JP2655093B2 - 光ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents

光ヘッドおよび光ディスク装置

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JP2655093B2
JP2655093B2 JP6203377A JP20337794A JP2655093B2 JP 2655093 B2 JP2655093 B2 JP 2655093B2 JP 6203377 A JP6203377 A JP 6203377A JP 20337794 A JP20337794 A JP 20337794A JP 2655093 B2 JP2655093 B2 JP 2655093B2
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満哉 岡田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置に関
し、特に、レーザ光を用いて高密度に記録された情報の
再生を行う光ヘッドおよび光ディスク装置に関する
【0002】
【従来の技術】レ−ザ光を用いた光ディスク記録方式は
大容量記録が可能であり、非接触で高速アクセスできる
ことから、大容量メモリとして実用に供されている。光
ディスクはコンパクトディスクやレ−ザディスクとして
知られている再生専用型、ユ−ザ自身で記録できる追記
型、及びユ−ザ側で繰り返し記録消去ができる書換型に
分類される。追記型・書換型の光ディスクはコンピュ−
タの外部メモリ、あるいは文書・画像ファイルとして使
用されている。
【0003】書換型光ディスクには、記録膜の相変化を
利用した相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方向の
変化を利用した光磁気ディスクがある。このうち、相変
化光ディスクは、外部磁場が不要で、かつ、オ−バライ
トが容易にできることから、今後、書換型光ディスクの
主流になることが期待されている。
【0004】従来よりレ−ザ光照射により結晶−非晶質
間の相変化を起こす記録膜を用いた書換可能な、いわゆ
る相変化型光ディスクが知られている。相変化型光ディ
スクでは記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレ−
ザ光スポットを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させ
ることにより、結晶−非晶質間の相変化を起こさせて記
録し、これに伴う光学定数の変化を低パワのレ−ザ光に
よって反射光強度差として読み取ることにより再生を行
っている。
【0005】高速結晶化が可能な記録膜を用いた光ディ
スクでは、円形に集光した1本のレ−ザ光を使う。従来
より知られている方法は、レ−ザ光のパワを2つのレベ
ル間で変化させることにより、結晶化あるいは非晶質化
を行う。すなわち、記録膜の温度を融点以上に上昇させ
ることが可能なパワのレ−ザ光を記録膜に照射すること
により、そのほとんどの部分は冷却時に非晶質状態とな
り、一方、記録膜温度が結晶化温度以上、融点以下の温
度に達するようなパワのレ−ザ光が照射された部分は結
晶状態になる。相変化型光ディスクの記録膜には、カル
コゲナイド系材料である、GeSbTe系、InSbT
e系、InSe系、InTe系、AsTeGe系、Te
Ox−GeSn系、TeSeSn系、SbSeBi系、
BiSeGe系などが用いられるが、いずれも抵抗加熱
真空蒸着法、電子ビ−ム真空蒸着法、スパッタリング法
などの成膜法で成膜される。成膜直後の記録膜の状態は
一種の非晶質状態であり、この記録膜に記録を行って非
晶質の記録部を形成するために、記録膜全体を結晶質に
しておく初期化処理が行われる。記録はこの結晶化され
た状態の中に非晶質部分を形成することにより達成され
る。
【0006】従来より、相変化型光ディスクの再生に
は、記録膜に形成される非晶質記録マークとその周囲に
形成される結晶組織間の反射率差を利用する方法が採用
されていた。相変化光ディスクへの記録再生用には、追
記型光ディスクと同様の光ヘッドが使用されており、例
えば、「光と磁気の記録技術」(矢野正、江田弘、柴田
順二監修、社団法人精密工学会編集、オーム社出版、p
155)記載の光ヘッドと同様の光ヘッドを搭載した光
ディスク装置が使用されている。
【0007】この従来の光ディスク装置に搭載されてい
る光ヘッドについて図面を参照して説明する。
【0008】図4は従来例の光ヘッドの構成図である。
【0009】この従来例の光ヘッドは、レーザ光源5
