JP2553100B2 - 情報記録媒体の情報操作方法 - Google Patents

情報記録媒体の情報操作方法

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JP2553100B2 JP62219920A JP21992087A JP2553100B2 JP 2553100 B2 JP2553100 B2 JP 2553100B2 JP 62219920 A JP62219920 A JP 62219920A JP 21992087 A JP21992087 A JP 21992087A JP 2553100 B2 JP2553100 B2 JP 2553100B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、記録層にレーザビーム等の光ビームを照
射して情報を記録・消去し、 情報が記録された記録層に光ビームを照射して情報を再
生する情報記録媒体及びその情報操作方法に関する。
(従来の技術) 従来、光磁気タイプの情報記録媒体として、光磁気デ
ィスクが公知である(「光メモリー・光磁気メモリー総
合技術集成」監修/桜井良文・龍岡静夫、発行日/昭和
58年10月31日、サイエンス・フォーラム社発行)。この
光磁気ディスクは、記録層としてキュリー温度又は磁気
補償点温度が約100乃至300℃の垂直磁化膜を使用し、こ
の記録層を約100乃至300℃以上に加熱して保磁力を低下
させておき、同時に外部磁界を印加することによって、
その部分に磁化反転を生じさせて所定の垂直磁化の方向
とすることにより、情報を記録・消去する。
また、情報の再生は、光ビームの照射によって記録マ
ーク部の磁化の方向を磁気カー効果又はファラデー効果
を利用して照射した光ビームの偏光面の変化として検出
することによりなされる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の光磁気タイプの情報記録媒体の
場合には、上述したように情報の記録・消去のために外
部磁界を印加しなければならず、光学ヘッドの他に印加
磁界発生装置を必要とするので、情報記録再生装置の小
型化及び省エネルギ化を達成することが困難であるとい
う欠点がある。
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであっ
て、外部印加磁界を省略することができる光磁気タイプ
の情報記録媒体及びその情報操作方法を提供することを
目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明に係る情報記録媒体は、基板と、この基板上
に形成され、相異なる相の間で相変化すると共に各相の
磁気光学効果が異なる記録層とを有することを特徴とす
る。
また、この発明に係る情報記録媒体の情報操作方法
は、記録層に光ビームに照射し、その熱によって光ビー
ム照射部分に相変化を生じさせて情報を記録・消去する
と共に、情報が記録された記録層に光ビームを照射し、
記録用の光ビーム照射部位と非照射部位との間の磁気光
学効果の差を検出して情報を再生することを特徴とす
る。
(作用) この発明においては、2つの異なる相をとり得る材料
を記録層として使用し、この記録層に光ビームを照射し
て光照射部分に相変化を生じさせて情報を記録及び消去
する。また、情報の再生は、情報が記録された記録層に
光ビームを照射し、情報の記録部位と非記録部位との間
での磁気光学効果の差に基いてなされる。このように、
相異なる相の磁気光学効果の差を検出して情報を再生す
るので、従来の光磁気タイプの情報記録媒体のような外
部磁界が不要となる。
(実施例) 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について
具体的に説明する。
第1図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体(光デ
ィスク)の断面図である。基板1は透明で耐熱性があ
り、材質上の経時変化が少ない材料、例えば、ガラス、
