JPH0490128A - 光学的情報記録再生方法及び情報記録媒体 - 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】 〔産業上の利用分野コ 本発明は、記録密度を著しく向上させることができる光
学的情報記録再生方法及び情報記録媒体に関する。

［従来の技術］ 光学的情報記録再生方法としては、従来から、いわゆる
光ディスクや光カード等を用いた方法が知られている（
光カードについては、特開昭６２−１４９０４８号公報
、特開昭６２−２５６２４２号公報、特開昭６２−２８
７４４９号公報等参照）。

これらの方法は、いずれも、情報記録媒体たる光ディス
クや光カードの記録位置に記録すべき情報を２値情報に
してピットと呼ばれる凹状部あるいは礼状部を形成する
ことにより記録し、この情報ピットの有無を光の反射量
あるいは透過量の大小を検出することによって読み取っ
て記録された情報を再生するものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述の従来の光学的情報記録再生方法は、記
録すべき情報をピットの有無で２値情報として記録する
ものである。したがって、記録密度を増すなめには、単
位面積内に形成するピットの密度を増やすほかないが、
これには限界がある。

すなわち、ピットの密度を増すにはピットの大きさやピ
ット間の距離を小さくする必要があるが、これを所定以
下に小さくすると、読取りの際のＳ／Ｎが著しく低下し
たり、読取りが不可能になったりする。

このため、従来の記録再生方法によって記録密度を向上
させるには一定の限界があった。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、情
報記録密度を著しく向上させることが可能な情報記録再
生方法及び情報記録媒体を提供することを目的としたも
のて・ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の構成とすることにより上述の課題を解
決している。

（１）情報記録媒体の情報記録部にコヒーレント光を照
射したときに、その反射光または透過光の位相が記録す
べき情報に対応して記録位置によって異なるように形成
することにより、情報を記録し、また、各記録位置にお
ける前記反射光または透過光の位相の相違を検出するこ
とにより記録された情報を再生することを特徴とした構
成。

（２）請求項１記載の情報記録再生方法に用いる情報記
録媒体であって、 情報記録部にコヒーレント光を照射したときに、その反
射光または透過光の位相が記録すべき情報に対応して記
録位置によって異なるように前記記録部に光学的性質が
異なる情報ピットを形成することにより情報を記録する
ようにしたことを特徴とする構成。

（３）請求項２記載の情報記録媒体において、前記情報
ピットを、該情報ピットを通じて反射または透過したコ
ヒーレント光の位相と、前記記録部の前記情報ピットが
形成されていない部分を通じて反射または透過したコヒ
ーレント光の位相との差が２段階以上に異なるように２
種類以上の異なる光学的性質を有するもので構成するこ
とにより、前記記録部に記録すべき情報を多値情報とし
て記録するようにしたことを特徴とする構成。

（４）請求項３に記載の情報記録媒体において、前記情
報ピットを、２段階以上の異なる深さを有する凹状部に
よって構成し、該情報ピットの底部から反射したコヒー
レント光の位相と、前記記録部の前記情報ピットが形成
されていない部分を通じて反射したコヒーレント光の位
相との差が２段階以上に異なるようにしたことを特徴と
する構成。

［作用］ 上述の構成（１）によれば、情報を光の位相の差として
記録し再生することができる。この位相の差は例えば光
ヘテロダイン法等を用いれば極めて良好なＳ／Ｎ比で検
出が可能であり、従来の光呈の大小によるピットの有無
の検出方法より情報読取りのＳ／Ｎ比を向上させること
が可能となる。

この構成（１）に用いる情報記録媒体は構成に（２）に
よって得られ、しかも、構成（３）によれば、情報記録
媒体に多値情報として記録できるから同一のビット数に
記録できる情報量を従来に比較して著しく増すことがで
き、情報記録密度を著しく向止させることができる。さ
らに構成（４）によれば、構成（３）の情報記録媒体を
比較的容易に得ることができる。

［実施例］ 莱よ実施側 第１図は本発明の第１実施例にかかる情報記録再生方法
の説明図、第２図は第１実施例の情報記録再生方法に用
いる情報記録媒体たる光カードの部分断面図、第３図は
第２図に示される光カードの記録層の部分斜視図である
。以下、これらの図面を参照しながら本発明の第１実施
例を詳述する。

