JPS61194644A - 光学情報記録再生装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はレーザ光を利用し、その光を記録媒体上に集光
し、情報を記録、再生、消去するのに好適な光学情報記
録再生消去装置に関する。

〔発明の背景〕

上記したところの装置は多くのレンズにより構成される
光学系であり、レンズは主にガラスにより構成される。

かつレンズのうち多くのものは焦点調整を自動的に行な
う必要があるために、レンズの駆動機構を有している。

係る光学系の代表的−例として光デイスク装置について
、以下説明する。光デイスク装置は雑誌［日立評論Ｊ　
１９８４年８月号等にてすでに知られている。

【発明の目的〕

本発明の目的は消去可能であり、焦点合わせが不用な光
学レンズ系を持った光学情報記録再生装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ビーム走査用のミラーが動作しても。

対物レンズと記録媒体までの距離が変化しないヘッドを
用い、自動焦点合せ機構が不要な光学系を実現する。

前記記録媒体は固体状態で少なくとも２種類の結晶構造
を有し、一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域
で保持し及び／又は結晶状態で互いに異なった体積変化
を生じる金属又は合金からなることを特徴とする。

なお、結晶変化を伴なわなくても凹凸の変化が生じる合
金を用いることができる。

合金例としては、Ｃｕ−Ａｌ１合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、
Ｃｕ−ＡＱ−２ｎ合金、Ｃｕ−Ａｎ−Ｎｉ合金、　Ｃｕ
　−Ａ　Ａ　−Ｍ　ｎ合金、Ｃｕ−Ａｎ−Ｆａ−Ｃｒ合
金、Ｃｕ−Ｇａｎ合金　Ｃｕ　　Ａ　Ｑ−Ｇ　ｎ合金、
Ｃｕ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−ＡＩＩ　Ｉｎ合金。

Ｃｕ−Ｇｅ合金、Ｃｕ　　ＡＱ−Ｇｅ合金、Ｃｕ−８ｎ
合金、Ｃｕ−Ｔａ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金。

Ｃｕ−ＡＱ−８ｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−８ｉ合
金、Ｃｕ−８ｂ合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金。

Ｃｕ　−Ｂ　ｎ合金、　Ｃｕ　−Ｍ　ｎ合金、Ｃｕ−Ｐ
ｄ合金、Ｃｕ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｚｎｎ合金Ａｇ−Ａｆ
ｆｉ合金、Ａｇ−Ｃｄ合金、Ａｇ−Ｉｎ合金。

Ａ　ｇ　−Ｇ　ｎ合金、　Ａ　ｇ−Ａ　Ｍ　−Ａ　ｕ合
金＊Ａｇ−Ａ　Ｑ　−Ｃｎ合金、Ａｇ−Ａｎ−Ａｕ−Ｃ
ｕ合金。

Ａｇ−ＡＱ−Ｃｄ合金、Ａｇ−Ｐｔｎ合金Ａｇ−８合金
、Ａｇ−８ｎ合金ｔＡｇＴａ合金＋Ａｇ−Ｔｉ合金、Ａ
ｇＺｒ合金金合Ａ　ｇ　−Ａ　！１合金。

Ａｇ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ｂｅｎ合金　Ａ　ｇ　−Ｍ　ｎ
合金、Ａｇ−Ｌｉｎ合金　Ａ　ｇ　　Ｍ　ｎ合金、Ａｌ
　−Ｆｓｎ合金ＡＱ−Ｍｇ合金、ＡＱ　　Ｍｎ合金。

Ａｌ２−Ｐｄｎ合金ＡＤ　　Ｔｏｎ合金　Ａ　ｎ−Ｔ　
ｎ合金、ＡＱＺｎ合金、ＡＱ−Ｚｒ合金、Ｎｉ−５ｂ合
金、Ｎｉ−８ｉ合金、Ｎｉ−５ｎ合金。

Ｎ　ｉ　−Ｇ　ｎ合金、Ｍｎ−Ｇｅ合金、Ｎ１−Ｃｎ合
金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−８合金、Ｎｉ−Ｔｉ合金、
ＦｅＡｓ合金、Ａｓ−８合金、Ａｓ−Ｚｎ合金、Ｆｅ−
Ｂｓ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金。

Ｆ　ｅ　−Ｃｒ合金、Ｆａ−Ｐ合金、Ｍｎ−Ｐｄ合金。

Ｍ　ｎ　−Ｐ　を合金、Ｍｎ−５ｂ合金、Ｍｎ−８ｉ合
金、　Ａ　ｕ　　Ｃａ合金ｇ　Ａ　ｕ　　Ａ　ｊ１合金
、Ａｕ−Ｉｎｎ合金　Ａ　ｕ　　Ｇ　ａ合金ｇ　Ａ　ｕ
　　Ｃｄ合金。

