JP2005093009A - Optical memory device, recording medium housing cartridge, optical pickup, and information recording/reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光メモリ装置、記録媒体収納カートリッジ、光ピックアップ及び情報記録再生装置に関し、詳細には情報の記録又は/及び再生の動作が可能であり、回折限界を超えた高密度な光メモリ装置に関する。 The present invention relates to an optical memory device, a recording medium storage cartridge, an optical pickup, and an information recording / reproducing device, and more particularly to a high-density optical memory device capable of recording and / or reproducing information and exceeding a diffraction limit.
現在実用化されているCDやDVDといった記録媒体に対しては、対物レンズを介してレーザ光を集光して記録媒体の微小領域に照射し、この領域からの反射光を検出することによって情報の再生を行っている。また、CD−RやCD−RWなどといった情報の記録が可能な記録媒体に対しては、集光照射した光で記録層を加熱することよって記録層材料に作用を与えて情報の記録を行っている。 For recording media such as CDs and DVDs that are currently in practical use, the laser light is collected through an objective lens and irradiated onto a minute area of the recording medium, and the reflected light from this area is detected to detect information. Is playing. For recording media capable of recording information such as CD-R and CD-RW, information is recorded by heating the recording layer with condensed light and acting on the recording layer material. ing.
このような方式では、対物レンズによる集光スポットのサイズを小さくすることによって記録密度を向上させることができるが、集光スポットのサイズには光の回折限界という制限があり、これより小さな集光スポットを形成することはできない。現段階では、青紫色レーザ(波長405nm)を光源とし、N.A.(開口数)0.85の対物レンズを用いて直径400nm程度のスポットを形成するシステムを超えるものは困難と考えられている。
In such a method, the recording density can be improved by reducing the size of the focused spot by the objective lens, but the size of the focused spot has a limitation of the diffraction limit of light, and a smaller focused spot than this. Spots cannot be formed. At this stage, a blue-violet laser (
一方、このような回折限界の制限を超えた光メモリ方式として、特許文献1に提案されているものがある。従来の光ピックアップの構成を示す概略図である図26を用いて従来の方式について説明すると、記録媒体81を挟んで対物レンズ82と反対側に対物レンズ82で集光したレーザ光の一部を反射・散乱する光プローブ83を配置させる。この光プローブ83には、金属で形成されるレーザ光の波長より微小な反射散乱体84が設けられており、これが記録媒体81に対して数十nm以下の距離まで近接するように配置される。このように構成された従来の光ピックアップにおいて、記録媒体81及び光プローブ83に向けて半導体レーザ85から放射されたレーザ光は、コリメートレンズ86によって平行光に変換された後に偏向ビームスプリッタ87によって光路が90度折り曲げられ、1/4波長板88へ入射される。ここで、レーザ光は円偏光へと変換され、対物レンズ82によって集光される。集光された光は、記録媒体81を透過して光プローブ83へ照射される。そして、この光プローブ83に設けられた集光スポットより小さな反射散乱体84によってその一部だけが反射散乱されるため、反射散乱体84に近接する記録層の集光スポットより小さな領域がこの反射散乱光によって照明される。従って、集光スポットより小さな領域において情報の記録又は再生の動作が実現される。
しかしながら、特許文献1の光ピックアップでは、集光スポットと反射散乱体及び記録媒体との位置制御が重要であり、これの間に位置ズレがあると良好な記録又は再生動作が実現されないという問題がある。これに対し、特許文献2では、反射散乱体と集光スポットの位置制御を行うため、反射散乱体の中心線を挟んで配置し反射散乱体で反射及び散乱した光の強度を検出する少なくとも2つの光検出器と、各光検出器が出力する光強度信号の差を演算して対物レンズの光軸に対する反射散乱体の中心の位置ズレ量を検出する演算手段を有する光ピックアップが提案されている。しかし、この特許文献2には、記録媒体との位置制御を行う手段は存在せず、CDやDVDなどのように記録媒体上に連続した情報を大面積に効率良く記録してこれを再生するには至っていないという課題があった。
However, in the optical pickup of
本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、記録媒体と、反射散乱体及び集光スポットとの位置調整を行うことにより、光の回折限界を超えた高密度・大容量な光メモリ装置、当該光メモリ装置に適用する記録媒体を収納した記録媒体収納カートリッジ、光メモリ装置に適用する記録媒体に対して位置決め可能な光ピックアップ、更に光ピックアップを有し光メモリ装置に適用する記録媒体に対して情報の記録・再生が可能となる情報記録再生装置を提供することを目的とする。 The present invention is for solving such problems, and by adjusting the position of the recording medium, the reflective scatterer and the condensing spot, it has a high density and large capacity exceeding the diffraction limit of light. OPTICAL MEMORY DEVICE, RECORDING MEDIUM CONTAINING CARTRIDGE CONTAINING RECORDING MEDIUM APPLYING TO THE OPTICAL MEMORY DEVICE, OPTICAL PICKUP POSSIBLE WITH RECORDING MEDIUM APPLYING TO OPTICAL MEMORY DEVICE, AND RECORDING MEDIUM HAVING OPTICAL PICKUP AND APPLYING TO OPTICAL MEMORY DEVICE An object of the present invention is to provide an information recording / reproducing apparatus capable of recording / reproducing information.
