JPS6045955A - 光学記録素子 - 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】 本発明は少くｋも片側表面を合成樹脂で遣った透明支持
板を有し、前記片側表面に設けられた合成樹脂の被覆層
及びカルコゲナイドの記録層を具える光学記録素子に関
するものである。

この種光学記録素子は、片側に架橋構面の合成樹脂層を
有する例えばガラス製の透明支持板を具える。この合成
樹脂層には条溝の形状の光学的に読取り得るサーボトラ
ックを設け、このトラックに１乃至数μの寸法の最終的
に詳細な構成のサーボ区域を設ける。合成樹脂層上には
カルコゲナイドの記録層を設ける。特にこのカルコゲナ
イド層はテルル合金例えばＴｅ　、　Ｓｅ　、　Ｓｂ及
びＳの合金とする。この記録層にはデータを光学的に記
録する。この目的のため、光学記録素子を例えば４　Ｈ
ｚの周波数で回転させると共に記録層には記録すべきデ
ータに従ってパルス化されたエネルギー増強レーザ光を
照射する。このレーザ光はサーボトラックに追従させる
。記録材料はこのレーザ照射区域で溶融して表面張力に
より肉厚縁部分を有する空所又は孔が形成されるように
なる。これら情報ビットを適宜配列して通常螺旋状の、
又は同心円より成る情報トラックを形成し得るようにす
る。

これら孔の区域ではレーザ光に対する記録層の透過が増
大し、反射が減少する。この原理を用いて情報ビットを
比較的弱いレーザ光で読取ることができる。この既知の
記録素子はレーザ光に対する感度が大きい。例えは記録
層Ｔｅ　ｏ　ｏ　ｓ　ｅ　９５Ｓ　ｂ　１６　ｓ　ｓの
スレシホルドエネルギーは、波長を６８８　ｎｍ周波数
を４　Ｈ２％レーザ光を集束する対物レンズの開口数を
０．４５として測定した所、はぼ０．５ｎＪであった。

このスレシホルドエネルギーはレーザ光の１パルスで１
個の空所又は孔を形成するに必要な最小エネルギーであ
る。この場合のパルス周期を例えば１００　ｎ８とする
。

上述した感光性記録素子の品質が時間と共に劣化するこ
とを確かめた。例えば信号対雑音比は減少する。又、サ
ーボトラックの追跡中、情報の書込み中及び情報の読取
り中にエラーが発生するようになる。

この品質の劣化及びエラーの発生は記録されたデータを
光学的に読取る結果に基づくものであることを確かめた
。読取り中には、連続レーザ光ビーム、即ち透明支持板
を経て情報トラックに集束されるパルス化されていない
光ビームを用いる。読取り時のレーザ亮出力は書込み時
のレーザ光出力よりも著しく小さく、例えば１０分の１
である。

例えばこの読取り時のレーザ光出力は多くとも１．８〜
１．４　ｍＷ　％好適には０．４〜１．８　ｍＷである
。

読取り時のレーザ光出力が低いにもがかわらず記録層又
はこれに隣接する合成樹脂の表向に読取り時に変化が生
ずることを確かめた。

読取り時使用するレーザ光出力が極めて臨界的であるこ
とを研究により確かめた。例えばスレシホルド読取りレ
ーザ光出力が存在し、このスレシホルドレーザ光出力以
上では記録層及び／又は合成樹脂表面に変化が生じるよ
うになる。このスレシホルドレーザ光出力が種々に異る
場合でも、これらスレシホルドレーザ光出力を読取り手
段及び変化の性質に関係なく区別することができる。次
にその一例を説明する。

