JPS6217287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微小スポツトに絞つた光によりデイス
ク状の記録媒体に情報を記録し再生する装置にお
いて、記録媒体上での前記微小スポツト光の大き
さが記録再生するに最適な大きさに常に保たれる
ように焦点制御を行う装置に係る。

デイスクに記録された情報を光学的に再生する
手段としては、VLP等のようなビデオデイスクが
よく知られている。ビデオデイスクでは、レーザ
光を約φ１μｍぐらいに絞り、焦点制御、トラツ
キング制御等の制御を行ないながらあらかじめ記
録された情報が再生される。一方記録媒体として
は光により感光するMnBi、プラスチツクサー
モ、アモルフアス半導体等が知られており、上記
２つの技術と、光源として小型で、光出力が大き
く、また情報により直接光変調が可能な半導体レ
ーザを用いれば、光学的に情報を記録し、再生で
きる光学的記録再生装置の実現が可能となる。し
かし前記光学的記録再生装置において記録媒体上
の未記録部へ情報を記録する場合、いままでの焦
点制御方式だけでは焦点制御をかけると、微小ス
ポツト光に絞るための絞りレンズと記録媒体の間
の距離は記録媒体の面ブレに対しても一定に保た
れるが、はたして前記距離が記録する上で最適な
距離なのかどうか、前記距離で最もよく絞れた微
小スポツト光が記録媒体上に照射されているのか
どうかはわからない。従つて従来は前記距離を少
しづつ動かしながら同心円状に１回転づつ記録を
行ない、最大の再生信号の振幅が得られるところ
を焦点制御の最適記録位置と決めていた。しかし
前記の方法では、前記最適記録位置を見つけるた
めの不必要な情報を記録媒体に記録せねばなら
ず、その部分だけ記録媒体が破壊されたこととな
る。

本発明は、最もよく絞られた微小スポツト光が
記録媒体上に照射された時、その反射光量が光源
である半導体レーザに最も多く帰還され、その時
の半導体レーザの光量がその時以外の条件の時の
光量と比べ増えるという現象を利用し、前記焦点
制御の最適記録位置を見い出す新規な焦点制御の
手段を具備した光学的記録再生装置を提供するこ
とを目的とする。前記焦点制御の手段を用いれば
半導体レーザの光量は信号を再生する時の弱い光
量で前記最適記録位置を見い出すことが可能とな
り、記録媒体を何等破壊することなしに、かつ信
号を記録しながら最適記録位置を自動的に確認で
きるので確実に記録が行なえる。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明の一実施例の全体の構成を説
明するための図である。１は例えば半導体レー
ザ、２は前記半導体レーザ１からの光量を集める
ための集光レンズ、３は半導体レーザ１より出た
光の矢印YY′方向と矢印ZZ′方向の集光位置を合
わすための複数枚（例えば２枚）のシリンドリカ
ルレンズから成るレンズ群である。４はビームス
プリツタで、半導体レーザ１からデイスク１０へ
の入射光ａを光ビームa₁とa₂に、またデイスク１
０よりの反射光ｂを光ビームb₁とb₂にそれぞれ図
示するように分離する。５は全反射ミラーで、光
ビームｂとa₁の方向を図示するように変更する。
前記全反射ミラー５は回転軸Ｘにより全反射ミラ
ー駆動装置６で保持されている。全反射ミラー駆
動装置６は軸Ｘのまわりに矢印に示すように全反
射ミラー５を回転させ、信号再生時にデイスク１
０の偏心に対して、常に微小スポツト光を情報ト
ラツク上に照射させるトラツキング制御の機能を
持つ。７は例えば顕微鏡の対物レンズから成る絞
りレンズで、光ビームa₁を約φ１μｍぐらいの微
小スポツト光に絞り、デイスク１０上に照射す
る。８は絞りレンズ駆動装置で、デイスク１０の
矢印ZZ′方向の面ブレに対し、絞りレンズ７とデ
イスク１０の間の距離を常に一定に保つように絞
りレンズ７を矢印ZZ′方向に動かす。絞りレンズ
駆動装置８としては例えばスピーカのボイスコイ
ルと同様な原理で動く装置が用いられる。９はデ
イスク１０上で記録された情報トラツクで、その
トラツク幅は約１μｍ程である。デイスク１０
は、例えばアクリル等の透明な材料の上に光によ
り感光する記録材料が塗布されて構成された記録
媒体である。１１，１２は光検出器で、デイスク
１０よりの透過光を検出し、デイスク１０上に記
録された情報の再生信号を得る。２分割になつて
いるのは前記トラツキング制御の信号を得るため
であるが、トラツキング制御は本発明と直接関係
がないので説明は略す。１３，１４は例えば太陽
電池からなる一対の光検出器で、焦点制御のため
の信号を得る。

