JP2615650B2 - 光学情報記録部材の記録方法 - Google Patents

光学情報記録部材の記録方法

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JP2615650B2 JP62203642A JP20364287A JP2615650B2 JP 2615650 B2 JP2615650 B2 JP 2615650B2 JP 62203642 A JP62203642 A JP 62203642A JP 20364287 A JP20364287 A JP 20364287A JP 2615650 B2 JP2615650 B2 JP 2615650B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー光等を用いて回転する光ディスク
上に、情報を記録する方法に関するものである。
従来の技術 レーザー光を利用して情報の記録・再生を行う技術は
既に公知であり、現在、文書ファイル、データファイル
へと応用が盛んに行われている。また、書換え可能な記
録システムについても研究開発の事例が報告されつつあ
る。
その中の一つの方式に、アモルファス−結晶間の状態
変化を利用したり、あるいは異なる結晶構造では体積が
異なるという結晶−結晶間の状態変化を利用した、いわ
ゆる相変化型光ディスクげある。相変化型光ディスク
は、用途により2種類の形態をとる。
第一の形態は、一回書き込み型と呼ばれるもので、未
記録状態はアモルファス状態であり、レーザー光を照射
することにより照射部が加熱され結晶状態に変化する。
このアモルファスから結晶状態への変化の間に屈折率n
と消衰係数kからなる複素屈折率が増大することで、信
号の記録を行うというものである。上記を可能とする記
録媒体としては、TeOxあるいはTe−C等がある。
第二の形態は、書換え型と呼ばれるもので、一般的に
未記録状態は結晶状態であり、レーザー光照射により照
射部を加熱急冷してアモルファス状態にすることで信号
を記録する。また加熱徐冷で再び結晶状態とすることで
信号を消去する。上記を可能とする記録媒体にはTe,Se
等のカルコゲン系の材料がある。一方、結晶−結晶間の
状態変化を利用した場合も記録、消去方法は同じで、加
熱急冷の場合と加熱徐冷の場合で結晶構造が変わり体積
が可逆的に変化することを利用するものである。
これらを実現するため光学系としては、一回書き込み
型には、円形のレーザースポット用い、情報に応じてレ
ーザーパワーを変化させ、高パワー部が加熱され結晶状
態となることで信号の記録を行う。
また、書換え型には二種類のレーザースポットを用い
て先行するスポットで以前に書かれた信号を消去しなが
ら、後続のスポットで新しい信号を記録するという方法
がある(特開昭56−145526号公報)。この場合、先行す
る消去スポットは記録部を加熱徐冷するために、スポッ
トの移動方向に対し長い楕円形に変形してあり、また、
後続のスポットは、加熱急冷を得るために円形である。
書換え型の他の方法として、一つのレーザースポット
だけにより、同時消録を実現する方法も提案されている
(特開昭56−1455530号公報)。これは結晶化速度が速
く、レーザー光を記録パワーレベルPwと消去パワーレベ
ルPe(Pw>Pe)の二つのパワーレベル間で変調すること
により、以前に記録された信号の消去と新しい信号の記
録を、一つのレーザースポットが一度通過するだけで実
現しようとするものである。
これまで述べてきた一回書き込み型と書換え型の光デ
ィスクは、記録前後に得られる状態は異なるが、記録だ
けの面から見ると、円形のレーザースポットを用いて情
報に応じてレーザーパワーの変調を行い、記録材料を局
部的に過熱することで記録状態を得るという点で共通す
る。よって、これ以降は一回書き込み型を中心に述べ
る。
発明が解決しようとする問題点 相変化型光ディスクへの信号記録は、第2図に示すよ
うにレーザー光を照射し、記録材料を加熱することで記
