(57)【要約】      （修正有）【課題】光記録媒体の走査線速度を考慮した上で、安定したベリファイ性能が得られる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光ピックアップ装置は、光ビームを出射するレーザ光源１と、前記光ビームを回折し、０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光に分岐する回折素子２と、０次回折光および±１次回折光を光記録媒体の同一のトラックに集光する対物レンズ７と、光記録媒体から反射された０次回折光および±１次回折光を受ける光検出器８とを備えている。０次回折光によって光記録媒体のトラック上に形成される光スポットと、±１次回折光によってトラック上に形成される光スポットとの距離をｄ[μｍ]、光記録媒体の走査線速度をｖ[ｍ／ｓ]、光記録媒体の相変化材料が０次回折光によって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ[μｓ]とするとき、ｖＴ≦ｄを満足する。【選択図】図４
2013084329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体におけるトラック上にデータを書き込み、前記トラック上に記録されたデータを読み出すための光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射するレーザ光源と、
前記光ビームを回折し、０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光に分岐する回折素子と、
前記０次回折光および前記±１次回折光を前記光記録媒体の同一のトラックに集光する対物レンズと、
前記光記録媒体から反射された前記０次回折光および前記±１次回折光を受ける光検出器と、
を備え、
前記０次回折光によって前記光記録媒体の前記トラック上に形成される光スポットと、前記±１次回折光によって前記トラック上に形成される光スポットとの距離をｄ[μｍ]、前記光記録媒体の走査線速度をｖ[ｍ／ｓ]、前記光記録媒体の相変化材料が前記０次回折光によって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ[μｓ]とするとき、
ｖＴ≦ｄ
を満足する、光ピックアップ装置。
【請求項２】
０．３ｖ≦ｄを満足する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光検出器は、前記０次回折光および±１次回折光をそれぞれ受ける３つの受光素子を有し、
前記トラック上における光スポット径に対する前記光検出器における光スポット径の比率をｍ、各受光素子の最小許容長さをｌ[μｍ]とするとき、
ｌ／ｍ≦ｄ
をさらに満足する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
５≦ｄを満足する、請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
０．３ｖ≦ｄ、かつ５≦ｄ≦１４を満足する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光記録媒体までの光路上に配置された１／４波長板と、
前記光記録媒体から反射され前記１／４波長板を透過した前記０次回折光をさらに回折する偏光ホログラム素子と、
をさらに備え、
前記光検出器は、前記偏光ホログラム素子を透過した前記０次回折光および前記±１次回折光と、前記ホログラム素子によって回折された前記０次回折光とを受けるように構成されている、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光検出器は、前記偏光ホログラム素子によって回折された前記０次回折光に基づいてフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成する、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記検出器のトラッキング検出方式は、コレクトファーフィールド方式である、請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記検出器のフォーカス検出方式は、スポットサイズ検出方式またはナイフエッジ方式である、請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記光検出器は、前記＋１次回折光の光スポットからの反射光の強度と、前記−１次回折光の光スポットからの反射光の強度との間の差動信号を再生信号として出力する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
光記録媒体におけるトラック上にデータを書き込み、前記トラック上に記録されたデータを読み出すための光ピックアップ装置であって、
第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、
第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、
前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを前記光記録媒体の同一のトラックに集光する対物レンズと、
前記光記録媒体から反射された前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを受ける光検出器と、
を備え、
前記第１の光ビームによって前記光記録媒体の前記トラック上に形成される光スポットと、前記第２の光ビームによって前記トラック上に形成される光スポットとの距離をｄ（μｍ）、前記光記録媒体の走査線速度をｖ（ｍ／ｓ）、前記光記録媒体の相変化材料が前記第１の光ビームによって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ（μｓ）とするとき、
ｖＴ≦ｄ
を満足する、光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、
前記光記録媒体の前記トラック上にデータを記録するとき、前記０次回折光によって前記トラックに記録マークを形成するように前記光ビームの強度を変調する光変調回路と、
前記光記録媒体の前記トラックにデータを記録しながら、前記光ピックアップ装置からの出力に基づいて前記トラックに形成された前記記録マークを読み出す処理部と、
を備える光記録再生装置。
