JPH10112065A - 光学的情報記録媒体とその初期化方法および光学的情報装置 - Google Patents

光学的情報記録媒体とその初期化方法および光学的情報装置

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JPH10112065A
JPH10112065A JP8262757A JP26275796A JPH10112065A JP H10112065 A JPH10112065 A JP H10112065A JP 8262757 A JP8262757 A JP 8262757A JP 26275796 A JP26275796 A JP 26275796A JP H10112065 A JPH10112065 A JP H10112065A
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Nobuhiro Tokujiyuku
伸弘 徳宿
Motoyasu Terao
元康 寺尾
Yasushi Miyauchi
靖 宮内
Makoto Miyamoto
真 宮本
Akemi Hirotsune
朱美 廣常
Yukio Fukui
幸夫 福井
Yoshiki Umezawa
芳樹 梅沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】書換可能な記録膜を用いた光学的記録媒体にお
いて、100回以下でのオーバライト記録後にジッタが
上昇し、情報の記録再生が良好にできなくなるという課
題があった。 【解決手段】結晶状態と非晶質状態との間で変化するこ
とにより情報を書換可能な相変化記録膜を用いた光学的
情報記録媒体において、前記情報を100回以上書き換
えた後の結晶粒径の平均値に対して初期化後の結晶粒径
の平均値を2倍以内とすることで上記課題を解決するも
のである。また、光ディスクの初期化方法において、該
ディスクを回転させ、該回転方向に対して直角方向に幅
広であり、かつ該回転方向に対し2個以上のピークパワ
ーレベルを持つ光ビームを照射することで、上記の初期
化後の結晶粒径を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、書換可能な記録膜
を用いた光学的情報記録媒体、その初期化方法及びその
初期化方法を用いた光学的情報装置に関し、特に好適に
初期化された光学的情報記録媒体とその媒体を得るため
の好適な初期化方法及びその初期化方法を用いた光学的
情報装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】結晶状態と非晶質状態間とで変化する書
換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体は、
オーバライト記録が可能な情報記録媒体として注目され
ている。
【0003】上記相変化記録膜は、通常、ポリカーボネ
ート等の樹脂基板上にスパッタリング法で薄膜形成され
る。その際、相変化記録膜は非晶質であるため、情報を
記録するには予め結晶状態にしておく必要がある。この
作業を初期化といい、ほとんどの書換可能な相変化記録
膜を用いた光学的情報記録媒体で行われている。
【0004】従来では、この初期化の方法は、フラッシ
ュランプを照射する方法や幅広のレーザビームを照射す
る方法が行われていた。これらの方法については、特公
平8−3918号公報、特公平8−7866号公報等に
示されている。
【0005】また、オーバライト記録は一つのプロセス
で情報の消去と記録ができるために、情報の高速記録に
は必須となっている。オーバライト記録については、た
とえば特開平3−116528号公報に示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、特公平
8−7866号公報記載の幅広のレーザービームを用い
て初期化(結晶化)を行うと、オーバライト記録後にジ
ッタが上昇し、情報の記録再生が良好にできなくなると
いう点については配慮がなされていなかった。
【0007】ここで、ジッタとは記録再生後の信号品質
を示すもので、再生信号の時間軸変動分を再生クロック
で規格化したものである。図15により、ジッタについ
て簡単に説明する。図15(a)は記録マークを示した
ものであり、記録マーク151に添って光スポット(図
示せず)を走査したときの再生波形を図15(b)に示
した。再生波形は、ディスク回転変動や記録マークの不
均一性などのさまざまな変動要因により、波形曲線15
