JPH05342623A - 光学的情報記録装置および光学的情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の異なる波長のレーザー光に対して、記
録、再生の双方あるいは一方が可能な光学的情報記録装
置を提供する。特に短波長記録再生ドライブで長波長用
相変化メディアをオーバライト記録するアップワードコ
ンパチを可能にすることを目的とする。 【構成】 メディアに記録された信号が長波長低ＮＡで
記録された信号か短波長高ＮＡで記録された信号かを識
別する手段３１とレーザー光源とレンズとレンズの開口
数を制限する手段１３とを持ち、長波長低ＮＡで記録さ
れた信号にオーバライトする場合はレンズの開口を制限
して等価な波長／ＮＡ比になるような条件で記録を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光等のエネル
ギー線を用いて薄膜に高密度に情報を記録し、光学的な
変化を検出して情報を再生する光学的情報記録媒体およ
び光学的情報記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光をレンズ系によって収束させ
ると直径がその光の波長のオーダーの小さな光スポット
を作ることができる。したがって小さい出力の光源から
でも単位面積あたりのエネルギー密度の高い光スポット
を作ることが可能である。これを用いて物質の微少な領
域を変化させることが可能であり、またその微少領域の
変化を検出することも可能である。これを情報の記録・
再生に利用したものが光学的情報記録媒体である。

【０００３】光記録媒体の基本的な構造は表面が平坦な
基材上にレーザースポット光照射によって何らかの状態
が変化する記録薄膜層を設けたものである。信号の記録
・再生は以下のような方法を用いる。すなわち、平板状
の媒体を例えばモーター等による回転手段や並進手段に
より移動させ、この媒体の記録薄膜面上にレーザー光を
収束し照射する。この時レーザー光が記録薄膜面上に収
束するように焦点合わせ（フォーカス）制御を行なうの
が普通である。記録薄膜はレーザー光を吸収し昇温す
る。レーザー光の出力を記録すべき情報に応じてある閾
値以上に大きくすると記録薄膜の状態が部分的に変化し
て情報が記録される。この閾値は記録薄膜自体の特性の
他に基材の熱的な特性、媒体の光スポットに対する相対
速度等に依存する量である。記録された情報は記録部に
前記閾値よりも十分低い出力のレーザー光スポットを照
射し、その透過光強度、反射光強度あるいはそれらの偏
光方向等何らかの光学的特性が記録部と未記録部で異な
ることを検出して再生する。この時記録され変化した一
連の状態をレーザー光が正確に追随するようにトラッキ
ング制御を行なうのが普通である。またあらかじめ基材
上に凹凸の溝形状を形成する等なんらかのトラッキング
用のガイドを設け、それを用いてトラッキング制御を行
ないながら記録・再生を行なうことも行なわれている。

【０００４】このような光記録媒体の応用例としてビデ
オ画像ファイル、文章ファイル用の光記録ディスク、コ
ンピューター外部メモリー用（データファイル）の光記
録ディスクがある。またカード状あるいはテープ状のの
光記録媒体も提案されている。

【０００５】記録の形態およびそれに用いる記録媒体材
料は穴開け記録・光磁気記録・等々種々提案されている
が、その中で相変化型と呼ばれる、結晶構造の変化によ
り形状の変化を伴わずに光学的な変化をする記録媒体が
ある。

【０００６】相変化記録媒体は他の形態の記録媒体に比
べていくつかの利点がある。一つは記録がレーザー光照
射のみで行なわれるため光磁気記録媒体のように外部磁
界を加える必要がなく、記録装置が簡単ですむという点
である。他の一つは記録薄膜の反射率が変化するため反
射光量変化の検出により信号が再生され光の偏光方向を
検出する光磁気記録媒体にくらべて信号量が大きくＳＮ
のよい信号が得られる。さらに相変化記録媒体は形状の
変化を伴わないので複数の状態間を可逆的に変化させる
ことで記録された情報を消去し、さらに新しい信号を記
録するという書き換え機能を持たせることが可能であ
る。また形状変化がないことから密着した被覆により保
護層を形成することが可能で、穴開け記録の場合のよう
なエアサンドイッチ構造といわれる複雑な中空構造をと
る必要がなく構造が簡単で信頼性の高い記録媒体を提供
することができる。

