光ピックアップ装置および光再生装置
【課題】積層方向に多数の記録層を有する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制して記録媒体を円滑かつ良好に再生できる光ピックアップ装置および光再生装置を提供する。
【解決手段】再生光を発光するＳＩＬ２１と、再生光を記録媒体１０中の記録層１５とミラー２３に導くビームスプリッタ２２と、記録層１５によって反射された再生光（信号光）を受光する光検出器２４と、信号光に再生光（参照光）を重畳させるミラー２３と、参照光の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有する。ミラー２３を変位させて光路長Ｌ１を変化させ、光路長Ｌ１と光路長Ｌ２の差が可干渉距離Δｌｃの範囲内になると、信号光と参照光が干渉し、光検出器２４の出力がパルス状に高まる。この出力は、迷光による信号成分よりも数段高くなる。
【解決手段】再生光を発光するＳＩＬ２１と、再生光を記録媒体１０中の記録層１５とミラー２３に導くビームスプリッタ２２と、記録層１５によって反射された再生光（信号光）を受光する光検出器２４と、信号光に再生光（参照光）を重畳させるミラー２３と、参照光の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有する。ミラー２３を変位させて光路長Ｌ１を変化させ、光路長Ｌ１と光路長Ｌ２の差が可干渉距離Δｌｃの範囲内になると、信号光と参照光が干渉し、光検出器２４の出力がパルス状に高まる。この出力は、迷光による信号成分よりも数段高くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置および光再生装置に関し、特に、積層方向に複数の記録層を有する記録媒体を再生する際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録媒体の高容量化に伴い、積層方向に複数の記録層を有する光記録媒体が開発されている。たとえば、以下の特許文献１には、複数の記録層と一つのサーボ層が積層された光記録媒体が開示されている。この記録媒体では、ガイドトラックのない平坦な記録層が形成され、その上に、ガイドトラックを有するサーボ層が形成されている。
【０００３】
再生時には、サーボ層に形成されたガイドトラックをもとにフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号が生成される。これらサーボ信号をもとに記録層上のビームスポットを位置制御することにより、ビームスポットが走査軌跡上の所望位置に位置づけられる。
【特許文献１】特開２００４−３３５０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の記録媒体では、記録層の間隔を小さくすることにより記録媒体の高容量化を図ることができる。しかし、その一方で、記録層の間隔を小さくすると、再生目標以外の記録層にて反射された不要な光（迷光）が光検出器に入射し、再生信号に悪影響を及ぼすこととなる。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、積層方向に多数の記録層を有する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制して記録媒体を円滑かつ良好に再生できる光ピックアップ装置および光再生装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【０００７】
請求項１の発明に係る光ピックアップ装置は、再生光を発光する光源と、前記再生光を記録媒体中の記録層に収束させる第１の光学系と、前記記録層によって反射された前記再生光を受光する光検出器と、前記記録層によって反射された再生光に参照光を重畳する第２の光学系と、前記第２の光学系に配され前記第２の光学系の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、再生光が再生目標の記録層に収束されている状態で光路調整部に制御信号が印加されると、これに応じて、第１の光学系と第２の光学系の間の光路長の関係が変化する。この過程において、第２の光学系の光路長が、再生目標の記録層からの再生光（信号光）と参照光とが互いに干渉し合う光路長に整合すると、当該信号光と参照光が互いに干渉し合い、高強度の光が光検出器に導かれる。これにより、光検出器からは高レベルの信号が出力される。よって、この信号が光検出器から出力されるよう光路調整部を制御することにより、再生目標の記録層を再生することができる。
【０００９】
なお、記録層間の距離が、再生光と参照光とが互いに干渉し合う距離範囲（可干渉距離：詳細は実施の形態にて説明する）を超えていれば、再生目標の記録層を再生する際に、当該記録層を挟む上下の記録層にて反射された不要な再生光（迷光）と参照光とが互いに干渉し合うことはない。したがって、この迷光が光検出器に入射されたとしても、その強度は、参照光との干渉により増幅された信号光の強度に比べると数段小さくなり、よって、再生信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００１０】
このように、本発明によれば、積層方向に記録層を多数配する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制することができ、当該記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。なお、本発明は、上記のように、記録層間の距離が可干渉距離を超える記録媒体を再生する際に所望の効果を発揮するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記第２の光学系は、前記光源から出射された前記再生光の一部を前記第１の光学系の光路から分離して前記参照光を生成するビームスプリッタと、分離された前記参照光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラー部を備え、前記光路調整部は、前記ビームスプリッタによって分離されてから前記ビームスプリッタに戻るまでの前記参照光の光路長を変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記光路調整部は、前記参照光が入射されるとともに前記制御信号に応じて前記参照光に対する屈折率が変化する光学素子を備えることを特徴とする。この光学素子として、たとえば、液晶素子を用いることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記光路調整部は、前記参照光が入射される光ファイバーと、前記制御信号に応じて前記光ファイバーの全長を変化させる圧電素子を備えることを特徴とする。ここで、光路調整部は、たとえば、印加信号に応じて直径の寸法が変化する圧電素子（ピエゾ素子）に光ファイバーを巻き付ける構成とすることができる。
【００１４】
請求項５の発明に係る光再生装置は、請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、前記光路調整部を制御する光路制御回路と、前記光検出器から出力される信号を再生する再生回路とを有することを特徴とする。この発明によれば、上記請求項１と同様の効果が奏され得る。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光再生装置において、前記光路制御回路は、前記再生光の焦点深度内にある複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉するよう前記第２の光学系の光路長を変化させ、前記再生回路は、これら複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉したときに前記光検出器から出力される信号をもとにこれら各記録層に記録された記録データを再生することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、焦点深度内にある複数の記録層から同時に記録データを再生することができる。よって、再生動作の効率化ないし迅速化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり本発明によれば、積層方向に多数の記録層を有する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制して記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。
【００１８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示形態であって、本発明は、以下の実施の形態に何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、実施の形態に係る記録媒体１０の構成を示す。同図は、記録媒体１０の断面構造を示すものである。
【００２１】
図示の如く、記録媒体１０は、基板１１と表面層１２の間に、サーボ層１３、６つのスペース層１４および５つの記録層１５からなる組を複数段（図１では４段）配することにより構成されている。
【００２２】
基板１１および表面層１２は、ポリカーボネート、ポリオレフィンまたはアクリル等の透光性材料からなっている。サーボ層１３は、サーボ用レーザ光（以下、「サーボ光」という）に対する反射率が高く、再生用レーザ光（以下、「再生光」という）に対する反射率が低い材料にて形成されている。スペース層１４は、紫外線硬化樹脂または両面に粘着剤が塗布された透明なフィルム材によって構成されている。記録層１５は、所定の厚みを有する均一かつ平坦な半透過膜からなっている。
