JPS6049977B2 - 光デイスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、感光性記録材料膜を設けた光ディスクに絞ら
れた光ビームを情報に合わせて変調、照射し、記録材料
の微小部分の光学的性質を変化させることで高密度に実
時間記録再生が可能で、かつ、実時間で消去が可能な光
ディスク装置も提供フすることを目的とする。

記録材料としてはレーザー照射により加熱し、急冷と徐
冷により変化後の特性が異なる物質を用いる。

例えば未記録部では結晶性物質で、記録は加熱急冷によ
り行なわれ、非晶質となり一般に反５射率が減小し、ま
た、消去は加熱徐冷により行なわれ再び結晶性物質とな
り、反射率を増大させる。例えば、カルコゲン化物薄膜
あるいはテルルの低酸化物質が用いられる。本発明にお
ける実施例としても前記の特性の材料で説明する。光源
としては、高い絞り性能を満たすためにコヒーレンスの
高いレーザーが必要で、また、装置の小型化、直接変調
が可能なことにより半導体レーザーが適当である。

最初、未記録の光ディスクとして、蒸着薄膜の記録材料
を予じめ熱処理等で、反射率が高く透過率が低い状態（
例えば結晶性薄膜）にして用い、記録は高パワー光を絞
つて照射加熱して行なう。光ディスクが１８００ｒ′Ｐ
ｍで回転している場合、光ビームスポットの光強度分布
の半値幅が１μｍ弱として、ディスクの半径１０Ｃ７ｎ
位置の記録材料の一点が光の照射点を横切る時間は約５
０ｎｓｅｃである。よく絞られた一つだけの光パルスで
は、加熱された後、さらに温める効果がないので急冷状
態になり、例えば結晶性物質は非晶質となり、局所的に
一般に反射率が低く、透過率が高くなつて記録が行なわ
れる。その温度変化の様子を第１図ａに示す。記録情報
の再生は、レーザー光を記録材料には変化を与えない程
に弱い光パワーで照射し、記録による光学的物質の変化
が再生光の光ディスクよりの反射、あるいは透過光に与
える変化を読み取ることで行なう。記録情報の消去には
加熱後の徐冷状態を実時間で作り出す必要がある。その
ため、本発明では多数個のレーザーを一列に同時に発光
させておき、それぞれ絞り込んで光ディスクに照射して
行なう。すなわち、光ディスク上の記．録済みの一点が
次々とレーザービームのスポット点を横切り、一つのレ
ーザービームスポットの加熱が未だ冷却してしまわない
うちに次のレーザービームスポットが照射され、その過
程が継続することて徐冷効果を与えて消去を可能とする
。すなわち、第１図ｂのような温度変化が起こり、非晶
質部分は結晶性となり、また、結晶性の部分は結果とし
ては変化を受けない。第１図ｂの例のように、順次照射
するレーザービームスポットの光パワーを順次弱くして
ゆくと、より効果的くな徐冷状態を作れるであろう。本
発明は以上のような消去方法であるため、各々の半導体
レーザーからの光の光学系による光ディスク上への絞り
照射点点が、光ディスクの回転の接線方向と平行に一列
に配置されなければならない。

その場合、多数個の半導体レーザーからの光に対して、
異なる光学系で光ディスク上に絞り込めば、たとえ、半
導体レーザー光源を一列に配置しても光ディスク上の絞
り像が一列に並ばないことが有り得る。したがつて全て
の半導体レーザーからの光ビームを同一の光学系で絞り
込むとが得策である。また、その際、多数個の半導体レ
ーザーを一列に一体として構成しておくと便利でクあり
、さらに一つのチップとして構成できれば、より望まし
い。さらに、用途に応じて多数個の半導体レーザーの各
々は独立に駆動できることも必要である。

