JPS6231410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報記録媒体に光学的に情報を記録す
る装置、特に半導体レーザを用いた光学的情報記
録装置に関する。

情報記録媒体、例えば光ビデオデイスク、光
PCMオーデイオデイスク等に記録された高密度
の情報を微小光スポツトで読み出す光学的情報再
生装置において、最近、半導体レーザの自己カツ
プリング効果を用いた超小型のピツクアツプ装置
が提案されている。このピツクアツプ装置はいわ
ゆるSCOOP（Self−Coupled Optical Pick−
Up）といわれるもので、その構成を第１図に示
す（参照：特開昭51−126846号）。SCOOPは、半
導体レーザ１と、この半導体レーザの一方の端面
１ａから送出された光をデイスク３にスポツト状
に集光させ、そのデイスクからの反射光を再び上
記端面１ａに帰還させるレンズ２と、該帰還反射
光量の変化により生ずる上記半導体レーザの他の
端面１ｂから送出された光の変化を検出する光検
出器４とからなる。すなわち、SCOOPは、半導
体レーザから送出された光をデイスクに照射し、
その反射光を該半導体レーザに帰還することによ
り、デイスクからの反射光の強度変化を半導体レ
ーザの光出力の強度変化に変換させて情報再生す
ることを特徴とする光学的情報記録再生装置であ
る。SCOOPにおいては、帰還反射光の強度は、
焦点ずれやトラツキングずれによつても変化する
ので、半導体レーザの光出力変化を検出する光検
出器では、デイスクに記録された情報信号だけで
なく、焦点ずれ誤差信号やトラツキングずれ誤差
信号のいわゆる光スポツト制御信号も検出でき
る。したがつて、SCOOPでは、情報信号及び光
スポツト制御信号を取り出すための特別な光学系
が必要なくなり、超小型に情報再生装置を構成す
ることができる。さらに、SCOOPでは、半導体
レーザの端面から送出された光がデイスク面上に
回折限界光スポツトとして集光されるので、デイ
スク面からの反射光は必ず上記端面に戻る。した
がつて、半導体レーザの位置を精度よく調整する
必要がない。以上説明した如く、SCOOPは部品
点数が少なく超小型の、かつ発光から受光までの
光学系の調整が簡単な光学的情報再生装置とな
る。

しかし、以上の如き大きな特長を有する
SCOOPは、現状では情報再生専用装置としてし
か用いられていない。かかる点に鑑み本発明は、
SCOOPを用いて情報を記録せんとするものであ
る。

一般に、記録は、微小光スポツトを記録媒体上
に照射することにより、熱的作用あるいは感光作
用によつて照射領域の状態を変化せしめて行な
う。ここでは、デイスク状の基板上に感光薄膜を
蒸着した情報記録媒体の面上（感光薄膜）に情報
信号のON−OFFに対応した穴を形成せしめるこ
とにより所望の情報を記録する場合を用いて説明
する。第２図は、第１図のように半導体レーザを
上記の情報記録媒体に近接させて配置したときの
半導体レーザの駆動電流に対する光出力Ｐの特
性を示す一例である。同図において、直線Ａは反
射光帰還が大きい（光スポツトが情報記録媒体上
の穴以外の部分の上にある）ときの特性、破線Ｂ
は反射光帰還が小さい（光スポツトが情報記録媒
体上の穴の上にある）ときの特性を示す。Pthは
情報記録媒体（感光薄膜）に穴を形成するための
しきい光出力で、穴を形成するためにはPthより
大きい光出力が必要であることを示している。し
たがつて、穴を形成する場合には、半導体レーザ
の光出力がPthより大きくなるような駆動電流
で半導体レーザを発振させる必要がある。今、半
導体レーザを駆動電流Ｉ_Wで発振させると、第２
図の直線Ａから明らかなように半導体レーザから
Ｐ_Wの光出力が情報記録媒体上に照射される。光
出力Ｐ_Wはしきい光出力Ｐ_thより大きいので、上
記デイスク面（感光薄膜）に穴が形成される。穴
が形成されると、上記情報記録媒体からの反射光
の光量が減少し、それに伴なつて半導体レーザの
光出力がＰ_W′まで減少する。したがつて、所望の
情報信号に応じて駆動電流Ｉ_Wを半導体レーザに
印加して半導体レーザを光出力Ｐ_Wで発振させて
も、光の照射中に穴が形成されると、半導体レー
ザの光出力はしきい光出力Ｐ_thより小さくなつて
しまう。そのため、記録情報に応じた駆動電流か
ら期待される通りの穴が形成されなくなつてしま
うことが問題となる。なお、第２図において、Ｉ
_Rは再生時の半導体レーザ駆動電流、Ｐ_R，Ｐ_R′は
それぞれ再生時の穴が有するかないかに対応する
半導体レーザの光出力を示す。

