JPS5920168B2 - 光学記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスク状記録媒体を用いた書き替え可能な光
学式記録再生装置に関する。

従来、ディスク状記録媒体に映像信号、音声信号等の情
報信号を高密度に記録する試みが種々なされてきた。

具体的にはディスク表面にらせん状あるいは同心円状の
トラックを形成し、トラックに沿つて数μｍ以下の微小
な凹凸が配夕１ルてある。この凹凸の形状の変化を記録
情報に対応させれば、高密度情報記録ができる。情報の
読み出しには、レーザ光のような高エネルギー密度で微
小スポットに収束できる光源を用い、ディスク上のトラ
ックに追随させながら、一定のスポット径のビームを前
記微小記録要素に照射する。記録信号に応じその回折の
度合が異なる記録要素は、反射光あるいは透過光の強度
変化を与え、光電変換素子によつてこれを検出すれば記
録信号の再生が行なわれる。この場合情報の記録は別の
装置、例えば再生ビームよりはるかに強力なレーザビー
ムでフォトレジスト等の材料からなる記録盤に書き込み
が行なわれ、これがマスタ盤となり、音声レコードと同
様な方法により複製が作成される。それ故これら周知の
事例は書き替え不可能な記録媒体であつた。近年、アモ
ルファス物質、即ち結晶のように構造的に長距離規則性
を持たない物質において、注目すべき光学的性質が見い
出され、その内でも光照射によつてアモルファス状態か
ら結晶状態への転移が可逆的であること。

またアモルファス物質の吸収端付近の光を照射すると、
その吸収端の波長シフトが生じること等がある。前者の
性質を用いれば、スレツシヨルドレベル以上のエネルギ
ーの光を照射した場合、光学的性質（濃度）が変化し、
その変化が可逆的であるから、書き替え可能な高密度光
学的記録材料として利用可能である。更に具体的に述べ
ると、アモルフオス材料を数百λの薄膜にしてデイスク
基材に蒸着する。アモルフアス材料の内で最も一般的な
カルコゲナイドガラス系のものでは、書込しきい値以上
のエネルギーの吸収によつて淡褐色を呈していたものが
、結晶化によつて黒化する場合が多い。情報の読み出し
は書き込みしきい値以下のエネルギを持つビームを照射
し、従来と同様の方法によつて再生可能である。一方前
述の記録状態は、即ち結晶状態は昇温し、高温非晶質相
となしクエンチングにより元のアモルフアス伏態に復帰
できる。具体的には書き込みしきい値を上回る高エネル
ギーのレーザビームをパルス的に照射することによつて
実現できる。一方このような記録材料を用いて情報信号
の記録再生を行う装置を構成する場合、光源として用い
るレーザはＨｅ−Ｎｅガスレーザが最も実用的である。

しかし、機能的に記録、再生、消去の各機能のいずれか
あるいは全てを同時に行う場合、一つのレーザ光源で相
異なるモードに対応してビームを照射し、それぞれに付
随する各種コントロールを行うことは装置の構成が極め
て複雑になり、実際上困難である。またガスレーザチユ
ーブを２本以上用いる方法も、装置が大型化する点で不
都合である。 ”本発
明では、上記従来技術に鑑み、消去光源に半導体レーザ
を用い、装置を小型化するとともに、前記記録材料に適
した消去条件を得、消去情報のモニタも簡単に行うこと
が出来る特徴を持つた装置を実現する。ここで半導体レ
ーザについて述べると、近年、特にレーザの小型化、高
効率化、変調の容易さという利点から半導体レーザの研
究が活発化し、従来はパルス発振のみ可能であつたもの
が、室温にて連続発振可能の製品が現われつつある。

この場合、ＧａＡｓ等の−Ｖ族化合物半導体と異種化合
物にＡｌを加えたＧａＡｓと（ＧａＡｌ）Ａｓのヘテロ
接合構造の半導体レーザが代表的なものである。第１図
に示す例は、ダブルヘテロ接合構造の半導体レーザで、
Ａ面とＮ面が共振器を構成し、Ｐ一ＧａＡｓ部分が発光
領域である。一般にＧａＡｓ半導体レーザで得られる光
の特徴として、発振波長８０００λ〜９０００λ、光束
は接合面と平行な面内では〜１００程度しか拡がらない
が、垂直な面内では接合層の厚さ（０．５μｍ〜２μｍ
程度）によつて異なるが数１００〜１０００の角度で拡
がる。従つてこのように急激に拡散する光をレンズ光学
系で数μｍ以下のスポツトに収束させることは困難であ
る。そこで、フアイバーリボンを発光層に接合させた半
導体レーザを用い微小なスポツトを得る。以下に本発明
について図面にしたがい説明する。