【００２３】
一つのサーボ層１３は、そのサーボ層１３から表面層１２方向に隣り合う次のサーボ層１３までの間に存在する５つの記録層１５に再生光を位置づけるためのものである。
【００２４】
サーボ層１３には、直線状かつ互いに平行なガイドトラックが多数形成されている。記録層１５には、ガイドトラックの真下の位置に、ガイドトラックに沿うようにして直線状に記録マークが配列されている。記録マークの形成領域は、記録マークの非形成領域よりも反射率が高くなっている。たとえば、記録マークの形成領域と非形成領域とで再生光に対する屈折率が相違している。
【００２５】
なお、積層方向における記録層１５のピッチは、後述する可干渉距離よりも大きく設定されている。
【００２６】
図２（ａ）は、記録媒体１０の平面図である。図示の如く、記録媒体１０は、複数の記録エリア１０ａに区分されている。同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部拡大図である。各記録エリア１０ａのサーボ層１３には、同図（ｂ）のＸ方向に平行な直線状のガイドトラックが、Ｙ軸方向に一定ピッチで、予め決められた個数配されている。各記録エリア１０ａの記録層１５には、上記の如く、サーボ層１３の各ガイドトラックの真下の位置に、対応するガイドトラックに沿うようにして、記録マークが配列されている。
【００２７】
図３は、記録媒体１０から記録信号を読み取る光学系の基本構成を示す図である。
【００２８】
低コヒーレンス光源（ＳＬＤ：Super-Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」という）２１から出射された再生光は、ハーフミラー等の無偏光ビームスプリッタ（以下、「ビームスプリッタ」という）２２によって分離され、記録媒体１０とミラー２３に照射される。再生目標の記録層１５にて反射された再生光（信号光）は、ビームスプリッタ２２を透過して光検出器２４に照射される。また、ミラー２３によって反射された再生光（参照光）は、ビームスプリッタ２２によって反射され光検出器２４に照射される。したがって、光検出器２４には、参照光が重畳された状態で信号光が照射される。
【００２９】
ここで、再生目標の記録層１５から光検出器２４の受光面までの光路長（信号光の光路長）と、ミラー２３から光検出器２４の受光面までの光路長（参照光の光路長）の差が可干渉距離Δｌｃの範囲内にあると、信号光と参照光は互いに干渉し合い、光検出器２４に照射される光の強度が高まる。ＳＬＤ２１の発光スペクトルがガウス分布となっており、その半値全幅をΔλ、中心波長をλｃとすると、可干渉距離Δｌｃは、
Δｌｃ＝｛（２ｌｎ２）／２π｝×（λｃ２／Δλ）…（１）
で与えられる。
【００３０】
したがって、図３の光路長Ｌ１と光路長Ｌ２の差が、式（１）で求まる可干渉距離Δｌｃの範囲内にあれば、再生目標の記録層１５にて反射された信号光の強度が高まることとなる。
【００３１】
なお、積層方向における記録層１５のピッチがこの可干渉距離Δｌｃよりも大きければ、再生目標の記録層１５に隣り合う記録層１５からの反射光（迷光）と参照光が干渉し合うことはない。したがって、このように記録層１５のピッチが設定されていれば、迷光が光検出器２４に入射しても、その強度は、参照光との干渉によって増幅された信号光の強度に比べて数段小さくなる。よって、光検出器２４の出力信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００３２】
目標の記録層１５から信号を読み取る場合には、目標の記録層１５に対する光路長Ｌ２と差が可干渉距離Δｌｃの範囲内となるように光路長Ｌ１を調整すれば良い。この調整は、たとえば、ミラー２３を変位させてミラー２３とビームスプリッタ２２間の距離を変化させることにより行うことができる。このように、光路長Ｌ１を調整することにより、各記録層１５からの信号光を参照光と干渉させることができ、各記録層１５上の記録信号を読み取ることができる。
【００３３】
図４は、本実施の形態に係る記録信号の読み取り方法を模式的に示す図である。
【００３４】
同図（ａ）に示すように、本実施の形態では、再生光の焦点深度が隣り合うサーボ層１３間の全ての記録層１５をカバーするよう対物レンズが構成されている。なお、以下の説明では、サーボ層１３間の５つの記録層１５を、再生光の入射側から順番にレイヤーＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５と称する。また、焦点深度の範囲にある光束のことを特に焦点光束という。
【００３５】
同図（ａ）の状態において、たとえば同図（ｃ）に示す駆動信号にてミラー２３を変位させることにより、図３における光路長Ｌ１を変化させると、焦点光束の位置に記録マークがあれば、同図（ｂ）に示すように、各レイヤーに対する光路長Ｌ２と光路長Ｌ１との差が可干渉距離Δｌｃの範囲内となったタイミング（以下、「可干渉タイミング」という）において、光検出器２４からの出力がパルス状に高まる。
【００３６】
したがって、同図（ｂ）に示す如く、可干渉タイミングを含むよう時間窓ΔＴを設定し、この時間窓ΔＴ内に光検出器２４からの出力にパルスが生じたかを検出することにより、各レイヤーに記録された信号を読み取ることができる。同図（ｂ）では、焦点光束の位置において、レイヤーＬ１、Ｌ３、Ｌ４に記録マークが存在し、レイヤーＬ２、Ｌ５には記録マークが存在していない。よって、レイヤーＬ１、Ｌ３、Ｌ４からは信号“１”が読み取られ、レイヤーＬ２、Ｌ５からは信号“０”が読み取られる。
【００３７】
なお、時間窓ΔＴは、たとえば、以下のようにして設定することができる。すなわち、レイヤーＬ１〜Ｌ５上の各記録マークが積層方向に一列に並ぶ基準位置を設け、この基準位置に再生光の焦点光束を位置づける。この状態で、図４（ｃ）に示すスキャン信号にてミラー２３を変位させ、記録層スキャン期間中におけるパルスの発生タイミング（可干渉タイミング）を検出する。そして、記録層スキャン期間中、このタイミングに対応させて時間窓ΔＴを設定する。
【００３８】
再生時には、再生光の焦点光束の位置をサーボ層１３のガイドトラックに沿ってビット単位で間欠的にシフトさせる。そして、焦点光束をシフトさせてから次にシフトさせるまでの間に、上記の如くミラー２３をスキャンさせ、その位置の記録信号を各レイヤーから読み取ってメモリに格納する。こうして、順次、メモリに、各レイヤーの記録データをマッピングする。これに並行して、データシーケンスに従うようメモリから順次記録データを読み出して復調し、再生データ列を生成出力する。
【００３９】
図５は、光ピックアップ装置の具合的構成例を示す図である。同図（ａ）は、１／４波長板１０６、サーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６を除く光学系の平面図、同図（ｂ）は、立ち上げミラー１０５、１／４波長板１０６、サーボ用対物レンズ１０７および記録再生用対物レンズ１１６の部分における光学系の側面図である。
【００４０】
図において、１０１から１０９はサーボ用の光学系であり、１１１から１１８は信号読み取り用の光学系である。
【００４１】
半導体レーザ１０１は、所定波長のサーボ光を出射する。回折格子１０２は、サーボ光を３ビームに分割する。偏光ビームスプリッタ１０３は、回折格子１０２側から入射するサーボ光を略全反射し、コリメートレンズ１０４側から入射するサーボ光を略全透過する。コリメートレンズ１０４は、サーボ光を平行光に変換する。
【００４２】
立ち上げミラー１０５は、コリメートレンズ１０４側から入射されるサーボ光をサーボ用対物レンズ１０７方向に反射する。また、立ち上げミラー１０５は、エキスパンダ１１４側から入射される再生光を再生用対物レンズ１１６方向に反射する。
【００４３】
１／４波長板１０６は、立ち上げミラー１０５側から入射されるサーボ光を円偏光に変換すると共に、サーボ用対物レンズ１０７側から入射されるサーボ光（記録媒体１０からの反射光）を、サーボ用対物レンズ１０７へ向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。サーボ用対物レンズ１０７は、サーボ光をサーボ層１３上に収束させる。
【００４４】
アナモレンズ１０８は、偏光ビームスプリッタ１０３にて反射されたサーボ光（記録媒体１０からの反射光）に非点収差を導入する。光検出器１０９は、アナモレンズ１０８によって収束されたサーボ光を受光して検出信号を出力する。なお、光検出器１０９には、サーボ光を受光する４分割センサが配されている。光検出器１０９は、サーボ光の光軸が４分割センサのセンサ分割線の交点位置を貫くよう配置されている。
【００４５】
ＳＬＤ１１１は、低コヒーレンスの再生光を出射する。上記の如く、ＳＬＤ１１１は、発光スペクトルがガウス分布となっており、また、式（１）で求まる可干渉距離Δｌｃが記録媒体１０の記録層１５間のピッチ距離よりも小さくなるよう、半値全幅Δλと中心光波長λｃが設定されている。
【００４６】
コリメートレンズ１１２は、ＳＬＤ１１１から出射された再生光を平行光に変換する。ハーフミラー１１３は、コリメートレンズ１１２によって平行光とされた再生光の半分を透過し残り半分を反射する。
【００４７】
エキスパンダ１１４は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１１５によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１１５は、モータおよびウォームギア等を備え、再生光の焦点光束を上記の如くレイヤーＬ１〜Ｌ５に位置付けるためのサーボ信号に応じて駆動される。エキスパンダ１１４を通過した再生光は立ち上げミラー１０５によって再生用対物レンズ１１６に向かって反射される。
