(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式記録媒体への書き込み読み出し装置において、光学系の傾斜を以下に記述するステップによって補正することを特徴とする傾斜補正方法：
ａ）光学回折格子を光収束機構からの光ビームの経路に配置する。
ｂ）光源を点灯する。
ｃ）前記回折格子上の光束の焦点位置を回折格子面とは非平行な方向へ移動変位させる。
ｄ）前記回折格子からの光の強度を検出する。
ｅ）検出された強度の最小値と最大値のコントラスト比を求める。
ｆ）前記光収束機構の傾斜を、前記コントラスト比が最大になるよう調整する。
ｇ）前記ステップでの傾斜補正位置を保持する。
【請求項２】
次の追加ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法：
ｂ１）望ましい光束軸に対する正常な直交面で回折格子の向きを定位させる。
【請求項３】
更に次の追加ステップを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法：
ｂ２）回折格子面に沿って前記回折格子の位置を回折格子線を横切る方向に変化させる。
【請求項４】
また更に次の追加ステップを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法：
ｆ１）前記光束軸と平行な軸に沿って前記回折格子を回転変位させる。
ｆ２）前記光収束機構の傾斜を、前記コントラスト比が最大になるよう調整する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録媒体への書き込み及び読み出し装置に関するものであり、光収束機構他の光学系において発生する本来の光ビームに対する傾斜を補正する方法及び傾斜を補正する機構を含む。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置は、記録媒体表面上で光源からの光出力を収束させる機構、及び光源からの収束光により記録媒体の表面を走査する機構から成る。この種の装置では、光収束機構が、何らかの原因により本来の光ビームの光学的軸に対して傾斜して光収束させる場合がある。また、同様に走査機構によっても傾斜を引き起こす場合がある。そのような傾斜を防止するために、傾斜検出機構及び傾斜補正機構を備え、それによって光収束機構及び他の光学系機構による傾斜を補正する装置が考案されている。そうした傾斜補正機構は、光学式記録媒体への書き込み及び読み出し時のデーター・エラー・レートの低減効果を有する。
【０００３】
傾斜補正機構を備えたこの種の装置の一つは、US-A-5,034,939に開示されている。この開示では、光学媒体からの読み出し時のデーター・エラー・レートに基づき傾斜補正が行われる。この場合では、最小エラー・レート値が最適な傾斜補正に対応することになる。
【０００４】
この開示された方法では、以下に示すような欠点が存在する。即ち、傾斜の補正に先立って、記録媒体の全データーを読み出す必要がある。傾斜の補正がなされる前に、高い頻度での読み出しデーター・エラーが発生し、またデーターのリカバリー再生にも大きな影響を与える。更に、傾斜がある程度以上にまでなると、最初に実行される記録媒体からの読み出し動作そのものが不可能となる。また、本来記録データーの読み出し再生やリカバリー再生に使用されるべき機能の全てが、この傾斜補正のために使われてしまい、従って、この方式は、データーの読み出し再生中に傾斜補正を行うことは出来ず、装置としては不適である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、傾斜補正を行うに当たって、可能な限り光学式記録媒体への書き込み及び読み出し装置の各種機能の占有を限定して、なおかつ最適な傾斜補正を行う方法及びそれに基づく装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光学式記録媒体への書き込み及び読み出し装置内に、光源からの光ビームの中の記録媒体側に光学回折格子を置き、検出素子、光源のスイッチング及び光収束機構を制御する機構、及び検出素子からの信号を処理し傾斜補正機構を制御する機構を組み込み、前記の傾斜補正を行うことにより、目的を達成している。本発明によれば、光学式記録媒体の存在有無に関係なく、また同媒体のデーター・記録トラック部をトラッキングすることなく、僅かな制御用の素子や機構を付加するだけで、傾斜の補正が可能となり、大きな利点を供する。本発明では、回折格子からの光の収束時と非収束時での強度が比較されるだけである。