JPH04162216A - 光学式再生方法及びこの方法に用いられる光学式記録媒体 - 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、例えば、データの記録密度を向上するための
光学式記録再生方法及びこの方法に用いられる光学式記
録媒体に関する。

［従来の技術］ 従来、レーザービームを用いて大量のデータを高密度で
記録・再生することのできる光記録媒体が既に知られて
いる。この光記録媒体は、例えば、ＣＤやレーザーディ
スク等の再生専用型（ＲＯＭ　）、Ｔｅ金属薄膜や有機
色素膜を用いた追記型（ＷＲＯＭ）、光磁気型やカルコ
ゲナイド相変化膜を用いた書換型（Ｅ−ＤＲＡＷ）に大
別される。いずれの光記録媒体においても、データは、
記録トラックに沿って記録用レーザービームを照射し、
記録トラック上に、例えば、凹凸やふくらみ等のマーク
を形成して記録される。記録されたデータの再生は、記
録トラックに沿って、記録より弱い再生用レーザービー
ムを照射し、マークから反射してくる回折光の光強度の
変化を検出して行われる。記録されたデータは、マーク
の有無による２値記録である。

近年、光記録媒体の記録密度を更に向上させるため、以
下のような方法が知られている。

例えば、特開昭５９−２０７４４４号には、記録層を積
層した記録媒体の各記録層の間に層間相互の干渉防止用
の中間層を設け、各層毎に焦点合わせをし、各記録層毎
に独立してデータを記録する方法が開示されている。

また、記録トラック上のマークの有無による２値記録に
対して３つ以上の値を記録できるように、例えば、特開
昭６４−１．７２４８号には、記録媒体を同−媒体又は
異種媒体の積層構造とした多値記録膜を形成してデータ
の多値記録を行う方法がｌ〕 開示されている。特開昭６３−１５３７３７号には、カ
ルコゲン系のアモルファス合金を記録層とし、反射率を
数段階に変化させることによってデータを多値記録を行
う方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ このように、記録層を積層させてデータを各層毎に記録
する方法は、フォーカシングサーボ制御及びトラッキン
グサーボ制御が難しく、再生信号も他の層からの干渉・
回折の影響を受は易い。反射率を数段階に変化させてデ
ータを記録する方法では、記録用のレーザービームの光
強度と、記録材料の熱変によるマークの大きさと、の関
係か正比例でなく、即ち、非線形となる。このため、反
射率変化が判別できるように、光強度に応じたマークの
大きさを段階的に調節することが困難になる。従って、
熱変化により記録されたデータは、マークの有無による
２値ないし４値の多値化が限界である。

そこで、高密度記録を達成するために、以下のような方
法が開発されている。即ち、記録トラックの幅方向に記
録用レーザービームを走査する。

このレーザービームにより記録トラック面を熱変化させ
所定の間隔で複数のマークを並列させて形成する。これ
ら複数のマークは一組となってマークセットを構成して
いる。また、このマークセットを構成する前記複数のマ
ーク相互の中心間距離により所定のデータが記録トラッ
クの幅方向で符号化されて記録される。次に、記録トラ
ックの長さ方向に、前記マークセットを所定の間隔で順
次形成する。これらマークセット相互の間隔により所定
のデータが記録トラックの長さ方向で符号化されて記録
される。このような記録方法によれば、記録トラックの
幅方向と長さ方向に複数データを記録させることができ
るので記録密度が向上する。

なお、記録されたデータは、読出用レーザービームをマ
ークセットに照射し、複数のマーク各々からの回折光を
相互に干渉させて生したマーク相互の間隔に対応した光
学的干渉パターンの０次回掛売の極大位置と±１次回折
光の極大位置との間の距離の変化を検出して読み出され
る。

しかし、記録用レーザービームの光強度とこのレーザー
ビームにより熱変化して形成される記録トラック上のマ
ークの大きさと、の関係は正比例、即ち線形、ではない
ため、多段階にマークの大きさを調節することは困難で
ある。従って、マークセットを構成する記録トラック面
の反射率変化及びマークの深さを適当な範囲に限定しな
いと、マークの中心間距離に応じた光学的干渉パターン
を得ることができない。この結果、光学的干渉パターン
の０次回掛売の極大位置と±１次回折光の極大位置との
間の距離の変化からデータを再生することもできない。

