JP4996139B2 - 光学記録媒体用のピックアップ - Google Patents

Description

本発明は、光学記録用の光ピックアップ、その光ピックアップでの使用に適している電気的に制御された回折格子、および、その光ピックアップまたは回折格子を使用して、光学記録媒体から読み出しを行い、および／または、光学記録媒体への書き込みを行う装置に関する。特に、超解像近接場構造型光学記録媒体への使用に適している光ピックアップ、回折格子、および、その装置に関する。

超解像近接場構造（スーパレンズ、super-RENS）型の光学記録媒体を使用することにより、データ密度が通常の光学記録媒体に比べて、単位寸法あたり３倍増加する可能性がある。このことは、いわゆる「スーパレンズ」型の記録媒体により可能となる。このスーパレンズは光学記録媒体中のデータ層の真上に配置され、光学記録媒体からのデータ読み出し、および／または、光学記録媒体へのデータ書き込みに使用される光スポットの有効サイズを大幅に縮小させている。同時に、スーパレンズ型の構成にすることにより、光学記録媒体の各グルーブまたは各ランドに複数のデータトラックを配置できるようになる。各グルーブまたはランド毎に３列のデータトラックを有する超解像光学記録媒体の例が、特許文献１に記載されている。

特許文献２には、情報読み取り／書き込み装置が開示されている。この装置は、回折したビームのエネルギーを０次光ビームおよび高次光ビームに配給する際の調節のために使用する動的制御型の回折格子から成っている。この回折格子を使用することにより、トラッキングに使用されるサイドビームのエネルギーが、読み出し動作中および書き込み動作中に同じレベルに維持される。

超解像近接場構造型光学記録媒体に使われる光ピックアップが、スーパレンズ型でない光学記録媒体においても、あるいは、各グルーブおよび／またはランドに単一のデータトラックしか配置されてない光学記録媒体においても、読み込み、および／または、書き込みができるということが、ピックアップの互換性という観点から望ましい。同様に、２列またはそれ以上のデータトラックを有する光学記録媒体で使う光ピックアップが、複数のデータトラックに一度にアクセスできることが望ましい。

国際公開第２００４／０３２１２３号パンフレット 米国特許出願公開第２００２／００２７８４０号明細書

本発明の目的は、各グルーブおよび／またはランドに２列またはそれ以上のデータトラックを有するスーパレンズ型の光学記録媒体において読み込み、および／または、書き込みが可能で、さらに、各グルーブおよび／または、ランドに１列だけのデータトラックが配置されたスーパレンズ型の光学記録媒体において、および／または、スーパレンズ型でない光学記録媒体においても、読み込み、および／または、書き込みができる光ピックアップを提案することである。本発明のもうひとつの目的は、各グルーブおよび／またはランドに２列またはそれ以上のデータトラックを有する光学記録媒体において、読み込み、および／または、書き込みが可能で、複数のデータトラックに一度にアクセス可能な光ピックアップを提案することである。

これらの目的は、読み込み、および／または、書き込みに使用する光ビームを発生させる光源の備わった、２列またはそれ以上のデータトラックが配置された光学記録媒体用の光ピックアップによって達成される。この光ピックアップは、その構成要素として、電気的に制御される回折格子を含んでいる。この回折格子は、１列またはそれ以上のデータトラックからの読み出し、および／または、１列またはそれ以上のデータトラックへの書き込みに使用される、光源から発せられた光ビームから１列またはそれ以上の光ビームを発生させるために、少なくとも、２つの状態間の切り替えを行えるものである。このときのトラッキング、および／または、焦点制御には０次光ビームが使われる。そのような光ピックアップが、各グルーブおよび／またはランドに２列またはそれ以上のデータトラックを有するスーパレンズ型の光学記録媒体で使われている場合には、上記の回折格子を電気的に制御することにより、例えば、読み取り、および／または、記録に必要となる回折次数を持った光ビームを発生させるというような制御をすることにより、各グルーブおよび／またはランド内の１列またはそれ以上のデータトラックにおいての読み込み、書き込み動作も可能となる。このピックアップをスーパレンズ型でない光学記録媒体で使われている場合には、上記の回折格子を適当に制御することによって、データトラックが１列の場合には勿論のこと、データトラックが２列またはそれ以上の場合にも１度に読み込み、書き込みの動作が可能となる。