一例として、本発明によれば、装置の生産初期で、光源や収束機能が組み込まれた段階で、傾斜補正が可能である。利点として、この段階で、光源と光収束機構の機能検査と同時にまたは引き続いて傾斜補正をも試験サイクルの一環として行うことが出来る。更に、後で傾斜補正の調整を行うことなく、永久に傾斜補正を行える。また、他の方法として、前記装置の動作中に傾斜補正を行う事も可能であり、前記装置に記録媒体を挿入した後で且つ光収束機構が機能する前に、補正を行うものである。また更に、前記装置において記録媒体への書き込み及び読み出し動作をさせる前の、光収束動作や他の設定動作のみで傾斜補正が行え、大きな利点を供する。光学回折格子は独立した素子であるが、記録媒体によって形成してもよい。本発明によれば、前記検出素子は回折格子に対応して、光透過経路側、又は光反射側に置くことが出来る。前記検出素子は単純な構造であり微細加工を要しない比較的大きなものでよく、これも利点である。また、別の利点として、前記検出素子を走査機構に組み込み、データーの読み出し動作を行わせ、また調節回路の部分として利用することも出来る。
【０００７】
本発明によれば、前記装置は、前記光回折格子が同装置の基準面と平行になるように位置調整するための位置調整機構を有する。同位置調整機構により、回折格子は理想的に位置調整され、傾斜補正機構は傾斜が最小になるように動作するという利点がある。前記基準面は走査機構のガイド素子によって構成され、同走査機構は記録媒体に対し半径方向に変位する。もし、回折格子が記録媒体自体によって構成されている場合では、前記位置調整機構は、記録媒体のための通常の支持機構に一体化し得るという利点を有する。回折格子が独立した機構であれば、そのための独立した位置調整機構及び、記録部媒体の為の支持機構に結合した位置調整機構または利点として支持機構と一体化された位置調整機構が備えられる。
【０００８】
本発明による装置では、同装置の基準面と平行になるように、光学回折格子を駆動する機構を有する。この機構は、ランダムに起こり得る回折格子及び光源相互の不適合な位置関係が前記回折格子の位置調整機構によって調整されるために、同回折格子から来る光が常に検出されることを保証する。同回折格子は、小変位量の反応運動を行うほうが望ましい。また、これとは別の方法として、光収束機構及び又は走査機構が回折格子に対して相対的に移動する機構が提供される。この場合も、回折格子及び光源相互の不適合な位置関係となるような状態は避けられる。いずれにしても、走査機構及び又は収束機構に含まれる駆動機構によって位置調整されることが望ましい。
【０００９】
本発明によれば、前記光学回折格子が独立した素子である場合には、記録媒体の光学特性、即ち、厚さ、屈折率、線幅、線間隔、その他と同様の光学特性を有するようにされる。従って、それらの光学的特性が同様であれば、異なった記録媒体を適用する場合でも、検出結果の変動、それに伴う傾斜補正の変化が生ずることはない。一般に、記録媒体からの読み出し及び書き込みが可能な装置の場合では、多様な光学特性を持つ記録媒体が適用されるので、それらの光学特性の違いに対応する異なった回折格子を用いる必要がある。他方、本発明によれば、前記回折格子が記録媒体を利用することによって構成される場合には、そうした制約はなく、前記装置は多様な記録媒体に対応できる。
【００１０】
回折格子の回折定数ｄは、光源からの光の波長λ、光収束機構の開口率ＮＡによって、次のように関係付けることができ、ｄ＝ｋ＊λ／ＮＡ、比例定数ｋとしてｋ＝１．２±１０％を仮定している。回折定数ｄがこの関係を満たすように設定されると、収束時と非収束時のコントラスト比は最大となり、最適な傾斜補正が可能となる。本発明の範囲内ではあるが、規定を越える変動がある場合には、検出素子や調節機構には特性上の要求が増えるのは当然である。
【００１１】
本発明の傾斜補正の方式は特許請求項において記述される。本発明による方式では、単に光源及び光収束機構の機能を用いるだけで、最適な傾斜補正が行われるという利点が供される。この方式での制御手順は、発明の範囲を逸脱しない範囲内で変更可能である。
【００１２】
本発明は、望ましい光学的軸方向に対する直交面に置かれる回折格子を供する。このことは、それが最適方向に配置されることにより傾斜補正が最適に行われるという利点をもたらす。
【００１３】
本発明によれば、回折格子面内の回折格子位置が回折格子線を横切るような変動に関しては、光源からの収束光に対して不規則に起こり得る不都合な位置変動を避けることが出来る利点もある。この場合、変動に対応して、回折格子と光源の相対的位置関係及び又は回折格子と収束機構の相対的位置関係を変更することが可能であり、このことも利点となっている。