次に焦点制御について説明する。絞りレンズ７
への光ビームa₁の照射位置は、レンズの中心より
図に示すように矢印YY′の方向にずらして入射さ
せているため、デイスク１０の面ブレに応じて光
検出器１３，１４上の光ビームb₂の照射位置が常
に動かないように絞りレンズ駆動装置８で絞りレ
ンズ７を矢印ZZ′方向に動かせば、絞りレンズ７
とデイスク１０との間の距離はデイスクの面ブレ
にかかわらず一定に保つことが可能である。具体
的には光検出器１３，１４の各々の受光量が常に
等しくなるように絞りレンズ７を矢印ZZ′方向に
動かし焦点制御を行なつている。１５は光検出器
移動装置で、端子Ａからの信号に応じて光検出器
１３，１４を矢印YY′の方向に移動させる。すな
わち前記焦点制御を行ないながら、光検出器１
３，１４を矢印YY′の方向に動かせば、絞りレン
ズ７とデイスク１０との間の距離を任意に選ぶこ
とができる。前記距離で最もよく絞れた微小スポ
ツト光がデイスク１０上に常に照射される距離に
なつた時、前記焦点制御の最適記録位置となる。

１６は本発明による新たに付加された光検出器
で、ビームスプリツタ４で分離された入射光a₂を
検出することにより、半導体レーザ１の光量をモ
ニターする。

このような構成によれば、最適記録位置にデイ
スク１０が置かれた時、絞りレンズ７の結像位置
はデイスク１０上にあることとなり、その時の半
導体レーザ１へ帰還される反射光量は最大とな
る。第２図イとロを用いて詳しく説明する。なお
第１図と同一構成要素については同一の符号を記
した。第２図イとロにおいて、３ａ，３ｂに示し
たのは凹、凸のシリンドリカルレンズで、第１図
の３のレンズ群の構成要素である。第２図イは最
適記録位置にデイスク７が置かれた条件の時のデ
イスク１０の入射、反射光ビームの光路を示し、
第２図ロは前記条件以外の前記各光路の一例を示
す。第２図イでは、各集光位置ＰとＱにおいて、
入射光ビームａ（a₁も含む）と反射光ビームｂと
が完全に一致しているため、半導体レーザ１より
出射された光ビームのうち途中の光学的な損失
（吸収、反射等）を除いたほとんどの光量が半導
体レーザ１に帰還されているのがわかる。一方第
２図ロの場合入射光ビームａの集光位置はP₁，
Q₁または反射光ビームｂの集光位置P₂とQ₂に示
すように入射光ビームと反射光ビームの集光位置
がズレているため半導体レーザ１に帰還される光
量は非常に少なくなる。

一般に半導体レーザに光を帰還すると、その駆
動電流一光出力特性が変化し、半導体レーザ駆動
電流を一定に保つていても光出力は増えるという
現象が起る。第３図を用いてこれを説明する。第
３図は一般的な半導体レーザの駆動電流Ｉと光出
力Ｗとの関係を示した図である。例えば光を帰還
しない時の半導体レーザの特性をC₁とし、駆動
電流がＩ_Dのところで半導体レーザを作動させて
いるとすると、その光出力はW₁である。ところ
が光が半導体レーザに帰還されるとその特性は
C₂となり、駆動電流Ｉ_Dを変化させなくても光出
力はW₂に増える。W₂−W₁は帰還する光の量によ
り変化する。

