JPH0335435A - 情報記録装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザダイオード等のレーザ光源から発せ
られる光ビームを光ディスク等の情報記録媒体に照射す
ることにより情報を記録・再生、又は記録・消去・再生
する情報記録装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 近年、大容量メモリとして光ディスクが注目を集めてい
る。光ディスクは、コンパクトディスク、レーザディス
ク及びＣＤ　−ＲＯＭに代表される再生専用型と、電子
式文書ファイル、画像ファイルに代表される１回書き込
み型（ライトワンス型）と、ハードディスク及びフロッ
ピーディスクの代替を目的とした書き替え可能型（リラ
イタプル型）の３種類に大別される。

この中で、ライトワンス型及びリライタブル型の光ディ
スクは、その開発当時には、従来の磁気ディスクに比較
して容量が１０倍程度も大きいという利点を有していた
。

しかし、光ディスクの記録容量は未だ十分なものとは言
えず、また最近の磁気記録技術の急速な進歩により磁気
ディスクにおいても光ディスクの記録密度に近い記録容
量のものも開発されつつあり、光ディスクにおける一層
の高記録密度化が要求されている。

光ディスクにおける記録密度を高密度化する方法は、従
来から種々検討されている。

例えば、記録するためのレーザビームのスポット径を小
さくして記録ピットをより小さくし、ピットとピットと
の間隔を小さくする試みがなされている。一般によく知
られているように、レーザビームのスポット径をｄ１レ
ーザビームを光ディスクに照射する際に用いられる対物
レンズの二二一メリ力ルアパーチャーをＮＡ、レーザ波
長をλとすると、ｄ−λ／ＮＡの関係があるから、スポ
ット径を小さくするためにＮＡを大きくするか、又はλ
を小さくすればよい。

ＮＡを大きくする場合には、光デイスク上に集光された
レーザビームのスポット径を小さくすることはできるが
、焦点深度が小さくなるため、ディスクのわずかな面振
れや反り等のために、レーザビームのトラッキングやフ
ォーカシングのサーボがかからなくなるという不具合が
ある。こうした事情を考慮すると、現状ではＮＡが０．
５５〜０．６程度が上限であり、高記録密度化の観点か
ら十分とはいえない。

一方、現在市販されている半導体レーザの波長は７８０
　ｎｉ又は８３０　ｎｍであり、これを短波長化してと
りあえず６８０　ｎｍにする研究もなされているが、市
販レベルにはないのが現状である。

λを小さくするために半導体レーザの第２次高調波のみ
を取り出して光ディスクの記録・再生用に利用しようと
いう試みもなされている。この場合には、基本波の波長
が８３０　ｒｖであれば第２次高調波の波長は４１５ｎ
１１であって、波長を十分に小さくすることができる。

しかし、第２次高調波のパワーは高々１ｍｗであり、記
録のために最低必要なパワーである５ｍＷ（光デイスク
面での値）に比較して著しく小さいため、未だ実用化に
は至っていない。

半導体レーザ以外では、例えばＡｒのように波長が４８
８ｎＩ８と半導体レーザよりも短いものがあるが、これ
らは大型であり、レーザドライブの小型化が要求されて
いる現状では、このようなレザを使用することは非現実
的である。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
比較的簡単な構成で、実用的に記録密度の高密度化を図
ることができる情報記録装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る情報記録装置は、情報記録媒体に光ビー
ムを照射して情報を記録及び再生するためのレーザ光源
と、レーザ光源から発せられた基本波の一部を第ｎ次高
調波に変換する第０次高調波発生器と、レーザ光源から
の光ビームを前記情報記録媒体に集光照射するための光
学系とを有し、前記第ｎ次高調波発生器からの第ｎ次高
調波と変換されなかった基本波とを重畳させたレーザビ
ームにより情報を記録及び再生することを特徴とする。

（作用） この発明においては、レーザ光源から発せられた基本波
と第ｎ次高調波とを重畳させた光ビームは基本波よりも
波長が小さくなるので、このような光ビームで情報を記
録及び再生することにより情報記録媒体における記録ス
ポット及び再生スポットを従来よりも小さくすることが
できる。従って、従来よりも記録密度を高くすることが
できる。

