JPH08241535A - 光ディスク及びその再生方法 - Google Patents

光ディスク及びその再生方法

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JPH08241535A
JPH08241535A JP7068748A JP6874895A JPH08241535A JP H08241535 A JPH08241535 A JP H08241535A JP 7068748 A JP7068748 A JP 7068748A JP 6874895 A JP6874895 A JP 6874895A JP H08241535 A JPH08241535 A JP H08241535A
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JP
Japan
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light
magneto
material layer
optical
magnetization
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JP7068748A
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English (en)
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Masahiro Tabata
正浩 田畑
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源波長やレンズNAによる再生限界以上の
高密度再生を可能とする光ディスクを提供する。 【構成】 情報に応じた凹凸ピット2Aが形成された光
透過性基板2上には、希土類(RE)−遷移金属(T
M)フェリ磁性材料から成る光磁気材料層3を有してい
る。再生の際には、予め光磁気材料層3の磁化方向を一
方向に揃え、この磁化方向とは逆向きの外部磁界を与え
ながら再生用レーザ光を照射する。再生用レーザ光を照
射するとそのスポット内の後方が高温になり、この高温
部分が外部磁界により磁化反転される。そして、磁化反
転される部分又は磁化反転されていない部分のどちらか
一方からの反射光の凹凸ピット2Aに応じた光量変化を
検出することで情報の再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光照射により情
報の再生を行なう光ディスクに係わり、特に高密度記録
に適用して好適な光ディスクにに関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンパクトディスク、ビデオディスク等
の光ディスクは、情報を凹凸による位相ピットとして透
明基板上に形成し、さらにアルミニウム反射膜、保護膜
等をその上に形成することで構成されている。このよう
な光ディスクでは、ディスク面に読み出し光を照射し
て、位相ピットでの光の回折を利用して反射光量の大小
を検出することによって、信号の読み出し(再生)を行
なっている。この場合、信号の再生分解能は、ほとんど
再生光学系の光源の波長λと対物レンズの開口数NAで
決まり、空間周波数2NA/λが再生限界となる。そこ
で、記録密度を上げるために光源の波長λを短くするこ
とや、高NAレンズを用いて再生装置のスポット光の径
を小さくすることが考えられる。
【0003】そこで、近年では、光ディスクの記録密度
をあげるために、再生に用いるレーザ光波長を短くする
ことや高NAレンズを用いて、再生装置のスポット光の
径を実質的に小さくする研究が行われている。例えば、
レーザ光波長を短くする技術では、半導体ブルーレーザ
の研究や、第2高調波発生素子(SHG)を用いてレー
ザ光波長を約800nmから400nmにする研究が行われ
ている。これらは、安定性・性能・価格などの点で、現
在はまだ実用化できる段階ではないが、将来実用化され
れば、現在の光ディスクシステムよりも高密度に情報を
記録することが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在実
用レベルにある半導体レーザの波長は680nm程度にす
ぎず、また、高NAレンズを用いた場合には焦点深度が
浅くなり、レンズとディスクとの距離に精度が要求さ
れ、光ディスクの製造精度が厳しくなり、レンズのNA
はあまり高くできず、実用化可能なレンズNAはせいぜ
い0.6である。このように、光源の短波長化や対物レ
ンズの高NA化には限界があり、これらによって記録密
度を飛躍的に向上させることは難しいのが実情である。
【0005】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、光源波長やレンズNAによる再生限界
以上の高密度再生を可能とする光ディスクを提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、「光学的に読み出し可能な凹
凸形状を成すピットにより情報が記録された光透過性基
板を有し、レーザ光を用いて前記凹凸ピットを検出する
ことで前記情報を再生するようにした光ディスクにおい
て、前記光透過性基板上に、Tb又はDyとFeとCo
との三元合金より成る光磁気材料層を有し、前記凹凸ピ
ットを検出するための再生用レーザ光の照射スポット内
で前記光磁気材料層を部分的に磁化反転するよう構成し
て前記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さくさ
せるようにしたことを特徴とする光ディスク」を提供し
ようとするものである。
