JP2539414B2 - 光学的記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的記録再生装置に係り、特に２光源を
用いて各々で記録再生消去を行うことによつて転送速度
を向上させるのに好適な光学的記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の２光源を持つ光学的記録再生装置には次の二つ
の問題がある。第１の問題は、２光源から出射した光ビ
ームが同一の光学系を通してデイスク上に絞り込まれて
形成される２個の光スポツトをそれぞれ異なるトラツク
に設置することである。トラツク間隔は一般に１μｍオ
ーダであり、目標とするトラツク上の情報を満足できる
S/Nで読み出すためには、光スポツトの中心とトラツク
の中心を少なくとも0.1μｍ以内の精度で設置しなけれ
ばならない。このために、従来の装置では、例えば、分
離した２光源を用いる場合は、個々の光源について光ス
ポツトを上述の精度で目標トラツクにそれぞれ設置する
必要がある。

また、同一の基層上に２つの活性層を持つモノシリツ
クアレイ半導体レーザまたは、同一のマウント上に２つ
の半導体レーザチツプを持つハイブリツドアレイ半導体
レーザを用いる場合は、２つの光源から出射した光ビー
ムが同一の光学系を通してデイスク上に２個の光スポツ
トを形成するために、アレイ半導体レーザを光学系に結
合させる調製段階で、２個の光スポツトが同時に各々の
目標とするトラツクに配置されるように調整を行う必要
がある。

第２の問題は、デイスク上に近接して照射した２個の
光スポツトに対して、同一の光学系を通してデイスク面
から反射してもどつてきた反射光ビームを分離して個々
のトラツクについての情報を読みとることである。その
分離方法としては次の２つの方法に大きく分類できる。
ひとつは、異なる波長の光源を用いる波長分離方式であ
り、もうひとつは、わずかにずれている２つの反射光ビ
ームを空間的に分離する空間分離方式である。

波長分離方式の一例としては、特開昭61−20235号に
記載のように、波長の異なる分離した２光源を用い、反
射光ビームの分離を誘電体ミラーで行うものがある。

空間分離方式の一例としては、「′85光メモリシンポ
ジウムpp107〜pp112 1985」に論じられているように、
デイスクからの反射光ビームを拡大結像し、その結像面
位置にピンホールを１個備えた反射平板を結像面に対し
て角度をつけて挿入し、一方の光スポツトに対しての反
射光ビームをピンホールに通し、もう一方の光スポツト
に対する反射光ビームを反射させて、分離を行うもので
ある。他の空間分離方式の例としては、「昭和61年度秋
期応物30p−ZE−２」に論じられているように、２アレ
イレーザの出射ビームの方向が同一の光軸上でわずかに
角度ずれを持つことを利用して、２つのわずかにずれた
反射光ビームを臨界角プリズムを用い、一方の反射光ビ
ームに対して入射角か臨界角より大きくなるに、もう一
方の反射光ビームに対して入射角が臨界角より小さくな
るように臨界角プリズムを設置して、分離を行うもので
ある。また、これら３つの例では、反射光ビームを分離
した後に、一方の分離光ビームについて、自動焦点制御
とトラツキング制御を行うための光学系を挿入してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

まず、２個の光スポツトをそれぞれの目標とするトラ
ツクに設置するため、分離した２光源を用いる場合は、
個々の光源について光スポツトを目標トラツクに設置し
なければならず、光学系の調整に手間がかかる。また、
２つの光源からの出射ビームを共通の光軸に導くための
光学部品を用いなければならず、光学系をコンパクトに
できないという問題がある。一方、アレイ半導体レーザ
を用いた場合は、アレイ半導体レーザを光学系に結合さ
せる調整段階で、２個の光スポツトが同時に各々の目標
とするトラツクに配置されるようにするため、三次元の
複雑な調整を必要とする。

