JP2764752B2

JP2764752B2 - 情報蓄積装置

Info

Publication number: JP2764752B2
Application number: JP1317444A
Authority: JP
Inventors: 哲雄細美
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH03181028A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、光ビームを用いて情報担体上の記録信号を
再生もしくは信号の記録再生を行う情報蓄積装置に関す
るものである。さらに、具体的に述べれば、記録再生信
号として、アナログ信号とデジタル信号のいずれも用い
ることができ、光ビデオディスクやCDに対し信号の記録
再生を可能とする情報蓄積装置に関するものである。

（従来の技術）従来の光ディスクは、可換性の情報担体として重宝で
あり、１つの駆動装置上で様々な情報を記録再生できる
ことが特長であった。しかし可換性を持たせたために、
軽量のプラスチック製円盤とする必要に迫られ、且つ透
明な保護膜を設けることを余儀なくされていた。

この透明な保護膜は収差の面から対物レンズの一部と
見なすことができ、その厚さ誤差や傾き、屈折率分布の
むら等は、収差に影響を及ぼす大きなファクタとなって
いた。

例えば、対物レンズの開口数（NA）と、波長（λ）、
保護膜の厚さ誤差（Δｔ）、保護膜の屈折率（ｎ）が与
えられると、厚さ誤差により発生する球面収差W_SAは、で表わされる。波面収差の発生の結果として、光スポッ
トの中心エネルギ密度が低下する。この中心エネルギ密
度を低下させる要因は、他にもあるが、上記の保護膜の
厚さ誤差に起因する球面収差や、保護膜の傾きにより発
生するコマ収差等のために許される低下量を、２％程度
にしようとするとレンズ開口数をおよびNA＜0.6に、ま
た、保護膜厚さ誤差をΔｔ＜0.05にする必要がある。こ
のように保護膜の誤差により、対物レンズの開口数（N
A）を上げることができない。

一方、光ディスクの情報担体上の光スポット径は、波
長に比例し、対物レンズの開口数に逆比例する。従っ
て、記録密度を上げるためには、高開口数として保護膜
をなくする方式が考えられるが、この方式では、防塵の
ため、情報担体の可換性を犠牲にしなくてはならなくな
る。このような情報担体の可換性はないが、精度を上げ
ることができる方式をオプチカルハードディスクと呼ぶ
ことにする。

オプチカルハードディスクでは、例えば、ガラス基板
を採用すると、面振れを数ミクロンないし十数ミクロン
程度におさえることが可能となる。このように、面振れ
が小さくなると、対物レンズを光軸方向に移動させる方
式を用いなくても、コリメートレンズ又は半導体レーザ
を光軸方向に移動させて、ディスク上のビームスポット
を収束状態にしておくフォーカシングサーボを採用する
ことも、また、半導体レーザとコリメートレンズの間も
しくは、対物レンズとディスクの間の屈折率の可変な平
板を挿入してフォーカシングをとることも可能となる。

（発明が解決しようとする課題）上述のように従来の可換性の情報蓄積装置では、保護
膜が必要であるため、高開口数の対物レンズを使えず、
従って情報担体の高密度化が妨げられているという問題
があった。

本発明は上記の問題を解決するもので、高開口数の対
物レンズを備え、かつ情報への高速アクセスが行える情
報蓄積装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段）上記の課題を解決するため、本発明は、保護膜のない
情報担体を用い、高開口数の対物レンズアレーを作り、
これに光ビームを一度に入射させ、全対物レンズから情
報の記録再生可能な状態とさせる固定対物レンズ方式と
するものである。

