JP4605236B2 - 光記録再生装置および光記録再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、モードロックレーザーを用いた光記録再生装置および光記録再生方法に関する。

従来、データが高密度記録されたディスクからデータを読取るときに、パルス状の再生光を照射することによって、高密度記録されているデータを再生する技術が開示されている（特許文献１参照）。

上述した技術はデータの再生方法に関する技術であるが、パルス発光型のレーザー光源を用いた記録方式が検討されている。

例えば、従来の連続発光型のレーザー光源をパルス発光型のモードロックレーザーに置き換えることによって、一定周期で高強度の短パルスレーザー光を記録媒体に照射して、記録媒体中に空包を記録するなどにより擬似的に多層記録を行う新しい記録方式（ロゼ型マイクロリフレクター）が検討されている。モードロックレーザーからのパルスレーザー光は、光記録において非常に高い光密度を実現することができるので、光情報記録に適している。
特開平４−３２５９４８号公報（段落［００１４］）

しかしながら、記録媒体に記録された情報を再生するために、記録時に用いたモードロックレーザーからのパルスレーザー光をそのまま用いると、（１）モードックレーザーは、一定周期でパルスレーザーを発振するため、記録マークと同期をとることが難しい、（２）モードロックレーザーは高強度のパルスレーザー光を射出するので、このパルスレーザー光が記録媒体に照射されると、記録媒体に記録された記録マークにダメージを与えかねない、（３）再生専用に別の連続波レーザー（光源）を導入すると、光学系が複雑になり製品設計が困難になる、という問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、モードロックレーザーを用いて、単純な構成で記録マークにダメージを与えることなく確実に記録再生を行うことができる光記録装置および光記録方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る光記録再生装置は、異なる波長の光が同期してパルス状のレーザー光を発振するモードロック状態で前記レーザー光を射出可能なレーザー光源と、前記モードロック状態で前記レーザー光を射出する状態から連続波レーザー光を射出する状態に前記レーザー光源を制御する手段と、前記モードロック状態の前記レーザー光及び前記連続波レーザー光のいずれかを記録媒体に照射する手段とを具備する。

本発明では、モードロック状態でレーザー光を射出する状態から連続波レーザー光を射出する状態にレーザー光源を制御する手段を備えているので、記録時にはモードロック状態でレーザー光を所定周期かつ高光密度で記録媒体に照射し情報を記録し、再生時には制御する手段により発光状態を切り替えて、レーザー光源から連続波レーザー光を記録媒体に照射し記録媒体にダメージを与えることなく記録媒体の情報を確実に再生することができる。また、１つのレーザー光源を用いて、制御する手段により発光状態を切り替えて記録及び再生することができるので、モードロックレーザー光源と、連続波レーザー光源とを備える場合に比べて、構成を単純にすることができる。

前記レーザー光源は前記モードロック状態で前記レーザー光を生成するための共振器を有し、前記制御する手段は前記共振器の共振器長を調整する。これにより、共振器の共振器長を調整することで、容易かつ確実にモードロック状態のレーザー光ではなく連続波レーザー光を生成することができる。

前記制御する手段は、前記レーザー光源を制御するために半導体素子に流れる電流を制御する手段を有する。これにより、半導体素子に流れる電流を制御することで、再生時にモードロック状態を外し、再生時にモードロック状態のレーザー光ではなく連続波レーザー光を記録媒体に照射することができる。

本発明に係る他の光記録再生方法は、記録時に、異なる波長の光が同期してパルス状のレーザー光を発振するモードロック状態でレーザー光源から前記レーザー光を記録媒体に照射し、再生時に、前記モードロック状態で前記レーザー光を射出する状態から連続波レーザー光を射出する状態に前記レーザー光源を制御し、前記連続波レーザー光を記録媒体に照射する。

本発明では、記録時にはモードロック状態のレーザー光を所定周期かつ高光密度で記録媒体に照射し情報を記録し、再生時にモードロック状態でレーザー光を射出する状態から連続波レーザー光を射出する状態にレーザー光源を制御することができるので、再生時にはレーザー光源から連続波レーザー光を記録媒体に照射し記録媒体にダメージを与えることなく記録媒体の情報を再生することができる。また、１つのレーザー光源を用いて、発光状態を切り替えて記録及び再生することができるので、モードロックレーザー光源と、連続波レーザー光源とを備える場合に比べて、構成を単純にすることができる。

前記レーザー光源の制御は、前記モードロック状態で前記レーザー光を射出するモードロックレーザー光源の共振器長を調整することで行う。これにより、容易かつ確実にモードロック状態のレーザー光ではなく連続波レーザー光を生成することができる。

