JP2543107B2

JP2543107B2 - 光学情報記録再生消去方法

Info

Publication number: JP2543107B2
Application number: JP62292365A
Authority: JP
Inventors: 威夫太田; 和夫井上; 整宏南出
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPH01134725A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、画像，音声，その他のデータを、大容量に
記録し、データの書き換えを可能にする光ディスクに関
するものである。

従来の技術レーザ光で、光ディスクに情報を記録再生する方法
は、例えば、Te化合物の記録薄膜を、円盤状の基板に形
成し、これに、φ１μｍ程度に絞ったレーザ光を照射
し、このレーザ光を、データ信号により変調せしめ、高
いパワーレベルでは、前記薄膜を融解あるいは蒸発させ
て、薄膜に穴を形成して情報を記録する追記型の方式が
知られている。ただしこの方法では、情報の書き換えは
できない。

これに対して、カルコゲン化物、つまり、酸素を除く
周期律表の第６族の元素S,Se,Teと金属，半金属との化
合物薄膜を利用して、加熱，冷却により、結晶化あるい
は、非晶質化の相転移を生ぜしめて情報を、記録あるい
は、消去，書き換えする方法が、S.R.オブシンスキ等に
より、フィジックス．レビューレターズ（Phys.Rev.Let
ters.,）21（1968）1450に報告されている。材料として
は、Ge₁₅Te₈₁Sb₂S₂の薄膜を用いる方法である。これ
は、淡褐色の非晶質膜に、略１μｍφに絞った微少スポ
ット光を照射し、加熱昇温し、徐冷後膜が結晶化して黒
化し、情報が記録できるもので、消去に際しては、この
黒化部位に、再びパルス幅の短かい強いレーザ光を照射
し、白化させ、元の淡褐色の状態に戻して情報の記録，
消去をおこなう方法である。

さらに、特公昭60−023995号公報に示されるように、
情報信号で変調したレーザ光の変調デューティを下げ
て、微少パルス幅の光照射で情報信号を記録し、次に、
連続的なレーザ照射光を記録部位に施こして情報を消去
する方法が知られている。これらの方法は、いずれも、
情報記録と、情報消去が、時系列的に異っており、前の
情報を消去し、次の信号を、同時に記録するオーバライ
トの機能を有さない方法である。

次に、特開昭56−145530号公報においては、レーザ光
の変調パワーレベルを、信号記録のための高い白化パワ
ーレベルと、信号消去のための低い、黒化パワーレベル
の間で変調し、前に記録した白化信号部位は、次の信号
の黒化パワーレベルで消去すると共に、前の信号の未記
録部位、つまり黒化部位は、次の信号の白化パワーレベ
ルで白化記録する同時消録の方法が知られている。

円盤状記録部材において、内周から外周にわたって均
一な信号の記録および、消去を行う方法としては、線速
度一定の回転方式（CLV:Constant Linear Velocity）が
知られている。又、角速度一定の回転方式（CAV:Consta
nt Angular Velocity）においては、内周と外周で、線
速度が異るため、内周では記録パワーレベルを低く選
び、外周側では、記録パワーを高く選ぶ方法等が知られ
ている。

パワーレベルを変える方法では、レーザの発光特性の
差異の影響を受けやすく、ドライブの調整が複雑になる
問題があった。さらに、記録レーザパルス巾が大きい場
合、記録部材が熱損傷を受けやすく、特に円盤状記録部
材を、CAVの方式で用いる場合、内周部でその現象が発
生しやすいという問題があった。

発明が解決しようとする問題点レーザ光により情報を記録あるいは記録，消去する方
法において、レーザパワーの制御を容易にし、円盤状記
録部材が熱損傷を受けないようにすることが本発明の目
的である。

問題点を解決するための手段記録あるいは消去するレーザ光を直径ｄの略円形スポ
ットに絞り、円盤状記録部材を回転し、レーザ光のピー
クパワーを、前記記録部材の内周トラックから、外周ト
ラックに至るまで同一パワーレベルに選び、レーザ光を
パルス巾τ_０で変調し、記録部材の任意の点が、スポッ
トを横切る時間をτｄとし、記録部材の任意の点の回転
線速度をｖとし、τｄ＝d/vの値に対し、記録部材の最
外周トラックにおけるτｄをτd₁とし、最内周のトラッ
クにおけるτｄをτd₂とし、記録レーザ光のピークパワ
ーを、最内周トラックから、最外周トラックまでほぼ同
一の値に選び、そのパルス巾τ_０を、τ_０τd₁に選
び、最内周のパルス巾τ₀₂を最外周のパルス巾τ₀₁以下
に選んで記録する光学情報記録再生消去方法である。

