JP4388176B2 - 光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光ヘッド - Google Patents
光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光ヘッド Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の照射により情報の記録再生を行う記録層を複数備えた光学式情報記録媒体の記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして光学式情報記録媒体が注目されており、現在、書換えが可能な消去型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型光学式情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜、例えばＧｅＳｂＴｅ合金が知られている。情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う場合が多い。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。一方、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
最近では、各種情報機器の処理能力の向上に伴い、扱われる情報量が大きくなっている。そのために、より大容量かつ高速な記録再生が可能な記録媒体が求められている。この大容量化と高速化の手段として、例えば特開平３−１５７８１６号公報には、複数の記録層と該記録層の間に設けた透明な分離層とを有する記録媒体及び、その記録再生装置が示されている。前記公報中に示された第１の記録再生装置は、対物レンズと媒体の間に厚みの異なる平行平板を挿入することによって、前記媒体の複数の記録層の中の目的とする任意の記録層に焦点を合わせるものである。また、第２の記録再生装置は、1つの対物レンズと複数の波長の異なる光源を有し、対物レンズの色収差を利用して前記複数の光源から媒体に照射される光の焦点位置を互いに異ならせることによって、複数の記録層に同時に焦点を合わせるものである。さらに、第３の記録再生装置は、同一波長の複数の光源を光学系に対する位置関係が相互に異なるように配置し、前記複数の光源から媒体に照射される光の焦点位置を互いに異ならせることによって、複数の記録層に同時に焦点を合わせるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の第１の記録再生装置では、大容量化という要求は満たすものの、もう１つの高速化という要求に対しては、同時に複数の記録層の情報を再生または記録することができないため、情報の転送速度は、単一の記録層を有する媒体を用いた場合と同一であり、不十分であった。また、第２及び第３の記録再生装置では、複数の光源から照射される光の焦点を合わせる手段が対物レンズの移動という共通の手段であるため、各光源から照射される光の焦点位置の相対的関係は常に一定となり、記録媒体中の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合などには、複数の記録層に正確に焦点を合わせることが困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、同時に複数の記録層の情報を再生または記録することが可能であり、高速な情報の転送を実現する光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光学ヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の記録再生装置は、単一の対物レンズと複数の光源を有し、前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、前記第１の光源から照射される光の固有の光路上であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されないことを特徴とする。また、本発明の光学ヘッドは、単一の対物レンズと複数の光源を有し、前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、前記第１の光源から照射される光の固有の光路であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されないことを特徴とする。これによって、１つの光源から照射される光の焦点を対物レンズの移動によって特定の記録層に合わせながら、他の光源から照射される光の焦点を前記光路補正手段によって別の記録層に合わせることが可能となる。つまり、記録媒体中の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置の構成図であり、２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示している。情報記録媒体１は、ポリカーボネートからなる厚さ約０．５８ｍｍの透明基板２上に厚さ約１０ｎｍの半透明層からなる第１の記録層３、厚さ約０．０４ｍｍの透明分離層４、第２の記録層５を順次形成し、その上に保護層６を設けたものである。記録再生装置は、スピンドルモータ７、２つの光学ヘッド８ａ、８ｂ、前記光学ヘッドを設置した移送台９、前記移送台を所望の位置に移動させる移動手段１０、コントローラ１１から構成されている。
