KR20130053393A - 광학 픽업, 광학 드라이브 장치, 광 조사 방법 - Google Patents

광학 픽업, 광학 드라이브 장치, 광 조사 방법 Download PDF

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KR20130053393A
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히로타카 미야모토
기미히로 사이토
노리히로 다나베
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소니 주식회사
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Abstract

본 발명은, 스폿 위치 어긋남(Δx)의 발생량을 억제할 수 있는 광학 픽업, 광학 드라이브 장치, 광 조사 방법에 관한 것이다. 광학 픽업은, 위치 안내자가 스파이럴 형상 등으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대하여, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 공통적인 대물 렌즈를 통해서 조사하는 동시에, 대물 렌즈를 통한 제1 광의 포커싱 위치를, 대물 렌즈에 입사하는 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하여, 광 기록 매체의 편심에 따라서 발생하는 제1 광과 상기 제2 광의 사이의 스폿 위치 어긋남(Δx)을 억제한다. 제2 광의 배율은 제1 광의 배율의 범위 내로 되어 있다.

Description

광학 픽업, 광학 드라이브 장치, 광 조사 방법{OPTICAL PICKUP, OPTICAL DRIVE DEVICE, LIGHT IRRADIATION METHOD}
본 발명은, 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대하여, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 공통의 대물 렌즈를 통해 조사하는 동시에, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하도록 구성된 광학 픽업에 관한 것이다. 또한, 그러한 광학 픽업을 구비한 광학 드라이브 장치와, 광 조사 방법에 관한 것이다.
광의 조사에 의해 신호의 기록/재생이 행해지는 광 기록 매체로서, 예를 들어 CD(CompactDisc), DVD(Digital Versatile Disc), BD(Blu-ray Disc: 등록 상표) 등의 소위 광 디스크가 보급되어 있다.
이들 CD, DVD, BD 등 현재 보급되어 있는 광 기록 매체의 차세대를 짊어질 광 기록 매체에 관해서, 앞서 본 출원인은, 상기 특허 문헌 1이나 상기 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 소위 벌크 기록형의 광 기록 매체를 제안하고 있다.
여기서, 벌크 기록이란, 예를 들어 도 25에 도시하는 바와 같이 해서 적어도 커버층(101)과 벌크층(기록층)(102)을 갖는 광 기록 매체(벌크형 기록 매체(100))에 대해, 차차 초점 위치를 바꾸어서 레이저 광 조사를 행하여 벌크층(102) 내에 다층 기록을 행함으로써, 대기록 용량화를 도모하는 기술이다.
이와 같은 벌크 기록에 관해서, 상기 특허 문헌 1에는, 소위 마이크로 홀로그램 방식이라고 불리는 기록 기술이 개시되어 있다.
마이크로 홀로그램 방식은, 다음의 도 26에 도시된 바와 같이, 포지티브형 마이크로 홀로그램 방식과 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식으로 크게 구별된다.
마이크로 홀로그램 방식에서는, 벌크층(102)의 기록 재료로서, 소위 홀로그램 기록 재료가 사용된다. 홀로그램 기록 재료로는, 예를 들어 광 중합형 포토폴리머 등이 널리 알려져 있다.
포지티브형 마이크로 홀로그램 방식은, 도 26의 (a)에 도시한 바와 같이, 대향하는 2개의 광속(광속 A, 광속 B)을 동일한 위치에 집광해서 미세한 간섭 무늬(홀로그램)를 형성하여, 이것을 기록 마크로 하는 방법이다.
또한, 도 26의 (b)에 도시하는 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식은, 포지티브형 마이크로 홀로그램 방식과는 역 발상으로, 미리 형성해 둔 간섭 무늬를 레이저 광 조사에 의해 소거하여, 당해 소거 부분을 기록 마크로 하는 방법이다.
도 27은, 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
네거티브형 마이크로 홀로그램 방식에서는, 기록 동작을 행하기 전에, 도 27의 (a)에 도시되는 바와 같이 해서 미리 벌크층(102)에 대해 간섭 무늬를 형성하기 위한 초기화 처리를 행하게 된다. 구체적으로는, 도면에 도시한 바와 같이 평행 광에 의한 광속 C, D를 대향해서 조사하여, 그것들의 간섭 무늬를 벌크층(102) 전체에 형성해 둔다.
이렇게 초기화 처리에 의해 미리 간섭 무늬를 형성해 둔 뒤, 도 27의 (b)에 도시되는 바와 같이 해서 소거 마크의 형성에 의한 정보 기록을 행한다. 구체적으로는, 임의의 층 위치에 포커스를 맞춘 상태에서 기록 정보에 따른 레이저 광 조사를 행함으로써, 소거 마크에 의한 정보 기록을 행하는 것이다.
또한, 본 출원인은, 마이크로 홀로그램 방식과는 다른 벌크 기록의 방법으로서, 예를 들어 특허 문헌 2에 개시되는 바와 같은 보이드(구멍)를 기록 마크로서 형성하는 기록 방법도 제안하고 있다.
보이드 기록 방식은, 예를 들어 광 중합형 포토폴리머 등의 기록 재료로 구성된 벌크층(102)에 대하여, 비교적 고 파워로 레이저 광 조사를 행하여, 상기 벌크층(102) 내에 구멍(보이드)을 기록하는 방법이다. 특허 문헌 2에 기재되는 바와 같이, 이렇게 형성된 구멍 부분은, 벌크층(102) 내에서의 다른 부분과 굴절률이 상이한 부분이 되어, 그것들의 경계 부분에서 광의 반사율이 높아지게 된다. 따라서 상기 구멍 부분은 기록 마크로서 기능하여, 이에 의해 구멍 마크의 형성에 의한 정보 기록이 실현된다.
이와 같은 보이드 기록 방식은, 홀로그램을 형성하는 것이 아니므로, 기록시에 있어서는 편측에서의 광 조사를 행하면 되는 것으로 할 수 있다. 즉, 포지티브형 마이크로 홀로그램 방식의 경우와 같이 2개의 광속을 동일한 위치에 집광해서 기록 마크를 형성할 필요는 없는 것으로 할 수 있다.
또한, 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식과의 비교에서는, 초기화 처리를 하지 않아도 되는 장점이 있다.
또한, 특허 문헌 2에는, 보이드 기록을 행함에 있어서 기록 전의 프리큐어 광의 조사를 행하는 예가 나타나 있는데, 이러한 프리큐어 광의 조사는 생략해도 보이드의 기록이 가능하다.
그런데, 상기와 같은 각종 기록 방법이 제안되어 있는 벌크 기록형(간단히 벌크형이라고도 함)의 광 디스크 기록 매체이지만, 이러한 벌크형의 광 디스크 기록 매체의 기록층(벌크층)은, 예를 들어 반사막이 복수 형성된다는 의미에서의 명시적인 다층 구조를 갖는 것이 아니다. 즉, 벌크층(102)에서는, 통상의 다층 디스크가 구비하고 있는 기록층마다의 반사막 및 안내 홈은 설치되어 있지 않다.
따라서, 앞의 도 25에 도시한 벌크형 기록 매체(100)의 구조 그 상태로는, 마크가 미 형성인 기록시에, 포커스 서보나 트래킹 서보를 행할 수 없게 된다.
이 때문에 실제로, 벌크형 기록 매체(100)에 대해서는, 다음의 도 28에 도시하는 바와 같은 안내 홈을 가진 기준이 되는 반사면(기준면)을 설치하도록 되어 있다.
구체적으로는, 커버층(101)의 하면측에 예를 들어 피트나 그루브의 형성에 의한 안내 홈(위치 안내자)이 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성되고, 거기에 선택 반사막(103)이 성막된다. 그리고, 이렇게 선택 반사막(103)이 성막된 커버층(101)의 하층측에 대하여, 도면에서의 중간층(104)로서의, 예를 들어 UV 경화 수지 등의 접착 재료를 개재해서 벌크층(102)이 적층된다.
여기서, 상기와 같은 피트나 그루브 등에 의한 안내 홈의 형성에 의해, 예를 들어 반경 위치 정보나 회전 각도 정보 등의 절대 위치 정보(어드레스 정보)의 기록이 행해지고 있다. 이하의 설명에서는, 이러한 안내 홈이 형성되어 절대 위치 정보의 기록이 행해진 면(이 경우에는 상기 선택 반사막(103)의 형성면)을, "기준면(Ref)"이라고 한다.
또한, 상기와 같은 매체 구조로 한 뒤, 벌크형 기록 매체(100)에 대해서는, 다음의 도 29에 도시되는 바와 같이 마크의 기록(또는 재생)을 위한 레이저 광(이하, 기록 재생용 레이저 광, 혹은 간단히 기록 재생광이라고도 함)과는 별도로, 위치 제어용의 레이저 광으로서의 서보용 레이저 광(간단히 서보광이라고도 함)을 조사하게 된다.
도시하는 바와 같이 이들 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광은, 공통적인 대물 렌즈를 통해 벌크형 기록 매체(100)에 조사된다.
이때, 가령, 상기 서보용 레이저 광이 벌크층(102)에 도달하게 되면, 당해 벌크층(102) 내에서의 마크 기록에 악영향을 줄 우려가 있다. 이 때문에, 종래부터 벌크 기록 방식에서는, 상기 서보용 레이저 광으로서, 기록 재생용 레이저 광과는 파장대가 상이한 레이저 광을 사용하는 것으로 한 뒤, 기준면(Ref)에 형성되는 반사막으로는, 서보용 레이저 광은 반사하고, 기록 재생용 레이저 광은 투과한다는 파장 선택성을 갖는 선택 반사막(103)을 설치하는 것으로 하고 있다.
이상의 전제하에, 도 29를 참조하여, 벌크형 기록 매체(100)에 대한 마크 기록시의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 안내 홈이나 반사막이 형성되지 않은 벌크층(102)에 대하여 다층 기록을 행한다고 했을 때에는, 벌크층(102) 내의 깊이 방향에서 마크를 기록하는 층 위치를 어떤 위치로 할지를 미리 정해 두게 된다. 도면에서는, 벌크층(102) 내에서 마크를 형성하는 층 위치(마크 형성층 위치: 정보 기록층 위치라고도 함)로서, 제1 정보 기록층 위치(L1) 내지 제5 정보 기록층 위치(L5)의 총 5개의 정보 기록층 위치(L)가 설정되었을 경우를 예시하고 있다. 도시하는 바와 같이 제1 정보 기록층 위치(L1)가 최상부에 설정된 정보 기록층 위치(L)이며, 이후, L2→L3→L4→L5의 순서로 하층측으로 설정된 정보 기록층 위치(L)가 된다.
마크가 아직 형성되지 않은 기록시에는, 기록 재생용 레이저 광의 반사 광에 기초하여 벌크층(102) 내의 각층 위치를 대상으로 한 포커스 서보, 트래킹 서보를 행할 수는 없다. 따라서, 기록시에서의 대물 렌즈의 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어는, 서보용 레이저 광의 반사 광에 기초하여, 당해 서보용 레이저 광의 스폿 위치가 기준면(Ref)에서 안내 홈에 추종하도록 하여 행하게 된다.
단, 상기 기록 재생용 레이저 광은, 마크 기록을 위해 기준면(Ref)보다 하층측에 형성된 벌크층(102)에 도달시키고, 또한 벌크층(102) 내에서 포커싱 위치의 선택을 가능하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 이 경우의 광학계에는, 대물 렌즈의 포커스 기구와는 별도로, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 독립적으로 조정하기 위한 기록 재생광용 포커스 기구가 설치되게 된다.
여기서, 이와 같은 기록 재생광용 레이저 광의 포커싱 위치를 독립적으로 조정하기 위한 기구를 포함시킨, 벌크형 기록 매체(100)의 기록 재생을 행하기 위한 광학계의 개요를 도 30에 도시해 둔다.
도 30에서, 도 29에도 도시한 대물 렌즈는, 도시하는 바와 같이 2축 액추에이터에 의해 벌크형 기록 매체(100)의 반경 방향(트래킹 방향) 및 벌크형 기록 매체(100)에 접촉 분리하는 방향(포커스 방향)으로 변위 가능하게 되어 있다.
상기 도 30에서, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 독립적으로 조정하기 위한 기구는, 도면에서의 기록 재생광용 포커스 기구(익스팬더)가 해당한다. 구체적으로, 이 기록 재생광용 포커스 기구는, 고정 렌즈와, 렌즈 구동부에 의해 기록 재생용 레이저 광의 광축에 평행한 방향으로 변위 가능하게 유지된 가동 렌즈를 구비해서 구성된 것으로 나타낼 수 있으며, 상기 렌즈 구동부에 의해 상기 가동 렌즈가 구동됨으로써, 도면에서의 대물 렌즈에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 콜리메이션이 변화되어, 그것에 의해 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치가 서보용 레이저 광과는 독립적으로 조정되도록 되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광은 각각 파장대가 상이한 것으로 되어 있으므로, 이에 대응하여 이 경우의 광학계에서는, 도면 중의 다이크로익 프리즘에 의해, 기록 재생용 레이저 광, 서보용 레이저 광의 벌크형 기록 매체(100)로부터의 반사 광이 각각의 계로 분리되도록(즉 각각의 반사 광 검출을 독립적으로 행할 수 있도록) 하고 있다.
또한, 왕로 광으로 생각했을 경우, 상기 다이크로익 프리즘은, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광을 동일 축 상에 합성해서 대물 렌즈에 입사시키는 기능을 갖는다. 구체적으로 이 경우, 기록 재생용 레이저 광은, 도시하는 바와 같이 상기 익스팬더를 통해 미러에서 반사된 후, 상기 다이크로익 프리즘의 선택 반사면에서 반사되어 대물 렌즈에 대해 입사한다. 한편, 서보용 레이저 광은, 상기 다이크로익 프리즘의 선택 반사면을 투과해서 대물 렌즈에 대해 입사한다.
도 31은, 벌크형 기록 매체(100)의 재생시에서의 서보 제어에 대해 설명하기 위한 도면이다.
마크 기록이 이미 행해진 벌크형 기록 매체(100)에 대해서 재생을 행할 때는, 기록시와 같이 대물 렌즈의 위치를 서보용 레이저 광의 반사 광에 기초해서 제어할 필요성은 없다. 즉, 재생시에는, 재생 대상으로 하는 정보 기록층 위치(L)(재생시에 대해서는 정보 기록층(L), 마크 형성층(L)이라고도 함)에 형성된 마크 열을 대상으로 하여, 기록 재생용 레이저 광의 반사 광에 기초해서 대물 렌즈의 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어를 행하면 된다.
상기와 같이 해서 벌크 기록 방식에서는, 벌크형 기록 매체(100)에 대하여, 마크 기록/재생을 행하기 위한 기록 재생용 레이저 광과 위치 제어용 광으로서의 서보광을 공통적인 대물 렌즈를 통해(동일 광축 상에 합성해서) 조사하도록 한 뒤, 기록시에는, 서보용 레이저 광이 기준면(Ref)의 위치 안내자에 추종하도록 대물 렌즈의 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어를 행하고, 또한, 기록 재생광용 포커스 기구에 의해 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 별도 조정함으로써, 벌크층(102) 내에 안내 홈이 형성되어 있지 않아도, 벌크층(102) 내의 소요 위치(깊이 방향 및 트래킹 방향)에 대해 마크 기록을 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 재생시에는, 이미 기록된 마크 열에 기록 재생용 레이저 광의 초점 위치가 추종하도록 해서 당해 기록 재생용 레이저 광의 반사 광에 기초하는 대물 렌즈의 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어를 행함으로써, 벌크층(102) 내에 기록된 마크의 재생을 행할 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제2008-135144호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-176902호 공보
그러나, 상기와 같이 공통적인 대물 렌즈를 통해 조사하는 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광의 포커싱 위치를 포커스 방향에서 각각 서로 다른 위치로 조정하는 구성을 취하는 경우에는, 다음의 도 32에 도시한 바와 같이, 벌크형 기록 매체(100)의 편심에 기인해서 정보 기록 위치가 트래킹 방향에서 본래의 위치로부터 어긋나버린다는 문제가 발생한다.
도 32의 (a)는, 벌크형 기록 매체(100)에 편심이 발생하지 않은 이상적인 상태에서의 대물 렌즈의 위치, 기준면(Ref)의 위치, 기록 대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln) 및 정보 기록 위치(p-rec)(기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치)의 관계를 도시하고, 또한 도 32의 (b)는, 편심이 발생했을 경우의 동일한 각 위치의 관계를 도시하고 있다.
우선, 도 32의 (a)에 도시하는 편심이 없는 상태에서는, 대물 렌즈의 렌즈 시프트는 발생하고 있지 않으며, 따라서 대물 렌즈는 기준 위치(대물 렌즈의 중심과 상기 대물 렌즈에 입사하는 각 레이저 광의 광축(c)이 일치한 상태)에 있다. 광학계는, 이렇게 대물 렌즈가 기준 위치에 있는 상태에서, 각 레이저 광의 트래킹 방향에서의 스폿 위치가 일치하도록 설계되어 있다.
이에 반해, 트래킹 서보 제어에 의해 도 32의 (b)에 도시한 바와 같이 디스크 편심에 추종하도록 해서 대물 렌즈가 기준 위치로부터 시프트되어 버린 경우(이 경우에는 지면 좌측 방향으로의 시프트로 하고 있다)에는, 도면에 도시하는 바와 같은 스폿 위치 어긋남(Δx)이 발생한다.
이러한 렌즈 시프트 기인의 스폿 위치 어긋남(Δx)은, 대물 렌즈에 대한 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광의 입사 형태의 차에 기인해서 발생하는 것이 된다. 구체적으로, 도면에서의 예에서는, 서보용 레이저 광은 대물 렌즈에 대해 거의 평행 광으로 입사하는 것에 반해, 기록 재생용 레이저 광은 비 평행광에 의해 입사하고 있어, 이 차가 동일한 대물 렌즈의 시프트량에 대한 각각의 광의 포커싱 위치의 변위량에 차를 발생시키고, 그 결과, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광에 트래킹 방향에서의 스폿 위치 어긋남(Δx)이 발생하는 것이다.