第４図はデイスク１０の面ブレに対して実際に
半導体レーザ１の発光量がどのように変わるかを
示す図である。第４図イは光検出器１６（第１
図）で得られる光量の変化を示し、縦軸は受光量
を表わし、矢印Ｈ方向が受光量大なる方向で、横
軸は時間軸ｔを表わす。第４図ロは時間に対する
デイスク１０の面ブレ量を表わし、縦軸がＯの時
デイスク１０は最適記録位置にある。第４図イに
示すようにデイスクが最適記録位置にある時半導
体レーザ１への光の帰還量は最大となり、半導体
レーザ１の発光量は増し、光検出器１６の受光量
も増えピークができる。従つて焦点制御を行ない
ながら第１図の光検出器移動装置１５で光検出器
１３，１４を動かし、光検出器１６の受光量がピ
ーク値あるいはその近傍値になる位置で光検出器
１３，１４を固定するようにすれば、デイスク１
０の最適記録位置はみつけられる。

前記ピーク値をみつける手段としては、例えば
光検出器移動装置１５としてマイクロメータを用
い、焦点制御をかけ、前記光検出器１６の出力を
増幅した電圧を電圧計でモニターしながら、マイ
クロメータを手動で送り、前記光検出器１３，１
４を矢印YY′方向に移動させる。前記電圧計の指
示値がピーク値になるところでマイクロメータの
送りを止めるとその位置がデイスク１０の最適記
録位置となる。

前記ピーク値あるいはその近傍値を自動的にみ
つける他の実施例について第５図を用いて説明す
る。第５図イで実線E₁は光検出器１６の受光量
の変化を示し、破線E₂は、E₁よりt₁sec後れた信
号を示す。第５図ロはデイスク１０と絞りレンズ
７との間の距離の時間的変化を表わし、ｌの時デ
イスク１０が最適記録位置にあり、マイナス側だ
とｌより短く（デイスクが矢印Ｚ方向にある）、
プラス側だとｌより長くなる。従つて第１図で光
検出器移動装置１５により光検出器１３，１４を
例えば矢印Y′方向に送りきつておき、焦点制御
をかけながら徐々に矢印Ｙ方向にもどしてくる
と、絞りレンズ７が矢印Ｚ方向に上つていき、等
価的にデイスク１０は第５図ロでマイナス方向か
ら徐々にｌへと近づくようになる。第５図イで
E₁とE₂とが重なつた時に光検出器移動装置１５
の送りを止め、その位置で光検出器１３，１４を
固定すれば、デイスク１０は最適記録位置である
ｌで固定されることとなる。この場合光検出器移
動装置１５として例えばスピーカのボイスコイル
のような駆動原理のものが使われ、光検出器移動
装置１５への入力電圧によりその動きが制御され
る。

第６図は上記機能を得るための回路のブロツク
図を示す。光検出器１６で得られた受光量を示す
電圧は端子Ｂより与えられ直流増幅器１７で増幅
され、ローパスフイルタ１８でレーザのノイズあ
るいは信号記録時に得られる記録信号等を除去
し、差動増幅器１９の例ばプラス側に加えられ
る。一方前記ローパスフイルタ１８より得られた
信号は遅延回路２０にも加えられ、t₁sec遅らさ
れた後、前記差動増幅器１９のマイナス側に加え
られる。差動増幅器１９は加えられた前記２ケの
信号の差をとり、シユミツト回路２１に加える。
２２はフリツプフロツプで端子Ｓにパルス信号が
加えられるとセツトされて端子Ｑより“ハイ”出
力が、端子Ｒに立ち下りの信号が加えられるとリ
セツトされて端子Ｑより“ロー”出力が得られ
る。２３はその出力電圧が徐々に上つていくラン
プ電圧発生回路で、前記端子Ｑの出力が“ハイ”
の時のみ働く。端子Ａより前記光検出器移動装置
１５に前記ランプ電圧を増幅した電圧を加える
と、ランプ電圧の上昇に伴い、光検出器１３，１
４が例えば第１図の矢印Ｙ方向に移動する。２４
は増幅器、２５は２３，２４の各出力の和をと
り、増幅する増幅器である。