と、整形プリズム11と、ビームスプリッタ8と、1/
4波長板12と、アクチュエータ6に搭載された集光レ
ンズ7と、信号検出系13と、サーボ信号検出系9とか
ら構成されている。
【0010】レーザ光源5からの出射光は円形に整形さ
れた後、集光レンズ7によって、ほぼ回折限界近くまで
集光される。光ディスク100での反射率変化は、その
まま光ディスク100からの反射光量の変化となるの
で、信号検出系13のフォトダイオードの受光量変化と
なって再生信号が得られる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の相変化
型光ディスクの再生は、記録膜に形成される非晶質記録
マークとその周囲に形成される結晶組織間の反射率差を
利用する方法が採用されていた。また、ディスク構成の
設計においても、非晶質部分と結晶部分の反射率差に着
目し、この反射率の差が大きくなるように膜厚等が最適
化されていた。
【0012】しかしながら、反射率の差を大きくした場
合、逆に両相間の吸収率の差が大きくなる。そのため、
単一ビームでオーバライトを行った場合、記録マークと
消去部分での吸収率の差に起因した記録マーク長の揺ら
ぎ、いわゆるジッタが発生し、再生信号品質が低下する
という欠点があった。
【0013】このジッタ増加を抑制するために、記録マ
ークと消去部分の反射率の差を揃えて吸収率の差を小さ
くするとともに、記録マークと消去部分からの反射光の
位相差を大きくする方法が提案されている。この方法を
用いると、オーバライトの伴うジッタ増加は大幅に低減
できる。しかしながら、従来と同様の反射光の変化を検
出する再生方法では、位相差に基づく再生信号成分を有
効に引き出すことはできず、再生信号レベルが小さくな
ってしまうという欠点があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
欠点を解決し、簡単な光学系により、位相差として記録
された情報を効率よく再生し、相変化型光ディスクの再
生信号のジッタ特性を向上させ、良好な再生情報が得ら
れる光ディスク装置を提供することにある。
【0015】そのため、本発明の光ヘッドは、レ−ザ光
照射によって記録膜の位相情報を再生する光ディスク用
光ヘッドであって、少なくとも、レーザ光源と、ビーム
スプリッタと、集光レンズと、位相共役鏡と、反射鏡
と、信号検出器とを有し、光ディスクからの反射光が、
ビームスプリッタによって、位相共役鏡に入射する成分
と、反射鏡に入射する成分に分離され、位相共役鏡と反
射鏡からの反射光がビームスプリッタによって合成さ
れ、信号検出器に入射される構成を有することを特徴と
する光ヘッドを搭載し、また、位相共役鏡としてCdS
x Se1-x を材料とする色ガラスフィルタ、あるいは、
Bi12SiO20,KNbO3 を用いたことを特徴として
いる。
【0016】本発明で用いる光ディスクは、結晶と非晶
質間の相変化により情報の記録再生消去を行う相変化記
録材料を記録膜とし、使用レーザ波長において、記録膜
が結晶と非晶質となるとき、両相に対する反射光に位相
差があることを特徴としている。
【0017】本発明の光ディスク装置は、レ−ザ光照射
による記録膜の状態変化によって情報の記録再生消去を
行う光ディスク装置であって、前記光ディスクに形成さ
れた記録情報を前記光ヘッドを用いて再生光の位相変化
として検出することを特徴としている。
【0018】
【作用】位相情報を検出する光ヘッドの光学系の中に、
位相情報を倍増させる位相共役鏡を設け、再生光の位相
差情報を大きくさせる。これにより、記録マークでの位
相変化が小さい場合であっても、良好な再生信号が得ら
れる。
【0019】本発明に係る光ディスク装置の構成は、従
来の光ディスク装置の光ヘッド部分の光路中に、位相共
役鏡を設けた点に特徴がある。
【0020】図2は、本発明に係る光ディスク装置の信
号再生原理を説明するための図である。
【0021】図2において、光ディスクからの反射光2
0は、ビームスプリッタ1によって一旦位相共役鏡2に
入射する成分と、通常の反射鏡3に入射する成分に分離
される。両者からの反射光は、ビームスプリッタ1を介
して合成され、信号検出器4に入射される。位相共役鏡
2では、入射光の位相と出射光の位相は反転関係にあ
る。そのため、ビームスプリッタ1で合成された後の光
では、位相変化成分が入射光の2倍となる。これによ
り、位相変化が強調されたことになり、位相情報変化を
再生する場合、本装置の再生方法の効果が大きい。つま
り、図2の光学系で合成された反射光(検出器4に入射
する光)は、光ディスクからの反射光の位相情報を2倍
に増大させたものとなり、光ディスクでの位相変化が小
