JPS60202545A - 多層光記録再生方法 - 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〕 本発明は多層にすることで記録密度を増加させようとす
る多層光記録媒体を、従来の光デイスク記録再生方法に
大幅な設計変更を加えずに適合させるための多層光記録
再生方法に関する。

〔従来技術〕

レーザビームを用い記録再生を行う光記録装置は、磁気
ディスク等に比べ高密度であることから精力的に研究開
発が行われて来た。しかしながら光記録の記録密度線、
記録ドツト径が光源の波長程度に抑えられるため、今後
の大幅な記録密度の向上は望めない。特に光源としてＬ
ｍ）を用いた場合は小形の記録装置を構成することがで
きるがＬＤの発振波長は８００ｎｉｎ付近であシ、大幅
表短波長化は望め々いため、短波長化による記録密度の
向上は期待できない。

したがって光記録において記録密度の向上を図るには何
らかの多重記録を採用する必要がある。従来多重光記録
としては、ホログラム記録が良く知られておシ、実際に
１００多重程度の記録が検証されている。しかしながら
ホログラム記録は現実の光学系記録材料からの制約によ
シ、一層当シの記録密度が低く１Ｌ多重化しても、実際
の記録密度は大きくならない。

・このような状況に基づいて本発明者の一部は、既に多
層の記録に適したレーザビーム記録媒体の発明を行った
が、実際にこれを装置化するまめの方法については未解
決であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の光記録装置における記録密度限
界を打破するために、多層光記録媒体への多層光記録再
生方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明を概説すれば、本発明は多層光記録再生方法に関
する発明であって、光照射によシ光学的定数の変化する
記録層を二層以上積層した多層光記録媒体において、焦
点サーボ回路に層間隔に対応するオフセット電圧を加え
ることにより、任意の層に焦点を合わせ独立に記録再生
することを特徴とする。

第１図は本発明における多層光記録の原理図である。第
１図は二層の場合であるが三層以上にしても基本的には
同じである。第１図において符号１は光によって光学的
な性質の変化する光記録層、２はスペーサとしての役割
を持つ透明媒体層、３は透明基板、４はレンズ、５はレ
ーザ光である。

記録層１としては、主として光の熱作用によって、穴明
き、変形、消色、反射率変化、相変態等の可逆、非可逆
変化の変化を起す物質が用いられる。熱作用で々く、光
によって直接光学的性質の変化する物質も用いることは
できるが、一般にこのような媒質は適当な闇値特性を持
た危いととが多く多重光記録としては使い難い場合が多
い。記録層１としては記録光を吸収する物質であり薄膜
化が可能であれば感度等の特性を抜きにしてほとんどの
物質が利用できる。例えば光源として近赤外域の発振波
長を持′）ＬＤを用いた場合には、バナジルフタロシア
ニン、ジメチルアミノスクアリリウム等のスクアリック
色素、Ｎ１又はＰｔのジチオレート錯体、チタニルフタ
ロシアニン等の有機色素、通常の光記録材料として使わ
れるＴ＆、　Ｂｉ、ムａ−Ｔｅ、ムａ−Ｂｅ−Ｂ、Ｔ。

分散０島プラズマ重合膜、Ｐｂ　、　ａｎ等の金属薄膜
等が用いられる。光源としてムｒレーザを用いる場合に
は上記金属薄膜の他にフルオレセイン、アラリン等の有
機色素薄膜が用いられる。

スペーサとしての役割を持つ透明媒体層２としては、フ
ェノールフタレイン、クリスタルバイオレットラクトン
、マラカイトロイコグリーン、チモールフタレイン、３
−ジベンジルアミノ−７−ジエチルアオノフルオラン、
ＲＩＤ−ＤＯＩＦ（採土ケ谷化学社製）、）＜Ｉ）レン
膜（■００社ＩＩ）等の有機薄膜、８１０ｘ、Ｗｏｎ、
Ｔｉ０１ガラス尋の無機薄膜が用いられる。

薄膜基板上にあらかじめ溝と記録媒体を形成したのち、
これを積層する際には、この基板及び空気層がスペーサ
層の役割を果す。

記録層が変形、穴明は等、不可逆な光学的な変化を生ず
るいわゆる書替えのでき々いＩ）ＲＡＷ（Ｄｉｒｅｏｔ
　Ｒｅａｄ　Ａｆｔｅｒ　Ｗｒｉｔｉｎｇ　）型媒体の
場合には比較的変形融解温度の低い有機系薄膜力Ｘ好ま
しい。徐冷、急冷による非晶質−結晶層の変化を利用す
る書替え媒体を用いる場合にはむしろ透明媒体層は熱で
変形し難い材料、特に無機系の材料が好ましいが、この
場合には厚膜にすることによりクラックが入りやすくな
るので材料選択及び製膜方法に充分注意する必要がある
。

