JP4449819B2 - 光再生方法、波形等化方法及び光記録再生装置 - Google Patents
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例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの635nmから400nm帯に短波長化されたGaN半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、ソニー(株)製の266nmの単一波長の光を連続発振する遠紫外固体レーザUW−1020Aなどが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもNd:YAGレーザの2倍波レーザ(266nm帯)、ダイヤモンドレーザ(235nm帯)、GaNレーザの2倍波レーザ(202nm帯)などの研究、開発が進められている。
ニアフィールド光記録再生方式では、光記録媒体との距離(ギャップ)方向、トラッキング方向に駆動される集光レンズの安定制御を図るとともに、ナノメートルオーダーの距離で光記録媒体と安定した記録再生が行えるように、光記録媒体とその集光レンズの傾きマージンを確保すること、また光記録媒体表面を平坦にし、光記録再生装置をできる限り少ない振動で動作させ、光ディスクの面振れ量を抑制することが求められる。
またニアフィールド光記録再生方式において高転送レート化を図るには、光記録媒体と集光レンズとの距離をいかにして光学的なコンタクト状態に維持しながら高速にディスクを回転させるかが重要である。
これに対し、記録密度はそのままで、2本のトラックを同時に再生することによって信号転送レートを向上させる方法が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
しかしながら、ニアフィールド光記録再生方式では、上述したように集光レンズ(例えばソリッドイマージョンレンズ)と光記録媒体の距離が数10nm程度と小さいことから、光記録媒体の面振れ量の抑制や2軸アクチュエータのギャップ制御帯域の追従性が十分でなく、したがってナノメートルオーダーのギャップの変化量は高速回転させるほど問題となり、再生信号が悪化するため、高転送レート化を図り難い。
また、本発明の波形等化方法は、複数の光ビームを光記録媒体に近接場光として照射して、複数の光ビームのうち光記録媒体に対する走査方向の前方側に照射される光ビームの戻り光から、光記録媒体との距離情報を検出し、この距離情報を基に、残りの光ビームの近接場光照射により再生された信号の波形等化係数を変化させる。
具体的には、再生信号の波形等化係数、例えば等化回路(イコライザ)のタップ係数を変化させることによって、再生信号の補正を行うことができる。
このように、ギャップを検出して、そのギャップ変化量に対応した再生信号の補正を行うことによって、従来の近接場光を利用した光記録再生方法で問題となっていたギャップの変化量の影響を抑制することができ、従来に比して安定なニアフィールド光再生が可能となる。
本発明の光再生方法に用いる光学ピックアップ装置においては、図1にその一例の要部の概略構成図を示すように、光記録媒体1の表面に光学的なコンタクト状態をもって近接して配置される例えばソリッドイマージョンレンズ(SIL)より成る近接場光照射部2、光学レンズ3が順に配置されて集光レンズ4が構成されて、光記録媒体1に対して近接場光を照射する構成とされる。近接場光照射部2としては、その他ソリッドイマージョンミラー(SIM)などの近接場光を照射する各種光学手段を利用可能である。
無偏光ビームスプリッタ12、偏光ビームスプリッタ13の反射側には、レンズ18、19を介して第1及び第2の受光部20及び21が配置される。
なお、光源10としては、2以上のレーザビームを出射するマルチビームレーザ光源を用いることができる。または、1本のビームを出射するレーザ光源を用いて、コリメートレンズ11と無偏光ビームスプリッタ12との間に二点鎖線で示すように、回折格子、ホログラム等より成る分離部22を設けて、2以上のビームに分離する構成としてもよい。
このように、1つの光源を用いて2以上の光ビームを形成する場合は、光学系の構成を簡易化し、装置全体の構成簡易化を図ることができる。
