DE19910109A1 - Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren, optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung und optisches Speichermedium - Google Patents

Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren, optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung und optisches Speichermedium

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Abstract

Eine optische Platte ist mit einer Aufzeichnungsschicht und mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallseite der Aufzeichnungsschicht versehen. Eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung und ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren umfassen eine Objektivlinse und eine Halbkugellinse, die einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle konvergieren und den Lichtstrahl auf die optische Platte projizieren. Die Halbkugellinse ist in enger Nähe zu der optischen Kopplungsschicht in einer Position derart vorgesehen, daß ein Intervall dazwischen nicht größer als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes ist. Der durch die Objektivlinse und die Halbkugellinse konvergierte Lichtstrahl wird mit der optischen Kopplungsschicht gekoppelt, während im wesentlichen eine Ausbreitungsrichtung beibehalten wird, in welcher er sich innerhalb der Halbkugellinse ausgebreitet hat.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zum Konvergieren von Licht von einer Lichtquelle auf eine Signalaufzeichnungsschicht eines optischen Speicher- bzw. Aufzeichnungs­ mediums, wie beispielsweise einer optischen Platte, und auf eine optische Auf­ zeichnungs- und Wiedergabevorrichtung sowie auf ein optisches Speicher- bzw. Aufzeichnungsmedium.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Optische Platten, magnetooptische Platten usw. werden in Speichervor­ richtungen für Computer und als kompakte Medien für Musik- und Video­ information verwendet. In optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrich­ tungen für diesen Typ einer Platte wird ein durch eine Lichtquelle projizierter Lichtstrahl durch eine Objektivlinse konvergiert und auf eine Aufzeichnungs­ schicht der Platte projiziert, wodurch ein Aufzeichnen und Wiedergeben durch­ geführt werden (dieser Typ einer optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe­ vorrichtung wird im folgenden als "herkömmliches Beispiel 1" bezeichnet).
In den letzten Jahren besteht ein Bedarf für eine gesteigerte Aufzeichnungs­ dichte in derartigen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen. Eine Methode zum Erzielen einer gesteigerten Aufzeichnungsdichte liegt darin, den Durchmesser des auf die Aufzeichnungsschicht des optischen Auf­ zeichnungsmediums projizierten Lichtfleckes zu reduzieren.
Die Ursache hierfür liegt darin, daß dann, wenn ein Informationssignal von einem optischen Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird, das kleine Aufzeichnungsmarken mit hoher Dichte aufzeichnet, ein kleinerer Lichtfleck Veranlassung zu weniger Beeinträchtigung des Signales durch Signale von Marken liefert, die neben einer wiederzugebenden Marke liegen (sogenanntes "Übersprechen"), und kleine Aufzeichnungsmarken können so genau wieder­ gegeben werden. Weiterhin ermöglicht beim Aufzeichnen eines Informations­ signales in dem Aufzeichnungsmedium ein kleinerer Lichtfleckdurchmesser ein genaues Aufzeichnen von kleinen Marken ohne Beeiflussung benachbarter Marken.
Jedoch ist der Fleckdurchmesser des Lichtstrahles proportional zu λ,/NA, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes ist und NA die numerische Apertur bedeutet. Um daher den Durchmesser des Lichtstrahlfleckes zu reduzieren, genügt es, die numerische Apertur der Objektivlinse zu vergrößern, die den Lichtstrahl auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums konvergiert. Aufgrund der Schwierigkeit des Herstellens von Objektivlinsen besteht jedoch eine Grenze, wie weit die numerische Apertur erhöht werden kann (praktisch auf etwa 0,6).
Eine vorgeschlagene Lösung für diese Schwierigkeit liegt darin, den Fleck­ durchmesser durch Verwenden einer Zusammensetzung von Linsen für die Objektivlinse zu vermindern (im folgenden als eine "Objektivlinsenzusammen­ setzung" bezeichnet). Nachfolgend wird eine derartige Objektivlinsenzusammen­ setzung in konkreten Termen anhand von Fig. 5 erläutert.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt dieser Typ einer Objektivlinsenzusammen­ setzung eine Objektivlinse 200 mit einer numerischen Apertur von NA und eine halbsphärische bzw. Halbkugellinse 201 mit einem Brechungsindex von N. Ein Parallellichtstrahl P1 wird auf die Objektivlinse 200 projiziert, welche den Strahldurchmesser hiervon reduziert und einen konvergierten Lichtstrahl P2 projiziert. Die Halbkugellinse 201 hat eine Halbkugel-Lichteinfallsfläche, die der Objektivlinse 200 gegenüberliegt, und ist derart angeordnet, daß Strahlen des Lichtstrahles P2 senkrecht auf die vorangehende Lichteinfallsfläche treffen. Weiterhin ist die von der Lichteinfallsfläche gegenüberliegende Oberfläche der Halbkugellinse 201 flach.
Da in einer Objektivlinsenzusammensetzung mit der obigen Struktur die aus der Objektivlinse 200 austretenden Strahlen des Lichtstrahles P2 die Lichteinfalls­ fläche senkrecht treffen, liegt wenig Reflexion oder Diffraktion bzw. Beugung dieser Strahlen vor, da sie in die Halbkugellinse 201 eintreten. Da demgemäß der Lichtstrahl P2 in die Halbkugellinse 201 eintritt, behält er den Winkel bei, mit dem er durch die Objektivlinse 200 der numerischen Apertur NA konvergiert wurde. Da hier die Halbkugellinse 201 einen Brechungsindex von N hat, ist die Wellenlänge des Lichtes nach Eintreten in die Halbkugellinse 201 durch 1/N gegeben.
Dann wird das aus der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 201 austretende Licht weiter aufgrund einer Differenz in den Brechungsindices der Halbkugel­ linse 201 und Luft konvergiert, um so als ein Lichtstrahl P3 entsprechend einer numerischen Apertur von N × NA auszutreten (Wellenlänge kehrt zu λ zurück).
Auf diese Weise kann mit einer Objektivlinsenzusammensetzung wie derjenigen, die in Fig. 5 gezeigt ist, auf einfache Weise ein Lichtstrahl mit einer grollen numerischen Apertur erzeugt werden. Verschiedene optische Plattenvorrich­ tungen, die diesen Typ einer Objektivlinsenzusammensetzung verwenden, wurden bereits vorgeschlagen.
Eine optische Plattenvorrichtung, die eine Objektivlinsenzusammensetzung verwendet, wie diese in Fig. 6 gezeigt ist, ist in den ungeprüften japanischen Patentpublikationen Nr. 8-221772/1996 (Tokukaihei 8-221772) und 8-221790 (Tokukaihei 8-221790) offenbart (die optische Plattenvorrichtung, die in diesen Publikationen bechrieben ist, wird im folgenden als "herkömmliches Beispiel 2" bezeichnet).
Bei der vorangehenden herkömmlichen optischen Plattenvorrichtung erreicht Licht, das von einer Objektivlinsenzusammensetzung 210 projiziert ist, welche aus einer Objektivlinse 200 und einer Halbkugellinse 201 aufgebaut ist, eine optische Platte 211 über einen Spalt 212 von wenigstens einigen µm und wird auf eine Aufzeichnungsschicht 213 projiziert, in welcher Information auf­ gezeichnet wird. Hier kreuzt Licht, das von der Objektivlinsenzusammensetzung 210 projiziert ist, den Spalt 212 und erreicht die optiche Platte 211 als ein Lichtstrahl entsprechend einer numerischen Apertur von N × NA, wie dies oben erläutert wurde.
Bei der vorangehenden herkömmlichen optischen Plattenvorrichtung hat der auf die optische Platte 211 projizierte Lichtstrahl eine numerische Apertur, die um das N-fache größer ist (N = Brechungsindex der Halbkugellinse 201), d. h., einen Lichtfleck mit einem Durchmesser des 1/N-fachen desjenigen, wenn die Objek­ tivlinse 200 allein verwendet wird.
