光分離された光束を光検出器１０ａ、１０ｃで受光する。また、光検出器１０ａ、１０ｃからの出力を演算回路２０で差動検出することで微分波形を生成し、得られた信号に基づいて位相変化又は振幅反射率変化を生じるピット或いはマークの位置検出を行う。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体に情報を記録し、或いは記録情報を再生する光学的情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に用いられているピットの位置検出法としては、反射光量の変動波形を微分回路によって電気的に微分を行い、微分出力のゼロクロスによってピット信号のボトム位置を検出する方法がある。このようなピット信号のボトム位置検出方法では、レーザの光量変動やディスクの反射率変動、回路ノイズ等の影響を受けやすく、ピット位置の検出誤差が大きくなる。
【０００３】
一方、特開平５−２２５５７３号公報には、いわゆる光学的微分を用いたピット位置検出方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、情報トラックのタンジェンシャル方向に部分的に重なるように２つの光スポットを形成すると共に、各々の光スポットの媒体からの反射光を各光スポットに対応する受光部で受光し、これら２つの受光部の出力を差動増幅することによりピットの位置を検出する方法である。
【０００４】
図９は同公報のピット位置検出方法を示す。図９の方法では、複屈折性プリズムを用いて２つの光ビームに分離し、対物レンズでディスク面に集光している。また、図９には２つの光スポットの光量分布を示す。この方法によれば、微分回路によるノイズ増加を回避できる上、差分をとることによって、レーザの光量変動やディスクの反射率変動、回路ノイズ等の同相ノイズを除去できるという利点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２２５５７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成による光学的微分方式では、図９に示すように２つのビームスポットを完全に重ねることができないため、媒体上のミクロな反射率変化やゴミ等の影響を完全に除去することはできない。また、情報記録時のように光スポットによる熱分布を利用する場合には、単一スポットを用いる場合に比べて熱分布が大きくなってしまうので、記録密度を高密度化する上で妨げになるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、２ビーム或いは電気的微分を用いることなく光学的微分を行い、高精度のピット位置検出が可能で、情報の高密度化を妨げることのない光学的情報記録再生装置を提供することにある。
【０００８】
【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、情報記録媒体に収束光を照射し、形成された微小スポットによって情報を記録し、或いは記録情報を再生する光学的情報記録再生装置において、前記記録媒体に収束光を照射する光学系の発散収束光束中に偏光依存性を有するビームスプリッタが配置され、前記記録媒体から反射され、前記ビームスプリッタを透過後、偏光分離素子によって偏光分離された光束を光検出器で各々受光し、前記光検出器からの出力を差動検出して得られた微分信号に基づいて位相変化又は振幅反射率変化を生じるピット或いはマークの位置を検出することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明で利用する収束光中に配置された偏光ビームスプリッタによる偏光回転について図１を用いて説明する。座標軸は図中に示すように中心光束の進行方向をｚ軸と置き、偏光ビームスプリッタのｓ面をｙ軸と置く。また、入射光束の端部のうち、ｙ軸に平行にとった直径と交わる点をＰとする。点Ｐを通過する光束のｚ軸に対する傾きをφとし、偏光ビームスプリッタ中の屈折率をｎとすると、偏光ビームスプリッタ中の入射角度θは、
【００１０】
【数１】

【００１１】
と表せる。
【００１２】
次に、点Ｐを通過する光束の偏光ビームスプリッタ中の進行方向を単位ベクトルＶ_ｉｎｔで表すと、
【００１３】
【数２】

【００１４】
と表せる。
【００１５】
また、偏光ビームスプリッタの反射面の法線方向の単位ベクトルをＶ_ｐｂｓと置くと、
【００１６】
【数３】

【００１７】
と表せる。
【００１８】
次に、中心光束が偏光ビームスプリッタの反射膜にＰ偏光で入射することを想定した場合、点Ｐにおける偏光ベクトルＥ_ｉｎは図１の座標系を用いて、
【００１９】
【数４】