２列またはそれ以上のデータトラックを有する光学記録媒体における読み込み、および／または、書き込みに使う光ピックアップでの使用に適している回折格子は、少なくとも２つの状態間の切り替えが可能であり、光源から発せられた光ビームから、光学記録媒体に配置された１列またはそれ以上のデータトラックからの読み出し、および／または、１列またはそれ以上のデータトラックへの書き込みに使われる、１またはそれ以上の光ビームを発生させる。電気的に制御される回折格子によって発生した回折を適当に制御することによって、特定の回折次数に移される光ビームの全エネルギーの中の部分量と、出現する回折次数の数および次数の制御が可能である。このことにより、スーパレンズ型の光学記録媒体の場合には、１列のデータトラックにおいては勿論のこと、２列またはそれ以上のデータトラックにおいても一度に読み込み、書き込みが可能となり、あるいは、各グルーブおよび／またはランドにデータトラックが２列またはそれ以上を有するスーパレンズ型の光学記録媒体の場合には、１個のグルーブおよび／またはランド内の１列またはそれ以上のデータトラックにおける読み込み、書き込みが可能となる。

第一の状態では、回折格子が、光源から発せられた光ビームのエネルギーの大部分を有する、選択された回折次数の回折光ビームと、光源から発せられた光ビームのエネルギーの残り部分を有する０次光ビームを発生させることが好ましい。このようにすることで、０次光ビームは、依然として、トラッキングおよび／または焦点制御に使うことができる一方、エネルギーの大部分を有する回折次数光ビームは、特定のデータトラックへのデータの記録用として使える。

第二の状態では、回折格子が、光源から発せられた光ビームのエネルギーの大部分を、２またはそれ以上の回折光ビームが発生するように、実質的に均一に分布させることが望ましい。回折した光ビームは、それぞれ別々の違った回折次数をもつ光ビームとなる。このようにすることで、データ読み取りに使える、それぞれの光ビーム専用の検出器があれば、２列またはそれ以上のデータトラックからデータの同時読み取りが可能となる。同様に、使用可能な光ビームのエネルギーが十分であれば、２列またはそれ以上のデータトラックへのデータ記録が可能である。また、光ビームの残存エネルギーを有する回折次数の光ビームは、好ましくは、０次光ビームであり、０次光ビームは、トラッキングおよび／または焦点制御に使うことができる。

第三の状態において、好ましくは、回折格子が光源から発せられた光ビームに回折作用を起こさせないように動作する。この回折格子の第三の状態は、光学記録媒体の各グルーブおよび／またはランドに配置されたデータトラック数が１列だけである場合には特に有益である。

この電気的に制御される回折格子が、データトラックとグルーブ／ランドの中心位置との間の実際の距離に対して、発生した光ビーム間の距離を調整できるように回転できることは、好ましいことである。このことにより、スーパレンズ型の記録媒体におけるデータトラックとグルーブまたはランドの中心位置との実際の距離に対して、光ビーム間の距離を調整することが可能となる。この回折格子を回転させるためのサーボモータを追加実装することで、本発明のピックアップを、別のメーカ製作の類似の光ピックアップで記録された光学記録媒体で使用する際の互換性が向上する。

本発明のピックアップまたは電気的に制御される回折格子を、光学記録媒体において読み出し、および／または、書き込みをする装置に好適に利用できる。

さらに理解を深めるために、図面を参照しながら、以下の記述において本発明をさらに詳しく説明する。この発明は、ここでの実施例に限定されるものでなく、その指定された特徴は、この発明の範囲に反することなく組み合わせ変更することができるものである。以下に図面を説明する。

超解像近接場構造型光学記録媒体１の構成例を図１に示してある。グルーブ２（またはランド３）の中心にデータを書く代わりに、グルーブの中心に対して対称に２列のデータトラック４を書いている。複数の光ビーム５を使用して、これらのデータトラックが書き込まれ、および／または、記録される。光ビーム５の大小が、超解像作用の効果を図示している。原理的には、これらのすべての光ビーム５は、回折限界焦点径を有している。しかし、光ビームの強度があるレベルに達すると、超解像作用が起こり、直径が小さくなる。図においては、この強度レベルに達するのは、外側の光ビームであって、中心の光ビームはこの強度以下のままである。図１に図示してある光学記録媒体１においては、より短いトラックピッチの光学記録媒体を作るのに特別なマスタリング・ツールは不要である。但し、他の非スーパレンズ型の光学記録媒体を使用する場合、記憶密度を高めるためには、短いトラックピッチであることが必要である。たとえば、ブルーレイ・ディスク(BlueRay Disk)の場合には、ランド３の幅がグルーブ２の幅より短いということは、非常にしばしば見られることである。従って、本発明の場合には、表面を極めて有効に利用していることになる。

