JPH01138620A - 光学的情報記録消去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、書き換え可能な光学情報記録媒体上に信号を
記録消去する方法、とりわけ嵩品質な信号を重ね書き（
オーバーライド）する方法に関する。

従来の技術 書き換え可能な相変化形の光学情報記録媒体上に、記録
レベルと消去レベルの二つのレヘルの間で変調されたレ
ーザー光線を照射することで、既に書かれている古い信
号を消去しながら、その上に新しい信号を直接記録して
い（方法、いわゆるオーバーライド方法は既に公知であ
る（特開昭５６−１４５５３０号公報）。すなわち高い
レーザーパワーで照射された部位は一旦メルトしたのち
急冷されてアモルファス化する、いっぽう低いレーザー
パワーで照射された部位は融点を越えることなくガラス
化温度付近でアニールされて結晶化する。このプロセス
がレーザー光線を照射するまえの状態に拘わらず、つま
りアモルファスであったか、結晶であったかには拘わら
ず生じれば単一のレーザースポットでオーバーライドが
できる。

発明が解決しようとする問題点 単一レーザースポットでのオーバーライド機能は光学系
を簡単にする、書き換えのためのアクセス時間を（もし
回転数が同じならば）１／２に短縮する等のメリットを
有しているが、一方では十分な消去率が得られないとい
う問題点があった。

問題点を解決するための手段 記録用の光スポットの直前に消去用の円形に近い形状の
光スポットを配置し、その光パワー密度を消去光スポッ
トの通過によって照射部が瞬時溶融するに十分高く設定
し、記録スポットの照射に先立って照射する。

作用 相変化形の書き換え可能な記録媒体においては、照射部
を一旦溶融させることでその部分のそれまでの履歴をほ
ぼ消去することができる。従って、記録スポットに先行
して高い光パワー密度の消去スポットを照射すれば、常
に新しいトラックに記録するのに近い状態で記録が行え
、高い信号品質を得ることが可能となる。

実施例 単一レーザースポットでのオーバーライド記録の場合に
消去率が低いことの理由として以下のことが考えられる
。

一つは記録マーク（通常はアモルファスのように比較的
秩序の低い状態））の部分と未記録（通常は結晶のよう
に比較的秩序の高い状ｅ４））の部分とを区別せずに次
の記録を行うことによる。すなわちアモルファス状態の
部分と結晶の部分とでは光学的特性（光吸収率）および
熱的特性（熱伝導率、比熱）が互いに異なることから、
同様なレーザー照射を行っても、照射条件によっては昇
温冷却の過程に大きな差を生じてしまい、記録マークの
形状にオーバーライドを行う前の情報が残留して重畳さ
れると考えられる。

また一つはレーザースポットの強度分布がガウス分布を
していることによる。アモルファスマークは照射部を溶
融したのち急冷することで得られるが、その際アモルフ
ァスマークの外周に溶融状態から結晶する部分が生じる
。この部分はアモルファスマークを固相で結晶化したと
きの結晶状態に比べて結晶粒径が太き（方位がそろって
いる。

つまりアモルファスマークで；記録されたトラックを固
相で結晶化消去すると記録マークの輪郭形状が周囲より
も大きい結晶状態で残り、消去率低下の原因となると考
えられる。

いずれにせよ、上記のような原因であれば記録トラック
を一旦溶融してやることで均一な状態が復活し問題点は
解消される。この時、上記均一状態がアモルファス状態
となるか、結晶状態となるかは本発明の場合、はとんど
意味を持たない。すなわち記録スポットを変調するさい
には、パワーに応じてアモルファス状態、結晶状態が生
成し前の状態に拘わらず記録が可能となるからである。

ようするに溶融状態を経た均一状態であることが重要で
ある。

第１図、第２図に本発明の光学的情報記録消去方法を実
施するためのレーザースポットの構成と照射方法の例を
示す。

第１図（ａ）はトラック３上に二本の円形のレーザース
ポットを配置した場合の実施例である。

先行する消去スポット１は記録スポット２のビークパワ
ーと同等（すなわち照射部を溶融することの可能なパワ
ー）もしくはやや高めのパワーで照射する。このとき消
去スポットは第２図に示すように、無変調または記録周
波数に比して十分高い周波数で変調して照射することで
トラック上のすべての部分が一度は溶融されることにな
る。レーザーの変調は発光時間を短縮してレーザーダイ
オードの寿命を延ばすために効果がある。