録マークが形成される。第2図(a)のような矩形波で
変調されたレーザー光が記録材料上に照射されると、各
照射部の最高温度は第2図(b)のような分布となる。
これは、レーザーパワーが一定であっても記録材料の横
方向(レーザー入射方向とは垂直な面)への熱伝導が原
因となって、記録終了部の到達温度の方が記録開始部よ
りも高くなると考えられる。光の照射部では、第2図
(c)に示すような記録開始部の巾が狭く記録終了部の
巾が広い形の記録マーク1が形成される。なお記録マー
クの非対称性は、光ディスクの周速度が遅い程顕著であ
る。
他のレーザー光の照射法として、第3図(a)に示す
ような一つのマークに対し複数のパルス状の光を一定間
隔で照射する方式がある(特開昭58−182134号公報)。
しかし、この場合においても、前述の矩形波の場合より
は改善されたが、第3図(b),(c)に示すように記
録材料の熱伝導の影響により温度分布を生じ、記録マー
クの前方と後方で非対称を生じる。
このように記録されるマークが前方と後方で非対称で
あることは、光ディスクとして用いる場合の記録容量を
制限する原因となる。即ち、光ディスク上に記録される
記録マークが前後で非対称であるため、マークの長さを
変えると異なった立ち上がり立ち下がりを持つ信号が再
生され、信号に変換する際にエラーを生じる場合があ
る。これを防止するためマークの長さを一定とし、マー
クの間隔だけを情報に応じて変えるパルス位置変調(PP
M)方式を採用している。しかし、記録マークの形が記
録前方後方で対称な形であれば記録マークの長さが異な
っても再生信号の波形には歪みを生じない。このため、
情報を記録マークの長さと間隔に入れるパルス巾変調
(PWM)方式の記録が可能となり、光ディスクとして用
いた時に記録容量の拡大が図れる。
本発明はかかる点に鑑みて、レーザー光の照射条件を
改良することにより、記録開始部と終了部で対称な記録
マークを得る方法を提供する事を目的とする。
問題点を解決するための手段 光学的に識別可能な2つ以上の状態を持つ光学記録部
材に対し、信号を記録する方法、あるいは以前の信号を
消去しながら新しい信号を記録する方法であって、前記
記録部材上に1つの記録マークを形成する際に、パワー
が等しい複数のパルス列からなる光照射を行い、前記光
照射が、前記複数のパルス列の周期が一定の場合は、先
頭パルスのパルス幅を後続のパルス幅よりも大きくし、
前記後続のパルスの内相隣接するパルスは、先頭のパル
スに近い後続のパルス幅を先頭のパルスから遠い後続の
パルス幅以上にする、または、前記複数のパルス列のパ
ルス幅が一定の場合は、先頭のパルスの周期を後続のパ
ルスの周期よりも小さくし、前記後続のパルスの内相隣
接するパルスは、先頭に近い後続のパルスの周期を先頭
のパルスから遠い後続のパルスの周期未満にする、の何
れかの光照射を行う。
作用 本発明によるレーザー光の照射を行うことにより、マ
ークの記録開始部では照射する光のエネルギーに応じて
記録が開始され、終端に行くに従って照射する光のエネ
ルギーは少なくなるが、直前の記録部からの熱伝導によ
る温度上昇が付加され記録開始点と同等の記録状態とな
る。従って、記録開始点と終点での形状が対称な記録マ
ークを得ることができる。
実施例 以下図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
第4図は、本発明による光学情報の記録方法を示す一
実施例である。
光ディスク2は基板3上に記録材料4を設置してある
ことを基本構造としている。基板3としては、ポリメチ
ルメタアクリレート(PMMA)やポリカーボネート(PC)
等の樹脂やガラス基板が使用できる。
光照射による相変化を利用して信号を記録する記録材
料4には、一回書き込み型にはTeOx(0<x<2)を主
成分とするもの、あるいはTe−C等があり、書換え型に
はカルコゲン材料が主にTeを主成分として、Se,Ge,Tn,B
i,Se,S,Sb,Au,Pd,Pbの少なくとも一つを含む材料が適し
