JPS59172167A - 光学的可逆記録再生装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、複数のレーザ光源を用い、これらを微小スポ
ットに絞って光学的な案内トラックを有　゛する光記録
媒体上に照射して、主にレーザ光の熱エネルギーを用い
て高密度に信号を記録再生し、かつ一旦記録した信号を
消去できるように構成した光学的可逆記録再生装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 レーザ光を直径１μｍ以下の微小スポットに絞り、光感
応性記録層を有する光ディスクに照射して信号を高密度
に記録再生できるように構成した光学的可逆記録再生装
置は、■１ピット当りのメモリコストを安くできる。■
高速でアクセスできる。■非接触で安定な記録再生を行
なえる等の点３、、、・ で多くの特長を有する。上記の光学的記録再生装置とし
て、従来、ヒートモード記録による追記形の記録再生装
置と、光磁気による消去可能形の記録再生装置が提案さ
れ研究されている。また上記のヒートモードによる記録
においても消去可能な記録材料およびそれに対応した光
学ヘッドが提案されている。以下にヒートモード記録に
ついて簡単に説明する。ヒートモードによる信号の記録
方法として、微小径に絞ったレーザスポラトラ記録薄膜
に照射し、照射部位を局部的に昇温することにより、配
録薄膜を局部的に蒸発、熔融し小孔を形成する方式、記
録薄膜に微小パズルを形成する方式、記録薄膜を局部的
に昇温し光学的濃度を変化させる方式のもの等が提案さ
れている。上記の光学的濃度を変化させる記録薄膜の１
つの例として、非晶質の記録薄膜を用いて、光学的濃度
をｉ」逆的に変化させうろことも報告されている。

この可逆的に光学的濃度を変化させうるということは信
号の記録再生および消去が可能であることを意味する。

一般に上記記録薄膜の可逆的濃度変化は記録材料の加熱
サイクルによる状態転移を用いて行なわれ、薄膜の非晶
質状態と結晶状態の間の転移、あるいは１つの非晶質状
態と他の安定な非晶質状態との間の転移を繰り返し利用
することにより行なわれる。以下に上記の状態間の転移
を原理的に簡単に説明する。説明の簡略化のために非晶
質状態と結晶状態の間の転移として光学的濃度変化を得
るものとして説明する。

第１図に上記の非晶質状態と結晶状態の間の転移条件の
モデルを簡略化して示す。

第１図で非晶質状態を（Ａ）として示す。非晶質状態に
おける記録薄膜の光の反射率は小さく電光の透過率は大
きい。結晶状態を（Ｃ）として示す。結晶状態における
記録薄膜は反射率が大きく、透過率は小さい。この可逆
的光学濃度を変化しうる記録薄膜で第１図における非晶
質状態（ム）にある記録薄膜の温度を局部的に融点近く
まで昇温し除冷すると結晶状態（Ｃ）となる。一方結晶
状態にある記録薄膜の温度を局部的に融点近くまで上げ
急冷すると６７゜、−２、 非晶質状態（Ａ）になる。以上が可逆的光学濃度変化の
原理的な内容である。

記録薄膜上における昇温急冷条件および昇温徐冷条件を
実現する方法として、記録薄膜と微小光スポット光との
相対スピード（光ディスクの回転数）を変える方法があ
る。すなわち、回転数の早い状態でレーザ光を照射する
と、記録薄膜の局部には短かい時間のみ昇温し急冷する
条件を満足し。

回転数の遅い状態でレーザ光を照射すると記録薄膜の局
部は長い時間かけて昇温し徐冷する条件を満足する。し
かし、この方法では信号の記録時と消去時で光ディスク
の回転数を変更する必要があり、記録、消去にディスク
モータを所定の回転数にするために時間がかかり実用性
に乏しいものとなる。ディスクの回転数をかえることな
く信号を記録、再生、消去する方法として後述の２ケの
光ビームを用いる方法があげられる。一つの具体的方法
として、情報記録トラック上に円形の第１の微小光スポ
ットを作り、この光スポットで信号の記録再生を行ない
、上記情報記録トラック上で上６ページ 記第１の光スポットに近接して情報トラックに沿って細
長い第２の微小光スポットを作り、この光スポットで前
記昇温徐冷条件を作ることによって。

記録された信号を消去することができることを提案した
。

発明の目的 本発明は、記録媒体の情報トラック上に近接して配置さ
れる２ケ以上の光スポットによって信号を記録、再生、
消去する場合に上記記録媒体の特定部分のみを確実に消
去することができる光学的可逆記録再生装置を提供する
ことを目的とする。

