JP2897532B2 - 相変化型光ディスクの再生方法 - Google Patents

相変化型光ディスクの再生方法

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    • G11B7/1365Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
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    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/005Reproducing
    • G11B7/0051Reproducing involving phase depth effects

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光照射による可
逆的な相変化を用いて情報を記録する相変化型光ディス
クの再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光を用いた光ディスク記録方式は
大容量記録が可能であり、非接触で高速アクセスできる
ことから、大容量メモリとして実用化が始まっている。
光ディスクはコンパクトディスクやレーザディスクとし
て知られている再生専用型、ユーザ自身で記録できる追
記型、及びユーザ側で繰り返し記録・消去ができる書き
替え型に分類される。追記型・書き替え型の光ディスク
はコンピュータの外部メモリ、あるいは文書・画像ファ
イルとして使用されようとしている。
【0003】書き替え型光ディスクには、記録膜の相変
化を利用した相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方
向の変化を利用した光磁気ディスクがある。このうち、
相変化光ディスクは、外部磁場が不要で、かつ、オーバ
ライトが容易にできることから、今後、書き替え型光デ
ィスクの主流になることが期待されている。
【0004】相変化型光ディスクでは記録膜に記録すべ
き情報に応じた高パワのレーザ光スポットを照射し、記
録膜温度を局部的に上昇させることにより、結晶−非晶
質間の相変化を起こさせて記録し、これに伴う光学定数
の変化を低パワのレーザ光によって反射光強度差として
読み取ることにより再生をおこなっている。例えば、結
晶化時間が比較的遅い記録膜を用いた相変化光ディスク
では、ディスクを回転させ、ディスクに形成された記録
膜にレーザ光を照射し、記録膜の温度を融点以上に上昇
させ、レーザ光が通過した後、急冷することによりその
部分を非晶質状態として記録している。消去時には、記
録膜温度を結晶化温度以上、融点以下の結晶化可能温度
範囲で結晶化を進行させるために十分な時間保持し、記
録膜を結晶化させる。
【0005】このための方法としては、レーザ光進行方
向に長い長円レーザ光を照射する方法が知られている。
既に記録したデータを消去しながら新しい情報を記録す
る2ビームによる疑似的なオーバライトをおこなう場合
には、消去用の長円レーザ光を記録用円形レーザ光に先
行させて照射するように配置する。
【0006】一方、高速結晶化が可能な情報記録膜を用
いたディスクでは、円形に集光した1本のレーザ光が使
われている。従来より知られている方法は、レーザ光の
パワを2つの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行う。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のレーザ光を記録
膜に照射することにより、そのほとんどの部分は冷却時
に非晶質状態となり、一方、記録膜温度が結晶化温度以
上、融点以下の温度に達するようなパワのレーザ光が照
射された部分は結晶状態になる。
【0007】相変化型光ディスクの記録膜には、カルコ
ゲナイド系材料であるGeSbTe系、InSbTe
系、InSe系、InTe系、AsTeGe系、TeO
x−GeSn系、TeSeSn系、SbSeBi系、B
iSeGe系などが用いられるが、いずれも抵抗加熱真
空蒸着法、電子ビーム真空蒸着法、スパッタリング法な
どの成膜法で成膜される。成膜直後の記録膜の状態は一
種の非晶質状態であり、この記録膜に記録を行って非晶
質の記録部を形成するために、記録膜全体を結晶質にし
ておく初期化処理が行われる。記録はこの結晶化された
状態の中に非晶質部分を形成することにより達成され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の相変化型光ディ
スクの再生方式では、上述したように、記録膜に形成さ
れる非晶質記録マークとその周囲に形成される結晶組織
間の反射率差を利用する方法が採用されている。また、
ディスク構成の設計においても、非晶質部分と結晶部分
の反射率差に着目し、これが大きくなるように膜厚等が
最適化されている。
【0009】しかしながら、反射率差を大きくした場
合、逆に両相間の吸収率差が大きくなる。そのため、単
一ビームでオーバライトをおこなった場合、記録マーク
と消去部分での吸収率差に起因した記録マーク長の揺ら
ぎ、いわゆるジッタが発生し、再生信号品質が低下する
という欠点があった。
【0010】このジッタ増加を抑制するために、記録マ
ークと消去部分の反射率差をそろえて吸収率差を小さく
するとともに、記録マークと消去部分からの反射光の位
相差を大きくする方法が提案されている(例えば、特開
