JPS6120930B2

JPS6120930B2 -

Info

Publication number: JPS6120930B2
Application number: JP8878378A
Authority: JP
Inventors: Seio Watanabe; Satoru Komurasaki; Kazuo Hirasawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-07-20
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1986-05-24
Also published as: JPS5517818A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はレーザ光により記録媒体上に超高密
度記録を行う光学的記録装置において、焦点合せ
の初期設定を行うための焦点初期設定方法とその
装置に関するものである。

従来このの種の方法として第１図および第２図
に示すものがあつた。第１図ａは光学的記録装置
の目視による焦点合せを行うときの全体構成図で
あり、１は記録用レーザ装置、２は記録用レーザ
装置１からのレーザ光を変調する光変調器、３は
光変調器２の出力光を拡散する拡散レンズ、４は
拡散レンズ３からの光を２方向に分割するビーム
スプリツタ、５はビームスプリツタ４からの光を
集光する集光レンズ、６は上面に集光レンズ５か
らの光があてられる記録媒体７が被着されたデイ
スク、８はデイスク６を回転させるモータ、９は
前記ビームスプリツタ４からのデイスク６と反対
側への光を見るための接眼レンズ、１０は目であ
る。また同図ｂは目視により確認できるエアリー
パターンを示し、１１は光スポツト、１２は光ス
ポツト１１の周りの環状明部である。

第２図はこのの種の記録装置で用いられる光学
式自動焦点追跡装置のセンサー部であり、１３は
焦点調整用レーザ装置、１４はこのレーザ装置１
３からの光を反射し、集光レンズ５の光軸と平行
に軸をずらして入射させるミラー、１５は記録媒
体７で反射され、さらに集光レンズ５を通過した
光を検出する２分割光検知器、１５ａはこのの２
分割光検知器１５のａ面、１５ｂは光検知器１５
のｂ面、１６は光検知器１５に現われる光スポツ
ト、１７は集光レンズ５を上下させ、集光レンズ
５と記録媒体６との距離を調整するための焦点調
整装置としての電磁駆動器である。

つぎに、この光学的記録装置の概要と従来の焦
点合せの方法について詳細に説明する。第１図に
おいて、記録用レーザ装置１から発せられた光は
光変調器２によつて情報信号に応じて強度変調さ
れ、拡散レンズ３、ビームスプリツタ４を通つ
て、集光レンズ５によりデイスク６上の記録媒体
７上に１μｍ〓以下の微少スポツトに集光され、
記録が行なわれる。この記録中、デイスク６はモ
ータ８によつて高速回転されており、記録媒体７
上に記録信号に応じて順次ピツトが記録される。
記録の形態は記録媒体７が金属薄膜の場合には、
光の当つた部分の金属が取り除かれてピツトと呼
ばれる長円形の穴ができ、そのピツト列が螺線状
にトラツクとして記録される。回転中は後述する
自動焦点追跡装置により集光レンズ５とデイスク
６間の距離が一定に保たれる。記録の始めには、
記録媒体７上に記録用レーザ光の最少のスポツト
が得られるよう、集光レンズ５とデイスク６間の
距離を調整するが、これを焦点合せの初期設定と
呼ぶ。

この初期設定の一例が第１図に示す目視による
ものであり、記録媒体７上に記録されない程度の
微弱光を照射し、記録媒体７からの反射光の一部
をビームスプリツタ４で取り出し、接眼レンズ９
と集光レンズ５で構成された顕微鏡のような光学
系で、記録媒体７上の光スポツトを目１０、すな
わち肉眼によつて観察する。焦点が記録媒体７上
に合つている場合には、同図ｂに示すようなエア
リーパターンが見られ、焦点が合つていないと光
学でよく知られた、くずれたパターンが認められ
る。この方法は最も簡単で古くから用いられてい
る方法である。

つぎに、自動焦点追跡装置の動作について説明
する。第２図において、焦点調整用レーザ装置１
３から出た光はミラー１４で反射され、記録用の
集光レンズ５の光軸と平行にに軸をずらして入射
される。記録媒体７からの反射光は矢印で示すよ
うに別の径路を通つて２分割光検知器１５に入力
される。記録媒体７が図示実線の位置にある場合
には、同図ｂに示すように２分割光検知器１５の
ａ面１５ａとｂ面１５ｂの中心に光スポツト１６
が当つているとすると、デイスク６の回転により
面振れが生じ、記録媒体７の面が第２図ａの破線
まで下がつた場合、反射光は破線で示された径路
を通り、同図ｃのようにａ面１５ａにかたよつて
光スポツト１６が照射される。この２分割光検知
器１５のそれぞれの出力差を検知してスピーカの
ボイスコイルのような電磁駆動器１７に電流を流
すことにより、レンズ５の位置を制御し、記録媒
体７上に焦点を合せて記録用レーザ光を集光する
ことができる。このように記録中に自動的に焦点
合せを行うものが自動焦点追跡装置として従来か
ら知られているが、この装置を用いて焦点合せの
初期設定を行うこともできる。

