JPH03116548A - 光学的情報記録再生装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、光学的情報記録再生装置の改良にかかり、
更に詳しくは中間層を挾んでその両側面に、それぞれ光
ビーム照射によって状態変化を起す材料で構成された記
録層を交互又は連続的に重ねて形成される情報記録媒体
を一層又は二層以上重ねて得られる多層構造の光学的情
報記録媒体に、単一波長光ビームを照射し、所定の記録
層に情報の記録又は再生を行う光学的情報記録再生装置
に関する。

（従来の技術） 近年、高密度・大容量の情報記録方法及び装置として、
光ビームのスポット例えばレーザ光スポットを情報記録
媒体に投射し、当該記録媒体へ所要の情報信号を記録又
は再生するタイプのものが開発されている。このような
情報の記録・再生方法及び装置のうちでも、特に高密度
・大容量の情報の光学的記録再生に適しているのが、中
間層を介して記録層を層状に重ねて形成される多層構造
の光学情報記録媒体を用い、その記録媒体の各記録層毎
に情報信号の記録ができるようにした多層書き込み形の
記録媒体を用いた装置である。

例えば、特開昭６３−１１３９４７号公報明細書におい
て、複数記録層を構成する各記録層がそれぞれ異なる波
長域にエネルギ吸収率の最大値を有し、光ビーム照射に
よって各記録層の反射率又は透過率に変化を生じる多層
構造の光学的情報記録体に対し、多波長光源から放出さ
れる複数の異波長光を、ゾーンプレートを介し、異なる
焦点位置にある各記録層へ光ビームをフォーカスせしむ
べきことを教示している（特開昭６３−１１３９４７号
公報明細書・第２７９頁、左欄第１行から右欄第２５行
にわたる記載）。

また、この多層構造の記録媒体の各記録層を、照射する
光ビームの光波長にのみ反応するように、吸収率の最大
値（λＷａＸ　）を選択して構成すべきことも教示して
いる（特開昭６３−１１３０４７号公報明細書、第２７
９頁、右欄第３２行から第２８０頁左欄第９行までの記
載）。

さらに、この多層構造の記録媒体へ照射する光ビームの
波長は互いに異波長の複数波長からなるものであるから
、単一のレンズを通して照射すると記録媒体面上での光
の焦点位置が異なる。したがって、各波長の光ビームの
焦点位置に記録層があるように、記録層間間隔を設けて
おけば、情報の書き込み、再生が行なえると教示してい
る（特開昭６３−１１３９４７号公報明細書、第２８０
頁、右欄第１０行目から第２０行目までの記載）。

しかし、上述した特開昭６３−１１３９４７号公報明細
書に開示しているように、異波長の光を放出する光源を
使用すると、光学系が複雑になり、光ヘッドが大型化し
、コストも高価なものになる。

このような事情により、単一波長の光を放出する光源を
用いて、多層構造の光学的情報記録媒体の記録層に情報
の書き込み及び書き込んだ情報を再生する情報記録再生
方法及び装置の出現が望まれていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来のフォーカス制御方式によると、単一波
長の光源を用いて、多層構造の光学的情報記録媒体の各
記録層へ焦点を合わせことは難かしい。特に、各記録層
間の間隔が狭く、例えば層間間隔が２０μｍ以下の接近
した間隔の多層構造の記録媒体であると、単一波長の光
ビームを、フォーカス制御することは困難である。

また、フォーカス制御中に、その制御状態からどの記録
層にフォーカスしているかを判別することも困難である
。さらに、単一波長の光ビームを、二基上積層した多層
構造の光学的情報記録媒体の各記録層に対して、正確に
フォーカスするようにコントロールすることは難しい。