厚さが２８　ｎｍのＴｅ６ｏＳｅ、、Ｓｂ□。Ｓ、　＝
金より成る上述した記録層の結晶構体は製造中又は後に
この層を熱処理することにより得るようにしている。

この記録層に設けた情報ビットを読取る際読取りレーザ
光出方がほぼｏ、ｓｍｗまでの場合には記録層に変化は
生じない。

読取りレーザ光出力をほぼ０．８〜１．０ｍＷにすると
、情報トラック又はその一部分例えば１トラツクを例え
ば１−８０分の長時間に亘って連続的に読取る場合、或
いは情報トラック又はその一部分を極めて頻繁に、例え
ば上記１〜８０分の時間中に２５０〜７０ｏＯ回読取る
場合には記録層に変化が生じるようにする。これらの変
化は記録、材料が結晶質から結晶配向不整合状態、特に
非晶質状順に局部的に転位することを意味する。記録材
料の非晶質スポットは結晶部分とは異る光学的特性を有
し、例えば一層透明となる。これがため記録されたデー
タの品質及び読取り（再生）の品質が悪影響を受けるよ
うになる。従って信号対雑音比が急激に減少するように
なる。

読取りレーザ光出方をほぼ１．０〜１．２ｍＷとすると
、連続又は頻繁な読取り中記録層に損傷が生じ、記録層
を局部的に溶融し、レーザ光に対し一層透明となる。又
、この損傷は記録層を支持する合成樹脂材料にも発生す
る。従って合成樹脂の表面に設けられている極めて微細
な構造のサーボトラックが特に損傷しその結果データの
トラッキング及び記録が最早やできなくなる。

読取りレーザ光出方をほぼ１．２〜１．５ｍＷにすると
、１回〜数回の読取り後にすでに結晶質から非晶質への
転位並びに記録層及び台戒樹脂拐料（＋　−ｔ：　）　
５ツク）の損傷が生じるようになる。

これらの結晶質から非晶質への転位及び大きな、損傷が
弱いレーザ光により連続又は頻繁な読取りにより生ずる
のは支持板の合成樹脂表面又は支持板の合成樹脂層が原
因であると思われる。例えば合金Ｔｅ、ｏＳｓｓ５Ｓｂ
１ｏＳ、の記録層を支持板のガラス表面に直接設ける場
合には頻繁な読取り時にスレシホルドレーザ光出力がｇ
、ｓｍｗで結晶質から非晶質への転位が発生しＳ８ｍＷ
で僅かではあるが損傷が生ずるようになることを実験に
より確かめた。かように記録層を支持板のガラス表面に
直接設ける場合にはスレシホルドレーザ光出力が２乃至
８倍に増大する。従ってこの場合には例えば多くとも１
．５ｍＷのレーザ光出力では頻繁な読取り時に何等の問
題も生じない。しかし、かかる素子には補助トラック（
サーボトラック）を設けることができない欠点がある。

又、情報の記録に対するスレシホルド感度を２倍以上に
するとレーザ、特にＡｌＧａＡｓレーザの有効寿命が著
しく減少する欠点もある。

本発明の目的は上述した欠点が全く或いは殆んど無い前
述した種類の光学記録素子を提供せんと、するにある。

本発明の池の目的はレーザ光出力をほぼ０．４乃至１．
８ｍＷとして連続又は頻繁な読取りを行う際に変化特に
損傷が発生しない光学記録素子を提供せんとするにある
◇ 本発明の更に他の目的はレーザ光特に放射波長が赤外線
領域にあるレーザ光に対する感度が高く−従って情報を
比較的低いレーザ光エネルギーで記録し得ると共にレー
ザ、特に１ＧａＡｓレーザの有効寿命を長くし得るよう
にした光学記録素子を提供せんとするにある◇ 本発明の更に他の目的は記録されたデータの読取り時の
信号対雑音比を良好にし得る光学記録素子を提供せんと
するにある。

