JPH0714167A - 光記録再生方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光記録媒体における反射光の強度変化を利用
した光記録再生方法において、その記録マークや照射光
のビーム径等を変更することなく、多値記録を実現させ
て高記録密度化が図れるようにする。また、このような
光記録再生ができる装置を提供する。 【構成】 光記録媒体１の単位記録マーク部１４内に、
記録情報に応じて回折角θが異なる回折光２０が得られ
る回折パターンを形成して記録を行い、且つ、その単位
記録マーク部１４にビーム光１８を照射することにより
出射される複数の回折光２０を情報信号として検出して
再生を行うにした。その回折パターンは回折格子の他、
相分離型記録材料のスピノーダル分解による絡み合い模
様を利用して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高記録密度化（大容量
化）が可能な光記録再生方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体である光ディスクを使用する
従来の光記録再生方法は、光ディスクに記録された記録
情報の再生を、レーザビーム光を照射して得られる反射
光の強度変化として検出することにより行っている。一
方、光ディスクへの記録は、ディスクの記録方式によっ
て異なるが、具体的には、記録情報に応じてディスクの
記録部に凹部（ピット）又は凸部（バブル）形状を形成
したり、磁化方向が異なる磁区を形成したり（いわゆる
光磁気記録方式）、或いは、記録層の反射特性等を異な
らしめることにより行われている。

【０００３】ところで、このような光記録再生方法にお
いて記録密度の高密度化を図ろうとする場合、次のよう
な問題点があるため、その実現は困難とされている。す
なわち、その高密度化のために、例えば、上記の形状変
化、磁区形成、反射特性変化等により光ディスクに形成
される記録マーク部をより密に配列形成した場合には、
その記録マーク部の再現性や精度の度合いにより再生時
の読み取り信号の品質が大きく左右されるため、安定し
た良好な再生ができない。また、再生光としてのレーザ
ビーム光のパワーが、時間的に変動したり或いは異なる
再生装置間において微妙に相違することにより、その読
み取り信号の品質に影響を与え、これによっても常に安
定した良好な再生が難しい。その他、高記録密度化のた
めに、記録マーク部のサイズをより小さくしようとする
場合には、そのような記録マークを形成するレーザビー
ム光のビーム径の小サイズ化に限界があるため実現困難
であった。つまり、そのビーム径がレーザ光の波長に比
例するため、その記録マークのサイズも波長程度のもの
に限られてしまうのである。従って、反射光の強度変化
を利用した光記録再生方法において記録密度を高めるた
めには、多値記録や多重記録を実現させることが必要で
あるとされているが、従来の光記録再生方法のままでは
再生信号におけるＳ／Ｎ比が劣るため、多値記録や多重
記録の適用は不利とされ、結局のところ高記録密度化は
実現困難とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多値
記録を実現し、記録マークや照射光のビーム径等を変更
することなく高記録密度化を図ることができる光記録再
生方法とその装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光記録再生方法
は、光記録媒体の単位記録マーク部内に、記録情報に応
じて回折角が異なる回折光が得られる回折パターンを形
成して記録を行い、且つ、その単位記録マーク部にビー
ム光を照射することにより出射される複数の回折光を情
報信号として検出して再生を行うことを特徴とするもの
である。

【０００６】この記録方法は、従来の２値記録とは異な
り、単位記録マーク部内に（回折パターンを形成して）
情報を記録することができるため、多値記録が可能とな
る。なお、単位記録マーク部は、１×１μｍ程度のサイ
ズ（記録領域）からなり、光波長と同程度の大きさを有
するものである。

【０００７】再生に当たっては、その単位記録マーク部
に一定波長からなるレーザー光のようなビーム光（平面
波）を照射することにより各記録マーク部の回折パター
ンに基づく固有の回折角をもった複数の回折光が得ら
れ、この回折光による信号パターン（回折角）を情報信
号として検出することにより、各単位記録マーク部内に
記録された情報が再生される。

【０００８】また、本発明の方法は、上記の技術的手段
において、単位記録マーク部内の回折パターンを、回折
角が異なる複数の回折光が得られる回折格子にて形成す
ることを特徴とするものである。

【０００９】この場合、回折格子は、格子ピッチが一定
で一定角度の回折光が得られる一般的なものではなく、
記録情報に応じて格子ピッチが可変で、回折角が異なる
複数の回折光が得られる回折溝などが形成されるもので
ある。このような回折格子（の溝）は、例えば、エンボ
ス成形、マスク露光によるフォトリソ加工、干渉縞露光
などの手段により形成される。なお、このような回折格
子を形成した光記録媒体は、再生専用の光ディスクとし
て使用される。