前記問題点を解決するために、本発明の光メモリ装置は、記録媒体と、光学系とを具備している。そして、記録媒体は、透光性の基板上に積層された記録層を有し、記録層が設けられた面側の表面は同心円状の周期的な溝形状を成している。光学系は、記録媒体の基板側から入射された光を記録層に集光するための集光手段と、記録媒体を挟んで集光手段の反対側に設けられ、集光手段で集光した光の一部を反射及び散乱させる反射散乱体を有する光プローブとを有している。更に、本発明の光メモリ装置は、記録媒体と集光手段との位置ズレを検出する第1の位置ズレ検出手段と、集光手段と光プローブとの位置ズレを検出する第2の位置ズレ検出手段と、第1の位置ズレ検出手段及び第2の位置ズレ検出手段による各位置ズレに基づいて、記録媒体、集光手段又は光プローブの相対的な位置を調整する駆動手段とを有することに特徴がある。よって、従来不可能であった記録媒体と対物レンズ及び光プローブの位置調節を可能にして、良好な記録または再生の動作を行う光の回折限界を超えた高密度・大容量な光メモリ装置を実現できる。 In order to solve the above problems, the optical memory device of the present invention includes a recording medium and an optical system. The recording medium has a recording layer laminated on a light-transmitting substrate, and the surface on the surface side on which the recording layer is provided has a concentric periodic groove shape. The optical system is provided on the opposite side of the light collecting means with the light collecting means for collecting light incident from the substrate side of the recording medium on the recording layer, and is condensed by the light collecting means. And an optical probe having a reflective scatterer that reflects and scatters a part of the light. Furthermore, the optical memory device of the present invention includes a first positional deviation detection unit that detects a positional deviation between the recording medium and the light collecting unit, and a second positional deviation detection that detects a positional deviation between the light collecting unit and the optical probe. And a drive unit that adjusts the relative position of the recording medium, the light collecting unit, or the optical probe based on each positional shift by the first positional shift detection unit and the second positional shift detection unit. There are features. Therefore, it is possible to adjust the position of the recording medium, objective lens, and optical probe, which was impossible before, and realize a high-density and large-capacity optical memory device that exceeds the diffraction limit of light that performs good recording or reproduction operations. it can.
また、第1の位置ズレ検出手段は、記録媒体の溝形状から生じる回折光の反射による光の光強度を電気信号に変換し、変換した電気信号に基づいて検出する。 Further, the first positional deviation detection means converts the light intensity of the light due to the reflection of the diffracted light generated from the groove shape of the recording medium into an electric signal and detects it based on the converted electric signal.
更に、第2の位置ズレ検出手段は、光プローブの近傍に設けられ、光プローブに照射された光の一部の光が反射散乱体によって散乱され、散乱された光の光強度を電気信号に変換し、変換した電気信号に基づいて検出する。 Further, the second positional deviation detection means is provided in the vicinity of the optical probe, and a part of the light irradiated to the optical probe is scattered by the reflection scatterer, and the light intensity of the scattered light is converted into an electric signal. Convert and detect based on the converted electrical signal.
更に、記録媒体からの反射光の光強度を高めるための反射放熱層が、記録媒体の記録層に隣接して設けられることにより、相変化記録材料を用いて構成される記録層に対する記録・再生動作を良好にするとともに、記録媒体とこれに光源からのレーザ光を集光して照射する集光手段との位置ズレを反映した信号を良好に検出できる。 Further, a reflective heat radiation layer for increasing the light intensity of the reflected light from the recording medium is provided adjacent to the recording layer of the recording medium, so that recording / reproduction with respect to the recording layer configured using the phase change recording material is performed. In addition to improving the operation, it is possible to satisfactorily detect a signal reflecting the positional deviation between the recording medium and the condensing means for condensing and irradiating the laser beam from the light source.
更に、別の発明としての記録媒体収納カートリッジは、上記記載の記録媒体を収納し、該記録媒体に対して記録再生の動作時又は非動作時に応じて開閉可能なシャッターを有することに特徴がある。よって、大気中のごみや塵などが記録媒体に付着することが防止されるので、光プローブが記録媒体の表面に付着した異物に衝突して破損するなどの危険がない信頼性の高い記録・再生動作を実現できる。 Further, a recording medium storage cartridge according to another invention is characterized in that the recording medium described above is stored, and the recording medium has a shutter that can be opened and closed according to a recording / reproducing operation or non-operation. . Therefore, dust and dust in the atmosphere are prevented from adhering to the recording medium, so there is no risk of the optical probe colliding with a foreign substance adhering to the surface of the recording medium and damaging it. Playback operation can be realized.
また、別の発明としての光ピックアップは、主に、光学系と、光検出器とを有している。光学系は、記録媒体の種類に応じた所定の範囲にある波長を放射する半導体レーザと、記録媒体に半導体レーザからのレーザ光を回折限界まで集光する集光手段と、記録媒体を挟んで集光手段の反対側に設けられ、集光手段で集光した光の一部を反射及び散乱させる反射散乱体を有する光プローブとを具備している。また、光検出器は記録媒体から集光手段に入射した光を入射して光強度信号を出力する。そして、本発明の光ピックアップは、反射散乱体によって散乱した散乱光を検出する散乱光検出器を光プローブの近傍に設け、散乱光検出器が出力する光強度信号に基づいて記録媒体の種類を判別する判別手段を有することに特徴がある。よって、回折限界を超えた高密度な記録媒体であるか、あるいはCD系の光ディスクまたはDVD系の光ディスクであるかの判別を自動的に実行できるようになり、従って従来の光ディスクに対しても記録や再生を可能にでき、かつ装置の誤動作防止及び装置の利便性の向上を図ることができる。 An optical pickup as another invention mainly includes an optical system and a photodetector. The optical system includes a semiconductor laser that emits a wavelength in a predetermined range according to the type of the recording medium, a condensing unit that condenses the laser light from the semiconductor laser to the diffraction limit, and a recording medium. An optical probe provided on the opposite side of the light collecting means and having a reflective scatterer that reflects and scatters part of the light collected by the light collecting means. The light detector receives light incident on the light collecting means from the recording medium and outputs a light intensity signal. In the optical pickup of the present invention, a scattered light detector for detecting scattered light scattered by the reflective scatterer is provided in the vicinity of the optical probe, and the type of the recording medium is selected based on the light intensity signal output from the scattered light detector. It is characterized by having a discriminating means for discriminating. Therefore, it is possible to automatically determine whether the recording medium is a high-density recording medium exceeding the diffraction limit, or is a CD-type optical disc or a DVD-type optical disc. And reproduction can be made possible, the malfunction of the apparatus can be prevented, and the convenience of the apparatus can be improved.
