JP4171490B2 - 光情報処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光情報処理装置に関し、特に、同一の記録媒体に記録、再生されるROM(固定記録)情報とRAM(書込み・読出し可能記録)情報の記録、再生処理に光学素子を用いる光情報処理装置に関する。

ROM情報とRAM情報を同一の記録媒体に記録、再生する技術として、所謂コンカレントROM−RAM光ディスクが知られている(例えば、非特許文献1)。コンカレントROM−RAM光ディスクは、ROM信号として物理的凹凸による位相ピット信号が形成された透明な基板上に、RAM信号の記録・再生用として光磁気記録膜を形成したものである。
1個のピックアップでROM信号(位相ピット信号)とRAM信号(光磁気信号)の検出およびRAM信号の位相ピット上への重畳記録が出来る。このことにより、従来のROMディスクやRAMディスクに比べて、記録密度が2倍、読み出しの転送速度が2倍になるという利点がある。
しかし、RAM信号の検出にあたっては、位相ピットからの強度変調信号がクロストークとなり、ROM信号に埋もれてしまいRAM信号の読出しが困難になるという不都合がある。この問題を解消するために、これまでいくつかの提案が示されている。
その一つとして第1の技術は、RAM信号をROM信号量で割算を行う方法が提案されている(特許文献1参照)。
また、第2の技術として位相ピットによる変調信号を検出光の光源駆動回路に負帰還し、位相ピットからの強度変調信号を抑える方法(レーザーフィードバック法)が提案されている(特許文献2、非特許文献1)。
さらに又、本発明者等は、ピット深さを浅くすることで、ROM信号とともに、レーザーフィードバック無しでもRAM信号が正確に読み出すことができる技術を先に提案している(特許文献3)。
一方、CD−ROMドライブの倍速競争に象徴されるように、ドライブの転送速度が増大しており、コンカレントROM−RAMを用いた装置においても同等の再生特性が要求されることは必然であると考えられる。
かかる要求に対し、上述した第1の技術あるいは、第2の技術は非常に有効な方法である。しかし、両者とも周波数依存性があり、高速転送化が進むと正確なRAM信号の検出が難しくなる。
特にレーザーフィードバックによる第2の技術による方法では、一巡回路となるため周波数特性が低下したところでフィードバックゲインを増大させると、回路の発振が生じ、RAM信号が全く検出出来なくなる。また、先に本発明者等が提案した方法においてピット深さを浅くした場合には、ROM信号振幅が小さくなり、通常のCD−ROM再生装置ではコンカレントROM−RAM記録媒体のROM部の信号が読み出すことができないことが想定される。
「コンカレントROM−RAM光ディスクに関する一実現方法」テレビジョン学会誌Vol.46 No.10,pp.1319−1324 特開平2−91841号公報 特開平1−166350号公報 PCT/JP03/00145

発明の概要
したがって、本発明の目的は、位相ピットの深さを浅くすることなく、高速転送時においても、RAM信号を正確に読み出すことができる光情報処理装置を提供することにある。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第1の側面は、トラック上にROM信号情報が位相ピットとして記録され、前記位相ピット上にRAM信号情報が光磁気記録されるコンカレントROM−RAMの記録媒体における情報の書込み、読出しを制御する光情報処理装置であって、記録媒体上の同一トラックに沿って間隔を有して第1及び第2の二つのビームスポットを形成する光学系と、前記第1のビームポット強度を、前記第2のビームスポットにより読み出される第2のROM信号で変調する回路部と、前記第1のビームポットにより読み出される第1のROM信号からRAM信号を検出する回路部を有することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第2の側面は、第1の側面において、前記光学系は、前記第1及び第2の二つのビームスポットのそれぞれを、対応する2つのレーザ光源からの光を独立の2つの対物レンズを通して形成し、それぞれ前記第1及び第2の二つのビームスポットに対するフォーカシング制御可能な第1及び第2の光学系を有することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第3の側面は、第1の側面において、前記光学系は、前記第1及び第2のビームポットのそれぞれを、対応する2つのレーザ光源からの光を共通の対物レンズを通し、且つ光軸を互いに異ならして、前記第1及び第2のビームポット間に間隔を有する様に形成することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第4の側面は、第2の側面において、前記第1及び第2の光学系を共通にトラック上に沿って並ぶように搭載したヘッドベースと、前記ヘッドベースをトラック方向と垂直な方向に移動制御するネジ機構を有していることを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第5の側面は、第2の側面において、さらに前記第1のROM信号及び第2のROM信号から、それぞれ第1のビームスポット位置アドレス及び第2のビームスポット位置アドレスを求める回路部と、前記第1及び第2のビームスポット位置アドレスの差分を検知する回路部と、前記アドレスの差分を検知する回路部の出力に基づき、前記第1の光学系、前記第2の光学系又は、前記第1の光学系及び前記第2の光学系を制御して前