【0007】また、本発明は、上記目的を達成するため
の手段として、「光学的に読み出し可能な凹凸形状を成
すピットにより情報が記録された光透過性基板を有し、
レーザ光を用いて前記凹凸ピットを検出することで前記
情報を再生するようにした光ディスクにおいて、前記光
透過性基板上に、Gd又はDyとTbとFeとCoとの
四元合金より成る光磁気材料層を有し、前記凹凸ピット
を検出するための再生用レーザ光の照射スポット内で前
記光磁気材料層を部分的に磁化反転するよう構成して前
記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さくさせる
ようにしたことを特徴とする光ディスク」を提供しよう
とするものである。
【0008】本発明は、上記目的を達成するための手段
として、「請求項1乃至請求項4に記載の光ディスクの
再生方法であって、前記凹凸ピットを検出するための再
生用レーザ光の照射前に前記光磁気材料層の磁化方向を
一方向に揃えておき、この一方向に揃えられた磁化方向
とは逆向きの外部磁界を与えながら前記再生用レーザ光
を照射して前記光磁気材料層をスポット内で部分的に前
記外部磁界の方向に磁化反転させ、磁化反転される部分
又は磁化反転されていない部分のどちらか一方からの反
射光の前記凹凸ピットに応じた光量変化を検出すること
で前記情報の再生を行うことを特徴とする光ディスクの
再生方法」を提供しようとするものである。
【0009】近年においては、温度や光強度により光透
過率、反射率、屈折率などの光学特性が変化する非線形
光学材料を光ディスクに層状に設け、照射スポット内に
温度分布や光強度分布の違いができることを利用して照
射スポット内の一部分をマスクすることで光源波長やレ
ンズNAにより決まる再生限界以下の微小ピットを再生
する研究が行われている。非線形光学材料としては、温
度変化や光強度により光透過率や屈折率が可逆的に変化
する色素材料、結晶とアモルファスとの光反射率や屈折
率の差を利用した相変化材料等がある。
【0010】本発明の光ディスクは、上述のいわゆる非
線形光学材料を用いるのではなく、従来より光磁気記録
材料として用いられている希土類(RE)−遷移金属
(TM)アモルファス垂直磁気材料を用いる。そして、
光スポット内で光磁気材料を外部磁界により部分的に磁
化反転させる。磁化反転される部分と磁化反転されてい
ない部分とでは反射光の偏光面が異なるので、この偏光
面の違いを利用して磁化反転される部分又は磁化反転さ
れていない部分のどちらか一方の光をカットすること
で、光源波長やレンズNAで決まる再生限界以下の微小
ピットを再生可能なものとしている。
【0011】
【作用】凹凸ピット検出のためのレーザ光スポットを照
射する際、初期化磁界により光磁気材料層の磁化方向を
上下いずれかの一方向に予め揃えておく。そして、レー
ザ光スポットの照射時には、光磁気材料層の磁化方向と
は逆向きの読み出し磁界をレーザ光スポット内に与え
る。レーザ光照射により温度が上昇した光磁気材料は保
持力が下がるため、スポット内の高温部分は、光磁気材
料層が予め磁化されている磁化方向とは逆向きに磁化さ
れることになる。ここで、レーザ光スポットは、光ディ
スク上で、トラック方向に移動しており、レーザ光照射
から温度上昇までの時間差によりスポット内の高温部分
は、スポット進行方向に対して後方に発生する。このス
ポット内後方の高温部分からの反射光は、スポット内の
磁化反転されていない部分からの反射光とカー回転角
(又はファラデイ回転角)が異なる。したがって、光ス
ポット内の磁化反転されていない部分、又は磁化反転さ
れている部分の反射光のどちらかをカットできるように
光ピックアップ内に検光子を設け、検光子を透過した光
の光量を検出することで情報の再生を行う。
【0012】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を説明する。図1は、本発明の光ディスクの一実施例の
構造を示す図である。なお、同図は、トラック方向の断
面構造の一部を示している。同図に示す光ディスク1
は、光透過性基板2、光磁気材料層3、保護膜層4がこ
の順に積層されて構成されている。上記光透過性基板2
は、ポリカーボネイト、ポリメタクリル酸エステル樹
脂、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂や、ガラス等、通常
の光ディスクで基板として用いられるものが使用可能で
ある。また、この光透過性基板2上には、情報に応じた
凹凸形状を成すピット2Aが周知の方法により形成され
ている。なお、このピット2Aの大きさや記録波長、及
びトラックピッチは、現行CDよりも小さくなってお
り、CDよりも情報が高密度に記録されている。
【0013】また、上記光磁気材料層3は、記録材料と
して従来より用いられていたものと同様の垂直磁化膜を
使用しており、室温で2〜4kOe 程度の保磁力Hcを持
つ希土類(RE)−遷移金属(TM)フェリ磁性材料を
用いている。したがって、光ディスク1を製造するため
の製造設備等の変更が必要最小限で良く、高密度記録化
に伴う光ディスク製造のためのコスト上昇を最小限にで
きるという利点を有している。
【0014】上記光磁気材料として具体的には、Tb又
はDyとFeとCoとの三元合金、或いはGd又はDy
とTbとFeとCoとの四元合金を用いる。三元合金に
よる光磁気材料層の組成比は、Tbx (Fe1-y
y 1-x 又はDyx (Fe1-yCoy 1-x (0.15≦x
≦0.35,0<y ≦0.50)とし、四元合金による光磁気材
料層の組成比は、Gdx Tby (Fe1-z Coz
1-x-y 又はDyx Tby (Fe1-z Coz 1-x-y (0.
