JPH03114020A - 光記録装置 - 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】 この発明は例えばビデオディスクやディジタルオーディ
オディスクに情報信号の記録を行う光記録装置に関する
。

第１図は一般に使用されている光記録装置の構成を示す
もので、同図において、記録用レーザー光源（１）から
のレーザー光はミラー（２）を介して光変調器（３）に
供給され、ここで記録しようとする情報信号により変調
を受け、更にビームスプリッタ（４）、シャッタ（５）
、レンズ（６）、ミラー（７）及び対物レンズ（８）等
のレンズ系により記録ディスク（９）における感光層上
に微小な径のスポットとして与えられたモータ（１０）
で回動されているディスク（９）に情報信号を記録する
。

レーザー光源（１）としては、所定量のアルゴンガスに
大電流密度の放電をした場合に可視領域にみられる１価
のイオンの放出スペクトルによるアルゴン・イオンレー
ザ−や、カドミウムの溜を設けてその部分を加熱し、適
当な圧力のヘリウムガスを封入して直流放電を行うこと
により、電気泳動によって蒸発したカドミウム蒸気を放
電管の内部に行きわたら垂、陰極側にカドミウムをｅＥ
縮させるための温度を下げたトラップを設けたヘリウム
・カドミウムレーザー等が使用される。また、光変調器
（３）としては、結晶に電界を与えるとその結晶の屈折
率が変化する所謂電気光学効果による電気光学光変調器
又は音波によって媒質中に屈折率の変動が生じる光弾性
効果を利用した所謂電気光学効果による音響光学光変調
器が使用される。

ところで、このようにレーザー光を用いて情報信号を記
録媒体上に記録する光記録装置の場合、記録媒体上に感
光層として使用されている記録材料の感度や記録線速度
に応じて光量すなわち露光レベルを制御する必要がある
。

このような光量を制御する手段としては、従来、透過率
を可変できるフィルター、偏光素子等の光学的フィルタ
を用いる方法や、レーザー光を電流変調する方法或いは
電気光学光変調器を２台用い、１台を本来の信号変調用
として使用し、残りの１台を光量制御用として使用する
方法がある。ところが、断る従来の制御手段ではいずれ
も次のような種々の欠点がある。すなわち、光学的フィ
ルタを用いる方法では電気的制御が困難で、ノイズを低
減することができず、またレーザー光を電流変調する方
法はアルゴン・イオンレーザ−では使用可能であるが、
ヘリウム・カドミウムレーザーでは使用不可能であり、
また、電気光学光変調器を２台使用する方法では、光量
制御、ノイズ低減及び信号変調のいずれも行うことがで
きるが、高価な電気光学光変調器を２台使用するのでそ
れだけ高価となり、光学系も複雑となる。

この発明は断る点に鑑み、廉価で熱による変動も少ない
音響光学光変調器を用いて、光量制御、ノイズ低減及び
信号変調の３つの機能を行うことが出来る光変調装置を
有する光記録装置を提供するものである。

以下、この発明の光記録装置の一実施例を、第２図及び
第３図に基づいて詳しく説明する。

第２図は本実施例の構成を示すもので、同図において、
（１１）はコヒーレント光を発生する例えばヘリウム・
カドミウムレーザーを用いたレーザー光源、（１２）は
音響光学変調素子、（１３）は記録しようとする情報信
号すなわち変調信号が例えばオン。

オフの信号形態で印加される入力端子、（１４）は信号
変調器、（１５）は高周波発生器であって、これら（１
２）〜（１５）によって音響光学光変調器（１６）を構
成する。なお、本実施例ではレーザー光源（１１）とし
てヘリウム・カドミウムレーザーを用い、また光変調器
として音響光学光変調器（１６）を用い、特に音響光学
変調素子（１２）からの回折光のうち１次回折光を利用
するようにするが、その理由に付いては後で詳述する。

