JP2796290B2 - 可逆相変化を用いた情報記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光照射により可逆相変化を用いて情報を記
録する情報記録方法に係り、特に、１つのビームスポッ
トで既記録情報を消去しながら新しい情報を記録する,1
ビームオーバライトが可能で、消し残りのない書き換え
を実現する，可逆相変化を用いた情報記録方法に関し、
書き換え可能な相変化光ディスク等を用いた光情報記録
装置に用いて好適である。 従来より、光照射により結晶−非晶質の相変化を起こ
す記録膜を用いた書き換え可能な光情報記録装置が知ら
れている。この種装置では、記録膜に記録すべき情報に
応じた高パワーの光ビームスポットを照射し、記録膜温
度を局部的に上昇させることにより、結晶−非晶質の相
変化を起こさせて記録し、これに伴う光定数変化を、低
パワーの光ビームの反射光の強度変化で読み取ることに
より再生している。すなわち、例えば、昭和58年春季応
用物理学会講演予稿集7p−Ｘ−１に記載のように、相変
化記録膜を有する可逆光ディスクを回転させ、該記録膜
に光ビームスポットを集光し、該記録膜の温度を融点以
上に上昇させ、光ビームスポットが通過した後、急冷す
ることにより、その部分を非晶質状態として記録する。
そして、消去は、記録膜温度をガラス転移点以上、融点
以下の結晶化可能温度範囲で、結晶化を進行させるに十
分な時間保つように、ビーム進行方向に長い長円光ビー
ムを照射し、結晶化することにより行なっていた。 また、既記録のデータを消去しながら新しい情報を記
録する２ビーム擬似オーバライトは、消去用長円光ビー
ムスポットを記録用円形光ビームスポットの前に先行さ
せて配置することにより行なっていた。 一方、高速結晶化が可能な相変化記録膜を利用した光
情報記録装置では、例えば、Proc.SPIE Vol.695 pp.10
5〜109（1986年）に記載のように、円形の１つの光ビー
ムスポットのパワーを第６図（ａ）に示すように複数の
パワーレベル間で変化させることにより、結晶化あるい
は非晶質化を起こさせて行っていた。すなわち、記録膜
の温度を融点以上に上昇させることが可能なパワーの光
ビームを、記録膜に照射することにより、その部分は冷
却時に非晶質状態となり、一方、記録膜温度がガラス転
移点以上、融点以下の温度に到達するようなパワーの光
ビームが照射された部分は結晶状態となる。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、１つの光ビームスポットの１回の通過
で、急冷と徐冷の差をつけるのは非常に困難である。例
えば、非晶質化する時は、記録膜温度が融点を越えるこ
とができるパワーを持つ光ビームを照射する。この光ビ
ームスポットが記録膜上のある１点を通過するとき、そ
の部分の温度は第７図に曲線Ｅで示すように融点Tmを越
えた後冷却される。融点Tmとガラス転移点Txとの間で、
結晶化速度の大きい温度範囲を通過する時間によって非
晶質化するかどうかが決まる。これに対し、結晶化させ
る時は、融点Tmには達しない低いパワーの光ビームを照
射する。この光ビームスポットが記録膜上のある一点を
通過するとき、その部分の温度は第７図に曲線Ｇで示す
ように、ガラス転移点Tx以上、融点Tm以下に保たれる時
間は、上述の非晶質化の場合の冷却時間のせいぜい数倍
である。このように、非晶質化に必要な急冷と結晶化に
必要な徐冷の差は大きいとはいえない。 また、ディスクを一定回転数で記録する場合、ディス
クの内周では、外周での線速度の半分であり、光ビーム
スポットの通過時間は２倍である。したがって、冷却時
間および徐冷時間は、それぞれ内周と外周とでは２倍違
うことになる。それゆえ、ディスクの内周でも外周で
も、高いパワーの光ビームが照射された部分を非晶質と
し、低いパワーの光ビームが照射された部分を結晶化さ
せるためには、最適結晶化速度を持つ組成の記録膜を形
成する必要がある。 記録膜の結晶化速度が最適結晶化速度よりも遅い場
