JP2006244594A - Optical information recording and reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行うために光源及び光学系及び光スポットの位置制御装置を有する光情報記録再生装置に関し、特に、フォーカス検出感度および分解能を向上できる3次元多層光ディスクの記録再生に適した光情報記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus having a light source, an optical system, and a light spot position control device for recording and reproducing information by irradiating a recording medium with a light spot, and in particular, improves focus detection sensitivity and resolution. The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus suitable for recording / reproducing a three-dimensional multilayer optical disc.
一般に、記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行うために光源及び光学系及び光スポットの位置制御装置を有する光情報記録再生装置が知られている。
従来の光情報記録再生装置の一例について、図7を参照して説明する。
図7は、従来の光情報記録再生装置の一例の概略構成図である。
図7に示すように、この従来の光情報記録再生装置は、光源である半導体レーザ80を有しており、半導体レーザ80から発せられた出射光は、コリメートレンズ81によって平行光にされた後に、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ82、及び、偏光ビームスプリッタ82での出射光と反射光との分離を可能にするために光の偏光面を回転させる1/4波長板83を通過し、集光レンズ84によって光ディスク媒体85上に集光される。
そして、光ディスク媒体85からの反射光は、集光レンズ84で平行光にされた後に、1/4波長板83を通過し、偏光ビームスプリッタ82によって出射光の光路から分離されて、ハーフプリズム86に向かう。ハーフプリズム86では、反射光の一部が、フォーカストラッキング制御における誤差信号を検出するための光として分離され、その分離された光は、検出レンズ87によって光検出器88に集光されて、そこでフォーカストラッキング制御のためのフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が検出される。
一方、ハーフプリズム86を通過した残りの光は、集束レンズ89によって再び集束され、集束レンズ89と一体的に形成されているピンホールフィルタ90のピンホール領域(光透過領域)90Aを通過して、光検出器91に入射する。光検出器91は、この入射光に基づいて、再生信号を生成する。
この従来技術においては、ピンホール領域(光透過領域)90Aを透過した高解像度の光ビームのみが検出信号として利用される。
なお、先行技術としては、特許文献1として、光源と、受光する光に基づいて所定の信号を生成する光検出器と、該光源から出射された光ビームを集光して所定の反射部材に照射する集光光学系と、該所定の反射部材からの反射光を該光検出器に導く再生光学系と、を備える光ヘッドを、該再生光学系を、光を所定の集束点に集束させるように構成する工程と、該集束点の近傍に所定の材料の膜を設ける工程と、該再生光学系の少なくとも一部を通過して集束された光を該所定の材料の膜に照射して、該集束された光の中心近傍の部分を選択的に透過させる光透過領域を有するフィルタを形成する工程と、を包含する方法によって、製造する技術が開示されている。
An example of a conventional optical information recording / reproducing apparatus will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional optical information recording / reproducing apparatus.
As shown in FIG. 7, this conventional optical information recording / reproducing apparatus has a semiconductor laser 80 as a light source, and the emitted light emitted from the semiconductor laser 80 is converted into parallel light by a collimator lens 81. A polarizing beam splitter 82 for separating the outgoing light and the reflected light, and a quarter-
The reflected light from the optical disk medium 85 is collimated by the condenser lens 84, passes through the quarter-
On the other hand, the remaining light passing through the half prism 86 is again focused by the focusing lens 89 and passes through a pinhole region (light transmission region) 90A of the pinhole filter 90 formed integrally with the focusing lens 89. , Enters the photodetector 91. The photodetector 91 generates a reproduction signal based on this incident light.
In this prior art, only a high-resolution light beam transmitted through the pinhole region (light transmission region) 90A is used as a detection signal.
As a prior art, as Patent Document 1, a light source, a photodetector that generates a predetermined signal based on received light, and a light beam emitted from the light source are collected and applied to a predetermined reflecting member. An optical head comprising a condensing optical system for irradiating and a reproducing optical system that guides reflected light from the predetermined reflecting member to the photodetector, and the reproducing optical system focuses the light at a predetermined focusing point. A step of providing a film of a predetermined material in the vicinity of the focusing point, and irradiating the film of the predetermined material with light focused through at least a part of the reproducing optical system. And a step of forming a filter having a light transmission region that selectively transmits a portion in the vicinity of the center of the focused light.
しかしながら、上記従来技術では、フォーカスサーボ方法は通常の非点収差法を用いているので、多層ディスクでその反射層の層間隔が小さくなってくると、S字カーブの範囲を層間隔以下にしなければならず、相対的に感度が悪くなるという問題点があった。
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、フォーカス検出感度および分解能を向上できる3次元多層光ディスクの記録再生に適した光情報記録再生装置を提供することである。
However, in the above prior art, since the focus servo method uses the normal astigmatism method, when the layer spacing of the reflective layer is reduced in a multilayer disk, the range of the S-curve must be less than the layer spacing. In other words, the sensitivity is relatively poor.
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an optical information recording / reproducing apparatus suitable for recording / reproducing of a three-dimensional multilayer optical disc capable of improving focus detection sensitivity and resolution. That is.
