JP4254989B2 - 光メモリ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに情報の記録または再生、あるいは情報の記録と再生の両方の動作が可能な光メモリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在実用化されている光メモリの代表的なものは、図１のような構成になっている。このような構成を採るメモリ装置では、レーザー光を対物レンズを用いて記録媒体上の微小領域に集光させ、その領域からの反射光強度を検出することによって記録情報の読み出しを行なう。
【０００３】
上記した方式では、対物レンズによる集光スポットのサイズを小さくすることによって記録密度を向上させることができるが、集光スポットのサイズには光の回折限界という制限から、これより小さな集光スポットを形成することはできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の対物レンズでレーザー光を集光させる方式では、回折限界を超える記録密度を達成することは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題を解決し、光の回折限界を超える記録密度を達成する高密度な光メモリ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、対物レンズなどの集光手段によって得られる集光スポットの一部の光を利用して記録・再生を行うようにして、従来のＣＤやＤＶＤなどの光メモリより高密度な光メモリ装置を実現する。
【０００７】
本発明では、光によって加熱された記録媒体の熱を吸収して急冷することを容易にし、相変化記録媒体に対して良好な記録動作を実現する。
【０００８】
本発明では、反射手段にコンタクトスライダーの機能を持たせて記録媒体との距離が一定に保たれた状態で走査できるようにして、良好な記録・再生動作を実現する。
【０００９】
本発明では、反射手段と集光手段を支えるそれぞれのアームを共通の駆動機構に取り付けて位置制御するようにして、記録媒体上を走査する場合に、常に集光手段によって集光された光が反射手段における所定の位置に照射されるようにする。
【００１０】
本発明では、記録媒体の表面に摺動用保護膜を形成させて表面を硬くすることによって、反射手段が記録媒体に接触することによって生じる記録媒体表面の破損や摩耗を防止し、装置の耐久性および信頼性を向上させる。
【００１１】
本発明では、記録媒体を動かして記録・再生を行う場合に、良好な記録動作と良好な再生動作が両立するようにする。
【００１２】
さらに、本発明では、反射手段と記録媒体の間に空気層などのギャップがあるような場合においても良好な記録動作を実現できるようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
図２は、本発明の実施例を示す。光源である半導体レーザー１から放射されたレーザー光は、コリメートレンズ２によって平行光に変換された後、偏光ビームスプリッター３によって光路が９０度折り曲げられ、１／４波長板４へ入射される。ここで、レーザー光は円偏光へと変換され、集光手段である対物レンズ５によって集光される。そして、集光された光は、図２のように、記録媒体６を透過して反射手段である反射スライダー７へ照射される。反射スライダー７は、図３のように、光源の波長に対して透明な材料（ガラスなど）でできた筐体の側面に光源の波長より薄い金属（例えば、金など）の反射膜を形成した構成となっており、これを記録媒体（例えば表面記録型の相変化記録媒体）に数十ナノメートル程度まで近接して配置させることで集光された光の中心部分だけが反射膜の端面で反射されるようになっている。このとき、反射スライダー７で反射される光のサイズは反射膜の膜厚方向において光の波長以下であり、この反射光によって記録層８上の波長サイズ以下の領域が照明されることになる。
【００１４】
一方、記録層８上には、反射膜の膜厚方向に透過率の変化によって形成されたデータ列があり、上記反射光がこのデータを透過する際に強度変調を受けるようになっている。そして、この透過光は、再び対物レンズ５によって取り込まれた後、１／４波長板４と偏光ビームスプリッター３によって偏光分離されてフォトダイオード１０へ入射し、ここでその光強度が検出される。従って、記録媒体を図２の矢印で示した方向に移動させながらフォトダイオードで検出される光強度をモニタすることによって、記録媒体上に存在する一連のデータが読み出される。この装置で実現される記録密度は、従来のように光の回折限界によって制限されるのではなく、反射スライダーからの反射光のサイズによって決まり、例えば反射膜の膜厚を１００ナノメートルにした場合には、光源に近赤外の波長の半導体レーザーを用いたとしても、少なくとも反射膜の厚さ程度のサイズの記録マークを読み出すことができる。