一方、同一の光学系を通してデイスク面から反射して
もどつてきた反射光を分離して個々のトラツクについて
の情報を読みとるためには、特開昭61−20235号では、
波長の異なる２つの光源を用い、反射光の分離を波長分
離フイルタで行なつている。この波長分離方法は、２つ
の光源からの出射ビームを同一の光軸を通してデイスク
上に絞り込む光学系の構成素子によつて波長分散による
色収差の影響が生じるために、色収差を打ちけす光学素
子を付加するか、または、分離分解能の高い高価な誘電
体ミラー波長分離フイルタを用い、光源の波長差を、色
収差の影響がでないように、小さくしなければならな
い。さらに、モノシリツクアレイ半導体レーザのよう
に、同じ基層に２個の活性層を持つ素子では、波長の異
なる出射ビームを得ることは困難である。

また、空間分離方法を用いた場合は、波長分離方法の
ような問題はないが、反射光ビームを分離した後に、一
方の分離光ビームについて、自動焦点制御とトラツキン
グ制御を行うための光学系を付加するために、光学系を
コンパクトにできないという問題がある。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされた
ものであり、光源を光学系に結合させる段階で複雑な調
整を行なわずに、正確に２個の光スポツトを各々の目的
とするトラツクに配置することが可能で、かつデイスク
面からの反射光ビームを分離して個々のトラツク上の情
報を読みとる光学系と、自動焦点制御及びトラツキング
制御を行なう光学系とを安易な構成で一体化することが
できるコンパクトな光学的記録再生装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、複数（例えば２個）の光スポツトをデイ
スク上の各々の目標トラツクに配置するために、光源の
配置調整だけで行わずに、像回転プリズムを光学系に挿
入し、ダブルプリズムの回転調整で光スポツトの配置を
行う。また、デイスク面から反射光ビームを拡大結像
し、スリツトによつて各々の光源に対する反射光ビーム
に分離し、各各の分離光ビームを少なくとも上下・左右
の４つの受光面からなる光検出器で受光し、そのうち各
各２個の受光面からの信号を用いて自動焦点ずれ検出を
行う。しかも、片法の光検出器の２個の受光面からの信
号を用いて、トラツキングエラー検出を行い、さらに各
々の光検出器の４個の受光面かかの信号の総和を用い
て、各々のトラツクに対する情報信号として検出する。

〔作用〕

例えば、同一波長の第1,第２の２つの光源を出射方向
の垂直方向に沿つて偏光方向が一致するよう並列に配置
したアレイ半導体レーザを用い、「絞り込み光学系」の
光軸とアレイ半導体レーザの第１の光源の出射ビームの
中心軸を一致させる。「絞り込み光学系」は、例えば半
導体レーザの出射ビームを平行光ビームに変換するコリ
メートレンズ、光学系の光軸と中心軸が一致した像回転
プリズム、入射する光ビームの偏光方向によつて透過率
と反射率の比が逆転する偏光ビームスプリツタ（偏光プ
リズム）、λ/4波長板及びデイスク上に光ビームを絞り
込む絞り込みレンズからなる。まず、第１の光源だけを
発光させる。デイスク面からの反射光ビームは、絞り込
みレンズを通つてλ/4板によつて入射光ビームと偏光方
向を90°回転され、偏光ビームスプリツタによつて入射
光ビームとは異なる方向に反射される。この反射された
光ビームは後述する自動焦点ずれ検出系とトラツキング
エラー検出系と情報信号検出系からなる「信号検出光学
系」に導かれる。このようにして、まず、第１の光源だ
けについて光学系の調整を行う。この時点でアレイ半導
体レーザは「絞り込み光学系」に完全に固定し、第１の
光源に対する光スポツトはデイスク上の目標トラツクに
追従させる。次に、第２の光源も発光させて、第２の光
源に対する光スポツトが目標とするトラツクに配置する
ように、像回転プリズムを回転させる。この時、第１の
光源からの出射ビームの中心軸は光学系の光軸と一致し
ているので、像回転プリズムの回転によつて第１の光ス
ポツトが目標のトラツクからずれることはない。このよ
うにして、２つの光源からの光スポツトを各々、目標の
トラツクに配置する。