記第1及び第2のビームポットを同一のトラック上に位置するように制御する回路部を有することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第6の側面は、第1乃至3の側面のいずれかにおいて、前記第1のビームポット強度を前記第2のROM信号で変調する回路部は、前記第2のビームスポットが前記第1のビームスポットより先行する場合、前記第1のビームスポットと第2のビームスポットとの間隔に対応する遅延量を前記第2のビームスポットに与える遅延回路部と、前記第2のROM信号で変調する回路部は、さらに前記第2のビームスポットの極性を反転し、且つ利得が制御可能の増幅回路部を有することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第6の側面は、第6の側面において、増幅回路部の利得は、前記第1のROM信号の変動を極小とする値に設定されることを特徴とする光情報処理装置。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第8の側面は、第1乃至3の側面のいずれかにおいて、前記第1のビームスポットのデトラッキング量を走査し、位相ピットからRAM信号への偏光ノイズが最小となる位置に前記デトラッキング量を調整することを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第9の側面は、第1乃至3の側面のいずれかにおいて、前記記録媒体の前記光学系と反対側で前記第1及び第2のビームスポットに対向する位置に第1及び第2の磁気ヘッドを配置し、前記第2のビームスポットに対向する第2の磁気ヘッドに印加する磁界の方向を、前記第1のビームスポットに対向する第1の磁気ヘッドに印加する磁界の方向と反対の向きとし、前記第2のビームスポットに高パワーの光を照射しRAM情報の消去を行い、前記第1のビームスポットを形成する光の強度を変調させてRAM情報の記録を行うことを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第10の側面は、第1乃至3の側面のいずれかにおいて、前記第1及び第2のビームスポットは、互いに波長の異なる第1及び第2のレーザ光源からのレーザ光により形成されることを特徴とする。
上記の本発明の目的を解決する光情報処理装置の第11の側面は、第2の側面において、前記第1のビームスポットの形成、前記第1のROM信号及びRAM信号の検出をレーザ光源と受光素子を一体とした第1の光集積モジュール及び、前記第2のビームスポットの形成、前記第2のROM信号の検出をレーザ光源と受光素子を一体とした第2の光集積モジュールを用いることを特徴とする。
本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される実施の形態例の説明から更に明らかになる。

図1は、本発明の実施例に使用されるコンカレントROM−RAM記録媒体の記録領域の一部を拡大して示す概念図である。
図2は、本発明の実施例に使用したコンカレントROM−RAM記媒体の、図1において破線で示すトラックに垂直方向の断面形状を模式的に示すものである。
図3は、本発明の光情報処理装置の実施例構成を示すブロック図である。
図4は、図3中のメインコントローラ39の詳細構成例ブロック図である。
図5は、4分割フォトディテクター24の配置とビームスポット形状を示す図である。
図6は、2分割フォトディテクター27の配置図を示す。
図7は、第1の光学系および第2の光学系を用いてROM信号およびRAM信号の検出を行う本発明に従う方法の動作フローを示す図である。
図8は、第1の光学系により形成されるビームスポット37と第2の光学系により形成されるビームスポット38の配置を摸式的に示す図である。
図9は、ROM1信号の波形を示す図である。
図10は、図3の情報処理装置において、ビームスポット37と38を同一トラック上に集光させるための具体的な配置方法を実現する実施例を説明する図である。
図11は、本発明の第2の実施例における情報処理装置のブロック構成を示す図である。
図12、集積ヘッド54の実施例構成を概念的に示す図である。
図13は、集積ヘッド54のフォトディテクタの配置を示す図である。
図14は、集積ヘッド57の実施例構成を概念的に示す図である。
図15は、集積ヘッド57のフォトディテクタの配置を示す図である。

以下に、本発明に従う光情報処理装置の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例に使用されるコンカレントROM−RAM記録媒体であって、例えば、ディスク形状の記録媒体上にROM信号情報となる位相ピットと、RAM信号情報となるMO(光磁気記録)マークを形成した記録領域の一部を拡大して示す概念図である。
以下の本発明の実施例では、記録領域におけるROM信号情報となる位相ピット1の深さ2を約100nmとしている。この深さ2に対応する光学的溝深さは、波長λ=785nmの光源を使用した場合、λ/5に相当する。また、ピット幅3は0.5μmとし、トラックピッチ4は1.6μmとしている。
また、位相ピットの変調方式は、8ビットのデータを14ビットのランレングス符号に変換してマーク長を記録するEFM(Eight to Fourteen Modulation)変調とし、基準となるクロック長Tに対して、最短マーク値3Tの長さを0.83μmとした。
これらのピットに関するパラメータは、従来の再生速度1.2m/secのコンパクトディスクの規格値と同様である。なお、本発明にかかる光情報処理装置は、光ディスクに限定されるものではなく光カード、光テープ等の媒体においても同様に利用できるものである。
