JP2002216356A - 相変化型光記録媒体の記録再生装置及び記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データの書き換えにおいて、高線速での記録
を可能にする。 【解決手段】 結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備えた光記
録媒体に対して情報信号を書き換え記録するに際し、記
録層のうち、情報信号の記録が行われる記録領域に対し
て所定強度の光線を照射して記録領域の記録層に相変化
を生じさせることによって、記録領域に既に記録されて
いる情報信号を消去する消去工程と、記録領域に対し
て、光線を照射して当該記録層に相変化を生じさせるこ
とにより新しい情報信号の記録を行う記録工程とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録可能な相変化
型光記録媒体に対して記録及び／又は再生を行なう記録
再生装置及び記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、データ記録の分野において、光学
記録方式に関する研究が進められている。この光学記録
方式は、磁気記録方式に比べて一桁以上も高い記録密度
を有するとともに、再生専用型、追記型、書換型のそれ
ぞれのメモリー形態に対応できる等の数々の利点を有す
る。このように、光記録方式は、安価な大容量ファイル
の実現を可能とする記録方式として、産業用から民生用
まで幅広い用途が考えられている。

【０００３】上述したような光学記録方式のうち、書換
型のメモリー形態に対応したものとしては、相変化型光
ディスク等が挙げられる。相変化型光ディスクでは、結
晶状態と非結晶状態との間の相変化が可逆的に生じる相
変化材料からなる記録層を備え、レーザ等の照射により
記録層を昇温させ、記録層に相変化を生じさせることに
より情報が記録消去され、また、光学的に情報信号の読
み出しが行われる。

【０００４】記録時の発光波形及び記録マークの様子を
図１１に示す。図１１（ｂ）に示すように、記録時に
は、くし型波形の記録パワー部分Ｒと連続的な消去パワ
ー部分Ｄを照射して、図１１（ｃ）に示すようにそれぞ
れ非晶質の記録マーク１００と結晶質１０１のスペース
とを形成する。くし型波形の記録パワー部分Ｒでは、図
１１（ａ）に示される記録前の相状態に係わらず記録材
料を溶融させた後に急激に冷却して非晶質相を形成し、
消去パワー部分Ｄでは非晶質相を結晶相にすることが可
能である。

【０００５】このような消去パワー部分を含む記録波形
を用いることで記録前の相状態（非晶質相か結晶相）に
係わらず記録マークの記録消去を行えるのでオーバーラ
イトが可能になり、これにより高線速での記録が可能と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような方法を用いて高線速でのオーバーライトを行う
場合に、高記録密度化に伴ってレーザ照射の線速度が速
くなると、記録層の相変化の速度が追いつかずに、記録
状態である非晶質相を消去状態である結晶相に戻すこと
が困難になる。そのため消去が不十分になるのでオーバ
ーライトが困難になる。記録波形の消去パワーレベルを
大きくすることで消去を行うことが可能となるが、その
時に形成される非晶質マークの形状が歪んで、十分な信
号品質を得ることが出来なくなるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、データの書き換えにおいて、高
線速での記録を可能にした記録再生装置及び記録方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の記録再生装置
は、結晶状態と非結晶状態との間の相変化が可逆的に生
じる相変化材料からなる記録層を備えた光記録媒体に対
して、光線を照射して上記記録層に相変化を生じさせる
ことにより情報信号の記録及び／又は消去を行う記録再
生装置であって、上記記録層のうち、少なくとも上記情
報信号の記録が行われる記録領域に対して所定強度の光
線を照射して当該記録領域の記録層に相変化を生じさせ
ることによって、当該記録領域に既に記録されている情
報信号を消去する消去手段と、情報信号が消去された記
録領域に対して、光線を照射して当該記録層に相変化を
生じさせることにより新しい情報信号の記録を行う記録
手段とを有することを特徴とする。

【０００９】上述したような本発明に係る記録再生装置
では、上記記録手段によって新しい情報信号の記録を行
おうとする記録領域に対して、上記消去手段によって予
め情報信号を消去するので、記録速度が速くなっても、
既に記録されている情報信号が十分に消去される。

【００１０】また、本発明の記録方法は、結晶状態と非
結晶状態との間の相変化が可逆的に生じる相変化材料か
らなる記録層を備え、光線を照射して上記記録層に相変
化を生じさせることにより情報信号の記録及び／又は消
去が行われる光記録媒体に対して情報信号を書き換え記
録するに際し、上記記録層のうち、少なくとも上記情報
信号の記録が行われる記録領域に対して所定強度の光線
を照射して当該記録領域の記録層に相変化を生じさせる
ことによって、当該記録領域に既に記録されている情報
信号を消去する消去工程と、上記消去工程で情報信号が
消去された記録領域に対して、光線を照射して当該記録
層に相変化を生じさせることにより新しい情報信号の記
録を行う記録工程とを有することを特徴とする。