【請求項１３】
前記処理部は、＋１次回折光の光スポットからの反射光の強度と、−１次回折光の光スポットからの反射光の強度との間の差動信号に基づいて再生信号を生成する、請求項１２に記載の光記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置と、
前記光記録媒体の前記トラック上にデータを記録するとき、前記第１の光ビームによって前記トラックに記録マークを形成するように前記第１の光ビームの強度を変調する光変調回路と、
前記光記録媒体の前記トラックにデータを記録しながら、前記光ピックアップ装置からの出力に基づいて前記トラックに形成された前記記録マークを読み出す処理部と、
を備える光記録再生装置。
【請求項１５】
前記光ピックアップ装置の個数が２以上であり、
各光ピックアップ装置が前記光記録媒体の異なるトラックに対して同時にデータを記録する、
請求項１２または１４に記載の光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源からの光を光記録媒体の記録層に照射することにより、データの記録および再生を行う光ピックアップおよび光記録再生装置に関する。特に本発明は、光記録媒体にデータを記録しながら、記録されたデータの検証を行う装置に関する。使用される光記録媒体は、例えば、光テープ、光ディスク、および光カードであり得る。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像データや写真データの高品位化、および多くの紙媒体の電子化により、記録媒体に記録されるデジタルデータの量は急増している。また、ネットワーク上のサーバおよびストレージを用いて各種アプリケーションやサービスを利用するといったクラウドコンピューティングが普及し始めてきた。このようなクラウドコンピューティングでは、多くの利用者が様々なデータをネットワーク上のストレージに保存するため、そのデータ蓄積量は今後、さらに膨大になると予想される。
【０００３】
その一方で、データの保存義務についての法制化が進んでおり、これらの膨大なデータを保存する際の確実性および信頼性も要求される。
【０００４】
このような大容量データを、光記録媒体に記録する装置において、記録の信頼性を高めるために、データが光記録媒体に正しく記録されたか否かを検証する動作（以下、「ベリファイ」と呼ぶ。）は、必要不可欠である。ここで、「光記録媒体」とは、光ビームの照射によって光学的に記録マークが形成され得る媒体を意味する。光ビームの照射は、光源と、この光源から出射された光ビームを光記録媒体にフォーカスさせる光学系とを含む「光ピックアップ」によって行われる。光ピックアップが光記録媒体に光ビームを照射すると、光記録媒体上の照射領域において、屈折率等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を「記録マーク」と称する。
【０００５】
一般に、光記録媒体に記録されているデータは、比較的弱い一定強度の光ビームを光記録媒体に照射し、光記録媒体によって変調された反射光を検出することによって再生される。書き換え可能な光記録媒体では、グルーブおよびランドが形成された基材（ディスクまたは長尺フイルム）に、光学的にデータの記録／再生が可能な記録材料膜が蒸着等の方法によって堆積されている。書き換え可能な光記録媒体にデータを記録する場合は、記録すべきデータに応じて光パワーを変調したパルス状の光ビームを光記録媒体に照射し、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を行う。
【０００６】
記録可能または書き換え可能な光記録媒体では、記録材料膜にデータを記録するとき、上述のように光パワーを変調した光ビームを記録材料膜に照射することより、結晶質の記録材料膜に非晶質の記録マークを形成する。この非晶質の記録マークは、記録用光ビームの照射を受けた記録材料膜の一部が融点以上の温度に上昇した後、急速に冷却されることによって形成される。光ビームを記録マークに照射するときの光パワーを低めに設定すると、光ビームが照射された記録マークの温度は融点を超えず、急冷後に結晶質に戻る（記録マークの消去）。このようにして、記録マークの書き換えを何度も行うことが可能になる。データを記録するときの光ビームのパワーが不適切であると、記録マークの形状が歪み、データを再生することが難しくなることがある。
【０００７】
光記録媒体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集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」とは、光ビームの焦点（集束点）の位置が常に目標トラック上に位置するように対物レンズの位置を記録媒体表面の法線方向に制御することである。一方、「トラッキング制御」とは、光ビームのスポットが所定のトラック上に位置するように対物レンズの位置をトラックに垂直な方向に制御することである。
【０００８】
上述した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、光記録媒体から反射される光に基づいて、フォーカスずれおよびトラックずれを検知し、そのずれを縮小するように光スポットの位置を調整することが必要である。フォーカスずれおよびトラックずれの大きさは、光記録媒体からの反射光に基づいて生成される「フォーカス誤差（ＦＥ）信号」および「トラッキング誤差（ＴＥ）信号」によって示される。
【０００９】
光磁気（ＭＯ）ディスクや、ブルーレイディスク（ＢＤ）、ＤＶＤ、ＣＤといった光ディスクへのデータの記録および再生に用いられる光ピックアップ装置において、回折格子によって分岐した０次光および±１次光を用いてデータを記録しながらベリファイを行う方式が知られている。そのような方式では、回折格子を用いてレーザ光源から出射した光ビームを分割し、０次光および±１次光の光ビームを光ディスクの記録層上に照射する。０次光により記録が行われ、±１次光によりベリファイが行われる。このような方式は、ＤＲＡＷ（Direct  Read  After  Write）と呼ばれており、記録直後にエラーチェックを行うため、処理速度が速くなり、転送レートの高速化を図ることができる。このような方式は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１６２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術では、記録直後における相変化の完了に要する時間、および±１次光が対物レンズに対して軸外から入射することによって発生する収差の影響が考慮されていない。このため、十分なベリファイ性能が得られない場合がある。例えば、記録直後の結晶からアモルファスへの相変化の途中にベリファイ用の再生信号が生成されると、反射率やマーク長が期待される値からずれているのでベリファイ性能が劣化する。同様に、収差の影響が大きい状態でベリファイ用の再生信号が生成されると、読取り性能が悪化する。
