JPS6023995B2 - 光学情報記録および消去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加熱昇温の後に急冷することにより光学濃度
が低下し、記録がおこなえる光学的熱的情報記録部材に
対して、低い繰返し周波数の変調信号・において、前記
急冷状態を得て信号記録がおこなえる光学情報記録およ
びその消去方法を提供するものである。

本発明の基本は光学情報を記録するに際しては光学記録
薄膜をあらかじめ、黒化の飽和状態にしておき、その黒
化飽和状態の膜の選択的な微少部分にエネルギー信号（
光学的、熱的、電気的、その他のエネルギー）を与えて
、この部分を加熱昇温し、これを急冷し、白化状態にし
て情報を記録するものである。

この選択的に記録、白化した部分を、光学的収束謙取装
置、その他の手段により議取り再生する。

記録に用いる部材は、光学情報記録のための蒸着薄膜を
形成したもので、この薄膜は加熱昇溢の後に急冷するこ
とにより光学濃度が低下する性質を有するもので、この
過程で、急冷操作が必要であり、低い周波数の信号では
一般に記録のための照射光のパルス幅が長く、急冷遇程
を実現し‘こくかつた。

このため本発明では、この照射光のパルス幅を、変調信
号のデューティを下げることにより短かくし、低い周波
数の信号に対しても、急冷遇程が入り、光学濃度を低下
させる白化状態への記録を可能にしている。このように
して、記録膜を選択的に白化させてオーディオ情報等を
記録した後、この信号を消去する方法は、この白化部位
にレーザ光を照射し、加熱昇溢し、この部位を黒化飽和
状態にもどしておこなう。

この場合レーザ光は、ＤＣ的な連続光を照射して、白化
部位および未記録部位を、レーザスポット光と相対的に
移動させておこなう。

レーザのパワーとしては、白化させるに必要なパワーよ
りも低いものでおこなう。

その結果白化部位は、黒化飽和状態にもどして消去がお
こなえ、また禾記録部位は、あらかじめ黒化飽和状態に
しているため変化が生じない。

このため、消し残り、あるいは消去過程で新たな変化、
ノイズ要因の発生を防ぐことができる。光学的に情報を
記録し、再生する方法は記録径がおよそｌＡｍ程度の寸
法まで可能であり、情報を高密度に記録でき、かつ非接
触での情報再生が可能であり、ビデオディスク等への応
用が、最近実用段階にまできている。しかしながら、情
報を記録し、かつこれを消去するという方法はまだ確立
していない。

材料的には、フオトクロミック材料、熱可塑性樹脂ある
いは強議電材料等が、光学的に情報を記録し、かつ消去
できる機能を有するものとして知られているが、記録に
要する応答時間が長い、あるいは低感度であるため大出
力の記録のためのレーザ光源が必要である等で、実用化
には限界があつた。

一方光学的に、熱的に情報を記録および消去する新しい
方法が登場してきている。

それは物質の相転移あるいは原子間の結合の配列を加え
て光学的な性質の変化を利用するものとして、良く知ら
れている方法はカルコゲン化物、つまり酸素を除く周期
律表の第６族の元素Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅと金属、半金属との
化合物を利用するものである。これはＳ．Ｒ．○ｖｓｈ
ｉｎｓｋｙ等によりＰｈｙｓＲｅｖＬｅｔにｒｓ ２１
（１９６８）１４５０に報告されたもので、材料として
はＱ，５Ｔｅ８，ＳＱＳ２の薄膜を用いる方法である。
これ等のカルコゲン化物を利用する方法は次の２つに分
類できる。まず第１は非晶質状態の膜を結晶状態にかえ
て記録する方法で、これは淡褐色の非晶質膜に数ムｍ中
に絞ったレーザ光を照射し、加熱昇温し徐冷後、膜が結
晶化して黒化し、情報が記録できるもので、消去に際し
ては、この黒化扮位に、再びパルス幅の短かし、強いレ
ーザ光を照射し、白化させ４元の淡褐色の状態に戻して
おこなう方法である。