本発明は、このような問題点を解決するためにされ、そ
の目的は、マークの大きさを多段階に調節させることで
記録媒体へのデータの多値記録ができ、且つ、得られた
光学的干渉パターンからデータの再生が容易に行える光
学式再生方法及びこの方法に用いられる光学式記録媒体
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の問題点を解決するために、本発明の光学式再生方
法は、記録トラックの幅方向に並列してＩｊｉ数のマー
クを形成する。これらマークの相互の中心間距離により
記録トラックの幅方向のデータが符号化されて記録され
る。この幅方向の複数のマークを一組にしてマークセッ
トが構成される。

このマークセットを、記録トラックの長さ方向に所定の
間隔で複数形成する。これらマークセットの相互の間隔
により記録トラックの長さ方向でのデータが記録される
。このように構成された光学式記録媒体に、再生用レー
ザービームを記録トラックの長さ方向に沿って、マーク
セットに走査する。

再生用レーサービームが走査された複数のマークからの
回折光により得られる複数のマークの相互の中心間距離
に対応した光学的干渉パターンからデータを再生する。

そして、この再生工程は、複数のマークの記録部分での
反射率（Ｒ２）とこれらマークが形成されていない未記
録部分での反射率（Ｒ１）との変化を検出して行われる
。

そして、これら反射率の比（Ｒ，／Ｒ２）は、０、］、
＜　（Ｒ，／Ｒ２）＜０．９ 又は、 １　＜　（Ｒ１／Ｒ２）　＜　９ となるようにしたことを特徴とする。

［作用］ 光学式記録媒体の記録トラック上にこの記録トラックの
反射率と異なる反射率を有するように形成された複数の
マークに再生用レーザービームを走査させる。そして、
複数のマークの記録部分の反射率と、マークの未記録部
分の反射率との変化を検出してデータが再生される。

即ち、複数のマークの記録部分相互の中心間距離に応じ
て得られた光学的干渉パターンの変化は、複数のマーク
が形成されていない未記録部分からの回折光により得ら
れた光学的干渉パターンの変化に対して異なる。この変
化量を検出してデータが再生される。

［実施例］ 以下、本発明の光学式再生方法の一実施例について、第
１図ないし第１１図を参照しつつ説明する。

第１図には、本実施例の光学式再生方法に用いられる光
学式記録媒体８にデータを符号化したマークを記録する
ための一般的な記録光学系〕０か示されている。この光
学式記録媒体８は、記録膜を備えている。この記録膜に
記録用のレーザービームを照射してこの記録膜を部分的
に熱変化させる。そして、熱変化した部分、即ちマーク
、とそれ以外の部分との反射率の変化によりデータを記
録させる構成である。

レーザーダイオード１から発光された記録用のレーザー
ビーム１１は、コリメートレンズ２を介して平行ビーム
に変換される。このときレーザービーム１１の断面は、
■−■線に沿う断面として第２図に示されるように、長
円形状を有する。続いて、レーザービーム１１は、整形
プリズム３を介してＡＯ偏向素子４に照射される。ＡＯ
偏向素子４に入射されるレーザービーム１１の断面は、
■−■線に沿う断面として第３図に示されるように、円
形形状を有する。ＡＯ偏向素子４に入射したレーザービ
ーム１１は、周波数変調され、光偏向が施されて、２本
のレーザービーム１１（図では１本で示す）が出力され
る。光偏向が施されたレーザービーム１１は、偏光ビー
ムスプリッタ５でＰ成分のみか透過され、１／４波長板
６を介して４５″回転され直線偏向から円偏向になり、
対物レンズ７を介して光学式記録媒体８の記録トラック
（図示しない）上に照射され露光される。光学式記録媒
体８上には、ＡＯ偏向素子４でこれの入力信号に対応し
た間隔を有する２本のレーザービーム１１が照射される
。第５図に示すように、記録トラックにはトラック幅方
向に並列して一対のマーク７１．７１が熱変化により形
成される。

