JPH0532812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー光線等を用いて高速かつ高
密度に光学的な情報を記録・再生あるいは消去す
る光デイスクを中心とした光学情報記録部材へ
の、情報の光学的記録方法に関するものである。

従来の技術 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録・
再生を行なう技術は既に公知であり、現在、文書
フアイルシステム、静止画フアイルシステム等へ
の応用が盛んに行なわれている。また、書き換え
可能型の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、TeやTe化合物、ある
いはSe化合物の、アモルフアスー結晶間の状態
変化を利用したり、あるいは異なる結晶構造では
体積が異なるという結晶−結晶間の状態変化を利
用した、いわゆる相変化型光デイスクがある。こ
れは例えば、アモルフアス−結晶間の状態変化を
利用した場合には、比較的強くて短いパルス光を
照射し、照射部を昇温状態から急冷してアモルフ
アス状態にすることにより屈折率ｎと消衰係数ｋ
の複素屈折率を減少させ（白化する）、また、比
較的弱くて長いパルス光を照射して結晶状態にす
ることにより複素屈折率を増大させる（黒化す
る）ことで、信号の記録・消去を行なうというも
ので、記録時には一般に複素屈折率を減少させる
方向、消去時には増大させる方向を利用する。ま
た、結晶−結晶間の状態変化を利用した場合も記
録・消去方法は同じで、昇温急冷の場合と昇温徐
冷の場合で結晶構造が変わり、体積が可逆的に変
化することを利用するものである。

この相変化型光デイスクの一つの特長に、以前
に記録された信号を消しながら次の信号を同時に
記録していくという、いわゆる同時消録が可能で
あるということがある。

これを実現するために、光学ヘツドに複数個の
半導体レーザーを設置して、光デイスクの信号記
録トラツク上に複数個のビームスポツトを形成
し、先行するビームで以前に書かれた信号を消去
しながら後続のビームで新しい信号を記録すると
いう方法が提案されている（特開昭56−145535号
公報）。この場合、先行する消去ビームは記録膜
を徐熱・徐冷して結晶状態を得るため、ビーム形
状をトラツク方向に長い楕円形に整形してあり、
円形ビームの場合よりレーザー光が同じ場所に長
時間照射されるようになつている。

また、一つのレーザーだけにより同時消録を実
現する方法も提案されている（特開昭56−145530
号公報）。これは結晶化速度が速くて、第４図に
示すように、レーザー光線を記録パワーレベル
P_Wと消去パワーレベルP_E（P_W＞P_E）の二つのパ
ワーレベル間で変調することにより、以前に記録
された信号の消去と新しい信号の記録を、一つの
レーザースポツトがトラツク上を一度通過するだ
けで実現しようとするものである。

発明が解決しようとする問題点 相変化型光デイスクを用いて同時消録を実現す
るための前述の二つの方法はそれぞれ問題点を有
している。

まず、光学ヘツドに複数個のレーザーを設置す
る方法は、複数個のレーザースポツトを一本のト
ラツク上に同時に形成し、正確にトラツキングさ
せる必要があり、高い水準の光学精度が要求さ
れ、特に量産を考えた場合に大きな問題となる。
さらに、それぞれのレーザーを別々にコントロー
ルする必要があり、システムとしても複雑にな
る。また、高価な半導体レーザーを複数個使用す
るということは、装置価格のコストアツプにつな
がる。

一方、一つのレーザーを記録パワーレベルP_W
と消去パワーレベルP_Eの二つのパワーレベル間
で変調して同時消録を行なうという方法は、複数
個のレーザーを使用する方法に比べ、光学的精度
と複雑なシステムは要求されないが、記録ビーム
の照射後にもかなり高パワーの消去ビームが照射
されるため、アモルフアス状態を得るための急冷
が得にくく、したがつて、記録ビツトが小さかつ
たり、記録ビツトの内部に微結晶が含まれて見か
け上の複素屈折率がアモルフアス状態よりも大き
いために、結晶状態との反射率変化が小さくて、
大きな再生信号が得られないというような場合が
生じた。

これを解消するために、消去パワーレベルP_E
を下げて記録ビームの照射部分をより急冷しよう
とすると、古い信号が完全に消去できず大きな消
し残りを生じてしまう場合があり、したがつて、
パワーレベルP_WとP_Eの設定が難しいという欠点
があつた。

