JP2709819B2 - 光学的ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザー光を用いてディスク状記録媒体の
デジタル信号を記録及び（又は）再生をする光学的ディ
スク記録再生装置に関するものである。

［従来の技術］ ディスク状記録媒体にレーザー光を照射して、情報の
記録・再生を行う方法としては、光磁気ディスクを使用
する光磁気記録方式と、光ディスクを使用する光記録方
式とが知られている。

光磁気記録方式とは情報を記録する際に、先ず光磁気
ディスクにレーザー光をスポット状に照射し、レーザー
光が照射された部分のみを記録媒体が磁化を失うキュー
リ点以上の温度に昇温する。そして、このときに外部磁
界を加えながらレーザー光の照射を止めると、レーザー
光が照射されていた部分はキューリ点以下の温度に下が
ると同時に、外部磁界の方向に磁化される。この状態で
外部磁界を取り除いても、レーザー光が照射されていた
部分は、先程加えた外部磁界と同方向に磁化した状態を
保つので、情報を記録することができる。

このように記録を行った光磁気ディスクから情報も再
生するには、記録媒体をキューリ点以上の温度に加熱し
ない弱いレーザー光をスポット状に照射する。すると、
レーザー光が照射された部分の磁化の方向に従って、レ
ーザー光の反射光の偏光面の回転方向が変化するカー効
果や、レーザー光の透過光の偏光面の回転方向が変わる
ファラデー効果が生ずるため、レーザー光の偏光面の回
転方向からレーザー光の照射された部分の磁化の方向を
検出し、情報を再生することができる。

光ディスクを使用する光記録方式では、光ディスクに
強いレーザー光をスポット状に照射し、レーザー光が照
射された部分のみを変形・変質させて、透過率又は反射
率を変えることによって情報を記録し、情報を再生する
時には光ディスクを変形・変質させない弱いレーザー光
を光ディスクにスポット状に照射し、レーザー光が照射
された部分からの透過光又は反射光の強度を検出するこ
とにより情報を再生する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の光磁気ディスクや光ディスクの記録・再生装置
においては、これらの記録媒体に対する高速な記録・再
生は記録媒体の回転数を高くするか、複数の光ビームス
ポットを用いて並列的に記録・再生することによって行
っている。しかし、記録媒体を高速で回転させようとす
ると、記録媒体に大きな応力が加わると共に、光ヘッド
のフォーカシングやトラッキングのサーボ追従速度に限
界があるため、記録媒体を或る程度以上の速度で回転さ
せることは極めて困難である。

また、従来の複数の光ビームスポットを用いて並列的
に記録・再生する装置においては、光源、フォーカシン
グ回路、トラッキング回路、信号検出回路などの多数の
部材が光ヘッド上に設置されているため、光ヘッドは重
く発熱量も大きい。特に、信号検出回路は光ビームスポ
ットの数の増加に比例して複雑化するため、重量及び発
熱量は大きなものとなる。光ヘッドが重くなるとフォー
カシングやトラッキングのサーボ追従速度が遅くなり、
光ヘッドの発熱量が増すと電気回路の動作が不安定にな
ったりレーザーダイオードの寿命が短くなる等の問題点
が生ずる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、複数の光ビームスポットを用いると
共に光ヘッドと信号検出光学系とを分離することによっ
て、ディスク状記録媒体に対してデジタル信号を高速か
つ安定に再生することが可能な光学的ディスク記録再生
装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、螺旋状
のトラッキング用溝を有するディスク状記録媒体上を移
動可能な光ヘッドと、該光ヘッドと光学的に結合した固
定の記録信号受信部とから構成し、前記光ヘッドは前記
記録媒体に複数の光ビームスポットを照射する照射光学
系と前記複数の光ビームスポットの前記記録媒体による
反射光又は透過光からトラッキングの誤差信号を検出す
る誤差信号検出光学系と該誤差信号検出光学系からの誤
差信号に基づいて前記記録媒体に対するトラッキングを
制御する制御手段とを有し、前記記録信号受信部は前記
反射光又は透過光から記録信号を検出する記録信号検出
光学系を有し、前記誤差信号検出光学系は２分割フォト
ダイオードを用い、該２分割フォトダイオードの分割方
向に沿って、前記複数の光ビームスポットの前記記録媒
体による反射光又は透過光を照射するようにしたことを
特徴とする光学的ディスク記録再生装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図（ａ）は光路の平面図、（ｂ）は側面図であ
り、光磁気ディスクＤ上を移動可能な光ヘッド１と、図
示しない筐体に固定された信号検出光学系２とから構成
されている。そして、光ヘッド１は信号検出光学系２と
光軸Ｏによって光結合され、光ヘッド１は光軸Ｏと平行
なＴ方向に移動自在とされている。光ヘッド１には複数
のレーザー光を出射するとマルチビームレーザー光源３
が配され、このレーザー光源３の光路に沿ってコリメー
タレンズ４、楕円補正プリズム５、第１のハーフミラー
６、第１の偏光ビームスプリッタ７が配置され、第１の
偏光ビームスプリッタ７の反射方向にはミラー８を介し
て、光磁気ディスクＤの記録面に正対する対物レンズ９
が設けられている。また、第１のハーフミラー６の第１
の偏光ビームスプリッタ７側からの光に対する反射方向
には、第２のハーフミラー10、集光レンズ11、シリンド
リカルレンズ12、受光素子から成るフォーカシング検出
器13が順次に配列されている。そして、第２のハーフミ
ラー10の第１のハーフミラー６側からの光に反射方向に
は、集光レンズ14、受光素子ら成るトラッキング検出器
15が配置されている。更に、第１の偏光ビームスプリッ
タ７のミラー８側からの光に対する透過方向には信号検
出光学系２が配置され、光軸Ｏに沿って1/2波長板16、
第２の偏光ビームスプリッタ17、集光レンズ18、受光素
子から成る第１の信号検出器19が順次に設けられ、第２
の偏光ビームスプリッタ17の1/2波長板16側からの光に
対する反射方向には、ミラー20を介して集光レンズ21、
第２の信号検出器22が配されている。