発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するために、光学特性を可
逆的に変化させる記録媒体と、１つの絞りレンズで上記
記録媒体の同一の情報トラック上に第１の円形の微小光
スポットと上記情報トラックに沿って第１のスポットに
近接して配置されかつ上記情報トラックに沿った第２の
光スポットを形成する手段と、上記第１の光スポットで
記録媒体上に信号の記録再生を行ない、この記録媒体の
７７　　、 再生信号によって消去すべき記録媒体上の領域区間を検
出し同定する手段と、この検出信号によって消去すべき
区間に上記第２の光スポットまたは第１の光スポットと
第２の光スポットを協同して照射する手段を有し、上記
検出信号に応じて同定された領域にのみの信号を消去す
るように構成したことを特長とするものである。

実施例の説明 第２図は本発明の光学的記録再生装置の一実施例で、記
録再生用レーザ光源１１と消去用レーザ光源２７の２ケ
の光源を有し、各光源によって光ディスク１８の溝２上
に第４図中）に示すように円形の光ビームＬ１と、溝２
に沿って長円形の光ビームＬ２を形成する光学的記録再
生装置の例を示す。第２図で、１６は入射光を光デイス
ク１８上で微小な光スポットに絞るための絞りレンズを
示す。半導体レーザ１１の出力光は記録再生用の光源で
波長λ１を有し、集光レンズ１２で集光され、光ビーム
合成器１３．偏光ビームスプリッタ１４゜λ／４板１板
金６り絞りレンズ１６で絞られて光デイスク１Ｂ上で円
形の微小光スポットを形成する。

半導体レーザ２９の出力光は記録された信号を消去する
ための光源で波長λ２を有し電果光レンズ３ｏで集光さ
れ電光ビーム合成器１３でディスク１８の方へ反射され
、偏光ビームスプリッタ１４゜λ／４鈑１ｓ　、絞りレ
ンズ１６を通って光デイスク１８上の溝２に沿って長円
形の光スポラ）　Ｌ２を形成する。光スポットＬ１とＬ
２は同一の溝２上に形成されるように光源１１と光源２
９の配置が決められる。ディスク１８からの反射光は偏
光ビームスプリッタ１４で入射光路と分離され、フィル
タ１９で波長λ１の光（ｂｌ）のみ透過する。この反射
光ｂ１は、従来公知の再生信号の検出、フォーカスやト
ラッキングの誤差信号の検出に用いられる。フィルタ１
９を透過した反射光ｂ１は単レンズ２０で集束光に変換
され、ミラー２１で分割される。２分割ＰＩＮダイオー
ド２２は１分割された一方の光を検出し、差動増幅器２
４で端子ＴＨに従来公知のトラッキング誤差信号を検出
する。増幅器２６は、ＰＩＮダイオード２２の各ダ９ペ
ー・・ イオードの出力信号の和を取り端子ＰＢに再生信号を発
生する。一方２分割ビンダイオード２３は分割された他
方の光を検出し、差動増幅器２６の出力端子ＦＯにフォ
ーカス誤差信号を発生する。

アクチュエイタ−１７は絞りレンズ１６を駆動して、フ
ォーカス制御、トラッキング制御を行なう。

フォーカス制御に対しては絞りレンズ１６をディスク１
８に対して垂直方向に駆動し、トラッキング制御に対し
ては絞りレンズ１６をディスク１８上の溝２に対して直
角方向に駆動する０２７は記録再生用半導体レーザ１１
の駆動回路を示し、信号の記録時には、端子ＲＥに印加
される記録信号に応じて半導体レーザ１１の出力光を強
度変調する。−力信号の再生時には、半導体レーザ１１
の出力光を記録材料の光学的特性が変化しない弱い一定
の連続光に保持する。２８は消去用レーザ２９の駆動回
路を示し一端子ＩＲから入力される消去指令信号に応じ
て、必要な時間のみ消去光を発生し−ディスク１８上の
溝２上で光スポット、Ｌ２を所定の時間、所定の強さで
発光させる。

１０ページ 第４図（ｂ）には、第２図における光ディスク１８の溝
２上における。光スポットＬ１．　Ｌ２の関係を示す。

ディスク１８に記録されている信号を消去する場合に光
スポットＬ２のみを用いる場合について説明したが、光
スポットＬ１．Ｌ２をともに適度な光パワーとすること
によって第４図（Ｃ）に示す記録薄膜上における温度分
布をよりブロードなものとし、昇温徐冷条件をより確実
にすることができる。