更に、記録又は再生のための所定の位置に装填された上記記録媒体収納カートリッジのシャッターの開閉に応じて、光プローブを待機位置から記録再生動作位置までの間移動させる第1の駆動手段を有することにより、記録媒体又は当該記録媒体を収めたカートリッジを、記録再生を行うための情報記録再生装置に着脱する際、光プローブと記録媒体またはカートリッジが接触するなどして破損するという問題が回避されるので信頼性の高い記録・再生動作を実現できる。 In addition, there is provided a first driving means for moving the optical probe from the standby position to the recording / reproducing operation position in response to opening / closing of the shutter of the recording medium storage cartridge loaded at a predetermined position for recording or reproduction. Thus, when the recording medium or the cartridge containing the recording medium is attached to or detached from the information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing, the problem that the optical probe and the recording medium or cartridge are damaged due to contact with each other is avoided. Therefore, a highly reliable recording / reproducing operation can be realized.
また、記録又は再生のための所定の位置に装填された上記記録媒体収納カートリッジのシャッターの開閉に応じて光学系を記録再生動作位置へ移動させる第2の駆動手段を有することにより、記録媒体又は当該記録媒体を収めたカートリッジを、記録再生を行うための情報記録再生装置に着脱する際、光プローブと記録媒体またはカートリッジが接触するなどして破損するという問題が回避されるので信頼性の高い記録・再生動作を実現できる。 In addition, it has a second driving means for moving the optical system to the recording / reproducing operation position in response to opening / closing of the shutter of the recording medium storage cartridge loaded at a predetermined position for recording or reproduction, When the cartridge containing the recording medium is attached to or detached from the information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing, the problem that the optical probe and the recording medium or the cartridge are damaged due to contact is avoided, so that the cartridge is highly reliable. Recording and playback operations can be realized.
更に、光プローブと光学系を一体化し、記録又は再生のための所定の位置に装填された上記記録媒体収納カートリッジのシャッターの開閉に応じて、一体化された光プローブ及び光学系を記録再生動作位置へ移動させる第3の駆動手段を有することにより、記録媒体又は当該記録媒体を収めたカートリッジを、記録再生を行うための情報記録再生装置に着脱する際、光プローブと記録媒体またはカートリッジが接触するなどして破損するという問題が回避されるので、低コストでかつ信頼性の高い記録・再生動作を実現できる。 Furthermore, the optical probe and the optical system are integrated, and the integrated optical probe and the optical system are operated for recording / reproduction according to the opening / closing of the shutter of the recording medium storage cartridge loaded at a predetermined position for recording or reproduction. By having the third driving means for moving the recording medium to the position, when the recording medium or the cartridge containing the recording medium is attached to or detached from the information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing, the optical probe and the recording medium or cartridge come into contact with each other. This avoids the problem of breakage due to, for example, a low-cost and highly reliable recording / reproducing operation.
また、光プローブを記録媒体の面方向に対して略垂直方向に移動させ、集光手段で集光した光の一部が反射散乱体に反射及び散乱する位置に、光プローブを位置決めする駆動ユニットを設けたことにより、簡単な構造で、光プローブの位置決めが可能となる。 A driving unit that moves the optical probe in a direction substantially perpendicular to the surface direction of the recording medium and positions the optical probe at a position where a part of the light collected by the light collecting means is reflected and scattered by the reflection scatterer. By providing the optical probe, the optical probe can be positioned with a simple structure.
更に、別の発明としての情報記録再生装置は、上記記載の光ピックアップを有することに特徴がある。よって、光の回折限界を超えた高密度な記録媒体に良好な記録を行うことが可能であるとともに当該記録媒体に記録された情報を安定して再生可能である情報記録再生装置を提供できる。 Furthermore, an information recording / reproducing apparatus as another invention is characterized by having the above-described optical pickup. Therefore, it is possible to provide an information recording / reproducing apparatus that can perform good recording on a high-density recording medium exceeding the light diffraction limit and can stably reproduce information recorded on the recording medium.
本発明の光メモリ装置は、記録媒体、集光手段又は光プローブの相対的な位置を調整することができ、良好な記録または再生の動作を行う光の回折限界を超えた高密度な記録・再生が実現できる。 The optical memory device of the present invention can adjust the relative position of the recording medium, the light condensing means, or the optical probe, and can perform high-density recording / reproduction exceeding the diffraction limit of light to perform good recording or reproduction operation. Can be realized.
