JPS6240767B2

JPS6240767B2 -

Info

Publication number: JPS6240767B2
Application number: JP53118468A
Authority: JP
Inventors: Takeo Oota; Nobuo Akahira; Tatsushi Nakamura; Tadaoki Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1987-08-31
Also published as: JPS5545166A; US4330883A; EP0014227B1; DE2967601D1; EP0014227A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、映像信号、音響信号などの逐次信号
を光学的に高密度に記録再生する方法に係り、こ
とに基板上に形成された薄膜部材にレーザ光を照
射してその反射率を変化させて記録再生を行う方
法において、その反射率変化をより大きく生じさ
せＳ／Ｎの高い情報記録再生を行なう光学的情報
記録再生方法に関するものである。

従来逐次信号を光学的に高密度に記録再生する
方法はいわゆる、光学式ビデオデイスクとして知
られている。その基本的な原理は、記録信号を基
板上の凹凸として形成しておき、この凹凸の底部
より反射した光と凸部より反射した光を干渉させ
凹凸信号の書き込まれてない部分の反執率に比し
て凹凸信号の書き込まれている部分の反射率が異
なることによつている（特開昭47−37407号公
報）。

これに似たものとして反射方式のビデオデイス
ク（特開昭52−114306号公報）がある。これは、
光吸収性の記録層と、その裏面に光反射層を設け
たもので、この記録層はレーザー光のエネルギー
を吸収して、昇温変形、蒸発させて凹凸を作る。

上記前者の方式は、機械的スタンプによりデイ
スクが製作されるので多量の複製盤を製作するの
に向くが、即時の記録再生が不可能である。また
後者の方式は、記録部位が変形を伴なうので、表
面被覆ができず取扱いが不便で実用になつていな
い。

また、さらに他の方式として記録部材にカルコ
ゲン化物を用いるものもある（米国特許第
3665425号）。これは基板上のカルコゲン化物薄膜
にレーザービームを照射してその部位を融点近く
まで昇温させ、その部分にボイドを形成させる。
再成に当つては、このボイド部に照射されたレー
ザー光は散乱されるので、未記録部分に比べて、
反射されて返つてくる反射光量は少いことを利用
するものである。

本発明は従来法と異なり光吸収性の薄膜記録部
材の光学的干渉効果を利用し、薄膜記録部材の屈
折率と光学濃度と膜厚とを適宜選択することによ
り、大きい反射率変化を得、再生効率がすぐれ、
形状変化をともなわない反射方式の光学的情報記
録再生方法を提供するものである。

本発明における方法を、つぎに、それぞれ図に
したがつて説明する。

本発明の情報記録再生方法に用いる光記録部材
を第１図に示す。この光学記録部材は基材１、セ
ンター孔２、薄膜状の記録層３、保護層４、およ
びラベル５よりなつている。

基材１としては光学的に透明で均質なものを用
い、ガラス、例えば、ソーダガラス、石英、パイ
レツクス、あるいは樹脂、例えば、アクリル、塩
化ビニル、ABS樹脂、等のシート、プレート、
又、透明フイルムとしては、ポリエステル、アセ
テートテフワン等が使用できる。

中でも、樹脂としては、アクリル、ポリエステ
ルフイルム等を使用する場合、透明性がすぐれて
おり、記録した信号ビツトを光学的に記録、再生
する際に有効である。

上記記録薄膜３の材料としては、低酸化物光吸
収性記録薄膜、例えばTeOx₁ Ｏ＜X₁＜2.0を主成
分とする薄膜が適用できる。

次に本発明の情報記録再生の原理を第２図とと
もに説明する。第２図において６は透明基材、７
は光吸収性記録薄膜である。

部位９は、未記録部で、部位１０は、記録部で
ある。

それぞれの部位において、情報再生光８，１３
が入射する場合、薄膜７の表面および裏面におい
て反射光１１，１２あるいは１４，１５が生じ
る。

これら表面および、裏面からの反射光の干渉に
より、再生光の反射光量が変化し、これを検出し
て、情報再生をおこなうものである。

この干渉による反射光の光量変化、つまり、反
射率の変化を説明する。

該記録薄膜７の膜厚をｄとし、未記録部および
記録部において膜厚は、同じ、つまり、蒸発、変
形等による凹凸は形成されていないものとする。

第２図において、記録前後の反射率R₁，R₂を
それぞれ記録前後の膜の定数つまり、膜厚d₁＝
d₂、屈折率n₁，n₂および、光吸収係数α_１，α_２
に対して、概念的に説明する。

