JP3205050B2 - 光学的情報記録装置および光学的情報再生装置 - Google Patents

光学的情報記録装置および光学的情報再生装置

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JP3205050B2
JP3205050B2 JP15464892A JP15464892A JP3205050B2 JP 3205050 B2 JP3205050 B2 JP 3205050B2 JP 15464892 A JP15464892 A JP 15464892A JP 15464892 A JP15464892 A JP 15464892A JP 3205050 B2 JP3205050 B2 JP 3205050B2
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信夫 赤平
昇 山田
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
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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、レーザー光等のエネル
ギー線を用いて薄膜に高密度に情報を記録し、光学的な
変化を検出して情報を再生する光学的情報記録媒体およ
び光学的情報記録装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザー光をレンズ系によって収束させ
ると直径がその光の波長のオーダーの小さな光スポット
を作ることができる。したがって小さい出力の光源から
でも単位面積あたりのエネルギー密度の高い光スポット
を作ることが可能である。これを用いて物質の微少な領
域を変化させることが可能であり、またその微少領域の
変化を検出することも可能である。これを情報の記録・
再生に利用したものが光学的情報記録媒体である。
【0003】光記録媒体の基本的な構造は表面が平坦な
基材上にレーザースポット光照射によって何らかの状態
が変化する記録薄膜層を設けたものである。信号の記録
・再生は以下のような方法を用いる。すなわち、平板状
の媒体を例えばモーター等による回転手段や並進手段に
より移動させ、この媒体の記録薄膜面上にレーザー光を
収束し照射する。この時レーザー光が記録薄膜面上に収
束するように焦点合わせ(フォーカス)制御を行なうの
が普通である。記録薄膜はレーザー光を吸収し昇温す
る。レーザー光の出力を記録すべき情報に応じてある閾
値以上に大きくすると記録薄膜の状態が部分的に変化し
て情報が記録される。この閾値は記録薄膜自体の特性の
他に基材の熱的な特性、媒体の光スポットに対する相対
速度等に依存する量である。記録された情報は記録部に
前記閾値よりも十分低い出力のレーザー光スポットを照
射し、その透過光強度、反射光強度あるいはそれらの偏
光方向等何らかの光学的特性が記録部と未記録部で異な
ることを検出して再生する。この時記録され変化した一
連の状態をレーザー光が正確に追随するようにトラッキ
ング制御を行なうのが普通である。またあらかじめ基材
上に凹凸の溝形状を形成する等なんらかのトラッキング
用のガイドを設け、それを用いてトラッキング制御を行
ないながら記録・再生を行なうことも行なわれている。
【0004】このような光記録媒体の応用例としてビデ
オ画像ファイル、文章ファイル用の光記録ディスク、コ
ンピューター外部メモリー用(データファイル)の光記
録ディスクがある。またカード状あるいはテープ状のの
光記録媒体も提案されている。
【0005】記録の形態およびそれに用いる記録媒体材
料は穴開け記録・光磁気記録・等々種々提案されている
が、その中で相変化型と呼ばれる、結晶構造の変化によ
り形状の変化を伴わずに光学的な変化をする記録媒体が
ある。
【0006】相変化記録媒体は他の形態の記録媒体に比
べていくつかの利点がある。一つは記録がレーザー光照
射のみで行なわれるため光磁気記録媒体のように外部磁
界を加える必要がなく、記録装置が簡単ですむという点
である。他の一つは記録薄膜の反射率が変化するため反
射光量変化の検出により信号が再生され光の偏光方向を
検出する光磁気記録媒体にくらべて信号量が大きくSN
のよい信号が得られる。さらに相変化記録媒体は形状の
変化を伴わないので複数の状態間を可逆的に変化させる
ことで記録された情報を消去し、さらに新しい信号を記
録するという書き換え機能を持たせることが可能であ
る。また形状変化がないことから密着した被覆により保
護層を形成することが可能で、穴開け記録の場合のよう
なエアサンドイッチ構造といわれる複雑な中空構造をと
る必要がなく構造が簡単で信頼性の高い記録媒体を提供
することができる。
【0007】前記のように相変化型の媒体は形状の変化
を伴わないため可逆的に状態変化が可能であれば、記録
した信号を消去・書き換えが可能である。このように可
逆的に相変化が可能な材料としてGe−Te−Sb−S
系材料(特公昭47−26897号公報)、Te−O−
Ge−Sb系材料(特開昭59−185048号公