上述の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行う光情報記録再生装置であって、前記記録媒体からの戻り光を少なくとも3分割して、それぞれ収束させた戻り光の焦点付近に配置された少なくとも3つのピンホールフィルタと、前記ピンホールフィルタよりの光を検出するため前記ピンホールフィルタの後方に配置された光検出器とを具備し、前記少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出することを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行う光情報記録再生装置であって、前記記録媒体からの戻り光を少なくとも3分割して、それぞれ収束させた戻り光の焦点付近に配置されるとともに、その開口部の周囲に反射面を持つように構成された少なくとも3つのピンホールフィルタと、前記ピンホールフィルタよりの光を検出するため前記ピンホールフィルタの前方及び後方にそれぞれ配置された2種類の光検出器とを具備し、前記少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出すると共に、前記前方に配置された光検出器が2分割されており、それぞれの2分割光検出器の差動を取ることでトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 is an optical information recording / reproducing apparatus that records and reproduces information by irradiating a recording medium with a light spot, and at least returns light from the recording medium. At least three pinhole filters arranged in the vicinity of the focal point of the return light divided into three and converged, and a photodetector arranged behind the pinhole filter to detect light from the pinhole filter Wherein one of the positions of the openings of the at least three pinhole filters is the focal position of the return light, and the positions of the openings of the other pinhole filters are the focal positions of the return light. The at least three pinhole filters are arranged so as to be separated from each other by a predetermined distance in front of and behind, and are separated from the focal position of the return light by the predetermined distance. A differential output of the photodetector which is arranged behind the other of the pinhole filter, and detects a focus error signal of the light spot.
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information by irradiating a recording medium with a light spot, wherein the return light from the recording medium is divided into at least three parts and converged respectively. At least three pinhole filters arranged near the focal point of the returned light and having a reflecting surface around the opening, and the pinhole for detecting light from the pinhole filter Two types of photodetectors arranged in front and rear of the filter, respectively, the positions of the openings of the at least three pinhole filters, one being the focal position of the return light, and the other The at least three pinhole filters are arranged so that the position of the opening of the pinhole filter is a predetermined distance before and after the focal position of the return light. And detecting a focus error signal of the light spot from a differential output of the photodetector arranged behind the other pinhole filter arranged at a predetermined distance from the focal position of the return light. In addition, the photodetector arranged in front is divided into two, and a tracking error signal is detected by taking a differential of each of the two-divided photodetectors.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の光情報記録再生装置において、前記戻り光の焦点位置のピンホールフィルタの後方に配置された光検出器と、前記戻り光の焦点位置から所定距離だけ離して配置された2つのピンホールフィルタの後方に配置された2個の検出器の平均出力との差動出力より、光スポットが通過する反射面の数を計算することを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を3分割する手段として、グレーティングを用いたことを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、請求項4に記載の光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を3分割する手段として、2重グレーティングを用いたことを特徴とする。
また、請求項6記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光情報記録再生装置において、前記ピンホールフィルタが開口部の周囲に突起状の反射面を持つことを特徴とする。
また、請求項7記載の発明は、請求項6に記載の光情報記録再生装置において、前記ピンホールフィルタ前面の2分割光検出器の中心部分に開口部を設け、その中を戻り光の集光ビームが通過するように配置したことを特徴とする。
また、請求項8記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光情報記録再生装置において、前記記録光源として、高出力光源を用い、記録波長の1/2の波長に相当するエネルギーで多層構造の記録媒体に記録することを特徴とする。
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical information recording / reproducing apparatus according to any one of the first to third aspects, a grating is used as means for dividing the return light from the recording medium into three. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the invention, in the optical information recording / reproducing apparatus according to the fourth aspect, a double grating is used as means for dividing the return light from the recording medium into three.
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical information recording / reproducing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the pinhole filter has a projecting reflecting surface around the opening. It is characterized by.
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical information recording / reproducing apparatus according to the sixth aspect, an opening is provided in the center of the two-divided photodetector on the front surface of the pinhole filter, and the return light is collected in the opening. The light beam is arranged so as to pass therethrough.
Further, in the optical information recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 6, a high-output light source is used as the recording light source and the recording wavelength is ½ of a recording wavelength. Recording is performed on a recording medium having a multilayer structure with energy corresponding to a wavelength.
本発明によれば、少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出するようにしたので、ピンホールフィルタを通過した深度方向に高解像度の光ビームのみを検出信号として利用することができ、狭間隔の複数の反射層に対してそれぞれフォーカスサーボを印加することが可能となる3次元光記録再生に適した光情報記録再生装置が得られる。
また、本発明によれば、少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出すると共に、前記前方に配置された光検出器が2分割されており、それぞれの2分割光検出器の差動を取るようにしたので、上記作用効果に加えて、トラッキング誤差信号を正確に検出する事ができる。
According to the present invention, at least three pinhole filter opening positions are one of the return light focal positions, and the other pinhole filter opening positions are the return light focal positions. The at least three pinhole filters are arranged so as to be separated from each other by a predetermined distance before and after the other pinhole filter arranged at a predetermined distance from the focal position of the return light. Since the focus error signal of the light spot is detected from the differential output of the arranged photodetector, only the high-resolution light beam passing through the pinhole filter in the depth direction is used as the detection signal. Thus, an optical information recording / reproducing apparatus suitable for three-dimensional optical recording / reproducing can be obtained in which focus servo can be applied to each of a plurality of reflective layers having a narrow interval. It is.
