JPS63117325A - 情報の光学的記録方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー光線等を用いて高速かつ高密度に光
学的な情報を記録・再生あるいは消去する光ディスクを
中心とした光学情報記録部材への、光学情報の記録方法
に関するものである。

従来の技術 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録・再生を行
なう技術は既に公知であり、現在、文書ファイルシステ
ム、静止画ファイルシステム等への応用が盛んに行なわ
れている。また、書き換え可能型の記録システムについ
ても研究開発の事例が報告されつつある。

この中の一つの方式に、Ｔｏ＋Ｔｅ化合物、あるいはＳ
ｓ化合物の、アモルファス−結晶間の状態変化を利用し
たり、あるいは異なる結晶構造では体積が異なるという
結晶−結晶間の状態変化を利用した、いわゆる相変化型
光ディスクがある。

これは例えば、アモルファス−結晶間の状態変化を利用
した場合には、比較的強くて短いパルス光を照射し、照
射部を昇温状態から急冷してアモルファス状態にするこ
とにより屈折率ｎと消衰係数にの複素屈折率を減少させ
（白化する）、また、比較的弱くて長いパルス光を照射
して結晶状態にすることにより複素屈折率を増大させる
（黒化する）ことで、信号の記録・消去を行なうという
もので、記録時には一般に複素屈折率を減少させる方向
、消去時には増大させる方向を利用する。また、結晶−
結晶間の状態変化を利用した場合も記録・消去方法は同
じで、昇温急冷の場合と昇温徐冷の場合で結晶構造が変
わり、体積が可逆的に変化することを利用するものであ
る。

この相変化型光ディスクの一つの特長に、以前に記録さ
れた信号を消しながら次の信号を同時に記録していくと
いう、いわゆる同時消録が可能であるということがある
。

これを実現するために、光学ヘッドに複数個の半導体レ
ーザーを設置して、光ディスクの信号記録トラック上に
複数個のビームスポットを形成し、先行するビームで以
前に書かれた信号を消去しながら後続のビームで新しい
信号を記録するという方法が提案されている（特開昭５
６−１４６５３５号公報）。この場合、先行する消去ビ
ームは記録膜全除熱・徐冷して結晶状態を得るため、ビ
ーム形状をトラック方向に長い楕円形に整形してあり、
円形ビームの場合よりレーザー光が同じ場所に長時間照
射されるようになっている。

また、一つのレーザーだけにより同時消録を実現する方
法も提案されている（特開昭６６−１４５５３０号公報
）。これは結晶化速度が速くて、第４図に示すように、
レーザー光線を記録パワーレベルｐ、と消去パワーレベ
ルｐ、（ｐＷ＞ｐｘ）の二つのパワーレベル間で変調す
ることにより、以前に記録された信号の消去と新しい信
号の記録を、一つのレーザースポットがトラック上を一
度通過するだけで実現しようとするものである。

発明が解決しようとする問題点 相変化型光ディスクを用いて同時消録を実現するための
前述の二つの方法はそれぞれ問題点を有している。

まず、光学ヘッドに複数個のレーザーを設置する方法は
、複数個のレーザースポットを一本のトラック上に同時
に形成し、正確にトラッキングさせる必要があり、高い
水準の光学精度が要求され、特に貴意を考えた場合に大
きな問題となる。さらに、それぞれのレーザーを別々に
コントロールスる必要があり、システムとしても複雑に
なる。また、高価な半導体レーザーを複数個使用すると
いうことは、装置価格のコストアップにつながる。

一方、一つのレーザーヲ記録ハワーレヘルＰ。

色消去パワーレベルＰ８の二つのパワーレベル間で変調
して同時消録を行なうという方法は、複数個のレーザー
を使用する方法に比べ、光学的精度と複雑なシステムは
要求されないが、記録ビームの照射後にもかなり高パワ
ーの消去ビームが照射されるため、アモルファス状態を
得るための急冷が得にくく、したがって、記録ピットが
小さかったり、記録ビットの内部に微結晶が含まれて見
かけ上の複素屈折率がアモルファス状態よりも大きいた
めに、結晶状態との反射率変化が小さくて、大きな再生
信号が得られないというような場合が生じた。

これを解消するために、消去パワーレベルＰＫを下げて
記録ビームの照射部分をより急冷しようとすると、古い
信号が完全に消去できず大きな消し残りを生じてしまう
場合があり、したがって、パワーレベルＰｗとＰｘの設
定が難しいという欠点があった。