2や153のようにばらつきが生じる。これらの波形を
中心線154でスライスし2値化信号を得ると図15
(c)に示すように時間軸t方向に変動となって現れ
る。この変動分がジッタ量であり、この時間変動分を基
準クロックの時間で規格化しパーセント表示したもの
が、ジッタである。基準クロックをもとに上記2値化デ
ータの再生を行うため、ジッタが大きいとデータエラー
の確率が大きくなる。良好な記録再生を行うためには、
このジッタは、通常、8%以下であることが望ましい。
【0008】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、オーバライト記録後にもジッタ上昇が少なく、情報
の良好な記録再生を可能とする光学的情報記録媒体を提
供することを第1目的とする。
【0009】また、第1目的の光学的情報記録媒体を実
現するために好適な初期化方法を提供することを第2目
的とする。
【0010】さらに、第2目的の初期化方法を実現する
ために好適な初期化装置を提供することを第3目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の第1目的を達成す
るために、本発明は、結晶状態と非晶質状態との間で変
化することにより情報を書換可能な相変化記録膜を用い
た光学的情報記録媒体において、情報を100回以上書
き換えた後の結晶粒径の平均値に対して初期化後の結晶
粒径の平均値を2倍以内とするものである。
【0012】また、上記の第2目的を達成するために、
本発明は、光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初期
化する初期化方法において、光学的情報記録媒体を移動
させ、その移動方向に対し2個以上のピークパワーレベ
ルを持ち、その移動方向に対して直角方向のビーム幅が
その移動方向のビーム幅よりも広い光ビームを光学的情
報記録媒体に照射することとするものである。ここで、
光学的情報記録媒体に照射される光ビームの2個以上の
ピークパワーレベルのうち第1番目に照射される光ビー
ムのピークパワーレベルを第2番目以降よりも低いパワ
ーレベルとすると好ましい。また、第1番目に光学的情
報記録媒体に照射されるピークパワーレベルを第2番目
以降よりも高いパワーレベルとし、かつ第1番目のパワ
ーレベルが上記記録膜を溶融するパワーレベル以上とし
てもよい。
【0013】さらに、上記の第3目的を達成するため
に、本発明は、光ビームを用いて光学的情報記録媒体を
初期化する光学的情報装置において、上記光学的情報記
録媒体を移動させる移動手段と、その移動方向に対して
2個以上のピークパワーレベルを持ち前記移動方向に対
して直角方向のビーム幅が前記移動方向のビーム幅より
も広い光ビームを照射する照射手段とを備えた光学的情
報装置とするものである。
【0014】なお、本発明は、上記課題についてその原
因究明を行い、その結果上記解決手段をとることとした
ものである。以下、上記課題および第1、第2の目的に
対する解決手段を詳しく説明する。
【0015】ここで、結晶状態と非晶質状態間とで変化
する書換可能な相変化記録膜用いた光学的情報記録媒体
にはディスク状のものやカード状のものがあるが、以下
ではディスク状のものについて説明することとし、これ
を光ディスクと総称する。
【0016】特公平8−7866号公報記載の幅広のレ
ーザービームとして、図2に示すようにディスクの径方
向に長くディスクの回転方向に短い形状とのレーザビー
ムを用い、光ディスクを回転させながらその幅広ビーム
を照射し、初期化を行った。この光ディスクを用い、オ
ーバライト記録を多数回行った時のジッタの変化は図3
のようになった。すなわち、オーバライト記録100回
以下でジッタが8%以上となるところがある。これは、
良好な記録再生が行えるジッタ値である8%をこえてし
まい、大きな問題である。一方、100回以上のオーバ
ライト記録では、ジッタ8%以下を満足しているため、
100回までのジッタ増加を防止すれば10万回書き換
え後も良好な記録再生が可能である。
【0017】本願発明者らは、オーバライト記録100
回以下でジッタが8%以上となる原因を把握するため
に、10回オーバライト記録後と1000回オーバライ
ト記録後について上記光ディスクの記録膜のTEM(透
過電子線顕微鏡)観察を行い、結晶状態の分析を行っ
た。その結果、10回オーバライト記録後と1000回
オーバライト記録後では結晶粒径が大きく異なっている
ことを見い出した。これを模式的に示したのが図4であ
