JPS6369032A - 情報記録媒体用光学ヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は情報記録媒体に光を照射することによって情
報の記録、消去、ならびに再生を行う光学ヘッド装置の
光学系の構成に関する。

〔従来技術とその問題点〕

光の照射によって情報の消去、記録および再生が行われ
る情報記録媒体として光磁気形や相変化形の光ディスク
が知られている。両者のいずれにおいても光を直径１μ
ｍ近傍の微小スボ、トに集束して情報の記録された情報
トラックに投射する。

光磁気形においては情報の記録状態と消去状態とでは磁
化の方向が反対であり、それぞれの状態に対応する方向
のｓ場を与えながら光の照射によって媒体の温度をキュ
リ一温度近（まで上昇させて磁化させる。情報の再生に
は直線偏光光を媒体に投射し、＄外体によって反射光の
偏光面が入射光の偏光面に対して回転するカー効果を利
用する。

相変化形においては光の照射による加熱を介してたとえ
ば消去状態としての結晶状態と記録状態としてのアモル
ファス状態との間で可逆的な相変化があることを利用し
て消去や記録を行う。情報の再生は結晶状態とアモルフ
ァス状態とで光の反射率が異ることを利用する。

上記の記録、消去、再生のために情報記録媒体に光を投
射する光学ヘッドの光学系として第３図に示すものが知
られている。光学ヘッド１の光学系は半導体レーザ２１
　コ１１メートレンズ３．ビームスプリッタ４２反射ミ
ラー５．対物レンズ６゜光検出部９で構成されている。

半導体レーザ２からの光はコリメートレンズ３で平行光
束１０に整えられ、ビームスズ１１．夕４を通過して反
射ミラー５で反射し、集束用の対物レンズ６によって情
報記録媒体である光ディスク７の図示されていない情報
トラックに微小スポット８として投射される＠情報の記
録または消去は半導体レーザ２の出力を上げて微小スボ
、ト８により光ディスク７の表面を加熱し、情報の再生
は半導体レーザ２の出力を下げて光ディスク７の情報ト
ラックに記録された情報に対応する反射光を検出する。

情報トラックで反射した光は前記の経路を逆行し、対物
レンズ６、反射ミラー５を経てビームスジ＋１ツタ４で
一部が反射され光検出部９に入射して記録された情報を
再生する。光ディスク７はスピンドルモータｌ］で駆動
されて図中矢印の方向に回転しており、上記の光学系を
納めた光学ヘッド１は移動台１２に固定され、別に備え
たモータ１３によって図中矢印で示すように光ディスク
７の半径方向に移動して同心円状あるいは渦巻状に形成
した情報トラックの追尾あるいは必要な情報トラ、夕へ
の移動を行う。

第４図は情報トラック内の情報と光学ヘッド１が投射す
る光束の微小スポットとの関係を示す模式図であって（
ａｔは平面図、（ｂ）は断面図である。溝状の情報トラ
ック１５の内側に光の微小スポット８が投射され、情報
はビット１６や１７のように情報の種類に応じた種々の
長さのビットとして記録される。また微小スポット８が
これらのビット１６や１７を照射した時の反射光の検出
によって情報の読み取りがなされる・ 情報の記録または消去を行キう場合には、誤記録や誤消
去を防止して記録情報の信頼性を向上させるために、記
録や消去の前後において情報トラック１５上の情報を再
生して記録すべき情報と記録された情報の一致による情
報内容の確認や、これから記録を行なうべきセクタの情
報が消去されていることの確認、あるいは消去すべき情
報の確認などが必要である。従来技術において上記の確
認は単一の微小スボ、ト８によって行われており、第５
図にその手順を示す。（ａｌは光ディスク７を真上から
見た図であって、光ディスク７の上の情報トラック１５
に情報を記録すべきセクタ１８があり、同じ情報トラッ
クの上に単一の微小スポット８が投射されている。情報
を確認しながら記録あるいは消去を行なうためには（ｂ
ｌに示すように記録あるいは消去前の情報再生１９．記
録あるいは消去冗。