【００１２】
従来の光磁気ディスクやＤＶＤ、ＣＤであれば、対物レンズへの軸外からの入射によって発生する収差量についてある程度許容できた。しかし、より高い精度が要求されるＢＤや、光ディスクの技術を応用した光テープへの記録においては、収差が性能を満足できるレベルに収まらないことが多い。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決すべく、光ディスク、光テープといった光記録媒体の走査線速度を考慮した上で、安定したベリファイ性能が得られる光ピックアップ装置を提供する。
【００１４】
また、本発明の実施形態は、光記録媒体の走査線速度を考慮した上で、収差の発生を極力抑え、安定したベリファイ性能が得られる光ピックアップ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態による光ピックアップ装置は、光記録媒体におけるトラック上にデータを書き込み、前記トラック上に記録されたデータを読み出すことができる。前記光ピックアップ装置は、光ビームを出射するレーザ光源と、前記光ビームを回折し、０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光に分岐する回折素子と、前記０次回折光および前記±１次回折光を前記光記録媒体の同一のトラックに集光する対物レンズと、前記光記録媒体から反射された前記０次回折光および前記±１次回折光を受ける光検出器とを備えている。前記光ピックアップ装置は、前記０次回折光によって前記光記録媒体の前記トラック上に形成される光スポットと、前記±１次回折光によって前記トラック上に形成される光スポットとの距離をｄ[μｍ]、前記光記録媒体の走査線速度をｖ[ｍ／ｓ]、前記光記録媒体の相変化材料が前記０次回折光によって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ[μｓ]とするとき、ｖＴ≦ｄを満足する。
【００１６】
ある実施形態において、前記光ピックアップ装置は、０．３ｖ≦ｄを満足する。
【００１７】
ある実施形態において、前記光検出器は、前記０次回折光および±１次回折光をそれぞれ受ける３つの受光素子を有する。前記光ピックアップ装置は、前記トラック上における光スポット径に対する前記光検出器における光スポット径の比率をｍ、各受光素子の最小許容長さをｌ[μｍ]とするとき、ｌ／ｍ≦ｄをさらに満足する。
【００１８】
ある実施形態において、前記光ピックアップ装置は、５≦ｄを満足する。
【００１９】
ある実施形態において、前記光ピックアップ装置は、０．３ｖ≦ｄ、かつ５≦ｄ≦１４を満足する。
【００２０】
ある実施形態において、前記光ピックアップ装置は、前記光記録媒体までの光路上に配置された１／４波長板と、前記光記録媒体から反射され前記１／４波長板を透過した前記０次回折光をさらに回折する偏光ホログラム素子とをさらに備える。前記光検出器は、前記偏光ホログラム素子を透過した前記０次回折光および前記±１次回折光と、前記ホログラム素子によって回折された前記０次回折光とを受けるように構成されている。
【００２１】
ある実施形態において、前記光検出器は、前記偏光ホログラム素子によって回折された前記０次回折光に基づいてフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成する。
【００２２】
ある実施形態において、前記検出器のトラッキング検出方式は、コレクトファーフィールド方式である。
【００２３】
ある実施形態において、前記検出器のフォーカス検出方式は、スポットサイズ検出方式またはナイフエッジ方式である。
【００２４】
ある実施形態において、前記光検出器は、前記＋１次回折光の光スポットからの反射光の強度と、前記−１次回折光の光スポットからの反射光の強度との間の差動信号を再生信号として出力する。
【００２５】
本発明の実施形態による光記録再生装置は、上記のいずれかの光ピックアップ装置と、前記光記録媒体の前記トラック上にデータを記録するとき、前記０次回折光によって前記トラックに記録マークを形成するように前記光ビームの強度を変調する光変調回路と、前記光記録媒体の前記トラックにデータを記録しながら、前記光ピックアップ装置からの出力に基づいて前記トラックに形成された前記記録マークを読み出す処理部とを備える。
【００２６】
ある実施形態において、前記処理部は、＋１次回折光の光スポットからの反射光の強度と、−１次回折光の光スポットからの反射光の強度との間の差動信号に基づいて再生信号を生成する。
【００２７】
本発明の他の実施形態による光ピックアップ装置は、光記録媒体におけるトラック上にデータを書き込み、前記トラック上に記録されたデータを読み出すことができる。前記光ピックアップ装置は、第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを前記光記録媒体の同一のトラックに集光する対物レンズと、前記光記録媒体から反射された前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを受ける光検出器とを備える。前記光ピックアップ装置は、前記第１の光ビームによって前記光記録媒体の前記トラック上に形成される光スポットと、前記第２の光ビームによって前記トラック上に形成される光スポットとの距離をｄ（μｍ）、前記光記録媒体の走査線速度をｖ（ｍ／ｓ）、前記光記録媒体の相変化材料が前記第１の光ビームによって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ（μｓ）とするとき、ｖＴ≦ｄを満足する。
【００２８】
本発明の他の実施形態による光記録再生装置は、前記光ピックアップ装置と、前記光記録媒体の前記トラック上にデータを記録するとき、前記第１の光ビームによって前記トラックに記録マークを形成するように前記第１の光ビームの強度を変調する光変調回路と、前記光記録媒体の前記トラックにデータを記録しながら、前記光ピックアップ装置からの出力に基づいて前記トラックに形成された前記記録マークを読み出す処理部とを備える。
【００２９】