光記録媒体1の情報記録面と対向する距離によって変動する近接場光照射部2からの反射戻り光は、光学レンズ3を介してミラー16により反射され、ビームエキスパンダー15、1/4波長板14を介してPBS13により一部の光、例えば光記録媒体1との相対的走行方向において後方側に照射される光ビームの戻り光が反射されて、レンズ18により第1の受光部20に集光される。また、PBS13を通過した一部の光、すなわち光記録媒体1との相対的走行方向において、前方側に照射される光ビームの戻り光は、NPBS12により反射されて、レンズ19により第2の受光部21に検出される。PBS13から反射された光を受光する第1の受光部20により例えばトラッキング信号及び再生信号が、第2の受光部21により例えば近接場光照射部2と光記録媒体1との間の距離情報であるギャップ変動信号を検出する構成とすることができる。なお、光源10として3以上の光ビームを出射する光源を用いる場合は、トラッキング信号用、再生用の第1の受光部20において、光ビームの本数に対応する2以上の受光部を有するフォトディテクタを用いることも可能であり、後方側に照射する光ビームの本数を2以上とすることも可能である。
なお、ギャップの検出方法としては、その他例えば静電容量の変化を検出する方法など、種々の方法を採ることができる。
図3に示すように、この光記録再生装置は、複数の光ビームを光記録媒体1に近接場光として照射する近接場光照射部2と、近接場光照射部2からの戻り光量を検出する少なくとも第1及び第2の受光部20、21を有する光学ピックアップ装置30と、少なくとも近接場光照射部を光記録媒体1のギャップ方向及びトラッキング方向に制御駆動する駆動制御部53と、光記録媒体1に対する走査方向の前方側に照射する光ビームにより、光記録媒体1との距離を検出するギャップ検出部51と、この距離情報から生成した再生信号を補正する波形等化係数を出力する制御部52とより構成される。光記録媒体1が例えばディスク状であれば、図示を省略するスピンドルモータに装着され、所定の回転数で回転させる回転駆動部、また回転数を制御する回転駆動制御部(図示せず)が設けられる。
そして、制御部52において上述のギャップ変化量、すなわち光記録媒体1と近接場光照射部2との距離情報に応じて、後述する方法によって例えば予め用意したテーブルから選択されたタップ係数Skが、等化回路58に出力されて再生信号に重畳される。等化回路58からの出力信号は、PRML(Partial Response Maximum Likelihood)回路60、エラー訂正回路61等を経て再生信号SRFとして出力される。
なお、トラッキングエラー信号は第1の受光部20により検出された戻り光量から別途生成されて矢印bで示すように駆動制御部53に入力され、またギャップ制御を後方側に照射する光ビームで行う場合には、ギャップエラー信号が別途生成されて同様に駆動制御部53に出力される。
また、例えば第2の受光部21において検出したギャップ変動信号SGに基づいてギャップエラー信号を矢印bで示すように駆動制御部53に入力し、この駆動制御部53においてギャップ制御信号SGSを生成し、これを駆動部17に出力して、ギャップ制御を行うことができる。
図4A及びBは、本発明の光記録再生方法における近接場光照射部として適用可能なSILの一例の概略断面構成及び対物面側からみた概略平面構成を示す図である。図4Aに示すように、SILはその対物側とは反対側の部分が凸球面より成る球状部61とされ、この球状部61が超半球状である場合は、その厚さは、レンズ材料の屈折率をnとすると、r(1+1/n)とされる。図4Aにおいて、破線Rは、断面が半径rの円となる位置を示す。一方対物側の先端部は、平坦面とされるか、または光記録媒体に対する傾きマージンを確保するために、図4Bに示すように、例えば円錐形状、角錐形状の凸状部62、また図示しないがその他曲面状、段差形状などの凸状部を設ける構成としてもよい。この場合、対物面63の面積は、図6Bに示すように、SILの球状部61の直径に比して小さい直径の領域となる。
なお、凸状部62の図6Aに示す断面における傾斜角度、また曲面形状や段差形状とする場合はその曲率、段差位置及び高さなどは、SILすなわち近接場光照射部2に入射される光ビームの入射角度より大に設定される。例えば、SILの材料が屈折率2〜3程度のレンズ材料とされる場合、その角度は60〜80度程度である。
また、これらの材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが望ましい。材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。
この例においては、SIL材料として、S−LAH79(オハラ(株)製、商品名)の高屈折率ガラス材料を利用し、半径rを0.45mm、その光軸に沿う厚さを0.667mmとし、その対物側の凸状部62を傾斜角度70度の円錐形状として作製した。また対物面63の平面領域の半径は40μmとした。
この場合の、再生用光ビームの全反射光量(すなわちギャップエラー量)の時間変化の一例を図7Aに示す。この場合、SILの対物面63にギャップ検出兼再生用の1本の光ビームを照射するため、SILと光記録媒体とのギャップを検出することは可能であるが、同時に再生しているので時間的なマージンは全くない。したがって、その距離情報に基づいて再生信号を補正することはできない。