次に、デイスク面からの反射光ビームを分離し、各々
のトラツクからの情報を検出し、かつ自動焦点ずれ検出
とトラツキングエラー検出を行う「信号検出光学系」に
ついてその作用を述べる。信号検出光学系は反射平行光
ビームを拡大結像させるレンズを有する。そして、この
レンズとその焦点面との間に、光ビームを略50％透過
し、略50％を反射して、それぞれを二方向に分離するハ
ーフプリズムを設け、さらに分離された第1,第２の分離
光ビームの各々の第1,第２の焦点面とハーフプリズムと
の間に各々、第1,第２のスリツトを設ける。第１のスリ
ツトは第１の分離光ビームのうち、第２の光源に対する
反射光ビームをしや断し、第１の光源に対する反射光ビ
ームを透過するように設置する。第１の光源に対する反
射光ビームを受光する第１の光検出器を有する。また、
第２のスリツトは、第２の分離光ビームのうち第１の光
源に対する反射光ビームをしや断し、第２の光源に対す
る反射光ビームを透過するように設置する。第２の光源
に対する反射光ビームを受光する第２の光検出器を設け
る。

ここで、第1,第２の光検出器は、少なくとも上下，左
右に４つに分離した受光面を有する。第１の光検出器を
第１のスリツトと第１の焦点面との間に設置し、第２の
光検出器を、第１の光検出器と第１の焦点面との距離と
同一の距離を持つて、第２の焦点面から光ビーム進行方
向に離れた位置に設置し、合焦点時に第１の光検出器の
位置での光ビーム径と第２の光検出器の位置での光ビー
ム径が等しくなるように設置する。そして各光検出器の
上下２コの受光面を用い、前後差動検出方式によつて自
動焦点制御を行う。また、各光検出器の一方の左右２コ
の受光面を用いてプツシユープル方式によるトラツクず
れ検出を行い、さらに各光検出器の上下左右の４コの受
光面の１部または全てを用いて、情報を読みとる。この
ようにして、反射光ビームの分離検出光学系と制御用の
光学系を共用することで簡素でコンパクトな光学的記録
再生装置を提供できる。

このような「信号検出光学系」においては、自動焦点
ずれ検出に関して、第1,第２の光源は、出射方向の垂直
方向に並列に配置してあるため、第1,第２の光源の再生
時における光出力パワーを同じくなるように制御すれ
ば、第１の光源に対する第１の分離光ビームと第２の光
源に対する第２の分離光ビームについて、前後差動検出
方式を用いて、安定に自動焦点制御を行うことができ
る。また、トラツキングエラー検出については、第1,第
２の光源に対するデイスク上の２個の光スポツトの相対
的位置関係は「絞り込み光学系」で固定されているた
め、第１の分離光ビームまたは第２の分離光ビームいず
れか一方について、プツシユプル方式によるトラツキン
グ制御を行うだけでよい。このようにして、自動焦点ず
れ検出とトラツキングエラー検出のため光学素子を付加
することなく、コンパクトな光学的記録再生装置を提供
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図の光学系と第２図及
び第３図の信号記録再生系により説明する。はじめに、
２つの光源からの出射ビームをデイスク上に絞り込むた
めの「絞り込み光学系」の構成を第１図を用いて説明す
る。本実施例では、２つの光源として、同一波長入の半
導体レーザチツプ２を２個、活性層３が間隔ｄで平行に
位置するようにマウント４に配置したハイブリツドアイ
レ半導体レーザ１（以下、アレイレーザ１とする）を用
いる。このＩ、遠視野像５は図のようになる。ここで、
後述する絞り込み光学系の光軸と第１の光源６の出射ビ
ームの中心軸を一致するように配置する。「絞り込み光
学系」としては、アレイレーザ１の第１の光源６と第２
の光源７からの出射ビームを平行光ビームに変換するカ
ツプリングレンズ８、楕円出射ビームを真円ビームに変
換するＰ偏光略100％透過のビーム整形プリズム９、偏
光方向を90°回転するためのλ/2板10、像を回転させる
ために、光軸を中心に矢印に示すように微小に回転可能
なＰ偏光略100％透過の像回転プリズム（例えば梯子形
プリズム）11、Ｐ偏光入射光に対し略70％透過、略30％
反射、Ｓ偏光入射に対し、略100％反射の偏光ビームス
プリツタ12（以下偏光プリズム12とする）、直線偏光を
円偏光に、またはその逆を行うλ/4板13、デイスク14上
に絞り込まれた光源6,7にそれぞれ対応する光スポツト1
5,16をトラツク17に追従させるために回転駆動系を備え
たガルバノミラー18、光ビームをデイスク14上に絞り込
むための絞り込みレンズ19及びレンズ19をデイスクの上
下振れに追従させるためのアクチエータ20から構成され
てる。レンズ21、ピンホールを１個備えたミラー22及び
光検出器23,24からなる光学系は、２つの光ビームのう
ち一方をピンホールに通し、もう一方をミラー22の反射
面で反射させることによつて、２つの光源の光パワーを
モニタするためのものである。

