JP4302333B2 - 光ディスク装置およびその情報処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを用いて、光ディスクに対し、情報の再生、記録および消去の少なくとも一つを行う光ディスク装置およびその情報処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、再生、記録および消去を行うことができる光ディスクの開発が進められ、民生用やデータ保存用として広く使用されてきている。光ディスクにおいては、その大容量化への要望が大きく、その要望の実用化が鋭意目指されている。
【0003】
高密度化への対応としては、光ディスク装置における光ビームスポット径を小さくすることが考えられている。光ディスクに照射された光ビームのスポット径は、波長をλ、対物レンズの開口数をNAとすると、λ/ NAに比例する。従って、短波長化、高NA化を図ることによって、ビームスポットの小径化が可能となる。
【0004】
また、光ディスク装置においては、NAが大きくなれば焦点深度が浅くなること、基板上に記録層を有する光ディスクの表面におけるチルト(傾斜)の点から従来の基板側から光入射を行うのではなく、記録層側から光ビームを入射させることが検討されている。
【0005】
この場合、浮上スライダーに高NA化のために2 枚のレンズを組み合わせた対物レンズを光学系として搭載し、浮上スライダーと光ディスクとの間の相対移動速度である線速を一定に保ち対物レンズと光ディスクとの間隔を一定にすることにより、記録層上に光ビームの焦点位置を合わせることができる。
【0006】
別の高密度化技術として、光ディスクの記録層を2層以上積層し、各記録層で独立にデータの記録再生を行うことにより記録密度を上げる方式が提案されている。
【0007】
上記方式では、記録密度が記録層の層数だけ向上することになり高密度化の効果が非常に高い。この場合、通常は各記録層を光ビームの焦点深度以上互いに離し、光ビームの焦点位置を変えることにより各記録層の信号を互いに干渉させずに独立に記録再生する。
【0008】
さらに、光ディスクである光磁気ディスクにおいては、高密度化技術として再生層に記録マークを拡大転写し信号を増幅させて再生を行う磁区拡大再生方式が提案されている。その上、これらの方式の組合せによる、情報の記録再生の高密度化の検討がなされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光ディスク装置およびその情報処理方法(記録再生方法)では、小型化および低コスト化が困難となるという問題点を有している。
【0010】
つまり、浮上スライダーに高NA対物レンズを搭載し、光ディスクの記録層側から記録再生を行う光ディスク装置において、記録層の多層化を行う場合、各記録層の信号を独立に記録再生するためには光ビームの焦点位置を変えるための手段を別途設ける必要がある。このため、光ディスク装置が複雑になり、光ディスク装置の小型化および低コスト化が困難となる。
【0011】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、対物レンズを搭載した浮上スライダーを用い、記録層側から光ディスクの相異なる各記録層への再生、記録および消去が容易に、簡素な構成によりできる光ディスク装置およびその情報処理方法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】
本発明の光ディスク装置は、上記課題を解決するために、基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクに対し、浮上スライダーに搭載された光学系を介して、光ディスクの記録層側から光ビームを入射させ、再生、記録および消去する光ディスク装置において、互いに異なる線速により光ディスクの相異なる記録層への再生、記録および消去を行うようになっていることを特徴としている。
【0013】
上記構成によれば、互いに異なる線速により光ディスクの相異なる記録層への再生、記録および消去を行うので、光ディスクの記録層側から入射する光ビームの焦点位置を変えるための複雑な手段を設けること無く、異なる記録層への再生、記録および消去を容易に行うことができる。