平2−73537号公報)。この方法を用いると、オー
バライトの伴うジッタ増加は大幅に低減できる。しかし
ながら、従来と同様の反射光の変化を検出する再生方法
では、位相差に基づく再生信号成分を有効に引き出すこ
とはできず、再生信号レベルが小さくなってしまうとい
う欠点があった。
【0011】本発明の目的は上記の欠点を解決し、簡単
な光学系により、位相差として記録された情報を効率良
く再生し、相変化型光ディスクの再生信号のジッタ特性
を向上させ、良好な再生情報が得られる相変化型光ディ
スク再生方式を提供するとともに、さらには高密度記録
を可能にする新規な相変化型光ディスクの再生方法を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶と非晶質
間の可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による情報記
録膜の相状態変化によって情報の記録再生消去を行う相
変化型光ディスクの再生方法において、レーザ光源から
出射された平行レーザ光をビームスプリッタにより2分
割し、2分割された一方のレーザ光を集光レンズにより
光ディスク上に集光し、光ディスクからの反射光を集光
レンズとビームスプリッタを介して光検出器に入射し、
2分割された他方のレーザ光を、位相差を与える位相差
板とレーザ光のレベルを調整するアッティネータとを通
過させた後に反射鏡に入射して反射し、反射された他方
のレーザ光をアッティネータと位相差板を通過させた後
にビームスプリッタを介して光検出器に入射し、位相差
を付加された他方のレーザ光と光ディスクからの反射光
を光検出器上で干渉させることにより、光ディスクから
の反射光中に含まれる位相情報を光強度情報に変換する
ことを特徴としている。
【0013】また、本発明は、結晶と非晶質間の可逆的
な相変化を用い、レーザ光照射による情報記録膜の相状
態変化によって情報の記録再生消去を行う相変化型光デ
ィスクの光ヘッドにおいて、レーザ光源とレーザ光源か
ら出射された平行レーザ光を2分割するビームスプリッ
タと、2分割されたレーザ光の一方のレーザ光を光ディ
スク上に集光させ、光ディスクからの反射光をビームス
プリッタに出射する集光レンズと、2分割されたレーザ
光の他方のレーザ光に位相差を与える位相差板と、他方
のレーザ光のレベルを調整するアッティネータと、位相
差板とアッティネータを介して入射した他方のレーザ光
を反射し、反射された他方のレーザ光をアッティネータ
と位相差板を介してビームスプリッタに出射する反射鏡
と、反射鏡からの他方のレーザ光と光ディスクからの反
射光とをビームスプリッタから入射し、干渉させてディ
スクからの反射光中に含まれる位相情報を光強度情報に
変換する光検出器とを備えることを特徴としている。
【0014】さらに、本発明は、使用レーザ波長に対応
して情報記録膜が結晶と非晶質となり、結晶部分と非晶
質部分とに対する反射光に位相差があることを特徴とし
ている。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0016】図1は、本発明に係る相変化型光ディスク
再生方法の一実施例の位相変化、位相差、光強度変
化、記録マーク部分を示す図である。本実施例に係る光
ディスクは、記録マーク部分からの反射光が、その周囲
の部分からの反射光に比べて位相がφだけ変化するよう
に設計されている。
【0017】図1(a)は、記録マークに対応した再生
ビームの位相変化である。記録マーク部分では、位相が
φだけ変化する。ここでは、φだけ進むとしている。光
検出器上には、この再生レーザ光と、再生レーザ光の未
記録部分からの反射光に対して図1(b)に示すように
一定の位相差ψを持ち、再生レーザ光と振幅が等しい参
照レーザ光が入射する。光検出器上ではこの両ビームが
干渉するため、参照レーザ光の位相を選ぶことにより、
図1(c)に示す光強度変化が生じる。例えば、ψ=1
80°に選ぶと、再生レーザ光と参照レーザ光との干渉
により、記録マーク以外からの反射光入射時の光の振幅
は大幅に低下する。また、このとき、記録マーク部分か
らの反射光は位相関係が干渉条件からずれているため
に、振幅の低下は小さく、条件によっては逆に振幅が大
きくなる場合も発生する。よって、再生信号電流として
も、図1(c)に対応した電流が得られる。
【0018】図2は、本発明の相変化型光ディスクの
生方法が適用された光ヘッドの一実施例を示す構成図で
ある。本実施例は、レーザ光源1とビームスプリッタ2
と、集光レンズ3と、位相差板4と、反射鏡5と、光検
出器6とを備え、レーザ光源から出射された平行レーザ
光11がビームスプリッタ2により2分割され、第一の
レーザ光12は集光レンズ3を介して相変化型光ディス
ク20上に集光されるとともに、ディスク20からの反
射光は集光レンズ3とビームスプリッタ2を介して光検
出器6に入射し、第二のレーザ光13は位相差板4を通
過したのち、反射鏡5で反射されて位相差板4を再度通
過してビームスプリッタ2を介して、光検出器6に入射
する。
【0019】レーザ光源1には、波長830nm、出力
40mWの半導体レーザが用いられている。集光レンズ
には開口数0.55のものを用い、サーボ用アクチュエ
ータにマウントされている。位相差板4には、従来から
知られているバビネ補償板、ソレイユ補償板と同様の構
成を持つ位相差可変型のものが用いられている。位相差
板4と反射鏡5の間に挿入されたアッティネータ8は、
