JP2005174525A - デジタル記録媒体ピックアップ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ホログラフィック記録媒体と光学的記録媒体の両方をピックアップすることができるデジタル記録媒体ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 ホログラフィック記録媒体及び光学的記録媒体を含むデジタル記録媒体により第1ビームが反射されることにより生成される反射光を伝達経路に沿って伝達し、ホログラフィック記録媒体内に含まれるホログラフィック干渉縞により第2ビームが回折することにより生成される再生光を伝達経路に沿って伝達し、反射光から光学的記録媒体に記録された光学的信号を検出すると共にデジタル記録媒体に対するフォーカスサーボを行い、再生光からホログラフィック記録媒体内に記録されたホログラフィック信号を検出することにより、2つの光源と2つの検出部を用いて1つのピックアップ装置としてホログラフィック記録媒体と光学的記録媒体の両方をピックアップすることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明はデジタル記録媒体ピックアップ装置に係り、より詳しくは1つのピックアップ装置を用いてホログラフィック記録媒体及び光学的記録媒体を含むデジタル記録媒体をピックアップすることが可能なデジタル記録媒体ピックアップ装置に関するものである。
周知のように、多量のデータの記録が可能なホログラフィック記録媒体に対する需要が継続して増加している。したがって、高密度の記録容量を実現するために、近年多様な形態のホログラフィック記録媒体が開発されている。
ホログラフィック記録媒体を使用する代表的なシステムであるホログラフィックROMシステムは、(ホログラフィック記録媒体に記録される)デジタルデータに変調された信号光を参照光と干渉させることにより干渉縞を生じさせ、このような干渉縞を例えば光屈折性の水晶からなるディスク状のホログラフィック記録媒体に記録する。光屈折性の水晶は、干渉縞の強度及び位相によって異なる反応をする物質である。再生時には、記録時に使用された参照光の複素数に相当する再生照明光をホログラフィック記録媒体内の干渉縞に照射すると、再生照明光がホログラフィック記録媒体内に記録された干渉縞により回折して、再生光としてバイナリデータが再生される。
これに対して、DVDなどの光学的記録媒体は、ビームの反射特性を用いて、バイナリデータからなる光学的信号を記録及び再生する媒体である。反射特性を効果的に用いるために、レーザ光は光学的記録媒体に対して垂直に入射し、非点収差レンズのような手段を用いてフォーカスサーボが行われる。
光学的記録媒体がビーム反射特性を用いて記録及び再生を行うのに対して、ホログラフィック記録媒体はビームの回折特性を用いて記録及び再生を行うので、CDやDVDなどの光学的記録媒体に対するダウンコンパチビリティ(down compatibility)を確保し得るようなデジタル記録媒体ピックアップ装置が必要になった。
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、1つのピックアップ装置を用いて、ホログラフィック記録媒体及び光学的記録媒体を含むデジタル記録媒体をピックアップすることができるようなデジタル記録媒体ピックアップ装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、波長が異なる第1ビーム及び第2ビームを生成する手段と、光学的記録媒体とホログラフィック記録媒体とを含むデジタル記録媒体に第1ビームが反射されることにより生成される反射光を伝達経路に沿って伝達し、かつホログラフィック記録媒体内に含まれるホログラフィック干渉縞により第2ビームが回折することにより生成される再生光を伝達経路に沿って伝達する伝達部と、伝達経路から反射光を分離することにより反射光から光学的記録媒体に記録された光学的信号を検出する光学的信号検出部と、伝達経路から前記再生光を分離することにより再生光からホログラフィック記録媒体内に記録されたホログラフィック信号を検出するホログラフィック信号検出部とを含むことを特徴とするデジタル記録媒体ピックアップ装置を提供する。
