JPS61214228A - 情報記録方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、レーザ等を用いて情報を記録・再生・消去す
るための情報記録方法に関すものである。

特に、光ディスクに有効である。

〔発明の背景〕

近年大容量ファイル装置の需要が高まりつつある。特に
高速・高密度に記録・再生ができ、記録膜と光ヘッドが
接触しない、かつ信頼性が高い光ディスクへの期待が強
まってきた。光ディスクは。

ディジタルオーディオディスクや光ビデオディスク２そ
の他ドキュメントファイルや計算機バックアップメモリ
などに使用される。また、光ディスクを機能で分類する
と、再生しかできない再生専用機、追加記録ができる記
録再生機、そして情報ま書き換えができる書き換え可能
機がある。このうち最近注目を浴びだしたのが、結晶・
アモルファスの相変化を利用した書き換え可能な相変化
型光ディスクである。この光ディスクは例えば特開昭５
２−５０７０２号公報に示されるように、記録はレーザ
光などのビームスポットを十分収束させて短時間照射し
、急熱急冷によって記録膜をアモルファス状態にするこ
とにより行う。また消去はトラック方向に長い長円スポ
ットなどを用いて除熱徐冷によってアモルファス状態で
ある記録部分をもとの結晶状態に戻すことにより行うも
のである。　４この場合の光ビームの収束スポットの大
きさは、使用するレーザなどの波長（λ）と絞り込みレ
ンズの開口数（ＮＡ）とで決定される。たとえば、光ビ
ームのピークの高さの１／ｅ２で切った時の断面の径（
スポット径：Ｗｏ）は光の回折作用でｗ、　＝ｉ＝λ／
ＮＡ よりも小さくできない。ここで、現在量も多く使用され
ている半導体レーザ（λ＝８３０ｎｍ）を光源として用
いると、ＮＡ＝Ｏ９５の場合のビームのスポット径は、
約１．６７μｍとなる。このスポット径で記録すると約
０．８μｍ程度の記録部分ができ、この大きさが半導体
レーザで安定に記録することのできる最小の大きさであ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、書き換え可能な光ディスク用媒体を用
いて、１つのレーザ光などのエネルギービームによって
記録できる最小記録部分よりも小さい記録部分を形成さ
せることにより、高密度・大容量の書き換え可能とする
方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

書き換え可能な光ディスクの大きな特徴は、一度記録し
た情報を消去することができ、その上に異なる情報を新
たに記録することができることである。本発明ではこの
特徴を利用して従来よりも高密度化を可能とする。たと
えば、まず書き換え可能な光ディスク媒体上に半導体レ
ード光などのエネルギービームを十分収束させて記録を
行う。

次に、記録された部分から少し位置をずらして消去光ス
ポットを照射し、記録部分の一部分を消去すると最初の
記録部分よりも小さい記録部分が残る。これを新たな情
報の記録部分とすることにより高密度化が行えるのであ
る。

書き換え可能な光ディスク媒体としては、光の熱効果を
用いて磁性薄膜に情報を書き込んで記憶し、磁気光学効
果を用いてこの情報を読み出す光磁気ディスク媒体や熱
による結晶・アモルファスの相変化に伴う反射変化を利
用して記録・消去・再生を行う相変化型光ディスク媒体
の他、エネルギービームによる記録・消去ができる媒体
であれば本発明が適用できる。

ここで、相変化型光ディスクにおける本発明の記録・再
生・消去方法についての概要を説明する。

まず、ディスク上にその半径方向の断面が近似的にＶ字
形である溝（トラック）を設け、この表面上に書き換え
可能な相変化型光ディスク記録膜を真空蒸着等によって
形成する。そして、このディスクを回転させながら収束
させたエネルギービームを前記のＶ字形を成す溝の片斜
面上に保持し、記録膜に直径１μｍ以下の微小記録部分
をつくる。

次に、この記録部分の一部分に消去光スポットが重なる
ように照射する。消去光スポットの当たった部分はもと
の状態に戻り、残った部分の大きさは最初に記録した部
分よりも小さくなる。この残った部分を情報の記録部分
とすることにより高密度化が図れる。再生は、直径約１
．６μｍに絞ったビームスポットをＶ字形の溝の片斜面
の中心に沿って照射する。記録されている部分での反射
光量は、記録する前の反射光量から変化している。