07≦x ≦0.18,0.07 ≦y ≦0.18,0<z ≦0.50)とする。
また、この光磁気材料層3は、磁化を安定して膜面に垂
直な方向に向かせるために、膜の厚さを10nm以上と
し、組成比を上記範囲にすることが必要である。なお、
三元合金の組成比での0.50<y 、及び四元合金の組成比
での0.50<z では、キュリー点または磁気的補償温度の
組成依存性が大きくなるので実用性がない。更に、三元
合金の組成比でのx 、及び四元合金の組成比でのx,y の
範囲を、上記組成範囲外にした場合は、磁化容易軸を膜
面に垂直方向に揃えることが困難となり、角型ヒステリ
シス特性が劣化するので実用性のある再生特性は得られ
ないことになる。
【0015】また、上記保護膜層4は媒体の保護の目的
で必要に応じて設けるが、この保護膜層4は、紫外線硬
化樹脂をスピンコートによって設けることで簡単に形成
可能である。
【0016】なお、上記光ディスク1は、基板2上に光
磁気材料層3のみを有する構造としているが、図2に示
すように直線偏光成分の光量差を大きくするために光磁
気材料層3を挟むように誘電体干渉層5を設け、さらに
アルミニウムや金等の光反射率の高い物質により構成し
た反射層6を設けても良い。
【0017】次に、上記光ディスク1,11の再生装置
について説明する。図3は、図1又は図2における光デ
ィスクの再生装置の要部の概略構成図である。なお、同
図では、再生装置の光ピックアップ部を中心にした概略
構成を示しており、それ以外の例えばフォーカスアクチ
ュエータやトラッキングアクチュエータ、復調回路等は
図示を省略している。同図に示す再生装置の光ピックア
ップ21は、レーザ光源22、コリメートレンズ23、
偏光子24、ハーフミラー25、対物レンズ26、検光
子27、フォトディテクタ28等で構成され、更に、レ
ーザ光スポットの進行方向前方には、初期化磁界29A
発生用の初期化磁石29が設けられ、装着された光ディ
スク1,11を介して対物レンズ26と対向した位置に
は、読み出し磁界30A発生用の読み出し磁石30が設
けられている。
【0018】上記レーザ光源22から出力されたレーザ
光Lはコリメータレンズ23により平行光にされ、偏光
子24により例えば紙面に対して垂直方向に偏光面を有
する光にされた後、ハーフミラー25を介し、対物レン
ズ26により光ディスク1,11上のピット2A上に集
光スポットとして照射される。照射されたレーザ光L
は、磁気材料層3(反射層6)で反射され(レーザ光L
´)、対物レンズ26を介してハーフミラー25へもど
り、ハーフミラー25により、検光子27の方向へ90
°光路を変えられ、検光子27により特定方向に偏光面
を有する光のみがフォトディテクタ28に入射される。
【0019】上記検光子27は、反射レーザ光L´の
内、特定の偏光面を有する光のみを透過し、それ以外の
光はカット(又は減衰)するように光ピックアップ21
内に設けられている。したがって、検光子27を透過す
る光の偏光面を適宜設定することで、照射レーザ光Lの
スポット内の高温部分(磁化反転した部分)または高温
部分以外(磁化反転していない部分)からの反射光のみ
をフォトディテクタ28に入射させることができる。
【0020】また、上記初期化磁石29と読み出し磁石
30は、永久磁石や電磁石等で構成される。初期化磁石
29からの初期化磁界29Aは、上記光磁気材料層3の
保持力Hcに対して大きな磁界となっており、例えば5
kOe 程度に設定されている。また、上記読み出し磁石3
0からの読み出し磁界30Aは、光磁気材料層3が昇温
時に示す保持力Hcにみあう大きさ、例えば100〜5
00Oeに設定されている。なお、同図においては、上記
初期化磁界29Aが上向き、読み出し磁界30Aが下向
きとなっているが、初期化磁界29Aと読み出し磁界3
0Aとの磁界の向きが互いに逆向きであれば、同図に示
すような磁界方向に限定されることはない。
【0021】次に、図4を用いて本実施例の光ディスク
1,11により照射スポットの実効的なスポット径が小
さくなる原理を説明する。図4は、図1又は図2におけ