そこで、この発明は、従来の多層構造の光学的情報記録
媒体の各記録層に対する単一波長光ビームによる情報の
記録及び再生上の難点を除去し、複数記録層間の間隔が
接近している多層構造の光学的情報記録媒体の各記録層
に対して、単一波長光ビームを正確にフォーカス制御し
て、容易に情報を光学的に記録及び再生できる光学的情
報記録再生装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、この発明による光学的情報
記録再生装置の基本構成は第１図に示すごとく、光学的
情報記録媒体として、中間層を挟んでその両側面に、そ
れぞれ光ビーム照射によって状態変化を起す材料で構成
した記録層を交互又は連続的に重ねて形成される多層構
造の光学的情報記録媒体を用いると共に、 前記光学的情報記録媒体の一側に配置した、対物レンズ
を光軸方向に移動可能に設置したフォーカスアクチュエ
ータと、前記光学的情報記録媒体に入射した単一波長光
ビームの反射光を受光する光検出器とからなる光学ヘッ
ドと、 前記フォーカスアクチュエータの対物レンズを、光軸方
向に駆動するアクチュエータ駆動部と、前記光検出器で
受光した反射単一波長光ビームの受光光量に応じてフォ
ーカス信号電圧を発生し、当該信号電圧をアクチュエー
タ駆動部へ入力するフォーカス制御電圧発生部と、 光学的情報記録媒体中の記録又は再生すべき層の選択指
令に応じ、前記光学的情報記録媒体の対応記録層の設定
バイアス電圧を検出し、得られた設定バイアス電圧を、
前記フォーカス制御電圧発生部へ入力し、フォーカス制
御電圧発生部のフォーカス信号電圧に付加せしめる記録
層バイアス設定回路部とを設けたものである。

（作用） 以上のように構成されているから、この発明にかかる光
学的情報記録再生装置によって、多層構造の光学的情報
記録媒体に情報を光学的に記録又は再生しようとすると
きは、 先ス、バイアスの無い状態において単一波長光ビームが
光学的情報記録媒体の記録層以外の層にフォーカスした
状態で、光検出器のフォーカス信号電圧を検出し、得ら
れたフォーカス信号電圧に、光学的情報記録媒体の記録
又は再生しようとする記録層の設定バイアス値を加えた
バイアス電圧を、アクチュエータ駆動部へ入力して、フ
ォーカスアクチュエータを駆動するから、記録又は再生
しようとする記録層に対し、単一波長光ビームを正確に
フォーカスさせることができる。

（実施例） 次に、図面を参照となからこの発明の光学的情報記録再
生装置の実施例について説明する。

実施例１ 第１図は実施例の光学的情報記録再生装置の概略構成図
である。この装置は情報の記録再生を行う光学的情報記
録媒体７と、記録媒体７の一側に配設した単一波長光ビ
ーム放射源１０と単一波長光ビーム放射路１０ａ中に配
置され、入射単一波長光ビームを９０度偏向するビーム
スプリッタ１１と、ビームスプリッタ１１により９０度
偏向された単一波長光ビーム路１０ｂ中に配置され、単
一波長光ビームを光学的情報記録媒体７へ集束する対物
レンズ１２と、この対物レンズ１２を装架し、対物レン
ズ１２の光軸に沿って前後に移動し、入射単一波長光ビ
ームの焦点位置を前後にシフトさせるフォーカスアクチ
ュエータ１３と、記録媒体７面に入射した単一波長光ビ
ームの反射光１０ｃを、前記対物レンズ１２、ビームス
プリッタ１１を順次通過した後、シリンドリカルレンズ
１４を介して受光する光検出器１５とを備えた光学ヘッ
ド１６と、 前記光検出器１５により検出した記録媒体７からの反射
単一波長光ビーム１０ｃのスポット像により光検出器１
５に生じる光量差によりフォーカス信号電圧を入力しフ
ォーカス制御電圧を出力するするフォーカス制御電圧発
生部１７と、記録媒体７上の記録層中の選択する記録層
選択指令により、選択記録層について予め求めておいて
積層錫層のバイアス電圧を算出する記録層バイアス設定
回路部１８と、この記録層バイアス設定回路１８から送
出されるバイアス電圧を、フォーカス制御電圧発生部１
７へ入力し、前記フォーカス制御電圧へ付加し、得られ
るフォーカス制御信号を、フォーカスアクチュエータ１
３のアクチュエータ駆動部１９へ送出しフォーカスアク
チュエータ１３中の対物レンズ１２を対物レンズの光軸
方向に沿って移動させる構成になっている。

