JP3120615B2

JP3120615B2 - 光記録装置

Info

Publication number: JP3120615B2
Application number: JP05042419A
Authority: JP
Inventors: 元康寺尾; 靖宮内; 成範岡峯; 滋中村; 公夫中村; 治一宮本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH05342625A

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、電子線、電流
等の記録用エネルギによって、たとえば映像や音声など
のアナログ信号をＦＭ変調したものや、たとえば電子計
算機のデータや、ファクシミリ信号やディジタルオーデ
ィオ信号などのディジタル情報を、リアルタイムで記録
することが可能な情報の記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクのうち、相変化光ディスク
は、レーザ光照射による熱で結晶と非晶質の間の相変化
によって情報の書き換えを行うので、反射率の大小によ
って情報を読み出すことができ、記録・再生光ヘッドの
光学系が簡単であるなどの長所を持っている。しかし、
書き換え可能回数に制約が有るという問題点も持ってい
た。

【０００３】書き換え可能回数が制約される最大の原因
は、非晶質化時に一旦記録膜を融解させるので僅かずつ
記録膜が流動し、書き換えを繰り返すと膜厚の場所によ
る変動が大きくなって、ついにはピンホールが生じたり
することにある。

【０００４】記録膜を流動させる原動力には諸説が有
る。そのうち一つは、記録膜に隣接して設けられた保護
層の記録側とその反対側の温度差による反りが流動の原
動力であるという説である。この説によると、高温にな
るレーザ光照射領域の前部で記録膜が両側の保護層から
圧迫され、後方（記録膜を止めて考えた時のレーザ光の
進行方向と逆の方向）へ流動する。実際、保護層の一方
を熱膨張係数の小さいＳｉＯ₂で形成すると、流動を抑
制できることが、井上和夫氏らによって、第３８回応物
連合大会予稿集３０ｐ−Ｃ−１（９８９ページ）に報告
されている。一方、他の説では、記録膜の界面エネルギ
の温度依存性のために、高温部から低温部へ向けて流動
が起こるとしている。これを避けるには、記録膜上の上
部保護層のさらに上に設けたＡｌの光反射層の膜厚を約
２００ｎｍとするとよいとしている。

【０００５】一方、光磁気ディスクにおいては、高密度
記録した記録マークが集光光スポット内に複数入って分
離して読み出せない場合、光磁気記録膜を多層とし、そ
のうち読み出し層には記録層から１個の記録マークだけ
が転写されるようにして読み出し解像度を高める方法が
提案されている。その代表的な例は、プロシーディング
ズ・オブ・マグネト・オプティカル・レコーディング・
インターナショナル・シンポジウム’９１（１９９１
年）第３１９頁から第３２２頁（Proceedings ofMagnet
o-Optical Recording International Symposium'91(MOR
IS'91)、(Journal of Magnetics Society of Japan、Vo
l.15 Supplement、No.S1 (1991))pp319-322の論文に書
かれているもの、および日経エレクトロニクスＮｏ５３
９、１９９１年１０月２８日号、第２２３頁から第２３
３頁の解説記事に書かれているもの、および上記と同じ
シンポジウムの１９９２年度シンポジウムのテクニカル
ダイジェストＭｑ−１６（第５５頁）(Technical Diges
t of MORIS'92、(1992)p55）の論文に書かれているもの
である。これらは磁気超解像(Magnetic Super Resoluti
on 略してＭＳＲ）技術と呼ばれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の相変化
光記録では、多数回オーバーライト時の記録膜流動とい
う問題点を根本的に解決することはできず、流動の程度
を軽減するだけであった。本発明の目的は、問題の根本
的解決を図ることにある。本願発明者は、これまで流動
の問題が根本的に解決されなかったのは、流動の原因が
光スポットの進行方向の前後に温度分布の非対称が存在
することであるのに、その対策が考えられていなかった
ためであると考えた。