Ａｕ−Ｃｕ合金、ＡｕＦｅ合金、Ａｕ−Ｍｎ合金＊　Ａ
　ｕ　　Ｚ　ｎ合金、Ｂａ−Ｃａ合金、Ｂｉ−ｐｂ金合
金Ｂｉ−Ｔｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金。

Ｎ１−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｚｎ合金、Ｃｄ−Ｌｉ合金。

Ｃｄ−Ｍｇ合金、Ｃｄ−Ｐｂ合金、Ｃｄ−８ｂ合金、５
ｂ−Ｉｎ合金、５ｂ−Ｉｎ−８ｓ合金。

Ｍ　ｇ　−Ｃｎ合金、Ｇｏ−Ｃｒ合金、Ｇｏ−Ｇａ合金
、Ｃｏ−Ｍｎ合金、Ｃｏ−８ｂ合金、Ｃｏ−Ｖ合金、Ｉ
ｎ−Ｍｇ合金、Ｉｎ−Ｍｎ合金、Ｉｎ−Ｎｉ合金、Ｉｎ
−８ｎ合金、Ｉｎ−ＴＱ合金。

Ｌ　ｉ　−Ｚ　ｎ合金、Ｍｎ−Ｚｎ合金、Ｐｂ−Ｔｉ合
金、ｐｂ−ｎ合金、ｐｂ−ｓｂ金合金Ｐｄ−Ｚｎ合金、
５ｎ−８ｂ合金、ＴＱ−８ｂ合金、５ｂ−Ｚｎ合金、Ｔ
ｉ−８ｎ合金、ＴＱ−８ｎ合金。

Ｚｒ−８ｎ合金、Ｚｒ−Ｔｈ合金、Ｔｉ−Ｚｎ合金、Ｔ
ｉ−Ｚｒ合金などがある。

合金例として、重量組成で次のものが好ましい。

Ａｇに３０〜４６％Ｚｎ、６〜ｌＯ％Ａｆｌ、　４０〜
６０％Ｃｄ、２０〜３０％Ｉｎ、１３〜２３％Ｇａを単
独、Ｃｕに１０〜２０％ＡＱ、２０〜３０％Ｇａ、２０
〜４０％Ｉｎ、２０〜３０％Ｇａ、１５〜３５％Ｓｎ、
１０〜６０％Ｚｎ、５〜１０％Ｓｉ、４〜１５％Ｂｅ、
３Ｑ〜４５％ｓｂを単独、Ａｕに１５〜２５％Ｉｎ、１
０〜１５％Ｇａ、５〜２５％Ｚｎ、２０〜５５％Ｃｄ。

２．５〜５％Ａｆｌを単独、Ｎｉに５５〜６０％ＡＱ、
４０〜５０％Ｔｉを単独で加えた合金、Ｉｎ−２５〜３
５％Ｔ１合金、Ｆｅに５５％以下のｐｔを加えた合金１
Ｍｎ−５〜５０％Ｃｕ合金、５ａ１５〜２５％−Ｉｎ３
０〜４０％−ｓｂ金合金これらの合金に対し更に第３成
分、第４成分。

第５成分等として第２成分以外の次の元素を加えること
ができる。

ｒ　ａ、Ｉ［ａ、ＩＶａ、Ｖａ、Ｖｉａ、■ａ、■。

Ｉｂ−Ｖｂ、希土類元素の１種又は２種以上の合計で１
５重量％以下である。

具体的には、Ｉａ族はＬｉ、Ｉａ族はＭ　ｇ　ｔＣａ、
■ａ族はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族はＶ。

Ｎｂ、Ｔａ、　■ａ族はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、■ａ族はＭｎ
、■族はＣｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｓ、Ｒｕ。

Ｏｓ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉ　ｂ族はＣｕ、Ａｇ。

Ａｕ、■ｂ族はＺｎ、Ｃｄ、ｍｂ族はＢ、ＡＱ。

Ｇａ、Ｉｎ、ＩＶｂ族はＣ，Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ。

ｐｂ、ｖｂ族はｐｔ　ｓｂ、Ｂｉ、希土類元素はＹ。

Ｌａ、Ｇｏ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｌｕが好ましい
、特に、０．１〜５重量％が好ましい。