【００１４】
本発明によれば、傾斜の初期の調整後、回折格子を回転させ、傾斜を再び調整する処置がなされる。この場合、回転角はゼロ度以上が望ましく、９０度の回転角が効果的である。最初の調整過程では傾斜は最適補正されないが、傾斜補正時の回折格子の向きに対する検出信号の依存性は最大であり、容易に最適化され得る。二次元の回折格子が用いられる場合には、回折格子を冗長的チェックのためにやはり回転させることは好ましく、回転角としてはゼロから９０度の範囲の適当な値が選ばれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明により、収束光の透過経路側に置かれた回折格子１を有する、光学式記録媒体への読み出し書き込み装置を図解したものである。前記装置の走査機構２はガイド軸３に沿って移動する。ガイド軸３と同図には示されてはいないがもう一つのガイド軸は、同図には示されてはいないが光学式記録媒体の面と平行になるように置かれる基準面を規定する。走査機構２は光源４を有し光束５を発生し、それは収束機構６によって回折格子１の面に収束するようにされる。ここでは、収束機構６は、ある誇張された傾斜角度を持ったレンズとして図解されている。傾斜補正機構７は、収束機構６の両側に巻かれたコイルとして図解されている。それらコイルは、同図には示されていないが、収束機構６に取り付けられた磁器素子と作用し合い、収束機構６の傾斜を補正するよう動作する。また、他の補正機構例として、機械式駆動によって傾斜を補正動作する傾斜補正機構７も適用し得る。収束機構６の最適定位化は、光束５の光学軸８と垂直関係となった時にもたらされる。光束５は、回折格子１の回折格子面９上に収束するように、収束機構６によって収束される。この過程において、光束５は全て回折格子１の保護膜１０を通る。この保護膜の厚さや反射率は、本発明による光学式記録媒体への書き込み読み出し装置に使われる記録媒体のそれらと対応する。回折格子面９も、記録媒体の情報記録面の光学的特性に対応する。
【００１６】
第一の制御機構１１は光源４及び収束機構６を制御する。第二の制御機構１２は、傾斜補正機構７を制御する。傾斜を補正するためには、先ず最初に光源４が点灯され、そして収束機構６が光束軸８に沿って小変位反復運動を行う。この場合、光束５の焦点位置は回折格子面９の上下を振動的に移動する。従って、焦点が合った場合と焦点が合わない場合が交互に繰り返される。光束５は、回折格子１を通過後、自動視準機構１４の一部である検出素子１３に入射する。検出素子１３からの出力信号は時間に対し１５に示すような波形となり、第二の制御機構１２へ入力される。第二の制御機構１２は、入力された波形の振幅レベルＡを評価計測し、傾斜補正機構７に対して収束機構６の傾斜を調整するように制御を行う。傾斜の補正動作は、前記振幅レベルＡが最大値に達した時をもって終了する。
【００１７】
自動視準機構１４は、とりわけ、回折格子１を、ガイド軸３によって規定される装置の基準面と平行になるように位置調整するためのものである。検出素子１３は、光強度の変動を計測する為であって、光束５の正確な位置や形を計測する為のものではないので、比較的に単純な設計で済む。回折格子１を装置の基準面に沿って移動駆動する為の駆動機構１６が図解されている。
【００１８】
図２は、本発明により、収束光の反射経路側に置かれた回折格子を有する、光学式記録媒体への書き込み読み出し装置を図解したものである。この場合では、回折格子は保護膜２０及び情報記録面１９を有する光学式記録媒体２１によって形成される。また、保護膜２０及び情報記録面１９の光学的特性は、図１に示されている回折格子１の保護膜１０及び回折格子面９に対応するが、情報記録面１９は反射面として構成される。
【００１９】
光源４からの光束５は、収束機構６によって情報記録面１９に焦点が定められ、その面からの反射光はビーム・スプリッター２２によって反射され、走査機構２内の検出素子２３に入射される。検出素子２３からの出力信号は時間に対し２５に示すような波形となり、図１に示すものと同様である。その信号は第二の制御機構１２へ入力される。制御機構１１、１２、及び傾斜補正機構７は、図１に図解されているものと同様である。記録媒体２１については、その断面が示されているが、例えばコンパクト・ディスク（ＣＤ）では、媒体は、ターンテーブル１７及びパック１８から成る位置決め機構２４によって支えられる。記録媒体２１を装置から取り出す場合は、パック１８は点線に示すように持ち上げられる。
【００２０】