【0014】
本発明の他の光ディスク装置は、前記の課題を解決するために、基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクの各記録層に対しそれぞれ光ビームを照射して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うための光学系と、上記情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、光ディスクと光学系との間を相対移動させるための移動部と、光ディスクと光学系との間を相対移動させるときに光学系を光ディスクに対して浮上させて支持する浮上スライダーと、各記録層に対する光学系の焦点位置をそれぞれ合わせるために、光ディスクと浮上スライダーとの間の相対移動の速さが互いに異なるように移動部を制御する制御部とを備えていることを特徴としている。
【0015】
上記構成によれば、光ディスクと浮上スライダーとの間の相対移動の速さを移動部を制御する制御部により調整することによって、各記録層に対する光学系の浮上量を調節して、各記録層上に光学系からの光ビームの焦点位置をそれぞれ合わせることができる。これにより、上記構成では、各記録層に対し、それぞれ、光学系からの光ビームを用いて情報の記録および再生の少なくとも一方を行うことが可能となっている。
【0016】
また、上記構成では、制御部を用いることにより、各記録層上に光学系からの光ビームの焦点位置をそれぞれ合わせるための新たな部材の追加を省いて、各記録層に対し、それぞれ、情報の記録および再生の少なくとも一方を行うことができるので、従来より、構成を簡素化できて、小型化および低コスト化が可能となる。
【0017】
上記光ディスク装置においては、光ディスクは、少なくとも1つの記録層の信号が拡大転写される再生層を備えていてもよい。
【0018】
上記構成によれば、記録層における信号の記録マーク長を短くすることができ、記録密度をさらに上げることが可能となる。
【0019】
上記光ディスク装置では、各記録層の記録マーク長が、互いに異なる線速に比例してそれぞれ設定されていることが好ましい。
【0020】
上記構成によれば、再生、および記録の少なくとも一つを行う場合に、各記録層に合わせて線速が互いに異なっていても各記録層からの、情報を含む信号の周波数が互いに同じとなり、上記情報のデータ処理が容易となる。
【0021】
本発明の光ディスク装置の情報処理方法は、前記の課題を解決するために、基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクに対し、浮上スライダーに搭載された対物レンズを相対移動させながら、上記対物レンズを介して、光ディスクの記録層側から光ビームを入射させ、再生および記録の少なくとも一方を行う光ディスク装置の情報処理方法において、各記録層に対し光ビームの焦点位置がそれぞれ合うように、光ディスクに対する対物レンズの相対移動速度を相違させることを特徴としている。
【0022】
上記方法によれば、光ディスクと浮上スライダーとの間の相対移動速度を変える、つまり線速を相違させることにより光ディスクに対する浮上スライダーの浮上量を調節でき、対物レンズからの光ディスクへの光ビームの焦点位置を変化させて、各記録層に対しそれぞれ光ビームの焦点位置を合わせることができる。
【0023】
これにより、上記方法では、光ビームの焦点位置を、各記録層に合わせることによって、各記録層に対し、情報を記録および再生の少なくとも一方を行うことが可能となる。
【0024】
また、上記方法では、線速を代えるという簡素な方法により、光ビームの焦点位置を各記録層に対し合わせているので、従来より構成を簡素化できて、小型化や低コスト化が可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】
(実施の第一形態)
本発明に係る光ディスク装置の実施の第一形態について図1ないし図3に基づき説明すれば、以下のとおりである。
【0026】