前記レーザー光源の制御は、前記レーザー光を射出するための半導体素子に流れる電流を制御することで行う。これにより、半導体素子に流れる電流を制御することで、容易かつ確実にモードロック状態を外し連続波レーザー光を生成することができる。

以上のように、本発明によれば、モードロックレーザーを用いて、単純な構成で記録マークにダメージを与えることなく確実に記録再生を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る光記録再生装置のブロック図、図２は光記録再生装置のモードロックレーザーの構成を示す図である。である。
図１に示すように、光記録再生装置１は、制御回路２、基準クロック発生部３、ＲＦ信号発生部４、増幅器変調部５、レーザー駆動回路６、ミラー制御回路７、モードロックレーザー８、集光レンズ９、光増幅器１０、ビームスプリッタ１１、１／４波長板１２、対物レンズ１３、対物レンズアクチュエータ１４、集光レンズ１５、シリンドリカルレンズ１６、フォトディテクタ１７、及びモータ１８を備えている。

制御回路２は、ＲＦ信号発生部４でＲＦ信号を出力するために制御信号をＲＦ信号発生部４に出力する。また、制御回路２は、レーザー駆動回路６を制御するために制御信号をレーザー駆動回路６に出力する。更に、制御回路２は、ミラー制御回路７を制御するために位置制御信号をミラー制御回路７に出力する。

基準クロック発生部３は、例えば水晶発振器などを備えた発振回路である。基準クロック発生部３は、ＲＦ信号発生部４でＲＦ信号を発生させるための基準となる基準信号を発生する。基準クロック発生部３は、発生した基準信号をＲＦ信号発生部４に向けて出力する。

ＲＦ信号発生部４は、例えば位相同期回路（ＰＬＬ）などである。ＲＦ信号発生部４は、基準クロック発生部３の基準クロックに基づきＲＦ信号を発生する。ＲＦ信号発生部４は、生成したＲＦ信号を増幅器変調部５に出力する。

増幅器変調部５は、ＲＦ信号発生部４で発生したＲＦ信号を変調し（増幅し）光増幅器１０に出力する。

レーザー駆動回路６は、制御回路２からの制御信号に基づきモードロックレーザー８を駆動するための電流を後述する半導体レーザー２１に出力する。

ミラー制御回路７は、制御回路２からの位置制御信号に基づき、ミラー２５の位置を制御するためのモータ駆動信号を、後述するステージ駆動モータＭに出力する。

モードロックレーザー８は、図１、図２に示すように、半導体レーザー２１、集光レンズ２３、波長フィルタ２４、ミラー２５、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴを備えている。

半導体レーザー２１は、Ｐ領域と、Ｎ領域と、これら２つの領域間に設けられた活性層２２とを備えている。図２に示すように、半導体レーザー２１の出力側（図２の半導体レーザー２１の右側）の側面には、僅かにレーザー光を射出可能な光反射膜２６が形成されている。半導体レーザー２１の出力側とは反対側（図２の半導体レーザー２１の左側）の側面には、反射防止コーティング２７がなされている。これにより、光反射膜２６（半導体レーザー２１）と、ミラー２５とにより共振構造が形成されている。

集光レンズ２３は、半導体レーザー２１の活性層２２の反射防止コーティング２７が施された側面側から発散したレーザー光を適度に調整し波長フィルタ２４に照射する。

波長フィルタ２４は、集光レンズ２３からのレーザー光のうち特定の波長のレーザー光をミラー２５に透過する。

ミラー２５は、波長フィルタ２４からのレーザー光を波長フィルタ２４に向けて反射する。ミラー２５で反射したレーザー光は、波長フィルタ２４を通過し、集光レンズ２３で集光され、活性層２２を通過し光反射膜２６で反射され共振する。

ミラー２５の位置を所定の位置に調整することで、例えばピコ秒オーダーのパルス幅かつ所定の周波数（例えば５００ＭＨｚ）のモードロックレーザー光（短パルスレーザー光）が光反射膜２６から射出されるように構成されている。また、この所定の位置からミラー２５の位置をずらすことで、半導体レーザー２１の光反射膜２６からＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｓ Ｗａｖｅ）レーザー光を射出することができるように構成されている。

ステージ駆動モータＭは、ミラー制御回路７からのモータ駆動信号に基づき、その回転軸が回転駆動する。ステージ駆動モータＭの回転軸は、ステージＳＴ側の図示しないギアに噛合している。これにより、ステージ駆動モータＭの回転軸の回転に伴い、ステージＳＴが矢印方向に移動する。