これらの図において、符号１は光カード、符号２は読取
光学系である。

光カード１は、本発明の情報記録媒体を構成するもので
、第２図に示されるように、表面１１ａに情報ピットＰ
Ｉ　、Ｐ２　、Ｐ３が形成された記録層１１と、この記
録層１１の表面１１ａを覆うように形成されたパターン
保護層１２と、このパターン保護１１２の表面に形成さ
れた表面硬化層１３と、前記記録層１１の裏面１１ｂに
形成された保護層１４とからなる。

記録Ｎ１１は、ガラスもしくはエンジニアプラスチック
等で構成された板状体であり、その表面１１ａには、フ
ォトリソグラフィー等の方法によって情報ピットＰ１．
Ｐ２　、Ｐ３が形成されている。

これら情報ピットＰｉ　、Ｐ２　、Ｐ３は、互いにその
深さが３段階に異なる凹状の構造をなしなもので、記録
層１１の表面１１ａ（記録部）に所定の配列方法で形成
されている。すなわち、これら情報ピットＰｉ　、Ｐ２
　、Ｐ３は、記録層１１の記録部の所定の各ピット形成
位置に、■ピットを形成しない場合、■情報ビットＰ１
を形成する場合、■情報ビットＰ２を形成する場合、■
情報ビットＰ３を形成する場合の４つのケースのうちの
いずれかが選択的に形成されたもので、これにより、記
録すべき所望の情報を多値情報として記録しているもの
である。これによれば、従来のビットの有無のみによる
２値情報での情報記録方法に比較して情報の記録密度を
飛躍的に増大させることができる。なお、この実施例で
は、深さを３段階に異ならしめたが、これを２段階とし
てもよいし、４段階以上としてもよい。要するに、この
情報ピットを通じて反射したコヒーレント光の位相と、
情報ピットが形成されていない部分を通じて反射したコ
ヒーレント光の位相との差が２段階以上に異なるように
すればよい。本実施例では、この位相差を得るのに深さ
を異ならしめたものであるが、これは、後述するように
、光が通過する物質を異ならしめて位相差を得るように
してもよい。

読取光学系２は、第１図に示されるように、光ヘテロゲ
イン法を利用して情報ピットＰＩ　、　Ｐ２　。

Ｐ３の有無及びそれらの深さを計測し、多値情報を読み
取るもので、僅かに異なる２波長（λ１゜λ１−）のレ
ーザ光ＬＯ１を射出する２波長レーザ装置２１と、この
レーザ光ＬＯ１を透過すると共に、このレーザ光Ｌｏｔ
が光カード１の記録層１１の表面１１ａから反射されて
逆方向に進行してくる反射光Ｌｒｌを反射して ９０″進行方向を変えるビームスプリッタ２２と、この
反射光Ｌｒｌを検出する光検出器２３及びレーザ光ＬＯ
Ｉを記録層のピット形成位置に集束させる゛とともに、
反射光Ｌｒｌを集束してビームスプリッタ２２を介して
光検出器２３に入射させるレンズ系２４等を基本構成要
素としたものである。なお、光検出器２３の出力は図示
しない情報処理手段に接続されている。すなわち、この
構成により、情報ピットＰｉ　、Ｐ２　、Ｐ３の有無及
びその深さを反射光Ｌｒｌの位相差の変化を検出するこ
とで計測し、記録層１１の表面１１ａに多値情報として
記録された情報を読み取り、図示しない情報処理手段に
よってこの記録された情報を再生するものである。