第１図はフアイバ一付き半導体レーザの構造を示す模式
図で、１は半導体レーザ、２は発光領域に接合されたフ
アイバーリボンで、本発明の場合、集束型フアイバ一で
あることが望ましい。第２図は半導体レーザと対物レン
ズからなる再生、消去ヘツド３の構造図でＡは断面図、
Ｂはヘツド３を上から見た図で、４はフアイバ一２の保
護カバー、５は半導体レーザ１のパツケージで放熱性の
良いもの、６はパツケージ５の端に付けた磁石、７は電
磁石で、入力端子８に電流を加えることによつて動作す
る。９は対物レンズ、１０は対物レンズ９および半導体
レーザ１を支持するホルダー、１１はマグネツト、１２
は板バネ、１３はコイルである。

第３図は本発明の一実施例の装置の構成図であり、１４
はレーザ光源、１５はリレーレンズ、１６は回転軸をも
つた可動型反射鏡、１７はハーフミラー、１８はターン
テーブル、１９はターンテーブル駆動のモーター、２０
はデイスク記録盤、２１は４個の領域に別れた分割型光
検出器である。

２２は加算および減算増幅器であり、再生信号、トラツ
キング信号およびフオーカシング信号を出力し、２３は
再生信号出力端子、２４はターンテーブル１８の回転に
したがつて、デイスク中心方向へ移動可能な筐体である
。

第４図はデイスク記録盤２０と再生および消去ヘツド３
付近の拡大図で、２５はデイスク記録盤２０上に形成さ
れたトラツク、２６はトラツク２５上に記録された記録
要部、２７は読み出しビームスポツト、２８は消去ビー
ムスポツト。

第５図は加減算増幅器２８の構成図で、２９は分割型光
検出器２１の信号入力端子、３０は加算回路、３１は減
算回路、３２は再生信号出力端子、３３はトラツキング
信号出力端子、３４はフオーカシング信号出力端子であ
る。次に動作を説明する。

本発明の消去用光源として用いる半導体レーザは第１図
に示す如く、その発光層に多数の集束性フアイバーリボ
ン２を接合したもので、フアイバ一終端で、幅数μｍ１
長さ数１０μｍの長方形スポツトを得ることができる。
第２図に示す、再生および消去ヘツド３は、ホルダー１
０によつて、再生及び制御に用いる対物レンズ９と消去
用半導体レーザ１とが近接して保持されている。ヘツド
３自身は、ボイスコイルと同様な構造および機能を持ち
、コイル１３に印加される電流と、マグネツト１１の作
用によつて板バネ１２で制動しながら、ホルダー１０を
図中で上下方向に移動させることができる。即ち対物レ
ンズ９をフオーカシング信号によつてデイスク記録盤２
０に対し、一定の距離に保つことができる。一方半導体
レーザ１はパツケージ５に格納され、極めて細く折れ易
いフアイバ一２も保護カバー４によつて覆われている。
この半導体レーザ１は、第２図において上下の方向に移
動可能である。すなわち端子８に加える電流の向きを切
り替えれば、電磁石７と永久磁石６の相互の間には引力
あるいは反撥力が生じる。消去以外のモードで動作する
時は、引力が生じるように電流を端子８に印加し、フア
イバ一２の先端がデイスク記録盤２０に対し十分遠い距
離を保ち、接触して相互に損傷を与えないようにする。
消去モードの時は、逆向きの電流が加えられ、反撥力に
よつてパツケージ５がホルダー１０により制限される位
置まで進む。すなわち、フアイバ一２がデイスク記録盤
２０上に十分小さなビームスポツトを結像するにたる距
離を保てる位置まで進む。次に第３図以下によつて具体
的な装置の動作を説明する。

レーザ光源１４から出た略平行ビームはリレーレンズ１
５で収束拡大される。回転軸を持つた可動型ミラー１６
によつて、一旦進行方向を変えた後ハーフミラー１７を
通つて再生および消去ヘツド３の対物レンズ９に入射し
たビームは第４図に示すように、対物レンズ９の光軸に
対しデイスク記録型２０のトラツク接線方向にずらして
ある。したがつて再生ビームスポツト２７が、トラツク
２５に最小のスポツトで結像している場合｝』、反射光
はハーフミラー１７の裏面で反射後、分割型デイテクタ
２１の左右の中心部に投射されるが、対物レンズ７とト
ラツク２５の距離が変化した時、即ち焦点からずれた場
合、反射ビームはデイテクタ２１の左（Ａ，Ｄ側）ある
いは右（Ｂ，Ｃ側）の方向へ移動する。また再生ビーム
スポツト２７がトラツク２５から外れ、微ノ」媚已眼要
素２６上を正しく照射しなくなつた場合、デイテクタ２
１に投影される反射光は上下方向に（Ａ，Ｂ側とＣ，Ｄ
側とで）アンバランスになる。したがつて第５図に示す
加減算増幅器２０では、分割型デイテクタ２１の出力信
号に対し、（Ａ＋Ｂ）（Ｄ＋Ｃ）とすればトラツキング
信号が、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）とすればフオーカシン
グ信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄと全ての和をとれば再生信号が得
られる。端子３３で得られたトラツキング誤差信号は、
可動型反射鏡１６を回転させ、誤差信号を減少させる方
向に制（財）し、端子３４で得られたフオーカシング誤
差信号は、再生および消去ヘツド３”のコイル１３に電
流を流し、やはり誤差を減少させる方向に制両する。こ
のように再生ビームの反射光の一部を利用して、トラツ
キング制御とフオーカシング制御を行い、再生ビーム２
７がトラツク２５に沿つて正確に微少記録要素側上を照
射することが可能となる。一方前述したように消去光源
として用いる半導体レーザ１は対物レンズ９に近接した
状態で設けられている故、消去動作時において、フオー
カシング制御およびトラツキング制御を再生ビームによ
る制御と兼用しても何ら差しつかえない。