光検出器１５は、第２図（ａ）　（ｂ）に示すごとく四
分割のホトダイオード１５ａと、差動増幅器１５ｂで構
成され、シリンドリカルレンズ１４を通して入射した反
射ビームが四分割ホトダイオード１５ａ上で、記録媒体
７の位置に応じてスポット像が第２図（ａ）、う））の
ように変化することを利用して、フォーカス誤差信号を
得、差動増幅器１５ｂを通して、フォーカス誤差信号電
圧をフォーカス制御回路１７を入力させている。

本実施例で使用する光学的情報記録媒体７は、第３図に
示すごとく、例えばＰＭＭＡ製板２５上に被膜、例えば
インジウム（Ｉｎ）をＣＨ，０２、ＣＦの混合ガス中で
スパッタして形成した１０μｍ”厚のＩＣ０−Ｆ膜２６
および２８を中間層２７を挾んで積層した２層構造のも
のを使用した（２つは保護層を示す。）。これらの記録
層２６，２８膜厚は、ともに５０μｍである。

本実施例の光学的情報記録媒体７の各記録層を構成する
材料を同じ材質（ＩＣＯ−Ｆ）のもので構成しているか
ら、第３図に示すように各層からの反射光量に差が現わ
れる。第１記録層２６からの反射率は２０１に示すよう
に２０％、第２記録層２８からの反射率２０２は５％と
なる。これは、第２記録層２８のみの反射率２０３は第
１記録層２６の反射率２０１と同じであるが、第２記録
層２８からの反射光２０２は、入射時と反射時の２度、
第１記録層２６を通過することとなり、第１記録層２６
の透過率が、往復分掛は合わせされるためである。

この光学的情報記録媒体７に対して所定の情報を記録再
生するときは、次の順序により行う。

まず、第１記録層２６および第２記録層のいずれでもな
い位置に焦点を合わせ、次の段階で記録又は再生しよう
とする記録層に焦点を合わせた後、記録又は、再生する
。各記録層へ焦点を合わせるには第１図に示すフォーカ
ス制御電圧発生部１７を介してバイアス電圧をアクチュ
エータ駆動部２０へ入力することにより行う。

この動作原理を、第４図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）に示す
フォーカス誤差量対フォーカス誤差信号電圧特性図に従
って説明する。

第４図（ａ）は第１記録層及び第２記録層のフォーカス
誤差信号的線番示し、曲線３１は第１記録層２６からの
フォーカス誤差信号であり、曲線３２は第２記録層２８
の反射単一波長光ビームのフォーカス誤信号である。光
学的情報記録媒体７として積層された状態で、実際にみ
られるフォーカス誤差信号は、これらが合成された形に
なり、第４図（ｂ）に示す特性曲線となる。ただし、本
実施例では、光学的情報記録媒体７は、同じ材質（Ｉ　
Ｃ０−Ｆ）で構成された記録膜を積層したものであり、
記録膜材料が上述した通り、Ｉ　Ｃｏ−Ｆ膜を構成して
いるため、第３図各記録層２６及び２８の反射率、透過
率（第３図の説明の項参照）となり、曲線３２の振幅は
、曲線３１の１／４の大きさで重なる。そして点３３は
第１記録層２６のフォーカス点、点３４は第２記録層２
８のフォーカス点である。

フォーカス制御はまずＤＣバイアスを加えない状態で、
フォーカス制御する。これは、フォーカス制御が記録媒
体７内の何れの層にも掛っていない状態から、初めて掛
ける場合には、ＤＣバイアスを加えて制御するのは、引
き込み（記録媒体内に初めてフォーカス制御がかかる状
態動作を不安定にするからである。ＤＣバイアスを加え
ない状態でフォーカス制御すると、本実施例の場合、第
１記録層２６と第２記録層２８の中間にフォーカス位置
がくる。