【００１３】
光学ヘッド８ａ、８ｂの構造を図２に示す。この光学ヘッドでは、半導体レーザからなる光源１２から出射された光はコリメータレンズ１３、ビームスプリッター１４、１／４波長板１５、対物レンズ１６を通して記録媒体に集光される。この集光された光は、ボイスコイル１７によって対物レンズ１６の位置を調整することによって、記録媒体中の記録層に焦点を合わせられる。記録層から反射された光は再び対物レンズ１６、１／４波長板１５を通り、ビームスプリッター１４で反射されて検出器１８に入射し、電気信号に変換される。
【００１４】
図１において、光学ヘッド８ａと８ｂは、スピンドルモータ７に対して略同一半径位置（回転中心から略同一位置）となるように配置されており、それぞれから照射される光は前述の方法で記録層３及び５に焦点を合わせられる。これによって、記録層３及び５の情報を同時に再生または記録することができ、高速な情報の転送を実現できる。つまり、従来の２倍の速度での情報の再生または記録を実現できる。さらに、光学ヘッド８ａ及び８ｂは同一移送台上に設けられているため、移送機構及びその制御回路は光学ヘッドが１つの場合と同等で良く、光学ヘッドを２つにすることによる装置規模の増加を小さくできるという利点がある。
【００１５】
また、現在ＤＶＤ−ＲＡＭ等で採用されている記録媒体上の記録領域（Ｚｏｎｅ）毎に回転数を変えて線速度を略一定とするＺｏｎｅ−ＣＡＶと呼ばれる記録方式の記録媒体との組み合わせで使用した場合、２つの光学ヘッドが略同一半径位置にあるため、この２つの光学ヘッドで再生または記録する２つの記録層の記録領域が同一となるように制御することにより、同一の基準クロックで２つの記録層から同時に情報を再生または記録することができる。この結果、１つの光学ヘッドの場合に比べ、２倍の転送速度を実現できる。
【００１６】
次に、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光の、基板を通して集光したスポット径が最小となる最適基板厚さが、記録層３と５の距離に応じて予め互いに異なるように前記光学ヘッドを設計した例について説明する。図１において、光学ヘッド８ａは、前述の最適基板厚さが０．５８ｍｍとなるように光学系が設定されており、光学ヘッド８ｂは、前述の最適基板厚さが０．６２ｍｍとなるように光学系が設定されている。これにより、光学ヘッド８ａは記録媒体１に光を照射した際に、厚さ０．５８ｍｍの基板を透過した位置、つまり記録層３に収差無く焦点を結ぶ。一方、光学ヘッド８ｂは記録媒体１に光を照射した際に、厚さ０．５８ｍｍの基板、厚さ１０ｎｍの記録層３及び厚さ０．０４ｍｍの透明分離層を透過した位置、つまり記録層５に収差無く焦点を結ぶ。したがって、各々の光学ヘッドでそれぞれ目的とする記録層から情報を再生あるいは記録する際の信号品質が向上するとともに、透明分離層の厚さの変動に対する許容量が大きくなると言う利点が有る。
【００１７】
なお、上記実施形態では、２つの記録層から同時に情報を再生または記録する場合について述べたが、２つの記録層に同時に焦点を合わせながら、使用する光学ヘッドを適宜切り替えることによって、２つの記録層の情報を切れ目無く連続して再生または記録することも可能である。例えば、図１において、光学ヘッド８ａ及び８ｂの焦点をそれぞれ記録層３及び５に合わせた状態で、まず、記録層３の情報を再生し、光学ヘッド８ｂは待機状態とする。つぎに、使用する光学ヘッドを８ｂに切り替えて記録層５の情報を再生する。この場合、記録層３の再生から記録層５の再生に移る際に、光学ヘッドの焦点位置を移動させるという動作が不要なため、複数の記録層から切れ目無く情報を再生することができるという利点がある。さらに、通常の２倍の時間の情報の再生または記録を行うことができる。
【００１８】
上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する記録再生装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。なお、記録層の数と光学ヘッドの数を一致させることで、記録層がｎ層の場合はｎ倍の転送速度を実現できる。例えば、４層の記録層に対して４個の光学ヘッドでもって同時に記録再生することで、４倍の転送速度を得ることが可能である。また、構成は複雑になるものの、光学ヘッドを複数の移送台上に設置しても同様の効果が得られる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置の構成図であり、光学ヘッド及び移動手段を除いて、図１に示した第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置と同様の構成である。記録媒体１は、第１の実施形態で説明したように２つの記録層３、５を有し、さらに、各記録層には図示しないトラッキング用の案内溝及び番地情報が予め形成されている。
【００２０】
記録層３の案内溝は内周から外周に向かってスパイラル状に形成されており、記録層５の案内溝は逆に外周から内周に向かってスパイラル状に形成されている。光学ヘッド８は記録層３の情報を再生又は記録し、同時に、光学ヘッド８’は記録層５の情報を再生又は記録する。スピンドルモータ７は、常に一定の回転数で回転する。９、９’は光学ヘッド８、８’を設置した移送台、１０、１０’はその移動手段である。このとき、例えば光学ヘッド８は記録媒体１の最内周で情報の記録再生を行い、同時に光学ヘッド８’は記録媒体１の最外周で情報の記録再生を行うというように、２つの光学ヘッドは各位置での記録媒体の線速度の和が略一定となるように配置される。記録信号の基準クロックは、記録密度が略一定となるように、線速度に応じて変化させられる。