이와 같은 디스크 편심(렌즈 시프트)에 수반하는 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광의 스폿 위치 어긋남(Δx)이 발생함으로써, 벌크층(102) 내에서의 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남이 발생한다. 즉, 그 결과, 벌크층(102) 내의 의도한 위치에 기록을 행할 수 없게 되어버린다.
이때, 편심의 발생량이나 트랙 피치(기준면(Ref)에서의 위치 안내자의 형성 간격)의 설정에 따라서는, 인접하는 트랙간에 정보 기록 위치(p-rec)가 겹쳐 버릴 우려가 있다. 구체적으로 디스크의 편심은, 스핀들 모터에 대해 디스크를 클램프하는 방법 등에 따라, 디스크가 장전될 때마다 상이한 형태로 발생하는 경우가 있기 때문에, 예를 들어 어떤 디스크에 대해서 디스크를 갈아끼워 추기를 행했을 때에는, 갈아끼우기 전의 기록시에 발생했던 편심의 형태와 갈아끼운 후의 추기시에 발생하는 편심의 형태가 서로 다름으로써, 기존 기록 부분의 마크 열과 추기 부분의 마크 열에 겹침이 발생하거나, 경우에 따라서는 교차해버린다는 문제가 발생하는 것이다.
이러한 경우, 정확하게 기록 신호를 재생할 수가 없게 된다.
이와 같은 마크 열의 겹침이나 교차의 발생을 방지하기 위해서, 종래부터 대물 렌즈의 렌즈 시프트량을 검출하고, 그 결과에 따라서 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남을 보정하는 일이 행해지고 있다.
그러나, 스폿 위치 어긋남(Δx)의 발생량이 크면, 이러한 보정을 유효하게 작용시킬 수 없을 우려가 있다. 구체적으로, 상기와 같은 렌즈 시프트량의 검출 결과에 따른 정보 기록 위치(p-rec)의 보정을 행함에 있어서는, 스폿 위치 어긋남(Δx)의 최대 발생량은, 예를 들어 마크 열의 기록 피치(반경 방향의 피치)의 1/10 정도까지 억제되어 있는 것이 바람직한 것으로 된다.
상기와 같은 과제의 해결을 위하여, 본 발명에서는 광학 픽업으로서 이하와 같이 구성하는 것으로 했다.
즉, 본 발명의 광학 픽업은, 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대해, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제1 포커싱 위치 조정부를 갖는 광학계와, 상기 대물 렌즈의 포커스 기구와, 상기 대물 렌즈의 트래킹 기구를 구비한다.
그리고, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제2 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제2 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제2 광의 배율과, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제1 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제1 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제1 광의 배율에 관해서, 상기 제2 광의 배율이, 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의한 포커싱 위치 조정 범위에 따라서 정해지는 상기 제1 광의 배율 범위 내에 들어가도록 상기 광학계가 설계되어 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 광학 드라이브 장치로서 이하와 같이 구성하는 것으로 했다.
즉, 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대하여, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제1 포커싱 위치 조정부를 갖는 광학계와, 상기 대물 렌즈의 포커스 기구와, 상기 대물 렌즈의 트래킹 기구를 구비하는 동시에, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제2 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제2 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제2 광의 배율과, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제1 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제1 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제1 광의 배율에 관해서, 상기 제2 광의 배율이, 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의한 포커싱 위치 조정 범위에 따라서 정해지는 상기 제1 광의 배율 범위 내에 들어가도록 상기 광학계가 설계되어 있는 광학 픽업을 구비한다.
또한, 상기 제2 광의 상기 기준면으로부터의 반사 광에 기초하여, 상기 제2 광의 포커싱 위치가 상기 기준면 상을 추종하도록 상기 포커스 기구를 제어하는 포커스 서보 제어부를 구비한다.
또한, 상기 제2 광의 상기 기준면으로부터의 반사 광에 기초하여, 상기 제2 광의 포커싱 위치가 상기 기준면 상의 상기 위치 안내자를 추종하도록 상기 트래킹 기구를 제어하는 트래킹 서보 제어부를 구비한다.
또한, 상기 제1 포커싱 위치 조정부를 제어해서 상기 제1 광의 포커싱 위치의 설정 제어를 행하는 포커싱 위치 설정 제어부를 구비하도록 했다.
여기서, 앞의 도 32의 설명으로부터도 이해되는 바와 같이, 상기 제1 광과 상기 제2 광의 스폿 위치 어긋남(Δx)은, 동일한 대물 렌즈의 시프트량에 대한, 제1 광의 포커싱 위치의 변위량과 제2 광의 포커싱 위치의 변위량의 차로서 발생하는 것이다.
이때, 대물 렌즈의 시프트량에 대한 제1 광(기록 재생광)의 포커싱 위치의 변위량은, 상기 제1 광의 배율에 따라서 변화되는 것으로 된다. 마찬가지로, 대물 렌즈의 시프트량에 대한 제2 광(서보광)의 포커싱 위치의 변위량은, 상기 제2 광의 배율에 따라서 변화되는 것이다.
따라서, 상기와 같이 해서 제2 광의 배율이 제1 광의 배율의 범위 내가 되도록 하면, 그만큼, 동일한 대물 렌즈의 시프트량에 대한 제1 광의 포커싱 위치의 변위량과 제2 광의 포커싱 위치의 변위량의 차를 작게 할 수 있고, 그 결과, 스폿 위치 어긋남(Δx)의 발생량을 억제할 수 있다.
이렇게 스폿 위치 어긋남(Δx)을 억제할 수 있음으로써, 편심에 따른 렌즈 시프트에 기인하는 정보 기록 위치의 어긋남(제1 광의 포커싱 위치의 트래킹 방향에서의 어긋남)의 보정을 유효하게 작용시킬 수 있다.
상기와 같이 해서 본 발명에 따르면, 편심에 수반하는 대물 렌즈의 렌즈 시프트에 기인해서 발생하는 제1 광과 제2 광의 스폿 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
이렇게 제1 광과 제2 광의 스폿 위치 어긋남을 억제할 수 있음으로써, 정보 기록 위치의 어긋남의 보정을 유효하게 작용시킬 수 있고, 그 결과, 보다 안정된 재생 동작의 실현을 도모할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에서 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체의 단면 구조도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 광학 드라이브 장치가 구비하는 광학 픽업의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 기록 재생광용 포커스 기구를 사용한 포커싱 위치의 조정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시 형태로서의 광학 드라이브 장치의 전체적인 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 서보광용 포커스 기구를 설치하지 않을 경우의 문제점에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 서보광용 포커스 기구에 의한 작용에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 DOE에서의 1 주기분의 요철 패턴의 형성예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 도 7에 예시한 단차를 설정했을 경우에 서보용 레이저 광에 주어지는 위상차를 예시한 도면이다.
도 9는 DOE의 요철 패턴의 설정예를 나타낸 도면이다.
도 10은 면 흔들림에 따른 포커스 방향에서의 정보 기록 위치 어긋남(Δz)에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 배율의 설정예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시 형태로서의 배율 설정 조건을 만족하지 않을 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 대물 렌즈에 대하여 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광이 함께 평행 광으로 입사한 상태에서의 각 광의 초점 위치를 예시한 도면이다.
도 14는 제2 실시 형태의 광학 드라이브 장치가 구비하는 광학 픽업의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 15는 제2 실시 형태에서의 코마 수차 억제 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 제2 실시 형태에서의 대물 렌즈의 구체적인 설계값에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 제2 실시 형태에서 설정하는 대물 렌즈의 WD에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 서보용 레이저 광측의 설계예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 서보용 레이저 광에 대한 수렴 기능과 구면 수차 보정 기능의 양쪽을 실현시키기 위해 DOE가 서보용 레이저 광에 부여해야 할 위상차의 형태에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 제2 실시 형태의 DOE를 사용했을 경우의 효과에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 제2 실시 형태에서 설정한 기록 재생용 레이저 광에 해한 배율과 서보용 레이저 광에 대한 배율에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 제3 실시 형태의 광학 드라이브 장치가 구비하는 광학 픽업의 일부를 추출해서 나타낸 도면이다.
도 23은 제3 실시 형태에서 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체의 단면 구조와, 제3 실시 형태에서의 서보용 레이저 광의 배율의 설정예에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 제4 실시 형태의 광학 드라이브 장치가 구비하는 광학 픽업의 일부를 추출해서 나타낸 도면이다.
도 25는 벌크 기록 방식에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 마이크로 홀로그램 방식에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 기준면을 구비하는 실제의 벌크형 기록 매체의 단면 구조를 예시한 도면이다.
도 29는 벌크형 기록 매체에 대한 마크 기록시의 동작에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 벌크형 기록 매체의 기록 재생을 행하기 위한 광학계의 개요를 도시한 도면이다.
도 31은 벌크형 기록 매체의 재생시의 서보 제어에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 디스크 편심에 따라서 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광에 포커싱 위치의 어긋남(Δx)이 발생하는 것에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 실시 형태라고 함)에 대해서 설명한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
<1. 제1 실시 형태>
[1-1. 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체]
[1-2. 광학 드라이브 장치의 구성]
~ 광학 픽업의 내부 구성 ~
~ 광학 드라이브 장치의 전체적인 내부 구성 ~
[1-3. 서보광용 포커스 기구의 역할]
[1-4. DOE의 제1 역할]
[1-5. 실시 형태로서의 배율 설정]
~ 트래킹 방향에서의 스폿 위치 어긋남의 억제 ~
~ 포커스 방향에서의 정보 기록 위치 어긋남의 억제 ~
~ 구체적인 배율 설정예 ~
[1-5. DOE의 제2 역할]
<2. 제2 실시 형태>
<3. 제3 실시 형태>
<4. 제4 실시 형태>
<5. 변형예>
<1. 제1 실시 형태>
[1-1. 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체]
도 1은, 제1 실시 형태에서 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체의 단면 구조도를 도시하고 있다.
본 실시 형태에서 기록/재생 대상으로 하는 광 기록 매체는, 소위 벌크 기록형의 광 기록 매체가 되며, 이하, 벌크형 기록 매체(1)라고 칭한다.
벌크형 기록 매체(1)는, 디스크 형상의 광 기록 매체가 되며, 회전 구동되는 벌크형 기록 매체(1)에 대한 레이저 광 조사가 행해져서 마크 기록(정보 기록)이 행해진다. 또한, 기록 정보의 재생도, 회전 구동되는 벌크형 기록 매체(1)에 대하여 레이저 광을 조사해서 행해진다.
또한 광 기록 매체란, 광의 조사에 의해 정보의 기록/재생이 행해지는 기록 매체를 총칭한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 벌크형 기록 매체(1)에는, 상층측에서 순서대로 커버층(2), 선택 반사막(3), 중간층(4), 벌크층(5)이 형성되어 있다.
여기서, 본 명세서에서 "상층측"이란, 후술하는 실시 형태로서의 광학 드라이브 장치(기록 재생 장치(10))측으로부터의 레이저 광이 입사하는 면을 상면으로 했을 때의 상층측을 가리킨다.
또한, 본 명세서에서는 "깊이 방향"이라는 단어를 사용하는데, 이 "깊이 방향"이란, 상기 "상층측"의 정의에 따른 상하 방향과 일치하는 방향(즉, 광학 드라이브 장치측으로부터의 레이저 광의 입사 방향에 평행한 방향: 포커스 방향)을 가리키는 것이다.
벌크형 기록 매체(1)에서, 상기 커버층(2)은, 예를 들어 폴리카보네이트나 아크릴 등의 수지로 구성되고, 도시하는 바와 같이 그 하면측에는, 기록/재생 위치를 안내하기 위한 위치 안내자로서 안내 홈이 형성되어, 도면과 같이 요철의 단면 형상이 부여되어 있다. 위치 안내자는, 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된다. 본 예의 경우에서, 상기 위치 안내자는 스파이럴 형상으로 형성되어 있는 것으로 해서 이하의 설명을 계속한다.
상기 안내 홈으로는, 연속 홈(그루브), 또는 피트 열로 형성된다. 예를 들어 안내 홈이 피트 열로 형성되는 경우, 피트와 랜드의 길이의 조합에 의해 위치 정보(절대 위치 정보: 디스크 상에서의 회전 각도 위치를 나타내는 정보로서의 회전 각도 정보나 반경 위치 정보 등)가 기록된다. 혹은, 안내 홈이 그루브가 되는 경우, 당해 그루브를 주기적으로 사행(워블)시켜서 형성함으로써, 상기 사행의 주기 정보에 의해 위치 정보의 기록이 행해진다.
커버층(2)은, 예를 들어 이러한 안내 홈(요철 형상)이 형성된 스탬퍼를 사용한 사출 성형 등에 의해 생성된다.
또한, 상기 안내 홈이 형성된 상기 커버층(2)의 하면측에는, 선택 반사막(3)이 성막된다.
여기서, 상술한 바와 같이 벌크 기록 방식에서는, 기록층으로서의 벌크층(5)에 대하여 마크 기록/재생을 행하기 위한 광(기록 재생용 레이저 광)과는 별도로, 상기와 같은 안내 홈에 기초하여 트래킹이나 포커스의 에러 신호를 얻기 위한 광(서보용 레이저 광)을 별도로 조사하는 것으로 하고 있다.
이때, 가령, 상기 서보용 레이저 광이 벌크층(5)에 도달해 버리면, 당해 벌크층(5) 내에서의 마크 기록에 악영향을 줄 우려가 있다. 이로 인해, 서보용 레이저 광은 반사하고, 기록 재생용 레이저 광은 투과한다는 선택성을 갖는 반사막이 필요하게 되어 있다.
종래부터 벌크 기록 방식에서는, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광은 각각 파장대가 상이한 레이저 광을 사용하도록 되어 있으며, 이에 대응하고자, 상기 선택 반사막(3)으로는, 서보용 레이저 광과 동일 파장대의 광은 반사하고, 그 이외의 파장에 의한 광은 투과한다는 파장 선택성을 갖는 선택 반사막이 사용된다.
상기 선택 반사막(3)의 하층측에는, 예를 들어 UV 경화 수지 등의 접착 재료로 구성된 중간층(4)을 개재하여, 기록층으로서의 벌크층(5)이 적층(접착)되어 있다.
벌크층(5)의 형성 재료(기록 재료)로는, 예를 들어 앞서 설명한 포지티브형 마이크로 홀로그램 방식이나 네거티브형 마이크로 홀로그램 방식, 보이드 기록 방식 등, 채용하는 벌크 기록의 방식에 따라서 적절하게 최적의 것이 채용되면 된다.
또한, 본 발명에서 대상으로 하는 광 기록 매체에 대한 마크 기록 방식은 특별히 한정되어야 할 것은 아니며, 벌크 기록 방식의 범주에서 임의의 방식이 채용되면 된다. 이하의 설명에서는 일례로서, 보이드 기록 방식이 채용되는 경우를 예시한다.
여기서, 상기와 같은 구성을 갖는 벌크형 기록 매체(1)에 있어서, 상술한 안내 홈으로서의 위치 안내자가 형성된 선택 반사막(3)은, 후술하는 바와 같이 서보용 레이저 광에 기초하는 기록 재생용 레이저 광의 위치 제어를 행함에 있어서 기준이 되는 반사면이 된다. 이러한 의미에서, 선택 반사막(3)이 형성된 면을 이하, 기준면(Ref)이라고 칭한다.
앞의 도 29에서도 설명한 바와 같이, 벌크형의 광 기록 매체에서는, 벌크층 내에 다층 기록을 행하기 위해서, 미리 정보 기록을 행해야 할 각층 위치(정보 기록층 위치(L))가 설정된다. 본 실시 형태의 벌크형 기록 매체(1)에서, 정보 기록층 위치(L)로는, 도면과 같이 예를 들어 상층측에서 순서대로 제1 정보 기록층 위치(L1), 제2 정보 기록층 위치(L2), 제3 정보 기록층 위치(L3), ..., 제19 정보 기록층 위치(L19), 제20 정보 기록층 위치(L20)의 총 20이 설정되어 있는 것으로 한다.
여기서, 각층 위치의 구체예에 대해서 서술하면, 최상부에 위치하는 제1 정보 기록층 위치(L1)에 대해서는, 벌크형 기록 매체(1)의 표면(최상면)에서부터 약 100㎛의 위치로 해서 설정된다. 또한, 최하부에 위치하는 제20 정보 기록층 위치(L20)는, 상기 표면에서부터 약 300㎛의 위치로 해서 설정된다. 그리고, 이들 제1 정보 기록층 위치(L1)부터 제20 정보 기록층 위치(L20)까지의 사이의 각 정보 기록층 위치(L)는, 인접하는 각 정보 기록층 위치(L)의 간격이 평균적으로 10㎛가 되도록 해서 설정된다.
덧붙여서 말하면, 기준면(Ref)의 위치는 상기 표면에서부터 약 50㎛의 위치이며, 따라서 기준면(Ref)에서부터 제1 정보 기록층 위치(L1)까지의 간격은 약 50㎛가 된다.
[1-2. 광학 드라이브 장치의 구성]
도 2 및 도 4는, 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 벌크형 기록 매체(1)에 대한 기록/재생을 행하는 제1 실시 형태로서의 광학 드라이브 장치(기록 재생 장치(10)라고 함)의 내부 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 기록 재생 장치(10)가 구비하는 광학 픽업(OP)의 내부 구성을 주로 도시하며(벌크형 기록 매체(1)도 함께 도시함), 도 4는, 기록 재생 장치(10)의 전체적인 내부 구성을 도시하고 있다.
~ 광학 픽업의 내부 구성 ~
우선은 도 2에 의해, 광학 픽업(OP)의 내부 구성에 대해서 살펴본다.