According to the present invention, one of the positions of the openings of the at least three pinhole filters is the focal position of the return light, and the positions of the other openings of the pinhole filter are the positions of the return light. The at least three pinhole filters are arranged so as to be at a predetermined distance before and after the focal position, and the other pinhole filters arranged at a predetermined distance from the focal position of the return light. The focus error signal of the light spot is detected from the differential output of the photodetector arranged at the rear, and the photodetector arranged at the front is divided into two, each of the two-divided photodetectors Therefore, in addition to the above effects, the tracking error signal can be accurately detected.
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、光スポットが複数の反射面をそれに垂直方向に移動するとき、前記戻り光の焦点位置のピンホールフィルタの後方に配置された光検出器と、前記戻り光の焦点位置から所定距離だけ離して配置された2つのピンホールフィルタの後方に配置された2個の検出器の平均出力との差動出力より、光スポットが通過する反射面の数を計算する事ができる。
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、前記記録媒体からの戻り光を3分割する手段として、グレーティングを用いたことにより、戻り光の分割がコンパクトにでき、装置の全体を小型にすることができる。
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、グレーティングを2重に用いた事により、光源に波長変動がある場合でも、焦点位置の変動を防ぐことができ、光検出器の強度の低下が避けられ、光学系の安定性が向上する。
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、前記ピンホールフィルタが開口部の周囲に突起状の反射面を持つようにしたので、反射面のあるピンホールフィルタを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、かつピンホールフィルタ前面の複数の光検出器を戻り光の光軸に対して離して最適な位置に配置することができる。このため、ピンホールフィルタの配置や、トラッキング誤差信号の0点調整が容易になると共に、光学系も全体の配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、ピンホールフィルタ前面の2分割光検出器の中心部分に開口部を設け、その中を戻り光の集光ビームか通過するように配置したので、反射面のあるピンホールフィルタを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、ピンホールフィルタの配置や、トラッキング誤差信号の0点調整が容易になる。また光学系も全体の配置がコンパクトにできる。
また、本発明によれば、上記作用効果に加えて、前記記録光源として、高出力光源を用い、記録波長の1/2の波長に相当するエネルギーで多層構造の記録媒体に記録するようにしたので、記録時に深さ方向により浅く記録できることから、記録媒体と反射層の組み合わせの多層構造において、繰り返しの層間隔をより小さくすることが出来る。
According to the present invention, in addition to the above-described effects, when the light spot moves in the vertical direction on a plurality of reflecting surfaces, the photodetector disposed behind the pinhole filter at the focal position of the return light And a reflection surface through which a light spot passes from the differential output of the average output of two detectors arranged behind two pinhole filters arranged at a predetermined distance from the focal position of the return light Can be calculated.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, the use of a grating as means for dividing the return light from the recording medium into three makes it possible to make the return light split compact and to make the entire apparatus compact. Can be.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, the use of double gratings can prevent fluctuations in the focal position even when the light source has wavelength fluctuations, thereby reducing the intensity of the photodetector. Is avoided, and the stability of the optical system is improved.
According to the present invention, in addition to the above-described effects, the pinhole filter has a projection-like reflection surface around the opening, so that the pinhole filter having the reflection surface is connected to the optical axis of the return light. The plurality of photodetectors on the front surface of the pinhole filter can be arranged at an optimum position apart from the optical axis of the return light. Therefore, the arrangement of the pinhole filter and the zero point adjustment of the tracking error signal are facilitated, and the degree of freedom of the entire arrangement of the optical system is increased, so that each element can be arranged spatially and efficiently.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, an opening is provided in the central portion of the two-divided photodetector on the front surface of the pinhole filter, and the return light condensing beam is disposed therethrough. Therefore, the pinhole filter having a reflecting surface can be arranged substantially perpendicular to the optical axis of the return light, and the arrangement of the pinhole filter and the zero adjustment of the tracking error signal are facilitated. Also, the overall arrangement of the optical system can be made compact.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, a high-output light source is used as the recording light source, and recording is performed on a recording medium having a multilayer structure with energy corresponding to a half wavelength of the recording wavelength. Therefore, since recording can be performed shallower in the depth direction at the time of recording, the repeated layer spacing can be further reduced in the multilayer structure in which the recording medium and the reflective layer are combined.