【００１５】
一方、光のエネルギーで記録媒体を加熱して記録マークを形成する記録方式においては、半導体レーザーの光強度を変調することによって情報の記録を行うことができる。例えば、相変化記録媒体を用いた場合には、半導体レーザーの点灯と同時に対物レンズから直接照射される光と反射スライダーで反射された微小サイズの光の両方によって記録層が加熱されて融解し、その後、半導体レーザーの消灯とともに記録媒体中への熱拡散と近接された反射膜への放熱によって急速に冷却され相変化を生じる。このような加熱・急冷の過程は、反射膜が近接して存在する記録層の領域において顕著に生じるので、反射膜の厚みを光源の波長に対して十分薄くしておけば（例えば、光源の波長７８０ナノメートルに対して、反射膜の厚みを１００ナノメートルにする）、回折限界を越えた微小な記録マークを形成することができる。
【００１６】
上記した実施例では、スライダー筐体の側面全体に反射膜を形成しているが、反射スライダーの構成はこれに限定されるものではなく、図４（ａ）のようにスライダー筐体の側面に波長より細い線上の反射部を設けたり、図４（ｂ）のように記録媒体と対向する反射スライダーの面上に波長より小さなサイズの反射面を形成した構成でもよい。反射スライダー以外の構成は、図２と同様である。このように構成すると、図３の構成においてデータ列方向に回折限界を越える記録密度が達成されたのに対し、データ列の間隔（トラックピッチ）も狭めてさらに高密度なメモリを実現することができる。
【００１７】
（実施例２）
本発明の実施例２について説明する。相変化記録方式のように、記録層を加熱した後に急冷を要する記録方式においては、反射スライダー（反射手段）の反射膜の熱伝導率が高い方が効率良く記録マークを形成することができる。そこで、実施例２では、熱伝導率と反射率がともに高い値を有する銀を用いて反射膜を構成するようにした。
【００１８】
図５は、本発明の実施例２を示す。図５のように、本発明では反射スライダーの反射膜に銀を用いている。この実施例では、図３に対応する反射手段の形状を示しているが、本発明の形状はこれに限定されるものではなく、図４（ａ）、図４（ｂ）のような形状であってもよい。
【００１９】
反射スライダーの形状及びその他の構成（記録媒体、光学系）、動作については、図２及び図３に示した実施例と同様である。反射膜に使用されている銀は、図６に示す通り他の金属材料と比較して、比熱が低く熱伝導率が高い。つまり、記録媒体に近接して配置させたときに、光のエネルギーを用いて記録媒体を急激に加熱し、また急激に冷却することができる。従って、相変化記録材料を高速にアモルファス化させることが可能になり、良好な記録動作を行うことができる。
【００２０】
（実施例３）
本発明の実施例３について説明する。図７は、本発明の実施例３を示す。この実施例では、反射スライダーに記録媒体上を滑走するためのパッドを形成し、反射膜はパッドを含む側面に形成させた。反射スライダー全体は、図８のようにサスペンションを介してアーム（支持体）に取り付けられている。このようにして構成された反射スライダーは、記録媒体を回転させることによって記録媒体上を滑走するようになる。一方、反射スライダーとともに記録媒体上を走査する光学系は、図８のように記録媒体を挟んで反射スライダーと反対側に配置されたもう一つのアーム上に構成されている。
【００２１】
そして、反射スライダーを記録媒体上で走査させたときに対物レンズで集光された光が常に反射スライダーの反射膜に照射されるように、反射スライダーの動きに合わせて光学系を搭載したアームが動くようになっている。
【００２２】
反射スライダーからの反射光は、図９示す光学系によってその光強度がフォトダイオードで検出されるようになっている。以上のように構成された光メモリ装置では、記録媒体表面と反射スライダーの距離が一定に保たれるので、記録層を照明する反射光のサイズ及び記録層から反射スライダーへの放熱が安定し、良好な記録・再生動作が実現される。
【００２３】
（実施例４）
本発明の実施例４では、上記した反射スライダーと光学系の位置合わせを行う手段として、反射スライダーと光学系を支える２つのアームが共通の回転軸に取り付けられているようにした。図１０は、本発明の実施例４を示す。記録媒体の両側に配置された２つのアームは回転軸が共通になっていて、アームの回転運動は自動的に連動して行われるようになっている。従って、アームを動かして記録媒体上を走査する場合には、この回転軸をモーターなどで所望の角度だけ回転させるだけでよく、対物レンズで集光された光が反射スライダーの反射膜に照射されるように２つのアームを独立に位置制御する必要はない。以上のように構成することによって、記録媒体を走査するための機構が簡単になり、装置の小型化及び低コスト化が実現される。