【０００７】前記のように相変化型の媒体は形状の変化
を伴わないため可逆的に状態変化が可能であれば、記録
した信号を消去・書き換えが可能である。このように可
逆的に相変化が可能な材料としてＧｅ−Ｔｅ−Ｓｂ−Ｓ
系材料（特公昭４７−２６８９７号公報）、Ｔｅ−Ｏ−
Ｇｅ−Ｓｂ系材料（特開昭５９−１８５０４８号公
報）、Ｔｅ−Ｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ａｕ系材料（特開昭６１
−２５９４号公報）、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料（特開昭
６２−２０９７４２号公報）などが知られている。これ
らはいずれも可逆的に変化する２つの状態としてアモル
ファス状態（あるいはガラス状態、無定形状態）と結晶
状態が安定に存在する。一般的には記録・消去は次のよ
うな方法で実現する。すなわちアモルファス化はレーザ
ー光照射により薄膜を加熱昇温して熔融しレーザー光照
射終了時に冷却される過程において急冷されアモルファ
ス状態となることにより実現する。結晶化は同様にレー
ザー光照射による加熱により薄膜を融点以下で結晶化に
十分な温度に昇温し実現する。また融点以上に昇温した
場合でも冷却時に十分な急冷条件が得られず徐冷された
場合にも結晶化が実現する。いずれにしてもレーザー光
出力を変化させ媒体の温度条件（昇温・冷却条件）を制
御することによりアモルファス化・結晶化を選択的に行
なうことができる。

【０００８】相変化記録媒体に用いる薄膜材料は一般的
には成膜状態でアモルファスであり、追記型においては
通常このアモルファス状態を未記録状態に、結晶状態を
記録状態に用いる。消去可能型においてはアモルファス
状態と結晶状態をそれぞれ情報の記録状態と消去状態と
して使用するか、逆にそれぞれを消去状態と記録状態と
して使用するかは任意であるが、アモルファス状態を記
録状態として使用するのが一般的である。

【０００９】さらに相変化媒体には単一のレーザービー
ムを用いて既に記録された信号を消しながら新たな信号
を記録するいわゆるオーバライトが可能であるという特
長をもつ。オーバライトは次のようにしてなされる（特
公平２−１９５３５号公報）。すなわち記録に際してレ
ーザー光出力を薄膜を結晶化させるのに十分な相対的に
低い出力レベル（バイアスレベル）と薄膜をアモルファ
ス化させるのに十分な相対的に高い出力レベル（ピーク
レベル）の間で記録すべき信号に応じて変調する。この
ようにすると記録薄膜がアモルファス状態であっても結
晶状態であってもバイアスレベルのレーザー光が照射さ
れた部分は結晶になり、ピークレベルのレーザー光が照
射された部分はアモルファスになる。この場合レーザー
ビームの光強度分布がガウス分布あるいはそれに近い中
心部が大きく周辺ほど小さい分布をしているためバイア
スレベルによって結晶化する幅はピークレベルによって
アモルファス化する幅よりも大きくなる。従って以前に
記録されたアモルファスマークの大きさがバラついた
り、トラックずれによって以前に記録されたアモルファ
スマークの位置よりもずれてオーバライトした場合も十
分に結晶化消去を行なうことができる。諸条件の変動に
使いオーバライト方式である。

【００１０】図３は従来例の光学的情報記録装置に用い
る光ヘッドの構成を示す模式図である。半導体レーザー
１１から出射したレーザー光はレンズ１５によってコリ
メートされビームスプリッタ１４を通り対物レンズ１２
によって記録媒体に照射される記録媒体は基板２１上に
記録薄膜２２が設けられた構造を有している。対物レン
ズ１２により集束されるレーザービームの径は半導体レ
ーザー１１の波長λと対物レンズ１２の開口数ＮＡの比
λ／ＮＡに比例する。通常レーザービームが記録薄膜上
に精度よく集光するように対物レンズをレーザービーム
の照射方向に制御するフォーカス制御を行なうのが一般
的である。また基材上に設けられた凹凸によるガイドト
ラックに沿ってレーザー光が照射されるように対物レン
ズをレーザービームの照射方向と直角方向に制御するト
ラッキング制御を行なうことも一般的に行なわれてい
る。