さい場合であっても、本発明に係る光ディスク装置を用
いることにより、良好な再生信号が確保できる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】まず、第一の実施例について説明する。
【0024】図1は本発明の一実施例を説明するための
光ヘッドの構成図である。
【0025】この実施例の光ヘッドは、レーザ光源5
と、ビームスプリッタ1と、アクチュエータ6に搭載さ
れた集光レンズ7と、位相共役鏡2と、反射鏡3と、光
検出器4と、ビームスプリッタ8と、サーボ信号検出系
9と、ビームスプリッタ10と、光ディスク100とを
有し、レーザ光源5から出射された平行レーザ光が、前
記集光レンズ7を介して光ディスク100上に集光され
るとともに、光ディスク100からの反射光は前記集光
レンズ7を介してビームスプリッタ1に入射する。ここ
で、レーザ光はビームスプリッタ1によって一旦位相共
役鏡2に入射する成分と、通常の反射鏡3に入射する成
分に分離される。両者からの反射光は、ビームスプリッ
タ1を介して合成され、信号検出器4に入射される。
【0026】レーザ光源5には、波長830nm、出力
40mWの半導体レーザを用いた。集光レンズ7には開
口数0.55のものを用い、サーボ用のアクチュエータ
6に搭載した。位相共役鏡には、縮退4光波混合による
CdSx Se1-x の色ガラスフィルタを用いた。
【0027】つづいて、830nmの波長に対して、結
晶と非晶質に対して反射率差が小さく、位相差が大きく
なるように、図3に示すディスク構成を決定し、ディス
ク100を作成した。基板101には直径130mm、
厚さ1.2mmのプリグルーブ付きポリカーボネート基
板を用いた。第一保護膜102および第二保護膜104
にはZnS+SiO2 混合膜を、記録膜103にはGe
SbTeを、反射膜105にはAlを用い、マグネトロ
ンスパッタ法により連続成膜した。各層の膜厚は第一保
護膜180nm、記録膜10nm、第二保護膜60n
m、反射膜50nmとした。
【0028】このディスクでは、波長830nmにおけ
る非晶質記録マークと結晶質消去部分間の反射率の差は
2%、位相差は75°であった。
【0029】次に、本発明に係る前記光ヘッドを用い
て、前記ディスクにオーバライトを行い、再生信号特性
を評価した。
【0030】初期化処理後のディスクを回転数3600
rpmにて回転させ、半径30mmのトラックに8.4
MHz(Duty50%)の信号を記録した後、同じト
ラックに2.2MHz(Duty50%)の信号をオー
バライトした。記録パワと消去パワをそれぞれ13m
W,7mWに設定した。次に、このトラックを再生した
ところ、良好な再生信号が得られることが確認できた。
【0031】次に、第二の実施例について説明する。
【0032】この第二の実施例では、第一の実施例と同
様の光学系を有し、位相共役鏡としてBi12SiO20
用いた光ディスク装置により、第一の実施例と同様の光
ディスクを用いて、信号再生を試みたところ、良好な再
生信号が得られることが確認できた。
【0033】次に、第三の実施例について説明する。
【0034】この第三の実施例では、第一の実施例と同
様の光学系を有し、位相共役鏡としてKNbO3 を用い
た光ディスク装置により、第一の実施例と同様の光ディ
スクを用いて、信号再生を試みたところ、良好な再生信
号が得られることが確認できた。
【0035】次に、第四の実施例について説明する。
【0036】この第四の実施例では、690nmの波長
に対して、結晶と非晶質に対して反射率差が小さく、位
相差が大きくなるように、図3に示すディスク構成を決
定し、ディスクを作成した。基板には直径130mm、
厚さ1.2mmのプリグルーブ付きポリカーボネート基
板を用いた。保護膜にはZnS+SiO2 混合膜を、記
録膜にはGeSbTeを、反射膜にはAlを用い、マグ
ネトロンスパッタ法により連続成膜した。各層の膜厚は
第一保護膜200nm、記録膜10nm、第二保護膜2
0nm、反射膜60nmとした。
【0037】このディスクでは、波長690nmにおけ
る非晶質記録マークと結晶質消去部分間の反射率の差は
1%、位相差は70°であった。
【0038】次に、本発明に係る前記光ヘッドを用い
て、前記ディスクにオーバライトを行い、再生信号特性
を評価した。
【0039】初期化処理後のディスクを回転数3000
rpmにて回転させ、半径30mmのトラックに2.9
MHz(Duty50%)の信号を記録した後、同じト
ラックに1.8MHz(Duty50%)の信号をオー
バライトした。記録パワと消去パワをそれぞれ11m
W,6mWに設定した。次に、このトラックを本発明に
