JPH0482033A - Optical information recording medium - Google Patents

Optical information recording medium

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JPH0482033A
JPH0482033A JP2194029A JP19402990A JPH0482033A JP H0482033 A JPH0482033 A JP H0482033A JP 2194029 A JP2194029 A JP 2194029A JP 19402990 A JP19402990 A JP 19402990A JP H0482033 A JPH0482033 A JP H0482033A
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wavelength
recording
refractive index
medium
information
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Hiroaki Hoshi
星 宏明
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To allow the recording of information at a high degree of many values by setting the product of the thickness and refractive index of a medium layer approximately at integer times the half wavelength of the wavelength to generate multiple interferences by the luminous flux with which the medium layer is irradiated. CONSTITUTION:Reflecting layers 12a, 12b, 14a, 14b consisting of multiple layers are formed by alternately stacking layers having the high refractive index and layers having the low refractive index at a specified optical path length thickness. Dielectrics, such as SiO2, Si3N4, MgF4, and Al2O3, are used as the material of the respective reflecting layers. The product of the thickness of the medium layer and the refractive index of the medium layer is about integer times the half wavelength of the wavelength to generate the multiple interferences with the luminous flux with which the medium layer is irradiated. The high SNR and the high degree of the many values are obtd. and the efficient reproduction is executed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光学的多重干渉効果を利用して情報を記録する
光学的情報記録媒体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical information recording medium that records information using optical multiple interference effects.

[従来の技術] 近年、光ディスク、光カード、光テープなどの光メモリ
と呼ばれる光学的情報記録媒体や、それを使用した記録
再生装置の発展には目覚しいものがある。このような記
録再生装置は、光メモリが高密度記録という特長を有す
るため、ビット当りのコストが磁気ディスクなどに比較
して安く、また高い転送レートが得られるなどの利点が
ある。
[Background Art] In recent years, optical information recording media called optical memories, such as optical disks, optical cards, and optical tapes, and recording and reproducing devices using them have made remarkable progress. Such a recording/reproducing device has the advantage that the cost per bit is lower than that of a magnetic disk, etc., and a high transfer rate can be obtained because the optical memory has the feature of high-density recording.

そのため、更に光メモリの高密度化を行うべ(、研究開
発が盛んである。
Therefore, research and development is actively being conducted to further increase the density of optical memory.

光メモリの高密度化を目指すには、例えば最小ビットサ
イズの微小化、情報記録の多値化、情報の多重記録など
があり、それぞれ種々の方式が提案されている。このう
ち、従来公知の多値化技術に関しては、染料系媒体や相
変化型媒体の連続的な反射率変化を利用した技術の提案
がほとんどである。これらの提案は、基本的には、今ま
での2値情報に対応していた、コントラストの良い2つ
の異なる反射率のレベルの中間値をさらに細分化するも
のである。そのため、原理的にSNRを犠牲にした多値
化であり、エラレートの劣化を招くものであった。
In order to increase the density of optical memories, various methods have been proposed, such as miniaturization of the minimum bit size, multi-level recording of information, and multiple recording of information. Of these, most of the conventionally known multilevel techniques have been proposed using continuous reflectance changes of dye media or phase change media. These proposals basically involve further subdividing the intermediate value between two different reflectance levels with good contrast, which corresponded to conventional binary information. Therefore, in principle, multileveling is performed at the expense of SNR, which leads to deterioration of error rate.

この反射率変化を利用した方式°では、最も単純には、
基板の複素屈折率N3、媒体の複素屈折率N、とすると
、反射率Rは次式で表わされる。
In the method using this change in reflectance, the simplest method is:
Assuming that the complex refractive index of the substrate is N3 and the complex refractive index of the medium is N, the reflectance R is expressed by the following equation.

但しn +a (m= 1.2)は屈折率、K、 (m
=1.2)は減衰係数でNff1・n m −I K 
mである。例えば、Tea、系の相変化媒体の場合、ア
モルファス状態のとき、N 2=3.5−0.8i、結
晶状態ではN 2:3.9−1.3iであるから、N、
=1.6とすると反射率の変化△Rは6%と小さい。さ
らに、このΔRを細分化するのであるが、記録に要する
光エネルギに対するΔRの変化は、非線形であるので等
分化が難しい上、記録に必要な光エネルギの制御も容易
ではない。
However, n + a (m = 1.2) is the refractive index, K, (m
= 1.2) is the damping coefficient Nff1・n m −I K
It is m. For example, in the case of a Tea-based phase change medium, N2=3.5-0.8i in the amorphous state and N2:3.9-1.3i in the crystalline state, so N,
=1.6, the change in reflectance ΔR is as small as 6%. Further, this ΔR is divided into smaller parts, but since the change in ΔR with respect to the optical energy required for recording is non-linear, it is difficult to divide it into equal parts, and it is also not easy to control the optical energy required for recording.