Eine andere optische Plattenvorrichtung, die eine Objektivlinsenzusammen­ setzung verwendet, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, ist in Nikkei Electronics, 16. Juni 1997, S. 99 bis 108 (im folgenden als "herkömmliches Beispiel 3" bezeichnet) offenbart.
In der vorangehenden herkömmlichen optischen Plattenvorrichtung liegt eine Objektivlinsenzusammensetzung 210, die aus einer Objektivlinse 200 (numeri­ sche Apertur = NA) und einer Halbkugellinse 201 (Brechungsindex = N) auf­ gebaut ist, in enger Nähe (um λ/4) an einer Aufzeichnungschicht 213 einer opti­ schen Platte 211.
Wenn die Objektivlinsenzuammensetzung 210 und die Aufzeichnungsschicht 213 in enger Nachbarschaft bzw. großer Nähe zueinander sind, bewirkt ein Nahfeldeffekt, daß Licht, das versucht, aus der flachen Oberfläche der Halb­ kugellinse 201 auszutreten, durch die flache Oberfläche sickert und die Aufzeichnungsschicht erreicht, wobei die gleichen Eigenschaften zurückgehalten werden, die innerhalb der Halbkugellinse 201 vorgelegen sind.
Wie oben erläutert wurde, hat innerhalb der Halbkugellinse 201 der Lichtstrahl eine numerische Apertur von NA und eine Wellenlänge von 1/N seiner anfängli­ chen Wellenlänge. Demgemäß hat der Lichtstrahl, der die Aufzeichnungsschicht 213 erreicht, eine Wellenlänge des 1/N-fachen von derjenigen von normal proji­ ziertem Licht. Daher hat der auf die Aufzeichnungsschicht 213 projizierte Licht­ strahl einen Lichtfleck von 1/N des Durchmessers des normal projizierten Lichtes.
Auf diese Weise nutzt das herkömmliche Beispiel 3 den Nahfeldeffekt, um den Lichtstrahl, dessen Wellenlänge durch die Halbkugellinse 201 reduziert wurde, auf die Aufzeichnungsschicht 213 mit unveränderten Eigenschaften zu leiten, um so die Größe des Lichtfleckes zu reduzieren. Ein Beispiel der Verwendung einer derartigen Objektivlinsenzusammensetzung in einem Lithographiesystem ist in US 5,121,256 offenbart.
Wie oben beschrieben ist, kann bei den herkömmlichen Beispielen 2 und 3 die Größe des auf die Aufzeichnungsschicht projizierten Lichtfleckes theoretisch reduziert werden, um so eine hohe Dichte der Informationsaufzeichnung in der optischen Platte zu realisieren.
Wenn jedoch in dem Fall des in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Beispieles 2 die numerische Apertur des von der Objektivlinsenzusammensetzung 210 projizier­ ten Lichtstrahles zu groß ist, haben Strahlen nahe des Umfanges des aus der Halbkugellinse 201 austretenden Lichtstrahles einen großen Einfallswinkel bei der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 201 und werden von dort total reflek­ tiert. Somit besteht eine Grenze, wie stark die numerische Apertur gesteigert werden kann.
Beispielsweise beginnt das Reflexionsvermögen an der Zwischenfläche zwischen der Halbkugellinse 201 (Brechungsindex = 1,5) und Luft (Brechungsindex = 1,0) bei einem Einfallswinkel von etwa 33° zuzunehmen, und es liegt eine Total­ reflexion bei einem Einfallswinkel von 41,8° vor.
Eine Steigerung im Reflexionsvermögen bedeutet, dafi weniger Licht die optische Platte 211 erreicht, und bei Totalreflexion wird kein Licht auf die optische Platte 211 projiziert. Aus diesem Grund besteht bei dem herkömmlichen Beispiel 2 eine Grenze, wie weit die numerische Apertur gesteigert werden kann, um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern. Praktisch kann die numerische Apertur nicht auf mehr als etwa 0,85 erhöht werden.
Um weiterhin bei dem in Fig. 7 gezeigten herkömmlichen Beispiel 3 das Licht, dessen Wellenlänge auf 1/N seiner Wellenlänge in Luft reduziert ist, zu der Auf­ zeichnungsschicht zu leiten, während die Wellenlänge beibehalten wird, ist es erforderlich, die Aufzeichnungsschicht 213 und die Halbkugellinse 201 so zu positionieren, daß der Abstand dazwischen etwa 1/4 der anfänglichen Wellen­ länge von Licht beträgt, und in diesem Fall kann die optische Platte 211 als ein Aufzeichnungsmedium nicht mit einem effektiven Schutzfilm versehen werden. Daher sind Operationen stark durch Staub beeinflußt, und selbst Staub in der Größenordnung der Wellenlänge des Lichtes beeinflußt nicht nur Operationen, sondern kann auch die optische Platte beschädigen. Wenn weiterhin die optische Platte 211 als ein Aufzeichnungsmedium luftdicht gemacht ist, um Staub zu vermeiden, wird ein charakteristischer Vorteil der optischen Platte, insbesondere die Substitution von verschiedenen Platten, verloren.
Ein weiteres Problem mit der optischen Plattenvorrichtung im herkömmlichen Beispiel 3 liegt darin, daß eine ausreichende Menge an Informationslicht nicht erhalten werden kann, da die Wirksamkeit der optischen Kopplung zwischen der Halbkugellinse 201 und der Aufzeichnungsschicht 213 auf etwa 50% reduziert ist. Die Ursache hierfür liegt darin, data, wie die Erfinder annehmen, im Vergleichsbeispiel 3 der Lichtstrahl, dessen Wellenlänge reduziert wurde (auf 1/N seiner anfänglichen Wellenlänge) in der Halbkugellinse 201 in Luft durch die flache Oberfläche austritt.
Zu dieser Zeit ist der Lichtstrahldurchmesser (der Durchmesser des Teiles des Lichtstrahles, wo die Lichtmenge 1/e2 der Spitzenintensität beträgt) kleiner als die Wellenlänge in Luft. Da demgemäß der Lichtstrahl einen Durchmesser hat, der in Luft gewöhnlich nicht vorliegen kann, wenn das Intervall zwischen der Halbkugellinse 201 und der Aufzeichnungsschicht zu groß ist, unterliegt das Licht scheinbar einem gewissen Austrittverlust nach einem Austreten in die Luft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme, und es ist eine Aufgabe hiervon, ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren und eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung sowie ein optisches Aufzeichnungsmedium vorzusehen, die in der Lage sind, wirksam einen Licht­ strahl mit einem kleinen Strahlfleckdurchmesser auf eine Aufzeichnungsschicht eines optischen Aufzeichnungsmediums, wie beispielsweise einer optischen Platte, zu projizieren bzw. zu werfen.
*c1 Ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren gemäß der vor­ liegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen von wenigstens einem Schritt aus einem Aufzeichnen einer Information in und einem Wiedergeben von Information von einem optischen Aufzeichnungsmedium durch Projizieren eines Lichtstrahles von einer Lichtquelle auf eine Signalaufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums, wobei: das optische Aufzeichnungsmedium mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signal­ aufzeichnungsschicht versehen ist, eine Objektivlinsenstruktur mit einer Licht­ konvergierfunktion in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium in einer Lage derart vorgesehen ist, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsen­ struktur und dem optischen Aufzeichnungsmedium kleiner als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes ist, und der Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums projiziert wird, indem der Lichtstrahl veranlaßt wird, durch die Objektivlinsenstruktur konvergiert zu werden, um mit der optischen Kopplungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums zu koppeln.