次に最適記録位置をみつけるまでの動作につい
て説明する。まず焦点制御がかけられた状態で端
子Ｓにパルス信号が加えられる。フリツプフロツ
プ２２がセツトされ、光検出器１３，１４は矢印
Y′方向に送りきつた位置から徐々に矢印Ｙ方向
に移動する。第５図イでE₁の信号はローパスフ
イルタ１８より得られ、E₂は遅延回路２０より
得られる。前記両者の値が等しいＭの区間はシユ
ミツト回路２１よりの出力信号は“ロー”のまま
だが、E₁＞E₂となり、Ｎの区間ではシユミツト
回路２１の出力信号は“ハイ”のレベルに保持さ
れる。しかしＲの地点でE₁＝E₂となり前記シユ
ミツト回路２１の出力は再び“ロー”となる。こ
の時の立ち下りが、フリツプフロツプ２２をリセ
ツトし、ランプ電圧発生回路２３が停止し、電圧
を保持する。すなわちこの時の光検出器１３，１
４の位置がデイスクの最適記録位置となるわけで
ある。

以上の様な動作によりデイスクの最適記録位置
がみつけられたが、例えば長時間記録再生を行う
時、回路のドリフトあるいは外的振動などの要因
による光検出器１３，１４の前記固定した位置が
少しずつずれる恐れがある。そこで前記フリツプ
フロツプ２２がリセツトされた時同時にスイツチ
SW₁をONし、増幅器２４の出力と、ランプ電圧
回路２３の出力との和を増幅して光検出器移動装
置１５に加える。例えば第５図のイ，ロでデイス
ク１０の位置がｌの位置にあると増幅器２４の出
力は零となるが、ｌよりマイナス側にあると、
E₁＞E₂となり、E₁−E₂が増幅され端子Ａの出力
は大きくなり、光検出器１３，１４を矢印Ｙの方
向に動かし、デイスク１０をｌの方へもどす働き
をし、一方デイスク１０がｌよりプラス側にある
とE₂＞E₁となり、端子Ａの出力は小さくなり、
光検出器１３，１４を矢印Y′の方向に動かし、
デイスク１０をｌの方へもどす働きをし、より確
実にかつ時間的にも安定にデイスク１０を最適記
録位置におくことが可能となる。この場合遅延回
路２０の遅延時間は前記t₁より長くする方がよ
い。また信号記録時には急に受光量が増えるため
前記E₂とE₁が追いつくまでスイツチSW₁は開い
ておく必要がある。

さて以上光検出器１６を設け、その受光量の変
化により最適記録位置をみつける方法について説
明してきたが、同様の原理で光検出器１６のかわ
りに、光検出器１３，１４の出力の和信号、光検
出器１１，１２の出力の和信号、あるいは半導体
レーザ１の出力光のパワー制御などに用いる半導
体レーザ１の反対側の出力光をモニターする光検
出器からも同様な信号は得られる。なお半導体レ
ーザ１のパワー制御する場合、最適記録位置がみ
つかるまではパワー制御をかけないか、あるいは
パワー制御の応答性を前記遅延回路２０の時定数
t₁より長くする必要がある。

一方各光検出器の受光量を検出する方法以外に
同様の原理で、半導体レーザ駆動電流の変化を利
用して最適記録位置をみつけることも可能であ
る。第７図は半導体レーザ駆動装置を示し、２６
は前記時間t₁よりその応答特性が長い定電流回路
である。抵抗Ｒ_Lの両端の電圧をＶ_RL、１を半導
体レーザとすると、信号再生時Ｖ_RL＝Ｒ_L×Ｉ_D
（ここでＩ_Dは信号再生時半導体レーザに流す電
流）の電圧が得られる。ところが光が半導体レー
ザ１に帰還されると、このＶ_RLは増える。第８図
イ，ロにその様子を図示す。第８図イはＶ_RLの時
間的変化を表わし、矢印Ｈの方向が電圧大なる方
向で、光の帰還量が多いことを表わす。第８図ロ
は第５図ロと同様で、デイスク１０と絞りレンズ
７との間の距離の時間的変化を表わす。第５図イ
と第８図イと比べまつたく同様な信号が得られて
いるのがわかる。従つて第７図に示した回路を用
いることにより、半導体レーザ駆動電流の変化か
ら最適記録位置をみつけることが可能である。