本発明によれば、2つの光源及び2つの検出部を使用する1つのピックアップ装置により、ホログラフィック記録媒体及び光学的記録媒体の両方をピックアップすることができる。また、ホログラフィック記録媒体のための対物レンズを別に使用しなくても、光学的記録媒体に使用される対物レンズを使用してホログラフィック記録媒体からホログラフィック信号を生成することができる。この場合、光学的記録媒体に用いられるフォーカスサーボ部をそのまま使用できる利点も有する。
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の好ましい実施例によるデジタル記録媒体ピックアップ装置を示す。同図に示すように、デジタル記録媒体ピックアップ装置は、デジタル記録媒体2、第1光源10、視準レンズ12、レーザラインミラー14、偏光ビームスプリッタ16、第1QWP(1/4波長板)18、対物レンズ20、非点収差レンズ22、第1検出部26、制御部28、第2光源30、第2QWP32、縮小部34、ミラー36、第1レンズ38、ピンホールプレート40、第2レズ42、及び第2検出部44を含む。
デジタル記録媒体2は、ホログラフィック記録媒体と光学的記録媒体とを含む。ホログラフィック記録媒体は、情報が記録された信号光と、この信号光と同様の波長及び偏光を有する参照光とにより形成されるホログラフィック干渉縞が記録され、参照光に対する再生照明光が照射されると、ホログラフィック原理により再生照明光が干渉縞により回折することにより信号光に対応する再生光が生成されるような記録媒体である。これに対して、光学的記録媒体は、ビームの反射特性用いて光学的信号を記録し検出する記録媒体である。光学的記録媒体は、例えばCD−ROM、DVD−ROMのような読み込み専用ディスク、光磁気ディスクまたは相変化光ディスクを含む。
デジタル記録媒体2には、波長の異なる第1ビーム及び第2ビームが入射する。第1ビームは、光学的記録媒体に記録された光学的信号を検出し、デジタル記録媒体2に対するフォーカスサーボを行うためのビームである。第1ビームの入射経路と反射経路が一致するようにするためには、第1ビームがデジタル記録媒体に対して垂直に入射することが好ましい。光学的記録媒体がDVDである場合は、第1ビームは波長がおよそ650nmである赤色レーザ光であるのが好ましい。第2ビームは、ホログラフィック記録媒体に記録されたホログラフィック信号を検出するための再生照明光であって、ホログラフィック原理により、第2ビームは参照光に対して複素数であるのが好ましい。第2ビームが参照光の複素数である場合、第2ビームがホログラフィック記録媒体内のホログラフィック干渉縞により回折することにより生成される再生光は、記録過程でホログラフィック信号により変調された信号光の入射経路と反対方向に進行する。したがって、再生光を第1ビームの反射経路と一致させるためには、記録過程で信号光がホログラフィック記録媒体に垂直に入射することが好ましい。第2ビームは、本発明に基づき第1ビームと異なる波長を有し、波長532nmである緑色レーザ光であるのが好ましい。後述するように、第1ビームがS直線偏光であれば第2ビームはP直線偏光、第1ビームがP直線偏光であれば第2ビームはS直線偏光であるのが好ましい。以下の実施例では、第1ビームがS直線偏光、第2ビームがP直線偏光である場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1において、第1光源10は第1ビームを生成する。第1ビームは波長が650nm、偏光がS直線偏光である赤色レーザ光であって、第1光経路S1に沿って入射する。第1ビームは、視準レンズ12を通過して平行光に変わった後、レーザラインミラー14を透過して進行する。レーザラインミラー14は、特定の波長帯域の光のみを反射させる特性を有するミラーである。本発明では、波長650nmの第1ビームを透過させる一方で波長532nmの第2ビームを反射させ得るようなレーザラインミラーを使用することが好ましい。図4は、本発明に使用可能なレーザラインミラーの波長対反射率の曲線を示すグラフである。S直線偏光の波がレーザラインミラーに45°で入射する場合には400nm〜550nmの波長帯域でおよそ98%以上の反射率を示し、波長がおよそ610nm以上である場合には反射率が急激に下がるので、本発明により、波長650nmの第1ビームをそのまま透過させる一方で波長532nmの第2ビームを反射させることができる。