Bei dem obigen Verfahren kann, indem die Objektivlinsenstruktur in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium in einer Lage derart vorgesehen wird, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsenstruktur und dem optischen Aufzeichnungsmedium kleiner als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes ist, eine Reflexion von der optischen Kopplungsschicht auf einem Minimum gehalten werden, und somit kann Licht von der Objektivlinsen­ struktur wirksam zu der optischen Kopplungsschicht geleitet und auf die Signal­ aufzeichnungsschicht konvergiert werden.
Folglich kann das vorangehende Verfahren eine Beschädigung der Signal­ aufzeichnungsschicht aufgrund eines Kontaktes mit der Objektivlinsentruktur und einen Verlust des von der Objektivlinsenstruktur projizierten Lichtes, wozu herkömmliche Verfahren neigen, minimal halten. Demgemäß können mit dem vorangehenen Verfahren ein Aufzeichnen und Wiedergeben von Information, die mit hoher Dichte auf der Signalaufzeichnungsschicht aufgezeichnet ist, stabil und sicher durchgeführt werden.
*c2 Ein anderes optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für wenigstens einen Schritt aus einem Aufzeichnen von Information in und einem Wiedergeben von Information von einem optischen Aufzeichnungsmedium, das mit einer Signalaufzeichnungs­ schicht und mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signalaufzeichnungschicht versehen ist, indem ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf das optische Aufzeichnungsmedium projiziert wird, wobei eine Objektivlinsenstruktur vorgesehen ist, die Licht von der Lichtquelle auf das optische Aufzeichnungsmedium konvergiert, und der Lichtstrahl auf die Signal­ aufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums durch Verwenden der Objektivlinseristruktur projiziert wird, um den Lichtstrahl in der optischen Kopplungsschicht derart zu leiten, daß im wesentlichen eine Ausbreitungs­ richtung des Lichtes beibehalten wird, das an einem Lichtaustrittende der Objektivlinsenstruktur austritt.
Bei dem obigen Verfahren wird, indem der Lichtstrahl in die optische Kopplungsschicht derart geleitet wird, daß im wesentlichen eine Ausbreitungs­ richtung des an einem Lichtaustrittende der Objektivlinsenstruktur austreten­ den Lichtes beibehalten wird, der Lichtstrahl durch die optische Kopplungs­ schicht übertragen. Folglich kann bei dem vorangehenden Verfahren der Licht­ strahl stabil auf die Signalaufzeichnungsschicht konvergiert werden, während ein Lichtverlust auf einem Minimum gehalten ist. Demgemäß kann mit dem obigen Verfahren ein Aufzeichnen und Wiedergeben von mit hoher Dichte auf der Signalaufzeichnungsschicht aufgezeichneter Information stabil und sicher durchgeführt werden.
Weiterhin ist bei dem vorangehenden optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe­ verfahren der Durchmesser des von der Objektivlinsenstruktur projizierten Lichtstrahles an dem Ende des auf die optische Kopplungsschicht einfallenden Lichtstrahles vorzugsweise größer als die Wellenlänge des Lichtes von der Licht­ quelle. Da bei der vorangehenden Struktur der Durchmesser des Lichtstrahles größer als die Wellenlänge des Lichtes von der Lichtquelle eingestellt werden kann, kann das optische Kopplungsverhältnis gesteigert werden. Daher kann mit dem obigen Verfahren Licht stabil konvergiert werden, während ein Licht­ verlust auf einem Minimum gehalten wird, und somit kann ein Aufzeichnen und Wiedergeben von mit hoher Dichte auf der Signalaufzeichnungsschicht auf­ gezeichneter Information stabil und sicher ausgeführt werden.
*c4 Eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung umfaßt eine Lichtquelle und eine Objektivlinsenstruktur, die einen Lichtstrahl von der Lichtquelle auf ein optisches Aufzeichnungs­ medium konvergiert, und führt wenigstens eines von einem Aufzeichnen von Information in und Wiedergeben von Information von dem optischen Aufzeich­ nungsmedium durch, indem der Lichtstrahl von der Lichtquelle darauf projiziert wird, wobei das optische Aufzeichnungsmedium mit einer Signalaufzeichnungs­ schicht und mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signalaufzeichnungsschicht versehen ist, und wobei die Objektivlinsen­ struktur in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium in einer Position derart vorgesehen ist, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsen­ struktur und dem optischen Aufzeichnungsmedium kleiner ist als die Wellen­ länge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes und der durch die Objektiv­ linsenstruktur konvergierte Lichtstrahl dazu veranlaßt ist, mit der optischen Kopplungsschicht zu koppeln.
Indem bei der obigen Struktur die Objektivlinsenstruktur in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium in einer Position derart vorgesehen wird, dafi ein Intervall zwischen der Objektivlinsenstruktur und dem optischen Aufzeich­ nungsmedium kleiner ist als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes, kann Licht von der Objektivlinsenstruktur wirksam zu der optischen Kopplungsschicht geleitet und auf die Signalaufzeichnungsschicht konvergiert werden. Folglich kann die vorangehende Struktur eine minimale Beschädigung für die Signalaufzeichnungsschicht aufgrund eines Kontaktes mit der Objektiv­ linsenstruktur und einen geringen Verlust an Licht, das von der Objektivlinsen­ struktur projiziert ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Strukturen gewähr­ leisten. Demgemäß kann mit der obigen Struktur ein Aufzeichnen und Wieder­ geben von Information, die mit hoher Dichte auf der Signalaufzeichnungsschicht aufgezeichnet ist, stabil und sicher ausgeführt werden.
Bei der vorangehenden optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung ist weiterhin der Brechungsindex des Teiles der Objektivlinsenstruktur, der am engsten zu der optischen Kopplungsschicht ist, vorzugsweise ungefähr gleich zu dem Brechungsindex der optischen Kopplungsschicht eingestellt. Bei der obigen Struktur kann durch Einstellen des Brechungsindex des Teiles der Objektiv­ linsenstruktur, der am engsten zu der optischen Kopplungsschicht ist, ungefähr gleich zu dem Brechungsindex der optischen Kopplungsschicht das optische Kopplungsverhältnis gesteigert werden. Demgemäß kann mit der obigen Struk­ tur eine ausreichende Lichtmenge auf die Signalaufzeichnungsschicht projiziert werden, und somit können ein Aufzeichnen und Wiedergeben von Information, die mit hoher Dichte auf der Signalaufzeichnungsschicht aufgezeichnet ist, stabil und sicher ausgeführt werden.
*c12 Ein optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt wenigstens einem von einem Aufzeichnen und einem Wiedergeben von Information, wenn eine Objektivlinsenstruktur, die einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle konvergiert, derart positioniert ist, daß ein Intervall zwischen der optischen Aufzeichnungsschicht und der Objektivlinsenstruktur kleiner ist als das Intervall des Lichtes von der Lichtquelle, wobei das optische Aufzeichnungs­ medium eine Signalaufzeichnungsschicht, auf welcher Information aufgezeichnet ist, und eine optische Kopplungsschicht, die auf einer Seite der Signal­ aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, die der Objektivlinsenstruktur gegenüber­ liegt, mit welcher Licht, das von der Objektivlinsenstruktur projiziert ist, koppelt, umfaßt.
Mit der obigen Struktur kann durch Positionieren der Objektivlinsenstruktur derart, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsenstruktur und der optischen Aufzeichnungsschicht kleiner ist als die Wellenlänge des Lichtes von der Licht­ quelle, Licht von der Objektivlinsenstruktur auf die Signalaufzeichnungsschicht stabil und sicher konvergiert werden, selbst wenn die Objektivlinsenstruktur eine große numerische Apertur hat. Daher ist es mit der vorangehenden Struktur möglich, die Dichte des Aufzeichnens von Information auf und des Wiedergebens von Information von der Signalaufzeichnungsschicht zu steigern.
