专利名称：光学信息记录再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够三维地记录信息位的光学信息记录再现装置，尤其涉及能够良好地记录信息位的光学信息记录再现装置。
另外，在该信息位105上同样地以低能量聚光，使汇聚光107通过物镜114、分光镜113，由光检测器110检测，这样进行信号再现。为了增大信息容量，如同一图所示，在信息记录媒体111中，在物镜114的光轴方向(z轴方向)三维地记录信息位105。
可是，本发明的发明者们发现，在以前的三维记录信息位的光学信息记录再现装置中，在记录信息时，当物镜的汇聚光107通过已经记录的信息位116时，受该信息位116的影响，在汇聚光107中产生像差，难以很好地汇聚在焦点，有要记录的信息位105会变模糊的问题。之所以产生像差是因为信息位116比光的波长厚，光在该领域中主要受折射的原因。0005本发明为了解决以前的技术中的所述问题，其目的在于提供一种能够三维地记录信息位的光学信息记录再现装置，特别是可提供能良好地记录信息位的光学信息记录再现装置。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明的光学信息记录再现装置具有以下结构。
本发明的第一光学信息记录再现装置，是在含有记录了信息位的记录部件的信息记录媒体中，利用所述的记录部件的光学常数的变化，三维地记录信息位的光学信息记录再现装置。光学信息记录再现装置包括光源、把从光源射出的光汇聚到信息记录媒体上的物镜、检测来自信息记录媒体的光的光检测器。记录部件的厚度比来自光源的光的波长大。光学信息记录再现装置使来自物镜的汇聚光不通过已经记录的信息位，在记录部件中按顺序三维地记录信息位。
在所述光学信息记录再现装置中，可以在记录部件中从离物镜最远的位置开始按顺序记录信息位。
另外，物镜是开口数大于0.7的透镜，在含有物镜和光检测器的光路中设置针孔，可以使来自信息记录媒体的光透过所述针孔后，用光检测器检测。
另外，光学信息记录再现装置，在含有物镜和光检测器的光路上，可以设置作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件和具有多个针孔的针孔阵列。这时，可以用所述聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路光，并使该分支光透过与各针孔阵列上的多束光相对应的各针孔后，用光检测器检测。
另外，光学信息记录再现装置，还可以在含有物镜和光检测器的光路上，具备作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件。这时，可以用聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路光，并用比各分支光的面积小的光检测器，分别检测分支光。
另外，光学信息记录再现装置，在含有物镜和光检测器的光路上，可以设置作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件和具有多个针孔的针孔阵列。这时，可以用所述的聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路光，使与统调误差信号对应的分支光透过针孔阵列的针孔后，用光检测器检测。
从光源射出的光的波长λ实质上满足0.35μm≤λ≤0.45μm，含有物镜的光学系统可以是消色差的结构。
另外，光学信息记录再现装置，在含有光源和物镜的光路上，还可以具备球面像差修正元件。对应于记录在记录部件中的信息位的记录深度，球面像差修正元件可以控制球面像差量。
光学常数可以是折射率。这时，折射率的变化量最好在0.005以上。
信息记录媒体可以只由单个的记录部件构成。另外，信息记录媒体可以由记录部件和衬底构成。或者，信息记录媒体也可以是记录部件夹在衬底和保护介质之间的结构。
光检测器可以是雪崩光电二极管(APD)。
光学信息记录再现装置，在与物镜相对一侧的位置上再设置把记录媒体夹在中间的聚光透镜。这时，用聚光透镜把来自信息记录媒体的光汇聚到光检测器上进行检测。
光学信息记录再现装置，可以以信息记录媒体的记录部件的界面为基准，控制物镜的聚焦位置。
