(57)【要約】  本開示の光記録再生装置は、光テープへ記録マークを形成するための光、又は、記録マークの状態を読み取るための光を発散する光源と、光源から発散された光の方向を変更するトラッキングミラーと、トラッキングミラーを経由した光を平行光にするコリメータと、コリメータからの平行光を光テープに集光する対物レンズと、対物レンズの光テープのフォーカス方向の位置と光テープのトラッキング方向の位置を調整するレンズアクチュエータと、対物レンズから光テープへ照射した光の反射光を複数の光束に分離する偏光ホログラム板と、複数の光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器と、レンズアクチュエータとトラッキングミラーとを制御する制御回路部とを備える。トラッキングミラーは、光源に近接して配置され、トラッキング方向に可動である。
2015145503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光テープへ記録マークを形成するための光、又は、前記記録マークの状態を読み取るための光を発散する光源と、
前記光源から発散された光の方向を変更するトラッキングミラーと、
前記トラッキングミラーを経由した光を平行光にするコリメータと、
前記コリメータからの平行光を前記光テープに集光する対物レンズと、
前記対物レンズの前記光テープのフォーカス方向の位置と前記光テープのトラッキング方向の位置を調整するレンズアクチュエータと、
前記対物レンズから前記光テープへ照射した光の反射光を複数の光束に分離する偏光ホログラム板と、
前記複数の光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器と、
前記レンズアクチュエータと前記トラッキングミラーとを制御する制御回路部と、を備え、
前記トラッキングミラーは、前記光源に近接して配置され、前記トラッキング方向に可動である、
光記録再生装置。
【請求項２】
前記対物レンズの開口数は、０．８以上０．９以下であり、
前記トラッキングミラーは、前記トラッキング方向に±０．３度以内で可動である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項３】
前記トラッキングミラーは、前記光源からの距離が６．５ｍｍ以内である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項４】
前記トラッキングミラーは、シリコンの結晶からなるＭＥＭＳミラーであり、トラッキングミラー寸法は１．３ｍｍ以上２．４ｍｍ以下で、厚みが１０ｕｍ以上５０ｕｍ以下である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項５】
透過する光を円偏光にする１／４波長板をさらに備え、
前記対物レンズと、前記偏光ホログラム板と、前記１／４波長板とは、前記レンズアクチュエータにより一体駆動され、前記トラッキング方向の位置の調整をＥＣＦＦ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法により行う、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項６】
前記トラッキングミラーは、さらに前記光テープのトラック方向にも可動である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項７】
演算器をさらに備え、
前記演算器は、前記光検出器の前記受光素子に形成されるスポットの位置であるスポット位置信号を生成し、
前記制御回路部は、前記スポット位置信号を用いて前記スポットの位置を補正するように前記トラッキングミラーを制御する、
請求項６に記載の光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光テープ等の光記録媒体に情報を記録あるいは情報を再生する光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保存用ストレージ用途に適した記録再生装置として、光による高密度記録技術を生かした光テープ媒体に複数の光ピックアップで同時に記録再生する光テープ装置が提案されている。例えば特許文献１は、そのような光テープ装置の一例を開示している。【０００３】
また、光記録再生装置において、記録および再生動作中のフォーカス制御およびトラッキング制御を適切に行う必要がある。特に、光テープを用いる光テープ装置のトラッキング制御は、フォーカス制御に比べ、より精度を高くする必要がある。光テープ装置は、光テープの走行でテープ幅方向の振動であるＬＴＭ（Ｌａｔｅｒａｌ  Ｔａｐｅ  Ｍｏｔｉｏｎ）が数ｋＨｚまで存在するため、光ディスクとは異なる、光テープに適したトラッキング制御が必要である。【０００４】
また、保存用ストレージ用途での光記録再生装置は、大量のデータを取り扱うデータセンターなどの用途が期待されており、長時間での連続動作や数年間にわたり安定して記録や再生の信号品質を維持することが望まれている。例えば特許文献２は、経年変化や環境変化などが生じた場合にも適切に光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行える光源ユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０１７４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９２３９号公報
【発明の概要】
【０００６】
光の照射によりデータを記録する光記録再生装置において、光の照射を受ける光テープ上の記録位置が、高い周波数で振動する場合、光の照射等を制御する光学系の一つである対物レンズ等を駆動するアクチュエータの推力が不足すると、光の照射を光テープの振動に追随させることができず、光テープ上に安定して光を照射することができない。
【０００７】
また、光テープの高周波の振動に対して、光学系にトラッキングミラーを採用し、トラッキングミラーをアクチュエータで駆動させた場合、光テープ上に結像したスポットの劣化や、トラッキング誤差信号のオフセットが大きくなりトラッキング制御が不安定になる問題が発生する場合がある。
【０００８】
また、長期間の連続した稼働、又は光テープの経時変化などにより記録や再生の信号品質が劣化する場合がある。
【０００９】
本開示は、光テープのような光記憶媒体への記録再生をより高品質に行う光記録再生装置を提供することである。
【００１０】
本開示における光記録再生装置は、光テープへ記録マークを形成するための光、又は、記録マークの状態を読み取るための光を発散する光源と、光源から発散された光の方向を変更するトラッキングミラーと、トラッキングミラーを経由した光を平行光にするコリメータと、コリメータからの平行光を光テープに集光する対物レンズと、対物レンズの光テープのフォーカス方向の位置と光テープのトラッキング方向の位置を調整するレンズアクチュエータと、対物レンズから光テープへ照射した光の反射光を複数の光束に分離する偏光ホログラム板と、複数の光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器と、レンズアクチュエータとトラッキングミラーとを制御する制御回路部とを備える。トラッキングミラーは、光源に近接して配置され、トラッキング方向に可動である。
【００１１】
本開示における光記録再生装置は、光テープのような光記憶媒体への記録等をより高品質に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１における光記録再生装置のピックアップと情報を記録する光テープの関係を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における光テープの一部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態１における光記録再生装置を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるピックアップを構成するピックアップユニットの光学構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における光検出器と演算器のブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態１におけるレンズアクチュエータと光テープを動作させる周波数に対する変位を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１におけるトラッキングミラーの動作と対物レンズへ入射する光の動作を説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態１における対物レンズを１枚の非球面レンズで設計した場合の波面収差特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１におけるトラッキングミラーの変形を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１におけるトラッキングミラーが共通光学系内に配置されたピックアップユニットの光学構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１における光源からの距離とトラッキングミラー寸法の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１におけるトラッキングミラー寸法と撓み量の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１におけるＣＦＦ法を説明する図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１におけるＥＰＰ法を説明する図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１におけるＥＣＦＦ法を説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態１における対物レンズに入射する光束のずれを説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態１における反射光のずれを説明する図である。
【図１７】図１７は、実施の形態１における偏光された光の傾きに対する光束の中心のずれと反射光のパターンずれによるＴＥオフセットの合計をＣＦＦ法とＥＣＦＦ法に対して示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１におけるＴＥオフセットの定義を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２におけるピックアップユニットの構成を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２の光検出器と演算器のブロック図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、実施の形態２におけるフォーカス誤差信号のフォーカスＳ次カーブを示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施の形態２におけるフォーカス誤差信号のオフセットが発生した場合のフォーカスＳ次カーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１４】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１５】
（実施の形態１）
［１．光テープの構成］
本実施の形態では、光記録媒体として光テープを用いる。図１は、本実施の形態の光記録再生装置のピックアップ１００と情報を記録する光テープ２００の関係を示す図である。
【００１６】
本実施の形態における光記録再生装置は、ピックアップ１００を具備している。光記録再生装置は、光テープ２００にデータを記録し、光テープ２００からデータを再生する。
【００１７】
図１において、ピックアップ１００は、１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２を有する。１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００のテープ走行方向であるトラック方向と実質的に垂直な方向に配列される。ピックアップ１００が複数のピックアップユニットを備えるのは、光テープ２００へのデータ転送レートを高めるためである。ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００のそれぞれの対応する記録領域に光を照射することで、データを記録、又はデータの読み出しを行う。
【００１８】
なお、本実施の形態ではピックアップユニットが１２個の場合を一例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００１９】
また、光テープ２００は、順方向、逆方向のいずれの方向にも走行できるように構成されている。このため、光テープ２００の末端まで記録または再生が完了した後、走行方向を逆転させることにより、先頭まで巻き戻すことなく記録または再生を継続することができる。
【００２０】
光テープ２００は、テープ状のフィルムに予めナノプリント技術によって１μｍ未満のサブミクロンのピッチでトラック２０１が転写されており、その上に記録層や保護層が積層されている。トラック２０１はテープの走行方向とほぼ平行に形成される。図１では、見易さを考慮し、トラック２０１についてはその一部のみが描かれているが、実際には光テープ２００の記録領域全体にわたってトラック２０１が形成されている。光テープ２００の記録領域の幅Ｗは、例えば１インチから数１／２インチ等に設定される。また、光テープ２００の厚さは数μｍから数十μｍ程度に設定され、トラックを構成する溝の深さはサブμｍ以下に設定される。
【００２１】
１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００の記録領域をトラック方向と垂直な方向に１２分割した１２個の記録ゾーンの各々に対応して１台ずつ固定されて配置されている。このため、各記録ゾーン内のトラックへのアクセスは、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２にそれぞれ含まれる対物レンズ４０１の移動によって実行される。対物レンズ４０１は、トラック方向と垂直な方向であるトラッキング方向にシフトできるように、レンズアクチュエータ４０２によって駆動される。
【００２２】
記録領域の幅Ｗを、例えば４．８ｍｍとすると、各記録ゾーンの幅Ｔは、４．８ｍｍ／１２＝０．４ｍｍである。この場合、対物レンズ４０１は対応する記録ゾーンの中心を初期位置として、±０．２ｍｍの範囲内でシフト可能に構成されていればよいとも考えられる。しかし、本実施の形態では、光テープ２００の製造時の誤差やテープ走行時に発生する蛇行の影響等を考慮し、対物レンズ４０１は、最大で±０．３〜０．６ｍｍの長い距離をシフトできるように構成されている。以下の説明では、対物レンズ４０１をトラッキング方向にシフトさせることを「レンズシフト」とよぶ。
【００２３】
図２は、光テープ２００の一部を拡大して模式的に示す斜視図である。光テープ２００は、例えばベースフィルム２００ａ、ベースフィルム２００ａの裏面に張り付けられたバックコート層２００ｂ、およびベースフィルム２００ａに支持されたインプリント層２００ｃを含む。インプリント層２００ｃの上面には、ランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅが形成されている。インプリント層２００ｃの上面を覆うように、図示しない反射膜および記録材料膜が積層されている。また、必要に応じて保護層が積層される。光テープ２００は、長尺方向Ｌに沿って延びており、例えば数百ｍの長さを有している。
【００２４】
