JP2708585B2

JP2708585B2 - 光記録媒体および光記録装置

Info

Publication number: JP2708585B2
Application number: JP1331314A
Authority: JP
Inventors: 博志野上; 正治石垣; 伸弘徳宿
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1998-02-04
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JPH03194737A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、記録膜に特定の光が照射されて、情報の記
録再生が行われる追記型または書き換え型の光記録媒
体、および、情報の記録、消去または再生を行う光記録
装置に関する。

〔従来の技術〕

情報の記録再生を行うことができる光記録媒体として
は、追記型のもので穴あけ記録、相変化記録、バブルフ
ォーミング、書き換え型のもので光磁気記録、相変化記
録などがある。

このうち、例えば、書き換え型の相変化光ディスクと
しては、特公昭47−26897号公報に記載されたものがあ
る。

この相変化光ディスクは、記録膜の相状態の変化に伴
う、光学的特性（反射率）の変化を利用して、情報の記
録・消去を行なうものである。記録膜の相状態はレーザ
光の照射による記録膜の加熱冷却過程により決定され
る。

また、その他の前記各種光記録媒体も、レーザ光の照
射により記録膜の状態を変化させて、情報の記録を行っ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、光記録媒体の再記録・消去防止に
ついては配慮されていなかった。すなわち、従来の光記
録媒体ではレーザ照射装置の誤動作により、不要な情報
を記録したり、必要な情報を消去してしまう可能性があ
るという問題を拘えていた。

本発明の目的は、係る問題を鑑み、再記録・消去防止
機能をする光記録媒体および光記録装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための手段として、本願は、以下
の発明を提供する。

記録膜に特定の光が照射されて、情報の記録再生が行
われる光記録媒体にかかる発明は、再生の際に照射され
る光に対する反射量をほぼ一定に維持しつつ、記録また
は消去の際に照射される光に対する前記記録膜の吸収量
を変化させる光吸収量変化手段を有することを特徴とす
るものである。

ここで、前記光吸収量変化手段は、情報の記録、消去
または再生の際に照射される光と異なる波長の光によっ
て、記録または消去の際に照射される光に対する前記記
録膜の吸収量を変化させるものでもよい。

また、前記光吸収量変化手段は、記録または消去の際
に照射される光に対する前記記録膜の吸収量を不可逆的
に変化させるものでもよい。

前記光吸収量変化手段は、記録または消去の際に照射
される光に対する前記記録膜の吸収量を可逆的に変化さ
せるものでもよい。

前記記録膜の吸収量を変化させる光は、太陽光であっ
てもよい。

特定の光を照射して、光記録媒体に情報を記録する光
記録装置にかかる発明は、前記特定の光の波長と異なる
波長の光を前記光ディスクに照射する光照射手段を有す
ることを特徴とするものである。

なお、前記光記録媒体は、記録側に特定の光が照射さ
れると、情報の記録再生が行われる追記型または書き換
え型の光記録媒体のことで、これがカードであるかディ
スクであるかは問わない。

〔作用〕

光記録媒体に情報が記録された後、光量変化手段によ
り、記録または消去の際に照射される光に対する記録膜
の吸収量を変化させる。

この状態の光記録媒体に対して、誤って、不要な情報
の記録や、記録されている必要な情報の消去などの操作
をしたとする。

この操作により、前記光記録媒体には、記録または消
去用の光が照射されるが、記録または消去用の光に対す
る記録膜の吸収量が変わっているので、消去または再記
録されない。

なお、光吸収変化手段が記録膜の吸収量を不可逆的に
変化させるものでは、重要な情報などを半永久的に記録
しておきたいときなどに有効である。

また、光吸収変化手段が記録膜の吸収量を可逆的に変
化させるものでは、重要な情報であるが、後日、書き換
える可能性のあるときに有効である。

記録膜の吸収量を変化させる光が太陽光であるもので
は、特別な装置を用いることなく、再記録・消去を防止
することができる。

以下に、図面により本発明の作用を説明する。

第１図は、本発明で用いる相変化光ディスク４の構成
断面図である。PC（ポリカーボネイト）基板１上に膜厚
約35nmのSb−Se−Bi系の相変化記録膜２、その上に膜厚
約50nmのシアニン系色素の再記録・消去防止膜３が形成
されている。光吸収量変化手段は、再記録・消去防止膜
３により形成されている。ここで対象とするシアニン系
色素は、記録・消去及び再生用のレーザ波長では光学的
特性変化を生じないが、太陽光線の照射などにより、そ
の屈折率が変化する。