도면에서의 벌크형 기록 매체(1)는, 기록 재생 장치(10)에서의 소정 위치에서 그 센터 홀이 클램프되도록 해서 세팅되어, 도시는 생략한 스핀들 모터에 의한 회전 구동이 가능한 상태로 유지된다.
광학 픽업(OP)은, 상기 스핀들 모터에 의해 회전 구동되는 벌크형 기록 매체(1)에 대하여 기록 재생용 레이저 광, 서보용 레이저 광을 조사하기 위해 설치된다.
광학 픽업(OP) 내에는, 마크에 의한 정보 기록 및 마크에 의해 기록된 정보의 재생을 행하기 위한 기록 재생용 레이저 광의 광원인 기록 재생용 레이저(11)와, 기준면(Ref)에 형성된 안내 홈을 이용한 위치 제어를 행하기 위한 광인 서보용 레이저 광의 광원인 서보용 레이저(24)가 설치된다.
여기서, 상술한 바와 같이 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광은 각각 파장이 다르다. 본 예의 경우, 기록 재생용 레이저 광의 파장은 약 405nm 정도(소위 청보라색 레이저 광), 서보용 레이저 광의 파장은 약 650nm 정도(적색 레이저 광)로 한다.
또한, 광학 픽업(OP) 내에는, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광의 벌크형 기록 매체(1)에 대한 출력 단부가 되는 대물 렌즈(20)가 설치된다.
나아가, 상기 기록 재생용 레이저 광의 벌크형 기록 매체(1)로부터의 반사 광을 수광하기 위한 기록 재생광용 수광부(23)와, 서보용 레이저 광의 벌크형 기록 매체(1)로부터의 반사 광을 수광하기 위한 서보광용 수광부(34)가 설치된다.
게다가, 광학 픽업(OP) 내에서는, 기록 재생용 레이저(11)로부터 출사된 기록 재생용 레이저 광을 대물 렌즈(20)에 유도하는 동시에, 대물 렌즈(20)에 입사한 상기 벌크형 기록 매체(1)로부터의 기록 재생용 레이저 광의 반사 광을 기록 재생광용 수광부(23)에 유도하기 위한 광학계가 형성된다.
구체적으로, 상기 기록 재생용 레이저(11)로부터 출사된 기록 재생용 레이저 광은, 발산 광의 상태로 편광 빔 스플리터(12)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(12)는, 이렇게 기록 재생용 레이저(11)로부터 입사한 기록 재생용 레이저 광을 투과하도록 구성되어 있다.
편광 빔 스플리터(12)를 투과한 기록 재생용 레이저 광은, 1/4 파장판(13)을 통한 후, 콜리메이트 렌즈(14)에서 평행 광이 되도록 변환되어, 기록 재생광용 포커스 기구(익스팬더)(15)에 입사한다.
도시하는 바와 같이 기록 재생광용 포커스 기구(15)는, 오목 렌즈(16), 렌즈 구동부(17) 및 볼록 렌즈(18)를 갖고 구성된다.
콜리메이트 렌즈(14)를 통한 기록 재생용 레이저 광은, 오목 렌즈(16) 및 볼록 렌즈(18)를 통해, 기록 재생광용 포커스 기구(15) 외부로 출사된다.
기록 재생광용 포커스 기구(15)에서는, 오목 렌즈(16)가 렌즈 구동부(17)에 의해 기록 재생용 레이저 광의 광축에 평행한 방향으로 구동됨으로써, 기록 재생용 레이저 광에 대해 독립적인 포커스 제어를 행한다.
렌즈 구동부(17)는, 후술하는 컨트롤러(42)(도 4)로부터의 구동 신호(Dex-rp)에 기초하여 오목 렌즈(16)를 구동한다. 이것으로, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 콜리메이션이 변화되고, 이에 따라 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치가 조정되게 된다.
여기서, 다음의 도 3에 의해, 기록 재생광용 포커스 기구(15)를 사용한 포커싱 위치의 구체적인 조정 방법에 대해서 설명한다.
우선, 벌크층(5) 내의 각층 위치(L)를 대상으로 한 기록을 행함에 있어서는, 미리 기준층 위치(Lpr)를 설정해 두게 된다. 이 기준층 위치(Lpr)는, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치의 조정(설정)시에 기준으로 해야 할 층 위치이며, 구체적으로 본 예의 경우에는, 정보 기록층 위치(L1 내지 L20) 중 거의 중간에 위치하는 정보 기록층 위치(L)(표면에서부터 약 200㎛의 위치: 예를 들어 L9 또는 L10)를 기준층 위치(Lpr)로서 설정하는 것으로 하고 있다.
이 경우의 기록 재생광용 포커스 기구(15)는, 이러한 기준층 위치(Lpr)에 대한 포커싱 상태를 기준으로 해서, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치의 조정을 행하게 된다.
구체적으로, 이 경우에서의 기록 재생용 레이저 광에 대한 광학계는, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 기록 재생용 레이저 광이 기준층 위치(Lpr)에 포커싱하는 상태에서, 렌즈 구동부(17)에 의한 오목 렌즈(16)의 구동 위치가, 기준 위치에 있도록 설계되어 있다. 구체적으로 이 경우, 오목 렌즈(16)의 기준 위치란, 렌즈 구동부(17)에 대한 구동 신호(Dex-rp)의 레벨이 제로 레벨인 상태를 가리키는 것으로 한다.
또한, 이 경우의 광학계는, 이렇게 오목 렌즈(16)가 기준 위치에 있는 상태에서, 상기 오목 렌즈(16)에서부터 볼록 렌즈(18)를 통해 출사되는(즉 대물 렌즈(20)에 입사하는) 기록 재생용 레이저 광이, 도면과 같이 평행 광이 되도록 설계되어 있다.
이 도 3의 (b)에 도시하는 상태를 기준으로 해서, 기준층 위치(Lpr)보다 하층측의 정보 기록층 위치(L)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 설정하는 것으로 했을 때에는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 오목 렌즈(16)를 대물 렌즈(20)에 근접하는 방향으로 구동한다(예를 들어 구동 신호(Dex-rp)로서 정극성에 의한 신호를 부여한다). 이에 의해, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광은 발산 광이 되고, 그 결과, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치는 기준층 위치(Lpr)보다 하층측으로 조정되게 된다.
이때, 오목 렌즈(16)의 상기 기준 위치로부터의 구동량에 비례하여, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 발산각이 커져, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치가 기준층 위치(Lpr)의 보다 하층측으로 조정되게 된다.
한편, 기준층 위치(Lpr)보다 상층측의 정보 기록층 위치(L)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 설정하는 것으로 했을 때는, 도 3의 (c)와 같이, 오목 렌즈(16)를 대물 렌즈(20)로부터 이격되는 방향(광원측의 방향)으로 구동함으로써(예를 들어, 구동 신호(Dex-rp)로서 부극성에 의한 신호를 부여함으로써), 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광을 수렴 광으로 변화시킨다. 이에 의해, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 기준층 위치(Lpr)보다 상층측으로 조정할 수 있다. 이때, 오목 렌즈(16)의 상기 기준 위치로부터의 구동량을 보다 크게 함으로써, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 수렴각을 보다 크게 할 수 있어, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 보다 상층측으로 조정할 수 있다.
설명을 도 2로 되돌아간다.
상기 기록 재생광용 포커스 기구(15)를 통한 기록 재생용 레이저 광은, 다이크로익 프리즘(19)에 입사한다.
다이크로익 프리즘(19)은, 그 선택 반사면이, 기록 재생용 레이저 광과 동일 파장대의 광은 투과하고, 그 이외의 파장에 의한 광은 반사하도록 구성되어 있다. 따라서 상기와 같이 해서 입사한 기록 재생용 레이저 광은, 다이크로익 프리즘(19)을 투과한다.
다이크로익 프리즘(19)을 투과한 기록 재생용 레이저 광은, 도시하는 바와 같이 DOE(Diffractive Optical Element: 회절형 광학 소자)(32)를 통한 후, 대물 렌즈(20)에 의해 집광되어 벌크형 기록 매체(1)에 조사된다.
여기서, 도면과 같이 DOE(32)는, 2축 액추에이터(21)에 의해 대물 렌즈(20)와 함께(일체적으로) 구동 가능하게 되어 있다. 또한, DOE(32)를 설치함으로 인한 작용에 대해서는 후술한다.
대물 렌즈(20)에 대해서는, 당해 대물 렌즈(20)를 포커스 방향(벌크형 기록 매체(1)에 대해 접촉 분리하는 방향) 및 트래킹 방향(상기 포커스 방향에 직교하는 방향: 벌크형 기록 매체(1)의 반경 방향)으로 변위 가능하게 유지하는 2축 액추에이터(21)가 설치된다.
2축 액추에이터(21)에는, 포커스 코일, 트래킹 코일이 구비되고, 각각에 구동 신호(후술하는 구동 신호(FD, TD))가 주어짐으로써, 대물 렌즈(20)를 포커스 방향, 트래킹 방향으로 각각 변위시킨다.
여기서, 재생시에 있어서는, 상기와 같이 해서 벌크형 기록 매체(1)에 대해 기록 재생용 레이저 광이 조사되는 것에 따라, 벌크형 기록 매체(1)(벌크층(5) 내의 재생 대상의 정보 기록층(L)에 기록된 마크 열)로부터 상기 기록 재생용 레이저 광의 반사 광이 얻어진다. 이렇게 얻어진 기록 재생용 레이저 광의 반사 광은, 대물 렌즈(20)→DOE(32)를 통해 다이크로익 프리즘(19)으로 유도되어, 당해 다이크로익 프리즘(19)을 투과한다.
다이크로익 프리즘(19)을 투과한 기록 재생용 레이저 광의 반사 광은, 기록 재생광용 포커스 기구(15)(볼록 렌즈(18)→오목 렌즈(16))→콜리메이트 렌즈(14)→1/4 파장판(13)을 통한 후, 편광 빔 스플리터(12)에 입사한다.
여기서, 이와 같이 편광 빔 스플리터(12)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 반사 광(복로 광)은, 1/4 파장판(13)에 의한 작용과 벌크형 기록 매체(1)에서의 반사시의 작용에 의해, 기록 재생용 레이저(11)측으로부터 편광 빔 스플리터(12)에 입사한 기록 재생용 레이저 광(왕로 광)과는 그 편광 방향이 90도 다르게 된다. 그 결과, 상기와 같이 해서 입사한 기록 재생용 레이저 광의 반사 광은, 편광 빔 스플리터(12)에서 반사된다.
이와 같이 편광 빔 스플리터(12)에서 반사된 기록 재생용 레이저 광의 반사 광은, 원통형 렌즈(cylinderical lens)(22)를 통해, 기록 재생광용 수광부(23)의 수광면 위에 집광한다.
또한, 광학 픽업(OP) 내에는, 상기에 의해 설명한 기록 재생용 레이저 광에 대한 광학계의 구성 외에도, 서보용 레이저(24)로부터 출사된 서보용 레이저 광을 대물 렌즈(20)에 유도하고, 또한, 상기 대물 렌즈(20)에 입사한 벌크형 기록 매체(1)로부터의 서보용 레이저 광의 반사 광을 서보광용 수광부(34)에 유도하기 위한 광학계가 형성된다.
도시하는 바와 같이 상기 서보용 레이저(24)로부터 출사된 서보용 레이저 광은, 발산 광의 상태로 편광 빔 스플리터(25)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(25)는, 이렇게 서보용 레이저(24)로부터 입사한 서보용 레이저 광(왕로 광)은 투과하도록 구성된다.
편광 빔 스플리터(25)를 투과한 서보용 레이저 광은, 1/4 파장판(26)을 통한 후, 콜리메이트 렌즈(27)에 의해 평행 광이 되도록 변환되어 서보광용 포커스 기구(28)에 입사한다.
서보광용 포커스 기구(28)는, 오목 렌즈(29), 렌즈 구동부(30) 및 볼록 렌즈(31)를 갖고 구성된다. 이 서보광용 포커스 기구(28)에서, 콜리메이트 렌즈(27)를 통한 서보용 레이저 광은, 오목 렌즈(29) 및 볼록 렌즈(31)를 통해, 서보광용 포커스 기구(28) 외부로 출사된다.
이 서보광용 포커스 기구(28)로서도, 앞의 기록 재생광용 포커스 기구(15)와 마찬가지로, 오목 렌즈(29)가 렌즈 구동부(30)에 의해 서보용 레이저 광의 광축에 평행한 방향으로 구동됨으로써, 서보용 레이저 광에 대해 독립적인 포커스 제어를 행한다.
렌즈 구동부(30)는, 후술하는 컨트롤러(42)로부터의 구동 신호(Dex-sv)에 기초하여 오목 렌즈(29)를 구동한다. 이것으로, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 콜리메이션이 변화되고, 이에 따라 서보용 레이저 광의 포커싱 위치가 독립적으로 조정되게 된다.
여기서, 서보광용 포커스 기구(28)에 의해 서보용 레이저 광의 포커싱 위치를 독립적으로 조정하는 것의 의미에 대해서는 후술한다.
서보광용 포커스 기구(28)를 통한 서보용 레이저 광은, 도면과 같이 다이크로익 프리즘(19)에 입사한다.
앞서 서술한 바와 같이, 다이크로익 프리즘(19)은, 기록 재생용 레이저 광과 동일 파장대의 광은 투과하고, 그 이외의 파장에 의한 광은 반사하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 서보용 레이저 광은 다이크로익 프리즘(19)에서 반사되어, DOE(32)를 통한 후, 대물 렌즈(20)에 의해 집광되어 벌크형 기록 매체(1)에 조사된다.
또한, 이와 같이 벌크형 기록 매체(1)에 서보용 레이저 광이 조사된 것에 따라 얻어지는 당해 서보용 레이저 광의 반사 광(기준면(Ref)으로부터의 반사 광)은, 대물 렌즈(20)→DOE(32)를 통한 후, 다이크로익 프리즘(19)에서 반사되어, 서보광용 포커스 기구(28)(볼록 렌즈(31)→오목 렌즈(29))→콜리메이트 렌즈(27)→1/4 파장판(26)을 통해 편광 빔 스플리터(25)에 입사한다.
앞의 기록 재생용 레이저 광의 경우와 마찬가지로 하여, 이렇게 벌크형 기록 매체(1)측으로부터 입사한 서보용 레이저 광의 반사 광(복로 광)은, 1/4 파장판(26)의 작용과 벌크형 기록 매체(1)에서의 반사시의 작용에 의해, 왕로 광과는 그 편광 방향이 90도 다른 것으로 되고, 따라서 복로 광으로서의 서보용 레이저 광의 반사 광은 편광 빔 스플리터(25)에서 반사된다.
편광 빔 스플리터(25)에서 반사된 서보용 레이저 광의 반사 광은, 원통형 렌즈(33)를 통해 서보광용 수광부(34)의 수광면 위에 집광한다.
여기서, 도시에 의한 설명은 생략하지만, 실제로 기록 재생 장치(10)에는, 상기에 의해 설명한 광학 픽업(OP) 전체를 트래킹 방향으로 슬라이드 구동하는 슬라이드 구동부가 설치되고, 당해 슬라이드 구동부에 의한 광학 픽업(OP)의 구동에 의해, 레이저 광의 조사 위치를 광범위하게 변위시킬 수 있도록 되어 있다.
~ 광학 드라이브 장치의 전체적인 내부 구성 ~
기록 재생 장치(10)의 전체적인 내부 구성은, 도 4에 도시하는 것이 된다.
또한, 이 도 4에서는, 광학 픽업(OP)의 내부 구성에 대해서는 일부만을 추출해서 도시하고 있다.
도 4에서, 기록 재생 장치(10)에는, 벌크층(5)을 대상으로 한 기록/재생이나, 마크 기록/재생시에서의 대물 렌즈(20)의 포커스/트래킹 제어를 행하기 위한 신호 처리계의 구성으로서, 도면에서의 기록 처리부(35), 기록 재생광용 매트릭스 회로(36), 재생 처리부(37), 기록 재생광용 서보 회로(38), 서보광용 매트릭스 회로(39), 위치 정보 검출부(40) 및 서보광용 서보 회로(41)가 설치되어 있다.
기록 처리부(35)에는, 벌크형 기록 매체(1)에 대해 기록해야 할 데이터(기록 데이터)가 입력된다. 기록 처리부(35)는, 입력된 기록 데이터에 대해 에러 정정 부호의 부가나 소정의 기록 변조 부호화를 실시하거나 해서, 벌크형 기록 매체(1)에 실제로 기록되는 예를 들어 "0", "1"의 2값 데이터 열인 기록 변조 데이터 열을 얻는다.
기록 처리부(35)는, 이렇게 생성한 기록 변조 데이터 열에 기초하는 기록 펄스(RCP)에 의해, 광학 픽업(OP) 내의 기록 재생용 레이저(11)의 발광 구동을 행한다.
기록 재생광용 매트릭스 회로(36)는, 도 2에 도시한 기록 재생광용 수광부(23)로서의 복수의 수광 소자로부터의 수광 신호(DT-rp)(출력 전류)에 대응해서 전류 전압 변환 회로, 매트릭스 연산/증폭 회로 등을 구비하고, 매트릭스 연산 처리에 의해 필요한 신호를 생성한다.
구체적으로는, 상술한 기록 변조 데이터 열을 재생한 재생 신호에 상당하는 고주파 신호(이후, 재생 신호(RF)라고 함), 포커스 서보 제어를 위한 포커스 에러 신호(FE-rp), 트래킹 서보 제어를 위한 트래킹 에러 신호(TE-rp)를 생성한다.
기록 재생광용 매트릭스 회로(36)에서 생성된 상기 재생 신호(RF)는, 재생 처리부(37)에 공급된다.