第２図はフォーカシング検出器13の回路構成図であ
り、光磁気ディスクＤからの反射光を受光する４個のフ
ォトダイオード23a〜23dが「田」の字形に配列され、フ
ォトダイオード23a、23dの出力は加算器24に、フォトダ
イオード23b、23cの出力は加算器25に接続され、加算器
24、25の出力は差動増幅器26を介して、フォーカスエラ
ー信号として図示しない制御回路に出力されるようにな
っている。

第３図はトラッキング検出器15の回路構成図であり、
光磁気ディスクＤからの反射光を受光する２個のフォト
ダイオード27a、27bを有し、これらの出力は差動増幅器
28を介してプッシュプル法によりトラッキングエラー信
号として図示しない制御回路に出力される。

第４図は第１の信号検出器19の構成図であり、複数の
フォトダイオード29a〜29eを有し、フォトダイオード29
a〜29eの出力は図示しない差動増幅器に出力されるよう
になっている。また、第２の信号検出器22も同様な構成
であり、複数のフォトダイオードを有し、これらのフォ
トダイオードの出力は同様に差動増幅器に出力される。

なお、光ヘッド１は光軸Ｏと平行なＴ方向にのみ移動
するため、第１の偏光ビームスプリッタ７をミラー８側
から透過する光は、光ヘッド１の位置に依らずに信号検
出光学系２の1/2波長板16に同じ状態で入射する。ま
た、マルチビームレーザー光源３は複数のレーザー光を
出射することができ、光磁気ディスクＤへの記録時に
は、デジタル信号により個々に変調された複数のレーザ
ー光を出射し、データ再生時には再生用の複数のレーザ
ー光を出射する。

第１の偏光ビームスプリッタ７はＰ偏光成分の殆どを
透過し、Ｓ偏光成分の約50％を透過、残りの約50％を反
射するものであり、第２の偏光ビームスプリッタ17はＰ
偏光成分の殆どを透過し、Ｓ偏光成分の殆どを反射する
ものである。そして、1/2波長板16は軸方向が鉛直方向
であるＸ方向から22.5゜傾けられており、この1/2波長
板16はＸ方向の直線偏光の偏光面を軸を挟んで45゜だけ
回転させることになる。

なお、光磁気ディスクＤには第５図に示すようにトラ
ッキング及び情報記録に用いる螺旋状の溝Ｃと、情報記
録に用いる溝Ｃ間のランドＬとが設けられている。光磁
気ディスクＤに照射されるマルチビームレーザー光源３
からの複数の光ビームスポットSa、Sb、Sc、…は、例え
ば光磁気ディスクＤの回転方向に数10μｍ間隔、半径方
向に１〜２μｍ間隔、即ち光磁気ディスクＤの螺旋状の
溝Ｃに対して僅かに角度を設けた線に沿うようにして光
磁気ディスクＤに照射される。また、光ビームスポット
Sa、Sb、Sc、…が光磁気ディスクＤに照射されるに際し
ては、その内の１個が溝Ｃに照射されるように配置され
ている。従って、光ビームスポットSa、Sb、Sc、…の数
が例えばＮ個であれば、ランドＬに（Ｎ−１）本のトラ
ック、溝Ｃに１本のトラックの計Ｎ本のトラックが等間
隔で設けられ、光ビームスポットSa、Sb、Sc、…によっ
て同時にデジタル信号を光磁気ディスクＤのランドＬと
溝Ｃに記録したり、再生したりすることができる。