第３図は、上述の説明を図に示したものであ
る。第３図ａは、記録情報に応じた、半導体レー
ザ駆動電流の時間変化を示している。第３図ｂ
は、半導体レーザの光出力の時間変化で、実線５
ａが、実際に起こる光出力の変化、破線５ｂは、
記録情報にしたがつた所望の光出力の変化を示し
ている。記録光パルス（記録のための光出力）の
後尾部において、光出力５ａが、所望の光出力５
ｂより減少してしまうことが問題である。第３図
ｃは、情報記録媒体面上の感光薄膜に形成された
穴の様子を示したもので、ｘが情報溝方向、ｙは
溝と直角な方向であり、情報記録媒体は、図で、
右から左へ移動する。実線６ａは、実際に形成さ
れる穴であり、破線６ｂは、記録情報に従がつた
所望の穴である。穴６ａの一端が情報に応じて十
分にあききつていない点が問題である。更に、こ
のような穴の形成は、半導体レーザの光出力が穴
形成の最中に、大きく変化するため、不安定に形
成され、１つ１つの穴の形が、同一にならない。
そのためＳ／Ｎ比が悪くなつてしまう等の問題を
生ずる。第３図ｄは、第３図ｃの如く記録された
情報記録媒体からの再生信号を示したもので（半
導体レーザの駆動電流はＩ_Rの直流である）、破線
７ｂは、記録情報に応じた所望の再生信号、実線
７ａは、実際の再生信号で、Ｓ／Ｎ比が悪くなる
以外に、ひずみも大きくなる。以上説明した如
く、SCOOPを記録装置として用いる場合の問題
は、穴形成の最中に、半導体レーザの光出力が変
化してしまい、所望の記録が出来ないことであ
り、これは記録光パルスの照射中に穴が形成され
ることに起因する。

ところで、穴の形成は情報記録媒体に照射され
た光が熱エネルギーに変換され、上記情報記録媒
体（感光薄膜）を局所的に温度上昇させることに
よつて行なわれる。したがつて、穴の形成には有
限の時間を要する。本発明者等の実験によれば、
約１μｓ程度の時間を要した（実験条件等に関し
ては後で詳細に説明する）。しかして、穴形成時
間（記録光パルスを照射してから穴が形成される
までに要する時間で約１μｓ程度である）よりも
短い時間幅の記録光パルスの照射で情報記録を行
なえばよい。すなわち、記録光パルスの照射後に
情報記録媒体に穴が形成されるように記録する。
上述の説明では、情報記録媒体上に穴を形成する
ことにより情報記録する場合のみ説明したが、光
照射により情報記録媒体上の照射領域の吸収係数
や屈折率を変化させて情報記録する場合でも同様
である。すなわち、これらの場合でも、情報記録
媒体上に照射された光は熱エネルギーに変換さ
れ、その熱エネルギーにより吸収係数や屈折率を
変化させる。したがつて、光を照射してから吸収
係数や屈折率が変化するまでにある有限の時間を
要する。この結果、光照射により照射領域の状態
が変化するのに要する時間よりも短い時間幅の記
録光パルスの照射で行なえばよい。

本発明は、上述の検討に基づいてなされたもの
で、SCOOPを記録装置として用いることによ
り、部品点数が少なく小型の、かつ光学系の調整
が簡単な光学的情報記録装置を提供することを目
的とする。