これに対して、多値化を目的としたわけではないが、S
NRを上げる手法として、特公昭63−26463号に
示されるが如く、高反射率の金属ミラーを媒体裏面に設
け、薄膜の多重干渉効果により、2つの状態間での反射
率の差を広げ、コントラストを向上させる方法が提案さ
れている。この特公昭63−26463号には、特に吸
収係数の変化による反射率変化の増大について提案され
ているが、この方法により前記の多値化の問題点、非線
形性と光エネルギ制御の難しさが解決できるわけではな
い。むしろ多値化に適用しようとすると、吸収スペクト
ルの変化と多重干渉効果を組み合わせることにより、反
射率の変化の非線形性が増大する可能性が大きい。つま
り、このような2値に対応した2つの反射率の差を増大
し、コントラストを改善し、2値データとしてのSNR
を向上できるからといって、必ずしも多値化に適した特
性が得られるわけではない。
On the other hand, S
As a method to increase the NR, as shown in Japanese Patent Publication No. 63-26463, a metal mirror with high reflectance is provided on the back surface of the medium, and the difference in reflectance between the two states is widened by the multiple interference effect of the thin film. Methods have been proposed to improve contrast. This Japanese Patent Publication No. 63-26463 proposes an increase in reflectance change due to a change in absorption coefficient, but this method solves the problems of multileveling, nonlinearity, and difficulty in controlling light energy. It's not something that can be solved. In fact, if it is applied to multi-leveling, there is a strong possibility that the nonlinearity of the change in reflectance will increase due to the combination of changes in the absorption spectrum and multiple interference effects. In other words, the difference between the two reflectances corresponding to such binary values is increased, the contrast is improved, and the SNR as binary data is increased.
Even if the characteristics can be improved, it does not necessarily mean that characteristics suitable for multilevel processing can be obtained.

デジタルメモリにおいては、媒体レベルでの多値化レベ
ル数をLとすると、2進数のデータを記録する際の情報
の記録bit数Mは、次式で表わされる。
In a digital memory, if the number of multivalue levels at the medium level is L, the number M of recording bits of information when recording binary data is expressed by the following equation.

M=log、L 例えば、前記反射率変化による多値化において、媒体で
8レベルの多値(L=8)を実現しても、記録できる情
報量は3bit(M=3)なので、記録密度は3倍にし
か上がらない。デジタルメモリからのデータを受けとる
コンピュータ等の機器の信号処理、またメモリ内の変復
調等の処理系を考えると、多値化の効果が顕著となるの
は、8bitの多値化からであろうから、媒体としては
256レベルの多値化を確保する必要がある。
M=log, L For example, in the case of multilevel conversion using reflectance changes, even if the medium achieves 8 levels of multilevel (L=8), the amount of information that can be recorded is 3 bits (M=3), so the recording density will only increase three times. When considering the signal processing of devices such as computers that receive data from digital memory, and the processing systems such as modulation and demodulation within the memory, the effect of multilevel conversion becomes noticeable from 8-bit multilevel conversion. , it is necessary to ensure 256 levels of multi-value for the medium.

このような光強度に対する反射率を用いて多値化を行う
場合、全く理想的に、0から100%の反射率がリニア
に変化するものとして等分化したとしても、256レベ
ルの多値を行なうと、ルベルあたり0.391%の変化
となり、媒体の製造技術、光源強度の安定化技術、検出
技術等を考えると、実用化は非常に難しいものであるこ
とがわかる。
When performing multi-value conversion using reflectance for such light intensity, even if the reflectance is divided equally between 0 and 100% in a linear manner, ideally, 256 levels of multi-value conversion will be performed. This results in a change of 0.391% per rubel, and it can be seen that it is extremely difficult to put it into practical use when considering medium manufacturing technology, light source intensity stabilization technology, detection technology, etc.

また、特公昭63−26463号と同じ、光吸収スペク
トルを用いた、フォトケミカルホールバーニング(以下
PHB)効果を利用した多重記録方式も提案されている
。この多重記録方式は、原理的には多重記録により、多
値記録が可能となるはずである。しかしながら、PHB
方式は現状では、極低温における原理確認実験が終了し
た段階であり、技術的に狭帯域の吸収スペクトルを多数
有する媒体を室温で安定に実現することは難しい。さら
に、情報の記録、再生、消去といったメモリとしての一
連の基本動作を行なう場合、光源は狭い各吸収スペクト
ル巾より十分狭いスペクトル巾を有する必要がある。ま
た、波長の掃引を同時に行う必要があること、しかも波
長の絶対値制御が必要であること等、媒体そのものの不
安定性以外にも解決すべき点が多いのが現状である。
Furthermore, a multiplex recording system using a photochemical hole burning (hereinafter referred to as PHB) effect using a light absorption spectrum has also been proposed, as in Japanese Patent Publication No. 63-26463. In principle, this multiplex recording method should enable multilevel recording by multiplex recording. However, PHB
At present, experiments to confirm the principle of this method at extremely low temperatures have been completed, and it is technically difficult to stably realize a medium with many narrow-band absorption spectra at room temperature. Furthermore, when performing a series of basic operations as a memory such as recording, reproducing, and erasing information, the light source needs to have a spectral width sufficiently narrower than each of the narrow absorption spectral widths. In addition, there are currently many issues that need to be resolved in addition to the instability of the medium itself, such as the need to simultaneously sweep the wavelength and the need to control the absolute value of the wavelength.

[発明が解決しようとしている課題] 前述したように、従来の多値化技術としては、多くの問
題点が残されており、特にSNRが低いことや、多値化
度が低いことなどの問題があった。また、多値化度を高
めるための提案もなされているが、数多くの技術的課題
が残されているというのが実情であった。
[Problems to be solved by the invention] As mentioned above, many problems remain with the conventional multilevel technology, especially problems such as low SNR and low degree of multilevel conversion. was there. In addition, although proposals have been made to increase the degree of multi-leveling, the reality is that many technical issues remain.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その
目的は高いSNRと高い多値度を実現でき、また再生を
効率的に行えるようにした光学的情報記録媒体を提供す
ることにある。
The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an optical information recording medium that can realize a high SNR and a high degree of multi-value, and that can perform reproduction efficiently. .