作用以上のようにすることにより、内周，外周トラックに
おけるレーザ照射パワーレベルを同じにできる。

実施例実施例の説明の前に本発明の原理について説明する。

非晶質状態および、結晶状態を有する薄膜に、レーザ
光を照射し、この薄膜をレーザ光で加熱昇温し、薄膜の
状態を変化させ、情報を記録および消去することができ
る。円盤状記録部材の任意の一点が、略円形のレーザス
ポット光により、回転中に受けるレーザ光の強度は、第
２図に示すように、時間的に変化する。

第２図において、レーザスポット光の直径をｄとし、
回転のＡ点における線速度をvm/secとすれば、Ａ点を、
レーザスポット光が横切り始める時刻を０として、時間
とともに、Ａ点が照射されるレーザ光照射強度は、τの
時間にわたって強度がピークに達し、減衰する。この時
間τは、τ＝d/vに相当する。

円盤状記録部材の任意の点におけるレーザ光照射時間
は、第３図に示すように、外周部では、線速度v₁が大き
いために、τ_１＝d/v₁は短くなる。逆に、内周部では、
線速度v₂が小さいため、τ_２＝d/v₂は大きくなり、内周
部の任意の一点は、長い時間レーザ光の照射を受けるこ
とになる。

円盤状記録部材における任意の点におけるレーザ光の
照射時間は、必ずしもレーザ光の発光パルス巾で定まる
ものではなく、第１に、レーザスポット光の、トラック
方向の長さｄ、および、その点における線速度ｖであ
り、レーザ光の発光パルス巾が、d/vより長い場合は、
任意の点が照射を受ける時間τは、τ＝d/vで一定にな
る。

レーザ光の発光パルス巾が、τ＝d/v以下の場合は、
任意の点が照射を受ける時間τは、レーザ光の発光パル
ス巾で定まる。

円盤状記録部材の内周部，外周部において、均一な記
録を行うためには、第４図に示すように、レーザ光のピ
ークパワーレベルを同じにし、その発光パルス巾を小さ
くすることによって可能になる。

第４図で、レーザの発光パルス巾が、内周，外周で、
それぞれの位置のτ＝d/vよりも長い場合は、それぞれ
の位置の任意の点は、照射ゼロから照射強度ピークを経
て、照射ゼロに達するレーザ光の照射を受ける。

レーザの発光パルス巾が、τ＝d/vよりも短かい場合
を第４図ａ及びｂに示す。いずれも、内周トラックにお
いて、点線の照射プロフィールは、発光パルス巾が、τ
＝d/vより長い場合である。ａにおいては、略円形スポ
ットの照射開始時におけるトラック方向の略円形スポッ
トの先端位置が、τ_３の照射パルス巾における照射パワ
ーのプロフィールを示す。ｂにおいては、略円形スポッ
トの中心付近の点が、τ_３の照射パルス巾における照射
パワーのプロフィールを示す。

記録マークは、最もエネルギー吸収の大きい該プロフ
ィールのｂの位置に形成する。したがってまず第１に、
外周の位置における被照射パルス巾τ_１＝d/v₁に対し
て、内周では、内，外周におけるレーザパワーを同一レ
ベルに選ぶ場合、τ_３τ_１に選ぶ必要がある。

さらに、内周においては、線速度が外周部よりも遅い
ために、τ_３の間にレーザ光の照射を受けるトラック方
向の長さが外周部に比べて小さくなる。そのため、単位
面積当りの吸収エネルギーは、内周の方が大きくなるた
めに、これを、等価にするために、内周部では、τ_３の
値をより小さく選ぶことが好ましい。

第１の方法は、単位面積当りの吸収エネルギーを同じ
にする方法で、これは、τ_３を線速度比に比例して小さ
くする方法である。外周の線速度をv₁,内周の線速度をv
₂として、τ_３＝τ_１×v₂/v₁に選ぶことである。

第２の方法は、熱伝導による昇温特性を考慮した補正
である。パルス巾が短いほど昇温効率は増大するため、に選ぶ方法である。

以上の方法により、円盤状記録部材において、角速度
一定の記録方式（CAV）を適用する場合、内周トラック
と外周トラックにおいて、同一パワーレベルの照射で、
内，外周均一な記録マークの形成が可能になる。