これら一対のマークを一組にしてマークセット７４が構
成される。このマークセット７４を構成する一対のマー
クの相互の中心間距離ｆにより所定のデータが記録トラ
ックの幅方向で符号化され記録される。更に、記録トラ
ックの長さ方向に、マークセット７４を所定の間隔で順
次形成し、これらマークセット７４相互の間隔　Ωによ
り所定のデータが記録トラックの長さ方向で符号化され
て記録される。

従来、トラック幅方向には１つのマークのみが形成され
ていたので、マークがあるかないかの２値データしか表
すことができないのに対し、本実施例の記録光学系１０
によれば、トラック幅方向に並列した一対のマーク７１
．７１が形成され、これらを１組としてマークセット７
４が構成されている。従って、ＡＯ偏向素子４での偏向
タイミングを適宜設定することで、マーク７１．７１の
中心間距離ｆに応じた多値データが記録トラックの幅方
向に記録される。また、トラックの長さ方向で、マーク
セット７４を形成する位置を変化させることで、マーク
セット７４相互の間隔　Ωに応じた多値データが記録ト
ラックの長さ方向に記録される。記録トラックの幅方向
と長さ方向に夫々データを複数記録させることができる
ため、光学式記録媒体の記録密度が向上する。

光学式記録媒体８の記録トラック記録されたデータは、
第４図に示すような一般的な再生光学系２０で読み出さ
れる。レーザーダイオード２１から発光された記録用の
レーサービーム１１よりも弱い光強度の再生用レーザー
ビーム１．１　ａは、コリメートレンズ２２を介して平
行ビームに変換される。続いてレーサービームｌｌａは
、整形プリズム２３で断面円形状に整形され、偏向ビー
ムスプリッタ２５．１／４波長板２６、対物レンズ２７
を介して光学式記録媒体８の記録トラックに照射される
。光学式記録媒体８に照射されたレーザービームｌｌａ
の照射領域７３は、一対のマーク７１を完全に覆うよう
に、光学式記録媒体８のトラック幅方向に長く、トラッ
ク長さ方向に短い長円形状を有する（￥４５図参照）。

光学式記録媒体８から反射したレーザービームｌｌａは
、−Ｒ，Ｉのマーク７１夫々からの回折光が相互に重な
り合い光学的干渉パターン２４を形成する（第６図参照
）。この光学的干渉パターン２４が、１／４波長板２６
、偏光ビームスプリッタ２５を介して光検出器２８に送
られ検出される。光学的干渉パターン２４の０次、±１
次回折光の夫々の極大値相互の間隔が、データとして読
み出される。即ち、この光学的干渉パターン２４の形状
は、トラック幅方向の一対のマーク７１相互の中心間距
離ｆの変化に対応して０次回掛売の極大値の位置に対す
る±１次回折光の極大値の位置が変化する。従って、デ
ータは、これら極大値の位置の変化を検出することで読
み出される。

ところで、記録トラックに熱変化により形成されたマー
クの反射率の変化のみでデータを記録する媒体を用いた
場合、０次、±１次回折光が夫々一対のマーク７１の相
互の中心間距離ｆに応じた所定の光学的干渉パターンを
得ることによりＳＮ比の高い状態でデータ再生を図るた
めには、熱変化した部分、即ちマークの記録部分、の反
射率Ｒ２と、熱変化しない部分、即ち未記録部分の反射
率Ｒ１と、の比（Ｒ，／Ｒ２）を 未記録部分の反射率Ｒ３よりも記録部分の反射率Ｒ２の
方が大きくなる、いわゆる、Ｌｏｗｔｏ　　Ｈｉｇｈ方
式の媒体の場合には、０．１＜　（Ｒ＋　／Ｒ２）＜０
．９、好ましくは、 ０．３＜　（Ｒ１／Ｒ２）＜０．８とし、未記録部分の
反射率Ｒ３よりも記録部分の反射率Ｒ２の方が小さくな
る、いわゆる、Ｈｉｇｈｔｏ　　Ｌｏｗ方式の媒体の場
合には、１＜　（Ｒ１／Ｒ２）＜９、 好ましくは ３＜　（Ｒ１／Ｒ２）　＜８ の範囲に限定することが望ましい。