合、この記録膜に高パワー光ビームを照射して非晶質化
を行うと、少しだけ結晶化は進行する。一方、低いパワ
ーの光ビームを照射して結晶化させても、徐冷時間は急
冷時間のたかだか数倍であるので、結晶化は途中までし
か進行しない。この場合、記録膜の記録および消去部分
は、どちらもある程度結晶化が進んだ中間状態であり、
記録部と消去部は、結晶化の進行度合いの差として記録
膜状態を区別することになる。また、１回の照射では完
全に結晶化しないので、新しい情報に書き換えた場合の
記録状態は、以前に記録されていた状態に依存する。こ
れは消し残りが存在することを意味する。 次に、記録膜の結晶化速度が最適結晶化速度より速い
場合について述べる。光パワーレベルを第６図の（ａ）
に示すように変化させて記録した時、第６図（ｂ）に示
すように、光パワーが急激に変化する部分で、大きな反
射率の変化が生じる。そして、記録膜上の他の部分で
は、あまり反射率の変化を生じない。これは、結晶化速
度が速いため、融点以上に上昇できるパワーの光ビーム
スポットが通過した部分は、融点から冷却する間にある
程度結晶化してしまうからである。そして、結晶化パワ
ーレベルの光ビームスポットが通過した部分は、高いパ
ワーの光が当った部分よりも更に結晶化する。しかし、
高いパワーの光が当った部分と低いパワーの光が当った
部分はどちらもかなり結晶化が進んだ状態であるので状
態の差は小さい。そのため、反射率の違いが小さいので
ある。そして、光ビームのパワーが低いレベルから高い
レベルに増加する部分では、光パワーの増加した瞬間に
光ビームスポットが遠ざかり、その部分の温度は、第７
図に一点破線Ｈで示すように、低いレベルの光ビーム照
射による到達温度（第７図）よりも上昇する。結晶化の
過程は熱エネルギーによって進行するので、融点以下で
あれば、温度が高い程結晶化は速く進む。従って、光パ
ワーが低レベルから高レベルに増加する部分で結晶化は
最も進む。一方、高いパワーから低いパワーに減少する
部分では、第７図に点線Ｆで示すように他のどの部分よ
りも急冷効果が得られるため、非晶質状態となる。この
ように反射率は、光パワーが急激に増加あるいは減少す
る部分で大きく変化する。このように、記録すべき情報
に応じて光ビームパワーを上昇させて書き換える従来技
術では消し残りが大きいという問題があった。また、相
変化光ディスクにおいて、蒸着後末処理の記録膜は、微
小な空間範囲で見ると不均一な場合が多く、高パワーの
光ビームを照射し、一度融点以上に温度を上げて均一に
するための初期化が必要である。しかも、記録の仕方に
よっては、記録すべき部分を非晶質状態もしくは結晶状
態にしておかなければならず、初期化が必要であるため
に、使い勝手が悪いという問題もある。 本発明の目的は、（１）消し残りのない１ビームオー
バライトを可能にすること、（２）再生信号自身が微分
状の波形になっているので微分する必要が無く、従って
微分による信号の減衰を防ぐことができる記録方法を提
供すること、（３）再生信号波形が微分状の波形となる
ので読み出し光の平均レベルが記録を行っても変わら
ず、従ってトラッキングや自動焦点合わせなどのサーボ
が確実に行える記録方法を提供すること、（４）反射率
変化が記録媒体と光ビームスポットとの相対速度ｖおよ
び記録膜の結晶化速度、従って記録膜組成にあまり依存
しない１ビームオーバライトの記録方法を提供するこ
と、（５）初期化を不要にすること、（６）記録膜の結
晶化速度が決まっている時、所望の再生信号波形を得る
ことができる１ビームオーバライトの記報方法を提供す
ること、（７）記録媒体と光ビームスポットとの相対速
度が決まっている時、所望の再生信号波形を得ることが
できる記録膜の結晶化速度を示すこと、である。 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、本発明によれば、可逆的相変化を利用し
た情報記録膜を用い、単一のレーザ光スポットを用いた