マルチビームレーザー光源３から出射されるデジタル
信号の記録及び再生用の複数のレーザー光は、コリメー
タレンズ４により平行光線となり、楕円補正プリズム５
においてビーム断面を円形にされた後に、第１のハーフ
ミラー６を介して第１の偏光ビームスプリッタ７に入射
するが、上述したように第１の偏光ビームスプリッタ７
はＳ偏光成分しか反射しないので、ミラー８にはＸ方向
のＳ偏光成分のみが入射し、ミラー８は対物レンズ９を
介して光磁気ディスクＤ上に複数の光ビームスポットS
a、Sb、Sc、…を照射して、光磁気ディスクＤに複数の
デジタル信号を記録したり、光磁気ディスクＤの複数の
情報を再生したりする。光磁気ディスクＤに照射される
複数の光ビームスポットSa、Sb、Sc、…は光磁気ディス
クＤで反射された後に、対物レンズ９、ミラー８を逆行
して第１の偏光ビームスプリッタ７に再び入射する。こ
の第１の偏光ビームスプリッタ７に入射する複数の反射
光は、光磁気ディスクＤで反射される際に光ビームスポ
ットSa、Sb、Sc、…の部分の磁化の方向に従って、偏光
面が角度δ又は−δだけ回転しているため、Ｘ方向のＳ
偏光成分の他に水平方向であるＹ方向のＰ偏光成分を有
している。

磁気ディスクＤによる複数の反射光の内、上述したよ
うにＰ偏光成分の殆どとＳ偏光成分の約50％は第１の偏
光ビームスプリッタ７を透過するが、Ｓ偏光成分の残り
の約50％は第１の偏光ビームスプリッタ７で反射されて
第１のハーフミラー６に入射し、更に反射されて第２の
ハーフミラー10に入射する。第２のハーフミラー10に入
射した複数の反射光の一部は、第２のハーフミラー10を
透過して集光レンズ11、シリンドリカルレンズ12を介し
てフォーカシング検出器13に入射する。

フォーカシング検出器13に入射した複数の反射光の
内、光磁気ディスクＤのランドＬで反射された反射光の
１つが、フォトダイオード23a〜23dに照射される。例え
ば、光ビームスポットSaの反射光がフォトダイオード23
a〜23dに照射された場合に、光磁気ディスクＤに照射さ
れる光ビームスポットSaの焦点が合っていると、第２図
に示す円形の反射スポットRfが得られ、フォトダイオー
ド23a〜23dのそれぞれに照射される反射光の強度は等し
く、そのとき差動増幅器26の出力電圧は零となり、制御
回路は光ビームスポットSaのフォーカシング操作は行わ
ない。しかし、光ビームスポットSaの焦点が合っていな
い場合には、反射スポットは第２図のRg又はRhのように
偏平な楕円状となり、フォトダイオード23a〜23dのそれ
ぞれ照射される反射光の強度が異なり、差動増幅器26の
出力電圧は正か負の値となる。このとき、制御回路は差
動増幅器267の出力に応じて光ビームスポットSaのフォ
ーカシング操作を行い、差動増幅器26の出力電圧が零、
即ちフォトダイオード23a〜23dのそれぞれに照射される
反射光の強度が等しくなるように制御する。

なお、光ビームスポットSa、Sb、Sc、…のそれぞれ
は、焦点を同一平面上に結ぶように構成されているた
め、光磁気ディスクＤのランドＬに照射される光ビーム
スポットSa、Sb、Sc、…の内の１個の光ビームスポット
の焦点が合っていれば、残りの光ビームスポットSa、S
b、Sc、…の焦点も合致するようになっている。このた
め、フォーカシング検出器13では光ビームスポットSa、
Sb、Sc、…の内の１個の光ビームスポットについてのみ
フォーカシングを行えばよいことになる。また、光磁気
ディスクＤのランドＬで反射された反射光によってフォ
ーカシングを行うのは、溝Ｃによる反射光はエッジ部分
の回折によって光が散乱し、フォーカシングの際に誤差
が生ずる虞れがあるためである。