또한, 상기 포커스 에러 신호(FE-rp), 상기 트래킹 에러 신호(TE-rp)는, 기록 재생광용 서보 회로(38)에 대해 공급된다.
재생 처리부(37)는, 상기 재생 신호(RF)에 대해서, 2진수 처리나 기록 변조 부호의 복호화·에러 정정 처리 등, 상술한 기록 데이터를 복원하기 위한 재생 처리를 행하여, 상기 기록 데이터를 재생한 재생 데이터를 얻는다.
또한, 기록 재생광용 서보 회로(38)는, 매트릭스 회로(36)로부터 공급되는 포커스 에러 신호(FE-rp), 트래킹 에러 신호(TE-rp)에 기초하여 포커스 서보 신호(FS-rp), 트래킹 서보 신호(TS-rp)를 각각 생성하고, 이들 포커스 서보 신호(FS-rp), 트래킹 서보 신호(TS-rp)에 기초하는 포커스 구동 신호(FD-rp), 트래킹 구동 신호(TD-rp)에 기초하여, 2축 액추에이터(21)의 포커스 코일, 트래킹 코일을 구동함으로써, 기록 재생용 레이저 광에 대한 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어를 실현한다.
또한 앞의 도 29 내지 도 31의 설명에서도 이해되는 바와 같이, 이러한 기록 재생용 레이저 광의 반사 광에 기초하는 2축 액추에이터(21)(대물 렌즈(20))의 서보 제어는, 재생시에 행해지는 것이다.
또한, 기록 재생광용 서보 회로(38)는, 재생시에 대응해서 컨트롤러(42)로부터 이루어지는 지시에 따라, 트래킹 서보 루프를 오프로 하여 상기 트래킹 코일에 점프 펄스를 부여함으로써 트랙 점프 동작을 실현하거나, 트래킹 서보의 인입 제어 등도 행한다. 또한, 포커스 서보의 인입 제어 등도 행한다.
또한, 서보용 레이저 광의 반사 광에 대한 신호 처리계에 있어서, 서보광용 매트릭스 회로(39)는, 도 2에 도시한 서보광용 수광부(34)에서의 복수의 수광 소자로부터의 수광 신호(DT-sv)에 기초하여, 필요한 신호를 생성한다.
구체적으로 서보광용 매트릭스 회로(39)는, 포커스/트래킹의 각 서보 제어를 위한 포커스 에러 신호(FE-sv), 트래킹 에러 신호(TE-sv)를 생성한다.
또한, 기준면(Ref)에서 기록된 절대 위치 정보(어드레스 정보)의 검출을 행하기 위한 위치 정보 검출용 신호(Dps)를 생성한다. 예를 들어, 절대 위치 정보가 피트 열에 의해 기록되는 경우, 위치 정보 검출용 신호(Dps)로는 합 신호를 생성한다. 혹은, 워블링 그루브에 의해 절대 위치 정보가 기록되는 경우, 위치 정보 검출용 신호(Dps)로는 푸시 풀 신호를 생성한다.
상기 위치 정보 검출용 신호(Dps)는, 위치 정보 검출부(40)에 공급된다. 위치 정보 검출부(40)는, 상기 위치 정보 검출용 신호(Dps)에 기초하여 기준면(Ref)에 기록된 절대 위치 정보를 검출한다. 검출된 절대 위치 정보는 컨트롤러(42)에 대해 공급된다.
또한, 서보광용 매트릭스 회로(39)에서 생성된 포커스 에러 신호(FE-sv), 트래킹 에러 신호(TE-sv)는, 서보광용 서보 회로(41)에 대해 공급된다.
서보광용 서보 회로(41)는, 포커스 에러 신호(FE-sv), 트래킹 에러 신호(TE-sv)에 기초하여 포커스 서보 신호(FS-sv), 트래킹 서보 신호(TS-sv)를 각각 생성한다.
그리고, 기록시에는, 컨트롤러(42)로부터의 지시에 따라, 상기 포커스 서보 신호(FS-sv), 트래킹 서보 신호(TS-sv)에 기초하여 생성한 포커스 구동 신호(FD-sv), 트래킹 구동 신호(TD-sv)에 기초하여, 2축 액추에이터(21)의 포커스 코일, 트래킹 코일을 구동함으로써, 서보용 레이저 광에 관한 포커스 서보 제어, 트래킹 서보 제어를 실현한다.
또한, 서보광용 서보 회로(41)는, 기록시에 대응해서 컨트롤러(42)로부터 이루어지는 지시에 따라, 트래킹 서보 루프를 오프로 해서 2축 액추에이터(21)의 트래킹 코일에 점프 펄스를 부여함으로써 트랙 점프 동작을 실현하거나, 트래킹 서보의 인입 제어 등도 행한다. 또한, 기준면(Ref)에 대한 포커스 서보의 인입 제어 등도 행한다.
컨트롤러(42)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)나 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리(기억 장치)를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성되며, 예를 들어 상기 ROM 등에 기억된 프로그램에 따른 제어·처리를 실행함으로써, 기록 재생 장치(10)의 전체 제어를 행한다.
구체적으로 컨트롤러(42)는, 앞의 도 29 내지 도 31에서 설명한 바와 같은 기록/재생시의 대물 렌즈(20)의 서보 제어 전환을 실현하기 위한 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(42)는, 기록시에는, 서보광용 서보 회로(41)에 대해 포커스 구동 신호(FD-sv), 트래킹 구동 신호(TD-sv)의 출력을 지시하고, 또한 기록 재생광용 서보 회로(38)에는 포커스 구동 신호(FD-rp), 트래킹 구동 신호(TD-rp)의 출력을 정지하도록 지시를 행한다.
한편, 재생시에는, 기록 재생광용 서보 회로(38)에 대해 포커스 구동 신호(FD-rp), 트래킹 구동 신호(TD-rp)의 출력을 지시하고, 서보광용 서보 회로(41)에 대해서는 포커스 구동 신호(FD-sv), 트래킹 구동 신호(TD-sv)의 출력을 정지하도록 지시를 행한다.
또한 컨트롤러(42)는, 서보광용 서보 회로(41)에 대한 시크 동작 제어를 행한다. 즉, 서보용 레이저 광의 스폿 위치를 기준면(Ref) 상에서의 소정의 어드레스로 이동시키도록 서보광용 서보 회로(41)에 대한 지시를 행한다.
또한, 컨트롤러(42)는, 기록 재생광용 포커스 기구(15)에서의 렌즈 구동부(17)의 구동 제어와 서보광용 포커스 기구(28)에서의 렌즈 구동부(30)의 구동 제어를 행함으로써, 기록 재생용 레이저 광을 소요의 정보 기록층 위치(L)에 포커싱시키고 또한 서보용 레이저 광을 기준면(Ref)에 포커싱시키는데, 이러한 포커싱 위치 조정의 구체적인 방법에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.
[1-3. 서보광용 포커스 기구의 역할]
여기서, 본 실시 형태의 기록 재생 장치(10)에서는, 기록 재생광용 포커스 기구(15)를 설치하는 동시에, 서보광용 포커스 기구(28)도 설치하는 것으로 하고 있는데, 그 의미에 대해서 다음의 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는, 서보광용 포커스 기구(28)를 설치하지 않을 경우의 문제점에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
우선 이 도 5에서, 도 5의 (b)는, 벌크층(5) 내에 설정된 기준층 위치(Lpr)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 조정한 상태를 도시하고 있다. 앞의 도 3에서 설명한 바와 같이, 이 경우의 광학계는, 이렇게 기록 재생용 레이저 광이 기준층 위치(Lpr)에 포커싱할 때에 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광이 평행 광 입사하도록 설계되고, 또한 이렇게 기록 재생용 레이저 광이 기준층 위치(Lpr)에 포커싱하는 상태에서 대물 렌즈(20)가 그 기준 위치에 있도록 되어 있다.
또한 이 경우에는, 상기와 같이 대물 렌즈(20)가 기준 위치에 있는 상태에서, 도면과 같이 서보용 레이저 광이 대물 렌즈(20)에 평행 광으로 입사했을 때에, 상기 서보용 레이저 광의 포커싱 위치가 기준면(Ref)에 일치하도록 대물 렌즈(20)가 설계되어 있다.
도 5의 (b)에 도시하는 상태로부터, 상기 기준층 위치(Lpr)보다 하층측에 형성된 정보 기록층 위치(Lpl)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 조정하는 것으로 했을 때에는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 발산 광으로 입사시키도록 한다. 즉, 앞의 도 3의 (a)에서 설명한 바와 같이, 기록 재생광용 포커스 기구(15)에서 오목 렌즈(16)를 대물 렌즈(20)측으로 구동함으로써, 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 발산 광으로 입사시키는 것이다.
또한, 상기 기준층 위치(Lpr)보다 상층측에 형성된 정보 기록층 위치(Lpu)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 조정하는 것으로 했을 때에는, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 수렴 광으로 입사시키도록 한다. 즉, 앞의 도 3의 (c)에서 설명한 바와 같이 오목 렌즈(16)를 광원측으로 구동하면 되는 것이다.
이와 같이 하여, 기록 재생광용 포커스 기구(15)를 설치함으로써, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 임의로 조정할 수 있는데, 여기에서 주의해야 할 것은, 단순히 기록 재생광용 포커스 기구(15)에 의해 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광의 콜리메이션을 변화시키는 것만으로 포커싱 위치의 조정을 행한 경우에는, 포커싱 위치의 조정에 수반하여, 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치와의 사이의 거리(Do-rp)에 비교적 큰 변화가 발생하게 된다는 점이다.
구체적으로, 도 5의 (b)에 도시하는 기준층 위치(Lpr)의 선택 상태에서 도 5의 (a)에 도시하는 하층측의 정보 기록층 위치(Lpl)의 선택 상태로 했을 때에는, 거리(Do-rp)에는 도면에서 +Δ로 나타내는 변화가 발생하게 되고, 또한, 도 5의 (b)에 도시하는 기준층 위치(Lpr)의 선택 상태에서 도 5의 (c)에 도시하는 상층측의 정보 기록층 위치(Lpu)의 선택 상태로 했을 때에는, 거리(Do-rp)에는 도면에서의 -Δ에 의한 변화가 발생하게 된다.
여기서, 통상, 대물 렌즈(20)로는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같은 기준 상태에서 기록 재생용 레이저 광에 대한 양호한 수차 성능(예를 들어 구면 수차나 코마 수차 등)이 얻어지도록 그 설계가 행해져 있다.
이것으로부터, 도 5의 (a)나 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같은 거리(Do-rp)의 변화(Δ)가 발생하면, 그 발생량에 따라서 수차 성능의 저하가 발생하여, 예를 들어 실시 형태와 같은 200㎛ 정도의 비교적 넓은 층 범위에서 다층 기록을 행할 수 없게 될 우려가 있다. 즉, 다층 기록의 층수가 제한되어, 대기록 용량화를 도모하는 것이 곤란해지게 되는 것이다.
따라서, 앞의 도 2에 도시한 바와 같은 서보광용 포커스 기구(28)를 설치하여, 이러한 문제의 해결을 도모하는 것으로 하고 있다.
도 6은, 서보광용 포커스 기구(28)에 의한 작용에 대해 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이 도 6에서도 (b)가 기준층 위치(Lpr)를 선택한 기준 상태를 도시하고, (a)가 기준층 위치(Lpr)보다 하층측의 정보 기록층 위치(Lpl)를 선택한 상태를 도시하고, (c)가 기준층 위치(Lpr)보다 상층측의 정보 기록층 위치(Lpu)를 선택한 상태를 도시하고 있다.
상술한 바와 같은 거리(Do-rp)의 변화에 수반하는 수차 성능의 저하를 억제함에 있어서는, 상기 거리(Do-rp)가, 정보 기록층 위치(L)의 선택 상태에 관계없이 거의 일정해지도록 하면 된다.
구체적으로는, 도 6의 (b)에 도시하는 기준층 위치(Lpr)의 선택 상태를 기준으로 해서, 보다 하층측의 정보 기록층 위치(Lpl)를 선택할 때는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(20)를 그 기준 위치보다 벌크형 기록 매체(1)측에 근접시키는 것으로 하면 된다.
마찬가지로, 기준층 위치(Lpr)보다 상층측의 정보 기록층 위치(Lpu)를 선택할 때는, 대물 렌즈(20)를 그 기준 위치보다 광원측(벌크형 기록 매체(1)로부터 이격되는 측)에 배치하는 것으로 하면 된다.
이렇게 함으로써, 거리(Do-rp)의 변화(Δ)를 억제할 수 있어, 기록 재생용 레이저 광의 수차 성능의 저하를 억제할 수 있다. 즉 그 결과, 다층 기록의 층수의 제한을 완화할 수 있으며, 그만큼 기록 용량의 확대화를 꾀할 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 대물 렌즈(20)는, (b)에 도시되는 바와 같이 기준 위치에 있는 상태에서 서보용 레이저 광이 소정의 발산/수렴각(이 경우의 예에서는 평행 광으로 하고 있다)으로 입사했을 때에, 상기 서보용 레이저 광이 기준면(Ref)에 포커싱하도록 설계되어 있는 것이다. 따라서, 상기와 같이 거리(Do-rp)의 조정을 위해 대물 렌즈(20)의 위치를 기준 위치로부터 변위시켰을 경우에는, 서보용 레이저 광을 기준면(Ref)에 포커싱시키기 위해서, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 콜리메이션을, 대물 렌즈(20)의 구동 위치에 따라서 변화시킬 필요가 있다. 구체적으로, 도 6의 (a)와 같이 정보 기록층 위치(Lpl)를 선택하는 경우에는, 상기와 같이 대물 렌즈(20)가 벌크형 기록 매체(1)측에 근접하도록 구동되는(즉 서보용 레이저 광의 포커싱 위치를 보다 하층측으로 시프트시키는 방향으로의 대물 렌즈(20)의 구동) 것에 대응시켜서, 대물 렌즈(20)에 서보용 레이저 광을 수렴 광에 의해 입사시킨다. 이때, 보다 하층측의 정보 기록층 위치(L)를 선택할 때는, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 수렴각을 보다 큰 것으로 하게 된다. 또한, 도 6의 (c)와 같이 정보 기록층 위치(Lpu)를 선택할 경우에는, 상기와 같이 대물 렌즈(20)가 광원측에 근접하도록 구동되는(즉 서보용 레이저 광의 포커싱 위치를 보다 상층측으로 시프트시키는 방향으로의 대물 렌즈(20)의 구동) 것에 대응시켜서, 대물 렌즈(20)에 서보용 레이저 광을 발산 광에 의해 입사시킨다. 이 경우도 보다 상층측의 정보 기록층 위치(L)를 선택할 때는, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 발산각을 보다 큰 것으로 하게 된다.
이와 같이 하여 대물 렌즈(20)의 구동 위치에 따라 서보용 레이저 광의 콜리메이션을 변화시키기 위해서, 도 2에 도시한 서보광용 포커스 기구(28)가 필요하게 되는 것이다.
여기서, 확인을 위해 서술하면, 이 경우의 기록 재생광용 포커스 기구(15)에 의한 기록 재생용 레이저 광의 발산/수렴각의 설정량은, 상기와 같이 대물 렌즈(20)가 구동되는 것에 수반하여, 앞의 도 5의 경우보다 작게 되게 된다. 구체적으로, 도 6의 (a)와 같이 기준층 위치(Lpr)보다 하층측의 정보 기록층 위치(Lpl)를 선택할 경우에는, 대물 렌즈(20)가 그 기준 위치보다 벌크형 기록 매체(1)측(즉 정보 기록층 위치(Lpl)측)으로 구동되므로, 기록 재생용 레이저 광의 발산각은 도 5의 (a)의 경우보다 작아도 되게 된다.
마찬가지로, 도 6의 (c)와 같이 기준층 위치(Lpr)보다 상층측의 정보 기록층 위치(Lpu)를 선택할 경우에는, 대물 렌즈(20)가 그 기준 위치보다 광원측으로 구동되므로, 기록 재생용 레이저 광의 수렴각은 도 5의 (c)의 경우보다 작아도 되게 된다.
이상의 전제하에, 기록 재생광용 포커스 기구(15), 서보광용 포커스 기구(28) 및 2축 액추에이터(21)의 구체적인 구동 방법에 대해서 설명한다.
우선, 도 4에 도시한 컨트롤러(42)에는, 각 정보 기록층 위치(L)에 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 조정함에 있어서 설정되어야 할 오목 렌즈(16)의 구동량(구동 신호(Dex-rp)의 값)의 정보, 및 거리(Do-rp)의 변화(Δ)를 억제하기 위한 각 정보 기록층 위치(L)마다의 대물 렌즈(20)의 구동 위치의 정보(2축 액추에이터(21)의 포커스 코일의 구동량의 정보), 및 상기 정보 기록층 위치(L)마다의 대물 렌즈(20)의 구동 위치에 각각 대응해서 설정되어야 할 오목 렌즈(29)의 구동량의 정보(렌즈 구동부(30)의 구동 신호(Dex-sv)의 값)가, 각각 미리 설정되어 있다.
컨트롤러(42)는, 이들 설정 정보에 기초해서, 렌즈 구동부(17), 서보광용 서보 회로(41) 및 렌즈 구동부(30)를 제어함으로써, 거리(Do-rp)의 변화(Δ)를 억제시키면서, 기록 재생용 레이저 광을 대상으로 하는 정보 기록층 위치(L)에 포커싱시키고, 또한 서보용 레이저 광을 기준면(Ref)에 포커싱시킨다. 구체적으로 컨트롤러(42)는, 서보광용 서보 회로(41)에 대한 지시에 의해, 상기 거리(Do-rp)의 변화(Δ)를 억제하기 위한 각 정보 기록층 위치(L)마다의 대물 렌즈(20)의 구동 위치의 정보에 기초하는 레벨에 의한 포커스 구동 신호(FD)를 포커스 코일에 부여시킨다. 또한 이와 함께, 기록 대상으로 하는 정보 기록층 위치(L)에 대응해서 설정된 값에 의한 구동 신호(Dex-rp), 구동 신호(Dex-sv)에 의해 각각 렌즈 구동부(17), 렌즈 구동부(30)를 구동 제어함으로써, 기록 재생용 레이저 광을 대상으로 하는 정보 기록층 위치(L)에 포커싱시키고, 또한 서보용 레이저 광을 기준면(Ref)에 포커싱시킨다.
