JPS6355743A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザービーム等の光ビーム、或いは電子ビ
ームを情報信号によって変調し、記録媒体上に照射して
情報を記録し、この記録した情報を再生、或いは消去す
る情報記録再生装置に関するものである。

［従来の技術］ 上述のような情報記録装置の代表的なものとして、ビデ
オディスクに代表される光デイスク装置や、最近では光
カード装置が挙げられる。以下に、光デイスク装置に用
いられる基本的なトラッキングエラー検出方式について
、第４図の従来例を基に説明する。

第４図において、ＤＳＫはビットが記録されている光デ
ィスクであり、半導体レーザー光源ＬＤＩから出射され
たレーザービームの光路に沿って、光ディスク、ＤＳＫ
からの反射光を二分割フォトディテクタＴＤＰＤに導く
ためのビームスプリッタＢＳ、コリメータレンズＣＬ、
レーザービームを光ディスクＤＳＫ上で約１ｐｍφのス
ボー２トに集光するための対物レンズＳＬが配置されて
いる。また、ビームスプリッタＢＳの反射方向には二分
割フォトディテクタＴＤＰＤが設けられ、その出力信号
は差動増幅器ＤＡに入力するようになっている。

このような構成において、第５図（ａ）に示すように光
ディスクＤＳＫ上のピッ）　ＰＩＴが、レーザービーム
スボッ）　ＬＢＳに対して右に寄っていると、二分割フ
ォトディテクタ丁ＤＰＤでは左側部分のフォトディテク
タＴＤＰＤＬの受光量が増加し、逆に（ｂ）に示すよう
にピッ）　ＰＩＴがスボッ）　ＬＢＳに対して左方に寄
っているときには、右側部分のフォトディテクタＴＤＰ
ＤＲの受光量が増加する。（Ｃ）に示すように、ピット
ＰＩＴがスボッ）　ＬＢＳに対して正しく中央部にある
ときには、左右の２オドデイテクタＴＤＰＤＬ　、　Ｔ
ＤＰＤＲの受光量は等しくなる。そこで、二分割フォト
ディテクタＴＤＰＤの左右２つの出力を比較することに
よって、ピットＰＩＴとスポットＬＢＳの位置ずれ量と
ずれ方向を検出することができ、差動増幅器ＤＡにより
差動増幅された信号をトラッキングエラー信号ＴＥＳと
して用いることができる。

しかしながら、この従来例に代表されるようなレーザー
ビームを用いてトラッキングエラー信号を得る方法では
、スボッ）ＬＢＳの径をＩＩＬｍφ以下に絞ることは難
しいため、将来的に更に高精度なトラッキングエラー信
号ＴＥＳを得ることは期待できず、そのためにトラック
ピッチを現在の２Ｊｉｍ程度から更に縮少した高密度の
記録を行うことは難しい。

また、このようなレーザービームを使用する方法では、
ビームスプリフタ、レンズを始めとして数多くの高精度
な光学部品を使用するため１価格が非常に高価となり大
きな容積を必要とする。更に、一般的にこのような方法
で得られるトラッキングニラ−信号ＴＥＳのＳ／Ｎ比は
低いため、信号処理に比較的高度な技術が要求され、ま
た個々の光学部品の高精度な位置出しが必要である。最
終的にレーザービームをピットＰＩＴ上に微小移動させ
る際に、光学部品をアクチュエータにより機械的に移動
することによって行うため、その応答周波数に限界があ
り、これも高精度なトラッキングを行うための大きな障
害となっている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、容易に微小スポットが得られる制御性
の高い電子ビームを用いて、高精度なトラッキングエラ
ー信号を得ることを可能とする情報記録再生装置を提供
することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、ビームに
より記録媒体上にスポットを形成し、少なくとも情報の
記録・再生・消去のうちの何れかを行う情報記録再生装
置において、情報の記録・再生−消去時に前記ビームの
基準位置となる基準パタ′−ンを前記記録媒体上に、電
子ビームを照射した場合の二次電子の発生量が前記記録
媒体とは異なる材料により形成し、前記基準パターンに
電子ビームを照射した際に発生する二次電子の量を前記
ビームの位置ずれ検出信号として検出する検出器を設け
たことを特徴とする情報記録再生装置である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図においてＭＷは記録媒体であり、その上方には情
報の記録会再生・消去を行うための電子ビームＭＥＢの
発生源ＭＥＢＤが配置されている。発生源ＭＥＢＤは複
数の電子ビーム源を一次元に密に配列した要素であり、
例えば特公昭５４−３０２７４号、特開昭５４−１１２
７２号、特開昭５６−１５５２９号、特開昭５７−３８
５２８号公報等に開示されている形態と同様のものであ
る。電子ビーム発生源ＭＥＢＤは個々の電子ビームＷＥ
Ｂの電流密度を容易に変化することが可能なため、情報
の記録時或いは消去時には電流密度を高くし記録媒体Ｈ
の材質変化を生じさせ、ピッ）　ＰＩＴを形成したり消
滅させることができる。また、情報の再生時には電流密
度を低くして記録媒体ＭＭの材質変化を起こすことなく
、情報を再生することが可能である。なお記録媒体ＭＷ
の材料としては、電子ビームの照射によってアモルファ
スを結晶化、結晶をアモルファス化する相変化を起こす
Ｇ　ｅ　（１１，５）・Ｔ　ｅ　（５７，５）　−Ａ　
５　（３１）等が用いられる。