報)、Te−O−Ge−Sb−Au系材料(特開昭61
−2594号公報)、Ge−Sb−Te系材料(特開昭
62−209742号公報)などが知られている。これ
らはいずれも可逆的に変化する2つの状態としてアモル
ファス状態(あるいはガラス状態、無定形状態)と結晶
状態が安定に存在する。一般的には記録・消去は次のよ
うな方法で実現する。すなわちアモルファス化はレーザ
ー光照射により薄膜を加熱昇温して熔融しレーザー光照
射終了時に冷却される過程において急冷されアモルファ
ス状態となることにより実現する。結晶化は同様にレー
ザー光照射による加熱により薄膜を融点以下で結晶化に
十分な温度に昇温し実現する。また融点以上に昇温した
場合でも冷却時に十分な急冷条件が得られず徐冷された
場合にも結晶化が実現する。いずれにしてもレーザー光
出力を変化させ媒体の温度条件(昇温・冷却条件)を制
御することによりアモルファス化・結晶化を選択的に行
なうことができる。
【0008】相変化記録媒体に用いる薄膜材料は一般的
には成膜状態でアモルファスであり、追記型においては
通常このアモルファス状態を未記録状態に、結晶状態を
記録状態に用いる。消去可能型においてはアモルファス
状態と結晶状態をそれぞれ情報の記録状態と消去状態と
して使用するか、逆にそれぞれを消去状態と記録状態と
して使用するかは任意であるが、アモルファス状態を記
録状態として使用するのが一般的である。
【0009】さらに相変化媒体には単一のレーザービー
ムを用いて既に記録された信号を消しながら新たな信号
を記録するいわゆるオーバライトが可能であるという特
長をもつ。オーバライトは次のようにしてなされる(特
公平2−19535号公報)。すなわち記録に際してレ
ーザー光出力を薄膜を結晶化させるのに十分な相対的に
低い出力レベル(バイアスレベル)と薄膜をアモルファ
ス化させるのに十分な相対的に高い出力レベル(ピーク
レベル)の間で記録すべき信号に応じて変調する。この
ようにすると記録薄膜がアモルファス状態であっても結
晶状態であってもバイアスレベルのレーザー光が照射さ
れた部分は結晶になり、ピークレベルのレーザー光が照
射された部分はアモルファスになる。この場合レーザー
ビームの光強度分布がガウス分布あるいはそれに近い中
心部が大きく周辺ほど小さい分布をしているためバイア
スレベルによって結晶化する幅はピークレベルによって
アモルファス化する幅よりも大きくなる。従って以前に
記録されたアモルファスマークの大きさがバラついた
り、トラックずれによって以前に記録されたアモルファ
スマークの位置よりもずれてオーバライトした場合も十
分に結晶化消去を行なうことができる。諸条件の変動に
使いオーバライト方式である。
【0010】図3は従来例の光学的情報記録装置に用い
る光ヘッドの構成を示す模式図である。半導体レーザー
11から出射したレーザー光はレンズ15によってコリ
メートされビームスプリッタ14を通り対物レンズ12
によって記録媒体に照射される記録媒体は基板21上に
記録薄膜22が設けられた構造を有している。対物レン
ズ12により集束されるレーザービームの径は半導体レ
ーザー11の波長λと対物レンズ12の開口数NAの比
λ/NAに比例する。通常レーザービームが記録薄膜上
に精度よく集光するように対物レンズをレーザービーム
の照射方向に制御するフォーカス制御を行なうのが一般
的である。また基材上に設けられた凹凸によるガイドト
ラックに沿ってレーザー光が照射されるように対物レン
ズをレーザービームの照射方向と直角方向に制御するト
ラッキング制御を行なうことも一般的に行なわれてい
る。
【0011】記録においては半導体レーザーの発振出力
を薄膜を結晶化させるのに十分な相対的に低い出力レベ
ル(バイアスレベル)と薄膜をアモルファス化させるの
に十分な相対的に高い出力レベル(ピークレベル)の間
で記録すべき信号に応じて変調して記録薄膜に照射す
る。再生に際しては半導体レーザーの発振出力を薄膜を
結晶化させるのに十分な相対的に低い出力レベル(バイ
アスレベル)よりもさらに十分低い再生光レベルの出力
で発振させ照射しその反射光を対物レンズ12で受けビ
ームスプリッタによりレンズ16を通してフォトディテ
クター17に導いてその反射光強度を検出して信号を再
生する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来記録用に用いられ
るレーザーは半導体レーザーが主であり波長800nm
前後のものが用いられていた。近年、半導体レーザー技
術の発展により600nm台のより波長の短い半導体レ
ーザーが実用になりつつある。さらに二次高調波発生素
子を用いた短波長レーザーや、ガスレーザーを用いた短
波長レーザー光を用いることも検討されている。対物レ
ンズによって記録薄膜上に集束されるレーザービームの
スポット系はレーザー波長(λ)とレンズの開口数(N
A)に対してλ/NAに比例する。
【0013】短波長のレーザー光を用いることより光ス
ポットを波長に比例してより小さな径に絞ることが可能
で記録密度の向上がはかれる。また記録に用いる対物レ
ンズの開口数(NA)は現在0.47ないし0.55程
度のものが実用になっているがこれをさらに0.6程度