すなわち、あらかじめ記録用レーザ光の集光点
が記録媒体７上に来たときに、焦点調整用レーザ
装置１３からの反射光が２分割光検知器１５上の
中心に来るように調整しておき、２分割光検知器
１５の出力の差が零になるように電磁駆動器１７
に信号を加えることにより、記録前の焦点合せの
初期設定を行うことができる。

ところが、これらの従来の焦点合せの初期設定
方法においては、次のような欠点があつた。すな
わち第１図のように目視により行なう場合には、
接眼レンズ９の位置によつて同図ｂに示すように
エアリーパターンの見え方が違つてくる。また第
２図の自動焦点追跡装置を用いる場合には、２分
割光検知器のわずかな位置ずれが、初期の焦点合
せを狂わせてしまう。しかも、この種の記録装置
の集光用レンズはN.A.（開口数）0.7程度のレン
ズを用いるため、記録の焦点深度は0.5μｍ以下
と非常に狭く、前記いずれの場合にも一度調整し
ても、周囲温度の変化による光学系の伸縮等でず
れが生じ、記録直前に多大な時間をかけて焦点合
せを行なわねばならないという欠点があつた。

この発明は、このような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、記録に用いるレー
ザ光の集光スポツト自体で、記録媒体に孔をあけ
その孔と記録レーザ光とにより焦点合せの絶対位
置が確定できるようにした光学的記録装置の焦点
初期設定方法とその装置を提供することを目的と
している。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図ａにおいて、１ないし７および１７は
前記従来装置と全く同じものを示す。１８は拡散
レンズ３を通過した光の光路を変更するためのミ
ラー、１９は記録媒体７にあけられた小孔２０お
よびデイスク６を透過した透過光を検知するため
の光検知器、２１は電磁駆動器１７に電流を流す
ための可変電源である。そして第３図ｂは電磁駆
動器１７の印加電圧Vinと記録用レーザの集光点
と記録媒体７との距離△ｆとの関係を示す図、同
図ｃは記録用レーザによつてあけられた小孔２０
からの透過光による光検知器１９の出力Voutと
電磁駆動器１７への印加電圧Vinとの関係を示す
図である。

つぎに焦点位置の初期設定方法を第３図により
説明する。いまデイスク６を静止させた状態を考
える。記録用レーザ装置１から出た光は拡散レン
ズ３、ミラー１８、集光レンズ５を通つて、ほぼ
記録媒体７上にスポツトを結んでいるとする。こ
のとき、簡単のために、記録媒体７を金属薄膜と
し、光検知器１９には光はほとんど来ていないも
のとする。この状態で記録用レーザ装置１のレー
ザパワーを上げて記録媒体７に熱加工によりレー
ザの集光スポツトと同程度、たとえば0.5μｍ〓
の小孔２０をあける。つぎに、レーザパワーをこ
の小孔２０の拡大が生じない程度に低くして可変
電源２１の出力を変化させ、電磁駆動器１７によ
り集光レンズ５の位置を上下させると、レーザ光
の集光点と記録媒体間の距離△ｆは第３図ｂに示
すように変化し、そのとき光検知器１９の出力電
圧と可変電源２１の電圧との関係は第３図ｃに示
されるような特性を持つ。先にあけた小孔２０が
0.5μｍ程度であり、記録スポツトの集光位置で
のスポツト径が同程度であるとすれば、焦点位置
と記録媒体との位置が一致しているとき、大部分
の光は透過して、光検知器１９の出力Voutは最
大値Vmaxを示す。そしてそのときの電磁駆動器
１７の印加電圧をV₀とする。電磁駆動器１７の
印加電圧がV₀以外の電圧のときには、記録媒体
７上でスポツトが大きくなり、小孔２０から透過
する光は小さくなる。この関係により、光検知器
１９の出力電圧Voutが最大になる電磁駆動器１
７の印加電圧V₀を求め、可変電源２１の電圧Vin
をV₀に設定することにより、焦点合せの初期設
定を行うことができる。そののちは、第２図で示
したような自動焦点追跡装置により、デイスク６
回転後も記録媒体７に正確に焦点が合つた状態で
記録できることになる。小孔２０の大きさは第３
図ｃに示す光検知器１９の最大出力電圧Vmaxが
認められる程度にあけられれば良く、実験によれ
ばそれは容易に可能であり、集光スポツト径と同
程度であれば問題なく目的を達成することができ
た。またこの装置による焦点合せの精度は記録用
スポツトの焦点深度が0.1μｍ程度であるのに対
し、0.05μｍ以下に合わせることができた。これ
は従来の方法では、いずれも間接的な方法で焦点
合せを行なつているため、焦点合せの程度は0.1
μｍ以下に保つことは容易ではなかつたのに比
し、大きな改善である。ここで、従来、特開昭50
−34554号公報に記載されているように、記録材
料を変形させ、その変形によつて生じた透過光の
回折及び散乱の性質を利用して焦点調節を行うも
のがある。しかし本実施例に用いる基本原理は、
この従来技術とは全く異なるものであり、上記回
折，散乱の性質を利用せず、小孔を通過する光を
全て１つの光検知器で受光し、小孔に対し光スポ
ツトの焦点が合うと多くの透過光が光検知器に入
り、焦点がずれるとスポツト径が大きくなり、小
孔を通過する光量が減るという原理を用いたもの
である。