本発明は少くとも片側表向を合成樹脂で危った透明支持
板を有し、前記片側表面に設けられた合成樹脂の被覆層
及びカルコゲナイドの記録層を具える光学記録素子にお
いて、前記記録層の片側又は両側に伝熱層を設け、前記
ガラス支持板を経て前記記録層に集束されるパルス状レ
ーザ光をこＤ記りＩ＃層に照射して連続レーザ光により
読取られる情報ビットを前記記録層に形成し、読取り中
記録層又は合成樹脂に殆んど或いは全く変化が生じない
ようにしたことを特徴とする。

肉薄伝熱層はその最大厚さをａ　ｃ　ｎｍとするのが好
適である。この伝熱層は金用市化物、例えばＡ／、０８
の居とする。又、伝熱層は金属層とするのが好適である
。

本発明記録素子はレーザ光に対する感度が良好であり且
つ使用するレーザの読取りビーム出力が比較的低い場合
の信号対雑音比が良好である。

パルス化レーザ光ビームを好適な形部で用いる場合には
本発明記録素子は記録情報に対する感度が情報ビット当
り０．４−１．ＯｎＪとなり、且つ０．４〜１．８ｍＷ
の出力のレーザから放射される連続光ビームを用いて記
録される情報を読取る場合信号対雑音比が少くとも８５
　ｄＢとなる。

使用するレーザは放射波長がほぼ８００　ｎｍの半導体
レーザ（Ａ／ＣａＡｓレーザ）とするのが好適である。

本発明記録素子は透明支持板を経て読取るのが好適であ
る。この場合には支持板の表面の汚染又は損傷が、記録
又は読取り時に記録層にレーザ光を集束する対物レンズ
の焦点深度を越えた個所に生ずるようになる利点がある
。かかる汚染及び損傷は読取り又は記録品質には何等悪
影響を及ぼさない。

サーボトラックは支持板の合成樹脂表面又は支持板上に
設けた合成樹脂層に設けるのが好適である。このサーボ
トラックは、光学的に読取り得る補助トラックとするか
又は条溝の形部の導電性トラックとすると共に高いレベ
ル及び低いレベルに交互に位置するサーボ区域、いわゆ
るヘッディングの光学的に読取り得る構体とする。記録
処理を制御する情報、例えば記録層１ａに関する情報を
このヘッディングに記録する。サーボトラックに支持板
を経て集束するレーザ光の反射によりトラックの読取り
を行う。この読取りはレーザ光ビームの入射及び反射間
の位相差に基づいて行う。情報区にλ 載量の高さの差を−とじ、ここにｋは整数、λはｎ 読取りレーザ光の波長、ｎは支持板の屈折率とする。情
報区域の長手方向の寸法は小さく、例えば０．８〜８μ
ｍとする。

本発明記録素子の更に好適な例では伝熱層を支持板の合
成樹脂表面と１記録層との間に設けた部分昂明層とする
。情報の書込み従って記録時及びその読取時の何れにも
レーザ光ビームを用い、これを透明支持板を経て記録層
に集束させるようにする。従ってレーザ光は支持板及び
配録層間に設けた伝熱層を通過する。この際伝熱層に１
って僅かなレーザ光エネルギーを吸収及び／又は反射さ
せるようにする。ここに云う部分透明層とはレーザ光を
部分的に通過させる層を意味するものとする。