まで増大させることによって光スポット径を小さくし記
録密度の向上を測ることも試みられている。またこのよ
うにすると記録に必用なレーザーパワーの低減、すなわ
ち実質的な感度の向上も期待できる。
【0014】一方、従来の長い波長のレーザー光あるい
は小さいNAによって記録された記録媒体を短い波長の
レーザー光あるいは大きなNAを持った光ヘッドでも使
うことができれば利用者に取って有益である。
【0015】しかしながら前記のように相変化媒体に単
一ビームでオーバライトする場合はピークレベルにより
アモルファス化記録を行ないバイアスレベルにより結晶
化消去を行なうが波長・開口数比の大きいビームで記録
されたアモルファスマークは相対的に大きいため波長・
開口数比の小さなビームでオーバライトするときには消
去結晶化幅が小さく完全に消去しきれないという課題が
ある。また消去結晶化幅がアモルファスマーク幅よりも
大きくても相対的にトラックずれ等の変動に対して余裕
がなくなるという課題もある。
【0016】本発明の目的は特定の波長・開口数比(λ
/NA)レーザー光ビームを持った光ヘッドにおいて相
対的により波長・開口数比(λ/NA)の大きい光ヘッ
ドによって記録された記録媒体に記録、再生の双方ある
いはいずれか一方が可能な光学的情報記録装置を提供す
ることにある。またいま一つの目的は波長・開口数比の
異なるレーザービームによって記録再生を行なう方法を
提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情報
を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置と
して、レーザー光源と、上記レーザー光源の発信出力
を、記録薄膜の第1の状態に変化させる第1の出力と第
2の状態に変化させる第2の出力との間で記録すべき情
報に応じて変化させる手段と、上記レーザー光源からの
光を上記光学的情報記録媒体の記録薄膜上に収束させる
対物レンズと、情報を記録する際に記録された情報を管
理する管理情報として記録に用いた光の波長と対物レン
ズの開口数を識別する情報を上記情報記録媒体上に記録
する手段とを具備するものを用いる。さらに、記録薄膜
の複数の状態間の変化を用いて情報を記録する光学的情
報記録媒体に情報を記録する装置として、レーザー光源
と、上記レーザー光源の発信出力を、記録薄膜の第1の
状態に変化させる第1の出力と第2の状態に変化させる
第2の出力との間で記録すべき情報に応じて変化させる
手段と、上記レーザー光源からの光を上記光学的情報記
録媒体の記録薄膜上に収束させる対物レンズと、記録媒
体上にあらかじめ記録された情報上に新たな情報をオー
バーライトする際に、上記光学的情報記録媒体上に記録
された上記あらかじめ記録された情報の記録に用いた光
の波長と対物レンズの開口数を識別する管理情報を読み
とって、その管理情報に応じてオーバーライトに用いる
光の波長と対物レンズの開口数を変化させる手段とを具
備するものを用いる。
【0018】
【作用】上記のような構成にすることにより、記録に際
してその波長・開口数比すなわち照射されるレーザービ
ーム径に関する情報を光学的情報記録媒体上に記録する
こと出来ができ、他の記録再生装置あるいは再生装置で
この光学的情報記録媒体に記録あるいは再生する場合に
その情報を再生しそれを用いて最適な記録あるいは再生
をするための条件、特に波長・開口数比すなわちレーザ
ービーム径を選択することができる。さらにレーザー光
源の発信出力を記録すべき信号に応じて、記録薄膜の第
1の状態に変化させる第1の出力と、第2の状態に変化
させる第2の出力の間で変化させレンズ系によって光記
録媒体上に照射することによりオーバーライト記録が可
能であり、さらにあらかじめ記録された信号の記録条件
すなわち波長・開口数比に関する情報を記録媒体上に識
別信号として記録しておき、これを識別信号を読みとる
手段により検出してその結果がより小さな波長・開口数
比であれば開口数制限手段により実質的に開口数を制限
することにより波長・開口数比を小さくしこれを用いて
オーバーライトを行えばすでに記録されている記録アモ
ルファス信号よりも十分大きい結晶化幅が得られ十分な
消去性能と変動に対する余裕を確保することができる。
また単に再生だけを行う場合でも、同様に波長・開口数
比すなわちレーザービーム径の最適な条件を選択するこ
とにより良好な再生信号を得ることができる。
【0019】
【実施例】図1は本発明の一実施例の光学的情報記録装
置に用いる光ヘッドの構成を示す模式図であり、図3に
示す従来例の構成に対し、さらにレンズ15でコリメー
トされた光路上に開口制限手段13を設けている。開口
制限手段13は光路上の周辺部を遮るものであれば何で
も使えるが、機械的なシャッター機構が十分な性能を持
つ。開口制限手段は開口制限信号によってその開口制限
領域を調整することが可能なものが望ましい。
【0020】図2に本発明の一実施例の光学的情報記録
装置の構成の模式図を示す。光記録媒体20にはなんら
かの形で既に記録されている信号の記録条件すなわち波
長・開口数比を記録媒体上に識別信号として記録してあ