【００１０】更に、本発明の方法は、上記の技術的手段
において、単位記録マーク部内の回折パターンを、光照
射により相分離する光記録媒体における記録材料のスピ
ノーダル分解による絡み合い模様にて形成するととも
に、その回折パターンを照射光のパワーレベルを記録情
報に応じて変化させることにより設定することを特徴と
するものである。

【００１１】この場合、スピノーダル分解による相分離
が生起する記録材料は、光記録媒体の記録層として形成
される。スピノーダル分解は、相分離型の記録材料を光
照射による加熱後に急激に冷却することにより生起する
ものであり、そのときの分離した相の分離パターンが絡
み合い模様となって現れる。本発明では、この絡み合い
模様を利用して回折角が異なる回折光を得るようにして
いる。また、この絡み合い模様は、スピノーダル分解の
進行と共に変化し、その進行は照射光のパワーレベルを
変えることにより制御することができる。従って、この
絡み合い模様を利用する回折パターンは、照射光のパワ
ーレベルを記録情報に応じて適宜変えることにより所望
のパターン内容に設定される。

【００１２】一方、本発明の光記録再生装置は、上記の
相分離のスピノーダル分解による絡み合い模様を利用し
て単位記録マーク部内の回折パターンを形成する光記録
再生方法に適用する装置であって、相分離型記録材料か
らなる記録層を有する光記録媒体に対して記録情報に応
じてパワーレベルを変化させた光を照射する記録用光学
系と、ビーム光の照射により光記録媒体の単位記録マー
ク部から出射される複数の回折光を検出する光検出器
と、その光検出器で検出された回折光による情報信号を
再生信号に変換処理する信号処理手段とを少なくとも備
えていることを特徴するものである。

【００１３】この装置において、記録用光学系は、従来
装置における光記録ヘッドを含む記録用光学系と基本的
に略共通するものであるが、唯一、照射するレーザー光
などのパワーレベルを画像情報に応じて変化させる機能
を備えたもので、そのパワーを変化させた照射光を光記
録媒体に照射できるものであればよい。

【００１４】また、光検出器は、単位記録マーク部から
回折パターンに応じて出射される複数の回折光を検知で
きるようにするため、それら回折光の回折角に対応した
位置に一次元的に又は二次元的に適宜配置される。この
光検出器としては、ＰＤ（フォトダイオード）アレー、
ＣＣＤアレー等が使用される。

【００１５】さらに、信号処理手段は、上記の光検出器
で検出される複数の回折光による情報信号（多値信号）
を通常の再生信号として使用するための信号処理が可能
なものであれば、特に限定されない。

【００１６】

【作用】本発明によれば、単位記録マーク部内に記録情
報に応じた回折パターンを形成し、しかも、その単位記
録マーク部にビーム光を照射することにより該マーク部
から回折パターンに応じた固有の回折角をもつ複数の回
折光が得られ、それを情報信号として検出することによ
り再生することができるので、多値記録が可能となり、
これにより記録密度の高密度化が達成される。

【００１７】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明する。

【００１８】実施例１ 図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は光
記録媒体の断面図、図２は記録用光学系を示すブロック
図、図３は書き込み信号の波形図、図４は記録状態を示
す説明図、図５は再生状態を示す概念図、図６は信号処
理手段を示すブロック図である。

【００１９】まず、相分離型の記録材料として酸化アン
チモン（ＳｂＯｘ）を使用し、図１に示すような層構造
の光記録媒体１を作成した。図１に示すように、光透過
性の基板２上に、ＳｉＯ₂からなる厚さ１０００オング
ストロームの誘電体層３を形成した後、ＲＦイオンプレ
ーティング装置を用いて下記の成膜条件によりＳｂＯｘ
からなる厚さ４００オングストロームの記録層４を形成
した。すなわち、アルゴン（Ａｒ）ガス圧を３×１０^-4
ｔｏｒｒ、酸素（Ｏ２）ガス圧を６×１０^-4ｔｏｒｒに
それぞれ設定するとともに、ＲＦパワーの大きさを目安
にして基板に現れるバイアス電圧Ｖｄｃをモニターしつ
つ設定し、酸素ガスの導入下でターゲットのアンチモン
を基板に向けて蒸発せしめ、その基板にＳｂＯｘの化合
物を着膜させた。なお、記録層の材料であるＳｂＯｘが
スピノーダル分解する組成について組成分析したとこ
ろ、ｘ＝２．０が適当であるという結果が得られた。次
に、上記誘電体層３と同様にして記録層４上にＳｉＯ₂
からなる厚さ７００オングストロームの誘電体層５を形
成した後、アルミニウムからなる厚さ６００オングスト
ロームの反射急冷層６を形成し、最後に紫外線硬化樹脂
からなる保護層７を形成し、光記録媒体１とした。