との点０００社のパリレン膜は耐熱性及び膜質の点で優
れている。

光記録装置特に光デイスク装置において社、目的とする
記録層に焦点を合わせる焦点サーボ技術及び情報を同心
円あるいはら旋状に整然と記録するためのトラッキング
技術の２つが重要である。以下に多層光記録に適用可能
なこの２つの技術の例について述べる。

通常、焦点サーボ技術としてはいわゆるナイフェツジ法
、非点収差法、軸はずし法等と呼ばれる方法を用い記録
あるいは再生光の媒体からの反射光を２つのフォトダイ
オードで受け、その２つのフォトダイオードの出力の差
（これはフォーカスエラー信号と呼ばれる）がバランス
するように、サーボ機構を用いレンズ駆動コイルの電流
を調整することによシ、媒体上に焦点を合わせる。焦点
エラー信号は一般に合焦点付近ではレンズの変位量に対
しリニアに変位するが、変位量が太きくｆｋゐにつれて
、焦点エラー信号はリニアでなくなシ、複雑な挙動を示
す。

焦点位置が合焦点位置から大きく外れた時には、サーボ
機構によって焦点を合わせることは不可能となるため、
サーボをかけるために紘始めから焦点からある程度の範
囲内にあることが必要である。

さて、多層記録においては、２つの問題点が想定される
。第１の点は、焦点エラー信号が合焦点付近で変位量に
対しリニアな関係にあるかということであり、第２の点
は、任意の層にどうして焦点を合わせるかということで
ある。第１の点に関しては、三層の記録層を持つ媒体の
焦点サーボ信号を直接測定した新館２図のように合焦点
付近においては一層の場合と何ら変化がないことがわか
った。す々わち、第２図はフォーカスエラーと焦点位置
との関係を示すグラフである。これは一層の媒体からの
エラー信号を％　ｆ（ｒ）とすれば間隔ｄを持つｎ層媒
体からの焦点サーボ信号ＩＦ　ｌｒ）は、下記式：（式
中ｒは焦点位置を表す変数、そしてｊは積層媒体の層順
を示す整数である）で表されるものとなシ、それは、ｆ
がｒに対してリニアな範囲では同様に１もリニアになる
ことから当然のことである。

第２の問題は、すなわち任意の層に焦点を合わせる方法
である。一般に従来の熱煮サーボ回路社第３図のような
構成となっている。理想的な光学系では焦点エラー検出
用の２つのフォトダイオードの出力が同じになった時が
合焦点であるが実際には、光軸のずれ、フォトダイオー
ドの感度差等の要因によシ、２つのフォトダイオードの
出力が同じになった時が合焦点でなく、電気的なオフセ
ットを与えて焦点を合わせている。これを逆に利用し、
層間隔に対応するオフセット電圧を与えてやれば、任意
の層に焦点を合わせられることＫなる。それが本発明で
あシ、その１例を第４図に示す。

すなわち第４図は上記の原理による多層記録用焦点サー
ボ回路の１例の回路図である。加える電圧は層間隔ｄに
対応するオフセット電圧をｖａとしＶｎ　＝　ｎＶａ−
１−Ｖｏで曳い。

トラッキングの場合は、あらかじめ一般に用いられる案
内溝を設ける方法では、溝のついた多層媒体ができると
すれば記録再生方法には以下に述べる理由によシ大きな
問題はないことがわかる。トラッキングは細く絞ったレ
ーザビームを案内溝に集光させた時ビームが溝から外れ
た時は反射回折光が非対称になることから、この回折光
を２つのフォトダイオードで受けフォトダイオードの出
力の差（これをトラッキングエラー信号と呼ぶ）がバラ
ンスする！うに、ビーム位置を変位させることによって
行われる。

多層記録においては、目的とする記録層以外からの反射
回折光は第１図に見られるように複数の溝からの回折光
の平均的な値となるため非対称成分紘少なく、層間隔が
十分に大きければトラッキング信号に影響は与えず、目
的とする層へのトラッキングが可能となる。

むしろ問題は多層媒体の各層に案内溝を設ける方法にあ
る。通常の案内溝は、スタンパと呼ばれる溝のついた金
属原版から、射出成形あるいはフォトポリマー法（２ｐ
法と呼ばれる方法）によシ、光デイスク基板上に転写さ
れる。これらの方法状生産性の高いものの、多層記録媒
体の各層に溝を設ける目的には適用できない。したがっ
て、多層記録媒体用としては独自の溝形成顧を適用する
必要がある。以下に多層記録媒体用の溝形成法の１例を
示す。