本発明の光メモリ装置は、本発明の光メモリ装置における位置ズレ検出機構の構成ブロック図である図1に示すように、記録媒体と集光手段との位置ズレを検出する第1の位置ズレ検出手段101と、集光手段と光プローブとの位置ズレを検出する第2の位置ズレ検出手段102と、第1の位置ズレ検出手段101及び第2の位置ズレ検出手段102による各位置ズレに基づいて記録媒体、集光手段又は光プローブの相対的な位置を調整する駆動手段103とを有している。
As shown in FIG. 1, which is a block diagram of the positional deviation detecting mechanism in the optical memory apparatus of the present invention, the optical memory device of the present invention is a first positional deviation detecting means for detecting the positional deviation between the recording medium and the light collecting means. 101, a second positional deviation detecting means 102 for detecting a positional deviation between the light converging means and the optical probe, and based on the positional deviations by the first positional deviation detecting means 101 and the second positional
図2は本発明の光メモリ装置に適用する記録媒体の構成を示す斜視図であり、図3は本発明の光メモリ装置に適用する記録媒体の層構造を示す部分断面図である。図2に示すように、記録媒体10は従来と同様に円板形状を有し、ポリカーボネイトやガラスなどを用いた透明基板1の片面に情報を記録しておくための記録層2を形成した積層構造となっている。ここで、記録層とは、情報の記録を行うために必要な層構成の全てをさしている。例えば、相変化材料を記録材料に用いた場合の記録層2は、図3に示すように、相変化記録材料であるAgInSbTeの相変化記録層21とこれに隣接して配置されるZnS(硫化亜鉛)とSiO2(酸化珪素)の混合物の層22,23によって構成される。各層の厚みとしては、例えばAgInSbTeの相変化記録層21を15nm、ZnS(硫化亜鉛)とSiO2(酸化珪素)の混合物の層22,23を20nmといった構成がとれる。記録層2を形成させた面には、図3に示すような周期的な溝形状が円板形状の中心を中心として同心円状に形成されている。溝形状の周期と深さについては、例えば光源に波長405nmの半導体レーザを用いた場合、周期は300nm程度、深さは50nm程度に形成しておけばよい。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a recording medium applied to the optical memory device of the present invention, and FIG. 3 is a partial sectional view showing a layer structure of the recording medium applied to the optical memory device of the present invention. As shown in FIG. 2, the
また、図5に示すように、記録媒体10に対して、図4に示すような光プローブ3と集光手段の対物レンズ4が配置されている。ここで、図4に示す光プローブ3は、光源からのレーザ光に対して透明な材料、例えばガラスからなる筐体の側面に、例えば金、銀、アルミなどの金属材料の反射散乱体31を形成させた構成となっている。反射散乱体31の厚みは、レーザ光の波長より薄く形成されている。例えば、光源に波長405nmの半導体レーザを用いた場合に、50〜100nmの厚みに形成する。更に、図6は図5の様子を紙面において横方向から示した図である。対物レンズの開口数としては、光源に波長405nmの半導体レーザに対して上述した溝形状の記録媒体10を用いる場合では、およそ0.8程度のものを利用することができる。光プローブ3は、記録媒体10の表面に対して数nm〜数十nm距離まで近接して配置され、対物レンズ4で集光される光は光プローブ3の反射散乱体31の部分に記録媒体10を透過して照射される。このとき、記録層2中の電磁場強度は、対物レンズ4から直接照射される光と、光プローブ3で反射される光及び反射散乱体31の近傍に発生する近接場の重ね合わせとなる。従って、記録媒体10の溝に平行な方向(図5においては紙面に垂直な方向)では反射散乱体31の膜厚程度の領域に電磁場が発生し、これによりこの方向においては反射散乱体31の膜厚程度の分解能で情報の記録及び再生が行われる。例えば、反射散乱体31の膜厚を100nmとしたときにはおよそ100nmの分解能で記録及び再生動作が行われる。一方、記録媒体10の溝に垂直な方向(図6においては紙面に垂直な方向)においては、従来の光ディスクと同様に、対物レンズ4で集光した光が複数の溝に照射されないように溝の周期が設定されているので、一つの溝に対して情報の記録及び再生が行われる。例えば波長405nmのレーザ光を開口数0.8程度のレンズで集光させて波長程度の集光スポットを形成させる光学系に対して300nm程度の周期で溝を形成しておけば、ほとんどの照射光強度は一つの溝に集中するので、一つの溝に対してのみ記録及び再生動作を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
次に、図7は本発明の一実施例に係る光メモリ装置の構成を示す概略図である。同図において、図2〜図6と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。先ず、光源である半導体レーザ61から放射されたレーザ光はコリメートレンズ62によって平行光となり、偏光ビームスプリッタ63を透過して1/4波長板64へ入射されここで円偏光に変換される。その後、対物レンズ65で集光されたレーザ光の一部が記録媒体10の記録層2及び光プローブ3の反射散乱体31で反射散乱され、再び対物レンズ65、1/4波長板64を透過して偏光ビームスプリッタ63において光路が90度曲げられ、検出系へと導かれる。検出系は、検出レンズ66、円筒レンズ67及び4分割フォトダイオード68から構成され、対物レンズ65のフォーカシング、つまり対物レンズ65で集光したときの集光スポットと記録媒体10及び光プローブ3との位置調節を行うための信号検出と、トラッキング、つまり対物レンズ65で集光したときの集光スポットと記録媒体10の溝との位置調節を行うための信号検出と、そして情報の再生を行うための反射強度の検出が行われる。このような信号検出を行う本発明の光メモリ装置によれば、最終的に集光スポット、記録媒体10及び光プローブ3の位置調節を行うことができる。
Next, FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an optical memory device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 6 denote the same components. First, laser light emitted from a
ここで、フォーカシング信号の検出動作について説明すると、4分割フォトダイオード68は、図8において紙面の左方向(光の入射側)から見ると、4つに分割されたフォトダイオードの配置となっている。ここに集光して照射される光の強度分布は、対物レンズが記録媒体に近すぎると図9の(a)のように、遠すぎると図9の(c)のように、そして集光スポットが記録層の位置と一致したときに図9の(b)のようになる。従って、図8に示すようにA〜Dの4つのフォトダイオードからの電気信号に対して(A+C)−(B+D)で表現される信号処理を行うことによってフォーカシングエラー信号の検出が可能となる。このフォーカシングエラー信号をもとに図示しない駆動機構(例えば電磁石を用いた方法)によって図7の対物レンズ65を上下方向に駆動させることによって記録媒体10と対物レンズ65の距離を調節することができる。この方法は、いわゆる非点収差法と呼ばれているものである。なお、以上の説明では、記録媒体と対物レンズの距離調節について記載したが、光プローブ3は記録媒体10に対してレーザ光の波長より十分小さな距離まで近接させているので対物レンズ65と記録媒体10の記録層2までの距離は光プローブ3までの距離にほぼ等しく、従って記録層2と対物レンズ間の位置調節は、自動的に光プローブ3と対物レンズ65の間の位置調節として動作するようになっている。