【００４８】
再生用対物レンズ１１６は、再生光をレイヤーＬ１〜Ｌ５上に収束させる。すなわち、再生用対物レンズ１１６は、再生光の焦点深度がレイヤーＬ１〜Ｌ５をカバーするよう構成されている。
【００４９】
遅延素子１１７は、制御信号に応じて、ハーフミラー１１３とミラー１１８間の光路長を変化させる。遅延素子１１７は、たとえば、印加電圧（制御信号）に応じて再生光に対する屈折率が変化する液晶素子によって構成される。ミラー１１８は、遅延素子１１７を透過した再生光を入射方向とは反対の方向に反射する。この反射光は、上記のとおり、参照光として用いられる。
【００５０】
なお、図３の構成では、ミラー２３を変位させることにより参照光の光路長を変化させたが、図５の構成では、ミラー１１８を変位させずに、遅延素子１１７を駆動することにより参照光の光路長が変化する。たとえば、遅延素子１１７を液晶素子とする場合には、印加電圧（制御信号）に応じて参照光に対する液晶素子の屈折率を変化させることができ、これにより、参照光の光路長を変化させることができる。
【００５１】
集光レンズ１１９は、ハーフミラー１１３を透過する記録媒体１０からの反射光とハーフミラー１１３によって反射されたミラー１１８からの反射光（参照光）を収束させる。光検出器（たとえば、ＡＰＤ：Avalanche Photo Diode）１２０は、集光レンズ１１９によって収束された光を受光して、光強度に応じた信号を出力する。
【００５２】
１／４波長板１０６と、サーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６は、共通のホルダ１３１に装着されている。ここで、ホルダ１３１は、対物レンズアクチュエータ１３２によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。対物レンズアクチュエータ１３２は、従来周知のコイルと磁気回路から構成され、このうちコイルがホルダ１３１に装着されている。
【００５３】
対物レンズアクチュエータ１３２にサーボ信号が供給されることにより、１／４波長板１０６とサーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６が、ホルダ１３１と一体的に、フォーカス方向およびトラッキング方向に変位される。
【００５４】
図６に、記録媒体１０を再生する光再生装置の構成を示す。
【００５５】
図示の如く、光再生装置は、レーザ駆動回路２０１と、光ピックアップ装置２０２と、信号演算回路２０３と、復調回路２０４と、メモリ制御回路２０５と、メモリ２０６と、デコーダ２０７と、サーボ回路２０８と、Ｘ−Ｙステージ２０９と、コントローラ２１０を備えている。
【００５６】
レーザ駆動回路２０１は、再生時に、一定パワーにてサーボ光および再生光を出力させるべく、光ピックアップ装置２０２内の半導体レーザ１０１とＳＬＤ１１１にそれぞれ駆動信号を供給する。
【００５７】
光ピックアップ装置２０２は、上記図５に示す光学系を備えている。信号演算回路２０３は、図５に示す光検出器１０９（サーボ用）からの出力に基づいてフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成し、これらをサーボ回路２０８に出力する。また、信号演算回路２０３は、図５に示す光検出器１２０（再生用）からの出力を増幅およびノイズ除去して再生信号を生成し、これを復調回路２０４に出力する。
【００５８】
復調回路２０４は、信号演算回路２０３から入力された再生信号から“１”、“０”の２値化データを生成し、これをメモリ制御回路２０５に出力する。メモリ制御回路２０５は、コントローラ２１０からの指示に従って、メモリ２０６に対するデータの書き込みおよび読み出しを行う。メモリ２０６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の書き込みおよび読み出し可能なメモリである。
【００５９】
メモリ制御回路２０５は、復調回路２０４から入力された２値化データを、メモリ２０６内の所定の領域に書き込む。また、メモリ制御回路２０５は、メモリ２０６に書き込まれた２値化データを再生シーケンスに従うように順次読み出してデコーダ２０７に出力する。デコーダ２０７は、メモリ制御回路２０５から入力された２値化データに対し誤り訂正等のデコード処理を施して再生データを生成し順次後段回路に出力する。
【００６０】
サーボ回路２０８は、信号演算回路２０３から入力されたフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号からフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号を生成し、光ピックアップ装置２０２内の対物レンズアクチュエータ１３２に出力する。また、サーボ回路２０８は、上記の如く再生光の焦点光束をガイドトラックに沿ってビット単位で変位させるための駆動信号をＸ−Ｙステージ２０９に出力する。この他、サーボ回路２０８は、再生動作時に、後述の如く、光ピックアップ装置２０２のアクチュエータ１１５を駆動する。
【００６１】
Ｘ−Ｙステージ２０９は、記録媒体１０を記録層１５に平行な方向（図中、Ｘ−Ｙ平面方向）に駆動する。Ｘ−Ｙステージ２０９には記録媒体１０をずれ無く保持する保持部が配されており、この保持部に記録媒体１０が装着される。Ｘ−Ｙステージ２０９は、装着された記録媒体１０を、サーボ回路２０８からの駆動信号に応じて、ビット単位で、Ｘ−Ｙ平面方向に駆動する。
【００６２】
Ｘ−Ｙステージ２０９をＸ方向に駆動することにより再生光がガイドトラックに沿って変位し、また、Ｘ−Ｙステージ２０９をＹ方向に駆動することにより、再生光が一のガイドトラックから他のガイドトラックへと変位する。Ｘ−Ｙステージ２０９は、記録媒体１０を記録信号のビット単位で変位できる程度に微細駆動可能であり、たとえば、ピエゾ素子が駆動源として用いられている。
【００６３】
コントローラ２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と内蔵メモリを備え、内蔵メモリに各種データを格納するとともに、あらかじめ設定されたプログラムに従って各部を制御する。
【００６４】
記録媒体１０の再生時には、光ピックアップ装置２０２内のエキスパンダ１１４を初期位置に設定した状態で、サーボ光が再生目標レイヤー群に対応するサーボ層１３に引き込まれる。このとき、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動され、記録媒体１０上の所望の記録エリア１０ａにサーボ光が位置づけられる。こうして、サーボ光が、所望の記録エリア１０ａ中の所望のサーボ層１３に引き込まれる。
【００６５】
この引き込みが行われた状態において、再生光の焦点光束は、再生目標レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置から光軸方向に一定距離だけずれた状態にある。サーボ回路２０８は、このずれ量だけ焦点光束を光軸方向にシフトさせるための信号を光ピックアップ装置２０２内のアクチュエータ１１５に出力する。これにより、エキスパンダ１１４が初期位置から駆動され、再生光の焦点光束が再生目標レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置に引き込まれる。こうして、再生光の焦点光束に対する引き込み処理が終了すると、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動され、再生光の焦点光束が記録領域１０ａ内の再生開始位置に位置づけられる。
【００６６】
その後、焦点光束が、ガイドトラックに沿ってビット単位で順次シフトされる。そして、焦点光束をシフトさせてから次にシフトさせるまでの間に、遅延素子１１７が駆動され、参照光の光路長が変化させられる。ここで、参照光の光路長の変化は、上記図４（ｃ）を参照して説明したミラー２３による光路長の変化の場合と同様、レイヤー１〜５からの信号光と参照光との間に順次干渉が起こる範囲においてなされる。このスキャン動作により、その位置において各レイヤーに記録されている記録信号が読み取られ、信号演算回路２０３から復調回路２０４に出力される。
【００６７】
復調回路２０４は、各レイヤーに基づく信号から２値化データを生成しメモリ制御回路２０５に出力する。メモリ制御回路２０５は、入力された２値化データを順次メモリ２０６に格納する。こうして、メモリ２０６に、各レイヤーの２値化データがマッピングされる。
【００６８】
これに並行して、メモリ制御回路２０５は、データシーケンスに従うようメモリ２０６から順次２値化データを読み出してデコーダ２０７に出力する。デコーダ２０７は、入力された２値化データをデコードして再生データを生成し、順次、後段回路に出力する。
【００６９】
図７は、再生動作時の処理フローを示す図である。
【００７０】
再生動作が開始されると、サーボ光と再生光が発光される（Ｓ１０１）。次に、目標トラックの再生開始位置に対応する位置にサーボ光の焦点位置が引き込まれる（Ｓ１０２）。そして、エキスパンダ１１４が駆動され、再生光の焦点光束が目標トラック上のレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置に引き込まれる(Ｓ１０３)。
【００７１】