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
(実施例)
図1は、本発明による光情報記録再生装置の要部に関する第1の実施形態の概略図である。
図1に示すように、この光情報記録再生装置は、光源1を有しており、光源1からの出射光は、集光レンズ2、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4を通って対物レンズ5により3次元記録媒体6中に集光する。3次元記録媒体6からの反射光は、対物レンズ5、1/4波長板4を通って偏光ビームスプリッタ3により反射され、ビームスプリッタ7A、7Cにより、3分割され、3分割された光ビームは各集光レンズ8A、8B、8C、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cを通って各光検出器10A、10B、10C上に照射される。
なお、各光検出器10A、10B、10Cの光検出出力は、光スポット位置制御装置20へ送られ、それを基に光スポットの位置制御が行われる。
ここで、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cは、それぞれ各集光レンズ8A、8B、8Cの概略焦点位置に来るように配置されている。各ピンホールフィルタの開口部は集光レンズの集光ビーム径とほぼ同等程度に小さいことが必須となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Example)
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment relating to the main part of an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 1, this optical information recording / reproducing apparatus has a light source 1, and light emitted from the light source 1 passes through a condenser lens 2, a
In addition, the light detection output of each
Here, the pinhole filters 9A, 9B, and 9C are arranged so as to come to the approximate focal positions of the
各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cは、その開口部の位置が、それぞれ各集光レンズ8A、B、Cの焦点位置に対してそれぞれ異なるように配置されている。すなわち、図1に示した実施形態では、ピンホールフィルタ9Bは、その開口部が集光レンズ8Bの集光位置に正しく配置されており、これに対して、ピンホールフィルタ9Aは、その開口部が集光レンズ8Aの集光位置に対して少し後方に配置されており、これと反対にピンホールフィルタ9Cは、その開口部が集光レンズ8Cの集光位置に対して少し前方に配置されている。すなわち、3つのピンホールフィルタ9A、9B、9Cの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置されている。
このような各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの配置においては、ピンホールフィルタ9Bの開口部を透過した光量が他の場合に比べ最大になる。すなわち、光検出器10Bの出力をBとすると、Bが最大になる。
これに比べ、ピンホールフィルタ9A、9Cを通過した光は、それぞれピンホールフィルタ9A、9Cの開口部が集光レンズの集光位置から少しずれているため、その一部が各ピンホールフィルタ9A、9Cによってけられ、透過光量が低下する。すなわち、光検出器10Bの出力Bに比べて光検出器10A、10Cの出力A、Cとは小さくなる。
The pinhole filters 9A, 9B, and 9C are arranged such that the positions of the openings are different from the focal positions of the
In such an arrangement of the pinhole filters 9A, 9B, 9C, the amount of light transmitted through the opening of the
In comparison, the light passing through the pinhole filters 9A and 9C is slightly shifted from the condensing position of the condensing lens, so that a part of the light is transmitted through the pinhole filters 9A and 9C. , 9C, and the amount of transmitted light decreases. That is, the outputs A and C of the
ここで、各ピンホールフィルタのそれに対応する集光レンズの光軸方向に関する位置と、各光検出器の出力の関係を図2に示す。
図2において、横軸におけるA、B、Cが各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの位置を示しており、縦軸における各位置A、B、Cの点線と、以下に説明する3つの状態1、2、3の実線グラフとの交点が、光検出器10A、10B、10Cの出力を表している。
また、この図2には、集光レンズによるビームの3次元記録媒体6の反射面上の位置と、ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの位置の関係から、1、2、3の3つの状態が示されている。
すなわち、図2において、状態1は、3次元記録媒体6の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して手前(図1では上側)にある状態での光検出出力を示し、ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの各位置A、B、Cにおける光検出器10A、10B、10Cの光検出出力は□で表される。
図2において、状態2は、3次元記録媒体6の反射面が、この光検出装置の基準位置にある状態での光検出出力を示し、ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの各位置A、B、Cにおける光検出器10A、10B、10Cの光検出出力は○で表される。
図2において、状態3は、3次元記録媒体6の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して後方(図1では下側)にある状態での光検出出力を示し、ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの各位置A、B、Cにおける光検出器10A、10B、10Cの光検出出力は△で表される。
ここで、各光検出器10A、10B、10Cの光検出出力をa、b、cとしたとき、焦点誤差信号SEは、SE=a−cで与えられる。そして、合焦時にSE=0となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、SEの符号で焦点位置を判定することができる。なお、焦点誤差信号SEによる焦点位置の判定および光スポットの位置制御は、光スポット位置制御装置20によって行われる。
すなわち、図2に示すように、上記状態2(合焦時)において、SE=0となるように調整しておけば、例えば、3次元記録媒体6の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して手前(図1では上側)にある状態1の場合は、SE>0となり、3次元記録媒体6の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して後方(図1では下側)にある状態3では、SE<0となる。
従って、上記SEの符号および値等によって、光スポットの正確な位置制御を行うことができる。すなわち、3次元記録媒体6の反射面よりの戻り光の焦点位置から所定距離だけ、その開口部を離して配置された他のピンホールフィルタ後方の光検出器の差動出力より焦点誤差信号SEを得て、その焦点誤差信号SEに基づいて前記光スポットの正確な位置制御を行っているので、狭間隔の複数の反射層に対してそれぞれフォーカスサーボを印加することが可能となる3次元光記録再生に適した光情報記録再生装置が得られる。
Here, FIG. 2 shows the relationship between the position of each pinhole filter in the optical axis direction of the corresponding condensing lens and the output of each photodetector.
