JPH09231609A - 光学式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録レーザー光のビーム形状、強度分布を電
気的にフレキシブルに制御可能な光学式記録装置を提供
することにある。 【解決手段】 レーザー光放射源（１）から放射された
レーザー光は、光路中の液晶素子（１６）によりビーム
形状が成形されて、集光レンズ（１１）に入射し、ガラ
ス原盤（１２）の記録層面に集光する。集光したレーザ
ー光は、ガラス原盤（１２）で反射し、光路を逆戻りし
て、偏光ビームスプリッター（１９）で分離され、レン
ズ（２１）でＣＣＤカメラ（２７）上に集光され、拡大
表示される。また、ＣＣＤカメラ（２７）に取り込まれ
たビームスポット径とパソコン等により入力された入力
パターンとを比較して、ビームスポット径が一定になる
ように、液晶素子（１６）のクローズドループ制御が行
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式記録装置に
係り、更に詳しくは、レーザー光放射光源からのレーザ
ー光を光路中に、電気的に制御可能な液晶素子を挿入し
て記録媒体上に集光されたレーザー光の記録ビームスポ
ットの形状、強度分布を制御し得る光学式記録装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）やレーザー
ディスク（ＬＤ）、さらには追記型、書き替え型等の光
ディスクの特性は、光学式記録装置に於て、記録面上に
集光された記録用レーザー光のビームスポットの形状や
強度分布等のバラツキにより大きく影響されることが判
明している。

【０００３】光ディスクの記録面上に集光された記録用
レーザー光のビームスポット形状（径）は、一例として
集光レンズの焦点距離をｆ、記録用レーザー光の波長を
λ、入射ビーム径をω、集光レンズよりの集光ビームス
ポット径をｄとしたとき、概略ｄ＝２ｆλ／πωで求め
られることが知られている。従来技術の一例について述
べると、図４に示すように、記録用レーザー光放射源
（１）から放射されたレーザー光（図中、太線はレーザ
ー光の経路）は、レーザー光に含まれるノイズを除去す
るノイズイータ（２）、変調器（４）を透過後、ビーム
整形光学系（空間フィルター）（７）、（８）及び
（９）に入射し、所望のビーム径と強度分布を得て、レ
ーザービームのフォーカス調整用のフォーカシング・ア
クチュエータ（１１’）に取りつけられた集光レンズ
（１１）へと入射する。

【０００４】そして、図４中の（７）及び（９）は一対
の入力レンズと出力レンズであり、俗にビームエキスパ
ンダーとも言われている。（８）は、レーザー光を透過
せしめる為のスリット又はピンホールの透過孔が構成さ
れているスペイシャルフィルターである。（１２）は、
ガラス原盤等の平滑な面に光記録層（１２’）が形成さ
れた記録媒体であり、周速度または角速度一定の回転を
なしながら最終的にはこの光記録層（１２’）面上に集
光されたレーザー光により情報信号が同心円状または渦
巻状にピットの形で記録される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの記録特性
を決定する要因であるピット形状は、フォトレジスト等
の光記録材の記録特性と記録用レーザー放射光源から放
射されるレーザー光の強度分布、パワー、光軸位置等に
より変化するので、安定した光ディスクの記録特性を保
つためには、常に記録面上に投射されるレーザー光のビ
ームの形状、強度分布、光軸等の補正をする必要があ
る。

