(57)【要約】光読み取り装置は、反射された蛍光を受光するための装置を備えるとともに、球面収差を計算されたものと比較して補償ないし補正するのに必要な値を決定する目的で、ディスク書き込み／読み取り層の検出器を備えている。書き込み層検出器は、担持体の情報層から得られる反射光／蛍光信号を管理、操作している。光読み取り装置はまた、圧電セラミック光学素子を備えている。光読み取り装置は、光収差の大きさと符号を高精度で特定することができる。圧電セラミック素子は、任意の書き込み層および記録トラック上の任意の半径方向スポット位置で、許容レベルまで球面収差を低減する。このようにして、記録層厚さの変動によってもたらされる球面収差の実際値ならびに平均値が低減されることになる。圧電セラミックデバイスは、記録層厚さの変化が実際に起きると、自身の中心ゾーンおよび周辺ゾーン間の位相差を変化させることで収差を低減する。
2005508559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層光ディスクへの書き込み／多層光ディスクからの読み取りのための光読み取り装置であって、
対物レンズを介して担持体を光で照明するための情報読み取り手段および前記担持体からの情報を読み取るための検出手段；
焦点ずれ検出器；及び
前記光線の経路内に置かれた電気ひずみ装置を有し、該電気ひずみ装置は、前記対物レンズに固定され、さらにレンズ移動装置に取り付けられている光読み取り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光読み取り装置において、
厚さ記録層を備え；前記厚さ記録層ならびに焦点ずれ検出器が球面収差の補正を行うとともに前記情報担体から反射された光を制御するように設けられていることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光読み取り装置において、
前記電気ひずみ装置は、圧電セラミック素子とされ、該圧電セラミック素子は、該圧電セラミック光学素子に電圧が印加されると、中心ゾーンおよび周辺ゾーンの間に位相差を生じるように設けられていることを特徴とする光読み取り装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光記録装置において、
前記電気ひずみ装置は、前記電気ひずみ装置の前記中心ゾーンおよび周辺ゾーン内に配置された電極を備えていることを特徴とする光記録装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光記録装置において、
前記レンズ移動装置は、フォーカス・エラーを低減するための２座標駆動装置とされていることを特徴とする光記録装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光記録装置において、
前記担持体は、ディスク、テープ、又はカードの形態とされていることを特徴とする光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光線を用いた多層ディスクへの書き込み／多層ディスクからの読み取りのための光読み取り装置一般に係り、情報層の基板の厚さが変わることによって生じる、位相シフトした光線の波面を制御しかつ補正するための装置が設けられている光読み取り装置に関する。
【０００２】
基板の厚さは、読み取り中に一つの情報層から他の情報層に移行する際、ディスク製造時における基板の技術的な寸法誤差のために変化する。
【背景技術】
【０００３】
光ディスクならびに光磁気ディスク、磁気ディスク、及び磁気テープといった光磁気担持体／媒体ならびに光位相担持体（キャリア）／媒体（phase optical carrier）は、ディジタル情報に最もよく用いられる担持体／媒体である。こういった担持体／媒体は、レーザ光源からの光線による書き込み／読み取りのための情報担体／媒体として用いられてきた。近年、情報の書き込み／読み取りのために蛍光層を使う担持体が関連技術において示唆された。断面形状が予め設けられた担持体の表面に塗布された薄膜が、強い蛍光作用を持つ記録層を形成する。
【０００４】
このような光学的担持体は、光学的に透明であるといった特別の光学的性質を有しており、さらに、レーザで書き込む波長と、読み取る蛍光光線の波長にはかなりの差がある。蛍光多層ディスクは、レーザ光線に対しては殆ど透明で、１０層、さらにはそれを上回る数の層を使ってディスクを製造することが可能となる。
【０００５】
ディスクの情報容量は、実質的に同じ寸法のディスクを用いれば、書き込み層の数に比例して増加する。読み取りレンズは、情報層の透明ベース（基層）の厚さが有限である場合の設計とされており、これが、従来の光学系を用いた斯かるディスクの読み取りを困難なものにしている。厚さ変化の限度は、波長に比例し、かつレンズ開口数の４次の逆数に比例する。例えば、波長６５０ｎｍでＮＡ＝０．５の場合、限度は±５０μｍとなる。
【０００６】
同時に、層間ギャップ（inter-layer gap）に対して許される限度は、３０μｍを超えるものでなければならないが、この値は、多層ディスクの異なる情報層からのクロスノイズ（cross-noise）を必要な水準に保つのに必要なものである。このため、球面収差補正無しでは、高密度記録が可能なのは僅か３層にすぎない。
【０００７】
ディスク上の書き込み／読み取り層の数は、記録層の基板厚さを検出するためのモジュールと、レンズ球面収差に対する位相補正装置を用いれば、１０倍以上に増やすことが可能であると考えられる。この解決手段によって、レンズの開口を著しく増加させることが可能になり、書き込み／読み取り波長が低減し、情報密度が増加し、そして、ディスク上の書き込み／読み取り情報層が１０層になる。
【０００８】
高密度担持体におけるさらなる問題は、開口数が大きいレンズの焦点合わせである。隣接する層からのクロスノイズ（クロストークノイズ）が最小となる効率的な焦点センサを設計する際の問題は、レンズ開口数の２乗の逆数による焦点深さの減少、ならびに焦点センサ信号上での隣接層間のクロス相互作用（cross-interaction）に由来する。振幅法ではなく、例えば同期検出等の位相法（phase method）を用いた信号生成のアルゴリズムを実行する焦点センサは、幾つかの或る長所を有している。