【００１１】上述したような本発明に係る記録方法で
は、上記記録工程で記録領域に対して新しい情報信号の
記録を行う前に、上記消去工程で予め情報信号を消去す
るので、記録速度が速くなっても、既に記録されている
情報信号が十分に消去される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について説明する。なお、本実施の形態においては、
光記録媒体として、相変化型光ディスクであって、情報
信号部を有する支持体上に形成されている光透過層にレ
ーザを照射して信号の記録あるいは読みとりを行う光デ
ィスクを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではないことは言うまでもない。

【００１３】図１は、本実施の形態に係る記録方法によ
り信号の書き換えが行われる光記録媒体の一構成側を模
式的に示す断面図である。この光記録媒体は、相変化型
のディスク状光記録媒体（以下、光ディスクと称す
る。）である。この光ディスク１は、基板２の一主面２
ａ上に、第１の誘電体層３と、記録層４と、第２の誘電
体層５と、反射層６と、保護層７とが順次積層形成され
てなる。

【００１４】基板２は、ポリカーボネートやガラス等、
レーザを透過し得る材料からなる。

【００１５】第１の誘電体層３及び第２の誘電体層５は
少なくともＺｎＳを含有する材料よりなることが好まし
く、側えばＺｎＳ−ＳｉＯ_２等が挙げられる。

【００１６】記録層４は、相変化材料からなる。この相
変化材料としては、Ｇｅ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ−Ｔｅ
−Ｓｂ系合金材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ
−Ｓｎ−Ｔｅ系合金材料等のいわゆるカルコゲン系合金
材料が挙げられ、具体的には、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５、Ａ
ｇＩｎＳｂＴｅ等が例示される。

【００１７】反射層６は、熱拡散の機能も有し、例えば
アルミニウム、アルミニウム合金、Ａｇ合金等からな
る。

【００１８】保護層７は、例えば紫外線硬化型樹脂等か
らなる。

【００１９】このような光ディスク１に対して情報の記
録を行う場合には、基板２の一主面２ａとは反対側の主
面２ｂからレーザ等の記録光を部分的に照射して記録層
４の一部を所定の結晶相或いは非結晶相に相変化させる
ことにより記録を行う。上述したような相変化材料で
は、加熱温度によって異なるが、例えば急速加熱又は急
冷することにより非晶質状態となり、徐冷することによ
り結晶状態となる。このように、情報信号に応じて、記
録層４に結晶部分と非結晶部分とを形成することで情報
の記録が行われる。

【００２０】また、この光ディスク１から情報の再生を
行う場合には、基板２の一主面２ａとは反対側の主面２
ｂ側から記録層４にレーザ等の再生光を照射して、記録
層４中の異なる結晶相又は非結晶相間の反射率の差異に
より、結晶相及び非結晶相に対応した情報の再生を行
う。なお、この再生光は、記録層４に相変化を起こさせ
ないようなものであることが必要である。

【００２１】そして、情報信号が既に記録されている光
ディスク１に対して新たな情報信号の記録、いわゆる書
き換え記録を行う場合には、従来は、当該情報信号が既
に記録されている記録領域に、上述した図１１（ｂ）に
示すような波形のレーザ照射を行うことでオーバーライ
トを可能としてきた。

【００２２】ところが、高記録密度化に伴い、レーザ照
射の線速度が速くなると、記録層の相変化の速度が追い
つかずに、既に記録されている情報信号が十分に消去さ
れないままに新しい情報信号が書き込まれることにな
り、信号品質の低下を引き起こしてしまう。

【００２３】ここで、レーザ照射の線速を４．９０ｍ／
ｓ、７．３５ｍ／ｓ、９．８０ｍ／ｓとした場合につい
て、上述した従来の方法により光ディスク１に対して１
０回のオーバーライトを繰り返した。この場合のジッタ
ー値と記録パワーとの関係を図２に示す。

【００２４】図２から明らかなように、記録線速が速く
なるに従ってジッター値が大きくなっていることがわか
る。そして、図２から、記録線速が９．８ｍ／ｓを越え
ると十分な信号品質が得られなくなることが確認でき
る。