本发明的第二光学信息记录再现装置，是在含有记录了信息位的记录部件的信息记录媒体中，利用所述记录部件折射率的变化，三维地记录信息位的光学信息记录再现装置。光学信息记录再现装置包括光源、把从光源射出的光汇聚到信息记录媒体上的物镜、检测来自信息记录媒体的光的光检测器。记录部件的厚度比来自光源的光的波长大，折射率的变化量在0.02以下。光学信息记录再现装置，使来自物镜的汇聚光通过的记录完的信息位的列数，在光轴方向上变为低于4列，在记录部件中按顺序三维地记录信息位。
图2说明了在本发明实施例1的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中记录信号的情况。
图3是使本发明实施例1的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中所记录的信息位的折射率的大小变化时的光线追踪图。
图4是使本发明实施例1的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中所记录的信息位的折射率的大小进行变化时的光线追踪图。
图5是本发明实施例1的光学信息记录再现装置在其他结构的信息记录媒体中记录信号情况的说明图。
图6是在本发明实施例2的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中记录信号情况的说明图。
图7是表示本发明实施例3的光学信息记录再现装置的光学头的基本结构和光传播情况的侧视图。
图8表示了以前的光学信息记录再现装置。
图中1—光源，2—射出光，3—准值透镜，4—物镜，5—信息位，6—平行光，7—汇聚光，8—聚焦/统调误差信号检测元件，9—球面像差修正元件，10—光检测器，11—信息记录媒体(11a衬底、11b记录部件、11c保护介质)，12—上升反射镜，13—分光镜，14—针孔阵列(14a～14c针孔)，15—记录信息位列，16—聚光透镜，17-分支光。
图1是表示本发明实施例1的光学信息记录再现装置的光学头的基本结构和传播光情况的侧视图；图2是在同一实施例的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中记录信号情况的说明图；图3和图4是使同一实施例的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中所记录的信息位折射率的大小进行变化时的光线追踪图；图5是同一实施例的光学信息记录再现装置在其他结构的信息记录媒体中记录信号情况的说明图。
如图1所示，在本实施例的光学信息记录再现装置的光学头中，从光源1到信息记录媒体11的光路中，设置了分光镜13、准值透镜3、聚焦/统调误差信号检测元件8、上升反射镜12、球面像差修正元件9、物镜4(组透镜4a、4b)。光源1，例如可以是波长为0.405μm的半导体激光光源，从光源1沿着y轴方向射出的激光2，由准值透镜3变为略平行的光6，透过衍射型的聚焦/统调误差信号检测元件8(利用0次衍射)，通过上升反射镜12，使光路折向z轴方向。然后，折向z轴方向的激光6通过球面像差修正元件9，由物镜4汇聚到信息记录媒体11上(汇聚光7)。
由信息记录媒体11反射的激光7，由反方向折回，顺序通过物镜4、球面像差修正元件9、上升反射镜12，由衍射型聚焦/统调误差信号检测元件8，分支为多路光(利用1次衍射，但是，在图1中为了简化，未显示从衍射型聚焦/统调误差信号检测元件8到分光镜13光路中的分支光)。分支光由准值透镜3变为汇聚光，再由分光镜13使其偏向-z轴方向。多条分支光17a～17c透过设置了多个针孔的针孔阵列14的各针孔14a～14c，由阵列状的光检测器10a、10b、10c检测信号。从这些检测信号读出再现信号和作为伺服信号的聚焦误差信号以及统调误差信号。从再现信号读出光学信息记录媒体11所记录的信号。
由作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件8分支的多路光通过由光检测器10a、10b、10c检测，除了再现信号，还产生聚焦误差信号和统调误差信号。从所产生的各误差信号，判断物镜4相对于光学信息记录媒体11的聚焦位置(z方向上的位置)、统调位置(x或y方向上的位置)是否是最佳位置。如果偏离最佳位置，用安装在物镜4上的调节器(未图示)，把物镜4调节到最佳的位置。