その結果、図7Bに示すように、ギャップの変化量に対応した再生信号の変動(再生信号振幅、いわゆるエンベロープ信号の変動)が生じてしまい、ギャップの変動による信号劣化が見られる。図7Bに示す例では、光記録媒体1の記録マークの反射率が高い値から低い値に変化するHigh to Low変化の場合を示し、図7Bにおいて、実線a1は記録前反射率の変化、実線a2は記録後反射率の変化を示す。
この場合、上述したようにSILの対物面63の半径は40μm程度であり、各光ビームの間隔を3μm程度以上確保することができる。
光記録媒体のSILに対する相対速度、すなわち線速を3m/sとすると、各光ビームの間隔がこのように3μm程度確保できれば、Δt≒1μs程度の時間的な余裕が生じる。
従って、このギャップ変化量に対するMTFの変化に対応して、後方側に照射する再生用光ビームからの再生信号に、上記表1に示す増減量を考慮して波形等化係数、すなわち例えば図3中の等化回路58のタップ係数を変化させて出力することによって、再生信号の安定化を図ることができる。
等化回路は、例えば図9にその一例の概略ブロック構成を示すように、遅延回路70、タップ係数kを乗算する係数乗算器71、加算器72等により構成される。このような構成において、上述の表1から得られる信号量の増減量に応じて、これを最適に補正するタップ係数を、例えば前述の図1に示す制御部52において予め用意した等化回路のタップ係数のテーブルから選択するようにしておき、選択したタップ係数を等化回路58に入力する。
なお、等価回路としてはその他種々の等化方法による回路構成を採用することができることはいうまでもない。
また、例えば、先行光ビームの全反射光量の時間変化量のある一定時間の平均値を取り、それをもとに、ギャップ変化量を算出して、等化回路に出力するタップ係数を変化させる方法も可能である。
図11は、ギャップ検出用光ビームとして記録再生用の光ビームとは異なる波長の光を用いる場合の光学ピックアップ装置の一例の概略構成を示す。図11において、図2と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合は、光源10とは異なる波長の光源40を用いて、この光源40からの光をコリメートレンズ41、ビームスプリッタ42、偏光ビームスプリッタ43、1/4波長板44を介してダイクロイックプリズム45に照射し、ダイクロイックプリズム45において光源10からの光と合波して、光学レンズ3、近接場光照射部2の例えばSILを介して光記録媒体1に記録再生用の光ビーム及びギャップ検出用光ビームを照射する構成とする。光記録媒体1からのギャップ検出用光ビームの戻り光は、前述の図2において説明した例と同様に、偏光ビームスプリッタ43から漏れた光をビームスプリッタ42で反射してレンズ20を介して第2の受光部21で検出し、これによりギャップ変化量に対応する再生信号の補正を行うことができる。
Claims (5)
- 光記録媒体に近接場光を照射して再生を行う光再生方法であって、
2以上の光ビームを前記光記録媒体上に近接場光として照射し、
前記2以上の光ビームのうち前記光記録媒体に対する走査方向の前方側に照射される光ビームの戻り光から、前記光記録媒体との距離情報を検出し、
前記距離情報を基に、残りの光ビームの近接場光照射により再生された信号を補正する
ことを特徴とする光再生方法。 - 前記光記録媒体に対する走査方向の前方側に照射される光ビームと、近接場光照射により再生を行う光ビームの光源波長を異ならせる
ことを特徴とする請求項1記載の光再生方法。 - 同一の光源から出射された光ビームを、分離部により、2以上の光ビームに分割する
ことを特徴とする請求項1記載の光再生方法。 - 複数の光ビームを光記録媒体に近接場光として照射して、
前記複数の光ビームのうち前記光記録媒体に対する走査方向の前方側に照射される光ビームの戻り光から、前記光記録媒体との距離情報を検出し、
前記距離情報を基に、残りの光ビームの近接場光照射により再生された信号の波形等化係数を変化させる
ことを特徴とする波形等化方法。 - 複数の光ビームを光記録媒体に近接場光として照射する近接場光照射部と、前記近接場光照射部からの戻り光量を検出する少なくとも第1及び第2の受光部を有する光学ピックアップ装置と、
少なくとも前記近接場光照射部を前記光記録媒体のギャップ方向及びトラッキング方向に制御駆動する駆動制御部と、
前記複数の光ビームのうち前記光記録媒体に対する走査方向の前方側に照射される光ビームの戻り光により、前記光記録媒体との距離を検出するギャップ検出部と、
前記距離情報を基に、残りの光ビームの近接場光照射により再生された信号の波形等化係数を変化させる制御部と、を有する
ことを特徴とする光記録再生装置。
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