【００２５】そこで、本発明では、まず図３（ａ）に示
される情報信号の書き換え記録を行おうとする記録領域
に対して所定強度の光線を照射して当該記録領域の記録
層に相変化を生じさせることによって、図３（ｂ）に示
すように当該記録領域に既に記録されている情報信号を
予め消去する。そして、その後に、情報信号が消去され
た当該記録領域に対して、光線を照射して当該記録層に
相変化を生じさせることにより、図３（ｃ）に示すよう
に新しい情報信号の記録を行う。すなわち、本発明は、
情報信号の書き換えをオーバーライトによって行わず
に、消去を行った後に記録を行うものである。

【００２６】このように、記録されている情報信号を予
め消去しておくことで、記録速度が速くなっても、既に
記録されている情報信号を十分に消去することができ
る。これにより、その後に書き込まれる新しい情報信号
の信号品質を良好に保つことができる。

【００２７】具体的には、光ディスク１を所定の線速度
で回転させながら、所定パワーのレーザを当該光記録媒
体に照射し、上記レーザを、当該光ディスクの溝に沿っ
て移動させることにより、当該レーザを上記記録層に照
射し、記録層に相変化を生じさせて、当該記録層に記録
されている情報信号を消去する。

【００２８】ここで、上記の実験と同様に、レーザ照射
の線速を４．９０ｍ／ｓ、７．３５ｍ／ｓ、９．８０ｍ
／ｓとした場合に、記録の前に消去パワー照射による消
去を行いながら、光ディスク１に対して１０回の書き換
え記録を繰り返した。なお、消去パワーは記録パワーの
４．５５（＝１３×０．３５）ｍＷに設定した。これ
は、レーザ照射の線速を４．９ｍ／ｓとした場合にジッ
ター値が最小になる記録パワーである１３ｍＷ時の消去
パワーである。この場合のジッター値と記録パワーとの
関係を図４に示す。

【００２９】図２と図４とを比較して明らかなように、
全ての線速においてジッター値を低減できることがわか
る。特に、線速を９．８ｍ／ｓとした場合には、予め消
去を行なわずにオーバーライトをした場合のジッター値
は２０％以上であったが、記録の前に消去を行った場合
にはジッター値が７％以下に低減されており、記録の前
に消去を行うことで十分な信号品質を得ることが可能で
あることがわかる。このように記録前に消去を行うこと
によって高線速での記録が可能となるため、高転送レー
ト化を実現できる。

【００３０】つぎに、消去比とジッター値との関係につ
いて述べる。ここでは、レーザ照射の線速を９．８ｍ／
ｓとし、記録の前に消去パワー照射による消去を行いな
がら、光ディスク１に対して１０回の書き換え記録を繰
り返した。ここでは、上述した図４においてレーザ照射
の線速が９．８ｍ／ｓである場合にジッター値が最小と
なる最適記録パワーである１２．５ｍＷよりも大きいパ
ワーで記録を行った。ジッター値と消去パワーとの関係
を図５に示す。また、消去比と消去パワーとの関係を図
６に示す。

【００３１】図５と図６とから、どの記録パワーにおい
ても消去比が１５ｄＢを越えるとジッター値は最小値に
近づいていることがわかる。このように消去比が１５ｄ
Ｂ以上となるように消去パワーを設定すればジッター値
を軽減することができることがわかる。なお、消去パワ
ーが高すぎると結晶化できなくなるので、消去には適当
なパワーを選ぶ必要がある。具体的は、後述するよう
に、消去パワーを記録パワーの定数倍とすることが好ま
しい。

【００３２】つぎに、記録パワーと消去パワーとの関係
について述べる。ここでは、消去パワーは、記録パワー
の定数倍（０．３５倍）としたこと以外は、図４で示し
た実験と同様に、レーザ照射の線速を４．９０ｍ／ｓ、
７．３５ｍ／ｓ、９．８０ｍ／ｓと変え、記録の前に消
去パワー照射による消去を行いながら、光ディスク１に
対して１０回の書き換え記録を繰り返した。この場合の
ジッター値と記録パワーとの関係を図７に示す。

【００３３】消去パワーを記録パワーの定数倍、すなわ
ち、消去パワーが記録パワーの大きさに比例して大きく
なるようにした場合の図７と、記録パワーの大きさにか
かわらず一定の消去パワーを用いた場合の結果である図
４とを比較すると、消去パワーを記録パワーの定数倍と
することで、高い記録パワーのときの消去効率が向上し
てジッター値を低減することができる。これより、消去
パワーは、記録パワーの定数倍とすることが好ましいこ
とがわかる。具体的には、消去パワーは記録パワーの
０．２５倍〜０．６０倍程度とすることが望ましく、本
検討例では０．３５倍程度とすることが適当であった。

