(57)【要約】【課題】  簡素な構成で、安定な記録再生動作を実現する光学的情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  半導体レーザ１からの光束を情報記録媒体１１に集光し、情報記録媒体１１上に情報を記録し、又記録された情報を再生する光学的情報記録再生装置において、光束の光量を減衰させるための光量減衰素子１５を備え、光量減衰素子１５には、光束の断面形状を略円形状にするような透過率分布パターンが形成されている。【選択図】  図１
2006331605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからの光束を情報記録媒体に集光し、該情報記録媒体上に情報を記録し、又記録された情報を再生する光学的情報記録再生装置において、
前記光束の光量を減衰させるとともにその減衰量を切り替え可能な光量減衰素子を備え、
当該光量減衰素子には、前記光束の断面形状を略円形状にするような透過率分布パターンが形成されていることを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項２】
前記光量減衰素子における透過率分布は、前記光束の光軸から離れるに従って高くなることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項３】
前記光量減衰素子には、記録時と再生時において異なる透過率分布を有するものが使用されることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項４】
前記光量減衰素子は、前記情報記録媒体の層構成に応じて異なるものが使用されることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に記録された情報を再生することが可能な光学的情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学的情報記録媒体の記録再生装置において、半導体レーザを光源とした光ピックアップが用いられている。
【０００３】
近年、情報記録の高密度化に伴いレーザの短波長化が進み、波長４００ｎｍの青紫半導体レーザを用いたシステムが実用化されるに至っている。
【０００４】
青色レーザは、３ｍＷ以下の低出力領域ではノイズが大きく、再生信号のＳＮ比を十分に得ることが困難である。
【０００５】
この問題に対し、例えば、特許文献１、特許文献２に記載のように、再生時にＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを光路中に配置し、レーザノイズを低減させる方法が提案されている。
【０００６】
半導体レーザは出力が高くなるほど、レーザノイズが低減することが知られており、信号の再生時には光学効率を下げ、ＬＤの出力パワーを大きく設定することによって、レーザノイズを低減することができる。
【０００７】
半導体レーザの出射光束は一般的に楕円形状である。
【０００８】
楕円の短軸、長軸の比を示すアスペクト比の大きいレーザを用いた場合、トラックと平行な方向、トラックと垂直な方向のいずれかで所望の分解能を得られなくなり、安定な記録再生ができなくなる。
【０００９】
そのため、アナモルフィックプリズムを用いて、光束の断面形状を等方的な円形状に近づける、いわゆるビーム整形が行われている。
【００１０】
図１７は、従来の光学的情報記録再生装置を示す図である。
【００１１】
半導体レーザ１０１から出射した発散楕円光束は、コリメートレンズ１０２によって平行光束にされ、アナモルフィックプリズム１０４に入射する。
【００１２】
アナモルフィックプリズム１０４によって略円形にされた光束は、次に配置された偏光ビームスプリッタ１０５を透過する。
【００１３】
入射光の一部は反射され、モニターレンズ１０６によって、フロントモニタフォトダイオード１０７に集光される。
【００１４】
半導体レーザ１０１の出力制御は、このフロントモニタフォトダイオード１０７の出力に基づいて制御される。
【００１５】
一方、偏光ビームスプリッタ１０５を透過した光束は、１／４波長板１０８によって円偏光に変換され、ビームエキスパンダ１０９に入射する。
【００１６】
一対の凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ１０９は、凹レンズが光軸方向に可動となっており、ディスク基板の厚み誤差によって生じる球面収差を補正することができる。
【００１７】
ビームエキスパンダ１０９を透過した光束はＮＡ０．８５の対物レンズ１１０によって、情報記録媒体１１１上に収束される。
【００１８】
情報記録媒体１１１からの反射光は対物レンズ１１０、ビームエキスパンダ１０９、１／４波長板１０８を透過した後、偏光ビームスプリッタ１０５によって反射され、集光レンズ１１２、センサレンズ１１３によって、光検出器１１４に導かれる。
【００１９】
信号の再生時には、ＮＤフィルタ１０３を光路中に挿入し、半導体レーザ１０１の出力が高く設定されるようにし、レーザノイズを低減する。
【００２０】
信号の記録時には、ＮＤフィルタ１０３を光路中から外す。
【００２１】
以上のように、ビーム整形素子と、光減衰素子を備えることで、光学的な分解能が高く、レーザノイズの影響の小さい光ピックアップとしている。