第４図はこの実施例の方法に用いる光カードの変形例で
あり、第２図に示される光カード１における記録層１１
に相当する第１の記録Ｎ１１１の裏面１１１ｂに保護層
１４の代りにこの第１の記録層１１１と同様の第２の記
録層１１２の裏面１１２ｂが対向するように配置し、こ
れら裏面１１１ｂと１１２ｂとの間に光遮蔽層１５１を
介在させたもので、第２図に示される光カード１に比較
してさらに記録できる情報量を２倍にできるようにした
ものである。情報読み取りの際には、第１図に示される
読取光学系を用いて第１の記録層１１１に記録された情
報を読み取り、次に、光カードを裏返して第２の記録層
１１２に記録された情報を読み取るようにしてもよいし
、読取光学系を２つ用意して表裏の面から第１及び第２
の記録層１１１及び１１２の情報を同時に読み取るよう
にしてもよい。同時に読み取る場合には、光遮蔽層１５
１によって２つの読取光学系の相互の干渉を防止できる
。なお、第１及び第２の記録層１１１及び１１２の各表
面にはそれぞれパターン保護層１２１．１２２及び表面
硬化層１３１，１３２が形成される。

第５図は第４図に示される光カードの変形例であり、第
４図の光カードにおける第１及び第２の記録層１１１及
び１１２に相当する第１及び第２の記録層１１３及び１
１４を、第４図の光カードの場合と表裏が反対になるよ
うにして配置し、それぞれの表面に形成されたパターン
保護層１２３及び１２４を介して対向させるとともに、
これらの間に光吸収層１５２を介在させたものである。

読み取りは、第４図の光カードの場合と同じである。こ
の場合、ピットの向きが第４図の場合と逆向きとなるが
、この場合でも第４図の場合と同様に読み取りができる
。

なお、上述の各光カードにおいては、情報ピットを凹状
構造体によって形成する例を掲げたが、これは、第６図
に示されるように、例えば、記録層をＳｉあるいはＧａ
Ａｓ等の半導体で構成し、これにＴｉ等をピット形状に
拡散させ、この拡散深度を変化させることにより、Ｐｉ
　、　Ｐ２　、　Ｐ３と同様の作用をなす情報ピットと
することもできる。要するに、記録層に形成される情報
ピットは、この情報ピットにコヒーレント光を照射した
ときに、その反射光または透過光の位相が記録すべき情
報に対応して記録位置によって異なるように形成できる
ものであればよい。

第７図は光カードのさらに他の変形例であり、書き込み
を可能とした書込型光カードの例を示すものである。

この書込型光カード１０３は、第２図に示される凹状構
造の情報ピットに相当する凹状情報ピットＰに所定の有
機化合物等からなる化学反応層１５３を形成したもので
ある。

この化学反応層１５３は、第８図に示されるように、Ａ
、Ｂ、Ｃの各層がらなり、これら各層は、それぞれある
波長以下のレーザ光に対して化学反応を起こして分光特
性が変化する３種の異なる有機物質で構成されている。

例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ層をそれぞれλＡ、λＢ、λＣの各
波長以下で化学反応を起こす物置で構成する。なお、こ
の場合、λＡ〉λＢ〉λＣとする。そうすると、波長λ
Ａのレーザ光を照射すると、Ａ層のみが化学反応を起こ
し、波長λＢのレーザ光を照射すると、Ａ層及びＢ層の
双方が化学反応を起こし、さらに、波長λＣのレーザ光
を照射すると、Ａ、Ｂ、Ｃの全層が化学反応を起こす。

これにより、各情報ピットＰに多値情報を書き込むこと
ができる。読み取りΩ際には波長λへより長い波長のレ
ーザ光を使用する。なお、化学反応層１５３の形成は、
まず、フォトリソグラフィー法等によって凹状ピットＰ
を形成し、次にスパッタリング法や蒸着法等によってＣ
，Ｂ、Ａの順序で各層を形成し、次いで上面を平坦化処
理することにより行う。

第９図は書込型の光カードの変形例の部分断面図である
。この例は、第１及び第２の２つの記録層１１６及び１
１７を互いのピット形成面が対向するように配置すると
共に、第１０図に示されるように、それぞれ形成したピ
ットの凹状部が互い違いになるようにする。そして、こ
れらの間に化学反応層１５４を形成したものである。こ
のように構成すれば、反射面として第１０図に示される
ように厚さ方向に距離が異なるＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの４つの
面が得られる。これら各面に対応する化学反応層１５４
に化学反応を起こさせるが否かにより反射面を選定する
ことができ、これにより、多値情報を記録することがで
きる。また、第１１図に示されるように、凹状ビットを
複数段に形成したり、あるいは、凹状ピットの深さを複
数種類にすることにより、さらに多くの情報を記録する
ことが可能となる。