図２は、この発明による光ピックアップを示したものである。レーザダイオード１０が光ビームを発生させ、その光ビームは、コリメータ１２により平行光となり、さらに、対物レンズ１４によって光学記録媒体１上での焦点あわせがなされる前に、ビームスプリッタ１３を通過する。この対物レンズ１４は、図示しないアクチュエータ上に設置されている。このアクチュエータにより、その対物レンズ１４の、光学記録媒体１上のデータトラックに対する位置を調整できる。光学記録媒体１は、モータ１５により駆動する。光学記録媒体１で反射した光は、対物レンズ１４により平行光とされた後、ビームスプリッタ１３により検出器１８に向かうことになる。焦点レンズ１６は、その反射光ビームを検出器１８上で焦点あわせをさせるためのものである。さらに、非点収差レンズ１７は、焦点制御のために光ビームに非点収差を発生させる。この光ピックアップは、例えば、ＤＶＤや「ブルーレイ・ディスク」に使用されている標準型のピックアップと本質的には対応するものである。しかし、それらと違う点は、本発明のピックアップでは、そのビーム光路に電気的に制御される回折格子１１が導入されており、これによって追加の光ビームを発生させることができる。これらの追加の光ビームを検出するために、検出器１８では特別な検出パターン１９を使用する。この回折格子１１として、例えば、特別な液晶構造を使用するブレーズド格子を使うことが好ましい。このような電気的に制御される回折格子の例が、Optics Express 12, 1238-1241(2004)に、Ｋｉｍらにより記載されている。

グルーブ（および／または、ランド）の中心に関して対称になるように書き込みがなされた２列のデータトラックの場合には、回折格子は、４つの状態を作り出す。図３には、これらの４つの状態が示されており、ここでは、エネルギーはビーム径によって表現されている。
（１）回折格子は、光ビームに対してはなんらの回折作用を起こすような動作はせずに、入射光ビームを単に伝送するだけである（図３のａ）。
（２）回折格子は、入射光ビームを２つの別々のビームに分割する。そのうちの１つが、例えば、＋１次光ビームであり、他方が、例えば、０次光ビームである。典型的な状態として、＋１次光ビームが全エネルギーの約９０％を保有し、０次光ビームが全エネルギーの約１０％を保有する。−１次光ビームは、実質的にはエネルギーを保有しない、つまり、エネルギーの保有率は０％である（図３のｂ）。
（３）第二の状態に似ているが、ここでは、＋１次光ビームに代わって、−１次光ビームが全エネルギーの９０％を有することになる（図３のｃ）。
（４）−１次光ビームと＋１次光ビームが全エネルギーの約４５％ずつを保有し、そのエネルギー保有量が実質的に同じとなる。この状態では、０次光ビームも全エネルギーの１０％を保有する（図３のｄ）。

これら４つの全部の状態において、プッシュプル・トラッキング、および／または、焦点制御のために、０次光ビームが使われる。利用可能なエネルギーの１０％を使うだけなので、スーパレンズ作用は起こらない。仮に、スーパレンズ作用が起こるようなことがあれば、それがトラッキング動作と焦点制御動作の支障となる。上記の状態のうち、第一の状態は、例えば、ＤＶＤや「ブルーレイ・ディスク」のような、各グルーブおよび／または各ランドに単一のデータトラックが配置されている光学記録媒体における読み出し、および／または、書き込みで使われるか、あるいは、各グルーブおよび／または各ランドに単一のデータトラックがあるスーパレンズ型の光学記録媒体における読み出し、および／または、書き込みで使われる。上記のうちの残りのほかの状態は、図１に示すように、２列のデータトラックがあるスーパレンズ型の光学記録媒体における読み出し、および／または、書き込みで使われる。

第二と第三の状態は、２列のデータトラックのうちの一方のデータトラックに情報を書き込む時に使用される。回折格子が光学記録媒体上に２個のスポットを形成させる。ここでの情報の書き込みには高出力の光ビームが使われる。第二の状態での低出力の光ビームによってトラッキング信号を発生させることができる。第二の状態での光ビームでは、光学記録媒体のデータを消去するには十分ではない。第四の状態により、スーパレンズ型記録媒体内の隣り合う２列のデータトラックの情報を同時に読み出すことが可能となる。この時、電子機器、および／または、ソフトウエアを追加的に導入することで、２列のデータトラック間のクロストークを減少させることが可能となる。回折格子１１を回転させることにより、スーパレンズ型の記録媒体でのデータトラックとグルーブまたはランドの中心位置との間の実際の距離に対する、光ビーム間での距離を調整することが可能となる。回折格子１１を回転させるためのサーボモータを導入することで、本発明のピックアップを、別のメーカ製作の類似の光ピックアップで記録された光学記録媒体で使用する際の互換性を向上させることができ、あるいは、違ったトラックピッチを有する別種類の記録媒体で、この発明のピックアップを使う場合にも調整が可能となる。