【０００６】図４に示した従来例では、一対の入力レン
ズ（７）と出力レンズ（９）で構成されるビームエキス
パンダーの入力レンズ（７）や出力レンズ（９）の相互
間の位置関係及び各レンズの間にあるガウシェ分布のビ
ーム光を形成する為のスペイシャルフィルタ（８）に形
成されているレーザー光の透過光用の孔（ピンホール）
の形状、大きさ等の要因によりレーザー光のビーム径、
強度分布等が、おのずと決ってしまいフレキシブルに可
変させることが非常に困難であった。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決する為にな
されたものであり、記録レーザー光のビーム形状、強度
分布を電気的にフレキシブルに可変制御することが可能
な光学式記録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】請求項１に係る本発明の
光学式記録装置は、上記の目的を達成する為に、レーザ
ー光源から出射されたレーザー光を集光レンズによって
情報記憶媒体上に光スポットを形成し、前記情報記憶媒
体に情報を記録する光学式記録装置において、前記レー
ザー光源と前記集光レンズまでのレーザー光路中に配置
され、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の透
過形状を規定する液晶素子を具備し、前記液晶素子は、
透過形状を小さく絞ったレーザー光を前記集光レンズに
入射させることにより、透過形状を絞らない状態で得ら
れる光スポットよりも大きな形状の光スポットを前記情
報記憶媒体上に形成することを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る本発明の光学式記録装置
は、レーザー光源から出射されたレーザー光を集光レン
ズによって記録媒体上に集光して、所望の信号を前記記
録媒体に記録する光学式記録装置において、前記レーザ
ー光源と前記集光レンズまでのレーザー光路中に配置さ
れ、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の透過
形状を規定する液晶素子と、前記記録媒体上に集光され
たレーザー光の形状を検知する形状検知手段と、前記形
状検知手段が検知したレーザー光の形状に基づいて、前
記記録媒体上に集光されたレーザー光の形状が所望の形
状となるように前記液晶素子を制御する制御手段とを具
備することを特徴とする。

【００１０】

【実施の形態】本発明の実施の形態を、図面と共に詳細
に説明する。但し、図１〜図４で示す同一記号は全て同
一動作を為す同種部品である。図１は、本発明の光学式
記録装置の一実施例を示すブロック図である。この図に
おいて、レーザー光放射源（１）から放射されたレーザ
ー光（太線はレーザー光の経路）は、ノイズイータ
（２）に入射した後、ノイズ分が除去されたレーザー光
となり、ミラー（３）で反射され、変調器（４）に入射
され、入力信号系（５）により記録すべき情報信号に応
じて前記レーザー光は変調されたレーザー光となる。該
変調レーザー光はミラー（６）で反射され、レンズ（１
４）及び（１５）に入射する。

【００１１】レンズ（１４）及び（１５）は、例えば、
ビームエクスパンダーを構成しており、液晶素子（１
６）の各画素を有効に利用する為、変調レーザー光を液
晶素子の有効面積の大きさに調整するものである。液晶
素子（１６）に入射したレーザー光は、画像入力部（２
６）により設定されたレーザー光の透過領域の形状に整
形される。また、本発明で述べる液晶素子とは、液晶に
電圧を掛けると、透過した光の偏光方向が変化する光の
性質を利用し、液晶透過後の光を偏向フィルターで透過
したり、カットしたりする素子を２次元形状に配列した
ものであり、液晶透過後のレーザー光はレンズ（１７）
及び（１８）に入射する。

【００１２】レンズ（１７）及び（１８）は、前記レン
ズ（１４）及び（１５）と同様に、ビームエクスパンダ
ーを構成しており、集光レンズ（１１）の開口径に合わ
せて、変調レーザービームの形状（径）が調整される。
変調レーザービーム形状（径）が整形された変調レーザ
ー光は、偏光ビームスプリッター（１９）、１／４波長
板（２０）を透過し、ミラー（１０）で反射後、集光レ
ンズ（１１）に入射し、記録媒体（１２）に塗布された
記録層面（１２’）上に集光される。また、スリット
（２２）は、高次回折光を制御する為のフィルターの一
種である。

【００１３】次いで、図２を用いて、液晶素子上に設定
されたレーザー光透過形状と液晶素子透過後のレーザー
ビーム形状、さらに記録層面上に集光するレーザービー
ムスポットの形状の関係を述べる。図２［Ａ］は、液晶
素子上のレーザー光を透過せしめる透過形状、図２
［Ｂ］は、記録層面上に集光されるビームスポットの形
状の模擬図である。