次に、デイスク14からの反射光ビームを第１の光源６
と第２の光源７についての２つの反射光ビームに分離し
てそれぞれのトラツク上に情報を検出し、かつ自動焦点
ずれ検出とトラツキングエラー検出を行う「信号検出光
学系」の構成について述べる。デイスク15上からの反射
光ビーム27,28を拡大結像するため分離レンズ25を用い
る。そして、この分離レンズ25とその焦点面31の間に、
Ｓ偏光入射光ビームに対して略50％透過、略50％反射の
ハーフプリズム26を挿入する。このハーププリズム26に
よつて反射された光ビームのうち反射光ビーム28をしや
へいし、反射光ビーム27を通すスリツト29をハーフプリ
ズム26と焦点面32の間に設置し、さらに焦点面32から距
離ｗの位置に光検出器33を設置する。また。ハーフプリ
ズム26によつて透過した光ビームのうち反射光ビーム27
をしやへいし、反射光ビーム28を通すスリツト30をハー
フプリズムと焦点面31の間に設置し、さらにスリツト30
と焦点面31の間で焦点面31から距離ｗの位置に光検出器
34を設ける。光検出器33と34は、第３図に示すようにそ
れぞれ、左右２個の受光面35,36と受光面37,38をトラツ
キングエラー信号検出用として有する。また、上記２個
の受光面39,40と受光面41,42を自動焦点ずれ信号検出用
として備えている。自動焦点制御とトラツキング制御及
び情報の記録再生法を述べる。本実施例では、自動焦点
制御方法として、前後差動方式を用いるが、１つの光源
を持つ光学的記録再生装置と異なり、光源の異なる反射
光ビーム27と28について、焦点面32,33の前後のビーム
径43と44の大きさの差を受光面35,36の和信号45と受光
面37,38の和信号46の差47として検出し、自動焦点ずれ
信号として電流源48を通してアクチエータ20を駆動する
ことで自動焦点制御を行なう。ここで、２つの活性層３
が第１図に示すように、出射方向に対して、垂直に並ん
でいるため、後述のするように光源６と光源７の光出力
が再生時に常に一致するように制御すれば安定に二つの
スポツトをデイスク上に自動焦点制御することができ
る。

次にトラツキング制御方法は、プツシユプル方式を用
いる。後述するように、「絞り込み光学系」の調整段階
において、デイスク14上の光スポツト15,16を各々、目
標とするトラツクに配置させると、トラツク方向と２つ
の光スポツトの相対的位置関係は固定されるため、反射
光ビーム27,28いずれか一方について、トラツクエラー
信号を検出するだけでよい。すなわち、光スポツトがデ
イスク上のグルーブを横切つた時の回折パターンの強度
変化を受光面39,40の差信号49または受光面41,42の差信
号50として検出し，トラツキングエラー信号とする。こ
の信号を電流源51を通してガルバノミラー18を駆動して
トラツキング制御を行う。