Weiterhin können mit der obigen Struktur durch Versehen des optischen Aufzeichnungsmediums mit der optischen Kopplungsschicht die Signal­ aufzeichnungsschicht und die Objektivlinsenstruktur voneinander beabstandet werden, und somit kann eine Beschädigung der Signalaufzeichnungsschicht durch die Objektivlinsenstruktur während eines Aufzeichnens und Wiedergebens von Information vermieden werden. Da Licht, das von der Objektivlinsenstruktur projiziert ist, unmittelbar in die optische Kopplungsschicht übertragen wird, wird es gleichzeitig mit der obigen Struktur projiziert, um stabil auf die Signal­ aufzeichnungsschicht bei einer Wellenlänge entsprechend dem Brechungsindex der optischen Kopplungsschicht konvergiert zu sein. Daher ist es mit der voran­ gehenden Struktur möglich, die Dichte des Aufzeichnens von Information auf und des Wiedergebens von Information von der Signalaufzeichnungsschicht stabiler und sicherer zu steigern.
Bei dem vorangehenden optischen Aufzeichnungsmedium dient außerdem die optische Kopplungsschicht vorzugsweise auch als ein Schutzfilm für die Signal­ aufzeichnungsschicht. Da bei dieser Struktur die Signalaufzeichnungsschicht durch die optische Kopplungsschicht geschützt ist, können ein Aufzeichnen von Information auf und ein Wiedergeben von Information von der Signal­ aufzeichnungsschicht stabiler ausgeführt werden.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Eigenheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Weiterhin folgen die Vorteile der vorliegenden Erfindung aus der anschließenden Erläuterung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung einer optischen Platten­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Beziehung zwischen Dicken einer Halbkugellinse und einer optischen Kopplungs­ schicht, die beide in Fig. 1 gezeigt sind, angibt.
Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung einer optischen Platten­ vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung einer optischen Platten­ vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine herkömmliche Objektivlinsen­ zusammensetzung veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung einer optischen Platten­ vorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 2.
Fig. 7 ist eine erläuternde Darstellung einer optischen Platten­ vorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 3.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE [ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
Im folgenden wird eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel erläutert ein Beispiel einer Anwendung der optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine optische Platten­ vorrichtung (optisches Plattensystem), jedoch ist zusätzlich zu optischen Plattenvorrichtungen die optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung der vorliegenden Erfindung tatsächlich auch auf optische Kartenvorrichtungen, optische Bandvorrichtungen usw. anwendbar.
Zunächst wird das Prinzip des vorliegenden Ausführungsbeispiels anhand von Fig. 1 erläutert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die vorstehende optische Plattenvorrichtung eine Objektivlinse 4 (eine Konvexlinse) und eine Halbkugellinse 5 (ebenfalls eine Konvexlinse), die insgesamt die Objektivlinsenstruktur bilden. Die Objektivlinse 4 und die Halbkugellinse 5 sind so vorgesehen, daß ihre jeweiligen Mittenachsen mit einer Lichtachse eines parallelen Lichtstrahles P1 zusammen­ fallen, der auf die Objektivlinse 4 einfällt. Weiterhin sind die Objektivlinse 4 und die Halbkugellinse 5 in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahles P 1 angeordnet.
In der Halbkugellinse 5 ist eine Lichteinfallsfläche halbkugelförmig, und eine Lichtaustrittsfläche ist flach (senkrecht zu der Mittenachse der Halbkugellinse 5). Die Halbkugelfläche ist so vorgesehen, daß sie einen Teil einer Kugel bildet, die auf einen Brennpunkt von Licht zentriert ist, das durch die Objektivlinse 4 konvergiert ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die numerische Apertur der Objektivlinse 4 durch NA angegeben, und der Brechungsindex der Halbkugellinse 5 ist durch N1 angegeben.
Die vorangehende optische Plattenvorrichtung ist auch mit einer optischen Platte 20 versehen, auf welcher mittels der Objektivlinsenstruktur wenigstens eines von einem Aufzeichnen und Wiedergeben von Information durchgeführt wird. In der optischen Platte 20 ist ein Substrat 3 mit einer Aufzeichnungs­ schicht 2 versehen, auf welcher eine optische Kopplungsschicht 1 angeordnet ist. Die optische Kopplungsschicht 1 hat eine Lichtdurchlässigkeit und weist einen Brechungsindex auf, der unter Berücksichtigung des Brechungsindex der Halbkugellinse 5 eingestellt ist. Der Brechungsindex der optischen Kopplungs­ schicht 1 ist vorzugsweise nahezu gleich zu demjenigen der Halbkugellinse 5.
In der in der obigen Weise strukturierten optischen Plattenvorrichtung wird Licht (Wellenlänge = λ) des auf die Objektivlinse 4 einfallenden parallelen Licht­ strahles P1 dadurch konvergiert, und die Strahlen dieses konvergierten Lichtes werden in die Halbkugellinse 5 senkrecht zu deren Halbkugelfläche projiziert. In der Halbkugellinse 5 wird dieses Licht zu einem Lichtstrahl mit einer numeri­ schen Apertur von NA und einer Wellenlänge von λ/N1. Dieses Licht tritt dann aus der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 in Luft aus und fällt auf die optische Platte 20 ein.
Wenn hier allgemein (wie in dem Fall des obigen herkömmlichen Beispiels 2) die numerische Apertur des aus der Halbkugellinse 5 austretenden Lichtes groß ist, ist der Einfallswinkel auf die optische Platte 20 groß, und Licht wird von der Oberfläche der optischen Platte 20 und der flachen Oberfläche der Halbkugel­ linse 5 reflektiert, was zu einem Lichtverlust führt.
Jedoch ist bei der vorliegenden Erfindung die Lichteinfallsseite der optischen Platte 20, wie dies oben erläutert wurde, mit der optischen Kopplungsschicht 1 mit einem Brechungsindex, der ungefähr gleich zu demjenigen der Halbkugel­ linse 5 ist, versehen, und die Halbkugellinse 5 ist derart angeordnet, daß die flache Oberfläche hiervon in enger Nähe zu der optischen Kopplungsschicht 1 positioniert ist (unter einem Abstand, der kleiner als die Anfangswellenlänge λ, des Lichtes ist).
Durch Positionieren der optischen Kopplungsschicht 1, die ein optisches Medium mit einem Brechungsindex ungefähr gleich zu demjenigen der Halb­ kugellinse 5 ist, nahe bei der Oberfläche, an welcher eine Totalreflexion leicht auftritt, wird auf diese Weise bei der Totalreflexionsfläche verschwindendes Licht in die nahe optische Kopplungsschicht 1 übertragen.
Mit anderen Worten, der aus der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 austretende Lichtstrahl koppelt mit der optischen Kopplungsschicht 1 aufgrund eines Nahfeldeffektes und breitet sich im wesentlichen in der gleichen Richtung wie seine Ausbreitungsrichtung innerhalb der Halbkugellinse 5 aus. Auf diese Weise kann der Lichtstrahl in die optische Kopplungsschicht 1 geleitet werden, ohne viel Reflexion zu verursachen, wenn er aus der Halbkugellinse 5 in Luft austritt.
Da hier die Brechungsindices der optischen Kopplungsschicht 1 und der Halb­ kugellinse 5 nahezu gleich sind, hat der in die optische Kopplungsschicht 1 geleitete Lichtstrahl die gleichen Eigenschaften, die er hatte, während er inner­ halb der Halbkugellinse 5 ist. Aus diesem Grund hat das sich durch die optische Kopplungsschicht 1 ausbreitende Licht eine numerische Apertur von NA und eine Wellenlänge von λ/N1. Dieser Lichtstrahl breitet sich dann durch die optische Kopplungsschicht 1 aus und wird auf die Aufzeichnungsschicht 2 projiziert. Folglich fällt ein Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von λ/N1 und einer numerischen Apertur von NA auf die Aufzeichnungsschicht 2 ein.