図２に示すような本発明の適用例では、装置に記録媒体２１が挿入され、実際の読み出しが行われる前に、傾斜補正動作が行われる。この場合も、光源４が先ず点灯され、収束機構６は光束の光学軸８に沿って前後運動する。検出素子２３からの信号により、第二の制御機構１２は、傾斜補正機構７によって収束機構６の傾斜を調整し、信号の波形振幅Ａが最大値となるまで続けられる。それから、光束５は記録媒体２１の情報記録面１９上に焦点が定まるように焦点調節回路はフィードバック動作し、トラック制御回路もフィードバック動作することにより、光束５の焦点は記録媒体２１の情報記録面上のトラックに追随する。検出素子２３は、その目的のためによく知られた方法で設計される。例えば、４象限検出器、もし必要であれば、それ以上のものが用いられる。本発明の図２における適用例は、とりわけ、焦点制御及びトラック制御が行われる前に、傾斜補正が実行される点で有利である。その傾斜補正動作が最適に実行されるならば、焦点制御及びトラック制御回路は、速やか且つ確実にフィードバック動作する。従って、本発明によるこの方法に基づく装置は、記録媒体２１への書き込み及び読み出し動作を、確実且つ速やかに可能にする。
【００２１】
図３は、記録媒体２１の平面部、回折定数ｄを有する光学回折格子１、回折定数ｄ’を有する第二の光学回折格子１’、及び二次元回折格子１”を図解している。前記の記録媒体２１は、円周形であり中心部にセンター・ホール２６を有するように形成される。スパイラルまたは同心円状に形成されたトラック２７が記録媒体２１の部分として拡大表示されている。線分Ｂ−Ｂは、図２に示されている記録媒体２１の断面に対応する。情報トラック２７の相互間隔は、回折格子１の格子間隔に一致する。この間隔は、回折定数ｄに一致する。通常の記録媒体、例えばコンパクト・ディスク（ＣＤ）、又は、ＤＶＤのように更に記録密度の高い記録媒体を用いる場合には、情報トラック２７の相互間隔は非常に狭いので、光束５に照らされた微小エリアでは実質上平行線のように見える。従って回折格子線２８は、そのような意味で平行線状に配列される。回折格子１’は、情報トラックのより狭い間隔に対応し、回折格子１の回折定数ｄよりも小さな回折定数ｄ’を持つ。回折格子１”は二次元回折格子であり、ある角度で交差する二種類の回折格子線２８、及び２８’から成り、図３に示す例では直角に交差している。単一の回折格子１や１’の場合には、それら回折格子を回転させることなしには検出できない傾斜の直交成分が、前記二次元回折格子１”を適用した場合では容易に検出可能である図３の中では、二次元回折格子１”は原理的な図解を目的に示されているが、二次元回折格子１”はホログラムとして形成してもよい。二次元回折格子１”の場合、半径方向外側に向かって格子線を形成することが可能である。また、記録媒体の情報トラック部の平均半径に等しい半径の弧状の格子線を持つ回折格子であってもよい。
【００２２】
回折格子の回折定数ｄは、光源４からの光の波長λ、光収束機構６の開口率ＮＡにより、次のように関係付けることができ、ｄ＝ｋ＊λ／ＮＡ、比例定数ｋとしてｋ＝１．２±１０％を仮定している。特に、波長λ及び開口率ＮＡは、記録媒体の情報トラック２７の間隔及び幅に対して最適化され、従って、情報トラック２７の間隔と相応しい回折定数との間には直接的な関係がある。
【００２３】
図には明示されてはいないが、本発明の更に別の適用例として、回折格子をディスクのターンテーブル１７またはパック１８に固定することも可能である。この場合では、傾斜補正のために走査機構２は、光束５が回折格子を検出する為に、記録媒体の半径方向内側へ向かって移動する。回折格子は、従って、反射型であり、図２の走査機構２の検出素子２３が用いられる。
【００２４】
図４は、本発明による傾斜補正の為の動作プロセスのフロー・チャートを示す。ステップ（ａ）において、光学回折格子１又は記録媒体２１が、本発明の好ましい適用例の光学系機構である収束機構６を通る光ビームの経路に配置される。続くステップ（ｂ）では、光源４が点灯される。ステップ（ｃ）で、光束５の焦点位置は、回折格子面９又は記録媒体の情報記録面１９の上面と反対の下面との間で変位する。この移動変化は続くステップにおいても持続する。続くステップ（ｄ）において、回折格子１又は記録媒体２１からの光の強度を検出素子１３又は２３が検出し始める。ステップ（ｅ）で、検出素子からの出力波形の最小値と最大値のコントラスト比が計測評価され、信号の変調振幅Ａの決定が開始され始める。
【００２５】