【０００７】一方、磁気超解像技術においては、光スポ
ットの一部の高温部分だけで記録マークが見えたり、逆
に高温部分は記録マークが見えなかったりすることによ
って解像度が高まる。高温部分はディスク上の記録トラ
ックの線速度が大きいほど光スポットの中心から外れた
位置に生じる傾向があるので、光スポットと高温部分の
位置関係を常に高解像度を得るのに最適な関係としてお
くのは難しい。これらの問題点を解決するために、記録
膜から金属の光反射層への熱拡散速度が最適となる膜構
成としたり、記録時の光パルスを極めて短いパルスに分
割して、分割したパルスの幅と間隔を変化させたりする
ことも有効と考えられるが、十分な効果を得るのは難し
い。

【０００８】

【課題を解決するための手段】したがって、上記の目的
を達成するために本発明の光記録装置では、例えば、相
変化光記録の場合、少なくとも記録に用いるレーザ光が
通過する光学系を、記録媒体に先に照射される側の光強
度の記録トラック方向の最大傾斜と、後で照射される側
の光強度の記録トラック方向の最大傾斜とが異なるもの
とする。先の側と後の側のどちらの傾斜が大きいほうが
よいかは記録媒体の構造によって異なるが、他の特性が
良好な記録膜では、通常、記録媒体に先に照射される側
の光強度の記録トラック方向の最大傾斜が、後で照射さ
れる側の最大傾斜より小さいのが好ましい。先に照射さ
れる側と後で照射される側の最大傾斜の比は、０.８：
１以上で０.３：１以下が好ましい。

【０００９】磁気超解像光磁気記録の場合は、少なくと
も読み出しに用いる光スポットの光強度の記録トラック
方向の最大傾斜が前後非対象なものを用いる。記録媒体
に先に照射される側と後で照射される側のどちらの光強
度傾斜を大きくすれば良いかは、場合によって異なると
考えられる。例えば低線速の光磁気ディスクで記録マー
クが読み出し層に転写されない領域（マスク領域）を光
スポットの中心位置（光強度の最も強い場所）からかな
り離れた場所に形成するのは難しい。しかし、記録媒体
に後で照射される側の光強度傾斜を小さくして、記録媒
体に先に照射される側の光強度傾斜を相対的に大きくし
た前後非対称光スポットを用いればそれが実現する。一
方、逆に、上記のＭＯＲＩＳ’９２のテクニカルダイジ
ェスト第５５頁の論文のように、高温部分だけで読み出
し層が垂直磁化膜となって記録マークが転写される方式
などでは、光強度の強い部分と高温部分とがなるべく一
致した方が大きな再生信号が得られて好ましい。しか
し、記録トラックの線速度が大きい場合にはそれが難し
くなる。このような場合、光スポットの記録媒体に先に
照射される側の光強度傾斜を小さくして、光強度が最大
の部分が照射される前の予熱効果を持たせれば、光強度
の強い部分と高温部分が近付く。これらの両方の場合に
ついて、光強度の最大傾斜の前後の比は、０．８：１か
ら０．３：１の範囲が好ましい（後で照射される側の最
大傾斜の方が小さい場合には、１：０．３から１：０．
８の範囲を意味する。）このように光強度の傾斜が非対
称となる光学系は複数考えられる。それらを、図１に示
した代表的光学系で説明する。

【００１０】まず、第１はレーザから絞り込みレンズま
での間に非対称（断面の輪郭が一つの円弧あるいは左右
の曲率が対称な曲線でなく、左右で曲率の異なる曲線か
ら成る）円柱レンズを入れたものである。特に、円柱レ
ンズ（正しくは、柱体の一部から成るレンズ）の断面
の、一方の曲線が３次曲線であるのが好ましい。断面
の、３次曲線に対向する線が直線であれば、さらに好ま
しい。上記円柱レンズを偏光ビームスプリッタから集光
レンズまでの間に入れるのが特に好ましい。