記録あるいは消去後の情報再生２１という３段階を順次
に行なうことになる。すなわち微小スポット８の照射位
置にセクタ１８を３回通過させ、その都度照射を行わせ
るこきとなる。したがって１回の記録あるいは消去に対
して光ディスク７を２回転させることとなって記録や消
去にかなりの時間を要する。また直線状の記録を行なう
ような情報記録媒体においては、記録あるいは消去前の
情報再生１９の後に情報記録媒体をいったん逆行させて
から記録あるいは消去を行い、その後ふたたび情報記録
媒体を逆行させて記録あるいは消去後の確認を行わねば
ならない。これを避けて情報の記録や消去と情報内容確
認のための再生を所要のセクタが一回通過するだけの間
に行わせるためには光学ヘッドを複数個用意して情報ト
ラックの複数箇所に微小スポットを投射し、それぞれの
微小スボ。

トで記録や消去および情報確認のための再生を行う方法
や、同一の光学ヘッド内に複数の半導体レーザを配置し
て記録あるいは消去用の微小スポットの前後に再生用の
微小スポットを投射させる方法などが考えられる。しか
しながら前者の複数個の光学ヘッドを備える方法におい
ては複数の光学ヘッドからの微小スポットを常に同一の
情報トラック正こ投射させるために、光学ヘッドの位置
合わせが必要である。さらに光ディスク７のような円盤
形の情報記録媒体においては微小スポットを投射する情
報トラックの直径が変れば光学ヘッドもそれにしたがっ
て移動させる必要があり、このため前記の位置合わせの
手順はかなり複雑なものとなる。また後者の複数個の半
導体レーザを配置する方法においては半導体レーザの位
蓋が固定されるために、円盤形の情報記録媒体に対して
は複数の微小スポットの間隔が情報トラックの直径とは
関係なく固定され、情報トラックの直径が変ると前記微
小スポット間の情報トラックに対する中心角が変ってく
る。この場合情報記録媒体が線速度一定の条件で駆動さ
れれば特に問題はないが、一般に情報記録媒体は回転速
度一定の条件で駆動されることが多いので、このような
時には情報トラックの直径が変ると記録または消去信号
とその前後における再生信号との比較において信号間の
遅延時間が異なってくる。さらに上記のいずれの方法に
おいても複数個の部品を必要とし、コスト高になるとい
う問題をもともなう〇 〔発明の目的〕 この発明は上述の問題点を解決し、簡単な構成で複数の
微小スポットを情報記録媒体上に投射して情報の記録や
消去に要する時間を大幅に短縮できる光学ヘッド装置を
提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は光の回折効果によって一本の光束が複数個の
光束に分岐されることに着目し、単一の光源を有する光
源手段から投射される１本の平行光束を光の回折効果を
利用した光束分岐手段によって複数の光束番こ分岐させ
、光束投射手段によってこれら複数の光束を情報記録媒
体上の一つの情報トラック内に集束させて投射すること
によって情報の記録あるいは消去と、記録あるいは消去
前の情報の確認ならびに記録あるいは消去後の情報の確
認とを行わせようとするものである。このため光束投射
手段はさらに情報トラックからの反射光を投射光束の光
路の近傍を平行光束として逆行させ、たとえばビームス
プ＋１　、夕のような手段により前記の光路の側方に分
割投射する。側方に分割投射された光束は光束検出手段
に入射し光束分岐手段で分岐される光束数と等しい複数
個の光検出素子によってそれぞれ独二に検出されて、情
報の記録あるいは消去前後の情報の確認を行う。