また、結晶−結晶間の状態変化を利用する場合でも、同
様な理由により大きな再生信号が得られなかったり、大
きな消し残りが生じる場合があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成
の光学ヘッドにより、大きな再生信号が得られると共に
、レーザーの照射パワーレベルの設定が容易な同時消録
方法を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 レーザー光線等の照射によって、光学的に識別が可能な
２つの状態間で可逆的に変化する記録薄膜を有する光学
情報記録部材に、単一のレーザー光スポラトラ用いて古
い信号全油しながら同時に新しい信号を記録する場合に
、信号の消去期間にはレーザー光のパワーレベルを記録
薄膜を溶融するパワー以上で一定に保ち、記録信号に応
じてレーザー光のパワーレベルを瞬時低減させる。

作用 本発明の、２つのパワーレベル間で変調された照射光に
より同時消録を行なう方法を用いれば、消去光の照射部
分は記録薄膜が溶融するために古い信号は完全に消去さ
れ、さらに消去光が連続的に照射される部分は、熱の伝
達方向が信号記録トラックに対して主に垂直方向だけで
あるために徐冷となるが、消去光のパワーレベルを瞬間
的に低減した場合には（以後これを冷却パワーレベルＰ
０とする）、消去光の照射部分の終端部において熱の伝
達がトラック方向にもされるようになり、急冷となると
考えられる。したがって、例えば、アモルファス−結晶
間の状態変化を利用する場合には、消去光を連続的に照
射した部分は結晶化し、その終端部のみアモルファス化
する。この場合、消去パワーレベルを急激に非常に小さ
い値の冷却パワーレベルまで低下するため、大きなアモ
ルファスの記録ビットの形成が可能となり、大きな再生
信号を得ることができるものと考えられる。

また、消去パワーレベルは、記録薄膜を溶融するパワー
以上であればよく、また冷却パワーレベルは、消去パワ
ーレベルよりも充分に小さければよ＜（Ｏでもよい）、
シたがって照射パワーレベルの設定が容易になると考え
られる。

さらに、本発明による同時消録の方法は、単一のレーザ
ーだけで実現されるため、光学ヘッドや装置構成を複雑
にすることなく、装置価格も安くおさえられる。

実施例 以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明による光学情報の記録方法を示す一実施
例である。

光ディスク１は、基板２上に記録薄膜３を設置しである
ことを基本構造としている。基板２としては、ポリメチ
ルメタアクリレート（ＰＭＭム）やポリカーボネー）（
ＰＣ）等の樹脂基板や、ガラス基板等が使用でき、また
、光照射による結晶−アモルファス間の状態変化を利用
して信号を記録する記録薄膜３には、主にＴｅやＴｏ化
合物、あるいはＳｓ化合物からなる薄膜、さらにはＴｅ
とＴｏｏ□の混合物であるτｅＯｘ（０くｘ〈２）を主
材料とする薄膜が使用できるが、この記録薄膜は、信号
を記録する場合と同じ円形のビームスポット形状で消去
（結晶化）する必要があり、高速な結晶化速度が要求さ
れるため、薄膜材料としてはＴｏを主成分としてＳｎ　
、　Ｇｏ　、　Ｉｎ　、　Ｂｉ　、　Ｓｓ　、　Ｓ　。

Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｂの少なくとも一つを含む材料、
あるいは前記ＴｅＯｘを主成分としてＳｎ、Ｇｅ、Ｉｎ
。

Ｂｉ、Ｓａ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｂ　　ｔＤ少な
くとも一つを含む材料が特に適している。

また、結晶−結晶間の状態変化を起こす材料としては、
Ｉｎ５ｎＳｅ化合物等が適している。

本実施例では、光源として半導体レーザー４を用いた。

半導体レーザー４を出た波長８３０　ｎｍの光は、第一
のレンズ５によって擬似平行光６となり第二のレンズ７
で丸く整形された後、第三のレンズ８で再び平行光にな
り、ハーフミラ−９を介して第四のレンズ１０で光デイ
スク１上に波長限界約１μｍの大きさのスポット１１に
集光され、記録および消去が行なわれる。

再生信号の検出は、光ディスク１からの反射光をハーフ
ミラ−９を介して受け、レンズ１２を通して光感応ダイ
オード１３で行なった。

本発明てよる光学情報の記録および消去の方法の最大の
特徴は、光ディスク１に投入される強度変調されたレー
ザー光の出力波形の形状にあり、次にその効果について
詳しく述べる。