这时，作为控制聚焦的位置基准，通过使用信息记录媒体11的记录部件11b的界面，能正确地控制物镜4的聚焦位置。记录部件11b的界面可以是衬底11a和记录部件11b的界面，或者是物镜4a对面的记录部件11b的表面。
虽然把针孔阵列14设置在几乎是分支光17的焦点位置上，但是也可以把各针孔放在与分支光17的焦点对应的位置上。由于使针孔比各汇聚光17小(未图示)，因此只检测汇聚光17的中心部分的光。由此，去掉分布在汇聚光17的周边附近的不需要的高次像差光，不但能改善再现信号，连伺服误差信号的S/N也能得到改善。这时，要消除分支光17周边的光，由于光量很低，因此通过使用APD(雪崩光电二极管)，能增强信号强度。在三维记录信息位的记录再现装置中，由于材料的限制而不能得到很大的检测光量，因此使用这样的APD非常有效。
另外，用比各分支光17的面积小的光检测器10代替针孔阵列14，分别检测所述分支光17，也可以收到同样的效果。另外，只让对应于统调误差信号的分支光17b和17c透过针孔阵列14的针孔14b、14c，并用光检测器10b、10c检测，而对应于聚焦误差信号的分支光17a不通过针孔，例如也可以直接由四分割的光检测器10a检测。在这样的设置中，可使用例如非点像差法作为聚焦检测法。并且，如果使这时的光检测器10a的面积小于在检测位置上的分支光17a的截面积，就能减少高次像差成分。
在本实施例中，把2块透镜4a、4b组合在一起作为物镜4，把开孔数NA设置到高达到0.7以上(例如0.85)。通过设置很高的开孔数，面(x、y面)内的记录密度大了，并且，能使z方向的位5的间隔变窄，从而达到高密度化的效果。另外，作为信息记录媒体11，例如在厚度为600μm的衬底11a上，使用比波长厚的、例如数十～数百μm左右的记录部件11b进行组合。而衬底，例如可使用聚碳酸酯，也可以使用PMMA等的树脂、或玻璃等。另外，作为记录部件11b，可以使用折射率等光学常数随着光强而发生变化的材料，例如使用光聚合物、有机色素、LiNbO3等光折射结晶、重铬明胶、二烯丙基乙烯等多光子吸收材料，在本实施例中，例如，使用光聚合物，利用其随着光照折射率变高的特性。
另外，如图2所示，在衬底11a上形成的记录部件11b的表面是没有保护层的露出结构，记录部件11b比波长厚很多，能用表面作为保护层，通过使用这样单纯的结构，能降低成本。如图5所示，通过在记录部件11b上，再加上厚度为数十～数百μm的像树脂薄膜那样的保护介质，形成多层结构，进一步提高了信息记录媒体11的环境适应性和面精度。
如图2所示，通过把汇聚光7照射到信息记录媒体11的记录部件11b上，聚光点的折射率变高，记录信息位5(图2中，只把记录完的信息位表示为灰色)，在本实施例中，使物镜4的汇聚光7不通过已经记录的信息位，在记录部件11b中，按顺序三维地记录信息位。
具体而言，从记录部件11b中的离物镜4最远的位置开始，通过按顺序记录信息位，能实现上述的记录。在图2的结构中，按15a的列、15b的列、15c的列的顺序，在-z轴的方向上可以进行三维记录。这时，因为汇聚光所通过的记录部件11b的厚度因记录深度而不同，所以通过在从光源1到物镜4的光路中设置的球面像差修正元件9，随着记录部件11b中记录信息位5的记录深度可以边控制球面像差量边记录，能形成良好的信息位5。球面像差修正元件9可由折射率分布可变的液晶元件，或用调节器能改变光轴方向长度的扩束器构成。
另外，当在图2所示的信息位的未记录部分进行记录时，如果汇聚光7不通过已经记录的信息位，抑制像差的发生量的记录方向不一定是-z轴方向。
下面，对信息记录媒体11的记录部件11b中所记录的信息位折射率的大小和汇聚光7的像差发生程度的关系进行描述。如图3所示，在记录或读出的信息位列15a的跟前，在z轴方向，例如已经记录了15b～15e等4列信息位5时的情况。图3(a)是成为信息位5的折射球的折射率变化量Δn为0时(相当于未记录)，汇聚光7聚光良好。可是，如图3(b)、(c)、图4(a)～(d)所示，随着折射球的折射率变化量Δn变大，在焦点处光线的分散变大。在焦点处光线的分散变大，就是所谓的焦点变模糊，在记录时，需要记录能量，而且记录信息位变大，会使写入特性变差。另外，虽然在再现时读出信号的S/N很差，质量很差，但如上所述，用设置在光检测器跟前的针孔取到高次像差成分的结构，就能防止再现信号的变差。