まず、記録膜に吸収がない場合は、反射光量は
膜の屈折率ｎ、および膜厚ｄで、反射率が定ま
る。膜７において、膜表面、つまり膜の上面にお
ける媒体６への反射光１１と、膜裏面つまり膜下
面における膜７内への反射光１２の膜上面におけ
る波面の位相により、膜面でのエネルギー反射
率、つまり反射光量が変わる。反射光１１と１２
の位相は、2nd＝λ／２の場合は、位相が、π異
り、打ち消しあつて、反射率Ｒは減少し、2nd＝
λの場合は、位相差が２πであり、強めあう結
果、反射率Ｒは増大する。

したがつて、第２図において、光吸収がない場
合、部位９つまり未記録部における光反射は、１
１と１２の光路差△_１＝2n₁d₁で定まり、同様
に、部位１０における光反射は、１４と１５の光
路差△_２＝2n₂d₁で定まる。

信号再生に用いる光の波長λに対応して、膜厚
d₁を選ぶことにより、△_１，△_２が定まり、未記
録部９の反射率R₁、および、記録部１０の反射
率R₂が定まり、反射率の変化量△Ｒ＝R₂−R₁が
生ずる。

したがつてこの変化量△Ｒを、膜厚d₁により、
増減および、正負に選ぶことが可能になる。

つぎに、膜に吸収がある場合は、上記屈折率と
して、複素数屈折率η_１＝ｎ−ikただしｋは、光
吸収係数αから生ずる消衰係数である。かかる場
合においても基本的には、複素屈折率η_１，η_２
を介して、膜厚d₁により反射率R₁，R₂は、定ま
る。

この場合、第２図において、光波１１，１２の
対および１４，１５の対によつて定まる反射率
R₁，R₂は、その膜厚に対する変化量は、膜の吸
収のため、厚膜になるにしたがいその振巾が減少
する形となつてあらわれる。

ただし薄膜の場合には、第２図において、記録
膜７の裏面に光反射層を設けることにより、未記
録部９における反射光量に対し、記録部１０にお
ける反射光量は、屈折率n₁，n₂の変化よりも吸収
係数α_１，α_２の変化が、反射光量変化△Ｒに大
きい効果を与える。

記録部１０においては、膜自体の吸収が大きい
ため、膜裏面の反射層からの反射光量が、顕著に
減少する結果を得る。

したがつて、記録、再生において情報再生に適
した反射率変化△Ｒを得る膜厚を選ぶことができ
る。

第３図に本発明の情報記録再生方法における書
き込みビツトの形状１６と、再生光照射において
検出が行われる反射光量のビツト部における変化
を１７，１７′で示す。

反射光量の変化１７は、光照射により、記録部
の吸収係数および屈折率が変化し該記録膜の厚さ
との関係で、反射光量が、未記録部より減少する
状態を示す。つまり反射率の変化△Ｒが負になる
ことを示す。

反射光量の変化１７′は、逆に反射光量が未記
録部より増大し、△Ｒが正になるような、該記録
膜の厚さの場合を示す。

つぎに本発明における情報記録の方法を述べる
第４図に示すように、レーザ光源１８としては、
He−Neレーザ、λ＝6328Å He−Cdレーザ、
λ＝4416Å、 Arレーザ λ＝5145Å等が使用
できる。レーザ光源１８から出たレーザ光１９は
情報処理装置２０から発生した変調信号２１によ
り駆動した光変調器２２により信号に応じた強度
変調を受け、ミラー２３を介し、収束用レンズ２
４により、スポツト形成し、光吸収性記録薄膜を
設けた記録媒体２５を、基材２６側から照射す
る。