る光ディスクの再生原理を説明するための図である。な
お、同図(A)は、レーザ光スポットが照射されている
付近の平面拡大図であり、同図(B)は、その側面拡大
図である。また、同図(C)は、上記図(A)の一点鎖
線X上での光強度分布を示す図であり、同図(D)は、
一点鎖線X上での光磁気材料層3の温度分布を示してい
る。
【0022】同図(B)に示すように、再生用レーザ光
照射前には、光磁気材料層3の磁化方向が初期化磁界2
9Aにより一方向(同図(B)の矢印31の方向)に揃
えられる。即ち、レーザ光スポットは、同図中右方向に
進行しており、その進行方向前方に上記初期化磁石29
が設けられているので、この初期化磁石29の初期化磁
界29Aにより、再生用レーザ光照射前に光磁気材料層
3の磁化方向が揃えられることになる。
【0023】更に、凹凸ピット2Aの検出用の再生用レ
ーザ光が照射されている付近には上記初期化磁界29A
とは逆向きの読み出し磁界30Aが与えられている。こ
こで、この再生用レーザ光は、そのレーザ光照射により
スポット内の後方部がキュリー点近傍に温度上昇する程
度の光強度を有しているものとする。また、レーザ光ス
ポットを照射すると、その光強度分布が同図(C)に示
すようなガウス分布となっていても、光ディスクが回転
しているため温度上昇までの時間差により温度分布は同
図(D)のようになり、レーザ光スポット進行方向後方
部が高温になる。したがって、同図(A)の斜線領域A
で示すように、レーザ光スポット内の後方部が高温部分
Aとなる。
【0024】このように光磁気材料層3に高温部分Aが
発生すると、その高温部分Aでは光磁気材料層3の保持
力Hcが小さくなるため、初期化磁界29Aとは逆向き
の読み出し磁界30Aの方向(同図(B)の矢印32)
に磁化反転させられる。ここで、一般に磁性材料は、温
度が上昇して保持力Hcが小さくなると弱い外部磁界で
あっても十分磁化反転を起こす。したがって、光磁気材
料層3の温度が上昇していない部分への影響も考え、読
み出し磁界30Aを光磁気材料層3の保持力Hcよりも
小さくし、例えば100〜500Oeとしている。
【0025】また、同図(A)に示すレーザ光スポット
内の高温部分Aとそれ以外の部分Bとでは、磁化方向が
異なるので反射光のカー回転角(又は、ファラデイ回転
角)が異なることになる。したがって、このような反射
光に対し、上記光ピックアップ21のように検光子27
を用いて高温部分Aの反射光をカットさせるようにすれ
ば、高温部分Aにあるピット2A−Aがマスクされて検
出されないのと同様になる。そして、検光子27を透過
した光量は、スポット内の領域Bにあるピット2A−B
に応じて変化するので、この光量差を検出することで情
報を再生することができる。なお、検光子27によりカ
ットする光を領域Bからの反射光とすれば、領域Bにあ
るピット2A−Bがマスクされて検出されないのと同様
な効果を奏することになる。
【0026】以上のように本実施例の光ディスク1,1
1によれば、同一スポット内に複数のピットが存在して
も、単一の記録ピットに関してのみの読み出しを行なう
ことができて符号間干渉やクロストークを無くすことが
できる。このためレンズNAやレーザ光源波長λで決ま
る読み出し限界以下の微小なピットを再生することがで
きるのである。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光ディスク
によれば、情報に応じた凹凸形状が形成された光透過性
基板上にTb又はDyとFeとCoとの三元合金、或い
はGd又はDyとTbとFeとCoとの四元合金より成
る光磁気材料層を有し、凹凸ピットを検出するための再
生用レーザ光の照射スポット内で光磁気材料層を部分的
に磁化反転するよう構成して再生用レーザ光の実効的な
スポット径を磁気光学効果を利用して小さくさせるよう
にしたので、従来の光磁気ディスクとほぼ同様な層構造
でありながら、光源波長やレンズNAによる再生限界以
上の高密度再生が可能になる。また、光ディスクを製造
するための製造設備等の変更が必要最小限で良く、高密