如前所述，本发明者发现，如果物镜4的汇聚光7以不通过已经记录的信息位的顺序，在记录部件11b中按顺序三维地记录信息位，就能不产生焦点模糊的现象，而收到良好的效果。本发明者还发现，信息位即折射球5的折射率的变化量Δn在0.02以下，并且，为使来自物镜4的汇聚光7通过的记录完的信息位的列数，在光轴方向(z轴方向)上变为4列以下，在记录部件11b中，按顺序进行三维地记录信息位时，写入时发生的焦点模糊现象在正常的允许范围内。从图4(a)的Δn＝0.02中，在焦点的光线不覆盖相邻的折射球的情况也能说明该理由。
另外，如果Δn变小，虽然抑制了像差的发生，但是检测光量变小。本发明者们发现如果Δn在0.005以上，S/N就在几乎不发生问题的范围内。并且，这时的光检测器最好是APD。
实施例2下面，参考图6，以与所述实施例1不同点为中心说明本发明的实施例2的光学信息记录再现装置。图6说明了在本发明的实施例2的光学信息记录再现装置的信息记录媒体中记录信号的情况。
本实施例的光学信息记录再现装置，从光源射出的光的波长λ实质上满足0.35μm≤λ≤0.45μm，含有物镜4的光学系统是消色差结构。特别是，波长在该领域中，因为光学系统的材料分散大，所以由消色差结构能取得良好的光学特性。在本实施例中，物镜4采取4a～4c等3块凸凹凸的透镜组成的消色差结构，也可以把准值透镜组合为凸凹2块的透镜组或凸凹凸3块的透镜组进行消色差，并且也可以用其它的光学系统进行消色差。并且，信息记录媒体11只由记录部件11b构成，因为结构简单，所以成本上有优势。
实施例3下面，参考图7，以与所述实施例1不同点为中心说明本发明的实施例3的光学信息记录再现装置。图7是表示本发明实施例3的光学信息记录再现装置的基本结构和光传播情况的侧视图。在本实施例中，如图7所示，是使用了透过型信息记录媒体11的结构。
来自物镜4的汇聚光7在透过型信息记录媒体11上聚光，写入或读出信号，用所设置的把信息记录媒体11夹在中间并位于物镜4对面的聚光透镜16聚光，通过聚焦/统调误差信号检测元件8、针孔阵列14，在光检测器10处检测。
根据透过型的结构，因为汇聚光7通过记录部件11b的次数是一次(实施例1的反射型光学信息记录再现装置中是两次)，所以已经记录的信息位的像差的发生是反射检测时的约一半，比实施例1的反射型光学信息记录再现装置更提高了信号的读出质量。
以上，虽然说明了实施例1至实施例3的光学信息记录再现装置，但是本发明并不局限于这些实施例，把各实施例的光学信息记录再现装置组合在一起得到的光学信息记录再现装置也包含在本发明中，并能取得同样的效果。另外，上述的光学信息记录再现装置，除追加型以外也包含改写型。另外，在上述的实施例中使用的物镜和准值透镜是为了方便而取的名字，它们和一般的透镜是一样的。
并且，在上述的实施例中，虽然以光盘为例进行了说明，但是本发明的范围中也包括应用于为了能用同样的信息记录再现装置再现厚度和记录密度等多种规格参数不同的媒体而设计的卡状和卷筒状以及带状的产品。
如上所述，本发明是关于三维地记录信息位的光学信息记录再现装置，因为物镜的汇聚光不照射已经记录的信息位，所以不发生光学像差，是能实现良好记录的光学信息记录再现装置。
权利要求
1.一种光学信息记录再现装置，在含有记录了信息位的记录部件的信息记录媒体中，利用所述记录部件的光学常数的变化，三维地记录信息位；具有光源，和把从该光源射出的光汇聚到信息记录媒体上的物镜，和检测来自所述信息记录媒体的光的光检测器；其特征在于所述记录部件的厚度比来自所述光源的光的波长大，使来自所述物镜的汇聚光不通过已经记录的信息位，这样在所述记录部件中按顺序三维地记录所述信息位。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录再现装置，其特征在于在所述记录部件中，从离物镜最远的位置开始按顺序记录信息位。
3.根据权利要求1所述的光学信息记录再现装置，其特征在于光学常数是折射率。
4.根据权利要求3所述的光学信息记录再现装置，其特征在于折射率的变化量在0.005以上。
5.一种光学信息记录再现装置，在含有记录了信息位的记录部件的信息记录媒体中，利用所述记录部件的折射率的变化，三维地记录信息位；具有光源，和把从所述光源射出的光汇聚到信息记录媒体上的物镜，和检测来自所述信息记录媒体的光的光检测器；其特征在于所述记录部件的厚度比来自所述光源的光的波长大，所述折射率的变化量在0.02以下，使来自物镜的汇聚光通过的记录完的信息位的列数在光轴方向上变为4列以下，这样在所述记录部件中按顺序三维地记录信息位。
