JP4351350B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用光ディスク又は再生用光ディスクに使用可能であり、光量変動の発生を抑える新しい方式の情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスクの記録又は再生では光の利用効率を上げるため、放射光源と光ビーム収束手段との間で往路の光ビームと復路の光ビームとに光の偏光を利用して分離する光ビーム偏光分岐手段を使用する方法がよく用いられる。
【０００３】
以下従来よく用いられる代表的な例を図６を使って説明する。
【０００４】
放射光源６０１を出射した光ビーム６０２は偏光分岐手段６０３、四分の一波長板６０４を透過する。偏光分岐手段６０３は直線偏光（Ｐ偏光）のみを透過させる。四分の一波長板６０４を透過する光ビームは円偏光となり、光ビーム収束手段６０５に入射する。光ビーム収束手段６０５で収束された光ビームは記録情報担体６０６に入射する。記録情報担体６０６で反射した光ビームは再び光ビーム収束手段６０５を透過して、四分の一波長板６０４に入射する。四分の一波長板６０４で入射光と直交する直線偏光（Ｓ偏光）となった光ビームは偏光分岐手段６０３で反射され検出用のホログラム６０７で透過光と一部回折光となりサーボ信号や情報信号を再生するための光検出器６０８に入射する。ここで検出用のホログラム６０７と光検出器６０８の効果については本発明とは直接関係がないので説明を省略する。
【０００５】
この光学系では偏光を利用しているため偏光を乱す光学素子があると、光ビームの偏光状態が乱れ、結果的に光検出器６０８に戻る光ビームの光量が少なくなることがある。例えば、光ディスクなどの記録情報担体ではプラスチック材料で作られており、成型時の残留応力や温度変化などの後から受けるストレスによってプラスチックの分子構造が変化し、複屈折が大きくなる場合がある。記録情報担体６０６に複屈折があると上述のように偏光状態が乱れ円偏光が楕円偏光になり極端な場合には直線偏光になることや、逆回転の円偏光となることがある。このような場合、情報担体から反射され、四分の一波長板６０４を透過した光ビームは最悪の場合には入射ビームと同じ偏光（Ｐ偏光）となる場合があり、この場合には、偏光分岐手段６０３はＰ偏光のみを透過させるため、偏光分岐手段６０３では反射されず光検出器６０８に全く光が入射されない。通常、光検出器６０８への光ビームの入射光量が低下すると回路的に補正する自動ゲイン制御（ＡＧＣ）回路が働くように設計されているがあまりに光量が少ないと当然動作しない。
【０００６】
このように複屈折の大きな光ディスクを再生するとき、偏光を利用して往路ビームと復路ビームとを分離する場合に問題となるのが受光光量の大幅な低下である。従って、従来の検出方式は、上述のような偏光の乱れによる受光光量変動が発生してサーボ信号や情報信号の検出に大きな影響を与えるという問題点を有する方式であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複屈折の大きな記録用光ディスク又は再生用光ディスクを記録又は再生するとき、偏光を利用して往路ビームと復路ビームとを分離する場合に問題となる受光光量の大幅な低下を防ぎ、記録用光ディスク又は再生用光ディスクに使用可能な高効率の装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の情報記録再生装置は、放射光源と、前記放射光源から出射する光ビームを受け略平行光とするコリメート手段と、前記略平行光を受け情報担体上に集光する光ビーム収束手段と、前記放射光源と前記コリメート手段との間にあって光ビームを偏光により分岐する光ビーム偏光分岐手段と、前記コリメート手段と前記光ビーム収束手段との間にある可変波長板と、前記光ビーム偏光分岐手段で分岐された光ビームを受け入射光量に応じた電流を出力する光検出器と、前記光検出器の出力が所定の値ｎ１より小さいかを判別する出力レベル判別手段と、前記出力レベル判別手段に用いる前記光検出器の出力値を学習によって予め決める手段とからなり、前記所定の値ｎ１は、学習によって予め決めた前記光検出器の出力値の４５％の値であり、前記出力レベル判別手段の判別に応じて前記可変波長板の位相差を、使用波長の略（整数）倍の位相差と、使用波長の略（整数±四分の一波長）倍の位相差の２値で切り替えることを特徴とする。
【００１５】
この装置によれば、複屈折の多い光ディスクなどの再生の時検出信号が大きく低下する場合に可変波長板の位相差を変えることができる。更に、コリメート手段を用いることで可変波長板を透過する光ビームを略平行光にすることができるため、可変波長板の角度依存性が軽減できる利点がある。尚、放射光源としてはレーザ、ＬＥＤ、高輝度アーク等が挙げられ、情報担体としては光ディスク、光テープ、光メモリー担体等が挙げられる。
【００１９】