上記光ディスク装置では、図1に示すように、光ビーム1は、浮上スライダー2に搭載された対物レンズ(光学系)3を介して、記録層側(膜面側)から光ディスク6の記録層上に集光されて照射されるように設定されている。光ビーム1の光源には、青紫色半導体レーザを用い、波長(λ)は400nm〜410nmである。対物レンズ3は例えばレンズ間隔一定の2枚のレンズ群から構成され、その開口数(NA)は、0.8〜0.9である。
【0027】
上記光ディスク装置においては、円板状に形成された光ディスク6を回転駆動するためのモータ(移動部)21が、図示しない本体の光ディスク6の基板9側に設けられており、また、光ディスク6の記録層や再生層からの反射光を検出し電気信号に変換して、上記電気信号から情報を再生するためのセンサー(検出部)23が設けられている。上記センサー23は、光ビーム1の光源も有しており、対物レンズ3に対し光ビーム1を出射するようになっている。
【0028】
さらに、上記光ディスク装置では、モータ21による光ディスクのディスク線速を制御するために、上記モータ21の回転数を制御するコントローラ(制御部)25が設けられている。
【0029】
上記コントローラ25は、センサー23からの電気信号も入力するようにセンサー23に接続されており、そのセンサー23からの電気信号に基づきモータ21の回転数を制御して、光ディスク6のディスク線速を調整できるようにもなっている。
【0030】
上記電気信号には、プリフォーマットされた後述するグルーブによるトラッキング用情報、記録クロック情報や、ピットによるアドレス情報、記録クロック情報や、記録トラックからの再生信号(再生情報)に付加されたアドレス情報、記録クロック情報が含まれている。
【0031】
浮上スライダー2は、浮上スライダー2を光ディスク6方向に押圧する板ばね(弾性部材)を備えたアーム状のサスペンション4の先端部に取り付けられており、回転する光ディスク6のディスク線速を一定にし、光ディスク6に対する浮上量を浮上スライダー2と光ディスク6との間の空気流(エアクッション)にて一定に保つことにより、記録層へのフォーカシング(光ビーム1の焦点位置調整)を行うためのものである。
【0032】
また、上記サスペンション4は、その基端部が、図示しない本体に固定されており、その先端部の浮上スライダー2を光ディスク6の径方向に往復移動可能に保持するものである。
【0033】
浮上スライダー2には対物レンズ3以外に、記録磁界および再生磁界の少なくとも一方を発生させるための磁気コイル5が、磁気コイル5の磁束の中心軸を光ビーム1の光軸と同軸となるように搭載されている。
【0034】
光ディスク6は第1記録層7と第2記録層8の2つの各記録層を基板9上に、基板9の厚さ方向に互いに離間して有している。第1記録層7と第2記録層8とには、同心円状またはスパイラル状の記録トラックがそれぞれ光ディスク6の回転軸と同軸状に形成されており、互いに独立してデータ(情報)の記録再生がそれぞれ行われる。なお、上記光ディスク6では、記録および再生の双方がそれぞれ行われる例を挙げたが、記録および再生の何れか一方のみが行われるように設定されていてもよい。
【0035】
さらに、第1記録層7と第2記録層8とは互いに光ビーム1の焦点深度範囲外となるように離間して配置され、相互間の光学的クロストークを排除するようになっている。焦点深度は±λ/(2・NA2 )であるから、例えば、λが405nm(つまり、0.405μm)、NAが0.9の場合、焦点深度は±0.25μmとなる。
【0036】
本実施の第一形態に用いた浮上スライダー2に対する、回転駆動される光ディスク6のディスク線速と、光ディスク6に対する浮上スライダー2の浮上量との関係を表1に示す。ディスク回転線速を変えることにより浮上量は上記焦点深度以上に変化していることが判る。
【0037】
【表1】
【0038】
したがって、本実施の第一形態では、同じ光学系において、ディスク線速を選定して、浮上スライダー2の浮上量を調節することにより、光ディスク6の基板9上での設定位置が厚さ方向に互いに異なる、第1および第2記録層7、8に対し、それぞれ、光ビーム1の焦点位置を合わせることができ、情報を記録再生することが可能となる。
【0039】
図2は本実施の第一形態の光ディスク装置に用いた、光ディスク6としての光磁気ディスクの概略断面図を示す。
【0040】