る。すなわち、10回オーバライト記録後の結晶粒径は
大きく、1000回オーバライト記録後の結晶粒径は細
かくなっている。この結晶粒径の違いが、オーバライト
記録のジッタ変化に影響していると考え、初期化後に結
晶粒径の小さな結晶状態を得る方法について検討した。
【0018】結晶成長には、結晶核生成過程と結晶成長
過程があり、図5の様に各々の速度は温度によって異な
っている。このことから、結晶粒径の小さな結晶を作る
には、核生成速度の大きな温度に長時間保ち、結晶成長
速度の大きな温度にはあまり長い時間さらさないことが
必要である。こうすることで、小さな粒径の結晶を全体
にまんべんなく形成することができる。だだし、核生成
速度の大きな温度範囲だけに保持すると、所期化時の結
晶粒径が細かすぎて1000回オーバライト後のような
良好な結晶粒径を得ることはできなくなってしまう。
【0019】そこで、幅広ビームを照射しただけでは、
上記の温度状態を得ることはできないので、本発明で
は、ディスク回転方向に対して2個以上のピークパワー
レベルを持つ幅広ビームを照射して所期化することとし
た。これにより、上記ピークパワーレベルを結晶成長速
度の大きな温度範囲を得るためのレベルとし、ピークパ
ワーレベルの間のレベルを核生成速度の大きな温度を得
るレベルとするものである。その結果、初期化後におい
て1000回オーバライト記録後と同等の結晶粒径の結
晶状態を得ることができる。この光ディスクは初期化時
に1000回オーバライト記録後とほぼ同じ結晶状態で
あるため、10回前後のオーバライト記録においても結
晶粒径が大きくなることはなく、ジッタ上昇もない。
【0020】以上を簡単にまとめると、初期化後の結晶
状態の結晶粒径と1000回以上書き換えた後の結晶状
態の結晶粒径をほぼ等しくした光ディスクにより、上記
第2の目的は達成され、また、光ディスクの初期化方法
において、該ディスクを回転させ、該回転方向に対して
直角方向に幅広であり、かつ該回転方向に対し2個以上
のピークパワーレベルを持つ光ビームを照射すること
で、上記第2の目的は達成されることになる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図を用
いて説明する。
【0022】図6は本発明の実施の形態の光学的情報記
録媒の断面を示すものである。図6において、1はポリ
カーボネートよりなる樹脂基板、2はZnS-SiO2よりなる
透明な保護兼干渉層、3はAg-Ge-Sb-Teよりなる相変化
記録膜、4はZnS-SiO2よりなる透明な保護兼干渉層、5
はAl-Tiよりなる反射層、6は紫外線硬化樹脂よりなる
保護層である。
【0023】図7は、本発明の実施の形態の光学的情報
装置のブロック図である。11は光ディスク、12はデ
ィスク回転モータ、13はモータ制御回路、14は光ヘ
ッド、15はレーザ制御回路、16はフォーカス制御回
路、17はスライダモータ、18はスライダモータ制御
回路、19はシステムコントローラである。
【0024】図1は、上記光ヘッド14の構造の一部を
示す部分図である。図1において(a)はディスク径方
向のビームを示す図、(b)はディスク回転方向のビー
ムを示す図である。30はレーザソース、31はコリメ
ートレンズ、32は集光レンズである。レーザソース3
0は、2個の半導体レーザアレイ34aおよび34bか
らなり、半導体レーザアレイ34aは複数の半導体レー
ザ33a、33b、33c、33d、33eよりなって
いる。半導体レーザアレイ35aも34aと同様に複数
の半導体レーザよりなっている。レーザソース30から
出射された複数のレーザビームは図1に示すように、コ
リメートレンズ31で平行光にされ、さらに集光レンズ
32で集光され記録膜に照射される。
【0025】記録膜3上に集光されたビーム形状を図8
に示す。半導体レーザアレイから出射されたビームは図
8(a)に示すようにディスク径方向では幅広の光強度
分布になる。また、2個の半導体レーザアレイから出射
されたビームは図8(b)に示すようにディスク回転方
向では2つのピークを持った光強度分布になる。すなわ
ち、上記2個の半導体レーザアレイから出射された光ビ
ームは曲線35、36に対応するから、これらが合成さ
れ曲線37の様な光強度分布になる。
【0026】図9には、光ディスク11と上記レーザビ
ームの相対位置関係を示した。
【0027】次に、上記光学的情報装置を用いて、図7
を参照しながら光ディスク11を初期化する方法を示
す。
【0028】光ディスク11をモータ12にセットした
のち、システムコントローラ19から線速度一定で回転