Here, the detection operation of the focusing signal will be described. The four-divided
次に、トラッキング信号の検出について説明すると、記録媒体の溝に向けて照射されたレーザ光は、図5に示すように対物レンズ4側に向けて回折光を生じる。この生じた回折光は、4分割フォトダイオード68上において重なりあい、図10に示すような強度分布を示す。この重なり合う2カ所の光強度は、対物レンズ4の図5における左右方向の位置ズレに応じて強度差を生じる。従って、図8に示す4分割フォトダイオード68からの電気信号に対して(A+D)−(B+C)で表現される信号処理を行うことによって図5に示すように対物レンズ4と記録媒体10の溝との位置ズレが検出される。この信号をもとに図示しない駆動機構(例えば電磁石を用いた方法)によって図5の対物レンズ4を図5における左右方向に駆動させることによって記録媒体10の溝と対物レンズ4の(図5における左右方向の)位置調節を行うことができる。
Next, the detection of the tracking signal will be described. The laser light irradiated toward the groove of the recording medium generates diffracted light toward the
そして、記録情報の再生を行うための反射強度の検出について説明する。記録情報は、検出系に入っていくる光強度に反映される。従って、図8に示す4分割フォトダイオード68で検出される光強度信号の総和、つまりA+B+C+Dで表現される信号を検出することによって記録情報が再生される。
Then, detection of reflection intensity for reproducing recorded information will be described. The recorded information is reflected in the light intensity entering the detection system. Therefore, the recorded information is reproduced by detecting the sum of the light intensity signals detected by the
次に、対物レンズと記録媒体の位置調整は上述した通りであるが、記録媒体の所定の領域に対して情報の記録及び再生を行うためにはこれに加えて対物レンズと光プローブの位置調整を行う必要があり、これについて説明する。図7に示すように、光プローブ3は、サスペンション69を介してアーム70に取り付けられており、光プローブ3の全体はいわゆる浮上スライダーとして動作するようになっている。そして、アーム70上には図7及び図11に示すように、光プローブ3に照射されたレーザの光の一部が反射散乱体31によってアーム70側(図7において下側)に散乱される光を検出するための2分割フォトダイオード71が装着されている。図11に示すように、この2分割フォトダイオード71の2つの光検出部をそれぞれE及びFとすると、これらに照射される散乱光強度は、図6の紙面上において対物レンズ65と光プローブ3の位置関係が横方向にずれると変化を生じる。例えば、図6及び図7のように集光スポットの中心が光反射散乱体31の中心に位置する状態を中心として、図7の紙面上において光プローブ3が対物レンズ65に対して左方向にずれるとEに照射される光強度が減少し、Fに照射される光強度が増加する。反対に、図7の紙面上において光プローブ3が対物レンズ65に対して右方向にずれるとEに照射される光強度が増加し、Fに照射される光強度が減少する。従って、図6及び図7のように集光スポットの中心が光反射散乱体31の中心に位置する状態、つまり記録及び再生において最適な状態からの位置ズレは、F−Eで表現される信号の変化を検出することによって可能となる。つまり、記録及び再生において最適な位置におけるF−Eの値を基準としてこの値が増加すれば図7の紙面上において光プローブ3が対物レンズ65に対して左側に位置ズレを生じていることが分かり、またF−Eの値が減少すれば図7の紙面上において光プローブ3が対物レンズ65に対して右側に位置ズレを生じていることが分かる。このようにして検出された位置ズレ信号は、図示しないフィードバック制御回路によって圧電体(ピエゾ)を用いたアクチュエータへ伝達され、常に対物レンズ65と光プローブ3が最適な位置関係を保つように制御される。
Next, the position adjustment of the objective lens and the recording medium is as described above, but in addition to this, the position adjustment of the objective lens and the optical probe is performed in order to record and reproduce information on a predetermined area of the recording medium. This will be explained. As shown in FIG. 7, the
以上のように構成された光メモリ装置における記録情報の再生は、記録媒体を図示しない駆動装置で回転運動させた状態で連続光を照射し、このとき4分割フォトダイオードで検出される光強度信号をモニタすることによって行われる。一方、記録媒体への情報の記録は、例えば相変化記録材料を用いた記録媒体では、数nsec〜数十nsec程度のパルス光を記録媒体に照射することによって行われる。このような記録及び再生が行われる記録媒体の領域は、前述のように光散乱体の厚みと記録媒体に設けられた溝形状の幅による制限を受けるので高密度な光記録を実現できる。 Reproduction of recorded information in the optical memory device configured as described above is performed by irradiating continuous light in a state where the recording medium is rotated by a driving device (not shown), and at this time, the light intensity signal detected by the four-division photodiode is generated. This is done by monitoring. On the other hand, information is recorded on the recording medium by, for example, irradiating the recording medium with pulsed light of several nsec to several tens of nsec in a recording medium using a phase change recording material. Since the area of the recording medium on which such recording and reproduction are performed is limited by the thickness of the light scatterer and the width of the groove shape provided in the recording medium as described above, high-density optical recording can be realized.