さらに、コンカレントROM−RAM記録媒体は、図1において、位相ピット1上にRAM信号情報となるMO(光磁気記録)マーク5が記録可能である。
図2は、本発明の実施例に使用したコンカレントROM−RAM記録媒体の、図1において破線で示すトラックに垂直方向の断面形状を模式的に示すものである。物理的凹凸により金属スタンパに形成されたROM情報は、射出成形法により光学的にほぼ透明な基板6に位相ピット7の集合として形成される。
基板6の上にスパッタリング法により、第1の誘電体層8/光磁気記録層9/第2の誘電体層10/反射層11が順次形成され、最後にスピンコート法により保護コート12が形成される。第1の誘電体層8および第2の誘電体層10は、光の多重反射条件による光磁気信号の性能指数の最適化および光磁気記録層の酸化や防錆効果のために設けている。
本実施例では、反応性スパッタリングによりSiNxを誘電体層8,10に用いている。光磁気記録層9は、キュリー温度が約200度のTbFeCoにより形成されている。反射層11は、Alを用いており、光磁気記録膜の保護と光磁気信号への記録時の光パワー感度調整の役目をしている。保護コート12は紫外線硬化型の樹脂をスピンコートによりほぼ均一にコートし紫外線により硬化させている。硬化後の樹脂の厚みは約7μmである。
図3は、本発明の光情報処理装置の実施例構成を示すブロック図である。また、図4は、図3中のメインコントローラ39の詳細構成例ブロック図である。
図3において、光ディスク19はその一部のみが模式的に示されている。図示省略されている、光ディスク19の内径部をチャッキングしスピンドルモータにより矢印回転方向36に回転する。
波長λ=785nmの半導体レーザ13より出射されたレーザ光は、焦点距離f=15mmのコリメータレンズ14により平行光となり、偏光ビームスプリッター15に入射する。入射したレーザ光の約30%は反射されて集光レンズ16によりフォトディテクター17上に集光される。
フォトディテクター17により半導体レーザ13の発光パワーをモニターして、対応する電気信号がフォトディテクター17から出力され、メインコントローラ39に入力される。
フォトディテクター17から出力される信号に対応して、メインコントローラ39のオートパワーコントロール(APC)回路100(図4参照)によりコントロール信号が生成され、LDドライバ42を通して、半導体レーザ13にフィードバックされる。これによりオートパワー制御が行われる。
一方、偏光ビームスプリッター15に入射する半導体レーザ13からの平行光のうち約70%は透過し、焦点距離f=3mm、開口数NA=0.55の対物レンズ18により光ディスク19上に集光され、ビームスポット37を形成する。
光ディスク19上でのビームスポット37の大きさは、トラック方向で約1.22μm、トラックに垂直方向で約1.34μm(自然対数の底をeとすると光強度分布1/eおいて)となる。
光ディスク19によりレーザ光が反射され、逆方向に対物レンズ18を通り、偏光ビームスプリッター15に再び入射する。そこで、約30%の光が反射され、偏光ビームスプリッター22に入射する。偏光ビームスプリッター22に入射した光のうち約50%の光はトロイダルレンズ23を通して4分割フォトディテクター24に集光される。
図5は、4分割フォトディテクター24の配置とビームスポット形状を示している。この4分割フォトディテクター24の出力は、メインコントローラ39において、対物レンズ18のフォーカシングを制御するためのコントロール信号生成のために用いられる。
すなわち、メインコントローラ39のフォーカシングエラー(FES:Focusing Error Signal)検知回路101により、対物レンズ18のフォーカシングエラー(FES:Focusing Error Signal)信号が、次のように生成される。
FES検知回路101により、非点収差法により4分割ディテクター24の各出力A,B,C,Dに対して
FES(Focusing Error Signal)=(A+C)−(B+D)
が得られる。
光ディスク19に対してレーザ光が対物レンズ18側(ニア側)に集光される場合には、4分割ディテクター24のうちの分割部24a、24c方向に広がるようなビームスポット48aのようになる。逆に対物レンズ18から離れる方向(ファー側)に集光される場合には、4分割ディテクター24のうちの分割部24b、24d方向に広がるようなビームスポット48bのようになる。ジャストフォーカス近傍では、ビームスポット48cのように真円に近い形状となる。
さらに、4分割フォトディテクター24の出力A,B,C,Dは、トラッキングエラー(TES:Tracking Error Signal)検知回路102に入力する。TES検知回路102によりトラッキングエラー(TES:Tracking Error Signal)信号として、プッシュプル法により、4分割ディテクター24の各出力A,B,C,Dに対して
TES=(A+B)−(C+D)
が得られる。
このようにしてFES信号が得られると、フォーカスON/OFF回路101aをONとして、アクチュエータ駆動回路44にフォーカシング補正制御信号を送る。アクチュエータ駆動回路44は、フォーカシング補正制御信号に対応して、フォーカスエラーを修復する方向にアクチュエータ20にフォーカシング駆動電流を流し、対物レンズ18の焦光位置のサーボ制御を行う。
一方、TES信号が得られると、トラックON/OFF回路102aをONとして、アクチュエータ駆動回路44にトラッキング補正制御信号を送る。アクチュエータ駆動回路44は、トラッキング補正制御信号に対応して、トラックエラーを修復する方向にアクチュエータ20にトラッキング駆動電流を流し、対物レンズ18のトラック方向位置におけるサーボ制御を行う。