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。

第４図は本発明にかかる光学的情報記録装置の
構成を示すものである。１０は半導体レーザ、３
０は情報記録媒体、２０は半導体レーザ１０の一
方の端面から送出された光を情報記録媒体３０に
集光し、その反射光をふたたび前記端面に帰還す
るための光学系、４０は半導体レーザの他の端面
から送出された光の変化を検出するための光検出
器、５０は所望の情報に応じて半導体レーザ１０
を駆動するための半導体レーザ駆動手段である。
６０は光学ヘツド駆動手段であり、半導体レーザ
１０と光学系２０と光検出器４０とからなる光学
ヘツド全体を上下方向と水平方向の双方向に高速
で微小移動させる。７０は光検出器４０の出力信
号から光スポツト制御信号を検出する光スポツト
制御回路であり、光スポツト制御回路７０の出力
信号は光学ヘツド駆動手段６０へ供給される。光
学系２０は、レンズ２１と集光レンズ２２とから
なり、光を効率よく集光するために用いられるも
のである。情報記録媒体３０はデイスク状基板３
１の上に感光薄膜３２を蒸着したもので、光の照
射で感光薄膜３２に穴を形成することにより、情
報が記録される。情報記録媒体としては他に光照
射部の吸収係数や屈折率が変化するものがある。
光検出器４０は半導体レーザの光出力の変化を検
出するためのものであるが、光出力の変化を検出
する代りに半導体レーザの電流変化または電圧変
化などの電気的変化を検出する検出器を用いても
よい。半導体レーザ駆動手段５０は、所望の情報
信号を出力する情報信号源５１と、上記情報信号
によりトリガされ時間幅の短いパルス電流を発生
するパルス発生器５２と、一定な直流電流を発生
する直流電流源５３と、上記パルス電流と上記直
流電流を結合する結合器５４とからなる。なお、
上記直流電流は、光スポツト制御信号を検出する
ために、付与されるものである。光学ヘツド駆動
手段６０及び光スポツト制御回路７０は、光スポ
ツト制御すなわち焦点制御及びトラツキング制御
の目的に応じて付与されるものであり、これらは
従来公知のものを用いて実現できる。

次に第４図の実施例の動作を説明する。半導体
レーザ駆動手段５０により半導体レーザ１０に電
流を印加すると、両端面から光が送出される。一
方の端面から送出された光は光学系２０を介して
情報記録媒体３０に集光され、その反射光はふた
たび上記光学系２０を介して上記端面に帰還され
る。上記反射光を半導体レーザ１０に帰還する
と、上記反射光の光量の変化に応じて、半導体レ
ーザ１０の発振状態が変化する。半導体レーザ１
０の発振状態が変化すれば、半導体レーザ１０の
両端面から送出される光出力が共に変化する。し
かして、半導体レーザ１０の他方の端面から送出
される光の出力変化を光検出器４０で受光検出す
れば、上記反射光の光量変化を電気信号として取
り出せる。尚、上記反射光の光量は焦点ずれやト
ラツキングずれによつても変化するので、上記光
検出器４０からの信号を光スポツト制御回路７０
で検波増幅することにより、焦点ずれやトラツキ
ングずれの誤差信号が検出される。上記誤差信号
を光学ヘツド駆動手段６０（例えばボイスコイ
ル）に供給し、上記誤差信号に応じて、光学ヘツ
ド全体を上下方向や水平方向に動かせば、焦点制
御やトラツキング制御が自動的に行なえる。半導
体レーザ１０の駆動電流の一例を第５図ａに示
す。同図の駆動電流は直流電流源５３から出力さ
れる電流値I₁の直流電流と情報信号源５１からの
情報信号に応じてパルス発生器５２から出力され
る電流値Ｉ_p、時間幅Ｔ_pのパルス電流とを重ね合
せた電流すなわち、低レベル（以下、直流分と称
す）の電流値がI₁で高レベル（以下、記録パルス
電流と称す）の電流値がI₂（I₁＋Ｉ_p）のパルス電
流である。第５図ａに示した駆動電流を半導体レ
ーザ１０に印加すると、半導体レーザ１０から第
５図ｂに示すような光出力が送出される。P₁は直
流分に対応する光出力であり、光出力P₁がしきい
光出力Ｐ_thより小さくなるように直流分の電流値
I₁を設定する。本実施例では、光出力P₁は焦点ず
れやトラツキングずれの誤差信号を検出するため
に用いられる。P₂は記録パルス電流に対応する光
出力であり、光出力P₂がしきい光出力Ｐ_thより大
きく、かつその時間幅が穴形成時間より短くなる
ようにパルス電流の電流値Ｉ_p、時間幅Ｔ_pを設定
する。穴の形成には、光出力P₂が用いられるが、
その時間幅は穴形成時間より短いので、光出力P₂
（記録光パルス）の照射中には情報記録媒体面
（感光薄膜３２）に穴があかない。すなわち、光
出力P₂の照射後に穴が形成される。したがつて、
記録光パルスの照射中に半導体レーザ１０の光出
力が変化することなく、安定に記録することがで
きる。第５図ｃは情報記録媒体面上に形成された
穴、第５図ｄは記録された情報記録媒体からの再
生信号を各々示している。本発明により、記録情
報に忠実な、光記録が、SCOOPを用いて実現さ
れる。