Auf diese Weise wird die Dichte, mit welcher Information in der optischen Platte aufgezeichnet werden kann, gegenüber einer gewöhnlichen optischen Platte gesteigert. Da weiterhin keine Reflexion wie diejenige, die bei dem herkömm­ lichen Beispiel 2 auftritt, vorliegt, kann eine ausreichende Lichtmenge zum Auf­ zeichnen von Information auf und/oder Wiedergeben von Information von der Aufzeichnungsschicht 2 erhalten werden.
Wie oben erläutert wurde, leitet die vorliegende Erfindung, die einen Nahfeldef­ fekt verwendet und die Tendenz des Lichtes ausnutzt, sich weiter in einer gege­ benen Richtung auszubreiten, den Lichtstrahl in die optische Kopplungsschicht 1, während eine minimale Reflexion beibehalten wird, wenn der Lichtstrahl die Halbkugellinse 5 in Luft verläßt. Weiterhin weicht der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung von demjenigen der herkömmlichen Strukturen (wie das herkömmliche Beispiel 3) ab, welcher einen Nahfeldeffekt ausnutzt, um die Energie von Licht, das durch eine Halbkugellinse konvergiert ist, direkt zu einer Aufzeichnungsschicht einer optischen Platte zu übertragen.
Aus diesem Grund besteht keine Notwendigkeit, die Aufzeichnungsschicht 2 und die Halbkugellinse 5 in enger Nähe zu positionieren, wie dies bei dem herkömm­ lichen Beispiel 3 erforderlich ist, und es wird verhindert, daß der Lichtstrahl in Luft (nachdem er aus der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 ausgetreten ist) zu einem Lichtstrahl wird, der nicht unter normalen Bedingungen vorliegen könnte.
Darüber hinaus dient bei der vorliegenden Erfindung die optische Kopplungs­ schicht 1 auch zum Schutz der Aufzeichnungsschicht 2, um so die Aufzeich­ nungsschicht 2 vor einer Beschädigung zu schützen, die durch das Abtasten der Halbkugellinse 5 usw. verursacht ist. Da weiterhin der Durchmesser des Licht­ strahles bei Austreten aus der Halbkugellinse 5 auf wenigstens einen vor­ bestimmten Wert eingestellt werden kann, kann das optische Kopplungsverhält­ nis gesteigert werden. Hier ist es ausreichend, den Durchmesser des Licht­ strahles bei Austreten aus der Halbkugellinse 5 auf ungefähr die Wellenlänge des Lichtes (in Luft) oder mehr einzustellen.
Die vorliegende Erfindung, die oben erläutert ist, verwendet den Nahfeldeffekt. Um diesen Effekt zu erhalten, sollte das Intervall zwischen der Halbkugellinse 5 und der optischen Kopplungsschicht 1 vorzugsweise nicht mehr als 1/4 der Wellenlänge des Lichtes (in Luft) sein, und der Nahfeldeffekt kann sogar wirk­ samer vorliegen, wenn dieses Intervall nicht mehr als 1/8 der Wellenlänge des Lichtes (in Luft) ist.
Weiterhin ist oben ein Linsensystem erläutert, das eine große Aperturzahl realisieren kann und aus der Objektivlinse 4 und der Halbkugellinse 5 besteht; jedoch ist das Linsensystem nicht auf diese Struktur begrenzt. Alternativ kann eine einzige Objektivlinse verwendet werden, sofern sie eine große numerische Apertur hat.
Vorausgesetzt, daß sie ein optisches Auslesen von Information erlaubt, kann die Aufzeichnungsschicht 2 wiederum eine Schicht sein, die Information mittels hervorstehender oder ausgesparter Pits aufzeichnet, eine sein, die Information mittels einer Phasenänderung oder magnetooptisch aufzeichnet usw.
Nebenbei führt, wie oben erläutert wurde, die optische Plattenvorrichtung, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ein Aufzeichnen/Wiedergeben von Information durch Projizieren von Licht auf die Aufzeichnungs­ schicht 2 mit einem Lichtfleck durch, der kleiner als in der optischen Platten­ vorrichtung des herkömmlichen Beispieles 1 ist, wobei jedoch das Aufzeich­ nungs-/Wiedergabeverfahren, eine Servosteuermethode für den Strahlfleck usw., mittels Methoden realisiert werden können, die zu herkömmlichen Methoden äquivalent sind. Demgemäß wird bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel eine Erläuterung hiervon weggelassen.
Im folgenden wird ein spezifischeres Beispiel für das vorliegende Ausführungs­ beispiel erläutert.
In Fig. 1 hat die Objektivlinse 4 eine numerische Apertur, die auf 0,6 eingestellt ist, und konvergiert Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm. Dieses konvergier­ te Licht wird dann auf die Halbkugellinse 5 projiziert, die einen Brechungsindex von 1,6 aufweist. Die Halbkugellinse 5 tastet ab, während sie 20 nm bis 100 nm über der Oberfläche der optischen Platte 20 gleitet. Da hier das Intervall zwischen der Halbkugellinse 5 und der optischen Platte 20 kleiner als 1/4 der anfänglichen Wellenlänge des Lichtes ist, bewirkt ein Nahfeldeffekt, daß Licht, das aus der Halbkugellinse 5 austritt, sich weiter in der gleichen Richtung ausbreitet, in welcher es sich in der Halbkugellinse 5 ausgebreitet hat, und das Licht wird so in die optische Kopplungsschicht 1 projiziert.
Hier hat der aus der Halbkugellinse 5 austretende Lichtstrahl einen Strahlfleck bei der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5, der nicht kleiner als die Wellenlänge in Luft des Lichtes von der Lichtquelle, d. h. wenigstens 400 nm, ist. Weiterhin besteht die optische Kopplungsschicht 1 aus einem ultraviolett härtbaren Harz mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,6 und dient auch als ein Schutzfilm für die Aufzeichnungsschicht 2. Außerdem kann ein anderer lichtdurchlässiger Körper, wie beispielsweise Glas, SiO2, Acryl, Polycarbonat, Polyolefinharz usw., statt dessen für die optische Kopplungsschicht 1 verwendet werden.
Der Lichtstrahl, der in die optische Kopplungsschicht 1 eintritt, wird auf die Aufzeichnungschicht 2 konvergiert, indem er darauf mit einem Strahlfleck mit einem Durchmesser des 1/1,6-fachen von demjenigem im herkömmlichen Beispiel 1 einfällt (als ein Lichtstrahl mit einer effektiven numerischen Apertur von 0,6 × 1,6 = 0,96). Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung ein hoch­ dichtes Aufzeichnen oder Wiedergeben von einem hochdichten Aufzeichnungs­ medium mit einem guten Rauschabstand.
Im folgenden wird die Beziehung zwischen der optischen Kopplungsschicht 1 und der Halbkugellinse 5 anhand von Fig. 2 erläutert.
In Fig. 1 bedeutet S eine Kugel, von der die Halbkugelfläche der Halbkugellinse 5 einen Teil bildet; r ist ein Radius der Kugel, l ist eine Ebene, parallel zu der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5, welche durch die Mitte der Kugel S geht; D ist ein Abstand von einem Scheitel der Halbkugelfläche zu der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5; und d bedeutet die Dicke der optischen Kopp­ lungsschicht 1 der optischen Platte 20 (hier sind die Brechungsindices der Halbkugellinse 5 und der optischen Kopplungsschicht 1 nahezu gleich).
Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die jeweiligen Brechungsindices der Halbkugel­ linse 5 und der optischen Kopplungsschicht 1 ungefähr gleich sind, indem die Halbkugellinse so vorgesehen wird, daß sie um ungefähr die Dicke d der optischen Kopplungsschicht 1 dünner als eine wahre geometrische Halbkugel ist, wird das durch die Objektivlinse 4 konvergierte Licht genau auf die Ober­ fläche der Aufzeichnungschicht 2 fokussiert.
Wenn die Brechungindices der Halbkugellinse 5 und der optischen Kopplungs­ schicht 1 voneinander abweichen, ist es erforderlich, optisch durch Ändern der Dicke der Halbkugellinse 5 zu kompensieren. Wenn insbesondere die Halbkugel­ linse 5 einen Brechungsindex von N 1 und einen Radius von r hat, und wenn die optische Kopplungsschicht 1 einen Brechungindex von N2 und eine Dicke von d aufweist, ist es ausreichend, den Abstand D von dem Scheitel der Halbkugel­ fläche bis zu der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 auf ungefähr r - d × N1/N2 einzustellen. Auf diese Weise kann der Lichtstrahl genau auf die Auf­ zeichnungsschicht 2 konvergiert werden. Wenn N1 und N2 ungefähr gleich sind, sollte die Aufzeichnungsschicht 2 mit einer Ebene zusammenfallen, die die Mitte der Kugel S schneidet, und in diesem Fall beträgt die Dicke, die für die Halb­ kugellinse 5 erforderlich ist (der Abstand D), die Dicke (d) der optischen Kopp­ lungsschicht 1, subtrahiert von dem Radius (r) der Kugel S.
Wenn die Dicke der optischen Kopplungsschicht 1 nicht gleichmäßig ist, kann dies leicht Aufzeichnungs- und Wiedergabeoperationen behindern. Da eine ungleichmäßige Dicke umso stärker hervortritt, je dicker die optische Kopp­ lungsschicht 1 ist, sollte die optische Kopplungsschicht 1 vorzugsweise nicht mehr als 10 µm dick sein.
Wenn dagegen die optische Kopplungsschicht 1 zu dünn ist, wird ihre Funktion als ein Schutzfilm für die Aufzeichnungsschicht 2 beeinträchtigt, und da der Durchmesser des Lichtstrahles, der aus der flachen Oberfläche der Halbkugel­ linse 5 austritt, kleiner eingestellt sein muß (kleiner als die Wellenlänge λ, des Lichtes in Luft), kann das optische Kopplungsverhältnis abnehmen. Demgemäß ist es vorzuziehen, die Dicke der optischen Kopplungsschicht 1 nicht kleiner als die Wellenlänge λ, des Lichtes in Luft einzustellen, d. h. nicht kleiner als 0,4 µm. Weiterhin wird hinsichtlich der Einfachheit der Herstellung eine Dicke von ungefähr 3 µm bis 7 µm für die optische Kopplungsschicht 1 bevorzugt.
Damit weiterhin bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Halbkugellinse 5 über der optischen Platte 20 abtastet, wird, wenn ein schwebender oder gleiten­ der Kopf verwendet wird, wie dies oben erläutert ist, der durch Schweben oder Gleiten über der optischen Platte 20 abtastet, vorzugsweise ein Schmiermittel usw. auf entweder die Oberfläche der optischen Kopplungsschicht 1 oder einen Teil des Gleiters oder Schiebers des schwebenden Kopfes aufgetragen, um dadurch den Reibungseinfluß zwischen dem schwebenden Kopf und der optischen Kopplungsschicht 1 minimal zu halten.
[ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
Das vorliegende Ausführungsbeispiel erläutert eine optische Plattenvorrichtung, die eine numerische Apertur erhöht, indem eine Objektivlinse 4 und eine Halb­ kugellinse 10 verwendet werden, um eine Aufzeichnungsdichte zu realisieren, die höher als in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel ist. Fig. 3 ist eine Zeichnung, die diese optische Plattenvorrichtung erläutert. Bauteile in Fig. 3 mit den gleichen Funktionen wie diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Erläuterung davon wird hier weggelassen.
In dem ersten obigen Ausführungsbeispiel treffen die Strahlen des Lichtstrahles von der Objektivlinse 4 die Halbkugellinse 5 senkrecht zu deren Oberfläche (der Brennpunkt des Lichtstrahles, der durch die Objektivlinse 4 konvergiert ist, fällt mit der Mitte der Halbkugelfläche der Halbkugellinse 5 zusammen), jedoch treffen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Strahlen des Lichtstrahles die Halbkugellinse 10 unter einem Winkel bezüglich deren Oberfläche (bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahles geht die Mitte der Halbkugelfläche der Halbkugellinse 10 dem Brennpunkt des durch die Objektivlinse 4 konver­ gierten Lichtstrahles voran). Aus diesem Grund werden die Lichtstrahlen an der Oberfläche der Halbkugellinse 10 gebrochen bzw. gebeugt, und eine sehr hohe numerische Apertur (beispielsweise um 2,0) kann erhalten werden.
In dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel sind wie in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel die Halbkugellinse 10 und die optische Kopplungsschicht 1 in enger Nähe zueinander vorgesehen. Selbst mit einer hohen numerischen Apertur kann demgemäß das Licht von der Halbkugellinse 10 wirksam in die optische Kopplungsschicht 1 projiziert werden, ohne eine Totalreflexion zu ver­ ursachen. Folglich ist die optische Plattenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht nur in der Lage, weiter die Dichte des Aufzeichnens und Wiedergebens von Information zu steigern, sondern auch fähig, die Sicher­ heit des Aufzeichnens und Wiedergebens zu steigern, indem ein Lichtverlust auf einem Minimum gehalten wird.
[DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
Das vorliegende dritte Ausführungsbeispiel erläutert ein Anwendungsbeispiel der optischen Plattenvorrichtung des obigen ersten Ausführungsbeispiels auf eine magnetooptische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung.
Fig. 4 ist eine Zeichnung, die die Struktur der magnetooptischen Auf­ zeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel erläutert. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist in der magnetooptischen Auf­ zeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel eine Objektivlinse 4 vorgesehen, um darauf einfallendes Licht zu konvergieren und um das konvergierte Licht zu einer Halbkugellinse 5 zu leiten. Die Halbkugellinse 5 ist so angeordnet, daß die Strahlen des Lichtstrahles von der Objektivlinse 4 die Halbkugellinse 5 senkrecht zu deren Obrfläche wie in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel treffen. Ein von der Halbkugellinse 5 projizierter Lichtstrahl behält aufgrund des Nahfeldeffektes die Ausbreitungs­ richtung bei, in welcher er sich in der Halbkugellinse 5 ausgebreitet hat, und wird in die optische Kopplungsschicht 1 einer optischen Platte 20 projiziert.
Folglich wird, wie dies in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, der Lichtstrahl von der Halbkugellinse 5 auf eine Aufzeichnungsschicht 2 der optischen Platte 20 als ein Strahlfleck einer sehr kleinen Abmessung projiziert. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Aufzeichnen bei hoher Dichte und ein Wiedergeben von Information mit hoher Signalqualität ohne Übersprechen zu realisieren. Ein Aufzeichnen und Wiedergeben werden durch Operationen durchgeführt, die gleichwertig zu denjenigen sind, die in typischen magneto­ optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen verwendet werden.
Um in der magnetooptischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung in Fig. 4 ein kleines Intervall zwischen der Halbkugellinse 5 und der optischen Platte 20 einzustellen, wie dies in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel erläutert ist, werden ein Magnetkopf 30 und der optische Kopf (die Halbkugellinse 5) integral innerhalb eines Gleiters 14 (schwebender Kopf) vorgesehen.