図２のスケールは、現実の光テープ２００のサイズを忠実に反映していない。実際の光テープ２００には、数百本またはそれ以上の本数のランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅが形成される。データはランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅの一方または両方に記録される。データが記録されるランド２００ｄまたはグルーブ２００ｅを「トラック」と称する。トラックのピッチは、例えば０．２〜０．４μｍの範囲に設定される。以下の説明では、グルーブ２００ｅにデータが記録されるものとする。このため、トラックのことを「トラック溝」と表現する場合がある。
【００２５】
ピックアップ１００により光テープ２００には、光ビームの照射によって記録材料膜に光学的な記録マークが形成される。光テープ２００上の照射領域と他の領域である非照射領域との間で、反射率や屈折率などの光学特性が変化する。このようにして光学特性が変化した領域である記録マークが形成される。
【００２６】
光テープ２００にデータを記録する場合、記録すべきデータに応じて光パワーを変調した略矩形波の光ビームを光テープ２００に照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みが行われる。光テープ２００に記録されているデータの再生は、データ記録時よりも弱い一定強度の光ビームを光テープ２００に照射し、光テープ２００によって変調された反射光を検出することによって行われる。
【００２７】
光テープ２００に対してデータの記録または再生を行うとき、光ビームが目標トラック上で常に所定の収束状態となる必要がある。このためには、フォーカス制御およびトラッキング制御が必要となる。フォーカス制御およびトラッキング制御を行うためには、光テープ２００から反射される光に基づいて、フォーカスずれやトラックずれを検知し、そのずれを縮小させるように光ビームスポットの位置を調整する。フォーカスずれおよびトラックずれの大きさは、それぞれ、光テープ２００からの反射光に基づいて生成されるフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号によって示される。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、ピックアップ１００が備える演算器から出力される。
【００２８】
［２．光記録再生装置の構成］
次に、光記録再生装置の構成を説明する。図３は、本実施の形態における光記録再生装置３００を示すブロック図である。光記録再生装置３００は、複数のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の集合であるピックアップ１００および光テープ２００を走行させるためのモータ５１０ａ、５１０ｂと、それらに電気的に接続されたフロントエンド信号処理部５２０と、エンコーダ／デコーダ５３０と、制御回路部５５０と、モータ駆動回路部５６０と、システムコントローラ５４０を含んでいる。
【００２９】
ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力は、フロントエンド信号処理部５２０を介してエンコーダ／デコーダ５３０に送られる。
【００３０】
エンコーダ／デコーダ５３０は、データ読み出し時には、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２によって得られる信号に基づいて光テープ２００に記録されているデータを復号する。エンコーダ／デコーダ５３０は、光変調回路５３１を含んでいる。エンコーダ／デコーダ５３０は、データ書き込み時に、データを符号化し、光変調回路５３１が光テープ２００に書き込むべき信号である光駆動信号を生成する。光変調回路５３１が生成した光駆動信号は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２に入力される。この信号により、所望の記録マークが光テープ２００のトラック上に形成されるようにピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の光源から出射する光ビームの強度が変調される。
【００３１】
フロントエンド信号処理部５２０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力に基づいて再生信号を生成する。またフロントエンド信号処理部５２０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力に基づいてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号も生成する。生成された再生信号は、エンコーダ／デコーダ５３０に送出され、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、制御回路部５５０に送出される。
【００３２】
制御回路部５５０は、モータ駆動回路部５６０を介してモータ５１０ａ、５１０ｂを制御する。制御回路部５５０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２内のレンズアクチュエータ４０２を制御することで対物レンズ４０１の位置を調整する。
【００３３】
エンコーダ／デコーダ５３０および制御回路部５５０などの構成は、システムコントローラ５４０によって制御される。図３に示される構成は、例えば各部を構成する集積回路素子およびメモリなどの電子部品を回路基板上に搭載して実現することができる。
【００３４】
［３．ピックアップユニットの構成］
次に、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の構成について説明する。ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は全て同じ構成であり、代表してピックアップユニットＰＵ１の構成について説明する。図４は、ピックアップ１００を構成するピックアップユニットＰＵ１の光学構成を示す図である。
【００３５】
ピックアップユニットＰＵ１は、光源４０３と、ビームスプリッター４０４と、コリメータ４０５と、対物レンズユニット４０６と、トラッキングミラー４０７と、レンズアクチュエータ４０２と、光検出器４０８と、演算器４０９を備えている。
【００３６】
対物レンズユニット４０６は、対物レンズ４０１と、偏光ホログラム板４１０と、１／４波長板４１１と、対物レンズ４０１、偏光ホログラム板４１０、１／４波長板４１１を保持する対物レンズホルダー４１２と、を備えている。
【００３７】
光源４０３は、半導体レーザ光源であり、光変調回路５３１からの光駆動信号に応答して、強度変調された光ビームを出射する。これにより、記録すべきデータに応じて強度を変調された光ビームが、光源４０３から出射される。
【００３８】
ビームスプリッター４０４は、特定の偏光方向の光のみを反射させ、その他の光を透過させる光学素子である。本実施の形態ではビームスプリッター４０４は、反射面を備え、光源４０３から出射された光ビームを光テープ２００に導く、すなわち、反射するとともに、光テープ２００から反射された光ビームを光検出器４０８に導く、すなわち、透過する。
【００３９】
コリメータ４０５は、ビームスプリッター４０４で反射された光ビームを平行光に変換する。
【００４０】
対物レンズユニット４０６は、レンズアクチュエータ４０２によって光テープ２００の記録面に垂直な方向、すなわち、フォーカス方向および光テープ２００の記録面に平行かつトラック方向に垂直な方向、すなわち、トラッキング方向に移動可能に構成されている。具体的には、レンズアクチュエータ４０２が備える、フォーカス方向に移動可能な、図示しないフォーカスコイル、トラッキング方向に移動可能な、図示しないトラッキングコイル、および図示しないバネまたはワイヤーの弾性部材により、フォーカスコイルおよびトラッキングコイルに印加された電圧に応じて対物レンズユニット４０６が移動する。制御回路部５５０の制御により、レンズアクチュエータ４０２によるトラッキング制御およびフォーカス制御が行われる。
【００４１】
トラッキングミラー４０７は、光源４０３とビームスプリッター４０４の反射面の間の点線で示す入射光学系に配置され、光源４０３に近接して配置される。これにより、光源４０３から発散された光を受けるトラッキングミラー４０７の光束径ｄを小さくすることができるので、トラッキングミラー寸法Ｄも小さくできる。トラッキングミラー４０７は、トラッキング方向に±θ度の動作角をもつ可動ミラーである。
【００４２】
トラッキングミラー４０７は、軽量で剛性が高くて加速度を得やすい単結晶シリコン材で構成されることが望ましい。たとえば、半導体プロセスで製作されたＭＥＭＳ（メムス：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーである。さらに、低消費電力の静電駆動あるいは圧電方式ものを用いることが望ましい。
【００４３】
図４に示すように、光源４０３から発散した光は、トラッキングミラー４０７、ビームスプリッター４０４で反射され、コリメータ４０５で平行光となる。この平行光は直線偏光で偏光ホログラム板４１０に入射して回折せずに直進して透過する。
【００４４】
偏光ホログラム板４１０を透過した光は、１／４波長板４１１で円偏光となり対物レンズ４０１に入射する。対物レンズ４０１は、光テープ２００上のトラックに照射する光を結像して記録および再生動作をする。
【００４５】
光テープ２００に照射された光は、光テープ２００で反射する。この反射光は、対物レンズ４０１、１／４波長板４１１を透過することで往路の偏波面に対して直交、すなわち９０度回転した直線偏波となる。この光が、偏光ホログラム板４１０を透過するとホログラムのパターンに対応して回折し、複数の信号検出用の光束に分離される。
【００４６】
分離された複数の光束は、コリメータ４０５、ビームスプリッター４０４を透過して、光検出器４０８に設けられた後述する複数の光受光素子に入射する。
【００４７】
演算器４０９は、光検出器４０８の複数の光受光素子に入射した光に基づいて、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【００４８】
［４．光検出器と演算器の構成］
次に、光検出器４０８と演算器４０９の構成について説明する。図５は、本実施の形態の光検出器４０８と演算器４０９のブロック図である。光検出器４０８は、光受光素子６０１、６０２、６０３を備えている。これら光受光素子６０１、６０２、６０３により、演算器４０９はトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【００４９】
偏光ホログラム板４１０によって回折された＋１次光は、光受光素子６０３に入射する。光受光素子６０３は、光受光素子６０３を２分割した光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂを有する。光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子６０３ａ、６０３ｂに反射光によるスポット６０４ａ、６０４ｂが形成される。光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂの出力の差動演算で、光受光素子に形成されるスポットの大きさに基づいて検出するスポットサイズ法により、演算器４０９はフォーカス誤差信号を生成する。
【００５０】
偏光ホログラム板４１０によって回折された−１次光は、光受光素子６０１に入射する。光受光素子６０１は、光受光素子６０１を２分割した光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂとを有する。光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂとに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子６０１ａに反射光によるスポット６０５ａが形成され、光受光素子６０１ｂに反射光によるスポット６０５ｂが形成される。光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂの出力の差動演算で、後述するＥＣＦＦ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法により、演算器４０９はトラッキング誤差信号を生成する。
【００５１】
偏光ホログラム板４１０によって回折されずに透過した０次光は、光受光素子６０２に入射する。光受光素子６０２に反射光によるスポット６０６が形成される。光受光素子６０２は、入射した光テープ２００からの反射光に応じて再生信号を生成する。
【００５２】
トラッキングミラー４０７は、±θ度の動作角で可動なため、光検出器４０８上の光受光素子６０１〜６０３上に光テープ２００からの反射光が形成するスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の位置は動く。具体的には、スポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の形成される位置は、光テープ２００のトラッキング方向に変位する。スポット６０５ａ、６０５ｂは、光受光素子６０１の長手平行に移動する。また、スポット６０４ａ、６０４ｂは、光受光素子６０３の長手方向に移動する。
【００５３】
この際、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度は、スポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６がそれぞれ光受光素子６０３ａ、６０３ｂ、６０２、６０１ａ、６０１ｂ、の受光領域からはみ出さように設定する。つまり、光受光素子６０３ａ、６０３ｂ、６０２、６０１ａ、６０１ｂ、の面積は、それぞれスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の可動領域より大きくなるように設定している。これにより、トラッキングミラー４０７の動作でスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の位置が移動した場合でも、再生信号の出力の低下、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号の差動レベルの変動を抑制できる。
【００５４】
トラッキング誤差信号は、演算器４０９よりフロントエンド信号処理部５２０を介して制御回路部５５０に送られる。制御回路部５５０は、演算器４０９で生成したトラッキング誤差信号から所定の高域成分を抽出する。制御回路部５５０は、このトラッキング誤差信号の高域成分に従って、トラッキングミラー４０７の制御を決定し、トラッキングミラー４０７を駆動する。
【００５５】
制御回路部５５０は、演算器４０９で生成したトラッキング誤差信号から所定の低域成分を抽出する。制御回路部５５０は、このトラッキング誤算信号の低域成分に従って、レンズアクチュエータ４０２の制御を決定し、レンズアクチュエータ４０２を駆動する。
【００５６】
また、制御回路部５５０は、トラッキング誤差信号から抽出する高域成分と低域成分の境界周波数を、レンズアクチュエータ４０２とトラッキングミラー４０７の推力性能、共振周波数、ＬＴＭ発生状況等、によって決定する。光テープ２００に対しては、高域成分と低域成分との分離の境界を０．７ｋＨｚ〜２ｋＨｚの範囲に設けることが、望ましい。
【００５７】
図６は、レンズアクチュエータ４０２と光テープ２００を動作させる周波数に対する変位を示す図である。横軸を動作させる周波数、縦軸を変位とする。光テープ２００は周波数が２ｋＨｚ以上の場合の変位のみを示している。レンズアクチュエータ４０２は、動作する周波数が２ｋＨｚよりも高域になると変位が１ｕｍ以下となり、レンズアクチュエータ４０２の推力が不足する可能性がある。さらに、動作させる周波数が２ｋＨｚ以上の高域において、光テープ２００の変位は１ｕｍであり、変動しないので、トラッキングミラー４０７の推力で動作可能である。
【００５８】
本実施の形態で説明したトラッキングミラー４０７は、光源４０３側に近い光路上に配置されている。言い換えれば、トラッキングミラー４０７は、図４に示すビームスプリッター４０４の反射面から光テープ２００の間の一点鎖線で示す共通光学系に配置せず、入射光学系に配置されている。ここで、共通光学系と呼ぶのは、光テープ２００へ照射する光の光路と、光テープ２００で反射して戻ってくる光の光路が共に存在するからである。
【００５９】
トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置すると、光源４０３からの光学的な距離が遠くなる。共通光学系での光束は入射光学系の光束よりも大きくなるため、トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置すると、トラッキングミラー４０７のトラッキングミラー寸法Ｄが、トラッキングミラー４０７を入射光学系に配置した場合と比較して大きくなる。
【００６０】
トラッキングミラー４０７が大きくなると、トラッキングミラー４０７の重量が大きくなる。それにより、トラッキングミラー４０７の駆動力も大きくなる。本実施の形態で説明した構成であれば、トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置するより場合よりもサイズを小さくすることができるため、好適である。
【００６１】
[５．トラッキングミラーの動作範囲]
次にトラッキングミラー４０７の動作角±θ度の条件について説明する。図７は、トラッキングミラー４０７の動作と対物レンズ４０１へ入射する光の動作を説明する図である。図７は、図６で説明したＰＵ１のうち、動作の説明に必要な構成のみを取り出した図である。トラッキングミラー４０７は動作角±θ度で動作する場合、対物レンズ４０１に入射する光は±２θ度斜めに入射する。図７において、トラッキングミラー４０７が動作角＋θ度で動作する場合は、点線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは＋２θ度斜めに入射する。また、トラッキングミラー４０７が動作角０度で動作する場合は、実線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは０度で入射する。さらに、トラッキングミラー４０７が動作角−θ度で動作する場合は、一点鎖線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは−２θ度斜めに入射する。そのため、対物レンズ４０１に発生する波面収差が大きくなり、結像するスポットが劣化する可能性がある。
【００６２】
そこで、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度で斜めに入射しても、発生する波面収差が大きくならず、スポットが劣化しにくい条件を見出した。
【００６３】
ピックアップユニットＰＵ１の仕様としては、対物レンズ４０１の開口数ＮＡ＝０．８０〜０．９、対物レンズ４０１焦点距離ｆｏ＝１．０〜１．６ｍｍ、コリメータ４０５の焦点距離ｆｃ＝１２〜１８ｍｍである。光源４０３は、高密度記録用の青色レーザである。また、光テープ２００のトラックピッチＴｐ＝０．３２ｕｍである。
【００６４】
図８は、対物レンズ４０１を１枚の非球面レンズで設計した場合の波面収差特性を示す図である。ピックアップユニットＰＵ１は、対物レンズ４０１の開口数ＮＡ＝０．８５、対物レンズ４０１の焦点距離ｆｏ＝１．２ｍｍ、コリメータ４０５の焦点距離ｆｃ＝１５ｍｍのものを用いた。
【００６５】
図８において、横軸に対物レンズ４０１の傾き、縦軸を波面収差とし、対物レンズ４０１に＋２θ度の傾きで入射した際の、＋２θ度が０度から１度まで０．１度刻みで傾けた時の波面収差をプロットした。波面収差は、３次非点収差（ＡＳ３）、３次コマ収差（ＣＭ３）、３次球面収差（ＳＡ３）、５次非点収差（ＡＳ５）、５次球面収差（ＳＡ５）、高次収差（Ｈｉｇｈ）、総合収差（Ｔｏｔａｌ）である。これらの波面収差は、設計時の波面収差であり、実際はさらに製作誤差等の公差が加わる。製作誤差は、レンズの厚みばらつき、レンズの表面形状の誤差や偏心誤差などを含む。対物レンズ４０１の波面収差は、製作誤差を含んで、総合収差３５ｍλ以下に抑制しなければならない。そのため、設計時の波面収差としては２０〜２５ｍλ以下がよい。
【００６６】
設計時の波面収差は、対物レンズ４０１の開口数ＮＡと焦点距離ｆｏによりほぼ決まる。図８において、対物レンズ４０１の傾き＋２θ度が０．６度までは総合収差は大きくなく、１５ｍλ程度である。即ち、対物レンズ４０１に斜め入射角＋２θ度を０．６度以内にすれば、対物レンズ４０１に発生する波面収差が大きくならない。したがって、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度を±０．３度以下にして動作させれば、光テープ２００上に結像するスポットは安定し、記録や再生に安定した品質の信号が得られる、ということである。
【００６７】
従って、対物レンズ４０１の開口数が０．８以上０．９以下、対物レンズの焦点距離を１．０以上１．６ｍｍ以下のピックアップユニットＰＵ１について、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度を±０．３度以下にして動作させれば、光テープ２００上に結像するスポットは安定し、記録や再生に安定した品質の信号が得られる。
【００６８】
[６．トラッキングミラー寸法]
次にトラッキングミラー寸法Ｄの条件について説明する。図９は、トラッキングミラー４０７の変形を説明する図である。トラッキングミラー４０７を高い加速度で動作させると、図９に示すようにトラッキングミラー４０７が変形して撓む。トラッキングミラー４０７の撓み量をδとすると、撓み量δに応じて波面収差が発生する。変形したトラッキングミラー４０７で反射した光は、その撓み量δが大きくなると波面収差も大きくなり、結像するスポットが劣化する可能性がある。
【００６９】
そこで、トラッキングミラー４０７の厚みｔｍやトラッキングミラー寸法Ｄに対するトラッキングミラー４０７の撓み量δの関係をシミュレーションして、撓み量δの少ないトラッキングミラー４０７とピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２への適用条件を見出した。
【００７０】
図１０は、トラッキングミラーが共通光学系内に配置されたピックアップユニットＰＵ２０の光学構成を示す図である。ピックアップユニットＰＵ２０は、光源１００３と、ビームスプリッター１００４と、コリメータ１００５と、対物レンズユニット１００６と、トラッキングミラー１００７と、レンズアクチュエータ１００２と、光検出器１００８と、演算器１００９を備えている。
【００７１】
対物レンズユニット１００６は、対物レンズ１００１と、偏光ホログラム板１０１０と、１／４波長板１０１１と、対物レンズ１００１、偏光ホログラム板１０１０、１／４波長板１０１１を保持する対物レンズホルダー１０１２と、を備えている。図４で説明したピックアップユニットＰＵ１と異なる点は、トラッキングミラー１００７が共通光学系内のコリメータ１００５と対物レンズユニット１００６の間に配置されている点で、各構成の機能は、図４で説明したピックアップユニットＰＵ１と同じである。
【００７２】
図１０に示すように、トラッキングミラー１００７を共通光学系内に配置した場合、光源１００３から距離が離れているためトラッキングミラー１００７上では光束径ｄ２が大きくなる。ピックアップユニットＰＵ２０の仕様は、対物レンズ１００１の開口数ＮＡ＝０．８５〜０．９、対物レンズ１００１の焦点距離ｆｏ＝１．０〜１．６ｍｍ、コリメータ１００５の焦点距離ｆｃ＝１２〜１８ｍｍである。光源１００３は、高密度記録用の青色レーザである。また、トラッキングミラー１００７の光源１００３からの距離Ｌ２は１５ｍｍとした。
【００７３】
ピックアップユニットＰＵ２０は、対物レンズ１００１の開口数ＮＡ＝０．８５、対物レンズ１００１の焦点距離ｆｏ＝１．２ｍｍ、コリメータ１００５の焦点距離ｆｃ＝１５ｍｍを用いた。
【００７４】
図１０に示すように、コリメータ１００５で平行光にした光を反射する位置にトラッキングミラー１００７を配置した場合のトラッキングミラー寸法Ｄ２は、光束径ｄ２の位置変動と各光学部品配置誤差などで決まる。光束系は２ＮＡｆｏであるので、光束径ｄ２＝２．０４ｍｍとなる。トラッック追随のための対物レンズ１００１のレンズシフト量を±０．５ｍｍとすると、合わせて１ｍｍとなる。トラッキングミラー１００７の位置決め誤差や光源１００３の光軸誤差などを±０．１５ｍｍとすると、合わせて０．３ｍｍとなる。これらを合計すると３．３４ｍｍとなる。トラッキングミラー１００７は光源１００３に対して４５度傾けて配置するのでトラッキングミラー寸法Ｄ２は、√２倍必要である。従って、トラッキングミラー寸法Ｄ２＝４．８ｍｍとなる。
【００７５】
次に、図４で説明したピックアップユニットＰＵ１のトラッキングミラー４０７は、入射光学系内の光源４０３近傍に配置している。トラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝２ｍｍとした場合のトラッキングミラー４０７の寸法Ｄ＝１ｍｍとなる。光束径ｄは、図１０のピックアップユニット２０で説明した光束径ｄ２のＬ／ｆｃ倍となるため、光束径ｄ＝０．２７ｍｍとなる。トラッック追随のための対物レンズ４０１のレンズシフト量は、±０．５ｍｍのＬ／ｆｃ倍となるので、±０．０６５ｍｍで、合わせて０．１３ｍｍとなる。トラッキングミラー４０７の位置決め誤差や光源４０３の光軸誤差などを±０．１５とすると、合わせて０．３ｍｍとなる。これらを合計すると、０．７ｍｍとなる。トラッキングミラー４０７は光源４０３に対してを４５度傾けて配置するのでトラッキングミラー寸法Ｄは、√２倍必要であるので、トラッキングミラー寸法Ｄ＝１ｍｍとなる。
【００７６】
以上から、光源からの距離とトラッキングミラー寸法の関係を図１１に示す。図１１において、横軸が光源からの距離、縦軸がトラッキングミラー寸法を示す。
【００７７】
次に撓み量δについて説明する。トラッキングミラー４０７の回動中は、トラッキングミラー４０７に加速度が加わる。その加速度の大きさに応じて、トラッキングミラー４０７は変形する。その変形による撓み量δの最大値δｍａｘは、
【００７８】
【数１】
2015145503.tif 000003
【００７９】
で示すことができる。
【００８０】
ここで、ρは密度、ｆは回動周波数、Ｄはトラッキングミラー寸法、Ｅはヤング率、ｔｍはトラッキングミラーの厚みであり、θはトラッキングミラーの回動角である。
【００８１】
ここで、回動周波数ｆ＝５ｋＨｚ、回動角θ＝０．０２５度＝０．４４ｍｒａｄ、トラッキングミラー４０７をシリコン材で構成した場合はシリコン材のヤング率Ｅ＝１６９ＧＰａ、シリコン材の密度ρ＝２．３３ｇ／ｃｍ３とする。この場合において、トラッキングミラー４０７の厚みｔｍ＝１０、３０、５０ｕｍにおけるトラッキングミラー寸法Ｄと撓み量δとの関係を図１２に示す。図１２において、横軸はトラッキングミラー寸法Ｄ、縦軸は、撓み量δを示している。
【００８２】
撓み量δは、（数１）よりトラッキングミラー寸法Ｄの５乗に比例するので、トラッキングミラー寸法Ｄ＝１ｍｍとＤ＝４．８ｍｍの場合では４．８の５乗の約２５００倍撓み量が異なる。トラッキングミラー寸法Ｄを小さくすること、はトラッキングミラー４０７の撓み量を抑制する上で重要である。
【００８３】
トラッキングミラー４０７の撓み量の許容値は、トラッキングミラー４０７が反射で用いられること等を考慮して厳しくすると、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）波面収差で１０ｍλ、すなわち、Ｐ−Ｖ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙ）波面収差はＲＭＳ波面収差の３倍でδ＝３０ｍλとなる。光源波長λ＝４０５ｎｍとするとδ＝１２ｎｍ以下にする必要がある。図１２において、ｔｍ＝１０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝１．３ｍｍ以下に、ｔｍ＝３０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝２．０ｍｍ以下に、ｔｍ＝５０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝２．４ｍｍ以下である。
【００８４】
通常、ＭＥＭＳミラーは製作の容易さから厚みは１０〜３０ｕｍ程度が多く用いられる。ＭＥＭＳミラーを厚くする場合は、例えば、静電型ＭＥＭＳミラーの場合、櫛歯パターン幅で５ｕｍ程度まで細くする。製作の難易度からアスペクト比は１０以下にすることが望ましいので、ＭＥＭＳミラーの厚みは最大厚みで５０ｕｍ程度となる。
【００８５】
撓み量δ＝１２ｎｍ以下にするための必要なトラッキングミラー寸法Ｄから、トラッキングミラーの光源からの距離Ｌは、図１１からｔｍ＝１０ｕｍの場合、Ｄ＝１．３ｍｍ以下にするには、Ｌ＝３ｍｍ以下に、ｔｍ＝３０ｕｍの場合、Ｄ＝２．０ｍｍ以下にするには、Ｌ＝５ｍｍ以下に、ｔｍ＝５０ｕｍの場合、Ｄ＝２．４ｍｍ以下にするには、Ｌ＝６．５ｍｍ以下となる。
【００８６】
以上により、トラッキングミラー４０７が高加速度で回動して加速度により変形して波面収差の劣化を抑制して実用的な範囲に収める条件は、ミラー厚みｔｍがｔｍ＝１０〜３０ｕｍにおいてはトラッキングミラー寸法Ｄ＝２．０ｍｍ以下に、ミラー厚みｔｍ＝５０ｕｍの場合はトラッキングミラー寸法Ｄ＝２．４ｍｍ以下にする必要がある。また、トラッキングミラー４０７をピックアップユニットに配置する場合の条件は、ミラー厚みｔｍがｔｍ＝１０〜３０ｕｍにおいてはトラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝５ｍｍ以下に、ミラー厚みｔｍ＝５０ｕｍの場合でトラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝６．５ｍｍ以下にする。
【００８７】
以上の条件でトラッキングミラー４０７を構成すれば、ＬＴＭにおける高周波に応答して１０００ｍ／Ｓ2の加速度でもトラッキングミラー４０７の変形は抑制されて、スポットの波面は劣化せずに高い品質の記録再生信号を得ることができる。
【００８８】
[７．トラッキング誤差信号の生成方法]
次に、光検出器４０８と演算器４０９によるトラッキング誤差信号の生成方法について説明する。
【００８９】
トラッキングミラー４０７で偏光された光を対物レンズ４０１に対して±２θ度斜めに入射するため、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１との距離により光束の中心がずれる。また光テープ２００からの反射光も傾いて対物レンズ４０１に取り込まれる際に反射光のパターンもずれが発生する。これらのことから、トラッキング信号にオフセット（以下、ＴＥオフセット）が発生して、トラッキング制御が不安定になる。
【００９０】
そこで、トラッキング誤差信号の生成方式の最適な生成方法を見出した。
【００９１】
図１３は、トラッキング誤差信号の生成方式の一つであるＣＦＦ（Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法を説明する図である。ピックアップの構成のうち、トラッキング誤差信号生成に係る構成のみを取り出している。光テープ２００からの反射光は、１／４波長板４１１を透過することで入射時に対して直交した偏波面に変換され、偏光ホログラム板１３１０で２つの光束に分離される。分離された光束は、光受光素子６０１ｃ、６０１ｄに入射してスポット６０５ｃ、６０５ｄとなり受光される。ＣＦＦ法におけるトラッキング誤差信号ＴＥは、光受光素子６０１ｃの出力をＸ１、光受光素子６０１ｄの出力をＸ２とすると、ＴＥ＝Ｘ１−Ｘ２で生成される。ＣＦＦ法においては、対物レンズ４０１と１／４波長板４１１と偏光ホログラム板１３１０が一体となって動くため、光テープ２００からの反射光は対物レンズ４０１が移動しても反射光の中央で真半分に２分され、かつ光検出器４０８上でも光受光素子６０１ｃ、６０１ｄの各面内から食み出さない構成である。したがって、対物レンズ４０１の移動に対して影響を受け難く、ＴＥオフセットが少ないため対物レンズ４０１の移動量の大きいピックアップに適している。
【００９２】
しかし、トラッキングミラー４０７が動作して光軸の変動がある場合は、その影響は低減することができない場合がある。
【００９３】
次に、図１４は、トラッキング誤算信号の生成方式の一つであるＥＰＰ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ）法を説明する図である。ピックアップの構成のうち、トラッキング誤差信号生成に係る構成のみを取り出している。光テープ２００からの反射光は、１／４波長板４１１を透過して、４分割の光受光素子６０１ｅ、６０１ｆ、６０１ｇ、６０１ｈに入射してスポット６０５ｅとなって受光される。
【００９４】
