JP2000048514A - 光記録媒体および光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光ディスク面にゴミが入りにくくし、記録再生
性能の劣化を抑止し、また、ディスクケースと光ディス
クが近接する部分のクラッシュを防止する。 【解決手段】ディスクケースに、シャッターのかわりに
一部に透明部分を設け、この部分を透過した光がディス
ク基板に入射する構造とし、光ディスクを回転させると
き、ディスクケースの内側の少なくとも一部と光ディス
クとが、記録再生光の波長より小さい距離を維持させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は媒体上の各位置ごと
に光学特性を変化させることによって情報の記録および
再生を行う光記録媒体、および光記録再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、高密度・高信頼性・低コ
ストの情報記憶装置として実用化されている。図１は従
来構造の光ディスクの光学系の集光部を示したものであ
る。半導体レーザーから平行光束として導かれた再生光
源１５を光ヘッドの対物レンズ１４によって透明な基板
１３へと導き、記録膜１１上に集光することによって直
径約１ミクロンの光スポット１６を形成する。この光ス
ポット１６によって記録膜１１を部分的に昇温し、当該
記録膜の物性を変化させることによって情報を記録し、
また記録膜の光学特性の変化を、同様に集光したレーザ
ー光によって読みとって再生を行う。

【０００３】光ディスクの記録再生分解能は光ビームの
スポット径によって決まる。上述の光ヘッドを用いた場
合、集光したスポット径φは光の回折の効果から光学系
のレーザー光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡによっ
て決定され、その大きさはφ＝λ／ＮＡ程度である。こ
の光スポットの絞り込み限界が光ディスクの記録密度を
実質的に決定づけている。

【０００４】光ディスクの高密度化を実現するために
は、入射光の開口数を大きくすることが有効である。し
かし、図１の光ヘッドの構成では、透明な基板を通して
記録膜に光を入射するため、高い開口数の入射光を用い
ると、ディスク傾きが生じた場合に非点収差により光ス
ポットが広がってしまう事や、基板厚さそのもののため
に対物レンズが記録面に近づけられない等の問題から、
開口数を大きくするには限度があった。

【０００５】これに対し、近接場光学の原理に基づいて
絞り込みスポット径を小さくする方法が提案されてい
る。例えばアプライド フィジクス レター（Appl. Ph
ys. Lett.),Vol.６１，No.２，p.１３においては、近接
場光による光ディスクの記録再生の例が示されている。

【０００６】図２にこの方法の原理図を示す。光ファイ
バー２５によって先端を数十ｎｍに尖らせたプローブ２
４へと光を導く、このプローブ２４は先端部から外に光
が伝播しないように設計されているが、入射光の波長程
度の距離だけ電場がしみ出す（近接場光）ため、この部
分に記録膜面２１を近接させることにより、光による記
録再生が可能となる。

【０００７】また、オプティクスレターズ（Optics Let
ters)，Vol.１８，No.４，p.３０５において、球から切
り出した形状をしたソリッドイマージョンレンズ（Soli
d Immersion Lens）と呼ばれるレンズを使う方法が提案
されている。図３はこの光学系の概念図である。従来の
対物レンズ３３に加え、基板面に近接させて第２の対物
レンズであるSolid Immersion Lens３６を配置し、その
底面に光スポット３５を結像する。このSolid Immersio
n Lens３６の底面をディスク基板３２に対して照射光３
４の波長以下の距離に保つことによって従来に比べ小さ
いスポット径を実現できる。

【０００８】近接場光を用いる方式は他にもいくつか提
案されているが、いずれにせよ、近接場光の到達する範
囲内に記録膜面を近づけることが必須である。このため
には集光光学系と記録膜面との間隔は照射光波長より短
くなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ディスクの構
成では１mm程度の厚さのディスク基板面ごしに光を入射
し、また光ヘッドは光ディスクの基板面に対して数mm程
度の間隔をもっていることを前提に設計されている。こ
のような構造では結像面が露出しておらず、また媒体と
光学系が非接触なので、汚れや埃に強く、光ディスクを
ドライブから取り出して交換したり、取り出したディス
クを携帯するというようなことが容易であった。これら
可換性・可搬性と呼ばれる性質は光ディスクというメデ
ィアを特徴づける性質であり、他の情報記録メディアと
の差別化において重要な性質である。

【００１０】しかし、前述のような高分解能な光ヘッド
を用いた場合、記録膜面がむき出しになるので、記録再
生系は光ヘッドと記録媒体間の埃や汚れの影響を受けや
すくなり、異物が記録媒体面の光入射側に付着すると、
記録再生品質に致命的な影響をもたらす。また、光ヘッ
ドとディスク基板を一定間隔で近づける場合は、浮上型
スライダー技術が有効であるが、ディスク面上の異物は
スライダーのクラッシュの原因となる可能性がある。こ
のような事情から、前述のような高分解能な光ヘッドを
光ディスクに適用した場合、ディスクの可換性・可搬性
を維持することが困難になる。