第１図（ｂ）は消去スポット１′としてトラック方向に
やや長い略円形の光スポットを用いた場合の実施例であ
る。第一図（ａ）の場合と同様に、消去レーザースポッ
トは無変調または記録周波数に比べ十分高い周波数で変
調され、記録レーザースポットに先行して照射される。

略円形消去レーザースポットの場合は、照射時間が長さ
に比例して長くなるため同じ到達温度を得るためのパワ
ー密度は円形消去スポットの場合よりも下げることが可
能である。この場合、トータルパワーはむしろ太き（な
ってしまう。ただし現在実用化されているレーザーダイ
オードの発光パターンが、楕円率１：２程度の略円形で
あることから、スポット形状をこの程度の略円形に選べ
ば簡単なレンズ系で効率良（集光することが可能である
。すなわち、高い伝送効率と安価な光学系を実現できる
。

本発明に適用される光スポツト列は、二本のレーザービ
ームを光学系で合成することで媒体面上に簡単に実現で
きる。レーザーダイオードを用いる場合には二個のレー
ザーチップをマウントする、あるいは二個のレーザー発
光部を有するマルチレーザーアレイを用いて容易に構成
することができる。

本発明の光学的情報記録消去方法は、アモルファス−結
晶、結晶−結晶間の可逆的相変化を応用したあらゆる記
録媒体に有効に適用される。アモルファス−結晶間の相
変化材料では非常に高速に結晶化が進む材料としてＧｅ
Ｔｅ、Ｇｅ５ｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２ＳｂｚＴｅｓ、ＩｎＳ
ｅ系、Ｉｎ５ｅＴＩＣｏ系等、比較的高速に結晶化が進
む材料としてＧｅ５ｎＴｅＡｕ系、Ｇ　ｅ　Ｓ　ｂ、Ｔ
　ｅ　Ｓ　ｅ系、Ｇｅ５ｎＴｅＯ系、５ｅＴｅＳｎ系等
を用いることができる。また結晶−結晶間の相変化材料
としてはＩｎＳｂ系、ＡｇＺｎ系等を用いることができ
る。

第３図は、本発明の光学的情報記録消去方法によってオ
ーバーライドを行うときの、トラック上の一点がうける
時間的温度変化の様子を示す。図中、実線は消去スポッ
トが通過することによる温度変化、破線は続けて記録ス
ポットが通過するときの温度変化を示す。消去−記録の
場合も消去のみの場合も照射部は一旦溶融していること
が示されている。

記録マークを秩序の高い方に選ぶか、低いほうに選ぶか
は記録膜の特性により決定すべきである。高いほうに選
ぶ場合には消去状態を秩序の低いほうに選び、記録スポ
ットを再生レベルと記録レベルの間で変調する方法も可
能である。

次に具体例をもって本発明を詳述する。

実施例１ 厚さ１．２ｍｍ、直径１３０ｍｍのポリカーボネイト基
板の上に１１００ｎのＺｎＳ保護層、６０ｎｍのＧ　ｅ
　Ｓ　ｂ　２　Ｔ　ｅ　４記録層、２００ｎｍのＺｎＳ
保護層、２０ｎｍのＡｕ反射層を順次積層し、その上に
基板と同じポリカーボネイト基板を接着材で張り合わせ
て光ディスクを準備した。各層はＩＸＬＯ−４Ｐ程度の
真空下で蒸着により形成した。記録層の形成には三つの
ソースを用い、それぞれの蒸着レートをコントロールし
ミ基板が順次各ソースの上を通過するべく回転させる。