第６図は、第４図の実施例を用いて実験的に情
報記録した時の半導体レーザの駆動電流と情報記
録媒体表面上のレーザ光強度の時間変化を示した
ものである。半導体レーザはCPS（Channeled
Substrate Planar）型のGaAlAsレーザで、情報
記録媒体側の端面には反射防止膜がつけられてい
る。光学系は、開口数0.25のカツプリングレンズ
と開口数0.5の集光レンズとで構成した。半導体
レーザ出力と記録媒体面上の光強度との比は約
１：0.7である。情報記録媒体としては、直径30
cm、厚さ８mmのプラスチツク円板の基板上に厚さ
40nmのAs−Te−Se混合薄膜を蒸着したものを
使用し、それを600rpmで回転させた。この時、
上記半導体レーザに100mAの電流を通したら、
穴の形成に約１μｓ程度の時間を要した。そこ
で、情報記録には、第６図に示したように、直流
分の電流値が80mA、記録パルスの電流値が
100mAの電流で上記半導体レーザを駆動した。
記録パルスの時間幅は0.25μｓである。この時、
情報記録媒体面上において、上記直流分に対応す
る半導体レーザの光強度は2mW、上記記録パル
スに対応する半導体レーザの光強度は6mWであ
つた。上述の如く構成することにより、記録のた
めの光を照射中に半導体レーザの光出力が変化す
ることなく、安定に記録することができた。

以上説明した如く、本発明は、時間幅の短いパ
ルス電流で半導体レーザを駆動することにより、
情報記録媒体からの反射光を半導体レーザに帰還
しながら情報記録するようにしたもので、部品点
数が少なくコストが安い、光学系の調整が簡単で
信頼性が高い、軽量かつ小型で高速アクセスが可
能な光学的情報記録装置が実現できる。さらに本
発明の光学的情報記録装置は、光の利用効率が高
いことも特徴である。すなわち、光スポツト制御
信号を取出すための特別な光学系が組込まれてい
ないので、光学系による損失が少なく、半導体レ
ーザから送出された光を効率よく情報記録媒体上
に集光することができる。したがつて、従来の光
学的情報記録装置よりも高速度に情報が記録でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的ピツクアツプ装置の構成
を示す図、第２図は半導体レーザの駆動電流に対
する光出力の特性を示す図、第３図は本発明の原
理を説明するための図、第４図は本発明の一実施
例の構成を示す図、第５図及び第６図は第４図の
実施例の動作を説明する図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録しきい値を有し、該記録しきい値以上の
   高出力レーザ光のパルス照射による熱エネルギー
   により所定の時間後に生ずる状態変化を利用して
   情報が記録される記録媒体と、該記録しきい値以
   下の低出力レーザ光に重畳して該高出力レーザ光
   をパルス放射する半導体レーザと、該半導体レー
   ザからのレーザ光を該記録媒体上に集光し、かつ
   該記録媒体からの反射光を該半導体レーザに導く
   光学系と、該高出力レーザ光のパルス照射後に該
   記録媒体が該状態変化を開始するように該所定の
   時間より短かいパルス時間幅を有するパルス電流
   を記録すべき情報に応じて該半導体レーザに印加
   して該半導体レーザから該高出力レーザ光をパル
   ス放射させる半導体レーザ駆動手段とからなるこ
   とを特徴とする光学的情報記録装置。 ２ 該記録媒体からの反射光を該半導体レーザに
   導くことによつて生ずる該半導体レーザの光出力
   変化、電流変化又は電圧変化を検出する検出手段
   と、該検出手段の出力から焦点合せ用信号および
   トラツキング用信号を取り出す手段と、この手段
   の出力信号により該半導体レーザと該光学系とか
   ら構成された光学ヘツドを駆動制御する光学ヘツ
   ド駆動手段とを有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光学的情報記録装置。