【特許文献１】特開平６−１３６８３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５０６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、光量減衰素子とビーム整形素子を両方備えようとすると、装置が大型化し、コストが増大してしまうという問題が生じる。
【００２３】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、安定な記録再生動作を実現する光学的情報記録再生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明における光学的情報記録再生装置は、半導体レーザからの光束を情報記録媒体に集光し、該情報記録媒体上に情報を記録し、又記録された情報を再生する光学的情報記録再生装置において、前記光束の光量を減衰させるとともにその減衰量を切り替え可能な光量減衰素子を備え、当該光量減衰素子には、前記光束の断面形状を略円形状にするような透過率分布パターンが形成されていることを特徴とする。
【００２５】
このようにすることで、装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００２６】
また、記録時と再生時に切り替えられる光量減衰素子に、別々の透過率分布を持たせることにより、記録時、再生時それぞれで最適なビーム形状としてもよい。
【００２７】
また、挿入される媒体ごとに透過率分布を切り替えることにより、記録再生の切り替え時のタイムロスを少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光量減衰素子にビーム整形機能を持たせたので、部品点数を削減しつつ、光学的情報記録媒体への安定な記録再生が可能となり、安価で高性能な光学的情報記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【００３１】
半導体レーザ１から出射した発散楕円光束は、コリメートレンズ２によって平行光束にされ、偏光ビームスプリッタ５に入射する。
【００３２】
入射光の一部は反射され、モニターレンズ６によって、フロントモニタフォトダイオード７に集光される。
【００３３】
半導体レーザ１の出力制御は、このフロントモニタフォトダイオード７の出力に基づいて制御される。
【００３４】
一方、偏光ビームスプリッタ５を透過した光束は、１／４波長板８によって円偏光に変換され、ビームエキスパンダ９に入射する。
【００３５】
一対の凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ９は、凹レンズが光軸方向に可動となっており、ディスク基板の厚み誤差によって生じる球面収差を補正することができる。
【００３６】
ビームエキスパンダ９を透過した光束は、対物レンズ１０によって情報記録媒体１１上に収束される。
【００３７】
情報記録媒体１１からの反射光は対物レンズ１０、ビームエキスパンダ９、１／４波長板８を透過した後、偏光ビームスプリッタ５によって反射され、集光レンズ１２、センサレンズ１３によって、光検出器１４に導かれる。
【００３８】
信号の再生時には、光路中に光量減衰素子１５を挿入し、信号の記録時には、光量減衰素子１５を光路中から外す。
【００３９】
半導体レーザは、θ//＝１２°、θ垂直＝２４°でアスペクト比は２である。すなわち、長軸と短軸の長さの比が２である。対物レンズはＮＡ０．８５で、有効径は２ｍｍである。
【００４０】
コリメータレンズ２の焦点距離は１３ｍｍで、ＮＡは０．１である。
【００４１】
光量減衰素子１５を挿入しない場合の、半導体レーザ１の出力から対物レンズ１０の出力への効率は１５％である。
【００４２】
光量減衰素子１５は、トラックと垂直な方向には均一で、トラックと平行な方向のみ連続に変化する光透過率分布を有している。
【００４３】
図２は、トラックと平行な方向の光量減衰素子１５の透過率分布を示すグラフである。
【００４４】
ｒは光軸からの距離を示している。
【００４５】
図３は、光量減衰素子１５を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。Ｉは、ピーク強度を１とした時の光強度を示している。
【００４６】
トラックと垂直な方向に長い楕円形状の光束となっている。
【００４７】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．９１で、トラックに平行な方向のリム強度は０．６８である。
【００４８】
図４は、光量減衰素子１５を挿入した場合の強度分布を示すグラフである。
【００４９】
トラックと平行な方向の強度分布と、トラックと垂直な方向の強度分布がほぼ等しくなっていることが分かる。
【００５０】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．９１で、トラックに平行な方向のリム強度は０．９である。
【００５１】
また、対物レンズの有効径内の減衰率は約５６％となっており、十分高いレーザ出力の領域で再生を行うことができる。
【００５２】