させる制御信号をモータ制御回路13に送り、ディスク
を8m/sの速度になるようにCLV(回転速度一定)回
転させる。次にスライダモータ17を駆動させ光ヘッド
14を所定の位置まで移動させる。レーザ制御回路によ
り光ヘッドのレーザを発光させ、光ディスク11からの
戻り光を検出し(検出器は図示せず)、該信号をもとに
フォーカス制御回路16を働かせ、上記光ビームを光デ
ィスク11に正確に集光させる。この時のディスク11
と上記光ビーム40の位置関係は図10の様になる。
【0029】初期化に当たっては、レーザパワーを初期
化パワー500mWまで増大させ、スライダモーターで
光ヘッド14を徐々にディスク外周側に移動させてディ
スク全体を初期化する。
【0030】初期化の際に、光ディスク11にはディス
ク回転方向に図8(b)のような2つのピークを持った
光強度分布のビームが照射される。このときピークパワ
ーレベル照射時には結晶成長速度の大きな温度となり、
ピークパワーレベルの間では核生成速度の大きな温度と
なる。その結果、初期化後において1000回オーバラ
イト記録後と同等の結晶粒径の結晶状態を得ることがで
きた。
【0031】これを確認するために、ジッタとオーバラ
イト記録回数の関係を測定した結果、図10の様に10
0回以下のジッタは8%以下となった。
【0032】さらに、初期化条件を変えて検討を行った
結果を図16に示す。ここでは、レーザ照射パワーと初
期化後及び1000回書換後の結晶粒径、1000回書
き換える間のジッタの最大値を示した。
【0033】照射パワーの低い時には、初期化後の結晶
粒径が小さく、照射パワーを大きくするに従い結晶粒径
は大きくなる。一方、1000回書換後の結晶粒径は初
期化時の照射パワーによらずほとんど同じである。ま
た、ジッタの最大値が、8%以下となるのは照射パワー
400mWと500mWであった。このように、初期化
後の結晶粒径と1000回オーバライト記録後の結晶粒
径が平均値で2倍以内で等しければ、ジッタの上昇が少
なく、良好な記録再生ができる。
【0034】本発明の他の実施の形態を図11を用いて
説明する。
【0035】図11は、上記2個のピークパワーレベル
のうち上記媒体移動方向に対して第1番目に上記媒体に
照射される第1のピークのパワーレベルが第2のピーク
よりも低いパワーレベルにした場合の光強度分布を示し
た図である。これは、図1に示した光ヘッドを用い、半
導体レーザアレイ34aを200mWの出力パワーがで
るように発光させ、半導体レーザアレイ34bを250
mWの出力パワーがでるように発光させたものである。
【0036】この実施の形態によれば、第1のピークを
低くすることで、核生成時間を長くしてその後、第2の
ピークの温度で結晶成長速度をはやめることができ、結
晶粒径のコントロールがしやすくなる利点がある。
【0037】本発明の他の実施の形態を図12を用いて
説明する。
【0038】図12は、上記2個以上のピークパワーレ
ベルのうち上記媒体移動方向に対して第1番目に上記媒
体に照射される第1のピークのパワーレベルが第2のピ
ークよりも高いパワーレベルにし、かつ該第1のピーク
のパワーレベルが上記記録膜を溶融するパワーレベル以
上にした場合の光強度分布を示した図である。これは、
図1に示した光ヘッドを用い、半導体レーザアレイ34
aを300mWの出力パワーがでるように発光させ、半
導体レーザアレイ34bを250mWの出力パワーがで
るように発光させたものである。
【0039】この実施の形態によれば、第1のピークで
記録媒体を溶融できる、すなわち、溶融と結晶化を繰り
返す多数回オーバライト記録後の結晶状態に近い状態を
作りやすくなるという利点がある。
【0040】上記の2つの実施の形態の初期化方法は、
図1に示した光ヘッドにおいて、半導体レーザアレイ3
4aと34bに別々のレーザパワー制御回路を設け、そ
れぞれ独立にパワー制御する光学的情報装置により実現
した。
【0041】本発明の他の実施の形態を図13、図14
を用いて説明する。
【0042】図13において、光ディスク11、コリメ
ートレンズ31、集光レンズ32は図1と同じである。
レーザソース50は、1個の半導体レーザアレイ51か
らなり、半導体レーザアレイ51は複数の半導体レーザ
53a、53b、53c、53d、53eよりなってい
る。レーザソース50から出射された複数のレーザビー
ムは、コリメートレンズ31で平行光にされ、つぎに分
割プリズム52で分割されさらに集光レンズ32で集光
され相変化記録膜に照射される。このとき、分割プリズ