次に、情報の記録は、記録データとしてユーザデータ
を直一並列変換して符号化したもの、または、映像信号
のように水平同期信号で一走査線ごとに信号を切り分け
符号化された２つの情報信号52と情報信号53を用いる。
ここでアレイレーザ一の光源６と７には、再生用の一定
の光パワーを出力するために、直流バイアス電流源54と
55から直流バイアス電流が供給されている。ここで前述
のように、光源６と７の再生時の光出力を同一でかつ、
温度変動に対しても一定であるようにするために、オー
トパワーコントロール（APC）を行う。すなわち、光検
出器23と24で両光源の光出力を検出し、同一の参照電位
V_Rとの差を検出して、その差信号56,57それぞれが、常
にゼロになるように各々の直流バイアス電流源54と55に
帰還する。ここで、参照電位V_Rの設定は、差信号56,57
がゼロの時、目標とする再生時の光出力パワーが出射さ
れるようにする。また、差信号56,57は記録時には、帰
還が生じないように、記録状態を与えるWRゲート信号58
でアナログスイツチ59,60を切り換える。また、２光源
の光出力をモニタするために、本実施例では、光ビーム
を空間的に分離して検出する２つの光検出器23,24を用
いたが、光ビームを分離しないでひとつの光検出器で受
光してもよい。この場合、光検出器を絞り込み光学系に
配置しないで、アレイレーザ１内に配置し、出射面と反
対側の活性層から出射される光出力を検出するようにし
てもよい。このような構成で、装置が情報の記録または
読み出しを行つていない状態の時に、２つの光源を交互
にON,OFFさせ、各々の光出力をモニタする。ただし、O
N.OFFの切り換え周波数は、自動焦点制御系またはトラ
ツキング制御系の帯域より十分高くする。

次に、情報の記録は、直流電流源54,55が再生時での
電流出力を保持するようにしておき、情報信号52,53に
対応した記録パルス電流をパルス駆動電流源63,64で作
り、バイアス電流に加算してアレイレーザ１に供給する
ことにより記録パルス光を出射させ、デイスク上の２つ
のトラツク上に同時に情報信号52,53に対応したピツト
列を形成して、記録を行う。

信号の再生は、光検出器33,34のそれぞれに関して、
４つの受光面35,36,39,40及び受光面37,38,41,42につい
て、その一部または総和信号61,62を検出して、情報信
号52と53を同時に再生する。また、スリツト29,30のし
や断面にも光検出器を備え、それぞれの光検出器で、反
射ビーム29と28を受光し、総和信号62,61にそれぞれ加
算すれば、ノイズの影響を受けない十分な信号レベルを
検出できる。

