JPH01269036A - 光ディスクの記録膜評価装置の光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光ディスクの記録膜評価装置に適用する光
学系に関し、詳細には試験片の記録膜に対して円形スポ
ットの記録パルスを照射して情報ピットの記録を行い、
記録された情報ピットに対して円形または楕円形の読出
スポットを照射して読み出しを行う光学系に関するもの
である。

［従来の技術］ 最近開発が進展している光ディスクは、極めて高密度で
情報データが記録されるもので、記録膜の種類、記録お
よび読み出し方法の別など技術的に多くに分類され、そ
れぞれの特徴に適した分野に適用されている。これらの
うち、情報処理分野に適用される記録媒体としての光デ
ィスクには追記型と書換型とがある。

第３図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は追記型と書換型の
光ディスクの概要を説明するもので、図（ａ）において
光ディスク１は透明なプラスチック材の基板１ａの表面
にある種の合金または有機物などを極めて薄く蒸着して
記録膜１ｂが形成されている。

記録膜には円周方向の案内溝２が予め設けられ、使用に
際してはこれにガイドされた光学ヘッドよリレーザスポ
ットのパルスを照射して溝間のトラックに情報ピット３
が記録される。

第３図（ｂ）は追記型における情報ピットの記録と読み
出しを説明するもので、記録膜ｔｂに対してレーザスポ
ットＴｍのパルスを照射すると、照射された部分が発熱
して記録膜にスポットに相当した穴が穿けられてこれが
情報ピット３となる。

読み出しにおいては、光ディスクを回転してレーザスポ
ラ）Ｔｒを連続的に走査すると大部分では透過し、その
他の部分では反射するので反射光Ｒを検出することによ
り情報ピットが読み出される。

この場合−旦穿けられた穴は書き換えできない。

これに対して、図（Ｃ）は書換型であって、レーザスポ
ットＴｍの発熱により記録膜の相状態が結晶から非結晶
に相変化し、反射率が変化した情報ピットとなる。書き
換えにおいては、適当な強度のレーザスポットにより記
録膜を元の結晶に戻して［ｆび記録が可能となるもの゛
である。

［解決しようとする課題］ 」−記の情報ピットの記録においては、記録膜の特性、
記録パルスの強度またはパルス幅により情報ピットの大
きさが変化する。もし、強度または幅が過大のときは情
報ピットは必要以上に大きく、反対に過小のときは小さ
くなっていずれも読み出された情報の信頼性を低下する
。そこで、記録膜の特性に応じてパルスの強度まは幅を
適切に設定することが屯認である。次に、情報ピ、ット
は多数回反復して読み出されるので、読出スポットの強
度は記録パルスに比較して弱くされてはいるが、反復照
射により情報ピットが漸次劣化する聞届がある。

以りの問題に対して、より良好な記録膜とこれに適する
レーザスポットの仕様の開発およびその試作試験が行わ
れている。試作試験の場合、従来は試験用の光ディスク
を作成して光デイスク検査装置により記録と読み出しを
反復して行われているが、光デイスク検査装置は主とし
て完成された光ディスクに対する検査を目的とするもの
で、レーザスポットの強度は固定され、また光ディスク
には前記の案内溝を設けることを要し、さらに試験に要
する手間と時間が大きいなど、記録膜の研究、試作試験
に対しては適用し難い而がある。これに対して、この発
明の発明者により、記録膜の試験片に対して、情報ピッ
トの記録と読み出しを迅速に反復して、情報ピットの大
きさ形状、記録パルスおよび読出スポットの適否などを
評価するためのデータかえられる評価装置が開発され、
特許出願「光ディスクの記録膜評価装置」としてこの発
明と同時に出願されている。

第４図、第５図および第６図により上記の出願にかかる
評価装置のａ要を説明する。第４図は、該装置が対象と
する光ディスクの記録膜の試験片４を示すもので、適当
な大きさの長方形のガラス基板４ａに記録膜４ｂが形成
されている。第５図は評価装置の概略の構成図で、ベー
ス盤５にＸ。