本実施の第一形態に用いた光ディスク6は、図2に示すように、基板9上に、反射層10、透明誘電体層11、第1記録層7、透明誘電体層12、透明樹脂層13、透明誘電体層14、第2記録層8、透明誘電体層15、保護コート層16が、この順にて積層された構成になっている。
【0041】
基板9はポリカーボネート等のプラスチック樹脂材からなり、ディスク状に形成される。反射層10はAlもしくはAlを含む合金膜からなる。透明誘電体層11、12、14、15は、AlN、SiN、AlSiN等の酸素を含まない材料で構成されている。
【0042】
第1および第2記録層7、8は、希土類遷移金属合金からなる垂直磁化膜からなり、室温で保磁力の大きなTbFeCo、DyFeCoまたは、TbDyFeCo等で構成されている。
【0043】
第1記録層7と第2記録層8との間に形成された透明樹脂層(間隔調整部)13は、例えばフォトポリマーからなり2P工法により形成されている。透明樹脂層13の膜厚は、第1記録層7と第2記録層8との距離が、光ビーム1の焦点深度以上で、かつディスク線速により焦点位置が切替えられるよう、2μm〜10μmの範囲内に設定されている。
【0044】
図には示していないが、基板9および透明樹脂層13の少なくとも一方上(好ましくは、記録層側の表面上)には、記録クロック情報を含むトラッキング用の案内溝(グルーブ)や、記録クロック情報と共にアドレス情報を示すピット等がプリフォーマットされている。保護コート層16は、紫外線硬化樹脂をスピンコートにより塗布して、紫外線を照射することによって形成されている。
【0045】
次に、光ディスク6の回転速度を種々にモータ21およびコントローラ25を用いて変え記録再生実験を行った結果について説明する。
【0046】
実験には、透明誘電体層11、12、14、15がSiN、第1および第2記録層7、8がTbFeCo、透明樹脂層13および保護コート層16の膜厚が5μmの光磁気ディスクを光ディスク6として用いた。続いて、磁界変調記録により0.5μm記録マーク長の連続信号を記録し、再生をディスク線速を変えてそれぞれ行った。
【0047】
その結果、第1記録層7に記録された記録マークの最大再生信号がディスク線速2m/sにて得られ、第2記録層8に記録された記録マークの最大再生信号がディスク線速6m/sにて得られた。
【0048】
また、ディスク線速2m/sで記録を行いディスク線速6m/sで再生した場合、および、ディスク線速6m/sで記録を行いディスク線速2m/sで再生した場合には、再生信号はそれぞれ検出されず、第1記録層7と第2記録層8との間には光学的なクロストークが無く、第1および第2記録層7、8では、互いに独立にて記録再生できることが確認された。
【0049】
図3に、ディスク線速2m/sで第1記録層7に記録した場合とディスク線速6m/sで第2記録層8に記録した場合の、連続な記録マーク長と再生信号の振幅の関係を示す。第1および第2記録層7、8の双方とも記録マーク長0.25μm程度まで良好な再生信号が得られている。このことから、浮上スライダー2を用いディスク線速を変えることにより、互いに異なる第1および第2記録層7、8への記録再生を互いに独立にできることが判った。
【0050】
(実施の第二形態)
本発明に係る光ディスク装置の実施の第二形態について図4および図5に基づき説明すれば、以下のとおりである。
【0051】
本実施の第二形態に用いた光磁気ディスクである光ディスク26は、図4に示すように、基板9上に、透明誘電体層11、第1記録層7、透明誘電体層12、再生層17、透明誘電体層18、透明樹脂層13、透明誘電体層14、第2記録層8、透明誘電体層15、保護コート層16が、この順にて積層された構成になっている。
【0052】
基板9、透明誘電体層11、12、14、15、第1および第2記録層7、8、透明樹脂層13、並びに保護コート層16は、上述の実施の第一形態と同様のものであり、透明誘電体層18は透明誘電体層11、12、14、15と同様の材料のものである。
【0053】
再生層17は、希土類遷移金属合金、希土類金属、または遷移金属を主成分とする磁性膜であり、その磁気特性である保持力が再生温度近傍において室温のときより小さくなるように組成調整されている。記録再生実験にはGdFeCoを用いた。
【0054】
再生層17と第1記録層7とは互いに静磁結合している。光ビーム1が再生層17に集光照射されると、再生層17には光ビーム1が照射されたスポットの光強度分布に対応したガウシアン分布状の温度分布が形成される。