光照射による該記録膜の相状態変化によって、古い情報
を消しながら同時に新しい信号を記録する情報記録方法
において、記録膜の非晶質化は、光照射を高パワーとす
ることによって行ない、記録膜の結晶化は、高パワーで
の照射時間よりも短い時間だけ光照射のパワーを低下さ
せ、その後再びパワーを上昇させることによって行な
い、これらを新たに記録すべき情報信号に応じて繰り返
し、情報を書き換えることによって達成される。 ［作用］ まず、本発明による１ビームオーバライトの記録方法
につき、その消去作用および消去によって至る記録状態
について述べる。光情報記録媒体を回転させながら、レ
ーザ光強度を読み出しパワーレベルに保ち、必要な部分
ではパワーを上げて既記録部分に高パワーの光ビームを
照射する。既に記録された部分を光ビームが通過するこ
とによって、記録膜は融点以上に上昇する。これによ
り、既存のデータ部分が結晶状態であっても非晶質状態
であっても１度溶融状態に至り、その後冷却時に、照射
部分全体がほぼ同一の状態となる。そのため、消し残り
は大幅に減少する。また、記録のための減光（オフ）時
間はその前後の高いパワーレベルにある時間より短時間
であるために、新たな記録点以外のあらゆる部分は消去
される。消去によって至る最終的な状態は、結晶状態で
あっても非晶質状態であっても、さらに結晶化がある程
度進んだ中間状態であってもかまわない。消去によって
いずれの相状態に至るかは、記録膜温度が高速結晶化が
可能な温度範囲を通過して冷える時間（冷却時間）と、
記録膜が結晶化するのに必要な時間でとの大小関係によ
って決まる。たとえば、冷却時間が結晶化時間でよりも
長いときは、結晶化し、短かいときは非晶質化し、さら
に、同程度のときはある程度結晶化した中間状態とな
る。厳密には、結晶化速度は温度Ｔおよび結晶化の進行
度合いｘによって異なる。そしてたとえば３次元的成長
では最終的に至る状態は次式で示すように、時間的重ね
合せで表わせる。 ここで、α_０は定数、k_Bはボルツマン定数、ΔＥは活
性化エネルギーである。しかし、記録膜温度は、光ビー
ムが通過することによって、単調に増加した後、単調に
降下していくことから、上述のように、冷却時間と、結
晶化時間の大小によって、消去状態をほぼ決定できる。 結晶化時間τは記録膜の特性によって決まるが、冷却
時間は記録媒体と光ビームスポットとの相対速度ｖによ
って決まる。すなわち、光ビームによって生じた高熱部
分が、記録膜中を速度ｖで移動するが、その移動速度に
よって、各部分の冷却時間が決まる。具体的には、ガウ
ス分布する光ビームスポットで強度がe^-2となる半径
ｒ、記録膜がちょうど融点に達するパワーをもつ光ビー
ムを照射した場合に、記録膜中に生じる高速結晶化が可
能な温度となる領域の半径はarとなる。ここで、ａは光
情報記録媒体の熱定数（熱伝導率，比率，密度）および
結晶化温度に依存する定数である。たいていの場合ａは
０＜ａ≦１の範囲である。よって記録膜上を光ビームス
ポットが速度でｖで通過した時、記録膜温度が高速結晶
化可能な温度範囲以下に冷えるまでの冷却時間はar/vで
表わされる。 以上から、消去状態は、記録膜の結晶化時間τと、冷
却時間ar/vとの大小関係によって、結晶状態、中間状態
あるいは非晶状態のうち、いずれの状態となるかが決ま
る。 次に、本発明の記録方法によって生じる記録の状態
と、それに至る作用について述べる。記録は、第１図
（ａ）に示すように時間ｔだけ、消去パワーレベルよ
りも低いパワーの光ビームを照射するか、あるいは光ビ
ームをオフすることにより行なう。ただしｔは高熱部分
が記録膜上の一部を通過する時間2ar/vに近い値が好し
い。その理由は以下のとおりである。記録方法が第６図
（ａ）および（ｂ）のＦとＨを近づけたものに相当す
る。ＦとＨの間隔は、高熱部分の大きさにほぼ等しいの
が好ましく、ｔは2ar/v付近が好ましい。この記録部分
では、消去部分と異なった非晶質状態（第１図（ｂ）
）、結晶状態（第１図（ｂ））、および隣接した結