困難であるのは、消去の際に既に記録されたピ７ツト列
を追跡制御しながら光ビームを照射することであり、ま
た、消去された部分に、となりの記録ビット列と交わら
ないように新たに情報を書き込むことである。そのため
に予備トラックを設けて、その予備トラックに沿つて記
録、再生、消去ｌそして再記録を行なう方法が考えられ
ている。しかし、予備トラックにより光ビームスポット
の照射位置は安定に決めることはできても、再生時と記
録時では光パワーが大きく異なり、照射光ビームの光デ
ィスクからの反射、あるいは透過光を用いて焦点制御や
トラッキング制御を行なうのが一般であるため、制御系
の利得が大きく変わり、制御の不安定な要因となる。ま
た、特に消去時では多数の光スポットからの反射、ある
いは透過光が交り合い制御は不可能である。再生、記録
、消去の全ての楊合において一つだけのレーザーからの
光ビームで、かつ、一定光パワーで制御を行なえば、制
御系の不安定さは解消される。その光ビームとして再生
用の光ビームを用いるのがよく、記録時や消去時には、
再生用光ビームに加えて目的に合つた光ビームを同時に
並べて照射する。その時、制御用光ビームである再生光
ビームの光ディスクからの反射、あるいは透過光ビーム
に、他の光ビームの光ディスクからの反射、あるいは透
過光が交り合わないようにしなければならない。すなわ
ち、再生光の反射、あるいは透過光ビームを、他の目的
の光の反射、あるいは透過光と分離して、制御、あるい
は再生用の光検出器上には再生光ビームしか到達しない
ように配置しなければならない。前記分離の手段の一つ
に、制御に用いられる反射光、あるいは透過光が通過す
る光学系の倍率を大きくし、再生光のみを光検出器に入
射させる方法が考えられる。しかし、この方法の欠点は
光学系が大きくなることである。本発明では、再生用光
ビームの波長を他の光の波長と変えておく。光ディスク
からの反射光、あるいは透過光を分光的手段を用いて、
波長によつて光ビームの方向を変えて、再生光ビームと
他の光ビームを分離することができる。前記分光的手段
として、プリズムや回折格子が考えられる。第２図に、
制御および再生には光ディスクからの反射光を用い、か
つ分光手段として反射型回折格子を設けて例を図示する
。１１は多数個の半導体レーザーを一体として構成した
光源であり、発光ビームは２１，２２の対物レンズから
成る光学系で光ディスク３１上に絞られる。

第２図は巨視的な図であるから、個々のレーザーからの
光は分離しては書いていない。２３はビームスプリッタ
であり、光ディスク３１からの反射光を入射光と分離す
る。

前記反射光はレンズ２４を通り、回折格子２５により波
長によつて方向を変えられる。焦点制御に非点収差方式
を用いれば、２４はシリンドリカルレンズである。Ａは
波長λ１の再生光ビームの反射光で、この再生光ビーム
の反射光のみ光検出器２６上に照射されている。また、
Ｂは再生光以外の光ビームの反射光の一つで、光検出器
２６には入射しない。トラッキング制御においては、い
くら正確であつても、記録ビット列からの照射点のズレ
を検出してこそ制御可能であるから、微かであつてもズ
レは零とはならない。

したがつて消去時にのみ用いるレーザーの波長は再生用
レーザー光の波長より長くし、絞りスポットを再生用光
スポットより大きく、記録ビットを完全におおつてしま
うようにする。再生と記録では光パワーが大きく異なり
、前述のように制御性に特別の配慮が必要であるが、記
録時と再生時て制御系の利得を変える等して克服できれ
ば、記録と再生に同一のレーザーを用い、記録時も再生
時も一つのレーザーからの光ビームを光パワーを変えて
制御を行ないながら照射する。

しかし、消去時には、制御用光ビームを消去時にのみ用
いるレーザー光の光ディスクからの反射、あるいは透過
光と分離する必要がある。前述と同様に制御用、すなわ
ち記録再生用レーザーの波長を、消去時にのみ用いるレ
ーザーの波長と変えておけば良い。この場合も、前述の
ようにトラッキングの特性より消去性能を上げるために
、消去時にのみ用いるレーザーの波長を長くしておけば
良い。さて、再生用と記録用の半導体レーザーを異なる
ものを用い、かつ再生用レーザーの波長を他の目的のレ
ーザーより短かくするのは、高密度録再にも非常に有効
である。

情報の記録には記録材料の感度と関係して、或る程度高
い光パワーが必要である。第３図ａは記録用レーザー光
の絞り光強度分布で、この絞り光スポットで第３図ｂの
ような記録ビットが作られ、ビット幅は記録用光スポッ
トの全幅よりかなり細い。しかし、可能な記録ビット列
のピッチは光スポットの全幅と密に関係し、なるべく光
スポット幅は小さい方が良い。すなわち、記録密度を上
げるためには、光ビームがより絞り込まれる必要があり
、波長は短かい方が良い。現在の技術では、記録に必要
な光パワー（約２０ｒｎＷ）を十分発光し得るのは約８
００ｒ１ｍ以上の波長の半導体レーザーである。しかし
、記録光パワーの発光は不可能でも、再生に必要な低パ
ワー（約３Ｉ１Ｗ）の発光には十分耐え得る半導体レー
ザーとしては、波長が可視光で約７００ｒ１ｍ付近のも
のができている。したがつて再生用光ビーム、すなわち
、制御用光ビームには波長が７００ｎｍ強の可視光半導
体レーザーを用い、記録や消去用の半導体レーザーには
、高出力の赤外８００ｒ１ｍ強の波長を用いれば良い。
第３図ｃに波長の短かい、再生用レーザーの絞り光分布
を示していて、記録用光スポットはとなりのビット列に
も或る程度の光量が照射していても、再生用光スポット
では、となりのビット列上では殆ど光はなく、クロスト
ークが小さくなり高密度化が計れる。以上のようにして
、一列に構成された多数個の半導体レーザーを用いて、
より高密度に情報を記録再生、消去が可能となつたが、
第４図に光ディスク上に一列に照射された光スポット列
Ａを記録”ビット列とともに示し、前述の内容を図で説
明する。

