JPH08509566A - 記録媒体の上で情報を書き込み／読み出す光システムおよびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 情報の書き込みが、一番目の波長の一番目の光ビームと、一番目の波長より小さい二番目の波長の二番目のビームを重畳することを含む書き込みビームを使用して行なわれる方法、システムおよび記録媒体を開示する。読み出しは二番目の波長の二番目の光ビームを使用して行なわれる。記録媒体の材料は、二つのビームのエネルギーの和の最大値と、一番目のビームの最大エネルギーの近くにあるエネルギーレベルとの間にある記録の閾値を示す非直線性の材料である。応用分野は光ディスク上への高密度の記録である。

Description

【発明の詳細な説明】 記録媒体の上で情報を書き込み／読み出す光システムおよびその方法 本発明は記録媒体の上で情報を書き込み／読み出す光システムおよびその方法 に関する。本発明は更に記録媒体にも関する。 現在開発されている光学的蓄積の原理には、ＩＲ（λ≒０．８μｍ）の近くで 動作する半導体レーザが使用されており、典型的には１０⁸ビットｃｍ^-2のオー ダーの蓄積密度が得られている。これらの蓄積密度のオーダーは読み出し専用デ ィスク、即ち磁気光学的書き込みおよび消去可能な媒体の上で直径が０．８μｍ のオーダーの基本ビットを書き込むことに対応している。本発明の目的は蓄積容 量を大幅に改善することである。記録媒体の単位表面積当たりの情報密度を増加 させることにより蓄積容量を増加させることができる。更に、記録媒体の厚さの 中に記録することによりこの容量を増加させることができる。 本発明の実施態様の原理および目的を形成する手段は光ディスクおよびデジタ ル光メモリ用の読み出しヘッドの光学的な構造に完全に適用できる。 本発明は記録媒体上に情報を書き込み／読み出す光学的な方法に関しており、 情報の書き込みは一番目の波長（λ）の少なくとも一番目の光ビームと、一番目 の波長より小さい二 番目の波長（λ／２）の少なくとも二番目の光ビームを重畳させることを含む書 き込みビームを使用することにより行なわれることを特徴としている。 本発明は更に記録媒体に対し情報を書き込み／読み出すための光システムに関 しており、該システムは一番目の波長のビームを放射する光源と、該ビームを受 け記録媒体に一番目の波長の一番目のビームと一番目の波長より小さい二番目の 波長の二番目のビームを備えた書き込みビームを発射する周波数変換器を含むこ とを特徴としている。 最後に、本発明は光学的な記録媒体に関しており、該媒体は記録閾値を有する 非直線性の材料を含み、照射領域内のみで一番目の波長の一番目のビームを使用 することにより情報の項目を記録し、該情報は一番目の波長より小さい二番目の 波長の二番目のビームのみにより読み出すことができるように記録されることを 特徴とする。 本発明の方法により予めフォーマットを定められる情報が一番目の波長で読み 出されるビームに対応した分解能を有する予めフォーマットを定められた媒体の 上で書き込み／読み出しが行なわれる。この方法は次の各段階を含んでいる： −（数ｍＷのオーダー、または１ｍＷ未満の）低いレベルのパワーで、二つの重 畳されたビームを使用することにより予めフォーマットが定められる情報を読み 出すこと； −二つの重畳されたビームを低いレベルのパワーの上の高いレベルのパワーに切 り替えること； −高いパワーレベルの二つのビーム、または二つのビームの 一方を変調することにより情報媒体の上にデータ情報を書き込むこと； −データ情報を読み出すため一番目のビームを阻止し二番目のビームのみ発射す ること。 本発明は更に一番目のビームの阻止が１０ｍｓを越える阻止時間内で行なわれ ることを特徴とする方法に関する。 本発明の種々の目的および特徴は以下の記載および添付の図により、より明確 になる： −図１は本発明による方法およびシステムの一般的な実施例； −図２ａおよび図２ｂは本発明による記録を説明する図； −図３は本発明によるシステムのより詳細な例； −図４、図５ａおよび図５ｂは本発明による周波数二倍器の例； −図６ａ、図６ｂ、図７ａおよび図７ｂは図３のシステムに使用できるフィルタ 装置の実施態様の例； −図８は図３のシステムを変形した実施態様； −図９は記録ビームに含まれる二つの波長を同じ点に焦点を当てることができる システム； −図１０は記録媒体の厚さの中に記録することができるシステム； −図１１および図１２は光源のパワーを設定することができる種々のシステム； −図１３ａおよび図１３ｂは本発明による方法とシステムを説明する種々のエネ ルギーダイアグラム； −図１４、図１５ａおよび図１５ｂは本発明に使用される予めフォーマットが定 められた記録媒体の種々の例。 書き込み／読み出しの一般的な方法によれば、記録媒体は、エネルギーの閾値 を越えたエネルギーレベルを取る領域のみが光学的に読み出し可能な変更（光学 的マーク）を受けるように光ビームを使用して記録できる非直線的な材料から作 ることができる。以下では、情報が記録される感度層を記録媒体と呼ぶ。 以下に説明する内容では、媒体が照射の間動かないものとするが、これらの説 明は媒体が動いている場合にも同じく有効である。 記録媒体の領域に当たっている波長λ１＝λの光ビームは、例えばガウス曲線 に基づく分布を示す領域内に種々のエネルギーレベルを示し、最大エネルギーは 照射領域の中央にある。図１において、記録媒体ＲＥＣは非直線的な材料から作 られており、受けたエネルギーの閾値を越える照射領域のみが記録される。