【００２４】
（実施例５）
実施例５では、記録媒体の耐摩耗性を向上させるために、反射スライダー（反射手段）と接触する記録媒体の表面に摺動保護膜を設けるようにした。本発明の実施例５を図１１に示す。この実施例は、相変化記録方式に対するものであり、ガラス基板に保護相と記録相を堆積させた後、反射スライダーと接触する最表面相としてＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を形成して構成されている。ＤＬＣ膜は、記録媒体の基板に記録層を形成した後に、スパッタリングなどの手法を用いて形成することができる。これによって、記録媒体の耐摩耗性を向上させることができ、反射スライダーを記録媒体上で滑走させた場合においても、記録媒体を損傷させることなく良好な記録・再生動作を行うことができるようになる。
【００２５】
（実施例６）
相変化記録のように急冷過程を必要とする媒体を動かしながら記録を行う場合、光を照射して加熱した部分に対して、これを急冷させるための反射膜の位置が移動するため、うまく急冷されず記録を行うことが困難になることがある。例えば、反射膜の大きさが１００ｎｍで、記録時のレーザー出力のパルス幅が１０ｎｓｅｃである場合、記録媒体の移動速度が１０ｍ／ｓを越えると最も加熱した部分を反射膜で冷却することが困難になってしまう。
【００２６】
そこで、実施例６では、記録媒体を移動させた場合においても反射手段による吸熱が良好に行われるようにするために、記録と再生のそれぞれに最適化された異なる反射膜を設けた反射手段（反射スライダー）を用いるようにした。反射スライダーの実施例を図１２、図１３に示す。図１２は、光を照射する側から、また図１３はこれと垂直な方向から見た反射スライダーの構成を示している。この反射スライダーは、ガラスの筐体の上に金属（例えば金、銀、アルミなど）によって形成された第１の反射膜と第２の反射膜がそれぞれ設けられている。第１の反射膜は、再生時に光を照射して用いるものであり、図４（ｂ）の実施例と同様に光源の波長より小さなサイズで形成されている。もう一方の第２の反射膜は記録時に用いるものであり、記録媒体と反射スライダーが相対移動する方向に長く伸びた形状となっている。再生時における反射スライダーと記録媒体及び光学系との位置関係は、図１４のように対物レンズ（集光手段）によって集光された光が第１の反射膜に照射されるようになっている。このとき第１の反射膜は集光スポットの大きさより十分小さく形成されているので、ここで反射した光によって読み出される記録情報の大きさは回折限界を越えたものとなる。
【００２７】
一方、記録媒体に情報の記録を行う場合には、図１５のように反射スライダーの位置が移動して第２の反射膜に光が照射されるようになっている。この状態で、記録媒体を移動させながら記録媒体に光パルスを加えると、その直後には記録層中に図１６に示したような熱分布が生じる。その後、時間が経過して反射スライダーと記録媒体との位置関係が変化すると、図１７のように記録媒体の進行方向に伸びた第２の反射膜による吸熱作用によって記録層が冷却され、ここに相変化による記録マークが形成される。第２の反射膜のように記録媒体の進行方向に伸びた形状でない場合（第１の反射膜のような形状）では、記録媒体の移動速度を早くして高速な記録動作を実現しようとすると、冷却すべきタイミングにおいて記録層の近傍に既に反射膜が存在しなしないため、このような良好な記録動作を実現することはできない。
【００２８】
（実施例７）
次に、実施例７について説明する。反射スライダー（反射手段）が、記録媒体との間に所定の間隔を設けた浮上スライダーの構成である場合には、反射スライダーと記録媒体との間に熱伝導の低い空気層が存在するため、反射スライダーによる吸熱が不十分となり記録が不可能になることがある。
【００２９】
そこで、実施例７では、浮上スライダーの構成のように、反射手段による吸熱が不十分な場合であっても良好な記録を実現させるために、記録媒体中に記録層の熱を吸収して放熱させるための放熱層を設けるようにした。実施例７を図１８に示す。この実施例に示した記録媒体は、図１８のように、透明基板（例えばガラス、ポリカーボネートなど）に相変化材料で構成される記録層を載せたものに、さらに放熱層として半透明な金属膜（例えば、金、銀、アルミニウムなど）を設けた構成となっている。放熱層の厚みは、反射スライダーからの反射光強度が十分得られるように設定する必要があり、例えば銀を放熱層に用いた場合には数十ナノメートルの厚みとなる。このように構成された記録媒体では、光によって加熱された領域の熱の多くはこの放熱層によって吸収されるようになり、容易に急冷過程が実現されるようになる。従って、反射スライダーが記録媒体に対して浮上しているような場合においても良好な記録動作が実現される。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）対物レンズなどの集光手段によって得られる集光スポットの一部の光を利用して記録・再生を行うことによって、従来のＣＤやＤＶＤなどの光メモリより高密度な光メモリ装置を実現できる。