【００２１】
これによって、２つの光学ヘッドでの情報の転送速度の和は略一定となる。同時に、１つの光学ヘッドを用いる場合に比べて、系としての転送速度を約２倍とすることができる。また、スピンドルの回転数が常に一定であり、光学ヘッドの位置によって変える必要がないため、高転送速度と共にアクセス速度の向上を図ることができる。
【００２２】
上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する記録再生装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は偶数であれば、４個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。なお、４個以上の光学ヘッドを用いる場合は、例えば、対応する記録層のスパイラル方向によって、光学ヘッドを２つの群に分け、それぞれ同一の移送台上に設置することによって、装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置は、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置と同様の構成である。その光学ヘッドの構成を図４に示す。この光学ヘッドでは、それぞれの波長が６８０ｎｍ及び６４０ｎｍと、互いに異なる波長の半導体レーザからなる光源１９、２０を備えている。図４において、波長選択性ミラー２７は、光源１９の波長の光を透過し、光源２０の波長の光を反射する。光源２０から出射された光はコリメータレンズ２２、ビームスプリッター２４、１／４波長板２６を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、対物レンズ２８を通して記録層３に集光される。記録層３から反射された光は再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、１／４波長板２６を通り、ビームスプリッター２４で反射されて検出器３２に入射し、電気信号に変換される。一方、光源１９から出射された光は液晶素子からなる光路補正手段３０、コリメータレンズ２１、ビームスプリッター２３、１／４波長板２５を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、対物レンズ２８を通して記録層５に集光される。記録層５から反射された光は再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、１／４波長板２５を通り、ビームスプリッター２３で反射されて検出器３１に入射し、電気信号に変換される。
【００２４】
光源２０から出射された光は、ボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって、２つの記録層を有する記録媒体１中の一方の記録層３に焦点を合わせられる。このとき、検出器３２で記録層３からの反射光を検出し、フォーカスエラー信号を生成する。ボイスコイル２９はこのフォーカスエラー信号に基づいて制御される。また、それと同時に光源１９から出射された光の焦点を、他方の記録層５に正確に合わせようとするとき、記録媒体１の面振れによる記録層位置の変動に対しては記録層３と共通であるため、前述のように光源２０からの光の焦点を記録層３に合わせることによって補償されるが、透明分離層４の厚みむら等による変動は記録層３とは独立のものであるため、この方法だけでは補償することができない。この記録層５固有の変動を補償するために、本実施形態の記録再生装置は、検出器３１で記録層５からの反射光を検出してフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエラー信号に基づいて光路補正手段３０を動作させて光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、透明分離層４の厚みむら等に応じて焦点位置を調整し、光源１９から出射された光の焦点を記録層５に正確に合わせることができる。
【００２５】
したがって、本実施形態における記録再生装置によれば、１つの光源から照射される光を対物レンズの移動によって特定の記録層に焦点を合わせると同時に、他の光源から照射される光を前記光路補正手段によって別の記録層に焦点を合わせることができる。これにより、記録媒体中の透明分離層４の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることが可能となる。また、同じ対物レンズを使用した場合には短波長の光の方が長波長の光に比べて焦点距離が短くなるため、記録媒体の光の入射面に近い記録層３への記録再生に用いる光源２０の波長を光の入射面から遠い記録層５への記録再生に用いる光源１９の波長よりも短くすることによって光学系の設計が容易となる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、光路補正手段を液晶素子としたが、例えば圧電素子などによる可動機構を備えたレンズによって構成しても良いし、設置場所は光源１９からの光に固有の光路上であればコリメータレンズ２１とビームスプリッター２３の間でも良い。
【００２７】