【0055】
再生層17は加熱されることにより、加熱された部分の保磁力が低下し、所定温度以上に加熱された部分に対し第1記録層7の磁区(記録マーク)の信号が漏洩磁界により転写される。
【0056】
この際、再生磁界を印加させ第1記録層7の磁区を再生層17に拡大転写されることにより磁区拡大再生を実現する。上記再生磁界は、転写時に再生層17の、拡大転写されたコピー磁区と同じ方向に磁界を印加して、上記再生磁界の補助によりコピー磁区の面積を拡大するためのものである。
【0057】
このような拡大転写された再生層17のコピー磁区からの再生信号振幅は、従来の拡大転写しないものと比べると、数倍以上または飽和振幅にまで達する。飽和振幅とは拡大転写されたコピー磁区の大きさが光ビーム1のスポット径を超えた状態を意味する。
【0058】
しかし、この状態のままでは次の磁区の有無が判別できない。そこで、再生層17に拡大転写したコピー磁区を再生するやいなや、再生磁界の極性を反転してコピー磁区を収縮または消滅させる。そして、次の記録層の磁区を拡大転写して大きな再生信号振幅を得る。
【0059】
このように再生時に印加する再生磁界は、記録層に記録された情報(つまりデジタル信号)の記録クロックに同期して単一周波数で交番することにより、このような磁区拡大再生が可能となる。
【0060】
次に、実施の第一形態と同じ浮上スライダー2を用い、磁界変調記録により0.5μmマーク長の連続信号を記録し再生をディスク線速を変えてそれぞれ行った。再生時には、再生磁界として±16kA/mの交番磁界を印加した。
【0061】
その結果、ディスク線速2m/sで第1記録層7に記録された記録マークから、最大の再生信号振幅が得られ、ディスク線速6m/sで第2記録層8に記録された記録マークから、最大の再生信号振幅が得られた。
【0062】
また、ディスク線速2m/sで記録を行いディスク線速6m/sで再生した場合および、ディスク線速6m/sで記録を行いディスク線速2m/sで再生した場合には、再生信号は検出されなかった(再生信号振幅がゼロ)。これにより、第1および第2記録層7、8の間での光学的なクロストークが無く、第1および第2記録層7、8にて互いに独立に記録再生が行えることが確認された。
【0063】
図5に、ディスク線速2m/sで第1記録層7に記録した場合とディスク線速6m/sで第2記録層8に記録した場合の、連続の記録マーク長と再生信号の振幅の関係を示す。第2記録層8では、記録マーク長0.25μm程度まで良好な再生信号が得られた。第1記録層7においては、記録マーク長0.10μm以下でも良好な再生信号が得られた。
【0064】
このように、本実施の第二形態でも、浮上スライダー2を用いディスク線速を変えることにより、互いに異なる深さ(厚さ方向)位置に形成された第1および第2記録層7、8への記録再生を互いに独立に行うことができる。
【0065】
その上、本実施の第二形態では、第1記録層7の磁区(記録マーク)を再生層17によって磁区拡大再生することにより、第1記録層7からは第2記録層8より短い記録マークにて記録再生することが可能であり、第1記録層7が記録マーク長0.10μm以下でも良好な再生信号が得られている。よって、本実施の第二形態では前述の実施の第一形態に比べさらに記録密度を上げることが可能である。
【0066】
次に、第1および第2記録層7、8の記録マーク長の長さを各ディスク線速(例えば、比が3)に比例させた場合について説明すると、まず、例えば第1記録層7における、最短の記録マーク長を0.08μm、第2記録層8における、最短の記録マーク長を0.24μmとして、第1および第2記録層7、8の記録マーク長の長さを各ディスク線速に比例させた場合、第1および第2記録層7、8の双方では、最大記録周波数は共に12.5MHzとなる。
【0067】
この場合は、ディスク線速が互いに異なっていても、第1および第2記録層7、8からの、再生情報を含む電気信号の再生周波数(再生された記録クロック情報)が記録周波数(記録時の記録クロック情報)と同じになるので、再生された電気信号のデータ処理が容易となる。
【0068】