ここで、再記録・消去防止膜３の屈折率を初期のある
値からある値へ変化させることを、再記録消去防止処理
と呼ぶ。この屈折率変化を生じさせることが再記録・消
去防止となることを以下に説明する。

第２図は記録膜が、情報が記録されていない結晶（複
素屈折率Ｎ＝3.0−i4.0）状態の場合における、再記録
・消去防止膜３の屈折率ｎと相変化光ディスク４の反射
率、吸収率との関係を示したものである。

いま、第２図において、再記録・消去防止膜３の屈折
率が太陽光の照射により初期値ｎ＝５からｎ＝３に変化
した場合を考える。この場合、反射率はほぼ一定であ
る。このことは、再記録・消去防止膜３の屈折率変化に
より結晶（消去）レベルの変動のないことを示してお
り、フォーカス制御、トラッキング制御が再記録・消去
防止膜３の屈折率変化の前後で影響を受けないことを示
している。

一方、記録膜の吸収率は約40％から約25％まで減少
し、再記録・消去防止膜３の屈折率変化により約63％の
吸収率減衰を生じることがわかる。従って、再記録・消
去防止膜３が初期状態での、光ディスク５の記録レーザ
パワーしきい値が、例えば10mWであるとすると、再記録
・消去膜３の屈折率変化後のそれは約16mWとなる。すな
わち、再記録・消去防止膜３の屈折率変化後は、16mW未
満の記録レーザが誤って照射されても、光ディスクには
記録されないのである。

第３図は記録膜２が、情報が記録されている非晶質
（Ｎ＝2.9−0.6i）の場合における、再記録消去防止膜
３の屈折率ｎと相変化光ディスク４の反射率、吸収率と
の関係を示したものである。

第３図において、再記録・消去防止膜３の屈折率が太
陽光の照射により、ｎ＝５からｎ＝３に変化した場合、
第２図と同様に、反射率はほぼ一定である。従って、消
去部分の反射率変化も無いことから、再記録・消去防止
膜３の屈折率変化による記録変調度の変化はほとんどな
いことがわかる。

さらに、再記録・消去防止膜３の屈折率変化の前後
で、記録膜吸収率が約25％から約７％に減少している。
従って、再記録・消去防止膜３が初期状態での消去パワ
ーを例えば6mWとすると、再記録消去防止膜３の屈折率
変化後のそれは約21mWになる。すなわち、再記録・消去
防止膜３の屈折率変化後は、記録（非晶質）部分を消去
するのに約21mWものレーザパワーを必要とするわけであ
る。

上記の如く、再記録・消去防止膜３の屈折率変化前後
で反射率の変化はほとんどなく、記録膜のレーザ光吸収
率のみ小さくなる光ディスク構造とすることで、再生機
能を損なうこと無く、再記録…消去防止が可能となる。

このような再記録・消去防止膜３には、シアニン系色
素などの有機材料の他、カルコゲン化物などの相変化記
録材料をも使用することができる。

以下に、再記録・消去防止膜カルコゲン化物などの相
変化記録材料を使用した場合について説明する。

第４図は本発明で使用する相変化光ディスク４′の構
成断面図である。第４図において、基板１′（例えばガ
ラス）の上に相変化記録膜２′（例えばIn−Sb−Te系,3
0nm）、その上に断熱膜５（例えばSiO₂,200nm）が形成
され、さらにその上に相変化記録膜２′とは異なる相変
化材料の再記録・消去防止膜３′（例えばSb−Se）が形
成されている。

記録・消去・再生には、再記録・消去防止膜３′の吸
収率がほとんど０となるレーザ波長λ_０を用い、記録膜
以外がレーザ光で直接的に発熱しないようにする。逆
に、再記録・消去防止処理には記録膜２′の吸収率がほ
とんど０となるレーザ波長λ_１を用い、再記録・消去防
止膜３′以外がレーザ光で直接的に発熱しないようにす
る。

再記録・消去防止膜３′はレーザ波長λ_１の光の吸収
・発熱により、その波長λ_０における屈折率がn₁からn₂
に転移するものとする。

再記録・消去防止膜３′の屈折率変化n₁⇒n₂で、記録
膜２′が結晶状態なら結晶状態のままの反射率を、非晶
質状態なら非晶質状態のまま反射率をほぼ維持し、なお
かつ、記録膜２′の波長λ_０における吸収率のみが減少
するようにディスク構成を設定することにより、前述と
同様の再記録・消去防止効果がレーザ波長λ_０において
得られる。