また、Ｔｅ、Ｓｅを主にした合金を溶解、昇華によって
凹凸を形成させる合金も使用可能である。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の記録媒体を有する光デイスク装置の光
学系の全体構成を示す、同図の各部の記号とその動作に
ついて以下に説明する。１は光源となるレーザダイオー
ドである。２はコリメーションレンズで、レーザーダイ
オード１の光束を平行光にする６３は偏光ビームスプリ
ッタ（以下ＰＢＳと略称する）で、コリメーションレン
ズの出力光を透過するとともに、つぎに述へる記号４で
示すλ／４板からのもどり光を屈折する。λ／４板４は
ＰＢＳ３で入射光と反射光の識別を容易にするために光
の位相偏光を用いる。５は対物レンズであり、入射光を
集光するために用いられる。

６はカップリングレンズで−ＰＢＳ３からの光束を受け
てこれを集光させる。カップリングレンズ６は直交され
た２つのかまぼこ形レンズで構成されている。７は光検
知器である。光検知器７はカップリングレンズ６からの
入射光Ｌ６の光スポツト形状を検知することによって対
物レンズ５からの出力光Ｌ５の光スポツト形状を間接的
に検知する。８はアクチュエータであり、アクチュエー
タ８は光検知器７の出力に従い、対物レンズ５の出力光
Ｌ５の焦点位置を調整する。８１はレンズ駆動部であり
、レンズ駆動部８１はアクチュエータ８からの駆動制御
出力によって、対物レンズ５の位置を調整する。９は情
報を光学的に記録、再生。

消去等が可能なディスクであり、その一部を示す。

ディスク９は対物レンズ５からの出力光Ｌ５がディスク
面上に所望の光スポットを照射することによって、上記
の記録、再生、消去などを可能にしている。１０はモー
タであり、ディスク９はモータ１ｏにより駆動する。

第３図は第２図に示した光検知器７の従来の実施例を示
す、同図において、Ｌ６は第２図のカップリングレンズ
６の出力光Ｌ６を示す。ＰＬ。

Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４はそれぞれ光量を電気信号に変えるた
めのフォトダイオードである。入射光Ｌ６の光スポット
が真円のとき、フォトダイオードＰＬ、Ｐ２．Ｐ３．及
びＰ４の出力電圧をそれぞれＶｌ、Ｖ２．Ｖａ、Ｖ４と
すると、これらはそれぞれ等しくなるように整定しであ
る。７１゜７２はそれぞれディスク９上にトラッキング
を行うための減算器である。フォトダイオードＰ１の出
力電圧ｖ１とフォトダイオードＰ２の出力電圧ｖ２の差
（Ｖｌ−Ｖ２）の出力信号を検出することによって、間
接的に対物レンズ５からの出力光Ｌ５が所定のライン上
に照射されているか否かを判別する。もし、対物レンズ
５の出力光Ｌ５がディスク９の情報記録ラインに対称に
当っていないときには、出力電圧ｖ１とｖ２に差を生じ
るのでその差の大きさ、及び符号により、ディスク９上
の記録ラインからずれていることを検知し、その差がな
くなるまで、対物レンズ５の位置を制御するためのトラ
ッキング制御信所ＴＡＩを出力する。

減算器７２についても減算器７１と同様に、フォトダイ
オードＰ３とＰ４の出力電圧ｖ３とｖ４を入力信号とし
て、トラッキング制御信号ＴＡ２を得る。７３．７４は
加算器、７５は比較器であり、対物レンズ５の出力光Ｌ
５がディスク９に当る焦点深度を調整するためのオート
フォーカス制御用の出力信号ＦＡを得る部分である。こ
れは、焦点深度がディスク９の記録ラインに合致してい
るときには入射光Ｌ６が真円の状態でフォトダイオード
ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４に均等に入射し、しかもその光
束量も最も大きく、出力電圧Ｖｌ。

Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４がそれぞれが等しく、その大きさは最
大になる。もし、焦点深度がずれて、入射光Ｌ６がだ円
形状になり、フォトダイオードＰ１゜Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４
（７）出力電圧Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３゜ｖ４で作成した（Ｖ
１＋Ｖ３）と（Ｖ２＋Ｖ４）の値に差を生じないように
なる。この現象を加算器７３，７４、及び比較器７５を
用いて検出し、その出力信号ＦＡが零になるまで、対物
レンズ５の位置を調整する。第４図はトラッキング、及
びオートフォーカス制御による対物レンズ５の駆動部の
従来実施例を示す、同図において、８１１゜８１２．８
１３，８１４はコイルである。８１５は対物レンズ５の
ホルダーである。８１６，８１７は磁石、８１８，８１
９はばね、８２０はフレームである。対物レンズ５はホ
ルダー８１５で固定され、ばね８１８，８１９により磁
光学ヘッドのフレーム８２０に据付けである。磁石８１
６゜８１７は対物レンズ５の位置を定める要素のひとつ
として用いるもので、ホルダー８１５を鉄片など磁性体
とすることにより磁石８１６，８１７に吸引力と、ばね
８１８．８１９の引張り強さにより対物レンズ５の位置
が定まっている。第３図からのフォーカス制御用出力信
号ＦＡにより、コイル８１１，８１２にも電流を流し、
対物レンズ５の位置を上、下に動かし、所望の焦点深度
にする。