しかる後、遅延素子１１７による上述のスキャン動作が行われ（Ｓ１０４）、各レイヤー上の記録信号に基づく２値化データがメモリ２０６にマッピングされる（Ｓ１０５）。そして、再生動作が終了でなければ（Ｓ１０７：ＮＯ）、読み取り位置がガイドトラックの終端位置にあるかが判別される（Ｓ１０８）。ここで、読み取り位置がガイドトラックの終端位置になければ（Ｓ１０８：ＮＯ）、Ｘ−Ｙステージ２０９がＸ方向に１ステップ駆動され、再生光の焦点光束が、記録信号の１ビット分だけガイドトラックに沿って変位される（Ｓ１１０）。その後、Ｓ１０４に戻り、次のステップ位置におけるレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）の信号読み取りが行われる。
【００７２】
かかる動作を繰り返してガイドトラックの終端位置まで信号読み取りが行われると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動されて、再生光の焦点光束が次のガイドトラックの開始位置に移動される（Ｓ１０９）。そして、Ｓ１０４に戻り、次のガイドトラックにおけるレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）の信号読み取りが行われる。
【００７３】
なお、かかる信号読み取りに並行して、データシーケンスに従うようメモリ２０６から順次２値化データが読み出されデコードされる（Ｓ１０６）。デコード処理によって生成された再生データは、順次、後段回路に出力される。
【００７４】
以上、本実施の形態によれば、再生光の焦点光束が再生目標のレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）に位置づけられている状態で遅延素子１１７が駆動されることにより、レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）から同時に記録データを再生することができる。よって、再生動作の効率化ないし迅速化を図ることができる。
【００７５】
また、レイヤー間の距離が可干渉距離Δｌｃを超えるよう、レイヤーが形成されているため、再生目標のレイヤーを再生する際に、当該レイヤーを挟む上下のレイヤーにて反射された不要な再生光（迷光）と参照光とが互いに干渉し合うことはない。したがって、この迷光が光検出器に入射されたとしても、その強度は、参照光との干渉により増幅された信号光の強度に比べると数段小さくなり、よって、再生信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、積層方向にレイヤーを多数配する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制することができ、記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。
【００７７】
なお、同一ガイドトラックに対応する各レイヤーに対して、一つのレイヤーの終端から次のレイヤーの先頭へと繋がるように、記録信号を記録しておけば、メモリ２０６に、少なくとも、一つのガイドトラックに対応するレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）に基づく２値化データをバッファできる程度の容量を持たせることにより、２値化データを連続的にデコーダ２０７に供給することができる。よって、このように記録信号を記録媒体１０に記録すれば、２値化データを記憶するメモリ２０６の容量を小さくすることができ、コストの低減を図ることができる。
【００７８】
ところで、上記式（１）から分かるとおり、可干渉距離Δｌｃは、再生光のスペクトル半値全幅Δλが大きい程小さくなる。したがって、再生光のスペクトル半値全幅Δλを広げる程、隣り合うレイヤー間の距離を小さくすることができる。よって、記録媒体の容量を高めるには、再生光のスペクトル半値全幅Δλが大きい方が望ましい。この観点から、本実施の形態では、再生光の光源としてＳＬＤ１１１が用いられている。
【００７９】
再生光のスペクトル半値全幅Δλを広げる他の手法として、レーザ光をパルス発光させ、このパルス幅を短くする手法を用いることもできる。この手法を用いる場合、再生光の発光源として、極短パルスのレーザ光を発光可能なファイバーレーザ等のフェムト秒レーザを用いることができる。
【００８０】
図８は、ファイバーレーザを用いる場合の光ピックアップ装置の光学系を示す図である。同図中、１４１がファイバーレーザである。なお、この光学系では、図５における遅延素子１１７に替えて、光ファイバー１４３ａとピエゾ素子１４３ｂからなる光路調整部１４３が配されている。ここで、光路調整部１４３は、印加信号に応じて直径の寸法が変化するピエゾ素子１４３ｂに光ファイバー１４３ａを巻き付けた構成となっている。
【００８１】
ファイバーレーザ１４１から出射された再生光は、コリメートレンズ１１２にて平行光とされた後、その半分が、ハーフミラー１１３によって反射され、残り半分が、ハーフミラーを透過する。ハーフミラー１１３にて反射された後の再生光の光路は、上記図５の場合と同様である。
【００８２】
ハーフミラー１１３を透過した再生光は、集光レンズ１４２にて集光され、光ファイバー１４３ａに入射する。光ファイバー１４３ａから出射された再生光は、集光レンズ１４４にて平行光とされ、ミラー１１８にて反射される。ミラー１１８にて反射された再生光（参照光）は、ハーフミラー１１３からミラー１１８に向かう際の光路を逆行し、その半分が、ハーフミラー１１３によって反射される。その後、参照光は、集光レンズ１１９によって光検出器１２０上に集光される。
【００８３】
この光学系では、ピエゾ素子１４３ｂに印加される信号を変化させることにより、光ファイバー１４３ａの全長が変化し、参照光の光路が変化する。よって、図６に示すサーボ回路２０８によってピエゾ素子１４３ｂに印加する信号を調整することにより、記録媒体１０９中の各レイヤーからの信号光と参照光の間の光路長差を変化させることができ、上記実施の形態と同様、両信号間の干渉によって、各レイヤー上の信号を読み取ることができる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００８５】
たとえば、上記実施の形態では、記録媒体１０をカード状の媒体としたが、螺旋状にガイドトラックを有するディスク状媒体とすることもできる。また、上記実施の形態では、焦点深度がサーボ層１３間の全てのレイヤー（レイヤーＬ１〜Ｌ５）をカバーするようにしたが、サーボ層１３間のレイヤーのうち所定個数のレイヤーのみを焦点深度がカバーするようにしても良い。さらに、上記実施の形態では、サーボ層１３間に存在する記録層１５の数を５つとしたが、これ以外の個数の記録層１５をサーボ層間に配するようにしても良い。この他、本発明は、サーボ層の無い記録媒体から情報を再生する光ピックアップ装置および光再生装置に適用することも可能である。
【００８６】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態に係る記録媒体の断面構造を模式的に示す図
【図２】実施の形態に係る記録媒体の平面構造を模式的に示す図
【図３】実施の形態に係る光ピックアップ装置の基本構成を示す図を示す図
【図４】実施の形態に係る記録信号の読み取り方法を模式的に示す図
【図５】実施の形態に係る光ピックアップ装置の具体的構成例を示す図
【図６】実施の形態に係る光再生装置の構成を示す図
【図７】実施の形態に係る再生動作時の処理フローチャートを示す図
【図８】実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の具体的構成例を示す図
【符号の説明】
【００８８】
１０ 記録媒体
２１ ＳＬＤ
２２ ビームスプリッタ
２３ ミラー
２４ 光検出器
１１１ ＳＬＤ
１１３ ハーフミラー
１１４ エキスパンダ
１１６ 再生用対物レンズ
１１７ 遅延素子
１１８ ミラー
１２０ 光検出器
１１４ ファイバーレーザ
１４３ 光路調整部
１４３ａ 光ファイバー
１４３ｂ ピエゾ素子
２０２ 光ピックアップ装置
２０３ 信号演算回路
２０４ 信号処理回路
２０５ メモリ制御回路
２０６ メモリ
２０７ デコーダ
２０８ サーボ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置および光再生装置に関し、特に、積層方向に複数の記録層を有する記録媒体を再生する際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録媒体の高容量化に伴い、積層方向に複数の記録層を有する光記録媒体が開発されている。たとえば、以下の特許文献１には、複数の記録層と一つのサーボ層が積層された光記録媒体が開示されている。この記録媒体では、ガイドトラックのない平坦な記録層が形成され、その上に、ガイドトラックを有するサーボ層が形成されている。
【０００３】
再生時には、サーボ層に形成されたガイドトラックをもとにフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号が生成される。これらサーボ信号をもとに記録層上のビームスポットを位置制御することにより、ビームスポットが走査軌跡上の所望位置に位置づけられる。
【特許文献１】特開２００４−３３５０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の記録媒体では、記録層の間隔を小さくすることにより記録媒体の高容量化を図ることができる。しかし、その一方で、記録層の間隔を小さくすると、再生目標以外の記録層にて反射された不要な光（迷光）が光検出器に入射し、再生信号に悪影響を及ぼすこととなる。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、積層方向に多数の記録層を有する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制して記録媒体を円滑かつ良好に再生できる光ピックアップ装置および光再生装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【０００７】