（作用）上記の構成により、記録密度は開口数の２乗に比例す
るので従来の方式であれば対物レンズの開口数は、0.5
〜0.6までしか使用できなかったものが、本方式では、
0.8〜0.9のものまで使用できるようになり、従って、2.
3〜3.2倍の記録密度が得られる。例えば5.25インチの光
ディスクであれば、従来CAVモードでおよそ300MBの情報
が、また、CLVモードであれば470MBの情報がそれぞれ記
録再生が可能とされていたが、本方式では、960MB〜1.5
GBの情報の記録再生が可能となる。対物レンズをアレー
化すると、隣接の対物レンズの視野がオーバラップする
ようになり、従って、情報へのアクセスが高速となる。
従って、光ディスクの記録密度を上げ、アクセス時間の
短縮を図ることができる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説明す
る。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す構成図であ
る。同図において、本発明による情報蓄積装置は、光源
となる半導体レーザ１と、出射されたレーザ光をほぼ平
行光とする光軸方向に微動可能なコリメートレンズ２
と、レーザ光の光軸に対し角度45度で設置したハーフミ
ラー３と、上記のハーフミラー３の透過光の光軸に対し
角度45度で設置した角度の微調整が可能なトラッキング
ミラー４と、上記のトラッキングミラー４の反射光の光
軸上に配置した対物レンズアレー５と、その収束位置に
配置した回転自在の円盤状の情報担体６と、上記の出射
光と逆の経路をたどり、上記のハーフミラー３で反射さ
れた反射光の光軸上に配置した検出レンズアレー７と、
その収束位置に配置したデテクタアレー８とから構成さ
れている。

このように構成された情報蓄積装置の動作について説
明する。

半導体レーザ１を出射した光ビームは、コリメートレ
ンズ２でほぼ平行光となり、ハーフミラー３を透過した
後、トラッキングミラー４で反射され、対物レンズアレ
ー５に入射する。対物レンズアレー５で集光された光ビ
ームは、円盤状の情報担体６の上に回折限界の光ビーム
スポットを形成する。

情報担体６上の情報構造により回折や光の偏光、光の
強度等に変調された光ビームは、再び対物レンズアレー
5,トラッキングミラー４を通って、ハーフミラー３で反
射され検出レンズアレー７上に入射する。検出レンズア
レー７で集光された光ビームは各々の光ビームに対物し
た光信号検出用のデテクタアレー８上に入射する。

なお、対物レンズアレー５と情報担体６の間の距離
は、精密な調整機構によりあらかじめ対物レンズの焦点
深度の範囲内に調整されているが、情報担体６の回転に
伴い、対物レンズ焦点深度の数倍までの焦点誤差が生じ
る場合がある。この時には、コリメートレンズ２又は、
半導体レーザ１を光軸方向に移動させて対物レンズの焦
点深度以内に補正することが可能である。また、情報ト
ラックのずれに対しては、トラッキングミラー４の傾斜
角を変えて情報トラックに追従させることが可能であ
る。これらの焦点や情報トラックのずれは、情報担体６
上の特定の領域内に記録されるサーボ信号検出用の情報
信号を検出して行うことができる。その方法として、例
えば、特開昭52-93222号公報や特開昭56-148739号公報
に記載されている方法を用いることができる。

第２図は対物レンズアレー５の平面図で、隣接する対
物レンズ5aの視野範囲９が若干オーバラップし、全体と
して全視野10を構成する。なお、図中に破線で示した楕
円は、トラッキングミラー４で反射された光ビーム11を
示す。また、本実施例では、視野範囲９をオーバラップ
させたが、視野範囲９が相接するようにしてもよい。ま
た、対物レンズ5aが18個の場合を示したが、より大きい
視野を構成することも容易にできる。しかし、対物レン
ズ5aの数を増すと光ビーム11も相対的に大きくなり、そ
れぞれの対物レンズ5aに入射する光ビームのパワーが少
なくなるので、より出力の大きい光源が必要となる。従
って、対物レンズ5aの数が限度を超えると記録再生や消
去用として用いることは困難となるが、再生専用の情報
読み出し装置として用いれば、情報信号へのアクセス情
報を短縮できるので十分メリットがある。

第２図に示す対物レンズアレー５に、光源として5mW
の半導体レーザ１を用いれば、それぞれの対物レンズ5a
の出射光量を１〜2mWとすることができる。

なお、本実施例では、情報担体６上の視野範囲９に光
ビームスポットを移動させる方法として、トラッキング
ミラー４を用いたが、トラッキングミラー４の代りに音
響光学素子（AO）を用いることも可能である。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す構成図で、本
実施例が第１図に示した第１の実施例と異なる点は、コ
リメートレンズ２と情報担体６の間に光学系全体が半導
体レーザ１の出射光軸に平行に摺動自在の光学ユニット
12を配置し、その中にそれぞれ相対向する出射面に対物
レンズアレー13および検出レンズアレー14をそれぞれ接
着した菱形のプリズム15と、上記の検出レンズアレー14
の収束面にデテクタアレー16と、上記のプリズム15が半
導体レーザ１の出射光を反射する光軸上にデテクタ17を
備えた点である。その他は変らないので、同じ構成部品
には同一の符号を付してその説明を省略する。