トラッキング制御信号ＴＡ、ＴＢはそれぞれコイル８１
３，８１４に電流を流し、対物レンズ５の左右の位置を
調整し、所望のトラッキングを行う。

以上、従来の方式によれば、ディスクの記録ラインに対
して、光スポットを正確に照射するためのトラッキング
、及び焦点深度の制御を行うことができる。

第５図に本発明ど使用する記録媒体３０を示す。

これは柔軟性のあるプラスチック等のベース９２の上に
薄く記録材料９１を蒸着等で貼り付けたものである。

第６図に前述のテープ状記録媒体への記録、再生、消去
の原理を示す、これらの動作のすべて、レーザ光４２を
テープ状記録媒体の上にレーザビームスポットをレンズ
４１で形成し、そこでの昇温加熱や、反射光等を利用し
て行う、テープ状記録媒体への情報記録は、テープの進
行方向と、幅方向それぞれになされる。このうちテープ
幅方向（矢印４６で示される）はレーザビーム４２の走
査により行われる。

しかしこの時も問題になるのが、レーザビームのテープ
幅方向走査による焦点位置すれと反射光の問題である。

このようすを第７図に示す、同図（ａ）はテープを幅方
向に切断した断面１０２と対物レンズ１０１を示してい
る。この場合テープと垂直なレーザビーム１０１が入射
された時はテープ上に焦点を結ぶが、レーザを走査する
（ＬｉＯ２）とテープ面上に焦点は結ばず、かつ反射光
も対物レンズにもどらずに別方向に発散してしまう（Ｌ
ｉ２Ｓ）、これまで情報再生は行えない、その対策とし
て第７図（ｂ）の様にテープを円弧状（１０３）にする
、そしてこれにレーザビームを照射すれば焦点は必ずテ
ープ上に結び、かつ戻りも発散することはない。

第８図に具体的なヘッドの構成を示す。テープ状記録媒
体３０は前述の円弧形状を保つために１６および１７の
ヘッドで上下から押えられる。

これらのヘッドは光学的に透明で、Ｌ６１で示される集
光されたレーザ光を通し、テープ上にビームスポットを
形成する。またこの時ビームスポットは矢印４３で示様
れる方向に走査される。

第９図にテープ状記録媒体の光学情報記録再生消去装置
の構成を示す、まず情報の記録、消去について説明する
。Ｌ２１で示されるレーザ光は、偏光ビームスプリッタ
１１、λ／４板１２を通り。

対物レンズ１３により絞られる。その後ガルバノミラ−
１４に反射されて記録媒体３０上に焦点をむすぶ、従っ
て記録媒体のスポット温度が上昇し記録もしくは消去が
可能となる。記録と消去のちがいはレーザビームの強度
の差である。情報の再生は、いままで述べてきた方式に
、記録媒体からの反射光をそのまま２０で示す光検知機
でピックアップすることにより実現できる。

情報のテープ幅方向への記録は１４のガルバノミラ−を
回転することによる行う、この時ガルバノミラ−１４の
中心１７と１６で示すヘッドの円弧の中心を同一とし、
かつ対物レンズ１３の焦点位置を円弧上に重なる位置構
成にしておけば、図中Ｌ１４ａ、Ｌ１４ｂで示す様に必
ず記録媒体上に焦点を結ぶことになる。従ってこの光学
系ではテープとヘッドを常に密着した状態で使用する限
り、焦点合わせ系は不用である。

第９図に同様の光学系であるが、ガルバノミラ−の代り
に、ＡＯモジュレータ５１およびその変調器５２を用い
たものである。その他の詳細は図８と同様である。また
他の方式として、ガルバノミラ−の代りにポリゴンミラ
ー等を利用する事も考えられる。