この部分６明伝熱層は最大厚さが２０　ｎｍの肉薄（′
！属層とするのが好適である。かかる層の好適な例を厚
さが６〜１５　ｎｍのクロム層とする。

又、記録層の支持板とは反対側の表面にも伝熱層を設け
ることができる。この場合には伝熱層を最上層とし、こ
の層を情報の記録又は読取り時にレーザ光ビームが通過
しないようにする。この最上層を設けることにより記録
層の自由面が遮光さされる他の利点がある０この最上層
は部分的に透明とする必要はなく、金属層例えば厚さが
多くともｇ　Ｑ　ｎｍのクロム層とするのが好適である
０従って記録された情報を連続レーザ光ビームにより頻
繁に読取る場合でも記録層及び合成樹脂に殆んど或いは
全く変化が発生しない。即ち特に結晶質から非晶質への
転位は殆んど発生せず、永久的な損傷も発生しない。本
発明によれは頻繁な読取り時における結晶質から非晶質
への転位及び損傷に対スるスレシホルドレーザ光出力を
ほぼ８０〜４０％増大させることができる。かようにス
レシホルドレーザ党出力を増大させることによって頻繁
な銃取り時の記録層の上述した変化を充分に防止又は強
力に抑圧することができる。読取りに用いるレーザ光出
力は最大で１．８〜１．５ｍＷとし、好適には０．４〜
１．８ｍＷの範囲とする。又記録層に情報ビットＣ孔）
を形成するに要するスレシホルドエネルギーも増大する
が、依然として比較的低い値に保持されたままである。

かかるスレシホルドエネルギーの増大は割合的にみた場
合、頻繁な読取り時の結晶質から非晶質への転位に対す
るスレシホルド電圧の増大よりも著しく低い。例えば６
　ｎｍの厚さのクロム層を支持板と記録層との間に用い
る場合には頻繁な読取り時の結晶質から非晶質への転位
に対するスレシホルドレーザ光出力は０．９　ｍＷから
１．８１１Ｗに増大する。又、パルス化されたレーザ光
によって記録層に１個の孔を形成するに要するスレシホ
ルドエネルギーは０．５０　ｎＪから０．５５　ｎＪに
増大する。

本発明光学記録素子に用いるカルコゲナイドの記録層は
、次に示す元素：　ｓｅ、　ａｓ　、　ｓｂ　、　Ｂｉ
。

Ｇｅ　、　３ｎ　ｌ　Ｓｌ　Ｉ　Ｇａ　＋Ｉｎ　、　Ｔ
ｂ　、　Ｓ　、　Ｐｂの１種以上とテルルとの合金、又
はこれら元素の亜酸化物の合金とするのが好適である。

かかる記録層は連続レーザ光ビームによる読取り時結晶
質相から非晶質相への転位に対する感度が良好である。

伝熱層、特に１１層と記録層、特にＭｎＢ１又はｐｔａ
ｏ層とを片側に順次に設けたガラス支持板を具える光学
記録素子は米国特許第４１８９７８５号明細書に記載さ
れている。この場合情報ビット。

を形成するためのスレシホルドレーザ光出力はＭｎＢ１
に対して１フ５　ｍｗ　％　ｐｔａｏに対して８８０ｍ
Ｉｙである。この米国特許明細書の光学記録素子は、記
録感度が本発明光学記録素子の場合よりも著しく低い点
で他のクラスの記録素子に川するものである。本発明光
学記録素子と比較するに、米国特許明細書の記録素子は
合成樹脂表面を有する支持板又は合成樹脂の被覆層を有
する支持板を有しておらず、従ってサーボトラックを設
けることができない。又、上記米国特許明細書には本発
明の問題点、即ち頻繁な読取り時における結晶質から非
晶質への転位及び損傷が記載されていない。

更に上記米国特許明細書の問題点、即ち信号対雑音比が
レーザの読取り出力の値に依存する点は本発明記録素子
には存在しない。例えば本発明記録素子テハ・０．４ｍ
Ｗの読取りレーザ光出力で５０〜６０ｄＢの信号対雑音
比が得られ、これは１．１ｍＷの読取りレーザ光出力の
場合と同様である。

これに対し上記米国特許明細書の記録素子では４０　ｄ
Ｂの信号対−音比を得るためにＰｔｏｏ層に対しては２
００　ｍｗの読取りレーザ光出力を必要とし、ａｎＢｉ
層に対しては１０　ｍＷの読取りレーザ光出力を必要と
する。又、上記米国特許明細書の第７欄に記載されてい
るようにかかる読取りレーザ光出力を使用する場合には
ＭｎＢ　ｉ層に対して１７５ｍｗ　ｓ　Ｐ　ｔｏｏ層に
対してｓ　ｓ　ｏ　ｍＷの書込みレーザ光出力を必要と
し、従ってレーザ、特にＡ／ＧａＡｓレーザのエネルギ
ー消費が高くなり、しかも有効寿命が極めて短かくなる
。