このような反射率の比を得るために用いられる光学式記
録媒体の例を以下に説明する。

即ち、ガラス基板上又はＰＣ（ポリカーボネート）　、
ＰＭＭＡ　（メタクリル樹脂）等の樹脂製透明基板上に
、Ｔｅ−Ｇｅ系、Ｔｅ−８ｅ系、Ｔｅ−Ｂ１系、Ｉｎ−
８ｂ系等のカルコゲン系のアモルファス合金膜をスパッ
タ法あるいは蒸着法によって積層して記録膜を形成した
光学式記録媒体がある。また、基板上にスピロピラン、
フルギド、ジアリルエテン、ポリジアセチレン等のフォ
トクロミック化合物又は写真用感材等からなる記録層を
蒸着法あるいはスピンコード法によって形成した光学式
記録媒体がある。これらの材料は単層あるいは２層以上
又は混合して記録膜を構成させることもできる。また、
記録膜にＡｌ５Ａｕ等からなる反射膜を積層してもよい
。

このような光学式記録媒体にレーザービームの熱を加え
ることによって反射率を大きく変化させることができる
。

なお、本実施例の光学式記録媒体は、反射率の変化量、
加えて形成されるマークの深さ（高さ）が再生に際して
最も良好な特性を有する。

本実施例では、第７図に示すような光学式記録媒体８を
使用する。ガラス基板３５上には、記録Ｍ３９が積層さ
れている。この記録Ｈ３９は、以下のように構成されて
いる。即ち、５ｂＳｅ層３１が、ガラス基板３５上に５
０　ｎｍｕ層されている。

この５ｂＳｅ層３１上には、Ｂ１Ｔｅ層３３が３０ｎ−
積層されている。このＢ１Ｔｅ層３３上には、５ｂＳｅ
層３１が１００ｎｉ積層されている。このような記録膜
３９上には、全反射膜、即ちＡ１層３７、が１ｌＯｒｖ
積層されている。

第７図に示すように、上述した記録光学系１０を用いて
、光学式記録媒体８の記録膜３９に直径１μ厘に集光し
た記録用レーザービーム１１を照射する。このレーザー
ビーム１１の波長λは８３０ｎ−である。レーザービー
ム１１の照射部分は、５ｂＳｅとＢ１Ｔｅによって合金
化される。合金化された部分は、第９図に示すように、
１μｍ×２μ−の長円形状のマーク５１が一対形成され
ている。

このように形成された光学式記録媒体８を用いて、マー
ク５１の相互の中心間距離ｆがｆ−３゜４μｍの場合、
ｆ−５μ−の場合の夫々の光学的干渉パターンを検出す
る。この検出用に、本実施例では、第８図に示すような
実験用再生光学系４０を用いる。

レーザーダイオード４１から発光された記録用のレーザ
ービーム１１よりも弱い光強度の再生用レーザービーム
４９は、コリメートレンズ４２を介して平行ビームに変
換される。続いてレーザービーム４９は、整形プリズム
４３で断面円形状に整形され、偏向ビームスプリッタ４
５．１／２波長板４６、対物レンズ４７を介して光学式
記録媒体８の一対のマーク５１に照射される。光学式記
録媒体８に照射されたレーザービーム４９の照射領域５
４は、一対のマーク５１を幅方向で完全に覆い、長さ方
向ではマーク５１より短い長円形状を有する（第９図参
照）。この結果、一対のマーク５１から反射した回折光
は相互に重なり合い光学的干渉パターンを形成する。こ
の光学的干渉パターンが、１／２波長板４６、偏光ビー
ムスプリッタ４５を介してＣＣＤセンサ４８に送られて
検出される。