請求項１の発明に係る光ピックアップ装置は、再生光を発光する光源と、前記再生光を記録媒体中の記録層に収束させる第１の光学系と、前記記録層によって反射された前記再生光を受光する光検出器と、前記記録層によって反射された再生光に参照光を重畳する第２の光学系と、前記第２の光学系に配され前記第２の光学系の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、再生光が再生目標の記録層に収束されている状態で光路調整部に制御信号が印加されると、これに応じて、第１の光学系と第２の光学系の間の光路長の関係が変化する。この過程において、第２の光学系の光路長が、再生目標の記録層からの再生光（信号光）と参照光とが互いに干渉し合う光路長に整合すると、当該信号光と参照光が互いに干渉し合い、高強度の光が光検出器に導かれる。これにより、光検出器からは高レベルの信号が出力される。よって、この信号が光検出器から出力されるよう光路調整部を制御することにより、再生目標の記録層を再生することができる。
【０００９】
なお、記録層間の距離が、再生光と参照光とが互いに干渉し合う距離範囲（可干渉距離：詳細は実施の形態にて説明する）を超えていれば、再生目標の記録層を再生する際に、当該記録層を挟む上下の記録層にて反射された不要な再生光（迷光）と参照光とが互いに干渉し合うことはない。したがって、この迷光が光検出器に入射されたとしても、その強度は、参照光との干渉により増幅された信号光の強度に比べると数段小さくなり、よって、再生信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００１０】
このように、本発明によれば、積層方向に記録層を多数配する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制することができ、当該記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。なお、本発明は、上記のように、記録層間の距離が可干渉距離を超える記録媒体を再生する際に所望の効果を発揮するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記第２の光学系は、前記光源から出射された前記再生光の一部を前記第１の光学系の光路から分離して前記参照光を生成するビームスプリッタと、分離された前記参照光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラー部を備え、前記光路調整部は、前記ビームスプリッタによって分離されてから前記ビームスプリッタに戻るまでの前記参照光の光路長を変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記光路調整部は、前記参照光が入射されるとともに前記制御信号に応じて前記参照光に対する屈折率が変化する光学素子を備えることを特徴とする。この光学素子として、たとえば、液晶素子を用いることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記光路調整部は、前記参照光が入射される光ファイバーと、前記制御信号に応じて前記光ファイバーの全長を変化させる圧電素子を備えることを特徴とする。ここで、光路調整部は、たとえば、印加信号に応じて直径の寸法が変化する圧電素子（ピエゾ素子）に光ファイバーを巻き付ける構成とすることができる。
【００１４】
請求項５の発明に係る光再生装置は、請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、前記光路調整部を制御する光路制御回路と、前記光検出器から出力される信号を再生する再生回路とを有することを特徴とする。この発明によれば、上記請求項１と同様の効果が奏され得る。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光再生装置において、前記光路制御回路は、前記再生光の焦点深度内にある複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉するよう前記第２の光学系の光路長を変化させ、前記再生回路は、これら複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉したときに前記光検出器から出力される信号をもとにこれら各記録層に記録された記録データを再生することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、焦点深度内にある複数の記録層から同時に記録データを再生することができる。よって、再生動作の効率化ないし迅速化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり本発明によれば、積層方向に多数の記録層を有する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制して記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。
【００１８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示形態であって、本発明は、以下の実施の形態に何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、実施の形態に係る記録媒体１０の構成を示す。同図は、記録媒体１０の断面構造を示すものである。
【００２１】
図示の如く、記録媒体１０は、基板１１と表面層１２の間に、サーボ層１３、６つのスペース層１４および５つの記録層１５からなる組を複数段（図１では４段）配することにより構成されている。
【００２２】
基板１１および表面層１２は、ポリカーボネート、ポリオレフィンまたはアクリル等の透光性材料からなっている。サーボ層１３は、サーボ用レーザ光（以下、「サーボ光」という）に対する反射率が高く、再生用レーザ光（以下、「再生光」という）に対する反射率が低い材料にて形成されている。スペース層１４は、紫外線硬化樹脂または両面に粘着剤が塗布された透明なフィルム材によって構成されている。記録層１５は、所定の厚みを有する均一かつ平坦な半透過膜からなっている。
【００２３】
一つのサーボ層１３は、そのサーボ層１３から表面層１２方向に隣り合う次のサーボ層１３までの間に存在する５つの記録層１５に再生光を位置づけるためのものである。
【００２４】
サーボ層１３には、直線状かつ互いに平行なガイドトラックが多数形成されている。記録層１５には、ガイドトラックの真下の位置に、ガイドトラックに沿うようにして直線状に記録マークが配列されている。記録マークの形成領域は、記録マークの非形成領域よりも反射率が高くなっている。たとえば、記録マークの形成領域と非形成領域とで再生光に対する屈折率が相違している。
【００２５】
なお、積層方向における記録層１５のピッチは、後述する可干渉距離よりも大きく設定されている。
【００２６】
図２（ａ）は、記録媒体１０の平面図である。図示の如く、記録媒体１０は、複数の記録エリア１０ａに区分されている。同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部拡大図である。各記録エリア１０ａのサーボ層１３には、同図（ｂ）のＸ方向に平行な直線状のガイドトラックが、Ｙ軸方向に一定ピッチで、予め決められた個数配されている。各記録エリア１０ａの記録層１５には、上記の如く、サーボ層１３の各ガイドトラックの真下の位置に、対応するガイドトラックに沿うようにして、記録マークが配列されている。
【００２７】
図３は、記録媒体１０から記録信号を読み取る光学系の基本構成を示す図である。
【００２８】
低コヒーレンス光源（ＳＬＤ：Super-Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」という）２１から出射された再生光は、ハーフミラー等の無偏光ビームスプリッタ（以下、「ビームスプリッタ」という）２２によって分離され、記録媒体１０とミラー２３に照射される。再生目標の記録層１５にて反射された再生光（信号光）は、ビームスプリッタ２２を透過して光検出器２４に照射される。また、ミラー２３によって反射された再生光（参照光）は、ビームスプリッタ２２によって反射され光検出器２４に照射される。したがって、光検出器２４には、参照光が重畳された状態で信号光が照射される。
【００２９】
ここで、再生目標の記録層１５から光検出器２４の受光面までの光路長（信号光の光路長）と、ミラー２３から光検出器２４の受光面までの光路長（参照光の光路長）の差が可干渉距離Δｌｃの範囲内にあると、信号光と参照光は互いに干渉し合い、光検出器２４に照射される光の強度が高まる。ＳＬＤ２１の発光スペクトルがガウス分布となっており、その半値全幅をΔλ、中心波長をλｃとすると、可干渉距離Δｌｃは、
Δｌｃ＝｛（２ｌｎ２）／２π｝×（λｃ２／Δλ）…（１）
で与えられる。
【００３０】
したがって、図３の光路長Ｌ１と光路長Ｌ２の差が、式（１）で求まる可干渉距離Δｌｃの範囲内にあれば、再生目標の記録層１５にて反射された信号光の強度が高まることとなる。
【００３１】