アクチュエータ20に関して図3には詳細な機構を示していないが、実施例として、4本ワイヤー構造のアクチュエータを用いて構成される。
ROM信号は、ROM1検知回路103により4分割ディテクター24の各出力A,B,C,Dを次のように加算演算して求められる。
ROM=A+B+C+D
ここで、4分割フォトディテクター24により検出された出力に基づきROM1検知回路103により得られる上記ROM信号を以降の説明において、ROM1信号と表記する。
ROM1信号は、ROM復号器103aによりランレングス符号に対する復号処理が行われROMデータとしてデータ出力端子(DATA OUT)A3から出力される。
一方、偏光ビームスプリッター22に入射した反射レーザ光のうち、残りの約50%の光は反射され、ウォラストンプリズム25により偏光方向に応じて2つのビームに分離され、集光レンズ26により2分割フォトディテクター27上に集光される。
図6に、2分割フォトディテクター27の配置図を示す。2分割ディテクター27の2つの分割ディテクタ27a,27bの各出力A,Bは、メインコントローラ39のRAM検知回路104に入力される。RAM検知回路104において、RAM信号として光磁気(MO)信号が
RAM=A−B
により得られる。
RAM検知回路104により得られたRAM信号は、復号器104aにより復号され、RAMデータとしてデータ出力端子A3から出力される。
なお、上述したROM1信号に関しては、上述した方法以外に、2分割ディテクター27の2つの分割ディテクタ27a,27bの各出力A,Bを用いて、
ROM=A+B
により検出することも可能である。
上記のRAM検知回路104で検知されたRAM信号は、復号器104aにより復号化された後、エラー検出回路104bによりエラー検出が行われる。このエラー検出により検出されるエラーを修正するべく、トラック修正回路102bによりトラックON/OFF回路102aの出力を補正して、アクチュエータ駆動回路44に出力される。
上述した第1の光学系が本発明の対象とする光情報処理装置におけるROM信号検出系およびRAM信号検出系の基本的な構成例である。
これに対し、本発明の特徴は、上述した第1の光学系と同様構成の第2の光学系を更に追加して、第2のビームスポット38を形成する。これにより、これまで問題と考えていた位相ピットの深さを浅くする必要性をなくし、高速転送時においてもRAM信号を正確に読み出すことができるようにしたものである。
実施例として、光学系の小型化も考慮して、第2のビームスポット38を形成する第2の光学系は図3に示される構成としている。
図3において、波長650nmの半導体レーザ28から出射された光は、ビームスプリッター29に入射する。ビームスプリッター29に入射した光のうち約30%の光は、反射されてフォトディテクター30上に落射する。フォトディテクター30からの出力は、メインコントローラ39のAPC回路105に導かれ、APC回路105によりLDドライバー43を通して半導体レーザ28の駆動電流を制御する。これにより、レーザ28のレーザ光出力に対し、オートパワーコントロールが行われる。
一方、前記したビームスプリッター29に入射した光のうち約70%は、透過した後、対物レンズ31により光ディスク19上に第2のビームスポット38を形成する。対物レンズ31は、焦点距離f=3.5mmで開口数NA=0.50のものを使用している。
光ディスク19上でのビームスポット38の大きさは、トラック方向で約1.11μm、トラックに垂直方向で約1.22μmである。次いで、光ディスク19よりレーザ光が反射され、対物レンズ31を通して再びビームスプリッター29に入射し、次いで入射した光の約30%は反射される。反射された光はシリンドリカルレンズ34を通って4分割フォトディテクター35上に集光される。
4分割フォトディテクター35の配置は、同様に図5に示すようであり、前記したビームスポット37を形成する第1の光学系におけると同じ演算方法により、メインコントローラ39のFES検知回路106、TES検知回路107及びROM2検知回路108により4分割フォトディテクター35の出力に基づき、それぞれFES信号、TES信号、及びROM信号が得られる。ここで、かかる第2の光学系で検出したROM信号は以下ROM2信号と表記する。
得られたFES信号に基づきフォーカスON/OFF回路106aをON状態とし、アクチュエータ駆動回路45によりアクチュエータ32にフォーカシング駆動のための電流を流し、同時にTES信号に基づきトラックON/OFF回路107aをON状態とし、トラックジャンプ回路107bを通してアクチュエータ駆動回路45によりアクチュエータ32にトラッキング駆動のための電流を流し、フォーカシング及びトラッキングサーボ制御が行われる。
第2の光学系では、部品点数を減らすために第1の光学系にあるコリメータレンズ14およびオートパワーコントロールのための集光レンズ16に相当するレンズを省略している。
次に、以下に前記した第1の光学系および第2の光学系を用いてROM信号およびRAM信号の検出を行う本発明に従う方法を図7の動作フローを参照して詳しく説明する。
図8に第1の光学系により形成されるビームスポット37と第2の光学系により形成されるビームスポット38の配置を摸式的に示す。光ディスクの移動方向36に対して同一のトラック上で、ビームスポット38がビームスポット37に対して先行するように配置される。
