JPH05107419A - 光導波路記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照射光の反射光量の差をピックアップの走査
に応じて検出でき各種サーボ制御に適した光導波路記憶
媒体を得る。 【構成】 端面にレーザビームを導入する光結合部を有
した複数の光導波路が並設された板状体を複数積層して
なり、光導波路はその長手方向に配列された複数の屈折
率不連続部を有し、屈折率不連続部の形状及び相対位置
が記録すべき情報の変数となる光導波路記録媒体におい
て、隣接する板状体間に配置されかつ板状体の反射率と
は異なる反射率を有する接合層を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は光記憶媒体に関し、特にレーザビ
ームの導波によって複数の異なる振幅と位相遅れを持つ
反射導波光を生じる屈折率不連続部を設けた光導波路を
有する光導波路記憶媒体に関する。

【０００２】

【背景技術】かかる光導波路記憶媒体は、特開平第２−
２１０６２７号に開示され、図９に示すように、例え
ば、基板１１上に複数のチャネル型リッジ光導波路１０
を並設してなる板状体１０ａを形成し、該光導波路１０
内において複数の異なる振幅と位相の反射導波光が生じ
る微小な屈折率不連続部１２例えば凹部を、記録すべき
情報に応じて複数個配列してなるものである。また、光
導波路記憶媒体は、図１０に示すように、光導波路の板
状体１０ａを含む帯体５０を、光導波路に端面（図９に
示す光結合部１３）が主面に配置されるように、巻いて
なる円盤状の光導波路記録媒体６０としてもよく、他に
は板状体１０ａをテープ状に形成したり、カード型に並
置し積層したブロック形状のものも実現できる。

【０００３】図１１(a)に示すように、かかる光導波路
記憶媒体の光導波路１０は、光が導波するリッジ形コア
がコアより屈折率の低いクラッドをなす基板１１上に形
成された構造を有している。コア１０の上部境界面上に
は空気又は他のクラッドが存在する。コア内面の上部境
界面の屈折率不連続部１２は、レーザビームの入射導波
光Ｐinに対し端面１３からの相対位置及び形状に基づく
複素反射率によって種々の振幅及び位相を持つ反射導波
光Ｐref（即ち、振幅と位相が変調された信号光）を生
ずる微小な凹部である。例えば、かかる凹部が図１１
(a)に示すように等間隔ｌの複数のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
の位置に存在するか否かを対応させて１，１，０，１，
０の記録すべき情報として記録された場合、例えば図１
１(b)に示すレーザビームパルスＰinをコア１０に導波
すると、反射導波光Ｐrefはかかる記録情報に応じて、
図１１(c)に示すように、異なる振幅と位相情報を持っ
た時間間隔ｔの複数の光パルスの信号光となる。このよ
うな光導波路記憶媒体のための再生光学系は、図９及び
１０に示すように、レーザビームを該光導波路１０の端
面１３に入射するための半導体レーザ２０、コリメーシ
ョンレンズ、ビームスプリッター２１、対物レンズ２２
からなる入射系と、屈折率不連続部１２によって振幅と
位相が変調されて反射したレーザビームの一部が信号光
として当該端面から出射する光を受光するための集光レ
ンズ２３、光検知器２４からなる受光系とを備えてい
る。読み取り情報の再生は、例えば光ヘテロダイン干渉
信号再生方法によって行われる。

【０００４】ここで、図１０に示す円盤状の光導波路記
録媒体６０（光導波路ディスク）においては、これをス
ピンドルモータで回転させて情報読み出しが行われる
が、高密度にするためにはＣＬＶ等の制御が必要であ
る。また、かかる光導波路ディスクにもそりや偏芯があ
り、回転させることにより広い帯域の外乱が生じる。こ
の外乱にあってもレーザビームウエストをディスク主面
に追従させるために、読み取りレーザビームの各種サー
ボ制御が必要となる。サーボ帯域を限るためには光導波
路ディスクのそり量、偏芯量を制限する必要がある。

【０００５】例えば、ＣＤ又はＯＭＤＤにおける制限で
は、光ディスクの機械的特性として所定値の規格が作ら
れており、ＣＤでは線速１．２ｍ／秒〜１．４ｍ／秒で
あり、この時トラッキングサーボやフォーカスサーボの
サーボ帯域は略１ｋＨｚ程度である。さらに例えば、よ
りデータレートの高いＯＭＤＤではより回転数が高い故
により厳格な偏芯や面ぶれの規格が定められており、２
〜３ｋＨｚのサーボ帯域を必要とする。