なお、積層方向における記録層１５のピッチがこの可干渉距離Δｌｃよりも大きければ、再生目標の記録層１５に隣り合う記録層１５からの反射光（迷光）と参照光が干渉し合うことはない。したがって、このように記録層１５のピッチが設定されていれば、迷光が光検出器２４に入射しても、その強度は、参照光との干渉によって増幅された信号光の強度に比べて数段小さくなる。よって、光検出器２４の出力信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００３２】
目標の記録層１５から信号を読み取る場合には、目標の記録層１５に対する光路長Ｌ２と差が可干渉距離Δｌｃの範囲内となるように光路長Ｌ１を調整すれば良い。この調整は、たとえば、ミラー２３を変位させてミラー２３とビームスプリッタ２２間の距離を変化させることにより行うことができる。このように、光路長Ｌ１を調整することにより、各記録層１５からの信号光を参照光と干渉させることができ、各記録層１５上の記録信号を読み取ることができる。
【００３３】
図４は、本実施の形態に係る記録信号の読み取り方法を模式的に示す図である。
【００３４】
同図（ａ）に示すように、本実施の形態では、再生光の焦点深度が隣り合うサーボ層１３間の全ての記録層１５をカバーするよう対物レンズが構成されている。なお、以下の説明では、サーボ層１３間の５つの記録層１５を、再生光の入射側から順番にレイヤーＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５と称する。また、焦点深度の範囲にある光束のことを特に焦点光束という。
【００３５】
同図（ａ）の状態において、たとえば同図（ｃ）に示す駆動信号にてミラー２３を変位させることにより、図３における光路長Ｌ１を変化させると、焦点光束の位置に記録マークがあれば、同図（ｂ）に示すように、各レイヤーに対する光路長Ｌ２と光路長Ｌ１との差が可干渉距離Δｌｃの範囲内となったタイミング（以下、「可干渉タイミング」という）において、光検出器２４からの出力がパルス状に高まる。
【００３６】
したがって、同図（ｂ）に示す如く、可干渉タイミングを含むよう時間窓ΔＴを設定し、この時間窓ΔＴ内に光検出器２４からの出力にパルスが生じたかを検出することにより、各レイヤーに記録された信号を読み取ることができる。同図（ｂ）では、焦点光束の位置において、レイヤーＬ１、Ｌ３、Ｌ４に記録マークが存在し、レイヤーＬ２、Ｌ５には記録マークが存在していない。よって、レイヤーＬ１、Ｌ３、Ｌ４からは信号“１”が読み取られ、レイヤーＬ２、Ｌ５からは信号“０”が読み取られる。
【００３７】
なお、時間窓ΔＴは、たとえば、以下のようにして設定することができる。すなわち、レイヤーＬ１〜Ｌ５上の各記録マークが積層方向に一列に並ぶ基準位置を設け、この基準位置に再生光の焦点光束を位置づける。この状態で、図４（ｃ）に示すスキャン信号にてミラー２３を変位させ、記録層スキャン期間中におけるパルスの発生タイミング（可干渉タイミング）を検出する。そして、記録層スキャン期間中、このタイミングに対応させて時間窓ΔＴを設定する。
【００３８】
再生時には、再生光の焦点光束の位置をサーボ層１３のガイドトラックに沿ってビット単位で間欠的にシフトさせる。そして、焦点光束をシフトさせてから次にシフトさせるまでの間に、上記の如くミラー２３をスキャンさせ、その位置の記録信号を各レイヤーから読み取ってメモリに格納する。こうして、順次、メモリに、各レイヤーの記録データをマッピングする。これに並行して、データシーケンスに従うようメモリから順次記録データを読み出して復調し、再生データ列を生成出力する。
【００３９】
図５は、光ピックアップ装置の具合的構成例を示す図である。同図（ａ）は、１／４波長板１０６、サーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６を除く光学系の平面図、同図（ｂ）は、立ち上げミラー１０５、１／４波長板１０６、サーボ用対物レンズ１０７および記録再生用対物レンズ１１６の部分における光学系の側面図である。
【００４０】
図において、１０１から１０９はサーボ用の光学系であり、１１１から１１８は信号読み取り用の光学系である。
【００４１】
半導体レーザ１０１は、所定波長のサーボ光を出射する。回折格子１０２は、サーボ光を３ビームに分割する。偏光ビームスプリッタ１０３は、回折格子１０２側から入射するサーボ光を略全反射し、コリメートレンズ１０４側から入射するサーボ光を略全透過する。コリメートレンズ１０４は、サーボ光を平行光に変換する。
【００４２】
立ち上げミラー１０５は、コリメートレンズ１０４側から入射されるサーボ光をサーボ用対物レンズ１０７方向に反射する。また、立ち上げミラー１０５は、エキスパンダ１１４側から入射される再生光を再生用対物レンズ１１６方向に反射する。
【００４３】
１／４波長板１０６は、立ち上げミラー１０５側から入射されるサーボ光を円偏光に変換すると共に、サーボ用対物レンズ１０７側から入射されるサーボ光（記録媒体１０からの反射光）を、サーボ用対物レンズ１０７へ向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。サーボ用対物レンズ１０７は、サーボ光をサーボ層１３上に収束させる。
【００４４】
アナモレンズ１０８は、偏光ビームスプリッタ１０３にて反射されたサーボ光（記録媒体１０からの反射光）に非点収差を導入する。光検出器１０９は、アナモレンズ１０８によって収束されたサーボ光を受光して検出信号を出力する。なお、光検出器１０９には、サーボ光を受光する４分割センサが配されている。光検出器１０９は、サーボ光の光軸が４分割センサのセンサ分割線の交点位置を貫くよう配置されている。
【００４５】
ＳＬＤ１１１は、低コヒーレンスの再生光を出射する。上記の如く、ＳＬＤ１１１は、発光スペクトルがガウス分布となっており、また、式（１）で求まる可干渉距離Δｌｃが記録媒体１０の記録層１５間のピッチ距離よりも小さくなるよう、半値全幅Δλと中心光波長λｃが設定されている。
【００４６】
コリメートレンズ１１２は、ＳＬＤ１１１から出射された再生光を平行光に変換する。ハーフミラー１１３は、コリメートレンズ１１２によって平行光とされた再生光の半分を透過し残り半分を反射する。
【００４７】
エキスパンダ１１４は、凹レンズと凸レンズの組み合わせからなり、このうち一方のレンズがアクチュエータ１１５によって光軸方向に駆動される。ここで、アクチュエータ１１５は、モータおよびウォームギア等を備え、再生光の焦点光束を上記の如くレイヤーＬ１〜Ｌ５に位置付けるためのサーボ信号に応じて駆動される。エキスパンダ１１４を通過した再生光は立ち上げミラー１０５によって再生用対物レンズ１１６に向かって反射される。
【００４８】
再生用対物レンズ１１６は、再生光をレイヤーＬ１〜Ｌ５上に収束させる。すなわち、再生用対物レンズ１１６は、再生光の焦点深度がレイヤーＬ１〜Ｌ５をカバーするよう構成されている。
【００４９】
遅延素子１１７は、制御信号に応じて、ハーフミラー１１３とミラー１１８間の光路長を変化させる。遅延素子１１７は、たとえば、印加電圧（制御信号）に応じて再生光に対する屈折率が変化する液晶素子によって構成される。ミラー１１８は、遅延素子１１７を透過した再生光を入射方向とは反対の方向に反射する。この反射光は、上記のとおり、参照光として用いられる。
【００５０】
なお、図３の構成では、ミラー２３を変位させることにより参照光の光路長を変化させたが、図５の構成では、ミラー１１８を変位させずに、遅延素子１１７を駆動することにより参照光の光路長が変化する。たとえば、遅延素子１１７を液晶素子とする場合には、印加電圧（制御信号）に応じて参照光に対する液晶素子の屈折率を変化させることができ、これにより、参照光の光路長を変化させることができる。
【００５１】
集光レンズ１１９は、ハーフミラー１１３を透過する記録媒体１０からの反射光とハーフミラー１１３によって反射されたミラー１１８からの反射光（参照光）を収束させる。光検出器（たとえば、ＡＰＤ：Avalanche Photo Diode）１２０は、集光レンズ１１９によって収束された光を受光して、光強度に応じた信号を出力する。
【００５２】
１／４波長板１０６と、サーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６は、共通のホルダ１３１に装着されている。ここで、ホルダ１３１は、対物レンズアクチュエータ１３２によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。対物レンズアクチュエータ１３２は、従来周知のコイルと磁気回路から構成され、このうちコイルがホルダ１３１に装着されている。
【００５３】
対物レンズアクチュエータ１３２にサーボ信号が供給されることにより、１／４波長板１０６とサーボ用対物レンズ１０７および再生用対物レンズ１１６が、ホルダ１３１と一体的に、フォーカス方向およびトラッキング方向に変位される。
【００５４】
図６に、記録媒体１０を再生する光再生装置の構成を示す。
【００５５】
図示の如く、光再生装置は、レーザ駆動回路２０１と、光ピックアップ装置２０２と、信号演算回路２０３と、復調回路２０４と、メモリ制御回路２０５と、メモリ２０６と、デコーダ２０７と、サーボ回路２０８と、Ｘ−Ｙステージ２０９と、コントローラ２１０を備えている。
【００５６】
レーザ駆動回路２０１は、再生時に、一定パワーにてサーボ光および再生光を出力させるべく、光ピックアップ装置２０２内の半導体レーザ１０１とＳＬＤ１１１にそれぞれ駆動信号を供給する。
【００５７】
光ピックアップ装置２０２は、上記図５に示す光学系を備えている。信号演算回路２０３は、図５に示す光検出器１０９（サーボ用）からの出力に基づいてフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成し、これらをサーボ回路２０８に出力する。また、信号演算回路２０３は、図５に示す光検出器１２０（再生用）からの出力を増幅およびノイズ除去して再生信号を生成し、これを復調回路２０４に出力する。