つぎに、同様にカルコゲン化物を用いた第２の例は光構
造変化を利用する方法で、非晶質状態を、他の非晶賀状
態にかえて記録する方法である。例えば持開昭５２−４
６４６４に示されているように、Ａｓ−Ｓｅ−Ｇｅ−Ｓ
からなる組成の薄膜において、可視光のレーザ光源例え
ば〜レ−ザ等の照射により黒化せしめて記録し、これを
赤外線レーザ光等で加熱し白化して消去するデバイスが
提案されている。いずれも、レーザ光、熱を介して、情
報を記録および消去する比較的簡便な方法である。

実用に際しては、結晶化を利用する第１の例の場合、未
記録淡褐色の非晶質状態の膜にレーザ光を照射し、加熱
昇温により結晶化させて情報を記録するものは無秩序な
無定形状態から結晶状態への原子の再配列過程から成り
、結晶化に関し、徐冷過程が必要で数１０〃ｓｅｃから
数側ｓｅｃ以上の比較的長いパルス幅の光照射による加
熱が必要であり、高速記録（数１０仇ｓｅｃ以下）には
適さない。

さらに、消去の過程では黒化記録部位を、強いレーザス
ポット光等で短かし、光パルスの照射により加熱昇温し
て白化消去する。この場合、レーザスポット光の光強度
分布が、ガウス型をしているため、スポット周辺部では
光強度が小さくなり黒化条件の光強度になり、スポット
の中心では黒化部が白化して消去できるが、同時にその
周辺部に黒化部位が形成されやすく、これが消し残りと
してノイズの原因になる等の問題点がある。第２の例で
は記録つまりレーザ光による黒化過程が昇温効果を利用
するものではなく、フオトンの吸収による結合の変化を
利用するものでこれは光ヱネルギ−よりもむしろ、吸収
フオトンの数に比例して変化が生じ、弱いし−ザパワー
でも記録が可能であるという利点を有している。また、
消去は加熱つまり熱処理により全面を白化させるため、
消し残り等の問題は生じにくい。｝方、室内光に長時間
晒した場合、弱い室内光に対してもこれを吸収して変化
する可能性があるため取り扱いにやや問題がある。これ
等に対して、持豚昭５３−１００６２６において本発明
者らが提案した材料、例えば、低酸化物Ｔｅ○×，、○
＜×．＜２．０に、ＳｅあるいはＳを含ませてなる記録
膜は黒化の応答速度が数１０仇ｓｅｃであり、白化の応
答速度は同様に数１０仇ｓｅｃ以下にできる等の特徴を
有している。

本発明においては、白化応答速度の速いカルコゲン化物
を用いても、低い周波数の記録が可能で、消し残り等の
問題が生じない、安定な光学情報記録および消去方法を
提供するものである。

本発明の光学情報記録および消去方法に用いる光学記録
膜はカルコゲン化物例えば、Ｑ−Ｔｅ−Ｓｅ−Ｓ等の組
み合せからなる蒸着薄膜およびＳｅ、Ｓの少くとも１つ
を含ませてなる低酸化物記録薄膜Ｔｅｏｘ、戊瓜、０＜
ｘ，く２億等である。まず記録部村の構成としては透明
な基材、ガラス、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等の上
に５００Ａ〜３０００△の記録薄膜を蒸着形成し、これ
にＺＳｉ０２あるいは透明樹脂の層からなる保護層を形
成する。基材側から、光を照射し、反射光による信号再
生をおこなう場合は密着保護層としては黒色ラッカー等
の不透明層でも適用できる。形態としては、テープ状、
シート状いずれでも可能であるが、第１図に円盤状の形
態のものを示す。耐熱性の基材２の上に記録薄膜３を形
成し、これを飽和黒化度まで熱処理するこれを以下黒デ
ィスク１と称する。かかる方法で得た黒ディスクに対し
、光照射による白化信号記録は第１図の半導体レーザー
４を用い、これをＰＣＭあるいはＦＭ変調された情報信
号６で直接変調し、レンズ７，８によりレーザビーム９
をも１ム０程度に絞り黒ディスクーを照射しておこなう
。