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、各々で反射された光が多重干
渉を起すように、所定間隔で互いに平行に配置された第
1及び第2の反射層と、これらの反射層の間に設けられ
、その屈折率の変化として情報を配録する媒体層から成
り、かつ該媒体層の厚みと屈折率の積は、照射された光
束によって多重干渉を起す波長の略半波長の整数倍であ
ることを特徴とする光学的情報記録媒体が提供される。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, first and second reflective layers are arranged parallel to each other at a predetermined interval so that light reflected by each layer causes multiple interference; It consists of a medium layer that is provided between the reflective layers and records information as a change in its refractive index, and the product of the thickness and refractive index of the medium layer is an abbreviation of the wavelength at which multiple interference occurs due to the irradiated light beam. An optical information recording medium characterized in that the wavelength is an integral multiple of a half wavelength is provided.

[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。第1図は本発明の光学的情報記録媒体の一
実施例を示す断面図である。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the optical information recording medium of the present invention.

第1図において記録媒体1は、表、裏とも、記録、再生
を行える両面構造の媒体である。118゜11bは透明
ポリカーボネートの基板であり、各基板上に反射層と媒
体層が交互が形成されている。
In FIG. 1, a recording medium 1 is a double-sided medium that allows recording and reproduction on both the front and back sides. 118.degree. 11b is a transparent polycarbonate substrate, and reflective layers and medium layers are alternately formed on each substrate.

まず、基板11a、llb上に、それぞれ第1の反射層
12a、 12bが形成されその表面に熱により屈折率
が変化する媒体層13a、13bが形成されている。ま
た、各媒体層13a、13b上に第2の反射層14a、
 14bが形成され、これらが接着層15により貼着さ
れている。各層は所定間隔で互いに平行に形成され、後
述するように多重干渉を起すようになっている。
First, first reflective layers 12a and 12b are formed on substrates 11a and llb, respectively, and medium layers 13a and 13b whose refractive index changes with heat are formed on the surfaces thereof. Further, a second reflective layer 14a is provided on each medium layer 13a, 13b,
14b are formed, and these are adhered by an adhesive layer 15. The layers are formed parallel to each other at predetermined intervals, and are designed to cause multiple interference as will be described later.

媒体層13a、13bとしては、丁eO,,In5eT
A Co。
As the medium layers 13a and 13b, DingO,, In5eT
A Co.

GeTe5bTj2、GeTeSeなどの無機系媒体や
、アントラキノン誘電体、シオキケジン化合物、トリフ
エツジチアジン化合物などの有機系媒体が好適である。
Inorganic media such as GeTe5bTj2 and GeTeSe, and organic media such as anthraquinone dielectrics, cyokikedine compounds, and triphuedithiazine compounds are suitable.

また、多層膜反射層12a、 12b及び14a、 1
4bとしては、屈折率が高い層と低い層を交互に、波長
の1/4に相当する光路長厚で積み重ねることにより成
膜されている。各反射層の材質としては、S10□、5
iJ4.MgF<、Al。03等の誘電体が用いられる
In addition, multilayer reflective layers 12a, 12b and 14a, 1
4b is formed by alternately stacking layers with a high refractive index and layers with a low refractive index with an optical path length and thickness corresponding to 1/4 of the wavelength. The material of each reflective layer is S10□, 5
iJ4. MgF<, Al. A dielectric material such as 03 is used.

このような記録媒体1を作成するには、まず両面の各基
板11a、 llb上に、スパッタ法や塗布法によりそ
れぞれ第1の反射層、媒体層、第2の反射層を順次成膜
する。そして、各基板11a、llbを第2の反射層同
志を対向させて接着剤(接着層15)で接着することに
より、両面記録用の記録媒体が完成する。
To create such a recording medium 1, first, a first reflective layer, a medium layer, and a second reflective layer are sequentially formed on each of the substrates 11a and llb on both sides by sputtering or coating, respectively. Then, a recording medium for double-sided recording is completed by bonding each substrate 11a, llb with an adhesive (adhesive layer 15) with the second reflective layers facing each other.

また、本実施例の記録媒体1では、第1の反射層と第2
の反射層に挟まれた媒体層という構成により、いわゆる
ファプリーベローエタロンを実現している。つまり後述
するように入射した光は、2つの反射層の間で繰返し反
射し、多重干渉効果が生じる。本発明は、この多重干渉
効果を有効に利用し、詳しく後述するように情報の多値
記録を行うものである。
Further, in the recording medium 1 of this embodiment, the first reflective layer and the second reflective layer
The structure of a medium layer sandwiched between reflective layers realizes a so-called Fapley bellows etalon. That is, as will be described later, the incident light is repeatedly reflected between the two reflective layers, resulting in a multiple interference effect. The present invention effectively utilizes this multiple interference effect to perform multilevel recording of information as will be described in detail later.

次に、前述した記録媒体1を用いた情報の記録、再生の
原理を説明する。まず、情報を再生するには、記録媒体
1に、通常の光ヘッドと同じようにピックアップレンズ
により、レーザ光を微小スポットに絞って照射し、エタ
ロン部からの反射光から情報を再生する。説明を簡単に
するために、2つの反射層12a、 14aの両側は空
気で、両反射率ともRと仮定すると、エタロンからの反
射率R9は(1)式で表わされる。
Next, the principle of recording and reproducing information using the recording medium 1 described above will be explained. First, in order to reproduce information, the recording medium 1 is irradiated with a laser beam focused to a minute spot using a pickup lens in the same way as a normal optical head, and information is reproduced from the reflected light from the etalon section. To simplify the explanation, assuming that both sides of the two reflective layers 12a and 14a are air and both reflectances are R, the reflectance R9 from the etalon is expressed by equation (1).