（１７）は変調素子（１２）からの１次回折光を検出し
、電気信号に変換する光検出器、（１８）は光検出器（
１７）からの出力信号を増幅する前置増幅器、（１９）
は入力端子（１３）からの変調信号をサンプリング信号
として増幅器（１８）からの出力信号のピーク値をホー
ルドするピークホールド回路、（２０）はホールド回路
（１９）の出力信号と基準電源（２１）からの基準信号
とを比較する比較回路であって、基準電源（２１）の基
準信号は記録材料の感度及び記録線速度に対応した最適
値に設定される。また、（２２）はループ利得制御回路
、（２３）は制御回路（２２）の出力側に配され、変調
信号と１次回折光の位相ずれを補償するための位相補償
回路、（２４）は信号変調器（１４）及び高周波発振器
（１５）間に配され例えば電圧制御型増幅器を用いた振
幅変調器であって、この振幅変調器（２４）へ光検出器
（１７）から位相補償回路（２３）へ至る帰還ループを
介して比較誤差信号を供給し、実質的に光検出器（１７
）の出力信号のレベルが基準信号のレベルと一致するよ
うな制御がなされる。

次に本実施例の動作説明に入る前に、記、録材料、レー
ザー光源および音響電気光変調器等に付いて検討するに
、先ず記録材料としては記録ディスクに設けられる記録
材料の取り扱い易さ、記録材料に対する記録のし易さ等
の点から感度特性において、ある波長領域でピーク点を
有するものが便利であり、この条件を勘案すると記録材
料としてはフォトレジストを用いることが好ましい。

一方、記録材料に対するレーザー光源としては、光学系
、変調素子の調整、安全性等の点から可視光である方が
便利であり、また光源の出力は、この出力を一定とする
と記録材料に対する記録線速度の大小で、必ずしも大出
力を必要とせず、しかもレーザー光自体の歪みが少ない
程良い。

そこで、記録材料として例えばフォトレジストを用いる
場合、レーザー光源としてはアルゴン・イオンレーザ−
（出力数百ｍＷ）、ヘリウム・カドミウムレーザー（出
力数十ｍ　Ｗ　）の２つが考えられるが、両者を比較す
ると、前者ではドロ・ンプアウト現象があり、ビット欠
落が生じ易いのに対し、後者ではドロップアウト現象が
なく、またフォトレジストの感度特性が紫外線領域にお
Ｇ）でピーク点を示し、波長の点から見れば、両者共に
可視光領域にあるも、後者の方がより紫外光領域Ｇこ近
く、フォトレジストに対して良好である。なお、前者の
方を用いても光量を上げれば可能であるが、光による熱
で記録材料が変質するおそれもあり、手間もかかって不
便であるので、従って本実施例ではレーザー光源（１１
）として後者のヘリウム・カドミウムレーザーを使用す
る。

また光変調素子としては電気光学変調素子と音響光学変
調素子とが考えられるが、本実施例で番よ熱による変動
の少ない音響光学変調素子を用いる。

また光変調を考えた場合、この音響光学変調素子を用い
た方が装置も簡単となる。

この音響光学変調素子（１２）は第３図に示すように、
信号変調器（１４）からの信号を超音波信号に変換する
変換器（１２ａ）と、超音波信号を導入してレーザー光
１（１１）からのレーザー光（コヒーレント光）と相互
干渉させ、光変調を行わしめる媒体（１２ｂ）と、超音
波信号を吸収して熱に変換させる吸音材（１２ｃ）とか
ら成る。高周波発振器（１５）からの例えば８０　Ｍ　
Ｈｚの出力信号（搬送波）は、信号変ｉ［器（１４）に
おいて、入力端子り１３）から供給される記録しようと
する情報信号すなわちオン、オフ信号形態の変調信号に
よりバースト状に取り出され、変調素子（１２）の変換
器（１２ａ）に供給されて超音波信号に変換される。そ
して媒体（１２ｂ）中に注入された超音波信号は、音圧
の大小に従って媒体（１２ｂ）の屈折率を局部的に変化
させ、音波の波長に相当するピッチで回折格子を形成し
、ここを通過する光線を回折させる。