（実施例） 以下、この発明について詳細に説明する。

例えば半導体レーザで構成されたレーザ光源（レーザダ
イオード）から発振されたレーザビームを第ｎ次高調波
発生器（例えば第２次高調波発生器）に入射させてその
一部を第ｎ次高調波に変換し、発生した第ｎ次高調波と
変換されなかった基本波とを重畳させ、この重畳させた
レーザビームにより記録・再生を行うものである。この
場合のレーザビームの光デイスク面でのスポット径は、
基本波によるスポット径よりも小さくなる。

このことを第２図を参照しながら説明する。第２図（ａ
）は、波長が８３０　ｎｓの半導体レーザを用い、ＮＡ
が０．５５の対物レンズを用いた光学系を光デイスクド
ライブに組み込んだときの光ディスク面の集光スポット
における照射強度分布を示す図であり、実線は基本波、
破線は第２次高調波を示すものである。この場合に、強
度が約半分になる位置における径（半値全幅）の約１６
５倍がスポット径と一致する。この場合に、半導体レー
ザの基本波の半値全幅（直径）は例えば０．５７μｍと
なり、第２次高調波の半値全幅（直径）は０．２９μｍ
となる。従って、例えば変換効率が５０％の第２次高調
波発生器を用いた場合には、基本波と第２次高調波とを
重畳させたレーザビームの半値全幅は、第２図（ｂ）に
示すように、０．３９μｍとなり、記録・再生用のレー
ザビームとして基本波を用いた場合よりもスポット径を
小さくすることができる。

例えば、基本波の波長８３０　ｎｍに対して、第２高調
波の波長はこの半分の４１５ｎａ＋であるから、重畳さ
れたレーザビームの光デイスク面上での実効的な集光ス
ポット径は、基本波のスポット径よりも小さくなる。

第３図は、第２次高調波発生器として Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３を用いたときの基本波のパワー密
度と第２次高調波の変換効率との関係を示したものであ
る。例えば、基本波のパワー密度が７０ｍ　Ｗ　／μｍ
２のときに約５０％が第２次高調波に変換されることに
なる。

第４図は、上述と同じ第２次高調波発生器を用いた場合
の、高調波変換効率と比実効スポット径及び比記録密度
との関係を示す図である。この図によれば、第２次高調
波への変換効率が大きくなるに従って、比実効スポット
径が小さくなり、比記録密度が大きくなっていることが
わかる。なお、スポット径が小さくなるとビットピッチ
を短くすることができ、しかもディスクのトラックピッ
チをも狭くすることができることから、比記録密度を（
１／実効スポツト径）の２乗として計算した。

これによれば、基本波をＴ４２次高調波変換する変換効
率が上昇するに従ってスポット径が小さくなり、それに
伴って記録密度が向上することがわかる。例えば変換効
率が３０％では２つのビームを′Ｍ畳したレーザビーム
の実効スポット径は基本波のみの場合の約０．８２倍と
小さくなり、計算上では記録密度が約１．５倍に増加す
る。

このように、基本波に第２次高調波を重畳させることに
より、レーザビームパワーを記録するに十分に保ったま
ま、高記録密度化することができる。

なお、変換効率が３０％よりも小さいとスポット径を小
さくする効果が少なく、７０％を超えるとレーザビーム
パワーが小さくなるので、変換効率は３０〜７０％であ
ることが好ましい。

次に、第１図を参照しながら、この実施例に係る情報記
録装置について説明する。この情報記録装置は、半導体
レーザからなるレーザ光源１と、レーザ光源１から発せ
られたレーザ光を第２次高調波に変換するための第２次
高調波発生器２と、光源１から発光されたレーザビーム
を情報記録媒体としての光デイスク１０に集光照射する
ための光学系２０と、Ｒ，Ｆ信号及びフォーカスやトラ
ッキングのサーボ系のためのディテクタ１２とを備えて
いる。