（２）反射膜に銀を使用することによって、相変化記録媒体をアモルファス化させる（記録マークを形成させる）条件が容易に得られるようになり、良好な記録動作が実現される。
（３）反射手段にコンタクトスライダーの機能を持たせることによって、記録媒体上を走査させた場合においても記録媒体との距離を一定に保つことができ、良好な記録・再生動作が実現される。
（４）反射手段と集光手段を支えるそれぞれのアームを共通の駆動機構に取り付けて制御することによって、記録媒体上を走査する場合において常に集光手段によって集光された光が反射手段における所定の位置に照射されるようになり、良好な記録・再生動作が実現される。
（５）記録媒体の表面に摺動保護膜を形成させて表面を硬くすることによって、記録媒体表面の耐摩耗性、耐衝撃性が向上し、装置の耐久性および信頼性を確保することができる。
（６）記録媒体を動かして記録・再生を行う場合において、良好な記録動作と良好な再生動作が両立できる。
（７）反射手段と記録媒体の間に空気層などのギャップがあるような場合においても良好な記録動作が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光メモリの構成を示す。
【図２】本発明の光メモリの構成を示す。
【図３】反射スライダーの構成を示す。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、反射スライダーの他の構成を示す。
【図５】反射膜に銀を用いた反射スライダーの構成を示す。
【図６】元素の熱伝導率と比熱の例を示す。
【図７】反射スライダーのさらに他の構成を示す。
【図８】図７の反射スライダーを設けた光メモリの側面図である。
【図９】図８の光メモリの平面図である。
【図１０】反射スライダーと光学系の位置合わせを行う実施例を示す。
【図１１】記録媒体の構成を示す。
【図１２】反射スライダーのさらに他の構成を示す。
【図１３】図１２の反射スライダーを他の面から見た図である。
【図１４】再生時における反射スライダーと記録媒体及び光学系との位置関係を示す。
【図１５】記録時における反射スライダーと記録媒体及び光学系との位置関係を示す。
【図１６】光パルスを加えた直後の記録層の熱分布を示す。
【図１７】反射スライダーの第２の反射膜による吸熱作用によって記録層が冷却された状態を示す。
【図１８】記録媒体中に記録層の熱を吸収して放熱させるための放熱層を設けた実施例を示す。
【符号の説明】
１ 半導体レーザー
２ コリメートレンズ
３ 偏光ビームスプリッター
４ １／４波長板
５ 対物レンズ
６ 記録媒体
７ 反射スライダー
８ 記録層
９ 集光レンズ
１０ フォトダイオード

Claims (7)

1. 光源と、前記光源からの光を集光する集光手段と、記録媒体表面に近接して配置され前記集光手段によって集光した光の一部を反射する反射手段とを備え、前記集光手段と前記反射手段は、前記記録媒体を挟んで互いに反対側に位置するように構成され、前記反射手段からの反射光を検出し、前記記録媒体の情報を再生する再生手段を、前記集光手段側に位置するように構成されていることを特徴とする光メモリ装置。
2. 前記反射手段の反射面は、銀を用いて構成されていることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
3. 前記反射手段は、記録媒体上を滑走して走査することが可能なコンタクトスライダーの構成を有していることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
4. 前記反射手段および前記集光手段を支えるそれぞれのアームは、共通の回転駆動機構によって位置制御が行われるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
5. 前記記録媒体表面には、透明な摺動用保護膜が装着されていることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
6. 前記反射手段には、記録媒体上に情報の記録を行うための第１の反射面と前記記録媒体からの情報を読み出すための第２の反射面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
7. 前記記録媒体には、放熱層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。

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