本発明に従って強度変調された半導体レーザーの出力波
形を第１図（２Ｌ）に示し、このときの記録薄膜の到達
温度の変化の様子を第１図（ｂ）に、また実際にトラッ
ク上に記録された信号の記録ビットの様子を第１図（Ｃ
）に示す。

第１図（ａ）に示すように、レーザー光のパワーレベル
は、消去パワーレベルＰ。ｌ！：Ｐ、、より充分に低い
冷却パワーレベルＰ０の二段階で変調される。

このとき、消去パワーレベルＰ８は、薄膜温度が溶融温
度Ｔｍ以上になるように選ぶ。消去パワーレベルＰ８で
連続的に照射された部分は、熱の伝達方向（拡散方向）
が主に信号記録トラックに対して垂直方向だけであるた
めに徐冷となって結晶化すると考えられるが、Ｐ８で連
続的に照射後パワーレベルをＰｃまで急激に低下させた
場合には、Ｐ８による照射部分の終端は、熱の伝達方向
がトラック方向にも可能となって急冷されるために、ア
モルファス化することができるものと考えられる。

なお、記録薄膜が溶融温度Ｔｍに達したか否かの厳密な
判定は難しいが、少なくとも、一定パワーのレーザー光
を照射後、徐冷すれば結晶となるが、急冷すればアモル
ファスとなる場合には、記録薄膜は一度溶融しているこ
とを示すものであり、溶融温度Ｔｍ以上に達していると
いえる。

冷却パワーレベルＰ０としては、消去パワーレベルＰｘ
よシも小さくて、かつ、消去パワーレベルＰ８で照射し
た部分の終端を急冷してアモルファス領域を形成するよ
うに設定すればよいが、上記理由により、その値は小さ
い方が大きな急冷効果が得られる。

ナオ、冷却パワーレベルＰ０での照射時間が長すぎると
、記録薄膜上のＰＣでの照射部分が結晶化温度Ｔｘまで
昇温せず消し残りが発生することがある。しかし、Ｐｏ
での照射時間が瞬間であれば、Ｐｏでの照射部分は前後
のＰｘで重複して照射されるし、さらに前後のＰ８での
照射部分からの伝達熱によっても昇温し、Ｐｏの値はた
とえ０であっても、結晶化温度Ｔ工まで到達することは
可能であると考えられる。

また、Ｐｏでの照射部分がこのように前後のＰ８での照
射により昇温する場合には、たとえ溶融温度Ｔｍを越え
たとしても、Ｐｏの前部のＰＫでの照射部分の終端に急
冷を与え、アモルファス領域を形成した後であれば、問
題はないものと考えられる。

このように本発明による光学情報の記録方法はレーザー
パワーを記録薄膜を溶融する・（ワーレベルと、０に近
いパワーレベル（パワーレベルが０、すなわちレーザー
オフの状態でもよい）の２つのレベル間で変調すればよ
く、パワーレベルの設定が容易であることがわかる。

実際にトラック上に記録された信号の記録ビットの形状
は、第１図（Ｃ）に示すように正確な長円形をしている
のではなくて、後部が大きく膨らんだ卵形をしている。

これはＰ８で照射した終端部において、充分な急冷条件
が得られたためと考えられる。この記録ビットの歪みは
再生波形の歪みにつながるが、記録信号の変調方式が、
記録ビットの位置関係によって信号を記録再生するパル
ス位置変調方式（ＰＰＭ）では問題にならないと考えら
れる。

なお、本発明による光学情報の記録方法では、トラック
上に以前から記録されていた信号は新しい信号を記録す
るときに消去されてしまうが、これは以下のような理由
によるものと考えられる。

すなわち、消去パワーレベルＰ８で照射したところは、
前の状態が結晶であったのかアモルファスであったのか
には関係なく、−度溶融されるため古い信号は完全に消
去され、冷却パワーレベルＰ０で照射されたところも、
結晶化温度Ｔｘ以上に昇温するため前の状態に関係なく
結晶となるためと推測される。

次に本発明の光学情報の記録方法により記録された信号
の再生波形について、従来の方法（第４図）による場合
と比較しながら説明する。

比較検討に使用した光ディスクは、ＰＣ基板上にＴａ５
ｅＡｕ系記録薄膜を蒸着により１０００人の厚さで形成
したものである。また、トラック上でのレーザースポッ
トの移動速度（線速度）Ｖは４ｍ／１５６０とした。