例えば、再生時の対物レンズ１０の出射光量を０．３ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は４．５ｍＷとなるので、レーザノイズの影響は十分に小さくなる。
【００５３】
以上のようにして、ビーム整形素子と光量減衰素子を別々に備えることなく、トラックと平行な方向、トラックと垂直な方向ともに所望の分解能を得ることができ、かつ、レーザノイズを低減することが可能となった。
【００５４】
こうして、上記の光学的情報記録再生装置によれば、光量減衰素子にビーム整形機能を持たせることにより、簡素な光学構成で、高精度で安定な情報の記録再生が実現できた。
【００５５】
なお、本実施の形態では、再生時のみのビーム整形を行っているが、記録時にも挿入されていても構わない。
【００５６】
また、本実施の形態では、透過率分布を利用したビーム整形となっているが、反射率分布や、偏光分布等を利用したものでもよい。
【００５７】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【００５８】
半導体レーザ１から出射した発散楕円光束は、コリメートレンズ２によって平行光束にされ、偏光ビームスプリッタ５に入射する。
【００５９】
入射光の一部は反射され、モニターレンズ６によって、フロントモニタフォトダイオード７に集光される。
【００６０】
半導体レーザ１の出力制御は、このフロントモニタフォトダイオード７の出力に基づいて制御される。
【００６１】
一方、偏光ビームスプリッタ５を透過した光束は、１／４波長板８によって円偏光に変換され、ビームエキスパンダ９に入射する。
【００６２】
一対の凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ９は、凹レンズが光軸方向に可動となっており、ディスク基板の厚み誤差によって生じる球面収差を補正することができる。
【００６３】
ビームエキスパンダ９を透過した光束は、対物レンズ１０によって情報記録媒体１１上に収束される。
【００６４】
情報記録媒体１１からの反射光は対物レンズ１０、ビームエキスパンダ９、１／４波長板８を透過した後、偏光ビームスプリッタ５によって反射され、集光レンズ１２、センサレンズ１３によって、光検出器１４に導かれる。
【００６５】
光量減衰素子１６は、信号の再生時と記録時で光路中のフィルタを切り替える。
【００６６】
半導体レーザ１は、θ//＝１２°、θ垂直＝２４°でアスペクト比は２である。対物レンズはＮＡ０．８５で、有効径は２ｍｍである。
【００６７】
コリメータレンズ２の焦点距離は１０ｍｍで、ＮＡは０．１３である。
【００６８】
光量減衰素子１６を挿入しない場合の、半導体レーザ１の出力から対物レンズ１０の出力への効率は２０％である。
【００６９】
光量減衰素子１６は、トラックと垂直な方向には均一で、トラックと平行な方向のみ連続に変化する光透過率分布を有している。
【００７０】
図６は、光量減衰素子１６の再生時におけるトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフであり、図７は光量減衰素子１６の記録時におけるトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【００７１】
図８は、光量減衰素子１６を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。
【００７２】
トラックと垂直な方向に長い楕円形状の光束となっている。
【００７３】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．５３である。
【００７４】
図９は、光量減衰素子１６を再生時モードに切り替えた場合の強度分布を示すグラフである。
【００７５】
トラックと平行な方向の強度分布と、トラックと垂直な方向の強度分布がほぼ等しくなっていることが分かる。
【００７６】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．９である。
【００７７】
また、対物レンズの有効径内の減衰率は約７９％となっており、十分高いレーザ出力の領域で再生を行うことができる。
【００７８】
例えば、単層媒体再生時の対物レンズ１０の出射光量を０．３ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は７．１ｍＷとなるので、レーザノイズの影響は十分に小さくなる。
【００７９】
図１０は、光量減衰素子１６を記録時モードに切り替えた場合の強度分布を示すグラフである。
【００８０】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．７である。
【００８１】
また、対物レンズの有効径内の減衰率は約４２％となっており、記録パワー出力時にも、半導体レーザ１の駆動に無理のない範囲である。
【００８２】
例えば、２層媒体記録時の対物レンズ１０の出射光量をピーク１０ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は８６ｍＷとなり、高出力タイプのＧａＮ系半導体レーザであれば、マージンを持って駆動できる範囲である。
【００８３】