【００１１】この光学系では、トラック中心を通る線上
でのビームプロファイル測定器で測定した光強度分布
は、図２に示したように前方の最大傾斜が小さい非対称
な形になった。上記非対称円柱レンズは、完全な柱体の
一部としなくてもよい。すなわち長方形となる断面を持
たない形状としてもよい。

【００１２】次に第２の方法は、ビーム整形プリズムを
光ビームの全体ではなく、一部に入れる方法である。光
ビームのビーム整形プリズムがかからない部分は、ミラ
ーによって方向を変え、ガラス板を通し、ガラス板によ
って位相を調節する。一方、一つまたは二つのレーザを
用いた２ビーム光学系で強度の異なる二つのビームスポ
ットがトラック方向の前後に少しずれて形成される光学
系としてもよい。また、絞り込みレンズと記録媒体との
間に、記録媒体の記録膜面と平行でない光透過性平板を
挿入してもよい。この場合、記録膜面に垂直で記録トラ
ックの接線を含む面と上記平板との交線と、上記面と記
録膜面との交線とは平行でなく、記録膜面に垂直で記録
トラックの接線に直交する面と上記平板との交線と、こ
の面と記録膜面との交線とは平行であるのが好ましい。

【００１３】集光レンズの形状を非対称とした光学系で
も、あるいは、光放射が非対称な半導体レーザを用いて
も、同様な結果が得られる。ディスク面に平行でない光
透過性平板を入れた光学系で、平板の角度を変えたり、
非対称シリンドリカルレンズを用いた光学系でシリンド
リカルレンズを光軸に直角方向に動かしたり、完全に光
学系から出したりして、光の強度分布の非対称度を記録
媒体の線速度に応じて変化させるのも好ましい。

【００１４】光強度分布の左右は対称であるのが好まし
いが、非対称でもよい。

【００１５】

【作用】このように、光強度分布を前後非対称とするこ
とによって、温度分布が前後対称に近くなり、相変化光
記録媒体の記録膜の流動を極めて起こりにくくすること
ができた。従って本発明は非晶質化を伴う記録を行う相
変化光記録媒体を用いる光記録装置に有効である。

【００１６】温度分布の非対称性を低減して忠実な記録
が行えることや、磁気超解像光磁気記録媒体の高解像・
高搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）読み出しが行える点で、光
磁気記録媒体を用いる光記録装置やその他の光記録装置
にも有効である。

【００１７】また、本発明は、一つの光ビームスポット
（複数のビームを重ね合わせた一つのビームスポットの
場合を含む。ただし、この場合は、光学系が複雑にな
る。）のパワー変調によって情報のオーバーライト（重
ね書きによる情報の書替え）を行う場合にも、その他の
場合にも有効である。

【００１８】

【実施例】

〔実施例１〕図１に示したように、光路中に断面が非対
称で、一方が３次曲線、他方が直線である円柱レンズを
持った光ヘッドを有する光記録装置に、相変化光ディス
クを装着して記録を行った。

【００１９】相変化光ディスクは、トラッキング用の案
内溝とアドレス等を表すピットを表面に転写した直径１
３０mmのポリカーボネート基板上に、(ＺnＳ)₈₀(Ｓi
Ｏ₂)₂₀ 下部保護層１００ｎｍ、ＧｅＳｂ₂Ｔｅ₄記録膜３０ｎ
ｍ、(ＺｎＳ)₈₀(ＳｉＯ₂)₂₀ 上部保護層３０ｎｍ、Ａｌ₉₆Ｃｕ₄合金反射層８０ｎｍ
の順で積層し、その上に紫外線硬化樹脂の保護層を形成
した後、基板と同じポリカーボネートの保護板と接着剤
で貼り合わせた。