【００３４】以上説明してきたように、本発明では、書
き換え記録の前に消去を行うことで十分な信号品質を得
ることが可能であることがわかる。このように記録前に
消去を行うことによって高線速での記録が可能となるた
め、高転送レート化を実現できる。

【００３５】このときの消去パワーの大きさとしては、
消去比が１５ｄＢ以上となるように消去パワーを設定す
ればジッター値を効果的に軽減することができる。な
お、消去パワーが高すぎると結晶化できなくなるので、
消去には適当なパワーを選ぶ必要があるが、具体的に
は、消去パワーは記録パワーの定数倍、０．２５倍〜
０．６０倍程度とすることが適当であろう。消去パワー
を記録パワーの定数倍とすることで、高い記録パワーの
ときの消去効率が向上してジッター値を低減することが
できる。

【００３６】つぎに、このような光ディスク１に対して
情報信号の記録及び／又は再生を行う記録再生装置につ
いて説明する。

【００３７】図８は、本実施の形態に係る記録再生装置
の一構成例を示すブロック図である。この記録再生装置
１０は、光ディスク１を回転駆動させるモータ１１と、
光ディスク１への信号の書き込み又は読み出しを行う光
ピックアップ１２と、光ピックアップ１２で光ディスク
１から読み出された情報信号を処理する信号処理系１３
と、光ピックアップ１２の位置を制御する制御処理系１
４と、光ディスク１に照射される消去用レーザのパワー
を制御する消去パワー制御系１５とを備える。なお、上
記光ピックアップ１２からは、光ディスク１への信号の
書き込み又は読み出しを行うためのレーザＬ１と、光デ
ィスク１に記録されている信号の消去を行うためのレー
ザＬ２とが光ディスク１に照射される。なお、これらレ
ーザＬ１とレーザＬ２とは別個に設けられている必要は
なく、一つの光源から出射されるレーザを、信号の書き
込み又は読み出しを行う場合と、信号の消去を行う場合
とで、そのパワーを調節することで使い分けても構わな
い。

【００３８】そして、光ピックアップ１２から出力され
た信号は信号処理系１３と制御処理系１４とに入力され
る。信号処理系１３に入力された信号は、読み出された
データのデコードやエンコードが行われる。また、信号
処理系１３から消去パワー制御系１５に入力された信号
は、消去パワー制御のための演算が行われる。一方、制
御処理系１４に入力された信号は、光ピックアップ１２
の位置制御や、消去パワー制御のための演算が行われ
る。そして、制御処理系４で演算された信号は光ピック
アップ１２の位置制御のため、光ピックアップ１２に再
び入力される。そして、この信号に基づいて、光ピック
アップ１２のサーボ制御が行われる。

【００３９】そして、この記録再生装置１０では、新し
い情報信号の書き換え記録を行おうとする記録領域に対
して所定強度の光線を照射して当該記録領域の記録層に
相変化を生じさせることによって、当該記録領域に既に
記録されている情報信号を予め消去する。そして、その
後に、情報信号が消去された記録領域に対して、光線を
照射して当該記録層に相変化を生じさせることにより新
しい情報信号の記録を行う。

【００４０】具体的には、光ディスク１を所定の線速度
で回転させながら、所定パワーのレーザを当該光記録媒
体に照射し、上記レーザを、上記光ディスク１の溝に沿
って移動させることにより、当該レーザを上記記録層に
照射し、記録層に相変化を生じさせて、当該記録層に記
録されている情報信号を消去する。

【００４１】このように、記録されている情報信号を予
め消去しておくことで、記録速度が速くなっても、既に
記録されている情報信号を十分に消去することができ
る。これにより、その後に書き込まれる新しい情報信号
の信号品質を良好に保つことができる。

【００４２】このときの消去パワーの大きさとしては、
消去比が１５ｄＢ以上となるように消去パワーを設定す
ればジッター値を軽減することができる。なお、消去パ
ワーが高すぎると結晶化できなくなるので、消去には適
当なパワーを選ぶ必要があるが、具体的には、消去パワ
ーは記録パワーの定数倍、例えば０．３５倍程度とする
ことが適当であろう。消去パワーを記録パワーの定数倍
とすることで、高い記録パワーのときの消去効率が向上
してジッター値を低減することができる。