金属の記録層を有する光学記録素子は日本のパテントア
ブストラフ）、１９８８年２月１６日発行、第７巻第８
Ｓ号、第４２Ｐ１フロ頁、ＪＰ　−Ａ−５７１８９８１
７に記載されている。この場合Ｓ１１度を増大するため
及び少いエネルギーで書込みを行い得るようにするため
に金属記録層に、記録層に対し反射防止膜として作用す
る金属の第２層を設けるようにしている。従って本発明
の記＠素子の目的は上記パテントアブストラクトの記録
素子の目的とは本質的に相違する。即ち本発明、は、カ
ルコゲナイド記録層を用いる際肉薄の伝熱層を用いて読
取り時に何等間頭が生じない回度に感度を減少させるよ
うにするものである。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明光学記録素子は厚さが１．８關、直
径が８Ｑｃｍのガラス支持板１を具える。このガラス支
持板１にはその片側に紫外線により架橋されたアクＩＪ
ル合成樹脂から造られた厚さが３０μｍの合成樹脂層２
を設ける。この合成樹脂Ｍ２の支持板１とは反対側の表
面には高レベル４及び低レベル５が交互に位置する情報
区域を具える光学的に読取り可能なサーボトラック８を
設ける。これら情報区域の長手方向の寸法はは＃′１″
０．８〜８μｍの範囲とする。情報区域間の高さの差を
旦とし、こ−にｋは整数、λはサーボトラックｎ を読取るレーザ光の波長、ｎは支持板の材料の屈折率と
する。この情報区域の高さの差を通常０．１〜０．２μ
ｍとする。合成樹脂層２の表面を厚さがｏ　ｎｍのクロ
ムより成る伝熱性の部分透明層６で被覆する。次いでク
ロム層６の表面を厚さが２８ｎｎｚｙ）合金Ｔｅ８ｏＳ
ｅ０８Ｓｂ、Ｓ８の記録層７で被覆する。

記録素子は４　Ｈｚの周波数で回転させると共にパルス
化されたレーザ光で照射する。このレーザ光はガラス支
持板１、透明合成樹脂層２及びクロム層６を経て記録層
７に集束させる。レーザ光はそのパルス周期をｉ　ｏ　
ｏ　ｎｓとし、且つ放射波長をｅ　ｓ　２１　ｎｍ　、
＝する。レーザ光を記録層７に集束する対物、レンズは
その開口数を０．４５とする。レーザの出力を初期値か
ら連続的に増大し、１パルス当りのレーザ光の量が次の
順序；　ＯＪ　Ｏ、０，８５。

０．４０　、０．４５　、０．５０　、０．５５　、０
．６０　。

０．６５　、０．７０　、０．７５　、０．８　Ｇ　、
　０．８５及び０．９０　ｎＪに従って増大し得るよう
にする。記録層７に１個の情報ビット、即ち隆起縁部分
９を有する１個の孔８より成る情報ビットを各パルスに
より１００％の側光により形成するに要するエネルギー
を１パルス当りの最小エネルギーとする。

１１００ｔＪの孔に対するスレシホルドエネルギーを□
０．５５　ｎＪとする。同様の試験を厚さが１０．５７
１ｍのクロム層６を設けた上述した記録素子に対して行
った。この場合スレシホルドエネルギーを０．６５　ｎ
Ｊとする。クロムＮｑ６を設けない場合には１００％の
孔に対するスレシホルドエネルギーは０．５０　ｎＪで
あった。かようにして使用すべきイｈ報ピットを螺旋状
の情報トラックに配列する。