図7において、第1の半導体レーザ13が発光する(ステップS1)とビームスポット37を形成するようにフォーカシングON/OFF回路101aをONとし(ステップS2)、トラッキングON/OFF回路102aをONとする(ステップS3)。
これにより、ROM1検知回路103によりROM1信号が読み込まれる(ステップS4)。ROM1信号は、次いで、復号器103aにより復号処理され、復号出力からアドレス検出回路103bによりビームスポット37の位置しているトラック番号n1が検出される(ステップS5)。
同様に、第2の半導体レーザ28が発光する(ステップS6)とビームスポット38を形成するようにフォーカシングON/OFF回路106aをON とし(ステップS7)、トラッキングON/OFF回路107aをONとする(ステップS8)。
これにより、ROM2検知回路108によりROM2信号が読み込まれる(ステップS9)。ROM2信号は、次いで、復号器108aにより復号処理され、復号出力からアドレス検出回路108bによりビームスポット38の位置しているトラック番号n2が検出される。
ビームスポット37と、ビームスポット38の位置するトラック番号n1,n2が各々アドレス検出回路103b、108bで検出されると、更に比較回路109で、これらのトラック番号が比較される(ステップS11)。
この比較において差があると(ステップS11、NO)、トラック番号の差(n1−n2)を検出し、ビームスポット37に対してそのトラック差分(n1−n2)のトラックジャンプを行う制御を行う(ステップS12)。すなわち、比較回路109のトラック番号の差(n1−n2)に相当する出力に基づき、トラックジャンプ回路102cに補正信号を送り、アクチュエータ駆動回路44によりアクチュエータ20に補正信号相当分の電流を流し、トラック番号の差分(n1−n2)のトラックジャンプを行わす。これにより、ビームスポット37と38を同一トラック上に位置させることが可能である。
ここで、本発明の実施例では、図4のメインコントローラ39でビームスポット37に対し、トラックジャンプを行わせているが、ビームスポット38或いはビームスポット37および38の両方がそれぞれトラックジャンプを行うように構成制御することも可能である。あるいは、後に説明するように、第1の光学系と第2の光学系をヘッドベース上で物理的に一体にすることにより、容易にビームスポット37および38を同一トラック上に位置づけることが可能である。最終的にビームスポット37および38を所望の同一トラックへ移動できれば良い。
一方、ステップS11で同一トラックであることが確認できる(ステップS11、Yes)と、4分割フォトディテクター35の出力からメインコントローラ39のROM2検知回路108で検出したROM2信号をもとに、APC回路100を通してLDドライバー42へ指示を送り、半導体レーザ13の光出力を変調させる。
前記光出力の変調にあたっては、4分割フォトディテクター24から検出したROM2信号の振幅が所定値K1、例えばゼロに近づくように遅延量回路40の遅延量及び、増幅回路41の増幅率を、エラー検出回路103cの出力に基づき調整する。
光ディスク19はビームスポット位置の線速度がほぼ4.8m/secとなるように制御されており、ビームスポット37と38の間隔は、約25mmになるように配置されている。これにより光ディスク19のピット信号がビームスポット38位置よりビームスポット37位置に達するまでの時間は、約5.2msecである。
メインコントローラ39のエラー検出回路103cからの指示により、遅延回路40の遅延量を約5.2msecに設定する(ステップS15)。さらに、半導体レーザ13の光出力を変調する際に、ROM2信号用の半導体レーザ28に対しての極性と反転するように増幅回路41により利得調整させる(ステップS16)。
図9は、ROM1信号の波形を示す図である。図9において、ROM2信号をもとにした半導体レーザ13の光出力の変調がない場合、ROM1信号は49aのような波形となる。
ROM1信号に対し、遅延量回路40による遅延量の調節によって、ROM1信号とROM2信号の位相がほぼ一致すると、ROM2信号用の半導体レーザ28に対しての極性と反転となるようにLDドライバ42を変調しているので、ROM1信号は、49bのように振幅が減少する。
さらに、増幅回路41のゲインを調整すると、遅延量とゲインの最適化が行われ、ROM1信号波形は49cに示すようにほぼゼロとなる。遅延量回路41による最適な遅延量からのズレが大きい場合や、増幅回路41におけるゲインが高すぎて発振した場合などには、ROM1信号波形は、49dに示すようにノイズの大きな信号となってしまう。
先に説明した従来のレーザフィードバック法を用いた場合には、1個の光ピックアップでレーザダイオードへの1巡回路で負帰還を行うために、転送速度を上げていくと遅延量が大きくなりROM1信号49dのような波形になってしまう。
これに対し、本発明によれば先行する第2光学系のビームスポット38の位置で検出したROM2信号を、後発のビームスポット37を形成する第1の光学糸へ変調信号として送るため、ビームスポット37と38の間隔分の遅延量は容易に調整可能となる。
前記した様にROM1信号をほぼゼロにすることで、2分割フォトディテクター27により検出されたRAM信号は、位相ピット信号の強度変調の影響を受けることなく、読み出しが可能となる。
しかしながら、テレビジョン学会誌Vol.46,No.10,pp.1319−1324に開示されているように、RAM信号には、位相ピットによる変調ノイズの他に偏光ノイズが問題となる。
偏光ノイズとは、位相ピットの湾曲部(例えば、図1に示す位相ピット1の縁端部1aである)による偏光面の回転や複屈折に起因するものである。かかる位相ピットの湾曲部1aによる偏光面の回転は、ピットの非対称性やデトラックに起因する。
