JPS62185251A - 光メモリ−デイスク光照射方法 - 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】 （技術分野） 本発明は光メモリーディスク光照射方法に関する。

（従来技術） 光メモリーディスクを用いる、情報の記録・再生システ
ムは良く知られている。

第５図は、このようなシステムの、光メモリーディスク
１０と、光ピツクアップとを説明図として示している。

以下、この第５図に即して、光メモリーディスクｌＯに
対する情報の書込みと読出しにつき簡単に説明し、あわ
せて１本発明により解決しようとする問題点につき説明
する。

第５図において半導体レーザー１２を発光させると、放
射させるレーザー光はレンズ１４により平行光束化され
、偏光ビームスプリッタ−１６と１／４波長板１８を透
過したのち、対物レンズ２０に入射し、同レンズ２０に
よって、光メモリーディスク１０上にスポット状に集束
する。従って、光メモリーディスク１０を回転させつつ
、入力信号により、半導体レーザー１２の発光をオン−
オフすることによって光メモリーディスク１０へ、情報
を書込みを行うことができる。

光メモリーディスク１０の照射された光は、ディスクに
より反射され、対物レンズに入射し１７４波長板１８を
介して偏光ビームスプリッタ−１６に入射する。このと
き、光は、１／４波長板１８を２度透過することにより
、その偏光方向が当初の方向と直交しており、従って偏
光ビームスプリッタ−１６により第５図左方へ反射され
る。この反射光は。

光学系２２を介して、受光素子２４に入射する。光学系
２２は、フォーカシング、トラッキングの制御を行うた
めの信号を得るための光学系であり、非点収差方式、ナ
イフェツジ方式等、種々の方式の光学系が用いられる。

因みに、非点収差方式の場合は、光学系２２は集束レン
ズとシリンドリカルレンズとの組合せであり、受光素子
２４は分割受光素子である。

フォーカシング用、トラッキング用の信号に応じて、周
知のフォーカシング、トラッキングの制御が行なわれる
。

光メモリーディスク１０の記録面に、すでに情報が書き
込まれているときは、上記記録面による反射光の光強度
は、書き込まれている情報に応じて変化するから、この
光強度変化を受光素子２４により電気信号化することに
より、情報の読出しが行なわれる。

以上が、光メモリーディスクシステムにおける情報書込
み、読出しのあらましである。

さて、このような光メモリーディスクシステムにおいて
は、上述の如く、情報の書込みにせよ読出しにせよ、照
射レーザー光をディスクの記録面上にスポラ１〜状に集
束せしめる必要がある。そして、情報の書込みの場合、
記録される最小のピッ１−の大きさは、集束光のスポッ
ト径程度であるし。

情報の読出しの際に検出しろる最小のピットの大きさも
、上記スポット径の程度である。

一方、光メモリーディスクにおける記録面の面積は有限
であるから、記録密度を高くするには、光メモリーディ
スクにスポット状に照射される光の、スポット径を小さ
くしなければならない。

ところで、レーザー光束を、対物レンズによりスポット
状に集束せしめる場合、集束部におけるスポラ１−径Ｗ
ｏは、レーザー光の波長λと、対物レンズの開口数ＮＡ
とで定まり。

Ｗｏ＝１．２２λ／ＮＡ　　　　　　　　（１）で与え
られることが知られている。

従って、対物レンズを用いる場合にスポット径Ｗｏを小
さくするには、（１）式から明らかなように、波長λを
小さくシ、開口数ＮＡを大きくすれば良い。しかしなが
ら、半導体レーザーの発光波長λで現在のところ安定し
て得られるのは７８０ｎｍであり、現状では、７８０ｎ
＋ａがλの実質的な最小値となっている。

一方、開口数ＮＡを大きくすることが必らずしも容易で
はない。すなわち、対物レンズの焦点距離はλ／（ＮＡ
）”であられされ、また光メモリーディスクのスキュー
および記録媒体層の厚みのばらつきに対する許容度が、
それぞれλ／（ＮＡ）’　。

λ／（ＮＡ）’に比例するので、開口数ＮＡが大きくな
ると対物レンズの焦点深度が浅くなり（これはフォーカ
シング制御がむずかしくなることを意味する）、また、
スキューに対する制限や、ディスク製造上の精度条件が
きびしくなる。

