JPH01245433A - 光学情報記録方法 - 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、レーザー光等を用いて回転する光デイスク上
に、情報を記録、消去する方法に関するものである。

従来の技術 レーザー光を利用して情報の記録・再生を行う技術は既
に公知であり、現在、文書ファイル、データファイルへ
と応用が盛んに行われている。また、消去機能を持つ書
換え可能な記録システムについても研究開発の事例が報
告されつつある。

この中の一つの方式に、アモルファス−結晶間、あるい
は結晶−結晶間の可逆的な状態変化を利用した、いわゆ
る相変化型光ディスクがある。これに用いる記録薄膜は
、レーザー光による加熱と冷却条件により、アモルファ
ス状態または結晶状態をとり、かつ二つの状態が可逆的
に変化するという特徴をもつ。アモルファス状態と結晶
状態では、屈折率ｎと消衰係数ｋからなる複素屈折率が
異なり、この結果生じる透過率または反射率の差を利用
して信号の記録を行う。

これらを実現するため、記録パワーｐｗと消去パワーＰ
ｅ　（Ｐｗ＞Ｐｅ）の二つのパワーレベル間で変調した
レーザー光を記録媒体上に照射する方法がある（特開昭
５６−１４５５３０号公報）。即ち、信号に応じて強度
変調したレーザー光を記録材料上に照射すると、照射部
は以前の状態がアモルファスあるいは結晶のいずれであ
っても、記録パワーＰｗが照射された部分はアモルファ
ス状態となり、消去パワーＰｅが照射された部分は結晶
状態となる。この結果、一つのスポットで重ね書き（オ
ーバーライド）が可能となる。ここでは、アモルファス
−結晶間の状態変化について述べたが、結晶−結晶間の
状態変化においても、前述のアモルファス状態を準安定
の結晶状態とすることで同等の特性が得られる。

発明が解決しようとする課題 二つのパワーレベルの間で変調されたレーザー光の照射
により、光デイスク上に記録が行われる。

しかし記録した信号の中に、前の信号の消去残りが存在
する。即ち、十分な消去率が得られないという課題があ
った。本発明はかかる点に鑑みて、レーザー光の照射条
件を改良することにより、高い消去率を得る方法を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 レーザー光等の照射によって、光学的に識別可能な２つ
の状態を持つ記録材料を有する光学情報記録部材にレー
ザー光を用いて、信号を記録、あるいは古い信号を消し
ながら同時に新しい信号を記録する場合において、記録
マークを形成するための記録パルス列の間に、パルス巾
が前記記録パルスよりも小さく、かつパルス間隔が記録
パルスよりも狭い補助パルスを設けた波形でもって強度
変調されたレーザー光を照射する。

作用 本発明の記録パルス間に補助パルスを加わった形で強度
変調するレーザー光を照射すると、補助パルスの照射に
対応する部分は、−旦熔融を経た後、結晶化する。また
は、中央部に微少なアモルファス状態を伴って結晶化す
る。この結果、消去部の大部分が記録マーク部と同様に
一旦熔融状態を経ることで、熔融部は完全にランダムな
状態となり、以前に記録した信号の履歴をほぼ消去する
ことができる。従って、高い消去率を得ることができる
。

実施例 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例について詳細に
説明する。

第２図は、本発明を実証するために用いた光ディスクお
よび光学系の構成を示す一実施例である。

光ディスクｌは基板２上に記録材料３を設置しであるこ
とを基本構造としている。基板２としては、ポリメチル
メタアクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）等の樹脂やガラスが使用できる。

光照射による相変化を利用して信号を記録する記録材料
３には、アモルファス−結晶の相変化では、ＧｅＴｅ、
ＧｅＳｂ、Ｔｅ４　、Ｇｅ、５ｂｚＴｅｓ、ＩｎＳｅ系
、Ｉｎ５ｅＴＴＣｏ系、Ｇｅ５ｎＴｅＡｕ系、５ｅＳｂ
ＴｅＳｅ系、５ｅＳｎＴｅＯ系、３ｅＴｅＳ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、Ａ
ｇＺｎ系等を用いることができる。