【００２０】得られた光記録媒体１に対し、図２に示す
ような記録用光学系を備えた光記録装置を用いて記録を
行った。この装置における記録用光学系は、記録情報信
号を２値化する２値化回路８と、その２値化信号を多値
化する多値化回路９と、その多値化信号のパワーの所定
のレベルに設定するための振幅変調回路１０と、その変
調信号に基づきレーザー光発振装置を駆動させるドライ
バ回路１１と、レーザー光発振装置３０とでその主要部
が構成されている。図中、３０ａはレーザー光を示す。

【００２１】上記装置による記録は次のようにして行っ
た。

【００２２】まず、記録情報信号が前記の記録信号処理
回路である２値化回路８、多値化回路９及び振幅変調回
路１０により、図３（ｂ）に示すような信号波形からな
る書き込み信号１２として信号処理される。この書き込
み信号１２は、その周波数が１ＭＨｚで、パワーレベル
が８〜２０ｍＷの範囲内で段階的に設定（Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ
₃、・・）された信号である。この書き込み信号１２が
ドライバ回路１１に入力されると、この信号に基づいて
レーザー光発振装置３０が駆動し、図４（ａ）に示すよ
うにレーザー光１３が単位記録マーク部１４内に照射さ
れて所定の回折パターンが形成される。図４（ａ）中、
１３ａはビームスポットである。

【００２３】このとき、書き込み速度は線速度で１０ｍ
／ｓｅｃとした。また、レーザー光１３を照射した各単
位記録マーク部１４内には、図３（ｂ）に示すように２
つの異なった組成部１５ａ、１５ｂがレーザー光のパワ
ーレベルに対応して絡み合った模様１５が現出し、その
絡み合い模様１５がそれぞれ固有の回折パターン１５と
して形成された。さらに、この回折パターン１５は、回
折角が０〜３０度の間で変化する回折光が得られるよう
に設定されている。

【００２４】ここで、従来の光記録方法においては、図
３（ａ）に示すようにパワーレベルが常に一定（Ｈｉレ
ベルのみ）で、そのパルスの間隔或いはパルス幅を記録
情報に応じて変化させた書き込み信号１６に基づいて、
マーク間隔（周波数）やマーク長さが適宜変更設定され
た記録マークを形成することにより記録が行われてい
た。これに対し、本発明では上記したように一定の周波
数でパワーレベルのみを変化させた書き込み信号１２に
基づいて、パワーレベルが異なるレーザー光を照射し、
記録マークの単位マーク内に固有の回折パターンを形成
することにより、記録が行われる。

【００２５】次に、このように情報を記録した光記録媒
体の再生を、図５に示すような再生装置を用いて行っ
た。

【００２６】この再生装置は、レーザー光等の光源１７
と、この光源１７からのレーザー光を光記録媒体１にビ
ーム光１８として集光させるための光学系１９と、光記
録媒体１の単位記録マーク部１４から出射される回折光
２０を検出する光検出器２１と、その光検出器２１で検
出された回折光２０による情報信号を再生信号に変換処
理する信号処理手段２２とでその主要部が構成されてい
る。なお、光学系１９ａはビームスプリッタである。再
生光としてのビーム光１８には、波長が０．７８μｍ
で、１ｍＷのレーザーパワーからなるレーザー光が使用
された。

【００２７】光検出器２１は、単位記録マーク部１４か
ら所定の回折角θでもって出射される回折光２０を全て
検出できる位置にフォトダイオードアレイを複数個並べ
て配置することにより構成されている。この光検出器２
１においては、図示のように回折角θの異なる複数の回
折光２０の光強度がそれぞれ検出される。

【００２８】本実施例において光検出器２１に検出され
る回折光は、回折角が０〜３０度の範囲内で変化するも
ので、その半値幅（光強度がピーク値の半分の値になる
ときの角度幅）が約５度であることから、その回折角が
０、５、１０、１５、２０、２５、３０度の７種のもの
が存在し、これにより、単位記録マーク部１４内には７
値の多値記録が成されていることが確認される。

【００２９】信号処理手段２２は、図６に示すように、
光検出器２１にて検出される複数の回折光による情報信
号を多値信号に信号処理する多値信号処理回路２３と、
この多値信号処理回路２３からの多値信号２４を２値信
号に信号処理する多値／２値変換回路２５と、変換回路
２５の２値信号２６を再生信号２８に復調する復調器２
７とで主要部が構成されている。

【００３０】多値信号処理回路２５では、実際に、光検
出器２１において検出される各回折光の光強度に関する
情報信号に基づき、それらの強度を比較し、その最大強
度を示す回折光（回折角）を識別して取り出し、それを
ｎ値の値（多値信号）として出力する。