光ビームと、光学記録媒体の相対的な移動に伴
つて、遂次にビツト信号が該記録部材に書き込ま
れる。なお、レーザ光源として半導体レーザλ＝
8200Åを使用することもできる。

光照射を受けた部位では、光吸収性記録薄層の
屈折率が増大し、記録がおこなわれる。この場合
テルル低酸化物では吸収率の増加も実際に伴つて
いる。

以上、情報記録用光源としては、広い波長範囲
のものが、適用できるわけであるが、使用波長に
より光吸収性記録薄層の膜厚ｄを、△Ｒが正に生
じるように、あるいは、△Ｒが負に生じるように
該記録膜の記録前後の屈折率n₁，n₂および吸収係
数α_１，α_２から定める必要がある。

次に、本発明における情報再生方法について述
べる。

本発明において用いる記録媒体は光吸収性の記
録薄層への記録により、その屈折率がn₁からn₂に
変化するとともに、吸収係数が変化し記録薄層の
膜原による干渉効果を利用して情報再生をおこな
うことを可能にするものである。

光照射により情報記録が行なわれた部位は、光
吸収係数および屈折率が増大し、記録薄層の膜厚
を介する干渉により、反射率は、増大または減少
し、同時に再生に使用する照射光の波長によつて
も変化する。

次に反射式再生方法について第５図とともに説
明する。

本実施例においては、第１図に示す記録部材の
裏面に光反射層を設け、再生用の照明光を基材側
から照射するものである。

第５図において、照射光２８としては光源２７
例えばレーザ等の光を使用する。ハーフミラー２
９を通過した光３０はレンズ３１により集光さ
れ、信号像３２を照明する。

つぎに信号像３２から反射した光はレンズ３１
を通過し、ハーフミラー２９によつて反射し、反
射光３３としてレンズ３４を通じて光感応ダイオ
ード３５に込る。検出信号３６は増巾器３７を通
して情報処理装置３８により再生される。

反射光３３の強度は、信号像がある部位におい
ては、２〜３倍に増大あるいは、1/2〜1/3に減少
しこの変化を検出して信号再生をおこなうもので
ある。

本発明の主たる目的は、この反射光量変化を、
正または、負の大きい変化量として得ることにあ
る。

情報再生に用いるレーザの波長および光吸収性
記録薄膜に適用する材料の屈折率および、屈折率
変化に対応して、該記録薄層の膜厚を選ぶ。

これら膜厚および、屈折率の組合せにより、情
報記録に伴う記録部位の反射率は、情報再生に使
用する波長において、増大あるいは減少し、反射
率の変化量△Ｒは、正または負の値に選ぶことが
できる。

△Ｒが正の場合、つまり、検出器に入る光量が
記録ビツトの部分では増大することになり、信号
を再生する場合、ビツト検出の際受光面での光量
が大きくなり、弱い再生光つまり、検出器の検出
限界近傍の再生光レベルにおいても良好なＳ／Ｎ
で信号検出が可能になる。

△Ｒが負の場合、つまり検出器に入る光量が、
記録ビツトの部分では、減少することになり、信
号再生において、ビツト検出の際、受光面での光
量が減少し、強い再生光で信号再生する場合は、
良好なＳ／Ｎで信号検出が可能になる。

さらに他の効果つまり、レーザビームによる消
去をおこなう場合、記録部では、反射率が減少し
ているため、光吸収効率が増大し、同一強度のビ
ームを走査することにより、選択的に記録部のみ
消去できる。

実施例１基本的に光吸収性薄膜および、これを形成する
基材からなる構造を使用したものについて述べ
る。

該薄膜としては、低酸化物光吸収性薄膜TeOx₁
（Ｏ＜x₁＜2.0）を主成分とするものを用いる。

基材は、アクリル樹脂厚みｔ＝1.0mmを使用す
る。該薄膜は、真空蒸着で形成する。

蒸着に用いる原材料の重量および蒸着時間によ
り該薄膜の膜厚を変えることができる。

第６図は光吸収性記録薄膜の膜厚を変えた場合
の反射率の変化を未記録状態の反射率R₁を曲線
ａ１で示し、光照射記録状態の反射率R₂を曲線
ａ２で示す。

ただし、測定した波長は、He−Neレーザ、λ
＝6328Åである。

該光吸収性記録膜は一般的に淡褐色を呈するが
膜厚により、青、緑、赤、赤味がかつた色を反射
光による観測でみることができる。

一方、長い波長による反射率変化の測定をおこ
なうと、例えば、半導体レーザ、λ＝8200Åにお
いては、膜厚により、第６図と同様に反射率の曲
線に山と谷が生じるがλ＝6328Åの測定に比べ一
般的にこの周期は長くなり、膜厚の厚い方に移動
する。

