JPH0335436A - 情報記録装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザダイオード等のレーザ光源から発せ
られる光ビームを光ディスク等の情報記録媒体に照射す
ることにより情報を記録・再生、又は記録・消去・再生
する情報記録装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 近年、大容量メモリとして先ディスクが注目を集めてい
る。光ディスクは、コンパクトディスク、レーザディス
ク及びＣＤ−ＲＯＭに代表される再生専用型と、電子式
文書ファイル、画像ファイルに代表される１回書き込み
型（ライトワンス型）と、ハードディスク及びフロッピ
ーディスクの代替を目的とした書き替え可能型（リライ
タブル型）の３ＦＪ類に大別される。

この中で、ライトワンス型及びリライタプル型の光ディ
スクは、その開発当時には、従来の磁気ディスクに比較
して容量が１０倍程度も大きいという利点を有していた
。

しかし、光ディスクの記録容量は未だ十分なものとは言
えず、また最近の磁気記録技術の急速な進歩により磁気
ディスクにおいても光ディスクの記録密度に近い記録容
量のものも開発されつつあり、光ディスクにおける一層
の高記録密度化が要求されている。

光ディスクにおける記録密度を高密度化する方法は、従
来から種々検討されている。

例えば、記録するためのレーザビームのスポット径を小
さくして記録ビットをより小さくし、ビットとビットと
の間隔を小さくする試みがなされている。一般によく知
られているように、レーザビームのスポット径をｄ、レ
ーザビームを光ディスクに照射する際に用いられる対物
レンズのニューメリ力ルアパーチャ゛−をＮＡ、レーザ
波長をλとすると、ｄｃｘ３λ／ＮＡの関係があるから
、スポット径を小さくするためにＮＡを大きくするか、
又はλを小さくすればよい。

ＮＡを大きくする場合には、光デイスク上に集光された
レーザビームのスポット径を小さくすることはできるが
、焦点深度が小さくなるため、ディスクのわずかな面振
れや反り等のために、レーザビームのトラッキングやフ
ォーカシングのサーボがかからなくなるという不具合が
ある。こうした事情を考慮すると、現状ではＮＡが０．
５５〜０．６程度が上限であり、高記録密度化の岐点か
ら十分とはいえない。

一方、現在市販されている半導体レーザの波長は７８０
ｎ−又は８３０　ｎａ＋であり、これを短波長化してと
りあえず６８０　ｒｖにする研究もなされているが、市
販レベルにはないのが現状である。

λを小さくするために半導体レーザの第２次高調波のみ
を取り出して光ディスクの記録・再生用に利用しようと
いう試みもなされている。この場合には、基本波の波長
が８３０ｎ１１であれば第２次高調波の波長は４１５ｎ
ｍであって、波長を十分に小さくすることができる。

しかし、第２次高調波のパワーは高々１ｍｗであり、記
録のために最低必要なパワーであろうｍｗ（光デイスク
面での値）に比較して著しく小さいため、未だ実用化に
は至っていない。

半導体レーザ以外では、例えばＡｒのように波長が４８
８ｎａと半導体レーザよりも短いものがあるが、これら
は大型であり、レーザドライブの小型化が要求されてい
る現状では、このようなレーザを使用することは非現実
的である。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
比較的簡単な構成で、実用的に記録密度の高密度化を図
ることができる情報記録装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る情報記録装置は、情報記録媒体にその基
本波を照射して情報を記録し、その第ｎ次高調波を照射
して情報を再生するためのレーザ光源と、レーザ光源か
ら発せられた基本波のパワーが低パワーの場合に基本波
の波長に位相整合するように構成され、第ｎ次高調波を
発生させるための第ｎ次高調波発生器と、レーザ光源か
らの光ビームを前記情報記録媒体に集光照射するための
光学系とを有することを特徴とする。

（作用） この発明においては、レーザ光源から発せられた基本波
が低パワーの場合に基本波の波長に位相整合するように
構成された第ｎ次高調波発生器を用いたので、一つのレ
ーザ光源から発光された光の基本波で情報を記録し、第
ｎ次高調波で情報を再生することができる。この場合に
、ｉｎｎ次側調波より情報を再生するので、記録スポッ
トに比較して再生スポットを小さくすることができ、従
来よりも記録スポットが近接していても、情報の再生が
可能となる。従って、記録スポットが近接した分だけ高
記録密度化することができる。