晶状態と非晶質状態の組（第１図（ｂ））となる。 記録状態が、これらの状態のうちいずれの状態になる
かは、記録膜の結晶化時間τ、記録線速度ｖによって決
まる。それぞれの記録状態に至る記録過程を、前述の消
去条件あるいは消去状態に対応させて述べる。 まず、第（１）式に示されるような消去状態が結晶状
態となる場合について述べる。これは、結晶化時間が短
いかあるいは線速度ｖが遅く、消去時に融点から結晶化
温度に冷却する間に結晶化する場合である。記録時に、
時間ｔだけ光パワーを下げた場合、第７図に示すように
記録膜上の光パワーが低いレベルに変化する部分では、
他の部分にくらべて大きな急冷効果が得られ、非晶質化
する。また、低いパワーレベルの光ビームが照射した部
分および光パワーが低いレベルから高いレベルに急激に
増加する部分は、高速結晶化可能な温度に保たれるため
（第７図ＧおよびＨ）、消去状態より結晶化が進行する
条件であるが、すでに結晶化はほぼ完了しており、状態
の変化は小さい。結晶的に、独立した非晶質状態の部分
が生ずる（第１図（ｂ））。 つぎに第（２）式で示される場合、すなわち消去状態
が、ある程度結晶化が進んだ中間状態となる場合につい
て述べる。これは、消去時の冷却時間と結晶化時間とが
同程度の場合である。記録時に、時間ｔだけ光パワーを
下げた場合、記録膜上の光パワーが高いレベルから低い
レベルに急激に減少する部分では、第１の場合と同様
に、非晶質状態となる。また、低いパワーレベルの光ビ
ームが照射した部分および、光パワーが低いレベルから
高いレベルに増加する部分は、高速結晶化が可能な温度
となるために結晶化が進行する。特に、光パワーが高い
レベルに増加する部分では、第７図Ｈで示すように、第
７図Ｇの部分より高い温度に達するため、結晶化の度合
いは最も大きくなる（第１図（ｂ））。 つぎに、第（３）式で示される消去状態が非晶質状態
となる場合について述べる。これは、消去時の冷却時間
が結晶化時間τよりも短かく冷却時に非晶質状態になる
場合である。記録時に、時間ｔだけ光パワーを下げた場
合、記録膜上の光パワーが高いレベルから低いレベルに
急激に減少する部分では、急冷効果が得られるが、消去
状態とほとんど同じ状態であるため、その状態の差が小
さい。また、低いパワーレベルの光ビームが照射した部
分、および光パワーが低いレベルから高いレベルに急激
に増加する部分は、結晶化の条件となるため、結晶状態
となる。特に、光パワーが低いレベルから高いレベルに
急激に増加する部分では、結晶化の度合いが最も大きく
なる（第１図（ｂ））。 以上のように、記録部分は、消去部分とは異なった相
状態となり、わずかな時間の間に非晶質状態と結晶状態
になる。 また、本発明の記録方法は、蒸着後未処理で最初の記
録において、記録膜の書き込み領域のほとんどの部分が
融点以上の温度に上昇するため、蒸着後未処理の記録膜
でも、一旦レーザ光を照射したり、加熱したりして初期
化することなく、そのまま記録することができる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明す
る。 （実施例１） 第１図（ａ）は、本発明による情報記録方法の一実施
例を示し、第１図（ａ）は記録光パワーの時間的推移
を示すグラフである。第２図は、符号化されたデータ１
を半導体レーザ駆動電流に変換する回路のブロック図で
ある。符号化されたデータ信号１と、遅延回路２によっ
て時間ｔだけおくれたパルス信号３から、フリップフロ
ップ回路５の出力を用い、クロック信号４に同期させ
てデータが“1"になった瞬間から時間ｔだけ“0"であ
り、その他の時間は“1"となるパルス信号６を得る。こ
の信号６を電流増幅回路７によって、電流に変換し増幅
する。これとDCバイアス電流源８とを加算回路９によっ
て合成し、第１図（ａ）に示す記録光パワーを得るた
めのレーザ駆動電流を作る。 第３図は本発明の実施例において用いた光学的記録・
消去および再生装置の構成の１例を示す。トラック案内
溝を形成した光ディスク基板/7に、結晶−非晶質相変化