ＥＰＰ法におけるトラッキング誤差信号ＴＥは、光受光素子６０１ｅの出力をＸ３、光受光素子６０１ｆの出力をＸ４、光受光素子６０１ｇの出力をＸ５、光受光素子６０１ｈの出力をＸ６とすると、ＴＥ＝（Ｘ３＋Ｘ５）−（Ｘ４＋Ｘ６）で生成される。光受光素子６０１ｅ、６０１ｇの極性と光受光素子６０１ｆ、６０１ｈの極性を変えている点が特徴で、光軸変動などのＴＥオフセットを低減できる。しかし、対物レンズ４０１の移動があった場合、光検出器４０８上のスポット６０５ｅは破線で示すように移動して光検出器４０８の出力が変化する。
【００９５】
スポット６０５ｅ中央部の出力Ｘ４とＸ５に、回折光の成分が含まれると、トラッキング信号の振幅が低下して急激にＴＥオフセットが低下する。したがって、光テープ２００のようにスポット６０５ｅの径の１／４相当の５００ｕｍも移動するような場合には、中央の光受光素子６０１ｇの出力Ｘ５に回折光の成分を含んだ出力となりＴＥオフセットが大きくなる欠点がある。
【００９６】
図１５は、トラッキング誤差信号の生成方式であるＥＣＦＦ法を説明する図である。偏光ホログラム板４１０は、図１３の偏光ホログラム板１３１０のパターンを変更している。ＣＦＦ法における偏光ホログラム板１３１０が２分割であるのに対して、ＥＣＦＦ法は偏光ホログラム板４１０が４分割である。図１５の偏光ホログラム板４１０のパターン領域を４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄとする。光受光素子６０１ａの出力をＸ７、光受光素子６０１ｂの出力をＸ８とする。ホログラムの中央分のパターン領域４１０ｂと４１０ｃとは、図１４で示した出力Ｘ４とＸ５に相当する。パターン領域４１０ｂの光束は出力Ｘ８に、パターン領域４１０ｃは出力Ｘ７と入れ替えられている。ＥＣＦＦ法によるトラッキング誤差信号ＴＥは、ＴＥ＝Ｘ７-Ｘ８で生成される。
【００９７】
ＥＣＦＦ法においても、対物レンズ４０１と１／４波長板４１１と偏光ホログラム板４１０が一体となって動く。ＥＣＦＦ法は、ＣＦＦ法の対物レンズの移動に対してＴＥオフセットを低減できる利点と、ＥＰＰ法の光軸変動時でのＴＥオフセットを低減できる両者のメリットを合わせ持つ生成方式である。
【００９８】
ＥＣＦＦ法とＣＦＦ法との光軸変動とＴＥオフセットの関係を、以下のピックアップユニットの仕様で各生成法を用いて計算した。波長λを４０５ｎｍに、光テープ２００のトラックピッチを０．３２ｕｍに、トラッキング信号の変調度として光テープ２００からの反射光を、対物レンズ４０１を通過した全光出力を１００としてトラッキング振幅成分の占める割合を０．２６３に、対物レンズ４０１のＮＡ数を０．８５に、対物レンズ焦点距離を１．２ｍｍに、コリメータ焦点距離を１５ｍｍに、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１の距離Ｌを１９ｍｍとした。図１６Ａは、対物レンズ４０１に入射する光束のずれを説明する図であり、図１６Ｂは、反射光のずれを説明する図である。図７で説明したように、トラッキングミラー４０７で偏光された光が対物レンズ４０１に±２θ度斜めに入射するため、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１との距離をＨとすると、光束の中心が±２θＨファーフィールドパターンずれる。図１６Ａでは、偏光された光が対物レンズ４０１に＋２θ度斜めに入射し、光束の中心が＋２θＨファーフィールドパターンずれている様子を示している。また、±２θ度斜め入射の影響で、光テープ２００からの反射光も±２θ度傾き、対物レンズ４０１に取り込まれる際に反射光のパターンのずれが発生する。図１６Ｂでは、偏光された光が＋２θ度斜め入射に対して、反射光が＋２θ度ずれている様子を示している。図１７は、偏光された光の傾きに対する光束の中心のずれと反射光のパターンずれによるＴＥオフセットの合計をＣＦＦ法とＥＣＦＦ法に対して示す図である。図１８は、ＴＥオフセットの定義を示した図である。図１８は、トラッキングエラー信号の波形を表している。トラッキング方向の信号量に差が無い場合、ＧＮＤ基準に対称なトラッキングエラー信号が得られ、Ａ＝Ｂである。一方、対物レンズ４０１に入射する光の分布に差がある、ホログラムの位置ずれがあるなどの理由で、トラッキング方向の信号量に差が生じた場合、トラッキングエラー信号にＤＣオフセットが生じ、Ａ≠Ｂとなる。ＴＥオフセットは、
【００９９】
【数２】
2015145503.tif 000004
【０１００】
で示される。
【０１０１】
図１７において、ＴＥオフセットは、ＣＦＦ法でもＥＣＦＦ法でも傾き２θに比例して大きくなる。ＴＥオフセットは、２０％を越えるとトラッキング制御は不安定になり始める。ＴＥオフセットは、トラック溝の蛇行、光記録再生装置での振動や対物レンズの位置変動などで発生するので、トラッキングミラー４０７の動作に対するＴＥオフセットの割り当てを６％以下とする。ＣＦＦ法でＴＥオフセットを６％以下にするには傾き２θ＝０．２度以下の制限を受けるが、ＥＣＦＦ法では２θは０．６度以下となり、ＣＦＦ法の３倍になる。ＥＣＦＦ法であれば、トラッキングミラー４０７の動作角θは０．３度となり、トラッキングミラー４０７の動作範囲を拡大することができる。
【０１０２】
これらの値は、対物レンズ４０１の波面収差特性から導いた光軸傾き±２θ＝±０．６度、トラッキングミラー４０７の動作角±θ＝±０．３度と一致した値となる。
【０１０３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、光記録再生装置がトラッキングミラーを搭載しピックアップで高周波のＬＴＭに対応する内容について説明し、光記録再生装置が、トラッキングミラー動作時に発生する問題を解決する条件や構成について述べてきた。実施の形態１においてトラッキングミラーは、トラッキング方向に偏光させる１軸のみの動作であった。実施の形態２におけるトラッキングミラーは、トラッキングミラーの動作をトラッキング方向だけでなく、トラック方向の２軸で動作が可能である。
【０１０４】
光記録再生装置は、データセンターなどの大容量データを連続的に記録により保存する、あるいは一日のデータを毎晩バックアップして、必要な時にいつでもすぐにアクセスして読み出せるなどの用途を目指している。したがって、連続した動作を数年間にわたり保証する必要があり、常に高い信号品質で記録ができ、いつでも記録したデータを安定して読み出せることが期待されている。
【０１０５】
しかし、経時変化や温度特性により信号品質の劣化やフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号にオフセットが発生する問題があった。このオフセットにより制御が不安定になって記録再生動作が中断あるいは、フォーカスやトラッキング制御に誤差が生じ、光テープ上に結像しているスポットの拡大やトラッキングずれにより記録マークや再生信号の品質の低下、例えば信号レベルの低下、ノイズの増加などが発生する。
【０１０６】
図１９は、本実施の形態で説明するピックアップユニットＰＵ３０の構成を示す図である。実施の形態１で説明したピックアップユニットＰＵ１と、本実施の形態のピックアップユニットＰＵ３０で相違する点は、トラッキングミラー１９０７と、光検出器１９０８と、演算器１９０９である。その他の構成についてはピックアップユニットＰＵ１で同じであるため説明を省略する。
【０１０７】
トラッキングミラー１９０７がトラッキング方向に動作する場合、実施の形態１で説明したピックアップユニットＰＵ１と同様である。
【０１０８】
図２０は、本実施の形態の光検出器１９０８と演算器１９０９のブロック図である。光検出器１９０８は、光受光素子２００１、２００２、２００３を備えている。これら光受光素子２００１、２００２、２００３により、演算器１９０９はスポット位置信号、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【０１０９】
偏光ホログラム板４１０によって回折された＋１次光は、光受光素子２００３に入射する。光受光素子２００３は、光受光素子２００３を２分割した光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂを有する。光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子２００３ａ、２００３ｂに反射光によるスポット２００４ａ、２００４ｂが形成される。光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂの出力の差動演算で、光受光素子に形成されるスポットの大きさに基づいて検出するスポットサイズ法により、演算器１９０９はフォーカス誤差信号を生成する。
【０１１０】
偏光ホログラム板４１０によって回折された−１次光は、光受光素子２００１に入射する。光受光素子２００１は、光受光素子２００１を２分割した光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂとを有する。光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂとに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子２００１ａに反射光によるスポット２００５ａが形成され、光受光素子２００１ｂに反射光によるスポット２００５ｂが形成される。光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂの出力の差動演算で、ＥＣＦＦ法により、演算器１９０９はトラッキング誤差信号を生成する。
【０１１１】
偏光ホログラム板４１０によって回折されずに透過した０次光は、光受光素子２００２に入射する。光受光素子２００２は、光受光素子２００２を２分割した光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂとを有する。光受光素子２００２に反射光によるスポット２００６が形成される。光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂの出力の和信号で再生信号を生成する。さらに、光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂの出力の差信号でスポット位置信号を生成する。実施の形態１と異なる点は、光検出器１９０８の光受光素子を増加することなくスポット位置信号を検出できることである。
【０１１２】
図２０において、スポット２００６が移動して光受光素子２００２から食みだした場合、再生信号のレベル低下や波形歪が発生する。また、スポット２００４ａと２００４ｂの移動により、フォーカス誤差信号において差動出力にオフセットが発生する。
【０１１３】
図２１Ａは、フォーカス誤差信号のフォーカスＳ次カーブ２１０１を示す図であり、図２１Ｂは、フォーカス誤差信号のオフセットが発生した場合のフォーカスＳ次カーブ２１０２を示す図である。
【０１１４】
図２１Ａにおいて、フォーカスＳ次カーブ２１０１は、製造時のフォーカスＳ次カーブである。差動出力電圧がほぼ０の時に、焦点位置が一致するように調整されている。図２１ＢのフォーカスＳ次カーブ２１０２は、経年変化等によりスポットが移動している。フォーカスＳ次カーブ２１０１はオフセット電圧ΔＶが発生して、焦点ずれが発生している。
【０１１５】
焦点ずれが発生すると、光テープ２００上に結像したスポットが拡大して、記録や再生能力が低下する。一般的に、学習によりオフセット電圧ΔＶを求め疑似的に焦点位置をずらして記録再生する例が多いが、学習するためにはフォーカス制御がオン（ＯＮ）の状態にする必要がある。しかし、フォーカス制御をＯＮにする前に、対物レンズ４０１を光テープ２００に近づけて電圧Ｖ＝０の位置に引き込み動作を始めるときに、フォーカスＳ次カーブ２１０２がずれている。そのため、フォーカスＳ次カーブの微係数ｄＶ／ｄＳに比例するゲインが低く、引き込むための推力が低下しており、かつ少し引き込みがずれるとフォーカスＳ次カーブの端であるためすぐにフォーカスが外れてしまう。
【０１１６】
したがって、フォーカス制御をＯＮとすることができず、光記録再生装置が動作できない。
【０１１７】
次に、トラッキングミラー１９０７の動作について説明する。トラッキングミラー１９０７をトラック方向に±αラジアン駆動すると、光は±２αラジアン分の偏向を受ける。光源４０３とトラッキングミラー１９０７との距離をＬとすると、光検出器１９０８上でのスポットは２αＬ変動する。したがって、スポット２００６のスポット位置信号を用いて、トラッキングミラー１９０７の動作で光検出器１９０８上のスポットを移動させて、製作時の電圧になるように位置決めする。この位置決めした状態でトラッキングミラー１９０７のトラック方向の駆動電圧を保持すれば、光検出器１９０８上のスポット２００４ａ、２００４ｂ、２００５ａ、２００５ｂ、２００６の位置は、製作時の位置に戻すことができる。したがって、再生信号のレベル低下・波形歪やフォーカス信号のオフセットを解消できる。
【０１１８】
なお、トラッキングミラー１９０７のトラック方向への稼働は、記録や再生中、あるいはテープ装置の起動した時の初期学習、次の動作への待機中や、庫内温度が急激に変化した時などタイミングを限定しない。
【０１１９】
トラッキングミラー１９０７をトラック方向に動作をさせることにより、経時的に発生したスポットの位置誤差を補正して、スポットの光受光素子から食み出しによる信号劣化やフォーカス誤差信号のオフセットを解消できる。本実施の形態では、光記録再生装置の経時変化や温度変化による信号品質の劣化の防止だけでなく、製作時にスポットと光検出器１９０８の調整も粗調整のみで、最終的な微調整はトラッキングミラー１９０７で調整することで製造時の調整も合理化できる。特にトラック方向は調整精度が厳しいため、調整工数や歩留りへのメリットも大きく効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示は、光テープ等の光記録媒体に記録再生する光記録再生装置等で利用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  ピックアップ
２００  光テープ
２０１  トラック
３００  光記録再生装置
４０１，１００１  対物レンズ
４０２，１００２  レンズアクチュエータ
４０３，１００３  光源
４０４，１００４  ビームスプリッター
４０５，１００５  コリメータ
４０６，１００６  対物レンズユニット
４０７，１００７，１９０７  トラッキングミラー
４０８，１００８，１９０８  光検出器
４０９，１００９，１９０９  演算器
４１０，１０１０，１３１０  偏光ホログラム板
４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ  パターン領域
４１１，１０１１  １／４波長板
４１２，１０１２  対物レンズホルダー
５１０ａ，５１０ｂ  モータ
５２０  フロントエンド信号処理部
５３０  エンコーダ／デコーダ
５３１  光変調回路
５４０  システムコントローラ
５５０  制御回路部
５６０  モータ駆動回路部
６０１，６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅ，６０１ｆ，６０１ｇ，６０１ｈ，６０２，６０３，６０３ａ，６０３ｂ，２００１，２００１ａ，２００１ｂ，２００２，２００２ａ，２００２ｂ，２００３，２００３ａ，２００３ｂ  光受光素子
６０４ａ，６０４ｂ，６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０６，２００４ａ，２００４ｂ，２００５ａ，２００５ｂ，２００６  スポット
【図２】
2015145503.tif 000005
【図３】
2015145503.tif 000006
【図６】
2015145503.tif 000007
【図８】
2015145503.tif 000008
【図１１】
2015145503.tif 000009
【図１２】
2015145503.tif 000010
【図１７】
2015145503.tif 000011
【図１８】
2015145503.tif 000012
【図２１Ａ】
2015145503.tif 000013
【図２１Ｂ】
2015145503.tif 000014
【図１】
2015145503.tif 000015
【図４】
2015145503.tif 000016
【図５】
2015145503.tif 000017