また消去モードの時、再生ビームスポツト２７を照射し
ても何ら消去条件には影響を与えることなく、機能的に
は消去情報のモニタリングができるという利点がある。
即ち記録された情報を再生しながら、操作者が消去する
必要性の有る部分のみを消去することが可能となる。こ
の時装置の動作として、再生消去ヘツド３に於いては、
電磁石７の作用により、フアイバ一２の先端が、デイス
ク記録盤２０に接近した状態に移るとともに、半導体レ
ーザ１には消去パルス信号が印加され、消去ビームスポ
ツト２８が照射される。この場合前述したように、アモ
ルフアス半導体の性質から、消去モードでは高温加熱に
より結晶を溶融し非晶質と成した後、クエンチングによ
りその状態を保持しながら元のアモルフアス伏態に復帰
できるので、デユーテイフアツタの小さなパルス光を照
射する必要がある。この印加パルスのパルス周期Ｔ１及
びパルス幅：τと長方形ビームスポツトの長手方向のサ
イズ：ｌとは密接な関連がある。即ちターンテーブル１
８がモータ１９により、一定の角速度：ωにて回転させ
られる時、デイスク記録盤２０の記録可能な最外周トラ
ツクの径をＲとすれば、消去ビームスポツト２８のサイ
ズｌについてｌ〉Ｒω（Ｔ＋τ）の関係が成立する。更
に外周から内周へと再生を進めてゆくと、即ちターンテ
ーブル１８の回転に連動して筐体２４が内周方向へ移動
すると、デイスク記録盤２０には常に等しいエネルギー
密度のビームと、冷却条件を与えるため、前記パルス周
期を長く、パルス幅τを小さくしなければならない。（
但しスポツト長２は一定である。）以上述べた装置によ
つてアモルフアス半導体材料を用いたデイスク状記録盤
の情報の再生・消去が可能であり、図面に記載していな
いが、情報の記録も前述の装置を用いて簡単に行うこと
ができる。

すなわち記録の際、再生と同様のＨｅ−Ｎｅガスレーザ
を光源に用いた場合、高出力のレーザ光源を用い、リレ
ーレンズ１５の前に光変調器を設ける。この変調器はＡ
・０．（音響光学効果）変調器か、Ｅ・０（電気光学効
果）変調器を用いる。更に記録の際はトラツキング制御
は不要である以外、再生時と同様に行うことができる。
また大型のレーザ光源と光変調器を用いるのが不都合な
場合、消去の側と同様に書き込みに半導体レーザを用い
るのも有効である。この時は連続発振可能なタイプの半
導体レーザによりほぼ円形のビームを記録トラツクに照
射する。他は前例と同様にすれば良いので省略する。以
上のように、本発明では小型で直接変調可能な半導体レ
ーザを用い、しかも再生ヘツドと一体化することにより
、フオーカシング、トラツキングの制両を簡単にできる
消去方法が実現でき、しかも、消去される情報は常にモ
リタリングすることができ、部分消去が可能である。

また従来半導体レーザの光はレンズ光学系では微少スポ
ツトに収束することが困難であつたが、集束型フアイバ
一を用いてこれを解決した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に関するものであり、第１図は半導体レー
ザの構成図、第２図は再生・消去ヘツドの構成図、第３
図は本発明の一実施例の光学的記録装置の構成図、第４
図は第３図の機能を説明する図、第５図は本発明の構成
要素である加減算増幅器の詳細説明図。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・フアイバ
一、３・・・・・・再生・消去ヘツド、９・・・・・・
対物レンズ、１４・・・・・・レーザ光源、１６・・・
・・・可動型反射ミラー、１７・・・・・・ハーフミラ
ー、２０・・・・・・デイスク記録盤、２１・・・・・
・分割型光検出器、２２・・・・・・加算・減算増幅器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の光源からの光ビームを、光ビームの照射条件
   により記録および消去可能な記録媒体に記録再生用ビー
   ムとして集光する対物レンズと、前記対物レンズと記録
   媒体との距離が常に一定になよう制御する制御手段と、
   半導体レーザと、一端がそれぞれ前記半導体レーザの接
   合面に沿つて配設された複数本の光ファイバーとを有し
   、前記複数本の光ファイバーの他端は、それらの光ファ
   イバーよりの射出光が、前記記録再生用ビームの照射さ
   れた情報トラックを、その記録再生用ビームに近接して
   、情報トラックの方向に伸びる矩形状ビームとして照射
   されるよう前記対物レンズと一体的に固定されている光
   学記録再生装置。