Ｙ、　Ｚ移動機構を固定してその上に載置板７を取り付
けて試験片４を載置する。Ｘ、Ｙ移動機構により試験片
は所定の位置に位置決めされる。ベース盤には光学部８
が固定され、その上部の光学へラド８ａより記録スポッ
トまたは読出スポットを照射して、その反射光より光学
部で合焦信号を発生し、この信号によりＺ移動機構を移
動してスポットに対して記録膜を合焦する。記録または
読み出しにおいては、走査機構９により光学ヘッドを移
動し、スポットにより記録膜を走査する。この場合の記
録と読み出しには、スポットを停止して行う静的モード
と、走査して行う動的モードがあり、いずれかが選択し
て行われる。

上記の移動機構と走査機構はマイクロプロセッサ１０の
指令により制御回路該がそれぞれを駆動制御する。読み
出し動作によりえられた検出信号は信号処理部１２にお
いて処理されて情報ピットの大きさまたは形状のデータ
がマイクロプロセッサに転送されて所定の処理がなされ
るものである。

第６図（ａ）、（ｂ）に、上記の光学部の光学ヘッドが
照射する記録スポットと読出スポットを示す。

図（ａ）は記録スポットを示し、スポット径が半値幅２
Ｗｈの円形スポットで、これを時間幅Ｔｗのパルスとし
て照射する。読み出しの場合は、静的モードと動的モー
ドでは異なるスポットを使用する。静的では、図（ａ）
と同一径の円形スポットとし、その強度を小さく設定し
て連続走査を行う。

図（ｂ）は動的モードの読出スポットで、走査のＸ方向
の径は記録スポットと同一とし、直角のＹ方向を大きく
して楕円形としたものである。

［解決しようとする課題］ 前記の特許出願においては、光学部の構成の詳細が開示
されていない。これに対して、上記の諸条件を膚たす効
率的な光学系を構成することが必要である。

この発明は、前記の特許出願にかかる光ディスクの記録
膜評価装置の諸条件に合致する効率的な光学系を提供す
ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、試験片に形成された追記型または書換型の
光ディスクの記録膜に対して、レーザスポットを停止し
て、または連続走査して一定間隔に情報ピットを記録し
、これを読み出して情報ピットの大きさ／形状に関する
データを得る光ディスクの記録膜評価装置に適用する光
学系であって、第１の投光系および受光系、オートフォ
ーカス部、第２の投光系および受光系により構成されて
いる。

すなわち、記録膜に対して断面が円形の記録パルスまた
は続出スポットを停止または走査して照射する第１の投
光系と、記録パルスの照射による記録膜よりの反射光を
受光して記録膜に対する記録スポットの合焦信号を出力
するオートフォーカス部と、読出スポットの照射による
記録膜よりの反射光を受光して情報ピットの大きさ／形
状を示す信号を検出する第１の受光系とが構成され、さ
らに、記録膜に対して断面が楕円形の続出スポットを走
査して照射する第２の投光系と、この照射による記録膜
よりの反射光を受光して情報ピットの大きさ／形状を示
す信号を検出する第２の受光系とが構成されたものであ
る。

上記における第１の投光系は、上記の記録膜評価装置に
設けられた制御回路の制御により出力強度／パルス幅が
適当に変化した直線偏光ビームを出力する第１のレーザ
光源と、この直線偏光ビームを直角方向に反射する偏光
プリズムと、反射されたビームを円偏光に変換するλ／
４板と、円偏光ビームを直角方向に反射し、記録膜評価
装置の制御回路により制御されて走査する走査ミラーと
、このビームを集束して記録スポットとして記録膜を照
射する対物レンズとにより構成される。これに対する第
１の受光系は、上記の対物レンズ、走査ミラーおよびλ
／４板を経由して再び直線偏光ビームに変換されて偏光
プリズムを透過したビームを分割するビームスプリッタ
と、分割された一方のビームを受光する第１の受光器と
により構成される。オートフォーカス部は、第１の受光
系において分割された他方のビームを受光する。