以下 の記載においては、物理的な状態を変える照射領域の部分を“マーク”と呼ぶ。 このような条件のもとでは、記録されたマークの直径は照射された領域の直径 より小さい。 読み出しの場合、光ビームは波長λ２が読み出されるマークの分解能に対応す るように使用される。それ故、λ２は記録する波長より小さい。 本発明による読み出し／書き込みの一般的な方法は光ビームを使用することに より記録される非直線性の材料から作ら れた記録媒体を利用することから成り、エネルギーの閾値を越えたエネルギーレ ベルを取る領域のみが物理的な状態を変える、即ち記録される。記録媒体の領域 の上の波長λ１＝λの光ビームは例えばガウス曲線に基づく分布を示す該領域内 に種々のエネルギーレベルを取り、最大エネルギーは照射領域の中央にある。非 直線的な材料で作られた記録媒体を使用することにより、エネルギーが記録エネ ルギーの閾値を越える照射領域のみが記録される。 これらの条件のもとで、記録されたマークの直径は照射領域の直径より小さい 。 本発明の方法によれば、二つの異なる波長λ１とλ２で二つの光ビームを重畳 した書き込みビームを使用することにより情報を書き込むことが行なわれる。例 えば、ビームの一方はλであり他方はλ／２である。 λ１およびλ２においてエネルギーの和を使用することにより、記録媒体の材 料はλ１およびλ２における二つのビームの最大のエネルギーＥＭの間にある熱 的に非直線の閾値（図２ｂを参照）を有しており、エネルギーレベルＥｍはλ１ におけるエネルギー曲線の３ｄＢレベルとλ１における曲線の最大値の間にある 。 レベルＥｍはλ１における最大エネルギーの若干下にあるとする。このように 選ぶことにより、記録媒体の上に書き込まれたマークの直径はλ２におけるビー ムにより媒体の上に照射された直径にほぼ等しい。 本発明によれば、読み出しの場合光ビームは読み出される マークの分解能に対応した波長λ２を使用しており、前述の波長λ２より小さい 。 以下の記載では、波長λ１＝λのビームが使用され、これによりマークを照射 領域の直径Φの半分である直径Φ／２で記録することができる。 媒体の上に発射された回析スポットの直径ΦはΦ＝λ／（２ｓｉｎ ｕ）に等 しく、ｓｉｎ ｕは焦点を合わせた対物レンズの開口の数値である（図１）。例 えば、図２ａは直径がΦ／２のオーダーに等しい円筒内に含まれたエネルギーを 有する“感度”の媒体の上に直径がΦのスポットの焦点を合わせた後得られる直 径がΦ／２のマークを示している。これらのメカニズムは記録時に明らかな閾値 を示す媒体：磁気光学層に対し相の変換、除去等を行なう時一般的である。本発 明をより良く理解するため、例えばマークを分離した形で情報を書き込む場合、 二つの連続した情報項目を書き込むことに対応した直径Φの照射領域は重なり合 っている。直径Φ／２で書き込むマークは互いに非常に接近している。本発明の 目的は、この場合波長λ２＝λ／２の放射で書き込む時係数２の縮小した大きさ で基本情報を読み出すことである。焦点を合わせた対物レンズＬの中を通過する ビームはディスク上に直径がλ／（４ｓｉｎ ｕ）に等しい読み出しスポットを 発生する。この直径は前述のメカニズムを使用することにより波長λで書き込ま れた情報ビットを読み出すことに完全に一致している。 例えば、書き込みビームの波長はほぼλ１＝０．８μｍで あり、読み出しビームの波長はλ２＝０．４μｍである。 本発明の方法によれば、波長λ２での読み出しビームは記録媒体の上で波長λ １での読み出しビームの方向と同一線上の方向に向けられている。 読み出しビームは再発射されるビームの強度を検出する光検出装置に再発射（ 例えば反射）される。 記録することが記録媒体の物理的な特性に影響を及ぼす場合、再発射されるビ ームの強度の変化を検出する問題がある。熱電磁的に記録を行なう場合、電磁− 光学的な読み出しは偏光の回転を利用した検出システムを利用することにより行 なわれ、光の強度を検出することが問題となる。 本発明の方法によれば、書き込みの間λ１の波長とλ２の波長（λ２＜λ１） を含む書き込みビームを発射するようにすることもできる。このビームは波長λ １のビームと波長λ２のビームが重畳されている。例えば、λ２は読み出しビー ムの波長であり、λ２での読み出しビームはλ１のビームと同時に書き込み時に 発射される。これにより読み出しと書き込みが同時に行なわれ、チェックが行な われる。 図１には本発明による書き込み／読み出しのシステムの一般的な例を示してい る。 光源Ｓは波長λ１の書き込みビームを発射する。このビームにより図２に示し たように媒体ＲＥＣの上で、既に述べたように照射領域の一部で書き込まれる。 ビームはレンズＬにより記録媒体ＲＥＣの上に焦点を作る。 光源Ｓ（または他の光源）は波長λ２の読み出しビームで 記録媒体を照射することができる。読み出しビームは読み出し媒体ＲＥＣにより 媒体ＲＥＣの上で情報を読み出すことができる光検出器ＰＤに伝えられる。例え ば、反射モードで動作する媒体の場合、読み出しビームは図１の場合のように反 射される。 図３は本発明のシステムのより詳細な実施態様を示している。 光源Ｓは波長λ１の光ビームを発射する。周波数変換器、例えば周波数二倍器 ＦＤは波長λ１のビームを受け、一方が波長λ１＝λであり他方が周波数を二逓 倍することにより得られる半波長λ２＝λ／２である二つの重畳したビームを発 射する。鏡Ｍ１は二つのビームがレンズＬにより焦点を合わせる記録媒体ＲＥＣ の上でこれら二つのビームの方向を定める。情報マークはこのようにして記録さ れる。記録ビームの変調は例えば光源Ｓを変調することにより得られる。 これらのビームの光は記録媒体により反射される。