、この変化をディテクターで受け、情報の読み出しを行
う。この時のビーム強度は記録部分が変化しない程度の
弱いものにしなければならない。消去には、ディスク全
面の情報を消去する方法と消したい所だけ部分的に消去
する方法がある。前者は。

た−とえば記録膜がアモルファス状態から結晶状態へ完
全に変化する温度以上でディスク全体を充分加熱して行
えばよい。後者は、消去用ビームスポ　　　　　　　□
′ツトを用いて、消去したい所だけビームを照射し、任
意に消去して行う。光ディスクの特徴は、ランダムアク
セスができることであり消去は後者を用いて行うのがよ
い。

上記の相変化型光ディスクに用いるＶ字形の溝の製法は
、特開昭５７−１０５８２８に公知である。この溝上に
形成する相変化型の記録膜としては、５ｎ−Ｔｅ−８ｅ
、Ｇｏ−Ａｓ−Ｔｅ、Ａｓ−８などのカルコゲナイド系
薄膜やＴｅＯｘなどの還元性酸化物にＳｎやＧｅを添加
したものを用いるのが好ましい。特に、寿命の点で５ｎ
−Ｔｅ−５ｅ系薄膜を用いるのが好ましい。また、熱に
よる記録膜の変形を防止する目的で、記録膜上に１０ｎ
ｍ以上の保護層を設ける必要のある場合がある。保護膜
としては、Ｓｉｎ、、Ｓｉｎ、Ｓｉ３Ｎ、などの無機物
が好ましい。あるいは、保護層を介して紫外線硬化樹脂
などの接着剤でディスクどうしを貼りあわせた構造でも
よい。

と配光ディスクにおいて、７字形の溝への記録再生方法
は、特開昭５７−１０５８２８に公知であるが、本発明
では一度記録された記録部分の一部分を消去し、残った
部分を情報の記録部分とするため。

記録部分の消去が必要となる。ここで、本発明における
情報の記録部分の形成法についてもう少し詳しく述べる
。まず、７字形の溝がスパイラル状に設けられたディス
クを回転させ、所定の溝に沿ってトラッキングをかける
。ここで、トラッキングしようとする溝の片斜面のとな
りの斜面が記録済みの場合、未記録の時とは反射光強度
分布が変わりトラッキング制御は不安定となる。そこで
、各斜面の記録状態に依らずトラッキングができるよう
に、記録情報の周波数とは異なる周波数で溝の深さや角
度をわずかに変化させる方法や、７字形の溝の深さを一
定にして溝をトラックに直角方向にゆるやかにうねらせ
る方法（ウォーブリング法）、あるいは両者の方法を組
み合わせた方法などにより、わずかの反射率光量変化の
中からトラッキング周波数成分を抜き出すようにする。

ここで、第１図を用いて溝の深さや角度をわずかに変化
させてトラッキングを行う方法について説明する。この
方法は溝間隔が０．８μｍ、すなわち光スポツト径の１
／２程度の場合に用いる。まず、図のように溝の原盤作
製の際角度の違う２種類の刃で２度カッティングするこ
とにより、溝の角度は交互に溝の周波数は２本おきに変
化させる。ここで、２種類の角度を０１．θ２とし、２
種類の周波数をｆｌ、！、　とすると、　（θ１．ｆ工
）。

（θ、、ｆ、）、（θ１．ｆ、）、Ｃθ、、ｆ、）の４
種類の溝ができる。そして、角度θ１の溝から反射して
きた光は必ずディテクタ１，４に入射し、角度θ２の溝
から反射してきた光は必ずディテクタ２．３に入射する
ようにしておく。それぞれのディテクタには、光スポッ
トの位置によって周波数ｆ、または゛周波数ｆ２で光量
が変化する反射光が入射したり、あるいは周波数ｆ１　
とｆ、が混ざりあって光量が変化する反射光が入射する
。