なお以上では記録媒体７として透過率の低い金
属薄膜で説明を行なつたが、一般に絶縁物、半導
体、プラスチツクなどの非金属でも小孔をあける
ことにより、第３図ｃに示したような最大出力電
圧Vmaxがわずかでも認められるものであれば目
的を達成できることは当然である。またこの発明
は実際に孔があいていなくても、強い光により、
その部分の透過率が変わるような場合にも適用す
ることができる。また光学素子と記録媒体間の距
離を変化させる焦点調整装置として前記実施例で
は電磁駆動器を用いたが、光学素子、またはデイ
スクのいずれか、あるいはその双方を機械的に移
動することによつても、その目的を達せられるこ
とは当然である。さらに前記実施例では記録用レ
ーザ光を集光する光学素子として、拡散レンズ３
と集光レンズ５の組合せで構成したが、単一のレ
ンズ、複数レンズ、屈折率分布型レンズ等、同等
な効果を達成できる素子であれば良い。

つぎに、この発明の他の実施例を示す第４図に
ついて説明する。

前記実施例では原理的なものを示したが、この
実施例では、光検知出力からレーザ光の集光点が
正確に記録媒体上にあることを検出する集光点検
知装置として、位相検波器を用いている。第４図
ａにおいて、２２は電磁駆動器１７に交流信号を
印加し、集光レンズ５を微少量変化させる発振
器、２３は光検知器１９の出力の位相を検波する
位相検波器である。そして第４図ｂは第３図ｂ，
ｃから得られ、集光レンズ５と記録媒体７間の距
離に対する光検知器１９の出力の静特性図、第４
図ｃは焦光点と記録媒体７との距離に対する位相
検波器２３の出力の特性図である。

つぎにこの実施例による方法について説明す
る。前記実施例と同様、記録媒体７に小孔２０を
あけたのち、発振器２２によつて電磁駆動器１７
に交流信号を印加し、集光レンズ５を微少量変化
させると、第４図ｂの静特性により、レンズ・記
録媒体間距離ｘ，ｙ，ｚに対して、光検知器１９
の出力Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ得られる。これらの
信号はそれぞれ位相が違つており、これらの信号
の位相と発振器２２の出力の位相とを位相検波器
２３で比較することにより、第４図ｃに示す特性
が得られる。この特性図において、零点に相当す
る部分が、レーザ光の集光点が記録媒体７上にあ
り、光透過量が最大になる位置である。したがつ
てこの位相検波器２３の出力が零になつた時点で
可変電源２１を固定し、発振器２２の発振を停止
させればよい。

つぎに以上の焦点初期設定方法を自動的に行な
う装置の一実施例について説明する。第５図にお
いて、１ないし２３は第１図ないし第４図と同一
のものを示す。２４はレーザ光によつて記録媒体
７に適当な小孔２０があけられ、光検知器１９の
出力が一定出力になると記録用レーザ装置１のレ
ーザ光を小さくするように制御するレーザパワー
制御装置、２５は位相検波器２３の出力と発振器
２２の出力とを加算する加算器で、たとえば差動
増幅器などの組合せで構成される。２６は位相検
波器２３の出力が零になつたとき、あるいは初期
設定動作開始から一定時間経過後に、後述する電
圧ホールド回路２７に指令信号を送り、かつ発振
器２２を停止させる発振停止制御回路、２７は発
振停止制御回路２６の指令により、指令直前の直
流電圧を保持する電圧ホールド回路で、発振停止
制御回路２６よりの指令がない場合、加算器２５
の出力は電圧ホールド回路２７を素通りして、電
磁駆動器１７に加えられる。