ダイクロイックミラーＭ２ は波長λ２の読み出しビームの光を光検出器ＰＤの方向に反射する。 更に、本発明によるシステムの読み出しモードの場合、周波数二倍器ＦＤはλ １とλ２の二つの波長を発射する。しかし、着脱可能なまたは制御可能なフィル タＦは波長λ１＝λでビームの通過を阻止する。 例えば、図３のシステムには次のものが含まれている： −例えばλ＝８４０ｎｍの波長で動作する被変調単一モードレーザ； −効率ηで“青色”の波長λ／２≒４２０ｎｍを発生する周波数二倍器； −ディスクの上に焦点を合わせるスポットをサーボ制御で当てる従来の光システ ム。λおよびλ／２でのビームの通路は完全に同一直線上にある。 本システムでは二倍器が限定された変換効率を取ることに利点があり（典型的 にはη≒数％）、ηおよびη／２の二つのビームに対しそれぞれ（１−η）Ｉ_o とηＩ_oの大きさを与える（Ｉ_oは二倍器に生ずる大きさ）。 ディスクの上で記録された情報に害を与えない読み出しには、書き込みに必要 なパワーより極めて少ない読み出しパワーが使用されている。典型的には次のレ ベルのパワーが使用されている： 書き込み≒２０−４０ｍＷ 読み出し≒２−５ｍＷ 周波数二倍器ＦＤは波長λとλ／２のビームを発生するのに適した二つの異な る技術に基づき設計される。 一番目の技術によれば、非直線水晶内で単一モード半導体レーザに焦点を当て た周波数倍増のレーザが使用されている。外部構造で倍増を行なう半導体レーザ の図を図４に示す。この図には次のものが含まれている： −λ＝８４０ｎｍで１００ｍＷを出力する単一モードのＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ 半導体レーザＳＣ； −共振器Ｍ３，Ｍ４の中に置かれ、波長λおよびλ／２に整合する例えばＫＮｂ Ｏ₃のＮＬ水晶。 λ／２＝４２０ｎｍで１０ｍＷのオーダーの連続した放射パワーがこのタイプ のレーザ構造から得られている（例えば１９８９年．Ｏｐｔｉｃ．文献、１４− ７３１に記載のＧ．Ｌ．Ｄｉｘｏｎ他による“自己ロック方式外部共振キャビテ ィによる効率的な第２高調波のＧａＡｌＡｓダイオードレーザ放射に基づく４３ ２ｎｍの光源”を参照にされたい）。 二番目の技術によれば、非直線水晶内でのレーザビームの誘導された伝播が使 用されている。ＬｉＮｂＯ₃またはＬｉＴａＯ₃の誘導体内の伝播による周波数倍 増の原理は図５ａおよび図５ｂに示してある。５ｍｍから１０ｍｍのオーダーの 相互干渉長における相整合を保持するため、誘導体は領域に周期的な反転を有す る領域から成る（ＬｉＴａＯ₃内での空間期間Λ≒３．６μｍ）。 λ１でのビーム（例えば赤色）とλ２でのビーム（例えば青色）で得られる光 パワーの大きさのオーダーは、本発明により高密度で情報を記録および読み出し をする方法と広範囲に適合している。 記録／読み出しシステムの動作のモードのフィルタＦについては、λ２のみの 波長で情報を再読み出しすることができるようにすることが重要である。これら の条件のもとで、波長λ１で得られる光パワーは例えば電気光学変調器により急 速に遮断する必要がある。それ故、フィルタＦは次の二つの機能を行なう必要が ある： −典型的に１００μｓ未満の応答時間のλ１の波長でビームを急速に遮断するこ と； −パワーの低いλ２の波長でビームを連続的に発射すること。 従来の変調器にはないこの機能は電気光学水晶（例えばＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴ ａＯ₃）、または強誘電性液晶セルにより実施され、その動作モードは次の通り である：±Ｖ_oの制御電圧を加えることにより分子がセルの入力面に平行な面で ２Θの角度だけ曲げられる。図６ａに示すように（電圧は−Ｖ_o）方向Ｐ１に沿 って偏光された入射ビームはセルを通過した後も同じ方向に偏光が保持される。 逆電圧を加え分子を回転させた後（２Θ）には、初期の偏光は分子の複屈折効果 Δｎにより影響を受ける。偏光子を通過した後、発射される光の強さは次式で与 えられる： Ｉ_p＝Ｉ_oｓｉｎ²４Θ×ｃｏｓ²（πｄΔｎ／λ） −Δｎ＝０の場合（図６ａおよび図７ａでＶ＝−Ｖ_o）、波長λおよびλ／２は 発射される（記録モード）； −Δｎ≠０の場合（図６ａおよび図７ｂでＶ＝＋Ｖ_o）、波長λは発射されない が、他方の波長λ／２はそのまま発射される。 強誘電性液晶変調器は次の様に製造される： −強誘電性セルのＶ＝±８ボルト； −厚さｄ≒１０μｍ； −λおよびλ／２での光の発射＞８０％； フィルタＦはダイクロイックフィルタの形で製造されビームの通路に機械的に 挿入される。フィルタが無い場合、λおよびλ／２の二つの波長が通る。フィル タが有る場合、λ／ ２の波長のみ通る。 図８は図３のシステムを変形した実施態様を示している。基本的に、図３のシ ステムでは、書き込みおよび読み出しビームは光源Ｓの動作を変調することによ り行なわれている。図８のシステムでは、（例えばＬｉＮｂＯ₃で作られた）電 気光学または音響光学変調器のような光学変調器ＭＯＤが光源Ｓと記録媒体ＲＥ Ｃの間に置かれている。図８の実施態様によれば、この変調器は周波数二倍器Ｆ Ｄと記録媒体の間、より詳細には周波数二倍器とダイクロイック装置Ｍ２の間に 置かれている。光源Ｓと二倍器の間に置くこともできる。 フィルタＦは図８にも使用されている。しかし、図示していない他の変形した 実施態様によれば、フィルタＦを与えないことも想定することができる。この場 合、同一の変調器（ＭＯＤ）により読み出しの間、λ１の記録の波長で光の通過 を阻止し、λ２の読み出しの波長で光のみを通過させることができる。