Insbesondere sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist, um den Umfang der Halbkugellinse 5 ein Joch 11 und eine Spule 12 vorgesehen. Das Gleitstück 14, das durch eine Gleitstück-Aufhängung 13 gelagert ist, wird durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus angetrieben, um sich über der optischen Platte 20 zu bewegen, die umläuft, so daß die Halbkugellinse 5 (optischer Kopf) und der Magnetkopf 30 zu einer gewünschten Position der optischen Platte 20 geleitet werden können. Somit können Aufzeichnungs- oder Wiedergabeoperationen bei einer gewünschten Position (Adresse) der optischen Platte 20 ausgeführt werden.
Mittels einer derartigen Struktur kann der Magnetkopf 30 nahe zu der optischen Platte 20 positioniert werden, und es kann ein Datentransfer mit hoher Geschwindigkeit realisiert werden. Weiterhin können die Leistungsaufnahme und die Antriebsspannung reduziert werden, und die erzeugte Wärmemenge kann auf einem Minimum gehalten werden.
Da zusätzlich ein Magnetfeld und Licht beide von einer einzigen Seite der optischen Platte 20 einwirken können, kann ein Aufzeichnen von Information auf beiden Seiten der optischen Platte 20 ermöglicht werden, indem Köpfe auf beiden Seiten der optischen Platte 20 vorgesehen und Aufzeichnungsschichten 2 auf beiden Seiten des Substrates 3 angeordnet werden. Somit kann sogar ein Aufzeichnen höherer Dichte realisiert werden.
Entsprechend Aufzeichnungs- und Wiedergabeoperationen tastet das Gleitstück 14 über der optischen Platte 20, und um unter einem Abstand von nicht mehr als der Wellenlänge λ (in Luft) des auf die Objektivlinse 4 projizierten Lichtes (vorzugsweise λ/4 oder insbesondere λ/8) zu schweben, ist die untere Seite des Gleitstückes 14 mit beispielsweise einer Rille versehen.
Um bei dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel die Halbkugellinse 5 und die optische Platte 20 sehr nahe zueinander vorzusehen, ist die Höhe der unteren Oberfläche des Gleitstückes 4 über der Oberfläche der optischen Platte 20 ungefähr gleich zu der Höhe der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 über der Oberfläche der optischen Platte 20, und der Abstand zwischen der flachen Oberfläche der Halbkugellinse 5 und der optischen Kopplungsschicht 1 (Schutzfilm) der optischen Platte 20 ist so klein als möglich eingestellt.
Nebenbei sind die Objektivlinse 4 und die Halbkugellinse 5 hier getrennt vorgesehen; da jedoch die Objektivlinse 4 und die Halbkugellinse 5 eine feste Lagebeziehung einhalten müssen, ist es vorzuziehen, diese Glieder integral anzuordnen.
Der in die optische Kopplungsschicht 1 projizierte Lichtstrahl fällt auf die Aufzeichnungsschicht 2 ein, in welcher Information magnetooptisch auf­ gezeichnet wurde (eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht, die aus einer Vielzahl von Schichten aufgebaut sein kann), wo die Polarisation des Lichtes einer Änderung unterliegt, und somit wird die aufgezeichnete Information wiedergegeben.
Wenn hier eine transparente dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex von n und einer Dicke von λ/4n zwischen der optischen Kopplungsschicht 1 und der Aufzeichnungsschicht 2 vorgesehen wird, ist der Kerr-Drehwinkel gesteigert, und die Wiedergabesignalqualität kann erhöht werden. Wenn die transparente dielektrische Schicht neben der optischen Kopplungsschicht 1 vor­ gesehen wird, muß der Brechungsindex der transparenten dielektrischen Schicht von demjenigen der optischen Kopplungsschicht 1 verschieden sein.
Weiterhin ist es vorzuziehen, eine transparente dielektrische Schicht und eine reflektierende Schicht in dieser Reihenfolge auf der anderen Seite der Aufzeich­ nungsschicht 2 von der optischen Kopplungsschicht 1 anzuordnen, da in diesem Fall aufgrund eines Lichtinterferenzeffektes der Kerr-Drehwinkel weiter erhöht werden kann.
Demgemäß ist eine für einen tatsächlichen Gebrauch geeignete optische Platte 20 so strukturiert, daß auf dem Substrat 3 in dieser Reihenfolge eine Wärme­ dissipationsschicht zum Abführen von Wärme, eine reflektierende Schicht, eine transparente dielektrische Schicht, die Aufzeichnungsschicht 2, eine andere transparente dielektrische Schicht und die optische Kopplungsschicht 1 geschichtet sind. Die Aufzeichnungsschicht 2 ist ein dünner Film von Seltenen Erd-Übergangsmetallen, wie beispielsweise GdTbFe, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo usw.
Weiterhin ist es zweckmäßig, für ein Aufzeichnungsmedium, das eine magne­ tische Superauflösung verwendet, eine optische Platte 20 zu benutzen, die so strukturiert ist, daß auf dem Substrat 3 in dieser Reihenfolge eine Wärme­ dissipationsschicht, ein Schutzfilm, der aus einem dielektrischen Material usw. hergestellt ist, eine Aufzeichnungergänzungsschicht, die aus GdFeCo usw. her­ gestellt ist, eine oder mehrere Aufzeichnungsschichten 2, die aus GdTbFe, TbFe­ Co, DyFeCo, TbDyFeCo usw. hergestellt sind, eine Zwischenschicht, die aus AlN, SiN, einem Material mit niedriger Curie-Temperatur usw. hergestellt ist, eine Wiedergabeergänzungsschicht, die aus GdFe usw. hergestellt ist, eine Wiederga­ beschicht, die aus GdFeCo usw. hergestellt ist, eine transparente dielektrische Schicht und die optische Kopplungsschicht 1 geschichtet sind.
Wenn weiterhin die Magnetdomänen-Ausdehnungswiedergabemethode verwen­ det wird, ist es zweckmäßig, eine optische Platte 20 zu benutzen, die so struktu­ riert ist, daß auf dem Substrat 3 in dieser Reihenfolge eine Wärmedissipations­ schicht, ein Schutzfilm, der aus einem dielektrischen Material usw. hergestellt ist, eine Aufzeichnungsergänzungsschicht, die aus GdFeCo usw. hergestellt ist, die Aufzeichnungsschicht 2, die aus GdTbFe, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo usw. hergestellt ist, eine magnetische Maskierschicht, die aus AlN, SiN, einem Mate­ rial mit niedriger Curie-Temperatur usw. hergestellt ist, eine Wieder­ gabeergänzungsschicht, die aus GdFe usw. hergestellt ist, eine Wiedergabe­ schicht aus GdFeCo usw., eine transparente dielektrische Schicht und die optische Kopplungsschicht 1 geschichtet sind.
Nebenbei ist das vorliegende Ausführungsbeispiel, das an einer Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen optischen Plattenvorrichtung erläutert ist, auf ein magnetooptisches Plattensystem angewandt; jedoch kann die Methode der Verbesserung der Modulationsstärke durch Vorsehen einer transparenten dielektrischen Schicht auf einer oder beiden Seiten der Aufzeichnungsschicht 2, wie dies oben erläutert ist, auch bei einem Aufzeichnungsmedium für ein Phasenänderungsaufzeichnen verwendet werden.
Wie oben erläutert ist, tritt bei der optischen Plattenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Positionieren der Objektivlinsenstruktur in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium eine Totalreflexion selbst bei einer großen numerischen Apertur nicht auf, und ein Verlust an Lichtmenge kann auf einem Mindestwert gehalten werden. Demgemäß kann der Fleck­ durchmesser des auf die Signalaufzeichnungsschicht projizierten Lichtstrahles reduziert werden, und Aufzeichnungs- und Wiedergabeoperationen können mit hoher Dichte durchgeführt werden. Da weiterhin ein Verlust an Lichtmenge auf einem Mindestwert gehalten ist, können ein Aufzeichnen und Wiedergeben mit niedriger Leistung realisiert werden, um so die Lebensdauer der Lichtquelle (Laser usw.) zu steigern und die Zuverlässigkeit des Aufzeichnens und Wieder­ gebens von Information zu verbessern.
