(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキング用のガイドトラックが予め形成されているトラッキングガイド層と、情報データが記録されるべき少なくとも２の記録層と、を備えた光学式記録媒体に対して情報データの記録又は再生を行う光学式情報記録再生装置であって、
前記記録層に対して前記情報データの読取又は記録を行うべき第１レーザビームを発生する第１光源と、
前記トラッキングガイド層から前記ガイドトラックの読み取りを行うべき第２レーザビームを発生する第２光源と、
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを夫々の光軸を一致させて合成した合成ビームを、当該合成ビームを集光して前記光学式記録媒体の入射面に照射する対物レンズに導出する光学経路と、
前記光学式記録媒体からの反射光から、前記記録層からの反射光成分である第１反射光と、前記トラッキングガイド層からの反射光成分である第２反射光と、を分離する反射光分離手段と、
前記第１反射光に基づいて、前記合成ビームを前記記録層に合焦させるべく前記対物レンズを制御するフォーカス制御手段と、
前記第２反射光に基づいて前記対物レンズの光軸を前記ガイドトラックに追従させるべく制御するトラッキング制御手段と、を有し、
前記光学経路は、前記トラッキングガイド層に対する前記第２レーザビームの焦点深度を、前記光学式記録媒体の前記入射面から最も離間した位置及び前記入射面の最近傍位置に夫々形成されている前記記録層間の距離に、前記記録層に対する前記第１レーザビームの焦点深度を加算して得た前記第１レーザビームの焦点移動範囲よりも深くすることを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
前記トラッキングガイド層は前記入射面から最も離間した位置に形成されている前記記録層よりも更に前記入射面から離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記第２レーザビームの波長は前記第１レーザビームの波長よりも長く、かつ、前記第２レーザビームの開口数は前記第１レーザビームの開口数よりも小であることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記トラッキング制御手段は、前記第２反射光に基づいてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段と、前記トラッキングエラー信号に応じて前記対物レンズの光軸を前記ガイドトラックに直交する方向に推移せしめるトラッキングアクチュエータと、からなることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記光学経路は、前記第２レーザビームのビームスポット径を絞る開口数制限素子を備え、
前記開口数制限素子によって前記ビームスポット径が絞られた前記第２レーザビームと前記第１レーザビームとを夫々の光軸を一致させて合成したものを前記合成ビームとして前記対物レンズに導出することを特徴とする請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録媒体に対して情報データの記録又は再生を行う光学式情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光学式の記録媒体として、情報データを記録する為の記録層が１枚のディスク内に複数個設けられた多層光ディスクが知られている。例えば、使用者側において情報データの書き込みが可能なＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−Ｒ及びＤＶＤ−ＲＷには、スペーサ層によって比較的小さな間隔で隔てられた２〜４つの記録層が設けられている。ここで、ＤＶＤ−Ｒ又はＤＶＤ−ＲＷの各記録層には、情報データを担うマークが記録される記録トラックと、トラッキングのガイドとなるグルーブトラックとが交互に螺旋状又は同心円状に設けられている。従って、このような光ディスクから記録情報を再生するには、記録トラックのみならずグルーブトラックにも読取レーザビームを照射し、その反射光に基づいて記録トラックに形成されているマークに対応した読取信号を得る。ところが、上述した如き構造を有する光ディスクでは、記録トラックに隣接して形成されているグルーブトラックの影響により反射光の強度が低下するので、読取信号の誤り率が高くなるという問題があった。そこで、記録トラック及びグルーブトラックを夫々別の層に形成させた光ディスクが考えられた。