記録膜18を蒸着し、その上に保護膜19を蒸着して作製し
た相変化光ディスクに、レーザ光を集光して記録・消去
および再生を行う。半導体レーザ10から出たレーザ光を
カップリングレンズ11によって平行光線にし、プリズム
12によって円形光スポットを形成する。1/4波長板14に
よって偏光面を45度回転させ、ガルバノミラー15によっ
てトラック上に光スポットを位置させ、集光レンズ16に
よって相変化記録膜18上に焦点を合わせる。光ディスク
からの反射光を1/4波長板14によって偏光面をさらに45
度回転させ、偏光プリズム13によって光ディスクからの
反射光だけを反射させる。それを凸レンズ20で集光し、
偏光プリズム21によって半分に分け、反射した光を自動
焦点合せ用ディテクター24で検出する。この信号によっ
て集光レンズ16を光軸方向に移動させて自動焦点合せ制
御を行う。シリンドリカルレンズ22およびナイフエッチ
23は自動焦点合せ用光学系である。偏光プリズム21を透
過した光をトラッキング用ディテクタ25によって検出
し、ガルバノミラー15を回転制御することによって、光
スポットをトラック案内溝上あるいは溝間に常に位置さ
せる。記録・消去時は記録膜18からの反射光が大きくな
って、自動焦点およびトラッキング制御の誤動作を起こ
すので、その時間だけ、トラッキング検出器および自動
焦点検出器からの電圧を増幅する利得を小さくした。 未使用の光ディスクに対しては、記録膜が蒸着後未処
理の状態で、ある程度均一であればそのまま記録可能で
あるが、記録膜が不均一であるときは、記録トラックに
消去レベルの光ビームを照射して、記録膜温度を融点以
上に上昇させて、初期化するのが望しい。 未使用の記録部分に初めて情報を書き込む場合あるい
は既に記録されている部分に新しい情報を重ね書きして
情報を書き換える場合の記録および消去方法について述
べる。光ビームスポットが記録トラック上の書き換える
べき場所にくると同時に、レーザパワーを消去レベルに
まで上昇させる（第１図（ａ）Ａ）。そして、光ビー
ムスポットが新しく情報“1"を記録すべき場所にくる
と、時間ｔだけ記録レーザレベルにまで減少させる（第
１図（ａ）Ｂ）。その後は再びレーザパワーを消去レ
ベルにまで上昇させる（第１図（ａ）Ｃ）。消去レベ
ルは、記録膜温度が少なくとも照射部分の中央付近で融
点以上に上昇するレベルであり、高パワーである程、消
し残りを減少させることができる。これは、記録膜が融
点以上でもその性質は温度に依存し、温度が高い程原子
は移動しやすく粘性が小さくなるという性質をもつこと
と、融点以上に上昇する領域が広くなるためである。記
録パワーレベルは０レベル以上消去レベルの3/4以下
で、記録パワーレベルに保つ時間ｔは、線速度2m/sで記
録した場合0.03μ秒以上１μ秒以下で記録可能であっ
た。また、記録パワーレベルに保つ時間ｔは0.1μ秒以
上0.8μ秒以下とし、記録パワーレベルを再生レベル以
上消去レベルの60％以下とすれば、より大きな再生信号
が得られる。以下、具体的に記録条件と再生波形につい
て述べる。 記録膜の結晶化時間τが約0.1μ秒である光ディスク
で記録消去を行なった。光ビームスポットの強度がe^-2
となる半径ｒは0.8μｍである。消去状態が中間状態と
なる記録線速度約2m/sを求めることにより、記録、消去
状態の決定にかかわる第１式中の定数ａが約0.25である
ことがわかった。 まず第１に、記録線速度を2m/秒以下で書き換えを行
ない、結晶化消去、非晶質化記録を行なう例を述べる。
記録線速度1m/秒で、第１図（ａ）に示すように時間
変調された光ビームを照射した場合の再生波形を第１図
（ｂ）に示す。この光照射条件は第（１）式で表わさ
れる条件である。光ビームの消去レベルは7mW以上で、
パワーレベルが高い程消し残りは少ない。記録レベルは
０レベル以上消去レベルの3/4以下で記録可能である
が、特に、再生レベル以上消去レベル60％以下が望まし
い。照射光ビームパワーを記録レベルに保つ時間ｔは0.