【０００６】従って、光導波路ディスク６０において
も、所定のサーボ帯域でレーザビームをその主面に追従
させるために、対物レンズをサスペンションで保持し、
対物レンズを動かして各種サーボ制御を行う。このよう
に、光導波路記憶媒体により三次元積層構造が構成でき
かつ大量の情報を高速で一括に高い信号対雑音比で読み
出すことが可能であるにかかわらず、光導波路ディスク
におけるその再生系の条件は大変厳しいものとなるの
で、十分な記録情報の再生ができない。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、この点に鑑みなされたもので
各種サーボ制御に適した光導波路記憶媒体を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【発明の構成】本発明の光導波路記録媒体は、光導波路
の複数が並設された板状体を複数積層してなり、前記光
導波路はその端面にレーザビームを導入する光結合部を
有しかつ長手方向に配列された複数の屈折率不連続部を
有し、前記屈折率不連続部の形状及び相対位置が記録す
べき情報の変数となる光導波路記録媒体であって、隣接
する前記板状体間に配置されかつ前記板状体の反射率と
は異なる反射率を有する接合層を有することを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の作用】本発明によれば、照射光の反射光量の差
をピックアップの走査に応じて検出できる光導波路記録
媒体が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本実施例の拡大部分斜視図を示
す。まず、図１（ａ）に示す実施例は、リッジ光導波路
１０を有する複数の光記録媒体の板状体１０ａと接合層
７１とからなる積層体７２である。板状体１０ａは、膜
厚の大きい部分のリッジ光導波路のコア１０と膜厚の小
さい薄膜部１０ｂとから形成されている。コア１０上に
屈折率不連続部１２が形成され、コアの端面１３が光結
合部となっている。屈折率不連続部１２は入射導波光に
対し光結合部よりの相対位置及び形状に基づく複素反射
率によって複数の異なる振幅及び位相を持つ反射導波光
を生ずる微小な凹部である。屈折率不連続部の形状と位
置は、記憶されるべき情報に応じて所定の複素反射率を
得るよう記録される。屈折率不連続部１２は、その形状
が例えば半円又は反楕円埋め込み型で大きさは光波長の
数分の１〜数倍としてもよい。その埋め込み部は、接合
層の材料が充填される。光導波路のコア１０の構成材料
には、光に透明なポリカーボネイト、ポリメタクリレー
トが用いられる。

【００１１】板状体の間の間隙に配置される接合層７１
は、隣接する板状体１０ａ間に配置されかつ板状体１０
ａの反射率とは異なる反射率を有する。これは、後述す
るトラッキングサーボ制御において、レーザビームスポ
ットのｘ方向走査時、ｙ方向のトラッキングエラーを検
出するためにかかる異なる反射率を利用するためであ
る。よって、図１（ｂ）に示すように接合層７１及び板
状体１０ａの反射率とは異なる反射率の反射層７３を設
けても同様である。さらに接合層７１は、コア１０より
も屈折率の低い高分子材料である。これは、コア１０内
にレーザビームを閉じ込めるためである。ここで、図１
に示す直交座標ｘｙｚにおいて、光導波路３０の伸長す
るｚ方向を導波方向、これに直角なｙ方向をトラッキン
グ方向、ｘ方向を走査方向（水平方向）とする。このよ
うにして、光導波路を平行に複数並置した板状体１０ａ
とし、ｚ方向にレーザビームを導波させてその反射光を
検出する再生光学系で情報の再生がなされる。

【００１２】図２及び３に実施例のリッジ型導波路の製
造方法を示す。図２（ａ）に示すように、まず接合層と
なるフィルム９０に、熱転写又はインジェクションモー
ルド法により、所定周期で離間した溝１００中に突起部
１０１が存在する凹凸のパターンを記録する。溝１００
の中に突起部１０１あるパターンが転写された後、図２
（ｂ）に示すように、屈折率の異なる物質１１０がコー
ティングされる。この場合は、コーティングされた屈折
率が高い物質１１０が板状体１０ａを形成し、溝１００
が導波路１０を画定し突起部１０１が屈折率不連続部１
２を画定する。屈折率の低いフィルム９０が接合層７１
を形成する。図２（ｃ）に示すように、得られた接合層
７１及び板状体１０の積層体の複数を更に積層して記録
媒体７２が形成される。

【００１３】図３に示す方法は、図２の場合とは逆に、
まず板状体となるフィルム１９０に、熱転写又はインジ
ェクションモールド法により、所定周期で離間し伸長し
た突起部２００中に凹部２０１が存在する凹凸のパター
ンを記録する（図３（ａ））。伸長突起部２００の中に
凹部２０１あるパターンが転写された後、図３（ｂ）に
示すように、屈折率の異なる物質２１０がコーティング
される。屈折率が高いフィルム１９０が導波路を形成
し、伸長突起部２００が導波路１０を画定し凹部２０１
が屈折率不連続部１２を画定する。屈折率の低いコーテ
ィング剤からなる層が接合層７１を形成する。図３
（ｃ）に示すように、得られた接合層７１及び板状体１
０の積層体の複数を更に積層して記録媒体７２が形成さ
れる。