石英、PMMA樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)又はエポ
キシ樹脂等の材料でつくられている。基板1には、保護
層2、記録層3、保護層4及び保護層5がこの順に形成
されている。保護層2,4は、記録層3を挟むようにして
配設されており、レーザビームの照射により記録層3が
飛散したり、記録層3に穴があいてしまうことを防止す
る役割を有している。この保護層2,4はSiO2、SiO又はAl
N等の誘電体を蒸着法又はスパッタリング法等により成
膜して形成することができる。この保護層2,4の厚さは1
nm乃至10μmであることが好ましい。また、情報の記
録、消去及び再生に差支えなければ、保護層2,4を省略
することができる。
保護層5は、光ディスクの取扱い上、傷等の損傷が発
生することを防止するために配設され、保護層4との密
着性が良好な材料で形成される。例えば、保護層4の上
に紫外線(UV)硬化樹脂を塗布し、この樹脂層に紫外線
を照射することにより硬化させて形成することができ
る。この保護層5は設けることが好ましいが設けなくて
もよい。
記録層3は、2つの異なる相をとることが可能であ
り、光ビームの照射によりこれらの間で相変化すると共
にその相状態により磁気的な性質が変化する。即ち、例
えば、パルス状の光ビームを照射して溶融急冷すること
により、その部分に出現する非晶質、又は、準安定相若
しくは十分アニールされていない急冷凝固組織等の非平
衡相と、十分アニールされた平衡相との間で、磁化の出
現・消失の変化や、磁化方向の変化等の磁気的性質が異
なる材料で形成されている。
この記録層3は、例えば、Mn1-x-yxy(但し、AはA
l,Ga,In,Sb,Bi,Te,Se,Sn,Pb,Asから選択された少なくと
も1種の元素を示し、DはGe,Si,C,B,P,Cu,Zn,Ti,Ptか
ら選択された少なくとも1種の元素を示し、x,yは夫々
0.1≦x≦0.6、0.1≦y≦0.6である。)で表される合金
で形成されている。この合金は非晶質状態と結晶状態と
を両方とることができ、これらの間で可逆的に相変化す
ることができる。そして、非晶質状態では極カー効果等
の磁気光学効果が大きく、結晶状態では結晶磁気異方性
が大きいという特徴を有する。また、この記録層3はい
ずれの状態においても層面に垂直な方向に磁化容易軸を
有する垂直磁化膜である。ここで、上述のAで示される
元素は磁気光学効果を増加させる成分であり、xが0.1
より小さければ、その効果が小さく、また、xが0.6よ
りも大きければ、キュリー温度が室温以下になるため磁
気光学効果が低減すると共に、熱安定性が低下する。従
って、0.1≦x≦0.6の範囲にxを設定する。また、Dで
示される元素は非晶質合金膜の非晶質状態を安定化させ
る効果があり、再生時における信号のS/N比の向上に寄
与するものである。このDで示される元素は、yが0.1
より小さければ、記録・再生における熱による温度上昇
で結晶化しやすくなり、S/N比が低下し、また、yが0.6
よりも大きければ、磁気光学効果が減少する。従って、
0.1≦y≦0.6の範囲にyを設定する。
記録層3はRF又はDCスパッタリング法、マグネトロン
スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、エ
レクトロンビーム蒸着法、ICB(クラスターイオンビー
ム)法、MBE(分子線エピタキシー)法、CVD法等、通常
使用されている方法で成膜することができる。この場合
に、記録層3を非晶質とするためには、基板温度を100
℃以下にすることが好ましく、また結晶質にするために
は100乃至500℃にして成膜することが好ましい。
記録層3は、非晶質の場合と結晶の場合とでは、例え
ばMn1-x-yxyで表される組成が同じであっても、磁
気光学効果が異なる。
更に、記録層3の厚さは1nm乃至5μmであることが
好ましい。
次に、このように構成された情報記録媒体(光ディス
ク)の動作について説明する。ここでは記録層3として
具体的にMn0.4Al0.3Ge0.3合金薄膜を使用した場合につ
いての動作についても示す。