【００１１】本発明はかかる実状に鑑みて提案されるも
のであって、光ディスクの可換性・可搬性を維持をしな
がら、高開口数の光ヘッドによる高密度光記録媒体およ
び光磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ためには、外部から光ディスク面上へのゴミの侵入を防
ぐことが必須である。従来より、書換え型光ディスクで
はディスクケースによってディスク基板を保護していた
が、ディスクケースの密閉性は十分でなく、シャッター
を開くと大気の出入りが可能であった。しかし、本発明
ではこのシャッターのかわりにディスクケースの一部に
透明部分を設け、この部分を透過した光がディスク基板
に入射する構造とした。

【００１３】このようにすることで光ディスクの密閉性
は格段に向上し、異物の侵入は防がれる。よって、ディ
スクケース内側とディスク基板そのものは清浄に保た
れ、ゴミなどが結像面に大きな影響を及ぼす事態を避け
られる。ただし、前記透明部分はハンドリングの時に手
垢などで汚れる可能性があるので、外側に保護シャッタ
ー等を設けておくことが好ましい。また、入射光や反射
光の偏光情報などを乱さないように、前記透明部分は光
学的な複屈折などが小さい事が望ましい。

【００１４】近接場光を用いるにあたって、ディスクケ
ースの内側と記録膜面の間隔を一定に制御するためには
浮上型スライダー技術が有効である。この技術を使うた
めには、スライダーの支持機構をディスクケースの内側
に設け、ディスクケースの透明部分を透過した光がスラ
イダー内の光学素子も透過するように配置する。また、
スライダーを使わない場合は、ディスク基板をディスク
ケース内壁に近接させて動かす。この時、ディスクケー
ス内壁にディスク基板が貼りつかないように凹凸の空気
溝を設けると、ディスクをなめらかに回転させる上で有
効である。

【００１５】この透明部分には、適当な光学的機能を持
たせることも可能である。例えば、ディスクケース側に
集光光学系を、光記録再生装置側には光源や光信号検出
器を含めた記録再生光学系の主要部を配することが出来
る。この時、光学系全体のアライメントが崩れないよう
に、光記録再生装置側の光学系をディスクケースに接触
させると好都合である。

【００１６】以上に述べたような光記録媒体および光記
録再生装置を用いることにより、高分解能な光ヘッドに
よる高密度記録再生を可能としつつ、可換性・可搬性を
有する光ディスクを実現出来る。しかも、ディスクケー
スに簡単な透明部材を埋め込むだけであるから、光記録
媒体の製造コストの増加は最小限に抑えられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１）図４は本発明の実施
例の一つの概略図である。図において、４１はディスク
ケース、４２は光ディスク、４３はSolid Immersion Le
ns、４４は透明部、４５はディスクケース内壁の溝、４
６は光記録再生装置、４７は対物レンズ、４８はスピン
ドルである。

【００１８】直径２.５ インチの円形シリコンウェハ基
板上に光磁気記録膜を製膜し、さらにピッチ０.８５mm
のトラック溝を設けて光ディスク４２を作製した。ディ
スクケース４１は密閉構造となっており、記録再生光に
対して屈折率２.０ の透明な窓４４を備えている。この
透明部側に光ディスク４２の製膜面を向ける。光記録再
生装置４６の光学系は、開口数０.６ の対物レンズ４７
と、先端部に上述の光入射部と同じ屈折率２.０のSolid
Immersion Lens４３を持ち、Solid ImmersionLens４３
はこの透明部４４に密着させる。こうすることによって
光記録媒体に対するSolid Immersion Lensの位置を固定
することが出来る。

【００１９】スピンドル４８は、光ディスクを回転さ
せ、又これを押し上げて光ディスク４２の記録膜面をデ
ィスクケース４１の内壁に一定の強さで押し付ける働き
をする。ディスクケース４１の内壁には光入射部４４を
除いて溝４５が形成してあり、回転するディスクには浮
上力が加わるようになっている。

【００２０】図５に本実施例の溝の配置例を示す。スピ
ンドルを押し付ける力と溝による浮上力の釣り合いで、
光ディスク４２の記録膜面と透明部４４との距離は５０
〜９０ｎｍに制御される。この光ディスクの記録膜面に
対し、対物レンズ４７の機構により、フォーカスおよび
トラッキングを行った。

【００２１】以上のような光記録媒体および光記録再生
装置を用いて記録／再生実験を行った結果、光学系の実
効開口数１.２ から推定されるとおり、従来に比べ、記
録／再生双方の分解能が飛躍的に上昇した。また、埃な
どによる記録再生性能の劣化は見られなかった。

【００２２】（実施例２）図６に本発明の他の実施例の
光入射部付近の拡大図を示す。図において、６１は浮上
型スライダー、６２はSolid Immersion Lens、６３はサ
スペンション、６４はディスクケース透明部、６５は光
ディスク、６６はディスクケース、６７は対物レンズ、
６８は光源である。図に示すように浮上型スライダー６
１およびスライダー支持機構６３をディスクケース６６
の内側に形成してある。スライダー６１は光が入射する
透明部６４の内側に配置されており、半球状のSolid Im
mersion Lens６２が埋め込まれている。入射光６８は透
明部６４を透過し、Solid Immersion Lens６２の底面に
近接したディスク基板面６５に集光される。Solid Imme
rsion Lens６２の屈折率は約２であり、対物レンズ６７
の開口数ＮＡは０.６５ である。