[1-4. DOE의 제1 역할]
그런데, 앞의 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 광학 픽업(OP)에서는, 다이크로익 프리즘(19)과 대물 렌즈(20)의 사이에 DOE(32)를 설치하는 것으로 하고 있다. 구체적으로는, 다이크로익 프리즘(19)을 통한 광이 입사되고, 또한 대물 렌즈(20)와 함께 2축 액추에이터(21)에 의해 일체적으로 구동되도록 삽입된 DOE(32)를 설치하는 것으로 하고 있다.
이 DOE(32)는, 그 제1 역할로서, 서보용 레이저 광에 관한 대물 렌즈(20)의 시야 흔들림 공차(tolerance)의 마진 확보를 위해 삽입된 것이 된다.
도 2에서, DOE(32)는, 다이크로익 프리즘(19)으로부터 입사하는 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광 중, 서보용 레이저 광만을 선택적으로 수렴시키도록 구성된 파장 선택성을 갖는 회절형 광학 소자다. 구체적으로, DOE(32)는, 예를 들어 HOE(Holographic Optical Element)로 구성된다.
이러한 DOE(32)의 삽입에 의해, 특히 도 6의 (a)와 같이 하층측의 정보 기록층 위치(L)가 선택되고 또한 대물 렌즈(20)가 벌크형 기록 매체(1)측으로 구동되어, 서보용 레이저 광의 수렴각을 크게 해서 포커싱 위치를 보다 전방측으로 당길 때에, 서보광용 포커스 기구(28)에 의한 서보용 레이저 광의 수렴각의 축소화를 도모할 수 있다.
여기서, 가령, DOE(32)를 설치하지 않는다고 하면, 서보용 레이저 광이 평행 광의 상태에서 그 수렴각이 커지면, 그만큼 서보용 레이저 광의 대물 렌즈(20)의 시야 흔들림 공차가 저하하게 된다.
이때, 상기와 같이 DOE(32)의 삽입에 의해 서보용 레이저 광의 수렴각을 축소화할 수 있다는 것은, DOE(32)에 입사하는 서보용 레이저 광을 평행 광에 가까운 상태로 할 수 있음을 의미한다. 그리고, 상술한 바와 같이 DOE(32)는, 대물 렌즈(20)와 함께 2축 액추에이터(21)에 의해 일체적으로 구동되게 되어 있으며, 따라서 DOE(32)와 대물 렌즈(20)의 옆으로 어긋남은 발생하지 않도록 되어 있다.
이렇게 DOE(32)에 입사하는 서보용 레이저 광을 평행 광에 가까운 상태로 할 수 있고, 또한 DOE(32)와 대물 렌즈(20)의 옆으로 어긋남이 방지되어 있음으로써, 서보용 레이저 광에 대한 시야 흔들림 공차의 향상을 꾀할 수 있다.
또한 확인을 위해 서술하면, 상술한 바와 같이 컨트롤러(42)에 설정되는 오목 렌즈(29)의 구동량의 정보는, 이렇게 DOE(32)에 의해 서보용 레이저 광의 광속이 수렴되는 것도 고려해서 설정되게 된다.
여기서, 상기와 같이 DOE(32)는, 서보용 레이저 광만을 선택적으로 수렴시키는 파장 선택성을 갖는데, 이하, 이러한 파장 선택성을 실현하는 DOE(32)의 구체적인 구조에 대해서, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은, DOE(32)에서의 1 주기분의 요철 패턴의 형성예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 7의 (a)에서는, DOE(32)에 형성되는 요철 패턴과, 공기의 굴절률(n0)과 DOE(32)의 굴절률(n)과 깊이(d)의 관계를 도시하고 있다.
도시하는 바와 같이 n0=1, n=N으로 하면, 공기 중에서의 깊이(d)에 대하여, DOE(32) 중의 깊이(d)는 dN으로 표기할 수 있다.
도 7의 (b)는, 구체적인 1 주기분의 요철 패턴의 형성예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 본 예에서 DOE(32)의 굴절률(n)은 1.66인 것으로 한다. 또한, 기록 재생용 레이저 광의 파장은 405nm, 서보용 레이저 광의 파장은 660nm인 것으로 한다.
기록 재생용 레이저 광을 수렴하는 작용이 얻어지지 않도록 하기 위해서는, DOE(32)에서의 요철 패턴(단차 부분)에 의한 변조를 받은 파장=405nm인 광의 위상차가, 정확히 360°혹은 360°의 정수배가 되도록 하면 된다. 따라서 이 경우에서의 단차의 깊이(d)(요철 패턴의 1step의 높이)에 대해서는,
(N-1)d = m×405nm
d = m×405nm/(N-1)
로 하면 된다. 단, 상기 식에서 m은 정수를 의미한다.
본 예에서, DOE(32)의 스텝수는 도면과 같이 "2"로 하고 있으며, 따라서 각 단차부의 깊이(d)는 도면과 같이 d=0.6136㎛, d=1.2272㎛가 된다.
도 8은, 이러한 단차를 설정했을 경우에 서보용 레이저 광에 주어지는 위상차를 예시한 도면이다.
도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 1step의 깊이(d)를 0.6136으로 했을 경우에, 서보용 레이저 광에 주어지는 1step분의 단차에 의한 위상차(φ)(wave:파수)는, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광에 대한 DOE(32)의 굴절률(n)이 각각 동일하다고 하면,
φ = (1-405/660)×m = 0.3864×m
으로 나타낼 수 있다.
따라서, 도면과 같이 DOE(32)의 1step째의 단차에 의해 주어지는 위상차(φ)는 0.3864(wave), 2step째의 단차에서 주어지는 위상차(φ)는 0.7728(wave)이 된다.
이와 같이 단차의 깊이(d)의 값의 설정에 의해 파장 선택성이 실현되도록 한 뒤, DOE(32)의 전체적인 요철의 형성 패턴으로는, 도 9와 같이 설정한다.
서보용 레이저 광을 수렴시키기 위한 요철의 형성 패턴으로는, 도면과 같이 동심원 형상의 패턴을 기본으로 하면서, 요철(본 예의 경우에는 2단분의 단차부)의 형성 피치를 외주측으로 됨에 따라 서서히 좁아지도록 한다.
이 경우, 요철의 형성 피치의 조정에 의해, 서보용 레이저 광의 수렴각을 임의로 조정할 수 있다.
[1-5. 실시 형태로서의 배율 설정]
~ 트래킹 방향에서의 스폿 위치 어긋남의 억제 ~
여기서, 지금까지의 설명에서도 이해되는 바와 같이, 본 실시 형태의 기록 재생 장치(10)로서도, 벌크형의 광 기록 매체에 대한 기록을 행함에 있어서,
·기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광을 공통적인 대물 렌즈를 통해서 조사하고
·대물 렌즈의 포커스 서보 제어를 서보용 레이저 광이 광 기록 매체에 형성된 반사막 위에 포커싱하도록 해서 행하고
·기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광을 포커스 방향에서의 각각 서로 다른 위치에 포커싱시키고
·대물 렌즈의 트래킹 서보 제어를 서보용 레이저 광의 반사 광에 기초하여 상기 서보용 레이저 광의 포커싱 위치가 기준면 상의 위치 안내자에 추종하도록 해서 행하는 것으로 하고 있다.
이와 같은 구성이 채용되는 경우, 앞의 도 32에서 설명한 바와 같은 원리에 의해, 벌크형 기록 매체(1)의 편심에 수반하는 대물 렌즈의 렌즈 시프트에 기인하여, 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광의 사이에 트래킹 방향에서의 스폿 위치 어긋남(Δx)이 발생하게 된다.
여기서, 이와 같은 스폿 위치 어긋남(Δx)은, 기록 재생용 레이저 광의 배율(이하, β_rp라 함)과, 서보용 레이저 광의 배율(이하, β_sv라고 함)에 따라서 변화되는 것이다.
본 명세서에서 말하는 "배율"이란, 이하와 같이 정의되는 것이다.
즉, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β-rp)이란, 대물 렌즈(20)에서 본 기록 재생용 레이저 광의 물점(OB)(도 3의 (a), (c)를 참조)과 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과의 사이의 거리를 S1(S1_rp라고 함)이라 하고, 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과 대물 렌즈(20)에 의한 기록 재생용 레이저 광의 상점(포커싱 위치)과의 사이의 거리를 S2(S2_rp라고 함)라 했을 때,
[수학식 1]
Figure pct00001
에 의해 정의되는 것이다.
마찬가지로, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)은, 대물 렌즈(20)에서 본 서보용 레이저 광의 물점과 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과의 사이의 거리를 S1(S1_sv라고 함), 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과 대물 렌즈(20)에 의한 서보용 레이저 광의 상점(포커싱 위치)과의 사이의 거리를 S2(S2_sv라고 함)라 했을 때,
[수학식 2]
Figure pct00002
로 정의되는 것이다.
즉, 여기에서 말하는 "배율"이란 소위 가로 배율을 가리킨다.
상술한 스폿 위치 어긋남(Δx)은, 구체적으로는, 이들 배율(β_rp)과 배율(β_sv)의 관계에서 이하와 같이 나타내는 것이 된다.
우선, 대물 렌즈(20)의 렌즈 시프트량을 dx라 했을 때, 렌즈 시프트에 수반하는 기록 재생용 레이저 광, 서보용 레이저 광의 각각의 트래킹 방향에서의 포커싱 위치의 변위량 오차(렌즈 시프트량(dx)에 의한 대물 렌즈(20)의 시프트에 수반하는 포커싱 위치의 변위량과 렌즈 시프트량(dx)의 차, 각각 변위량 오차(δx_rp, δx_sv)라고 함)는,
[수학식 3]
Figure pct00003
[수학식 4]
Figure pct00004
가 된다.
따라서, 렌즈 시프트에 수반하는 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광과의 사이의 스폿 위치 어긋남(Δx)은,
[수학식 5]
Figure pct00005
에 의해 나타내지게 된다.
여기서, 상기 수학식 5를 참조해서 이해되는 바와 같이, 스폿 위치 어긋남(Δx)을 작게 하기 위해서는, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)과 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)이 가까우면 된다.
그래서 본 실시 형태에서는, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)을, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가는 것으로 하고 있다. 즉, 도 2에 도시한 광학계는, 이렇게 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)이 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어간다는 조건을 만족하도록 해서 설계되어 있는 것이다.
서보용 레이저 광의 배율(β_sv)이, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가면, 동일한 렌즈 시프트량(dx)에 대한 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치의 변위량 오차(δx_rp)와, 서보용 레이저 광의 포커싱 위치의 변위량 오차(δx_sv)의 차가 작아지고, 그 결과, 스폿 위치 어긋남(Δx)을 억제할 수 있다.
이렇게 스폿 위치 어긋남(Δx)을 억제할 수 있음으로써, 렌즈 시프트를 검출한 결과에 따른 정보 기록 위치(p-rec)의 보정(예를 들어 기록 재생용 레이저 광의 광축 보정)을 유효하게 작용시킬 수 있고, 그 결과, 기록 마크 열의 겹침이나 교차의 발생이 보다 견고하게 방지되도록 할 수 있어, 보다 안정된 재생 동작의 실현화를 꾀할 수 있게 할 수 있다.
또한 확인을 위해 서술하면, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)은, 벌크층(5) 내에서의 정보 기록층 위치(L)의 선택에 따라서 그 값이 변화되는 것이다. 상기 "배율(β_rp)의 범위 내"란, 이렇게 정보 기록층 위치(L)의 선택에 따라서 변화되는 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내인 것을 의미하는 것이다.
또한, 앞의 도 6의 설명에서도 이해되는 바와 같이, 본 예의 경우, 정보 기록층 위치(L)의 선택에 따라서는, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)도 변화하게 된다. 따라서 본 예의 경우, 이러한 정보 기록층 위치(L)의 선택에 수반해서 변화되는 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)(배율(β_sv)의 범위)이, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내가 되도록 광학계를 설계하면 되게 된다.
또한, 가령, 거리(Do-rp)의 변화(Δ)에 의한 수차 성능의 악화가 문제되지 않는 경우 등의 이유로, 서보광용 포커스 기구(28)를 설치하지 않을 경우에도(즉 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)이 고정된 경우라도), 스폿 위치 어긋남(Δx)의 억제에 있어서는, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)이 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가도록 하면 되는 것에 변함은 없다.
~ 포커스 방향에서의 정보 기록 위치 어긋남의 억제 ~
또한, 본 실시 형태에서는, 배율(β_rp)과 배율(β_sv)에 관해서, 상기와 같은 트래킹 방향에서의 스폿 위치 어긋남(Δx)의 억제를 위한 조건을 만족시킨 뒤, 또한, 포커스 방향에서의 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남(Δz)의 억제를 위해, 이하에서 설명하는 바와 같은 조건도 만족시키는 것으로 하고 있다.
도 10은, 포커스 방향에서의 정보 기록 위치 어긋남(Δz)에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 (a)는 벌크형 기록 매체(1)에 면 흔들림이 발생하지 않은 이상적인 상태에서의 대물 렌즈(20)의 위치, 기준면(Ref)의 위치, 기록 대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln) 및 정보 기록 위치(p-rec)(기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치)의 관계를 도시하고, 도 10의 (b)는 면 흔들림(대물 렌즈(20)에 근접하는 방향으로의면 흔들림)이 발생했을 경우의 동일한 각 위치의 관계를 도시하고 있다.
우선 전제로서, 서보용 레이저 광의 포커싱 위치는, 상기 서보용 레이저 광의 반사 광에 기초하는 대물 렌즈(20)의 포커스 서보 제어에 의해 기준면(Ref) 위에 있도록 제어되어 있다. 즉 상기 포커스 서보 제어가 행해지는 하에서, 대물 렌즈(20)와 기준면(Ref)의 거리는, 어떤 일정한 간격을 유지하게 된다.
이 도의 예에서는 편의상, 서보용 레이저 광은 대물 렌즈(20)에 대해 평행 광에 의해 입사하는 것으로 하고 있으므로, 도 10의 (b)에 도시하는 방향으로 면 흔들림이 dz만큼 발생했을 경우, 대물 렌즈의 포커스 방향에서의 위치로서도 면 흔들림의 발생 방향과 동일 방향으로 dz만큼 시프트되게 된다.
한편, 정보 기록 위치(p-rec)는, 기록 재생광용 포커스 기구(15)에서의 오목 렌즈(16)의 구동에 의해 정해지는 것이다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 이 정보 기록 위치(p-rec)는, 면 흔들림이 없는 이상 상태에서는, 기록 대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln)에 대해 일치하게 된다.
여기서, 상술한 바와 같이 면 흔들림이 dz만큼 발생한 경우에는, 서보용 레이저 광의 포커싱 위치를 기준면(Ref)에 일치시키고자, 대물 렌즈(20)는, 이 경우에는 면 흔들림 발생 방향과 동일 방향으로 dz만큼 구동되게 되는데, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치(정보 기록 위치(p-rec))는, 이렇게 대물 렌즈가 dz만큼 구동되어도, 마찬가지로 dz만큼 변위하게 되지는 않는다. 이것은, 대물 렌즈(20)에 대해 입사하는 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광에, 콜리메이션의 차(이 경우에는 평행 광과 비 평행 광의 차로 되어 있음)가 있는 것에 기인한다. 즉, 이렇게 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광과 기록 재생용 레이저 광에 콜리메이션의 차가 있음으로써, 동일한 대물 렌즈(20)의 구동량에 대한 서보용 레이저 광의 포커싱 위치 변위량과 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치 변위량에 차가 발생하기 때문이다.
이렇게 면 흔들림의 발생에 따라서는, 정보 기록 위치(p-rec)(기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치)에, 도 10의 (b)에서 "Δz"로 나타내는 디포커스(대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln)로부터의 어긋남)가 발생한다.
이 디포커스(포커스 방향에서의 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남)(Δz)는, 도 10의 (b)와 같이 면 흔들림이 대물 렌즈(20)에 근접하는 방향으로 발생했을 경우에는 대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln)보다 전방측(상층측)으로의 디포커스로서 발생하게 되고, 반대로 대물 렌즈(20)로부터 멀어지는 방향으로의 면 흔들림이 발생했을 경우에는, 대상으로 하는 정보 기록층 위치(Ln)보다 내측으로의 디포커스로서 발생하게 된다.
이와 같은 면 흔들림에 따른 디포커스(Δz)가 발생하게 되면, 면 흔들림의 크기나 각 정보 기록층 위치(L)의 층 간격의 설정에 따라서는, 인접층끼리 정보 기록 위치(p-rec)가 겹쳐버릴 우려가 있다. 그러면, 정확하게 기록 신호를 재생할 수가 없게 된다.
여기서, 상기와 같은 디포커스(Δz)에 관한 문제를 피하기 위한 하나의 대책으로는, 면 흔들림에 의한 정보 기록 위치(p-rec)의 변동 이상으로 각층의 층 간격을 열어 두는 것을 들 수 있다.
그러나, 이 방법에서는, 각층을 포커스 방향으로 채울 수 없어, 기록 용량의 증대화를 도모하는 것이 매우 곤란하게 되어버린다.
또한, 상기 디포커스(Δz)에 관한 문제를 피하기 위한 다른 방법으로는, 디스크를 착탈 불능인 시스템으로 하는 것을 들 수 있다.