ある実施形態において、前記光ピックアップ装置の個数は２以上であり、各光ピックアップ装置が前記光記録媒体の異なるトラックに対して同時にデータを記録してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ベリファイに必要な相変化時間を確保することができるため、安定したベリファイ性能を有する光ピックアップ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】光ピックアップ装置の光学構成の概略を示す図である。
【図２Ａ】光ディスクの一部のトラックを示す模式図である。
【図２Ｂ】光テープの一部のトラックを示す模式図である。
【図２Ｃ】光記録媒体の一部のトラックを模式的に示す斜視図である。
【図２Ｄ】光記録媒体のトラック上に形成される３つの光スポットを示す図である。
【図２Ｅ】光記録媒体のトラック上に形成される３つの光スポットの間隔を示す図である。
【図３】他の実施形態における光ピックアップ装置の光学装置の概略を示す図である。
【図４】実施形態１における光ピックアップ装置の概略図である。
【図５】０次光による光スポットと±１次光による光スポットとの距離と発生する収差との相関を示す図である。
【図６Ａ】ＣＦＦ方式とＳＳＤ方式とを用いた検出器の受光パターン例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す検出器を用いたときのデフォーカスの影響を示す図である。
【図７】（ａ）は光駆動信号の例を、（ｂ）は記録マークの例を、（ｃ）はサブビームＡの受光信号の例を、（ｄ）はサブビームＢの受光信号の例を、（ｅ）は２つのサブビームの受光信号の差動信号の例を示す図である。
【図８Ａ】ＣＦＦとナイフエッジ方式とを用いた検出器の受光パターン例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す検出器を用いたときのデフォーカスの影響を示す図である。
【図９】実施形態２における光記録再生装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、同一または対応する構成要素には同一の符号を付している。
【００３３】
まず、具体的な実施形態を説明する前に、本発明の光ピックアップ装置の構成例および動作を説明する。図１は、この例における光ピックアップ装置の光学系構成を示している。図１に示される光ピックアップ装置は、光記録媒体９のトラック上にデータを書き込み、トラック上に記録されたデータを読み出すために使用される。光記録媒体９は、例えば光ディスク、光テープ、または光カードであり、記録層２０と、記録層２０を支持する基板またはフィルム９１と、透光性の保護層９２とを有している。
【００３４】
この光ピックアップ装置は、光ビーム３０を出射するレーザ光源１と、光ビーム３０を回折し、０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光に分岐する回折素子２と、０次回折光および±１次回折光を光記録媒体９の同一のトラックに集光する対物レンズ７と、光記録媒体９から反射された０次回折光および±１次回折光の少なくとも一部を受けるように配置された光検出器８とを備えている。図示される例では、光記録媒体９からの反射光を光検出器８に導くビームスプリッタ３も設けられている。
【００３５】
図１では、回折素子２から出る３本の回折光ビームが模式的に記載されている。現実には、より多くの回折光ビームが形成されていてもよい。３本の回折光ビームのうち、中心に描かれている光ビームは０次回折光のビームであり、他の２本の回折光ビームは±１次回折光のビームである。図示されている回折角度は、実際の角度よりも大きく誇張されて描かれている。これら３本の回折光ビームは、いずれもビームスプリッタ３および対物レンズ７を透過し、光記録媒体９上の同一トラック上に光スポットを形成する。
【００３６】
光記録媒体９としては、例えば図２Ａに示す光ディスク９ａ、および図２Ｂに示す光テープ９ｂが好適に使用され得る。図２Ａでは、光ディスク９ａの一部（破線で囲まれた矩形領域）を拡大した領域９０に５本のトラックが例示されている。光ディスク９ａは、同心円状または螺旋状の多数のトラックを有している。同様に、図２Ｂでは、光テープ９ｂの一部（破線で囲まれた矩形領域）を拡大した領域９０に５本のトラックが例示されている。光テープ９ｂは、平行に配列された多数のトラックを有している。データの記録または再生を行うとき、光ディスク９ａは回転し、光テープ９ｂは長尺方向に沿って走行する。
【００３７】
図２Ｃは、光記録媒体９の一部を拡大した模式的な斜視図である。図２Ｃには、データを記録するためのメインスポット１００が示されている。このメインスポット１００は、０次回折光によって形成される。記録すべきデータに応じて強度が変調された０次回折光により、メインスポット１００が走査したトラック上の一部にデータに応じた記録マークが形成される。
【００３８】
光記録媒体９は、図示されるように、ランド２００とグルーブ２１０とが交互に配列された構成を有している。図示される例において、グルーブ２１０の底面はランド２００の上面よりも掘り下がっている。このようなランド２００およびグルーブ２１０が形成された基板またはフィルム９１の上に、記録層２０および保護層９２を含む多層膜が設けられる。図では、簡単のため、これらの多層膜の記載は省略されている。
【００３９】
この例では、記録マークは、光記録媒体９のランド２００のみに形成され、グルーブ２１０には形成されない。すなわち、この例ではランド２００が「トラック」として機能する。この例とは反対に、光記録媒体９のグルーブ２１０のみに記録マークが形成されてもよい。その場合、グルーブ２１０がトラックとして機能する。このように、記録マークは、ランド２００およびグルーブ２１０の一方に形成される。
【００４０】
図２Ｄは、この光ピックアップが光記録媒体９上に形成する光スポットの配置例を示す平面図である。図２Ｄには、０次回折光によって形成されるメインスポット１００の他に、±１次回折光によって形成されるサブスポット１００ａ、１００ｂも示されている。この例では、光記録媒体９は、光スポットに対して、図２Ｄの矢印の方向に走行しており、＋１次回折光によるサブスポット１００ａからの反射光を光検出器８が検出することによって記録マークが読み出される。このような構成により、メインスポット１００によって記録マークが形成された直後にサブスポット１００ａからの反射光を用いてベリファイすることが可能となる。
【００４１】