In FIG. 2, A, B, and C on the horizontal axis indicate the positions of the pinhole filters 9A, 9B, and 9C. The dotted lines of the positions A, B, and C on the vertical axis and the three states described below. The intersections with the
FIG. 2 shows three
That is, in FIG. 2, the state 1 indicates the light detection output in a state where the reflection surface of the three-
In FIG. 2, a state 2 indicates a light detection output in a state where the reflection surface of the three-
In FIG. 2, a
Here, when the light detection outputs of the
That is, as shown in FIG. 2, in the state 2 (at the time of focusing), if the adjustment is made so that SE = 0, for example, the reflection surface of the three-
Therefore, accurate position control of the light spot can be performed by the sign and value of the SE. In other words, the focus error signal SE is obtained from the differential output of the photodetector behind the other pinhole filter arranged by a predetermined distance from the focal position of the return light from the reflecting surface of the three-
また、記録信号Sに関しては、S=a+b+cとして検出する。3次元記録媒体6の反射面で反射率が変化する場合に、Sの値が変動するが、上記方法で記録信号Sの検出をすることができる。また、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cに関しては、その開口部が各集光レンズ8A、8B、8Cの集光位置に対して前述した位置関係を保てば良く、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cは互いに交換可能である。また、光検出器10の材料としてはSi、Ge等の半導体の検出器が適用できるがその他のものでも良い。また、ピンホールフィルタ9は遮光材料中に開口部を設けた物で、空孔であっても遮光材の一部を透明化しても良い。
更に、層間のカウント信号として、SC=(a+c)/2−bを用いた場合、図2に示したように、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cの光検出器10A、10B、10Cの基準位置に対する相対位置が変化することにより、3次元記録媒体6の反射層を光検出器10A、10B、10Cの基準位置が縦に通過する度に、上記SCの値は±に変化する。そこで、この値の±の変化の回数をカウントすれば、3次元記録媒体6の反射層を集光スポットが垂直的に通過した層数を数えることができる。
すなわち、ここでは、戻り光の焦点位置のピンホールフィルタの後方に配置された光検出器と、戻り光の焦点位置から所定距離だけ離して配置された2つのピンホールフィルタの後方に配置された2個の検出器の平均出力との差動出力より、光スポットが通過する反射面の数を計算するようにしている。
The recording signal S is detected as S = a + b + c. When the reflectance changes on the reflecting surface of the three-
Further, when SC = (a + c) / 2−b is used as an inter-layer count signal, as shown in FIG. 2, the reference of the
That is, here, the photodetector arranged behind the pinhole filter at the focal position of the return light and the two pinhole filters arranged apart from the focal position of the return light by a predetermined distance are arranged. The number of reflecting surfaces through which the light spot passes is calculated from the differential output with the average output of the two detectors.
次に、第2の実施形態について説明する。
図3は、本発明による光情報記録再生装置の要部に関する第2の実施形態の概略図である。
図3の第2の実施形態は、図1で説明した第1の実施形態とほぼ同様の構成作用を有しており、各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの構成作用のみ異なっている。
すなわち、この第2の実施形態の各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cは、その前面のピンホールフィルタ開口部の周囲が遮光面の代わりに反射面となっており、更に、各集光レンズ8A、8B、8Cの光軸に対してやや傾けて配置されている。このため、各集光レンズ8A、8B、8Cから各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cに入射する光の内、各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの後方に透過しないで、その周囲で反射する光が存在し、これらの光は、各集光レンズ8A、8B、8Cの光束を避けて各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの前方に配置されている各2分割光検出器11A、12A、11B、12B、11C、12Cによってそれぞれ検出される。なお、各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cを透過した光は各光検出器10A、10B、10C上に照射され検出される。
従って、戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタ19A、19Cの後方に配置された前記光検出器10A、10Cの差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号SEが検出される。
ここで、各2分割光検出器11A、12A、11B、12B、11C、12Cの出力を、それぞれa1、a2、b1、b2、c1、c2とし、各2分割光検出器11Aと12Aの差分、11Bと12Bの差分、及び11C、12Cの差分をそれぞれSA、SB、SCとするとき、SA=a1−a2、SB=b1−b2、SC=c1−c2となる。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment relating to the main part of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
The second embodiment of FIG. 3 has substantially the same configuration and operation as the first embodiment described in FIG. 1, and only the configuration and operation of the pinhole filters 19A, 19B, and 19C are different.