여기서, 면 흔들림의 원인으로는, 디스크의 변형을 들 수 있는데, 디스크의 변형은, 디스크를 회전 구동부에 클램프했을 때의 변형이나, 클램프면에서의 먼지 개입에 의한 변형 등의 복합 요인으로 발생하는 것이다. 따라서, 디스크의 착탈을 불능으로 한 시스템으로 하면, 각층에서 면 흔들림의 영향을 거의 동일하게 할 수 있어서, 기록시에 각층의 기록 신호가 겹치는 문제를 피할 수 있다. 따라서, 각층을 포커스 방향으로 채울 수 있어, 그만큼 기록 용량의 증대화를 도모할 수 있다.
그러나, 이 방법에서는, 디스크의 교환을 일체 행할 수 없기 때문에, 예를 들어 디스크 불량시에 디스크만을 교환하는 일 등을 할 수 없게 된다. 나아가, 어떤 기록 장치에서 기록한 데이터를 다른 기록 장치에서 판독하는 일도 할 수 없다. 즉 이러한 점에서, 편리성이 손상되게 된다.
따라서 본 실시 형태에서는, 이러한 문제의 해결을 도모하기 위한 배율(β_rp, β_sv)의 조건도 만족되게 한다.
여기서, 도 10에 도시한 바와 같은 디포커스(Δz)도, 배율(β_rp)과 배율(β_sv)의 관계에서 변화되는 것이다.
구체적으로, 우선, 면 흔들림 양을 dz로 했을 때, 상기 면 흔들림에 따른 대물 렌즈(20)의 변위에 수반하는 기록 재생용 레이저 광의 디포커스 양(δz_rp)과, 서보용 레이저 광의 디포커스 양(δz_sv)을, 하기와 같이 각각 독립적으로 생각한다. 여기서, 디포커스 양(δz)은, 대물 렌즈(20)를 dz만큼 구동했을 때의 포커싱 위치의 변위량과 면 흔들림 양(dz)의 차의 값을 가리키는 것이다.
[수학식 6]
Figure pct00006
[수학식 7]
Figure pct00007
이때, 서보용 레이저 광의 디포커스 양(δz_sv)에 대해서 주목해 보면, 가령, 서보용 레이저 광이 앞의 도 10과 같이 대물 렌즈(20)에 대해 평행 광으로 입사한다(즉 β_sv=∞)고 하면, 수학식 7로부터 디포커스 양(δz_sv)은 0이 된다. 따라서, β_sv=∞인 경우에는, 포커스 서보는 면 흔들림 성분만을 흡수하면 되며, 대물 렌즈(20)는 dz만큼 구동되게 된다(도 10의 (b)를 참조). 이렇게 β_sv=∞인 경우에는 dz의 면 흔들림에 대해 대물 렌즈(20)도 dz만큼 구동되므로, 그 결과, 기록 재생용 레이저 광에 의한 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남으로서의 디포커스(Δz)는, 수학식 6으로부터 Δz=1/β_rp2×dz가 된다.
한편, 서보용 레이저 광이 수렴 광 또는 발산 광으로 입사하는 경우에는, 수학식 7에 의한 서보용 레이저 광의 디포커스 양(δz_sv)은 0이 되지 않으며, 따라서 이 경우의 포커스 서보에서는, 면 흔들림에 대한 추종과 함께, 이러한 디포커스 양(δz_sv)의 흡수도 행하게 된다. 즉 이 경우의 대물 렌즈(20)는, dz+δz_sv, 즉 dz+1/β_sv2×dz만큼 구동되게 된다.
이와 같이, dz에 의한 면 흔들림의 발생에 따라서는, 대물 렌즈(20)는 "dz+δz_sv"만큼 구동되는 것으로 나타낼 수 있다. 즉, 이러한 대물 렌즈(20)의 구동에 따라서 발생하는 기록 재생용 레이저 광의 디포커스(Δz)로는,
[수학식 8]
Figure pct00008
로 나타내는 것이 된다.
여기서, 면 흔들림에 수반하는 디포커스(Δz)의 발생량을 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있으면, 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남은 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있다. 이 점을 감안해서 본 실시 형태에서는, 면 흔들림에 의한 디포커스(Δz)가, 기록 재생용 레이저 광의 초점 심도 이하가 되도록, 배율(β_rp), 배율(β_sv)을 설정한다.
확인을 위해 서술하면, 기록 재생용 레이저 광의 초점 심도는, 기록 재생용 레이저 광의 파장을 λ, 대물 렌즈(20)의 개구수(기록 재생용 레이저 광에 대한 개구수)를 NA라 했을 때,
[수학식 9]
Figure pct00009
로 나타내지는 것이다.
수학식 8에 따르면, 면 흔들림에 수반하는 디포커스(Δz)를 초점 심도 이하로 억제함에 있어서는,
[수학식 10]
Figure pct00010
으로 하면 되는 것을 알 수 있다.
이때, 면 흔들림의 발생량(dz)에 관해서는, 그 최대량(D)을 고려하면 되며, 구체적으로는, 예를 들어 벌크형 기록 매체(1)의 규격에서 정해진 허용 최대 면 흔들림 양으로 하면 된다.
이렇게 면 흔들림의 최대량을 D라 하고, 또한, 초점 심도(λ/NA2)를 α라 하면, 상기 수학식 10은,
[수학식 11]
Figure pct00011
로 고쳐 쓸 수 있다. 이것을 정리하여,
[수학식 12]
Figure pct00012
본 실시 형태에서, 도 2에 도시한 광학계는, 상기 수학식 12의 조건도 만족하도록 해서 설계되어 있다. 이로써, 기록 동작 중에서의 면 흔들림에 기인한 디포커스(Δz)의 발생량을, 반드시 초점 심도 이하로 억제할 수 있다.
디포커스(Δz)의 발생량이 초점 심도 이하라는 매우 작은 값으로 억제됨으로써, 인접하는 층간에서 면 흔들림에 의해 정보 기록 위치(p-rec)가 겹쳐버린다는 문제가 발생하지 않도록 할 수 있어, 기록 신호가 적정하게 재생되도록 할 수 있다.
또한, 디포커스(Δz)의 발생량이 매우 작은 값으로 억제됨으로써는, 각 정보 기록층 위치(L)의 층 간격을 채울 수 있어, 대기록 용량화를 도모할 수 있다.
또한, 디포커스(Δz)의 발생량이 매우 작은 값으로 억제되면, 벌크형 기록 매체(1)의 착탈을 허용할 수 있으며, 예를 들어 하드디스크 드라이브(HDD)와 같은 디스크의 착탈이 불능인 시스템으로 하는 경우와 같은 편리성의 저하의 방지를 도모할 수 있다.
여기서, 면 흔들림에 수반하는 대물 렌즈(20)의 변위량을 검출하고, 그 검출 결과에 따라서 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치를 오프셋시켜 면 흔들림에 의한 디포커스(Δz)를 보정하는 것도 생각할 수 있으나, 이러한 보정을 행하는 경우에는, 상기와 같이 디포커스(Δz)의 발생량이 매우 작은 값으로 억제됨으로써, 그만큼 보정을 유리하게 행할 수 있다.
그런데, 앞의 수학식 12를 참조하면, 디포커스(Δz)의 발생량의 억제를 도모함에 있어서는, 배율(β)의 절대값은 큰 것이 바람직함을 알 수 있다.
여기서, 앞의 도 3을 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 정보 기록층 위치(L)를 대상으로 한 포커싱 위치의 조정은, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광을 평행광(β_rp=∞)의 상태를 기준으로 해서 수렴 광/발산 광으로 변화시켜 행하는 것으로 하고 있다.
이렇게 함으로써, 배율(β_rp)의 절대값을 크게 설정할 수 있어, 디포커스(Δz)를 작게 하는 광학계의 설계를 보다 유리하게 행할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 배율(β)은, 대물 렌즈(20)에서 본 물점(OB)과 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)의 사이의 거리(S1)와, 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과 기록 재생용 레이저 광의 상점의 사이의 거리(S2)와의 비율(β=S1/S2)로 정의되는 것이다.
여기서, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 발산 광으로 입사해서 포커싱 위치의 설정을 행하고 있는 상태에서의 배율(β_rp)에 대해서 고찰해 보면, 이 경우, 대물 렌즈(20)에서 본 기록 재생용 레이저 광의 물점(OB)은 도면에서의 검은 원으로 나타내는 위치로 간주할 수 있다. 이때, 상기 거리(S1)는 양의 값을 취한다.
이 도 3의 (a)에 도시하는 상태에서 또한 오목 렌즈(16)를 대물 렌즈(20)측으로 구동하면(즉 기록 재생용 레이저 광의 발산각을 보다 크게 하면: 보다 하층측의 정보 기록층 위치(L)를 선택하면), 거리(S1)의 값은 보다 작아진다. 한편, 거리(S2)의 값(양의 값임)은 보다 커진다.
이것으로부터도 이해되는 바와 같이, 기록 재생용 레이저 광을 대물 렌즈(20)에 발산 광으로 입사시켜 그 발산각을 조정해서 포커싱 위치의 조정을 행하는 측에서는, 배율(β_rp)의 값은, 상기 발산각을 보다 크게 하여 보다 하층측의 층 위치를 선택할수록 작아지게 변화한다. 바꾸어 말하면, 상기 발산각을 보다 작게 하여 평행 광에 근접시킬수록(보다 상층측의 층 위치를 선택할수록), 배율(β_rp)의 값은 커지게 변화된다.
한편, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 수렴 광으로 입사하는 경우, 대물 렌즈(20)에서 본 기록 재생용 레이저 광의 물점(OB)은, 도면에서의 검은 원으로 나타내는 위치로 간주할 수 있다. 이때, 상기 거리(S1)는 음의 값을 취한다.
이 도 3의 (b)에 도시하는 상태에서 또한 오목 렌즈(16)를 대물 렌즈(20)로부터 멀어지는 측으로 구동하면(기록 재생용 레이저 광의 수렴각을 보다 크게 하면: 보다 상층측의 층 위치를 선택하면), 거리(S1)의 값(절대값)은 보다 작아진다. 한편, 거리(S2)의 값(양의 값임)은 보다 커진다.
따라서, 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광을 수렴 광으로 입사해서 그 수렴각을 조정하여 포커싱 위치를 조정하는 측도, 상기 수렴각을 보다 크게 할수록(보다 상층측의 층 위치를 선택할수록) 배율(β_rp)의 값(절대값)은 작아지고, 반대로, 수렴각을 보다 작게 해서 평행 광에 근접시킬수록(보다 하층측의 층 위치를 선택할수록) 배율(β_rp)의 값(절대값)은 커진다.
이상의 설명에서도 이해되는 바와 같이, 정보 기록층 위치(L)에 대한 포커싱 위치의 조정을 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광을 평행 광(β=∞)의 상태를 기준으로 해서 수렴 광/발산 광으로 변화시켜 행하는 본 실시 형태에 따르면, 배율(β_rp)의 절대값을 보다 크게 설정할 수 있고, 그 결과, 디포커스(Δz)를 작게 하는 광학계의 설계를 보다 유리하게 행할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 벌크층(5) 내의 대략 중간에 위치하는 정보 기록층 위치(L)를 기준층 위치(Lpr)로 설정하고 있기 때문에, 최상부에 위치하는 정보 기록층 위치(L1)에서부터 최하부에 위치하는 정보 기록층 위치(L20)까지의 층 선택을 행함에 있어서의 배율(β_rp)의 변화 폭을 최소로 억제할 수 있다. 즉 이로써, 디포커스(Δz)를 작게 하는 광학계의 설계를 가장 유리하게 행할 수 있다.
확인을 위해 서술하면, 디포커스(Δz)를 작게 하는 광학계의 설계를 행함에 있어서 가장 불리한 것은, 예를 들어 기준층 위치(Lpr)를 최상부의 정보 기록층 위치(L1) 혹은 최하부의 정보 기록층 위치(L20)로 설정하거나 해서, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광을 평행 광 내지 확산 광의 범위만, 혹은 평행 광 내지 수렴 광의 범위만으로 변화시켜 포커싱 위치의 조정을 행하도록 했을 경우다.
따라서, 이들의 상태와 비교해서 디포커스(Δz)를 작게 하는 광학계의 설계를 보다 유리하게 행하기 위해서는, 적어도, 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치가 최상부의 정보 기록층 위치(L1)로 조정된 상태에서 상기 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광이 수렴 광으로 입사되도록 하고, 또한 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치가 최하부의 정보 기록층 위치(L20)로 조정된 상태에서는 대물 렌즈(20)에 기록 재생용 레이저 광이 발산 광으로 입사되도록 하면 된다.
바꾸어 말하면, 벌크층(5) 내에서의 최상부의 정보 기록층 위치(L1)에서부터 최하부의 정보 기록층 위치(L20)까지를 대상으로 한 포커싱 위치의 조정을, 대물 렌즈(20)에 입사하는 기록 재생용 레이저 광을 평행 광의 상태를 기준으로 해서 수렴 광/발산 광으로 변화시켜 행하도록 하면 되는 것이다.
~ 구체적인 배율 설정예 ~
도 11은, 상기에 의해 설명한 본 실시 형태로서의 배율 설정 조건을 만족하는 배율(β_rp)과 배율(β_sv)의 설정예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 (a)는, 정보 기록층 위치(L1)(표면에서부터의 거리 100㎛)에서부터 정보 기록층 위치(L20)(표면에서부터의 거리 300㎛)까지의 사이에서의 50㎛마다의 각층 위치에 대응하여, 배율(β_sv)의 값, 배율(β_rp)의 값, 디포커스 양(δz_sv)의 값 및 디포커스(Δz)의 값을 각각 도시하고 있다. 여기서, 디포커스 양(δz_sv)과 디포커스(Δz)에 대해서는, 면 흔들림 양(dz)=300㎛일 때의 수치를 나타내고 있다.
또한, 도 11의 (b)는, 마찬가지로 50㎛마다의 각층 위치마다 배율(β_sv)의 값, 배율(β_rp)의 값을 도시하는 동시에, 렌즈 시프트량(dx)=100㎛시에서의 각층 위치마다의 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치의 변위량 오차(δx_rp)의 값, 서보용 레이저 광의 포커싱 위치의 변위량 오차(δx_sv)의 값 및 스폿 위치 어긋남(Δx)의 값을 도시하고 있다.
또한, 도 12에서는 비교로서, 본 실시 형태로서의 배율 설정 조건을 만족하지 않는 배율(β_rp), 배율(β_sv)의 설정을 행한 경우의 결과를 나타내고 있다.
도 12의 (a)에서는, 면 흔들림 양(dz)=300㎛인 경우에서의, 배율(β_rp)=30배·배율(β_sv)=-10배의 조합과 배율(β_rp)=43배·배율(β_sv)=-10배의 조합에 대한 디포커스 양(δz_sv) 및 디포커스(Δz)의 계산 결과를 나타내고 있다.
또한 도 12의 (b)에서는 렌즈 시프트량(dx)=100㎛인 경우에서의, 배율(β_rp)=30배·배율(β_sv)=-10배의 조합과 배율(β_rp)=43배·배율(β_sv)=-10배의 조합에 대한 포커싱 위치 변위량 오차(δx_rp, δx_sv) 및 스폿 위치 어긋남(Δx)의 계산 결과를 나타내고 있다.
우선 도 11에서, 도시하는 바와 같이 이 경우의 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위는 43.868 내지 -30.884이다. 이에 대해 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)은 -58.902 내지 132.336이 된다. 따라서, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)은, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어감을 알 수 있다.
이와 같이 배율(β_sv)이 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가도록 하고 있음으로써, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 스폿 위치 어긋남(Δx)은, 층 위치 300㎛=3.978㎛, 층 위치 250㎛=2.086㎛, 층 위치 200㎛=0.136㎛, 층 위치 150㎛=1.880㎛, 층 위치 100㎛=3.994㎛가 된다.
이 결과는, 도 12의 (b)에 도시되는 β_rp=30, β_sv=-10일 때의 Δx=13.33㎛ 및 β_rp=-43, β_sv=-10일 때의 Δx=7.67㎛와 비교해서 대폭 작은 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 앞의 수학식 12에 나타낸 조건을 만족하도록 광학계를 설계하고 있다.
이로써, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이 포커스 방향에서의 정보 기록 위치(p-rec)의 어긋남으로서의 디포커스(Δz)는, 층 위치 300㎛=0.156㎛, 층 위치 250㎛=0.041㎛, 층 위치 200㎛=0.000㎛, 층 위치 150㎛=-0.068㎛, 층 위치 100㎛=-0.315㎛가 된다.
이 결과는, 도 12의 (a)에 도시되는 β_rp=30, β_sv=-10일 때의 Δz=0.337㎛ 및 β_rp=-43, β_sv=-10일 때의 Δz=-0.164㎛와 비교해서 작음을 알 수 있다.
[1-5. DOE의 제2 역할]
여기서, 본 실시 형태에서는, 벌크형 기록 매체(1)로서, 기준면(Ref)이 벌크층(5)보다 상층측에 설치된 것을 사용하는 것을 전제로 하고 있는데, 이렇게 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 상층측에 설치되는 벌크형 기록 매체(1)를 대상으로 하는 경우에는, DOE(32)를 삽입하는 것이 필수가 된다.
이것은, DOE(32)가 없으면, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)을 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가게 한다는 조건을 만족할 수 없게 되기 때문이다.
도 13은, 대물 렌즈(20)에 대하여 기록 재생용 레이저 광(실선)과 서보용 레이저 광(파선)이 함께 평행 광으로 입사한 상태에서의 각 광의 초점 위치를 예시하고 있다.
통상, 대물 렌즈(20)의 굴절률로는, 기록 재생용 레이저 광(파장=405nm 정도)에 대한 굴절률보다 서보용 레이저 광(파장=650nm 정도)에 대한 굴절률이 더 작아진다. 이 때문에, 도 13에 도시한 바와 같이, 서보용 레이저 광의 초점 위치는, 기록 재생용 레이저 광의 초점 위치보다 내측(하층측)으로 형성되게 된다.