【００４３】なお、上述した実施の形態では、本発明に
よって情報信号の記録及び／又は再生が行われる相変化
型光記録媒体として、図１に示したような構成の、ＣＤ
（Compact Disc）やＭＯ（Magneto-Optical disc）に代
表される光ディスク１を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えばＤＶＤ（Digi
tal Versatile Disc）に代表されるような、図９に示す
ように記録部２２が形成された２枚の基板２１を、当該
記録部を内側としてさせて張り合わされてなる張り合わ
せ型の光記録媒体２０や、図１０に示すような、基板３
１とは反対側の光透過層３３から記録部３２にレーザを
照射する光記録媒体３０など、光透過層を有する光記録
全般に対して記録及び／又は再生を行う場合にも適用可
能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、書き換え記録を行おうとす
る記録領域に対して所定強度の光線を照射して当該記録
領域の記録層に相変化を生じさせることによって、当該
記録領域に既に記録されている情報信号を予め消去す
る。そして、その後に、情報信号が消去された記録領域
に対して、光線を照射して当該記録層に相変化を生じさ
せることにより新しい情報信号の記録を行う。

【００４５】これにより、本発明では、記録されている
情報信号を予め消去しておくことで、記録速度が速くな
っても、既に記録されている情報信号を十分に消去する
ことができる。そして、その後に書き込まれる新しい情
報信号の信号品質を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で書き換えされる光記録媒体の一構成例
を示す断面図である

【図２】従来のオーバーライトを回繰り返した場合のジ
ッター値と記録パワーとの関係を示す図である。

【図３】本発明の書き換え記録における、記録層の相状
態の概念を示す図である。

【図４】本発明による書き換え記録を繰り返した場合の
ジッター値と記録パワーとの関係を示す図である。

【図５】本発明による書き換え記録を繰り返した場合の
ジッター値と消去パワーとの関係を示した図である。

【図６】本発明による書き換え記録を繰り返した場合の
消去比と消去パワーとの関係を示した図である。

【図７】本発明による書き換え記録を繰り返した場合の
ジッター値と記録パワーとの関係を示す図である。

【図８】本発明に係る記録再生装置の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図９】本発明で書き換え記録される光記録媒体の他の
一構成例を示す断面図である。

【図１０】本発明で書き換え記録される光記録媒体の他
の一構成例を示す断面図である。

【図１１】従来のオーバーライト時の発光波形とその波
形によって形成される相状態の概念図である。

【符号の説明】 １ 光ディスク、 ２ 基板、 ３ 第１の誘電体層、
４ 記録層、 ５第２の誘電体層、 ６ 反射層、
７ 保護層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
   可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備えた光記
   録媒体に対して、光線を照射して上記記録層に相変化を
   生じさせることにより情報信号の記録及び／又は消去を
   行う記録再生装置であって、 上記記録層のうち、少なくとも上記情報信号の記録が行
   われる記録領域に対して所定強度の光線を照射して当該
   記録領域の記録層に相変化を生じさせることによって、
   当該記録領域に既に記録されている情報信号を消去する
   消去手段と、 情報信号が消去された記録領域に対して、光線を照射し
   て当該記録層に相変化を生じさせることにより新しい情
   報信号の記録を行う記録手段とを有することを特徴とす
   る記録再生装置。
2. 【請求項２】 上記消去手段において、情報信号の消去
   のために用いられる光線の強度は、上記記録手段におい
   て情報信号の記録のために用いられる光線の強度の定数
   倍であることを特徴とする請求項１記載の記録再生装
   置。
3. 【請求項３】 結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
   可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備え、光線
   を照射して上記記録層に相変化を生じさせることにより
   情報信号の記録及び／又は消去が行われる光記録媒体に
   対して情報信号を書き換え記録するに際し、 上記記録層のうち、少なくとも上記情報信号の記録が行
   われる記録領域に対して所定強度の光線を照射して当該
   記録領域の記録層に相変化を生じさせることによって、
   当該記録領域に既に記録されている情報信号を消去する
   消去工程と、 上記消去工程で情報信号が消去された記録領域に対し
   て、光線を照射して当該記録層に相変化を生じさせるこ
   とにより新しい情報信号の記録を行う記録工程とを有す
   ることを特徴とする記録方法。
4. 【請求項４】 上記消去工程において、情報信号の消去
   のために用いられる光線の強度を、上記記録工程におい
   て情報信号の記録のために用いられる光線の強度の定数
   倍とすることを特徴とする請求項３記載の記録方法。