更に、光路補正手段３０を光源２０から照射される光の固有の光路上に設け、光源１９から照射される光の焦点を記録層５に合わせる動作をボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって行ない、光源２０から照射される光の焦点位置を光路補正手段３０を動作させることによって調整してもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、記録媒体の光の入射面に近い記録層３への記録再生に用いる光源２０の波長を光の入射面から遠い記録層５への記録再生に用いる光源１９の波長よりも短くしたが、記録再生の対象となる記録媒体の光の入射面に近い記録層３が光の透過率が波長が長くなるに従って減少する材料で構成されている等の場合には、光源２０の波長を光源１９の波長よりも長くしてもよい。
【００２９】
また、光源の数は、３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。
【００３０】
さらに、光源として互いに波長の異なる半導体レーザを用いたが、光源１９、２０から出射された光の光路を互いに異なる角度とし、記録媒体からの反射光が検出器部分で結像する位置を異ならしめる等、異なる光源から出射された光の記録媒体からの反射光を分離する別の手段を用いる場合には、同じ波長の光源としても良い。
【００３１】
第１、第２及び第３の実施形態において、光源の波長及び対物レンズの開口数は、記録再生の対象となる記録媒体における記録層の光学特性、基板の厚さ等に応じて、適宜設計されるものである。
【００３２】
上記説明では、複数のヘッドを同じ状態、たとえば記録モード、再生モード、で用いて転送速度を上げる応用、および一方を記録、他方を待機として連続性が向上する応用について説明したがこれに限らず、一方を記録、一方を再生とすることで、独立した半径方向の移動手段を有する場合は、記録と再生の全く独立した作業を同時に行わせることができる。あるいは一方で記録しながら他方で少し前に記録した記録トラックを再生することにより、追いかけ再生と言われる自由時間シフト装置としても応用できる。また半径方向の移動手段を共有している場合でも、ディスクのある層が再生専用で他の層が記録可能な記録膜を有する場合等は、再生専用層を再生するという作業をさせながら、記録可能な層に情報を記録させるという２つの作業を同時にさせることができる等その応用範囲は広いものである。
【００３３】
また、上記説明では情報記録媒体としてディスクを用いて説明したが、カード状など他の形状の多層媒体の記録再生装置にも応用できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光学ヘッドによれば、複数の記録層を有する記録媒体の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする相異なる記録層に正確に合わせることが可能となり、同時に複数の記録層の情報を再生または記録し、高速な情報の転送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第１の実施形態を示す構成図
【図２】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第１の実施形態の要部を示す構成図
【図３】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第２の実施形態を示す構成図
【図４】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第３の実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ 光学式情報記録媒体
２ 透明基板
３，５ 記録層
４ 透明分離層
５ 反射層成膜室
６ 保護層
７ スピンドルモータ
８ａ，８ｂ 光学ヘッド
９ 移送台
１０ 移動手段
１１ コントローラ
１２，１９，２０ 光源
１３，２１，２２ コリメータレンズ
１４，２３，２４ ビームスプリッター
１５，２５，２６ 1/4波長板
１６，２８ 対物レンズ
１７，２９ ボイスコイル
１８，３１，３２ 検出器
２７ 波長選択性ミラー
３０ 光路補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の照射により情報の記録再生を行う記録層を複数備えた光学式情報記録媒体の記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして光学式情報記録媒体が注目されており、現在、書換えが可能な消去型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型光学式情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜、例えばＧｅＳｂＴｅ合金が知られている。情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う場合が多い。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。一方、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