次に、第２の投光系は、上記の記録膜評価装置に設けら
れた制御回路の制御により、出力強度が適当に変化され
、第１のレーザ光源の直線偏光ビームに対して直角の偏
光面を有する直線偏光ビームを出力する第２のレーザ光
源と、第１の投光系の偏光プリズム、λ／４板、走査ミ
ラーおよび対物レンズを共通使用して構成される。これ
に対する第２の受光系は、同様に第１の投光系の対物レ
ンズ、走査ミラー、λ／４板および偏光プリズムを共通
使用し、偏光プリズムにより反射されたビームを分割す
るビームスプリッタと、分割されたビームを受光する第
２の受光器とにより構成されたものである。

［作用コ 以りの構成よるこの発明の光ディスクの評価装置の光学
系においては、第１の投光系により、円形断面のスポッ
トにより記録膜に対する情報ピットの記録が行われる。

この場合の記録スポットはパルスとして、前記した静的
モードと動的モードの両者に適用される。これに対して
読み出しにおいては、静的と動的でスポットが変わり、
静的に対しては第１の受光系による円形のスポットによ
る読み出しが行われる。動的の読み出しは第２の受光系
による楕円形のスポットにより読み出される。ただし、
これらの読出スポットの強度はいずれも評価装置の制御
回路により制御されて記録パルスより弱いものとする。

上記の動的読み出しにおいて楕円形スポットを使用する
理由は、試験片には光ディスクのように案内溝が設けら
れていないので、情報ピットが記録された列を変えて読
み出しを行うときは、光学ヘッドの微小な偏位により情
報ピットに対して正確にスポットが走査されない恐れが
あり、検出信号の信頼性が低下するからである。

以上の静的モードと動的モードは、記録膜評価’ＡＥの
マイクロプロセッサに指示を与えて任意に選択できるも
のである。ただし、これらのモードは要するに装置の使
用方法であって、スポット強度を適当に設定して相変化
方式による書換型の記録膜に対して情報ピットの書き換
え試験を行うことも勿論可能である。

［実施例］ 第１図はこの発明による光ディスクの記録膜評価装置の
光学系の実施例の全体構成図である。ただし便宜上、図
により第１の投光系と第１の受光系およびオートフォー
カス部について説明する。

図において、第１のレーザ光源８１として［Ｐ］で示す
直線偏光の半導体レーザ素子を使用する。これより射出
されたレーザビームはコリメータレンズ８２により平行
ビームとされる。ただし、半導体レーザ素子のビームは
通常、楕円形であるので、ビーム整形器８３により円形
とする。円形ビームはビームスプリッタ８４を透過して
、偏光プリズム８５により進行方向が直角に変わり、つ
いでλ／４板８Ｂにより図示［Ｃコの円偏光に変換され
る。ここで、走査ミラー８７を取り付けたアクチュエー
タ９４が、ボイスコイル９５により駆動されので、円偏
光ビームは走査ミラー８７により反射されるとともにＸ
方向に走査される。なお、ボイスコイルの駆動電流は、
記録膜評価装置の制御回路より供給される。反射された
ビームは対物レンズ８８によりスポットに集束されて試
験片４の記録膜を照射する。

これが第１の投光系である。

第１の投光系の照射により記録膜で反射されたビームは
対物レンズ、走査ミラーを戻ってλ／４板により再び直
線偏光となる。ただし、このビームの偏光面は先の［Ｐ
］に対して直角の［Ｓコ方向であるので偏光プリズムを
透過してビームスプリッタ８３を経てビームスプリッタ
９０により分割される。分割された一方のビームは集光
レンズ９Ｉにより集光されて第１の受光器９２に受光さ
れる。これが第１の受光系である。また、この分割によ
る他方のビームはオートフォーカス部９３に入力して合
焦信号かえられる。オートフォーカスの方？Ａには各種
のものがあるが、図においては、シリンドリカルレンズ
３３１と４分割素：４９３２によるものを例示する。な
お１．Ｌ記におけるビームスプリッタ８４．８９は第１
の投光系および受光系の構成には直接必要なものではな
いが、これらと以下に述べる第２の投光系および受光系
を組合わせるために必要なものである。