【図７】
2015145503.tif 000018
【図９】
2015145503.tif 000019
【図１０】
2015145503.tif 000020
【図１３】
2015145503.tif 000021
【図１４】
2015145503.tif 000022
【図１５】
2015145503.tif 000023
【図１６Ａ】
2015145503.tif 000024
【図１６Ｂ】
2015145503.tif 000025
【図１９】
2015145503.tif 000026
【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月19日(2015.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光テープ等の光記録媒体に情報を記録あるいは情報を再生する光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保存用ストレージ用途に適した記録再生装置として、光による高密度記録技術を生かした光テープ媒体に複数の光ピックアップで同時に記録再生する光テープ装置が提案されている。例えば特許文献１は、そのような光テープ装置の一例を開示している。
【０００３】
また、光記録再生装置において、記録および再生動作中のフォーカス制御およびトラッキング制御を適切に行う必要がある。特に、光テープを用いる光テープ装置のトラッキング制御は、フォーカス制御に比べ、より精度を高くする必要がある。光テープ装置は、光テープの走行でテープ幅方向の振動であるＬＴＭ（Ｌａｔｅｒａｌ  Ｔａｐｅ  Ｍｏｔｉｏｎ）が数ｋＨｚまで存在するため、光ディスクとは異なる、光テープに適したトラッキング制御が必要である。
【０００４】
また、保存用ストレージ用途での光記録再生装置は、大量のデータを取り扱うデータセンターなどの用途が期待されており、長時間での連続動作や数年間にわたり安定して記録や再生の信号品質を維持することが望まれている。例えば特許文献２は、経年変化や環境変化などが生じた場合にも適切に光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行える光源ユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０１７４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９２３９号公報
【発明の概要】
【０００６】
光の照射によりデータを記録する光記録再生装置において、光の照射を受ける光テープ上の記録位置が、高い周波数で振動する場合、光の照射等を制御する光学系の一つである対物レンズ等を駆動するアクチュエータの推力が不足すると、光の照射を光テープの振動に追随させることができず、光テープ上に安定して光を照射することができない。
【０００７】
また、光テープの高周波の振動に対して、光学系にトラッキングミラーを採用し、トラッキングミラーをアクチュエータで駆動させた場合、光テープ上に結像したスポットの劣化や、トラッキング誤差信号のオフセットが大きくなりトラッキング制御が不安定になる問題が発生する場合がある。
【０００８】
また、長期間の連続した稼働、又は光テープの経時変化などにより記録や再生の信号品質が劣化する場合がある。
【０００９】
本開示は、光テープのような光記憶媒体への記録再生をより高品質に行う光記録再生装置を提供することである。
【００１０】
本開示における光記録再生装置は、光テープへ記録マークを形成するための光、又は、記録マークの状態を読み取るための光を発散する光源と、光源から発散された光の方向を変更するトラッキングミラーと、トラッキングミラーを経由した光を平行光にするコリメータと、コリメータからの平行光を光テープに集光する対物レンズと、対物レンズの光テープのフォーカス方向の位置と光テープのトラッキング方向の位置を調整するレンズアクチュエータと、対物レンズから光テープへ照射した光の反射光を複数の光束に分離する偏光ホログラム板と、複数の光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器と、レンズアクチュエータとトラッキングミラーとを制御する制御回路部とを備える。トラッキングミラーは、光源に近接して配置され、トラッキング方向に可動である。
【００１１】
本開示における光記録再生装置は、光テープのような光記憶媒体への記録等をより高品質に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１における光記録再生装置のピックアップと情報を記録する光テープの関係を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における光テープの一部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態１における光記録再生装置を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるピックアップを構成するピックアップユニットの光学構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における光検出器と演算器のブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態１におけるレンズアクチュエータと光テープを動作させる周波数に対する変位を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１におけるトラッキングミラーの動作と対物レンズへ入射する光の動作を説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態１における対物レンズを１枚の非球面レンズで設計した場合の波面収差特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１におけるトラッキングミラーの変形を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１におけるトラッキングミラーが共通光学系内に配置されたピックアップユニットの光学構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１における光源からの距離とトラッキングミラー寸法の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１におけるトラッキングミラー寸法と撓み量の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１におけるＣＦＦ法を説明する図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１におけるＥＰＰ法を説明する図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１におけるＥＣＦＦ法を説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態１における対物レンズに入射する光束のずれを説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態１における反射光のずれを説明する図である。
【図１７】図１７は、実施の形態１における偏光された光の傾きに対する光束の中心のずれと反射光のパターンずれによるＴＥオフセットの合計をＣＦＦ法とＥＣＦＦ法に対して示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１におけるＴＥオフセットの定義を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２におけるピックアップユニットの構成を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２の光検出器と演算器のブロック図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、実施の形態２におけるフォーカス誤差信号のフォーカスＳ次カーブを示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施の形態２におけるフォーカス誤差信号のオフセットが発生した場合のフォーカスＳ次カーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１４】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１５】
（実施の形態１）
［１．光テープの構成］
本実施の形態では、光記録媒体として光テープを用いる。図１は、本実施の形態の光記録再生装置のピックアップ１００と情報を記録する光テープ２００の関係を示す図である。
【００１６】
本実施の形態における光記録再生装置は、ピックアップ１００を具備している。光記録再生装置は、光テープ２００にデータを記録し、光テープ２００からデータを再生する。
【００１７】
図１において、ピックアップ１００は、１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２を有する。１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００のテープ走行方向であるトラック方向と実質的に垂直な方向に配列される。ピックアップ１００が複数のピックアップユニットを備えるのは、光テープ２００へのデータ転送レートを高めるためである。ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００のそれぞれの対応する記録領域に光を照射することで、データを記録、又はデータの読み出しを行う。
【００１８】
なお、本実施の形態ではピックアップユニットが１２個の場合を一例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００１９】
また、光テープ２００は、順方向、逆方向のいずれの方向にも走行できるように構成されている。このため、光テープ２００の末端まで記録または再生が完了した後、走行方向を逆転させることにより、先頭まで巻き戻すことなく記録または再生を継続することができる。
【００２０】
光テープ２００は、テープ状のフィルムに予めナノプリント技術によって１μｍ未満のサブミクロンのピッチでトラック２０１が転写されており、その上に記録層や保護層が積層されている。トラック２０１はテープの走行方向とほぼ平行に形成される。図１では、見易さを考慮し、トラック２０１についてはその一部のみが描かれているが、実際には光テープ２００の記録領域全体にわたってトラック２０１が形成されている。光テープ２００の記録領域の幅Ｗは、例えば１インチから数１／２インチ等に設定される。また、光テープ２００の厚さは数μｍから数十μｍ程度に設定され、トラックを構成する溝の深さはサブμｍ以下に設定される。
【００２１】
１２個のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は、光テープ２００の記録領域をトラック方向と垂直な方向に１２分割した１２個の記録ゾーンの各々に対応して１台ずつ固定されて配置されている。このため、各記録ゾーン内のトラックへのアクセスは、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２にそれぞれ含まれる対物レンズ４０１の移動によって実行される。対物レンズ４０１は、トラック方向と垂直な方向であるトラッキング方向にシフトできるように、レンズアクチュエータ４０２によって駆動される。
【００２２】
記録領域の幅Ｗを、例えば４．８ｍｍとすると、各記録ゾーンの幅Ｔは、４．８ｍｍ／１２＝０．４ｍｍである。この場合、対物レンズ４０１は対応する記録ゾーンの中心を初期位置として、±０．２ｍｍの範囲内でシフト可能に構成されていればよいとも考えられる。しかし、本実施の形態では、光テープ２００の製造時の誤差やテープ走行時に発生する蛇行の影響等を考慮し、対物レンズ４０１は、最大で±０．３〜０．６ｍｍの長い距離をシフトできるように構成されている。以下の説明では、対物レンズ４０１をトラッキング方向にシフトさせることを「レンズシフト」とよぶ。
【００２３】
図２は、光テープ２００の一部を拡大して模式的に示す斜視図である。光テープ２００は、例えばベースフィルム２００ａ、ベースフィルム２００ａの裏面に張り付けられたバックコート層２００ｂ、およびベースフィルム２００ａに支持されたインプリント層２００ｃを含む。インプリント層２００ｃの上面には、ランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅが形成されている。インプリント層２００ｃの上面を覆うように、図示しない反射膜および記録材料膜が積層されている。また、必要に応じて保護層が積層される。光テープ２００は、長尺方向Ｌに沿って延びており、例えば数百ｍの長さを有している。
【００２４】
図２のスケールは、現実の光テープ２００のサイズを忠実に反映していない。実際の光テープ２００には、数百本またはそれ以上の本数のランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅが形成される。データはランド２００ｄおよびグルーブ２００ｅの一方または両方に記録される。データが記録されるランド２００ｄまたはグルーブ２００ｅを「トラック」と称する。トラックのピッチは、例えば０．２〜０．４μｍの範囲に設定される。以下の説明では、グルーブ２００ｅにデータが記録されるものとする。このため、トラックのことを「トラック溝」と表現する場合がある。
【００２５】
ピックアップ１００により光テープ２００には、光ビームの照射によって記録材料膜に光学的な記録マークが形成される。光テープ２００上の照射領域と他の領域である非照射領域との間で、反射率や屈折率などの光学特性が変化する。このようにして光学特性が変化した領域である記録マークが形成される。
【００２６】
光テープ２００にデータを記録する場合、記録すべきデータに応じて光パワーを変調した略矩形波の光ビームを光テープ２００に照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みが行われる。光テープ２００に記録されているデータの再生は、データ記録時よりも弱い一定強度の光ビームを光テープ２００に照射し、光テープ２００によって変調された反射光を検出することによって行われる。
【００２７】
光テープ２００に対してデータの記録または再生を行うとき、光ビームが目標トラック上で常に所定の収束状態となる必要がある。このためには、フォーカス制御およびトラッキング制御が必要となる。フォーカス制御およびトラッキング制御を行うためには、光テープ２００から反射される光に基づいて、フォーカスずれやトラックずれを検知し、そのずれを縮小させるように光ビームスポットの位置を調整する。フォーカスずれおよびトラックずれの大きさは、それぞれ、光テープ２００からの反射光に基づいて生成されるフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号によって示される。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、ピックアップ１００が備える演算器から出力される。
【００２８】
［２．光記録再生装置の構成］
次に、光記録再生装置の構成を説明する。図３は、本実施の形態における光記録再生装置３００を示すブロック図である。光記録再生装置３００は、複数のピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の集合であるピックアップ１００および光テープ２００を走行させるためのモータ５１０ａ、５１０ｂと、それらに電気的に接続されたフロントエンド信号処理部５２０と、エンコーダ／デコーダ５３０と、制御回路部５５０と、モータ駆動回路部５６０と、システムコントローラ５４０を含んでいる。
【００２９】
ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力は、フロントエンド信号処理部５２０を介してエンコーダ／デコーダ５３０に送られる。
【００３０】