（実施Ｎ） 以下、この発明について詳細に説明する。

半導体レーザは、一般に出力するビームのパワーの大き
さによって発光する波長が変化する。第４図はその具体
的な例を示したものである。すなわち、レーザパワーが
１ｍＷ程度の低パワーのときには、その基本波の波長は
８２３　ｎｍであるのに対し、パワーが大きくなるに従
って長波長側にづれていき、２０ｍＷの大パワーになる
と８３２　ｎｓになる。

この発明は、上述のようなレーザパワーによる半導体レ
ーザの発振波長の違いを利用して、一つのレーザ光源か
らの記録用の基本波と再生用の第０次高調波とを利用し
て情報を記録・再生するものである。例えば、第２次高
調波を利用する場合には、レーザ光源としての半導体レ
ープから発光された光ビームを第２次高調波発生器に入
射させたとき、８２８　ｎｍの波長レーザ光に位相整合
するように合わせておくことにより、１ｍＷのパワーで
入射した基本波のみが第２次高調波を発生し、それより
大きい例えば２０ｍＷのときには第２次高調波が発生し
ない。

第５図は第２次高調波発生器にＬｉＮｂＯ３を使用し、
低パワーのレーザ光（波長８２８　ｎｓ）で位相整合さ
せた場合の基本波及び発生する第２次高調波の相対強度
分布を示す。なお、第５図において、ＬｉＮｂＯ３での
基本波のパワー密度は〜１００ｍＷ／μｍであり、Δλ
−λｏｘｌｏ−’である。この図に示すように、中心波
長λ。に対し、第２高調波を発生する範囲である±Δλ
−±８２８　Ｘ　１０−’ｎ−であるから、波長が８３
２の大パワーのレーザが第２次高調波発生器へ入射して
も第２次高調波は発生しない。

次に、第１図を参照しながら、この実施例に係る情報記
録装置について説明する。この情報記録装置は、半導体
レーザからなるレーザ光源１と、レーザ光源から発せら
れた基本波のパワーが低パワーの場合に基本波の波長に
位相整合するように構成され、第２次高調波を発生させ
るための第２次高調波発生器２と、光源１から発光され
たレーザビームを情報記録媒体としての光デイスク１０
に集光照射するための光学系２０と、Ｒ０Ｆ信号及びフ
ォーカスやトラッキングのサーボ系のためのディテクタ
１２とを備えている。

レーザ光源１は、例えば、中心の発振波長が８３０　ｎ
ｉであり、記録の際のパワーが２０ｍＷ１再生の際のパ
ワーが１ｍＷになるように調整されている。ただし、こ
のように調整した場合のレーザパワーレベルは、光デイ
スク１０の記録層に集光されたときには、夫々約半分の
１０ｍＷ及び０．５ｍＷとなる。

第２次高調波発生器２は、例えばＬｉＮｂ０゜で構成さ
れており、例えば８２８　ｎｍのレーザ光が入射された
ときに位相整合するように調整されている。

なお、光デイスク１０は基板の上に情報記録用の記録層
が形成されたものであり、記録層としてはピット形成タ
イプのもの、相変化タイプのもの等、従来から使用され
ている種々のものを適用することができる。

記録に際しては、光源１から記録用の２０ｍＷのレーザ
ビームが発光される。このときのレーザ光の波長は８３
２■であるため、レーザビームが第２次高調波発生器２
をそのまま通過し、第２次高調波は発生しない。その後
、レーザビームは光学系２０に導かれる。光学系２０に
おいて、先ず、記録用レーザビームは色消し型コリメー
タレンズ３を通過して平行光にされ、その後Ｓ偏光交射
型偏光ビームスプリッタ−４で反射され、ハーフミラ−
７を通過して対物レンズ９により光デイスク１０に集光
照射される。これにより、情報が記録される。

再生に際しては、光源１から再生用の１ｍＷのレーザビ
ームが発光される。このレーザビームの波長は８２８ｎ
−であるから、このレーザビームが第２次高調波発生器
２に入射されると位相整合し、波長が４１４ｎｇ＋の第
２次高調波が形成される。その後第２次高調波が主体の
ビームはコリメータレンズ３により平行光となり、偏光
ビームスプリッタ−４に導かれる。ビームスプリッタ−
４は４１４　ｎｍの光に対して透過型となるため、ビー
ムはこれを通過し、λ／４板５ａを通過した後、反射ミ
ラー６ａで反射する。第２次高調波発生器２から出たビ
ームは若干の基本波を含んでいるが、ミラー６ａは基本
波を透過するようになっており、このミラー６ａでは第
２高調波のみが反射される。ミラー６ａで反射された第
２次高調波は再度λ／４板５ａを通過するので、λ／４
板５ａで４５°づつ２回、合計９０°位相がずれること
になるため、ビームスプリッタ−４で反射する。そして
、λ／４板５ｂを通過した後、反射ミラー６ｂで反射し
、再びλ／４板５ｂを通過することにより元の位相に戻
り、ビームスプリッタ−４を透過する。その後、第２高
調波はハーフミラ−７を通過して対物レンズ９により光
デイスク１０に集光照射される。