03μ秒以上１μ秒以下で記録可能であった。記録密度を
上げるにはｔは短い方が有利であるが、大きい変調度を
得るには、 に近いことが望ましい。また、記録パワーレベルを低く
することにより、ｔを短くすることができた。記録状態
の再生は、結晶状態と非晶質状態の反射率が異なること
を利用し、再生光を照射した時の反射光強度を検出する
ことにより行なう。第１図（ｂ）の再生電圧は、高い反
射光強度が結晶状態に、低い反射光強度が非晶質状態に
対応するが、記録膜の厚さや、再生光の波長によって逆
の場合もありうる。これは媒体反射率が、記録膜におけ
る光の多重干渉効果の影響を強く受けることによる。 （実施例２） 記録線速度を2m/秒で１ビームオーバライトした例を
示す。他の条件は、実施例１と同じとする。この光照射
条件は第（２）式で示される条件である。第１図（ａ）
のように時間パワー変調された光ビームを照射した場
合、再生波形は第１図（ｂ）に示すような反射光強度
を示す。低反射率部分は非晶質状態に、高反射率部分は
結晶状態に対応する。第１図（ｂ）から消去部分はあ
る程度結晶化が進んだ中間状態であり、記録部分は、１
組の非晶質状態と結晶状態が隣接した状態となることが
わかる。消去に必要な照射光パワーは10mW以上で、光ビ
ームのパワーを10mWより高くすれば、消し残りを減少さ
せることができる。記録レベルは、０レベル以上消去レ
ベルの3/4以下で記録可能であるが、特に、再生レベル
以上で消去レベルの45％以下が望ましい。照射光ビーム
パワーを記録レベルに保つ時間ｔは、0.03μ秒以上0.8
μ秒以下で記録可能であった。 （実施例３） 記録線速度を4m/秒として１ビームオーバライトした
例を示す。他の条件は実施例１と同じとする。この光照
射条件は、本発明の作用の説明の第（３）式で示される
条件である。第１図（ａ）のように変調された光ビー
ムを照射した場合、再生波形は第１図（ｂ）に示すよ
うな反射光強度を示す。消去部分は非晶質状態となり、
記録部分は結晶状態となることが確かめられた。消去に
必要な照射光パワーは14mW以上で、高パワーの光ビーム
である程、消し残りを減少させることができる。記録レ
ベルは０レベル以上、消去レベルの3/4以下であること
が望ましく、再生レベル以上消去レベルの45％以下であ
るのがより好ましい。照射光ビームパワーを記録レベル
に保つ時間ｔは0.03μ秒以上0.5μ秒以下で記録可能で
あった。 上記のようにして得た再生信号の処理は、次のように
して行うことができる。まず第１の方法として、第８図
（ａ），（ｂ）に示したように再生信号28を平均出力電
圧とは異なったコンパレータレベル30で２値化する。第
９図はその信号処理に用いた回路を示すブロック図であ
る。光の検出信号26を電圧増幅器27で増幅して得られた
再生波形28がコンパレータ29によってコンパレタレベル
30を越えている時間あるいは下まわっている時間だけパ
ルスを発生させる。このパルスとこれを遅延回路31によ
って時間ｔだけ遅れたパルスから、フリップフロップ回
路33によってクロック信号32に同期させて、再生信号に
対応したパルス幅ｔ′の出力データ信号34に変換する。
コンパレータレベルを平均出力電圧と、記録部分のピー
ク出力電圧との差の10分の１以上10分９以下だけ平均出
力電圧から記録部分のピークの側へずらして設定すれば
エラーの少ない読み出し信号が得られた。４分の１以上
３分の２以下ずらせばさらに好ましい。ピーク出力電圧
が平均出力電圧の両側に出現する場合はピークの大きい
側あるいはピークレベルの変動と消去部分のレベル変動
により両者の差が最小になった時の値（すなわち第８図
（ａ）に示したコンパレータレベル設定可能範囲）が大
きい側にコンパレータレベルを設定するのが好しい。第
２の方法では第10図に示したように、再生波形（ａ）を
一旦微分してこれから作るゲート信号（ｄ）が１である
間に、再生波形（ａ）が平均出力電圧に設定されたコン
パレータレベル39をよぎる瞬間に単一パルスを発生させ
て２値化する。第11図はその方法を示すブロック図であ
る。光の検出信号35を電圧増幅器36によって増幅し、再
生波形37を得る。コンパレータレベル39を平均出力電圧
に設定したコンパレータ38を通すことにより、再生電圧