電子ビーム発生源ＭＥＢＤの側部にはトラッキング用電
子ビーム発生源ＴＥＢＤが設けられ、この発生源ＴＥＢ
Ｄは約０．２ｐｍ程度の径を有するトラッキング用電子
ビームＴＥＢを発生する。トラッキング用電子ビームＴ
ＥＢは、２木の電子ビームＴＥＢ　１、ＴＥＢ２から構
成されており、この２木の電子ビームＴＥＢＩ、ＴＥＢ
２は、制御回路ＣＴＲから送られてくる信号Ｓ誓Ｃによ
って時間ｔｌずつ交互に発生するように制御され、同時
に発生することはない、トラッキング用型子ビーム丁Ｅ
Ｂの電流密度は、記録媒体ＭＷ上に形成されるトラッキ
ング用スボッ）　ＴＥＢＳが記録媒体ＭＭの材質に変化
を生じさせない程度に低い。

更に記録媒体ＭＭ上には、記録媒体Ｍにと異なる材料か
ら成るＸ方向を向くトラッキング用基準パターンＰＴＮ
が設けられている。基準パターンＰＴＨの材質は、電子
ビームＴＩ″Ｂの照射によって発生する二次電子の発生
量が記録媒体ＭＭと異なるものであればよく１例えば二
次電子放出量の多い銅や銀パラジウム等が用いられる０
本実施例においては、基準バターｙ　ＰＴＮを＠ＩＩＬ
ｍ、厚さ０．２１ＬｍでＸ方向に直線上に蒸着すること
によって形成されている。この基準パターンＰＴＨの幅
方向に僅かにずれた２つのトラッキング用電子ビームス
ポットＴＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２を基準パター７２丁
Ｎに照射することによって発生する二次電子は、２００
〜５００Ｖの電圧ＶＢによって形成される電界によって
二次電子検出器ＳＮＳに導かれる。一般に、高速の度射
電子は低い電圧ＶＢによる電界では殆ど軌道を曲げられ
ずに入射方向近傍に反射するため、二次電子検出器ＳＮ
Ｓはこれを避けた位置に配置されている。二次電子検出
器ＳＮＳの出力信号は増幅器ＡＭＰで増幅されて信号Ｓ
Ｌ３となり、制御回路ＣＴＨに入力され、制御回路ＣＴ
Ｈによって電子ビームＴＥＢの基準パターンＰＴＮへの
照射状態が判断されるようになっている。

制御回路ＣＴＲからトラッキング信号ＳＬＩがドライバ
ＴＣＤに入力され、ドライバＴＣ［）は信号孔１に応じ
て偏向電極ＴＣＬ　、　ＴＣＲ間に電圧を印加して偏向
電界を形成し、電子ビームＴＥＢ　、　ＭＥＢを同時に
偏向するようにされている。また、制御回路ＣＴＲから
の制御信号Ｓｔ、４はドライバＳＣＤに入力され、ドラ
イバＳＣＤは信号ＳＬ４に応じて偏向電極ＳＣ１、ＳＣ
２間に電圧を印加して偏向電界を形成し、電子ビームＴ
ＥＢ　、　ＭＥＢを同時にＸ方向に偏向するようになっ
ている。更に、ＳＬ２は記録及び部分的な消去のための
信号であり、この信号孔２によって電子ビーム発生源Ｍ
ＥＢＤが発生する電子ビームＭＥＢは変調される。なお
、第１図に示した殆どの構成要素は図示しない電磁シー
ルドされた真空容器中に収納されている。