ψ  5in2 Rt”           ・・・ (1)ψ 1+Fsin” ここで、Fはいわゆるフィネスに対応し、干渉縞の鮮鋭
度を表わすもので(2)式で得られる。
ψ 5in2 Rt" ... (1) ψ 1+Fsin" Here, F corresponds to so-called finesse and represents the sharpness of interference fringes, and is obtained by equation (2).

また、ψは次の(3)式で表わされる位相差である。Further, ψ is a phase difference expressed by the following equation (3).

但し、nt+は媒体層13aの屈折率、えは光の波長で
ある。
However, nt+ is the refractive index of the medium layer 13a, and is the wavelength of light.

ここで、反射率R5を位相差ψの関数で表わすと、第2
図に示すようになる。第2図ではmを整数として、(4
)式を満たすところで、鋭く暗い干渉縞が現われる。
Here, if the reflectance R5 is expressed as a function of the phase difference ψ, then the second
The result will be as shown in the figure. In Figure 2, m is an integer and (4
) sharp and dark interference fringes appear where the equation is satisfied.

ψ=2πm       ・・・ (4)位相差ψの変
化は、(3)式より一般に(5)式で表わされる。
ψ=2πm (4) Changes in the phase difference ψ are generally expressed by equation (5) rather than equation (3).

この新しい多値記録方式は、多値に対応した情報を、屈
折率変化△n2に直して、位相差変化△甲とし、て媒体
に記録する。そして再生においては、光の波長を掃引す
ることによって、△nMにより生じた位相差△甲をちょ
うどキャンセルする位相差を与える△λに対応する波長
で、(4)式の条件が回復する。すなわち、波長を時間
的に掃引すると、記録した情報の値に対応した位相差に
マツチした波長において、鋭い干渉縞が現われ、時間波
形として、第2図に対応したパルスが得られる。このパ
ルスの時間軸上の位置Δtが、多値情報を与える。屈折
圭、波長、時間の対応は、波長掃引がリニアであるとき
、(6)式で表わされる。
This new multi-level recording method converts information corresponding to multiple values into a refractive index change Δn2 and records it on a medium as a phase difference change ΔA. In reproduction, by sweeping the wavelength of the light, the condition of equation (4) is restored at the wavelength corresponding to Δλ, which provides a phase difference that exactly cancels the phase difference ΔA caused by ΔnM. That is, when the wavelength is swept over time, sharp interference fringes appear at the wavelength that matches the phase difference corresponding to the value of the recorded information, and a pulse corresponding to FIG. 2 is obtained as a time waveform. The position Δt of this pulse on the time axis provides multi-value information. The correspondence between refraction angle, wavelength, and time is expressed by equation (6) when the wavelength sweep is linear.

記録を行うには、(5)式で表わされる位相差の変化Δ
ψを、レーザによる加熱で生じる△nIIをコントロー
ルすることにより与える。再生は、その位相差変化をキ
ャンセルする波長変化を持った光を入射し、鋭く暗い縞
を検出する。つまり、前述のように波長を掃引し、媒体
の反射光強度に表われるパルスを検出すれば、その時の
波長が、前記位相差に対応した波長である。
To perform recording, change in phase difference Δ expressed by equation (5) is required.
ψ is given by controlling ΔnII produced by laser heating. For reproduction, light with a wavelength change that cancels out the change in phase difference is incident, and sharp dark fringes are detected. That is, if the wavelength is swept as described above and a pulse appearing in the intensity of reflected light from the medium is detected, the wavelength at that time is the wavelength corresponding to the phase difference.

この時、パルスが現われる条件は、(4)式であったか
ら、それに対応する波長は(3)式で与えられるが、当
然条件を満す波長も第2図に対応して離散的になる。
At this time, since the condition for the appearance of the pulse is Equation (4), the corresponding wavelength is given by Equation (3), but naturally the wavelengths that satisfy the condition also become discrete, corresponding to FIG. 2.

nyd ん、=         ・・・ (7)従って、位相
差の変化Δ甲は、初期値として(4)式を満たすψゆか
らの変化であることが望ましい。この場合、初期値がψ
1から大きく外れていると、Δψをキャンセルするだけ
でなく、ψ。
nyd =... (7) Therefore, it is desirable that the change in phase difference ΔK is a change from ψ which satisfies equation (4) as an initial value. In this case, the initial value is ψ
If it deviates significantly from 1, it not only cancels Δψ, but also ψ.