なお、第４図に示される光ディスク４′の再記録消去
防止膜３′はレーザ光吸収による発熱でその光学定数を
変化させる。従って、レーザ波長λ_１により記録膜２′
で生じた熱が再記録・消去防止膜３′へ直接影響しない
よう、また逆に、レーザ波長λ_０により再記録・消去防
止膜３′に生じた熱が記録膜２′へ直接影響しないよ
う、断熱膜５が設けられている。

また、再記録・消去防止膜３′に屈折率変化が可逆
（n₁⇔n₂）な相変化材料を用いることにより、光ディス
クの任意のトラック・セクターを再記録・消去禁止にし
たり、その解除をすることが可能となる。

〔実施例〕

以下に、本発明を図を用いて詳細に説明する。

＜実施例１＞第１図は、本発明の相変化光ディスクの第１の実施例
を示す構成断面図である。第１図において、１は幅0.5
μｍ、深さ70nm、ピッチ1.5μｍのトラッキング制御用
案内溝を有する円形（直径130cm）のPC基板である。こ
の基板１上に、Sb−Se−Biの記録膜２をスパッタリング
にて約35nmの厚さに形成するこの記録膜２上にインドレ
ニン系シアニン色素の再記録・消去防止膜３をスピンコ
ート法にて約50nmの厚さに形成する。光吸収量変化手段
を形成するこの再記録・消去防止膜３は、太陽光の照射
により、光学的性質が、不可逆的に変化する。

第５図は第１図に記載した光ディスク４に情報を記
録、消去または再生する光ヘッド11を示すブロック図で
ある。第５図において、記録、消去時には、半導体レー
ザ６から出射されたレーザ光７はビームスプリッタ８を
通過後、対物レンズ９により光ディスク４の記録面上で
ビーム径約１μｍに集光される。

また、再生時には記録、消去時より低いレーザ光７が
照射され、光ディスク４によって反射された光７′が対
物レンズ９とビームスプリッタ８を介してフォトダイオ
ード10に入射する。フォトダイオード10はこの入射光を
検出し、その検出信号が再生信号として出力される。

光ディスク４の記録膜２を初期結晶化させた後、光デ
ィスク４を回転させ、光ヘッド11を用い記録パワーPwと
C/N（搬送波レベルとランダム雑音の平均レベルとの
比）との関係を設定した（線速度υ＝7m/s,搬送波周波
数ｆ＝3MHz）。測定結果を第６図に（ａ）として示す。
この結果に示されるように、約10mWから記録後のC/Nが
大きくなり、約14mWでC/Nは飽和する。

また、記録信号（記録パワーPw＝14mW,搬送波周波数
ｆ＝3MHz）を連続レーザ照射により消去した場合の消去
パワーPeを消去比との関係を測定した。この結果を第７
図に（ａ）として示す。消去パワーPe＝6mWから消去さ
れはじめ、Pe＝8mWで約−28dBの消去比を達成してい
る。

この光ディスク４の再記録・消去防止膜に約12時間太
陽光線を照射し、再記録・消去防止膜の状態を変化させ
た後、上記と同様の記録・消去実験を行なった。

再記録・消去防止処理後の記録パワーPwと再生信号C/
Nとの関係を第６図に（ｂ）として示す。第６図の
（ａ）と（ｂ）との比較から、再記録・消去防止処理前
には14mWで十分記録可能であった光ディスク４が、その
処理後には同一パワーではまったく記録不可能となって
いることがわかる。

また、再記録・消去防止処理後の未記録部分のフォト
ダイオードの出力レベルは、その処理前のレベルはほぼ
同一であった。さらに、再記録・消去防止前に記録され
た信号のC/Nは、その処理後においてもほぼ同一で劣化
はなかった。

そこで、この記録信号について、消去パワーPeと消去
比との関係を測定し、結果を第７図に（ｂ）として示
す。第７図の（ａ）と（ｂ）との比較から、再記録消去
防止処理前には消去可能であったレーザパワーPe＝8mW
では、その処理後においては全く消去不可能であるばか
りか、約20mW未満のそれでもほとんど消去不可能である
ことがわかる。

上記の如く、光ディスク４を用いると、再記録消去防
止処理前では記録・消去が可能であったレーザパワーで
は、その処理後において、再生機能は同様に保ちつつ
も、記録・消去が不可能となっている。これは、作用で
述べたように、再記録・消去防止膜３の光学定数が、そ
の処理前後で、反射率を一定としたまま、記録膜の吸収
率を減衰させる方向に変化しているためである。