【００５８】
復調回路２０４は、信号演算回路２０３から入力された再生信号から“１”、“０”の２値化データを生成し、これをメモリ制御回路２０５に出力する。メモリ制御回路２０５は、コントローラ２１０からの指示に従って、メモリ２０６に対するデータの書き込みおよび読み出しを行う。メモリ２０６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の書き込みおよび読み出し可能なメモリである。
【００５９】
メモリ制御回路２０５は、復調回路２０４から入力された２値化データを、メモリ２０６内の所定の領域に書き込む。また、メモリ制御回路２０５は、メモリ２０６に書き込まれた２値化データを再生シーケンスに従うように順次読み出してデコーダ２０７に出力する。デコーダ２０７は、メモリ制御回路２０５から入力された２値化データに対し誤り訂正等のデコード処理を施して再生データを生成し順次後段回路に出力する。
【００６０】
サーボ回路２０８は、信号演算回路２０３から入力されたフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号からフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号を生成し、光ピックアップ装置２０２内の対物レンズアクチュエータ１３２に出力する。また、サーボ回路２０８は、上記の如く再生光の焦点光束をガイドトラックに沿ってビット単位で変位させるための駆動信号をＸ−Ｙステージ２０９に出力する。この他、サーボ回路２０８は、再生動作時に、後述の如く、光ピックアップ装置２０２のアクチュエータ１１５を駆動する。
【００６１】
Ｘ−Ｙステージ２０９は、記録媒体１０を記録層１５に平行な方向（図中、Ｘ−Ｙ平面方向）に駆動する。Ｘ−Ｙステージ２０９には記録媒体１０をずれ無く保持する保持部が配されており、この保持部に記録媒体１０が装着される。Ｘ−Ｙステージ２０９は、装着された記録媒体１０を、サーボ回路２０８からの駆動信号に応じて、ビット単位で、Ｘ−Ｙ平面方向に駆動する。
【００６２】
Ｘ−Ｙステージ２０９をＸ方向に駆動することにより再生光がガイドトラックに沿って変位し、また、Ｘ−Ｙステージ２０９をＹ方向に駆動することにより、再生光が一のガイドトラックから他のガイドトラックへと変位する。Ｘ−Ｙステージ２０９は、記録媒体１０を記録信号のビット単位で変位できる程度に微細駆動可能であり、たとえば、ピエゾ素子が駆動源として用いられている。
【００６３】
コントローラ２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と内蔵メモリを備え、内蔵メモリに各種データを格納するとともに、あらかじめ設定されたプログラムに従って各部を制御する。
【００６４】
記録媒体１０の再生時には、光ピックアップ装置２０２内のエキスパンダ１１４を初期位置に設定した状態で、サーボ光が再生目標レイヤー群に対応するサーボ層１３に引き込まれる。このとき、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動され、記録媒体１０上の所望の記録エリア１０ａにサーボ光が位置づけられる。こうして、サーボ光が、所望の記録エリア１０ａ中の所望のサーボ層１３に引き込まれる。
【００６５】
この引き込みが行われた状態において、再生光の焦点光束は、再生目標レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置から光軸方向に一定距離だけずれた状態にある。サーボ回路２０８は、このずれ量だけ焦点光束を光軸方向にシフトさせるための信号を光ピックアップ装置２０２内のアクチュエータ１１５に出力する。これにより、エキスパンダ１１４が初期位置から駆動され、再生光の焦点光束が再生目標レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置に引き込まれる。こうして、再生光の焦点光束に対する引き込み処理が終了すると、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動され、再生光の焦点光束が記録領域１０ａ内の再生開始位置に位置づけられる。
【００６６】
その後、焦点光束が、ガイドトラックに沿ってビット単位で順次シフトされる。そして、焦点光束をシフトさせてから次にシフトさせるまでの間に、遅延素子１１７が駆動され、参照光の光路長が変化させられる。ここで、参照光の光路長の変化は、上記図４（ｃ）を参照して説明したミラー２３による光路長の変化の場合と同様、レイヤー１〜５からの信号光と参照光との間に順次干渉が起こる範囲においてなされる。このスキャン動作により、その位置において各レイヤーに記録されている記録信号が読み取られ、信号演算回路２０３から復調回路２０４に出力される。
【００６７】
復調回路２０４は、各レイヤーに基づく信号から２値化データを生成しメモリ制御回路２０５に出力する。メモリ制御回路２０５は、入力された２値化データを順次メモリ２０６に格納する。こうして、メモリ２０６に、各レイヤーの２値化データがマッピングされる。
【００６８】
これに並行して、メモリ制御回路２０５は、データシーケンスに従うようメモリ２０６から順次２値化データを読み出してデコーダ２０７に出力する。デコーダ２０７は、入力された２値化データをデコードして再生データを生成し、順次、後段回路に出力する。
【００６９】
図７は、再生動作時の処理フローを示す図である。
【００７０】
再生動作が開始されると、サーボ光と再生光が発光される（Ｓ１０１）。次に、目標トラックの再生開始位置に対応する位置にサーボ光の焦点位置が引き込まれる（Ｓ１０２）。そして、エキスパンダ１１４が駆動され、再生光の焦点光束が目標トラック上のレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）を全てカバーする位置に引き込まれる(Ｓ１０３)。
【００７１】
しかる後、遅延素子１１７による上述のスキャン動作が行われ（Ｓ１０４）、各レイヤー上の記録信号に基づく２値化データがメモリ２０６にマッピングされる（Ｓ１０５）。そして、再生動作が終了でなければ（Ｓ１０７：ＮＯ）、読み取り位置がガイドトラックの終端位置にあるかが判別される（Ｓ１０８）。ここで、読み取り位置がガイドトラックの終端位置になければ（Ｓ１０８：ＮＯ）、Ｘ−Ｙステージ２０９がＸ方向に１ステップ駆動され、再生光の焦点光束が、記録信号の１ビット分だけガイドトラックに沿って変位される（Ｓ１１０）。その後、Ｓ１０４に戻り、次のステップ位置におけるレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）の信号読み取りが行われる。
【００７２】
かかる動作を繰り返してガイドトラックの終端位置まで信号読み取りが行われると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｘ−Ｙステージ２０９が駆動されて、再生光の焦点光束が次のガイドトラックの開始位置に移動される（Ｓ１０９）。そして、Ｓ１０４に戻り、次のガイドトラックにおけるレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）の信号読み取りが行われる。
【００７３】
なお、かかる信号読み取りに並行して、データシーケンスに従うようメモリ２０６から順次２値化データが読み出されデコードされる（Ｓ１０６）。デコード処理によって生成された再生データは、順次、後段回路に出力される。
【００７４】
以上、本実施の形態によれば、再生光の焦点光束が再生目標のレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）に位置づけられている状態で遅延素子１１７が駆動されることにより、レイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）から同時に記録データを再生することができる。よって、再生動作の効率化ないし迅速化を図ることができる。
【００７５】
また、レイヤー間の距離が可干渉距離Δｌｃを超えるよう、レイヤーが形成されているため、再生目標のレイヤーを再生する際に、当該レイヤーを挟む上下のレイヤーにて反射された不要な再生光（迷光）と参照光とが互いに干渉し合うことはない。したがって、この迷光が光検出器に入射されたとしても、その強度は、参照光との干渉により増幅された信号光の強度に比べると数段小さくなり、よって、再生信号に対する迷光の影響は顕著に小さいものとなる。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、積層方向にレイヤーを多数配する場合にも、迷光による悪影響を効果的に抑制することができ、記録媒体を円滑かつ良好に再生することができる。
【００７７】
なお、同一ガイドトラックに対応する各レイヤーに対して、一つのレイヤーの終端から次のレイヤーの先頭へと繋がるように、記録信号を記録しておけば、メモリ２０６に、少なくとも、一つのガイドトラックに対応するレイヤー群（レイヤーＬ１〜Ｌ５）に基づく２値化データをバッファできる程度の容量を持たせることにより、２値化データを連続的にデコーダ２０７に供給することができる。よって、このように記録信号を記録媒体１０に記録すれば、２値化データを記憶するメモリ２０６の容量を小さくすることができ、コストの低減を図ることができる。
【００７８】
