JPH04123318A - 光記録再生方法 - 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 本発明＆友　半導体レーザ等より発生した光ビームの波
長をより短い波長に変換する変換素子を用いた光記録再
生方法に関する発明であも従来の技術 従来の装置として、所定の回転数で回転している円盤状
の記録担体上に半導体レーザー等の光源より発生した光
ビームを収束して照射し　記録担体上に信号を記録する
あるいは記録担体上に記録されている信号を再生する光
学式記録再生装置があａ この記録担体上には幅　０．６マイクロメー久ピツチ　
１．６マイクロメータという微小なトラックがスパイラ
ル状または同心円状に設けられており、記録担体上に信
号を記録する場合に（よ　光ビームの強度を強弱に変調
して記録し　また記録担体上に記録されている信号を再
生する場合に（よ記録担体からの反射光または透過光を
光検出器で光電流に変換して行っていも 発明が解決しようとする課題 光学式記録再生装置において、より高密度化を図り、限
られた記録担体面に大容量の情報を記録できるようにす
ることは時代の要請であム　これを実現するには記録担
体上の光ビームのスポット径を小さくし　トラックピッ
チ及びトラック方向の線密度を高めればよｔ〜　記録担
体上の光ビームスポット径ＤζＬ　　Ｄ＝ｋｓｘλ／Ｎ
Ａで定まム　ｋ、は定数　λは光ビームの波＆　　ＮＡ
は記録担体に収束するレンズの開口数であも　従って、
光ビームの波長を短くすれは　高密度な信号の記録再生
が可能となム 短波長の光ビームを得る１つの手法として、半導体レー
ザ等の光ビームでＹＡＧ　（イツトリウム・アルミニウ
ム・ガーネット）等の固体レーザ結晶を励起し　固体レ
ーザ結晶により発振した光ビームを第２高調波発生素子
（ＳＨＧ）を用いて半分の波長の光ビームに変換する方
法が知られていも　例えばＹＡＧで波長１１０６４ｎの
光ビームを発振させ、ＳＨＧ素子で５３２ｎｍの光ビー
ムに変換する（例えは　日経ニューマテリアル　１９９
０年８月２０日号　ｐｐ３２−３３．ｐｐ６０−６８）
。このような短波長の光ビームを得る方法は変換効率が
低いという欠点があり、例えば８０９（ｎ瓜１００ｍＷ
の半導体レーザを使ってＬ５３２ｎｍの光ビームは２〜
３ｍＷ程度しか得られな（〜 一人　光学式記録再生装置において、記録されている情
報を再生するには記録担体上で１ｍＷ程度の光量でよい
力（情報を記録するためには記録担体上で１０ｍＷから
２０ｍＷ程度の光量を必要とし　現状では記録再生装置
を構築することは困難であった 本発明の目的（よ　上述した従来の欠点を除去し高密度
に信号を記録再生することのできる光記録再生方法を提
供することであム 課題を解決するための手段 本発明の光記録方法は　光源より発生した光ビームによ
り固体レーザ結晶を励起して波長λ１の光ビーム発振さ
せ、波長変換素子でそれより短い波長λ２の光ビームに
変換すると共へ　波長λ１とλ家の双方の光ビームを出
射するレーザ装置と、前記レーザ装置より出射された波
長λ１、λ２の光ビームを記録担体上のほぼ同じ場所に
収束させる収束レンズとを備え　前記波長λ１とλｔの
光ビームの双方を変調して信号の記録を行う光学式記録
再生装置において、波長λ１の光ビームで記録担体上に
信号が記録されない光量を照射し　波長λ２の光ビーム
で信号の記録を行うようにしたものであムまた　本発明
の光記録再生方法（よ　光源より発生した光ビームによ
り固体レーザ結晶を励起して波長λ１の光ビーム発振さ
せ、波長変換素子でそれより短い波長λｔの光ビームに
変換すると共へ　波長λ１とλ！の双方の光ビームを出
射するレーザ装置と、前記レーザ装置より出射された波