情報記録媒体が円盤形の場合には光束分岐手段を音響光
学素子で構成し、音響光学効果による回折作用で光束を
分岐させる。音響光学素子では素子内を伝搬する超音波
の周波数を変じて分岐された光束の間隔を調節できるの
で、一つの情報トラック内に投射される複数の光束の間
隔を情報トラックの直径に比例するように調節すること
によって、複数の投射光束の間の情報トラックの移動時
間を情報トラックの直径に関係なく常に一定とすること
ができる。この調節によって光検出素子に入射する光束
の前記光検出素子の受光面における入射位蓋が変動する
。このため光検出素子の受光面の大きさは入射光束の位
置変動量より大きく亡る０ 〔発明の実施例〕 第１図はこの発明の実施例を示したものである。

光学ヘッド２１の光学系は１個の半導体レーザｎとコリ
メートレンズ乙とからなる光源手段、高周波電源ムで駆
動される音響光学素子５よりなる光束分岐手段、ビーム
スプリッタが、光検出部ｎ２反射ミラー３．対物レンズ
四よりなる光束投射手段とで構成されている。半導体レ
ーザｎからの光はコリメートレンズｎで平行光束（９）
に整えられ音響光学素子５に入射する。音響光学素子５
は高周波電源冴で駆動される図示されていない超音波振
動子を備えており、音響光゛単素子δ内を伝搬する超音
波のもたらす周期的な伝搬媒質の疎密状態が屈折本を周
期的に変化させ、これが回折格子として光を回折させる
。これが音響光学効果といわれるもので、この効果によ
って音響光学素子５は平行光束間を３本の投射光束３１
　、３２　、３３に分岐させる。

これらの光束は反射ミラー公で反射して対物レンズ四に
よって光デイスク７上の図示されていない情報トラック
内に微小スポット１００，１０１．　１０２として投射
される＠微小スポット１００　、１０１　、１０２から
の反射光は対物レンズ四によって平行光束となり、投射
光束３１　、３２　、３３の光路近傍を逆行してビーム
スプリ、り２６によって前記光路の側方に反射され、光
検出部Ｉに入射する。光検出部ｎは３個の光検出素子３
４　、３５　、３６を備えており、これらは光検出素子
あが中央にあるように配置されている。

これらの素子によって微小スボッ）　１００　、１０１
　。

１０２からの反射光をそれぞれ独Ｖに検出する。光学ヘ
ッド２１は第３図の従来技術と同機に移動台１２上に固
定され、七−夕１３によって所要の情報トラックに微小
スポット１００　、１０１　、１０２を投射するように
移動させることができる。

＠２図は音響光学素子５を透過した平行光束間が音響光
学効果によって回折し、機数の投射光束３１．３２．３
３に分岐した状態を示している□ここで投射光束３１は
０次光、３２は＋１次回折光、３３は一１次回折光であ
るとする。０次光と±１次回折光とのなす回折角θは高
周波ｔ　ｍ　２４の局波数ｆ、平行光束田の波長λ、音
響光学素子δ中の音速Ｃの関数として、 ２πｆ θ＝±λ−□（１） で与えられる。正符号は＋１次回折光、負符号は一１次
回折光の回折角にそれぞれ対応する。

矢印の方向に移動する情報トラック１５内に投射される
微小スボ、　Ｉ−１００、１０１、１０２の間隔ｄは、
投射光束３２が光軸上の平行光束であり、また投射光束
３１とおが光軸に対してそれぞれ角度θおよび一θ傾い
た平行光束であることから＋ｂｌに示すように対物レン
ズ四の中心０を通る光線４１　、４２と焦点Ｆとを通り
対物レンズ四を通過した後光軸と平行となる光線４３　
、４４を仮定する作図法によって求めることかできる。

第２図１ｂｌより明らかなように、ｄ　　＝　　Ｄｆｔ
ｘｒ　　θ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（２１である。ここでＤｆは対物レンズの焦点
距離である。ｆｉｌ　、　＋２１よりθを消去すればｄ
は、で与えられ、高周波電＠２４の周波数ｆの関数であ
る。したがって高周波電源ムの周波数により微小スポ、
ｌ”　１００　、１０１　、１０２間の間隔を調節する
ことができる。