【００１１】記録においては半導体レーザーの発振出力
を薄膜を結晶化させるのに十分な相対的に低い出力レベ
ル（バイアスレベル）と薄膜をアモルファス化させるの
に十分な相対的に高い出力レベル（ピークレベル）の間
で記録すべき信号に応じて変調して記録薄膜に照射す
る。再生に際しては半導体レーザーの発振出力を薄膜を
結晶化させるのに十分な相対的に低い出力レベル（バイ
アスレベル）よりもさらに十分低い再生光レベルの出力
で発振させ照射しその反射光を対物レンズ１２で受けビ
ームスプリッタによりレンズ１６を通してフォトディテ
クター１７に導いてその反射光強度を検出して信号を再
生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来記録用に用いられ
るレーザーは半導体レーザーが主であり波長８００ｎｍ
前後のものが用いられていた。近年、半導体レーザー技
術の発展により６００ｎｍ台のより波長の短い半導体レ
ーザーが実用になりつつある。さらに二次高調波発生素
子を用いた短波長レーザーや、ガスレーザーを用いた短
波長レーザー光を用いることも検討されている。対物レ
ンズによって記録薄膜上に集束されるレーザービームの
スポット系はレーザー波長（λ）とレンズの開口数（Ｎ
Ａ）に対してλ／ＮＡに比例する。

【００１３】短波長のレーザー光を用いることより光ス
ポットを波長に比例してより小さな径に絞ることが可能
で記録密度の向上がはかれる。また記録に用いる対物レ
ンズの開口数（ＮＡ）は現在０．４７ないし０．５５程
度のものが実用になっているがこれをさらに０．６程度
まで増大させることによって光スポット径を小さくし記
録密度の向上を測ることも試みられている。またこのよ
うにすると記録に必用なレーザーパワーの低減、すなわ
ち実質的な感度の向上も期待できる。

【００１４】一方、従来の長い波長のレーザー光あるい
は小さいＮＡによって記録された記録媒体を短い波長の
レーザー光あるいは大きなＮＡを持った光ヘッドでも使
うことができれば利用者に取って有益である。

【００１５】しかしながら前記のように相変化媒体に単
一ビームでオーバライトする場合はピークレベルにより
アモルファス化記録を行ないバイアスレベルにより結晶
化消去を行なうが波長・開口数比の大きいビームで記録
されたアモルファスマークは相対的に大きいため波長・
開口数比の小さなビームでオーバライトするときには消
去結晶化幅が小さく完全に消去しきれないという課題が
ある。また消去結晶化幅がアモルファスマーク幅よりも
大きくても相対的にトラックずれ等の変動に対して余裕
がなくなるという課題もある。

【００１６】本発明の目的は特定の波長・開口数比（λ
／ＮＡ）レーザー光ビームを持った光ヘッドにおいて相
対的により波長・開口数比（λ／ＮＡ）の大きい光ヘッ
ドによって記録された記録媒体に記録、再生の双方ある
いはいずれか一方が可能な光学的情報記録装置を提供す
ることにある。またいま一つの目的は波長・開口数比の
異なるレーザービームによって記録再生を行なう方法を
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情報
を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置と
して、レーザー光源と、レーザー光源の発信出力を記録
すべき信号に応じて、記録薄膜の第１の状態に変化させ
る第１の出力と、第２の状態に変化させる第２の出力の
間で変化させる手段と、レーザー光源を情報記録媒体の
記録薄膜上に集束させる対物レンズと、光学的情報記録
媒体に設けられた識別信号を読みとる手段と、上記識別
信号に応じて上記対物レンズの開口数を実質的に変化さ
せる手段とを具備するものを用いる。

【００１８】

【作用】上記のような構成において、レーザー光源の発
信出力を記録すべき信号に応じて、記録薄膜の第１の状
態に変化させる第１の出力と、第２の状態に変化させる
第２の出力の間で変化させレンズ系によって光記録媒体
上に照射することによりオーバライト記録が可能であ
る。さらにあらかじめ記録された信号の記録条件すなわ
ち波長・開口数比を記録媒体上に識別信号として記録し
ておきこれを識別信号を読みとる手段により検出してそ
の結果がより小さな波長・開口数比で記録されたもので
あれば、開口数制限手段により実質的に開口数を制限す
ることにより波長・開口数比を小さくしこれを用いてオ
ーバライトを行なえばすでに記録されている記録アモル
ファスマークよりも十分大きい結晶化消去幅が得られ十
分な消去性能と変動に対する余裕を確保することができ
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例の光学的情報記録装
置に用いる光ヘッドの構成を示す模式図であり、図３に
示す従来例の構成に対し、さらにレンズ１５でコリメー
トされた光路上に開口制限手段１３を設けている。開口
制限手段１３は光路上の周辺部を遮るものであれば何で
も使えるが、機械的なシャッター機構が十分な性能を持
つ。開口制限手段は開口制限信号によってその開口制限
領域を調整することが可能なものが望ましい。