最近では、各種情報機器の処理能力の向上に伴い、扱われる情報量が大きくなっている。そのために、より大容量かつ高速な記録再生が可能な記録媒体が求められている。この大容量化と高速化の手段として、例えば特開平３−１５７８１６号公報には、複数の記録層と該記録層の間に設けた透明な分離層とを有する記録媒体及び、その記録再生装置が示されている。前記公報中に示された第１の記録再生装置は、対物レンズと媒体の間に厚みの異なる平行平板を挿入することによって、前記媒体の複数の記録層の中の目的とする任意の記録層に焦点を合わせるものである。また、第２の記録再生装置は、1つの対物レンズと複数の波長の異なる光源を有し、対物レンズの色収差を利用して前記複数の光源から媒体に照射される光の焦点位置を互いに異ならせることによって、複数の記録層に同時に焦点を合わせるものである。さらに、第３の記録再生装置は、同一波長の複数の光源を光学系に対する位置関係が相互に異なるように配置し、前記複数の光源から媒体に照射される光の焦点位置を互いに異ならせることによって、複数の記録層に同時に焦点を合わせるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の第１の記録再生装置では、大容量化という要求は満たすものの、もう１つの高速化という要求に対しては、同時に複数の記録層の情報を再生または記録することができないため、情報の転送速度は、単一の記録層を有する媒体を用いた場合と同一であり、不十分であった。また、第２及び第３の記録再生装置では、複数の光源から照射される光の焦点を合わせる手段が対物レンズの移動という共通の手段であるため、各光源から照射される光の焦点位置の相対的関係は常に一定となり、記録媒体中の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合などには、複数の記録層に正確に焦点を合わせることが困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、同時に複数の記録層の情報を再生または記録することが可能であり、高速な情報の転送を実現する光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光学ヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の記録再生装置は、単一の対物レンズと複数の光源を有し、前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、前記第１の光源から照射される光の固有の光路上であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されないことを特徴とする。また、本発明の光学ヘッドは、単一の対物レンズと複数の光源を有し、前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、前記第１の光源から照射される光の固有の光路であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されないことを特徴とする。これによって、１つの光源から照射される光の焦点を対物レンズの移動によって特定の記録層に合わせながら、他の光源から照射される光の焦点を前記光路補正手段によって別の記録層に合わせることが可能となる。つまり、記録媒体中の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置の構成図であり、２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示している。情報記録媒体１は、ポリカーボネートからなる厚さ約０．５８ｍｍの透明基板２上に厚さ約１０ｎｍの半透明層からなる第１の記録層３、厚さ約０．０４ｍｍの透明分離層４、第２の記録層５を順次形成し、その上に保護層６を設けたものである。記録再生装置は、スピンドルモータ７、２つの光学ヘッド８ａ、８ｂ、前記光学ヘッドを設置した移送台９、前記移送台を所望の位置に移動させる移動手段１０、コントローラ１１から構成されている。
【００１３】
光学ヘッド８ａ、８ｂの構造を図２に示す。この光学ヘッドでは、半導体レーザからなる光源１２から出射された光はコリメータレンズ１３、ビームスプリッター１４、１／４波長板１５、対物レンズ１６を通して記録媒体に集光される。この集光された光は、ボイスコイル１７によって対物レンズ１６の位置を調整することによって、記録媒体中の記録層に焦点を合わせられる。記録層から反射された光は再び対物レンズ１６、１／４波長板１５を通り、ビームスプリッター１４で反射されて検出器１８に入射し、電気信号に変換される。
【００１４】
図１において、光学ヘッド８ａと８ｂは、スピンドルモータ７に対して略同一半径位置（回転中心から略同一位置）となるように配置されており、それぞれから照射される光は前述の方法で記録層３及び５に焦点を合わせられる。これによって、記録層３及び５の情報を同時に再生または記録することができ、高速な情報の転送を実現できる。つまり、従来の２倍の速度での情報の再生または記録を実現できる。さらに、光学ヘッド８ａ及び８ｂは同一移送台上に設けられているため、移送機構及びその制御回路は光学ヘッドが１つの場合と同等で良く、光学ヘッドを２つにすることによる装置規模の増加を小さくできるという利点がある。
【００１５】
また、現在ＤＶＤ−ＲＡＭ等で採用されている記録媒体上の記録領域（Ｚｏｎｅ）毎に回転数を変えて線速度を略一定とするＺｏｎｅ−ＣＡＶと呼ばれる記録方式の記録媒体との組み合わせで使用した場合、２つの光学ヘッドが略同一半径位置にあるため、この２つの光学ヘッドで再生または記録する２つの記録層の記録領域が同一となるように制御することにより、同一の基準クロックで２つの記録層から同時に情報を再生または記録することができる。この結果、１つの光学ヘッドの場合に比べ、２倍の転送速度を実現できる。