表１は、光スポットの中心が溝５ｉｔｓ、ｔ８３１Ｓ４
．Ｓｓにある時の各ディテクタに入射してくる光の周波
数成分を示したものである。たとえば。

溝Ｓ、の中心をトラッキングの目標にすると、ディテク
タ１，２，３．４にはそれぞれｆｚ＋　ｆｔｙｆ、、！
、の周波数で光量が変化する反射光が入射するはずであ
る。しかし、図１のように溝Ｓ１の中心から溝Ｓ４側に
少しずれるとディテクタ２には周波数ｆ１とｆ２　が混
ざりあって入射する。

そこで溝Ｓ３の中心を目標にしてトラッキングをかけた
場合にディテクタ２に入射すべき周波数成分のみの反射
光になるように光スポットをＩＩＪ御するのである。

表　　　１ 次に、所定の溝の中心を目標にトラッキングしながら記
録光スポットを収束させて情報の記録を行う。ここで記
録された部分の形状はほぼ円形であり、溝の両斜面にま
たがっているつ次に、記録光スポットから時間的に少い
遅れて消去光スポットが来るようにしておく。この時、
記録光スポットの中心に対して消去光スポットの中心を
、記録された部分のトラックに直角方向の幅の１／２と
消去される部分のトラックに直角方向の幅の１７２を加
えた距離未満だけ離しておけば、必ず記録された部分に
消去光スポットが重なることになり、部分的な消去がで
きる。消去する記録部分の面積は、記録光スポットと消
去光スポットの距離を変えることにより任意に変えられ
る。また消去光スポットはとなりのトラックにも照射す
るが、この時の消去光スポットのパワーをとなりのトラ
ックにある情報の記録部分が消去されない程度にしてお
く。このように低いパワーでも、目標とする記録部分は
記録された直後で温度が上昇しているので消去光スポッ
トの当たった部分が消去される。

また相変化型記録膜の消去は除熱徐冷で行うため、消去
光スポットの光強度分布はトラック方向に長円でなくて
はならない、この長円スポットを作るには、シリンドリ
カルレンズを用いる方法やＡ１０変調器を用いて多スポ
ットを合成して行う方法などを使用すればよい、このよ
うにして、溝の斜面にたとえば半円形の記録部分を形成
することができる。この時、記録部分を溝の片斜面に中
心部に形成すれば、クロストークは小さくすることがで
きる。

上記のＶ字形の溝の間隔をピーク強度の−で定義した時
の光スポツト径と同程度、すなわち約１゜６μｍとする
と、従来より２倍の記録密度にすることができる。二の
場合の溝の斜面の帳は約０．８μｍとなり、この斜面に
記録している情報はこの斜面ごとに消去ができるため、
静止画やディジタル情報の記録に書き換えに適している
。また、７字形の溝の間隔を約０．８μｍとすると従来
より４倍の記録密度にすることができる。この場合の溝
の斜面の幅は約Ｏ０４μｍとなり、１つの斜面ごとの消
去はできないが、２〜４トラツクずつ同時に消去するこ
とはでき、動画記録の書き換えに適している。もちろん
この場合も１度だけの記録に限れば、静止画やディジタ
ル情報の記録にも使用でき従来より４倍の高密化となる
。

ここで、溝間隔が光スポツト径の約１／２程度すなわち
約０．８μｍの場合溝Ｓ、の中心にトラッキングしなが
らディスクが１回転すると、溝がスパイラル状に形成さ
れているため、光スポットは１トラック分移動して溝Ｓ
２の中心に沿わないで、（θ、　、　ｆｌ）である溝Ｓ
、　　（＝溝Ｓ、）の中心に沿ってしまう。記録・消去
の場合は、ディスクの１回転毎に１本ずつトラッキング
されなければならない。そこで、ディスクの回転中心に
対する光スポットの相対運動方向と逆の方向に、１回転
毎に光スポットをトラック３本分だけ移動させる。そし
て、ディテクタ１，２，３．４が入射する周波数成分が
それぞれｆ１ｅｆｘｔｆｘｔｆ２になるように光スポッ
トを制御することにより、溝Ｓ、の中心にトラッキング
することができる。また、再生の場合のトラッキングは
、動画・静止画・ディジタル情報で異なる。動画は上記
の記録・消去と同じように、ディスクの１回転毎に光ス
ポットをトラック３本分だけ移動させて隣りの溝へトラ
ッキングすればよい。静止画は、１回転毎に同じ溝をト
ラッキングしなければならないので、ディスクの１回転
毎に光スポットをトラック４本分だけ移動させて行う。