第２図は第１図の部分図であってこれにより第２の投光
系および受光系を説明する。図において、第２のレーザ
光源９Ｇは、前記した第１のレーザ光源の直線偏光ビー
ム［Ｐ］に対して直角の［Ｓ］偏光面を有する半導体レ
ーザ素子を使用する。このビームをコリメータレンズ９
７により平行ビームとし、さらにビーム整形器９８によ
り楕円形に整形する。楕円形の短軸を走査のＸ方向とし
て、その径を第１の光源のビーム径と同一とし、長袖は
記録膜評価装置の位置決め機構の精度を考慮して適当な
長さとする。この楕円形ビームは、ビームスプリッタ８
９と偏光プリズム８５を透過し、λ／４板８６で円偏光
に変換され、以後第１の投光系と同一経路を通って試験
片４の記録膜にスポットを走査する。これが第２の投光
系である。記録膜で反射されたビームは同一経路を戻っ
てＣＦ３の直線偏光に変換されて偏光プリズム８５によ
り反射され、ビームスプリッタ８４により分割される。

分割された一方のビームは集光レンズ９９により集光さ
れて第２の受光ｉ　ｔｏｏに入力する。これが第２の受
光系である。

以」−の構成による各投光、受光系の適用方法の例とし
て静的モードと動的モードにおける動作について述べる
。

まず、静的モードにおいては、第１投光系により記録が
行われる。第１のレーザ光源８Ｉに対して記録膜評価装
置の制御回路により制御された電源電流Ｉｓが与えられ
てパルスビームが射出され、これが第１の投光系により
記録膜に記録パルスとして照射される。この場合、走査
ミラーはステップ移動して一定間隔の位置において情報
ピットが記録される。なお記録に先立って、記録膜によ
る記録パルスの反射光が第１の受光系によりオートフォ
ーカス部３３に人力して合焦信号が出力され、記録膜評
価装置の移動機構により、記録膜に対するスポットの合
焦が行われる。次に、第１のレーザ光源のビーム強度を
読み出しに適するように供給電流Ｉｓを設定し、これが
第１投光系により読出スポットとして記録膜に対して照
射される。−方、記録動作おいては情報ピットの記録位
置が別途記憶されており、この位置データにより読出ス
ポットがその位置に停止して読み出しが行われる。

この場合スポットは連続または適当な幅のパルスの何れ
か適当なものとする。この照射による反射光は第１の受
光器に入力して情報ピットの大きさまたは形状を示す検
出信号ＥＳが出力される。

次に、動的モードの場合は、記録方法は第１投光系を使
用し、走査ミラーを走査しながら、一定間隔に記録パル
スを照射して記録する。読み出しにおいては、第２の投
光系と受光系を適用する。

第２のレーザ光源９Ｂに適当な電流ＩＤが供給され、」
；記とほぼ同様な手順により楕円形の読出スポットが記
録膜を連続走査し、その反射光が集光レンズ９９より第
２の受光器Ｉ００に人力して検出信号ＥＤが出力される
ものである。

以上に述べた静的、動的モードによる記録と読み出しの
ほか、この光学系はスポットの強度を適当に設定するこ
とにより、相変化方式による書換型の記録膜の情報ピッ
トの書き換え試験に対しても適用することができるもの
である。