次に、図12は本発明の光メモリ装置に適用する記録媒体の層構造を示す部分断面図である。同図において、図3と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。記録媒体20は、図12に示すように最表面に光プローブが接触するなどの衝撃から相変化記録材料を用いた記録層2を保護するための保護膜5が記録層2上に積層された構成となっている。その他の記録媒体の構成、つまり全体の形状や溝形状の構成については第1の実施例と同様である。保護膜5は、光源の波長に対して透明な窒化珪素(SiN)を5〜15nmの厚みで形成されている。この記録媒体20に対しての光ピックアップの構成及び動作、そして記録及び再生の動作については上述したものと同様である。
Next, FIG. 12 is a partial sectional view showing the layer structure of a recording medium applied to the optical memory device of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components. As shown in FIG. 12, the
図13は本発明の光メモリ装置に適用する記録媒体の層構造を示す部分断面図である。記録媒体30は、図13に示すように相変化記録材料を用いた記録層2と保護膜5の間に反射放熱層6を設けた構成となっている。よって、上述したように反射放熱層6によって回折光の光強度が増し、記録媒体と集光スポット及び光プローブとの位置調整の精度がより一層高くなる。なお、本実施例では保護膜5を設けた例であるが、保護膜5を設けなくてもよく、そして反射放熱層6は少なくとも記録層2に隣接して設けられていればよい。また、その他の記録媒体の構成、つまり全体の形状や溝形状の構成については上記の記録媒体20と同様である。反射放熱層6は、例えば金、銀、アルミなどの金属材料で形成されている。反射放熱層6の膜厚の設定については、記録層材料の条件などによって異なるが、図13に示したAgInSbTeの4元系の相変化材料を用いた構成では、およそ10〜20nmにしておけばよい。この記録媒体30に対しての光ピックアップの構成及び動作、そして記録及び再生の動作については上述したものと同様である。ここで、図13に示すように、dで示した基板の厚みは、CD系の光ディスク(CD-ROM、CD-R、CD-RW)と同じ1mmとなり、溝形状の周期は1.6ミクロンとなっている。また、dで示した基板の厚みは、DVD系の光ディスク(DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW、DVD+RWなど)と同じ0.65mmとなり、溝形状の周期は0.74ミクロンとなっている。
FIG. 13 is a partial sectional view showing the layer structure of a recording medium applied to the optical memory device of the present invention. As shown in FIG. 13, the
この記録媒体を用いた光メモリ装置の一例を図14及び図15に示す。図14は、光プローブを用いて上記の記録媒体20に対して記録及び再生を行う場合の光メモリ装置の構成を示す概略図である。図14及び図15において、図7と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図14において、光源である半導体レーザ61には波長780〜800nmの範囲のものが使用され、ここでは例えば780nmのものが使用され、これに伴って光学系を構成する偏光ビームスプリッタ63、1/4波長板64などは波長780nm用のものが使用されている。対物レンズ65は、開口数(N.A.)が0.5で、d=1mm厚のポリカーボネイトやガラスなどを用いた透明基板1を透過して記録層2に達したときに回折限界まで集光されるようなレンズとなっている。その他の装置構成及び動作については図7に示した例と同様である。一方、図15は、記録媒体としてCD系の光ディスク(CD-ROM、CD-R、CD-RW)が配置された場合の光ピックアップの構成を示す概略図である。なお、記録媒体からの情報の再生または記録の動作については、対物レンズによる集光スポットと光プローブの位置制御の動作以外は、図7に示した例と同様である。例えば、記録媒体として図13と同様な相変化記録材料を用いた場合では以下のようになる。光源である半導体レーザ61から放射されたレーザ光はコリメートレンズ62によって平行光となり、偏光ビームスプリッタ63を透過して1/4波長板64へ入射されここで円偏光に変換される。その後、図16に示すように対物レンズ65で集光されたレーザ光が記録層2及び反射放熱膜6で強度変調及び反射され、再び対物レンズ65、1/4波長板64を透過して偏光ビームスプリッタ63において光路が90度曲げられ、検出系へと導かれる。検出系は、検出レンズ66、円筒レンズ67及び4分割フォトダイオード68から構成され、上述したように、対物レンズ65のフォーカシングを行うための信号検出と、トラッキングを行うための信号検出と、情報の再生を行うための反射強度の検出とが行われる。
An example of an optical memory device using this recording medium is shown in FIGS. FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of an optical memory device when recording and reproduction are performed on the
以上のように、上述した記録媒体20に対して記録及び再生を行う場合には光プローブと図14の紙面において記録媒体の上部に配置された光学系を連動させて動作させ、CD系の光ディスクが配置された場合には、光プローブは動作させずに光学系のみによって記録または再生が行われるようになっている。ここで、光ピックアップに装填される記録媒体が図13に例示したものであるか、それともCD系の光ディスクであるかの区別は、アーム上に配置された2分割フォトダイオード71からの信号、例えば図17に示すような信号処理回路を用いて図14及び図15に示す2分割フォトダイオード71のEとFの光検出領域からの和信号E+Fを取り出し、この信号強度がゼロか否かで判別する。つまり、CD系の光ディスクが配置された場合には記録媒体を透過する光が存在しないため上記和信号はゼロとなり、また図13に例示した記録媒体が配置された場合には2分割フォトダイオード71に反射散乱光が照射されるため上記和信号がゼロではなくなるので、この和信号をモニタすることによって記録媒体の種類を判別してそれぞれの記録媒体に対応した動作を実現することができる。
As described above, when recording and reproduction are performed on the
更に、DVD系の光ディスクが配置された場合には、光源である半導体レーザ61に波長650〜670nmの範囲のものが使用され、ここでは例えば660nmのものが使用され、これに伴って光学系を構成する部品である偏光ビームスプリッタ63、1/4波長板64などは波長660nm用のものが使用される。対物レンズ65は、開口数(N.A.)が0.65で、d=0.65mm厚のポリカーボネイトやガラスの透明基板1を透過して記録層2に達したときに回折限界まで集光されるようなレンズとなっている。その他の装置構成及び動作については図14に示した例と同様である。
Further, when a DVD-type optical disk is arranged, a
以上説明した記録媒体では、記録層に用いた相変化記録材料としてAgInSbTeを例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、この他にTeまたはSeを含む、いわゆるカルコゲナイド系材料またはSbを含む材料、例えばTeSbGe、TeSnGe、TeSbGeSe、TeSnGeAu、InSbSe、InTeSeなどの材料を用いることも可能である。 In the recording medium described above, AgInSbTe has been described as an example of the phase change recording material used for the recording layer. However, the present invention is not limited to this, and so-called chalcogenide-based material or Sb containing Te or Se is also included. It is also possible to use a material such as TeSbGe, TeSnGe, TeSbGeSe, TeSnGeAu, InSbSe, or InTeSe.