レーザ光［１は、例えば、中心の発振波長が８３０　ｎ
ｍである。

第２次高調波発生器２は、例えばＬ　ｉ　ＮｂＯ。

で構成されており、その変換効率が例えば３０〜７０％
である（すなわち、レーザ光源１から発振したレーザ光
のうち３０〜７０％が波長４１５ｎｍの第２次高調波と
なり、残りがそのまま通過する）。

なお、光デイスク１０は基板の上に情報記録用の記録層
が形成されたものであり、記録層としてはピット形成タ
イプのもの、相変化タイプのもの等、従来から使用され
ている種々のものを適用することができる。

記録に際しては、光源１から発光された記録用のレーザ
ビームが第２次高調波発生器２を通過し、その基本波と
第２次高調波とは光学系２０に導かれる。光学系２０に
おいて、先ず、基本波と第２次高調波とはコリメータレ
ンズ３を通過して平行光にされる。

その後、基本波はＳ偏光交射型偏光ビームスブリッター
４で下方に反射され、ハーフミラ−７を通過して対物レ
ンズ９により光デイスク１０に集光照射される。一方、
第２次高調波は偏光ビームスプリッタ−４を通過し、λ
／４板５ａを通過し、反射ｆｉ６ａで反射後、再度λ／
４板５ａを通過する。λ／４板５ａを２回通過すること
により位相が反転し、今度は偏光ビームスプリッタ−４
により情報へ反射する。そして、λ／４板５ｂを通過し
、反射鏡６ｂで反射し、再度λ／４板５ｂを通過するこ
とにより再度位相が反転し、今度は偏光ビームスプリッ
タ−４を通過する。これにより第２次高調波が基本波に
重畳され、基本波と共に光デイスク１０に集光照射され
ることとなる。これにより情報が記録される。

再生に際しては、光源１から低パワーの再生用のレーザ
ビームが発光される。この再生用ビームも第２次高調波
発生器２により、基本波と第２次高調波とになり、コリ
メータレンズ３により平行光となる。そして、記録の際
と全く同様に基本波と第２次高調波とが重畳されたレー
ザビームが光デイスク１０に照射されて反射し、ハーフ
ミラ−７で２分され、その一方が、ディテクタ１２に導
かれる。これにより情報が再生される。

次に、この発明に基づいて実際に記録・再生を行った試
験例について説明する。

試験に際し、ポリカーボネート性の直径９０ａｖのディ
スク基板上に、穴あきタイプのライトワンス型記録層と
してＴｅ−Ｃ膜を形成した光デイスクサンプルを２種類
作威した。一方のサンプル（サンプルＡ）はトラックピ
ッチを従来と同様の１．６μｍとしてプリグループが形
成されている。

他方のサンプル（サンプルＢ）は１．２μｍピッチでプ
リグループが形成されている。

この２つのディスクサンプルに対して、従来の装置と、
第１図に示す装置とで情報を記録し、再生した。この際
に、第１図の装置の第２次高調波発生器の変換効率を４
０％とした。また、光源としては波長が８３０ｎ１１の
半導体レーザを用い、ディスク面でレーザパワーが記録
時で１０ｍＷ、再生時で０．８ｍＷとなるようにその出
力を調整した。

以上のような条件で以下の（１）及び（２）の２つの試
験を行った。

（１）ディスクを１８００　ｒｐｍで回転させ、中心か
ら半径３０〜３１１Ｉ１１の位置に３．７ＭＨｚでパル
ス幅５０　ｎ５ｅｃで記録を行い、その後連続光で再生
して、再生信号をオシロスコープに写し出すと共に、ス
ペクトロアナライザにてＣ／Ｎ値を測定した。

その結果、サンプルＡでは従来の装置及び第１図の装置
のいずれにおいても再生波形が良好であり、Ｃ／Ｎ値も
夫々４９ｄＢ及び５１ｄＢと大きな値を示した。

一方、トラックピッチを１，２μｍにまで狭めたサンプ
ルＢに従来の装置で記録したものでは、となりのトラッ
クの記録ピットの影響により波形が変形し、Ｃ／Ｎ値も
３９ｄＢに低下したのに対し、第１図の装置で記録した
ものでは再生波長が良好であり、Ｃ／Ｎ値は５１ｄＢで
あり、サンプルＡの場合と変わらなかった。