この光ディスクにおいては、第1図に示すように、レ
ーザビーム等の光ビーム8がレンズ7により集光されて
基板1側から記録層3に照射される。
初期化 記録層3は成膜直後に通常非晶質であり、場合によっ
ては非平衡相の結晶であるが、情報を記録するためには
平衡相の結晶状態に変換する必要がある。この光ディス
クの初期化は、非晶質の場合には結晶化温度以上好まし
くは融点以上、非平衡相の結晶の場合には非平衡相の結
晶から平衡相の結晶に相変化する変態温度以上の温度に
加熱した後、徐冷する。この場合に、ヒータを用いてデ
ィスク全体を加熱してもよいし、記録層3に光ビームを
順次照射して記録層3を加熱してもよい。記録層3がMn
0.4Al0.3Ge0.3で形成されている場合には、記録層3は
成膜直後に非晶質なので、記録層3をその融点以上に加
熱した後、徐冷して結晶状態にする。
記録 情報を記録するに際し、全体が平衡相の結晶状態にあ
る記録層3に情報に応じた光ビーム8を短時間照射し、
この照射領域6を一旦溶解させ、急冷することにより、
照射領域(記録マーク)6を非晶質又は非平衡相の結晶
に相変化させる。これにより情報が記録層3に書込まれ
る。この場合に、光ビーム8としては、パルス幅が10n
秒乃至2μ秒の速いパルス状のレーザビームを使用する
ことが好ましい。また、このレーザビームの出力は、例
えば、1パルスで記録層3の照射領域6を溶融させるこ
とができるものであればよく、半導体レーザを使用した
場合には、通常10乃至100mWの範囲内の出力である。記
録層3がMn0.4Al0.3Ge0.3合金の場合には、このように
して光ビームの照射領域を溶融した後急冷することによ
り非晶質の記録マーク6が形成されるが、この合金の結
晶化温度は470℃と十分に高いので、この合金は室温に
おいて非晶質状態で安定に存在することができ、情報を
安定して記録することが できる。一般に、前述のMn1-x-yxyで示される合金
は結晶化温度が比較的高く、非晶質状態が室温で安定に
存在し、情報を安定して記録しておくことができる。
再生 記録層3に記録された情報の再生は、記録層3に偏光
した光ビームを照射し、そので反射光又は透過光の入射
角と出射角との偏光角を検出し、記録マーク6とその他
の部分との間の偏光角の差を検出することによってなさ
れる。つまり、このように偏光角を検出することによ
り、2つの相間の磁気的な特性の差を検出することがで
きる。再生の際には、記録用のレーザビームの約1/10程
度の出力の弱いレーザビームを使用する。記録層3がMn
0.4Al0.3Ge0.3合金で形成されている場合には、これが
非晶質状態では光磁気効果が大きく、極カー回転角(θ
K)が約1.0度と大きいのに対して、平衡相の結晶状態で
は光磁気効果が低下し、θKが約0.02度以下となる。従
って、この非晶質と結晶との間のθKの差を検出するこ
とにより情報を再生する。
消去 記録層3の記録マーク6の部分に、情報記録時の光ビ
ームよりも若干出力が小さい光ビームを情報記録時より
も若干長時間照射してその部分を結晶化温度以上に加熱
しアニールすることにより平衡相の結晶状態にして情報
を消去する。また、光ビームの照射により一旦記録マー
ク6を溶解後、徐冷することにより非平衡相を平衡相に
もどしてもよい。
次に、第2図を参照してこの実施例の光ディスクに情
報を記録し、この情報を再生し、又は消去する場合の操
作用光学系について説明する。第2図中光学系10は光デ
ィスク30に対向して設けられている。この光学系10は光
源としての半導体レーザ11を備え、この半導体レーザ11
からは発散性のレーザビームLが発生される。この半導
体レーザ11は情報の記録、再生及び消去夫々の場合に応
じて異なった条件のレーザビームLを発生する。記録用
の場合には、書込むべき情報に応じてその光強度が変調
されて発生され、再生用及び消去用の場合には一定の強
度で発生される。半導体レーザから発生された発散性の
レーザビームLは、コリメータレンズ12によって平行光
束に変換され、ハーフプリズム13に導かれる。ハーフプ
リズム13に導かれたレーザビームLは、偏光ビームスプ
リッタ14を直進して対物レンズ7に導かれ、光ディスク