【００１４】図２及び３に示すように板状体及び接合層
を積層することにより、カード型に並置し積層したブロ
ック形状の３次元の光導波路記録媒体７２が構成され
る。この光導波路記録媒体の端面より情報を読み出すこ
とができるので、光導波路記録媒体の光導波路の端面に
移動光学系を作ることにより、情報を読み取ることがで
きる。屈折率不連続部を１０μｍ間隔で配置し、光導波
路を０．８μｍピッチで作り、板状体の厚みを５０μｍ
とし、１０ｃｍ×１０ｃｍの板状体を２００枚積層して
１ｃｍの厚みとした時の総容量は２５０Ｇｂｉｔとな
り、ＣＤの２２倍の容量となる。

【００１５】このように、本実施例によれば、大容量の
光導波路記録媒体となるとともに、光導波路記録媒体
は、これを固定してデータが読み取ることができる。ま
た１つの導波路に１万ビットのデータがあり、これを一
瞬に読み出すため、高速データ転送ができる。光導波路
記録媒体としては、１万ビット／１導波路が記録され得
るが、アドレスやエラー訂正により、有効データビット
が７割になるとしても、７０００ビット／１導波路であ
る。この導波路記録媒体を端面から走査して読むとす
る。例えばＣＤのデータレート１．５Ｍｂｐｓを得るた
めには１秒間に１．５Ｍｂｐｓ／７０００≒２１５本の
導波路を読み取れば良い。導波路のトラックピッチを
１．６μｍとして、ピックアップの移動速度は３４４μ
ｍ／秒＝０．３４４ｍｍ／秒と、非常に遅い速度で良い
ことになる。さらに高速のデータレートを持つ、ハイビ
ジョンのデジタル信号が１００Ｍｂｐｓだとしても０．
３４４ｍｍ／秒×１００／１．５≒２３ｍｍ／秒の速度
である。

【００１６】上記実施例ではリッジ型導波路として説明
しているが、ストリップ型、埋込型等のチャネル型導波
路であれば、同じ効果が得られる。次に、図４及び５に
おいて本実施例のブロック形状の３次元の光導波路記録
媒体７２の再生装置を説明する。本実施例では、光導波
路記録媒体は固定されており、ピックアップ８０がこの
導波路記録媒体７２を端面から走査して読み、従来のＣ
Ｄのピックアップようには動かない。したがって、外乱
が発生するのは、読取りピックアップの移動速度による
ものであり、ＣＤの線速１．２〜１．４ｍ／秒に比べる
とＣＤのデータレート（１．５Ｍｂｐｓ）で、略１／３
５００、ハイビジョンデジタルを考えても略１／５０で
あり、数１０Ｈｚのサーボ帯域があれば十分であること
がわかる。振動等の外乱を考えると、もう少し帯域は広
いほうが良いが、外部振動はサスペンションで対応する
ことができる。

【００１７】まず、図４に示すピックアップ８０は、対
物レンズ７９が固定されたピックアップ８０の本体をピ
エゾ素子８１，８２を介してキャリッジ８３に載せ、導
波路記録媒体７２に対してｘｙ方向に本体８０を駆動す
る機構系を有している。これにより従来のものより、サ
ーボ帯域が狭くて良い。図５（ａ）に示すピックアップ
８０は，ｘ方向に移動して走査し１積層面を読み取り、
次に、ｙ方向へ２積層面へ移動して次の面の情報を読み
取る。ピックアップ８０を図のように固定ガイドローラ
８５に沿ってｘ方向に移動させてｙ方向へ首振り運動を
させてもよい。また、ピックアップ８０の首振り運動の
代わりに、ガイドローラ８５全体をｙ方向へ移動しても
よい。

【００１８】さらに，図５（ｂ）に示すように、ｘ方向
へ移動する第１キャリッジ９１上にモータとｙ方向ガイ
ドねじ９２とを設け、ｙ方向ガイドねじ９２上をｙ方向
へ移動する第２キャリッジ９３上にピックアップ８０を
載置してもよい。また、図５（ｃ）に示すように、ｘ方
向へ移動するキャリッジ９４上に、ｙ方向に配列された
複数のレーザビームを発するピックアップを載置しても
よい。

【００１９】図６は、導波路記録媒体から信号を再生す
るシステムの構成例を示したものである。図７は、１導
波路分のデータ構成を示したものである。データがバー
スト状に生成されるため、データの頭にはＰＬＬを引き
込むためのプリアンブルが付加されている。データは、
デジタル変調されているが、（例えばスクランブルドＮ
ＲＺＩ等）、このデータ中にない特殊パターンによりア
ドレスの前後に同期信号１，２が作られている。