（２）次に、半径３１．５〜３２．５ＩＩＩＱの位置に
、５　Ｍ　Ｈｚ及びパルス幅５０　ｎ５ｅｃで記録し、
同様の測定を行った。

従来の装置による記録・再生では、サンプルＡにおいて
記録ピット同士がほとんどくっついてしまい、また、再
生波の振幅は（１）の場合の約１／４となり、このため
Ｃ／Ｎ値も３５ｄＢと低い値となった。また、サンプル
Ｂではトラックピッチが更に狭まっていることから、サ
ンプルＡの場合より更に信号振幅は小さくなり、Ｃ／Ｎ
１１ｉ！も更に低下した。

第１図に示す装置の記録・再生では、サンプルＢにおい
ても再生波形が（１）の場合と変化なく、Ｃ／Ｎ値も５
０ｄＢとほとんど低下が見られなかった。

なお、以上の例では、記録方式としてライトワンス型、
記録層としてＴｅ−Ｃを用い、パルスレーザにより穴を
形成して情報を記録する光ディスクを示したが、この発
明はこれに限ることなく種々変形可能である。

例えば、穴を形成するタイプの記：録層の代わりに、２
つの金属又は半導体を積層してレーザ照射部分に原子拡
散を生じさせて記録マークを形成する拡散膜又は合金膜
や、非記録状態では非晶質であってレーザビームの照射
により結晶化させて記録マークを形成する相変化型の記
録層としても同様の効果を得ることができる。

また、記録した情報を消去可能なりライタプル型のもの
であってもよい。この場合にも、第２次高調波を再生に
用いることによりライトワンス型の場合と全く同様の効
果を得ることができる。リライタブル型では、前述の記
録用光源を消去用にも用いればよい。このようなりライ
タプル型に用いられる記録層としては、例えば結晶−非
晶質間で可逆的に変化を生じる変化型のもの、磁化の向
きを変化させて情報を記録・消去する光磁気記録タイプ
のものがある。

記録ビットを円形にしてビットの位置によって情報処理
を行ういわゆるビットポジション記録の例について説明
したが、これに限らず、ビットを楕円形にしビットの長
さによって信号処理を行ういわゆる長さ記録に対しても
、同様な効果を得ることができる。

また、上述の例では、再生用のビームとして第２次高調
波を用いたが、再生可能なパワーを得られる限り第３次
以降の高調波を用いることもできる。

さらに、情報記録媒体としては、光ディスクに限らず、
光カード等地のものを用いることもできる。

［発明の効果］ この発明によれば、レーザ光源から発せられた基本波と
第０次高調波とを重畳させた光ビームは基本波よりも波
長が小さくなるので、このような光ビームで情報を記録
及び再生することにより情報記録媒体における記録スポ
ット及び再生スポットを従来よりも小さくすることがで
きる。従って、比較的装置構成が簡単でありながら、高
記録密度を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録装置を示す概
略構成図、第２図は記録・再生用のレーザビームの強度
分布を示す図、第３図は基本波のパワー密度と高調波変
換効率との関係を示す図、第４図は高調波変換効率と比
実効スポット及び比記録容量との関係を説明するための
図である。 １；レーザ光源、２；第２次高調波発生器、１０、情報
記録媒体（光ディスク）　１２；ディテクタ、２０；光
学系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報記録媒体に光ビームを照射して情報を記録及び再生
   するためのレーザ光源と、レーザ光源から発せられた基
   本波の一部を第ｎ次高調波に変換する第ｎ次高調波発生
   器と、レーザ光源からの光ビームを前記情報記録媒体に
   集光照射するための光学系とを有し、前記第ｎ次高調波
   発生器からの第ｎ次高調波と変換されなかった基本波と
   を重畳させたレーザビームにより情報を記録及び再生す
   ることを特徴とする情報記録装置。