そこで、図7のフローにおいて、更にエラー検出回路104bでRAM1信号のエラー率を検出し(ステップS17)、エラー率が所定閾値K2より小さいとRAM再生は終了し(ステップS19)、大きい場合(ステップS17、No)、デトラック回路102bにより光ビームのスポットを最適なトラック位置に調整する(ステップS18)。
さらに、RAM信号の記録にあたっては、図3の光ディスク19を挿んでそれぞれ対物レンズ18、31と対向して磁気ヘッド21と33を配置している。まず、ビームスポット37と38を同一トラック上に配置し、ビームスポット38に約8mWの高いパワーの光を照射しながら、磁気ヘッド33に一定量の電流を流し、RAM情報の消去をする。
次いで、磁気ヘッド21には、磁気ヘッド33と反対の磁界が光ディスク19に印加できるように一定の電流を流しながら、半導体レーザ14に変調パルス信号をLDドライバー42より注入し、RAM情報の記録を行う。
RAM情報は、メインコントローラ39のデータ入力端子A2から入力されるデータを符号器110によりランレングス符号化して、磁気ヘッドドライバー46に電流を供給する。
本発明の実施例構成では、光変調記録にもかかわらず光ディスク19を1回転させるだけで、情報の記録が可能となる。本実施例のバリエーションとしては、消去と記録の2回のステップが必要となるが、ビームスポット37および38を互いに異なるトラック上に配置して、それぞれのトラックに記録することも可能である。
上述した本発明の第1の実施例によりROM信号とおなじEFM変調方式およびマーク長でRAM情報を記録しジッター測定を行ったところ、クロック対データ換算で、約7%のRAMジッター値が得られた。
また、ROM2信号より検出したROMジッターは約4%であり、実用上問題のない特性が得られた。
ここで、図10は、図3の情報処理装置において、ビームスポット37と38を同一トラック上に集光させるための具体的な配置方法を実現する実施例を説明する図である。
まず、図3の集光レンズ18、31を有するそれぞれの光学系は、ヘッドベースA5上に配置されている。ヘッドベースA5は、ガイドレールA8とボールネジA7により、スピンドルモータ駆動乖離A4により軸A9を中心に回転される光ディスク19の半径方向に移動可能である。具体的には、メインコントローラ39からの司令によりヘッドベース移動回路A1よりモータA6が駆動されて、所望の半径位置へ移動できる。
対物レンズ18および31は、光ディスク19の回転中心A9からほぼ等しい半径位置に配置される。このような配置においては、対物レンズ18と31により光ディスク19上にそれぞれ形成されるビームスポット37と38において、後に説明するレーザーフィードバックのための遅延量は、2つのビームスポット37と38を通る円弧の長さによるため、アクセスする半径位置により変化してしまう恐れがある。
この半径位置による遅延量の変化は、ROM1信号或いはROM2信号から検出されたアドレス情報により、物理的トラック位置を割り出し、アクセス時に遅延回路40を所定の値にシフトさせることにより解決できる。
また、前記物理的トラック位置に合わせて、スピンドルモータ駆動回路A4を調整し、スピンドルモータA9の回転数を前記半径位置により変えることにより解決できる。
次に、図11に本発明の第2の実施例における情報処理装置のブロック構成を示す。図3で示した第1の実施例の情報処理装置の構成に対して図11の実施例の特徴は、1個の対物レンズ74を用いて2つのビームスポット37、38を形成している。
集積ヘッド54、57は、先に本発明者等により発明した光学ヘッドの構造(特開2001−34999号公報、特開2001−236672号参照)を有するものが使用可能である。また、メインコントローラ39は、図4の構成と同様である。
図12、図13に集積ヘッド54の実施例構成を概念的に示す。集積ヘッド54は、波長λ=650nmの半導体レーザ60を光源としている。一方集積ヘッド57は図14、図15に示す構成からなり、波長λ=785nmの半導体レーザ70を用いている。
集積ヘッド54より出射された光は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー55により反射され、コリメータレンズ56により平行光となり、ダイクロックミラー53に入射する。前記入射した光は、ほぼ100%透過し対物レンズ74により光ディスク19上にビームスポット38として集光される。
光ディスク19により反射された光は、対物レンズ74を通して、さらにダイクロックミラー53を透過後、コリメータレンズ56を通り、MEMSミラー55で反射された後に、再び集積ヘッド54に戻る。MEMSミラーの代わりに、いわゆるガルバノミラーの使用も可能である。ただし装置の小型化のためには、MEMSが有効である。
一方、集積ヘッド57より出射された光は、コリメータレンズ58により平行光となり、ダイクロックミラー53に入射する。前記入射した光は、ほぼ100%反射され対物レンズ74により光ディスク19上にビームスポット37として集光される。
光ディスク19により反射された光は、対物レンズ74を通して更に、ダイクロックミラー53で反射後、コリメータレンズ58を通り、集積ヘッド57に戻る。
ビームスポット37と38の調整にあたっては、対物レンズ位置オートコリメータでみた光軸が、約0.3度ずれるように調整している。対物レンズ74の焦点距離がf=3mmであるため、光ディスク19上でのビームスポット37と38の間隔は約16μmとなる。