図２Ｅは、メインスポット１００およびサブスポット１００ａ、１００ｂの位置関係を示す図である。この例では、光記録媒体９の図示されるトラックは、光スポットに対して、図の矢印に示す方向に走査線速度ｖ[ｍ／ｓ]で走行しているものとする。ここで、光記録媒体９の相変化材料が０次回折光によって溶融してから固化するまでに要する時間をＴ[μｓ]とする。このとき、メインスポット１００とサブスポット１００ａとの距離ｄ[μｍ]が以下の式１を満足するように、光ピックアップの光学構成が設計されている。
（式１）  ｖＴ≦ｄ
【００４２】
この条件は、ＤＲＡＷの再生品質を高めることに寄与する。以下、この条件を満足することによって再生品質が向上する理由を説明する。
【００４３】
従来のＤＲＡＷ技術では、特許文献１に開示されているように、構成の簡素化、低コスト化、およびトラッキング制御の安定性等の観点から、トラック上に形成される記録用スポットと再生用スポットとの間隔を可能な限り短くすることが好ましいと考えられていた。記録用スポットと再生用スポットとの間隔を短くした場合であっても、検出倍率が十分に高くなるように光学系の焦点距離を設計すれば、問題なく再生光を検出することができると考えられていた。ここで、「検出倍率」とは、トラック上における光スポット径に対する光検出器における光スポット径の比率である。
【００４４】
しかし、本願発明者らは、メインスポット１００とサブスポット１００ａとの間の距離が短すぎると、再生信号のエラー発生率が高くなる傾向がある事を見出した。本願発明者らの検討によれば、その原因は、メインスポット１００によって形成された記録マークが十分に冷却される前にサブスポット１００ａが記録マークの位置に到達することにあると考えられる。記録マークが十分に冷却される前にサブスポット１００ａが記録マークの位置に到達すると、相変化材料の原子配列が乱れた状態で再生用の光ビーム（本構成例では＋１次光）が照射されることになる。その結果、サブスポット１００ａからの反射光の強度が想定される値からずれるため、再生が不安定になると考えられる。
【００４５】
そこで、本発明の実施形態では、上記の知見に基づき、式１を満足するように各要素の構成が決定される。これにより、相変化材料が十分に冷却してからサブスポット１００ａが記録マークの位置に到達するため、再生品質を安定させることが可能となる。
【００４６】
なお、上記の例では、＋１次回折光が再生用の光ビームとして用いられるが、−１次回折光を再生用の光ビームとしてもよい。また、双方向に走行可能な光テープにおいては、走行方向が逆転したときに＋１次回折光と−１次回折光とを切り替えることにより、走行方向に関わらずベリファイが可能となる。
【００４７】
本発明は、上記の構成例に限らず、図３に示すように、回折素子２の代わりに、近接して配置された２つのレーザ光源１、１ａを用いてメインビーム３０およびサブビーム３０ａを光記録媒体９に照射する構成であってもよい。図３に示す構成例では、データの記録およびベリファイを同時に行う際、レーザ光源１、１ａから、光ビーム３０、３０ａがそれぞれ出射される。この例では、光ビーム３０がメインスポット１００を、光ビーム３０ａがサブスポット１００ａを光記録媒体９の同一トラック上に形成する。受光素子８は、メインスポット１００およびサブスポット１００ａからの反射光をそれぞれ受光する。
【００４８】
図３に示す例でも、メインスポット１００とサブスポット１００ａとの距離ｄが上記の式１を満足するように、光ピックアップの光学構成が設計される。これにより、図１に示す例と同様、再生信号の安定化を図ることができる。
【００４９】
なお、図３では、対物レンズ７の数は１個であるが、対物レンズを２個設け、メインビーム３０とサブビーム３０ａとを個別に集光するように構成してもよい。また、トラックの走行方向を逆転させた状態でデータの記録およびベリファイを行う場合は、２つのレーザ光源１、１ａの役割を切り換えればよい。すなわち、レーザ光源１ａからの光ビーム３０ａによってデータの記録を行い、レーザ光源１からの光ビーム３０によってベリファイを行うように光ピックアップ装置を構成すればよい。
【００５０】
以下、本発明のより具体的な実施形態を説明する。
【００５１】
（実施形態１）
［１．光ピックアップの構成］
図４は、本発明の第１の実施形態における光ピックアップ装置の概略図である。この光ピックアップ装置は、発振波長が４０５ｎｍ帯の半導体レーザ光源１と、回折格子２と、ビームスプリッタ３と、コリメートレンズ４と、立上げミラー１０と、偏光ホログラム５と、１／４波長板６と、対物レンズ７と、検出器８とを備えている。光ピックアップ装置は、さらに、光記録媒体９の記録層２０に記録マークを形成させるためにレーザ光源１の出射光量を変調させる光駆動信号を生成する光変調器１１を備えている。光変調器１１は、典型的には光ピックアップ内に設けられるが、光ピックアップ外に設けられていてもよい。光記録媒体９は、例えば光ディスク、光テープ、または光カードである。
【００５２】
半導体レーザ光源１を出射した光ビームは、回折格子２によって０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光に分岐する。その後、ビームスプリッタ３で反射され、コリメートレンズ４に入射する。コリメートレンズ４によってほぼ平行光となった光ビームは、立上げミラー１０で反射された後、偏光ホログラム素子５を通過し、１／４波長板６を通過する。その際、直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ７に入射する。対物レンズ７によって光記録媒体９の記録層２０に集光された光ビームは、記録層２０で反射され、再び１／４波長板６を通過する。この際、往路における偏光方向に直交した偏光方向の直線偏光に変換される。波長板６を通過した直線偏光は、偏光ホログラム素子５によって回折され、サーボ用の回折光が生成される。偏光ホログラム素子５を透過した光は、立上げミラー１０で反射され、コリメートレンズ４、ビームスプリッタ３を透過して検出器８に入射する。
【００５３】
ここで、偏光ホログラム素子５は、往路（回折格子２から記録層２０に向かう経路）においては光ビームをそのまま透過させるが、復路（記録層２０から検出器８に向かう経路）においては光ビームを回折するように偏光方向が設計されている。偏光ホログラム素子５には、復路において記録層２０から反射された０次回折光および±１次回折光が入射する。このうち、偏光ホログラム素子５をそのまま透過する０次回折光および±１次回折光は、再生信号（ＲＦ信号）の生成に用いられる。一方、偏光ホログラム素子５によって０次回折光がさらに回折されることによって発生する±１次回折光（以下、「二次的な±１次回折光」と呼ぶ。）は、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号の生成に用いられる。偏光ホログラム素子５の構成例および各種信号の生成例については後述する。