からの初期値のシフトもキャンセルしなければならない
ので、パルスが表われるまでに必要な波長掃引量が大幅
に大きくなる。(7)式よりであるから、最も極端には
記録媒体1の媒体層の屈折率niiを小さく、厚みdも
小さ(、干渉縞の次数m=1である場合、つまり(7)
式より往復光路長2 n M dが1λ1のとき、m=
2の干渉縞を出すには、 となる。従って、波長λ1を半波長1/2え、まで掃引
する必要があり、位相の初期値が甲2と甲の中間であっ
たとすると、波長を50%程掃引しなければならな(な
る。実際には、n2=5でd=0.6μmとすると、m
=6でえ、=0.8、d=1.0μmでm=13、え、
 =0.76μmといった値になるので、以下のように
現実的に掃引できる波長範囲と、媒体の光路長nvdを
マツチングさせることが可能である。つまり、位相差の
初期値ψINTを(3) 、 (4)式より、を満たす
ように設定しておけばよく、また(lO)式%式%(1
1) を満たす(nvd)近傍に媒体を作成すればよい。ここ
で言う近傍という意味は、正確には次のような意味であ
る。一般に、加熱による屈折率変化は媒体により、正も
しくは負のどちらか一方向であるため、可能な波長掃引
方向と範囲に合わせ、多値情報記録後の屈折率変化の方
向と範囲の分だけ、初期値(nM、d)+sアをシフト
しておくということである。
Since the shift in the initial value from . From equation (7), the most extreme case is that the refractive index nii of the medium layer of the recording medium 1 is small and the thickness d is also small (if the order m of interference fringes is 1, that is, (7)
From the formula, when the round trip optical path length 2 n M d is 1λ1, m=
To produce interference fringes of 2, it is as follows. Therefore, it is necessary to sweep the wavelength λ1 to a half wavelength 1/2, and if the initial value of the phase is between A2 and A, the wavelength must be swept by about 50%. If n2=5 and d=0.6 μm, then m
= 6, = 0.8, d = 1.0 μm, m = 13,
=0.76 μm, it is possible to match the wavelength range that can be realistically swept with the optical path length nvd of the medium as shown below. In other words, it is sufficient to set the initial value ψINT of the phase difference to satisfy the following equations (3) and (4), and (lO) equation % equation % (1
1) It is sufficient to create a medium in the vicinity of (nvd) that satisfies the following. The meaning of neighborhood here is exactly as follows. In general, the refractive index change due to heating is in one direction, either positive or negative, depending on the medium, so depending on the possible wavelength sweep direction and range, the refractive index change after recording multilevel information is This means that the initial value (nM, d) + sa is shifted.

次に、前述のような光学的情報記録媒体を用いた具体的
な情報記録再生装置の一例について、第3図を参照して
説明する。
Next, a specific example of an information recording/reproducing apparatus using the optical information recording medium as described above will be described with reference to FIG.

第3図において、1は前述の多値情報を記録する記録媒
体、2は情報記録用の第1の光源である半導体レーザ、
3はその半導体レーザ2のレーザ光を平行光とするコリ
メータレンズである。4は情報再生用の第2の光源であ
る半導体レーザ、5はその半導体レーザ4のレーザ光を
平行光とするコリメータレンズである。また、6.7は
ビームスプリッタ、8はピックアップレンズ、9はセン
サレンズ、10は光ディテクタである。
In FIG. 3, 1 is a recording medium for recording the above-mentioned multivalued information, 2 is a semiconductor laser which is the first light source for recording information,
3 is a collimator lens that converts the laser beam of the semiconductor laser 2 into parallel light. 4 is a semiconductor laser which is a second light source for information reproduction, and 5 is a collimator lens that converts the laser beam of the semiconductor laser 4 into parallel light. Further, 6.7 is a beam splitter, 8 is a pickup lens, 9 is a sensor lens, and 10 is a light detector.

各コリメータレンズ3,5で平行光に変換された光は、
ビームスプリッタ6で合成される。また媒体1は、不図
示のモータによって駆動され、上記光源から発した光束
でこの媒体が走査されるように構成されている。
The light converted into parallel light by each collimator lens 3, 5 is
They are combined by a beam splitter 6. The medium 1 is driven by a motor (not shown), and is configured to be scanned by the light beam emitted from the light source.

記録用の半導体レーザ2ば、比較的高出力のレーザであ
り、記録レーザ駆動回路31によって駆動される。端子
30からは、多数のビット(例えば8ビツト)の2値信
号で表されるワードが次々に入力される。入力されたワ
ードは変調回路32において、予め定められたテーブル
に従って、対応した信号レベルに変換される。例えば、
1ワードが8ビツトから成る場合には、256通りのワ
ードが存在することになり、各々のワードに対応して2
56通りのレベルに変調された記録信号が変調回路から
出力される。この記録信号は、記録レーザ駆動回路31
に入力され、半導体レーザ2からは、その信号レベルに
応じた強度の記録用光束が出射される。
The recording semiconductor laser 2 is a relatively high output laser, and is driven by a recording laser drive circuit 31. From the terminal 30, words expressed as binary signals of a large number of bits (for example, 8 bits) are input one after another. The input word is converted into a corresponding signal level in the modulation circuit 32 according to a predetermined table. for example,
If one word consists of 8 bits, there are 256 words, and 2 words corresponding to each word.
A recording signal modulated into 56 levels is output from the modulation circuit. This recording signal is transmitted to the recording laser drive circuit 31
The semiconductor laser 2 emits a recording light beam having an intensity corresponding to the signal level.

前記記録用光束は、コリメータレンズ3で平行化され、
ビームスプリッタ6および7を透過してピックアップレ
ンズ8で媒体1の媒体層上に微小スポットとして結像さ
れる。媒体層は、この記録光束の照射によって加熱され
、屈折率の変化した微小記録領域の連続として信号が記
録される。ここで、各微小記録領域は、照射された光束
の強度に対応した屈折率を示す。即ち、1つの記録領域
に1つのワードが記録されたことになる。前記変調回路
32からの信号の出力は、クロック信号発生回路33か
ら出力されるクロック信号に基づいて、一定周期で行な
われる。従って、記録媒体l上には、光束の走査方向に
、一定のピッチで微小記録領域が形成される。
The recording light beam is collimated by a collimator lens 3,
The light passes through the beam splitters 6 and 7 and is imaged as a minute spot on the medium layer of the medium 1 by the pickup lens 8. The medium layer is heated by the irradiation of the recording light flux, and signals are recorded as a series of minute recording areas with varying refractive indexes. Here, each minute recording area exhibits a refractive index corresponding to the intensity of the irradiated light beam. That is, one word is recorded in one recording area. The signal output from the modulation circuit 32 is performed at regular intervals based on the clock signal output from the clock signal generation circuit 33. Therefore, minute recording areas are formed on the recording medium l at a constant pitch in the scanning direction of the light beam.