【００２０】
と表せる。この時、偏光ビームスプリッタの反射膜に対するｓ偏光の方向は、光の進行方向Ｖ_ｉｎｔ及び反射膜の法線方向Ｖ_ｐｂｓとにそれぞれ垂直であるため、単位ベクトルｅ_ｓを用いて、
【００２１】
【数５】

【００２２】
と表せる。
【００２３】
一方、Ｐ偏光の方向ｅ_ｐは光の進行方向及びｓ偏光の方向とにそれぞれ垂直であるため、
【００２４】
【数６】

【００２５】
となる。よって、入射光のｓ偏光成分の振幅Ａ_ｓ及びＰ偏光成分Ａ_ｐはそれぞれ、
Ａ_ｓ＝Ｅ_ｉｎ・ｅ_ｓ
Ａ_ｐ＝Ｅ_ｉｎ・ｅ_ｐ
と表せる。
【００２６】
また、反射膜のｓ偏光に対する透過率をＴｓ、Ｐ偏光に対する透過率をＴ_ｐと置くと、出射光の偏光ベクトルＥ_ｏｕｔは次のように表せる。
【００２７】
【数７】

【００２８】
以上により、反射膜透過後の偏光回転角δは、入射前後の偏光ベクトルの内積を用いて、
【００２９】
【数８】

【００３０】
と表せる。このように光束の入射角θに依存して、回転角δが変化することが分かる。
【００３１】
本発明は、このように収束発散光束中に偏光ビームスプリッタを配置し、偏光ビームスプリッタへの入射角に応じて回転角δが変化することを利用することにより、上記公報のように２ビームを用いなくても、或いは電気的な微分回路を用いなくても、簡単な光検出器の受光信号の差動をとることによりピット信号を良好な微分波形として取り出すものである。
【００３２】
（第１の実施形態）
次に、上述の偏光回転を利用して光学的微分を行う本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に情報記録媒体として用いる光磁気ディスクは磁壁移動型の情報記録媒体とする。情報記録媒体の平面図を図２に示す。媒体の光スポット走査部は案内溝を有する情報記録部とプリピット部からなっており、プリピット部には、サンプルサーボによるトラッキングを行うためのウォブルピット１ａ、１ｂ及びアドレス情報を抽出するためのアドレスピット１ｃが形成されている。Ｌはランド、Ｇはグルーブを示す。
【００３３】
図３は本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。図中２は記録再生用光源である半導体レーザであり、この半導体レーザに２から出射した光束はＰ偏光で偏光ビームスプリッタ３により反射され、コリメータレンズ４によって平行光にされた後、対物レンズ５によって光磁気ディスク６の情報記録面上に微小光スポットに収束される。偏光ビームスプリッタ３の特性はＲ_ｐ＝７０％、Ｔ_ｓ＝９９％である。
【００３４】
光磁気ディスク６の上面には、対物レンズ５と対向して変調磁界を印加する磁気ヘッド７が設けられている。光磁気ディスク６上に情報を記録する場合には、磁気ヘッド７から記録用変調磁界を印加し、光ヘッドの対物レンズ５から記録用光ビームを照射することで情報の記録を行う。また、記録情報を再生する場合には、光磁気ディスク６に再生用光ビームを照射し、後述するようにその反射光から記録情報の再生を行う。
【００３５】
光磁気ディスク６からの反射光は再び対物レンズ５、コリメータレンズ４を通過し、更に偏光ビームスプリッタ３を透過した後、ウォラストンプリズム８によって３本の光束に分離される。分離された光束のうち中央の光束は偏光を変えずそのまま透過する成分で、その外側の２本の光束は入射光偏光に対して４５°傾いた互いに直交する偏光成分である。
【００３６】
分割された３本の光束は、センサレンズ９を通過後、それぞれ光検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって受光される。光検出器の受光面の形状を図４に示す。中央の光検出器１０ｂは４分割光センサであり、その出力信号は非点収差法によるフォーカスエラー信号の検出に用いられる。また、その両側の光検出器１０ａ、１０ｃはウォラストンプリズム８によって分離されたそれぞれの偏光成分を検出する。
【００３７】
ここで、光検出器１０ａ、１０ｃからの出力をそれぞれＡ、Ｃとすると、図５に示す演算回路２０によって、
Ｓ＝Ａ−Ｃ