【０００９】
斯かるセンサは、圧電セラミック光学素子を用いて構成できると考えられる。圧電セラミック光学素子は、光照射に対して、担時体上での光線の焦点ずれを生じさせるような、中心レンズゾーンおよび周辺レンズソーン間での周期的な位相差を生成する。
【００１０】
従って、単体の圧電セラミック素子によって、光学的担持体上における高密度な多層記録が可能になり、さらに、上側および下側の情報層からの振幅クロスノイズに敏感にならないような効率的な焦点ずれセンサを設けることができるようになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明により、レンズにより光学的担持体に向けられた光源からの光線を用いるとともに、反射光ないし蛍光を受け取る、多層光ディスクの書き込み／読み取り用の光情報読み取り装置が提供される。この光読み取り装置は、反射される蛍光を受け取るための装置と、計算値と比較して必要な球面収差の補償ないし補正の値を決定する、ディスク書き込み／読み取り層の検出器とを備えている。書き込み層検出器は担持体の情報層から得られる反射光／蛍光信号を制御する。
【００１２】
また、上記光読み取り装置は、光源から担持体に向けられる光線内に配置された圧電セラミック光学素子も備えている。この圧電素子は、該圧電素子に印加される電圧の符号と値に応じて中心ゾーンおよび周辺ゾーンの間に位相差がある。光読み取り装置は、光収差の値と符号を高精度で特定することができる。圧電セラミック素子は、任意の書き込み層、及び記録トラック上の半径方向における任意のスポット位置で、許される程度まで球面収差を低減する。このようにして、記録層厚さの変動によってもたらされる球面収差の実際値および平均値が低減されることになる。
【００１３】
圧電セラミックデバイスは、記録層厚さが時々刻々変化するのに伴う自身の中心ゾーンおよび周辺ゾーン間における位相差の変化を利用して収差を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
簡潔に言えば、本発明は、レンズによって光学的担持体に指向された光源からの光線を用いるとともに、この光学的担持体からの反射光／蛍光を受光する、多層光ディスク書き込み／読み取り用の光情報読み取り装置に関する。
【００１５】
本発明は、読み取りと、球面収差の補正と、焦点合わせとに用いられ、多層光高密度ディスクを読み取る際の大開口数による高精度レンズ焦点合わせと最小限球面収差を維持する光読み取り装置を備えている。
【００１６】
好ましくは、上記光読み取り装置は、対物レンズにより照射光線で光ディスクを照明しかつ情報、記録層厚さならびに焦点ずれを読み取るために該光ディスクから反射された光を検出する情報読み取り手段、そして、光源から進んでくる光線の経路中に配置されるとともにレンズ移動装置の可動部上のレンズに固定されて電圧の印加時に中心部分と周辺部分との間に位相差を生成させるための電気ひずみ装置を備えている。
【００１７】
また、本発明は、計算による所定レンズの評価と比較すると情報層の厚さにバラツキがあるために引き起こされるレンズ球面収差を制御するための装置も備えている。有効な電気ひずみ素子ないし圧電光素子、ＰＬＺＴ媒体は、米国特許第５５１３１５３号明細書に記載されており、該明細書では、これらはチタンもしくは酸化錫を有していて、区切られた中心部分と周辺部分とに分けられている。第´１５３特許におけるこの電気ひずみ装置は、本明細書に包括的に組み込まれているものとする。斯かる媒体には透明な電極が取り入れられている。電極の中心部分と周辺部分とに異なる電圧を与えることによって、レンズ焦点を移動させる光線位相差を得ることができるか、あるいは光線をレンズ焦点に集束させることができる。
【００１８】
電気ひずみ装置に対する位相差形成ないし高周波「走査」を、球面収差と集束を検出するためにさらに用いてもよい。
【００１９】
同期焦点検出センサ形成に用いられる基準焦点ずれ信号は、高周波数で光線の位相ずれが法則Δφ＝ａ０ｒ２（１）に従うことを示唆していた。これは、レンズ焦点を微調整するのに電気ひずみ素子が用いられる米国特許第５５１３１５８号明細書のものとは異なっている。高周波数で光線は、法則Δφｃｆ＝α１ｒ４＋α２ｒ６＋α３ｒ８（２）により位相ずれを起し、ビームの収差を無くすように制御するための基準信号は、球面収差偏差による同期検出センサ形成のために導入される。フォーカス・エラーを低減する２座標駆動装置が、焦点方向におけるレンズ装置制御部として用いられる。
【００２０】
数式（１）ないし（２）によるビームの位相ずれに用いられる電気ひずみ装置は、球面収差制御装置として動作可能とされている。位相勾配が必要な値に達するように電極系が設けられている必要がある。
【００２１】
球面収差補正時の位相ずれは０〜１００Ｈｚでは２〜３λに達することになる。というのも、電気ひずみ素子は、１０ｋＨｚより大きな周波数において基準集束信号による位相差が０．１λより小さい場合に動作する機構だからである。
【００２２】
焦点ずれ位相差（焦点をずらす位相差）のサポートには、一つの中心電極と一つの周辺電極で十分である。焦点ずれ位相差には必要ではないが、球面収差位相差には、位相差の関数の湾曲を最大（最小）に維持するために少なくとも２つの周辺電極が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電極が符号１，２及び３で表され、半径Ｒｏ≫ｈｏとなっている球面収差補正用の電気ひずみ装置を示す図である。
【図２】電極が符号１，２及び３で表され、半径Ｒｏ〜ｈｏとなっている焦点走査用の電気ひずみ装置を示す図である。
【図３】電極が符号１，２，３及び４で表された一体型の電気ひずみ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，２，３・・・電極
【国際公開パンフレット】
2005508559.tif 000003
2005508559.tif 000004
2005508559.tif 000005
2005508559.tif 000006
2005508559.tif 000007
2005508559.tif 000008
2005508559.tif 000009
2005508559.tif 000010