果λ叉施馴 第１２図は本発明の第２実施例にかかる情報記録再生方
法の説明図、第１３図及び第１４図は第２実施例の情報
記録再生方法に用いる光カードにおける記録層の変形例
の説明図である。

この実施例は、コヒーレント光として２種類の基本波長
（λ１．λ２）を含むレーザ光を用い、これら２種類の
基本波長のレーザ光に対してそれぞれ位相情報として記
録できる光カードを用いることにより、さらに、多くの
情報を記録再生できるようにした例である。

第１２図において、符号３は光カード、符号２０は読取
光学系である。

光カード３は、第２図に示される光カード１の情報ピッ
トＰ１．Ｐ２　、Ｐ３に相当する深さの異なる凹状情報
ピットＰ２１．　Ｐ２２に、物質Ａ、Ｂ。

Ｃを選択的に充填するようにしたものである。その他の
構成は第２図の光カード１と同じである。

また、読取光学系２０は、基本的に第１図に示される読
取光学系２をダイクロイックミラー２０５によって２つ
結合して、光カード３の情報ピットの位相情報を２系統
に分けて検出できるようにしたものである。すなわち、
第１の２波長レーザ装置２０１から射出されるレーザ光
ＬＯＩ（λ１とλ１−の２波長の光を含む光）と、第２
の２波長レーザ装置２０６から射出されるレーザ光ＬＯ
２（λ２とλ２−の２波長の光を含む光）とをダイクロ
イックミラー２０５によって１つに結合してこれをレン
ズ系２０４によって光カード３のピット形成面に集束し
、これらの反射光Ｌｒ１とＬｒ２とを前記ダイクロイッ
クミラー２０５によって２つに分岐し、それぞれビーム
スプリッタ２０２及び２０７を介して光検出器２０３及
び２０８で検出するようにしたものである。なお、光検
出器２０３．２０８の出力は図示しない情報処理手段に
接続されている。

これにより、１つの情報ピットに設定できるケースが波
長λ１．λ２のそれぞれに対してピット深さが３種類（
ピットなしの場合、ピットＰ２１の場合、ピットＰ２２
の場合の３種類）で、６通りのケースが得られ、さらに
、これらに対してそれぞれ物質Ａ、Ｂ、Ｃを選択するこ
とにより、合計１８通りの極めて多くのケースを設定で
きる。したがって、記録密度をさらに飛躍的に増大する
ことが可能どなる。

第１３図及び第１４図は、この実施例に用いる光カード
における記録層の変形例の説明図である。

第１３図に示される例は、情報ピットの代りに基板３２
１上に情報膜層３２２を形成したものである。この情報
膜層３２２は、４種類の物質Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄから構成され、これら物質をどの位置に形成
するかを選択することによって情報を記録するようにし
たものである。これら各物質がλ１とλ２の波長の光に
対して示す光学的性質によって１つの位置（１つの情報
ピットに対応）で４通りのケースを設定できる。すなわ
ち、例えば、物質Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄとして、次のような性
質を有するものを選定する。

物質Ａ：波長λ１を反射 波長λ２を反射 物質Ｂ；波長λ１を反射 波長λ２を透過（屈折率ｎ１　） 物質Ｃ；波長λ１を透過（屈折率ｒｉ２　）波長λ２を
反射 物質Ｄ：波長λ１を透過（屈折率ｎ１）波長λ２を透過
（屈折率ｎ２　） そうすると、これら物質による反射もしくは透過の違い
は位相差の違いとして前記読取光学系によって正確に検
出できるから、この４通りのケースを明確に区別して検
出でき、多値情報の正確な記録再生ができる。なお、上
記情報薄膜の形成は周知のフォトリングラフ法によって
行うことができる。

第１４図に示される例は、第１３図における情報膜層３
２２に相当する情報膜層３３２を３層で構成し、厚さ方
向における光路長（位相差）を変化させてλ１．λ２の
波長の光に対する光路長の差と物質の相違との組み合わ
せで、実質的に第１２図に示される光カード３と同様の
極めて多くの情報を記録再生できるようにしたものであ
る。