上記実施の第二形態では、第1および第2記録層7、8として、光磁気記録媒体を二層用いた場合について説明したが、本発明は、上記に限定されるものではない。記録層の材料として相変化媒体、ライトワンス媒体やROM等でも適用でき、記録層の数が3層以上の場合も適用可能である。また、各記録層上に記録された情報を光ビーム1の照射を利用して消去する際にも同様に本発明を適用できるのは明らかである。
【0069】
【発明の効果】
本発明の光ディスク装置およびその情報処理方法は、以上のように、複数の記録層を有する光ディスクに対し、浮上スライダーに搭載された光学系を介して、光ディスクの記録層側から光ビームを入射させ、再生、記録および消去するとき、互いに異なる線速により光ディスクの相異なる記録層への再生、記録および消去の少なくとも一つを行うようになっている構成である。
【0070】
それゆえ、上記構成は、光ビームの焦点位置を変えるための複雑な手段を設けること無く、異なる記録層への再生、記録および消去を容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第一形態に係る光ディスク装置の構成図である。
【図2】上記光ディスク装置に用いた光磁気ディスクの概略断面図である。
【図3】上記光ディスク装置における各記録層の記録マーク長と再生信号レベルの関係を示すグラフである。
【図4】本発明の実施の第二形態に係る光ディスク装置に用いた光磁気ディスクの断面図である。
【図5】上記光ディスク装置における各記録層の記録マーク長と再生信号レベルの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 光ビーム
2 浮上スライダー
3 対物レンズ
4 サスペンション
5 磁気コイル
6 光ディスク
7 第1記録層
8 第2記録層
9 基板
10 反射層
11、12、14、15、18 透明誘電体層
13 透明樹脂層
16 保護コート層
17 再生層
Claims (5)
- 基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクに対し、浮上スライダーに搭載された光学系を介して、光ディスクの記録層側から光ビームを入射させ、再生、記録および消去する光ディスク装置において、
互いに異なる線速により光ディスクの相異なる記録層への再生、記録および消去を行うようになっていることを特徴とする光ディスク装置。 - 基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクの各記録層に対し、それぞれ、光ビームを照射して情報の記録および再生の少なくとも一方を行うための光学系と、
上記情報の記録および再生の少なくとも一方を行うために、光ディスクと光学系との間を相対移動させるための移動部と、
光ディスクと光学系との間を相対移動させるときに光学系を光ディスクに対して浮上させて支持する浮上スライダーと、
各記録層に対して光学系の焦点位置をそれぞれ合わせるために、光ディスクと浮上スライダーとの間の相対移動の速さが互いに異なるように移動部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1または2記載の光ディスク装置において、さらに、
光ディスクは、少なくとも1つの記録層の信号が拡大転写される再生層を備えていることを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項1、2または3記載の光ディスク装置において、
各記録層の記録マーク長が、互いに異なる線速に比例してそれぞれ設定されていることを特徴とする光ディスク装置。 - 基板上に、基板の厚さ方向の互いに異なる位置にそれぞれ設けられた複数の記録層を有する光ディスクに対し、浮上スライダーに搭載された光学系を相対移動させながら、上記光学系を介して光ディスクの記録層側から光ビームを入射させ、情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置の情報処理方法において、
各記録層に対し光学系からの光ビームの焦点位置がそれぞれ合うように、光ディスクに対する光学系の相対移動速度を相違させることを特徴とする光ディスク装置の情報処理方法。
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