長λ１、λ２の光ビームを記録担体上のほぼ同じ場所に
収束させる収束レンズとをＩＪＭＬ　　波長λ１とλｔ
の光ビームの双方を変調して信号の記録を行う光学式記
録再生装置において、波長λ１の光ビームで記録担体上
に信号が記録されない光量を照射し　波長λ曹の光ビー
ムで信号の記録を行うと共に記録担体から反射された波
長λｔの光ビームのみを検出することによって記録され
ている信号を再生するものである。

作用 本発明の記録方法は　記録担体上に信号が記録されない
光量の波長λ１の光ビームと波長λｔの光ビームの双方
を記録する信号に応じて変調して記緑担体上に照射する
ので、波長λ歳の光ビームの光量が小さくても信号の記
録ができると共へ　よく絞れた波長λ象の光ビームで信
号を記録するので高密度な記録ができも また　本発明の光記録再生方法は　記録担体上に信号が
記録されない光量の波長λ１の光ビームと波長λ２の光
ビームの双方を記録する信号に応じて変調して記録担体
上に照射し　よく絞れた波長λｔの光ビームで信号の記
録及び再生を行うので、高密度に記録できると共に、　
品質の良い再生信号を得ることができも 実施例 以下図面を参照して本発明の詳細な説明すも鑞　図面の
説明に用いる番号において、同一の物には同一の番号を
用いも 第１図は本発明の光学式記録再生装置の一実施例であム
　半導体レーザ等の光源１より発生した光ビームはレー
ザ装置２に入射されａ　レーザ装置２は所定の割合の波
長λ１の光ビームと波長λ１の半分の波長λ２に変換し
た光ビームの双方を出射すも　波長λ１とλｔの光ビー
ムは光変調器３を通過して、波長λ象用の１／４波長板
４を透過し　波長λ２用ノ偏光ビームスプリッタ−５に
入射されも偏光ビームスプリッタ−５は波長λ１の光ビ
ームを全反射するように構成されており、従って波長λ
１及びλｔの光ビームは共に偏光ビ゛−ムスブリツタ−
５テ反射され　収束レンズ６により円盤状の記録担体７
上に照射されも 記録担体７１戴　　光ビームを案内するためのスパイラ
ル状の案内トラックを設けた基材上にスバ、。

りあるいは蒸着等によりＴｅをベースとした相変化型の
記録材料層を形成したものであり、記録担体７はモータ
８の回転軸に取り付けられて所定の速度で回転されてい
も 記録担体７により反射された波長λｔの光ビーム鳳　偏
光ビームスプリッタ−５、凸レンズ９、シルンドリカル
レンズ１０を通過して、光検出器１１上に照射されも　
記録担体７により反射された波長λ１の光ビームは偏光
ビームスブリ・ンター５により反射され光検出器１１上
に照射されなし〜　光検出器１１ζよ　４つの受光領域
を持杖　非点収差法で記録担体上の波長λ２の光ビーム
の収束状態を検出し　プッシュプル法で記録担体上の波
長λｔの光ビームとトラックの位置ずれを検出するよう
に構成されていも　非点収差法については特公昭５３−
３９１２３号公報　プッシュプル法については特公昭５
８−９０８５号公報で公知であり、その説明を省略すも 収束レンズ６は制御素子１２に′取り付けられて、制御
素子１２によって記録担体７の面と垂直な方向及び記録
担体７上の半径方向すなわちトラックの方向と垂直な方
向の２軸方向に移動できるように構成されていム　光源
１、　レーザ装置２、光変調器３、１７４波長板４、偏
光ビームスプリッタ−５、凸レンズ９、シルンドリ力ル
レンズ１０、光検出器１１及び制御素子１２は移送台１
３に取り付けられており、移送台１３は移送モータ（省
略）によって記録担体７の半径方向に移動できるように
構成されていも １４は記録担体上に記録されている信号を再生するため
の再生信号検出回路であり、　１４は光検出器１１に逆
バイアス電圧を印加するための端子であム　１６、１７
、１８及び１９は光検出器１１の４つの受光領域からの