次に、いずれかの記録層にフォーカスが掛っている状態
で、ＤＣバイアスを、フォーカス（誤差）信号に付加す
ることで、目的とする記録層へフォーカスを変えること
ができる。

このＤＣバイアス付加とは、フォーカス（誤差）信号に
オフセットを加えることで、フォーカスさせたい記録層
のフォーカス点３３．３４などの位置をゼロレベルにす
ることである。例えば第１記録層２６に焦点を合わせる
場合のオフセットを加えた状態の誤差信号を第４図（Ｃ
）に示す。本実施例では第１記録層２６に合わせる場合
はマイナスのバイアス電圧を、第２記録層２８に合わせ
る場合はプラスのバイアス電圧を加える。

このバイアス電圧設定法は、後述する、ＤＣバイアスの
設定方法において詳述する。また、焦点がどの記録層に
掛けられているかを判断するには、ＤＣバイアスの状態
を検出することによって容易に判断できる。この実施例
では、「プラス電圧」だと第２記録層２８に、「マイナ
ス電圧」だと第１記録層２６にフォーカスしていると考
えられる。

実施例２ 本実施例での記録媒体は、第５図に示すごとく、ディス
ク基板４１上に第１記録層４２、中間層４３、第２記録
層４４及び保護層４３を順次積層させたものである。第
１記録層４２は実施例１と同じ（Ｉ　Ｃ０−Ｆ膜、第２
記録層４４は、テルル・カーボン（Ｔｅ−Ｃ）膜で構成
した。膜厚は第１記録層４２が２５　ｎ　ｍ　ｓ第２記
録層４４が５０ｎｍであり、第１記録層４２からの反射
率４０１が１５％、第２記録層４４からの反射率４０２
が１４．４％とほぼ同程度である。第２記録層４４のみ
の反射率４０３は４０％であるが、入射光反射光とも第
一記録層４２を透過するため記録媒体７（第３図）の場
合同様、４０２は４０３より小さな値となる。

本実施例の記録媒体８のフォーカス誤差信号を、第６図
（ａ）　（ｂ）に示す。

本実施例では第１記録層４２からと第２記録層４４から
の反射率が同程度であるため、各記録層ごとのフォーカ
ス誤差信号の振幅４１．４２は同レベルトなる。よって
積層状態で実際にみられるフォーカス誤差信号は４１．
４２が合成された形となり第６図（ｂ）のようになる５
３は第１記録層目のフォーカス点、５４は第２記録層の
フォーカス点である。

フォーカスの制御掛は方は、実施例１と同様である。

本実施例のように第１記録層と第２記録層の反射率を同
レベルにすると、再生時に第１記録層の信号と第２記録
層の信号が干渉しにくいと言うメリットがある。

以上本発明の実施例につき説明したが、本発明はこれら
の実施例に限定される物ではない。例えば、本発明の実
施例では、２層構造の多層記録媒体について説明したが
、３層以上の多層膜についても本発明に含まれるもので
ある。

また、各記録膜の材料、反射率透過率についてもこれら
の値のに限られたものではない。

さらに、ＤＣバイアス電圧の大きさや符号、光学系や制
御回路についてもこれらに限定されるものでない。

ＤＣバイアスの設定方法： 次に、ＤＣバイアス量の設定方法について説明する。た
だし、本説明では対象とする記録媒体は第３図に示すよ
うな記録層構成のものを例として説明する。

まず、記録媒体の多層構造の情報（以下、この情報を「
多層媒体情報」といい、ディスク作成時にあらかじめ記
録しておく。）をコントロールトラック領域から再生す
る。この様子を第７図に示す。ただし、第７図り）はデ
ィスクの上面図、第７図（ｂ）はＸ−Ｘ矢視一部省略要
部断面図で、コントロールトラック領域９ｂと、データ
領域９ａの各々の断面を示す。