この回折光線の生じ方は、音波と光波の波長及び音束の
形状によって種々あるが、その代表的なものとして例え
ばラマンナス散乱とブリリアン散乱がある。これ等ラマ
ンナス散乱とブリリアン散乱との区別は、屈折率ｎを有
する媒体中における光の波長λ。／ｎと音波の波長Δ及
び光線の進行方向に伸びる音束の幅Ｗの大小関係によっ
て決定される。すなわちＫ　１ｅｉｎ定数Ｑを次式で定
義すれば、Ｑ＝２πＷλ。／ｉΔ２　　　　　・・・・
（１）ラマンナス散乱は４π〉Ｑ〉０の間で起こり、ブ
リリアン散乱はＱ＞４πで起こる。

ラマンナス散乱による回折は、正弦波分布状に作られた
回折格子からの光の散乱と類似しており、入射光進行方
向に直進する０次回折光を中心として、音波進行方向に
向って対称に±１次、±２次・・・・等の高次回折光が
発生する。これに対して、ブリリアン散乱による回折は
、第３図に示すように、０次回折光のほかには、１次回
折光１本を生じるだけである。

そして、いま光変調記録を行う場合、レーザー光−効率
の向上を計ることを考えると、高次の回折光を用いるこ
とは効率劣化を伴うため不適当であり、従って後者のブ
リリアン散乱を用いた方が良い。そこで本実施例では、
音響光学変調素子（１２）をブリリアン散乱を起こすよ
うな条件下で使用するようになし、変調素子（１２）か
らの１次回折光を検出器（１７）で検出するようにする
。

この１次回折光強度ＩＩは次式で表わされる。

Ｉ　Ｉ＝　Ｉ　ｏＲｓｉｎｚ（７７”２）　　　　・・
＝（２）上記（２）式において、Ｉｏは入射光強度、Ｒ
は変調素子の表面および内部における光量の損失率、η
は次式で与えられる値である。

上記（３）式において、Ｗは音束の幅（超音波ビームの
断面幅）、ｈはその音束の高さ（超音波ビーム断面の幅
と垂直な方向の高さ）、Ｐｓは音波人力、Ｍｅは媒体の
偏光効率性能指数である。このＭｅはまた次式で表わさ
れる。

ρｖ’Ｊ 上記（４）式において、ｎは媒体の屈折率、ｐは光弾性
定数、ρは媒体の密度、■は音速である。このＭｅは光
の波長、超音波ビームの断面形状と音波入力が一定のと
き、媒体の種類による偏光強度の比較となるもので、こ
のＭｅＯ値が大きいもの程回折光が強く、もって変調効
果も大きい。

上記関係式より１次回折光の強度Ｉ、は音波人力Ｐｓに
よって強度変調できることがわかる。そしてこの音波人
力Ｐｓは変調素子（１２）の変換器（１２ａ）に加える
搬送波の駆動電圧の値によって決定されるので、搬送波
を振幅変調するごとより、１次回折光の強度変調を行う
ことができる。

このようにして、本実施例ではレーザー光源（１１）に
ヘリウム・カドミウムレーザーを用いると共に変調素子
（１２）に音響光学変調素子を用い、この変調素子（１
２）より１次回折光のみを検出して光量制御、ノイズ低
域の制御信号として使用するようにする。

再度第２図に戻り、本実施例の動作を説明するに、高周
波発振器（１５）からの高周波信号（搬送波）は振幅変
調器（２４）を介して信号変調器（１４）に供給され、
ここで入力端子（１３）からの記録しようとするオン、
オフ信号形態の変調信号によりバースト状に取り出され
る。そしてこの変調信号に相当する振幅変調を実質的に
受けた信号変調器（１４）からの信号は音響光学変調素
子（１２）に供給されてレーザー光源（１１）から供給
されるコヒーレント光に変調を与え、通過する光線を回
折させる。

変調素子（１２）は上述の如（ブリリアン散乱を起こす
ように設定されているので、その出力側に０次回折光と
１次回折光のみを発生する。そしてこのうちの１次回折
光のみが光検出器（１７）により検出される。なお本来
の光記録情報は、図示せずも変調素子（１２）及び光検
出器（１７）間に配されたビームスプリッタ（第１図の
ビームスプリンタ（４）に対応）により上述の１次回折
光が記録情報として取り出され、更に光学系を介して記
録媒体に供給される。