この情報トラックを、ガラス支持板１を経て記録？７に
集束されるパルス化されていない連続レーザ光ビームに
よって読取る。孔８の区域では反射が減少するため、こ
の反射の差にもとづいて情報ビットを追跡することがで
きる。一連の試験においては螺旋状の情報トラックの１
トラツクのみを、連続レーザ光ビームでレーザの出力を
変化させながら繰返し読取った。こ＼に云う繰返し又は
頻繁な読取りとは、同一のトラックを２分の１時間に亘
り連続レーザ光ビームによって繰返し繰返し読取ること
を意味するものとする。かかる試験の結果を下表に示す
。

記録素子の型は下表の第１ｆＷＩに示す。即ち記録素子
として第１図に示す素子、第２図に示す素子、及び比較
のため第１図の素子からクロム層６を除失した素子を夫
々試験する。第２図において第１図に示す部分と同一部
分には同一符号を付して示す。第２図に示す記録素子は
クロムの中間層６を第１図に示す記録素子と相違する。

この最上層ｌＯの厚さをａ、５ｎｍとする。

上述した頻繁な読取りにより記録層に結晶質から非晶質
への転位が発生する最小レーザ出力（スレシホルド出力
）を下表のｔ４２ｎに単位ｍＷで示す。

又、上述した頻繁な読取りにより記録層に損傷が生じる
と共に特にサーボトラックｈの合成樹脂層２に損傷、例
えば変形が生じる最小１／　・−ザ出力（スレシホルド
出力）を下表の第８鼎に単位ｍＷで示す。

下表の最終欄にはパルス化されたレーザ光により情報ビ
ットを形成するスレシホルドエネルギーを単位ｎＪで示
す。このスレシホルドエネルギーは情報の記録時に１０
０％の孔を形成するに要する１パルス当りのレーザ光エ
ネルギーの最小量である。

上述した全ての場合に読取り時の信号対雑音比は少くと
も８５　ｄＢであった。最上層をクロムで造り、その厚
さを多くとも６１ｍとした場合の信号対雑音比は５０〜
６０　ｃｌＢであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光学記録素子の１例を示す断面図、 第２図は本発明光学記録素子の他の例を示す断面図であ
る。 １・・・ガラス支持板　２・・・合成樹脂層８・・・サ
ーボトラック　４・・・高レベル部分５・・・低レベル
部分　６・・・クロム層（中間層）７・・・記録層　８
・・・孔 ９・・・隆起縁部分　１ｏ・・・最上層。 第１頁の続き ０発　明　者　ウイルヘルムス・ヘル　オランタ国５６
２１　ベーアートルデス　ファーレン　ヴアウツウエッ
ハ１テイエイン　マリエ・ リツペンス −アイソドーフエン　フルーネ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　少くとも片側表面を合成樹脂で造った透明支持板を
   有し、前記片側表面に設けられた合成樹脂の被覆層及び
   カルコゲナイドの記録層を具える光学記録素子において
   、前記記録層の片側又は両側に伝熱１層を設け、前記ガ
   ラス支持板を経て前記記録層に集束されるパルス状レー
   ザ光をこの記録層に照射して連続レーザ光により読取ら
   れる情稚、ビットを前記記録層に形成し、読取り中記録
   層又は合成樹脂に殆んど或いは全く変化が生じないよう
   にしたことを特徴とする光学記録素子。 東　伝熱層を、前記支持板の合成樹脂表面及び記録層間
   に設けた半透明層としたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光学記録素子。 ＆　伝熱層を厚さが多くとも２０　ｎｍの金属層とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の光学記録素子。 表　記録層は、その情報ビットの形成時のスレシホルド
   感度を０゜４０〜１．ｏｎＪとし、信号対雑音比を少く
   とも８６　（ｉＢとし、読取出力を０．４〜１．８ｍＷ
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学記録素子。