本発明の情報記録再生装置において、可変波長板の位相差は使用波長の略（整数）倍の位相差と使用波長の略（整数±四分の一波長）倍との位相差との間で切り替えられる。可変波長板の位相差を使用波長の略（整数）倍の位相差とすると、実質上波長板のない状態と同等であり、入射光の偏光がそのまま保たれて情報担体に入射させることができる。一方、可変波長板の位相差を使用波長の略（整数±四分の一波長）倍の位相差とすると四分の一波長板となり光ビーム収束手段を出射する光ビームは円偏光となる。
【００２０】
本発明においては、上記したように、光検出器の受光光量の大きな変動を抑えるために新しい偏光切り替えの手段を四分の一波長板の代わりに設ける。光検出器が受光する光量が少ないときに偏光を切り替えることで、情報担体から戻る光ビームの偏光状態を切り替え光検出器の受光する光量を増やす。本発明において、偏光切り替え手段としての可変波長板は例えば液晶、電気光学効果を示す結晶、電歪素子、偏光板（ポラロイド偏光素子）、光弾性素子、プラスチック板等偏光状態を切り替えることのできるものであれば使用可能であり、特に限定されない。光検出器の受光光量が低下した時に光量が増えるようにこれらの素子を電気的、機械的に切り替えてやればサーボ動作や情報再生の動作が不安定となることが避けられる。その結果、安定でかつＳ／Ｎの良好な再生信号を得ることができる情報記録再生装置を実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの図面によって限定されるものではなく色々なバリエーションが想定できる。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１を用いて説明する。放射光源１０１を出射した光ビーム１０２は光ビーム分岐手段１０３、可変波長板１０４、光ビーム収束手段（対物レンズ）１０５を透過し、記録情報担体１０６に入射する。記録情報担体１０６で反射した光ビームは、再び光ビーム収束手段１０５、可変波長板１０４を透過し分岐手段１０３で反射され検出用のホログラム１０７で透過光と一部回折光となり、サーボ信号や情報信号を再生するための光検出器１０８に入射する。ここで検出用のホログラム１０７と光検出器１０８の効果については本発明とは直接関係がないので説明を省略する。
【００２３】
半導体レーザを用いる光学系では出射光は一定方向の偏光となっているため光路途中に偏光を乱す光学素子があると、光ビームの偏光状態が乱れ、結果的に光検出器１０８に戻る光ビームの偏光状態が崩れてしまうことがある。例えば、光ディスクなどの記録情報担体ではプラスチック材料で作られており、成型時の残留応力や温度変化などの後から受けるストレスによってプラスチックの分子構造が変化し、複屈折が大きくなる場合がある。記録情報担体１０６に複屈折があると上述のように偏光状態が乱れ円偏光が楕円偏光になり極端な場合には直線偏光になることや、逆回転の円偏光となることがある。このような場合情報担体から反射された光ビームは入射光と同じ偏光となる場合もある。このような場合にホログラム１０７が偏光性のホログラムであると初期の状態から偏光がずれるために回折光が発生しない場合があり得る。その結果光検出器１０８の光量が少なくなり再生信号の劣化や最悪の場合には信号検出そのものができなくなるおそれがある。例えば光磁気信号を検出するためには直交方向の偏光を検出してその差信号から光磁気信号を得る。かかる場合には基板や光学系に偏光を乱す要因があると信号のジッター劣化を招く。
【００２４】
本発明では、偏光の乱れを補正するために可変波長板１０４を使用する。可変波長板１０４としては結晶、プラスチック、液晶等を用いることができる。ここでは一例として液晶を用いる場合について述べる。液晶は二枚の透明電極の間に封入され二枚の電極に電圧を印加することで屈折率を変化させる。この時に液晶の配向方向を選ぶことで屈折率が方向により変わるいわゆる１軸結晶と同等な異方性を発生させる。この異方性の量を選び、それに応じた印加電圧を選ぶことにより任意の波長板とすることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図２を用いて説明する。構成は本発明の実施の形態１とほぼ同じであるが、放射光源１０１と可変波長板１０４の間にコリメートレンズ１１０が挿入される点が異なる。放射光源１０１を出射する光ビーム１０２はこのコリメートレンズ１１０で略平行光にされる。この結果、可変波長板１０４に入射する光ビームの入射角はほぼ一定となり、可変波長板１０４の角度依存性等が緩和されるため特性が向上する。
【００２６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図３を用いて説明する。放射光源１０１を出射した光ビーム１０２は光ビーム偏光分岐手段１１１、コリメートレンズ１１０、可変波長板１０４、光ビーム収束手段１０５を透過し、記録情報担体１０６に入射する。記録情報担体１０６で反射した光ビームは、再び光ビーム収束手段１０５、可変波長板１０４を透過し光ビーム偏光分岐手段１１１で回折され、サーボ信号や情報信号を再生するための光検出器１１２及び１１３に入射する。光ビーム偏光分岐手段１１１の具体的な例として、ここでは検出用の偏光ホログラムが例示できる。偏光ホログラムと光検出器１１２及び１１３の効果については本発明とは直接関係がないので説明を省略する。半導体レーザを用いる光学系では出射光は一定方向の偏光となっているため出射光が偏光分岐手段１１１を透過するように偏光分岐手段１１１を配置してある。