【００２０】図６に示すように、ピックアップ８０には
ｘ方向の送りサーボ２６０と、ｙ方向のトラッキング２
７０及びｙ方向の送りサーボ２８０、フォーカスサーボ
２９０がかけられる。ピックアップ８０から読み出され
た信号は２値化回路３００で２値化され、ＰＬＬ３０１
でクロックが作られる。同期信号が同期信号処理回路３
０２により検出されて、データ読取りのタイミング同期
がとられる。同期信号のタイミング信号と、クロックと
データとが復調回路３０３に送られ、デジタル変調がか
けられている信号が復調される。復調された信号の一部
は、そのアドレス部のタイミングで、アドレス読取り回
路３０４により抜き取られて、ＣＰＵ３０５によりアド
レスが認識される。一方、データは、データの前の同期
信号によりタイミングがとられ、データ同期処理回路３
０６によりストローブされてＦＩＦＯ３０７に入力され
る。データの読取りは非常に高速であるため、一度ＦＩ
ＦＯ３０７にデータを取り込み、データ処理が行われ
る。読取り速度が、データ処理速度より十分大であるた
めに、ピックアップ８０をｘ方向にゆっくり動かして、
（速度については先に述べた。）データを読取り、ＦＩ
ＦＯ３０７がいっぱいになったならば、ピックアップ８
０を停止して、ＦＩＦＯのデータが少なくなった時点
で、再び読取りを行なうようにすれば良い。ＦＩＦＯの
データは、マスタークロックにより読出され、エラー訂
正回路３０８でエラー訂正処理をされた後、データとし
て出ていく。

【００２１】光導波路積層体の一面を読み取ったなら
ば、ｙ方向に一面ジャンプさせて、次の面を読み取るこ
とになる。従って、図８に示すような、レーザビームス
ポットがジグザグ運動するように制御され、データを読
み取ることになる。データについては図６に示すよう
に、各導波路についてアドレスが付加されており、面Ｎ
ｏ．導波路Ｎｏ．のアドレスが付加されている。アクセ
スは、ピックアップをｘ，ｙ方向に移動させてこのアド
レスにより、導波路単位でのデータのアクセスを行なう
ことにより行われる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
端面にレーザビームを導入する光結合部を有した複数の
光導波路が並設された板状体を複数積層してなり、光導
波路はその長手方向に配列された複数の屈折率不連続部
を有し、屈折率不連続部の形状及び相対位置が記録すべ
き情報の変数となる光導波路記録媒体において、隣接す
る板状体間に配置されかつ板状体の反射率とは異なる反
射率を有する接合層を有するので、照射光の反射光量の
差をピックアップの走査に応じて検出でき各種サーボ制
御に適した光導波路記憶媒体を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の光導波路記憶媒体の拡大
部分斜視図である。

【図２】図１に示す光導波路記憶媒体の製造工程を示す
拡大部分正面図である。

【図３】図１に示す光導波路記憶媒体の他の製造工程を
示す拡大部分正面図である。

【図４】本発明による実施例の光導波路記憶媒体から情
報を読み取るためのピックアップの例を示す概略図であ
る。

【図５】本発明による実施例の光導波路記憶媒体から情
報を読み取るための他のピックアップの例を示す概略図
である。

【図６】導波路記録媒体から信号を再生するシステムの
構成例を示す概略線図である。

【図７】１導波路分のデータ構成を示す概略線図であ
る。

【図８】光導波路記憶媒体上を走査するレーザスポット
の走査軌跡を示す概略線図である。

【図９】光導波路記憶媒体の拡大部分斜視図である。

【図１０】光導波路記憶媒体の斜視図である。

【図１１】図９に示す光導波路記憶媒体の原理説明図で
ある。

【符号の説明】

１０……光導波路のコア １２……屈折率不連続部 １３……光導波路の結合部 １０ａ……板状体 ７１……接合層 ７３……反射層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹野 直弘 山形県山形市松見町15番27号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面にレーザビームを導入する光結合部
   を有した複数の光導波路が並設された板状体を複数積層
   してなり、前記光導波路はその長手方向に配列された複
   数の屈折率不連続部を有し、前記屈折率不連続部の形状
   及び相対位置が記録すべき情報の変数となる光導波路記
   録媒体であって、隣接する前記板状体間に配置されかつ
   前記板状体の反射率とは異なる反射率を有する接合層を
   有することを特徴とする光導波路記録媒体。
2. 【請求項２】 前記光導波路はチャネル型光導波路であ
   ることを特徴とする請求項１記載の光導波路記録媒体。
3. 【請求項３】 前記光導波路はリッジ型光導波路である
   ことを特徴とする請求項２記載の光導波路記録媒体。
4. 【請求項４】 前記屈折率不連続部は前記光導波路の境
   界面の凹部であることを特徴とする請求項２ないし３の
   いずれか１記載の光導波路記録媒体。