That is, in each
Therefore, the focal point of the light spot is obtained from the differential output of the
Here, the outputs of the two-
ここで、3次元記録媒体6の内部の反射面にプッシュプル用のグルーブが設けられている場合に、これによる回折で生じる光束の強度分布の変化を検出することができる。
すなわち、トラッキング誤差信号をTEとするとき、トラッキング誤差信号TEは、TE=SA+SB+SC=(a1+b1+c1)−(a2+b2+c2)で得ることができる。トラッキングの合焦時にTE=0となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、TEの符号でグルーブに対する焦点位置を判定することができる。それ以外の構成、検出原理は前第1実施形態と同一である。
各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの開口部については、各集光レンズ8A、8B、8Cからの光束を透過させるため、光束に対して並行になるように配置する事が望ましい。
各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの反射面に関しては金属面、誘電体反射膜等が適用できる。作製方法は金属に開口部を作製する方法の他に、金属のメッキ、蒸着、誘電体の蒸着、スパッタリング等の方法も考えられる。それらの開口部ではそこに集光する光ビームの全光量の大半が透過し、一部がその周囲で反射するように開口部の大きさ等が設定されている必要がある。
この実施形態では、前記ピンホールフィルタが開口部の周囲に突起状の反射面を持つようにしたので、反射面のあるピンホールフィルタを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、かつピンホールフィルタ前面の複数の光検出器を戻り光の光軸に対して離して最適な位置に配置することができる。このため、ピンホールフィルタの配置や、トラッキング誤差信号の0点調整が容易になると共に、光学系も全体の配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。
Here, when a push-pull groove is provided on the reflection surface inside the three-
That is, when the tracking error signal is TE, the tracking error signal TE can be obtained by TE = SA + SB + SC = (a1 + b1 + c1) − (a2 + b2 + c2). If the output of the optical system and the photodetector is adjusted so that TE = 0 when tracking is in focus, the focal position with respect to the groove can be determined by the sign of TE. Other configurations and detection principles are the same as those in the first embodiment.
The openings of the pinhole filters 19A, 19B, and 19C are preferably arranged so as to be parallel to the light beams in order to transmit the light beams from the
For the reflection surface of each
In this embodiment, since the pinhole filter has a projecting reflecting surface around the opening, the pinhole filter having the reflecting surface can be arranged substantially perpendicular to the optical axis of the return light. In addition, a plurality of photodetectors on the front surface of the pinhole filter can be arranged at optimum positions apart from the optical axis of the return light. Therefore, the arrangement of the pinhole filter and the zero point adjustment of the tracking error signal are facilitated, and the degree of freedom of the entire arrangement of the optical system is increased, so that each element can be arranged spatially and efficiently.
次に、第3の実施形態について説明する。
図4は、本発明による光情報記録再生装置の要部に関する第3の実施形態の概略図である。
図4の第3の実施形態は、図3で説明した第2の実施形態とほぼ同様の構成作用を有しており、各ピンホールフィルタ29A、29B、29Cの構成作用のみ異なっている。
すなわち、各ピンホールフィルタ19A、19B、19Cの代わりに、開口部の周囲に突起型の反射ミラーを持つ各ピンホールフィルタ29A、29B、29Cを用い、更に各2分割光検出器11A、12A、11B、12B、11C、12Cの代わりに、開口部を持つ各2分割光検出器21A、22A、21B、22B、21C、22Cを用いている。なお、ここで、各単独光検出器11A、12A、11B、12B、11C、12Cを用いることも可能である。
この第3実施形態においては、各集光レンズ8A、8B、8Cの光軸に対して開口部の周囲に突起型の反射ミラーを持つ各ピンホールフィルタ29A、29B、29Cがほぼ正対して配置されている。各集光レンズ8A、8B、8Cからこの各突起型ピンホールフィルタ29A、29B、29Cに入射する光の内、各突起型ピンホールフィルタ29A、29B、29Cの後方に透過しないで、開口部の周囲の突起部で反射される光が存在し、これらの光は各集光レンズ8A、8B、8Cの光束を避けて各ピンホールフィルタ29A、29B、29Cの前方に配置されている開口部を持つ各2分割光検出器21A、22A、21B、22B、21C、22Cによってそれぞれ検出するようになっている。すなわち、ピンホールフィルタ前面の2分割光検出器の中心部分に開口部を設け、その中を戻り光の集光ビームか通過するようになっている。
従って、ピンホールフィルタ前面の2分割光検出器の中心部分に開口部を設け、その中を戻り光の集光ビームか通過するように配置したので、反射面のあるピンホールフィルタを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、ピンホールフィルタの配置や、トラッキング誤差信号の0点調整が容易になる。また光学系も全体の配置がコンパクトにできる。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram of a third embodiment relating to the main part of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
The third embodiment in FIG. 4 has substantially the same configuration and operation as the second embodiment described in FIG. 3, and only the configuration and operation of each
That is, instead of each
In the third embodiment, each
Therefore, since an opening is provided in the center of the two-divided photodetector on the front surface of the pinhole filter so that the condensed beam of the return light passes therethrough, the pinhole filter having a reflective surface is placed over the return light. Since it can be arranged substantially perpendicular to the optical axis, it is easy to arrange a pinhole filter and to adjust the zero point of the tracking error signal. Also, the overall arrangement of the optical system can be made compact.