続くステップ（ｆ）は、駆動機構７によって収束機構６の光学素子が傾斜調整されるサブステップ（ｆ０１）と、信号の変調振幅Ａが最大値に達したかどうかをチェックするサブステップ（ｆ０２）から成る。もし、まだ最大値に到達していない場合にはステップ（ｆ０１）が繰り返される。最大値に達すれば、ステップ（ｆ）は終了する。そして、ステップ（ｇ）で、先に開始されていた次のステップ、焦点位置の移動変化が開始されたステップ（ｃ）、光の強度検出が開始されたステップ（ｄ）、及び最小値と最大値のコントラスト比の計測評価が開始されたステップ（ｅ）が終了する。そして、ステップ（ｆ）で傾斜補正は維持される。この傾斜補正は、装置の生産中に実施され固定される場合は永久的に保持されるか、又は、定常的に傾斜補正動作が行われる場合は次の補正動作まで保持される。
【００２６】
副次的な処理ステップが破線により、図４中に示されている。ステップ（ｂ１）は、ステップ（ｂ１１）及びステップ（ｂ１２）の二つのステップから成る。回折格子１は光束軸８の望ましい方向に対する直交面にある向きで配置されている。ステップ（ｂ１１）では、回折格子の向きが変更調整され、ステップ（ｂ１２）では、向きの変更が正しいかどうかがチェックされる。もし、正しくない場合には、ステップ（ｂ１１）が繰り返されることになる。また、もし、正しい場合には更に次のステップへ進む。
【００２７】
更に追加のステップ（ｂ２）では、回折格子面に沿って、回折格子１の位置を回折格子線２８を横切る方向に変化させる。本発明の望ましい適用例として示されている図１の駆動機構１６によって、前記位置移動が行われる。回折格子１の位置移動は、便宜的にステップ（ｇ）で終了する。もし、回折格子として記録媒体２１が用いられ、且つトラック２７がスパイラル構造の場合では、ディスクのターンテーブル１７を回転させ、結果として、記録媒体２１の回転軸に対応した情報トラック２７の移動により、回折格子線としての情報トラック２７が半径方向に移動変位又は反復変位することが保証される。
【００２８】
本発明の更に異なった適用では、ステップ（ｆ）の後、ステップ（ｆ１）において、光束８の軸と平行な軸に沿って回折格子１が回転させられ、そして更にステップ（ｆ２）では、収束機構６の光学素子の傾斜は、ステップ（ｆ）で傾斜調整された方向とは垂直な方向に、信号の変調振幅Ａが最大値に達するまで調整される。ステップ（ｆ２１）及び（ｆ２２）は、傾斜調整の方向を除いて、夫々ステップ（ｆ０１）及び（ｆ０２）に対応する。もし、二次元回折格子１”が用いられる場合には、ステップ（ｆ１）において０度から９０度の範囲内の角度で回転させられる。ステップ（ｆ２）では、実行された傾斜調整が最適かどうかがチェックされる。
【００２９】
本発明による光学式記録媒体への書き込み及び読み出し装置では、傾斜補正は、光束５の焦点位置に置かれた回折格子１を通過する光の強弱のコントラストに基づき実行される。このコントラスト、即ち検出された変調振幅Ａは、収束機構６の光学素子や光ビーム経路中に置かれた他の素子の傾斜に強く依存し、その結果として、前記コントラストを最大化することが傾斜をゼロに修正することになる。光源４及び焦点を調整する為の作動装置のみが、この傾斜補正動作の為に用いられる。本発明の適用例では、光検出素子１３、２３によって検出された信号の変調振幅Ａは、回折格子面９上の焦点の大きさにも大きく依存する。変調振幅Ａは、収束機構６の傾斜を変えることによって最大化される。このようにして補正された傾斜の方向は、回折格子１の回折格子線２８に対して垂直方向となる。最適な傾斜補正の為には、従って、回折格子１の使用では第二ステップでそれが回転されるか、又は二次元回折格子１”が最初から用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により、収束光の透過経路側に置かれた回折格子を有する、光学式記録媒体への書き込み読み出し装置を示す。
【図２】本発明により、収束光の反射経路側に置かれた回折格子を有する、前記装置を示す。
【図３】本発明による前記装置で用いられる、光学式記録媒体及び各種の回折格子を示す。
【図４】本発明による傾斜補正の為の動作プロセスのフロー・チャートを示す。
【符号の説明】
１  光学回折格子
２  走査機構
３  ガイド軸
４  光源
５  光束
６  収束機構
７  傾斜補正機構
８  光学軸
９  回折格子面
１０  保護膜
１１  第１の制御機構
１２  第２の制御機構
１３  検出素子
１４  自動視準機構
１６  駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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