このよう な変調器はフィルタＦの役目も行なう。 書き込みの場合は、λ１とλ２の二つの波長を通過させることが判る。焦点用 光部品Ｌは無色でありλ１とλ２の二つの波長は記録媒体と同じ平面で焦点を作 る必要がある。これと異なる場合、図９に示すように、二つの通路に沿って二つ の波長を分離する回路を与えることができ、通路の一方はビームの一方の収束を 変調し二つの波長を同じ平面に収束する。例えば、フィルタＦの後に、ダイクロ イック板ＤＩ１が加えられ、λ１の波長を通過しλ２の波長を反射する。λ２の 波の通路に焦点補正レンズＬ２が加えられている。次に、二 つの波長が他の板ＤＩ２により再結合される。焦点レンズＬは同じ平面でλ１と λ２の二つの波長の焦点を合わせる。 本発明が書き込み時に記録媒体にλ１とλ２の二つの波を反射するようにされ ている時、焦点対物レンズが無色でなければλ１とλ２の二つの波長は異なる平 面で焦点を結び、本発明により記録媒体の厚さの中に記録することが可能となる 。図１０はダイクロイック板ＤＩ３を使用することにより二つの波長を分離し、 ＭＯＤ１とＭＯＤ２の変調器を使用することにより二つの波を分離して変調する ことを示している。次に、２つの波は結合され（ＤＩ４）、媒体の二つの異なる 平面に異なる情報を記録する情報媒体に送られる。 前述の例では、本発明は熱的に非直線性の材料で作られた一番目の波長λ１の ビームを使用して情報を記録している。情報の記録密度は同じ波長λ１のビーム で情報を再読み出しすることが困難か殆ど不可能な密度である。それ故、より大 きな分解能を得る、より短い波長λ２のビームを用いる必要がある。本発明の好 ましい実施態様によれば、波長λ２は波長λ１の半分である。 補正を行なうため、記録波長λ１で記録媒体がビームに対し十分なエネルギー を吸収しマスクを形成する必要がある。更に反射により読み出しする場合、読み 出し波長λ２で媒体が読み出しビームを十分に反射する必要がある。 本発明の実際的な実施態様により赤外にある波長で媒体を記録し、青色にある 波長で媒体を読み出すことが行なわれる。 記録媒体は消去可能な記録材料で作ることができ、次の効果の１つにより記録 される： −記録材料の熱的除去（材料は例えばテルルの上に置かれている）； −材料の物理的な変形で、記録材料は例えば加熱され相互作用を及ぼし記録領域 に合金を作る種々の材料の種々の層から構成されている； −加熱の領域に気泡を形成することで、材料は加熱され材料が分解されて記録媒 体内に気泡を生ずるような材料で作られた内側の層を含んでいる； −記録材料の相の変化であり、該記録材料は加熱され例えば結晶性の状態からア モルファスの状態に移る。 記録媒体は更に再書き込み可能な材料でもある。材料は例えば電気光学（また は熱磁気）材料、または相変化材料であり、加熱され磁界を加えられ磁気領域で 方向を変える。読み出しはカー効果またはファラデー効果により行なわれる。こ れらの効果によれば、偏光された光のビームは磁界の影響のもとで回転した偏光 を有している。 記録媒体は記録が所定のフォーマットと所定の法則に従って媒体の上で行なわ れるようにフォーマットが定められている。 記録媒体は例えばディスクである。フォーマット化は情報が同心円のトラック またはらせん状のトラックに沿って記録されるように媒体を用意することから成 る。媒体にはこれらのトラックを“予め引き出す”手段が含まれている。これら の手段はガイドトラックであり（連続コンポジットタイプのフォーマット）、ま たは記録されるトラックに沿ってディスクの上で規則的に配置されたマーカーす なわち“フラグ”である（標本化フォーマット）。 “連続コンポジット”タイプによりフォーマットが定められた媒体を使用する 場合、システムの準備の位置でレーザ光源は動作し、ビームはトラックに沿って 連続的に照射される。“標本化”タイプに基づきフォーマットが定められた媒体 を使用する場合、レーザ光源はフラグ（および／またはアドレス情報）の読み出 しの時に動作する。標本化フォーマットにより光源を省くことができる。 更に、情報の書き込みには直径が良く調整されたスポットに十分なエネルギー レベルに光源を設定する必要がある。この設定に用意された設定領域は記録媒体 の上に与えられている。記録の前に読み出しビームを使用して再読み出しをする テストマークが記録され、これらのマークの記録が修正されることを満たす。こ れらのスポットを記録する手順は記録に対しては一番目の通過が、チェック読み 出しに対しては二番目の通過が行なわれるようにすることである。 本発明によれば、二つの波長の書き込みビームを熱的に非直線性の閾値を有す る記録媒体と組み合わせることは、光源からパワーを比較的安定に取り出すこと を意味している。実際のところ、非直線性の閾値が固定していれば、直径がλ２ の波の照射直径に一致したマークを書き込むレベルで、書き込みの閾値がλ１の 波のエネルギー分布曲線にあるように光 源の放射パワーを固定することが妥当である。本発明により更に光源Ｓからのパ ワーを設定することができる。 これを行なうため、図１１のシステムによれば光ビームの一部が（装置ＥＸで ）取り出され、該取り出された部分は光検出器に送られ光ビームのパワーに比例 した電気信号を出力し、光源Ｓからのパワーを設定する時フィードバックモード で動作する。 図１１において、二つの光検出器ＰＤ１とＰＤ２はダイクロイック分離器ＤＩ ５を通りそれぞれ波長λ／２の光と波長λの光を受けるように与えられている。 これらの光検出器は検出した光パワーのレベルを表わす電気信号を出力する。回 路ＣＣはこれらの電気信号を基に光源Ｓを制御する。