図11に示した構成では、対物レンズ74が1つであるため、ビームスポット37と38のフォーカシングとトラッキングをそれぞれ別個に制御することができない。
そこで、ビームスポット37に関しては、集積ヘッド57から検出されるFES信号およびTES信号よりアクチュエータ75をアクチュエータ駆動回路45により制御する。
ビームスポット38に関しては、集積ヘッド54から検出されるTES信号よりMEMSミラー55をアクチュエータ駆動回路51より制御を行い、フォーカスに関しては、光学系の初期調整時に集積ヘッド54のTES信号振幅が最大となるようにコリメータレンズ56を調整し、以後は、集積ヘッド57のフォーカシングに依存させる。
以下集積ヘッド54の構成について説明する。図12,13において、分割フォトディテクター62a〜62iが配置された面上にヒートシンク59および半導体レーザ60が半田付けされている。半導体レーザ60から出射された光は、反射ミラー61で反射される。反射ミラー61に当たった光のうち約5%の光は、前記ミラー61の面で屈折して分割フォトディテクター62iに落射する。このフォトディテクター62iからの出力信号により半導体レーザの光出力を調整するオートパワーコントロールを行う。
反射ミラー61で反射された約95%の光量の光は、ホログラムパターンの形成された基板63を通って出射される。さらに、光ディスク19により光が反射され、最終的に戻ってきた光は、再び基板63に到達し、ホログラムパターン64aおよび64bにより回折光が発生し、それぞれフォトディテクター62aおよび62b、62cおよび62dのそれぞれの分割線上に落射する。
一方ホログラムパターン65aおよび65bで回折された光は、それぞれ62gおよび62h、62eおよび62fに落射する。図13に示したフォトディテクターの配置図において、フォーカシングエラー(FES)信号は、ダブルナイフエッジ法を用いてフォトディテクター62a〜62dの出力A,B,C,Dから
FES=(A+C)−(B+D)
により検出される。
トラッキングエラー信号は、プッシュプル法を用いてフォトディテクター62e〜62hの出力E,F,G,Hから
TES=(E+F)−(F+G)
により検出される。
ROM信号はフォトディテクター62a〜62hの各出力A,B,C,D,E,F,G,Hに対して
ROM=A+B+C+D+E+F+G+H
により検出される。
前記したROM信号が図3に示した情報処理装置でのROM2信号にあたる。本実施例では、前記したTESとROM信号のみを使用している。なお、ホログラムのパターン64a、64b、65a、65bの±1次光の回折効率は約18%である。
次に集積ヘッド57の構成について図14および15を用いて説明する。ホログラムを用いたFES、TESの検知方法およびオートパワーコントロールの方法に関しては集積ヘッド54と全く同様である。
図14に示すように、ホログラムパターンの形成された基板73の上に、偏光ビームスプリッター66が配置されている。基板73を通過した光のうち約70が偏光ビームスプリッター66を透過する。
光ディスク19により反射され最終的に戻ってきた光は、偏光ビームスプリッター66に入射し、約70%が透過しホログラムパターン78によりサーボ信号が集積ヘッド54と同様に
FES=(A+C)−(B+D)
TES=(E+F)−(F+G)
と検出される。
偏光ビームスプリッター66に入射した光のうち約30%は反射されウォラストンプリズム67によって、偏光方向に応じて2つのビームに分離され、フォトディテクター68iおよび68k上に落射する。
ROM信号は、図3に示した情報処理装置1のROM1信号に対応し、フォトディテクターの各出力A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,Kに対して
ROM=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J+K
により検出される。
一方RAM信号はフォトディテクター68j、68kの各出力J,Kに対して
RAM=J−K
により検出される。
RAM情報の検出にあたっては、図3に示した情報処理装置1では遅延量が5.2msecと長いところで、ピット信号のオーダーであるnsecレベルで調整が必要となるのに対して、図11に示した第2の実施例の情報処理装置では、ビームスポット37と38の間隔が16μmで、線速度4.8m/secで光ディスク19を回転させた時の遅延量が約3μsecと短いため、遅延回路の設計が容易となる。
さらに、集積ヘッド54および57およびMEMSミラー55を用いていることおよび対物レンズを1個にしていることで、光学ヘッドの大きさ、重量を飛躍的に小さくできる。
RAM情報の記録にあたっては、スライダーを有する浮上タイプの磁気ヘッド79を光ディスク19を挿んで対物レンズ74と対向した位置に配置した。磁気ヘッド38の位置は、ビームスポット37で記録した時に特性が良くなる位置に設定した。RAM情報の記録にあっては、集積ヘッド57より光りディスク19上で約7mWになる高パワーの光を照射しながら、磁気ヘッドドライバー80により変調磁界を印加して情報の記録を行った。
上述した図11の第2の実施例構成において、ROM情報と同じEFM変調方式およびマーク長でRAM情報を記録しジッター測定を行ったところ、クロック対データ換算で、約7%のRAMジッター値が得られた。また、ROM2より検出したROMジッターは約4%であり、実用上問題の無い特性が得られた。