【００５４】
以上の構成により、０次回折光によってデータを記録し、±１次回折光の反射光に基づいてベリファイを行うことが可能である。
【００５５】
［２．相変化時間の考慮］
光ディスクや光テープのような光記録媒体９において一般に用いられるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系や、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系の相変化材料では、記録後の相変化の安定化に約０．３μｓの時間を要する。ここで「安定化」とは、相変化材料が０次光によって溶融した後、固化することを意味する。０次光でデータを記録した直後に±１次光でベリファイ（再生）する際、上述のように、相変化材料の安定化のための時間を確保しなければ正確なベリファイ性能が得られない。このため、本実施形態における光記録媒体９の走査線速度をｖ[ｍ／ｓ]としたとき、記録層２０上での０次光と±１次光との距離ｄ[μｍ]が、以下の式２を満足するように、光学構成が設計されている。
（式２）  0.3ｖ≦ｄ
【００５６】
［３．収差との相関］
上記の相変化時間の他、収差の影響をさらに考慮して光学構成を設計することが好ましい。図５は、対物レンズ７の焦点距離がｆ＝１．３０ｍｍのときの０次光と±１次光との距離ｄと、発生する収差との相関を示す図である。距離ｄが大きくなる程、対物レンズ７への入射角度も大きくなることから、図５に示すように、非点収差および球面収差が距離ｄに対して２次関数的に増加する。光ピックアップとして許容できる全体の収差は、例えば非点収差、球面収差、コマ収差といった主要な収差の値の二乗平均平方根（ＲＭＳ）をとったとき、７０ｍλ以下である。レンズやその他の光学部品、および経時変化による収差の影響を考慮すると、距離ｄによって発生する収差の許容量は概ね４０ｍλ程度である。図５より、距離ｄが約１４μｍ以下であれば、発生する収差を４０ｍλ以下に抑えることが可能である。そこで、本実施形態では、距離ｄ[μｍ]が以下の式３を満足するように、各要素の構成および配置が決定される。
（式３）  ｄ≦１４μｍ
【００５７】
なお、上限値１４μｍは、ｆ＝１．３ｍｍの場合の値であり、ｆが異なれば当該上限値も異なる。一般化した記号ｆを用いた場合、式３は、以下の式４に書き替えられる。
(式４)  ｄ≦１４×ｆ／１．３
【００５８】
［４．検出器の構成および信号処理］
次に、本実施形態における検出器８の構成および信号処理を説明する。
【００５９】
図６Ａは、本実施形態における検出器８の構成および受光パターンの例を模式的に示す図である。
【００６０】
前述のとおり、収差の発生を抑えるためには０次光によるメインスポット１００と±１次光によるサブスポット１００ａ、１００ｂとの距離ｄが小さい方が望ましい。このため、本実施形態では、ホログラム素子５を用いて検出器８に集光させる方式を採用している。この理由は、ホログラムを用いる方式の方が、シリンドリカルレンズを用いた方式のようにＲＦ信号生成用の受光部にある程度の大きさを必要とする方式よりも、０次光と±１次光との受光レイアウトの干渉を避けやすく適しているからである。
【００６１】
図６Ａに示す例では、トラッキング検出方式としてコレクトファーフィールド（ＣＦＦ）方式を、フォーカス検出方式としてスポットサイズ検出（ＳＳＤ）方式を採用している。受光素子８は、中央部の受光領域８ａと、その両側に位置する受光領域８ｂ、８ｃを有している。受光領域８ａは、中央に位置するメイン受光素子ＲＦ０と、その両側に隣接する２つのサブ受光素子ＲＦ１、ＲＦ２とを有している。受光領域８ｂは、４つの受光素子ａ、ｂ、ｃ、ｄを有している。受光領域８ｃは、２つの受光素子ｅ、ｆを有している。
【００６２】
受光素子８は、ホログラム素子５を透過した０次光および±１次光を中央部の受光領域８ａで受光する。より具体的には、０次光は受光素子ＲＦ０に入射し、＋１次光は受光素子ＲＦ１に入射し、−１次光は受光素子ＲＦ２に入射する。
【００６３】
一方、ホログラム素子５による０次光の回折によって発生する二次的な±１次回折光は、受光領域８ｂ、８ｃに集光される。より具体的には、ホログラム素子５の図６Ａにおける左側半分から発生する二次的な＋１次回折光は、受光領域８ｂの右側の領域に光スポットを形成する。逆に、ホログラム素子５の図６Ａにおける右側半分から発生する二次的な＋１次回折光は、受光領域８ｂの左側の領域に光スポットを形成する。また、ホログラム素子５の図６Ａにおける左側半分から発生する二次的な−１次回折光は、受光領域８ｃの左側の領域に光スポットを形成する。逆に、ホログラム素子５の図６Ａにおける右側半分から発生する二次的な−１次回折光は、受光領域８ｃの右側の領域に光スポットを形成する。なお、上記の例とは反対に、二次的な＋１次回折光が受光領域８ｃに入射し、二次的な−１次回折光が受光領域８ｂに入射するようにホログラム素子５が構成されていてもよい。
【００６４】
この構成例では、トラッキング誤差信号およびフォーカス誤差信号は、受光領域８ｂ、８ｃにおける各受光素子から出力される信号に基づいて生成される。受光素子ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆから出力される信号を、それぞれの参照符号を用いて表すと、トラッキング誤差信号ＴＥおよびフォーカス誤差信号ＦＥは、それぞれ以下の式５、６に示す演算によって生成される。
（式５）  ＴＥ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）
（式６）  ＦＥ＝（ａ＋ｃ）−ｅ
【００６５】
図６Ｂは、光ビームがデフォーカス状態になったときの受光領域８ｂ、８ｃに形成される光スポットの形状の変化を示す図である。光ビーム（０次回折光）の焦点が合焦状態と比較して光記録媒体９に近づくと、受光領域８ｂに形成される光スポットは小さくなり、受光領域８ｃに形成される光スポットは大きくなる。逆に、０次回折光の焦点が合焦状態と比較して光記録媒体９から遠くなると、受光領域８ｂに形成される光スポットは大きくなり、受光領域８ｃに形成される光スポットは小さくなる。このため、上記の式６を計算することにより、フォーカス状態を検出できることがわかる。
【００６６】