このような構成において、２つのトラッキング用電子ビ
ームＴＥＢ　１、ＴＥＢ２のスポットＴＥＢＳ　１、Ｔ
ＥＢＳ２が基準パターンＰＴＮと第２図（ａ）に示すよ
うな関係にある場合について説明する。なお、第２図の
右側のグラフは、トラッキング用電子ビームスポットＴ
ＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２と基準パターンＰＴＮの関係
が左側に示す場合の増幅器ＡＭＰの出力信号ＳＬ３を縦
に、時間軸を横にとったものである。前述したように、
トラッキング用電子ビームＴＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２
は時間ｔｌごとに交互に発生するが、第２図（ａ）の場
合には、２つのトラッキング用電子ビームスボッ）　Ｔ
ＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２は共に銀パラジウムの基準パ
ターンＰＴＮ上を照射しているため、二次電子発生量が
多く、出力信号ＳＬ３は高いレベルＶ２でほぼ一定とな
る。

一方、第２図（ｂ）の場合には、２つのトラッキング用
電子ビームスポットＴＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２は、共
に比較的二次電子発生量の少ない記録媒体ＭＷ上を照射
しているため、出力信号ＳＬ３は低いレベルｖ１でほぼ
一定となる。また、第２図（Ｃ）の場合には、トラッキ
ング用電子ビームスポットＴＥＢＳＩが記録媒体！’［
ｌ’ｌ上を、トラッキング用電子ビームスポットＴＥＢ
Ｓｚが基準パターンＰＴＮ上を照射しているため、トラ
ッキング用電子ビームＴＥＢＩの発生時には二次電子発
生量が少なく、逆にトラッキング用電子ビームＴＥＢ２
が発生している時には、二次電子発生量が増加し、出力
信号ＳＬ３はｖｌとｖ２の間を上下し１周期２φｔ１の
正弦波状になる。

制御回路ＧＴＲ内に比較器を設け、この比較器に第３図
に示すような第２図の場合と同相の比較信号を与え、出
力信号ＳＬ３と比較を行い、第２図（ａ）の場合には負
の出力が、第２図（ｂ）の場合には正の出力がなされる
ようにし、また第２図（ｃ）の場合には２つの信号が同
じため、出力がＯになるようにする。この符号付きの出
力をトラッキング信号ＳＬＩ　としてドライバ丁ＣＤに
加えると、ドライバＴＣＤはトラッキング信号ＳＬＩが
負のときは、その大きさに応じてトラッキング用ビーム
スポットＴＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２が第２図において
左方向に、トラッキング信号ＳＬＩが正のときは、その
信号の大きさに応じてトラッキング用ビームスポットＴ
ＥＢＳＩ　、　ＴＥＢＳ２が第２図において右方向に移
動するように偏向電極ＴＣＬ　、　ＴＣＨに電圧を印加
する。

このとき、トラッキング用電子ビーム丁ＥＢだけでなく
、情報の記録・再生・消去に使用している複数の電子ビ
ームＭＥＢもトラッキング用電子ビームＴＥＢと同じ電
界を受：すで偏向される。また、トラッキング信号ＳＬ
Ｉが０の時には、ドライバＴＣＤは偏向電極ＴＣ：Ｌ　
、　ＴＣＲに電圧を印加せず、トラッキング用電子ビー
ム丁ＥＢも複数の電子ビームＷＥＢも全く偏向されるこ
とはない。

実際の情報の記録・再生・消去時には、偏向電極ＳＣ工
、　ＳＣ２の電圧を徐々に変化させ、複数の電子ビーム
ＷＥＢによって記録媒体ＭＭ上に生ずるスポット列をＸ
方向に移動してゆくことになる。このとき、トラッキン
グ用ビームスポットＴＥＢＳＩ、ＴＥＢＳ２と基準パタ
ーンＰＴＮとの関係は、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、
（ｃ）に示す状態が連続的に変化するため、結果的にほ
ぼ第２図（ｃ）の状態、即ちトラッキング用ビームスボ
ッ）　ＴＥＥＩＳＩ　、　ＴＥＢＳ２の中間位置に基準
パターンＰ丁Ｎの片側のエツジが位置するように制御さ
れる。

本実施例においては、ビームスボッ）　ＴＥＢＳの径の
１／１０、即ち０．０２１Ｌｍ程度の高精度でトラッキ
ング用電子ビームＴＥＢを基準パターンＰＴＨに沿って
走査することが可能である。従って、トラッキング用電
子ビームＴＥＢと全く同じ電界を受けている複数の電子
ビームＷＥＢも、トラッキング用電子ビームＴＥＢと同
じ精度で走査を行うことになり、基準パターンＰτＮを
基準に記録されたビットＰＩＴは、再生時或いは消去時
にも基準パターンＰＴＮをトラッキング用電子ビームＴ
ＥＢで走査することにより、極めて正確にトレースする
ことが可能となる。