エンコーダ／デコーダ５３０は、データ読み出し時には、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２によって得られる信号に基づいて光テープ２００に記録されているデータを復号する。エンコーダ／デコーダ５３０は、光変調回路５３１を含んでいる。エンコーダ／デコーダ５３０は、データ書き込み時に、データを符号化し、光変調回路５３１が光テープ２００に書き込むべき信号である光駆動信号を生成する。光変調回路５３１が生成した光駆動信号は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２に入力される。この信号により、所望の記録マークが光テープ２００のトラック上に形成されるようにピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の光源から出射する光ビームの強度が変調される。
【００３１】
フロントエンド信号処理部５２０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力に基づいて再生信号を生成する。またフロントエンド信号処理部５２０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の出力に基づいてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号も生成する。生成された再生信号は、エンコーダ／デコーダ５３０に送出され、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、制御回路部５５０に送出される。
【００３２】
制御回路部５５０は、モータ駆動回路部５６０を介してモータ５１０ａ、５１０ｂを制御する。制御回路部５５０は、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２内のレンズアクチュエータ４０２を制御することで対物レンズ４０１の位置を調整する。
【００３３】
エンコーダ／デコーダ５３０および制御回路部５５０などの構成は、システムコントローラ５４０によって制御される。図３に示される構成は、例えば各部を構成する集積回路素子およびメモリなどの電子部品を回路基板上に搭載して実現することができる。
【００３４】
［３．ピックアップユニットの構成］
次に、ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２の構成について説明する。ピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２は全て同じ構成であり、代表してピックアップユニットＰＵ１の構成について説明する。図４は、ピックアップ１００を構成するピックアップユニットＰＵ１の光学構成を示す図である。
【００３５】
ピックアップユニットＰＵ１は、光源４０３と、ビームスプリッター４０４と、コリメータ４０５と、対物レンズユニット４０６と、トラッキングミラー４０７と、レンズアクチュエータ４０２と、光検出器４０８と、演算器４０９を備えている。
【００３６】
対物レンズユニット４０６は、対物レンズ４０１と、偏光ホログラム板４１０と、１／４波長板４１１と、対物レンズ４０１、偏光ホログラム板４１０、１／４波長板４１１を保持する対物レンズホルダー４１２と、を備えている。
【００３７】
光源４０３は、半導体レーザ光源であり、光変調回路５３１からの光駆動信号に応答して、強度変調された光ビームを出射する。これにより、記録すべきデータに応じて強度を変調された光ビームが、光源４０３から出射される。
【００３８】
ビームスプリッター４０４は、特定の偏光方向の光のみを反射させ、その他の光を透過させる光学素子である。本実施の形態ではビームスプリッター４０４は、反射面を備え、光源４０３から出射された光ビームを光テープ２００に導く、すなわち、反射するとともに、光テープ２００から反射された光ビームを光検出器４０８に導く、すなわち、透過する。
【００３９】
コリメータ４０５は、ビームスプリッター４０４で反射された光ビームを平行光に変換する。
【００４０】
対物レンズユニット４０６は、レンズアクチュエータ４０２によって光テープ２００の記録面に垂直な方向、すなわち、フォーカス方向および光テープ２００の記録面に平行かつトラック方向に垂直な方向、すなわち、トラッキング方向に移動可能に構成されている。具体的には、レンズアクチュエータ４０２が備える、フォーカス方向に移動可能な、図示しないフォーカスコイル、トラッキング方向に移動可能な、図示しないトラッキングコイル、および図示しないバネまたはワイヤーの弾性部材により、フォーカスコイルおよびトラッキングコイルに印加された電圧に応じて対物レンズユニット４０６が移動する。制御回路部５５０の制御により、レンズアクチュエータ４０２によるトラッキング制御およびフォーカス制御が行われる。
【００４１】
トラッキングミラー４０７は、光源４０３とビームスプリッター４０４の反射面の間の点線で示す入射光学系に配置され、光源４０３に近接して配置される。これにより、光源４０３から発散された光を受けるトラッキングミラー４０７の光束径ｄを小さくすることができるので、トラッキングミラー寸法Ｄも小さくできる。トラッキングミラー４０７は、トラッキング方向に±θ度の動作角をもつ可動ミラーである。
【００４２】
トラッキングミラー４０７は、軽量で剛性が高くて加速度を得やすい単結晶シリコン材で構成されることが望ましい。たとえば、半導体プロセスで製作されたＭＥＭＳ（メムス：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーである。さらに、低消費電力の静電駆動あるいは圧電方式ものを用いることが望ましい。
【００４３】
図４に示すように、光源４０３から発散した光は、トラッキングミラー４０７、ビームスプリッター４０４で反射され、コリメータ４０５で平行光となる。この平行光は直線偏光で偏光ホログラム板４１０に入射して回折せずに直進して透過する。
【００４４】
偏光ホログラム板４１０を透過した光は、１／４波長板４１１で円偏光となり対物レンズ４０１に入射する。対物レンズ４０１は、光テープ２００上のトラックに照射する光を結像して記録および再生動作をする。
【００４５】
光テープ２００に照射された光は、光テープ２００で反射する。この反射光は、対物レンズ４０１、１／４波長板４１１を透過することで往路の偏波面に対して直交、すなわち９０度回転した直線偏波となる。この光が、偏光ホログラム板４１０を透過するとホログラムのパターンに対応して回折し、複数の信号検出用の光束に分離される。
【００４６】
分離された複数の光束は、コリメータ４０５、ビームスプリッター４０４を透過して、光検出器４０８に設けられた後述する複数の光受光素子に入射する。
【００４７】
演算器４０９は、光検出器４０８の複数の光受光素子に入射した光に基づいて、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【００４８】
［４．光検出器と演算器の構成］
次に、光検出器４０８と演算器４０９の構成について説明する。図５は、本実施の形態の光検出器４０８と演算器４０９のブロック図である。光検出器４０８は、光受光素子６０１、６０２、６０３を備えている。これら光受光素子６０１、６０２、６０３により、演算器４０９はトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【００４９】
偏光ホログラム板４１０によって回折された＋１次光は、光受光素子６０３に入射する。光受光素子６０３は、光受光素子６０３を２分割した光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂを有する。光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子６０３ａ、６０３ｂに反射光によるスポット６０４ａ、６０４ｂが形成される。光受光素子６０３ａと光受光素子６０３ｂの出力の差動演算で、光受光素子に形成されるスポットの大きさに基づいて検出するスポットサイズ法により、演算器４０９はフォーカス誤差信号を生成する。
【００５０】
偏光ホログラム板４１０によって回折された−１次光は、光受光素子６０１に入射する。光受光素子６０１は、光受光素子６０１を２分割した光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂとを有する。光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂとに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子６０１ａに反射光によるスポット６０５ａが形成され、光受光素子６０１ｂに反射光によるスポット６０５ｂが形成される。光受光素子６０１ａと光受光素子６０１ｂの出力の差動演算で、後述するＥＣＦＦ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法により、演算器４０９はトラッキング誤差信号を生成する。
【００５１】
偏光ホログラム板４１０によって回折されずに透過した０次光は、光受光素子６０２に入射する。光受光素子６０２に反射光によるスポット６０６が形成される。光受光素子６０２は、入射した光テープ２００からの反射光に応じて再生信号を生成する。
【００５２】
トラッキングミラー４０７は、±θ度の動作角で可動なため、光検出器４０８上の光受光素子６０１〜６０３上に光テープ２００からの反射光が形成するスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の位置は動く。具体的には、スポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の形成される位置は、光テープ２００のトラッキング方向に変位する。スポット６０５ａ、６０５ｂは、光受光素子６０１の長手平行に移動する。また、スポット６０４ａ、６０４ｂは、光受光素子６０３の長手方向に移動する。
【００５３】
この際、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度は、スポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６がそれぞれ光受光素子６０３ａ、６０３ｂ、６０２、６０１ａ、６０１ｂ、の受光領域からはみ出さように設定する。つまり、光受光素子６０３ａ、６０３ｂ、６０２、６０１ａ、６０１ｂ、の面積は、それぞれスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の可動領域より大きくなるように設定している。これにより、トラッキングミラー４０７の動作でスポット６０４ａ、６０４ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０６の位置が移動した場合でも、再生信号の出力の低下、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号の差動レベルの変動を抑制できる。
【００５４】
トラッキング誤差信号は、演算器４０９よりフロントエンド信号処理部５２０を介して制御回路部５５０に送られる。制御回路部５５０は、演算器４０９で生成したトラッキング誤差信号から所定の高域成分を抽出する。制御回路部５５０は、このトラッキング誤差信号の高域成分に従って、トラッキングミラー４０７の制御を決定し、トラッキングミラー４０７を駆動する。
【００５５】
制御回路部５５０は、演算器４０９で生成したトラッキング誤差信号から所定の低域成分を抽出する。制御回路部５５０は、このトラッキング誤算信号の低域成分に従って、レンズアクチュエータ４０２の制御を決定し、レンズアクチュエータ４０２を駆動する。
【００５６】
また、制御回路部５５０は、トラッキング誤差信号から抽出する高域成分と低域成分の境界周波数を、レンズアクチュエータ４０２とトラッキングミラー４０７の推力性能、共振周波数、ＬＴＭ発生状況等、によって決定する。光テープ２００に対しては、高域成分と低域成分との分離の境界を０．７ｋＨｚ〜２ｋＨｚの範囲に設けることが、望ましい。
【００５７】
図６は、レンズアクチュエータ４０２と光テープ２００を動作させる周波数に対する変位を示す図である。横軸を動作させる周波数、縦軸を変位とする。光テープ２００は周波数が２ｋＨｚ以上の場合の変位のみを示している。レンズアクチュエータ４０２は、動作する周波数が２ｋＨｚよりも高域になると変位が１ｕｍ以下となり、レンズアクチュエータ４０２の推力が不足する可能性がある。さらに、動作させる周波数が２ｋＨｚ以上の高域において、光テープ２００の変位は１ｕｍであり、変動しないので、トラッキングミラー４０７の推力で動作可能である。
【００５８】
本実施の形態で説明したトラッキングミラー４０７は、光源４０３側に近い光路上に配置されている。言い換えれば、トラッキングミラー４０７は、図４に示すビームスプリッター４０４の反射面から光テープ２００の間の一点鎖線で示す共通光学系に配置せず、入射光学系に配置されている。ここで、共通光学系と呼ぶのは、光テープ２００へ照射する光の光路と、光テープ２００で反射して戻ってくる光の光路が共に存在するからである。
【００５９】
トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置すると、光源４０３からの光学的な距離が遠くなる。共通光学系での光束は入射光学系の光束よりも大きくなるため、トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置すると、トラッキングミラー４０７のトラッキングミラー寸法Ｄが、トラッキングミラー４０７を入射光学系に配置した場合と比較して大きくなる。
【００６０】
トラッキングミラー４０７が大きくなると、トラッキングミラー４０７の重量が大きくなる。それにより、トラッキングミラー４０７の駆動力も大きくなる。本実施の形態で説明した構成であれば、トラッキングミラー４０７を共通光学系に配置するより場合よりもサイズを小さくすることができるため、好適である。
【００６１】
[５．トラッキングミラーの動作範囲]
次にトラッキングミラー４０７の動作角±θ度の条件について説明する。図７は、トラッキングミラー４０７の動作と対物レンズ４０１へ入射する光の動作を説明する図である。図７は、図６で説明したＰＵ１のうち、動作の説明に必要な構成のみを取り出した図である。トラッキングミラー４０７は動作角±θ度で動作する場合、対物レンズ４０１に入射する光は±２θ度斜めに入射する。図７において、トラッキングミラー４０７が動作角＋θ度で動作する場合は、点線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは＋２θ度斜めに入射する。また、トラッキングミラー４０７が動作角０度で動作する場合は、実線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは０度で入射する。さらに、トラッキングミラー４０７が動作角−θ度で動作する場合は、一点鎖線に示すように動作し、対物レンズ４０１へは−２θ度斜めに入射する。そのため、対物レンズ４０１に発生する波面収差が大きくなり、結像するスポットが劣化する可能性がある。
【００６２】
そこで、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度で斜めに入射しても、発生する波面収差が大きくならず、スポットが劣化しにくい条件を見出した。
【００６３】
ピックアップユニットＰＵ１の仕様としては、対物レンズ４０１の開口数ＮＡ＝０．８０〜０．９、対物レンズ４０１焦点距離ｆｏ＝１．０〜１．６ｍｍ、コリメータ４０５の焦点距離ｆｃ＝１２〜１８ｍｍである。光源４０３は、高密度記録用の青色レーザである。また、光テープ２００のトラックピッチＴｐ＝０．３２ｕｍである。
【００６４】
図８は、対物レンズ４０１を１枚の非球面レンズで設計した場合の波面収差特性を示す図である。ピックアップユニットＰＵ１は、対物レンズ４０１の開口数ＮＡ＝０．８５、対物レンズ４０１の焦点距離ｆｏ＝１．２ｍｍ、コリメータ４０５の焦点距離ｆｃ＝１５ｍｍのものを用いた。
【００６５】
図８において、横軸に対物レンズ４０１の傾き、縦軸を波面収差とし、対物レンズ４０１に＋２θ度の傾きで入射した際の、＋２θ度が０度から１度まで０．１度刻みで傾けた時の波面収差をプロットした。波面収差は、３次非点収差（ＡＳ３）、３次コマ収差（ＣＭ３）、３次球面収差（ＳＡ３）、５次非点収差（ＡＳ５）、５次球面収差（ＳＡ５）、高次収差（Ｈｉｇｈ）、総合収差（Ｔｏｔａｌ）である。これらの波面収差は、設計時の波面収差であり、実際はさらに製作誤差等の公差が加わる。製作誤差は、レンズの厚みばらつき、レンズの表面形状の誤差や偏心誤差などを含む。対物レンズ４０１の波面収差は、製作誤差を含んで、総合収差３５ｍλ以下に抑制しなければならない。そのため、設計時の波面収差としては２０〜２５ｍλ以下がよい。