係る光ディスク装置、つまり位相共役鏡に縮退4光波混
合によるCdSx Se1-x の色ガラスフィルタを用いた
光ヘッドを搭載した光ディスク装置により再生したとこ
ろ、良好な再生信号が得られることが確認できた。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
および光ディスク装置では、位相共役鏡を使用した簡単
な光学系を用いることにより、ディスクに記録された位
相情報を効率良く再生でき、小さい位相変化であっても
この位相共役鏡の使用により検出が可能であり、ディス
ク設計の自由度を増すことができるという効果を奏す
る。
【0041】また、本発明の光ヘッドおよび光ディスク
装置では、位相差再生そのものが記録マークの端部に情
報を記録するマークエッジ記録方式に適した再生方式を
提供でき、高密度記録が可能であるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための光ヘッドの
構成図である。
【図2】本発明に係る光ディスク装置の信号再生原理を
説明するための図である。
【図3】 本発明で使用する光ディスクの構成図であ
る。
【図4】従来例の光ディスク装置に搭載される光ヘッド
の構成図である。
【符号の説明】
1 ビームスプリッタ 2 位相共役鏡 3 反射鏡 4 光検出器 5 レーザ光源 6 アクチュエータ 7 集光レンズ 8 ビームスプリッタ 9 サーボ信号検出系 10 ビームスプリッタ 11 整形プリズム 12 1/4波長板 13 信号検出系 20 反射光 100 光ディスク 101 基板 102 第一保護膜 103 記録膜 104 第二保護膜 105 反射膜

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レ−ザ光照射による光ディスクの記録膜
    の状態変化によって情報の記録再生消去を行う光ヘッド
    であって、 レーザ光源と、前記レーザ光源からのビーム
    を分割する第一のビームスプリッタと、前記第一のビー
    ムスプリッタからのレーザ光を分割する第二のビームス
    プリッタと、前記第二のビームスプリッタからのレーザ
    光を分割する第三のビームスプリッタと、前記第一のビ
    ームスプリッタからのレーザ光を集光する集光レンズ
    と、前記光ディスクからの反射光を前記第一のビームス
    プリッタ、第二のビームスプリッタ、第三のビームスプ
    リッタによって分離されたビームを検出する信号検出器
    とを有する光ヘッドにおいて、前記第三のビームスプリ
    ッタによって分離されたレーザ光成分を反射する位相共
    役鏡と、前記第三のビームスプリッタによって分離され
    たレーザ光成分を反射する反射鏡とを有し、前記光ディ
    スクからの反射光が前記第一のビームスプリッタ、第二
    のビームスプリッタ、第三のビームスプリッタによって
    前記位相共役鏡に入射する成分と前記反射鏡に入射する
    成分とに分離され、前記位相共役鏡と前記反射鏡からの
    反射光が前記第三のビームスプリッタによって合成さ
    れ、その合成されたビームを前記信号検出器に入射する
    ことを特徴とする光ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記位相共役鏡としてCdSx Se1-x
    を材料とする色ガラスフィルタを用いたことを特徴とす
    請求項1記載の光ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記位相共役鏡としてBi12SiO20
    用いたことを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記位相共役鏡としてKNbO3 を用い
    たことを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の光ヘッドと、結晶と非晶
    質間の相変化により情報の記録再生消去を行う相変化記
    録材料を記録膜とし、使用レーザ波長において、前記記
    録膜が結晶と非晶質となるとき、両相に対する反射光に
    位相差がある光ディスクとを有することを特徴とする光
    ディスク装置。
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JP2897532B2 (ja) * 1992-06-02 1999-05-31 日本電気株式会社 相変化型光ディスクの再生方法
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