【０００３】
図１は、かかる光ディスクの断面の一部を示す図である。
図１に示す如く、この光ディスクは、レーザビームが入射される透明基板１、情報データを担うマークが記録される記録層２及び記録層３、及びトラッキングのガイドとなるグルーブトラックが形成されているトラッキングガイド層４を備えている。
【０００４】
例えば、かかる光ディスクから記録情報の読み取りを行うには、先ず、読取レーザビームを記録層２及びトラッキングガイド層４の双方に照射する。この際、トラッキングガイド層４からの反射光に基づいてトラッキングエラー信号を生成し、このトラッキングエラー信号に基づくトラッキング制御によって上記記録層２に形成されているマークを追従しつつ、そのマークの読取を行う。又、かかる光ディスクに情報データを記録するには、先ず、記録レーザビームを記録層２及びトラッキングガイド層４の双方に照射する。この際、トラッキングガイド層４からの反射光に基づいてトラッキングエラー信号を生成し、このトラッキングエラー信号に基づくトラッキング制御に従って、情報データを担うマークを上記記録層２に順次、記録して行くのである。
【０００５】
ところが、いずれの場合においても、レーザビームの焦点が記録層２に合っている間は、トラッキングガイド層４に対する焦点がズレていることになるので、良好なトラッキングエラー信号を生成することが出来ない。よって、トラッキングガイド層４に形成されているグルーブトラックに沿って精度良く情報データの読取及び記録を行うことが出来ないという問題が発生した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、光学式記録媒体に形成されているガイドトラックに沿って精度良く情報データの記録又は再生を行うことが出来る光学式情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学式情報記録再生装置は、トラッキング用のガイドトラックが予め形成されているトラッキングガイド層と、情報データが記録されるべき少なくとも２の記録層と、を備えた光学式記録媒体に対して情報データの記録又は再生を行う光学式情報記録再生装置であって、前記記録層に対して前記情報データの読取又は記録を行うべき第１レーザビームを発生する第１光源と、前記トラッキングガイド層から前記ガイドトラックの読み取りを行うべき第２レーザビームを発生する第２光源と、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを夫々の光軸を一致させて合成した合成ビームを、当該合成ビームを集光して前記光学式記録媒体の入射面に照射する対物レンズに導出する光学経路と、前記光学式記録媒体からの反射光から、前記記録層からの反射光成分である第１反射光と、前記トラッキングガイド層からの反射光成分である第２反射光と、を分離する反射光分離手段と、前記第１反射光に基づいて、前記合成ビームを前記記録層に合焦させるべく前記対物レンズを制御するフォーカス制御手段と、前記第２反射光に基づいて前記対物レンズの光軸を前記ガイドトラックに追従させるべく制御するトラッキング制御手段と、を有し、前記光学経路は、前記トラッキングガイド層に対する前記第２レーザビームの焦点深度を、前記光学式記録媒体の前記入射面から最も離間した位置及び前記入射面の最近傍位置に夫々形成されている前記記録層間の距離に、前記記録層に対する前記第１レーザビームの焦点深度を加算して得た前記第１レーザビームの焦点移動範囲よりも深くする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
図２は、本発明による光学式情報記録再生装置の構成を示す図である。
この光学式情報記録再生装置には、光学式記録媒体としての光ディスク１７が装着される。光ディスク１７は、レーザビームの入射面から近い順に、情報データを担う記録マークが形成される第１記録層１８及び第２記録層１９、及びトラッキングのガイドとなる例えば溝状のガイドトラック(図示せぬ)が形成されているトラッキングガイド層１１０を備えている。
【０００９】
記録変調回路２１は、かかる光ディスク１７の第１記録層１８又は第２記録層１９に記録すべき情報データに対して所望の記録変調方式に従った変調処理を施し、この際得られた記録信号を光源ドライバ２２に供給する。光源ドライバ２２は、この光学式情報記録再生装置の記録動作時には、上記記録信号に対応した信号レベルを有する光源駆動信号を発生してこれを記録再生ヘッド１００に搭載されている第１光源１１に供給する。又、光源ドライバ２２は、光学式情報記録再生装置の再生動作時には、所定の固定レベルを有する光源駆動信号を発生してこれを上記第１光源１１に供給する。