光源のパワーが増加すると λ／２の項の光の変換に非直線の影響を与えるので、λとλ／２の波のパワーレ ベルを分離して検出することが有益である。 装置ＥＸは周波数二倍器ＦＤの出力に置かれているが、光ビームの通路の中の どこに置くこともできる。 本発明の変形した実施態様によれば、書き込みビームのパワーを測定すること は読み出しに使用される光検出器ＰＤにより行なわれる。実際のところ、書き込 みビームに含まれるλ／２の波は光検出器ＰＤに反射されることが判る。これら の条件のもとで、記録媒体の上に書き込まれたビームのエネルギーレベルは光検 出器ＰＤにより測定される。該光検出器ＰＤは光源Ｓを制御する制御回路ＣＣに 電気信号を出力する。 更に、記録媒体に対し書き込み／読み出しヘッドＷＲＨの動きを制御する装置 ＭＯＵＶはヘッドＷＲＨの位置を制御回路ＣＣに知らせている。このように、制 御回路はヘッドの位置に基づき光源からパワーのレベルを調整している。例えば 、記録媒体がディスクの場合、制御回路はヘッドがディスクの周囲にある時より 高いエネルギーレベルを要求し、ヘッドがディスクの中心に置かれている時エネ ルギーレベルを下げる。 次に、図１２の破線で示す他の変形した実施態様によれば、光減衰装置ＡＴＴ は書き込みビームの通路に置かれ、図１２の光検出器ＰＤまたは図１１の光検出 器ＰＤ１，ＰＤ２の制御により機械的に入れられている。この減衰装置は液晶セ ルのような電気光学変調器とすることができる。 次に本発明の改善を記載する。光源Ｓからのパワーが若干変動する場合、一定 の寸法を有するマークを得ることができる。 これを行なうため、次のことが行なわれる： −一方では書き込みを行なう間、λ１の波長とそれより短いλ２の波長（例えば λ１／２）の二つのビームを発射すること。発射される二つの波のエネルギー分 布の様子を図１３ａに示す。二つの波のエネルギーは図１３ｂに示すように重畳 される。λ１の波の分布の様子はガウス曲線として得られ、該曲線のピークは提 示した例のように、λ２の短い波長の波が加えられた超過したエネルギーを載せ ている； −他方では、エッチングの閾値がλ１の波が加えられた最大 エネルギーＥ１より高く、λ１とλ２の波が加えられたエネルギーの和ＥＭより 低い値にあるように発射ビームのエネルギーに記録媒体のエッチングの閾値を合 わせること（または反対に合わせる）。それ故このエッチングの閾値は図１３ｂ に示すようにλ２の波長に対応した超過したエネルギーの中に位置している。 このように、記録媒体の上に作られたマークの直径は正確に波長λ２に依存し ており、媒体の記録閾値に対してはビームのエネルギーレベルに一定の変動があ る。この閾値は波長λ２のビームに対応した超過したエネルギーに位置している ことで十分である。 前述では、記録媒体は静止していると仮定している。記録媒体がビームに対し 動いている場合、その動作は同じである：記録媒体の動きはエネルギー分布を調 べる役目をする。 例えば、書き込みビームの波長はλ１＝０．８μｍで読み出しビームの波長は λ２＝０．４μｍである。 本発明の方法によれば、λ２の波長の読み出しビームはλ１の波長の記録ビー ムの方向と同一直線の方向に沿い記録媒体の方向に向かっている。 読み出しビームは再発射のビームの強さを検出する光検出装置に対し再発射さ れる。 記録が記録媒体の物理的な特性に影響を及ぼす場合、現実には再発射されたビ ームの強さの変動を検出する問題がある。磁気記録の場合、磁気−光学読み出し は光の偏光の回転を利用した検出装置を使用して行なわれ、光の強さを検出する 問題も生ずる。 既に記載した図３のシステムでは、図１３ｂに基づき書き込みが行なわれ、光 源Ｓは媒体ＲＥＣの上に書き込みを行なわない波長λ１のビームを発射する。図 １に示すように、更に既に記載したように、このビームに加えられる最大エネル ギーは記録媒体の書き込み閾値より低い。光源Ｓはλ１のビームと結合され、既 に記載したように記録媒体の上に書き込みを行なう波長λ２のビームも発射する 。該ビームはレンズＬにより記録媒体ＲＥＣの上に焦点を結ぶ。 読み出しの場合、光源Ｓ（または他の光源）はλ１の波長より短いλ２の波長 の読み出しビームで記録媒体を照射する。読み出しビームは媒体ＲＥＣの上に情 報を読み出すことができる光検出器ＰＤに対し記録媒体ＲＥＣにより発射される 。例えば、媒体が反射モードで動作する場合、読み出しビームは図１の場合のよ うに反射される。 この原理を適用することにより、図３および図８のシステムには本発明のこの 変形が適用できる。 本発明の方法により、予めフォーマットが定められた媒体、すなわちアドレス およびフラグ等のように予めフォーマットの定められた情報が書き込まれた領域 を含む媒体上で書き込みおよび読み出しをすることが可能である（図１４参照） 。 図１４は予めフォーマットの定められた情報ＰＲＥＦＯＲが媒体ＲＥＣ上のあ ちこちに書き込まれていることに基づく、標本化フォーマット記録媒体（技術的 にＳＳＦと呼ぶ）を 示している。記録システムは予めフォーマットが定められた情報を読み出し、二 つの予めフォーマットの定められた情報領域ＰＲＥＦＯＲの間にデータ情報ＩＮ Ｆを書き込む。次のトラックは予めフォーマットが定められた情報を参照にし、 システムが取る予めフォーマットの定まった情報領域の間で行なわれる。 予めフォーマットの定まった情報は記録媒体の上で書き込まれ、一番目の波長 λ１で読み出される。 この場合、本発明による方法には次のことが行なわれる： −波長がλ１とλ２の２つのビーム（前述の場合によれば、λ１＝λでλ２＝λ ／２）を使用することにより（１ｍＷのオーダーまたは数ｍＷまたは数ｍＷ未満 のオーダーの）通常の読み出しパワーレベルで予めフォーマットが定められた情 報を読み出すこと。