【００１６】
次に、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光の、基板を通して集光したスポット径が最小となる最適基板厚さが、記録層３と５の距離に応じて予め互いに異なるように前記光学ヘッドを設計した例について説明する。図１において、光学ヘッド８ａは、前述の最適基板厚さが０．５８ｍｍとなるように光学系が設定されており、光学ヘッド８ｂは、前述の最適基板厚さが０．６２ｍｍとなるように光学系が設定されている。これにより、光学ヘッド８ａは記録媒体１に光を照射した際に、厚さ０．５８ｍｍの基板を透過した位置、つまり記録層３に収差無く焦点を結ぶ。一方、光学ヘッド８ｂは記録媒体１に光を照射した際に、厚さ０．５８ｍｍの基板、厚さ１０ｎｍの記録層３及び厚さ０．０４ｍｍの透明分離層を透過した位置、つまり記録層５に収差無く焦点を結ぶ。したがって、各々の光学ヘッドでそれぞれ目的とする記録層から情報を再生あるいは記録する際の信号品質が向上するとともに、透明分離層の厚さの変動に対する許容量が大きくなると言う利点が有る。
【００１７】
なお、上記実施形態では、２つの記録層から同時に情報を再生または記録する場合について述べたが、２つの記録層に同時に焦点を合わせながら、使用する光学ヘッドを適宜切り替えることによって、２つの記録層の情報を切れ目無く連続して再生または記録することも可能である。例えば、図１において、光学ヘッド８ａ及び８ｂの焦点をそれぞれ記録層３及び５に合わせた状態で、まず、記録層３の情報を再生し、光学ヘッド８ｂは待機状態とする。つぎに、使用する光学ヘッドを８ｂに切り替えて記録層５の情報を再生する。この場合、記録層３の再生から記録層５の再生に移る際に、光学ヘッドの焦点位置を移動させるという動作が不要なため、複数の記録層から切れ目無く情報を再生することができるという利点がある。さらに、通常の２倍の時間の情報の再生または記録を行うことができる。
【００１８】
上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する記録再生装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。なお、記録層の数と光学ヘッドの数を一致させることで、記録層がｎ層の場合はｎ倍の転送速度を実現できる。例えば、４層の記録層に対して４個の光学ヘッドでもって同時に記録再生することで、４倍の転送速度を得ることが可能である。また、構成は複雑になるものの、光学ヘッドを複数の移送台上に設置しても同様の効果が得られる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置の構成図であり、光学ヘッド及び移動手段を除いて、図１に示した第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置と同様の構成である。記録媒体１は、第１の実施形態で説明したように２つの記録層３、５を有し、さらに、各記録層には図示しないトラッキング用の案内溝及び番地情報が予め形成されている。
【００２０】
記録層３の案内溝は内周から外周に向かってスパイラル状に形成されており、記録層５の案内溝は逆に外周から内周に向かってスパイラル状に形成されている。光学ヘッド８は記録層３の情報を再生又は記録し、同時に、光学ヘッド８’は記録層５の情報を再生又は記録する。スピンドルモータ７は、常に一定の回転数で回転する。９、９’は光学ヘッド８、８’を設置した移送台、１０、１０’はその移動手段である。このとき、例えば光学ヘッド８は記録媒体１の最内周で情報の記録再生を行い、同時に光学ヘッド８’は記録媒体１の最外周で情報の記録再生を行うというように、２つの光学ヘッドは各位置での記録媒体の線速度の和が略一定となるように配置される。記録信号の基準クロックは、記録密度が略一定となるように、線速度に応じて変化させられる。
【００２１】
これによって、２つの光学ヘッドでの情報の転送速度の和は略一定となる。同時に、１つの光学ヘッドを用いる場合に比べて、系としての転送速度を約２倍とすることができる。また、スピンドルの回転数が常に一定であり、光学ヘッドの位置によって変える必要がないため、高転送速度と共にアクセス速度の向上を図ることができる。
【００２２】
上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する記録再生装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は偶数であれば、４個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。なお、４個以上の光学ヘッドを用いる場合は、例えば、対応する記録層のスパイラル方向によって、光学ヘッドを２つの群に分け、それぞれ同一の移送台上に設置することによって、装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置は、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学式情報記録媒体の記録再生装置と同様の構成である。その光学ヘッドの構成を図４に示す。この光学ヘッドでは、それぞれの波長が６８０ｎｍ及び６４０ｎｍと、互いに異なる波長の半導体レーザからなる光源１９、２０を備えている。