ムはディスク回転方向のビームだけ分割するようになっ
ているため、ディスク上にビーム形状は図14の様にな
る。すなわち、上記半導体レーザアレイ51から出射さ
れた光ビームは分割プリズム52により曲線55、56
の2つビームに分割されるから、これらが合成され曲線
57の様な光強度分布になる。
【0043】なお、この実施の形態においてはビームを
分割する手段として分割プリズムを示したが、分割プリ
ズムに限られず、半導体レーザからの照射光をディスク
回転方向に分割できるものであれば本発明の目的を達成
することができる。
【0044】以上、上述した各々の実施の形態では2個
のピークパワーレベルの場合について説明したが2個以
上のピークを持たせても本発明の効果を損なうものでは
ないことは明らかである。
【0045】また、半導体レーザアレイを5個のレーザ
で構成したが、これに限るものではなく、所望のビーム
幅に従い任意の個数にしても良い。そして、光ディスク
11は、図6に示すような単板構造としたが、これに限
るものではなく、図6構造のものを2枚貼り合わせた構
造としても良いことは言うまでもない。さらに、上記本
発明の形態では光ディスクについての適用例を示した
が、カード状の光学的記録媒体についても本発明が適用
できることも言うまでもない。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、オーバライト記録の回
数によらず記録膜の結晶状態をほぼ同じにすることがで
きるために、オーバライト記録後にもジッタ上昇が少な
く、情報の良好な記録再生を可能とする光学的情報記録
媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の光学的情報装置における
光ヘッドの構造の一部を示す部分図である。
【図2】従来の幅広ビームの強度分布を示す図である。
【図3】従来の幅広ビームによる初期化後の光ディスク
のオーバライト記録回数とジッタとの関係をを示す特性
図である。
【図4】10回オーバライト記録後と1000回オーバ
ライト記録後の結晶状態を模式的に示した図である。
【図5】核生成速度と結晶成長速度の温度依存性を示し
た図である。
【図6】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の断
面を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の初
期化装置のブロック図である。
【図8】図1の光ヘッドから出射され光ディスク上に集
光されたビームの強度分布を示す図である。
【図9】光ディスクとレーザビームの相対位置関係を示
す図である。
【図10】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の
オーバライト記録回数とジッタとの関係をを示す特性図
である。
【図11】本発明の他の実施の形態の初期化装置におけ
るビームの強度分布を示す図である。
【図12】本発明の他の実施の形態の初期化装置におけ
るビームの強度分布を示す図である。
【図13】本発明の他の実施の形態の初期化装置におけ
る光ヘッドの構造の一部を示す部分図である。
【図14】図13の光ヘッドから出射され光ディスク上
に集光されたビームの強度分布を示す図である。
【図15】記録再生後の信号品質を示すジッタの概念を
示す図である。
【図16】光ディスクの初期化時の照射パワーに対する
初期化後の結晶粒径、1000回書換後の結晶粒径及び
ジッタ最大値の関係を示す図である。
【符号の説明】
3…記録膜、11…光ディスク、14…光ヘッド、15
…レーザ制御回路、16…フォーカス制御回路、19…
システムコントローラ、30…レーザソース、31…コ
リメートレンズ、32…集光レンズ、34a,34b…
半導体レーザアレイ、40…光ビーム、52…分割プリ
ズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 真 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 廣常 朱美 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 福井 幸夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者 梅沢 芳樹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】結晶状態と非晶質状態との間で変化するこ