第４図（１）は従来の方法を用いた場合の照射光の形状
を示すものであシ、記録パワーレベルＰ、＝ｅｍＷ　　
（光ディスクの盤面上）、消去パワーレベルＰ、＝３ｍ
Ｗとし、照射時間はともに０．５μｓｅｃ　　である。

第４図（ｂ）はこの条件で記録した場合の再生波形であ
る。

第３図（ａ）は本発明を用いた場合の照射光の形状を示
すものであり、消去パワーレベルＰ、＝６ｍＷ、冷却パ
ワーレベルＰ、＝　１ｍＷとし、照射時間はそれぞれｐ
Ｈｌ：ｏ、ｓ　５ｐｓｅｃ　、　ｐ、　：ｏ、１５ｐｓ
ｅｃである。第３図（ｂ）はこの条件で記録した場合の
再生波形である。

第４図（ｂ）と第３図（ｂ）の再生波形を比較すると、
本発明による方法で記録した場合は信号振幅が大きく、
大きな出力信号が得られることがわかる。

これは、本実験に用いた光ディスクの記録薄膜は結晶化
速度が速いことに起因するものと考えられる。すなわち
、従来の記録方法により記録パワーレベルＰｗで照射し
た部分は、結晶化速度が速いため全体がアモルファス化
するわけはなく、冷却速度が大きい終端部分のみアモル
ファス化するが、しかし、直後に消去パワーレベルＰ８
で照射されるため、冷却速度が不充分で大きな記録ビッ
トは形成されないものと考えられる。

しかし、本発明による記録方法では、消去パワーレベル
Ｐｘで照射した直後に充分に低い冷却パワーレベルＰ０
で照射されるため、急冷条件がみたされ、アモルファス
の大きな記録ビットが形成されるものと考えられる。

なお、第４図（ｂ）、第３図（ｂ）に示す再生波形には
波形の歪みがみられるが、これは前述のごとく変調方式
がＰＰＭであれば問題はないと考えられる。

発明の効果 本発明による光学情報の記録方法は、レーザー光線等の
照射によって、光学的に識別が可能な２つの状態間で可
逆的に変化する記録薄膜を有する光学情報記録部材に、
単一のレーザー光スポットを用いて古い信号を消しなが
ら同時に新しい信号を記録する方法であって、信号の消
去時には、レーザー光のパワーレベルを記録薄膜を溶融
するパワー以上で一定に保ち、かつ、記録時にはレーザ
ー光のパワーレベルを瞬時低減させることを特徴とする
ものであり、この方法によれば、結晶化速度が速゛い記
録薄膜を有する光ディスクを用いた場合でも大きな再生
信号振幅が得られる同時消録が可能になり、さらに、レ
ーザー出力のパワーレベルの設定も容易にすることがで
きる。

ま、た、この記録方法は、単一の半導体レーザーで実現
できるため、光学ヘッドを始めとする装置構成を複雑に
することなしに実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例における半導体レーザ
ーの出力波形図、同図（ｂ）はそのときの記録薄膜の到
達温度を示すグラフ、同図（Ｃ）は信号記録トラック上
に記録されたビットを示す平面図、第２図は本発明によ
る光学情報の記録方法を説明する概略図、第３図（λ）
は本発明による場合の照射光パワーを示す波形図、同図
（ｂ）はそのとき記録された信号の再生波形図、第４図
（ＩＬ）は従来例による場合の照射光パワーを示す波形
図、同図（ｂ）はそのとき記録された信号の再生波形図
である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 ｕ＞　４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に識別が可能な２つの状態間で可逆的に変
   化する記録薄膜を有する光学情報記録部材に、単一のレ
   ーザー光スポットを用いて古い信号を消しながら同時に
   新しい信号を記録する方法であって、信号の消去期間に
   は、レーザー光のパワーレベルを記録薄膜が溶融するパ
   ワー以上で一定に保ち、かつ、記録信号に応じてレーザ
   ー光のパワーレベルを瞬時低減させることを特徴とする
   光学情報の記録方法。
2. （２）信号の記録時には、レーザー光のパワーレベルを
   瞬時０とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光学情報の記録方法。 （２）記録薄膜が、アモルファス−結晶間で状態変化を
   起こす材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光学情報の記録方法。