がこのレベル以上にある時間だけ１となる第10図（ｃ）
のコンパレータ信号40を得る。これとは別に第10図
（ａ）の再生波形を微分回路41によって微分した微分波
形42（第10図（ｂ））に対し、第８図（ａ）と同様にコ
ンパレータレベル44を設定したコンパレータ43を通すこ
とによって記録部分付近のみでパルスが出るゲート出力
45（第10図（ｄ））を得る。このゲート出力45と再生波
形コンパレータ出力信号40とのAND論理演算をAND回路46
によって行うと、再生波形37の記録部分の電圧がコンパ
レータレベル39を越える瞬間にパルスが発生する。この
パルスから、第９図で示した方法と同様に、時間ｔ′だ
けパルスを遅らせる遅延回路47とフリップフロップ回路
49からクロック信号48に同期させてパルス幅ｔ′のデー
タ出力信号50（第10図（ｅ））を得ることができる。こ
の方法により消去部分のレベル変動による誤信号を除去
し、第８図（ｂ）と同様なエラーの少ない読み出し信号
が得られた。 （実施例４） 円板状の相変化光情報媒体を一定の回転数で回転させ
た場合、ディスクの内周と外周では記録線速度条件が、
本発明の作用の説明における第（１）式から第（３）式
の範囲で変化することがありうる。しかし、消去パワー
レベルおよび記録パワーレベルをを外周で記録する程大
きくし、記録レベルに保つ時間ｔを短かくすることによ
り、最適の記録条件で記録でき、記録線速度のちがいよ
る再生波形の変化は小さい。たとえば光パワーは 倍し、ｔは に近いことが望ましい。記録膜の組成あるいは膜厚、保
護膜の組成あるいは膜厚をディスクの半径方向に段階的
あるいは連続的に変化させ、外周ほぼ結晶化速度を大に
するか冷却しにくくしてもよい。この両方を行ってもよ
い。ただし記録膜の結晶化速度を適当な値に選べば、内
周から外周まで均一な膜とし、同一記録条件で記録して
もほぼ同様な再生信号が得られる場合もある。なお、保
護膜の膜厚を変化させる場合は内周側を厚くするのが好
ましい。 また、第４図に示したように時間変調された光ビーム
を照射することにより、Ｂ位置では急冷効果が得られる
が、Ｃ位置では高速結晶化温度範囲を通過する時間が短
いため、第（２）式で示される光照射条件であっても第
１図（ｂ）に示すような再生波形を得ることができ
る。また、第５図に示すように時間変調された光ビーム
を照射することにより、Ｂ位置では急冷効果が得られ
ず、ＢからＤ位置の間で高速結晶化温度領域内の温度と
なることから、第（２）式に示される条件であっても第
１図（ｂ）に示すような再生波形を得ることができ
る。なおこの場合、パワーの立ち下がり部の平均傾斜を
立ち上がり部の平均傾斜よりゆるやかにする方が良い。
パワーの立ち下がり部の傾斜を、ディスク外周で内周よ
りゆるやかにすれば、さらに好ましい。このように、広
い範囲の線速度で記録しても、記録波形の調節により、
同一の再生波形を得ることができる。 ［発明の効果］ 本発明によれば、以下の４つの効果がある。 （１）消し残りの少ない１ビームオーバライトが可能と
なるので、追記型光ディスク装置のような簡単な情報記
録・再生および消去装置によって、確実に、１ビームオ
ーバライトを実現できる効果がある。（２）記録線速度
がある程度（２倍程度）異っても、ほぼ同一の再生波形
を得ることができるので、円板状の光情報記録媒体を一
定回転数で回転させ、円周と外周で異なった線速詞で
も、１ビームオーバライトが可能となる効果がある。 （３）記録線速度と、望みの再生波形を得るための結晶
化速度との関係を与えるので、用途に応じて最適の再生
波形が得られるという効果がある。 （４）初期化が不要となるので、最初に記録する際、時
間の短縮と手間の削減の効果がある。 本発明の方法は、結晶−非晶質相変化ばかりでなく、
結晶−結晶相変化、非晶質−非晶質相変化などの他の相
変化光記録にも適用できる。また、光以外に、電子線な
ど他のエネルギービームを用いた記録にも適用できる。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）はデータおよびこれに対応する記録光パワ
ーの時間的推移を表わす図であり、第１図（ｂ）はそれ
に対する再生波形図である。第２図は、符号化されたデ