また再生信号は前記光検出器１１，１２より得
られるデイスク１０の透過光を検出する方法につ
いて説明してきたが、デイスクの反射光より再生
信号を得る場合も同様のことが言える。また焦点
制御の方式としては絞りレンズの中心よりズラし
て光を入射させる方式について説明したが、その
他デイスクと絞りレンズ間の静電容量化を利用す
る方法、あるいは絞りレンズの中心に光を入射さ
せるその反射光の光パターンの変化を利用する方
法等、その他の焦点制御の方式にも十分使える。

以上説明したように本発明の構成によれば、デ
イスク（記録媒体）に情報を記録することなしい
弱い信号読み出し時に用いる光量でデイスクの最
適記録位置がみつけられるため、デイスクの未記
録部を無駄にすることなく、かつ自動的に最適記
録位置がみつけられるし、また信号記録時も常に
前記帰還光量が最大になるように制御されている
ため、回路のドリフトや半導体レーザの発光パタ
ーンの変化、その他外的振動などに対してもその
影響を自動的に取り除くことができ、また記録が
なされていることを記録を行ないながら確認でき
るため、より確実な記録が実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図イは最適記録位置における入、反射光路を示す
図、ロは最適記録位置でない時の入、反射光路を
示す図、第３図は半導体レーザの光出力と駆動電
流の関係を示す特性図、第４図、第５図、第６図
は半導体レーザの発光量の変化により最適記録位
置をみつける本発明の一実施例を示す動作説明図
およびブロツク図、第７図、第８図は半導体レー
ザの駆動電流の変化により最適記録位置をみつけ
る本発明の一実施例を示す回路図および動作説明
図である。 １……半導体レーザ、４……ビームスプリツ
タ、７……絞りレンズ、８……絞りレンズ駆動装
置、１０……デイスク（記録媒体）、１３，１４
……光検出器、１５……光検出器移動装置、１６
……光検出器、１７……直流増幅器、１９……差
動増幅器、２０……遅延回路、２２……フリツプ
フロツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光源より出た光を絞りレンズにより微
   小スポツト光に絞り、記録媒体より照射して情報
   を記録再生あるいは再生のみ行なう装置におい
   て、前記レーザ光源は前記記録媒体からの反射光
   を受光するとともに、前記レーザ光源からの出射
   光量を検出する検出器と、前記絞りレンズと記録
   媒体との距離を可変できる手段と、前記検出器の
   出力がピーク値あるいはその近傍値になるところ
   に前記距離を定める手段とを有することを特徴と
   する光学的記録再正装置における焦点検出装置。 ２ 検出器として、焦点制御、トラツキング制
   御、レーザ光源として用いる半導体レーザのパワ
   ー制御あるいは信号検出用の光検出器を用い、距
   離を定める手段として、前記光検出器の出力を増
   幅する増幅回路、該増幅回路の出力を遅延時間t₁
   秒遅らせる遅延回路、該両回路の出力の差をとり
   増幅する差動増幅回路、該差動増幅回路の出力の
   絶対値が零以上から零になるまで絞りレンズと記
   録媒体との距離を動かすとともに、該差動増幅回
   路の出力が常に零を保つように該距離を動かす手
   段を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光学的記録再生装置における焦点検出装
   置。 ３ 差動増幅回路の出力が零になつた後、遅延時
   間をt₁秒より長くするようにすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の光学的記録再生装
   置における焦点検出装置。 ４ 半導体レーザのパワー制御の応答時間を、t₁
   秒より長くしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の光学的記録再生装置における焦点検
   出装置。 ５ レーザ光源として半導体レーザを用い、検出
   器として半導体レーザ駆動電流の変化を検出する
   手段を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光学的記録再生装置における焦点検出
   装置。