次に、上述した記録媒体に相当する記録媒体100の全体が、図18及び図19に示すように、開閉可能なシャッター201を装備したカートリッジ200に収められた形態となっている。ここで、図18の(a)はシャッター201が開口部202を閉じた状態、図18の(b)はシャッター201がスライドして開いた状態を示している。また、図19は、図18の(a)のX−X’線断面図である。このカートリッジ200は、記録媒体100とともに記録または再生の動作を可能とする光プローブや光学系を備えた光ピックアップ、そして当該光ピックアップを具備した情報記録再生装置から着脱可能となっており、例えば情報記録再生装置に装着された状態にあるとき図18の(b)に示すようにシャッター201が開き、また情報記録再生装置から取り外されたときに図18の(a)に示すようにシャッター201が閉まるようになっている。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the
図20は光ピックアップを具備した情報記録再生装置に記録媒体を収めたカートリッジにおけるシャッターが開いた状態で装着された状態を示す概略図である。図20において、図7と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図21は対物レンズと光プローブ及び記録媒体を収めたカートリッジとの位置関係を示す平面図である。図20及び図21において、シャッター201が開いて中の記録媒体100が見えるようになった領域に光学系及び光プローブ3がアクセスできるようになっている。
FIG. 20 is a schematic view showing a state in which a shutter is opened in a cartridge containing a recording medium in an information recording / reproducing apparatus equipped with an optical pickup. 20, the same reference numerals as those in FIG. 7 denote the same components. FIG. 21 is a plan view showing the positional relationship between the objective lens, the optical probe, and the cartridge containing the recording medium. 20 and 21, the optical system and the
図22はカートリッジに収められた記録媒体に対して光学系及び光プローブがアクセスする動作の様子を示す概略平面図である。ここで、記録媒体100を収めたカートリッジ200は、情報の記録及び再生を行うための光プローブや光学系を収めた情報記録再生装置の記録媒体ドライブ300に対して着脱可能となっている。そして、記録媒体100を収めたカートリッジ200は、図22の(a)に示すように、情報記録再生装置の左側から挿入して記録再生動作が可能な位置に装填されるようになっている。光プローブ3を支持するアーム70は、情報記録再生装置の駆動ユニット400によって図22の(a)における矢印Yで示す水平方向に移動され、所定の位置に位置決めすることができる。また、図23はカートリッジに収められた記録媒体に対して光ピックアップを含む情報記録再生装置及び光プローブを移動する駆動系の構成を示す概略図である。図23に示すように、図示していない対物レンズによる集光手段を含む記録及び再生のための光学系は、光学ユニットとして一体化され駆動ユニット401に連結されている。駆動ユニット400,401の駆動方向は互いに平行となっており、従って連動して駆動する場合には光プローブと光学ユニットの相対的位置関係が固定されるようになっている。記録媒体100を収めたカートリッジ200が装置内に配置されていない状態では、図22の(a)のようにカートリッジ200に収められた記録媒体100に光プローブ3が接触しない位置まで待避させた状態となっている。図示しないが、このとき光学系も図22の(a)の紙面において光プローブ3の位置から垂直な方向に配置されている。記録媒体100を収めたカートリッジ200が装置内に装填されると、図22の(b)に示すようにカートリッジ200に設けられたシャッター201が矢印Zの方向に開き、図示しないモータによって記録媒体を回転運動させる。その後、光学ユニットのレーザが一定時間点灯し、光プローブ3を支持するアーム70に設けられた2分割フォトダイオード71によってこの光学ユニットからのレーザ光が検出されると、駆動ユニット400,401が連動して動作して光プローブ3と光学ユニットが記録または再生の動作が可能となる位置まで移動するようになっている。一方、カートリッジ200が情報記録再生装置から取り出されるときは、取り出しを指示する信号を受けて駆動ユニット400,401が作動して図22の(a)に示した待機位置まで光プローブ3と光学ユニットが移動する。その後、記録媒体100の回転が停止してシャッター201が閉じられ情報記録再生装置の外へ取り出し可能となる。
FIG. 22 is a schematic plan view showing an operation of the optical system and the optical probe accessing the recording medium stored in the cartridge. Here, the
なお、情報記録再生装置に装填された記録媒体が光プローブを必要としないCD系またはDVD系の光ディスクの場合には、記録媒体が情報記録再生装置内に装填されて駆動ユニットが動作する過程において、光学系からのレーザ光が記録媒体100に遮られて2分割フォトダイオードで検出されなくなると駆動ユニット400が光プローブ3を図22の(a)に示す初期位置まで戻すように動作するようになっている。駆動ユニット401はそのまま光学ユニットを記録・再生が可能な位まで移動させる。記録媒体100が取り出されるときは、駆動ユニット401だけが動作して図22の(a)に示す光プローブ3と同じ位置まで光学ユニットを移動させるようになっている。
When the recording medium loaded in the information recording / reproducing apparatus is a CD-type or DVD-type optical disk that does not require an optical probe, the recording medium is loaded in the information recording / reproducing apparatus and the drive unit operates. When the laser beam from the optical system is blocked by the
図24はカートリッジに収められた記録媒体に対して光学系及び光プローブがアクセスする別の動作の様子を示す概略平面図である。ここでも記録媒体100を収めたカートリッジ200は、情報の記録及び再生を行うための光プローブや光学系を収めた情報記録再生装置の記録媒体ドライブ300に対して着脱可能となっている。カートリッジ200は、情報記録再生装置の左側から挿入して記録・再生動作が可能な位置に装填されるようになっている。また、図25はカートリッジに収められた記録媒体に対して光ピックアップを含む情報記録再生装置及び光プローブを移動する駆動系の別の構成を示す概略図である。図24に示すように、図示していない対物レンズによる集光手段を含む記録及び再生のための光学系は、図25のように光学ユニットとして一体化され、光プローブ3を支持するアーム70とともに駆動ユニット402に連結されている。記録媒体100を収めたカートリッジ200が装置内に装填されると、カートリッジ200のシャッター201が開き、図示しないモータによって記録媒体100が回転運動を開始する。このとき光プローブ3は、図25の(a)に示すように、カートリッジ200に収められた記録媒体100に接触する恐れのない位置まで待避させた状態となっている。その後、光学ユニットのレーザが一定時間点灯し、光プローブ3を支持するアーム70に設けられた2分割フォトダイオード71によってこの光学ユニットからのレーザ光が検出されると、図25の電磁石403に電流が流れ、スプリング404で支持部405に押し当てられていたアーム70が軸回動して電磁石403に吸着されて図25の(b)に示すように記録及び再生動作が可能な配置となる。一方、カートリッジ200が情報記録再生装置から取り出されるときは、取り出しを指示する信号を受けて電磁石403に流れていた電流が遮断され図25の(a)に示した位置へ光プローブ3が待避した状態となる。その後、記録媒体100の回転が停止してシャッター201が閉じられ情報記録再生装置の外へと取り外されるようになっている。一方、情報記録再生装置に挿入された記録媒体が光プローブを必要としないCD系またはDVD系の光ディスクの場合には、記録媒体が記録再生装置内に挿入された際、光学ユニットからのレーザ光が記録媒体に遮られて2分割フォトダイオード71で検出されなくなるので、電磁石403が働いて光プローブ3が記録媒体100に近接配置される状態にはならないようになっている。