光検出器（１７）で検出された１次回折光は電気信号に
変換され、増幅器（１８）で増幅された後ピークホール
ド回路（１９）に供給される。ピークホールド回路（１
９）は入力端子（１３）からの変調信号であるサンプリ
ングパネルに基づいて光検出器（１７）からの検出信号
のピーク値を保持し、この保持されている値が比較回路
（２０）において基準値と比較され、その出力側に比較
誤差信号として取り出される。

そしてこの比較誤差信号は制御回路（２２）及び位相補
償回路（２３）を介して振幅変調器（２４）に供給され
、ここで供給された比較誤差信号により高周波発振器（
１５）からの高周波信号を振幅変調し、実質式に光検出
器（１７）からの検出信号のレベルが基準電源（２１）
の基準信号のレベルと一致するように制御する。つまり
露光のピークレベルに対して光量の制御がなされる。基
準信号は上述の如く記録線速度と記録材料の感度に応じ
た最適値に予め設定されており、もって精度の良い記録
が可能となる。

また光検出器（１７）から位相補償回路（２３）に至る
帰還ループによる制御は、音響光学光変調器（１６）に
対して所謂閉ループによる制御となるので、ループの周
波数特性を高域まで延ばすことにより、電源によるリッ
プル信号やヘリウム・カドミウムレーザーの持つ高周波
ノイズ等ノイズの低減が可能になる。

なお入力端子（１８）に供給される記録しようとする情
報信号、すなわち変調信号がデユーティ５０％の場合、
１次回折光の平均レベルでも制御がかけられるが、変調
信号のデユーティが対称でない信号の場合、上述の如く
ピークホールド回路等を付加し、ｉ光のピークレベルに
対して光量の制御を行う方が好ましく、特に本実施例の
如く光記録の場合実質的に変調信号のピークレベルを制
御した方が精度の良い記録を行うことができる。

上述の如くこの発明によれば、外部より光量制御できな
いヘリウム・カドミウムレーザーの如きレーザー光源を
用いた場合でも、従来の如く電気的制御が困難な光学的
フィルタや高価な電気光学光変調器を２台用いることな
く、安価な音響光学光変調器１台で、信号変調、光量制
御及びノイズ低減の３つの機能を達成でき、もって光記
録装置等に用いて極めて有用である。

なお、上述の実施例では、振幅変調器（２４）を信号変
調器（１４）及び高周波発振器（１５）間に設けた場合
に付いて説明したが、変調素子（１２）及び信号変調器
（１４）間に設けるようにしてもよい。

また２台の音響光学光変調器を使用し、１台を光量制御
とノイズ低減に用い、１台を信号変調に用いるようにし
てもよい。

更にピークホールド回路（１９）のサンプリングパルス
は、増幅器（１８）の出力側には変調信号同様オン、オ
フの信号形態をなす信号が出力されているので、これを
遅延回路を介してピークホールド回路（１９）に供給し
、例えばサンプリングパルスの立上りに同期してピーク
ホールドするようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は慣用の光記録装置の一例を示す構成図、第２図
はこの発明の一実施例を示す構成図、第３図は第２図で
使用される音響光学光変調器の一例を示す構成図である
。 （１１）はレーザー光源、（１６）は音響光学光変調器
、（１７）は光検出器、 （１９）はピークホールド回路、 （２０）は比較回路、 （２４）は振幅変調器である。 代 理 人 松 隈 秀 盛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フォトレジスト上にヘリウム・カドミウムレーザー光を
   照射することにより情報を記録する光記録装置であって
   、 入力端子に供給される変調信号により変調された高周波
   信号によって上記ヘリウム・カドミウムレーザー光に変
   調を与える音響光学光変調手段と、上記変調されたヘリ
   ウム・カドミウムレーザー光の一次回折光を電気信号に
   変換する光検出器と、上記光検出器からの検出信号と予
   め設定された基準信号とを比較する比較手段とを備え、 上記比較手段の出力信号により上記高周波信号のレベル
   を制御するようにしたことを特徴とする光記録装置。