Zusätzlich dient bei der obigen Vorrichtung und dem obigen Verfahren durch Vorsehen der optischen Kopplungsschicht 1 auf der Oberseite der Auf­ zeichnungsschicht 2 der optischen Platte 20 die optische Kopplungsschicht 1 auch als ein Schutzfilm, um so das Widerstandsvermögen der optischen Platte 20 gegenüber Staub zu verbessern und ihre Zuverlässigkeit beim Aufzeichnen und Wiedergeben von Information zu steigern.
Die oben in Einzelheiten diskutierten Ausführungsbeispiele und konkreten Aus­ führungsformen dienen lediglich zur Veranschaulichung der technischen Einzel­ heiten der vorliegenden Erfindung, welche nicht eng innerhalb der Grenzen die­ ser Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen auszulegen sind, sondern vielmehr auf verschiedene Abwandlungen angewandt werden können, welche nicht von der vorliegenden Erfindung und dem Bereich der beigefügten Patent­ ansprüche abweichen.

Claims (15)

1. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zum Durchführen wenigstens einer Operation aus einem Aufzeichnen von Information in und einem Wiedergeben von Information von einem optischen Aufzeichnungsmedium durch Projizieren eines Lichtstrahles von einer Lichtquelle auf eine Signal­ aufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums, dadurch gekennzeichnet, daß:
das optische Aufzeichnungsmedium mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signalaufzeichnungsschicht versehen ist,
eine Objektivlinsenstruktur mit einer Lichtkonvergierfunktion in enger Nähe zu dem optischen Aufzeichnungsmedium in einer Position derart vorgesehen ist, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsenstruktur und dem optischen Aufzeichnungsmedium kleiner als eine Wellenlänge des durch die Lichtquelle des erzeugten Lichtes ist, und
der Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsschicht des optischen Aufzeich­ nungsmediums projiziert wird, indem ein durch die Objektivlinsenstruktur konvergierter Lichtstrahl dazu veranlaßt wird, mit der optischen Kopplungs­ schicht des optischen Aufzeichnungsmediums zu koppeln.
2. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zum Durchführen wenigstens einer Operation aus einem Aufzeichnen von Information in und einem Wiedergeben von Information von einem optischen Aufzeichnungs­ medium, das mit einer Signalaufzeichnungsschicht und mit einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signalaufzeichnungsschicht versehen ist, durch Projizieren eines Lichtstrahles von einer Lichtquelle auf das optische Aufzeichnungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß:
eine Objektivlinsenstruktur vorgesehen ist, die den Lichtstrahl von der Lichtquelle auf das Signalaufzeichnungsmedium konvergiert und
der Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsmediums projiziert ist, indem ein Lichtstrahl von der Objektiv­ linsenstruktur in die optische Kopplungsschicht derart geleitet wird, daß im wesentlichen eine Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahles bei Austreten aus einem Lichtaustrittsende der Objektivlinsenstruktur beibehalten wird.
3. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem:
der durch die Objektivlinsenstruktur projizierte Lichtstrahl an einem Ende des auf die optische Kopplungsschicht einfallenden Lichtstrahles einen Durchmesser hat, der kleiner als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes ist.
4. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Licht­ quelle und einer Objektivlinsenstruktur, die einen Lichtstrahl von der Licht­ quelle auf ein optisches Aufzeichnungsmedium konvergiert, um wenigstens eine Operation von einem Aufzeichnen von Information in und einem Wiedergeben von Information von dem optischen Aufzeichnungsmedium durchzuführen, indem der Lichtstrahl von der Lichtquelle darauf projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
das optische Aufzeichnungsmedium mit einer Signalaufzeichnungsschicht und einer optischen Kopplungsschicht auf einer Lichteinfallsseite der Signal­ aufzeichnungsschicht versehen ist, und
die Objektivlinsenstruktur in enger Nähe zu dem optischen Aufzeich­ nungsmedium in einer Position derart vorgesehen ist, daß ein Intervall zwischen der Objektivlinsenstruktur und dem optischen Aufzeichnungsmedium kleiner als eine Wellenlänge eines Lichtes ist, das durch die Lichtquelle erzeugt ist, und ein durch die Objektivlinsenstruktur konvergierter Lichtstrahl dazu veranlaßt ist, mit der optischen Kopplungsschicht zu koppeln.
5. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, bei der:
die Objektivlinsenstruktur derart vorgesehen ist, daß ein Teil hiervon in engster Nähe zu der optischen Kopplungsschicht einen Brechungsindex hat, der ungefähr gleich zu einem Brechungsindex der optischen Kopplungsschicht ist.
6. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der:
die Objektivlinsenstruktur derart vorgesehen ist, daß der dadurch proji­ zierte Lichtstrahl einen Durchmesser hat, der größer als die Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes ist.
7. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, Anpruch 5 oder Anspruch 6, bei der:
die Objektivlinsenstruktur eine Halbkugellinse umfaßt.
8. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 7, bei der:
die Objektivlinsenstruktur eine Zusammensetzung von Linsen einschließlich einer ersten Linse und einer zweiten Linse ist, die längs eines Strahlenganges des Lichtstrahles von der Lichtquelle vorgesehen sind, wobei die zweite Linse die Halbkugellinse ist, die so angeordnet ist, daß sie dem optischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt.
9. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 8, bei der:
eine Oberfläche der Halbkugellinse, auf die ein Lichtstrahl von der ersten Linse einfällt, eine Halbkugel entsprechend einem Konvergenzwinkel des Licht­ strahles von der ersten Linse bildet, während eine andere Oberfläche der Halb­ kugellinse, von der der Lichtstrahl austritt, flach ist.
10. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 9, bei der:
die Halbkugellinse derart vorgesehen ist, daß die flache Oberfläche hier­ von parallel zu einer Oberfläche der Signalaufzeichnungsschicht ist.
11. Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der:
eine Dicke der Halbkugellinse unter Berücksichtigung einer Dicke der optischen Kopplungsschicht eingestellt ist.
12. Optische Aufzeichnungsmedium, das wenigstens einer Operation aus einem Aufzeichnen und Wiedergeben von Information unterliegt, wenn eine Ob­ jektivlinsenstruktur, die einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle konvergiert, derart angeordnet ist, daß ein Intervall zwischen dem optischen Aufzeichnungs­ medium und der Objektivlinsenstruktur kleiner ist als eine Wellenlänge des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß
eine optische Kopplungsschicht, mit der Licht, das von der Objektivlin­ senstruktur projiziert ist, gekoppelt ist, neben einer Signalaufzeichnungsschicht vorgesehen ist, auf der Information aufgezeichnet ist, wobei die optische Kopp­ lungsschicht auf einer Seite der Signalaufzeichnungsschicht vorgesehen ist, die der Objektivlinsenstruktur gegenüberliegt.
13. Optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12, bei dem:
die optische Kopplungsschicht auch als ein Schutzfilm für die Signalauf­ zeichnungsschicht dient.
14. Optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei dem:
die optische Kopplungsschicht einen Brechungsindex hat, der ent­ sprechend einem Brechungsindex eines Lichtaustritteiles der Objektivlinsen­ struktur eingestellt ist.
15. Optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12, Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem:
die optische Kopplungsschicht Licht, das durch die Objektivlinsenstruk­ tur projiziert ist, zu der Signalaufzeichnungsschicht derart überträgt, daß im wesentlichen eine Ausbreitungsrichtung des Lichtes beibehalten ist.
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