ステージＳＴ上には、例えばミラー２５が固定されている。ステージＳＴの矢印方向の移動に伴いミラー２５が矢印方向に移動する。ミラー２５の位置に応じて共振するレーザー光の光路長が変更され、モードロック状態と、非モードロック状態とが切り替えられる。

モードロック状態とは、例えば異なる波長の光が光反射膜２６とミラー２５との間で同期して例えばピコ秒オーダーのパルス幅かつ所定の周波数（例えば５００ＭＨｚ）のパルス状のモードロックレーザー光を射出可能な状態をいう。また、非モードロック状態とは、例えばモードロックレーザー光を射出可能ではなく、例えばＣＷレーザー光を射出可能な状態をいう。

集光レンズ９は、半導体レーザー２１から射出されたレーザー光を光増幅器１０に照射する。

光増幅器１０は、増幅器変調部５からの出力信号に基づき、半導体レーザー２１から射出され集光レンズ９を透過したレーザー光を増幅する。光増幅器１０は、この増幅したレーザー光をビームスプリッタ１１に照射する。

ビームスプリッタ１１は、光増幅器１０により増幅されたレーザー光を１／４波長板１２に向けて反射する。

１／４波長板１２は、ビームスプリッタ１１から入射したレーザー光を偏光する。１／４波長板１２は、偏向したレーザー光を対物レンズ１３に入射させる。

対物レンズ１３は、１／４波長板１２から入射したレーザー光を記録媒体２０の所定の位置に集光する。

対物レンズアクチュエータ１４は、対物レンズ１３の位置を制御する。
記録媒体２０の所定の位置に照射されたレーザー光は、反射され、対物レンズ１３、１／４波長板１２、ビームスプリッタ１１を通過し、集光レンズ１５に入射する。

集光レンズ１５は、ビームスプリッタ１１を通過したレーザー光を、シリンドリカルレンズ１６に集光する。

シリンドリカルレンズ１６は、集光レンズ１５で集光したレーザー光をフォトディテクタ１７に照射する。

フォトディテクタ１７は、シリンドリカルレンズ１６で集光したレーザー光を受光し、電気信号に変換する。フォトディテクタ１７は、変換した電気信号（例えばＲＦ信号やサーボ信号）を図示しない信号処理部に出力する。

モータ１８は、モータ１８の回転軸を所定の回転数で回転駆動する。これにより、モータ１８の回転軸に装着された記録媒体２０を所定の回転数で回転させる。

次に、光記録再生装置１を用いた光記録・再生方法について説明する。
図３は光記録再生装置の記録・再生動作を説明するためのフローチャートである。
記録時には、制御回路２は、モードロックレーザー８から射出されるレーザー光がモードロック状態となるように、ミラー２５の位置を調整する。

つまり、制御回路２はミラー制御回路７に制御信号を出力する。ミラー制御回路７は、制御回路２からの制御信号に基づき、モータ駆動信号をステージ駆動モータＭに出力する。これにより、ステージ駆動モータＭの回転軸が回転し、これに伴いステージＳＴが矢印方向に移動する。ステージＳＴの矢印方向の移動に伴いミラー２５が矢印方向に移動する。この結果、モードロックレーザー８からモードロックレーザー光が射出される状態（モードロック状態）になるように、図２に示す光反射膜２６と、ミラー２５との間の長さである共振器長が調整される。

この状態で、制御回路２はレーザー駆動回路６に制御信号を出力する。レーザー駆動回路６は、モードロックレーザー８をモードロック状態で駆動するための電流を半導体レーザー２１のＰ領域に出力する。

これにより、活性層２２で光が発生し、図２に示すように、この光が反射防止コーティング２７が施された側面から発散し、集光レンズ２３、波長フィルタ２４を通過し、ミラー２５で反射し、波長フィルタ２４を通過し、集光レンズ２３で集光されて、半導体レーザー２１の活性層２２中を通過し、半導体レーザー２１の光反射膜２６で反射される。この結果、共振器内（例えば光反射膜２６（半導体レーザー２１）とミラー２５との間）がモードロック状態となり、光反射膜２６の僅かにレーザー光を射出する箇所からモードロックレーザー光が射出される（ＳＴ３０１）。

この後、モードロックレーザー８から射出されたモードロックレーザー光は、光増幅器１０で増幅され、ビームスプリッタ１１で反射されるなどして対物レンズ１３で記録媒体２０の所定の位置に照射される。これにより、例えば記録媒体２０に記録マークが形成される。