【００１０】
第１光源１１は、光源ドライバ２２から供給された光源駆動信号に対応した光パワーを有する第１波長のレーザビームを発生する。すなわち、第１光源１１は、この光学式情報記録再生装置の再生動作時には、光ディスク１７の第１記録層１８又は第２記録層１９に形成されている記録マークを読み取るのに必要な光パワーを有する読取レーザビームを発生する。一方、記録動作時には、上記第１記録層１８又は第２記録層１９に記録マークを形成させるのに必要となる光パワーを有する記録レーザビームを発生する。そして、第１光源１１は、上記第１波長を有する記録レーザビーム又は読取レーザビーム(以下、第１レーザビームと称する)を合成プリズム１３に照射する。
【００１１】
一方、第２光源１２は、光ディスク１７のトラッキングガイド層１１０からガイドトラックを読み取るのに必要となる光パワーを有するトラッキング用のレーザビーム(以下、第２レーザビームと称する)を発生し、これを合成プリズム１３に照射する。尚、第２光源１２が発生する上記第２レーザビームの波長は、上記第１光源１１が発生するレーザビームの第１波長よりも長い第２波長である。
【００１２】
合成プリズム１３は、上記第１光源１１が発生した第１レーザビームと、第２光源１２が発生した第２レーザビームとを、夫々光軸を一致させて合成したものをビームスプリッタ１４を介してコリメータレンズ１５に供給する。コリメータレンズ１５は、上述した如く合成されたレーザビームを平行光に変換し、これを開口制限素子１１７を介して対物レンズ１６に供給する。
【００１３】
開口制限素子１１７は、上記第１光源１１が発生した第１レーザビームをそのまま透過して対物レンズ１６に導出する。一方、上記第２光源１２からの第２レーザビームに対しては、開口制限素子１１７は、対物レンズ１６による集光時の開口数を小さくすべく、そのビームスポット径を絞って対物レンズ１６に導出する。開口制限素子１１７は、例えば図３に示す如き、透明平板７１に、波長選択性があり、かつその外径がレーザビームのスポット径と等しい円環状の多層膜７２を付着形成したものによって実現される。
【００１４】
対物レンズ１６は、開口制限素子１１７を介して供給された平行光を集光して光ディスク１７の記録面に照射する。この際、第２光源１２からコリメータレンズ１５までの光路長は、第１光源１１からコリメータレンズ１５までの光路長よりも短い。つまり、第１光源１１からの第１レーザビームが光ディスク１７の第１記録層１８又は第２記録層１９の近辺に集光し、かつ第２光源１２からの第２レーザビームがトラッキングガイド層１１０のガイドトラック上に集光するように、両者の光路長が設定されているのである。この際、上記第１レーザビーム及び上記第２レーザビームの内、第２レーザビームの方だけが開口制限素子１１７によってその集光時の開口数が小になっている。これにより、図４に示す如く、トラッキングガイド層１１０のガイドトラック上に集光される第２レーザビームの焦点深度ｄof2(つまり、トラッキングエラー信号が得られる焦点範囲)を、第１レーザビームによる焦点移動範囲ＦＤより深くしている。尚、焦点移動範囲ＦＤとは、第１レーザビームが第１記録層１８に合焦する際の対物レンズの位置から、第１レーザビームが第２記録層１９に合焦する際の対物レンズの位置までの距離に、第１レーザビームの焦点深度ｄof1(つまり、良好な像が得られる焦点範囲)を加算した距離である。つまり、焦点移動範囲ＦＤは、図４に示す如き第１記録層１８及び第２記録層１９間の距離ｄtotに、第１レーザビームの焦点深度ｄof1を加算した値であり、
ＦＤ＝ｄtot＋ｄof1
と表される。
【００１５】
すなわち、第２レーザビームの焦点深度ｄof2は、第１記録層１８及び第２記録層１９間の距離ｄtotと、第１レーザビームの焦点深度ｄof1とを加算して得られた焦点移動範囲ＦＤよりも深い、
ｄof2≧ｄtot＋ｄof1
なる関係になっている。
【００１６】
尚、第１レーザビームの焦点深度ｄof1は、
ｄof1＝λ1／(２ＮＡ12)
λ1：第１レーザビームの波長
ＮＡ1：第１レーザビームの開口数
第２レーザビームの焦点深度ｄof2は、
ｄof2＝λ2／(αＮＡ22)
λ2：第２レーザビームの波長
ＮＡ2：第２レーザビームの開口数
α≦２
によって決定する。
【００１７】