ータを記録信号、すなわちレーザ駆動電流に変換する回
路のブロック図である。第３図は、本発明で用いた光学
的記録・消去および再生装置の構造を示す模式図であ
る。第４図および第５図は広い範囲の線速度で記録して
も再生波形が変化しないための照射光ビームの時間的推
移を示す図である。第６図は１ビームオーバライトの典
型的な記録波形と、第２式の条件で１ビームライトした
時の再生波形を示す図である。第７図は第６図（ａ）に
示す光パワーで１ビームオーバライトした時の記録膜の
各部分の温度変化を数値シミュレーションによって求め
た結果を示す図である。第８図は（ａ）再生波形と
（ｂ）これから得られる出力データ信号を示す図であ
る。第９図は再生波形から出力データ信号に変換するの
に用いた回路のブロック図である。第10図は再生波形か
ら、エラーの少ない出力データ信号を得するための方法
を示す図で、第11図はその方法によって再生信号から出
力データ信号に変換するのに用いた回路のブロック図で
ある。 １……符号化されたデータ信号、２……遅延回路、３…
…遅延された信号、４……クロック信号、５……フリッ
プ・フロップ回路、６……パルス信号、７……電流増幅
回路、８……DCバイアス電流源、９……加算回路、10…
…半導体レーザ、11……カップリングレンズ、12……プ
リズム、13……偏光プリズム、14……1/4波長板、15…
…カルバノミラー、16……絞り込みレンズ、17……光デ
ィスク基板、18……相変化記録膜、19……保護膜、20…
…凸レンズ、21……偏光プリズム、22……シリンドリカ
ルレンズ、23……ナイフエッジ、24……自動焦点合わせ
用ディテクタ、25……トラッキングおよび再生信号検出
器、26……検出信号、27……電圧増幅器、28……再生信
号、29……コンパレータ、30……コンパレータレベル、
31……遅延回路、32……クロック信号、33……フリップ
フロップ回路、34……出力データ信号、35……検出信
号、36……電圧増幅器、37……再生波形、38……コンパ
レータ、39……コンパレータレベル、40……再生波形の
コンパレータ出力、41……微分回路、42……微分波形、
43……コンパレータ、44……コンパレータレベル、45…
…微分波形のコンパレータ出力、46……AND回路、47…
…遅延回路、48……クロック信号、49……フリップフロ
ップ回路、50……出力データ信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺尾 元康 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 西田 哲也 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 安藤 圭吉 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−145530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−8739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256924（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．可逆的相変化を利用した情報記録膜を用い、単一の
   レーザ光スポットを用いた光照射による上記情報記録膜
   の相状態変化によって、古い情報を消去しながら同時に
   新しい情報を記録する情報記録方法であって、上記情報
   記録膜の結晶化は読み出しパワーレベルより高い第１の
   レベルで行ない、上記情報記録膜の非晶質化は上記第１
   のレベルよりも低い第２のレベルにパワーレベルを下げ
   て所定時間保った後、上記第１のレベルより高い第３の
   レベルに上げて所定時間保つことによって行ない、情報
   を書き替えることを特徴とする可逆相変化を用いた情報
   記録方法。 ２．上記情報記録膜の結晶化によって古い情報の消去を
   行ない、非晶質化によって新しい情報の記録を行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報記録方
   法。