第２のハーフミラー10で反射された反射光は、集光レ
ンズ14を介してトラッキング検出器15に入射する。トラ
ッキング検出器15に入射した複数の反射光は、光磁気デ
ィスクＤに照射する光ビームスポットSa、Sb、Sc、…の
トラッキング検出用に用いられる。例えば光ビームスポ
ットが５個Sa〜Seである場合には、第３図に示すように
フォトダイオード27a、27bに光ビームスポットSa〜Seに
対応する反射スポットRa〜Reを結像する。反射スポット
Ra〜Reの内、例えば反射スポットRcは光磁気ディスクＤ
で光ビームスポットScが溝Ｃで反射されたレーザー光で
あり、残りの４個の反射スポットRa、Rb、Rd、Reはラン
ドＬで反射されたものである。ランドＬで反射された反
射スポットRa、Rb、Rd、Reがフォトダイオード27a、27b
のそれぞれに照射する光量は等しいが、溝Ｃで反射され
た反射スポットRcがフォトダイオード27a、27bのそれぞ
れに照射する光量は、トラッキングが合っているとき以
外は等量ではない。

即ち、光ビームスポットScが溝Ｃに照射されると、溝
Ｃの左右のエッジ部分で回折が生じて強い反射光が溝Ｃ
の左右に発生する。溝Ｃのエッジ部分に照射される光ビ
ームスポットScの光量が溝Ｃの左右で異なると、溝Ｃの
エッジ部分で生ずる反射光の光強度も左右で異なり、結
果として溝Ｃからの反射光が反射スポットRcとしてフォ
トダイオード27a、27bに入射する光量も異なることにな
る。フォトダイオード27a、27bに照射される光量が異な
ると、これらの出力電流に差が生じ、差動増幅器28の出
力電圧は正か負の値をとり、制御回路は差動増幅器28の
出力に応じて光ビームスポットScのトラッキング操作を
行い、差動増幅器28の出力電圧が零、即ち溝Ｃによる反
射光がフォトダイオード27a、27bに等量に照射するよう
に光ヘッド１をＴ方向に移動してトラッキング制御を行
う。

なお、第３図ではフォトダイオード27a、27bに照射さ
れる反射スポットRa〜Reの大きさを大きくし、互いに重
なる部分を持つようにフォトダイオード27a、27bを配置
しているが、かくすることによってフォトダイオード27
a、27bの位置が正規の位置から若干ずれても、フォトダ
イオード27a、27bのそれぞれに照射される光量の変化を
小さくすることができる。

第１の偏光ビームスプリッタ７は上述したように入射
する複数の反射光のＰ偏光成分の殆ど及びＳ偏光成分の
約50％を透過し、1/2波長板16は入射する複数の反射光
の偏光面を約45゜回転して、第２の偏光ビームスプリッ
タ17に照射する。そして、第２の偏光ビームスプリッタ
17に入射する複数の反射光の内、Ｙ方向のＰ偏光成分は
第２の偏光ビームスプリッタ17を透過し、集光レンズ18
を介して第１の信号検出器19の複数のフォトダイオード
29a〜29e上に複数の光ビームスポットSa、Sb、Sc、…に
対応した反射スポットRa、Rb、Rc、…を結ぶ。また、Ｘ
方向のＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ17で反
射され、ミラー20、集光レンズ21を通して第２の信号検
出器22の複数のフォトダイオード上に反射スポットを結
ぶ。

1/2波長板16に入射する複数の反射光がＸ方向のＳ偏
光成分しか持たない場合には、上述したように1/2波長
板16はＸ方向の直線偏光の偏光面を45゜だけ回転させる
ため、第２の偏光ビームスプリッタ17に入射する複数の
反射光の偏光面はＸ方向と45゜の角度をなし、Ｘ方向の
Ｓ偏光成分とＹ方向のＰ偏光成分は等しくなる。しか
し、複数の光ビームスポットSa、Sb、Sc、…は光磁気デ
ィスクＤで反射される際に、光ビームスポットSa、Sb、
Sc、…の部分の磁化の方向に従って偏光面が角度δ又は
−δだけ回転しているため、1/2波長板16に入射する複
数の反射光の偏光面はＳ偏光成分であるＸ方向から角度
δ又は−δだけ回転しており、第２の偏光ビームスプリ
ッタ17に照射される複数の反射光の偏光面は、Ｘ方向と
45゜＋δ又は45゜−δの角度を有し、Ｘ方向のＳ偏光成
分とＹ方向のＰ偏光成分は等しくならない。