光デイスク１０で反射した第２次高調波はハーフミラ−
７で２分され、その一方が、ディテクタ１２に導かれる
。これにより情報が再生される。

従って、このような情報記録装置を用いると、光デイス
ク面において、記録時にはレーザパワーが１０ｍＷであ
るため、レーザ波長が８３０ｎ１１の光が集光され、再
生時にはレーザパワーが０．５ｍＷであるため、レーザ
波長が４１５ｎｍの光が集光される。

この場合に、再生用のレーザビームに第２次高調波を使
用しているため、光デイスク１０の再生スポット径は、
基本波によって形成された記録スポット径よりも小さい
。

このことを第２図を参照しながら説明する。第２図は、
波長が８３０　ｎｍの半導体レーザを用い、ＮＡが０．
５５の対物レンズを用いた光学系を光デイスクドライブ
に組み込んだときの光デイスク面の集光スポットにおけ
る照射強度分布を示す図であり、実線は基本波、破線は
第２次高調波を示すものである。この場合に、強度が約
半分になる位置における径（半値全幅）の約１，５倍が
スポット径と一致する。上述の例ではこの図に示すよう
に半導体レーザの基本波の半値全幅（直径）は０．５７
μｍとなり、第２次高調波の半値全幅（直径）は０．２
９μｍとなる。すなわち、半導体し〜ザの第２次高調波
を用いる場合には、基本波を用いる場合よりもレーザス
ポット径を約１７２に小さくできる。

次に、この発明における高記録密度化の原理について第
３図を参照しながら説明する。先ず、第３図（ａ）は従
来の記録・再生方式の場合について示す。従来は、記録
と再生とでパワーのみ異なる同一のレーザを用いている
から、両者の光デイスク面での集光スポット径は全く同
じ大きさである。この方式の場合には、高記録密度化の
観点から記録マーク相互間の間隔が狭まってくると、再
生用ビームを光ディスクに照射し、例えばその反射光量
を検出して情報を再生する場合に、解像度が極めて悪く
なる。

これに対して、この発明の場合には、光源の基本波を情
報の記録用にし、第２次高調波を再生用にしたので、前
述したように、再生スポット径が記録スポット径の約１
／２になる。従って、第３図（ｂ）に示すように、記録
マーク相互間の間隔が狭まった場合でも、解像度良く忠
実に再生することができる。従って、記録密度を少なく
ても従来よりも２倍にすることが可能である。

次に、この発明に基づいて実際に記録・再生を行った試
験例について説明する。記録用及び再生用のレーザ発振
器として波長が８３００■の半導体レーザを用い、対物
レンズのＮＡを０，５５とした。

光ディスクとしては直径５ｃ■のものを用い、その記録
層としては、レーザビームの照射により穴を形成して情
報を記録するタイプのＴｅ−Ｃ（テルル−カーボン）を
用いた。

（１）記録用レーザの光デイスク面でのパワーを１０ｍ
Ｗに設定し、再生用の第２次高調波のパワーを０．８ｍ
Ｗに設定した。この場合の半値幅は、前述の第２図に示
すものと同様、基本波が０．５７μｍ、第２次高調波が
０．２９μｍであった。

光ディスクを１８００　ｒｐｍで回転させ、先ず記録用
の光源としての半導体レーザからレーザビームを発光さ
せ、ディスク中心から３０ｇ＋ｓの位置に３．７ＭＨｚ
、パルス幅５０　ｎ５ｅｃで記録を行った。

これにより光ディスクの記録層に形成されたピット（記
録マーク）の最小ピッチ（互いに隣接するピット中心間
の距離）は１．５μｍであった。ピットの長さは、前述
したように照射された基本波の半値全幅の１．５倍程度
になるから、ピットとピットとの間隔は０．６５μｍ以
下となる（実際には、ピットの回りにリムが形成される
ため、ピット間隔は更に小さくなる）。