なる出力Ｓを得る。この場合、図２の光磁気ディスク６の情報記録部からの出力Ｓは、通常の光磁気ディスクと同様に記録マークのエッジ検出に用いられ、信号処理されて再生信号となる。また、光磁気ディスク６のプリピット部からの出力Ｓは後述するように光学微分信号に基づいてクロック等のピット位置検出に用いられる。
【００３８】
図５はこの処理回路を示す。２０は前述のようにＳ＝Ａ−Ｃの差動検出を行う演算回路、クロック生成回路２１はプリピット部からの信号Ｓに基づいてクロック等を抽出するためのピット位置検出を行う。
【００３９】
次に、ピット位置検出の原理について説明する。図６は偏光ビームスプリッタ３を透過する時の偏光変化と、ウォラストンプリズム８によって偏光分離後の振幅分布の様子を示す図である。２つの偏光成分の振幅分布が、タンジェンシャル方向に対応する方向に逆の傾斜を有するため、得られる出力Ｓはピットによる光量変動の微分波形になる。
【００４０】
光スポットがピット部を通過する時の光検出器１０ａ、１０ｃから得られる信号Ａ、Ｃ及びその光検出器１０ａ、１０ｃの受光信号Ａ、Ｃを演算回路２０を用いて差動検出した場合の微分波形信号Ｓ_{（Ａ−Ｃ）}、その微分波形のゼロクロス位置信号を図７に示す。
【００４１】
ここでは、例えば、記録（又は再生時）に図２の光磁気ディスク６のプリピット部におけるウォブルピット１ｂ（これは、クロックピットと兼用しているとする）からクロック信号を得る場合を例に挙げて説明する。光検出器１０ａ、１０ｃの信号Ａ、Ｃは図７（ａ）、（ｂ）に示すような信号波形となり、この信号Ａ、Ｃを演算回路２０で差動検出すると、図７（ｃ）に示すように信号Ｓ_{（Ａ−Ｃ）}は微分信号波形となる。
【００４２】
この場合、ピット部を通過する時の出力Ｓ_{（Ａ−Ｃ）}のゼロクロス位置はピットのボトム位置に一致するため、図７（ｄ）に示すように目的のピットに対応するゼロクロス位置を検出することにより、クロックピットの位置検出を行うことができる。
【００４３】
ＰＬＬ制御回路（図示せず）では、得られたピット位置信号と出力との位相誤差に基づいてＰＬＬ制御を行い、記録信号のクロックを生成する。また、光磁気ディスクのプリピット部におけるウォブルピット１ａやアドレスピット１ｃ等を再生する場合も同様に演算回路２０からの微分波形信号Ｓに基づいてそれらのピット位置検出を行う。
【００４４】
このように本実施形態では、特別な光学素子を付加することなく、光学的微分を行うことができるので、ノイズの影響を除去した正確なピット位置検出を行うことができ、精度の高いクロック等の生成を行うことができる。また、光磁気信号とピット位置信号を共通の検出系で検出できるので、装置構成を簡単化することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では情報記録媒体として相変化型の光ディスクを用いている。記録媒体の光スポット走査部には案内溝を有する情報記録部が形成されている。
【００４６】
図８は第２の実施形態の構成を示す。半導体レーザ２から出射した光束はＰ偏光で偏光ビームスプリッタ３で反射され、コリメータレンズ４によって平行光にされた後、対物レンズ５によって光ディスク１１の情報記録面上に微小光スポットに収束される。偏光ビームスプリッタ３の特性は、Ｒ_ｐ＝７０％、Ｔ_ｓ＝９９％である。
【００４７】
光ディスク１１からの反射光は再び対物レンズ５、コリメータレンズ４を通過し、更に偏光ビームスプリッタ３を透過した後、ウォラストンプリズム８によって３本の光束に分離される。分離された光束のうち中央の光束は偏光を変えずそのまま透過する成分で、その両側の２本の光束は入射光偏光に対して４５°傾いた互いに直交した偏光成分である。
【００４８】
この分離された３本の光束は、センサレンズ９を通過後、それぞれ光検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって受光される。光検出器の受光面の形状は図３に示すものと同様である。中央の光検出器１０ｂは４分割光検出器であり、その出力は非点収差法によるフォーカスエラー信号の検出に用いられる。また、その両側の光検出器１０ａ、１０ｃはウォラストンプリズム８によって分離されたそれぞれの偏光成分を検出する。
【００４９】
ここで、第１の実施形態と同様に光検出器１０ａ、１０ｃからの出力をそれぞれＡ、Ｃとすると、図５の処理回路における演算回路２０では、