本例では、上記のように２ケ以上の光スポットで信号を
記録再生消去を行なう場合、例えば第４図（ｂ）で光ス
ポットＬ１で光デイスク１Ｂ上の所定のトラックあるい
はセクタを検出同定し−このセクタに記録されている信
号を光スポットＬ２で消去する。

第３図に本発明で用いる信号を記録再生消去できる光記
録ディスクの細部構成例を示す。溝付き基材１は、透明
な樹脂またはガラスで構成され、光学的に検出可能な案
内溝２を有する。この溝はディスク上の信号記録領域に
おいて、ディスクの回転中心に対してス岬イラル状ある
いは同心円状に設けられ、溝深さは約λ／８ｎ（λは照
射レーザ光の波長−ｎは屈折率）に選ばれる。記録薄膜
３は基材１の上に蒸着等の手段で形成される。この記録
薄膜３の上に樹脂の保護層４が形成され記録薄膜を保護
する。記録再生用のレーザビーム６は基材１を通して溝
２に照射される。この光ビームは溝２による反射光の回
折パタンを検出して公知のトラッキング手段により、溝
に沿って光を走査して信号を記録し再生する。記録ドツ
ト６は、信号の記録によって、光学的濃度が変化した部
分を示す。

第４図は記録薄膜上で昇温急冷条件および昇温徐冷条件
を作るための光の照射方法の一例を示す。

第４図（ａ）で絞りレンズ１６は入射するレーザビーム
ａｌ＋’２を微小な光に絞って光ディスクの記録薄膜３
に照射する。入射ビームａ１は例えば絞りレンズ１６の
光軸に平行に入射し、記録薄膜３上に第４図０））に示
す円形の微小光スポラ）　Ｌｌを発生する。一方、入射
ビームａ２は絞りレンズ１６の光軸とθの角度をもって
入射し、記録薄膜３上に溝にそって長円形の微小光スポ
ットＬ２を発生する。前記ディスク上の溝２に対する光
スポットＬ１．Ｌ２の位置関係は一例として第４図山）
に示す如く、溝２上で記録薄膜の進行方向から順にＬｌ
。

Ｌ２　　と韮び一同一の溝上に距離ｌだけ近接して配置
される。光スポツト間の距離ｌは特に規定されるもので
なく、お互いに重なり合っても良く、あル’Ａ　ｆｄ　
Ｌ　１とＬ２が連続的に連らなっても良く。

それぞれの配置に応じた特長をもたすことができる。

第４図（Ｃ）には上記の光スポットＬ１　、　Ｌ２　ｋ
短時間記録薄膜上に照射した時に−それぞれの光スポッ
トによって、溝２に沿った方向で記録薄膜上に形成され
る温度分布の様子を示す。Ｓｌは円形光スポラＩ−Ｌｌ
で形成される温度分布を示し電光照射部位が局所的に昇
温しシャープな温度分布となる。したがって走行してい
る光記録媒体上に光スヂットＬ１を短時間の繰り返し光
パルスとして照射すると記録薄膜は局所的に昇温後光パ
ルスが消１３＝−。

えるとすみやかにその熱が周囲に伝播し冷却するので昇
温急冷条件を満たすことになる。したがって光Ｌ１を照
射する前の記録薄膜の状態が前記結晶状態にあったとす
れば＋　　Ｌｌによる光照射部位のみ、前記非晶質状態
となり光学的濃度が変化する。これによって記録薄膜上
に第３図の記録ドツト６のように濃淡の繰り返しとして
信号を記録することができる。また第４図（Ｃ）の８２
は溝に沿って長円形の光スポットＬ２の短時間照射によ
る温度分布の例を示す。図のように溝に沿ってブロード
な温度分布を示す。したがって走行している記録媒体上
に光スポットＬ２　’ｊｚ時間的に連続した光として照
射すると記録薄膜は光パルスＬ１　’（ｉ７照射したと
きに比して、昇温後著しくゆっくり冷却され、昇温徐冷
条件を満足することになる。したがって、連続光Ｌ２　
ｋ照射する前の記録薄膜の状態が結晶質状態であれば、
光Ｌ２を照射することによって非晶質の状態にもどる。