光電流を電圧に変換するためのＩ／Ｖ変換回路であも　
従って、光検出器１１の４つの受光領域の光電流１上　
端子１５、再生信号検出回路１４を通過すム　再生信号
検出回路１４はこの４つの受光領域を流れる光電流の和
より記録担体７上に記録されている信号を再生すモ２０
．２１．２２及び２３は加算回路であり、加算回路２０
はＩ／Ｖ変換回路１６と１７の信号を、加算回路２１は
Ｉ／Ｖ変換回路１８と１９の信号を、加算回路２２はＩ
／Ｖ変換回路１６と１８の信号を、加算回路２３はＩ／
Ｖ変換回路１７と１９の信号をそれぞれ加算した信号を
出力すも　２４及び２５は差動増幅器であり、差動増幅
器２４は加算回路２０と２１の信号の差に応じた信号　
すなわち記録担体７上の波長λ！の光ビームの収束状態
に対応したフォーカスずれ信号を出力し　差動増幅器２
５は加算回路２２と２３の信号の差に応じた信号　すな
わち記録担体７上の波長２重の光ビームとトラックの位
置ずれに対応したトラックずれ信号を出力すも　差動増
幅器２４の信号は　除算回路２６、フォーカス制御系の
位相を補償するための位相補償回路２８及び電力増幅す
るための駆動回路３０を介して制御素子１２に加えられ
ていも　従って、制御素子１２は記録担体７上の波長λ
２の光ビームの収束状態が所定の状態となるように記録
担体７の面と垂直な方向に収束レンズ６を移動させも　
差動増幅器２５の信号は　除算回路２７、　トラッキン
グ制御系の位相を補償するための位相補償回路２９及び
電力増幅するための駆動回路３１を介して制御素子１２
に加えられていも　従って、制御素子１２は記録担体７
上の波長λ２の光ビームがトラック上に位置するように
記録担体７の半径方向に収束レンズ６を移動すａ　加算
回路３２はＩ／Ｖ変換回路１６．１７、１８及び１９の
信号を加算し　この加算した信号を除算回路２６．２７
に送も　除算回路２６ＩＬ　　差動増幅器２４の信号を
加算回路３２の信号で割り算した値に応じた信号を出力
し　除算回路２７は　差動増幅器２５の信号を加算回路
３２の信号で割り算した値に応じた信号を出力すａ　従
って、例えば波長λ！の光ビームの光量が変化しこれに
応じて差動増幅器２４．２５の出力信号の検出感度が変
化してＬ　除算回路２６．２７の出力信号の検出感度は
変化しな（〜　従って、フォーカス制＠凰トラッキング
制御系のループゲインが常にほぼ一定となり、制御系が
極めて安定なものとなム　制御素子１２は記録担体７の
半径方向に２００μｍ程度しか移動できず、移送台１３
を記録担体７の半径方向に移動させる移送モータ（省略
）に除算回路２７の信号を加え　制御素子１２が自然の
状態を中心に移動するように移送制御を行っている力交
　本発明とは直接関係しないので詳細な説明を省略すも 信号の記録について簡単に説明すも　記録担体７上の波
長λｔの光ビームは回折限界に近い非常に小さなスポッ
トに収束されていも　また　記録担体７上の波長λ１の
光ビーム（友　波長λ２の光ビームとほぼ同じ位置で、
それよりもやや大きなスポットに収束されていも　信号
を記録する場合　フォーカス制御及びトラッキング制御
を動作させた状態で端子３４に記録する信号を入力し　
駆動回路３３で光変調器３を駆動して波長λ１、λｔの
光ビームを強弱に変調して行う。波長λ１の光ビームは
余熱効果をもたらすので少ない光量の波長λ参の光ビー
ムで記録マークが形成されも　また　波長λ■の光ビー
ムは小さなスポットに収束されているの六　小さなサイ
ズの記録マークを形成することができも レーザ装置２について第２図と共に説明すも４１はＹＡ
Ｇ等の固体レーザ結ａ　　４２はＫＮｂＯ＄等の５ＨＧ
（高調波発生）素子、　４３は反射ミラーであム　光源
１の光ビームは端面４４に入射し　固体レーザ結晶４１
を励起すも　端面４４には波長λ１λ象の光ビームを全