同時に、内，外周でのマーク長は、内周ではより短か
く、外周では長くなる記録が行える。

以下、実施例について説明する。

記録担体として、円盤状ディスクを用いる。第１図に
その断面図を示す。基板１は、光学的に透明な、ポリカ
ーボネイト樹脂あるいは、ガラス板である。この上に、
レーザスポット光ガイド用の溝あるいは、ピットを設け
る。この面に、熱伝導率が、約２×10^-3（cal/cm/s/
℃）の誘電体層２を設ける。この上に、記録薄膜として
Te−Ge−Sbからなる薄膜層３を形成し、さらにその上
に、誘電体層４を設ける。さらにその上に反射層５を設
け、この上に接着層６を用いて、保護板７を形成する。

それぞれの膜厚は、誘電体層の屈折率，消衰係数n,k
および、記録薄膜の屈折率，消衰係数および、反射層の
屈折率，消衰係数等により、多層膜の干渉による光学的
特性において、信号出力が最も大きくなる値に選ぶこと
ができる。誘電体材料としては、SiO₂,ZnS等が比較的大
きい熱伝導率の材料として選ばれるが、好ましくは、Zn
SとSiO₂の混合薄膜が適用できる。反射層としては、Au
あるいは、Ni−Cr合金薄膜が用いられる。

このディスクを、1800rpmで回転して、レーザ光源と
して、波長λ≒830nmの半導体レーザを用い、その照射
スポット径半値巾を約１μｍにして情報の記録消去，同
時消録を行う。

ディスク中周において、線速度7.5m/secを用いて特
性測定を行う。記録薄膜の融点は、Tm≒600℃であり、
結晶化温度は、およそ200℃である。

レーザ光の変調パワーレベルを、例えば、結晶化信号
マーク形成のパワーレベルとして、6mwを選び、信号マ
ーク間のパワーレベルとして12mwを選ぶ。さらに、信号
再生のパワーレベルとして、1mwを選ぶ。同時消録の測
定を行うために、信号周波数として、_１＝3.4MHz，
_２＝1.6MHzを選ぶ。信号マーク長を同じにするために、
いずれの場合もτ＝125nsを用いる。

10⁴サイクルにおいて、C/N比50dBが得られる。消去率
としては、30dBである。又、ランダム信号の同時消録に
より、ビットエラーレイトを測定すると10^-5程度にな
る。

これに対して、信号マークを、非晶質状態にする方式
で、レーザ光の変調パワーレベルを、非晶質化信号マー
ク形成の高パワーレベルとして14mwを選び、信号マーク
間のパワーレベルとして低パワーレベル6mwを選んで同
時消録の測定を行ったところ、10⁴サイクルにおいて、C
/N比50dBは、前者の方法と同程度になるが、消去率につ
いては、３〜6dB低い値になる。

さらに、ランダム信号の同時消録により、ビットエラ
ーレイトを測定すると、前者の約10倍エラーが増大する
差となる。

ディスク内周と外周の特性を比較するために、照射パ
ルス巾と記録特性の相関を求める。

1800rpmの回転に対し、内周では、約v₂＝5m/secの線
速度、外周では約v₁＝10m/secの線速度になる。レーザ
スポット径を約１μｍに選ぶ。外周では、τ＝d/vの値
は、τ_１≒100nsになり、内周では、τ_３≒200nsにな
る。そこで、照射レーザパワーを、内周，外周一定のP_W
＝16mwを選ぶ。内周τ_３＝200nsでは、熱的な損傷が大
きく、サイクルに対し、信号の低下が大きい。これに対
して、τ_３＝τ_１＝100nsに選ぶことにより、サイクル
に対し、信号の低下は低減できる。

しかしながら、内周，外周で、パワーを16mwから大き
くした場合、サイクルに対し、内周では高パワー側で信
号の低下が発生しやすくなる。

内周の照射パルス巾として、τ_３＝τ_１×1/2＝50ns
を選ぶ。この場合、記録パワー16mw〜20mwまで、内周，
外周のサイクルに対する信号低下はほとんどみられな
い。

を選ぶと、内周，外周で、同じ感度，サイクル特性を得
ることができる。

さらに、外周部におけるパルス巾を100nsより短かく
することにより、τ_１＝70ns内周τ_３＝70nsも同一で、
内，外周のパワーレベル16mw〜20mwで、内，外周同じサ
イクル特性を得ることも可能である。