【００１４】例えば、図２［Ａ］で黒く塗つぶされた部
分がレーザー光を透過する液晶素子上の画素を示し、そ
れ以外の部分は、レーザー光が透過できない画素を示し
ている。液晶素子透過後のレーザー光の形状は、図２
［Ａ］の（ａ）〜（ｃ）の形状に対応して整形される。
図２［Ａ］の（ａ）の形状を透過したレーザー光は、略
円に、図２［Ａ］の（ｂ）の形状を透過したレーザー光
は、Ｘ方向に形状が大きく、Ｙ方向に形状が小さくな
り、図２［Ａ］の（ｃ）の形状を透過したレーザー光
は、（ｂ）とは逆にＸ方向に形状が小さく、Ｙ方向に形
状が大きくなる。従って、液晶素子透過後のレーザー光
は、液晶素子上に設定された任意の形状に整形されるこ
とになる。

【００１５】液晶素子を透過して整形されたレーザー光
は、図１のビームエキスパンダー（１７）及び（１
８）、偏光ビームスプリッター（１９）等を透過して、
集光レンズ（１１）に入射する。集光されたレーザービ
ームのスポット径は、一義的には決定できないが、前述
の式ｄ＝２ｆλ／πωに従って、液晶素子から出射した
ビーム径ωに反比例し、集光レンズに入射するビーム形
状に対応して、集光ビームのスポットの形状は決まる。

【００１６】集光ビームのスポット形状を図２［Ｂ］に
示すが、図２［Ｂ］の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各
々図２［Ａ］の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と対応してい
る。図２［Ｂ］の（ａ）では、真円のレーザー光が入射
した場合、記録層面上（１２’）の集光ビームスポット
も真円となる。図２［Ｂ］の（ｂ）では、Ｘ方向に長
軸、Ｙ方向に短軸を持つレーザービーム光が入射し、集
光ビームスポットの形状は逆にＸ方向に短軸、Ｙ方向に
長軸を持った形状となっている。

【００１７】図２［Ｂ］の（ｃ）では、（ｂ）とは逆
に、Ｘ方向に短軸、Ｙ方向に長軸を持つレーザービーム
光が入射し、集光ビームスポットの形状は、Ｘ方向に長
軸、Ｙ方向に短軸を持った形状となっている。このよう
に、液晶素子上のレーザー光透過形状を制御することに
より、記録層（１２’）面上に集光するスポットの形状
を制御することができる。また、液晶素子を制御する画
像入力方法には、マウス、ＣＣＤカメラ等どれを採用し
てもよい。

【００１８】図３に示した例は、パソコン（２６−ｂ）
にキーボード（２６−ａ）から、記録層面上のスポット
のＸ方向、Ｙ方向の径を入力するフロー図である。入力
されたＸ方向、Ｙ方向の径により入力パターンモニター
（３０）にパソコンより入力した条件の入力パターンが
記録層（１２’）面上スポットモニター（２９）で出力
されている倍率と等倍率で表示される。

【００１９】一方、図１に於て、記録層（１２’）面上
に集光されたビームスポットは、記録層（１２’）面上
で反射し、集光レンズ（１１）フィルター（２２）のス
リット、全反射ミラー（１０）と、入射経路の反対を辿
り、１／４波長板（２０）、偏光ビームスプリッター
（１９）で入射光と分離され、レンズ（２１）でＣＣＤ
カメラ（２７）上に集光され、上述の光学系で記録層
（１２’）面上のスポットは、戻り光として観測され
る。

【００２０】また、ＣＣＤカメラ（２７）上に集光され
たビームスポットは、集光レンズ（１１）とレンズ（２
１）の焦点距離で決定される倍率で拡大される為、記録
層（１２’）面上でのビームスポット系を求めることが
できる。従って、ＣＣＤカメラ（２７）に取り込まれた
ビームスポット径とパソコンより入力された入力パター
ンを比較して、クローズドルーブの制御をすることがで
きる。

【００２１】ＣＣＤカメラ（２７）に取り込まれたビー
ムスポット像は、画像処理装置（２８）でＸ方向、Ｙ方
向のビームスポット径が求められて、形状比較器（２５
−ａ）に出力される。そして、パソコンから入出力され
た入力スポット径と実際の集光ビームスポット径が、Ｘ
方向及びＹ方向のスポット径の差として信号処理回路
（２５−ｂ）に出力される。