以上のようにして、ビーム整形素子と光量減衰素子を別々に備えることなく、トラックと平行な方向、トラックと垂直な方向ともに所望の分解能を得ることができ、かつ、レーザノイズを低減することが可能となった。
【００８４】
また、記録時、再生時でそれぞれ適切なビーム形状にすることができた。
【００８５】
こうして、上記の光学的情報記録再生装置によれば、実施の形態１の効果に加え、記録時においても分解能を任意に設定することができ、より安定な記録再生が可能である。
【００８６】
また、本実施の形態では、透過率分布を利用したビーム整形となっているが、反射率分布や、偏光分布等を利用したものでもよい。
【００８７】
［実施の形態３］
図１１は、本発明の実施の形態３の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【００８８】
半導体レーザ１から出射した発散楕円光束は、コリメートレンズ２によって平行光束にされ、偏光ビームスプリッタ５に入射する。
【００８９】
入射光の一部は反射され、モニターレンズ６によって、フロントモニタフォトダイオード７に集光される。
【００９０】
半導体レーザ１の出力制御は、このフロントモニタフォトダイオード７の出力に基づいて制御される。
【００９１】
一方、偏光ビームスプリッタ５を透過した光束は、１／４波長板８によって円偏光に変換され、ビームエキスパンダ９に入射する。
【００９２】
一対の凹レンズと凸レンズからなるビームエキスパンダ９は、凹レンズが光軸方向に可動となっており、ディスク基板の厚み誤差によって生じる球面収差を補正することができる。
【００９３】
ビームエキスパンダ９を透過した光束は、対物レンズ１０によって情報記録媒体１１上に収束される。
【００９４】
情報記録媒体１１からの反射光は対物レンズ１０、ビームエキスパンダ９、１／４波長板８を透過した後、偏光ビームスプリッタ５によって反射され、集光レンズ１２、センサレンズ１３によって、光検出器１４に導かれる。
【００９５】
光量減衰素子１７は、単層媒体及び再生専用媒体と、２層媒体とで光路中のフィルタを切り替える。
【００９６】
半導体レーザは、θ//＝１２°、θ垂直＝２４°でアスペクト比は２である。対物レンズはＮＡ０．８５で、有効径は２ｍｍである。
【００９７】
コリメータレンズ２の焦点距離は１０ｍｍで、ＮＡは０．１３である。
【００９８】
光量減衰素子１７を挿入しない場合の、半導体レーザ１の出力から対物レンズ１０の出力への効率は２０％である。
【００９９】
光量減衰素子１７は、トラックと垂直な方向には均一で、トラックと平行な方向のみ連続に変化する光透過率分布を有している。
【０１００】
図１２は、光量減衰素子１６の単層媒体を挿入したときのトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフであり、図１３は、光量減衰素子１７の２層媒体を挿入したときのトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【０１０１】
図１４は、光量減衰素子１７を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。トラックと垂直な方向に長い楕円形状の光束となっている。
【０１０２】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．５３である。
【０１０３】
図１５は、光量減衰素子１７を単層媒体モードに切り替えた場合の強度分布に示すグラフである。
【０１０４】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．９である。
【０１０５】
また、対物レンズの有効径内の減衰率は約７１％となっており、十分高いレーザ出力の領域で再生を行うことができる。
【０１０６】
例えば、単層媒体再生時の対物レンズ１０の出射光量を０．３ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は５．２ｍＷとなるので、レーザノイズの影響は十分に小さくなる。
【０１０７】
同様に、２層再生専用媒体再生時の対物レンズ１０の出射光量を０．６ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は１０．４ｍＷとなるので、レーザノイズの影響は十分に小さくなる。
【０１０８】
また、単層媒体記録時の対物レンズ１０の出射光量を５．０ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は８６ｍＷとなるので、高出力タイプのＧａＮ系半導体レーザであれば、マージンを持って駆動できる範囲である。
【０１０９】
図１６は、光量減衰素子１７を２層媒体モードに切り替えた場合の強度分布を示すグラフである。
【０１１０】
このとき、対物レンズ上のリム強度はトラックに垂直な方向が０．８５で、トラックに平行な方向のリム強度は０．７である。
【０１１１】
また、対物レンズの有効径内の減衰率は約４２％となっており、記録パワー出力時にも、半導体レーザ１の駆動に無理のない範囲である。
【０１１２】
例えば、２層媒体記録時の対物レンズ１０の出射光量をピーク１０ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は８６ｍＷとなり、高出力タイプのＧａＮ系半導体レーザであれば、マージンを持って駆動できる範囲である。