【００６６】
設計時の波面収差は、対物レンズ４０１の開口数ＮＡと焦点距離ｆｏによりほぼ決まる。図８において、対物レンズ４０１の傾き＋２θ度が０．６度までは総合収差は大きくなく、１５ｍλ程度である。即ち、対物レンズ４０１に斜め入射角＋２θ度を０．６度以内にすれば、対物レンズ４０１に発生する波面収差が大きくならない。したがって、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度を±０．３度以下にして動作させれば、光テープ２００上に結像するスポットは安定し、記録や再生に安定した品質の信号が得られる、ということである。
【００６７】
従って、対物レンズ４０１の開口数が０．８以上０．９以下、対物レンズの焦点距離を１．０以上１．６ｍｍ以下のピックアップユニットＰＵ１について、トラッキングミラー４０７の動作角±θ度を±０．３度以下にして動作させれば、光テープ２００上に結像するスポットは安定し、記録や再生に安定した品質の信号が得られる。
【００６８】
[６．トラッキングミラー寸法]
次にトラッキングミラー寸法Ｄの条件について説明する。図９は、トラッキングミラー４０７の変形を説明する図である。トラッキングミラー４０７を高い加速度で動作させると、図９に示すようにトラッキングミラー４０７が変形して撓む。トラッキングミラー４０７の撓み量をδとすると、撓み量δに応じて波面収差が発生する。変形したトラッキングミラー４０７で反射した光は、その撓み量δが大きくなると波面収差も大きくなり、結像するスポットが劣化する可能性がある。
【００６９】
そこで、トラッキングミラー４０７の厚みｔｍやトラッキングミラー寸法Ｄに対するトラッキングミラー４０７の撓み量δの関係をシミュレーションして、撓み量δの少ないトラッキングミラー４０７とピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ１２への適用条件を見出した。
【００７０】
図１０は、トラッキングミラーが共通光学系内に配置されたピックアップユニットＰＵ２０の光学構成を示す図である。ピックアップユニットＰＵ２０は、光源１００３と、ビームスプリッター１００４と、コリメータ１００５と、対物レンズユニット１００６と、トラッキングミラー１００７と、レンズアクチュエータ１００２と、光検出器１００８と、演算器１００９を備えている。
【００７１】
対物レンズユニット１００６は、対物レンズ１００１と、偏光ホログラム板１０１０と、１／４波長板１０１１と、対物レンズ１００１、偏光ホログラム板１０１０、１／４波長板１０１１を保持する対物レンズホルダー１０１２と、を備えている。図４で説明したピックアップユニットＰＵ１と異なる点は、トラッキングミラー１００７が共通光学系内のコリメータ１００５と対物レンズユニット１００６の間に配置されている点で、各構成の機能は、図４で説明したピックアップユニットＰＵ１と同じである。
【００７２】
図１０に示すように、トラッキングミラー１００７を共通光学系内に配置した場合、光源１００３から距離が離れているためトラッキングミラー１００７上では光束径ｄ２が大きくなる。ピックアップユニットＰＵ２０の仕様は、対物レンズ１００１の開口数ＮＡ＝０．８５〜０．９、対物レンズ１００１の焦点距離ｆｏ＝１．０〜１．６ｍｍ、コリメータ１００５の焦点距離ｆｃ＝１２〜１８ｍｍである。光源１００３は、高密度記録用の青色レーザである。また、トラッキングミラー１００７の光源１００３からの距離Ｌ２は１５ｍｍとした。
【００７３】
ピックアップユニットＰＵ２０は、対物レンズ１００１の開口数ＮＡ＝０．８５、対物レンズ１００１の焦点距離ｆｏ＝１．２ｍｍ、コリメータ１００５の焦点距離ｆｃ＝１５ｍｍを用いた。
【００７４】
図１０に示すように、コリメータ１００５で平行光にした光を反射する位置にトラッキングミラー１００７を配置した場合のトラッキングミラー寸法Ｄ２は、光束径ｄ２の位置変動と各光学部品配置誤差などで決まる。光束系は２ＮＡｆｏであるので、光束径ｄ２＝２．０４ｍｍとなる。トラッック追随のための対物レンズ１００１のレンズシフト量を±０．５ｍｍとすると、合わせて１ｍｍとなる。トラッキングミラー１００７の位置決め誤差や光源１００３の光軸誤差などを±０．１５ｍｍとすると、合わせて０．３ｍｍとなる。これらを合計すると３．３４ｍｍとなる。トラッキングミラー１００７は光源１００３に対して４５度傾けて配置するのでトラッキングミラー寸法Ｄ２は、√２倍必要である。従って、トラッキングミラー寸法Ｄ２＝４．８ｍｍとなる。
【００７５】
次に、図４で説明したピックアップユニットＰＵ１のトラッキングミラー４０７は、入射光学系内の光源４０３近傍に配置している。トラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝２ｍｍとした場合のトラッキングミラー４０７の寸法Ｄ＝１ｍｍとなる。光束径ｄは、図１０のピックアップユニット２０で説明した光束径ｄ２のＬ／ｆｃ倍となるため、光束径ｄ＝０．２７ｍｍとなる。トラッック追随のための対物レンズ４０１のレンズシフト量は、±０．５ｍｍのＬ／ｆｃ倍となるので、±０．０６５ｍｍで、合わせて０．１３ｍｍとなる。トラッキングミラー４０７の位置決め誤差や光源４０３の光軸誤差などを±０．１５とすると、合わせて０．３ｍｍとなる。これらを合計すると、０．７ｍｍとなる。トラッキングミラー４０７は光源４０３に対してを４５度傾けて配置するのでトラッキングミラー寸法Ｄは、√２倍必要であるので、トラッキングミラー寸法Ｄ＝１ｍｍとなる。
【００７６】
以上から、光源からの距離とトラッキングミラー寸法の関係を図１１に示す。図１１において、横軸が光源からの距離、縦軸がトラッキングミラー寸法を示す。
【００７７】
次に撓み量δについて説明する。トラッキングミラー４０７の回動中は、トラッキングミラー４０７に加速度が加わる。その加速度の大きさに応じて、トラッキングミラー４０７は変形する。その変形による撓み量δの最大値δｍａｘは、
【００７８】
【数１】
2015145503.tif 000028
【００７９】
で示すことができる。
【００８０】
ここで、ρは密度、ｆは回動周波数、Ｄはトラッキングミラー寸法、Ｅはヤング率、ｔｍはトラッキングミラーの厚みであり、θはトラッキングミラーの回動角である。
【００８１】
ここで、回動周波数ｆ＝５ｋＨｚ、回動角θ＝０．０２５度＝０．４４ｍｒａｄ、トラッキングミラー４０７をシリコン材で構成した場合はシリコン材のヤング率Ｅ＝１６９ＧＰａ、シリコン材の密度ρ＝２．３３ｇ／ｃｍ３とする。この場合において、トラッキングミラー４０７の厚みｔｍ＝１０、３０、５０ｕｍにおけるトラッキングミラー寸法Ｄと撓み量δとの関係を図１２に示す。図１２において、横軸はトラッキングミラー寸法Ｄ、縦軸は、撓み量δを示している。
【００８２】
撓み量δは、（数１）よりトラッキングミラー寸法Ｄの５乗に比例するので、トラッキングミラー寸法Ｄ＝１ｍｍとＤ＝４．８ｍｍの場合では４．８の５乗の約２５００倍撓み量が異なる。トラッキングミラー寸法Ｄを小さくすること、はトラッキングミラー４０７の撓み量を抑制する上で重要である。
【００８３】
トラッキングミラー４０７の撓み量の許容値は、トラッキングミラー４０７が反射で用いられること等を考慮して厳しくすると、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）波面収差で１０ｍλ、すなわち、Ｐ−Ｖ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙ）波面収差はＲＭＳ波面収差の３倍でδ＝３０ｍλとなる。光源波長λ＝４０５ｎｍとするとδ＝１２ｎｍ以下にする必要がある。図１２において、ｔｍ＝１０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝１．３ｍｍ以下に、ｔｍ＝３０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝２．０ｍｍ以下に、ｔｍ＝５０ｕｍの場合、δ＝１２ｎｍ以下にするにはＤ＝２．４ｍｍ以下である。
【００８４】
通常、ＭＥＭＳミラーは製作の容易さから厚みは１０〜３０ｕｍ程度が多く用いられる。ＭＥＭＳミラーを厚くする場合は、例えば、静電型ＭＥＭＳミラーの場合、櫛歯パターン幅で５ｕｍ程度まで細くする。製作の難易度からアスペクト比は１０以下にすることが望ましいので、ＭＥＭＳミラーの厚みは最大厚みで５０ｕｍ程度となる。
【００８５】
撓み量δ＝１２ｎｍ以下にするための必要なトラッキングミラー寸法Ｄから、トラッキングミラーの光源からの距離Ｌは、図１１からｔｍ＝１０ｕｍの場合、Ｄ＝１．３ｍｍ以下にするには、Ｌ＝３ｍｍ以下に、ｔｍ＝３０ｕｍの場合、Ｄ＝２．０ｍｍ以下にするには、Ｌ＝５ｍｍ以下に、ｔｍ＝５０ｕｍの場合、Ｄ＝２．４ｍｍ以下にするには、Ｌ＝６．５ｍｍ以下となる。
【００８６】
以上により、トラッキングミラー４０７が高加速度で回動して加速度により変形して波面収差の劣化を抑制して実用的な範囲に収める条件は、ミラー厚みｔｍがｔｍ＝１０〜３０ｕｍにおいてはトラッキングミラー寸法Ｄ＝２．０ｍｍ以下に、ミラー厚みｔｍ＝５０ｕｍの場合はトラッキングミラー寸法Ｄ＝２．４ｍｍ以下にする必要がある。また、トラッキングミラー４０７をピックアップユニットに配置する場合の条件は、ミラー厚みｔｍがｔｍ＝１０〜３０ｕｍにおいてはトラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝５ｍｍ以下に、ミラー厚みｔｍ＝５０ｕｍの場合でトラッキングミラー４０７の光源４０３からの距離Ｌ＝６．５ｍｍ以下にする。
【００８７】
以上の条件でトラッキングミラー４０７を構成すれば、ＬＴＭにおける高周波に応答して１０００ｍ／Ｓ２の加速度でもトラッキングミラー４０７の変形は抑制されて、スポットの波面は劣化せずに高い品質の記録再生信号を得ることができる。
【００８８】
[７．トラッキング誤差信号の生成方法]
次に、光検出器４０８と演算器４０９によるトラッキング誤差信号の生成方法について説明する。
【００８９】
トラッキングミラー４０７で偏光された光を対物レンズ４０１に対して±２θ度斜めに入射するため、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１との距離により光束の中心がずれる。また光テープ２００からの反射光も傾いて対物レンズ４０１に取り込まれる際に反射光のパターンもずれが発生する。これらのことから、トラッキング信号にオフセット（以下、ＴＥオフセット）が発生して、トラッキング制御が不安定になる。
【００９０】
そこで、トラッキング誤差信号の生成方式の最適な生成方法を見出した。
【００９１】
図１３は、トラッキング誤差信号の生成方式の一つであるＣＦＦ（Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法を説明する図である。ピックアップの構成のうち、トラッキング誤差信号生成に係る構成のみを取り出している。光テープ２００からの反射光は、１／４波長板４１１を透過することで入射時に対して直交した偏波面に変換され、偏光ホログラム板１３１０で２つの光束に分離される。分離された光束は、光受光素子６０１ｃ、６０１ｄに入射してスポット６０５ｃ、６０５ｄとなり受光される。ＣＦＦ法におけるトラッキング誤差信号ＴＥは、光受光素子６０１ｃの出力をＸ１、光受光素子６０１ｄの出力をＸ２とすると、ＴＥ＝Ｘ１−Ｘ２で生成される。ＣＦＦ法においては、対物レンズ４０１と１／４波長板４１１と偏光ホログラム板１３１０が一体となって動くため、光テープ２００からの反射光は対物レンズ４０１が移動しても反射光の中央で真半分に２分され、かつ光検出器４０８上でも光受光素子６０１ｃ、６０１ｄの各面内から食み出さない構成である。したがって、対物レンズ４０１の移動に対して影響を受け難く、ＴＥオフセットが少ないため対物レンズ４０１の移動量の大きいピックアップに適している。
【００９２】
しかし、トラッキングミラー４０７が動作して光軸の変動がある場合は、その影響は低減することができない場合がある。
【００９３】
次に、図１４は、トラッキング誤算信号の生成方式の一つであるＥＰＰ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ）法を説明する図である。ピックアップの構成のうち、トラッキング誤差信号生成に係る構成のみを取り出している。光テープ２００からの反射光は、１／４波長板４１１を透過して、４分割の光受光素子６０１ｅ、６０１ｆ、６０１ｇ、６０１ｈに入射してスポット６０５ｅとなって受光される。
【００９４】
ＥＰＰ法におけるトラッキング誤差信号ＴＥは、光受光素子６０１ｅの出力をＸ３、光受光素子６０１ｆの出力をＸ４、光受光素子６０１ｇの出力をＸ５、光受光素子６０１ｈの出力をＸ６とすると、ＴＥ＝（Ｘ３＋Ｘ５）−（Ｘ４＋Ｘ６）で生成される。光受光素子６０１ｅ、６０１ｇの極性と光受光素子６０１ｆ、６０１ｈの極性を変えている点が特徴で、光軸変動などのＴＥオフセットを低減できる。しかし、対物レンズ４０１の移動があった場合、光検出器４０８上のスポット６０５ｅは破線で示すように移動して光検出器４０８の出力が変化する。
【００９５】
スポット６０５ｅ中央部の出力Ｘ４とＸ５に、回折光の成分が含まれると、トラッキング信号の振幅が低下して急激にＴＥオフセットが低下する。したがって、光テープ２００のようにスポット６０５ｅの径の１／４相当の５００ｕｍも移動するような場合には、中央の光受光素子６０１ｇの出力Ｘ５に回折光の成分を含んだ出力となりＴＥオフセットが大きくなる欠点がある。
【００９６】
図１５は、トラッキング誤差信号の生成方式であるＥＣＦＦ法を説明する図である。偏光ホログラム板４１０は、図１３の偏光ホログラム板１３１０のパターンを変更している。ＣＦＦ法における偏光ホログラム板１３１０が２分割であるのに対して、ＥＣＦＦ法は偏光ホログラム板４１０が４分割である。図１５の偏光ホログラム板４１０のパターン領域を４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄとする。光受光素子６０１ａの出力をＸ７、光受光素子６０１ｂの出力をＸ８とする。ホログラムの中央分のパターン領域４１０ｂと４１０ｃとは、図１４で示した出力Ｘ４とＸ５に相当する。パターン領域４１０ｂの光束は出力Ｘ８に、パターン領域４１０ｃは出力Ｘ７と入れ替えられている。ＥＣＦＦ法によるトラッキング誤差信号ＴＥは、ＴＥ＝Ｘ７-Ｘ８で生成される。
【００９７】
ＥＣＦＦ法においても、対物レンズ４０１と１／４波長板４１１と偏光ホログラム板４１０が一体となって動く。ＥＣＦＦ法は、ＣＦＦ法の対物レンズの移動に対してＴＥオフセットを低減できる利点と、ＥＰＰ法の光軸変動時でのＴＥオフセットを低減できる両者のメリットを合わせ持つ生成方式である。
【００９８】
ＥＣＦＦ法とＣＦＦ法との光軸変動とＴＥオフセットの関係を、以下のピックアップユニットの仕様で各生成法を用いて計算した。波長λを４０５ｎｍに、光テープ２００のトラックピッチを０．３２ｕｍに、トラッキング信号の変調度として光テープ２００からの反射光を、対物レンズ４０１を通過した全光出力を１００としてトラッキング振幅成分の占める割合を０．２６３に、対物レンズ４０１のＮＡ数を０．８５に、対物レンズ焦点距離を１．２ｍｍに、コリメータ焦点距離を１５ｍｍに、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１の距離Ｌを１９ｍｍとした。図１６Ａは、対物レンズ４０１に入射する光束のずれを説明する図であり、図１６Ｂは、反射光のずれを説明する図である。図７で説明したように、トラッキングミラー４０７で偏光された光が対物レンズ４０１に±２θ度斜めに入射するため、トラッキングミラー４０７と対物レンズ４０１との距離をＨとすると、光束の中心が±２θＨファーフィールドパターンずれる。図１６Ａでは、偏光された光が対物レンズ４０１に＋２θ度斜めに入射し、光束の中心が＋２θＨファーフィールドパターンずれている様子を示している。また、±２θ度斜め入射の影響で、光テープ２００からの反射光も±２θ度傾き、対物レンズ４０１に取り込まれる際に反射光のパターンのずれが発生する。図１６Ｂでは、偏光された光が＋２θ度斜め入射に対して、反射光が＋２θ度ずれている様子を示している。図１７は、偏光された光の傾きに対する光束の中心のずれと反射光のパターンずれによるＴＥオフセットの合計をＣＦＦ法とＥＣＦＦ法に対して示す図である。図１８は、ＴＥオフセットの定義を示した図である。図１８は、トラッキングエラー信号の波形を表している。トラッキング方向の信号量に差が無い場合、ＧＮＤ基準に対称なトラッキングエラー信号が得られ、Ａ＝Ｂである。一方、対物レンズ４０１に入射する光の分布に差がある、ホログラムの位置ずれがあるなどの理由で、トラッキング方向の信号量に差が生じた場合、トラッキングエラー信号にＤＣオフセットが生じ、Ａ≠Ｂとなる。ＴＥオフセットは、