【００２７】
光路途中に偏光を乱す光学素子があると、光ビームの偏光状態が乱れ、結果的に光検出器１１２及び１１３に戻る光ビームの光量が低下する。記録情報担体１０６に複屈折があると上述のように偏光状態が乱れ円偏光が楕円偏光になり極端な場合には直線偏光になることや、逆回転の円偏光となることがある。このような場合情報担体から反射された光ビームは入射光と同じ偏光となる場合もあり、その場合は光検出器１１２及び１１３に入射する回折光が零となる。その結果光検出器１１２，１１３の光量が少なく又は全くなくなり再生信号の劣化や最悪の場合には信号検出そのものができなくなるおそれがある。即ち基板や光学系に偏光を乱す要因があると信号のジッター劣化を招く。
【００２８】
本発明の実施の形態３では、偏光の乱れを補正するために可変波長板１０４を使用する。可変波長板１０４としては結晶、プラスチック、液晶等を用いることができる。ここでは実施の形態１と同じ液晶を用いる場合について述べる。液晶は二枚の透明電極の間に封入され二枚の電極に電圧を印加することで屈折率を変化させる。この時に液晶の配向方向を選ぶことで屈折率が方向により変わるいわゆる１軸結晶と同等な異方性を発生させる。この異方性の量を選び、それに応じた印加電圧を選ぶことにより任意の波長板とすることができる。
【００２９】
本発明の実施の形態３では、光検出器１１２及び１１３に入射する光量を光量検出器１１４が検出して、比較器１１５が予定の光量より低下したとき可変波長板１０４の位相差を切り替える信号を出して可変波長板１０４の位相差が切り替わる。通常偏光光学系の効率を最もよくするには従来例で述べたように、四分の一波長板が使用される。ところが光ディスクなどのプラスチック基板を使用した情報担体では複屈折が大きくでるものがあり、出射した光ビームと同じ偏光状態の円偏光が戻る場合がある。この場合には、偏光分岐手段１１１で回折する光ビームは零となる。本実施の形態では、予め光量検出器１１４から出力される電流レベルが予定した出力レベルの約半分のレベルより大きいか小さいかを比較器１１５が判別し、約半分の光量より小さい場合には可変波長板１０４の位相差を変え位相差零とする。こうすることで可変波長板１０４は零波長板即ちただのガラス板と等価な等方性の素子となるため、ディスクから反射してくる光ビームは円偏光となり結果として光量を上げることができる。即ち複屈折のない状態で光検出器１１２，１１３が受光する量を１と規格化したときに、複屈折により低下した光検出器１１２，１１３の受光量をａ％とすると、可変波長板１０４を四分の一波長板から零波長板に切り替えたときに得られる光量は（１００−ａ）％となる。ａ％の値が５０％以下の時には、ａ％＜（１００−ａ）％となるために零波長板の状態で受光する方が有利となる。
【００３０】
このように光検出器の受光レベルにより可変波長板の位相を変えることでＳ／Ｎの高い信号を受光することができるようになる。本発明の特徴は、この可変波長板で複屈折の量に応じてアナログ的に光量の回復を図ることができるだけではなく、上述の例のように光検出器から出力される電流レベルが光ディスクのシステム立ち上げ時に学習などの方法で予め決めた値に対して大きいか小さいかを判断してデジタル的に可変波長板を切り替え光量回復を図ることができる点にある。代表的な判断基準としては本実施の形態３の中で述べた予め学習した値の５０％が一例である。しかし、この時にこの５０％の値で回路をスイチングして可変波長板を切り替えると光量が５０％辺りを行き来する際に切り替えがハンチングするおそれがある。この場合には適度のヒステリシスを持たすことが必要になる。即ち一例でいうと、四分の一波長板から零波長板への切り替えは光検出器の受光光量が４５％以下となったときに切り替えるようにするとハンチングを防ぐことができる。このヒステリシスの値は光ディスクをコントロールするシステムに最適な値を選ぶことで安定でかつＳ／Ｎの良好な再生信号を得ることができる。
【００３１】
実施の形態３は無限系で示されているが、放射光源から出射する光ビームを受け略平行光とするコリメートレンズ１１０を用いない場合も当然考えられる。
【００３２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図４に示す。本実施の形態では光ビーム偏光分岐手段４０７と可変波長板１０４と光ビーム収束手段１０５とを結合手段４０８（例えば筒状物）を用いて一体化し、これらを一体的にして可動させる場合を示す。
【００３３】
光路途中に偏光を乱す要因があると、光ビームの偏光状態が乱れて光検出器４０１及び４０２から出力する受光光量に応じた出力は低下する。具体的には、記録情報担体１０６に複屈折があると上述のように偏光状態が乱れ光検出器４０１及び４０２の光量が少なく又は全くなくなり再生信号の劣化や最悪の場合には信号検出そのものができなくなるおそれがある。即ち基板や光学系に偏光を乱す要因があると信号のジッター劣化を招く。