図４において、波長選択性ミラー２７は、光源１９の波長の光を透過し、光源２０の波長の光を反射する。光源２０から出射された光はコリメータレンズ２２、ビームスプリッター２４、１／４波長板２６を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、対物レンズ２８を通して記録層３に集光される。記録層３から反射された光は再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、１／４波長板２６を通り、ビームスプリッター２４で反射されて検出器３２に入射し、電気信号に変換される。一方、光源１９から出射された光は液晶素子からなる光路補正手段３０、コリメータレンズ２１、ビームスプリッター２３、１／４波長板２５を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、対物レンズ２８を通して記録層５に集光される。記録層５から反射された光は再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、１／４波長板２５を通り、ビームスプリッター２３で反射されて検出器３１に入射し、電気信号に変換される。
【００２４】
光源２０から出射された光は、ボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって、２つの記録層を有する記録媒体１中の一方の記録層３に焦点を合わせられる。このとき、検出器３２で記録層３からの反射光を検出し、フォーカスエラー信号を生成する。ボイスコイル２９はこのフォーカスエラー信号に基づいて制御される。また、それと同時に光源１９から出射された光の焦点を、他方の記録層５に正確に合わせようとするとき、記録媒体１の面振れによる記録層位置の変動に対しては記録層３と共通であるため、前述のように光源２０からの光の焦点を記録層３に合わせることによって補償されるが、透明分離層４の厚みむら等による変動は記録層３とは独立のものであるため、この方法だけでは補償することができない。この記録層５固有の変動を補償するために、本実施形態の記録再生装置は、検出器３１で記録層５からの反射光を検出してフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエラー信号に基づいて光路補正手段３０を動作させて光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、透明分離層４の厚みむら等に応じて焦点位置を調整し、光源１９から出射された光の焦点を記録層５に正確に合わせることができる。
【００２５】
したがって、本実施形態における記録再生装置によれば、１つの光源から照射される光を対物レンズの移動によって特定の記録層に焦点を合わせると同時に、他の光源から照射される光を前記光路補正手段によって別の記録層に焦点を合わせることができる。これにより、記録媒体中の透明分離層４の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることが可能となる。また、同じ対物レンズを使用した場合には短波長の光の方が長波長の光に比べて焦点距離が短くなるため、記録媒体の光の入射面に近い記録層３への記録再生に用いる光源２０の波長を光の入射面から遠い記録層５への記録再生に用いる光源１９の波長よりも短くすることによって光学系の設計が容易となる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、光路補正手段を液晶素子としたが、例えば圧電素子などによる可動機構を備えたレンズによって構成しても良いし、設置場所は光源１９からの光に固有の光路上であればコリメータレンズ２１とビームスプリッター２３の間でも良い。
【００２７】
更に、光路補正手段３０を光源２０から照射される光の固有の光路上に設け、光源１９から照射される光の焦点を記録層５に合わせる動作をボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって行ない、光源２０から照射される光の焦点位置を光路補正手段３０を動作させることによって調整してもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、記録媒体の光の入射面に近い記録層３への記録再生に用いる光源２０の波長を光の入射面から遠い記録層５への記録再生に用いる光源１９の波長よりも短くしたが、記録再生の対象となる記録媒体の光の入射面に近い記録層３が光の透過率が波長が長くなるに従って減少する材料で構成されている等の場合には、光源２０の波長を光源１９の波長よりも長くしてもよい。
【００２９】
また、光源の数は、３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。
【００３０】
さらに、光源として互いに波長の異なる半導体レーザを用いたが、光源１９、２０から出射された光の光路を互いに異なる角度とし、記録媒体からの反射光が検出器部分で結像する位置を異ならしめる等、異なる光源から出射された光の記録媒体からの反射光を分離する別の手段を用いる場合には、同じ波長の光源としても良い。
【００３１】
第１、第２及び第３の実施形態において、光源の波長及び対物レンズの開口数は、記録再生の対象となる記録媒体における記録層の光学特性、基板の厚さ等に応じて、適宜設計されるものである。
【００３２】