次に、デイスク14上の光スポツト15,16を各々、目標
とするトラツクに配置するための光学系の調整につき説
明する。光源６の出射ビームの中心軸と光学系の光軸が
一致しているので、光源６だけを発光させて１光源の光
学系と同様に光学系を調整することができる。ただし、
自動焦点制御については２つの反射光ビーム27,28の両
方を用いて行うので、第３図に示すように、光源７に対
する反射光ビーム28についての和信号46のかわりに、オ
フセツト65を用い、自動焦点制御を行う。この段階で光
検出器33の二次元調整を行い、自動焦点制御とトラツキ
ング制御を行う。ここで、例えば、２つの光スポツト1
5,16を第１図に示すように、となり合つたトラツクに配
置する場合は、トラツク17のデイスク半径方向の順番が
わかるように、異なる周波数の信号をトラツクに記録し
ておく。そして、光源6,7を両方発光させ、光検出器33
だけで自動焦点制御とトラツキング制御を行い、光スポ
ツト15からの信号を検出して、となりのトラツクの信号
が、光スポツト16で最大のS/N比で検出できるように、
梯子形プリズム11を微小に回転する。この時、光スポツ
ト15は出射ビームの中心軸が光学系の光軸と一致してい
る光源６によつて形成したものなので、梯子形プリズム
11を回転しても、光スポツト15は目標のトラツクからは
ずれることはない。次に、光スポツト15と16がそれぞれ
目標のトラツクに配置された状態で梯子形プリズム11を
固定する。次に、自動焦点制御とトラツキング制御を解
除し、アクチエータ20を正弦波信号で上下動作させ、和
信号46の波形が和信号45の極性反転波形と一致するよう
に、光検出器34の二次元調整を行う。このような調整法
により、異なる反射光ビーム27と28を用いた前後作動検
出方式による自動焦点制御が可能となり、本実施例を用
いれば２つの光スポツトを目標とするトラツクに確実
し、しかも安易な方法で配置でき、かつ、反射光ビーム
の分離光学系の後に、自動焦点制御とトラツキング制御
を行うための光学系を付加することなく、コンパクトな
２光源を持つ光学的記録再生装置を提供することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２個の光スポツトを各々の目標トラ
ツクに容易にかつ確実に配置でき、かつ反射光ビームの
分離検出光学系と情報、制御信号検出光学系を共用し、
簡素でコンパクトな２光源を持つ光学的記録再生装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学系の構成図、第２
図及び第３図は、第１図の光学的記録再生装置の信号記
録再生系を示す図である。 １……アレイレーザ、３……活性層、11……梯子形プリ
ズム、22……ピンホールをもつたミラー板、27,28……
反射光ビーム、29,30……スリツト、33,34……光検出
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−208947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−140649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−251525（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光源と、該複数の光源からの光ビー
   ムを記録面上に複数のスポットとして照射する光学系
   と、該光学系の一部を構成し上記複数のスポットを相互
   の位置関係を保ったまま移動させる像回転プリズムと、
   上記複数のスポットの少なくとも一つについてトラック
   ずれ信号を検出する検出手段と、該トラックずれ信号に
   基づいて上記複数のスポットが所望のトラックを追従す
   るごとく上記複数のスポットの位置を一体的に制御する
   トラッキング手段を有する光学的記録再生装置。
2. 【請求項２】前記光学系は前記複数の光源のうち第１の
   光源からの光ビームの中心軸と光軸が一致し、前記複数
   のスポットは上記第１の光源に対応する第１のスポット
   及びこれと異なる第２のスポットを含み、前記像回転プ
   リズムは上記第１のスポットを中心に上記第２のスポッ
   トを回転させる特許請求の範囲第１項記載の光学的記録
   再生装置。
3. 【請求項３】前記光源からの光ビームと分離して取り出
   された前記記録面からの反射光を受光するレンズと、該
   レンズとその焦点面の間に配置され光ビームを２方向に
   分離する分離素子と、該分離された第１、第２の分離光
   の各々の第１、第２の焦点面と上記分離素子の間に設け
   られた各々第１、第２のスリットを有し、上記第１のス
   リットは上記第１の分離光のうち、前記第２のスポット
   に対する反射光を遮断し、前記第１のスポットに対する
   反射光を透過するように設置され、前記第１のスポット
   に対する反射光を受光する第１の光検出器を備え、上記
   第２のスリットは前記第２の分離光のうち前記第１のス
   ポットに対する反射光を遮断し、前記第２のスポットに
   対する反射光を透過するように設置され、前記第２のス
   ポットに対する反射光を受光する第２の光検出器を備え
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の光学的記録
   再生装置。
4. 【請求項４】前記第１、第２の光検出器は、少なくとも
   上下左右に４分割された受光面を備え、前記第１の光検
   出器を前記第１のスリットと前記第１の焦点面と間に設
   置し、前記第２の光検出器を前記第１の光検出器と前記
   第１の焦点面の距離と同一の距離を持って、前記第２の
   焦点面から光ビーム進行方向に離れた位置に設置し、前
   記第１の光検出器の位置での光ビーム径と前記第２の光
   検出器の位置での光ビーム径が等しくなるように前記各
   光検出器の上下２個の受光面の出力を用いて焦点制御を
   行ない、前記各光検出器の左右２個の受光面の出力を用
   いてトラック追従制御を行ない、前記各光検出器の上下
   左右の４個の受光面の出力の少なくとも一部を用いて信
   号を再生する特許請求の範囲第３項記載の光学的記録再
   生装置。
5. 【請求項５】前記第１、第２のスリットの遮断面に各々
   第３、第４の光検出器を備え、上記第３の光検出器で前
   記第２のスポットに対する反射光を受光し、上記第４の
   光検出器で前記第１のスポットに対する反射光を受光す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光学的
   記録再生装置。