ここで、レーザビームが光ディスク１７に照射された際の反射光は、対物レンズ１６、開口制限素子１１７、コリメータレンズ１５、及び集光レンズ１１１を介してダイクロイックミラー１１２に導出される。ダイクロイックミラー１１２は、上記反射光中の上記第１波長を有する光を透過し、これを第１光検出器１１３に導出する。又、ダイクロイックミラー１１２は、上記反射光中の上記第２波長を有する光を反射し、これを第２光検出器１１４に導出する。すなわち、ダイクロイックミラー１１２は、上記反射光から、光ディスク１７の第１記録層１８(又は第２記録層１９)からの反射光成分と、トラッキングガイド層１１０からの反射光成分とを分離する。そして、ダイクロイックミラー１１２は、第１記録層１８(又は第２記録層１９)からの反射光成分を第１光検出器１１３に導出し、トラッキングガイド層１１０からの反射光成分を第２光検出器１１４に導出するのである。尚、上記反射光成分には、ダイクロイックミラー１１２によって非点収差が与えられる。
【００１８】
第１光検出器１１３は、第１記録層１８(又は第２記録層１９)からの反射光を図５(ａ)に示す如く配列された４つの光検出器１１３ａ〜１１３ｄによって夫々受光する。光検出器１１３ａ〜１１３ｄの各々は、上記反射光を個別に光電変換して得た読取信号Ｒａ〜Ｒｄを出力する。一方、第２光検出器１１４は、上述した如きトラッキングガイド層１１０のガイドトラックからの反射光を図５(ｂ)に示す如く配列された２つの光検出器１１４ａ及び１１４ｂによって夫々受光する。光検出器１１４ａ及び１１４ｂの各々は、上記反射光を個別に光電変換して得たトラッキングガイド読取信号Ｔａ及びＴｄを出力する。
【００１９】
フォーカスエラー生成回路２３は、第１光検出器１１３における４つの光検出器１１３ａ〜１１３ｄの内で互いに対角に配置されている検出器同士の出力和を夫々求め、両者の差分値をフォーカスエラー信号として求める。すなわち、フォーカスエラー生成回路２３は、ダイクロイックミラー１１２の作用によって非点収差が与えられた読取信号Ｒａ〜Ｒｄ各々を用いた下記の如き演算によって、フォーカスエラー信号を求める。
【００２０】
フォーカスエラー信号＝(Ｒａ＋Ｒｃ)−(Ｒｂ＋Ｒｄ)
フォーカシングアクチュエータ１１５は、光ディスク１７の第１記録層１８に対する記録又は再生動作時には、第１記録層１８にレーザビームの焦点を一致させるべく、上記フォーカスエラー信号に応じた分だけ、対物レンズ１６をディスクに対する垂直方向、いわゆるフォーカス調整軌道上において移動せしめる。又、光ディスク１７の第２記録層１９に対する記録又は再生動作時には、フォーカシングアクチュエータ１１５は、この第２記録層１９にレーザビームの焦点を一致させるべく、上記フォーカスエラー信号に応じた分だけ、対物レンズ１６をフォーカス調整軌道上において移動せしめる。
【００２１】
情報読取信号生成回路２４は、第１光検出器１１３から出力された読取信号Ｒａ〜Ｒｄを互いに加算して得た加算結果を、光ディスク１７に記録されている情報データに対応した情報読取信号として求め、これを情報データ復調回路２５に供給する。情報データ復調回路１０は、かかる情報読取信号に対して所定の復調処理を施すことにより情報データを再生し、これを再生情報データとして出力する。
【００２２】
トラッキングエラー生成回路２６は、第２光検出器１１４が出力した上記トラッキングガイド読取信号Ｔａ及びＴｄの差分を求め、これをトラッキングエラー信号としてトラッキングアクチュエータ１１６に供給する。トラッキングアクチュエータ１１６は、光ディスクに照射されるレーザビームがトラッキングガイド層１１０のガイドトラック上をトレースするように、上記トラッキングエラー信号に応じた分だけ対物レンズ１６の光軸をディスク半径方向に振る。
【００２３】
以上の如く、図２に示す光学式情報記録再生装置は、互いに異なる波長を有する第２レーザビーム、及び第１レーザビームを合成し、これを開口制限素子１１７及び対物レンズ１１６を介して光ディスクに照射する。この際、図４に示す如く、第２レーザビームの焦点深度ｄof2を、第１レーザビームの焦点移動範囲ＦＤより深くしている。つまり、光ディスク１７の入射面から最も離間した位置及び最近傍位置に夫々形成されている第１記録層１８及び第２記録層１９間の距離ｄtotに、第１レーザビームの焦点深度ｄof1を加算して得た焦点移動範囲ＦＤよりも、トラッキングガイド層１１０に照射する第２レーザビームの焦点深度ｄof2を深くしているのである。
【００２４】
よって、図４に示すように、第１レーザビームの焦点を光ディスク１７の第１記録層１８(又は第２記録層１９)に合焦させつつも、第２レーザビームの焦点を、光ディスク１７のトラッキングガイド層１１０からトラッキングエラー信号が得られる範囲内に維持させることが可能になる。これにより、光ディスク１７からトラッキングエラー情報を良好に読み取ることができるようになるのである。