このため現状は、ＮＡとして０．４５の近傍の値を選択
し、λ＝　７８０ｎｍについて、スポット径１．２〜１
．６μｍを得ている状態である。従って、ディスク上に
おける最小記録ピットの大きさとして１μｍ以上の大き
さが必要とされる。

動画デジタルメモリーの場合、２０分間の記録に要求さ
れる記録容量は１３０Ｇｂであるが、もし、最小記録ビ
ットの径を０．５μｍとすることができれば、上記２０
分間の記録を、ディスク１面にまるまるおさめることが
できる。このように、光メモリーディスクをスポット状
に照射する光のスポット径を小さくすることで、高密度
の記録が可能となるが。

対物レンズの開口数を大きくすることでこれを実現する
のは上述の如く実際問題として極めて困難である。

（目　　的） 本発明の目的は、光メモリーディスクにスポット状に照
射されるレーザー光のスポットを、容易に、小径化でき
る、新規な、光メモリーディスク光照射方法の提供にあ
る。

（構　　成） 本発明の方法は、以下の如き特徴を有する。

すなわち、光メモリーディスクの記録面に照射さるべき
レーザー光は、マスクを介して上記記録面に照射される
６マスクには、スリットもしくはピンホールが形成され
ており、光は、このスリットもしくはピンホールを通っ
て、光メモリーディスクをスポット状に照射する。

マスクに形成されたスリットは、その幅が、照射光の波
長λに対して、２λ以下、好ましくはλ以下に定められ
、長さはディスクにおけるトラック幅に応じて定められ
る。またピンホールの直径は、２λ以下、好ましくはλ
以下に定められる。

さらに、マスクのスリットもしくはピンホールと、光メ
モリーディスクの記録面との間の間隔幅が、２λ以下、
好ましくは、１λ以下に保たれる。

そして、上記間隔幅は、スリットの幅もしくはピンホー
ルの直径と同程度に保たれる。

本発明は、発明者らによる。以下の如き実験的な発見に
基礎をおいている。

周知の如く、微小なピンホールを通して光を伝播させる
と１通過光はピンホールにより回折する。

ピンホールの直径が波長程度ともなると、回折効果は最
大となり、ピンホールを通過した光は、ピンホールの位
置を発散の中心とする球面波として伝播する。

しかしながら、ピンホールを通った光が球面波となるの
は、ピンホールの位置から数波長もへたたった、所謂フ
ァーフィールドの領域であり、ピンホール直後のニアフ
ィールドと呼ばれる領域では１通過光は平面波としての
性質を示す。

すなわち、ピンホールの直径をレーザー光の波長のλに
対し、２λ以下とすると、ピンホール通過直後の２λ程
度のニアフィールド内では、通過レーザー光は、略ピン
ホールの径と同じ光束径をもって進行することが認めら
れた。特に、ピンホールの直径りとニアフィールド長ｄ
とが、　Ｄ＝ｄのときは、ピンホール通過後にニアフィ
ールド内での光束径は、実質的にピンホールの直径りと
等しい。特に、Ｄαｄ≦λのときは良好である。

従って、光メモリーディスクに照射すべきレーザー光を
、その波長λに対し、２λ以下、好ましくは、λ以下の
直径を有するピンホールを通して光メモリーディスクの
記録面に照射し、かつ、ピンホールと記録面との間の距
離を、２λ以下とし。

スリットの幅もしくはピンホールの直径と同程度に保つ
ことによって、実質的にピンホールと同径のスポット径
で、記録面を光照射できる訳である。

以下、具体的な実施例に即して説明する。なお、繁雑を
避けるため、混同の虞れのないものについては、各実施
例とも、第５図におけると同一の符号を用いる。

第１図にす実施例は、第５図に示す従来例において、対
物レンズ２０と、光メモリーディスク１０との間に、ピ
ンホールを有するマスク３０を配備した例である。

レーザー光は、対物レンズ２０によりマスク３０上に、
スポット状に集束する。すなわち第２図に示すように、
対物レンズによる集束光ＬＯは、マスク３０上にスポッ
ト状に集束する。そして、光の一部は、ピンホールＰＨ
を通過し、光Ｌ１となって光メモリーディスク１０の記
録面（ディスクＩＯの、マスク３０に対向する表面）に
スポット状に入射する。このとき照射光の記録面上での
スポット径は、ピンホールＰＨの直径ＬＡと略等しい。