【００２０】このディスクをディスク回転モータによっ
て１８００ｒｐｍで回転させ、ディスクに近付けた光ヘ
ッドからのレーザ光のパワーを、ディスク上で約１ｍＷ
になるように記録装置内のパワー制御回路で制御し、デ
ィスクからの戻り光を光ヘッド内の検出器で検出して、
オートフォーカスおよびトラッキング回路と、フォーカ
ス、トラッキングサーボ機構によって所定の記録トラッ
ク上に焦点合わせとトラッキングを行った。

【００２１】次に、検出器からの電気出力の強弱によっ
て装置内の論理回路で所定のアドレスを持ったトラック
とトラック上のセクタを探し、見つかればそのセクタの
所定の位置から、レーザ光のパワーを１０ｍＷと２０ｍ
Ｗの間で記録すべき情報信号に従ってパワー変調し、オ
ーバーライト（重ね書きによる情報の書き換え）を行っ
た。オーバーライトを１０⁵回行っても、本実施例の光
ヘッドをもった光ディスク装置では再生信号のエラーレ
ートは４×１／１０⁶で変化がなかったが、断面が対称
な円柱レンズを用いた場合には、エラーレートが４×１
／１０⁵となった。

【００２２】本実施例の円柱レンズでは、記録媒体に先
に照射される側の光強度の記録トラックの方向の最大傾
斜と、後で照射される側の最大傾斜との比は約０.７：
１であった。この比を変えたレンズを使用したところ
次のような結果となった。

【００２３】０.９：１２×１／１０⁵ ０.８：１１×１／１０⁵ ０.５：１４×１／１０⁶ ０.３：１１×１／１０⁵ ０.２：１３×１／１０⁵ 比が大き過ぎるとエラーレートが大きくなるのは、温度
勾配がゆるやかになり過ぎて記録点間の分離が悪くなる
ためと、逆方向の流動が起こり始めるためである。

【００２４】〔実施例２〕実施例１と同様な円柱レンズ
を光路中に持ち、光磁気ディスクに対する読み出し光学
系を有する光ヘッドを持った光記録装置に、磁気超解像
光磁気ディスクを装着して記録・読み出しを行なった磁気超解像光磁気ディスクは、実施例１と同様なポリカ
ーボネイト基板上に、Ｓｉ₃Ｎ₄下部保護層を厚さ７０ｎ
ｍに形成した上に、Ｇｄ₂₅Ｆｅ₆₅Ｃｏ₁₀読み出し層３０
ｎｍ、Ｔｂ₂₀Ｆｅ₆₀Ｃｏ₁₀Ａｌ₁₀スイッチング層１０ｎ
ｍ、Ｔｂ₂₅Ｆｅ₆₅Ｃｏ₁₀記録層４０ｎｍ、Ｓｉ₃Ｎ₄上部
保護層厚さ１００ｎｍを順次積層し、紫外線硬化樹脂保
護層を塗布、硬化させた後、基板と同じポリカーボネイ
トの保護板と接着剤で貼り合わせたものであり、各磁性
膜のキュリー点は、読み出し層３００℃以上、スイッチ
ング層１４０℃、記録層２５０℃とした。記録方法は、
実施例１とほぼ同じであるが、ディスクの回転速度を下
げて線速度を１．３ｍ／ｓとした。記録時のレーザ光の
パワー変調は２ｍＷと１０ｍＷの間とし、オーバーライ
トではなく、ディスクの１回転で消去、次の１回転で記
録を行なった。消去のレーザパワーは９ｍＷとし、磁場
を印加しながらレーザ光を連続照射して消去した。読み
出しは、パワー３ｍＷの連続レーザ光によってＦＡＤ
（Front Aperture Detection）方式で行った。光強度の
記録トラック方向の最大傾斜の前方（先に照射される
側）と後方の比は、１：０．３から１：０．８の範囲と
すれば記録マーク長０．４μｍ、マークピッチ０．８μ
ｍの時も、４５ｄＢ以上の搬送波対雑音比が得られた。
上記の比が１：１に近付くとマスクの領域が広がりすぎ
て搬送波対雑音比が低下し、１：０．３未満（１：０．
２の側）では、後方で光スポットの横幅が広がりすぎ、
トラック間クロストークが許容値を越えた。ＲＡＤ（Re
ar Aperture Detection)方式の磁性膜構成の場合には、
比が１：１に近付くとマスク領域が狭くて必要な分解能
が得られず、比が１：０．３未満ではクロストークが許
容値を越えた。一方、高温部だけ読み出し層が膜面に垂
直方向に磁化される磁性膜構成の場合は、ディスク回転
数１８００ｒｐｍの時、光強度の最大傾斜の前後の比
は、０．３：１から０．８：１の範囲が適当であった。
比が１：１に近いと十分な搬送波対雑音比が得られず、
比が０．３：１より０．２：１側ではトラック間のクロ
ストークが大きかった。