一方、再生用の半導体レーザ4としては、比較的低出力
のレーザが用いられる。この半導体レーザ4は、再生レ
ーザ駆動回路34によって駆動される。再生レーザ駆動
回路34は、クロック信号発生回路33から入力される
クロック信号に同期させて、半導体レーザ4から発する
再生用光束の波長を一定周期で掃引させる。このような
波長の掃引は、例えば、通常のDHレーザを用いて、こ
のレーザに注入される電流量を変化させることによって
行なうことが出来る。また、特開昭63−32985号
等で提案されているタンデム電極型の波長可変半導体レ
ーザを用いれば、更に広範囲で高速な掃引が可能である
。クロック信号発生回路33は、例えば、媒体に予め記
録された同期マークの検圧によって、媒体上の微小記録
領域とクロック信号との同期をとっている。そして、こ
のクロック信号に基づいて、半導体レーザ4は、微小記
録領域内で少なくとも一度の波長の掃引を行なうように
制御される。
On the other hand, as the semiconductor laser 4 for reproduction, a relatively low output laser is used. This semiconductor laser 4 is driven by a reproduction laser drive circuit 34. The reproducing laser drive circuit 34 sweeps the wavelength of the reproducing light flux emitted from the semiconductor laser 4 at a constant cycle in synchronization with the clock signal input from the clock signal generating circuit 33. Such wavelength sweeping can be performed, for example, by using a normal DH laser and changing the amount of current injected into the laser. Further, if a tandem electrode type wavelength tunable semiconductor laser proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-32985 and the like is used, it is possible to sweep an even wider range and at higher speed. The clock signal generation circuit 33 synchronizes the minute recording area on the medium with the clock signal by, for example, detecting the pressure of a synchronization mark recorded on the medium in advance. Based on this clock signal, the semiconductor laser 4 is controlled to sweep the wavelength at least once within the minute recording area.

半導体レーザ4から発した再生用光束は、ビームスプリ
ッタ6で反射され、ビームスプリッタ7を透過して、ピ
ックアップレンズ8で媒体1の媒体層上に微小スポット
として結像される。媒体1で反射され、記録された情報
に応じて変調された光は、ビームスプリッタ7でレーザ
からの入射光と分離され、センサレンズ9で集光されて
、光デイテクタ10で受光される。
The reproducing light beam emitted from the semiconductor laser 4 is reflected by the beam splitter 6, transmitted through the beam splitter 7, and imaged as a minute spot on the medium layer of the medium 1 by the pickup lens 8. The light reflected by the medium 1 and modulated according to the recorded information is separated from the incident light from the laser by the beam splitter 7, focused by the sensor lens 9, and received by the optical detector 10.

光デイテクタ10の出力はピーク検知回路35に入力さ
れ、ここで検圧信号のピークが検知される。そして、計
時回路36は、クロック信号発生回路33から入力され
るクロック信号に基づき、再生用光束の波長の掃引の開
始時点からピークの検知時点までの時間をカウントする
。後述するように、本発明は、媒体1の媒体層の屈折率
変化として記録された情報を、光学的多重干渉効果を用
いて、干渉が起る波長の変化に変換して検出するもので
ある。そして、第3図の装置では、波長を一定のレート
で掃引させている為、上記波長の変化は、掃引開始から
の時間として現われる。従って、情報再生回路37ば、
計時回路36で計時された時間から、媒体1に記録され
た情報を再生し端子38より出力する。
The output of the optical detector 10 is input to a peak detection circuit 35, where the peak of the pressure detection signal is detected. Based on the clock signal inputted from the clock signal generation circuit 33, the timer circuit 36 counts the time from the start of the wavelength sweep of the reproducing light beam to the time when the peak is detected. As will be described later, the present invention detects information recorded as a change in the refractive index of the medium layer of the medium 1 by converting it into a change in the wavelength at which interference occurs using optical multiple interference effects. . In the apparatus shown in FIG. 3, since the wavelength is swept at a constant rate, the change in wavelength appears as the time from the start of the sweep. Therefore, the information reproducing circuit 37,
The information recorded on the medium 1 is reproduced from the time measured by the clock circuit 36 and output from the terminal 38.

なお、上記記録用光束および再生用光束は、図示しない
が、オートフォーカス、オートトラッキング制御により
、光スポットの焦点位置は3次元的に制御される。また
、前述の両方の半導体レーザとも、必要に応じて楕円分
布の光出力をビーム整形プリズムなどで真円分布に近い
ものに変換することも可能である。
Although not shown in the drawings, the focal position of the light spot of the recording light beam and reproduction light beam is three-dimensionally controlled by autofocus and autotracking control. Further, in both of the semiconductor lasers described above, it is also possible to convert the optical output having an elliptical distribution into one having an approximately perfect circular distribution using a beam shaping prism or the like, if necessary.