【００２５】
尚、図２に示す光学式情報記録再生装置においては、トラッキングエラー信号をプッシュプル法、フォーカスエラー信号を非点収差法によって夫々求めるようにしているが、これらの方法に限定されるものではない。例えば、位相差法、３ビーム法、及び差動プッシュプル法等によりトラッキングエラー信号を生成し、又、スポットサイズ法、ナイフエッジ法等を採用してフォーカスエラー信号を生成するようにしても良い。
【００２６】
又、トラッキング又はフォーカスサーボにおいて、制御位置近傍において対物レンズに対して微少な振動を強制的に与えて、フォーカスエラー信号又はトラッキングエラー信号の信号レベルが常に最大値となるような制御を実施しても良い。
又、上記実施例においては、ダイクロイックミラー１１２によって、光ディスク１７からの反射光から、記録層(１８、１９)からの反射光成分及びトラッキングガイド層１１０からの反射光成分を分離し、これらを夫々個別の光検出器(１１３及び１１４)で受光している。この際、第１光源１１及び第２光源１２が発生したレーザビームは互いに干渉することは無い。従って、光ディスクからの反射光をダイクロイックミラー１１２を介さずに１つの光検出器で受光し、この光検出器によって光電変換して得られた信号に基づきトラッキングエラー信号の生成及び情報データの復調を行うことも可能である。又、ダイクロイックミラー１１２に代わりホログラム素子を用いても、１つの光検出器から、トラッキングエラー信号の生成及び情報データの復調を実施し得る信号を取得することが可能である。
【００２７】
又、上記トラッキングガイド層に合焦すべき第２レーザビームの焦点深度が、記録ディスクの入射面から最も離間した位置及び最近傍位置に夫々形成されている記録層の間隔と、第１レーザビームの焦点深度とを加算した距離に比して長ければ、第１及び第２レーザビームの波長及び開口数の関係が上記条件を満たす必要は無い。つまり、第２レーザビームの波長は第１レーザビームの波長以下、或いは、対物レンズによって集光される第２レーザビームの開口数は第１レーザビームの開口数以上であっても構わないのである。
【００２８】
又、上記実施例においては、記録層が２層の場合を例にしているが、３層以上の記録層に適用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明においては、記録読取用の第１レーザビームと、トラッキング制御用の第２レーザビームとを光軸を一致させて合成し、これを対物レンズによって集光して、複数の記録層及びトラッキングガイド層が形成されている光ディスクに照射するようにしている。この際、トラッキングガイド層に照射する第２レーザビームの焦点深度を、光ディスクの入射面から最も離間した位置及び最近傍位置に夫々形成されている記録層間の距離に第１レーザビームの焦点深度を加算して得た第１レーザビームの焦点移動範囲よりも深くしている。よって、第１レーザビームの焦点を光ディスクの記録層のいずれか１に合焦させつつも、第２レーザビームの照射によりトラッキングガイド層からトラッキングエラー情報を良好に読み取ることが可能となる。
【００３０】
従って、本発明によれば、光ディスクのガイドトラック層に予め形成されているガイドトラックに沿って精度良く各記録層に対する情報データの記録又は再生が為されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラッキングガイド層を有する光ディスクの構造を示す図である。
【図２】本発明による光学式情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す開口制限素子１１７の構造の一例を示す図である。
【図４】光ディスク１７に照射されるレーザビームの形態を表す図である。
【図５】第１光検出器１１３及び第２光検出器１１４の受光面を示す図である。
【主要部分の符号の説明】
１１  第１光源
１２  第２光源
１３  合成プリズム
１６  対物レンズ
１７  光ディスク
２６  トラッキングエラー生成回路
１１２  ダイクロイックミラー
１１３  第１光検出器
１１４  第２光検出器
１１７  開口制限素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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