レーザラインミラー14を透過した第1ビームは、S直線偏光を有するので、偏光ビームスプリッタ16を透過する。偏光ビームスプリッタ16を透過した第1ビームは、第1QWP18を透過することにより、その偏光がS直線偏光からS円偏光に変換され、S円偏光である第1ビームが対物レンズ20により収斂して、デジタル記録媒体2の反射層上にビームスポットを形成するように入射する。第1QWP18は、ビームの偏光を変換させるもので、S直線偏光をS円偏光に変換するか、S円偏光をP直線偏光に変換するか、P直線偏光をP円偏光に変換するか、あるいはP円偏光をS直線偏光に変換する。
第1光経路S1に沿って入射した第1ビームがデジタル記録媒体2の反射層で反射されることによって生成される反射光は、再び対物レンズ20に入射することにより第1光経路S1の反対方向に伝達される。デジタル記録媒体2が光学的記録媒体である場合には、光学的記録層である反射層に光学的信号が記録されるので、反射光には光学的信号に関連した情報が含まれる。通常のホログラフィック記録媒体は反射層を持っていないが、本発明によるホログラフィック記録媒体は、後述するようにホログラフィック記録層とは別途に反射層を備えることにより、第1光経路S1の反対方向に伝達される反射光を生成することができる。
反射光は、対物レンズ20を透過した後で平行光に変わり、第1QWP18により反射光の偏光が変わるので、反射光の偏光がS円偏光からP直線偏光に変換される。本発明により、第1光経路S1及びその反対経路は伝達経路を形成し、対物レンズ20及び第1QWP18は伝達部として反射光を伝達経路に沿って伝達する役割をする。
反射光は、偏光ビームスプリッタ16により反射されて分離される。具体的には、反射光はP直線偏光を有するので、偏光ビームスプリッタ16の固有特性により、偏光ビームスプリッタ16で反射された後、非点収差レンズ22を順次透過する。非点収差レンズ22は、対物レンズ20を透過した第1ビームの焦点がデジタル記録媒体の反射層と一致するか否かによって、図2−Aに示すように、非点収差レンズ22を透過する反射光の形状を円形から円形100及び楕円形102、104に収斂させる。第1検出部26は、図2−Aに示すように、4つの分割されたセルセンサa、b、c、d(例えばフォトダイオード)からなる。第1ビームの焦点がデジタル記録媒体2の反射層と一致する場合には、その反射光が非点収差レンズ22を透過すると、反射光は図2−Aに符号100で示されるような円形を維持するので、4つのセルセンサで同一の光量が検出される。しかし、そうでない場合には、非点収差レンズ22を透過した反射光は図2−Aに符号102、104で示されるような楕円形を維持するので、4つのセルセンサa、b、c、dで互いに異なる光量が検出される。したがって、対角線方向に位置するセルセンサにより検出される光量の合計の差を用いてフォーカスサーボ信号Fを次のように生成することができる。
F = {1(a)+I(d)}−{I(b)+I(c)}
ここで、1(a)+I(d)及びI(b)+I(c)はそれぞれ対角線方向に位置する2つのセンサa、d及びb、cの光量の合計を示す。フォーカスサーボ信号Fは、破線で示すように、制御部28に伝達されて対物レンズ20のフォーカシングを制御する。
デジタル記録媒体2が光学的記録媒体である場合には、4つのセルセンサa、b、c、dで検出された光量の合計を用いて光学的信号Oを検出し、4つのセルセンサのうち上下側または左右側の2つのセルセンサa、b及びc、d、またはa、c及びb、dの光量の合計の差を用いて、光学的記録媒体に対して対物レンズ20のトラッキングを制御するためのトラッキングサーボ信号Tを検出する。
O = I(a)+I(b)+I(c)+I(d)
T = {I(a)+I(b)}−{I(c)+I(d)}または
T = {I(a)+I(c)}−{I(b)+I(d)}
結果として、偏光ビームスプリッタ16、非点収差レンズ22及び第1検出器26は光学的信号検出部を形成し、伝達経路から反射光を分離することにより、反射光から光学的記録媒体に記録された光学的信号を検出し、光学的記録媒体に対するトラッキングサーボを行うとともにデジタル記録媒体に対するフォーカスサーボを行う。