この結果、同じ反射スポットに対応する第１、第２の
信号検出器19、22の同じ位置にあるフォトダイオードの
入力同志を比較すると一方が他方よりも強くなり、図示
しない信号再生回路において差動増幅を行えば正か負の
値をとりデジタル信号に再生される。これらの値は光磁
気ディスクＤの光ビームスポットSa、Sb、Sc、…の部分
の磁化の方向に対応しており、光磁気ディスクＤ上の複
数の情報を再生することができる。また、差動増幅を行
うことによってマルチビームレーザー光源３の強度変化
や、光磁気ディスクＤ表面の凹凸や、機械的振動による
雑音を大幅に減少させることができる。

このように、複数の光ビームスポットを用いて並列的
に記録・再生を行うことによって、光学的ディスクへの
アクセス速度を速くする場合は、信号再生回路は少なく
とも光ビームスポットの数だけ、差動増幅をする場合に
は光ビームスポットの２倍の数だけ設けねばならない。
更に、これらの信号再生回路のために多量の配線を行う
必要があるので、このための重量や発熱量は大きなもの
になってしまう。しかし、本発明のように信号検出光学
系２を光ヘッド１から分離した筐体に固定することによ
って、光ヘッド１を軽量かつ小型なものにすることがで
き、信号再生回路等の発熱に対しても、筐体内に放熱器
を設けることによって解決することが可能となる。

なお、実施例においてはフォーカシング制御とトラッ
キング制御とを同時に行うようにしているが、何れか一
方の制御であっても相当な効果が得られる。また、光磁
気ディスクＤからの反射光を用いてトラッキング、フォ
オーカシング制御を行っているが、光磁気ディスクＤの
形式によっては透過光としてもよい。更に実施例におい
ては、本発明を光磁気ディスクを用いた光磁気記録方式
に適用した場合について説明したが、光ディスクを用い
た光記録方式にも適用できることは云うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る光学的ディスク記録
再生装置は、光ヘッドから信号再生器を分離することに
よって光ヘッドを軽量かつ小型なものにすることが可能
となり、光ヘッドのサーボ追従速度を向上させるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る光学的ディスク記録再生装置の実施
例を示し、第１図（ａ）は光路の平面図、（ｂ）は側面
図、第２図はフォーカシング検出器の構成図、第３図は
トラッキング検出器の構成図、第４図は信号検出器の平
面図、第５図は光磁気ディスクに対する光ビームスポッ
トとの説明図である。 符号１は光ヘッド、２は信号検出光学系、３はマルチビ
ームレーザー光源、４はコリメータレンズ、５は楕円補
正プリズム、６、10はハーフミラー、７、17は偏光ビー
ムスプリッタ、８、20はミラー、９は対物レンズ、13は
フォーカシング検出器、15はトラッキング検出器、16は
1/2波長板、19、22は信号検出器、23a〜23d、27a、27
b、29a〜29eはフォトダイオード、24、25は加算器、2
6、28は差動増幅器、Ｄは光磁気ディスクである。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】螺旋状のトラッキング用溝を有するディス
   ク状記録媒体上を移動可能な光ヘッドと、該光ヘッドと
   光学的に結合した固定の記録信号受信部とから構成し、
   前記光ヘッドは前記記録媒体に複数の光ビームスポット
   を照射する照射光学系と前記複数の光ビームスポットの
   前記記録媒体による反射光又は透過光からトラッキング
   の誤差信号を検出する誤差信号検出光学系と該誤差信号
   検出光学系からの誤差信号に基づいて前記記録媒体に対
   するトラッキングを制御する制御手段とを有し、前記記
   録信号受信部は前記反射光又は透過光から記録信号を検
   出する記録信号検出光学系を有し、前記誤差信号検出光
   学系は２分割フォトダイオードを用い、該２分割フォト
   ダイオードの分割方向に沿って、前記複数の光ビームス
   ポットの前記記録媒体による反射光又は透過光を照射す
   るようにしたことを特徴とする光学的ディスク記録再生
   装置。
2. 【請求項２】前記複数の光ビームスポットの内の１個の
   光ビームスポットを、前記記録媒体に対するフォーカシ
   ング誤差検出に用いるようにした特許請求の範囲第１項
   に記載の光学的ディスク記録再生装置。
3. 【請求項３】前記記録媒体に対するフォーカシング誤差
   検出に用いる前記１個の光ビームスポットは、前記トラ
   ッキング用溝間に照射する前記複数の光ビームスポット
   の内の１個とした特許請求の範囲第２項に記載の光学的
   ディスク記録再生装置。