光検出器6に入射する参照レーザ光のレベルを調整する
ためのものである。
【0020】つづいて、レーザ波長を830nmに設定
し、結晶と非晶質に対して反射率差が小さく、位相差が
大きくなるように、光ディスクを作成する。図3に光デ
ィスクの構成を示す。基板30には直径130mm、厚
さ1.2mmのプリグルーブ付きポリカーボネート基板
が用いられている。第一保護膜31,第二保護膜33
はZnS+SiO2 混合膜、記録膜32にはGeSbT
e、反射膜34にはAlが用いられ、マグネトロンスパ
ッタ法により連続成膜されている。各層の膜厚は第一保
護膜31は150nm、記録膜32は10nm、第二保
護膜33は60nm、反射膜34は50nmとしてい
る。このディスクでは、波長830nmにおける反射率
の差は2%、位相差は170°である。
【0021】次に、光ヘッドを用いて、ディスクにオー
バライトを行い、再生信号特性を評価する。初期化処理
後のディスクを回転数3600rpmで回転させ、半径
30mmのトラックに8.4MHz(Duty50%)
の信号を記録した後、同じトラックに2.2MHz(D
uty50%)の信号をオーバライトする。記録パワと
消去パワをそれぞれ13mW、7mWに設定する。
【0022】次に、このトラックを再生する。位相差板
を調整して、未記録部分での再生レーザ光と参照レーザ
光との位相差を180°に設定し、さらに、両者のパワ
レベルをそろえることにより、良好な再生信号が得られ
る。
【0023】このように、本実施例は、再生レーザ光と
合わせて参照レーザ光を同時に光検出器に入射させ、両
者の干渉効果を用いて位相情報を効率良く再生し、検出
することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、簡単
な光学系を用いることにより、ディスクに記録された位
相情報を効率良く再生できるという特徴を持つ。本発明
は小さい位相変化であっても干渉条件を選択すること、
すなわち、参照レーザ光の位相条件を選ぶことにより検
出可能であり、ディスク設計の自由度が増すという効果
がある。また、記録マークの端部に情報を記録するマー
クエッジ記録方式に適した再生方式であり、高密度記録
が可能であるという効果も合わせ持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る相変化型光ディスクの再生方法
一実施例の位相変化、位相差、光強度変化、記録マーク
部分を示す図である。
【図2】本発明に係る相変化型光ディスクの再生方法
適用された光ヘッドの一実施例を示す構成図である。
【図3】 本発明に係る相変化型光ディスクの構成を示す
図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 ビームスプリッタ 3 集光レンズ 4 位相差板 5 反射鏡 6 光検出器 7 レンズ 8 アッティネータ 11,12,13 レーザ光 20 相変化型光ディスク30 基板 31 第一保護膜 32 記録膜 33 第二保護膜 34 反射膜

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】結晶と非晶質間の可逆的な相変化を用い、
    レーザ光照射による情報記録膜の相状態変化によって情
    報の記録再生消去を行う相変化型光ディスクの再生方法
    において、 レーザ光源から出射された平行レーザ光をビームスプリ
    ッタにより2分割し、 2分割された一方のレーザ光を集光レンズにより光ディ
    スク上に集光し、 光ディスクからの反射光を集光レンズとビームスプリッ
    タを介して光検出器に入射し、 2分割された他方のレーザ光を、位相差を与える位相差
    板とレーザ光のレベルを調整するアッティネータとを通
    過させた後に反射鏡に入射して反射し、 反射された他方のレーザ光をアッティネータと位相差板
    を通過させた後にビームスプリッタを介して光検出器に
    入射し、 位相差を付加された他方のレーザ光と光ディスクからの
    反射光を光検出器上で干渉させることにより、光ディス
    クからの反射光中に含まれる位相情報を光強度情報に変
    換することを特徴とする相変化型光ディスクの再生方
    法。
  2. 【請求項2】結晶と非晶質間の可逆的な相変化を用い、
    レーザ光照射による情報記録膜の相状態変化によって情
    報の記録再生消去を行う相変化型光ディスクの光ヘッド
    において、 レーザ光源とレーザ光源から出射された平行レーザ光を
    2分割するビームスプリッタと、 2分割されたレーザ光の一方のレーザ光を光ディスク上
    に集光させ、光ディスクからの反射光をビームスプリッ
    タに出射する集光レンズと、 2分割されたレーザ光の他方のレーザ光に位相差を与え
    る位相差板と、 他方のレーザ光のレベルを調整するアッティネータと、 位相差板とアッティネータを介して入射した他方のレー
    ザ光を反射し、反射された他方のレーザ光をアッティネ
    ータと位相差板を介してビームスプリッタに出射する反
    射鏡と、 反射鏡からの他方のレーザ光と光ディスクからの反射光
    とをビームスプリッタから入射し、干渉させてディスク
    からの反射光中に含まれる位相情報を光強度情報に変換
    する光検出器とを備えることを特徴とする相変化型光デ
    ィスクの光ヘッド。
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