図1に示すように、第2光源30は、波長が532nm、偏光がP直線偏光である緑色レーザ光を第2ビームとして生成し、第2ビームは第2光経路S2に沿って入射する。必要に応じて、デジタル記録媒体2がホログラフィック記録媒体である場合にのみ第2ビームを発生させ、そうでない場合は第2ビームを発生させないようにすることもできる。第2ビームは、第2QWP32を透過することによりその偏光がP直線偏光からP円偏光に変換され、縮小部34により第2ビームの大きさは所予の大きさ例えば100μmに縮小される。一般に、ビームの大きさは焦点深度に比例する。例えば、参照光の大きさを100μmに縮小すると、焦点深度は4.7mmであるので第2ビームのフォーカスサーボを実現しなくてもよい。参照光の大きさを1μmに縮小すると、焦点深度が0.5μmに小さくなるため、第2ビームに対するフォーカスサーボを実現しなければならない。P円偏光を有しビームの大きさが縮小した第2ビームはミラー36により反射された後、ホログラフィック信号を再生するための再生照明光として第2光経路S2に沿ってデジタル記録媒体2に進行する。デジタル記録媒体2がホログラフィック記録媒体である場合には、再生照明光を使用してホログラフィック記録媒体により生成される再生光は対物レンズ20を介して伝達経路に沿って伝達されるが、デジタル記録媒体2が光学的記録媒体である場合には、再生光は光学的記録媒体により単純反射されるので対物レンズ20には何の信号も入射しなくなる。
通常、ホログラフィック干渉縞の参照光と変調した信号光がそれぞれ第2光経路S2の反対方向と第1光経路S1に伝達されるので、再生照明光が第2光経路S2に沿って入射すると、ホログラフィック干渉縞により回折することにより生成される再生光は、対物レンズ20を介して第1光経路S1の反対方向(伝達経路)に伝達される。再生光は再生照明光と同じ偏光を有するので、P円偏光である。再生光は、対物レンズ20を透過した後で平行光に変わり、第1QWP18により再生光の偏光が変わり、再生光の偏光がP円偏光からS直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ16に進行される。
S直線偏光を透過させてP直線偏光を反射させるような偏光ビームスプリッタ16の固有特性によってS直線偏光に変換された再生光は、偏光ビームスプリッタ16を透過してレーザラインミラー14に進行する。図4に示すように、本発明によるレーザラインミラー14は、波長650nmの第1ビームを透過させる一方で波長532nmの第2ビームを反射させる特性を有するが、再生光は第2ビームと同じ波長(532nm)を有するので、レーザラインミラー14により反射される。再生光は、第1レンズ38を透過して集束された後、再生光のうち、ピンホールプレート40に形成された3つのピンホールを用いて、3つの隣接するトラックに対応するホログラフィック信号を検出する。図2−Bは、3つのトラックに対応するホログラフィック信号を示す。ピンホールプレート40を通過した後、3つのトラックに対応するホログラフィック信号は、第2レンズ42により再び集束されることにより、第2検出器44により検出される。第2検出器44は、3つの分割されたセンサe、f、gからなり、3つの分割されたセンサe、f、gは、3つの隣接するトラックに対応するホログラフィック信号の光量を測定し、測定結果を制御部28に送る。制御部28は、中央センサfに隣接したセンサe、gの光量の差が同一であるか否かを判断する。光量の差が同一である場合にはホログラフィック記録媒体のトラッキングサーボが正常であると判断し、そうでない場合にはトラッキングサーボ信号を生成して、ホログラフィック記録媒体に対して対物レンズ20を平行に移動させることにより、対物レンズ20のトラッキング制御を行う。光量の差が同一である場合は、中央センサfの光量がホログラフィック信号として検出される。前述したように、レーザラインミラー14及び第2検出器44は、伝達経路から再生光を分離した後、再生光からホログラフィック記録媒体内に記録されたホログラフィック信号を検出するホログラフィック信号検出部として作用する。