これらのパワーレベルで、λ２のビームのレベルは低く、ま たは無視でき、読み出しビームのパワーレベルはビームλ１のレベルに対応して いる； −記録媒体の上に書き込みができる（典型的には１０ｍＷから１５ｍＷまでであ り、約１０ｍＷから数１０ｍＷまでのオーダーの大きさの）レベルを与えるため λ１とλ２のビームのパワーレベルを切り替えること。既に述べたように、λ１ のビームの最大レベルは媒体上で記録の閾値より小さく、二つのビームにより加 えられたエネルギーの和は媒体上で書き込みができるようにする必要がある； −媒体の上に情報を書き込むようにするためビームの一つまたは二つを変調する こと； −λ１のビームの発射を禁止するためフィルタ（図８のＦ）を切り替えること。 読み出しは書き込みの後、（例えば１ｍＷのオーダーの）読み出しパワーでλ２ のビームを使用することにより行なわれる。 この読み出しはλ１の分解能よりかなり良好なビームで行なわれる。 ブロッキング切り替え時間を非常に高速に行なう必要はない。“ディスクを書 き込むため一回転させ、読み出すため一回転させる”タイプの動作過程において 、回転の時間に対し一般にブロッキング切り替え時間を十分短くすることで足り る（３０００ｒｐｍの回転速度に対し２０ｍｓ）。 この方法を変形すると、書き込み段階の間、予めフォーマットが定められた情 報と、λ２のビームを使用することにより読み出し時に使用される同期情報とに 割り当てられた領域に書き込みをすることができる。このモードはフォーマット の密度を増加させることができる。 高速のブロッキング変調器を必要としない利点の他に、このモデルは既存のシ ステムと適合性のあるシステムを良好に製造できることに適用できる。 記録媒体の上に書き込まれ予めフォーマットの定められた情報はλ２の波長で 読み出すことに適した分解能を有している（λ２＝λ）（またはλ２より大きい 波長）。 本発明による方法には次のことが与えられている： −λ２のビームを使用することにより予め定められた情報を読み出すことでλ１ のビームは（例えば図８のフィルタＦに より）阻止されている。読み出されたパワーはλ２のビームのパワーである。ビ ームλ２は予めフォーマットが定められた情報を読み出すことに対し波長とパワ ーが整合している； −λ１のビームを阻止せずλ２のビームと同じ回数記録媒体に発射されるように するフィルタを切り替えること。これらのビームは高いパワーで発射される； −データ情報を書き込むためλ１とλ２のビームを変調すること； −書き込んだ後、λ２のビームを使用して読み出しを行なうようにするためフィ ルタを切り替えることによりλ１のビームを阻止すること。 λ１の波長を阻止するためおよび阻止しないためフィルタを切り替えることを 高速で行なうことに注意する必要がある：特に予めフォーマットが定められる情 報を読み出した後でデータ情報を書き込む前に阻止しないためには、記録される 信号の変調時間の大きさのオーダーにすることが好ましい。 しかし、阻止しない時間を記録される信号の変調時間より大きくする場合があ る；しかし記録時により大きな密度を得るためには、前述の動作モードで与えた 時間より少なくすることが有利である。 データ情報の読み出しは、書き込みの後高速切り替えフィルタにより非常に高 速に行なわれる。 この方法には密度の高いフォーマットにすることができる利点がある。 図１５ａと図１５ｂは連続コンポジットフォーマット（技 術的にＣＣＳと呼ぶ）を有する記録媒体を示しており、フォーマット化には（図 １４のように）情報領域のフォーマット化と、例えば記録媒体の溝をエッチング する形で形成される記録トラックのアウトラインを含んでいる。図１５ａは少な くとも１つの予めエッチングされた溝ＧＲＯとあちこちにある予めフォーマット の定められた情報を有する記録媒体ＲＥＣを示している。ＩＮＦ１およびＩＮＦ ２のようなデータ情報は溝ＧＲＯの上に書き込まれている。図１５ｂは二つの予 めエッチングされた溝ＧＲＯ１，ＧＲＯ２により記録用のトラックの境界が定め られている記録媒体ＲＥＣを示している。予めフォーマットが定められる情報Ｐ ＲＥＦＯＲは二つの溝の間に書き込まれる。ＩＮＦ１およびＩＮＦ２のような情 報の書き込みはこれらの溝の間で行なわれる。 このタイプのフォーマットでは、書き込みの間、追随する予めエッチングされ た溝により追随する記録用のトラックが与えられている。 これを行なうため、前述の二つの動作モードが使用される。しかし、更に追随 するトラックのアウトラインを作るため、書き込みの間、書き込みビームの少な くとも一部は１以上の光検出器およびトラックに向かい記録媒体により反射され る。１個または複数個の光検出器に反射された光はλ１またはλ２あるいはこれ ら二つの波長の混合である。 予めフォーマットの定められた記録媒体に関するこれらの記録／読み出し法は 、記録媒体の記録閾値が図２ａに示すようにλ１の波の最大値より小さい書き込 み法に適用できるこ とに注意する必要がある。更に書き込みの場合λ１のみ伝えることができる。 本発明によるシステムにより次のことが可能である： −半導体レーザを変調することにより波長λで記録し、波長λ／２で媒体の上に 書き込まれた信号をリアルタイムでチェックすること。ビームは光ヘッドの通路 と同一線上にある； −λ／２の波長のみで情報を読み出すこと。バンドパスフィルタまたはダイクロ イックミラーが二倍器から来るビームの間に置かれる。波長がλである光パワー から媒体を守る。 