また、各検出器は、図4に示すように各集光レンズ8A、8B、8Cの集光ビームの周囲に配置する必要がある。ここで、開口部を持つ各2分割光検出器あるいは各単独光検出器21A、22A、21B、22B、21C、22Cの出力を、それぞれa1、a2、b1、b2、c1、c2とし、開口部を持つ各2分割光検出器21Aと22Aの差分、21Bと22Bの差分、及び21C、22Cの差分をそれぞれSA、SB、SCとするとき、SA=a1−a2、SB=b1−b2、SC=c1−c2となる。
このとき、トラッキング誤差信号TEは、前実施形態と同様にTE=SA+SB+SC=(a1+b1+c1)−(a2+b2+c2)とすれば良い。トラッキングの合焦時にTE=0となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、TEの符号でグルーブに対する焦点位置を判定することができる。それ以外の構成、検出原理は前第1および第2実施形態と同一である。
各突起型ピンホールフィルタ29A、29B、29Cの反射面に関しては金属面、誘電体反射膜等が適用できる。作製方法は金属に開口部を作製する方法の他に、金属のメッキ、蒸着、誘電体の蒸着、スパッタリング等の方法も考えられる。それら各突起型ピンホールフィルタ29A、29B、29Cの開口部周辺の反射面の形状に関しては、開口部を中心とした凸面形状が考えられるが、これに限らず平面との組み合わせによる多面体等も適用可能である。ただし、開口部に集光する光ビームの全光量の大半が透過し、一部がその周囲で反射するように開口部の大きさ等が設定されている必要がある。
Each detector needs to be arranged around the condensed beam of each
At this time, the tracking error signal TE may be TE = SA + SB + SC = (a1 + b1 + c1) − (a2 + b2 + c2) as in the previous embodiment. If the output of the optical system and the photodetector is adjusted so that TE = 0 when tracking is in focus, the focal position with respect to the groove can be determined by the sign of TE. Other configurations and detection principles are the same as those in the first and second embodiments.
A metal surface, a dielectric reflection film, or the like can be applied to the reflection surface of each protruding
次に、第4の実施形態について説明する。
図5は、本発明による光情報記録再生装置の要部に関する第4の実施形態の概略図である。
図5の第4の実施形態は、図1で説明した第1の実施形態とほぼ同様の構成作用を有しており、第1の実施形態の2つのビームスプリッタ7A、7Cの代わりに、図5に示すようにグレーティングビームスプリッタ17を用いている点が異なっている。
グレーティングビームスプリッタ17は、入射光を回折により、0次光、±1次光に3分割する。3分割したそれぞれの光束は各集光レンズ8A、8B、8C、各ピンホールフィルタ9A、9B、9Cを通って各光検出器10A、10B、10C上に照射される。これ以外の各構成、信号検出原理は第1の実施形態の場合と同様である。
また、この第4の実施形態のグレーティングビームスプリッタ17の構成は第1の実施形態のみでなく、図3、図4で示した第2、第3の実施形態の構成にも同様に適用可能である。グレーティングビームスプリッタ17に関しては図5で示した凹凸型の他にブレーズ型や体積型のホログラムも適用可能である。
グレーティングビームスプリッタ17を用いることにより、戻り光の分割がコンパクトにでき、装置の全体を小型にすることができる。
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram of a fourth embodiment relating to the main part of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
The fourth embodiment in FIG. 5 has substantially the same configuration and operation as the first embodiment described in FIG. 1, and instead of the two
The
Further, the configuration of the
By using the
次に、第5の実施形態について説明する。
図6は、本発明による光情報記録再生装置の要部に関する第5の実施形態の概略図である。
図6の第5の実施形態は、図5で説明した第4の実施形態とほぼ同様の構成作用を有しており、第4の実施形態のグレーティングビームスプリッタ17の代わりに、図6に示すようにグレーティングビームスプリッタ17Bと、グレーティング17A、17Cの3つの組み合わせの2重グレーティングを用いている点が異なっている。従って、光源に波長変動がある場合でも、焦点位置の変動を防ぐことができ、光検出器の強度の低下が避けられ、光学系の安定性が向上する。
図6に示すように、グレーティングビームスプリッタ17Bは入射光を回折により、0次光、±1次光に3分割し、更にグレーティング17A、及び17Cにより、グレーティングビームスプリッタ17Bからの±1次光を更にそれぞれ回折させている構成が、第4の実施形態と異なっている。作用としては図5の第4の実施形態とほぼ同様である。また、この部分以外の各構成、信号検出原理は第1の実施形態の場合と同様である。
また、第4の実施形態と同様に、このグレーティングビームスプリッタの構成は、図1に示した第1の実施形態のみでなく、図3、4で示した各実施形態の構成にも同様に適用可能である。グレーティングビームスプリッタ7Bとグレーティング7A、7Cに関しては図6で示した凹凸型の他にブレーズ型や体積型のホログラムも同様に適用可能である。
なお、これまでの第1から第5実施形態において、光源1に高出力のパルスレーザ等を用い、3次元記録媒体6として、2光子記録材料層と高反射層との2層構造の繰り返しからなる多層構造を用いることができる。従って、記録時に深さ方向により浅く記録できることから、記録媒体と反射層の組み合わせの多層構造において、繰り返しの層間隔をより小さくすることが出来る。
この場合、フォーカシングあるいはトラッキング信号の検出は、第1から第5実施形態の構成の方法が適用できる。なお、記録時と再生時では光源1の光出力を変化させ、再生時は下げる必要がある。また、2光子記録材料としては、ジアリ−ルエテン系のフォトクロミック材料等が適用可能である。
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic view of a fifth embodiment relating to the main part of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
The fifth embodiment of FIG. 6 has substantially the same configuration and operation as the fourth embodiment described with reference to FIG. 5, and is shown in FIG. 6 instead of the
As shown in FIG. 6, the grating beam splitter 17B diffracts the incident light into zero-order light and ± first-order light by diffraction, and further, the
Further, similarly to the fourth embodiment, the configuration of the grating beam splitter is not only applied to the first embodiment shown in FIG. 1 but also the configurations of the respective embodiments shown in FIGS. Is possible. For the grating beam splitter 7B and the
In the first to fifth embodiments thus far, a high-power pulse laser or the like is used as the light source 1 and the three-
In this case, the method of the configuration of the first to fifth embodiments can be applied to the focusing or tracking signal detection. It is necessary to change the light output of the light source 1 during recording and during reproduction and to decrease during reproduction. Further, as the two-photon recording material, a diarylethene photochromic material or the like can be applied.