また、本実施例による記録、再生の動作は、第１の実
施例と変りないが、情報担体６上の情報トラックに追随
するトラッキング方法は、光学ユニット12で示した、光
学系全体が移動することで行われる。本実施例では、対
物レンズの視野の大きさの低減ができるために、対物レ
ンズアレー13の設計が簡単となる。第１および第２の実
施例のいずれの場合も、光ビームを移動させる距離は、
極くわずかなので、アクセス時間は、極めて短い。例え
ば、トラッキングミラー４を使用した第１の実施例で
は、光ビームを視野範囲９内に移動させる時間は、数ミ
リ秒以下にできるので、１つの対物レンズ5aから得られ
るアクセス時間も数ミリ秒以下になる。さらに、対物レ
ンズアレー５に対物するデテクタアレー８の出力によ
り、情報担体６の全体又は一部についての情報を同時に
得ることができるので、全アクセス時間はやはり数ミリ
ないし十数ミリ秒以下になる。

すなわち、極めて高速な情報へのアクセスが可能とな
る。本実施例の対物レンズアレー５および13は、共に一
体プレス成形のガラスもしくは一体モールド成形のプラ
スチックの非球面レンズを用いる。第２図のような構造
の対物レンズアレーを従来の組合せレンズ等で形成する
ことは技術的に困難であるが、一体成形であれば容易に
形成することができる。検出レンズアレー７および14も
同様に一体成形で容易に造ることができる。

また、第２図に示すように、対物レンズアレー５に照
射する光ビーム11は、視野の方向に楕円形状とする方
が、各対物レンズ5aの光ビーム11との結合効率を大きく
することができる。この場合に半導体レーザ１から出射
する光ビームの広がり角の差をそのまま利用することが
できる。

情報の記録範囲が広く、しかも限られた数の対物レン
ズアレーの全視野でカバーできない場合は、第２の実施
例で示した光学ユニット12ごと移動させる方式しか使え
ないことになる。この場合には、対物レンズアレー13の
全視野は無視できるので、一次元の対物レンズアレー13
で十分となる場合もある。なお、第２の実施例のデテク
タ17は、半導体レーザ１のパワーコントローラやノイズ
低減の目的に使用されるモニターであり、その動作は公
知であるので、その説明は省略する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、可換性の情報
担体では不可能であった、情報信号の高記録密度で且つ
アクセス時間が極めて短い情報蓄積装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例を示す情報蓄積装置
の構成図、第２図は本発明による対物レンズアレーの平
面図、第３図は本発明による第２の実施例を示す構成図
である。１……半導体レーザ、２……コリメートレンズ、３……
ハーフミラー、４……トラッキングミラー、5,13……対
物レンズアレー、６……情報担体、7,14……検出レンズ
アレー、8,16……デテクタアレー、９……視野範囲、10
……全視野、11……光ビーム、12……光学ユニット、15
……プリズム、17……デテクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/135

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を放射する光源と、レーザ光をほ
ぼ平行光ビームに変換するコリメートレンズと、上記の
光ビームを回転する情報担体の上に複数の光源像として
収束する複数個の対物レンズと、上記の情報担体で反射
された光ビームを受けて情報を出力する複数個の光検出
器と、上記の情報担体の結像の焦点と位置を調整する調
整装置からなる情報蓄積装置において、保護膜を形成し
ない硬質基板からなる非可換性の情報担体と、開口数が
0.6以上の対物レンズからなる対物レンズアレーとを備
えたことを特徴とする情報蓄積装置。
【請求項２】上記の光源の像を情報担体上に結像させる
複数個の対物レンズに一体成形された対物レンズアレー
を用いたことを特徴とする請求項（１）記載の情報蓄積
装置。
【請求項３】上記対物レンズアレーを構成するそれぞれ
の対物レンズの視野の一部が相隣接する視野の一部と重
複もしくは接することを特徴とする請求項（１）記載の
情報蓄積装置。
【請求項４】上記の対物レンズアレーと、複数の光検出
器、調整装置をユニットとしたことを特徴とする請求項
（１）記載の情報蓄積装置。