本発明に従うかかる光情報処理装置を用いることで、位相ピットの深さを浅くせずに、高速転送時においても、RAM信号を正確に読み出すことができる。また、ROM−RAMディスクのROM部の信号に関しては、位相ピット深さが従来ROM信号の深さに設定でき、ROM信号の変調度を大きくできるため、従来のROM検出装置においても読み出しが可能である。さらに、検出用光のビームスポットが複数個(n個)あることからROM信号の読み出しがn倍速以上になる上にRAM信号の読み出しおよび書き込みが可能となる。また、集積ヘッドモジュールの使用、MEMSミラーの使用により装置の小型化が図れる。

上記特徴を有する本発明により、位相ピットの深さを浅くすることなく、高速転送時においても、RAM信号を正確に読み出すことができる光情報処理装置を提供可能である。また、ROM−RAMディスクのROM部の信号に関しては、位相ピット深さが従来ROM信号の深さに設定でき、ROM信号の変調度を大きくできるため、従来のROM検出装置においても読み出しが可能である。
さらに、本発明原理を応用して検出用光のビームスポットを複数個(n個)設けることによりROM信号の読み出しをn倍速以上とし、RAM信号の読み出し及び書き込みを可能とする用い方が可能である。また、集積ヘッドモジュールの使用により、MEMSミラーの使用により装置の小型化が図れる。

Claims (10)

  1. トラック上にROM信号情報が位相ピットとして記録され、前記位相ピット上にRAM信号情報が光磁気記録されるコンカレントROM−RAMの記録媒体における情報の書込み、読出しを制御する光情報処理装置であって、
    記録媒体上の同一トラックに沿って間隔を有して第1及び第2の二つのビームスポットを形成する光学系と、
    前記第1のビームポット強度を、前記第1のビームスポットより先行する前記第2のビームスポットにより読み出される第2のROM信号で変調する回路部を備え、
    前記第1のビームポット強度を前記第2のROM信号で変調する回路部は、
    前記第1のビームスポットと第2のビームスポットとの間隔に対応する遅延量を前記第2のビームスポットに与える遅延回路部と、
    さらに前記第2のビームスポットの極性を反転し、且つ利得が制御可能の増幅回路部を、
    有することを特徴とする光情報処理装置。
  2. 請求項1において、
    前記光学系は、前記第1及び第2の二つのビームスポットのそれぞれを、対応する2つのレーザ光源からの光を独立の2つの対物レンズを通して形成し、それぞれ前記第1及び第2の二つのビームスポットに対するフォーカシング制御可能な第1及び第2の光学系を有する
    ことを特徴とする光情報処理装置。
  3. 請求項1において、
    前記光学系は、前記第1及び第2のビームポットのそれぞれを、対応する2つのレーザ光源からの光を共通の対物レンズを通し、且つ光軸を互いに異ならして、前記第1及び第2のビームポット間に間隔を有する様に形成することを特徴とする光情報処理装置。
  4. 請求項2において、
    前記第1及び第2の光学系を共通にトラック上に沿って並ぶように搭載したヘッドベースと、
    前記ヘッドベースをトラック方向と垂直な方向に移動制御するネジ機構を有していることを特徴とする光情報処理装置。
  5. 請求項2において、
    さらに前記第1のROM信号及び第2のROM信号から、それぞれ第1のビームスポット位置アドレス及び第2のビームスポット位置アドレスを求める回路部と、
    前記第1及び第2のビームスポット位置アドレスの差分を検知する回路部と、
    前記アドレスの差分を検知する回路部の出力に基づき、前記第1の光学系、前記第2の光学系又は、前記第1の光学系及び前記第2の光学系を制御して前記第1及び第2のビームポットを同一のトラック上に位置するように制御する回路部を
    有することを特徴とする光情報処理装置。
  6. 請求項1において、
    増幅回路部の利得は、前記第1のROM信号の変動を極小とする値に設定されることを特徴とする光情報処理装置。
  7. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記第1のビームスポットのデトラッキング量を走査し、位相ピットからRAM信号への偏光ノイズが最小となる位置に前記デトラッキング量を調整することを特徴とする光情報処理装置。
  8. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記記録媒体の前記光学系と反対側で前記第1及び第2のビームスポットに対向する位置に第1及び第2の磁気ヘッドを配置し、
    前記第2のビームスポットに対向する第2の磁気ヘッドに印加する磁界の方向を、前記第1のビームスポットに対向する第1の磁気ヘッドに印加する磁界の方向と反対の向きとし、前記第2のビームスポットに高パワーの光を照射しRAM情報の消去を行い、前記第1のビームスポットを形成する光の強度を変調させてRAM情報の記録を行うことを特徴とする光情報処理装置。
  9. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記第1及び第2のビームスポットは、互いに波長の異なる第1及び第2のレーザ光源からのレーザ光により形成されることを特徴とする光情報処理装置。
  10. 請求項2において、
    前記第1のビームスポットの形成、前記第1のROM信号及びRAM信号の検出をレーザ光源と受光素子を一体とした第1の光集積モジュール及び、前記第2のビームスポットの形成、前記第2のROM信号の検出をレーザ光源と受光素子を一体とした第2の光集積モジュールを用いることを特徴とする光情報処理装置。
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