もちろん、ＬＡと、ＬＢ（ピンホールＰＨと記録面との
間隔幅）とは互いに略等しくかつ、それぞれ２λ以下で
ある。

さて、この実施例につき、具体的に説明する。

まず、光メモリーディスク１０であるが、石英ガラスを
基板とし、その片面に、記録媒体として、さに蒸着して
形成した。なお、記録媒体は、上にあげたものに限らず
、一般に用いられている材料、例えば、全屈薄膜、有機
染料系、銀塩系、フォトレジスト系、Ｔｅ系、金属酸化
物系等をあげることができる。

次に、半導体レーザー１２としては、発光波長が７８０
ｎｍのものを用いた。

マスク３０は、次の如くして作製したものを用いた。

すなわち、厚さ１．５ｍｍの低膨張ガラスの片面にまず
、クロームの薄膜（厚さ１０００人）をスパッタリング
により形成する。次に、この薄膜上にフォトレジストを
塗布し、電子ビームでピンホール形状を露光する。現像
により露光部のフォトレジストを除き、クロー１１の薄
膜に対してドライエツチングを行ってピンホールをあげ
る。最後にフォトレジストをとりのぞくと、ピンホール
を有するマスクが出きあがる。もちろん、このマスクは
、クロームの薄膜の側を、記録面に対向させて用いる。

ピンホールの直径は０．５μｍとした。

さらに、マスク３０のピンホールと記録面との間隔を、
０．５μｍ±０．１μｍに保つために、小型ウィンチェ
スタディスクに用いられている空気浮上式のピックアッ
プと同様の方式を用いて、マスク３ｏを浮上させた。こ
れによりフォーカシング制御は不要となった。トラッキ
ング制御は適当な方式で行う。

上記の条件において、記録面上における照射光のスポッ
ト径は、０．５〜０．６μｍとなった。

この実施例で、０．５μの径を有するピットを０．５μ
ｍピッチで記録することができた。この点は、走査型電
子顕微鏡で確認できた。書込み、読出しとも良好に行う
ことができた。

なお、記録面に照射される光量は、ピンホールの径と、
マスク上に集束する対物レンズによるスポット径とによ
って定まる。今説明している実施例では、上記スポット
の面積とピンホールの面積比による計算値と同程度、す
なわち、対物レンズにより集束する光量の１０〜１７％
であった。ピンホールと記録面とが極めて近接してい、
るため、ピンホールから記録面に入射する光が、記録面
で反射されて、再びピンホールを通過するまでにおける
光量損失は少い。

第３図に、別の実施例を示す。

この実施例では、半導体レーザー１２から放射されるレ
ーザー光は、レンズ等の光学系を介することなく、直接
、マスク３０に照射され、ピンホールを通った光が、光
メモリーディスク１０の記録面にスポット状に照射され
る。

半導体レーザーから放射される光は、発散性の光束であ
るから、半導体レーザーとマスクとの距離が大きくなる
ほど、マスクのピンホールへおくり込まれる光量が小さ
くなる。従って、第３図の方式で、本発明を実施すると
きは、光量の損失を小さくおさえるために、半導体レー
ザーの光源部とマスクとを出来る限り近接させる必要が
ある。

従って、このような実施の態様においては、ピンホール
を有するマスクを蒸着等によって、半導体レーザーの出
射鏡面に直接設けてもよい。あるいは、マスクと同様の
効果を有する導波路をレーザーの放射前面に設けること
も考えられる。

第３図に示す実施の態様の場合、信号検出は。

マスクの位置で、ピンホールの周囲に受光素子を設ける
ことによって行ってもよいが、このようにするほかに、
記録面からの反射光を光源である半導体レーザーに戻し
、自己結合効果を利用して記録面からの信号を検出する
ことができる。自己結合効果を利用する信号検出方式は
従来から５ｃｏｏｐ方式として知られている（特公昭５
７−５８７３５号公報、特公昭５９−２７９７４号公報
）。