コントロールトラックを再生するときには、ＤＣバイア
スをフォーカス誤差信号に加える必要がなく、従来の単
層構造の記録媒体でフォーカス制御していた方式でよい
。本−実施例で用いた第１図の等価回路では、記録層バ
イアス設定部と、バイアス制御電圧発生部１８を動作さ
せない状態、つまり、１７−１にバイアス電圧が加わら
ない状態で制御すれば、コントロール領域の情報を再生
することができる。多層媒体情報の内容は、記録膜が多
層構造になっているデータ領域を、光学系からみて各記
録層からの反射率２０１．．２０２と各記録層の間隔又
は中間層の厚み２３（第４図参照）、そして中間層の屈
折率である。その他に、記録層が何層あるかを記録する
。

バイアス量の設定は、まず記録層バイアス設定回路で各
バイアス量を計算する。計算方法は、まず第４図（ａ）
に示すような記録層のみのフォーカス誤差信号３１．３
２を作る。これは、第８図に示すようなモデルに相当す
る。＠）は基板上に記録膜がある場合。■は基板上に１
０ｕｍの中間層が存在し、その上に記録膜がある場合で
ある。第８図８０１が第３図２０１と第４図３１に、８
０２が２０２と３２にそれぞれ対応する。第４図３１゜
３２は積層状態での各記録層からの反射率の値（多層媒
体情報の反射率の値）からそれぞれフォーカス誤差信号
の振幅が決まる。３１．３２のＳ形カーブの形状や振幅
の絶対値は光学系の設計に依存する。次に、図の横軸（
フォーカス誤差量）の３１と３２の位置のシフト量３０
１を計算する。

これは、多層媒体情報の中間層の厚みから求まる。

すなわち、１層目と２層目の間隔の長さ分だけ横軸上で
シフトすればよい。本例の第２図では、横軸の右側が、
光学系からみて遠い位置を現わす。

この３１．３２を合成すると積層状態における、実際に
検出器上で見られるフォーカス誤差信号す図が得られる
。次に、各記録膜のフォーカス点３３．３４の位置を計
算する。まずａ図の３１．３２のフォーカス誤差信号が
ゼロをクロスする点３０２．３０４を求め、そのフォー
カス誤差量の位置での別の層の誤差信号の振幅の大きさ
Ｖ２Ｏ３゜Ｖ３Ｏ５をそれぞれ求める。この各振幅の大
きさの値（電圧）が、合成されたフォーカス誤差信号上
での各フォーカス点３３．３４に対応する。よって各記
録層にフォーカシングするときに付加するオフセット量
３０６，３０７が求まる。これが付加するバイアス電圧
となる。

ただし、レンズアクチュエータの移動距離と中間層内の
ビーム焦点位置の移動距離は以下に示す関係で対応する
。空気中の対物レンズの移動距離をｄ、とじ、中間層内
のビーム焦点位置の移動短終をｄｌとし、中間層の屈折
率を０２とすると、ｄｌ　−ｎ２　Ｘｄ２の関係となる
。また、本実施例では、中間層に用いた材料と基板の材
料のそれぞれの屈折率がほぼ同じ値であったので基板内
においても上述の関係が成り立つ。また、保護層の材料
は中間層と同一のものを用いたので保護層内でもこの関
係が成立する。

各記録層にフォーカスを制御するときには、第１図に示
すように、最初に読み込んだ多層媒体情報を基に、記録
層バイアス設定回路から、前述に示したようにバイアス
量を計算し設定する。次にバイアス電圧発生回路で、設
定回路で設定したバイアス量の電圧を発生し、コントロ
ール回路からのバイアスの出力指示に従いこれをフォー
カス制御回路に付加する。以上の動作で、各記録層にフ
ォーカス制御ができる。フォーカス誤差信号（第３図ｂ
）にバイアス電圧を付加し、オフセットを付けた状態の
フォーカス誤差信号を第１図（ｃ、）に示す。第４図（
Ｃ）は第１層目に焦点を合わせる例である。このオフセ
ットを付けた状態の信号でフォーカス制御を掛けると、
１層目にフォーカスが掛かる。ただし、実際には、実施
例１中に示したように、フォーカス制御の安定化のため
、まずバイアスのない（オフセットのない）状態でオフ
制御し、その後にバイアスを加え目的の記録層に焦点を
合わせた。