また、結晶−結晶間の状態変化を利用する場合
でも、同様な理由により大きな再生信号が得られ
なかつたり、大きな消し残りが生じる場合があつ
た。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡
単な構成の光学ヘツドにより、大きな再生信号が
得られると共に、レーザーの照射パワーレベルの
設定が容易な同時消録方法を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、光学
的に識別が可能なアモルフアス−結晶状態間で可
逆的に変化する記録薄膜を有する光学情報記録部
材に、単一のレーザー光を用いて古い信号を消し
ながら同時に新しい信号を記録する方法であつ
て、前記古い信号の消去は記録薄膜が溶融する以
上の一定パワーを有するレーザー光を前記記録薄
膜に連続的に照射して結晶化させることでおこな
い、前記新しい信号の記録は記録信号に応じて前
記レーザー光のパワーレベルを瞬時低減させるこ
とにより前記記録薄膜をアモルフアス化させるこ
とでおこなうものである。

作 用 本発明の、２つのパワーレベル間で変調された
照射光により同時消録を行なう方法を用いれば、
消去光の照射部分は記録薄膜が溶融するために古
い信号は完全に消去され、さらに消去光が連続的
に照射される部分は、熱の伝達方向が信号記録ト
ラツクに対して主に垂直方向だけであるために徐
冷となるが、消去光のパワーレベルを瞬間的に低
減した場合には（以後これを冷却パワーレベル
P_Cとする）、消去光の照射部分の終端部において
熱の伝達がトラツク方向にもされるようになり、
急冷となると考えられる。したがつて、例えば、
アモルフアス−結晶間の状態変化を利用する場合
には、消去光を連続的に照射した部分は結晶化
し、その終端部のみアモルフアス化する。この場
合、消去パワーレベルを急激に非常に小さい値の
冷却パワーレベルまで低下するため、大きなアモ
ルフアスの記録ビツトの形成が可能となり、大き
な再生信号を得ることができるものと考えられ
る。

また、消去パワーレベルは、記録薄膜を溶融す
るパワー以上であればよく、また冷却パワーレベ
ルは、消去パワーレベルよりも充分に小さければ
よく（０でもよい）、したがつて照射パワーレベ
ルの設定が容易になると考えられる。

さらに、本発明による同時消録の方法は、単一
のレーザーだけで実現されるため、光学ヘツドや
装置構成を複雑にすることなく、装置価格も安く
おさえられる。

実施例 以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明す
る。

第２図は本発明による情報の光学的記録方法を
示す一実施例である。

光デイスク１は、基板２上に記録薄膜３を設置
して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（PC）等の樹脂基板や、ガ
ラス基板等が使用でき、また、光照射による結晶
−アモルフアス間の状態変化を利用して信号を記
録する記録薄膜３には、主にTeやTe化合物、あ
るいはSe化合物からなる薄膜、さらにはTeと
TeO₂の混合物であるTeO_x（０＜ｘ＜２）を主材
料とする薄膜が使用できるが、この記録薄膜は、
信号を記録する場合と同じ円形のビームスポツト
形状で消去（結晶化）する必要があり、高速な結
晶化速度が要求されるため、薄膜材料としては
Teを主成分としてSn，Ge，In，Bi，Se，Ｓ，
Sb，Au，Pd，Pbの少なくとも一つを含む材料、
あるいは前記TeO_xを主成分としてSn，Ge，In，
Bi，Se，Ｓ，Sb，Au，Pd，Pbの少なくとも一
つを含む材料がが特に適している。

また、結晶−結晶間の状態変化を起こす材料と
しては、InSnSe化合物等が適している。

本実施例では、光源として半導体レーザー４を
用いた。半導体レーザー４を出た波長830nmの光
は、第一のレンズ５によつて擬似平行光６となり
第二のレンズ７で丸く整形された後、第三のレン
ズ８で再び平行光になり、ハーフミラー９を介し
て第四のレンズ１０で光デイスク１上に波長限界
約1μmの大きさのスポツト１１に集光され、記録
および消去が行なわれる。