第１０図及び第１１図に示すように、本実施例では、マ
ーク５１の相互の中心間距離ｆが３．４μＩと５μ■の
夫々の場合の光学的干渉パターンを検出する。

そして、検出された光学的干渉パターンの０次、±１次
回折光の夫々の極大値相互の間隔が、データとして読み
出される。即ち、この光学的干渉パターンの形状は、幅
方向の一対のマーク５１相互の中心間距Ｈｔの変化に対
応して０次回掛売の極大値の位置に対する±１次回折光
の極大値の位置が変化する。従って、データはこれら極
大値の位置の変化を検出することで容品に再生される。

更に、この検出値から演算された本実施例でのマークの
記録部分の反射率Ｒ２は４０％、未記録部分Ｒ，の反射
率は１４％である。Ｒｌ／　Ｒｘ　−０，３５となる。

これより、本実施例では、未記録部分の反射率Ｒ１より
も記録部分の反射率Ｒ２の方が大きくなるＬｏｗ　　ｔ
ｏ　　Ｈｉｇｈ方式の媒体であり、反射率の比は、 ０．１＜　（Ｒ１／Ｒ２）＜０．９ の範囲となっていることがわかる。

このように、マークの記録部分の反射率Ｒ２を未記録部
分の反射率Ｒ，よりも大きくさせることができる。この
ため、マーク５１の大きさを極めて小さくしても、マー
ク５１の記録部分と未記録部分との反射率が大きく異な
るため、マーク５１の相互の中心間路ｊｌｆに対応した
光学的干渉パターンを容易に得ることができる。従って
、データの多値記録が可能となる。また、このようにし
て得られた光学的干渉パターンからは、ＳＮ比の高い状
態でのデータの再生が行える。

また、光学式記録媒体８を以下のように構成することも
できる。

第１２図に示すように、基板６０上には、記録膜３９が
設けられている。この記録膜３９は、ハロゲン化銀を含
む写真乳剤層を基板６０上に塗布し、この写真乳剤層の
表面を露光・現像して銀を析出させて形成されている。

従って、基板６０上に順に銀層６３、写真乳剤層６５が
積層されている。この写真乳剤層６５上には、記録膜３
９の保護のため保護層６６が積層されている。

この記録膜３９に記録用レーザービーム１１を照射し、
銀層６３の銀を熱変化、例えば酸化、させ上述のような
マーク５１を一対形成する。

このように形成された光学式記録媒体８を用いて、上述
と同様の実験を行った。この結果、マークの記録部分の
反射率Ｒ２は５％、未記録部分Ｒ１の反射率は４０％で
ある。Ｒ，／Ｒ２−８となる。これより、本実施例では
、未記録部分の反射率Ｒ１よりも記録部分の反射率Ｒ２
の方が小さくなるＨｉｇｈ　　ｔｏ　　Ｌｏｗ方式の媒
体であり、反射率の比は、 １＜　（Ｒ１／Ｒ２）　＜９ の範囲となっていることがわかる。

このように、マークの記録部分の反射率Ｒ２を未記録部
分の反射率Ｒ１よりも大きくさせることができる。この
ため、マーク５１の大きさを極めて小さくしても、マー
ク５１の記録部分と未記録部分との反射率が大きく異な
るため、マーク５１の相互の中心間距離ｆに対応した光
学的干渉パターンを容易に得ることができる。従って、
データの多値記録が可能となる。また、このようにして
得られた光学的子６パターンからは、ＳＮ比の高い状態
でのデータの再生が行える。

更に、光学式記録媒体８を以下のように構成することも
できる。

図示しないガラス基板上に５ｂ−５ｅ−Ｇｅ合金をＲＦ
スパッタ法で記録膜を形成する。この記録膜上にＳｔ、
、膜を積層する。この記録膜に記録用レーザービームを
照射し、記録膜を第９図に示すような形状に部分的に熱
変化させる。この熱変化した部分、即ちマークの記録部
分、を一対形成し、第８図に示すような実験用再生光学
系４０を用いて上述と同様の実験を行う。

結果、マークの記録部分の反射率Ｒ２は２９％、未記録
部分Ｒ１の反射率は２１％である。Ｒ＋／Ｒ２−０，７
２４１４となる。これより、本実施例では、未記録部分
の反射率Ｒ３よりも記録部分の反射率Ｒ２の方が大きく
なるＬｏｗ　　ｔｏ　　Ｈｉｇｈ方式の媒体であり、反
射率の比は、０．１＜　（Ｒ＋　／Ｒ２）＜０．９ の範囲となっていることがわかる。