しかし、例えば、第５図に示す従来の光ピツクアップの
場合、経路の光損失のため、記録面に入射するのは、半
導体レーザーからの光のｌＯ％程度であり、信号変化分
としては、その１０〜３０％が反射する。経路の損失が
９０％であるから、半導体レーザーに戻るのは１発光量
の０．１〜０．３％であり。

この程度の戻り光では、５ｃｏｏｐ方式による信号検出
は必ずしも容易ではない。

しかし、本発明を第３図の方式で実施すると、ピンホー
ルを通って記録面に達する光は、数％ないし数１０％で
あるが、記録面で反射して半導体レーザーへ戻る光には
殆ど光量損がない。従って、５ｃｏｏｐ方式による信号
検出は極めて容易である。

勿論、光量損の少い経路を構成すれば、第１図の実施例
方式でも、５ｃｏｏｐ方式による信号検出が可能である
。

以上の実施例では、ピンホールを有するマスクを使用す
る場合について説明した。

しかし、マスクとして、ピンホールのかわりに第４図に
示す如きスリンｌ−Ｓ　Ｌを有するものをスリット長手
方向が、ディスク半径方向を向くようにして用いてもよ
い。

この場合、スリットの幅ＬＡ１は、光波長λに対し２λ
以下、好ましくはλ以下であり、長さ、ＬＡ２は、トラ
ック幅より若干水さい大きさにする。すなわちトラッキ
ングの際に、照射位置が多少ずれても、照射光が、隣接
トラックを照射しない程度の大きさに定めるのである。

スリットＳＬの長さＬＡ２を、トラック幅に応じて定め
るとは。

このことを意味する。

また、上の説明では１反射型の光メモリーディスクの場
合について説明したが、透過型のディスクに対しても勿
論本発明を適用可能である。

また、情報の書込み、読出しを問わず本発明を適用でき
ることは勿論である。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、新規な光メモリーディスク光照
射方法を提供できる。

この方法は、上記の如く、構成されているので、以下の
如き効果を有する。

すなわち、第１に、記録面を照射するスポット径を小さ
くできるため、情報記録の高密度化が可能となる。第２
に、対物レンズによる集束スボッ１へ径由体を小さくす
る必要がないので、対物レンズ等、光学系の設計条件が
ゆるやかになる。さらに光源からの光を、直接マスクに
照射しピンホールないしスリットで絞り込んで、記録面
に照射することもできるので、照射光学系の大幅な簡略
１ヒが可能となるし、５ｃｏｏｐ方式の信号検出の場合
、その容易化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を説明図的に示す図、第２
図は、本発明を説明するための図、第３図は、本発明の
別実施例を説明するための図、第４図は、マスクにおけ
るスリットを説明するための図、第５図は、従来技術と
その問題点を説明するための図である。 １０・・・・光メモリーディスク、１２・・・・半導体
レーザー、３０・・・・マスク、ＰＨ・・・・ピンホー
ル、ＳＬ・・・・スリット、ＬＡ・・・・ピンホールの
直径。 最４　【 一可ＩＸ、　ＬＡ４ 手続補正書 昭和６１年１０月１７　日 昭和６１年特許願第２８４７９号 ２、発明の名称 光メモリーディスク光照射方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　　　　称　（６７４）株式会社リコー（ほか１名） ４、代　理　人 ７、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第１行の「情報を」を「情報の」と
補正する。 （２）同第４頁第３行中の「光強度」を「光強度変化」
と補正する。 （３）同第９頁第３行中のｒＤ＝Ｊを削除する。 （４）同第１５頁第９行末尾の「長さ、」を「長さ」と
補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光メモリーディスクに情報を書込むため、もしくは光メ
   モリーディスクに書込まれた情報を読出すために、光メ
   モリーディスクをスポット状に光照射する方法であって
   、 照射光の波長をλとするとき、２λ以下の幅と、トラッ
   ク幅に応じて定まる長さとを有するスリットもしくは、
   ２λ以下の直径を有するピンホールを有するマスクを用
   い、 上記マスクのスリットもしくはピンホールを通して光メ
   モリーディスクを光照射し、上記スリットもしくはピン
   ホールと、光メモリーディスクの記録面との間隔を、２
   λ以下で上記スリットの幅もしくはピンホールの直径と
   同程度の大きさに保つことを特徴とする、光メモリーデ
   ィスク光照射方法。