    とにより情報を書換可能な相変化記録膜を用いた光学的
    情報記録媒体において、 前記情報を100回以上書き換えた後の結晶粒径の平均
    値に対して初期化後の結晶粒径の平均値が2倍以内であ
    ることを特徴とする光学的情報記録媒体。
  2. 【請求項2】前記相変化記録膜に記録された情報の書き
    換えが100回以内のときのジッタが8%以下であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の光学的情報記録媒体。
  3. 【請求項3】光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初
    期化する初期化方法において、 前記光学的情報記録媒体を移動させ、 該移動方向に対し2個以上のピークパワーレベルを持ち
    前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動方
    向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記録
    媒体に照射することを特徴とする光学的情報記録媒体の
    初期化方法。
  4. 【請求項4】前記光学的情報記録媒体に照射される光ビ
    ームの2個以上のピークパワーレベルのうち第1番目に
    照射される光ビームのピークパワーレベルが第2番目以
    降のピークパワーレベルよりも低いことを特徴とする請
    求項3記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
  5. 【請求項5】前記光学的情報記録媒体に照射される光ビ
    ームの2個以上のピークパワーレベルのうち第1番目に
    照射される光ビームのピークパワーレベルが第2番目以
    降のピークパワーレベルよりも高く、該第1番目のピー
    クパワーレベルが前記光学的記録媒体の記録膜を溶融す
    るパワーレベル以上であることを特徴とする請求項3記
    載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
  6. 【請求項6】光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初
    期化する光学的情報装置において、 上記光学的情報記録媒体を移動させる移動手段と、 該移動方向に対して2個以上のピークパワーレベルを持
    ち前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動
    方向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記
    録媒体に照射する照射手段とを備えたこと特徴とする光
    学的情報装置。
  7. 【請求項7】前記照射手段は、前記移動方向に沿って少
    なくとも2つのレーザ光照射手段を有することを特徴と
    する請求項6記載の光学的情報装置。
  8. 【請求項8】前記照射手段から照射された光ビームを前
    記光学的情報記録媒体の移動方向に2以上に分割する光
    学的分割手段を有することを特徴とする請求項6記載の
    光学的情報装置。
  9. 【請求項9】前記各レーザ光照射手段についてレーザパ
    ワーを制御する制御手段を設け、該制御手段が前記移動
    方向に対して2個以上のピークパワーレベルを持つ光ビ
    ームとなるように制御することを特徴とする請求項7又
    は請求項8記載の光学的情報装置。
  10. 【請求項10】前記制御手段が前記光学的情報記録媒体
    に照射される光ビームの2個以上のピークパワーレベル
    のうち第1番目に照射される光ビームのピークパワーレ
    ベルを第2番目以降のピークパワーレベルよりも低くす
    ることを特徴とする請求項9記載の光学的情報装置。
  11. 【請求項11】前記制御手段が前記光学的情報記録媒体
    に照射される光ビームの2個以上のピークパワーレベル
    のうち第1番目に照射される光ビームのピークパワーレ
    ベルが第2番目以降のピークパワーレベルよりも高く、
    該第1番目のピークパワーレベルが前記光学的記録媒体
    の記録膜を溶融するパワーレベル以上とすることを特徴
    とする請求項9記載の光学的情報装置。
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