이와 같이 서보용 레이저 광의 초점 위치가 더 내측으로 되는 점에서, 당해 서보용 레이저 광을 벌크층(5)보다 상층측의 기준면(Ref)에 포커싱시키기(즉 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치보다 상층측에 포커싱시키기) 위해서는, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 수렴각을 기록 재생용 레이저 광의 수렴각보다 크게 할 필요가 있다.
이것으로부터도 이해되는 바와 같이, 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 상층측에 설치되는 경우, 서보용 레이저 광을 수렴시키는 DOE(32)가 없으면, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)을 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가게 한다는 조건을 만족할 수 없다.
즉 환언하면, DOE(32)를 설치하는 본 실시 형태에 따르면, 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 상층측에 설치되는 벌크형 기록 매체(1)를 대상으로 하는 경우에 대응하여, 서보용 레이저 광의 배율(β_sv)을 기록 재생용 레이저 광의 배율(β_rp)의 범위 내에 들어가게 한다는 조건을 만족할 수 있는 것이다.
<2. 제2 실시 형태>
계속해서, 제2 실시 형태에 대해 설명한다.
제2 실시 형태의 기록 재생 장치(광학 드라이브 장치)는, 제1 실시 형태의 기록 재생 장치에 대하여, 대물 렌즈(20)의 렌즈 시프트에 수반하여 기록 재생용 레이저 광측에 발생하는 코마 수차의 발생을 억제하는 기능을 더 부여한 것이 된다. 구체적으로는, 기록 재생용 레이저 광이 대물 렌즈(20)에 평행 광이 아닌 상태로 입사하는 경우에 당해 기록 재생용 레이저 광에 발생하는 코마 수차의 억제를 도모하는 것이다.
또한, 제2 실시 형태에서도 대상으로 하는 광 기록 매체는 제1 실시 형태의 벌크형 기록 매체(1)와 마찬가지가 되므로 재차 설명은 생략한다.
도 14는, 제2 실시 형태의 기록 재생 장치(광학 드라이브 장치)가 구비하는 광학 픽업의 내부 구성을 도시한 도면(벌크형 기록 매체(1)도 함께 도시함)이다.
또한, 제2 실시 형태의 기록 재생 장치에서의 광학 픽업(OP)을 제외한 부분의 구성에 대해서는, 앞의 도 4를 참조해서 설명한 제1 실시 형태의 기록 재생 장치(10)의 경우와 마찬가지가 되므로 재차 도시에 의한 설명은 생략한다.
또한, 제2 실시 형태에서, 이미 제1 실시 형태에서 설명이 끝난 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 14에서, 이 경우의 광학 픽업(OP)은, 도 2에 도시한 광학 픽업(OP)에서의 기록 재생광용 포커스 기구(15)에 관한 부분과 서보광용 포커스 기구(28)에 관한 부분이 변경된 것이 된다.
구체적으로 이 경우에는, 콜리메이트 렌즈(14)와 오목 렌즈(16)가 생략된 상태에서 고정 렌즈(50)가 설치된다. 도시하는 바와 같이 이 경우, 렌즈 구동부(17)는, 볼록 렌즈(18)를 구동하도록 구성되어 있다.
또한, 서보용 레이저 광측에 대해서는, 콜리메이트 렌즈(27)와 오목 렌즈(29)가 생략된 상태에서, 렌즈 구동부(30)가, 볼록 렌즈(31)를 구동하도록 구성된다.
제2 실시 형태에서는, 상기와 같이 고정 렌즈(50)를 기록 재생용 레이저 광의 광원인 기록 재생용 레이저(11)에서부터 대물 렌즈(20)까지의 광로 중에 삽입한 뒤, 당해 고정 렌즈(50)에 의해 소정량의 구면 수차를 발생시키는 것으로 하고 있다.
또한, 이와 함께 제2 실시 형태에서는, 대물 렌즈(20)에서부터 기록 재생용 레이저 광의 초점 위치까지의 사이의 광로 중에 소정량의 구면 수차를 발생시키고, 이에 의해, 기록 재생용 레이저 광이 대물 렌즈(20)에 평행 광이 아닌 상태로 입사할 때에 당해 기록 재생용 레이저 광에 발생하는 코마 수차의 억제를 꾀할 수 있도록 하는 것이다.
도 15는, 제2 실시 형태에서의 코마 수차 억제 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어 이 도 15에 도시한 바와 같이, 고정 렌즈(50)에 의해, 기록 재생용 레이저(11)에서부터 대물 렌즈(20)까지의 광로 중에 W40에 의한 구면 수차를 발생시키고, 대물 렌즈(20)에서부터 기록 재생용 레이저 광의 초점 위치(도면에서 fp)까지의 광로 중에, -W40에 의한 구면 수차를 발생시키도록 해 둔다.
또한, 대물 렌즈(20)에서부터 초점 위치(fp)까지의 광로 중에서의 -W40의 구면 수차는, 대물 렌즈(20)의 워킹 디스턴스(Working Distance: 이하, 단순히 WD라고도 표기), 즉 대물 렌즈(20)에서부터 벌크형 기록 매체(1)의 표면까지의 거리의 조정에 의해 발생시킬 수 있다.
대물 렌즈(20)의 렌즈 시프트량이 제로인 경우에는, 상기의 각각의 구면 수차가 서로 상쇄되게 된다.
이에 반해, 대물 렌즈(20)가 예를 들어 거리(S)만큼 렌즈 시프트했다고 하면, 도면과 같이 기록 재생용 레이저(11)에서부터 대물 렌즈(20)까지의 광로 중에서 발생한 구면 수차와 대물 렌즈(20)에서부터 초점 위치(fp)까지의 광로 중에서 발생한 구면 수차에 어긋남이 발생한다.
제2 실시 형태에서는, 이러한 구면 수차의 어긋남에 의해 코마 수차를 발생시키고, 당해 코마 수차에 의해, 기록 재생용 레이저 광이 대물 렌즈(20)에 평행 광이 아닌 상태로 입사할 때에 당해 기록 재생용 레이저 광에 발생하는 코마 수차의 억제를 꾀할 수 있도록 하고 있다.
도 16 내지 도 19 및 도 21은, 상기의 방법에 의해 코마 수차의 억제를 꾀할 수 있도록 함에 있어서 설정한 구체적인 광학계의 설계치에 대해 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 16은, 대물 렌즈(20)의 구체적인 설계치에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
대물 렌즈(20)로는, 유리 재료를 사용하고 있고, 렌즈 직경은 3.2mm, 제1 면에서 제3 면까지의 거리, 즉 광축 상에서의 렌즈 두께는 2.3mm이다. 또한, 제1 면 정점에서 STO(조리개)면인 제2 면까지는 0.5mm이다. 유효 초점 거리는 1.62mm이다.
여기서, 도면에서의 제4 면은 벌크형 기록 매체(1)의 표면이며, 당해 제4 면에서 제3면까지의 거리는 상술한 WD를 의미한다.
다음의 도 17에도 도시한 바와 같이, 본 예의 경우, WD는, 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 위치(도면에서 청색계 기록 깊이)의 0.05mm 내지 0.30mm의 범위에 대해, 0.475mm 내지 0.427mm를 설정하는 것으로 하고 있다.
이하에, 대물 렌즈(20)의 구체적인 설계예를 나타낸다.
면 데이터
면 번호 곡률 반경 면 간격 굴절률(405nm) 굴절률(660nm)
1 1.72407 0.5 1.78006964 1.7503
2(STO) ∞ 1.8
3 1.390896 0.46 1.0
4 ∞ 0.1 1.62
비구면 데이터
제1 면
K=0.0000, A2=6.033061E-02, A4=4.110059E-03, A6=1.577992E-04, A8=3.361266E-04
제3 면
K=0.0000, A2=-3.130214E-01, A4=2.320173E-01, A6=-2.841429E-01, A8=1.483011E-01
또한, 오목 렌즈(16)에 대해서는, 그 광원측(기록 재생용 레이저(11)측)의 면을 제1 면, 반대측의 면(대물 렌즈(20)측의 면)을 제2 면으로 하고, 이하와 같은 설계로 했다.
면 데이터
면 번호 곡률 반경 면 간격 굴절률(405nm)
1 43.20333 3.5 1.5071781
2 -7.841247
비구면 데이터
제1 면
K=0.0000, A2=-9.312825E-06, A4=-1.015113E-05
제2 면
K=0.875969, A2=4.279362E-04, A4=4.787842E-06
또한 고정 렌즈(50)에 대해서는, 마찬가지로 그 광원측의 면을 제1 면, 반대측의 면을 제2 면으로 해서 이하와 같은 설계로 했다.
면 데이터
면 번호 곡률 반경 면 간격 굴절률(405nm)
1 ∞ 0.5 1.53019593
2 ∞
비구면 데이터
제2 면
A2=5.0017045E-03, A4=-1.0916955E-03, A6=1.3797693E-3
또한, 도 18은, 제2 실시 형태에서의 서보용 레이저 광측의 설계예에 대해 설명하기 위한 도이며, 구체적으로는, 서보용 레이저 광의 광로 중에 배치되는 서보용 레이저(24), 볼록 렌즈(31), DOE(32), 대물 렌즈(20)의 관계를 모식적으로 도시하고 있다.
우선, DOE(32)의 두께에 대해서는, 도면과 같이 0.5mm로 설정하고 있다. 또한, 대물 렌즈(20)의 제1 면 정점에서 DOE(32)까지의 거리는 2.5mm로 하고 있다.
또한, 도면과 같이 볼록 렌즈(31)의 광원측의 면을 제1 면, 그 반대측의 면을 제2 면으로 했을 때, 당해 볼록 렌즈(31)의 설계예는 하기와 같이 된다.
면 데이터
면 번호 곡률 반경 면 간격 굴절률(660nm)
1 54.3000 3.00 1.495051
2 -10.9065
비구면 데이터
제1 면
K=0.0000
제2 면
K=-0.87200
여기서, 제2 실시 형태에서는, DOE(32)에, 서보용 레이저 광을 수렴시키는 기능과 함께, 서보용 레이저 광에 대한 구면 수차 보정 기능도 부여하는 것으로 하고 있다.
앞의 도 6의 (a) 내지 (c)의 설명에서도 이해되는 바와 같이, 실시 형태에서는, 대물 렌즈(20)의 WD를 변화시킴으로써, 대물 렌즈(20)의 주 평면(Som)과 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치와의 사이의 거리(Do-rp)의 변화를 억제하여, 기록 재생용 레이저 광의 수차 성능의 향상을 꾀하는 것으로 하고 있다. 그러나, WD를 변화시킴으로써는, 도 6의 (a) 내지 (c)를 참조해서 알 수 있는 바와 같이, 서보용 레이저 광에 대한 주 평면(Som)-포커싱 위치간의 거리(이하, 거리(Do-sv)라고 함)가 변화되어버리게 된다. 즉, 이러한 거리(Do-sv)의 변화에 기인하여, 서보용 레이저 광측의 수차 성능의 악화가 발생한다.
이것을 방지하고자, 제2 실시 형태에서는, DOE(32)에 서보용 레이저 광에 대한 구면 수차 보정 기능도 부여하는 것으로 하고 있다.
도 19는, DOE(32)에 의해 서보용 레이저 광에 대한 수렴 기능과 구면 수차 보정 기능 모두를 실현시키기 위해서, DOE(32)가 서보용 레이저 광에 부여해야 할 위상차의 형태(반경 위치(R)에 따른 위상차)에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 19의 (a)는, 구면 수차 보정 기능만을 실현함에 있어서 서보용 레이저 광에 부여해야 할 위상차의 형태에 관한 시뮬레이션 결과(상단)와 함께, DOE(32) 통과 전/후의 서보용 레이저 광의 파면의 변화의 이미지(하단)를 도시하고 있다.
또한 도 19의 (b)는, 구면 수차 보정 기능과 수렴 기능을 실현함에 있어서 서보용 레이저 광에 부여해야 할 위상차의 형태에 대한 시뮬레이션 결과(상단)와, DOE(32) 통과 전/후의 서보용 레이저 광의 파면의 변화의 이미지(하단)를 도시하고 있다.
본 예에서는, 도 19의 (b)에 도시하는 형태에 의해 서보용 레이저 광에 대한 위상차가 부여되도록 하고, DOE(32)의 요철 패턴(도 9를 참조)의 형성 피치(주기)나 형성 패턴이 설정되어 있다.
이에 의해 본 예의 DOE(32)에 의해서는, 서보용 레이저 광을 수렴시키는 기능과 서보용 레이저 광에 대한 구면 수차 보정 기능 모두가 실현된다.
도 20은, 상기에 의해 설명한 본 예의 DOE(32)를 사용했을 경우의 효과에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 20의 (a)는, 비교를 위해, DOE(32)로서 수렴 기능만을 갖는 것을 사용했을 경우의 렌즈 시프트량(mm)에 대한 파면 수차(WFA:wave-rms 단위)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다.
그리고, 도 20의 (b)가, 상기에 의해 설명한 제2 실시 형태로서의 DOE(32)를 사용했을 경우의 동일 결과를 도시하고 있다.
이들 도 20의 (a), (b)에서, ◆에 의한 플롯은 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 깊이가 0.05mm일 때의 결과를 나타내고, ■에 의한 플롯은 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 깊이가 0.15mm일 때의 결과를 나타내고 있다. 또한 ▲에 의한 플롯은 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 깊이가 0.3mm일 때의 결과를 나타낸다.
여기서, 벌크형 기록 매체(1)에 실제로 발생할 수 있는 편심의 발생량을 고려하면, 당해 편심에 의한 트랙의 변위에 추종하기 위한 대물 렌즈(20)의 렌즈 시프트량의 최대값은 대략 0.1mm 정도로 어림잡을 수 있다. 이것에, 2축 액추에이터(21) 등의 오차에 의한 마진을 고려하면, 렌즈 시프트량의 최대값으로는 0.15mm 정도를 상정해 둘 필요가 있다.
이 렌즈 시프트량=0.15mm를 기준으로 해서 보면, DOE(32)에 구면 수차 보정 기능을 부여하지 않는 도 20의 (a)의 경우에는, 기록 깊이=0.3mm일 때에, 파면 수차가 마레샬 기준 수차(Marechal Criterion)에 상당하는 0.07wave-rms를 상회해 버린다.
이에 반해, 도 20의 (b)에 도시하는 본 예의 경우에는, 도 20의 (a)의 경우와 비교해서 기록 깊이 0.05mm일 때, 0.15mm일 때, 0.3mm일 때의 모든 경우에 파면 수차가 개선되어 있으며, 게다가, 이들 모든 경우에, 렌즈 시프트량이 0.30mm 이하의 범위 내에서의 파면 수차가 0.07wave-rms보다 작게 억제되어 있음을 확인할 수 있다.
이 결과로부터, 제2 실시 형태의 DOE(32)에 따르면, 서보용 레이저 광에 대한 파면 수차가 양호하게 억제되는 것을 이해할 수 있다.
계속해서, 도 21에 의해, 제2 실시 형태에서 설정한 기록 재생용 레이저 광에 대한 배율(β-rp)(도 21의 (a))과 서보용 레이저 광에 대한 배율(β-sv)(도 21의 (b))에 대해서 설명한다.
또한 이들 도 21의 (a), (b)에서는, 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 깊이의 범위=0.05mm 내지 0.3mm에 대응하는 각 배율(β)의 범위를 나타냄에 있어서, 배율(β)의 역수(1/β-rp, 1/β-sv)를 사용하고 있다.
도 21의 (a)에서, 이 경우의 기록 깊이 0.05mm 내지 0.3mm의 범위에 대한 기록 재생용 레이저 광의 배율(β-rp)의 범위는, 대략 -34.5 내지 34.5(1/β-rp=-0.029 정도 내지 0.029 정도)이다.
또한, 도 21의 (b)에서, 동일 기록 깊이의 범위에 대한 서보용 레이저 광의 배율(β-sv)의 범위는 약 125.0 내지 -50.0(1/β-sv=0.008 정도 내지 -0.02 정도)이다.
이와 같은 각 배율(β)의 설정값으로부터, 제2 실시 형태에서도, 서보용 레이저 광의 배율(β-sv)이 기록 재생용 레이저 광의 배율(β-rp)의 범위 내에 들어가 있음을 이해할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 면 흔들림의 최대량(D)=300㎛라고 하면, 제2 실시 형태에 의해서도, 앞의 수학식 12를 만족하는 것이 됨을 알 수 있다. 즉, 제2 실시 형태에 의해서도, 기록 동작 중에서의 면 흔들림에 기인한 기록 재생용 레이저 광의 디포커스(Δz)의 발생량을 초점 심도 이하라는 매우 작은 값으로 억제할 수 있다.
또한, 상기에 의해 설명한 제2 실시 형태에서는, 기록 재생용 레이저 광에 대한 코마 수차의 억제에 있어서 기록 재생용 레이저(11)에서부터 대물 렌즈(20)까지의 광로 중에서 발생시켜야 할 구면 수차를, 고정 렌즈(50)에 의해 발생시키는 경우를 예시했지만, 기록 재생용 레이저(11)에서부터 대물 렌즈(20)까지의 광로 중에서의 구면 수차는, 예를 들어 액정 소자나 익스팬더 등의 다른 수단에 의해 발생시킬 수도 있다.
<3. 제3 실시 형태>
도 22는, 제3 실시 형태로서의 광학 드라이브 장치(기록 재생 장치)가 구비하는 광학 픽업(OP)의 일부를 추출해서 도시한 도(벌크형 기록 매체(1')도 함께 도시함)이다.
또한, 제2 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 광학 픽업(OP)을 제외한 부분의 구성에 대해서는 제1 실시 형태의 기록 재생 장치(10)의 경우와 마찬가지가 되므로 재차 도시에 의한 설명은 생략한다.
