JP3924290B2 - デジタル記録媒体ピックアップ装置 - Google Patents

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位相共役光であるのが好ましい。第２ビームが参照光の位相共役光である場合、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 (4)

1. 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のピックアップ装置であって、
   それぞれ互いに異なる波長を有し、それぞれＰ直線偏光、Ｓ直線偏光である第１ビームと第２ビームを生成するための第１レーザ及び第２レーザと、
   前記第２ビームをＳ直線偏光からＳ円偏光に変換するための変換手段と、
   前記Ｓ円偏光に変換した第２ビームを前記ホログラフィック記録媒体に入射させて、第２ビームが前記ホログラフィック記録媒体内にある干渉縞によって回折されることによりホログラフィック信号を含む再生信号光を生成するための入射手段と、
   前記第１ビームの伝達経路上に配置され、前記第１波長を有する光は通過させて、前記第２波長を有する光は反射させる分離手段と、
   前記伝達経路上に配置され、Ｐ直線偏光の光は通過させて、Ｓ直線偏光の光は反射させるためのスプリッタ手段と、
   前記伝達経路上で前記スプリッタ手段に対向して配置され、前記第１ビームをＰ直線偏光からＰ円偏光に変化させるチェンジ手段と、
   前記伝達経路上で前記チェンジ手段に対向して配置され、前記第１ビームをデジタル記録媒体上の反射層に収斂させて反射信号を含む反射光を生成し、前記伝達経路に入射された前記反射光及び前記再生信号光が伝達される信号検出手段を含み、
   前記反射光及び前記再生光は前記チェンジ手段を通過することで、それぞれＰ円偏光、Ｓ円偏光から、それぞれＳ直線偏光、Ｐ直線偏光に変換し、前記Ｓ直線偏光に変換した光は前記スプリッタ手段により再度更に反射され前記反射光から前記反射信号が検出され、前記再生信号光は前記分離手段により反射され前記再生信号光から前記ホログラフィック信号を検出することを特徴とするデジタル記録媒体のピックアップ装置。
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。
4. 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、前記参照光の位相共役光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。

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