【００２２】信号処理回路（２５−ｂ）で前述の式ｄ＝
２ｆλ／πωと形状比較回路（２５−ａ）からの出力に
より、液晶素子上に設定すべきＸ方向、Ｙ方向の径が算
出される。算出された径により、液晶素子上、どの画素
をＯＮ、ＯＦＦするか２値データとして、パターン発生
回路（２５−ｃ）よりパターン発生が行われそのデータ
ー出力はコントローラー（２４）に送られ、タイミング
発生回路（２４−ｂ）からＹ方向（行）に、順次ゲート
パルス電圧をＹドライバー（２３−ｂ）に印加し、行ご
とにＸ方向（列）液晶素子の画素に電圧を印加してい
く。

【００２３】そして、信号電圧（Ｘ方向１行分）は、Ｘ
ドライバー（２３−ａ）の１ラインメモリーに蓄えられ
ており、Ｙ方向ゲートパルス電圧に同期して液晶素子中
に送出される。ゲートパルス電圧が次行に移ると、Ｘド
ライバー（２３−ａ）と各画素は非導通となり信号電圧
は蓄積され、次のＸ方向信号電圧が印加される迄保持さ
れる。

【００２４】信号電圧が印加された画素は、レーザー光
を透過することができ、このようにして液晶素子上透過
領域の形状を自由に設定し集光レンズに入射するレーザ
ービーム径を変えることにより、液晶素子上にレーザー
光透過形状に対応して、記録層面上にビームスポット形
状を制御することができ、光ディスクの特性を最適に記
録することができる。

【００２５】尚、本発明の要旨は、本実施例に限定され
るものでなく、記録及び再生を兼備する追記型光ディス
クの記録再生装置や、記録、再生及び消去兼用の光ディ
スク、即ちイレーザブル型光ディスクの記録再生装置の
レーザー光を利用して光ディスクに情報を記録する装置
に応用することは勿論可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る光学式
記録装置によれば、記録媒体上の記録ビームを液晶素子
を使って自由に制御すること、記録レーザーの光軸変動
の影響を受けず、またスペイシャルフィルターやビーム
エキスパンダーの特性に左右されることなく、記録原盤
上での露光位置の強度分布のフレキシブルな設定が可能
となり、光ディスクの最適な記録特性を得ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光学式記録装置のブロ
ック図である。

【図２】液晶素子の画像入力例を示す図である。

【図３】画像入力、液晶素子ドライブのブロック図であ
る。

【図４】従来の記録装置のブロック図である。

【符号の説明】

（１） レーザー光放射源 （４） 変調器 （１１） 集光レンズ （１２） 記録媒体 （１６） 液晶素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光源から出射されたレーザー光
   を集光レンズによって情報記憶媒体上に光スポットを形
   成し、前記情報記憶媒体に情報を記録する光学式記録装
   置において、 前記レーザー光源と前記集光レンズまでのレーザー光路
   中に配置され、前記レーザー光源から出射されたレーザ
   ー光の透過形状を規定する液晶素子を具備し、 前記液晶素子は、透過形状を小さく絞ったレーザー光を
   前記集光レンズに入射させることにより、透過形状を絞
   らない状態で得られる光スポットよりも大きな形状の光
   スポットを前記情報記憶媒体上に形成すること、 を特徴とする光学式記録装置。
2. 【請求項２】 レーザー光源から出射されたレーザー光
   を集光レンズによって記録媒体上に集光して、所望の信
   号を前記記録媒体に記録する光学式記録装置において、 前記レーザー光源と前記集光レンズまでのレーザー光路
   中に配置され、前記レーザー光源から出射されたレーザ
   ー光の透過形状を規定する液晶素子と、 前記記録媒体上に集光されたレーザー光の形状を検知す
   る形状検知手段と、 前記形状検知手段が検知したレーザー光の形状に基づい
   て、前記記録媒体上に集光されたレーザー光の形状が所
   望の形状となるように前記液晶素子を制御する制御手段
   と、 を具備することを特徴とする光学式記録装置。