光照射部位は急激に昇温し、信号パルス幅が数１０仇Ｓ
ｅｃ以下と短い場合は被照射部位は急速に冷却し、白化
状態となり、信号ビット１０がディスク上に記録できる
。

記録信号の検出再生は白化部位の透過率の増大あるいは
反射率の変化を検出しておこなえる。

白化部位の消去は黒ディスク化と同様に、熱処理により
、１１０℃〜２００℃の温度で、ｌｍｌｎ〜１２仇ｈｉ
ｎの加熱昇温冷却でおこなえる。ただし、レーザスポッ
ト光による加熱昇温によっても白化部位の黒化消去は可
能である。この場合、黒化消去用のレーザスポット径を
、信号ビット幅より若干大きくとることにより、白化記
録部と、消去レーザスポツトの位置ずれの影響を少くす
ることができる。

また、黒化消去光が未記録黒ディスク部を照射しても該
未記録部は黒化が飽和しているため、この部分の光学濃
度は変化せず、影響を受けない。

光照射による加熱昇温の後の冷却速度により白化記録状
態あるいは黒化状態が得られる。この冷却速度は照射光
のパルス幅が短かし、場合は遠くなり、長い場合は基材
全体の昇温のため遅くなる。

これは、樹脂基材（アクリル）を用いて、照射レーザ光
のパルス幅、強度をかえて、この上の記録膜に照射して
実験をおこなった結果、パルス幅が数１仇ｓｅｃから〜
数仏ｓｅｃまでは急冷白化状態を得たが、１０ムｓｅｃ
以上では黒化状態しか実現できない結果を得た。

これらの条件のもとにくりかえし信号周波数が低い場合
における短パルス光による白化記録の方法を述べる。

第２図に、通常の信号波形ａと、これに対し、くりかえ
し周波数は同じで、デューティの小なる信号波形ｂを示
す。

一般に、くりかえし周波数が低く、デューティとして５
０％の波形で半導体レーザを変調した場合、光照射パル
ス幅は記録部材が静止あるいは低速回転している場合は
長くなり、照射後の温度低下速度が遅くなり、そのため
黒化飽和処理を施した黒ディスクに対してこの光を照射
すると急冷条件が満たされず、白化信号記録は不可能で
ある。

このために、くりかえし周波数の低い場合、このデュー
ティを小さくすることにより、ディスク面上には実質的
には短パルスの露光が行なえるようにし、低い周波数領
域においても白化信号記録が可能になるようにする。こ
の場合、白化状態に変化させて書き込んだ信号記録ビッ
ト１２は第３図に示すように、白化部が短かく、未記録
黒ディスク部が長い形態となって記録がおこなわれる。

ここで、くりかえし周波数が低く、ディスク回転速度が
低い場合の白化信号記録の条件を示す。

急冷条件は照射光パルス幅が１〃ｓｅｃ以下で得られる
が、安定した白化記録は３０ｍｓｅｃ以下が望ましい。
まず、白化記録の照射パルス幅７．として丁，く３０仇
Ｓｅｃの短パルス条件を定める。

０ つぎに、スポット径１，で、ディスク回転数Ｒ，、
ディスク蚤Ｄの場合のディスク面上の光照射パルスを幅
７。

とおくＶＩニ打ＤＲＩ／６０ ７ｏ＝１，／Ｖ， 一方、くりかえし周波数ｆ，において、記録白ビットが
重ならないで、記録「再生できる条件はデューティ５０
％の信号として「そのパルス幅を７２とおき、７２＝１
／２ かつ重ならない条件は ２７２ ×ｖ，＞２１， ．・ 丁２２１１／ＶＩ ここで、ディスク回転速度が遅いため、白化記録できな
い条件件としてヶ。