ディジタル情報は、バッファメモリなどに情報を入れる
場合に限リドラック３本分だけ移動させればよい。また
、溝間隔が光スポツト径と同程度すなわち約１．６μｍ
の場合のトラッキング方法は特開昭５７−１０５８２８
に公知である。

また、消去速度の速い記録膜を用いれば、トラツタ方向
の高密化ができる。たとえば、同一トラック上において
、記録光スポットのあとから時間的に少し遅れて消去光
スポットがくるようにしておき、一度記録した部分の一
部分に消去光スポットを照射し、たとえば三ケ月形の記
録部分を形成することができ、高密化が図れる。このト
ラック方向の高密度記録と前記のトラックに直角な方向
の高密化記録を併用すると、従来より記録密度を　　　
　　　　。

飛躍的に増大することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

実施例１ 第２図は本実施例に用いた相変化型光ディスクの断面図
、第３図（ａ）〜（ｅ）は従来の４倍の高密度化が図れ
た本実施例の原理説明図、第４図は記録状態の一例をそ
れぞれ示している。

本実施では、第２図に示したようなＶ字形の溝間隔（た
とえばＳｌと８２の距離）が０．８μｍのディスクを用
いた。このディスクは、交互に溝の角度を変え、溝の深
さも２種類の周波数でわずかに変化させている。この時
の溝の角度は１５０示および１６５度とした。また深さ
変化の振幅を約０．０１μｍとした。次に、＠Ｓ工の片
斜面Ａから内周に向かって情報を記録する方法について
述べる。まず、直径５インチのディスクを１２０゜ｒｐ
ｍで回転させ、第３図（ａ）に示すように溝Ｓ１をトラ
ッキングの目標にして記録光スポット８を約１．６μｍ
程度に収束させ、溝Ｓ１に沿って順次情報の記録を行っ
た。記録された部分９（直径約０．８μｍ）は、溝Ｓ□
の斜面ＡおよびＢにまたがっている。次に、第３図（ｂ
）のように記録光スポット８から１μｓ程度遅れて消去
光スポット１０（スポット径：約１．６μｍ　×１０μ
ｍ）がトラックに直角な方向（内周側）へ０．４μｍ離
れて山Ｔ、に沿って移動してくる。この消去光スポット
１０により相変化を開始する温度まで除熱された記録部
分は消去され、もとの結晶状態に戻る。（変化が可能な
領域は１１である。）このようにして斜面Ｂの記録部分
をすべて消去すると、第３図（ｃ）に示したように斜面
Ａにのみ記録部分１２が残る。この半円形の記録部分１
２が最終的な情報となる。ディスクが１回転すると記録
光スポット８は山の中央部Ｔ□をトラッキングの目標と
するように制御されている。これは４種類の溝をスパイ
ラル状に形成しているためディスクが１回転した時、光
スポットが１トラック分移動せず４トラック分移動する
からである。そして今度は溝Ｓ１に沿って記録したよう
に山Ｔ１にも記録を行った（第３図（ｄ））。この場合
は斜面Ｂと斜面Ｃにまたがって記録されている。そして
消去光スポット１０により斜面Ｃのみを消去すると斜面
Ｂへの記録が完了する。このようにして順次斜面に記録
した（第３図（ｅ））。その結果。

トラック密度を従来のトラック密度の４倍にすることに
より、記録密度を４倍向上することができた。

第４図は、クロストークを小さくするために半円形の記
録部分１２を小さくシ、斜面の中心に形成した場合の例
を示したものである。この時の記録光スポット８は溝の
中心Ｓ１より斜面Ｂ側へ少し故意にずらしてトラッキン
グを行った。また消去光スポット１０は山の中央部Ｔ１
より斜面Ｂ側へ少しずらしてトラッキングを行った。