【００３４】
光検出器４０１及び４０２に入射する光量を光量検出器４０３が検出して、比較器４０５が予定の光量より低下したとき可変波長板１０４の位相差を切り替える信号を出して可変波長板１０４の位相差が切り替わる。通常偏光光学系の効率を最もよくするには従来例で述べたように、四分の一波長板が使用される。ところが光ディスクなどのプラスチック基板を使用した情報担体では複屈折が大きくでるものがあり、出射した光ビームと同じ偏光状態の円偏光が戻る場合がある。この場合には、偏光分岐手段４０７で回折する光ビームは零となる。予め光量検出器４０３から出力される電流レベルが予定した出力レベルの約半分のレベルより大きいか小さいかを比較器４０５が判別し、約半分の光量より小さい場合には可変波長板１０４の位相差を変え位相差零とする。こうすることで可変波長板１０４は零波長板即ちただのガラス板と等価な等方性の素子となるためディスクから反射してくる光ビームは円偏光となり結果として光量を上げることができる。
【００３５】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態を図５を用いて説明する。
【００３６】
この例は波長の異なる放射光源がある場合であり、第１の放射光源と光検出器とが一体となった第１のユニット５０１と、第２の放射光源と光検出器とが一体となった第２のユニット５０８とから各々出射する光ビーム５０２は二波長分岐手段５２０、可変波長板５０４、光ビーム収束手段５０５を透過し、記録情報担体５０６に入射する。記録情報担体５０６で反射した光ビームは再び光ビーム収束手段５０５、可変波長板５０４を透過し二波長分岐手段５２０で元の方向に戻り検出用の偏光ホログラム（光ビーム偏光分岐手段）５０９及び５０７で回折されサーボ信号や情報信号を再生するための光検出器（第１，第２のユニット５０１及び５０８に内蔵されている）に入射する。ここで検出用の偏光ホログラムと光検出器の効果については本発明とは直接関係がないので説明を省略する。光検出器から出力する信号はそれぞれ動作する方のユニットに応じて回線を切り替える切り替え器５１１を経て光量検出器５１２に送られ、入射光量が検出されて、比較器５１３は予定の光量より低下したとき可変波長板５０４の位相差を切り替える信号を出して可変波長板５０４の位相差が切り替わる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の可変波長板を使った情報記録再生装置によって、安定でかつＳ／Ｎの良好な再生信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２における情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３における情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態４における情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態５における情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図６】従来例の情報記録再生装置を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 放射光源（半導体レーザ）
１０２、５０２ 光ビーム
１０３ 光ビーム分岐手段
１０４、５０４ 可変波長板
１０５、５０５ 光ビーム収束手段（対物レンズ）
１０６、５０６ 記録情報担体
１０７ ホログラム
１０８、１１２、１１３、４０１、４０２ 光検出器
１１０ コリメートレンズ
１１１、４０７、５０７、５０９ 光ビーム偏光分岐手段
１１４、４０３、５１２ 光量検出器
１１５、４０５、５１３ 比較器
４０８ 結合手段
５０１ 第１のユニット
５０８ 第２のユニット
５１１ 切り替え器
５２０ 二波長分岐手段

Claims (1)

1. 放射光源と、
   前記放射光源から出射する光ビームを受け略平行光とするコリメート手段と、
   前記略平行光を受け情報担体上に集光する光ビーム収束手段と、
   前記放射光源と前記コリメート手段との間にあって光ビームを偏光により分岐する光ビーム偏光分岐手段と、
   前記コリメート手段と前記光ビーム収束手段との間にある可変波長板と、
   前記光ビーム偏光分岐手段で分岐された光ビームを受け入射光量に応じた電流を出力する光検出器と、
   前記光検出器の出力が所定の値ｎ１より小さいかを判別する出力レベル判別手段と、
   前記出力レベル判別手段に用いる前記光検出器の出力値を学習によって予め決める手段とからなり、
   前記所定の値ｎ１は、学習によって予め決めた前記光検出器の出力値の４５％の値であり、
   前記出力レベル判別手段の判別に応じて前記可変波長板の位相差を、使用波長の略（整数）倍の位相差と、使用波長の略（整数±四分の一波長）倍の位相差の２値で切り替える情報記録再生装置。

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