以上、この発明の代表的な実施例について説明したが、
本装置はこれらの実施例の構成に限定されるものではな
い。例えば、本実施例では２層構造の記録層のものにつ
いて説明したが、３層以上の多層膜についても、同様に
実施でき、さらに光の照射により状態の変化を起こして
情報を記録再生する記録層が中間層を挟んで重ねて形成
される２層以上の記録媒体、又は、あらかじめ情報信号
が記録されている再生専用型の再生専用層が中間層を挟
んで重ねて形成されている２層以上の記録媒体、又は、
前記記録層と再生専用層が中間層を挟んで交互又は連続
に重ねて形成される２層以上の記録媒体を用いて、光ビ
ームを照射して情報の記録、再生をする情報記録再生装
置において、フォーカス誤差信号にＤＣバイアスを加え
ることにより、多層構造の記録媒体の各記録層に焦点位
置を変え、各記録層で情報の記録、再生をする構成のも
のを全て包含するものである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなごとく、この発明の光学的情報
記録再生装置によれば、記録層が積層された多層構造の
光学的情報記録媒体に対する単一波長光ビームのフォー
カス制御が正確に、しかも容易に行うことができ、情報
の高密度記録が可能となる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光学的情報記録再生装置の基本構成
図、第２図（ａ）（υは第１図の装置の光検出器の原理
構成図、第３図はこの発明の光学的情報記録再生装置に
用いる光学的情報記録媒体の一実施例の構成を示す要部
断面図、第４図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は光学的情報記
録再生装置により得られるフォーカス誤差量対フォーカ
ス誤差信号の関係を示す特性図、第５図はこの発明に使
用する光学的情報記録媒体の他の構成例の要部断面図、
第６図（ａ）　（ｂ）は第５図に示す構造の光学的情報
記録媒体のフォーカス誤差量対フォーカス誤差信号の関
係を示す特性図、第７図（ａ）はこの発明に使用する光
学的情報記録媒体の他の実施例の構造を示す上面図、第
７図（ｂ）は第７図（ａ）のＸ−Ｘ断面の一部省略断面
図、第８図（ａ）　（ｂ）はそれぞれ第７図（ｂ）の光
学情報記録媒体のコントロールトラック領域及びデータ
領域の構造及び光反射状態を示す要部断面図である。 １０・・・単一波長光ビーム放射線 １２・・・対物レンズ １３・・・フォーカスアクチュエータ １４・・・シリンドリカルレンズ １５・・・光検出器 １６・・・光学ヘッド １７・・・フォーカス制御電圧発生部 １８・・・記録層バイアス設定回路部 １９・・・アクチュエータ駆動部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中間層を挟んでその両側面に、それぞれ光ビーム照射に
   よって状態変化を起す材料で構成した記録層を交互又は
   連続的に重ねて形成される多層構造の光学的情報記録媒
   体と、 前記光学的情報記録媒体の一側に配置した、対物レンズ
   を光軸方向に移動可能に設置したフォーカスアクチュエ
   ータと、前記光学的情報記録媒体に入射した単一波長光
   ビームの反射光を受光する光検出器とからなる光学ヘッ
   ドと、 前記フォーカスアクチュエータの対物レンズを、光軸方
   向に駆動するアクチュエータ駆動部と、前記光検出器で
   受光した反射単一波長光ビームの受光光量に応じてフォ
   ーカス信号電圧を発生し、当該信号電圧をアクチュエー
   タ駆動部へ入力するフォーカス制御電圧発生部と、 光学的情報記録媒体中の記録又は再生すべき層の選択指
   令に応じ、前記光学的情報記録媒体の対応記録層の設定
   バイアス電圧を検出し、得られた設定バイアス電圧を、
   前記フォーカス制御電圧発生部へ入力し、フォーカス制
   御電圧発生部のフォーカス信号電圧に付加せしめる記録
   層バイアス設定回路部とを備えたことを特徴とする光学
   的情報記録再生装置。