Ｓ＝Ａ−Ｃ
なる演算を行い、信号出力Ｓを出力する。記録マークの検出原理は第１の実施形態のピット位置検出と同様であり、図５の処理回路の情報検出回路２２では、微分信号Ｓに基づいて記録マークの中心位置を出力Ｓのゼロクロス位置によって検出する。情報検出回路２２では検出したマーク位置の連続の信号処理を行い、再生信号を生成する。
【００５０】
このように相変化型の光ディスクを用いた場合においても、ノイズの影響を除去した正確なピット位置検出を行うことができ、精度の高い記録情報の再生を行うことができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、２ビームを用いなくても、或いは電気的微分回路を用いなくても、光学的微分を行うことができるので、微分回路によるノイズの増大が避けられるばかりか、媒体上のミクロな反射率変化やゴミ等の影響を完全に除去することができ、更には、高密度記録の妨げがなくなるため、情報の高密度記録に寄与することができる。
【００５２】
また、ピット或いはマークの位置検出に差動信号を用いるため、レーザノイズ、回路系の同相ノイズ等を除去する効果が得られ、ピット位置の検出精度を飛躍的に向上でき、高い記録再生性能が得られる。更に、光磁気ディスクを記録、再生する場合には、偏光回転を検出するための系をそのまま用いることができるため、新たな光学素子を付加する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる収束光束中の偏光ビームスプリッタによる偏光回転を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いる光磁気ディスクを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す構成図である。
【図４】第１の実施形態の光検出器の受光面を示す図である。
【図５】第１の実施形態のピット位置検出を行う処理回路を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態における偏光ビームスプリッタの透過時の偏光変化とウォラストンプリズムによって偏光分離後の振幅分布を示す図である。
【図７】第１の実施形態のピット通過時の各部の信号を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図９】従来例の光学的微分を用いてピット位置を検出する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂウォブルピット
１ｃアドレスピット
２半導体レーザ
３偏光ビームスプリッタ
４コリメータレンズ
５対物レンズ
６光磁気ディスク
７磁気ヘッド
８ウォラストンプリズム
９センサレンズ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ光検出器
１１光ディスク
２０演算回路
２１クロック生成回路
２２情報検出回路

Claims

情報記録媒体に収束光を照射し、形成された微小スポットによって情報を記録し、或いは記録情報を再生する光学的情報記録再生装置において、前記記録媒体に収束光を照射する光学系の発散収束光束中に偏光依存性を有するビームスプリッタが配置され、前記記録媒体から反射され、前記ビームスプリッタを透過後、偏光分離素子によって偏光分離された光束を光検出器で各々受光し、前記光検出器からの出力を差動検出して得られた微分信号に基づいて位相変化又は振幅反射率変化を生じるピット或いはマークの位置を検出することを特徴とする光学的情報記録再生装置。
前記ビームスプリッタの偏光依存性は、入射前の偏光に対し、出射光束の周辺部で偏光面が回転していることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
前記情報記録媒体は光磁気ディスクであることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
前記情報記録媒体は相変化光ディスクであることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。