【０１１３】
また、２層媒体再生時の対物レンズ１０の出射光量を０．６ｍＷとした場合、半導体レーザ１の出力は５．２ｍＷとなるので、レーザノイズの影響は十分に小さくなる。
【０１１４】
以上のようにして、ビーム整形素子と光量減衰素子を別々に備えることなく、トラックと平行な方向、トラックと垂直な方向ともに所望の分解能を得ることができ、かつ、レーザノイズを低減することが可能となった。
【０１１５】
また、挿入される媒体の種類によって、それぞれ適切なビーム形状にすることができた。
【０１１６】
こうして、上記の光学的情報記録再生装置によれば、実施の形態１の効果に加え、媒体の種類によって切り替えるようにしたので、記録再生の切り替え時におけるタイムロスがない。
【０１１７】
また、本実施の形態では、透過率分布を利用したビーム整形となっているが、反射率分布や、偏光分布等を利用したものでもよい。
【０１１８】
また、本実施の形態では二つの透過率分布の切り替えとなっているが、例えば、３層時モード、４層時モードなど、三つ以上の透過率分布の切り替えとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、レーザノイズを低減するための光量減衰素子を備える光学的情報記録再生装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるトラックと平行な方向の光量減衰素子１５の透過率分布を示すグラフである。
【図３】実施の形態１における光量減衰素子１５を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。
【図４】実施の形態１における光量減衰素子１５を挿入した場合の強度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【図６】実施の形態２における光量減衰素子１６の再生時のトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【図７】実施の形態２における光量減衰素子１６の記録時におけるトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【図８】実施の形態２において、光量減衰素子１６を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。
【図９】実施の形態２において、光量減衰素子１６を再生時モードに切り替えた場合の強度分布を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２において、光量減衰素子１６を挿入したときの記録時における光強度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態３の光学的情報記録再生装置の概要を示す図である。
【図１２】実施の形態３における光量減衰素子１６の単層媒体を挿入したときのトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【図１３】実施の形態３における光量減衰素子１７の２層媒体を挿入したときのトラックと平行な方向の透過率分布を示すグラフである。
【図１４】実施の形態３における光量減衰素子１７を挿入していない時の平行光束の光強度分布を示すグラフである。
【図１５】実施の形態３における光量減衰素子１７の単層媒体を挿入したときの強度分布に示すグラフである。
【図１６】実施の形態３における光量減衰素子を挿入したときの２層媒体挿入時における光強度分布を示すグラフである。
【図１７】従来の光学的情報記録再生装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  半導体レーザ
２  コリメートレンズ
３  ＮＤフィルタ
４  アナモルフィックプリズム
５  偏光ビームスプリッタ
６  モニターレンズ
７  フロントモニタフォトダイオード
８  １／４波長板
９  ビームエキスパンダ
１０  対物レンズ
１１  光情報記録媒体
１２  集光レンズ
１３  センサレンズ
１４  光検出器
１５  光量減衰素子１
１６  光量減衰素子２
１７  光量減衰素子３
【図１】
2006331605.tif 000003
【図２】
2006331605.tif 000004
【図３】
2006331605.tif 000005
【図４】
2006331605.tif 000006
【図５】
2006331605.tif 000007
【図６】
2006331605.tif 000008
【図７】
2006331605.tif 000009
【図８】
2006331605.tif 000010
【図９】
2006331605.tif 000011
【図１０】
2006331605.tif 000012
【図１１】
2006331605.tif 000013
【図１２】
2006331605.tif 000014
【図１３】
2006331605.tif 000015
【図１４】
2006331605.tif 000016
【図１５】
2006331605.tif 000017
【図１６】
2006331605.tif 000018
【図１７】
2006331605.tif 000019