なお、再記録・消去防止処理は光ディスク４の全面に
行なう必要はなく、所要の部分のみの処理を行なえば良
い。たとえば、光ディスク４の半径45mmより外周部分の
み再記録・消去防止処理を行なう場合の実施例を第８図
を用いて説明する。第８図に示されるように、半径45mm
の円形黒板12で、光ディスク４の再記録・消去防止処理
を施さない部分を覆い、その後太陽光線13を照射する。
これにより、半径45mm以内の部分は記録・消去が可能の
まま保存される。ただし、半径45mm付近の部分は光の回
折の影響で再記録・消去防止処理の不完全な領域が生じ
る。

また、この処理領域の形状は同心円状のみならず、所
要のトラック・セクターに対応する扇状でも可能である
ことは言うまでもない。

＜実施例２＞本発明の相変化光ディスクの第２の実施例を説明す
る。本実施例では、再記録・消去防止膜３として、実施
例１に示されたシアニン系色素有機膜にかわり、カルコ
ゲン化物相変化材料を用いている。さらに、実施例１に
記載したトラッキング制御用の溝を有する基板１を用い
ずに、トラッキング用のビットを有する基板を用いたも
のである。

まず、本実施例の光ディスク４′について第４図、第
９図を用いて説明する。第９図は本実施例で用いる光デ
ィスク４′の基板表面を一部拡大して示した平面図であ
る。本実施例の光ディスク４′はピットを検出すること
によってトラッキング制御を行う方式に対応させたもの
である。第９図において、14はウォブルピット、15はク
ロックピット、16は仮想トラック中心、17は情報記録エ
リアである。

第４図が本実施例の光ディスク４′の構成断面図であ
る。第４図において、直径130cmの円形ガラス基板１′
上にIn−Te−Sbの記録膜２′を約30nmの厚さに成膜し、
この記録膜２′の上にSiO₂の断熱膜５を厚さ約200nmに
形成する。この断熱膜５上にSb−Seの再記録・消去防止
膜３′を厚さ約100nmにスパッタリングにて形成し、片
面光ディスクとする。

第10図に、本実施例の光ディスク４′に情報を記録・
消去或いは再生し、更に、再記録・消去防止処理を行な
い、或いは解除する光ディスク装置の構成ブロック図を
示す。

第10図において、18は光ディスク４′に情報を記録・
消去または再生する信号用ヘッドである。信号用光ヘッ
ト18の構成は第５図に示されるものと同様であるが、レ
ーザ波長はλ_０＝830nmである。また、19は光ディスク
４′に再記録・消去防止処理あるいは処理の解除を行な
う再記録・消去防止用光ヘッドである。再記録・消去防
止用光ヘッド19の構成も第５図に示されるものと同様で
あるが、レーザ波長はλ_１＝633nmである。

光ディスク４′を200℃のベーク炉に約10分間入れて
記録膜２′及び再記録・消去防止膜３′の両者を初期結
晶化させた後、光ディスク装置の信号用光ヘッド18を用
い、実施例１と同様の再生信号C/Nの記録パワーPw依存
性を測定した。測定の結果、記録パワーPeが約11mWでC/
N＝20dB,約13mWでC/N＝35dBであった。

また、記録信号（記録パワーPw＝13mW）を連続レーザ
照射により消去した場合の、消去比の消去パワーPe依存
性についても実施例１同様の測定した。その結果、消去
パワーPe＝7mWで消去率約−6dB,約10mWで消去率−24dB
であった。

つぎに、再記録・消去防止用光ヘッド19を用い、光デ
ィスク４′の未記録部分と記録（記録パワーPw＝13mW）
部分に波長λ_１＝633nm、18mWのレーザ光を照射し、再
記録・消去防止処理を行なった。再記録・消去防止処理
を施された記録部分の信号用光ヘッド18による再生信号
C/Nは約33dBで、この処理による信号劣化は小さかっ
た。続いて、この記録部分に対し、信号用光ヘッド18に
よる消去を行なったが、Pe＝15mW以下では全く消去でき
なかった。

一方、再記録・消去防止処理された未記録部分を信号
用ヘッド18で記録してみたが、記録パワーPw＝13mWでは
記録できず、18mWでC/N約20dBを得るに過ぎなかった。

上記の如く、光ディスク４′において、再記録消去防
止処理前では記録・消去が可能であったレーザパワーで
は、その処理後において、再生C/Nはほぼ保ちつつも、
記録・消去が不可能となっている。これは、作用で述べ
たように、再記録・消去防止膜３′が結晶状態から非晶
質状態に変化し、このため波長λ_０における再記録・消
去防止膜３′の光学定数が記録膜２′の吸収率を減衰さ
せる方向に変化しているためである。