上記のように構成した光学ヘッドにおいて記録あるいは
消去を行う場合には高周波電源冴を作動させて音響光学
素子δによって平行光束間を投射光束３１　、３２　、
３３に分岐させ、これらによる微小スボ、　トＺｏｏ　
、　１０１　、１０２を下記のように利用する。

（１）微小スポット１０２により記録あるいは消去前の
情報の確認を行わせる＠ （２）微小スポット１００により記録あるいは消去を行
わせる。

（３）微小スポラ）　１０１により記録あるいは消去後
の情報確認を行わせる。

したがって情報トラックの所要のセクタが微小スボ、　
ト１００　、１０１　、１０２の投射されている箇所す
なわち２ｄの距離を通過するきわめて短時間のうちに記
録あるいは消去とそれに必要な情報の確認を行わせるこ
とができる。しかも光学ヘッド数は１個であり、光源も
単一光源であるため、これらが複雑である場合のように
位置合わせを行わせる必要もない〇一方情報の再生のみ
を行わせる場合には高周波電源２４を停止させ、音響光
学素子５での回折が生じないようにすると、情報トラッ
ク１５上には微小スボッｌ−１００のみが投射され、こ
れによって情報を読みとる。

微小スポット１００　、１０１　、１０２が投射される
情報トラックは、情報記録媒体が光ディスク７のような
円盤形の場合にはその情報トラックが異なると情報トラ
ックの直径も変ってくる。一般に光ディスク７の回転数
は一定であるため、上記のような場合微小スポット１０
０　、１０１　、１０２の間隔ｄが固定されていると、
情報トラック内に投射された複数の光束の間を情報トラ
ックが移動する時間すなわち情報を確認するために与え
る遅延時間が情報トラックの直径に対応して変ってくる
。しかしこの発明においては間隔ｄは（３）式により高
周波電源あの周波数ｆを変することによって調節するこ
とができるので、間隔ｄが情報トラック１５の直径に比
例して変化するようにｆを調節してｄの間を情報トラッ
クが移動する時間を常に一定とし、情報を確認するため
の遅延時間が一定となるように制御すする。

上記の調節によって光検出部ｎの光検出素子あ。

邸、３６のうち中央の光検出素子間以外のあと謁に入射
する光の受光面上の入射位置は微小スポット１００　！
：、１０１　、１００と１０２のそれぞれの間隔ｄの変
化に応じて異なってくるので、前記受光面の大きさはそ
の受光面への光の入射位置の最大変動量を超える大きさ
のものを用いる。

音響光学素子５は通常は高周波電源ムの作動による光束
の回折によりて光束のスイッチングを行わせるために利
用されているものである０しかし本発明ではこの音響光
学素子５の回折効果１こよる光束の分岐と分岐した光束
の回折角とが高周波電源冴によって制御できることに着
目して、光学ヘッドの光束分岐手段として利用し、光学
ヘッドの構成の簡単化をはかっている。

情報トラックが直線状の情報記録媒体や線速度一定で駆
動される円盤形の情報記録媒体に対しては前に述べた微
小スボ、　ト１００　、１０１　、１０２間の間隔の調
節を行う必要がない。この場合には光束分岐手段を通常
の回折格子で構成し、常時３本の光束を情報記録媒体に
投射しておき、情報再生のみの場合には微小スポット１
００からの情報のみを光検出器あで再生し、光検出器具
とＩからの情報を読みとらぬようにすればよい＠ 〔発明の効果〕 この発明では単一の光源を有する光源手段から投射され
る１本の平行光束を光の回折効果を利用した光束分岐手
段によって複数の光束に分岐させ、さらに光束投射手段
によってこれら複数の光束を情報記録媒体の一つの情報
トラック内に投射して、それぞれ情報の記録あるいは消
去と、記録あるいは消去前後の情報内容の確認を行わせ
るようにしたので、これらのことを前記の複数の光束が
投射されている範囲を情報トラックが移動する間のきわ
めて短い時間のうちに行わせることができる。