図3は、本発明によるホログラフィック記録媒体の構造を示す。同図に示すように、ホログラフィック記録媒体は、波長532nmの緑色レーザ光からなる参照光と変調信号光とのホログラフィック干渉縞を記録するホログラフィック記録層202と、ホログラフィック記録層202を保護するためにホログラフィック記録層202の上下部に形成された上部及び下部透明保護層204、206と、反射光を生成するために下部透明保護層206の下側に形成された反射層208と、反射層208の下側に形成された基板層210とからなる。通常、DVDにおいては、全厚が1.2mmであり、ビームの反射特性を用いて情報が記録される光学的記録層である反射層は全厚の半分に相当する0.55mm〜0.65mmの位置に存在する。したがって、ホログラフィック記録媒体を1つのピックアップ装置を用いてピックアップし、フォーカスサーボを行うためには、ホログラフィック記録媒体の反射層は、DVDなどの光学的記録媒体の光学的記録層と同様に、ホログラフィック記録媒体の全厚1.2mmの半分に相当する0.55mm〜0.65mmの位置に存在することが好ましい。
本発明に基づく実施例は例示のためのものであって、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図1を参照すると、偏光ビームスプリッタ16は、S直線偏光を透過させてP直線偏光を反射させる特性を有しているため、第1ビーム及び第2ビームがそれぞれS円偏光及びP円偏光としてデジタル記録媒体2に入射されるように発明を構成したが、偏光ビームスプリッタ16がP直線偏光を透過させてS直線偏光を反射させる特性を有する場合には、第1ビーム及び第2ビームがそれぞれP円偏光及びS円偏光としてデジタル記録媒体2に入射されるように構成する必要がある。
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱しない限りにおいて、当事業者は種々の改変をなし得るであろう。
本発明によるデジタル記録媒体ピックアップ装置のブロック図である。 図1に示す第1検出部での反射光を示す図である。 図1に示す第2検出部での再生光を示す図である。 本発明によるホログラフィック記録媒体の構造を示す断面図である。 図1に示すレーザラインミラーの反射率を示すグラフである。
符号の説明
2 デジタル記録媒体
12 視準レンズ
14 レーザラインミラー
16 偏光ビームスプリッタ
18 第1QWP(1/4波長板)
20 対物レンズ
22 非点収差レンズ
26 第1検出部
28 制御部
30 第2光源
32 第2QWP
34 縮小部
36 ミラー
38 第1レンズ
40 ピンホールプレート
42 第2レンズ
44 第2検出部

Claims (14)

  1. デジタル記録媒体ピックアップ装置であって、
    波長が異なる第1ビーム及び第2ビームを生成する手段と、
    光学的記録媒体とホログラフィック記録媒体とを含むデジタル記録媒体に前記第1ビームが反射されることにより生成される反射光を伝達経路に沿って伝達し、かつ前記ホログラフィック記録媒体内に含まれるホログラフィック干渉縞により前記第2ビームが回折することにより生成される再生光を前記伝達経路に沿って伝達する伝達部と、
    前記伝達経路から前記反射光を分離することにより前記反射光から前記光学的記録媒体に記録された光学的信号を検出する光学的信号検出部と、
    前記伝達経路から前記再生光を分離することにより前記再生光から前記ホログラフィック記録媒体内に記録されたホログラフィック信号を検出するホログラフィック信号検出部とを含むことを特徴とするデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  2. 前記伝達経路が、前記デジタル記録媒体に対して垂直であることを特徴とする請求項1に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  3. 前記伝達部が、前記デジタル記録媒体と対向する対物レンズを含み、
    前記対物レンズが、前記第1ビームを前記デジタル記録媒体上に収斂させて前記デジタル記録媒体の反射層上にビームスポットを形成し、前記反射光及び前記再生光を受光して前記反射光及び前記再生光を前記伝達経路に沿って伝達することを特徴とする請求項2に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  4. 前記伝達部が、前記伝達経路上に配置されるQWP(1/4波長板)を更に含み、