前記記録再生装置においては、多値情報の記録は、記録
用半導体レーザ2からの光で、媒体を加熱し、その屈折
率niiを変化させることにより行なう。よって、屈折
率変化による反射率の変化を記録の原理とした従来の方
法と異なり、本発明は、屈折率の変化をエタロンの位相
差の変化に対応させて記録する。一方再生は、再生用半
導体レーザ4の波長を掃引し、記録した位相差の変化分
に対応する波長の変化分を、光パルスの時間変化として
、光デイテクタ10により検出する。
In the recording/reproducing apparatus, multi-value information is recorded by heating the medium with light from the recording semiconductor laser 2 and changing its refractive index nii. Therefore, unlike the conventional method in which the principle of recording is a change in reflectance due to a change in refractive index, the present invention records a change in refractive index in correspondence with a change in phase difference of an etalon. On the other hand, during reproduction, the wavelength of the reproducing semiconductor laser 4 is swept, and the optical detector 10 detects a change in wavelength corresponding to a change in the recorded phase difference as a time change in the optical pulse.

この波長掃引による情報再生動作のタイムチャートを第
4図に示す。第4図(a)は記録媒体1のトラック方向
における微小記録領域(以下、セルと呼ぶ)の配列状態
を示した図である。
FIG. 4 shows a time chart of the information reproducing operation by this wavelength sweep. FIG. 4(a) is a diagram showing the arrangement of minute recording areas (hereinafter referred to as cells) in the track direction of the recording medium 1.

この例では、セルCi (i:1,2・・・)はトラッ
ク方向に一列に配列され、かつ空間的あるいは時間的に
等ピッチで配列されている。ここで言うセルは、コンパ
クトディスクでいうビット、光磁気ディスクでいうドメ
インに相当し、従来のマーク間記録やマーク長記録とは
根本的に異なる。即ち、同右の位置に多値化された情報
を記録でき、各セルの間隔や長さは記録される情報とは
無関係である。
In this example, the cells Ci (i:1, 2, . . . ) are arranged in a line in the track direction, and are arranged at equal pitches in space or time. The cell referred to here corresponds to a bit in a compact disc or a domain in a magneto-optical disc, and is fundamentally different from conventional mark-to-mark recording or mark-length recording. That is, multivalued information can be recorded at the same right position, and the interval and length of each cell are unrelated to the information to be recorded.

第4図(b)は、再生用半導体レーザ4の波長掃引波形
16を示し、横軸は時間、縦軸は波長である。波長掃引
波形16は、図示の如く鋸歯状波となっており、時間と
波長の関係をリニヤとしている。従って、時間の測定に
よって波長を検出できるので、再生系を簡単に構成する
ことができる。第4図(c)は同図(b)の波長掃引波
形16で同図(a)の各セルの情報を読出した場合の反
射光強度、即ち光デイテクタ10の出力波形17である
。同図(c)に示す出力パルスは、記録された位相差△
ψをキャンセルする波長で出力されるもので、このパル
スは第2図に示したパルスに相当するものである。パル
スの出力される時間はt e、 (i=1.2.3>で
あり、これらの時間が間接的に波長を表わす。一方、初
期値に対応する波長λ5の時間t 、(i=1.2.3
)が得られるので、Δt=1 c、−1、を求めること
により、各セルごとの干渉縞条件(6)式を満たす波長
が得られる。また、(3) 、 (61式より記録され
た位相差、屈折率変化を求めることができ、記録した多
値情報を再生することができる。第4図(d)はt、と
te+から生成したパルス波形18であり、その各々の
パルス幅△tが各セルの多値情報を表わす。
FIG. 4(b) shows the wavelength sweep waveform 16 of the reproducing semiconductor laser 4, where the horizontal axis is time and the vertical axis is wavelength. The wavelength sweep waveform 16 is a sawtooth wave as shown in the figure, and has a linear relationship between time and wavelength. Therefore, since the wavelength can be detected by measuring time, the reproducing system can be easily configured. FIG. 4(c) shows the reflected light intensity when the information of each cell in FIG. 4(a) is read using the wavelength sweep waveform 16 in FIG. 4(b), that is, the output waveform 17 of the optical detector 10. The output pulse shown in (c) of the same figure is the recorded phase difference △
This pulse is output at a wavelength that cancels ψ, and this pulse corresponds to the pulse shown in FIG. The time at which the pulse is output is te, (i=1.2.3>, and these times indirectly represent the wavelength. On the other hand, the time at which the wavelength λ5 corresponds to the initial value is t, (i=1 .2.3
) is obtained, and by determining Δt=1 c, -1, a wavelength that satisfies the interference fringe condition (6) for each cell can be obtained. In addition, (3), (The recorded phase difference and refractive index change can be obtained from Equation 61, and the recorded multilevel information can be reproduced. The pulse waveform 18 is a pulse waveform 18 in which each pulse width Δt represents multilevel information of each cell.

また、第4図(b)において、波長掃引の有効領域はえ
、≦λ≦λ、とじている。即ち、波長掃引波形16の山
と谷の各ピーク付近は波長変化が急峻で不安定になりや
すいので、掃引波長の両側は使用せず、ある程度のマー
ジンをとっである。本実施例では、加熱により屈折率が
減少する記録媒体を用いており、屈折率の初期値n M
l、アに対応する干渉縞条件(1)式を満たす波長がえ
、であり、n MlNTd : m ’え、/2   
 ・(12)が成立する。加熱による位相差の変化は、
(3)。
In addition, in FIG. 4(b), the effective range of wavelength sweep is defined as ≦λ≦λ. That is, since the wavelength changes near the peaks and valleys of the wavelength sweep waveform 16 tend to be steep and unstable, both sides of the sweep wavelength are not used, and a certain margin is provided. In this example, a recording medium whose refractive index decreases by heating is used, and the initial value of the refractive index n M
The wavelength that satisfies the interference fringe condition (1) corresponding to l and a is , and n MlNTd : m 'e, /2
-(12) holds true. The change in phase difference due to heating is
(3).