また、トラックずれが生じた場合、受光領域８ｂ上の光スポットが図６Ａにおける横方向にずれるため、上記の式４を計算することにより、トラッキング状態を検出できることがわかる。
【００６７】
一方、再生信号は、受光領域８ａにおける受光素子によって生成される。ベリファイを行わず、通常の再生を行う際には、受光素子ＲＦ０の出力を再生信号とすればよい。ベリファイ実行中の再生信号は、未記録の光記録媒体９に記録する場合、受光領域８ａにおける２つの受光素子ＲＦ１、ＲＦ２の出力の差動をとることによって生成できる。この点について、図７を参照しながら説明する。
【００６８】
図７（ａ）は、光駆動信号の波形の例を示している。図７（ｂ）は、トラック上に形成される記録マークの形状を模式的に示している。記録マークは、光駆動信号がハイレベルにある期間にメインスポット１００が位置していた領域に形成される。
【００６９】
図７（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、＋１次回折光によるサブスポット１００ａからの反射光の信号波形および−１次回折光によるサブスポット１００ｂからの反射光の信号波形を示している。図７（ｃ）からわかるように、サブスポット１００ａの反射光の波形は、光駆動信号によって変調された光ビームのスポットが記録マークの存在するトラックを移動したことにより、記録マークの影響を受けている。一方、図７（ｄ）に示されるように、サブスポット１００ｂの反射光の波形は、光駆動信号によって変調された光ビームのスポットが記録マークの存在しないトラックを移動したことにより、記録マークの影響を受けていない。
【００７０】
図７（ｅ）は、サブスポット１００ａの反射光の信号から、サブスポット１００ｂの反射光の信号を差し引いた信号の波形を示している。この波形は、記録マークの位置および形状を反映した情報、即ち再生信号を含んでいる。このように、受光素子ＲＦ１とＲＦ２との差動によって再生信号を生成できることがわかる。なお、光記録媒体９に対する光スポットの走査方向が反対になった場合でも、同様に動作させることが可能である。その場合、受光素子ＲＦ１とＲＦ２との差動信号の符号を逆転させればよい。
【００７１】
図８Ａは、検出器８の他の構成例を示す図である。この例では、トラッキング検出方式としては、上記と同様、コレクトフォーフィールド（ＣＦＦ）方式であるが、フォーカス検出方式として、ナイフエッジ方式を採用している。本構成例でも、ホログラム素子５から発生する二次的な±１次光の一方が受光領域８ｂに集光され、他方が受光領域８ｃに集光されるようにホログラム素子５が構成されている。
【００７２】
本構成例でも、ホログラム素子５で回折されずに透過した０次光および±１次光は、受光領域８ａに入射する。より具体的には、０次光は受光素子ＲＦ０に入射し、＋１次光は受光素子ＲＦ１に入射し、−１次光は受光素子ＲＦ２に入射する。
【００７３】
ホログラム素子５は、３つの領域５ａ、５ｂ、５ｃを有しており、それぞれの領域から生じる回折光が、互いに異なる方向に向かうように構成されている。図８Ａに楕円形で示されている３つの領域５ａ、５ｂ、５ｃは、記録層２０から反射された０次回折光が入射する領域を表しており、その他の領域には光は入射しない。そのため、図８Ａにおける楕円形の領域以外の領域にはホログラムが形成されていてもよいが、形成されていなくてもよい。本構成例では、領域５ａから発生する二次的な＋１次回折光は、受光素子ａに集光され、領域５ｂから発生する二次的な−１次回折光は、受光素子ｄに集光される。一方、領域５ａから発生する二次的な−１次回折光および領域５ｂから発生する二次的な−１次回折光は、受光素子ｅおよびｆに跨って図８Ａに示す左右に分かれて入射する。なお、領域５ｃから発生する±１次回折光は、いずれの受光素子にも入射しないように設計されている。
【００７４】
図８Ａに示す構成では、トラッキング誤差信号ＴＥおよびフォーカス誤差信号ＦＥは、それぞれ以下の式７、８に示す演算によって生成することができる。
(式７)  ＴＥ＝（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）
(式８)  ＦＥ＝ｅ−ｆ
【００７５】
図８Ｂは、図８Ａに示す構成例において、光ビームがデフォーカス状態になったときの受光領域８ｂ、８ｃに形成される光スポットの形状の変化を示す図である。この例では、０次回折光の焦点の位置が合焦状態における位置と比較して光記録媒体９に近づくと、受光領域８ｃに形成される光スポットは図８Ａにおける上方向に移動し、小さくなる。逆に、０次回折光の焦点が合焦状態と比較して光記録媒体９から遠くなると、受光領域８ｃに形成される光スポットは図８Ａにおける下方向に移動し、大きくなる。このため、上記の式８を計算することにより、フォーカス状態を検出できる。
【００７６】
また、トラックずれが生じた場合、受光領域８ｂ上の光スポットが図８Ａにおける横方向にずれるため、上記の式７を計算することにより、トラッキング状態を検出できる。
【００７７】
再生信号については、図６Ａに示す例と同様、受光領域８ａの出力に基づいて生成することができる。すなわち、通常の再生信号については受光素子ＲＦ０の出力をそのまま用いればよい。ベリファイ時の再生信号は受光素子ＲＦ１とＲＦ２との差動をとることによって生成され得る。
【００７８】
以上のように、図６Ａまたは図８Ａに示す検出器８の構成により、再生信号およびサーボ信号（フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号）を生成することができる。なお、図６Ａ、８Ａに示す構成例では、検出器８が再生信号およびサーボ信号を生成する回路を有しているが、これらの回路が検出器８の外部に設けられていてもよい。
【００７９】
上記の例では、受光素子ＲＦ１とＲＦ２との差動をとることによってベリファイ時の再生信号が生成されるが、本発明はこのような例に限定されない。例えば、光駆動信号をモニターするモニター部を設け、当該モニター部の出力を、図７（ｃ）に示すサブビームＡの信号から減じることによって再生信号を得てもよい。特に、記録済みの光記録媒体９に対してデータを書き換えながらベリファイを行う場合、差動をとる方式では再生信号を得ることができないため、本方式が有効である。
【００８０】
[５．受光素子サイズの考慮]