る。この信号は例えば光記録媒体20のカートリッジ上
の識別孔の位置や有無として記録されている。この場合
は検出手段31として機械的な識別孔の検出手段例えば
リミットスイッチが用いられる。また記録媒体上の記録
薄膜へこの識別信号を記録することも可能である。すな
わち記録された情報を管理する管理情報として記録に用
いた波長と対物レンズの開口数の情報を媒体上に記録す
る手段を持つことにより可能である。この場合は複数の
異なる波長・開口数比の記録装置により記録が行なわれ
ても各々の記録領域に応じて管理情報を記録することが
可能でありまた信号情報が書き換えられるたびにこの管
理情報もあわせて書き換えることにより常に等価な波長
・開口数比によりオーバライトすることが可能になる。
この場合は再生信号検出が識別信号の検出手段として作
用する。
【0021】この検出手段31からの検出信号により制
御手段32があらかじめ記録された信号の記録条件すな
わち波長・開口数比を判断しそれと等価な波長・開口数
比になるように開口制限をくわえるよう開口制限手段1
3に開口制限信号43により制御を行う。このようにし
て記録再生光50のビームの波長・開口数比を既に記録
された信号の記録条件と等価なものにすることが可能で
ある。また再生専用装置の場合も同様の構成・動作によ
り既に記録された信号の記録条件と等価の波長・開口数
比で再生することができ良好な再生信号を得ることが可
能になる。
【0022】
【発明の効果】本発明によって、特定の波長・開口数比
(λ/NA)レーザー光ビームを持った光ヘッドにおい
て相対的により波長・開口数比(λ/NA)の大きい光
ヘッドによって記録された記録媒体に記録、再生の双方
あるいはいずれか一方が可能な光学的情報記録装置を提
供することができる。また波長・開口数比の異なるレー
ザービームによって記録再生を行なう方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いる光学ヘッドの構成を
示す模式図
【図2】本発明の一実施例を示す光学的情報記録装置の
構成を示す模式図
【図3】従来例における光学ヘッドの構成を示す模式図
【符号の説明】
10 光ヘッド 11 半導体レーザー 12 対物レンズ 13 開口制限手段 14 ビームスプリッタ 15 レンズ 16 レンズ 17 フォトディテクター 20 光学的情報記録媒体 21 基板 22 記録薄膜 31 検出手段 32 制御手段 41 再生信号 42 検出信号 43 開口制限信号 50 記録再生光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 憲一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−250451(JP,A) 特開 昭64−3833(JP,A) 実開 昭61−174026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/004 - 7/06 G11B 7/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情
    報を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置
    であって、 レーザー光源と、上記レーザー光源の発信出力を、記録
    薄膜の第1の状態に変化させる第1の出力と第2の状態
    に変化させる第2の出力との間で記録すべき情報に応じ
    て変化させる手段と、上記レーザー光源からの光を上記
    光学的情報記録媒体の記録薄膜上に収束させる対物レン
    ズと、情報を記録する際に記録された情報を管理する管
    理情報として記録に用いた光の波長と対物レンズの開口
    数を識別する情報を上記情報記録媒体上に記録する手段
    とを具備することを特徴とする光学的情報記録装置。
  2. 【請求項2】記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情
    報を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置
    であって、 レーザー光源と、上記レーザー光源の発信出力を、記録
    薄膜の第1の状態に変化させる第1の出力と第2の状態
    に変化させる第2の出力との間で記録すべき情報に応じ
    て変化させる手段と、上記レーザー光源からの光を上記
    光学的情報記録媒体の記録薄膜上に収束させる対物レン
    ズと、記録媒体上にあらかじめ記録された情報上に新た
    な情報をオーバーライトする際に、上記光学的情報記録
    媒体上に記録された上記あらかじめ記録された情報の記
    録に用いた光の波長と対物レンズの開口数を識別する管
    理情報を読みとって、その管理情報に応じてオーバーラ
    イトに用いる光の波長と対物レンズの開口数を変化させ
    る手段とを、具備することを特徴とする光学的情報記録
    装置。
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