このようにして記録した情報を前述したような第２次高
調波にて再生し、スペクトロアナライザで再生信号のＣ
／Ｎを測定した結果、５０ｄＢであった。

これに対して、従来のように基本波を用いて再生した場
合には、再生信号のＣ／Ｎが４９ｄＢとなり、第２次高
調波により再生した場合とほとんど差が無かった。

（２）前述のように構成された光ディスクに対し、（１
）と同じ基本波を用い　記録周波数のみを変化させて、
記録ピット間の距離を０．４μｍ、ｏ、３μｍ、０．２
５μｍ、０．２０μｍ。

０．１５μｍと短くして記録を行い、この記録情報を前
述のように第２次高調波及び基本波によって再生する実
験を行った。その結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 第１表に示すように、基本波で再生した場合、第２次高
調波で再生した場合のいずれも、ビット間隔が小さくな
るに従ってＣ／Ｎが低下しているが、基本波で再生した
場合にはその低下が大きいのに対し、第２次高調波で再
生した場合にはこれが小さい。

電子式文書ファイル等のデジタル記録においては、Ｃ／
Ｎは実用上４５ｄＢ以上あればよいから、第２次高調波
を用いて再生する場合にはピット間隔を０．２μｍまで
小さくすることができる。基本波を用いた場合には、ビ
ット間隔が０．４以上でなければならないから、第２次
高調波で再生する場合にはビット間隔を従来の１／２に
できることが確認された。すなわち、ピット密度を２倍
まで高密度化することができた。

なお、以上の例では、記録方式としてライトワンス型、
記録層としてＴｅ−Ｃを用い、パルスレーザにより穴を
形成して情報を記録する光ディスクを示したが、この発
明はこれに限ることなく種々変形可能である。

例えば、穴を形成するタイプの記録層の代わりに、２つ
の金属又は半導体を積層してレーザ照射部分に原子拡散
を生じさせて記録マークを形成する拡散膜又は合金膜や
、非記録状態では非晶質であってレーザビームの照射に
より結晶化させて記録マークを形成する相変化型の記録
層としても同様の効果を得ることができる。

また、記録した情報を消去可能なりライタプル型のもの
であってもよい。この場合にも、第２次高調波を再生に
用いることによりライトワンス型の場合と全く同様の効
果を得ることができる。リライタブル型では、前述の記
録用光源を消去用にも用いればよい。このようなりライ
タプル型に用いられる記録層としては、例えば結晶−非
晶質間で可逆的に変化を生じる変化型のもの、磁化の向
きを変化させて情報を記録・消去する光磁気記録タイプ
のものがある。

記録ピットを円形にしてピットの位置によって情報処理
を行ういわゆるピットポジション記録の例について説明
したが、これに限らず、ピットを楕円形にしピットの長
さによって信号処理を行ういわゆる長さ記録に対しても
、同様な効果を得ることができる。

また、上述の例では、再生用のビームとして第２次高調
波を用いたが、再生可能なパワーを得られる限り第３次
以降の高調波を用いることもできる。

さらに、情報記録媒体としては、光ディスクに限らず、
光カード等地のものを用いることもできる。

［発明の効果］ この発明によれば、レーザ光源から発せられた基本波が
低パワーの場合に基本波の波長に位相整合するように構
成された第０次高調波発生器を用いたので、一つのレー
ザ光源から発光された光の基本波で情報を記録し、第２
次高調波で情報を再生することができ、これにより再生
スポット径を記録スポット径よりも小さくすることがで
きる。

従って、比較的装置構成が簡単でありながら、高記録密
度を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録装置を示す概
略構成図、第２図は光源としての半導体レーザの基本波
及び第２次高調波の強度分布を示す図、第３図は従来及
びこの発明における記録スポットと再生スポットとの関
係を説明するための図、第４図は半導体レーザのパワー
と波長との関係を説明するための図、第５図は第２次高
調波発生器から発生した第２次高調波及び基本波におけ
る相対強度分布を示す図である。 １；レーザ光源、２：第２次高調波発生器、１０；情報
記録媒体（光ディスク）　１２；ディテクタ、２０；光
学系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報記録媒体にその基本波を照射して情報を記録し、そ
   の第ｎ次高調波を照射して情報を再生するためのレーザ
   光源と、レーザ光源から発せられた基本波のパワーが低
   パワーの場合に基本波の波長に位相整合するように構成
   され、第ｎ次高調波を発生させるための第ｎ次高調波発
   生器と、レーザ光源からの光ビームを前記情報記録媒体
   に集光照射するための光学系とを有することを特徴とす
   る情報記録装置。