本発明のシステムの利点は次の通りである： −提示された装置はレーザと、波長がλとλ／２であり同一線上にある二つのビ ーム（すなわち同一線上に作られたビーム）を発生する周波数二倍器を含んでい る； −読み出しビームの強さが情報を書き込むため必要な強さより低い時、二倍器は 慎重に定められた変換効率で動作する。この条件により容積または誘導光モード で使用される水晶二倍器を基に広範囲な方法を選択することができる； −提案された方法にはλ２の波長（“青色”）のパワーレーザ光源を開発する必 要がない； −蓄積容量が改善され、係数４が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 ピシュ クロード フランス国，92402 クールブボワ セデ, ボワト ポスタル 329（番地なし） ト ムソン―セーエスエフ エスセーペイ内 (72)発明者 ロワソー ブリジット フランス国，92402 クールブボワ セデ, ボワト ポスタル 329（番地なし） ト ムソン―セーエスエフ エスセーペイ内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．情報の書き込みが一番目の波長（λ）の少なくとも一番目の光ビームと、一 番目の波長より小さい二番目の波長（λ／２）の少なくとも二番目の光ビームを 重畳させることを含む書き込みビームを使用することにより行なわれることを特 徴とする記録媒体上で情報を書き込み／読み出す光学的な方法。 ２．記録媒体が、二つのビームのエネルギーの和の最大値と、一番目のビームの 最大エネルギーの下に位置するエネルギーレベルとの間に位置する熱的に非直線 性の閾値を示す材料から作られていることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．記録媒体（ＲＥＣ）が、一番目のビームが加えられた最大エネルギーより高 く、一番目と二番目のビームが加えられたエネルギーの和より低い記録エネルギ ーの閾値を示す非直線性の材料から作られていることを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ４．書き込みビームにより作られたマークの寸法が二番目のビームのスポットの 寸法に一致するように熱的に非直線性の閾値を示す材料から記録媒体が作られて いることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５．読み出しが二番目の波長の読み出しビームを使用することにより行なわれて いることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６．二番目の波長が一番目の波長の半分に等しいことを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ７．二番目の波長のビームが記録媒体により光検出器に向かい発射または反射さ れ、一番目の波長のビームにより書き込まれた各情報の項目をチェックすること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．光検出器が受信する光ビームの強さを表わす信号を出力し、光源からのパワ ーを設定することを特徴とする請求項７に記載の方法。 ９．一番目の波長が赤外の波長の範囲にあり、二番目の波長が青色の波長の範囲 にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。 １０．一番目の直径の光スポットが部分的に重なり合った二つの隣接した情報の 項目に一致することを特徴とする請求項１に記載の方法。 １１．読み出しの間、二番目の光ビームが一番目の光ビーム から作られ、二番目のビームを得るためには使用されない該一番目のビームが読 み出される媒体の方向に阻止される通路を有していることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 １２．二つのビームが記録媒体の同じ点に向かい収束することを特徴とする請求 項３に記載の方法。 １３．一番目と二番目のビームが同一線上にあることを特徴とする請求項１に記 載の方法。 １４．書き込まれたマークの直径が、一番目と二番目のビームにより記録媒体の 上に形成された光スポットの直径の半分に等しいことを特徴とする請求項１に記 載の方法。 １５．二つの波長（λ１，λ２）の二つのビームが別々に変調され、記録媒体の 二つの平面に焦点を結ぶことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １６．予めフォーマットの定められる情報が一番目の波長（λ１）の読み出しビ ームにより読み出し可能な情報である予めフォーマットの定められた媒体の上で 記録／読み出しをすることが可能であり、 −（数ｍＷ、または１ｍＷ未満のオーダーの）低いレベルのパワーで二つの重畳 されたビームを使用することにより予めフォーマットの定められる情報を読み出 すこと； −二つの重畳されたビームを低いパワーレベルの上の高いパワーレベルに切り替 えること； −高いパワーレベルの二つのビーム、または二つのビームの一方を変調すること により情報媒体の上にデータ情報を書き込むこと； −データ情報を読み出すため一番目のビームを阻止し二番目のビームのみ発射す ること； の各段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １７．一番目のビームの阻止が１ｍｓのオーダーより大きくできる阻止時間内で 行なわれることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 １８．