反射する反射膜が設けられていも　また　反射ミラー４
３の反射面４５に沫　所定の割合の波長λ１の光ビーム
を透過する反射膜が設けられていも　すなわ板　例えば
波長λ１の光ビームの９０％を反射Ｌ　　１０％を透過
するような反射膜であム　従って、固体レーザ結晶４１
で励起去れた波長λ象の光ビームは端面４４と反射面４
５の間で共振しなが収　その一部のは反射ミラー４３よ
り出射されム　ま？、、ＳＨＧ素子４２で変換された波
長λｔの光ビームも反射ミラー４３より出射されも　端
面４４及び反射面４５に設けているフィルター薄ＪＩＨ
＆　　実施例においては全面に設けている戟　これは製
造を容品にするためであム　光源１からの光ビームが固
体レーザ結晶４１に入射する部分で共振が発生するのて
少なくともその部分に前述したフィルター薄膜を設けれ
ばより〜　　一般的にＳＨＧ素子４２の変換効率は入射
される基本波λ１の光ビームの約２乗に比倒すも　従っ
て一部の波長λ１の光ビームを反射ミラー４３より出射
すると、波長λ象の光ビーム光量が低下するバ　例えば
１００ｍＷの波長λ１の光ビームで３ｍＷの高調波λｔ
が発生するものとすると、１０ｍＷの波長λ１の光ビー
ムを反射ミラー４３より出射して杖　波長λ之の光ビー
ムは２．４ｍＷとなるだけであム　従って、反射ミラー
４３からは１０ｍＷの波長λ１の光ビームと２．４ｍＷ
の光ビームを出射させることができも 記録担体７上の光ビームのスポット及びその強度分布に
ついて第３図と共に説明すも　第３図（Ａ）は記録担体
７の表面の拡大図であり、　５１は信号を記録する閲ま
たは凸条の案内トラッ久　５２はトラックとトラックの
間すなわちトラック間を示してい４　５３は波長λ２の
光ビームスポット、５４は波長λ１の光ビームスポット
をそれぞれ示していも　第３図（Ｂ）は記録担体上の光
ビームの強度分布を横軸を位！　縦軸を強度として示し
た図であり、図示のように波長λ１とλ２の強度分布を
加算した強度分布になも　大まかに分けると、５５が波
長λ１の強度分布　５６が波長λ２の強度分布であム 前述したよう凶　記録担体７上の光ビームスポット径Ｄ
ｉ；＆Ｄ＝ｋＸλ／ＮＡで定まり、波長が短いほどスポ
ット径は小さくなａ　一般的く　収束レンズ６を構成し
ている硝子等の材料の屈折率は波長によって異なり、こ
のために収束レンズ６のＮＡも波長によって異なも　従
って、波長による屈折率変化が少ない材料で収束レンズ
６を作成することが望まし−〜　しかし　波長によって
屈折率が全く変化しないような材料はなく、従って収束
レンズ６によって収束される収束点は　波長λ、と波長
λｔの光ビームでは異なも　前述したよう凶　波長λ１
の光ビームの役割（よ　少ない光量の波長λ２の光ビー
ムで小さな記録マークを形成するのを補助することであ
り、従って記録担体７上の波長λｔのビームスポットが
最小となるようにフォーカス制御を行ｔ＼　また　波長
λ象のビームスポットが正確にトラック上に位置するよ
うに制御することが望ましｔ、％　　これを行うためく
　第１図の実施例において、光検出器ｌｌ上に波長λ■
の光ビームみを照射させ、波長２歳の光ビームのフォー
カスずれ及びトラックずれを検出し　この検出された信
号に基づいて制御を行うように構成していも　また　小
さいビームスポットで記録されている信号を再生した方
がより信号の分解能が上かも　このような理由か仮　第
１図の実施例において３友　波長λｔの光ビームのみを
利用して信号の再生を行うように構成していも 光記録の原理について説明すも　光記録材料として、光
磁気記録材銖　相変化材料等が知られており、これらの
材料は光ビームの熱を利用して信号の記録が行われも　
従って波長λ１の光ビームの光量は大きすぎても小さす
ぎてもよくな（〜　すなわ板　波長λ１の光ビームの光