【００２３】本実施例の全体図を図７に示す。図におい
て、７１は光ディスク、７２はディスクケース、７３は
ハブ、７４は光記録再生装置、７５は対物レンズ、７６
はマグネットスピンドルである。ディスク基板７１の中
央部には強磁性体を同心円上に等間隔に配置したハブ７
３が設けてあり、記録再生時は光ディスクドライブ７４
に組み込まれたスピンドル７６と磁気的に結合すること
によって回転運動および並進運動が可能となっている。

【００２４】スピンドル７６を並進運動させることによ
って、光ディスク７１をディスクケース内で並進移動さ
せ、トラックのシークを行った。さらに前記スピンドル
を回転させ、光ディスク７１を線速約６ｍ／ｓで回転さ
せた後、スライダー６１に対して接近させた。空気の粘
性によって起きる力とスライダーを抑えつけるサスペン
ションの応力とのつり合いにより、スライダー６１は光
ディスク７１に対して約４５ｎｍの距離を保って良好に
浮上した。さらに対物レンズ７５のフォーカス・トラッ
キング機構によって、光ディスク７１の所定のトラック
を走査しつつ、実効的な開口数である１.３ から推定さ
れる分解能で記録再生を行うことが出来た。また、図の
ようにディスクケース７２によって光ディスク７１は完
全に密閉されているため、外気からは埃が侵入できな
い。埃などを原因とした記録再生特性の劣化は全く見ら
れなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、光記録媒体のディスクケース部に透明部
分を設け、記録担体そのものは直接外気に触れない構造
としているので、ディスクケース内壁や記録担体がゴミ
によって汚染されることがなく、よって従来の光ディス
ク同様の高い信頼性を得ることが出来る。また、ディス
クケースの内側の少なくとも一部を、使用波長より小さ
い距離で光ディスクに近接させることで、高い分解能を
もった記録再生光学系の構築が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光ディスクの構成を示す断面図。

【図２】従来の近接場光を利用した光ヘッドの概念図。

【図３】従来のSolid Immersion Lensを利用した光ヘッ
ドの概念図。

【図４】本発明の実施例１の光記録媒体および光記録再
生装置の構造を示す断面図およびその一部拡大断面図。

【図５】実施例１に記載の光記録媒体のディスクケース
内壁に形成した凹凸溝形状の平面図。

【図６】本発明の実施例２の光記録媒体および光記録再
生装置の集光部の拡大図。

【図７】本発明の実施例２の光記録媒体および光記録再
生装置の全体を示す断面図および平面図。

【符号の説明】

１１…記録膜面、１２…記録膜保護膜、１３…ディスク
基板、１４…対物レンズ、１５…光源、１６…光スポッ
ト、２１…記録膜面、２２…ディスク基板、２３…カン
チレバー、２４…光プローブ、２５…光ファイバー、３
１…記録膜面、３２…基板、３３…対物レンズ、３４…
光源、３５…光スポット、３６…Solid Immersion Len
s、４１…ディスクケース、４２…光ディスク、４３…S
olid Immersion Lens、４４…透明部、４５…ディスク
ケース内壁の溝、４６…光記録再生装置、４７…対物レ
ンズ、４８…スピンドル、６１…浮上型スライダー、６
２…Solid Immersion Lens、６３…サスペンション、６
４…ディスクケース透明部、６５…光ディスク、６６…
ディスクケース、６７…対物レンズ、６８…光源、７１
…光ディスク、７２…ディスクケース、７３…ハブ、７
４…光記録再生装置、７５…対物レンズ、７６…マグネ
ットスピンドル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 助田 裕史 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 ▲高▼橋 正彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D029 PA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光記録再生装置の照射光入射位置に対して
   相対的に運動するディスク担体と、ディスク担体を内包
   するディスクケースからなる光記録媒体において、記録
   再生光の使用波長に対してディスクケースが少なくとも
   部分的に透明であり、かつディスクケースと光ディスク
   とが、記録再生光の使用波長以下に近接することを特徴
   とする光記録媒体。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光記録媒体において、記
   録担体部がディスクケース内部に密閉された構造となっ
   ており、外部から埃が入り込まないことを特徴とする光
   記録媒体。
3. 【請求項３】請求項１に記載の光記録媒体において、デ
   ィスクケース内側に浮上型スライダーを備えており、記
   録担体部への記録再生光はこのスライダーを透過するこ
   とを特徴とする光記録媒体。
4. 【請求項４】請求項１に記載の光記録媒体において、デ
   ィスクケース内側に記録担体部の回転を滑らかにするた
   めの凹凸を設けたことを特徴とする光記録媒体。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の光記録
   媒体のディスクケースの一部に、光ヘッドの一部を接触
   させ、記録あるいは再生を行うことを特徴とする光記録
   再生装置。