度記録化に伴う光ディスク製造のためのコスト上昇を最
小限にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ディスクの一実施例の構造を示す図
である。
【図2】本発明の光ディスクの他の実施例の構造を示す
図である。
【図3】図1又は図2における光ディスクの再生装置の
要部の概略構成図である。
【図4】図1又は図2における光ディスクの再生原理を
説明するための図である。
【符号の説明】
1,11 光ディスク 2 光透過性基板 2A ピット 3 光磁気材料層 21 光ピックアップ 27 検光子 29 初期化磁石 29A 初期化磁界 30 読み出し磁石 30A 読み出し磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 11/10 586 9296−5D G11B 11/10 586G

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学的に読み出し可能な凹凸形状を成すピ
    ットにより情報が記録された光透過性基板を有し、レー
    ザ光を用いて前記凹凸ピットを検出することで前記情報
    を再生するようにした光ディスクにおいて、 前記光透過性基板上に、Tb又はDyとFeとCoとの
    三元合金より成る光磁気材料層を有し、前記凹凸ピット
    を検出するための再生用レーザ光の照射スポット内で前
    記光磁気材料層を部分的に磁化反転するよう構成して前
    記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さくさせる
    ようにしたことを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の光ディスクにおいて、 前記光磁気材料層をTbx (Fe1-y Coy 1-x 又は
    Dyx (Fe1-y Coy 1-x (0.15≦x ≦0.35,0 <
    y ≦0.50)の組成比で構成したことを特徴とする光ディ
    スク。
  3. 【請求項3】光学的に読み出し可能な凹凸形状を成すピ
    ットにより情報が記録された光透過性基板を有し、レー
    ザ光を用いて前記凹凸ピットを検出することで前記情報
    を再生するようにした光ディスクにおいて、 前記光透過性基板上に、Gd又はDyとTbとFeとC
    oとの四元合金より成る光磁気材料層を有し、前記凹凸
    ピットを検出するための再生用レーザ光の照射スポット
    内で前記光磁気材料層を部分的に磁化反転するよう構成
    して前記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さく
    させるようにしたことを特徴とする光ディスク。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の光ディスクにおいて、 前記光磁気材料層をGdx Tby (Fe1-z Coz
    1-x-y 又はDyx Tby(Fe1-z Coz 1-x-y (0.0
    7≦x ≦0.18,0.07≦y ≦0.18,0 <z ≦0.50)の組成
    比で構成したしたことを特徴とする光ディスク。
  5. 【請求項5】請求項1乃至請求項4に記載の光ディスク
    の再生方法であって、 前記凹凸ピットを検出するための再生用レーザ光の照射
    前に前記光磁気材料層の磁化方向を一方向に揃えてお
    き、この一方向に揃えられた磁化方向とは逆向きの外部
    磁界を与えながら前記再生用レーザ光を照射して前記光
    磁気材料層をスポット内で部分的に前記外部磁界の方向
    に磁化反転させ、磁化反転される部分又は磁化反転され
    ていない部分のどちらか一方からの反射光の前記凹凸ピ
    ットに応じた光量変化を検出することで前記情報の再生
    を行うことを特徴とする光ディスクの再生方法。
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