発明の効果角速度一定の円盤状記録部材における光学情報記録お
よび記録消去方式において、レーザの発光パルス巾を、
レーザスポットが任意の一点を横切る時間τ＝d/v以下
にし、内周の発光パルス巾τ_３と、外周の発光パルス巾
τ_１の関係を、τ_３τ_１τに選ぶことにより次の効
果を得る。

（１）内周，外周トラックにおいてレーザ照射パワー
レベルを同一にできる。

（２）内周部におけるサイクル特性のレーザパワーマ
ージンを広くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用するディスクの断面構造図、第２
図は略円形レーザスポットが、任意の点Ａを横切る場に
Ａ点が、照射を受けるレーザ照射強度の時間的変化を示
す説明図、第３図はディスク内周部と、外周部における
任意の点が、照射を受けるレーザ照射強度の時間的変化
を示す説明図、第４図は内周におけるレーザ照射発光パ
ルス巾を短かくした場合の照射強度の時間的変化と、外
周部の照射強度の時間的変化を示す説明図である。１……基板、２……誘電体層、３……記録薄膜、４……
誘電体層、５……反射層、６……接着層、７……保護
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−188025（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−38529（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−24462（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−72239（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の照射により、円盤状記録部材を
加熱昇温せしめてこの円盤状記録部材の光学的性質を変
化せしめ、情報を記録、あるいは消去するに際し、レー
ザ光を直径ｄの略円形スポットに絞り、照射する手段
と、前記円盤状記録部材を回転する手段と、前記レーザ
光をパルス巾τ_０で変調する手段を用い、前記円盤状記
録部材の任意の点が、前記スポットを横切る時間をτｄ
とし、前記円盤状記録部材の任意の点の回転線速度をｖ
とし、τｄ＝d/vの値に対し、前記円盤状記録部材の最
外周トラックにおけるτｄをτd₁とし、最内周のトラッ
クにおけるτｄをτd₂とし、記録レーザ光のピークパワ
ーを、最内周トラックから最外周トラックまで同一の値
に選び、そのパルス巾τ_０を、τ_０τd₁に選び、最内
周のパルス巾τ₀₂を最外周のパルス巾τ₀₁以下に選んで
記録する光学情報記録再生消去方法。
【請求項２】記録レーザ光の発光パルス巾τ_０を、円盤
状記録部材において、最内周トラック，最外周トラック
の各々の線速度v₂,v₁とし、τ_０が、v₂とv₁の比に、比
例するように選んで記録する特許請求の範囲第１項記載
の光学情報記録再生消去方法。
【請求項３】記録レーザ光の発光パルス巾τ_０を、円盤
状記録部材において、最内周トラック，最外周トラック
の各々の線速度v₂,v₁とし、τ_０が、v₂とv₁の比の略1/2
乗に比例するように選んで記録する特許請求の範囲第１
項記載の光学情報記録再生消去方法。
【請求項４】記録レーザ光の発光パルス巾を、最内周の
発光パルス巾τ_０とし、最内周の線速度v₂,最外周の線
速度v₁として、v₂/v₁と（v₂/v₁）^1/2の係数の間に選ん
だパルス巾τ_０とし、内周から外周にかけて、同一パル
ス巾を選んで記録する特許請求の範囲第１項記載の光学
情報記録再生消去方法。
【請求項５】記録レーザ光のパワーを、円盤状記録部材
における記録薄膜を融解するに十分なレベルに選び記録
する特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録再生消去
方法。
【請求項６】消去するパワーレベルを、記録のパワーレ
ベルより低く選び、既記録信号を消去する特許請求の範
囲第１項記載の光学情報記録再生消去方法。
【請求項７】記録レーザ光パワーレベルを、円盤状記録
部材の、最内周，最外周にかけて一定に選び、レーザ光
パワーレベルを、記録に要する高いパワーレベルと、消
去に要する低いパワーレベルの間で変調して記録および
消去する特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録再生
消去方法。
【請求項８】円盤状記録部材として、結晶化，非晶質化
の少くとも２つの状態の間で熱的に変化する薄膜を用い
る特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録再生消去方
法。
【請求項９】円盤状記録部材として、Te,Ge,Sbからなる
薄膜を用い、該薄膜の少くとも一方の面に、無機材料薄
膜からなる断熱層を設けてなる部材を用いる特許請求の
範囲第１項記載の光学情報記録再生消去方法。