【００３１】この再生装置によれば、光記録媒体の単位
記録マーク部１４にビーム光１８を照射すると、そのマ
ーク部１４からはそのマーク部内に形成された回折パタ
ーン１５に応じて回折角θが異なる回折光２０が所定数
（本例では７種）出射され、それらの回折光２０が光検
出器２１により検出され、その各光強度が検知される。
そして、その各回折光の光強度に関する情報信号が多値
信号処理回路２３に入力されると、前記のようにして所
定の多値信号２４が得られる。続いて、この多値信号２
４は、多値／２値変換回路２５により通常の２値信号に
変換された後、復調器２７により復調されて再生信号２
８になり、これにより、各単位記録マーク部１４に記録
された情報が再生される。

【００３２】この実施例により、７値という多値記録が
可能であることが確認された。従って、この場合におけ
る記録密度は、２値記録の従来方法に比べると約３．５
倍という高密度なものである。また、このときの記録周
波数は常に一定に保てるため、この記録周波数も２値記
録の従来方法に比べて約３．５倍であると見積もられ
た。

【００３３】実施例２ 図７〜８は本発明の第二実施例を示すもので、図７は回
折格子を利用した回折パターンを記録する様子を示す説
明図、図８は図７で得られる光記録媒体の再生状態を示
す概念図である。

【００３４】まず、回折格子により回折パターンを記録
形成する光記録媒体を作成する。図７（ａ）に示すよう
に、例えば、光記録媒体の基板２上にフォトレジスト４
０を塗布、ベークして媒体基材を準備する。一方、超音
波変調器４１にレーザー光４２を入射させるとともに記
録情報に応じた変調信号を入力して、異なる光周波数を
もつ２光束に分割した後、その２光束をコリメートレン
ズ４３により、媒体基材に近接設置した対物レンズ４４
まで導き、その対物レンズ４４を介して媒体基材（フォ
トレジスト）上に結像させる。これにより、異なった２
光束は媒体基材上で干渉を起こし、回折格子を形成す
る。その際、上記周波数を制御することにより、回折格
子のピッチを調整することができる。このようにして、
レジスト４０面の単位記録マーク部の相当位置には、同
図（ｂ）に示すような干渉縞４５が像形成される。しか
る後、エッチング処理してその干渉縞に対応した溝形状
を基板２に形成し、この溝パターンを回折パターンとし
て利用することにより光記録媒体を作成した。

【００３５】この記録がなされた光記録媒体１を、図８
に示すように実施例１と同じ再生装置により再生したと
ころ、１０値の多値記録が可能であった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光記録媒体における反射光の強度変化を利用した光記録
再生方法において記録マークや照射光のビーム径等を変
更することなく、多値記録を行うことが可能であり高記
録密度化を図ることができる。また、この多値記録の実
現は高転送レート化にも有効に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１に使用する光記録媒体を示す断面図
である。

【図２】 実施例１における記録装置の記録用光学系の
構成例を示すブロック図である。

【図３】 記録時の書き込み信号を示す波形図である。

【図４】 図２の記録状態を示す要部説明図である。

【図５】 実施例１における再生状態を説明するための
概念図である。

【図６】 実施例１における信号処理手段の構成例を示
すブロック図である。

【図７】 実施例２における記録状態を示す説明図であ
る。

【図８】 実施例２における再生状態を説明するための
概念図である。

【符号の説明】

１…光記録媒体、１４…単位記録マーク部、１５…回折
パターン、１８…ビーム光、２０…回折光、２１…光検
出器、２２…信号処理手段、θ…回折角。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光記録媒体の単位記録マーク部内に、記
   録情報に応じて回折角が異なる回折光が得られる回折パ
   ターンを形成して記録を行い、且つ、その単位記録マー
   ク部にビーム光を照射することにより出射される複数の
   回折光を情報信号として検出して再生を行うことを特徴
   する光記録再生方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、単位記録
   マーク部内の回折パターンを、回折角が異なる複数の回
   折光が得られる回折格子にて形成することを特徴する光
   記録再生方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、単位記録
   マーク部内の回折パターンを、光照射により相分離する
   光記録媒体における記録材料のスピノーダル分解による
   絡み合い模様にて形成するとともに、その回折パターン
   を照射光のパワーレベルを記録情報に応じて変化させる
   ことにより設定することを特徴とする光記録再生方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光記録再生方法に適用す
   る光記録再生装置であって、相分離型記録材料からなる
   記録層を有する光記録媒体に対して記録情報に応じてパ
   ワーレベルを変化させた光を照射する記録用光学系と、
   ビーム光の照射により光記録媒体の単位記録マーク部か
   ら出射される複数の回折光を検出する光検出器と、その
   光検出器で検出された回折光による情報信号を再生信号
   に変換処理する信号処理手段とを少なくとも備えている
   ことを特徴する光記録再生装置。