ところで、上記式（１）から分かるとおり、可干渉距離Δｌｃは、再生光のスペクトル半値全幅Δλが大きい程小さくなる。したがって、再生光のスペクトル半値全幅Δλを広げる程、隣り合うレイヤー間の距離を小さくすることができる。よって、記録媒体の容量を高めるには、再生光のスペクトル半値全幅Δλが大きい方が望ましい。この観点から、本実施の形態では、再生光の光源としてＳＬＤ１１１が用いられている。
【００７９】
再生光のスペクトル半値全幅Δλを広げる他の手法として、レーザ光をパルス発光させ、このパルス幅を短くする手法を用いることもできる。この手法を用いる場合、再生光の発光源として、極短パルスのレーザ光を発光可能なファイバーレーザ等のフェムト秒レーザを用いることができる。
【００８０】
図８は、ファイバーレーザを用いる場合の光ピックアップ装置の光学系を示す図である。同図中、１４１がファイバーレーザである。なお、この光学系では、図５における遅延素子１１７に替えて、光ファイバー１４３ａとピエゾ素子１４３ｂからなる光路調整部１４３が配されている。ここで、光路調整部１４３は、印加信号に応じて直径の寸法が変化するピエゾ素子１４３ｂに光ファイバー１４３ａを巻き付けた構成となっている。
【００８１】
ファイバーレーザ１４１から出射された再生光は、コリメートレンズ１１２にて平行光とされた後、その半分が、ハーフミラー１１３によって反射され、残り半分が、ハーフミラーを透過する。ハーフミラー１１３にて反射された後の再生光の光路は、上記図５の場合と同様である。
【００８２】
ハーフミラー１１３を透過した再生光は、集光レンズ１４２にて集光され、光ファイバー１４３ａに入射する。光ファイバー１４３ａから出射された再生光は、集光レンズ１４４にて平行光とされ、ミラー１１８にて反射される。ミラー１１８にて反射された再生光（参照光）は、ハーフミラー１１３からミラー１１８に向かう際の光路を逆行し、その半分が、ハーフミラー１１３によって反射される。その後、参照光は、集光レンズ１１９によって光検出器１２０上に集光される。
【００８３】
この光学系では、ピエゾ素子１４３ｂに印加される信号を変化させることにより、光ファイバー１４３ａの全長が変化し、参照光の光路が変化する。よって、図６に示すサーボ回路２０８によってピエゾ素子１４３ｂに印加する信号を調整することにより、記録媒体１０９中の各レイヤーからの信号光と参照光の間の光路長差を変化させることができ、上記実施の形態と同様、両信号間の干渉によって、各レイヤー上の信号を読み取ることができる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【００８５】
たとえば、上記実施の形態では、記録媒体１０をカード状の媒体としたが、螺旋状にガイドトラックを有するディスク状媒体とすることもできる。また、上記実施の形態では、焦点深度がサーボ層１３間の全てのレイヤー（レイヤーＬ１〜Ｌ５）をカバーするようにしたが、サーボ層１３間のレイヤーのうち所定個数のレイヤーのみを焦点深度がカバーするようにしても良い。さらに、上記実施の形態では、サーボ層１３間に存在する記録層１５の数を５つとしたが、これ以外の個数の記録層１５をサーボ層間に配するようにしても良い。この他、本発明は、サーボ層の無い記録媒体から情報を再生する光ピックアップ装置および光再生装置に適用することも可能である。
【００８６】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態に係る記録媒体の断面構造を模式的に示す図
【図２】実施の形態に係る記録媒体の平面構造を模式的に示す図
【図３】実施の形態に係る光ピックアップ装置の基本構成を示す図を示す図
【図４】実施の形態に係る記録信号の読み取り方法を模式的に示す図
【図５】実施の形態に係る光ピックアップ装置の具体的構成例を示す図
【図６】実施の形態に係る光再生装置の構成を示す図
【図７】実施の形態に係る再生動作時の処理フローチャートを示す図
【図８】実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の具体的構成例を示す図
【符号の説明】
【００８８】
１０ 記録媒体
２１ ＳＬＤ
２２ ビームスプリッタ
２３ ミラー
２４ 光検出器
１１１ ＳＬＤ
１１３ ハーフミラー
１１４ エキスパンダ
１１６ 再生用対物レンズ
１１７ 遅延素子
１１８ ミラー
１２０ 光検出器
１１４ ファイバーレーザ
１４３ 光路調整部
１４３ａ 光ファイバー
１４３ｂ ピエゾ素子
２０２ 光ピックアップ装置
２０３ 信号演算回路
２０４ 信号処理回路
２０５ メモリ制御回路
２０６ メモリ
２０７ デコーダ
２０８ サーボ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生光を発光する光源と、
前記再生光を記録媒体中の記録層に収束させる第１の光学系と、
前記記録層によって反射された前記再生光を受光する光検出器と、
前記記録層によって反射された再生光に参照光を重畳する第２の光学系と、
前記第２の光学系に配され前記第２の光学系の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の光学系は、
前記光源から出射された前記再生光の一部を前記第１の光学系の光路から分離して前記参照光を生成するビームスプリッタと、
分離された前記参照光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラー部を備え、
前記光路調整部は、
前記ビームスプリッタによって分離されてから前記ビームスプリッタに戻るまでの前記参照光の光路長を変化させる、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記光路調整部は、前記参照光が入射されるとともに前記制御信号に応じて前記参照光に対する屈折率が変化する光学素子を備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記光路調整部は、前記参照光が入射される光ファイバーと、前記制御信号に応じて前記光ファイバーの全長を変化させる圧電素子を備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、
前記光路調整部を制御する光路制御回路と、
前記光検出器から出力される信号を再生する再生回路と、
を有する、
ことを特徴とする光再生装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記光路制御回路は、前記再生光の焦点深度内にある複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉するよう前記第２の光学系の光路長を変化させ、
前記再生回路は、これら複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉したときに前記光検出器から出力される信号をもとにこれら各記録層に記録された記録データを再生する、
ことを特徴とする光再生装置。
【請求項１】
再生光を発光する光源と、
前記再生光を記録媒体中の記録層に収束させる第１の光学系と、
前記記録層によって反射された前記再生光を受光する光検出器と、
前記記録層によって反射された再生光に参照光を重畳する第２の光学系と、
前記第２の光学系に配され前記第２の光学系の光路長を制御信号に応じて変化させる光路調整部とを有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の光学系は、
前記光源から出射された前記再生光の一部を前記第１の光学系の光路から分離して前記参照光を生成するビームスプリッタと、
分離された前記参照光を反射して前記ビームスプリッタに戻すミラー部を備え、
前記光路調整部は、
前記ビームスプリッタによって分離されてから前記ビームスプリッタに戻るまでの前記参照光の光路長を変化させる、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記光路調整部は、前記参照光が入射されるとともに前記制御信号に応じて前記参照光に対する屈折率が変化する光学素子を備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記光路調整部は、前記参照光が入射される光ファイバーと、前記制御信号に応じて前記光ファイバーの全長を変化させる圧電素子を備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、
前記光路調整部を制御する光路制御回路と、
前記光検出器から出力される信号を再生する再生回路と、
を有する、
ことを特徴とする光再生装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記光路制御回路は、前記再生光の焦点深度内にある複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉するよう前記第２の光学系の光路長を変化させ、
前記再生回路は、これら複数の記録層からの再生光と前記参照光が干渉したときに前記光検出器から出力される信号をもとにこれら各記録層に記録された記録データを再生する、
ことを特徴とする光再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１２３２８６（Ｐ２００９−１２３２８６Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６４４９（Ｐ２００７−２９６４４９）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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