    P直線偏光及びS直線偏光を前記QWPに透過させることにより生成される円偏光をそれぞれP円偏光及びS円偏光と呼ぶとすれば、前記QWPが、前記第1ビーム、前記反射光及び前記再生光の偏光を、S直線偏光からS円偏光に変換させるか、S円偏光からP直線偏光に変換させるか、P直線偏光からP円偏光に変換させるか、あるいはP円偏光からS直線偏光に変換させ、
    前記第1ビーム及び前記第2ビームがそれぞれS円偏光及びP円偏光として前記デジタル記録媒体に入射されるか、あるいは第1ビーム及び前記第2ビームがそれぞれP円偏光及びS円偏光として前記デジタル記録媒体に入射されることを特徴とする請求項3に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  5. 前記光学的信号検出部が、
    前記伝達経路上に配置され、前記反射光を分離するビーム分離器と、
    前記ビーム分離器により分離された前記反射光を受光して、フォーカスサーボのためのフォーカスサーボ信号を生成する非点収差レンズと、
    前記反射光から前記光学的信号及び前記フォーカスサーボ信号を検出する第1検出器と、
    前記フォーカスサーボ信号に基づいて前記対物レンズのフォーカシングを制御する制御部とを含むことを特徴とする請求項1に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  6. 前記ビーム分離器が、偏光ビームスプリッタ(PBS)を含むことを特徴とする請求項5に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  7. 前記第1検出器が、4つの隣接する光検出器からなり、
    前記フォーカスサーボ信号が対角線方向の光検出器の光量の合計の差であり、
    前記光学的検出信号が前記4つの光検出器の光量の合計であることを特徴とする請求項6に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  8. 前記ホログラフィック信号検出部が、
    前記伝達経路上に配置され、前記第1ビームを透過させるとともに前記再生光を反射させるレーザラインミラーと、
    前記再生光から前記ホログラフィック信号を検出する第2検出器とを含むことを特徴とする請求項1に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  9. 前記ホログラフィック信号検出部が、
    前記再生光からトラッキングサーボ信号を生成するトラッキングサーボ信号生成器を更に含むことを特徴とする請求項8に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  10. 前記ホログラフィック記録媒体が、
    前記第1ビームを反射させて前記反射光を生成するような反射層と、
    前記第2ビームを回折させて前記再生光を生成するホログラフィック干渉縞を記録し、前記第1ビーム及び前記反射光を透過させるようなホログラフィック記録層とを含むことを特徴とする請求項1に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  11. 前記ホログラフィック干渉縞が、参照光と信号光の干渉により生成され、
    前記第2ビームが、前記参照光の複素数であることを特徴とする請求項1に記載のデジタル記録媒体ピックアップ装置。
  12. ホログラフィック記録媒体であって、
    第1ビームを反射させて反射光を生成するような反射層と、
    第2ビームを回折させて再生光を生成するホログラフィック干渉縞を記録し、前記第1ビーム及び前記反射光を透過させるようなホログラフィック記録層とを含むことを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  13. 前記ホログラフィック記録層が、前記ホログラフィック記録層を保護するための透明保護層によって覆われていることを特徴とする請求項12に記載のホログラフィック記録媒体。
  14. 前記反射層の位置が、光学的記録媒体の反射層の位置に相当することを特徴とする請求項13に記載のホログラフィック記録媒体。
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