上記のような溝間隔が０．８μｍのディスクの場合、消
去光スポットのトラックに直角な方向の幅が約１，６μ
ｍであることを考えると、本発明による情報の書き換え
はどうしても溝（両斜面）単位で行わなければならない
。よって、この実施例の場合は動画の書き換え用あるい
は一度だけの静止画やディジタル情報の記録に適してい
る。ただし、静止画記録やディジタル情報の記録につい
ても、全面消去を繰り返せば何度でも書き換えができる
。

実施例２ 第５図は本実施例に用いた相変化型光ディスクの断面図
、第６図（ａ）〜（Ｑ）は従来の２倍の高密度化が図れ
た本実施例の原理説明図（土面図）　　　　゛である。

まず、第５図に示したようなＶ字形の溝間隔が１．６μ
ｍであるディスクを作製した。このディスクは、各斜面
の記録状態によらずトラッキングができるようにとなり
合った溝毎に、２種類の周波数で交互に溝の深さを僅か
に変化させた。この時の溝の角度は、クロストークを小
さくするために約１６３度にした。また溝の深さの振幅
を約０．０１μｍとした。まず、上記の直径５インチの
ディスクを１２０Ｏｒｐｍで回転させ第６図（ａ）のよ
うに溝Ｓ□′の片斜面Ａ′の中心より０．２μｍ程度内
周側のところをトラッキングの目標とした。

そして、記録光スポット８を直径約１．６μｍ程度に収
束させ、情報の記録を行った。−この場合、斜面Ｂ′に
も０．２μｍ程度記録部分９がかかつている。次に、第
６１１　（ｂ）に示したように、記録光スポット８より
約１μｓ遅れて消去光スポット１０が、溝８１′の中心
より内周側へ０８２μｍ程度ずれてトラッキングされて
移動してくる。この消去光スポット１０の相変化が起こ
る領域１１で照射された部分は消去され、記録部分１２
が残る。このようにして記録・消去を各斜面ごとに行う
ことで従来より２倍の高密度化が図れた（第６図（Ｃ）
）。

ここで、もし斜面Ｂ′に以前記録した部分があると、こ
れが消去光スポット１０で照射され消えるおそれがある
。そこで、斜面Ｂ′の記録部分が消去されないで、斜面
Ａ′の記録部分９が消去できるパワーの消去光スポット
にする必要があるにれは、以前記録した部分よりも低い
パワーで記録部分９が消去できることを意味している。

実際、記録部分９は記録された直後であり温度が上昇し
ているために、以前記録した部分を消去するパワーより
も低いパワーで消去ができるのである。

上記のような溝間隔が１゜６μｍのディスクを用いると
、本発明による情報の書き換えは各斜面ごとに行えるた
め、光ディスクの静止画、動画、ディジタル記録の書き
換えに適している。

〔発明の効果〕

本発明によると、書き換え可能な光ディスク用媒体を用
いて、一旦記録した記録部分の一部分を消去し、残った
部分を新たな記録部分とすることにより、光ディスクの
記録密度を増大することができた。例えば、従来に比べ
４倍向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるトラッキング方法の一例を説
明した図、第２図は、本発明のＶ字形の溝を設けた光デ
ィスクの構造を示す断面図、第３図は、記録原理を説明
した光ディスクの上面図。 第４図は、記録状態の一例を示した光ディスクの上面図
１．第５図は、本発明の光ディスクの断面図、第６図は
、記録原理を説明した光ディスクの上面図である。 １．２，３．４・・・光検出用ディテクタ、５・・・基
板、６・・・紫外線硬化樹脂、７・・・相変化型記録膜
、８・・・記録光スポット、９．１２・・・記録された
部分、１０・・・消去光スポット、１１・・・相変化が
起こる領域・ 第２　回 第３図 （Ｃ） 珀　乙　口 （仄ン 第６図 （ｂ） １頁の続き 壱　明　者　　堀　籠　　　信　告　　国分寺市東恋ケ
窪１丁［央研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エネルギービームを用いて書き換え可能な光ディス
   ク用媒体に情報の記録・再生および消去を行う方法にお
   いて、媒体に記録した後、その記録した部分の一部分に
   消去光ビームを照射することにより部分的な消去を行い
   該消去した部分に他の情報を記録することを特徴とする
   情報記録方法。