記録材料３への記録（以下オーバーライドの意味を含め
て用いる）は、レーザー光源が一般的であり、本実施例
では波長７８０ｎｍの半導体レーザー４を用いた。半導
体レーザー４の光はコリメータレンズ５により平行光と
なり、偏向ビームスプリッタ−６で反射され、１／４波
長板７を透過Ｌ、対物レンズ８でもって光ディスク１の
記録材料面上に波長限界である約１μｍの大きさのスポ
ット９に集光される。このスポット９によって記録が行
われる。

また、記録材料面３からの反射光は、再び対物レンズ８
．１／４波長板７を経て、偏向ビームスプリッタ−６を
透過Ｌ、レンズ１０を経て、一部はミラー１）により反
射され光検出器１２上に絞り込まれ焦点制御に用いられ
、残りの光は光検出器１３で受光され、トラッキング制
御と信号再生に用いられる。

前記構成でもって、従来の記録方法により、光デイスク
１上に記録を行い、この記録部の状態を透過型電子顕微
鏡により観察した結果を第３図に示す。

（ａ）、（Ｃ１はレーザー光出力の変化を示Ｌ、（ａｌ
は１回目の記録であり、（Ｃ１は２回目の記録のパター
ンである。各パワーは、入力信号に応じて、記録パワー
Ｐｗと消去パワーＰｅ０間で変化する。それぞれの記録
に対して得られた観察結果を（ｂｌ、（ｄｌに示す。−
回目の記録（ｂｌでは、記録パワーＰｗの照射された部
分は、アモルファスマーク１４を形成Ｌ、アモルファス
マーク１４の周辺に大きな結晶粒（巨大結晶）１５が見
られた。また、消去パワーＰｅの照射された消去部は、
小さな結晶粒（微細結晶）１６が観測された。２回目の
記録（ｄ）では、消去部において小さな結晶粒の中に１
回目で生じたと考えられる大きな結晶粒１７が観測され
た。この結果から、アモルファスマークの周辺の大きな
結晶１５は、熔融状態から冷却する過程で生じ、この巨
大結晶が消去残りの原因であると考えられる。ここで、
固相状態で持って結晶化した微小結晶を固相結晶、熔融
状態から冷却する過程で生じた結晶をメルト結晶と定義
する。

本発明による光学情報の記録方法は、前記のように記録
マークの周辺に形成されるメルト結晶の影響を抑制する
ことを目的として、光ディスク１に照射されるレーザー
光の出力波形に変更することにあり、第１図を用いてそ
の効果について詳しく述べる。

光デイスク上に記録する信号の波形を第１図（ａｌに示
Ｌ、本発明に従って強度変調された半導体レーザーの出
力波形を第１図（ｂ）に示Ｌ、これらの光が照射された
時の記録材料の到達温度の変化の様子を第１図（Ｃ１に
示Ｌ、実際に記録材料上に形成された記録マークの様子
を第１図（ｄ）に示す。半導体レーザは入力信号（ａ）
に応じて、パワーをＰｗ、Ｐｅの範囲でパルス変調する
。その際に記録パルスＰ１と２２の間に、補助パルス（
Ｓｌ、Ｓ２）を設ける。各補助パルスのパルス中Ｗｓは
、記録用パルス列のパルス中Ｗｗの内の最短パルス中よ
りも短くする。

このような光が記録材料上に照射されると、照射部の温
度は第１図（Ｃ）のように変化する。即ち記録パルスＰ
Ｉ、Ｐ２が照射された部分は材料の熔融温度Ｔｍ以上と
なり、人力信号に対応した位置に、周囲にメルト結晶を
ともなったアモルファスマーク１４が形成される。補助
パルス３１．Ｓ２が照射された部分も中央部は温度が上
昇Ｌ、Ｔｍを越え熔融する。しかＬ、照射時間が短いた
めに温度の上昇が抑えられて、冷却される。このため、
熔融部はアモルファス化の冷却条件が得られず結晶化Ｌ
、メルト結晶１８を形成する。または、中央部に微細な
アモルファスを伴って結晶化する。この結果、記録マー
クの間においても、大部分が熔融状態を経ることになる
。