なお、上述の各実施例の考え方を延長してさらに３以上
の基本波長のコヒーレント光を用い、光カードもこれに
対応した情報を記録できるものを用いるようにすれば、
さらに多くの情報を記録再生できることも可能となる。

また、上述の各実施例では、本発明を光カードを用いた
情報記録再生方法に適用した例を掲げたが、本発明はこ
れに限られるものでなく、光ディスクその他の情報記録
媒体を用いた他の光学的情報記録再生方法及び情報記録
媒体にも適用できることは勿論である。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明は、要するに、情報記録媒
体の情報記録部にコヒーレント光を照射したときに、そ
の反射光または透過光の位相が記録すべき情報に対応し
て記録位置によって異なるように形成することにより、
情報を記録し、また、各記録位置における前記反射光ま
たは透過光の位相の相違を検出することにより記録され
た情報を再生することを特徴としたもので、これにより
、情報を光の位相の差として記録し再生するようにし、
この位相の差を例えば光ヘテロダイン法等を用いて極め
て良好なＳ／Ｎ比で検出することを可能にすると共に、
情報記録媒体に多値情報として記録することを可能にし
て、同一のビット数に記録できる情報量を従来に比較し
て著しく増すことを可能にしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にかかる情報記録再生方法
の説明図、第２図は第１実施例の情報記録再生方法に用
いる情報記録媒体たる光カードの部分断面図、第３図は
第２図に示される光カードの記録層の部分斜視図、第４
図及び第５図は光カードの変形例の部分断面図、第６図
は記録層の変形例の説明図、第７図は書込型光カードの
部分断面図、第８図は化学反応層の説明図、第９図は書
込型光カードの変形例の説明図、第１０図は第９図の部
分拡大図、第１１図は書込型光カードの他の変形例の説
明図、第１２図は第２実施例の情報記録再生方法の説明
図、第１３図及び第１４図は第２実施例の方法に用いる
光カードにおける記録層の変形例の説明図である。 １．１０１，１０２，１０３・・・光カード、２．２０
・・・読取光学系、 １１・・・記録層、 １２・・・パターン保護層、 １３・・・表面硬化層、 １４・・・保護層、 ２１．２０６・・・２波長レーザ装置、２２．２０７・
・・ビームスプリッタ、２３．２０８・・・光検出器 Ｐｌ　、Ｐ２　、Ｐ３・・・情報ピット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報記録媒体の情報記録部にコヒーレント光を照
   射したときに、その反射光または透過光の位相が記録す
   べき情報に対応して記録位置によって異なるように形成
   することにより、情報を記録し、また、各記録位置にお
   ける前記反射光または透過光の位相の相違を検出するこ
   とにより記録された情報を再生することを特徴とした光
   学的情報記録再生方法。
2. （２）請求項１記載の情報記録再生方法に用いる情報記
   録媒体であって、 情報記録部にコヒーレント光を照射したときに、その反
   射光または透過光の位相が記録すべき情報に対応して記
   録位置によって異なるように前記記録部に光学的性質が
   異なる情報ピットを形成することにより情報を記録する
   ようにしたことを特徴とする情報記録媒体。（３）請求
   項２記載の情報記録媒体において、前記情報ピットを、
   該情報ピットを通じて反射または透過したコヒーレント
   光の位相と、前記記録部の前記情報ピットが形成されて
   いない部分を通じて反射または透過したコヒーレント光
   の位相との差が２段階以上に異なるように２種類以上の
   異なる光学的性質を有するもので構成することにより、
   前記記録部に記録すべき情報を多値情報として記録する
   ようにしたことを特徴とする情報記録媒体。（４）請求
   項３に記載の情報記録媒体において、前記情報ピットを
   、２段階以上の異なる深さを有する凹状部によって構成
   し、該情報ピットの底部から反射したコヒーレント光の
   位相と、前記記録部の前記情報ピットが形成されていな
   い部分を通じて反射したコヒーレント光の位相との差が
   ２段階以上に異なるようにしたことを特徴とする情報記
   録媒体。