再生時には、制御回路２は、モードロックレーザー８のモードロック状態を外し、非モードロック状態となるようにする（ＳＴ３０２）。
つまり、制御回路２はミラー制御回路７に制御信号を出力する。ミラー制御回路７は、モータ駆動信号をステージ駆動モータＭに出力する。これにより、ステージ駆動モータＭの回転軸が回転する。これに伴いステージＳＴが矢印方向に移動する。ステージＳＴの矢印方向への移動にも伴いミラー２５が矢印方向に移動する。この結果、モードロックレーザー８からモードロックレーザー光が射出されずＣＷレーザー光が射出される状態（非モードロック状態）になるように、図２に示す光反射膜２６と、ミラー２５との間の長さである共振器長が調整される。

この非モードロック状態で、制御回路２はレーザー駆動回路６に制御信号を出力する。レーザー駆動回路６は、モードロックレーザー８を駆動するための電流を半導体レーザー２１のＰ領域に出力する。

これにより、共振器内（光反射膜２６とミラー２５との間）が非モードロック状態となり、光反射膜２６の僅かにレーザー光を射出する箇所からＣＷレーザー光が射出される（ＳＴ３０３）。

この後、モードロックレーザー８から射出されたＣＷレーザー光は、ビームスプリッタ１１で反射されるなどして対物レンズ１３で記録媒体２０の記録マークが形成されている所定の位置に照射される。これにより、例えば記録媒体２０の情報が再生される（ＳＴ３０４）。

このように本実施形態によれば、光記録再生装置１は、モードロック状態でモードロックレーザー光を射出する状態（ＳＴ３０１）からＣＷレーザー光を射出する状態（ＳＴ３０３）にモードロックレーザー８を制御するための制御回路２、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴを備えている。このため、記録時にはモードロック状態でモードロックレーザー光を所定周期かつ高光密度で記録媒体２０に照射し情報を記録し、再生時には制御回路２、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴなどにより発光状態を切り替えて、モードロックレーザー８からＣＷレーザー光を射出し記録媒体２０に照射し記録媒体２０にダメージを与えることなく記録媒体２０の情報を確実に再生することができる。また、１つのモードロックレーザー８を用いて、制御回路２、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴなどにより発光状態を切り替えて記録及び再生することができるので、モードロックレーザー８と、ＣＷレーザー光源とを備える場合に比べて、構成を単純にし低コストか及び小型化を図ることができる。

次に本発明に係る第２の実施の形態の光記録再生装置について説明する。なお、本実施形態以降においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部材には同一の符号を付しその説明を省略し、異なる箇所を中心に説明する。

図４は第２の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態の光記録再生装置３０は、第１の実施の形態に比べて、図４に示すように、モードロックレーザー８の発光状態を制御するために半導体レーザー２１に流れる電流を制御する制御回路２を備え、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴを備えない点が異なっている。つまり、ミラー２５を移動させて共振器長を調整する必要がない。

制御回路２は、レーザー駆動回路６に異なる制御信号を出力する。レーザー駆動回路６は、これらの異なる制御信号に基づき異なる電流（電流値）を半導体レーザー２１に出力する。この結果、この電流が第１の実施の形態のときと同じときには、モードロックレーザー８からはモードロックレーザー光が射出されるが、この電流が第１の実施の形態のときと異なる電流のときには、モードロック状態が外れ、モードロックレーザー８からはＣＷレーザー光が射出される。

このように本実施形態によれば、光記録再生装置３０は、レーザー駆動回路６に異なる制御信号を出力する制御回路２と、これらの異なる制御信号に基づき異なる電流（電流値）を半導体レーザー２１に出力するレーザー駆動回路６とを備え、半導体レーザー２１に流れる電流を制御することができるので、再生時にモードロック状態を外し、再生時にモードロックレーザー８からモードロックレーザー光ではなくＣＷレーザー光を記録媒体２０に照射することができる。

この場合には、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴを備える必要がない。従って、光記録再生装置３０の構成を更に単純にすることができ、低コスト化及び小型化を図ることができる。

次に、第３の実施の形態の光記録再生装置について説明する。
図５は第３の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。
第３の実施の形態の光記録再生装置４０は、上記第１の実施の形態に比べて、ミラー制御回路７、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴの代わりに、図５に示すように、波長フィルタ制御回路４１及び波長フィルタ駆動モータＭ２を備える点が異なる。

波長フィルタ制御回路４１は、図５に示すように、制御回路２からの制御信号に基づき、波長フィルタ２４の位置を制御するためのモータ駆動信号を波長フィルタ駆動モータＭ２に出力する。