【００２５】また、非対称シリンドリカルレンズを用い
ず、光ビームの半分だけがビーム整形プリズムを通るよ
うにした光学系、および集光レンズ７とディスク８との
間にディスク面に平行でない光透過性平板を入れた光学
系、集光レンズの形状を非対称とした光学系でも、ある
いは、光放射が非対称な半導体レーザを用いても、同様
な結果が得られた。平板のディスクとの距離は、記録ト
ラック方向に徐々に広がっているのが好ましい。ディス
ク面に平行でない光透過性平板を入れた光学系で、平板
の角度を変えたり、非対称シリンドリカルレンズを用い
た光学系でシリンドリカルレンズを光軸に直角方向に動
かしたり、完全に光学系から出したりして、光の強度分
布の非対称度を記録媒体の線速度に応じて変化させるの
も好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、相変化記録媒体用いる
光記録装置の場合には、記録書替え時の温度分布が前後
対称になるので、記録点の形状歪が少なく、記録膜の流
動を防ぐという効果があり、高い再生信号品質で多数回
の記録書替えができる。また、磁気超解像光磁気記録媒
体を用いる光記録装置の場合には、高解像・高搬送波対
雑音比（Ｃ／Ｎ）読み出しが行えるという効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド光学系の一例を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の光ヘッド光学系の他の一例を示す特性
図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、２…カップリングレンズ、３…ビー
ム整形プリズム、４…偏光プリズム、５…１／４波長
板、６…ガルバノミラー、７…集光レンズ、８…ディス
ク、９…ハーフミラー、１０…オートフォーカス用シリ
ンドリカルレンズ、１１…ナイフエッジ、１２…オート
フォーカス用光検出器、１３…トラッキング用光検出
器、１４…非対称シリンドリカルレンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村滋東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者中村公夫東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者宮本治一東京都国分寺市東恋ケ窪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60−127457（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−247840（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−263351（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−8748（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−184739（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/0065 G11B 7/12 - 7/135 G11B 7/30 G11B 11/105

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光照射によって、相変化記録媒体に
情報の記録・記録書き換えのうち少なくとも一方を行う
光記録装置において、前記相変化記録媒体に近接して設けられた集光レンズ
と、前記集光レンズに近接して第２のレンズまたは光透
過性平板を有する光ヘッドを有し、前記第２のレンズまたは前記光透過性平板の光軸が前記
集光レンズの光軸と平行でないか、または前記第２のレ
ンズの形状が非対象であり、前記レーザ光の光スポットの光強度分布が記録トラック
方向に前後非対称であり、最高強度点が記録トラック方
向についてその中央より後方に存在することを特徴とす
る光記録装置。
【請求項２】前記光スポットは、記録トラック方向で、
前記記録媒体に先に照射される側の光スポット周辺部か
ら中心部へ向けての強度変化が、後で照射される側の強
度変化よりも緩やかであることを特徴とする請求項１記
載の光記録装置。