スパッタリング法によってＡ　ｇ　−４０重量％Ｚｎ合
金膜を耐熱樹脂テープに形成した０合金膜の記録、消去
による加熱による酸化を防止するため及び基板から剥離
するのを防止するため、その表面にＳｉＯ□の保護膜（
厚さ３０ｎｍ）を蒸着によって形成した。ガラス板上の
合金膜の蒸着にはＤＣ−マグネトロン型を、Ｓｉｎ、膜
の形成にはＲＦ型のスパッタ法をそれぞれ適用した。ス
パッタ出力は１４０〜２００Ｗ、基板温度は２００℃の
条件に設定した。容器内を１０−’Ｔｏｒｒ程度まで真
空排気後、Ａｒガスを５〜３０　ｍＴｏｒｒ導入して薄
膜を作製した。膜厚は、Ｓ　ｉ　Ｏ，膜厚を３０ｎｍ程
度とし、合金膜厚を０．０５〜１０　μｍの範囲内で種
々の厚さに変えた。このようにして製作した光ディスク
を使用して、記録及び消去、又それらの繰返しを行った
。Ａｒガスレーザは連続発振させた。試料を手動移動ス
テージの上に設置し、試料を移動させて２００ｍＷレー
ザ光を該試料の膜表面に焦点を合せ走査させた。レーザ
光を照射させた部分はピンクに変化した０合金膜はあら
かじめ基板ごと銀白色になる熱処理を施しである。

次にレーザ光の焦点を膜表面から若干ずらし、レーザの
出力密度を低くしてピン、り色の部分と交差する方向（
図の上下方向）に走査させた。その結果１元のピンク色
は消去され銀白色に変化した。

これらの色の変化と同時にベース面に凹又は凸部が生じ
て記録でき、消去によって元の平坦な面に戻ることが確
認された。

以上の結果から薄膜状態の合金による記録、消去が可能
であることを確認された。この書込み。

消去は何回でも繰返しが可能であることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録消去のくり返し使用が可能で、焦
点合せが簡単にできる光学情報記録再生装置が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部であるガルバノミラ−と円弧状
ヘッドによる光学情報記録再生消去装置の実施例の説明
図、第２図は従来の光デイスク装置の光学系の全体構成
図、第３図は従来の焦点位置検出用の検出器構成図、第
４図は従来の対物レンズ駆動部の構成図、第５図はテー
プ状情報記録媒体の概略図、第６図はテープ状情報記録
媒体の記録、再生、消去の原理図、第７図はテープ形状
と焦点位置の関係の説明図、第８図は円弧状ヘッドの説
明図、第９図はＡ○モジュレータ方式による本発明の実
施例を示すものである。 １・・・レーザダイオード、２・・・コリメーションレ
ンズ、３・・・偏光ビームスプリッタ、４・・・λ／４
板、５・・・対物レンズ、６・・・カップリングレンズ
、７・・・光検知器、９・・・ディスク、１１・・・偏
光ビームスプリッタ、１２・・・λ／４板、１３・・・
対物レンズ。 １４・・・ガルバノミラ−１１６・・・円弧状ヘッド、
３０・・・テープ状情報記録媒体。 笛　２ｆＥ］ 第　５　区 某乙図 論　７ｒＥＪ △ｉ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱急冷することにより光学濃度が変化し、また加
   熱除冷することにより光学濃度が元にもどる可逆性を持
   つ材料をテープ状に加工した情報記録媒体上に、光源か
   らの光を可動ミラー、対物レンズを用いてビームスポッ
   トを形成し情報の機録、再生をする装置において、可動
   ミラーを移動しても常に該記録媒体上にビームスポット
   を形成する様、テープ形状を円弧状にし可動ミラーの回
   転中心と該円弧の中心を同一とし、前記記録媒体は固体
   状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、一方の温度
   領域での結晶構造を他方の温度領域で保持し及び／又は
   結晶状態で互いに異なつた体積変化を生じる金属又は合
   金からなることを特徴とする光学情報記録再生装置。 ２、前記記録媒体は固体状態の高温における結晶構造が
   高温から過冷によつて保持される金属又は合金からなる
   特許請求の範囲第１項に記録の光学情報記録再生装置。 ３、前記記録媒体は相変態を有する結晶質状態の金属あ
   るいは合金にあつて、固相状態の少なくとも２つの温度
   領域において結晶構造の異なつた相を有し、その相間の
   変態に伴なう凹部又は凸部を形成してベース面との光の
   反射状態を変化させて情報としての信号、文字、図形、
   記号を識別できるように記憶させ又は前記凹部又は凸部
   を元の状態に消去させる加熱手段及び前記情報再生させ
   る手段を有する特許請求の範囲第１項に記載の光学情報
   記録再生装置。 ４、前記記録媒体は元素周期律表の I ・ｂ族からVII・
   ｂ族及びVIII族の金属元素遷移金属元素を主成分とする
   金属あるいは合金からなる特許請求の範囲第１項〜第３
   項のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。