反射率曲線の山部は、すなわち、該薄膜の裏面
からの反射と、表面における反射とが、膜厚ｄと
n₁、で生ずる光路差において干渉しあい、強めあ
つて反射率が大きくなる領域であり、逆に、谷部
においては、これが弱めあい低反射条件になる領
域である。

記録後には一般的に屈折率が増大し反射率曲線
ａ１，ａ２に変化する。

つまり山と谷の周期がやや短くなると同時に膜
厚の薄い方に移動した形となる。

情報再生においては、これら曲線ａ１とａ２の
変化、つまり反射率の変化（R₂−R₁＝△Ｒ）を
再生光照射により、反射光量の変化として検出す
るものである。

例えば、本実施例に用いた薄膜材料においては
λ＝6328Åに対し、ｄ＝800Å〜1400Åにおい
て、およびｄ＝2200Å〜3000Åにおいて曲線ａ２
が曲線ａ１の下に変化する。つまり、R₂−R₁＝
△Ｒであらわされる反射率変化が負となり記録部
からの反射光量が、未記録部に対して減少する効
果として検出がおこなわれる。

一方、他の膜厚領域においては、その逆で、
R₂−R₁＝△Ｒは正になる。

以上、再生において、変化量を正および負に選
択することができる。

変化量△Ｒの絶対値としては、20％程度得るこ
とができる。

ところで記録感度については照射光の利用効率
が60〜95％であれば実用上好ましい。

この光吸収率Ａは、反射率Ｒおよび透過率Ｔと
おくと、Ａ＝100−（Ｒ＋Ｔ）で定められる。

光吸収率が60〜95％を得るには、第６図から、
1200Å以上であれば、この条件が得られる。つま
り、この膜厚領域では、反射率が、５〜40％値を
とり同時に測定した透過率の値は、30〜０％にな
ることにもとづく。

この膜厚領域では、記録感度は良好であり、特
に、ｄ＝1800Åにおいては、△Ｒは正で20％程度
が得られ、又ｄ＝2600Åにおいては△Ｒは負で17
％程度になり、変化量として良好な膜厚点を得
る。

実施例２特に光吸収性記録薄膜ｄが薄く透過率が50％以
上になるものについては基材および記録薄膜に加
えて再生光の照明を行う面とは異なる他の面に光
反射層を設ける構造のものについて述べる。

基板としては、アクリル樹脂厚みｔ＝1.0mmを
使用する。記録膜は真空蒸着法で形成する。

本実施例の構成においては、光照射に際し、反
射光量は、膜表面の反射及び薄膜の裏面側に設け
た光反射層からの大きい反射光の影響で、一般に
増大する。

第７図には光反射層を設けた部材において、記
録薄層の厚さｄが薄い領域〓1200Åにおける反射
率の膜厚依存性を示す。未記録状態における反射
率R₁を曲線b₁で記録状態における反射率R₂を曲
線b₂でそれぞれ示す。

同時に比較のために反射層を設けない場合の反
射率R₁，R₂を曲線ａ１，ａ２で示す。

本実施例の構成では未記録状態の反射率は膜厚
が薄い領域では大きく膜厚を厚くするにしたがつ
て低下し光反射層の影響は小さくなり、反射層を
設けない曲線ａ１に近ずく。

未記録状態の反射率R₁を示す曲線ｂ１に対
し、記録後の反射率R₂を示す曲線ｂ２は、光反
射層のない構成にくらべて薄膜領域において全般
にｂ２が下側になり、R₂の減少がみられる。つ
まり、再生に用いる変化量△Ｒ＝R₂−R₁は全般
的に負になり、同時にその変化量も30％以上の値
を得ることができる。この結果、再生効率の良い
情報再生方法が得られる。