6.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于所述物镜是开口数为0.7以上的透镜，在含有所述物镜和所述光检测器的光路中设置有针孔，使来自信息记录媒体的光透过所述针孔后，用所述光检测器检测。
7.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于在含有所述物镜和所述光检测器的光路中，设置有作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件和具有多个针孔的针孔阵列；用所述聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路的分支光，并使该分支光分别透过所述针孔阵列上与该分支光对应的针孔后，用所述光检测器检测。
8.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于还可以在含有所述物镜和所述光检测器的光路中，设置作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件；用所述聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路的分支光，并用比各分支光的面积小的光检测器，分别检测各分支光。
9.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于在含有物镜和光检测器的光路中，设置作为分支光学元件的聚焦/统调误差信号检测元件和具有多个针孔的针孔阵列；用所述聚焦/统调误差信号检测元件把来自信息记录媒体的光分为多路的分支光，并使该分支光中与统调误差信号对应的分支光透过所述针孔阵列的针孔后，用所述光检测器检测。
10.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于从光源射出的光的波长λ实质上满足0.35μm≤λ≤0.45μm，含有物镜的光学系统是消色差结构。
11.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于在含有所述光源和所述物镜的光路中，还设置了球面像差修正元件，该球面像差修正元件，随着在所述记录部件中记录信息位的记录深度控制球面像差量。
12.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于信息记录媒体只由单一的记录部件构成。
13.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于信息记录媒体由记录部件和衬底构成。
14.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于信息记录媒体，是把记录部件夹在衬底和保护介质之间而构成。
15.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于所述光检测器由雪崩光电二极管构成。
16.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于在与物镜相对一侧的位置上再设置把记录媒体夹在中间的聚光透镜，用所述聚光透镜把来自所述信息记录媒体的光汇聚到光检测器上检测。
17.根据权利要求1或5所述的光学信息记录再现装置，其特征在于以信息记录媒体的记录部件的界面为基准，控制所述物镜的聚焦位置。
全文摘要
一种光学信息记录再现装置,具有:光源1,和把从光源1射出的光2汇聚到信息记录媒体11的物镜4,和检测来自信息记录媒体11的光的光检测器10;在信息记录媒体11的记录部件11b中,利用记录部件11b的光学常数的变化,三维地记录信息位。另外,记录部件11b的厚度比光的波长厚,使物镜4的汇聚光7以不通过已经记录的信息位的顺序,在记录部件11b中,按顺序三维地记录信息位。该光学信息记录再现装置,对信息位进行三维记录,并能够进行良好地记录。
文档编号G11B7/135GK1354464SQ0113497
公开日2002年6月19日 申请日期2001年11月21日 优先权日2000年11月21日
发明者盐野照弘, 山本博昭, 细美哲雄 申请人:松下电器产业株式会社