基板上には光ガイド用のトラック溝があらかじめ形成さ
れている。

ディスクを用いた記録消去テストでは、以下に示すレー
ザースポットを備えたダイナミックテスター（デツキ）
を用いた。つまり記録用としては波長７８０ｎｍのレー
ザー光線を半値幅０．８ｕｍの円い光スポットに絞りこ
んで用いた。また消去用としては波長８３０　ｎｍのレ
ーザー光線を半値幅０．９ｕｍの円い光スポットに絞り
こんだものと、トラック方向にやや長い楕円率１：２の
略円形に集光したものの両方を試験した。ディスクは３
６００ｒｐｍで回転し、線速度にして１０ｍ／５ｅｃ（
内周）と２０ｍ／５ｅｃ（外周）の二つのポイントで消
去率の測定を行った。

測定手順を以下に示す。

ａ）測定するべきトラックを初期化（結晶化）する。初
期化方法としてはディスクをオーブン中で熱処理する、
消去用のレーザービームで各トラックを順次照射する等
の方法がある。この場合は後者の方法によった。

ｂ）記録パワーを２０ｍＷ　（２０ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ　
）、１２ｍＷ（１０ｍ／５ｅｅ）として周波数５ＭＨｚ
の単一周波数モード記録を行った。何れの場合も５５ｄ
Ｂ程度のＣＮＲが得られた。

Ｃ）消去スポットのパワーを変化させて消去率の測定を
行った。消去スポットは無変調で照射した。消去率はス
ペクトラムアナライザーで測定したときの消去前後のキ
ャリアレベルの差で評価した。

第４図に測定結果を示す。この図から、線速度、スポッ
ト形状にかかわらず、あるパワーから消去率が急に向上
していることがわかる。透過電子顕微鏡による観察では
、消去率が急変している照射条件のトラックでは初期化
部分に比べてはるかに大きい結晶粒が観測された。

実施例２ 実施例１中、円形の消去スポットを採用し、消去スポッ
トと記録スポットとをトラック上で半値の間隔がＯ〜１
１００ｕの間隔になるように配置しオーバーライドを行
った。消去スポットは消去率が飽和するよりやや高めの
パワー、すなわち２０ｍＷ（２０ｍ／ｓｅｃ時）、１４
ｍＷ（１０ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ時）に設定して無変調で照
射し、その直後を記録スポットで照射した。記録スポッ
トはピーク値１８〜２２ｍＷ　（２０ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ
時）、１２ｍＷ　〜１６ｍＷ（１０ｍ／ｓ　ｅｃ時）と
バイアス値１２ｍＷ　（２０ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ時）　、
８ｍＷ　（ＩＱｍ／ｓｅｃ時）の間で変調した。変調周
波数は５　Ｍ　Ｈｚと７ＭＨｚ　（２０ｍ／ｓｅｅ時）
、または２．５Ｍ）ｌｚと３．５ＭＨｚとで交互に記録
を行い、７ＭＨｚ成分（２０ｍ／ｓｅｅ時）と３゜５Ｍ
Ｈｚ　（１０ｍ／ｓｅｅ時）のＣＮＲと消去率を測定し
た。各パワーに相当する結果を第−表に示す。

この表から、高いＣＮＲと高い消去率とが共にオーバー
ライド時に実現されていることが分かる。消去スポット
の形を略円形にした場合も同様の結果が得られた。

（以下余白） 第−表　　消去率の記録パワー依存性 次に、消去光スポットもまた変調する実施例について説
明をおこなう。

実施例３ 実施例１．２で用いたのと同じ系を用いた。消去スポッ
トは略円形（０，９Ｘ１．８ｕｍ）のものを用い、線速
度１０ｍ／ｓｅｃの条件下で消去スポットのパワーを変
調した。

周波数はスポットのトラック方向の長さ１．８ｕｍと線
速度１０ｍ／ｓｅｅとから、トラックの全部位が溶融さ
れるためには５　Ｍ　Ｈｚ以上が必要と計算される。記
録周波数を２．５Ｍ］（ｚと３゜５ＭＨｚとし３．５Ｍ
ＨｚでのＣＮＲ１消去率を測定した。記録パワーは１４
ｍＷ、消去パワーは１５ｍＷとした。測定結果を第二表
に示す。この表から消去周波数が５ＭＨｚ以上になると
急激に消去率が改善されることが分かる。消去パワーは
無変調照射の場合に比較するとやや高く設定する必要が
あった。