20の記録層3の一部に集束される。このレーザビームL
が記録用の場合には、この部分に前述したような相変化
が生じ、記録マーク6が形成される。また、レーザビー
ムLが再生用の場合には、記録層3で反射したレーザー
ビームLは再度対物レンズ7を介して偏光ビームスリッ
タ14に導かれ、偏光スリッタ14にて反射される。その
後、レーザビームLはハーフミラー15に導かれる。この
ハーフミラー15に導かれたレーザビームLの一部はレン
ズ16により集束され、検光子17に導かれる。検光子17で
は、入射されたレーザビームのうち所定の偏光光のみを
通過させ、この通過光は主信号再生装置18に導かれてそ
の強度が検出される。この場合に、検光子17を通過する
偏光光の量は記録層3の磁気光学効果、即ち極カー回転
角により異なり、その量に応じて再生装置18にて強度が
検出される。一方、ハーフミラー15を通過したレーザビ
ームLの残部は、レンズ19により集束されてサーボ信号
用検出装置20に導かれてその強度が検出される。そして
この強度信号に基き、対物レンズ7が適切な位置に移動
される。
情報の消去は、半導体レーザ11から消去用のレーザビ
ームを発生し、このレーザビームが記録の場合と同様
に、レンズ12、プリズム13、ビームスリッタ14及び対物
レンズ7を介して記録マーク6に照射され、その部分に
前述したような相変化が生じて情報が消去される。
以上説明したように、この実施例においては、記録層
3に光ビームを照射することによりその部分に相変化を
生じさせて情報を記録し、相の違いによる磁気光学効果
の差を利用して情報を再生するので、外部磁化により磁
化反転させる必要がなくなり、印加磁界発生装置が不要
となる。また、記録層3を前述のMn1-x-yxyで示さ
れる合金で形成する場合には、比較的結晶化温度が高い
ので、記録の安定性を高めることができる。更に、外部
磁化により磁化反転させる必要がないので、消去用の光
ビーム発生装置を記録及び再生用と別に設けることによ
り、情報を消去しながら記録する所謂オーバーライトが
可能となる。更にまた、従来の光磁気タイプの情報記録
媒体よりも、再生信号レベルを高くすることができると
いう利点がある。
なお、この発明の場合には、情報の記録に伴う相変化
に際して、必ずしも磁化を反転させる必要はなく、相の
違いにより、例えば磁化の大きさの大小、又は、磁化の
有・無が生じればよく、要するに相変化に伴い磁気光学
効果が変化すればよい。
[発明の効果] この発明によれば、相変化することが可能で、且つ各
相で磁気光学効果が異なる材料を記録層として使用した
ので、記録層に情報に応じて光ビームを照射することに
より相変化を生じさせ、相の違いに基く磁気光学効果の
差を検出することにより情報を再生することができる。
従って、外部磁場により磁化反転させる必要がなく、従
来使用していた印加磁界装置を省略することができる。
このため、情報記録再生装置の小型化及び省エネルギ化
を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第2図はこの発明の実施例に使用する光学系を示
す概略構成図である。 1;基板、2,4,5;保護層、3;記録層、6;照射領域(記録マ
ーク)、8;光ビーム

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、この基板上に形成され、相異なる
    相の間で相変化すると共に各相間の磁気光学効果が異な
    る記録層とを有する情報記録媒体に対し、光ビームを照
    射し、その熱によって、上記記録層の光ビーム照射部分
    に上記相変化を生じさせて情報を記録・消去すると共
    に、情報が記録された上記情報記録媒体の上記記録層に
    光ビームを照射し、上記記録用の光ビーム照射による相
    変化部位と非照射部位とにおける相異なる相間の磁気光
    学効果の差を検出して情報を再生することを特徴とする
    情報記録媒体の情報操作方法。
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