すなわち、第３図の記録ドツト６は消えることになる。

第４図に示すように、昇温急冷条件を作る光ス１４４−
ジ ポットＬ１は、微小な光ビームで、かつ、光出力を断続
的な光パルスとして加える必要がある。したがって光ス
ポットＬ１は、広帯域の繰り返しの早い信号の記録に用
いるのが最適である。何故なら光スポラ）　Ｌ２は、溝
に沿って長り、シたがって高い周波数による光学的濃度
変化を記録薄膜に与えることはできない。故に光スポッ
トＬ２の光出力は繰り返しの遅い信号または直流信号で
変調され一記録媒体上の溝に沿った所望区間の記録信号
の消去に用いられる。

一方記録信号の再生は、光スポラ）　Ｌｊを記録薄膜を
余り温度上昇させない程度の弱い連続光にして溝に沿っ
て第３図に示す記録ドツト６を反射率または透過率の変
化として読み取ることにより行なわれる。

また第４図で光スポットＬ２ヲ溝２に沿って長円形の例
で説明したが、光スポットＬ１より径の大きい円形光ス
ポットでも同じ効果を得ることができる。しかしこの場
合、隣接トラックへの影響を考慮する必要がある。

１５　１、 ｌぐ□１ 第６図に本発明で使用される光記録ディスクのフォーマ
ット例を示す。第６図で−ａは中心孔。

ｂは情報記録領域を示す。１．ｉ＋１はディスクの情報
記録領域に設けられる溝を示し、ｉ番目。

１＋１番目の溝（トラック）を示す。ＡＩ、Ａ２・・・
・・・Ａｎは各港に固有のトラックアドレス信号、セク
タアドレス信号が凹凸信号として記録されている領域で
、１つのトラック（溝）を多数のセクタ領域に分割する
。１，２．３・・・・・・ｎは、セクタ領域を示し、第
３図の溝２の如く信号を記録再生する領域である。この
ようにあらかじめフォーマットされたディスクに信号を
記録再生、消去する場合の具体的構成例を第６図に示す
。

第６図で、端子ＰＲには、第２図の光学的記録再生装置
における光スポットＬ１による光デイスク上の信号が再
生され入力される。再生レジスタ１０１には第６図に示
すディスクのトラックアドレス、セクタアドレス１１．
人２．・・・・・・Ａｎ　　’ｒ読ミ取り一時的に蓄積
し出力する。１ｏＯはコントローラで、マイクロコンピ
ュータ等で構成され光学的記録再生装置の各部分の制御
を行なう。ここでは本例に必要な一部の動作のみ説明す
る。例えば記録再生装置が第５図のフォーマットにおい
て。

１番目のトラックの第２セクタにあらかじめ記録されて
いる信号を消去する場合について説明する。

まずコントローラ１０ｏは設定レジスタ１０４に１番目
トラックの第２セクタのアドレスＡ２１ｉセツトすると
同時に消去モードレジスタ１ｏ６をセットし、出力線０
上にハイレベルの信号を出力する。これにもとすいて、
第２図の光スポットＬ１は、ディスク上のｉ番目のトラ
ックを捕捉し、そのトラック上のアドレス信号人１ｉ　
、　Ａ２ｉ・・・・・・を読み取り、その内容を再生レ
ジスタ１ｏ１に蓄積し一致検出回路１０３に出力する。

セクタ検出回路１０２は再生レジスタ１ｏ１の内容の変
化を検出し電光スポットＬ１が新しいセクタを通過する
毎にパルスを出力線ｋに発生する。コントローラ１ｏｏ
はこの信号を検出して光スポットＬ１が通過したセクタ
数を管理する。光スポットＬ１が第５図のｉ番目のトラ
ックの１２ｉを通過すると再生１７、＋、−２、 レジスタ１０１には人２１がセットされこのとき一致検
出回路１０３の出力ａｌに一致信号を発生し。

この信号は消去区間フリップフロップ１０５をセットし
、出力線ｎ　ｆ　ｙ−イレベルにする。アンドゲート１
ｏ７は出力線ｎ、ｏともにノ・イレベルとなり、端子Ｋ
Ｈに消去半導体レーザ２９を発光させる出力信号を発生
し、これにもとすいて第４図（ｂ）の光スポラ）　Ｌ２
が発光する。：ｌ　７　トＣ１−７１００は出力線ｌの
一致検出信号を受けると出力線に上の光スポットが通過
するセクタ数をモニタし、所定のセクタ数が通過すると
出力線ｍに出力を発生し、消去区間フリップフロップ１
０６をリセットして一消去光の照射をやめる。このよう
にして第４図（ｂ）に示すように、同一案内溝（トラッ
ク）上に、円形の微小光スポットＬ１とトラックに沿っ
て長円形をした光スボ７）Ｌ２ｉ有し、円形スポットＬ
１でディスク上での消去区間を検出し同定し、長円形の
光Ｌ２で当該区間の信号を消去することができる。また
第４図（ｂ）で、ディスクの進行方向と、光スポットＬ
１．Ｌ２の配置は特にこの図１８４−ジ の形に限定するものでなく、ＬｌとＬ２がオーバラップ
していても良く、ＬｌとＬ２の順番が逆になっていても
良く、これらの問題は、第６図で電数検出タイミングと
、消去光を発光させるタイミングの問題およびディスク
上に記録するデータフォーマットの問題として解決でき
る。また第６図の端子ＥＨの信号で、光スポットＬ１の
強度を再生光強度より強くし−かつ光スポットＬ２’に
発光させることによりブロードな昇温徐冷条件を作るこ
とができる。この場合−第２の光スポットは必ずしも長
円形である必要はなく、円形光スポットでも昇温徐冷条
件を作ることができる。