【００２０】図２に本発明の一実施例の光学的情報記録
装置の構成の模式図を示す。光記録媒体２０にはなんら
かの形で既に記録されている信号の記録条件すなわち波
長・開口数比を記録媒体上に識別信号として記録してあ
る。この信号は例えば光記録媒体２０のカートリッジ上
の識別孔の位置や有無として記録されている。この場合
は検出手段３１として機械的な識別孔の検出手段例えば
リミットスイッチが用いられる。また記録媒体上の記録
薄膜へこの識別信号を記録することも可能である。すな
わち記録された情報を管理する管理情報として記録に用
いた波長と対物レンズの開口数の情報を媒体上に記録す
る手段を持つことにより可能である。この場合は複数の
異なる波長・開口数比の記録装置により記録が行なわれ
ても各々の記録領域に応じて管理情報を記録することが
可能でありまた信号情報が書き換えられるたびにこの管
理情報もあわせて書き換えることにより常に等価な波長
・開口数比によりオーバライトすることが可能になる。
この場合は再生信号検出が識別信号の検出手段として作
用する。

【００２１】この検出手段３１からの検出信号により制
御手段３２があらかじめ記録された信号の記録条件すな
わち波長・開口数比を判断しそれと等価な波長・開口数
比になるように開口制限を加えるよう開口制限手段１３
に開口制限信号４３により制御を行なう。このようにし
て記録再生光５０のビームの波長・開口数比を既に記録
された信号の記録条件と等価なものにすることが可能で
ある。

【００２２】

【発明の効果】本発明によって、特定の波長・開口数比
（λ／ＮＡ）レーザー光ビームを持った光ヘッドにおい
て相対的により波長・開口数比（λ／ＮＡ）の大きい光
ヘッドによって記録された記録媒体に記録、再生の双方
あるいはいずれか一方が可能な光学的情報記録装置を提
供することができる。また波長・開口数比の異なるレー
ザービームによって記録再生を行なう方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる光学ヘッドの構成を
示す模式図

【図２】本発明の一実施例を示す光学的情報記録装置の
構成を示す模式図

【図３】従来例における光学ヘッドの構成を示す模式図

【符号の説明】

１０ 光ヘッド １１ 半導体レーザー １２ 対物レンズ １３ 開口制限手段 １４ ビームスプリッタ １５ レンズ １６ レンズ １７ フォトディテクター ２０ 光学的情報記録媒体 ２１ 基板 ２２ 記録薄膜 ３１ 検出手段 ３２ 制御手段 ４１ 再生信号 ４２ 検出信号 ４３ 開口制限信号 ５０ 記録再生光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情
   報を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置
   であって、 レーザー光源と、上記レーザー光源の発信出力を、記録
   薄膜を第１の状態に変化させる第１の出力と第２の状態
   に変化させる第２の出力の間で記録すべき情報に応じて
   変化させる手段と、上記レーザー光源を上記情報記録媒
   体の記録薄膜上に集束させる対物レンズと、上記光学的
   情報記録媒体に設けられた識別信号を読みとる手段と、
   上記識別信号に応じて上記対物レンズの開口数を変化さ
   せる手段とを具備することを特徴とする光学的情報記録
   装置。
2. 【請求項２】記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情
   報を記録する光学的情報記録媒体に情報を記録する装置
   であって、記録された情報を管理する管理情報として記
   録に用いた波長と対物レンズの開口数の情報を上記光学
   的情報記録媒体上に記録する手段を持つことを特徴とす
   る光学的情報記録装置。
3. 【請求項３】記録薄膜の複数の状態間の変化を用いて情
   報を記録する光学的情報記録媒体であって、あらかじめ
   記録に用いる波長および対物レンズ開口数が管理情報と
   して記録されていることを特徴とする光学的情報記録媒
   体。