ている。また、結晶−結晶間の状態変化を起こす材料と
してはInSnSe等の化学物質が適している。
本実施例では、光源として波長830nmの半導体レーザ
ー5を用いた。半導体レーザー5の光はコリメータレン
ズ6により平行光となり、偏向ビームスプリッター7で
反射され、1/4波長板8を透過し、対物レンズ9でもっ
て光ディスク2の記録材料面上に波長限界である約1μ
mの大きさのスポット10に集光される。このスポット10
によって記録、あるいは、書換え型ディスクの場合は、
同時消録が行われる。
また、記録材料面4からの反射光は、対物レンズ9、
1/4波長板8を経て、偏向ビームスプリッター7を透過
し、レンズ11を経て、一部はミラー12により反射され光
検出器13上に絞り込まれ焦点制御に用いられ、残りの光
は光検出器14で受光され、トラッキング制御と信号再生
に用いられる。
本発明による光学情報の記録方法の最大の特徴は、光
ディスク2に投入される強度変調されたレーザー光の出
力波形の形状にあり、次にその効果について詳しく述べ
る。
本発明に従って強度変調された半導体レーザーの出力
波形を第1図(a)に示し、これらの光が照射された時
の記録材料の到達温度の変化の様子を第1図(b)に、
また、実際に記録材料上に形成された記録マークの様子
を第1図(c)に示す。レーザー光の出力波形は、第1
図(a)に示すように一つの記録マークに対しピークパ
ワーがPrであり、パルス巾Wa,Wb,Wcの異なる複数のパル
スからなり、各パルスのパルス巾を後方に行くに従って
狭くする。なお、各パルスの周期は一定であり、入力信
号のクロック周波数以下とする。このような光が記録材
料に照射されると、照射部の温度は第1図(b)に示す
ような曲線で変化する。すなわち、記録マークの開始部
では第一パルスの照射でもって温度が上がり、中央部で
は第二パルスの照射と第一パルスの照射部からの熱伝導
の和でもって温度が上がる。さらに後続のパルスについ
ても同様となる。このように各パルスのパルス巾は前後
のパルス照射部からの熱伝導を考慮するとWa>Wb≧Wcの
関係となり、それぞれの値は、光ディスクを形成する記
録材料、基板の熱伝導率および光ディスク上をレーザー
光が移動するときの周速度に依存して決定する。
ここで、基板にポリカーボネート、記録材料としてTe
OxにPdを添加した一回書き込み型光ディスクを用いて、
周速度3m/Sで回転し、周波数833KHzでもって約2μmの
記録マークを形成する場合について、従来法と本発明の
比較を行った。記録マークの対称性の評価基準として
は、スペクトラムアナライザーを用いて再生信号の記録
周波数成分(833KHz)における信号強度Aと、2次高調
波成分(1.66MHz)における信号強度Bの比からなる2
次高調波比(SHD)を用いた。なお2次高調波比(SHD)
は、次式で表される。
SHD[dB]=20log(A/B) なお、この値が大きいほど再生信号の2次歪みが小さ
く、かつ記録マークが対称に形成されているといえる。
従来の矩形波を用いた記録法によると、最適なパワー
は4.5mWであり、このときの2次高調波比は25dBであっ
た。これに対し本発明による記録法において、ピークパ
ワーPrを8mW、パルス間隔Dを300nS、各パルスのパルス
巾をWa=180nS,Wb=150nS,Wc=140nSとした時、2次高
調波比は38dBであった。これは、従来法に比較して2次
高調波比が13dB改良されたことから、記録マークの対称
性が向上したといえる。さらにパルス数を増し、パルス
巾を最適に選ぶことで改良を図ることができる。
他の方法として第5図(a)に示すようなレーザー光
の照射がある。これは前述の方法がパルス巾Wで記録マ
ークの記録開始部に光エネルギーを集中させていたのに
対し、1個のパルスのパルス巾と高さを一定として、各
パルスの間隔Dに変調を加える方法である。即ち、記録
開始剤のパルスのパルス間隔Daを後方のパルス間隔Db,D