再び、再記録・消去防止用光ヘッド19を用い、光ディ
スク４′の再記録・消去防止処理された記録部分、未記
録部分に波長λ_１＝633nm、12mWのレーザ光を照射し、
再記録・消去防止解除処理を行なった。記録部分に対
し、信号用光ヘッド18による消去を行なったところ、再
記録・消去防止処理前とほぼ等しく、消去パワーPe＝10
mWで消去比22dBが得られた。

また、再記録・消去防止解除処理を施した未記録部分
を信号用ヘッド18で記録してみたところ、記録パワーPw
＝13mWで再生信号C/N約32dBが得られた。

このように、再記録・消去防止解除部分が再記録・消
去防止処理を施さない全くの初期部分とほぼ同様の記録
・消去特性が得られるのは、再記録消去防止処理により
再記録・消去防止のため非晶質化されていた再記録・消
去防止膜３′がもとの結晶状態に戻ったためと考えられ
る。

なお、上記実施例１から２における効果は、基板の大
きさや光ディスクがトラッキング制御用に案内溝を有す
るか、ピットを有するかにはかかわらない。もちろん、
ディスク構成は第１図、第４図に示した構成に限るもの
ではなく、基板と記録膜との間に誘電体膜の存在するも
のでも良い。

また、相変化記録膜については、上記のSb−Se−Bi
系、In−Sb−Te系に限るものではなく、Sb,Ge,Zn,Snな
ど元素単体と、TeやSeの化合物からなるSb−Te,Ge−Sb
−Te,Sb−Se,Te−Se−Sb,Te−Sb−Sn,Ge−Sb−Se,Sb−S
e−Zn,Sb−Se−Snなどが使用できる。

また、実施例２の再記録・消去防止膜３′は作用で記
載した条件を満足すれば、上記相変化材料から選択する
ことができる。

また、実施例２の断熱膜５はSiO₂に限るものではな
く、Si₃N₄,AlN,SiO,Ta₂O,ZnS,LiNbO₃,TaNbO₃などの誘電
体が使用できる。

また、上記技術は、消去可能相変化光ディスクのみな
らず、特定の光の照射により、情報を追記できるものや
書き換えることができるものであればよく、追記型穴あ
け記録光ディスク、追記型相変化光ディスク、バブルフ
ォーミング、光磁気ディスクや、カードなどにも適用で
きることは、言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光吸収量変化手段により、情報の再
記録・消去をできなくすることができるので、装置の誤
操作等による不要な情報の記録や、必要な情報の消去を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図は本発明の光ディスクの実施例の断面
図、第２図、第３図、第６図、第７図は本発明の光ディ
スクの一実施例の特性図、第５図は光ディスクに記録・
消去・再生するための光ヘッドの構成図、第９図は光デ
ィスクの基板表面の一部拡大図、第10図は本発明の光デ
ィスクの再記録消去防止及び記録・消去・再生を行なう
装置のブロック構成図、第８図は本発明の光ディスクの
再記録・消去防止処理に関する使用方法を説明する斜視
図である。１……基板２……記録膜３……再記録・消去防止膜４……光ディスク５……断熱膜 12……円形黒板 18……信号用光ヘッド 19……再記録・消去防止用光ヘッド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録膜に特定の光が照射されて、情報の記
録再生が行われる光記録媒体であって、該光記録媒体の記録状態および消去状態における再生の
際に照射される光に対するそれぞれの反射量をほぼ一定
に維持しつつ、記録または消去の際に照射される光に対
する前記記録膜の吸収量を変化させる光吸収量変化手段
を有することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】前記光吸収量変化手段は、情報の記録、消
去または再生の際に照射される光と異なる波長の光によ
って、記録または消去の際に照射される光に対する前記
記録膜の吸収量を変化させることを特徴とする請求項１
記載の光記録媒体。
【請求項３】前記光吸収量変化手段は、記録または消去
の際に照射される光に対する前記記録膜の吸収量を不可
逆的に変化させることを特徴とする請求項１または２記
載の光記録媒体。
【請求項４】前記光吸収量変化手段は、記録または消去
の際に照射される光に対する前記記録膜の吸収量を可逆
的に変化させることを特徴とする請求項１または２記載
の光記録媒体。
【請求項５】前記記録膜の吸収量を変化させる光は、太
陽光であることを特徴とする請求項２記載の光記録媒
体。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかの項に記載の光
記録媒体に、第１の光を照射して情報を記録する光記録
装置であって、前記第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を前
記光記録媒体に照射する光照射手段を有することを特徴
とする光記録装置。