［発明の効果コ 以上の構成によるこの発明の光ディスクの記録膜評価装
置の光学系においては、記録および書き換えに対する円
形または楕円形のスポットを発生する２系統の投、受光
系が、偏光面が互いに直角なビームを使用することによ
り合理的に組合わされ、また照射されたスポットが記録
膜に対して合焦するためのオートフォーカス機能を有す
るもので、これを前記の特許出願にかかる光ディスクの
記録膜評価装置に適用することにより同装置の完金な運
用がなされる効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による光ディスクの記録膜評価装置
の光学系の実施例における全体構成図、第２図は第１図
の部分図、第３図（ａ）、（ｂ）および（ｅ）は追記型
と書換型の光ディスクにおける情報ピットの記録と読み
出し方法の説明図、第４図、第５図および第６図（ａＬ
（ｂ）はそれぞれ、特許出願「光ディスクの記録膜評価
装置」の対象とする記録膜の試験片の説明図、該装置の
構成図、および該装置に使用されるレーザスポットの説
明図である。 １・・・光ディスク、　　　ｌａ・・・プラスチック基
板、１ｂ・・・記録膜、　　　　２・・・案内溝、３・
・・情報ピット、　　　４・・・試験片、４ａ・・・ガ
ラス基板、　　４ｂ・・・記録膜、５・・・ベース盤、
　　　６・・・ｘ、ｙ、ｚ移動機構、７・・・載置板、
　　　　　８・・・光学部、８ａ・・・光学ヘッド、　
　９・・・走査機構、１０・・・マイクロプロセッサ、
該・・・制御回路、１２・・・信号処理部、８１・・・
第１のレーザ光源、８２．９７・・・コリメータレンズ
、 ８３．９８・・・ビーム整形器、 ８４．８９．９０・・・ビームスプリフタ、８５・・・
偏光プリズム、８６・・・λ／４板、８７・・・走査ミ
ラー、８８・・・対物レンズ、９１．９９・・・集光レ
ンズ、３２・・・第１の受光器、９３・・・オートフォ
ーカス部、 ９３１・・・シリンドリカルレンズ、 ９３２・・・４分割素子、９４・・・アクチュエータ、
９５・・・ボイスコイル、　　９ト・第２のレーザ光源
、１００・・・第２の受光器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試験片に形成された追記型または書換型の光ディ
   スクの記録膜に対して、レーザスポットを停止して、ま
   たは連続走査して一定間隔に情報ピットを記録し、かつ
   読み出しを行って該情報ピットの大きさ／形状に関する
   データを得る光ディスクの記録膜評価装置において、上
   記記録膜に対して断面が円形の上記記録パルスまたは読
   出スポットを停止または走査して照射する第１の投光系
   と、上記記録パルスの照射による記録膜よりの反射光を
   受光して記録膜に対する記録スポットの合焦信号を出力
   するオートフォーカス部と、上記読出スポットの照射に
   よる上記記録膜よりの反射光を受光して上記情報ピット
   の大きさ／形状を示す信号を検出する第１の受光系と、
   上記記録膜に対して断面が楕円形の読出スポットを走査
   して照射する第２の投光系と、該照射による記録膜より
   の反射光を受光して上記情報ピットの大きさ／形状を示
   す信号を検出する第２の受光系とにより構成されたこと
   を特徴とする、光ディスクの記録膜評価装置の光学系。
2. （２）上記記録膜評価装置に設けられた制御回路の制御
   により、出力強度／パルス幅が適当に変化した直線偏光
   ビームを出力する第１のレーザ光源と、該直線偏光ビー
   ムを直角方向に反射する偏光プリズムと、該反射された
   直線偏光ビームを円偏光に変換するλ／４板と、該円偏
   光ビームを直角方向に反射し、上記記録膜評価装置の制
   御回路の制御により走査する走査ミラーと、該ビームを
   上記記録スポットとして上記記録膜を照射する対物レン
   ズとにより上記第１の投光系を構成し、該対物レンズ、
   走査ミラーおよびλ／４板を経由して再び直線偏光ビー
   ムに変換されて上記偏光プリズムを透過したビームを分
   割するビームスプリッタと、該分割された一方のビーム
   を受光する第１の受光器とにより上記第１の受光系を構
   成し、該分割された他方のビームを受光して上記オート
   フォーカス部を構成し、上記記録膜評価装置に設けられ
   た制御回路の制御により、出力強度を適当に変化し、上
   記第１のレーザ光源の直線偏光ビームに対して直角の偏
   光面を有する直線偏光ビームを出力する第２のレーザ光
   源と、上記第１の投光系の偏光プリズム、λ／４、走査
   ミラーおよび対物レンズを共通に使用して上記第２の投
   光系を構成し、上記第１の投光系の対物レンズ、走査ミ
   ラー、λ／４および偏光プリズムを共通に使用し、該偏
   光プリズムにより反射されたビームを分割するビームス
   プリッタと、該分割されたビームを受光する第２の受光
   器とにより上記第２の受光系を構成する、請求項１記載
   の光ディスクの記録膜評価装置の光学系。