再生信号の検出は、光デイスク１からの反射光
をハーフミラー９を介して受け、レンズ１２を通
して光感応ダイオード１３で行なつた。

本発明による情報の光学的記録方法の最大の特
徴は、光デイスク１に投入される強度変調された
レーザー光の出力波形の形状にあり、次にその効
果について詳しく述べべる。

本発明に従つて強度変調された半導体レーザー
の出力波形を第１図ａに示し、このときの記録薄
膜の到達温度の変化の様子を第１図ｂに、また実
際にトラツク上に記録された信号の記録ビツトの
様子を第１図ｃに示す。

第１図ａに示すように、レーザー光のパワーレ
ベルは、消去パワーレベルP_EとP_Eより充分に低
い冷却パワーレベルP_Cの二段階で変調される。
このとき、消去パワーレベルP_Eは、薄膜温度が
溶融温度Tm以上になるように選ぶ。消去パワー
レベルP_Eで連続的に照射された部分は、熱の伝
達方向（拡散方向）が主に信号記録トラツクに対
して垂直方向だけであるために徐冷となつて結晶
化すると考えられるが、P_Eで連鮮的に照射後パ
ワーレベルをP_Cまで急激に低下させた場合には、
P_Eによる照射部分の終端は、熱の伝達方向がト
ラツク方向にも可能となつて急冷されるために、
アモルフアス化することができるものと考えられ
る。

なお、記録薄膜が溶融温度Tmに達したか否か
の厳密な判定は難しいが、少なくとも、一定パワ
ーのレーザー光を照射後、徐冷すれば結晶となる
が、急冷すればアモルフアスとなる場合には、記
録薄膜は一度溶融していることを示すものであ
り、溶融温度Tm以上に達しているといえる。

冷却パワーレベルP_Cとしては、消去パワーレ
ベルP_Eよりも小さくて、かつ、消去パワーレベ
ルP_Eで照射した部分の終端を急冷してアモルフ
アス領域を形成するように設定すればよいが、上
記理由により、その値は小さい方が大きな急冷効
果が得られる。

なお、冷却パワーレベルP_Cでの照射時間が長
すぎると、記録薄膜上のP_Cでの照射部分が結晶
化温度T_xまで昇温せず消し残りが発生すること
がある。しかし、P_Cでの照射時間が瞬間であれ
ば、P_Cでの照射部分は前後のP_Eで重複して照射
されるし、さらに前後のP_Eでの照射部分からの
伝達熱によつても昇温し、P_Cの値はたとえ０で
あつても、結晶化温度T_xまで到達することは可
能であると考えられる。

また、P_Cでの照射部分がこのように前後のP_E
での照射により昇温する場合には、たとえ溶融温
度Tmを越えたとしても、P_Cの前部のP_Eでの照射
部分の終端に急冷を与え、アモルフアス領域を形
成した後であれば、問題はないものと考えられ
る。

このように本発明による情報の光学的記録方法
はレーザーパワーを記録薄膜を溶融するパワーレ
ベルと、０に近いパワーレベル（パワーレベルが
０、すなわちレーザーオフの状態でもよい）の２
つのレベル間で変調すればよく、パワーレベルの
設定が容易であることがわかる。

実際にトラツク上に記録された信号の記録ビツ
トの形状は、第１図ｃに示すように正確な長円形
をしているのではなくて、後部が大きく膨らんだ
卵形をしている。これはP_Eで照射した終端部に
おいて、充分な急冷条件が得られたためと考えら
れる。この記録ビツトの歪みは再生波形の歪みに
つながるが、記録信号の変調方式が、記録ビツト
の位置関係によつて信号を記録再生するパルス位
置変調方式（PPM）では問題にならないと考え
られる。

なお、本発明による情報の光学的記録方法で
は、トラツク上に以前から記録されていた信号は
新しい信号を記録するときに消去されてしまう
が、これは以下のような理由によるものと考えら
れる。すなわち、消去パワーレベルP_Eで照射し
たところは、前の状態が結晶であつたのかアモル
フアスであつたのかには関係なく、一度溶融され
るため古い信号は完全に消去され、冷却パワーレ
ベルP_Cで照射されたところも、結晶化温度T_E以
上に昇温するため前の状態に関係なく結晶となる
ためと推測される。