本発明における情報記録再生方法は、記録媒体
である光吸収性記録薄膜を記録再生の光源の波長
に対応して選び記録において、光吸収係数および
屈折率を同時に変化させ、または屈折率のみを変
化させ、該記録膜の膜厚を介する干渉効果を利用
して情報記録再生をおこなうもので次の効果を有
する。

(1) 形状の変化をともなわない、非破壊による反
射方式の光学的情報記録再生が行なわれる。

(2) 反射率変化量が大きい値（｜△Ｒ｜20％）
が得られ、再生効率が向上した。

(3) 膜厚を制御することにより、反射率の変化 △Ｒを正（ｄ＝1500Å〜2200Å，ｄ3000
Å） △Ｒを負（ｄ1500Å，2200Å〜3000Å）に選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の情報記録再生方法に用いる記
録部材の斜視図、第２図は、本発明における情報
再生の原理を示す図、第３図は本発明方法におけ
る情報記録部における反射光量の変化を示す図、
第４図は本発明方法を用いた情報記録装置の概略
図、第５図は、本発明方法を用いた情報再生装置
の概略図、第６図は光吸収性記録薄膜の膜厚を変
えた場合の未記録状態、記録状態の反射率を示す
図、第７図は光吸収性記録薄膜が薄い場合の裏面
に光反射層を設けた場合の未記録状態、記録状態
の反射率を示す図である。１……基材、２……センター孔、３……記録
層、４……保護層、６……透明基材、７……光吸
収性記録薄膜、９……未記録部、１０……記録
部、１８……レーザ光源、１９……レーザ光、２
０……情報処理装置、２１……変調信号、２２…
…光変調器、２３……ミラー、２４……レンズ、
２５……記録媒体、２６……基材、２７……光
源、２８……照射光、２９……ハーフミラー、３
１……レンズ、３５……光感応ダイオード、３７
……増幅器、３８……情報処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】１レーザ光を光学記録部材に照射して記録再生
を行なう光学記録再生方法において、基板上に薄
膜状の記録層を設け、この上に密着して保護層を
設け、所定周波数の光ビームの照射によつて上記
記録層の屈折率または屈折率と光学濃度の両方を
変化させて記録し、上記光ビームを光学記録部材
の基板側より入射させて記録再生する構成とし、
上記薄膜状の記録層の表面より反射した光と、裏
面である記録層と保護層の界面で反射した光が干
渉するようにした光学的情報記録再生方法。２記録および再生用レーザビームを光学記録部
材の基板側より入射させて薄膜状の記録層に照射
して記録および再生する構成とし、上記薄膜状の
記録層の表面より反射した光と裏面より反射した
光が干渉するようにした特許請求の範囲第１項記
載の光学的情報記録再生方法。３薄膜状の記録層の記録部分の表面より反射し
た光と裏面より反射した光の干渉により定まる反
射率が、未記録部分の表面より反射した光と裏面
より反射した光の干渉により定まる反射率より小
さくした特許請求の範囲第１項記載の光学的情報
記録再生方法。４薄膜状の記録層の記録部分の表面より反射し
た光と裏面より反射した光の干渉により定まる反
射率が、未記録部分の表面より反射した光と裏面
より反射した光の干渉により定まる反射率より大
きくした特許請求の範囲第１項記載の光学的情報
記録再生方法。５未記録部分の反射光量がその入射光量の５％
以上40％以下とし、かつ光学記録部材による光吸
収量がその入射光量の60％以上95％以下とした特
許請求の範囲第１項記載の光学的情報記録再生方
法。６レーザ光を光学記録部材に照射して記録再生
を行なう光学記録再生方法において、基板上に薄
膜状の記録層を設け、この膜の透過率が50％以上
になる膜厚とし、この上に、光反射層を設け、さ
らに密着保護層を設け、記録状態における吸収係
数の増大に伴う光反射層からの反射光量の減少を
利用し反射率が、未記録状態の反射率よりも小さ
くなるようにした特許請求の範囲第１項記載の光
学的情報記録再生方法。