上記説明では、複数のヘッドを同じ状態、たとえば記録モード、再生モード、で用いて転送速度を上げる応用、および一方を記録、他方を待機として連続性が向上する応用について説明したがこれに限らず、一方を記録、一方を再生とすることで、独立した半径方向の移動手段を有する場合は、記録と再生の全く独立した作業を同時に行わせることができる。あるいは一方で記録しながら他方で少し前に記録した記録トラックを再生することにより、追いかけ再生と言われる自由時間シフト装置としても応用できる。また半径方向の移動手段を共有している場合でも、ディスクのある層が再生専用で他の層が記録可能な記録膜を有する場合等は、再生専用層を再生するという作業をさせながら、記録可能な層に情報を記録させるという２つの作業を同時にさせることができる等その応用範囲は広いものである。
【００３３】
また、上記説明では情報記録媒体としてディスクを用いて説明したが、カード状など他の形状の多層媒体の記録再生装置にも応用できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置及び光学ヘッドによれば、複数の記録層を有する記録媒体の透明分離層の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光の焦点を、同時にそれぞれの目的とする相異なる記録層に正確に合わせることが可能となり、同時に複数の記録層の情報を再生または記録し、高速な情報の転送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第１の実施形態を示す構成図
【図２】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第１の実施形態の要部を示す構成図
【図３】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第２の実施形態を示す構成図
【図４】本発明の光学式情報記録媒体の記録再生装置の第３の実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ 光学式情報記録媒体
２ 透明基板
３，５ 記録層
４ 透明分離層
５ 反射層成膜室
６ 保護層
７ スピンドルモータ
８ａ，８ｂ 光学ヘッド
９ 移送台
１０ 移動手段
１１ コントローラ
１２，１９，２０ 光源
１３，２１，２２ コリメータレンズ
１４，２３，２４ ビームスプリッター
１５，２５，２６ 1/4波長板
１６，２８ 対物レンズ
１７，２９ ボイスコイル
１８，３１，３２ 検出器
２７ 波長選択性ミラー
３０ 光路補正手段
Claims (8)
- 複数の記録層を有する光学式情報記録媒体の記録再生装置であって、
単一の対物レンズと複数の光源を有し、
前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、
前記第１の光源から照射される光の固有の光路上であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、
前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、
前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、
前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、
前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、
前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されない
ことを特徴とする記録再生装置。 - 前記光路補正手段が液晶素子である請求項１に記載の記録再生装置。
- 前記光路補正手段がレンズである請求項１に記載の記録再生装置。
- 前記複数の光源の波長が互いに異なる請求項１に記載の記録再生装置。
- 複数の記録層を有する光学式記録媒体の記録再生用光学ヘッドであって、
単一の対物レンズと複数の光源を有し、
前記複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを含み、
前記第１の光源から照射される光の固有の光路上であって前記第２の光源からの光が通過しない位置に光路補正手段を設け、
前記第１の光源と前記第２の光源からの光は、前記対物レンズを通過し、前記複数の記録層に対して情報の再生もしくは記録が同時にされるように、前記複数の記録層にそれぞれ集光し、
前記第１の光源からの光の焦点を合わせようとする記録層からの反射光を検出する検出器をさらに備え、
前記検出器からの検出結果に基づいて、フォーカスエラー信号が生成され、
前記光路補正手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記第１の光源からの光の強度及び位相の分布を変えることによって収差を補正し、前記第１の光源からの光の焦点位置を調整し、
前記第２の光源からの光の焦点位置は、前記対物レンズの位置の調整がされることで調整され、前記光路補正手段によっては調整されない
ことを特徴とする光学ヘッド。 - 前記光路補正手段が液晶素子である請求項５に記載の光学ヘッド。
- 前記光路補正手段がレンズである請求項５に記載の光学ヘッド。
- 前記複数の光源の波長が互いに異なる請求項５に記載の光学ヘッド。
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