電気的に制御される回折格子１１は、グルーブ（あるいは／またはランド）に対称に配置された２列のデータトラックを有するスーパレンズ型の光学記録媒体に使用される例が記載されているが、この回折格子１１は、他の奇数また偶数のデータトラックを配置した場合にも使用できるように、容易に改造が可能である。ここでの回折格子は、読み込み、および／または、書き込みのための光ビームを発生させることができるだけで十分である。より高次の、例えば、±２または±３のような回折次数の光ビームを使用しても、そのことが容易に可能である。別々の回折光ビーム間のエネルギー分散を制御することができ、そのことで、グルーブまたはランド上のすべてのデータトラックにおいて、あるいは、組み合わせたデータトラックにおいて、同時読み出しが可能となる。同じように、光ビームの利用できるエネルギーに対応する形で、別々の違った回折光ビームに使うことのできる個別の強度変調器を導入することで、２列またはそれ以上のデータトラックの同時書き込みを実現できる。

超解像近接場構造型光学記録媒体の構成例を示したものである。 本発明の光ピックアップを示したものである。 電気的に制御される回折格子の有する種々の違った状態に対応する回折光ビームを図示したものである。

符号の説明

１ 光学記録媒体
２ グルーブ
３ ランド
４ データトラック
５ 光ビーム
１０ レーザダイオード
１１ 回折格子
１２ コリメータ
１３ ビームスプリッタ
１４ 対物レンズ
１５ モータ
１６ 焦点レンズ
１７ 非点収差レンズ
１８ 検出器
１９ 検出パターン

Claims (5)

1. データトラックを有する光学記録媒体用の光ピックアップであって、前記光学記録媒体からの読み出し及び／又は前記光学記録媒体への書き込みのために光ビームを発する光源と、回折作用のない第一の状態から、前記光源から発せられる光ビームから０次光ビームを発生させると共に１つ以上の回折光ビームを発生させる第二の状態又は第三の状態への切り替えが可能な、電気的に制御される回折格子とを有する光ピックアップにおいて、
   前記１つ以上の回折光ビームが光学記録媒体の単一のグルーブ又はランド内に配列された２つ以上のデータトラックの少なくとも１つを扱うための読出し又は書込みビームであり、前記第二の状態において前記０次光ビームが、前記単一のグルーブ又はランドに基づいてトラッキングするための、及び／又は、焦点制御のみの制御ビームであり、
   前記第二の状態又は前記第三の状態において、前記回折格子が、前記光源から発せられた光ビームのエネルギーの大部分を有する、前記１つ以上の回析ビームのうち特定の回折次数の回折光ビームと、前記光源より発せられた光ビームのエネルギーの残り部分を有する０次光ビームとを発生することを特徴とする光ピックアップ。
2. 第四の状態において、前記回折格子が、前記光源から発せられた光ビームのエネルギーの大部分を、２つ以上の回折光ビームに基本的に均一に分布させることを特徴とする請求項１に記載された光ピックアップ。
3. 前記電気的に制御される回折格子が、発生した光ビーム間の距離を前記データトラックとグルーブ／ランドの中心との実際の距離に調整するために回転可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載された光ピックアップ。
4. １つのグルーブ、および／または、ランド内に２つ以上のデータトラックを有する超解像近接場構造型光学記録媒体からの読み出し、及び／又は、この光学記録媒体への書き込みを行うための装置であって、請求項１，２又は３に記載された光ピックアップを含むことを特徴とする装置。
5. 単一のグルーブ又はランド内に配列された２つ以上のデータトラックを有する光学記録媒体から読出しする方法であって、
   前記光学記録媒体からの読み出し及び／又は前記光学記録媒体への書き込みのために光ビームを放射するステップと、
   回折作用のない第一の状態から、放射された光ビームから０次光ビームを発生させると共に１つ以上の回折光ビームを発生させる第二の状態又は第三の状態へ、電気的に制御される回折格子を切り替えるステップと、
   前記１つ以上の回折光ビームにより、単一のグルーブ又はランド内に配列された２つ以上のデータトラックの少なくとも１つを扱うステップと、
   前記０次光ビームにより、前記単一のグルーブ又はランドに基づいてトラッキング、及び／又は、焦点制御のみを行うステップと
   を備え、
   前記第二の状態又は前記第三の状態において、前記回折格子が、前記光源から発せられた光ビームのエネルギーの大部分を有する、前記１つ以上の回析ビームのうち特定の回折次数の回折光ビームと、前記光源より発せられた光ビームのエネルギーの残り部分を有する０次光ビームとを発生することを特徴とする方法。

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