また本実施例では、トラッキング用ビームを電子ビーム
ＴＥＢとしたのみならず、情報の記録・再生・消去を行
うビームをも電子ビームＷＥＢとしたため、トラッキン
グ用電子ビームＴＥＢを偏向する手段により、容易に電
子ビームＷＥＨの偏向を行うことができ、光ビームの際
に必要となるアクチュエータを全く必要としないという
利点もある。更に、高密度に複数個配列することが難し
い光ビームに比較して、電子ビームは個々に偏向手段な
必要としないため、容易にビームの高密度化を行うこと
ができ、高速、高密度な記録が可能となる。

また、本実施例ではトラッキング用電子ビーム発生源丁
ＥＢＤと複数の電子ビーム発生源ＭＥＢ［］とを説明の
都合上側々の要素としたが、複数の電子ビームを発生す
る１つの素子において、その１木又は数本の電子ビーム
をトラッキング用、残りの電子ビームを情報の記録・再
生番消去用に使用するという形態とすることも可能であ
る。

なお、情報の記録・再生・消去に電子ビームＷＥＢを使
用したが、勿論この情報の記録・再生・消去は光ビーム
によってもよく、トラッキング信号ＳＬＩを所謂光ヘッ
ドのトラッキング用アクチュエータのドライブ信号とし
て使用することにより、極めて高精度かつＳ／Ｎ比の高
いトラッキングニラ−信号を得ることができ、従来にな
い高精度なトラッキングが可能となる。

更に、上述の実施例では電子ビームτＥＢ　、　ＭＥＢ
が第１図においてＸ方向に容易に偏向できるため、敢え
て記録媒体Ｈの移動を行わない例について説明したが、
本発明では記録媒体が移動することによって生ずる振動
に対する追従性が高いために、光ディスクや光カードの
ように移動、回転を伴う媒体に対しては、従来の光ビー
ムによるトラッキング法に比べて、より効果的なトラッ
キングエラー信号の検出が可能となる。また、本発明は
記録媒体とトラッキングエラー信号検出素子である二次
電子検出器とが非接触であるため、光ディスクや光カー
ドのように、記録媒体が回転や移動を行う場合に特に有
効である。

また本実施例では、電子ビームを電界により偏向する例
について説明したが、磁界による偏向によっても全く同
じ効果が得られることは云うまでもない、また、トラッ
キング用電子ビームＥＢは２木に限らず、１本又は３本
以上の任意の数でよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る情報記録再生装置は、
記録媒体上に記録媒体と異なる材料から成る基準パター
ンを形成し、この基準パターンに電子ビームを興射し放
出される二次電子をトラッキングニラ−信号の検出手段
として使用するようにしたため、極めて高精度でＳ／Ｎ
比の高い信号が得られるようになり、トラックピッチを
より狭くし、高密度記録を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明に係る情報記録再生装置の実施例の
構成図、第２図は基準パターンと電子ビームスポットの
関係図、第３図は比較信号の波形図、第４図は従来例の
光ビームによるトラッキングエラー信号検出方法の説明
図、第５図は従来のビットと光ビームスポットの関係と
検出素子上の光強度分布の関係図である。 符号Ｈは記録媒体、ＭＥＢＤ、ＴＥＢＤは電子ビーム発
生源、ＰＴＮは基準パターン、ＴＣＬ　、丁ＣＲ、ＳＣ
Ｉ　。 ＳＣ２は偏向電極、ＳＮＳは二次電子検出器であ第１図 ＣＤ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビームにより記録媒体上にスポットを形成し、少な
   くとも情報の記録・再生・消去のうちの何れかを行う情
   報記録再生装置において、情報の記録・再生・消去時に
   前記ビームの基準位置となる基準パターンを前記記録媒
   体上に、電子ビームを照射した場合の二次電子の発生量
   が前記記録媒体とは異なる材料により形成し、前記基準
   パターンに電子ビームを照射した際に発生する二次電子
   の量を前記ビームの位置ずれ検出信号として検出する検
   出器を設けたことを特徴とする情報記録再生装置。 ２、前記基準パターンの幅方向に僅かにずれた２本の電
   子ビームを前記基準パターンに交互に照射するようにし
   た特許請求の範囲第１項に記載の情報記録再生装置。 ３、前記基準パターンに照射する電子ビームを偏向電極
   により偏向するようにした特許請求の範囲第１項に記載
   の情報記録再生装置。