【００９９】
【数２】
2015145503.tif 000029
【０１００】
で示される。
【０１０１】
図１７において、ＴＥオフセットは、ＣＦＦ法でもＥＣＦＦ法でも傾き２θに比例して大きくなる。ＴＥオフセットは、２０％を越えるとトラッキング制御は不安定になり始める。ＴＥオフセットは、トラック溝の蛇行、光記録再生装置での振動や対物レンズの位置変動などで発生するので、トラッキングミラー４０７の動作に対するＴＥオフセットの割り当てを６％以下とする。ＣＦＦ法でＴＥオフセットを６％以下にするには傾き２θ＝０．２度以下の制限を受けるが、ＥＣＦＦ法では２θは０．６度以下となり、ＣＦＦ法の３倍になる。ＥＣＦＦ法であれば、トラッキングミラー４０７の動作角θは０．３度となり、トラッキングミラー４０７の動作範囲を拡大することができる。
【０１０２】
これらの値は、対物レンズ４０１の波面収差特性から導いた光軸傾き±２θ＝±０．６度、トラッキングミラー４０７の動作角±θ＝±０．３度と一致した値となる。
【０１０３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、光記録再生装置がトラッキングミラーを搭載しピックアップで高周波のＬＴＭに対応する内容について説明し、光記録再生装置が、トラッキングミラー動作時に発生する問題を解決する条件や構成について述べてきた。実施の形態１においてトラッキングミラーは、トラッキング方向に偏光させる１軸のみの動作であった。実施の形態２におけるトラッキングミラーは、トラッキングミラーの動作をトラッキング方向だけでなく、トラック方向の２軸で動作が可能である。
【０１０４】
光記録再生装置は、データセンターなどの大容量データを連続的に記録により保存する、あるいは一日のデータを毎晩バックアップして、必要な時にいつでもすぐにアクセスして読み出せるなどの用途を目指している。したがって、連続した動作を数年間にわたり保証する必要があり、常に高い信号品質で記録ができ、いつでも記録したデータを安定して読み出せることが期待されている。
【０１０５】
しかし、経時変化や温度特性により信号品質の劣化やフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号にオフセットが発生する問題があった。このオフセットにより制御が不安定になって記録再生動作が中断あるいは、フォーカスやトラッキング制御に誤差が生じ、光テープ上に結像しているスポットの拡大やトラッキングずれにより記録マークや再生信号の品質の低下、例えば信号レベルの低下、ノイズの増加などが発生する。
【０１０６】
図１９は、本実施の形態で説明するピックアップユニットＰＵ３０の構成を示す図である。実施の形態１で説明したピックアップユニットＰＵ１と、本実施の形態のピックアップユニットＰＵ３０で相違する点は、トラッキングミラー１９０７と、光検出器１９０８と、演算器１９０９である。その他の構成についてはピックアップユニットＰＵ１で同じであるため説明を省略する。
【０１０７】
トラッキングミラー１９０７がトラッキング方向に動作する場合、実施の形態１で説明したピックアップユニットＰＵ１と同様である。
【０１０８】
図２０は、本実施の形態の光検出器１９０８と演算器１９０９のブロック図である。光検出器１９０８は、光受光素子２００１、２００２、２００３を備えている。これら光受光素子２００１、２００２、２００３により、演算器１９０９はスポット位置信号、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を生成する。
【０１０９】
偏光ホログラム板４１０によって回折された＋１次光は、光受光素子２００３に入射する。光受光素子２００３は、光受光素子２００３を２分割した光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂを有する。光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子２００３ａ、２００３ｂに反射光によるスポット２００４ａ、２００４ｂが形成される。光受光素子２００３ａと光受光素子２００３ｂの出力の差動演算で、光受光素子に形成されるスポットの大きさに基づいて検出するスポットサイズ法により、演算器１９０９はフォーカス誤差信号を生成する。
【０１１０】
偏光ホログラム板４１０によって回折された−１次光は、光受光素子２００１に入射する。光受光素子２００１は、光受光素子２００１を２分割した光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂとを有する。光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂとに光テープ２００からの反射光が入射すると、光受光素子２００１ａに反射光によるスポット２００５ａが形成され、光受光素子２００１ｂに反射光によるスポット２００５ｂが形成される。光受光素子２００１ａと光受光素子２００１ｂの出力の差動演算で、ＥＣＦＦ法により、演算器１９０９はトラッキング誤差信号を生成する。
【０１１１】
偏光ホログラム板４１０によって回折されずに透過した０次光は、光受光素子２００２に入射する。光受光素子２００２は、光受光素子２００２を２分割した光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂとを有する。光受光素子２００２に反射光によるスポット２００６が形成される。光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂの出力の和信号で再生信号を生成する。さらに、光受光素子２００２ａと光受光素子２００２ｂの出力の差信号でスポット位置信号を生成する。実施の形態１と異なる点は、光検出器１９０８の光受光素子を増加することなくスポット位置信号を検出できることである。
【０１１２】
図２０において、スポット２００６が移動して光受光素子２００２から食みだした場合、再生信号のレベル低下や波形歪が発生する。また、スポット２００４ａと２００４ｂの移動により、フォーカス誤差信号において差動出力にオフセットが発生する。
【０１１３】
図２１Ａは、フォーカス誤差信号のフォーカスＳ次カーブ２１０１を示す図であり、図２１Ｂは、フォーカス誤差信号のオフセットが発生した場合のフォーカスＳ次カーブ２１０２を示す図である。
【０１１４】
図２１Ａにおいて、フォーカスＳ次カーブ２１０１は、製造時のフォーカスＳ次カーブである。差動出力電圧がほぼ０の時に、焦点位置が一致するように調整されている。図２１ＢのフォーカスＳ次カーブ２１０２は、経年変化等によりスポットが移動している。フォーカスＳ次カーブ２１０１はオフセット電圧ΔＶが発生して、焦点ずれが発生している。
【０１１５】
焦点ずれが発生すると、光テープ２００上に結像したスポットが拡大して、記録や再生能力が低下する。一般的に、学習によりオフセット電圧ΔＶを求め疑似的に焦点位置をずらして記録再生する例が多いが、学習するためにはフォーカス制御がオン（ＯＮ）の状態にする必要がある。しかし、フォーカス制御をＯＮにする前に、対物レンズ４０１を光テープ２００に近づけて電圧Ｖ＝０の位置に引き込み動作を始めるときに、フォーカスＳ次カーブ２１０２がずれている。そのため、フォーカスＳ次カーブの微係数ｄＶ／ｄＳに比例するゲインが低く、引き込むための推力が低下しており、かつ少し引き込みがずれるとフォーカスＳ次カーブの端であるためすぐにフォーカスが外れてしまう。
【０１１６】
したがって、フォーカス制御をＯＮとすることができず、光記録再生装置が動作できない。
【０１１７】
次に、トラッキングミラー１９０７の動作について説明する。トラッキングミラー１９０７をトラック方向に±αラジアン駆動すると、光は±２αラジアン分の偏向を受ける。光源４０３とトラッキングミラー１９０７との距離をＬとすると、光検出器１９０８上でのスポットは２αＬ変動する。したがって、スポット２００６のスポット位置信号を用いて、トラッキングミラー１９０７の動作で光検出器１９０８上のスポットを移動させて、製作時の電圧になるように位置決めする。この位置決めした状態でトラッキングミラー１９０７のトラック方向の駆動電圧を保持すれば、光検出器１９０８上のスポット２００４ａ、２００４ｂ、２００５ａ、２００５ｂ、２００６の位置は、製作時の位置に戻すことができる。したがって、再生信号のレベル低下・波形歪やフォーカス信号のオフセットを解消できる。
【０１１８】
なお、トラッキングミラー１９０７のトラック方向への稼働は、記録や再生中、あるいはテープ装置の起動した時の初期学習、次の動作への待機中や、庫内温度が急激に変化した時などタイミングを限定しない。
【０１１９】
トラッキングミラー１９０７をトラック方向に動作をさせることにより、経時的に発生したスポットの位置誤差を補正して、スポットの光受光素子から食み出しによる信号劣化やフォーカス誤差信号のオフセットを解消できる。本実施の形態では、光記録再生装置の経時変化や温度変化による信号品質の劣化の防止だけでなく、製作時にスポットと光検出器１９０８の調整も粗調整のみで、最終的な微調整はトラッキングミラー１９０７で調整することで製造時の調整も合理化できる。特にトラック方向は調整精度が厳しいため、調整工数や歩留りへのメリットも大きく効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示は、光テープ等の光記録媒体に記録再生する光記録再生装置等で利用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００    ピックアップ
２００    光テープ
２０１    トラック
３００    光記録再生装置
４０１，１００１    対物レンズ
４０２，１００２    レンズアクチュエータ
４０３，１００３    光源
４０４，１００４    ビームスプリッター
４０５，１００５    コリメータ
４０６，１００６    対物レンズユニット
４０７，１００７，１９０７    トラッキングミラー
４０８，１００８，１９０８    光検出器
４０９，１００９，１９０９    演算器
４１０，１０１０，１３１０    偏光ホログラム板
４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ    パターン領域
４１１，１０１１    １／４波長板
４１２，１０１２    対物レンズホルダー
５１０ａ，５１０ｂ    モータ
５２０    フロントエンド信号処理部
５３０    エンコーダ／デコーダ
５３１    光変調回路
５４０    システムコントローラ
５５０    制御回路部
５６０    モータ駆動回路部
６０１，６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅ，６０１ｆ，６０１ｇ，６０１ｈ，６０２，６０３，６０３ａ，６０３ｂ，２００１，２００１ａ，２００１ｂ，２００２，２００２ａ，２００２ｂ，２００３，２００３ａ，２００３ｂ    光受光素子
６０４ａ，６０４ｂ，６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０６，２００４ａ，２００４ｂ，２００５ａ，２００５ｂ，２００６    スポット
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光テープへ記録マークを形成するための光、又は、前記記録マークの状態を読み取るための光を発散する光源と、
前記光源から発散された光の方向を変更するトラッキングミラーと、
前記トラッキングミラーを経由した光を平行光にするコリメータと、
前記コリメータからの平行光を前記光テープに集光する対物レンズと、
前記対物レンズの前記光テープのフォーカス方向の位置と前記光テープのトラッキング方向の位置を調整するレンズアクチュエータと、
前記対物レンズから前記光テープへ照射した光の反射光を複数の光束に分離する偏光ホログラム板と、
前記複数の光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器と、
前記レンズアクチュエータと前記トラッキングミラーとを制御する制御回路部と、を備え、
前記トラッキングミラーは、前記光源に近接して配置され、前記トラッキング方向に可動である、
光記録再生装置。
【請求項２】
前記対物レンズの開口数は、０．８以上０．９以下であり、
前記トラッキングミラーは、前記トラッキング方向に±０．３度以内で可動である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項３】
前記トラッキングミラーは、前記光源からの距離が６．５ｍｍ以内である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項４】
前記トラッキングミラーは、シリコンの結晶からなるＭＥＭＳミラーであり、トラッキングミラー寸法は１．３ｍｍ以上２．４ｍｍ以下で、厚みが１０ｕｍ以上５０ｕｍ以下である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項５】
透過する光を円偏光にする１／４波長板をさらに備え、
前記対物レンズと、前記偏光ホログラム板と、前記１／４波長板とは、前記レンズアクチュエータにより一体駆動され、前記トラッキング方向の位置の調整をＥＣＦＦ（Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ）法により行う、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項６】
前記トラッキングミラーは、さらに前記光テープのトラック方向にも可動である、
請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項７】
演算器をさらに備え、
前記演算器は、前記光検出器の前記受光素子に形成されるスポットの位置であるスポット位置信号を生成し、
前記制御回路部は、前記スポット位置信号を用いて前記スポットの位置を補正するように前記トラッキングミラーを制御する、
請求項６に記載の光記録再生装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015145503.tif 000030
【図３】
2015145503.tif 000031
【図６】
2015145503.tif 000032
【図８】
2015145503.tif 000033
【図１１】
2015145503.tif 000034
【図１２】
2015145503.tif 000035
【図１７】
2015145503.tif 000036
【図１８】
2015145503.tif 000037
【図２１Ａ】
2015145503.tif 000038
【図２１Ｂ】
2015145503.tif 000039
【図１】
2015145503.tif 000040
【図４】
2015145503.tif 000041
【図５】
2015145503.tif 000042
【図７】
2015145503.tif 000043
【図９】
2015145503.tif 000044
【図１０】
2015145503.tif 000045
【図１３】
2015145503.tif 000046
【図１４】
2015145503.tif 000047
【図１５】
2015145503.tif 000048
【図１６Ａ】
2015145503.tif 000049
【図１６Ｂ】
2015145503.tif 000050
【図１９】
2015145503.tif 000051
【図２０】
2015145503.tif 000052
【国際調査報告】
2015145503.tif 000053
2015145503.tif 000054
2015145503.tif 000055
2015145503.tif 000056