＝１，／ｖ，＞３０仇Ｓｅｃとする。．・．丁２２７。

＞３０仇ｓｅｃとなり、低速回転では白化信号記録は不
可能になる。このため、７２として、常に３０仇ｓ以下
になるように、該信号のディーティを下げる必要がある
。

ただし、この場合、黒化消去は容易で、第４図に示すよ
うに、スポット１３の蓬を白化記録の際より若千大さく
して、照射パワーを下げ、連続光でディスクを回転照射
することにより、白ビットは黒化し、信号消去が行える
。

具体的な実施例としては、記録膜３として、低酸化物Ｔ
ｅｏｋ，を主成分とし、ＳｅあるいはＳを含むもの及び
力ルコゲン化物蛇３Ｔｅ６７Ｓｅ３ｏを用いる。

ディスク基材としてアクリル樹脂基材を用い２０仇伽？
の直径とする。黒ディスク化条件は低酸化物系膜の場合
、１１０℃、Ｓｈｉｎで実施できる。

白化記録は、くりかえし周波数ＩＭ舷で、デューティ５
０％の場合は静止ディスクに対する露光パルス幅は５０
仇ｓｅｃとなる。

スポット径１一◇で、記録ビットが重ならないで記録再
生できる最少の回転速度はディスク径２００側Ｊの位置
で２０仇．ｐ．ｍ．である。この回転速度でＩＭＨｚの
低い周波数の信号を白化記録するためには半導体レーザ
変調のデューブィを３０％に下げることにより安定な白
化記録が可能になった。

これらのデューテイの決定は記録周波数ｆおよび回転速
度Ｒ，、スポット蚤ｐでさめられるが、基本的には、用
いる記録部材の記録薄膜の性能にもよる。

高速信号の白化記録、高速黒消去には低酸化物系が通し
ており、低速信号の白化記録、低速黒消去にはカルコゲ
ン化物が適している。本発明における、あらかじめ飽和
レベルまで黒化処理を施こしたカルコゲン化物記録膜あ
るいは低酸化物記録膜を用いた黒化記録部材へのレーザ
スポット光による変調のデューティを下げた白化信号記
録および黒化記録信号消去の方法は次の効果を有する。
‘１’消し残り等のノイズ要素が低減する。

つまり．未記録黒化部位に黒化消去光が照射されても、
変化が生じないで、白化部のみが黒化消去できる。‘２
｝ 低速回転における低いくりかえし周波数の信号に対
しても、白化信号記録が可能になりオーディオ信号に対
しても適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学情報記録方法に用いる記録部材の
一形態である黒ディスクと半導体レーザ光照射記録およ
び消去系を示す図、第２図は低いくりかえし周波数の信
号において、デューティを下げた信号波形を示す図、第
３図は低速回転ディスクに低いくりかえし周波数の信号
を、そのデューテイを下げて白化記録をおこなった記録
ビットと照射スポットを示す図、第４図は黒化消去の条
件を示す図である。 １・・・・・・黒ディスク、４・・・・・・半導体レー
ザ、７，８……レンズ。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱昇温の後に徐冷することにより光学濃度が増大
   し、加熱昇温の後に急冷することにより光学濃度が低下
   する性質を有する薄膜材料を、基板上に薄膜形成した記
   録部材を用いた光学情報記録および消去方法において、
   前記薄膜を、あらかじめ光学濃度の高い黒化飽和状態に
   変化させておき、記録すべき信号により変調された変調
   信号のデユーテイを下げその変調信号により照射光を変
   調して、前記黒化飽和状態の膜に順次照射して、その照
   射部位を白化させて信号を記録し、この白化記録信号の
   消去に際しては、連続的な照射光を白化部位に照射し、
   これを加熱昇温せしめて黒化させておこなうことを特徴
   とする光学情報記録および消去方法。