1 光源、2 集光レンズ、3 偏光ビームスプリッタ、4 波長板、5 対物レンズ、6 3次元記録媒体、7 グレーティング、ビームスプリッタ、8 集光レンズ、9 ピンホールフィルタ、10 光検出器、11 分割光検出器、17 グレーティング、ビームスプリッタ、19 ピンホールフィルタ、20 光スポット位置制御装置、21 分割光検出器、29 突起型ピンホールフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source, 2 Condensing lens, 3 Polarization beam splitter, 4 Wave plate, 5 Objective lens, 6 Three-dimensional recording medium, 7 Grating, Beam splitter, 8 Condensing lens, 9 Pinhole filter, 10 Photo detector, 11 Division Light detector, 17 grating, beam splitter, 19 pinhole filter, 20 light spot position control device, 21 split light detector, 29 protruding pinhole filter
Claims (8)
前記記録媒体からの戻り光を少なくとも3分割して、それぞれ収束させた戻り光の焦点付近に配置された少なくとも3つのピンホールフィルタと、前記ピンホールフィルタよりの光を検出するため前記ピンホールフィルタの後方に配置された光検出器とを具備し、
前記少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、
前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 An optical information recording / reproducing apparatus that records and reproduces information by irradiating a recording medium with a light spot,
Return light from the recording medium is divided into at least three parts, and at least three pinhole filters arranged near the focal point of the converged return light, and the pinhole filter for detecting light from the pinhole filter And a photodetector disposed behind
One of the positions of the openings of the at least three pinhole filters is the focal position of the return light, and the positions of the other openings of the pinhole filter are a predetermined distance before and after the focal position of the return light. The at least three pinhole filters are arranged so as to be separated from each other,
Detecting a focus error signal of the light spot from a differential output of the photodetector disposed behind the other pinhole filter disposed at a predetermined distance from the focal position of the return light. An optical information recording / reproducing apparatus.
前記記録媒体からの戻り光を少なくとも3分割して、それぞれ収束させた戻り光の焦点付近に配置されるとともに、その開口部の周囲に反射面を持つように構成された少なくとも3つのピンホールフィルタと、前記ピンホールフィルタよりの光を検出するため前記ピンホールフィルタの前方及び後方にそれぞれ配置された2種類の光検出器とを具備し、
前記少なくとも3つのピンホールフィルタの開口部の位置が、1つは前記戻り光の焦点位置になり、その他の前記ピンホールフィルタの開口部の位置が、前記戻り光の焦点位置の前後に所定距離だけ離れた位置となるように、前記少なくとも3つのピンホールフィルタが配置され、
前記戻り光の焦点位置から前記所定距離だけ離して配置された前記他のピンホールフィルタの後方に配置された前記光検出器の差動出力より、前記光スポットの焦点誤差信号を検出すると共に、前記前方に配置された光検出器が2分割されており、それぞれの2分割光検出器の差動を取ることでトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 An optical information recording / reproducing apparatus that records and reproduces information by irradiating a recording medium with a light spot,
At least three pinhole filters configured to divide the return light from the recording medium into at least three parts and to be arranged in the vicinity of the focal points of the converged return lights and to have a reflecting surface around the opening. And two types of photodetectors arranged respectively in front and rear of the pinhole filter for detecting light from the pinhole filter,
One of the positions of the openings of the at least three pinhole filters is the focal position of the return light, and the positions of the other openings of the pinhole filter are a predetermined distance before and after the focal position of the return light. The at least three pinhole filters are arranged so as to be separated from each other,
While detecting the focus error signal of the light spot from the differential output of the photodetector arranged behind the other pinhole filter arranged away from the focal position of the return light by the predetermined distance, An optical information recording / reproducing apparatus, wherein the photodetector arranged in front is divided into two, and a tracking error signal is detected by taking a differential of each of the two-divided photodetectors.
7. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein a high-output light source is used as the recording light source, and recording with a multilayer structure is performed at an energy equivalent to a half wavelength of the recording wavelength. An optical information recording / reproducing apparatus for recording on a medium.
Priority Applications (1)
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