また情報記録媒体が光ディスクのような円盤形である場
合には光束分岐手段を通常は光束のスイ。

チングを目的とする音響光学素子で構成し、音響光学素
子内を伝搬する音波の周波数を変化させて光ディスクの
情報トラック内に投射される複数の光束の間隔を情報ト
ラックの直径に比例するよう調節を行うようにしたので
、通常一定の回転数で回転する光ディスクにたいては投
射された複数の光束の間を情報トラックが移動する時間
が常に一定となって、情報トラックを異にして直径が異
なった場合に詔いても、情報の記録あるいは消去前後の
情報内容確認に対する遅延時間を常に一定に保たせるこ
とが可能である。このように複数の光束の投射を上記の
ような構成の簡単な１個の光学ヘッドで行わせることを
可能としたので複数の光源や光学ヘッドを用いる従来技
術にくらべてコストが低くなるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成図、第２図は光分岐手
段としての音響光学素子による光束分岐の説明図、第３
図は従来技術による光学ヘッドの構成図、第４図は情報
トラック内の情報と投射される光束との関係を示す模式
図、第５図は従来技術による光ディスクにおける情報の
記録あるいは消去と、その前後における情報再生の千顆
を示す模式図である。 １．２１：光学ヘッド、２，２２：半導体レーザ、４．
２６：ビームスプリッタ、５．２８：反射ミラー、６．
２９：対物レンズ、７：光ディスク、８，１００゜１０
１　、１０２　：微小スボ、ト、１０，３０：平行光束
、１５：情報トラック、２４：高周波電源、２５＝音響
光学素子、３１，３２．３３：投射光束、あ、３５．３
６：光検出素子。 （ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 第４図 （ＣＩ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源からの光束を平行光束として投射する光源手段
   と、その光源手段からの光束を光の回折効果により複数
   の光束に分岐させる光束分岐手段と、分岐した複数の光
   束を集束して情報記録媒体の一つの情報トラック内に投
   射するとともにその反射光束を前記投射される光束の光
   路近傍に逆行させてからその光路の側方に分割投射する
   光束投射手段と、前記側方に分割投射された光束を前記
   光束分岐手段で分岐される光束の数と等しい複数個の光
   検出素子によってそれぞれ独立に検出する光束検出手段
   とを備えたことを特徴とする情報記録媒体用光学ヘッド
   装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、光束分
   岐手段によって分岐された複数の光束数が３であること
   を特徴とする情報記録媒体用光学ヘッド装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、情報記録媒体が円盤形であることを特徴とする情
   報記録媒体用光学ヘッド装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、光束分
   岐手段がその光束分岐手段によって分岐した複数の光束
   の間隔を変化させて、情報記録媒体の一つの情報トラッ
   ク内に投射される複数の光束の間隔が前記情報トラック
   の直径に比例するように調節することを特徴とする情報
   記録媒体用光学ヘッド装置。 ５）特許請求の範囲第４項記載の装置において、光束分
   岐手段が音響光学素子であり、その音響光学素子内を伝
   搬する音波の周波数を変化させて、複数に分岐する光束
   の間隔を変化させることを特徴とする情報記録媒体用光
   学ヘッド装置。 ６）特許請求の範囲第４項または第５項記載の装置にお
   いて、光検出素子の受光面の大きさが一つの情報トラッ
   ク上に投射される複数の光束の間隔の調節にともなう前
   記受光面への入射光の入射位置変動量を超えるものであ
   ることを特徴とする情報記録媒体用光学ヘッド装置。 ７）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、光束分岐手段が回折格子であることを特徴とする
   情報記録媒体用光学ヘッド装置。