このため、マーク５１の大きさを極めて小さくしても、
マーク５１の記録部分と未配＃ｊ部分との反射率が大き
く異なるため、マーク５１の相互の中心間距離ｆに対応
した光学的干渉パターンを容易に得ることができる。従
って、データの多値記録が可能となる。また、このよう
にして得られた光学的干渉パターンからは、ＳＮ比の高
い状態でのデータの再生が行える。

［発明の効果］ マークの記録部分と未記録部分との反射率の変化させ、
変化に対応した光学的干渉パターンからデータを再生す
ることができる。記録部分と未記録部分の反射率を大き
く違えることで、マークの大きさを小さくした場合にも
、マークの相互の中心間距離に対応した光学的干渉パタ
ーンを得ることができる。従って、光学式記録媒体への
データの多値記録ができる。また、得られた光学的干渉
パターンからＳＮ比の高い状態でのデータの再生が行え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学式再生方法の一実施例に用いら
れる光学式記録媒体にマークを形成するための記録光学
系を概略的に示す図、第２図は、第１図の■−■線に沿
う断面図、第３図は、第１図の■−■線に沿う断面図、
第４図は、第１図の光学式記録媒体からデータを再生す
るための再生光学系を概略的に示す図、第５図は、第１
図の光学式記録媒体上に記録されたマークを示す図、第
６図は、第４図の再生光学系により検出された光学的干
渉パターンを示す図、第７図は、本発明の光学式再生方
法の一実施例に用いられる光学式記録媒体の断面を示す
図、第８図は、本発明の光学式再生方法の一実施例に用
いられる実験用の再生光学系を概略的に示す図、第９図
は、第８図の再生光学系に用いられる光学式記録媒体に
記ｎされたマークを示す図、第１０図は、第８図の再生
光学系を用いて検出されたマークの相互の中心間距離が
３，４μ囚のときの光学的干渉パターンを示す図、第１
１図は、第８図の再生光学系を用いて検出されたマーク
の相互の中心間距離が５μ園のときの光学的干渉パター
ンを示す図、第１２図は、本発明の光学式再生方法の一
実施例に用いられる光学式記録媒体の変形例の断面図で
ある。 ８・・・光学式記録媒体、２１・・・レーザーダイオー
ド、２２・・・コリメートレンズ、２３・・・整形プリ
ズム、２５・・・偏向ビームスプリッタ、２６・・・１
／４波長板、２７・・・対物レンズ、２８・・・光検出
器。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第１図 第２図　　　　　　第３図 第４図 トラックｈσ′ＦＪ１８１ 第５図 作置 第６図 第８図 長２万藺

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録トラックの幅方向に並列して形成された複数の
   マークの相互の中心間距離によりデータを符号化した前
   記複数のマークからなるマークセットを、前記記録トラ
   ックの長さ方向に所定の間隔で形成した光学式記録媒体
   の前記マークセットを、再生用レーザービームで前記記
   録トラックの長さ方向に沿って走査する走査工程と、 前記再生用レーザービームにより走査された前記複数の
   マークからの回折光により得られる前記複数のマークの
   相互の中心間距離に対応した光学的干渉パターンからデ
   ータを再生する再生工程と、を備え、 前記再生工程は、前記複数のマークの記録部分での反射
   率と前記複数のマークの未記録部分での反射率との変化
   を検出して行われることを特徴とする光学式再生方法。 ２、前記再生用レーザービームで走査されたときに、前
   記マークの未記録部分の反射率（Ｒ＿１）と、前記マー
   クの記録部分の反射率（Ｒ＿２）の比（Ｒ＿１／Ｒ＿２
   ）が、 ０．１＜（Ｒ＿１／Ｒ＿２）＜０．９ 又は、 １＜（Ｒ＿１／Ｒ＿２）＜９ となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光
   学式再生方法に用いられる光学式記録媒体。