(5)式よりλ1に対して、 であるので、加熱後の位相差は(10)、 (13)式
よりとなる。この位相差の変化をキャンセルして、再び
干渉縞のピークが現われる波長ん、°は、(3)。
From equation (5), for λ1, the following is true. Therefore, the phase difference after heating is given by equations (10) and (13). The wavelength at which this change in phase difference is canceled and the peak of the interference fringe appears again is (3).

(4)式より、 となる。波長の変化は(11)、 (15)式より、と
なり、(7)式からもわかるように、△n2に対し異符
号である。また、最大の1△nvlに対する波長はえ。
From equation (4), it becomes. From equations (11) and (15), the change in wavelength is as follows, and as can be seen from equation (7), it has a different sign with respect to Δn2. Also, the wavelength range for the maximum 1△nvl.

どなる。つまり、この場合初期値として、nM+Nt、
 ci、  ん、としておくことにより、λ8で加熱に
よる記録で減少する最大の1△r1Mをキャンセルする
ことが可能となる。
bawl. In other words, in this case, the initial value is nM+Nt,
By setting ci, h, it becomes possible to cancel the maximum 1Δr1M that decreases due to recording due to heating at λ8.

このように波長の掃引範囲λ8≦λ≦え3、即ち屈折率
変化範囲n、、NT≦08≦n□に対し、その変化の方
向を考慮し、位相差の初期値ψ1Nア2πmとなるよう
に、n 1.lI NT d = m ’λ5/2の条
件を満たす屈折率と厚みを有する記録媒体により、余分
な波長掃引が不要となり、最適な多値情報の再生が可能
となる。なお、以上の実施例では、反射型の記録媒体を
示したが、透過型であってももちろん適用可能である。
In this way, for the wavelength sweep range λ8≦λ≦3, that is, the refractive index change range n, NT≦08≦n□, considering the direction of the change, the initial value of the phase difference is set to ψ1N and 2πm. ni, n 1. A recording medium having a refractive index and thickness that satisfies the conditions of lI NT d = m 'λ5/2 eliminates the need for extra wavelength sweeping, making it possible to reproduce optimal multilevel information. In the above embodiments, a reflective type recording medium is shown, but a transmissive type is also applicable.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の光学的情報記録媒体は、高
いSNRが得られるばかりでなく、高い多値度で情報の
記録を行える効果がある。また、情報を再生する場合に
、再生用光束の波長を必要最小限の幅で掃引すればよく
、無駄な波長掃引を行うことなく、効率的に多値情報を
再生できる利点がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the optical information recording medium of the present invention not only provides a high SNR, but also has the effect of recording information with a high multi-level degree. Further, when reproducing information, it is sufficient to sweep the wavelength of the reproducing light beam with the minimum necessary width, and there is an advantage that multilevel information can be efficiently reproduced without unnecessary wavelength sweeping.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光学的情報記録媒体の一実施例を示す
断面図、第2図は記録媒体の光学的多重干渉効果を示す
特性図、第3図は前記記録媒体を用いた情報記録再生装
置の一例を示す構成図、第4図はその記録再生装置の情
報再生動作を示すタイムチャートである。 1:記録媒体   2.記録用の半導体レーザ3.5:
コリメータレンズ 4:再生用の半導体レーザ 6.7:ビームスブリツタ 8:ビックアップレンズ 9:センサレンズ  10:光ディスク11a、llb
:基板    12a、12b:第1の反射層13a、
13b:媒体層   14a、 14b:第2の反射M
15:接着層     31:記録レーザ駆動回路32
:変調回路 33:クロツタ信号発生回路 34:再生レーザ駆動回路 35、ピーク検知回路 36・時計回路37、情報再生
回路 代理人  弁理士  山 下  積 平第1図 第2図 /“″″″4 1粍ゑr
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the optical information recording medium of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the optical multiple interference effect of the recording medium, and FIG. 3 is information recording using the recording medium. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a reproducing apparatus, and a time chart showing an information reproducing operation of the recording/reproducing apparatus. 1: Recording medium 2. Semiconductor laser for recording 3.5:
Collimator lens 4: Semiconductor laser for reproduction 6.7: Beam splitter 8: Big up lens 9: Sensor lens 10: Optical disk 11a, llb
: Substrate 12a, 12b: First reflective layer 13a,
13b: Medium layer 14a, 14b: Second reflection M
15: Adhesive layer 31: Recording laser drive circuit 32
: Modulation circuit 33: Crop signal generation circuit 34: Reproduction laser drive circuit 35, peak detection circuit 36/clock circuit 37, information reproduction circuit Agent Patent attorney Seki Yamashita Figure 1 Figure 2/"''"''4 1粍ゑr

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  各々で反射された光が多重干渉を起すように、所定間
隔で互いに平行に配置された第1及び第2の反射層と、
これらの反射層の間に設けられ、その屈折率の変化とし
て情報を記録する媒体層から成り、かつ該媒体層の厚み
と屈折率の積は、照射された光束によって多重干渉を起
す波長の略半波長の整数倍であることを特徴とする光学
的情報記録媒体。
first and second reflective layers arranged parallel to each other at a predetermined interval so that the light reflected by each layer causes multiple interference;
It consists of a medium layer that is provided between these reflective layers and records information as a change in its refractive index, and the product of the thickness and refractive index of the medium layer is an abbreviation of the wavelength at which multiple interference occurs due to the irradiated light beam. An optical information recording medium characterized by an integral multiple of a half wavelength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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