第４図Ａでは４つの半導体レーザーを用いた例を示し、
ａ１〜Ａ４はそれらのディスク上の光スポットである。
ａ１は波長が最も短かい再生および制御に用いられる半
導体レーザーの光スポットであり、ａ１で記録ビット列
を追跡しながら、例えば、記録は光スポットＡ２で高光
パワーで行ない、消去はＡ２，ａ３，ａ４の３つの光ス
ポットを順次照射することで行なう。あるいは、前にも
述べたが、記録光パワーと再生光パワーの両方で制御で
きれば、光スポットａ１で再生、記録を光パワーで変更
で行ない、消去は全ての光スポットで行なつてもよい。
しかし、短波長半導体レーザーが低出力でである現時点
では、前述したように再生はａ１、記録はＡ２と分ける
方が高密度には適する。させ、光ディスクが予備下ラッ
クを備えていれば、消去後の、消去された位置への再書
き込みは第４図Ａのように一列の光スポットでもａ１で
予備トラックをトラッキングしながら行なえる。

また、予備トラックがない場合でも、第４図Ｂのような
光スポット列を光ディスクに照射するように多数の半導
体レーザーを構成すれば、記録ビット列を追跡しながら
、となりに新たに追加的に記録を行なうと云う方法で再
記録できる。すなわち、光スポットＫｇでトラッキング
制御をかけながら、光スポット玩で記録するのである。
光スポットｂ１〜Ｂ４はａ１〜Ａ４と同様の働きをさせ
れば良い。また、第４図Ａに図示されているように、光
スポットｃを、一列になつた一組のａ１〜Ａ４と離れて
光ディスク上に高光パワーで照射させれば、Ａ２〜−Ａ
４により徐冷消去の後、熱の拡散が完了してしまつた後
に再び加熱急冷を起こし、実時間での消去、再書き込み
も可能である。すなわち、光スポットａ１で消去したい
情報を制御再生しながら、Ａ２〜Ａ４で消去し、かつｃ
で新たに望む情報を記録できる。しかし、この場合、光
スポットａ１〜Ａ４を照射する半導体レーザーは一体に
構成し、同一の光学系を用いることができても、光スポ
ットｃを照射する半導体レーザーの配置位置は、除冷消
去時ｊ間、熱拡散時間により決まる光スポットＡ４とＣ
の距離に依存して、一体に構成できないことや、同一の
光学系を用いられないこともあり得る。以上のようにし
て、より高密度に、実時間で録再、消去可能な光ディス
ク装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は光照射による記録材料の温度変化を示し、ａは
記録時、ｂは消去時を表わしている。 第２図は本発明の一実施例の要部構成を示す図、第３図
は記録光と再生光の光ディスク上での絞り光強度分布と
記録ビットの関係を示す図、第４図は本発明による光デ
ィスク上の光スポットの配置を示す図である。１１・・
・・・・半導体レーザー光源、２５・・・・・分光装置
、２６・・・・・・光検出器、３１・・・・・・光ディ
スク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録材料薄膜を設けた光ディスク上に光ビームを照
   射して、情報の記録、再生、および消去を行なう光ディ
   スク装置において、前記記録材料薄膜として光照射によ
   り加熱された後、急冷と徐冷とで変化後の光学的性質が
   異なる物質を用いて、加熱急冷で情報の記録、加熱徐冷
   で消去を行ない、複数個の光源を備えて、各々の光源か
   らの光ビームを前記光ディスク上の記録トラックに沿つ
   て位置する様に集光照射する光学系と、前記各光ビーム
   の内の予め定められた１つの第１光ビームの前記光ディ
   スクからの反射光、或いは透過光のみを受ける光検出器
   を有し、その光検出器の出力により前記光ビーム群の光
   ディスク上の照射位置を制御し、消去動作時は２個以上
   の光ビームを光ディスク上に照射する事を特徴とする光
   ディスク装置。 ２ 第１の光ビームを情報の再生に用いる事を特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。 ３ 第１の光ビームは、他の光ビームより波長が短かい
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク
   装置。 ４ 消去動作時、記録トラックに沿つて照射される２個
   以上の光スポットの光ディスク上での強度を順次減小さ
   せる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディ
   スク装置。 ５ 光ビームの光ディスクからの反射、或いは透過光路
   中の、前記光ディスクと光検出器の間に分光的手段を有
   する事で、前記光検出器には第１の光ビームだけを入射
   させる事を特徴とした特許請求の範囲第３項記載の光デ
   ィスク装置。 ６ 複数個の光ビームのうち、一つの光ビームの光ディ
   スク上での照射位置を他の光ビームの照射位置群より離
   し、この離して照射される光ビームを情報の記録に用い
   て、情報を消去しながら新しい情報を記録できる事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。