発明の効果 このように本発明によれば、ヒートモードによる可逆的
な光記録材料を用い、光記録ディスクの同一案内溝上に
円形の微小光ビームを信号記録再生用として形成し、さ
らにこの光ビームに近接して案内溝方向に長い消去用光
ビームを配置して。

記録再生用光ビームでディスク上における消去信号およ
び消去区間を検出同定し、これに応じて消１９４−ミ。

表光を制御することにより、任意の場所の情報を任意の
区間消去できる高密度な光学的可逆記録再生装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１可逆的に光学的に信号を記録消去できる記録
薄膜の原理的動作を簡単に説明するための図、第２図は
本発明の実施例である光学的記録再生装置の構成ブロッ
ク図、第３−ｔ；発明で用いる溝付き光記録ディスクの
一構成例を示す要部切欠斜視図、第４図床発明で用いる
１つの絞りレンズで円形の記録再生光Ｌ１と溝方向に長
円形をした光Ｌｔ＝作る方法およびこの光Ｌ１．Ｌ２が
記録薄膜に与える熱的効果を説明するための図、第６図
は本発明で用いるあらかじめフォーマツチングさ１ れた光記録ディスクの一例を示す図、第６６発明装置に
おける消去光の発光を制御する回路例を示すブロック図
である。 １１．２９・・・・・・半導体レーザ光源−１２，３０
・・・・・・集光レンズ、１３・・・・・・ビーム合成
器、１４・・・・・・偏光ビーム、１６・・・・・・λ
／４板、１６・・・・・・絞りレンズ、１７・・・・・
・アクチュエイタ−１８・・・・・・ディスク＋１９・
・・・・・フィルタ、２０・・・・・・単レンズ−２１
・・・・・・ミラー−２７，２３・・・・・・２分割Ｐ
ＩＮダイオード、２４．２６・・・・・・差動増幅器、
２５・・・・・・増幅器。 ２７．２８・・・・・・レーザ駆動回路、１００・・・
・・・コントローラ、１ｏ１・・・・・・再生レジスタ
、１０２・・・・・・セクタ検出回路、１０３・−・・
・・一致検出回路、１０４・・・・・・設定レジスター
１０５・・・・・・消去区間フリップフロップ、１ｏ６
・・・・・・消去モードレジスタ、１ｏ７・・・・・・
アンド回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 ？ 第４図 特開昭５９−１７２１６７（７） 第５図 １ρ／　　　／１２ は掘ユ＝５１ 、−□ °シ汁、１皓 ＝ｘｐＲ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学特性を可逆的に変化する記録媒体と、１つの
   絞りレンズで上記記録媒体の同一の情報ド　ラック上に
   第１の円形の微小光スポットと上記情報トラックに沿っ
   て第１のスポットに近接して配置されかつ上記情報トラ
   ックに沿って第２の光スポットを形成する手段と、上記
   第１の光スポットで記録媒体上に信号の記録再生を行な
   い−この記録媒体の再生信号によって消去すべき記録媒
   体上の領域区間を検出し同定する手段と、この検出信号
   によって消去すべき区間に上記第２の光スポットまたｑ
   第１の光スポットと第２の光スポットを協同して照射す
   る手段を有する光学的可逆記録再生装置。
2. （２）検出し同定された消去すべき区間に再生光強度よ
   り強い強度の第１の光スポットと第２の光スポットを同
   時に照射することを特徴とする特２ページ 許請求の範囲第１項記載の光学的可逆記録再生装置。
3. （３）第２の光スポットを情報トラックに沿って長円形
   の光ビームとすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光学的可逆記録再生装置。