또한, 제3 실시 형태에서, 이미 지금까지 설명이 끝난 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
제3 실시 형태의 기록 재생 장치는, 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 하층측에 대해 설치된 벌크형 기록 매체(1')에 대응해서 기록/재생을 행하는 것이다.
도 23의 (a)는, 벌크형 기록 매체(1')의 단면 구조를 모식적으로 도시하고 있다.
이 도 23의 (a)에 도시된 바와 같이, 벌크형 기록 매체(1')에는, 커버층(2)의 하층측에 벌크층(5)이 형성되고, 벌크층(5)의 하층측에 대해, 중간층(4')으로서의 접착 재료를 개재하여 기준면(Ref)을 갖는 반사막이 형성된다.
또한 도시에 의한 설명은 생략하지만, 이 경우에서의 기준면(Ref)은, 위치 안내자로서의 예를 들어 피트 열 또는 그루브가 형성된 기판 위에, 상기 반사막을 성막해서 형성된다. 이렇게 반사막이 성막된 기판 위에, 상기 중간층(4')을 개재해서 벌크층(5)이 형성(접착)된다.
여기서, 이 경우의 기준면(Ref)을 형성하는 상기 반사막은, 파장 선택성을 가질 필요성은 없다. 확인을 위하여 서술하면, 본 예에서는 기록 재생용 레이저 광의 파장(405nm 정도)과 서보용 레이저 광의 파장(650nm 정도)에 충분한 차가 주어져 있기 때문에, 서보용 레이저 광이 벌크층(5) 내를 통과함으로 인한 영향(예를 들어 기록 성능의 저하 등)은 매우 낮은 것이 된다.
도 23의 (a)에 도시한 바와 같이, 이 경우의 기준면(Ref)은, 벌크형 기록 매체(1')의 표면에서부터 깊이 420㎛가 되는 위치로 설정된다.
또한, 이 경우도, 벌크층(5) 내에서의 가장 하층측의 정보 기록층 위치(L)는 표면에서부터 깊이 300㎛의 위치로 설정된다.
여기서, 벌크층(5)의 하층측에 형성된 기준면(Ref)에 대하여 서보용 레이저 광을 포커싱시키게 되는 제3 실시 형태의 기록 재생 장치에서는, 서보용 레이저 광의 광속을 선택적으로 수렴시키는 기능을 갖는 DOE(32) 대신에, 서보용 레이저 광의 광속을 선택적으로 발산시키는 기능을 갖는 DOE(32')를 설치하는 것이 된다(도 22).
이것은, 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 하층측에 형성되는 경우에는, 제1, 제2 실시 형태의 경우와는 반대로, 대물 렌즈(20)에 입사하는 서보용 레이저 광의 광속을 보다 발산시키도록 함으로써, 서보용 레이저 광에 대한 시야 흔들림 공차의 향상을 꾀할 수 있기 때문이다.
DOE(32')로서, 서보용 레이저 광에 대한 발산 기능을 갖게 하기 위해서는, 당해 DOE(32')의 요철 패턴의 설정(형성 피치나 형성 패턴)을 DOE(32)의 경우와는 다른 것으로 한다. 구체적으로, DOE(32')의 요철 패턴에 대해서는, 서보용 레이저 광의 광속을 선택적으로 소정량만큼 발산시키도록 그 형성 피치나 형성 패턴(1step분의 깊이(d)의 설정도 포함함)을 설정한다.
도 23의 (b)는, 제3 실시 형태의 기록 재생 장치에서의 서보용 레이저 광의 배율(β-sv)의 설정예에 대해 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 23의 (b)에서는, 기록 재생용 레이저 광에 의한 기록 깊이=0.05mm 내지 0.3mm의 범위에 대응하는 배율(β-sv)의 범위를, 당해 배율(β-sv)의 역수에 의해 나타내고 있다.
여기서, 기록 재생용 레이저 광의 배율(β-rp)의 범위의 도시를 생략하고 있는 것은, 이 경우의 배율(β-rp)의 범위가 제2 실시 형태의 경우와 동일하기 때문이다.
또한, 제3 실시 형태에서, 대물 렌즈(20)의 굴절률에 대해서는, 대 기록 재생용 레이저 광(405nm)의 굴절률=1.78007, 대 서보용 레이저 광(660nm)의 굴절률=1.75035이다. 또한, WD에 대해서는 0.4288mm 내지 0.4739mm로 설정했다.
도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서는, 기록 깊이=0.05mm 내지 0.3mm의 범위에 대응하는 배율(β-sv)로서, 약 62.5 내지 -71.4(1/β-sv=0.016 정도 내지 -0.014 정도)를 설정하는 것으로 하고 있다.
이 배율(β-sv)의 범위는, 배율(β-rp)의 범위(대략 -34.5 내지 34.5) 내에 들어가는 것임을 알 수 있다.
또한 제3 실시 형태에서도, 면 흔들림의 최대량(D)=300㎛에 대하여 앞의 수학식 12를 만족하는 것이 된다.
<4. 제4 실시 형태>
도 24는, 제4 실시 형태의 광학 드라이브 장치(기록 재생 장치)가 구비하는 광학 픽업(OP)의 일부를 추출해서 도시한 도(벌크형 기록 매체(1')도 함께 도시함)이다.
또한, 제4 실시 형태에서도, 광학 픽업(OP)을 제외한 부분의 구성에 대해서는 제1 실시 형태의 기록 재생 장치(10)의 경우와 마찬가지가 되므로 재차 도시에 의한 설명은 생략한다.
또한, 제4 실시 형태에서, 이미 지금까지 설명이 끝난 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
제4 실시 형태는, 제3 실시 형태와 마찬가지로 기준면(Ref)이 벌크층(5)의 하층측에 형성된 벌크형 기록 매체(1')를 대상으로 한 기록/재생을 행하는 것이지만, DOE(32')를 생략한 점이 제3 실시 형태의 경우와는 다르다.
여기서, 앞의 도 13에서는, 대물 렌즈(20)의 굴절률의 관계에서 서보용 레이저 광의 초점 위치가 기록 재생용 레이저 광의 초점 위치보다 내측(하층측)에 형성되는 것에 대해 설명했는데, 이것에 따르면, 기준면(Ref)이 벌크층(5)보다 하층측에 형성되는 경우에는, 배율(β-sv)을 배율(β-rp)의 범위 내에 들어가게 하기 위해서, 제3 실시 형태와 같이 서보용 레이저 광의 광속을 발산시키는 DOE(32')를 특별히 설치할 필요성은 없게 된다.
이러한 점에서, 제4 실시 형태의 기록 재생 장치에서는, 제3 실시 형태의 기록 재생 장치에 설치되어 있던 DOE(32')를 생략한 것이다.
<5. 변형예>
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 지금까지 설명한 구체예에 한정되어야 하는 것이 아니다.
예를 들어, 배율(β)의 설정값에 관해서는 지금까지의 예에 한정되어야 하는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서, 실제의 실시 형태 등에 따라 적절하게 최적이 되는 값을 설정하면 된다.
또한, 벌크층(5) 내에 설정하는 정보 기록층 위치(L)의 수는 20으로 하는 경우를 예시했지만, 정보 기록층 위치(L)의 수는 이것에 한정되어야 하는 것은 아니다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 재생시에 있어서의 기록 재생용 레이저 광의 포커스 제어는, 상기 기록 재생용 레이저 광의 기록 완료된 마크 열로부터의 반사 광에 기초하여, 대물 렌즈(20)를 제어함으로써 행하는 것으로 했지만, 재생시에도, 기록시와 마찬가지로, 대물 렌즈(20)의 포커스 제어를 서보용 레이저의 기준면(Ref)으로부터의 반사 광에 기초해서 행하여, 기록 재생용 레이저 광의 포커스 제어를 기록 재생광용 포커스 기구(15)를 사용해서 행하도록 할 수도 있다.
여기서, 이와 같이 재생시에도 기록시와 마찬가지의 포커스 제어를 행한다고 했을 경우, 재생시에는, 면 흔들림에 따른 디포커스(Δz)에 의해 기록 완료된 마크 열에 대한 기록 재생용 레이저 광의 포커싱 위치의 어긋남이 발생하고, 그것에 의해 정보 재생을 적정하게 행할 수 없게 될 우려가 있다. 그러나, 앞의 수학식 12에 의한 본 실시 형태로서의 배율(β_rp, β_sv)의 설정에 따르면, 기록시와 마찬가지로 디포커스(Δz)가 초점 심도 이내라는 매우 작은 값으로 억제되기(즉 재생 대상으로 하는 마크 열에 기록 재생용 레이저 광이 포커싱하고 있다고 간주할 수 있는 상태를 유지할 수 있기) 때문에, 면 흔들림에 좌우되지 않고 적정한 정보 재생을 행할 수 있다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 위치 안내자나 그것이 형성된 반사막을 일체 갖지 않는 기록층(벌크 형상의 기록층)을 갖는 벌크형 기록 매체(1(1'))를 기록/재생 대상으로 하는 경우를 예시했지만, 본 발명은, 기록층으로서, 그 내부의 복수의 층 위치에 기록막(반투명 기록막)이 형성된 다층 구조를 갖는 기록층을 구비한 광 기록 매체(다층 광 기록 매체라고 칭함)를 대상으로 하는 경우에도 적절하게 적용할 수 있다.
구체적으로, 이 다층 광 기록 매체의 상기 기록층에 형성되는 기록막에는, 피트 열이나 그루브 등에 의한 위치 안내자는 형성되어 있지 않아, 이러한 면에서, 기록 매체의 제조 공정의 간략화를 꾀할 수 있어, 제조 비용의 삭감을 꾀할 수 있게 되어 있다.
이러한 다층광 기록 매체에 대한 기록을 행하는 경우도, 기록 재생용 레이저 광에 대한 트래킹 서보 제어에 대해서는, 서보용 레이저 광의 기준면(Ref)으로부터의 반사 광에 기초하여, 당해 서보용 레이저 광의 초점 위치가 기준면(Ref)에 형성된 위치 안내자에 추종하도록 대물 렌즈(20)의 위치를 제어함으로써 행하게 된다.
또한 이 경우에는, 기록시에도 상기 기록막으로부터 기록 재생용 레이저 광의 반사 광을 얻을 수 있기 때문에, 기록시의 기록 재생용 레이저 광에 대한 포커스 서보 제어는, 당해 기록 재생용 레이저 광의 반사 광에 기초해서 행하도록 할 수도 있다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 기록 재생용 레이저 광과 서보용 레이저 광의 각각의 반사 광을 장치측에서 독립적으로 수광함에 있어서, 다이크로익 프리즘(19)을 설치하여, 각각의 광의 파장의 차이를 이용해서 분광을 행하는 방법을 예시했지만, 그 대신에, 예를 들어 p 편광/s 편광 등의 편광 방향의 차이를 이용한 분광을 행하는 구성을 취하는 등, 다른 방법에 의해 분광을 행하도록 할 수도 있다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 기록층에 대한 기록 광과, 기록층에 기록된 신호를 재생하기 위한 재생광을 동일 광원(기록 재생용 레이저(11))으로부터 얻도록 한 구성을 예시했지만, 이들 기록 광과 재생광의 광원을 따로따로 구비한 구성으로 할 수도 있다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 본 발명이 기록층에 대한 마크 기록과 기록 마크의 재생 모두를 행하는 기록 재생 장치에 적용되는 경우를 예시했지만, 본 발명은, 기록층에 대한 마크 기록만을 행하는 기록 장치(기록 전용 장치)나, 혹은 기록된 마크의 재생만을 행하는 재생 장치(재생 전용 장치)에 대해서도 적절하게 적용할 수 있다.
1, 1' : 벌크형 기록 매체 2 : 커버층
3 : 선택 반사막 Ref : 기준면
4, 4' : 중간층 5 : 벌크층
L : 정보 기록층 위치 OP : 광학 픽업
10 : 기록 재생 장치 11 : 기록 재생용 레이저
12, 25 : 편광 빔 스플리터 13, 26 : 1/4 파장판
14, 27 : 콜리메이트 렌즈
15 : 기록 재생광용 포커스 기구 16, 28 : 오목 렌즈
17, 30 : 렌즈 구동부 18, 31 : 볼록 렌즈
19 : 다이크로익 프리즘 20 : 대물 렌즈
21 : 2축 액추에이터 22, 33 : 원통형 렌즈
23 : 기록 재생광용 수광부 24 : 서보용 레이저
32, 32' : DOE 34 : 서보광용 수광부
35 : 기록 처리부
36 : 기록 재생광용 매트릭스 회로 37 : 재생 처리부
38 : 기록 재생광용 서보 회로 39 : 서보광용 매트릭스 회로
40 : 위치 정보 검출부 41 : 서보광용 서보 회로
42 : 컨트롤러 50 : 고정 렌즈

Claims (8)

  1. 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대해, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제1 포커싱 위치 조정부를 갖는 광학계와,
    상기 대물 렌즈의 포커스 기구와,
    상기 대물 렌즈의 트래킹 기구를 구비함과 함께,
    상기 대물 렌즈에서 본 상기 제2 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제2 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제2 광의 배율과, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제1 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제1 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제1 광의 배율에 관해서,
    상기 제2 광의 배율이, 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의한 포커싱 위치 조정 범위에 따라 정해지는 상기 제1 광의 배율 범위 내에 들어가도록 상기 광학계가 설계되어 있는, 광학 픽업.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의해 상기 제1 광의 포커싱 위치가 상기 기록층 내의 상한층 위치로 조정된 상태에서는 상기 제1 광이 상기 대물 렌즈에 수렴 광으로 입사하고, 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의해 상기 제1 광의 포커싱 위치가 상기 기록층 내의 하한층 위치로 조정된 상태에서는 상기 제1 광이 상기 대물 렌즈에 발산 광으로 입사하도록 상기 광학계가 설계되어 있는, 광학 픽업.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학계에는,
    상기 대물 렌즈를 통한 상기 제2 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제2 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제2 포커싱 위치 조정부가 더 설치되는, 광학 픽업.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 기록 매체에서는, 상기 기준면이 상기 기록층의 상층측에 대해 설치되어 있고,
    상기 광학계에 있어서,
    상기 대물 렌즈(20)에 입사하는 상기 제2 광의 광속을 소정량 수렴시키는 회절형 광학 소자가 설치되어 있는, 광학 픽업.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트래킹 기구는, 상기 대물 렌즈와 상기 회절형 광학 소자를 일체적으로 구동하도록 구성되어 있는, 광학 픽업.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장(λ)과 상기 대물 렌즈의 상기 제1 광에 대한 개구수(NA)로 정해지는 상기 제1 광의 초점 심도(λ/NA2)를 α라 하고, 상기 광 기록 매체의 최대 면 흔들림 양의 절대값을 D라 했을 때, 상기 제1 광의 배율(β1), 상기 제2 광의 배율(β2)이,
    [수학식 13]
    Figure pct00013

    을 만족하도록 해서 상기 광학계가 설계되어 있는, 광학 픽업.
  7. 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과,
    상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대하여, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제1 포커싱 위치 조정부를 갖는 광학계와, 상기 대물 렌즈의 포커스 기구와, 상기 대물 렌즈의 트래킹 기구를 구비함과 함께, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제2 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제2 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제2 광의 배율과, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제1 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제1 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제1 광의 배율에 관해서, 상기 제2 광의 배율이 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의한 포커싱 위치 조정 범위에 따라 정해지는 상기 제1 광의 배율 범위 내에 들어가도록 상기 광학계가 설계되어 있는 광학 픽업과,
    상기 제2 광의 상기 기준면으로부터의 반사 광에 기초하여, 상기 제2 광의 포커싱 위치가 상기 기준면 상을 추종하도록 상기 포커스 기구를 제어하는 포커스 서보 제어부와,
    상기 제2 광의 상기 기준면으로부터의 반사 광에 기초하여, 상기 제2 광의 포커싱 위치가 상기 기준면 상의 상기 위치 안내자를 추종하도록 상기 트래킹 기구를 제어하는 트래킹 서보 제어부와,
    상기 제1 포커싱 위치 조정부를 제어해서 상기 제1 광의 포커싱 위치의 설정 제어를 행하는 포커싱 위치 설정 제어부를 구비하는, 광학 드라이브 장치.
  8. 위치 안내자가 스파이럴 형상 또는 동심원 형상으로 형성된 반사막을 갖는 기준면과, 상기 기준면과는 다른 층 위치에 설치되어 광 조사에 따른 마크 형성에 의해 정보 기록이 행해지는 기록층을 갖는 광 기록 매체에 대하여, 상기 기록층을 대상으로 한 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 제1 광과, 상기 제1 광과는 다른 제2 광을 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통한 상기 제1 광의 포커싱 위치를, 상기 대물 렌즈에 입사하는 상기 제1 광의 콜리메이션을 변화시킴으로써 조정하는 제1 포커싱 위치 조정부를 갖는 광학계와, 상기 대물 렌즈의 포커스 기구와, 상기 대물 렌즈의 트래킹 기구를 구비하는 광학 픽업에서의 광 조사 방법이며,
    상기 대물 렌즈에서 본 상기 제2 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제2 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제2 광의 배율과, 상기 대물 렌즈에서 본 상기 제1 광의 물점 위치와 상기 대물 렌즈의 주 평면의 사이의 거리와, 상기 대물 렌즈의 주 평면과 상기 제1 광의 포커싱 위치 사이의 거리와의 비율로서 정의되는 상기 제1 광의 배율에 관해서, 상기 제2 광의 배율이 상기 제1 포커싱 위치 조정부에 의한 포커싱 위치 조정 범위에 따라 정해지는 상기 제1 광의 배율 범위 내에 들어가도록 설계된 상기 광학계를 사용해서 상기 광 기록 매체에 대한 광 조사를 행하는, 광 조사 방법.
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