フルオレセイン等の有機色素蒸着膜は、アルゴンレーザ
光の発振波長に強い吸収を持ち、アルゴンレーザ光照射
により昇華してビットを形成し情報の記録が可能なこと
は良く知られている。したがって多層記録媒体において
各層に記録媒体を形成する前にフルオレセインを蒸着し
、アルゴンレーザで溝を形成しておけば各層に溝を形成
できることになる。この方法の欠点は、転写法ではない
ため通常のプロセスに比べて生産性が劣ることである。

しかしながら、溝形成のプロセス数がタカいため、欠陥
のない媒体を形成しやすいという有利な点をも持ってい
る。

また、生産性についてもアルゴンレーザは大出力のもの
が得られ、またフルオレセインの感度も十分に高いこと
から、レーザ光を複数に分けて、複数個の溝を同時に形
成することにすればそれ＃など生産性は低下しない。仮
に５分本の溝（トラック部分幅１０ｍ、）ラックピッチ
２μ悔）を１００　Ｏｒｐｍで形成しようとした場合、
１本ずつ溝を形成する時は５０分が必要であるが、１０
ビームに分け、１０本の溝を同時に形成すれば、５分で
十分である。なお記録光源に半導体レーザを用いる場合
、フルオレセインは半導体レーザの発振波長である近赤
外領域には吸収を持たないため、記録再生には何ら影響
社ない。

本発明において記録媒体としてＴｅ、Ｂｉ等の金属薄膜
を用いた時には、通常の光ディスクと同じく半導体レー
ザで記録再生が可能であるが、層数を増加させるにつれ
て、記録再生光の減衰が大きくなるため、あまり多くの
多層化は望めない。色素を記録媒体として用いた時は、
一般に吸収ピークの幅が狭いので、複数種の色素と光源
とを用いれば、吸収波長の異なる色素同志状光学的には
無関係なため、更に暦数を増やすことができる。但し、
可視域−に吸収を持つ色素を光源として用いる場合に社
、直接に変調可能が半導体レーザが現在の所は入手不可
能なので、ガスレーザ等を用いるため変調器を別途設け
る必要があ）、装置は大形化する。

〔実施例〕 以下本発明を実施例によシ更に具体的に説明するが本発
明は実施例に限定されない。

実施例１ 厚さｔ２霞、直径２０５Ｉのガラス板に、フルオレセイ
ンを８００Ｘの厚さで真空蒸着し、回転ステージに取付
け、細く絞ったムｒレーザ光を集光させ、幅ａ６ｐｔｎ
、、ピッチ２．５／ＩＩＫの溝を形成し、その上に金属
Ｔ６を蒸着し、更にフェノールフタレインを１０μ悔蒸
着した。以上のプロセスを３回繰返して、三層の溝と記
録層をもつ媒体を作製した。

Ｔｅ層の膜厚は、基板側から４０．７０又社１２０ｘと
した。他方、焦点及びトラッキング機構を持つ記録用ヘ
ッドの焦点サーボ系の制御回路の一部を、第４図のよう
に変更した。層選択信号は、制御用のコンピューターで
コントロールできるようにした。

この系を用い、上記媒体の基板側から記録再生実験を行
った。まず、再生信号を観測し寿から、オフセットＴｏ
の値を、次第にヘッドが記録層側に近付くように変化さ
せ、再生信号が最も大きくなるｖＯの値をめた。焦点サ
ーボコイルは１ｍＡで１ｐ＠変位するように麦っており
、ｎＶａＯ値として、コイル電流が１０ｍＡＫなる電圧
を加えた時には第２の記録層に、また２０ｍムになる電
圧を加えた時には第３の記録層に記録することができた
。

なお、焦点サーボをかけたのち、トラックサーボをかけ
ることにより、トラックサーボも同時にかかることが判
った。

ｒ益囮の鮪嬰） 以上述べたように、本発明による多層光記録方法は従来
装置を大きく変更することなく、記憶容量を増加させる
ことが可能である利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にセける多層光記録の原理図、第２図社
フォーカスエラーと焦点位置との関係を示すグラフ、第
３図線従来の焦点サーボ回路図そして第４図は本発明方
法の１例による焦点サーボ回路図である。 １：光記録層、　２：透明媒体層、 ５：透明基板、４：レンズ、５：レーザ光特許出願人　
日本電信電話公社 代理人　中本　宏 同　央上　昭 第　／　図 フォーカスエラー 第２図 第３図 第〃図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　光照射によシ光学的定数の変化する記録層を二層
   以上積層した多層光記録媒体において、焦点サーボ回路
   に層間隔に対応するオフセット電圧を加えることによシ
   、任意の層に焦点を合わせ独立に記録再生することを特
   徴とする多層光記録再生方法。