（以下余白） 第二表　消去光の変調周波数と消去率の関係発明の効果 本発明によれば、 ａ）信号品質が高い、すなわち情報の書き換え時に書き
換え前の信号の影響のない、オーバーライドが可能、 ｂ）はぼ円形に近い光スポットが使用できるため光学系
が簡単、 という特徴を備えた光学情報記録消去方法が実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における光学情報記録消去方
法に適用されるレーザー光スポットの形および配置とそ
の強度分布を示す図、第２図は本発明の光学情報記録消
去方法における各光スポットの照射条件を示す図、第３
図は本発明の光学情報記録消去方法を適用して光を照射
した場合の照射部が受ける時間的温度変化を示すグラフ
、第４図は本発明の光学情報記録消去方法を適用したと
きの消去率と消去光パワーとの関係を示すグラフである
。 １・・・・消去スポット、２・・・・記録スポット、３
・・・・情報トラック。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 （ｔｌｌ 空間ａＬ ｔｂ＋ 第　２　口 （Ｑｌ 時間 ＋ｂＪ 第３図 （ａ）消去光Ｄ＜無変調の場合 （Ｉ））５角去九？高用疲支調した場合第４図 情夫スポットパワー（ｍす

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）光線の照射条件に対応して光学的特性を可逆的に
   変化する相変化形の記録材料薄膜を基板上に備えた可逆
   的光学情報記録媒体上に信号を記録消去する方法におい
   て、 ａ）記録トラック上に円形の記録用光スポットとその記
   録用光スポットに先行する円形または略円形の消去用光
   スポットを近接して配備し、 ｂ）記録時には、上記記録トラックが記録済の状態か未
   記録状態かを問わず、前記消去用光スポットを先行して
   上記記録トラックの記録領域の全部位を順々に、瞬時溶
   融していくに十分な条件で照射した後に、引き続いて前
   記記録用光スポットを照射し、 ｃ）消去のみを行う場合には、消去用光スポットのみを
   、上記トラックの記録領域の全部位を順々に瞬時溶融し
   ていくに十分な条件で照射することを特徴とする光学的
   情報記録消去方法。
2. （２）相変化形記録材料薄膜にアモルファス−結晶間、
   結晶−結晶間の可逆的相変化を応用したものを用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的情報
   記録消去方法。
3. （３）記録用光スポットを、照射によって照射部を記録
   状態に変換するべきパワーレベルと、照射によって消去
   状態に変換するべきパワーレベルとの間で変調して照射
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の光学的情報記録消去方法。
4. （４）記録マークの状態が消去状態に比べてより秩序の
   高い状態であることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の光学的情報記録消去方法。
5. （５）記録マークの状態が消去状態に比べてより秩序の
   低い状態であることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の光学的情報記録消去方法。
6. （６）消去用の光スポットを消去用のレーザーダイオー
   ドの発光パターンと相似の略円形とし、その長手方向を
   トラック方向に合わせて用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の光学的情報記録消去
   方法。
7. （７）消去用のレーザー発光パターンが楕円率１：１〜
   ２：１の略円形であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項または第３項記載の光学的情報記録消去
   方法。
8. （８）消去用の光スポットを Ｆ＝＞Ｖ／Ｌ （Ｆは変調周波数、Ｖは媒体と光スポットとの相対速度
   、Ｌは光スポットのトラック方向の実効径（半値幅）） の周波数で変調して照射することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項、第２項、第６項または第７項記載の光学
   的情報記録消去方法。
9. （９）消去用光スポットの変調時のパワー密度を、その
   ピークレベルが記録用光スポットのパワー密度のピーク
   レベルよりも高く設定することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の光学的情報記録
   消去方法。
10. （１０）消去用光スポットのパワー密度を記録用光スポ
    ットのパワー密度のピークレベルと同等もしくはそれ以
    上とし無変調で照射することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項〜第８項のいずれかに記載の光学的情報記録消
    去方法。