次に具体例をもって本発明を詳述する。

基材２にポリカーボネイト、記録材料３にＧｅ２３ｂｚ
Ｔｅｓを、さらに記録材料層の両側にＺｎＳからなる熱
拡散層を設けた光ディスク１を周速度１５ｍ／Ｓで回転
させ、記録（オーバーライド）を行った。記録および消
去の特性は、２種類の単一周波数２．５ＭＨｚと２．１
４ＭＨｚを用いて、始めに２．５Ｍ　Ｈｚの信号を記録
Ｌ、信号のＣ／Ｎ　（キャリアとノイズの比）を測定す
る。その後２．１４ＭＨｚの信号を記録Ｌ、前に記録し
た信号の周波数成分である２、５ＭＨｚのＣ（キャリア
）成分を測定Ｌ、初期値との差を消去率とした。

記録に用いたレーザー光の変調波形の詳細を第４図をも
とに説明する。記録マークを形成するためのパルスＰｉ
、Ｐ２のパルス中Ｗｗは２００ｎＳとＬ、、各記録パル
スの周期ＴＩ、Ｔ２は前述の条件からそれぞれ２００ｎ
Ｓ、２６７ｎＳとした。また、補助パルスＳｌ、Ｓ２．
Ｓ３は、記録パルスの間を間隔Ｔｓで等間隔に配置した
（Ｔ　ｓ　＝６７ｎ　Ｓ）。

なお各パルスのパワーは、記録パワーレベルＰｒ＝１６
ｍＷ、消去パワーレベルＰｅ＝６ｍＷとＬ、補助パルス
のピークパワーも記録パワーレベルと同等とした。ここ
で補助パルスのパルス中に対する記録信号のＣ／Ｎと消
去率の関係を示したのが第５図である。補助パルスのパ
ルス中ＷｓがＯｎＳの場合は、従来法による消去に相当
Ｌ、消去率は２３ｄＢと低い。しかＬ、パルス中Ｗｓの
増加と共に、消去率が向上Ｌ、特に２０ｎＳから４０ｎ
Ｓの範囲では、３５ｄＢ以上の高い消去率を示す。これ
は、補助パルスが照射された部分が一旦熔融した後結晶
化したためと思われる。更に、パルス中が広がり、４０
ｎＳ以上の領域では消去率が減少して来る。これは、補
助パルスが照射された部分の温度が高くなるため一旦熔
融した部分が、冷却された時に、中央部がアモルファス
、周辺部が結晶を形成する。この結果、信号を再生した
時の反射率変化が減少Ｌ、記録状態のＣ／Ｎが減少する
と考えられる。また、補助パルスにより形成された微小
なアモルファスマークは、マークのピッチが１μｍ程度
であり、再生光の波長に比べ十分に小さい、このため再
生信号としては検出されない。

ここで補助パルスにより形成されたメルト結晶部あるい
は微小なアモルファスマークが、再生信号に影響を与え
ないための条件を明らかにするために、光デイスク上に
形成された記録マークのピンチと再生信号の関係を示し
たのが第６図である。

レーザー光の変調波形は第３図（ａｌと同等として記録
マークのピッチに応じ７て周波数を変化させた。

なお記録パルスのデイ−ティが５０％とした（パルス中
とパルス間隔が等しい）。マークピッチが３μｍ以上の
場合はＣ／Ｎが一定であるが、２μｍ以上から徐々にＣ
／Ｎが低下Ｌ、１μｍでは２０ｄＢ以下となる。しかＬ
、それぞれの状態を光学顕微鏡で観測すると、いずれの
場合も記録マークが確認できた。この場合のレーザー光
の波長が７８０ｎｍであったことから、マークのピンチ
が再生するレーザー光の波長の１．２倍程度もしくはそ
、れ以下になれば再生信号として検出されないことが明
らかになった。ここで光ディスクの線速度をＶル−ザー
光の波長をＬ、パルスの間隔をＴｓとすると、記録マー
クのピッチＤｓは次の式１のように表わされる。