cに比べ短くなるように配置することで、記録マークの
先頭部に光エネルギーを集光しようとするものである。
その結果得られる記録材料の到達温度を第3図(b)、
および、記録マークの形状を(c)に示す。
この方法においても、前述の実施例と同様の実験を行
い、ピークパワーPrを8mW、パルス巾Wを120nS、各パル
スのパルス間隔をDa=150nS,Db=200nS,Dc=250nSとし
た時、2次高調波比は36dBとなり記録マークの対称性が
向上した。
前記2つの方法では、後続のパルスの数は2つまたは
3つの場合について説明したが、記録マークの長さに対
応して後続パルスの数は任意に設定できること勿論であ
る。複数のパルスの中で立ち上がりの部パルスのパワー
を高くし、後部のパルスのパワーを徐々に下げた場合
も、記録マークの対称性に有効であった。
本発明により強度変調したレーザー光を照射すること
により、得られる記録マークは先端部と終端部が対称な
形となる。このような記録マークの存在するトラック上
を弱いレーザー光を照射して得られる再生信号の波形
は、立ち上がり立ち下がり部共に対称な形となる。その
結果、記録マーク野長さと記録マーク間隔に情報を重畳
できるパルス巾変調(PWM変調)方式による記録可能と
なり、記録マークが非対称な場合に採用されるパルス位
置変調(PPM)方式に比べて、光ディスクとしての記録
容量を拡大することができる。
発明の効果 本発明によれば、光ディスクの記録を行う際に、一つ
の記録マークを形成する際に、パワーが等しい複数のパ
ルス列からなる光照射を行い、前記光照射が、前記複数
のパルス列の周期が一定の場合は、先頭パルスのパルス
幅を後続のパルス幅よりも大きくし、前記後続のパルス
の内相隣接するパルスは、先頭のパルスに近い後続のパ
ルス幅を先頭のパルスから遠い後続のパルス幅以上にす
る、または、前記複数のパルス列のパルス幅が一定の場
合は、先頭のパルスの周期を後続のパルスの周期よりも
小さくし、前記後続のパルスの内相隣接するパルスは、
先頭に近い後続のパルスの周期を先頭のパルスから遠い
後続のパルスの周期未満にする、の何れかであることに
より、レーザー光の進行方向に対称な記録マークを得る
ことができる。また、それにより、光ディスクとしての
記録容量の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるレーザー光の変調波
形と記録マークの形状を示す原理図、第2図、第3図は
従来例におけるレーザー光の変調波形と記録マークを示
す原理図、第4図は本発明の一実施例における光学系全
体の構成図、第5図は本発明の他の実施例におけるレー
ザー光の変調波形と記録マークの形状を示す原理図であ
る。 1……記録マーク。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学的に識別可能な2つ以上の状態を持つ
    光学記録部材に対し、信号を記録する方法、あるいは以
    前の信号を消去しながら新しい信号を記録する方法であ
    って、前記記録部材上に1つの記録マークを形成する際
    に、パワーが等しい複数のパルス列からなる光照射を行
    い、前記光照射が、前記複数のパルス列の周期が一定の
    場合は、先頭パルスのパルス幅を後続のパルス幅よりも
    大きくし、前記後続のパルスの内相隣接するパルスは、
    先頭のパルスに近い後続のパルス幅を先頭のパルスから
    遠い後続のパルス幅以上にする、または、前記複数のパ
    ルス列のパルス幅が一定の場合は、先頭のパルスの周期
    を後続のパルスの周期よりも小さくし、前記後続のパル
    スの内相隣接するパルスは、先頭に近い後続のパルスの
    周期を先頭のパルスから遠い後続のパルスの周期未満に
    する、の何れかであることを特徴とする光学情報記録部
    材の記録方法。
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