記録媒体がディスクの形であり、ディスクが１回転するために取る時間よ り阻止時間が少ないことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 １９．予めフォーマットが定められる情報が二番目の波長（λ／２）の読み出し ビームで読み出される分解能を有し、 −二番目のビームを使用することにより予めフォーマットの定められる情報を読 み出すこと； −一番目のビームを阻止しないことと両方のビームを記録媒体に発射すること； −高いパワーレベルの二つのビーム、または二つのビームの一方を変調すること により情報媒体の上にデータ情報を書き 込むこと； −データ情報を読み出すため一番目のビームを阻止し二番目のビームのみ発射す ること； の各段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ２０．一番目のビームを阻止することと阻止しないことが記録されるデータ情報 の変調時間内のオーダーで行なわれることを特徴とする請求項１９に記載の方法 。 ２１．記録媒体がディスクの形をしており、ディスクが１回転するために取る時 間より著しく少ない時間内で一番目のビームを阻止することと阻止しないことが 行なわれることを特徴とする請求項１９に記載の方法。 ２２．書き込みの間、二つのビームの少なくとも一方または他方が記録媒体によ りシステムを追随するトラックの方向に再発射されることを特徴とする請求項１ ６または１９の１つに記載の方法。 ２３．一番目の波長（λ１）のビームを放射する光源（Ｓ）と、該ビームを受け 記録媒体に発射する周波数変換器（ＦＤ）を含み、書き込みビームが一番目の波 長（λ１）のビームと一番目の波長より小さい二番目の波長（λ２）の二番目の ビームから成ることを特徴とする記録媒体に情報を書き込み／読み出す光システ ム。 ２４．記録媒体（ＲＥＣ）が、二つのビームのエネルギーの和の最大値（ＥＭ） と、一番目のビームの最大エネルギーの近くにあるエネルギーレベル（Ｅ１）の 間にある非直線性の閾値を示す材料から作られることを特徴とする請求項２３に 記載のシステム。 ２５．書き込みビームにより作られたマークの寸法が二番目のビームのスポット の寸法に一致するように熱的に非直線性の閾値を示す材料から記録媒体（ＲＥＣ ）が作られていることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。 ２６．書き込み段階の間一番目と二番目のビームを記録媒体に発射し、読み出し 段階の間二番目のビームのみを発射する制御可能なフィルタ装置（Ｆ）を含むこ とを特徴とする請求項２３に記載のシステム。 ２７．記録媒体に発射された一番目と二番目のビームが同一直線上にあることを 特徴とする請求項２３に記載のシステム。 ２８．周波数変換器が周波数二倍器（ＦＤ）であることを特徴とする請求項２３ に記載のシステム。 ２９．記録媒体が光検出器（ＰＤ）の方向に向かい受信した光を再発射し、光検 出器に到達する一番目の波長の光を妨げ るダイクロイックタイプの装置を含んでいることを特徴とする請求項２３に記載 のシステム。 ３０．フィルタ装置（Ｆ）が強誘電性の液晶セルであることを特徴とする請求項 ２６に記載のシステム。 ３１．光源と記録媒体の間に、書き込みおよび読み出しビームを変調するための 光変調器（ＭＯＤ）を有することを特徴とする請求項２３に記載のシステム。 ３２．変調器（ＭＯＤ）が電気光学変調器であることを特徴とする請求項３０に 記載のシステム。 ３３．書き込みおよび読み出しビームを変調するため、および読み出し動作の間 に書き込みビームにフィルタを通すため周波数変換器（ＦＤ）とダイクロイック 装置（Ｍ２）の間に置かれた光変調器を含むことを特徴とする請求項２３に記載 のシステム。 ３４．書き込みおよび読み出しビームを変調するため周波数変換器（ＦＤ）とダ イクロイック装置（Ｍ２）の間に置かれた光変調器（ＭＯＤ）を含むことを特徴 とする請求項２３に記載のシステム。 ３５．フィルタ装置（Ｆ）が高速切り替え装置であり、その 切り替え時間が記録媒体の上で記録されるかまたは読み出されるデータ情報の変 調時間のオーダーであるかまたはそれ未満であることを特徴とする請求項２６に 記載のシステム。 ３６．フィルタ装置（Ｆ）が高速切り替え装置であり、該装置の時間が記録媒体 の上で記録されるかまたは読み出されるデータ情報の変調時間より大きいことを 特徴とする請求項２６に記載のシステム。 ３７．一番目の波長（λ１）より二番目の波長（λ２）での伝送係数が少なくと も良好であるダイクロイック伝送装置を含むことを特徴とする請求項２３に記載 のシステム。 ３８．照射された領域の一部のみで一番目の波長（λ１）の一番目のビームを使 用することにより情報の項目を記録するように記録の閾値を示す非直線性の材料 を含み、一番目の波長より小さい二番目の波長（λ２）の二番目のビームのみに より読み出されるように該情報が記録されることを特徴とする光記録媒体。 ３９．一番目の波長（λ１）で読み出し可能な予めフォーマットの定められる情 報と、二番目の波長（λ２）で読み出し可能なデータ情報を含むことを特徴とし 請求項１０に基づき光学的に読み出し可能な表面を含む記録媒体。 ４０．二番目の波長（λ２）が一番目の波長（λ１）の半分であることを特徴と する請求項３８または３９のいずれかに記載の記録媒体。 ４１．請求項１から２２のいずれか１つの方法に基づき記録され読み出されるこ とを特徴とする請求項２０に記載の記録媒体。