Ｄｓ＝Ｖ／Ｔｓ　　　　　　　　式１ また、この式を前述の条件（Ｄ　ｓ　＜１．２　＊　Ｌ
）に代入すると、必要なパルス間隔Ｔｓは次の式２のよ
うに表される。

Ｔ　ｓ　＜１．２　＊　Ｌ／　Ｖ　　　　　　　　　式
２この式２を満足するような補助パルス列より得られた
状態（メルト結晶部、またはアモルファスを伴ったメル
ト結晶）は、記録マークに影響を及ぼさずに、消去率だ
けを高める。

以上の結果より、記録パルスの間に補助パルスを加える
ことで、トラックのほぼ全域を熔融しながら記録するこ
とが可能となり、消去率の高い信号のオーバーライドが
可能となった。

ここまでは、補助パルスのピークパワーレベルを記録パ
ワーレベルＰｗと等しくしたが、このピークパワーを高
くした場合は、パルス中の小さい方にシフトさせた領域
で同等の消去率が得られた。

逆にピークパワーを低くすると必要とするパルス中が広
がり、さらにピークパワーが下がると、パルス中を広く
しても記録材料を熔融温度まで加熱することができず、
本発明の効果が得られなくなる。以上の結果を総合Ｌ、
かつレーザー光の駆動回路を簡単にするという点を考慮
すると、前述のような補助パルスのビークパワーレベル
を、記録パワーレベルｐｗと等しくした方が、レーザー
光のパワーレベルが２つとなり有利である。

他のレーザー光の変調方式として、消去パワーレベルＰ
ｅを変化させて同様の実験を行った結果、消去パワーレ
ベルＰｅ＝ＯｍＷの場合においても、補助パルスのパル
ス中Ｗｓが３０ｎＳから４０ｎＳの条件で消去率が３５
ｄＢ以上となった。この方式によるとレーザー光のパワ
ーレベルが１つだけとなり、レーザー光の駆動回路を簡
素化できる。

発明の効果 本発明によれば、光ディスクの記録を行う際に、記録パ
ルスと記録パルスの間に補助パルスを加えることで、ト
ラックのほぼ全域を熔融しながら記録することが可能と
なり、消去率の高い信号のオーバーライドが達成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるレーザー光の変調波
形と記録状態を示す説明図、第２図は光学系の構成図、
第３図は従来例におけるレーザー光の変調波形と記録状
態を示す説明図、第４図はレーザー光の変調波形の構成
図、第５図は補助パルスのパルス中と消去率の関係を示
す特性図、第６図は記録マークのピッチと再生信号の関
係を示す特性図である。 Ｐｌ、Ｐ２・・・・・・記録パルス、ＳＬ、Ｓ２・・・
・・・補助パルス、１４・・・・・・記録マーク。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 一→ズ：位置 第２図 第３図 Ｐｌ、Ｐ２−−−記録パフレス ｈｔ、ｐｓｚ、Ｐｓ３−ｍ　ｘｆｉバルヌ轟−記録パル
ス＋ Ｗｓ　−補助バルヌ巾 が４図 一鉾間 第５図 →＃Ｉ＄パルスのパルス＋（ｒ：ｓＪ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に識別可能な少なくとも二つの状態を持つ
   光学情報記録媒体上に光を照射して信号を記録する際に
   、または古い信号を消去しながら新しい信号を記録する
   際に、情報信号に準拠して前記光学情報記録媒体上に記
   録部を形成するための記録パルスを設けるとともに、前
   記記録パルス間に補助パルスを設けて光強度を変調した
   ことを特徴とする光学情報記録方法。
2. （２）補助パルスのパルス間隔Ｔｓ、信号の再生用光源
   の波長Ｌ、光学情報記録媒体と再生光の相対速度Ｖの間
   に Ｔｓ＜１．２＊Ｌ／Ｖ の関係が成り立つことを特徴とする請求項（１）記載の
   光学情報記録方法。
3. （３）補助パルスのピークパワーが記録用パルスのピー
   クパワーと同等であることを特徴とする請求項（１）ま
   たは（２）のいずれかに記載の光学情報記録方法。
4. （４）光学情報記録媒体にアモルファス−結晶間、結晶
   −結晶間の可逆的状態変化を応用したものを用いること
   を特徴とする請求項（１）または（２）のいずれかに記
   載の光学情報記録方法。