トラック上のメインスポット１００とサブスポット１００ａ、１００ｂとの距離ｄは、上記の条件の他、検出器８における受光素子のサイズを考慮して決定することが好ましい。本実施形態のように、フォーカス検出方式としてＳＳＤ方式やナイフエッジ方式を用いる場合、０次光検出用の受光素子ＲＦ０と±１次光検出用の受光素子ＲＦ１、２は、現実的には一辺の長さが５０μｍ以上のサイズを有することが望ましい。フォーカス検出方式として、ホログラム素子５ではなくシリンドリカルレンズを用いるアスティグマ方式などを用いる場合は、受光素子のサイズをさらに大きくする必要がある。
【００８１】
対物レンズ７の焦点距離がｆ＝１．３ｍｍ、コリメートレンズ４の焦点距離がｆ１＝１３．０ｍｍのとき、トラック上における光スポット径に対する光検出器８における光スポット径の比率（検出倍率）は１０倍となる。この場合、記録層２０上での０次光によるメインスポット１００と±１次光によるサブスポット１００ａ、１００ｂとの距離ｄは、５μｍ以上にすることが好ましい。
【００８２】
一般化すると、検出倍率をｍ、各受光素子の最小許容長さをｌ[μｍ]とするとき、以下の式９を満たすように光学構成が設計されることが好ましい。
（式９）  ｌ／ｍ≦ｄ
【００８３】
［６．まとめ］
以上のように、本実施形態における光ピックアップ装置は、データの記録および再生を同時に行うことによってベリファイを行うことができる。上記のように検出倍率が１０倍である場合、記録層２０上における０次光によるメインスポット１００と±１次光によるサブスポット１００ａ、１００ｂとの距離をｄ[μｍ]とし、走査線速度をｖ[ｍ／ｓ]とするとき、本実施形態の光ピックアップ装置は、０．３ｖ≦ｄかつ５≦ｄ≦１４を満足するように構成される。
【００８４】
上記条件を満たすことにより、ベリファイに必要な相変化時間を確保することができ、また対物レンズ７への軸外からの±１次光の入射による収差の発生を極力抑えることができるため、安定したベリファイ性能が得られる。
【００８５】
（実施形態２）
次に、図９を参照しながら、本発明による光記録再生装置の実施形態を説明する。図９に示される光記録再生装置は光ディスク装置であるが、本発明の光記録再生装置は、光ディスク装置に限定されず、例えば光テープ装置であってもよい。
【００８６】
図示されている光ディスク装置は、光ピックアップ９００と、光ディスク９ａを回転させるディスクモータ９０２と、各種の信号処理を行う部分とを備えている。光ピックアップ９００は、すでに説明した実施形態における光ピックアップのいずれかである。
【００８７】
図９に示す構成例では、光ピックアップ９００の出力は、フロントエンド信号処理部９０６を介してエンコーダ／デコーダ９０８に送られる。エンコーダ／デコーダ９０８は、データ読み出し時には、光ピックアップ９００によって得られる信号に基づいて光ディスク９ａ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９０８は、光変調回路を含んでおり、データ書き込み時には、データを符号化し、光ディスク９ａに書き込むべき信号を生成し、光ピックアップ９００に送出する。この信号により、所望の記録マークが形成されるように光ビームの強度が変調される。
【００８８】
フロントエンド信号処理部９０６は、光ピックアップ９００の出力に基づいて再生信号を生成する一方、フォーカス誤差信号ＦＥやトラッキング誤差信号ＴＥを生成する。フォーカス誤差信号ＦＥやトラッキング誤差信号ＴＥは、サーボ制御部９１０に送出される。サーボ制御部９１０は、ドライバアンプ９０４を介してディスクモータ９０２を制御する一方、光ピックアップ９００内のアクチュエータを介して対物レンズの位置を制御する。エンコーダ／デコーダ９０８およびサーボ制御部９１０といった構成要素は、ＣＰＵ９０９によって制御される。
【００８９】
フロントエンド信号処理部９０６およびエンコーダ／デコーダ９０８は、光記録媒体９の所定のトラックにデータを記録しながら、光ピックアップ装置９００からの出力に基づいて当該トラックに形成された記録マークを読み出すことができる。これにより、データを記録しながら当該データのベリファイを行うことができる。本実施形態では、フロントエンド信号処理部９０６およびエンコーダ／デコーダ９０８が協働して本発明による光記録再生装置の処理部の機能を実現している。
【００９０】
図９と同様の構成を光ディスク装置ではなく光テープ装置に適用することも可能である。光テープ装置と光ディスク装置との間にある主な相違点は、光記録媒体の駆動機構にある。光記録媒体として光テープを使用する場合、光テープを走行させるための複数のローラが用いられる。また、光テープ装置は、複数の光ピックアップを備えることにより、光テープの複数のトラックに対して同時にデータの記録または再生を行うことができる。
【００９１】
なお、本実施形態の光記録再生装置は、１個の光ピックアップ９００を備えているが、２個以上の光ピックアップ９００を備えていてもよい。各光ピックアップが光記録媒体の異なるトラックに対して同時にデータを記録するように構成されていれば、記録およびベリファイの高速化が図れるため、有用である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明にかかる光ピックアップ装置は、例えばこれを複数個含む大容量情報記憶システムにて光記録媒体の異なる領域、または異なる光記録媒体に同時に情報を正確に記録する用途で用いられ得る。簡易な構成でコストメリットを有する記録再生装置として有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１、１ａ    レーザ光源
２    回折格子
３    ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    偏光ホログラム素子
５ａ、５ｂ、５ｃ    偏光ホログラム素子の一部の領域
６    １／４波長板
７    対物レンズ
８    光検出器
８ａ、８ｂ、８ｃ    受光領域
９    光記録媒体
９ａ  光ディスク
９ｂ  光テープ
１０  立上げミラー
１１  光変調器
２０    記録層
３０、３０ａ  光ビーム
９０  光記録媒体の一部
９１  基板またはフィルム
９２  保護層
１００  メインスポット
１００ａ、１００ｂ  サブスポット
２００  ランド
２１０  グルーブ
９００  光ピックアップ
９０２  ディスクモータ
９０４  ドライバアンプ
９０６  フロントエンド信号処理部
９０８  エンコーダ／デコーダ
９０９  ＣＰＵ
９１０  サーボ制御部
【図１】
2013084329.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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