つぎに動作について説明する。発振器２２の出
力が加算器２５、電圧ホールド回路２７を経て、
集光レンズ５を一定周期で振動させると、記録媒
体７上の小孔２０を通過するレーザ光はその強度
が変化する。強度の変化したレーザ光は光検知器
１９で検知され、発振器２２の出力との位相関係
が位相検波器２３で比較される。位相検波器２３
の出力は加算器２５に入力されて発振器２２の出
力と加算され、再び電圧ホールド回路２７を経て
レンズ５を移動させる。このようにこの回路は閉
ループを構成しているので、自動的に第４図ｂに
示す光検知器１９出力Voutが最大となる同図Ｙ
の点に到達する。このように集光レンズ５と記録
媒体７との距離が最適となる状態に達すると、発
振停止制御回路２６の指令により、電圧ホールド
回路２７が働き、一定直流電圧を電磁駆動器１７
に印加するようになる。したがつてこのように自
動的に焦点合せの初期設定が行なわれるものであ
る。

なお、この発明の焦点初期設定装置は前記実施
例に限定されるものではなく、光学素子と記録媒
体との距離を調整する焦点調整装置、光検知器出
力により記録用レーザ光が記録媒体上に集光せら
れたことを検知する集光点検知器、集光点検知器
の出力により焦点調整装置を制御して光学素子と
記録媒体との距離を固定する集光点制御装置とし
ては、前記実施例のように電磁駆動器と発振器、
位相検波器、発振停止制御回路と電圧ホールド回
路により構成するほか、他のものにより構成して
もよい。

以上のように、この発明に係る光学的記録装置
の焦点初期設定方法とその装置によれば、記録時
のスポツトの精度を決定する記録用レーザ装置と
そのレーザ光を集光する光学素子とを用いて、記
録媒体上に小孔をあけ、その小孔と記録用レーザ
光を用いて、最小の集光点を直接見つけ出すよう
にしたため、非常に高精度に、しかも簡単に焦点
合せの初期設定を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂおよび第２図ａ，ｂ，ｃは従来の
光学的記録装置における焦点初期設定方法を示す
図、第３図ａはこの発明の一実施例による焦点初
期設定方法を示す図、同図ｂ，ｃはその方法を説
明するための電磁駆動器印加電圧・集光点記録媒
体間距離特性図および電磁駆動器印加電圧・光検
知器出力特性図、第４図ａはこの発明の他の実施
例を示す図、同図ｂ，ｃはその方法を説明するた
めのレンズ記録媒体間距離・光検知器出力特性図
および焦点位置記録媒体間距離・位相検波器出力
特性図、第５図はこの発明の焦点初期設定装置の
一実施例を示す図である。１……記録用レーザ装置、３，４，５……光学
素子としての拡散レンズ，ビームスプリツタ，集
光レンズ、７……記録媒体、１７……焦点調整装
置としての電磁駆動器、１８……光学素子として
の光路変更用ミラー、１９……光検知器、２２…
…発振器、２３……集光点検知器としての位相検
波器、２４……レーザパワー制御装置、２６……
発振停止制御回路、２７……電圧ホールド回路。
なお図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】１記録用レーザ光を発生する記録用レーザ装置
と、前記記録用レーザ光を記録媒体上に集光させ
る光学素子と、この光学素子と前記記録媒体との
距離を調整する焦点調整装置とを備えた光学的記
録装置において、前記記録用レーザ装置の発生す
る記録用レーザ光の強度を上げて前記記録媒体上
に小孔を形成し、この小孔を通過した記録用レー
ザ光の全てを１つの光検知器により検知し、この
光検知器の出力が最大になつたとき前記焦点調整
装置を制御して前記光学素子と前記記録媒体との
距離を固定するようにしたことを特徴とする光学
的記録装置における焦点初期設定方法。２記録用レーザ光を発生する記録用レーザ装置
と、前記記録用レーザ光を記録媒体上に集光させ
る光学素子と、この光学素子と前記記録媒体との
距離を調整する焦点調整装置と、前記記録媒体上
に強度の大きい記録用レーザ光により設けられた
小孔を通過した全ての前記記録用レーザ光を検知
する光検知器と、この光検知器の出力により前記
記録用レーザ装置の出力を制御するレーザパワー
制御装置と、前記光検知器の出力により前記記録
用レーザ光がが記録媒体上に集光せられたことを
検知する集光点検知器と、この集光点検知器の出
力により前記焦点調整装置を制御して前記光学素
子と前記記録媒体との距離を固定する集光点制御
装置とを備えたことを特徴とする光学的記録装置
における焦点初期設定装置。