次に本発明の情報の光学的記録方法により記録
された信号の再生波形について、従来の方法（第
４図）による場合と比較しながら説明する。

比較検討に使用した光デイスクは、PC基板上
にTeSeAu系記録薄膜を蒸着により1000Åの厚さ
で形成したものである。また、トラツク上でのレ
ーザースポツトの移動速度（線速度）Ｖは４m/s
ｅｃとした。

第４図ａは従来の方法を用いた場合の照射光の
形状を示すものであり、記録パワーレベルP_W＝
6mW（光デイスクの盤面上）、消去パワーレベル
P_E＝3mWとし、照射時間はともに0.5μsecであ
る。第４図ｂはこの条件で記録した場合の再生波
形である。

第３図ａは本発明を用いた場合の照射光の形状
を示すものであり、消去パワーレベルP_E＝6mW、
冷却パワーレベルP_C＝1mWとし、照射時間はそ
れぞれP_E：0.85μsec、P_C：0.15μsecである。第３
図ｂはこの条件で記録した場合の再生波形であ
る。

第４図ｂと第３図ｂの再生波形を比較すると、
本発明による方法で記録した場合は信号振幅が大
きく、大きな出力信号が得られることがわかる。
これは、本実験に用いた光デイスクの記録薄膜は
結晶化速度が速いことに起因するものと考えられ
る。すなわち、従来の記録方法により記録パワー
レベルP_Wで照射した部分は、結晶化速度が速い
ため全体がアモルフアス化するわけはなく、冷却
速度が大きい終端部分のみアモルフアス化する
が、しかし、直後に消去パワーレベルP_Eで照射
されるため、冷却速度が不充分で大きな記録ビツ
トは形成されないものと考えられる。

しかし、本発明による記録方法では、消去パワ
ーレベルP_Eで照射した直後に充分に低い冷却パ
ワーレベルP_Cで照射されるため、急冷条件がみ
たされ、アモルフアスの大きな記録ビツトが形成
されるものと考えられる。

なお、第４図ｂ、第３図ｂに示す再生波形には
波形の歪みがみられるが、これは前述のごとく変
調方式がPPMであれば問題はないと考えられる。

発明の効果 本発明による情報の光学的記録方法は、レーザ
ー光線等の照射によつて、光学的に識別が可能な
２つの状態間で可逆的に変化する記録薄膜を有す
る光学情報記録部材に、単一のレーザー光スポツ
トを用いて古い信号を消しながら同時に新しい信
号を記録する方法であつて、信号の消去時には、
レーザー光のパワーレベルを記録薄膜を溶融する
パワー以上で一定に保ち、かつ、記録時にはレー
ザー光のパワーレベルを瞬時低減させることを特
徴とするものであり、この方法によれば、結晶化
速度が速い記録薄膜を有する光デイスクを用いた
場合でも大きな再生信号振幅が得られる同時消録
が可能になり、さらに、レーザー出力のパワーレ
ベルの設定も容易にすることができる。

また、この記録方法は、単一の半導体レーザー
で実現できるため、光学ヘツドを始めとする装置
構成を複雑にすることなしに実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例における半導体レ
ーザーの出力波形図、同図ｂはそのときの記録薄
膜の到達温度を示すグラフ、同図ｃは信号記録ト
ラツク上に記録されたビツトを示す平面図、第２
図は本発明による情報の光学的記録方法を説明す
る概略図、第３図ａは本発明による場合の照射光
パワーを示す波形図、同図ｂはそのとき記録され
た信号の再生波形図、第４図ａは従来例による場
合の照射光パワーを示す波形図、同図ｂはそのと
き記録された信号の再生波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学的に識別が可能なアモルフアス−結晶状
   態間で可逆的に変化する記録薄膜を有する光学情
   報記録部材に、単一のレーザー光を用いて古い信
   号を消しながら同時に新しい信号を記録する方法
   であつて、前記古い信号の消去は記録薄膜が溶融
   する以上の一定パワーを有するレーザー光を前記
   記録薄膜に連続的に照射して結晶化させることで
   おこない、前記新しい信号の記録は記録信号に応
   じて前記レーザー光のパワーレベルを瞬時低減さ
   せることにより前記記録薄膜をアモルフアス化さ
   せることでおこなうことを特徴とする情報の光学
   的記録方法。 ２ 新しい信号の記録時には、レーザー光のパワ
   ーレベルを瞬時０とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の情報の光学的記録方法。