量が大きすぎると波長λ１の光ビームで信号の記録が行
われるために大きな記録マークが形成され　小さすぎる
と余熱効果が小さくなり、波長λｔの光ビームの光量を
大きくしなければならな（〜　このことについて、第４
図と共に説明すも 第４図は所定のビームスポットで信号を記録したときの
記録特性を示したものであり、横軸を光ビームの記録光
量　縦軸を記録した信号を再生した時の再生振幅対ノイ
ズ比（Ｃ／Ｎ）で表したものであム　第４図（Ａ）ｇＬ
　　波長λｔの光ビームのみで信号を記録した時の記録
特性を示しており、記録光量ＰとＣ／Ｎ値の関係（友　
光量Ｐ１より徐々に光量を大きくして記録すると、記録
光量に応じて記録マークが大きくかつ品質よく記録され
るために再生信号振幅が増大Ｌ　　Ｃ／Ｎが向上すも光
量Ｐ２からＰｓでｔｉｃ／Ｎ値はほぼ一定の値となも　
光量Ｐｇより大きい光量で記録すると、記録材料の破壊
あるいは基材の溶融等の理由からＣ／Ｎ値が低下すも　
第４図（Ｂ）（友　波長λ１の光ビームで記録するかし
ないが程度の乗気　すなわち第４図（Ａ）のＰ＋に相当
する余熱を与え　波長λ、の光ビームで信号を記録した
場合の記録特性を示したものであム　従って、はんの少
しの波長λｔの光量で記録１．、Ｃ／Ｎ値が飽和する光
量Ｐ１′は略（Ｐｓ−Ｐ＋）、Ｃ／Ｎ値が低下する光量
ｐ、ｌ　は略（Ｐｓ−Ｐ＋）に共に低下すム　従って、
装置において設定する波長λ２の光ビームの記録光量Ｐ
４゜も（Ｐ４−Ｐｔ）となり、波長λ１の光ビームが照
射されない場合の光量よりも少なくすることができも　
　記録担体７上に信号を記録する原理：よ　前述したよ
うに光ビームを照射することによって生じる温度上昇で
あり、記録担体７上に照射されている光ビームの単位面
積当りの光量が温度上昇と関係すも　従って、第４図（
Ａ）のＰ＋に相当する波長λ１の光ビームの光量Ｐｘｊ
ｔ　　略下記となムｐｘ＝＝Ｐ＋Ｘ　（シ１／シｔ）　
ｘ　（Ｄ家／ＤＩ）　”ここ℃　ν１、νｔは記録担体
７の波長λ１、λｔの光ビームの吸収ＪＤ＋、Ｄ２は記
録担体７上の波長λ１、λ象の光ビームスポット径であ
ム例え（Ｌ　収束レンズ６の材料の屈折率を波長λ１、
λ２の光ビームで同じとし　またシ１＝シ２とすると、
　　Ｐ　ＸＣ戴 Ｐｘ＝Ｐ＋ｘ　（λ寂／λ＋）　１ となり、　λ２＝２λ１とすると、 Ｐｘ＝４Ｐ＋ となも　すなわ板　波長が２倍になれば　４倍の光量を
必要とすることになも　従って、第４図（Ｂ）に示した
波長λｔの光ビームの光量が記録担体７上でＰ４′　に
なる時１　波長λ１の光ビームの光量Ｐｘが記録担体７
上に照射されるように第２図の端面４３のフィルター薄
膜の透過率を設定すればよ（℃ 第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）のＰｌに相当する波長λ１
の光ビームを照射した場合である力（ＰＩに相当する光
量よりも小さい光量に設定しすることが望ましくｔ　こ
の理由（友　波長λ１の光量は温度あるいは経時変化す
ることが考えられ　これらの要因で波長λ１の光ビーム
の光量が変化してＬ　波長λ１の光ビームで記録しない
ようにするためであム以上　本発明の詳細な説明した戟
　本発明は実施例により何等限定されるべきでなしも例
えば　変調器３を用いている理由（よ　レーザ装置２の
中で共振器を設けているために　光源１からの光ビーム
を高周波数で変調しても反射ミラー４３からの光ビーム
は変調されないことによるものであり、低周波数の信号
を記録する場合には光源１から発生する光ビームを変調
するように構成することができも　この場合には光源１
を半導体レーザとし　半導体レーザの電流を記録する信
号に応じて変調するようにすることができもまた　偏光