FIG. 24 is a schematic plan view illustrating another operation in which the optical system and the optical probe access the recording medium stored in the cartridge. Here again, the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is description in a claim.
1;透明基板、2;記録層、3;光プローブ、4;対物レンズ、
5;保護膜、6;反射放熱層、10,20,30,100;記録媒体、
68;4分割フォトダイオード、71;2分割フォトダイオード、
101;第1の位置ズレ検出手段、102;第2の位置ズレ検出手段、
103;駆動手段、200;カートリッジ、201;シャッター、
202;開口部、300;記録媒体ドライブ、
400,401,402;駆動ユニット。
1; transparent substrate; 2; recording layer; 3; optical probe; 4; objective lens;
5; protective film, 6; reflective heat radiation layer, 10, 20, 30, 100; recording medium,
68; quadrant photodiode, 71; bipartite photodiode,
101; first positional deviation detecting means; 102; second positional deviation detecting means;
103; driving means; 200; cartridge; 201; shutter;
202; opening, 300; recording medium drive,
400, 401, 402; drive unit.
Claims (11)
該記録媒体の基板側から入射された光を前記記録層に集光するための集光手段と、前記記録媒体を挟んで前記集光手段の反対側に設けられ、前記集光手段で集光した光の一部を反射及び散乱させる反射散乱体を有する光プローブとを有する光学系とを具備する光メモリ装置において、
前記記録媒体と前記集光手段との位置ズレを検出する第1の位置ズレ検出手段と、
前記集光手段と前記光プローブとの位置ズレを検出する第2の位置ズレ検出手段と、
前記第1の位置ズレ検出手段及び前記第2の位置ズレ検出手段による各位置ズレに基づいて前記記録媒体、前記集光手段又は前記光プローブの相対的な位置を調整する駆動手段と
を有することを特徴とする光メモリ装置。 A recording medium having a recording layer laminated on a light-transmitting substrate, and a surface on which the recording layer is provided has a concentric periodic groove shape;
Condensing means for condensing the light incident from the substrate side of the recording medium on the recording layer, and provided on the opposite side of the condensing means across the recording medium and condensed by the condensing means An optical memory device comprising an optical system having an optical probe having a reflective scatterer that reflects and scatters a part of the emitted light.
First positional deviation detection means for detecting positional deviation between the recording medium and the light collecting means;
A second positional deviation detecting means for detecting a positional deviation between the condensing means and the optical probe;
Drive means for adjusting a relative position of the recording medium, the condensing means, or the optical probe based on each positional deviation by the first positional deviation detecting means and the second positional deviation detecting means. An optical memory device.
前記記録媒体から前記集光手段に入射した光を入射して光強度信号を出力する光検出器とを有する光ピックアップにおいて、
前記反射散乱体によって散乱した散乱光を検出する散乱光検出器を前記光プローブの近傍に設け、前記散乱光検出器が出力する光強度信号に基づいて前記記録媒体の種類を判別する判別手段を有することを特徴とする光ピックアップ。 A semiconductor laser that emits a wavelength within a predetermined range according to the type of the recording medium, a condensing unit that condenses the laser light from the semiconductor laser to a diffraction limit on the recording medium, and the recording medium An optical system provided with an optical probe provided on the opposite side of the light collecting means and having a reflective scatterer that reflects and scatters part of the light collected by the light collecting means;
In an optical pickup having a photodetector that outputs light intensity signal by entering light incident on the light collecting unit from the recording medium,
A discriminating means for providing a scattered light detector for detecting scattered light scattered by the reflective scatterer in the vicinity of the optical probe and discriminating the type of the recording medium based on a light intensity signal output from the scattered light detector; An optical pickup comprising:
An information recording / reproducing apparatus comprising the optical pickup according to claim 6.
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