波長フィルタ駆動モータＭ２は、例えば波長フィルタ制御回路４１からのモータ駆動信号に基づき、波長フィルタ２４を矢印方向に回転させる。これにより、波長フィルタ２４を通過するレーザー光の光路長が調整される。この結果、モードロック状態から非モードロック状態にモードロックレーザー８の発光状態が切り替えられる。

このように本実施形態によれば、光記録再生装置４０は、制御回路２からの制御信号に基づき波長フィルタ制御回路４１が波長フィルタ駆動モータＭ２を回転駆動することができる。これにより、再生時に波長フィルタ２４を矢印方向に回転させることで、モードロックレーザー８のモードロック状態を外して非モードロック状態とし、モードロックレーザー８からＣＷレーザー光が射出されるようにすることができる。この結果、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、第４の実施の形態の光記録再生装置について説明する。
図６は第４の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。
第４の実施の形態の光記録再生装置５０は、上記第１の実施の形態に比べて、ステージ駆動モータＭ及びステージＳＴの代わりに、図６に示すピエゾ素子制御回路５１及びピエゾ素子５２を備えている点が異なっている。

ピエゾ素子制御回路５１は、図６に示すように、制御回路２からの制御信号に基づき、ピエゾ素子５２に印加する電圧を制御するためのピエゾ素子制御信号をピエゾ素子５２に出力する。

ピエゾ素子５２は、例えばピエゾ素子制御回路５１からのピエゾ素子制御信号に基づき、矢印方向などに体積変化する。ピエゾ素子５２は、例えばミラー２５に固定されている。これにより、ピエゾ素子５２の体積変化にも伴い、ミラー２５の位置が矢印方向に調整される。

このように本実施形態によれば、光記録再生装置５０は、制御回路２の制御信号に基づき、ピエゾ素子制御回路５１がピエゾ素子制御信号をピエゾ素子５２に出力する。これにより、再生時にピエゾ素子５２を体積変化させ、これに伴いピエゾ素子５２に一体的に設けられたミラー２５の位置を矢印方向に調整することができる。従って、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

例えばモードロックレーザー８のモードロック状態を外しＣＷレーザー光を射出することができるようにするために、上記第１の実施の形態ではミラー２５の位置を制御し、第２の実施の形態では半導体レーザー２１に流れる電流を制御した。しかし、これに限定されず、例えばミラー２５の位置を制御すると共に半導体レーザー２１に流れる電流を制御するようにしてもよい。これにより、再生時に、モードロック状態をより確実に外し、モードロックレーザー８からＣＷレーザー光を照射するようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る光記録再生装置のブロック図である。 光記録再生装置のモードロックレーザーの構成を示す図である。 光記録再生装置の記録再生動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態の光記録再生装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ｍ ステージ駆動モータ
Ｍ２ 波長フィルタ駆動モータ
ＳＴ ステージ
１、３０、４０、５０ 光記録再生装置
２ 制御回路
３ 基準クロック発生部
４ ＲＦ信号発生部
５ 増幅器変調部
６ レーザー駆動回路
７ ミラー制御回路
８ モードロックレーザー
１０ 光増幅器
１７ フォトディテクタ
２０ 記録媒体
２１ 半導体レーザー
２２ 活性層
２３ 集光レンズ
２４ 波長フィルタ
２５ ミラー
２６ 光反射膜
２７ 反射防止コーティング
４１ 波長フィルタ制御回路
５１ ピエゾ素子制御回路
５２ ピエゾ素子

Claims (2)

1. 異なる波長の光が同期してパルス状のレーザー光を発振するモードロック状態で前記レーザー光を射出可能な１つのレーザー光源と、
   記録時にはモードロック状態で前記レーザ光を記録媒体に照射し、再生時にはモードロック状態から連続波レーザー光を射出する状態に前記レーザー光源を切り替えて前記レーザ光を前記記録媒体に照射するように制御する手段と
   を具備し、
   前記レーザー光源は前記モードロック状態で前記レーザー光を生成することが可能な共振器を有し、
   前記制御する手段は前記共振器の共振器長を調整する
   光記録再生装置。
2. 記録時に、異なる波長の光が同期してパルス状のレーザー光を発振するモードロック状態で１つのレーザー光源から前記レーザー光を記録媒体に照射し、
   再生時に、前記モードロック状態から連続波レーザー光を射出する状態に前記１つのレーザー光源を切り替えて前記レーザ光を前記記録媒体に照射する
   光記録再生方法であって、
   前記レーザー光源は前記モードロック状態で前記レーザー光を生成することが可能な共振器を有し、
   前記共振器の共振器長を調整することで前記切り替えを行う
   光記録再生方法。

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