ビームスプリッタ−５の反射面に波長λ１の光ビームを
反射させる薄膜を設けている力丈これと同じ働きをする
反射膜を例えば光検出器１１の表面に設けても良（〜　
すなわ板　波長λ１の光ビームを光検出器１１が検知し
ないようにすれば良し− 本発明は記録担体を透過した透過光より記録担体上に記
録されている信号を再生する光学式記録再生装置にも適
応することができも また　本発明は相変化材料の代わりに光磁気材銖　有機
色素材料を用いたディスク及びその装置にも適応できる
ことは言うまでもな（〜　さらく本発明は記録担体の形
状に関係なく、例えばテープ状のものであってもよ（〜 発明の効果 本発明は　記録担体上に信号が記録されない光量の波長
λ１の光ビームと波長λ１の光ビームより短い波長λ２
の光ビームの双方を変調して信号の記録を行うので、波
長λ２の光ビームの光量が小さくても信号の記録ができ
も　また　よく絞れた波長２歳の光ビームで信号を記録
するので小さな記録マーりが形成でき、従って高密度な
記録ができもまた　記録担体からの波長λ２の光ビーム
の反射光のみを検出して、信号の再生　フォーカス制弧
トラッキング制御を行うので、品質の良い信号が記録で
きると共！ミ　良好な再生信号を得ることができも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのブロック医
　第２図はレーザ装置２の構成医　第３図は記録担体上
の光ビームスポット形状及び強度分布の説明医　第４図
は記録特性を説明するための記録光量対Ｃ／Ｎ値の関係
図であム ト・・光＃Ｌ　２・・・レーザ装ｆｉ１３光変１［４・
・・ｌ／４波長板　５・・・偏光ビームスプリッタ−１
６・・・収束レンＸ　７・・・記録担体　８・・・モー
久　９・・・凸しン、Ｃ１０・・・シリンドリカルレン
Ｘ　　１１・・光検出器　１３・・・移送台。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明 ほか２名 第 図 第 図 （Ａン （Ｂ） 憾 を 城 口２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源より発生した光ビームにより固体レーザ結晶
   を励起して波長λ＿１の光ビーム発振させ、波長変換素
   子でそれより短い波長λ＿２の光ビームに変換すると共
   に、波長λ＿１とλ＿２の双方の光ビームを出射するレ
   ーザ装置と、前記レーザ装置より出射された波長λ＿１
   、λ＿２の光ビームを記録担体上のほぼ同じ場所に収束
   させる収束レンズとを備え、前記波長λ＿１とλ＿２の
   光ビームの双方を変調して信号の記録を行う光学式記録
   再生装置において、波長λ＿１の光ビームで記録担体上
   に信号が記録されない光量を照射し、波長λ＿２の光ビ
   ームで信号の記録を行うようにしたことを特徴とする光
   記録方法。（２）光源より発生した光ビームにより固体
   レーザ結晶を励起して波長λ＿１の光ビーム発振させ、
   波長変換素子でそれより短い波長λ＿２の光ビームに変
   換すると共に、波長λ＿１とλ＿２の双方の光ビームを
   出射するレーザ装置と、前記レーザ装置より出射された
   波長λ＿１、λ＿２の光ビームを記録担体上のほぼ同じ
   場所に収束させる収束レンズとを備え、前記波長λ＿１
   とλ＿２の光ビームの双方を変調して信号の記録を行う
   光学式記録再生装置において、波長λ＿１の光ビームで
   記録担体上に信号が記録されない光量を照射し、波長λ
   ＿２の光ビームで信号の記録を行うと共に記録担体から
   反射された波長λ＿２の光ビームのみを検出することに
   よって記録されている信号を再生することを特徴とする
   光記録再生方法。