JPS6313125A - 光学記録再生方法 - 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】 本発明は、映像、音響などの信号を、記録部材上に光学
的に記録再生する方法に関するものである。

映像、音響などの逐次信号を、ディスク上に光学的に記
録再生する従来の方法としては、種々のものが検討され
、また紹介されている。その１つとしてディスク上に信
号を機械的な凹凸パターンとして形成しておき、凹部及
び凸部からの反射光の干渉により、凹凸の有無を読み出
す方法が知られている。このような凹凸式ピットディス
クの再生は容易にできるが記録には非常に複雑な工程を
要した。なお、この原盤作成には、ディスク上に７オト
レジストを塗布しておき、これに細く集束したレーザー
光線に信号を乗せて照射し、つぎに、エツチングにより
、光照射されたフォトレジストを取シ除き、凹凸信号パ
ターンを形成する方式がとられている。

また、レーザーによるディスクへの書込みは別の方法も
試みられている。たとえばＢｉなどの金。

属または半金属をディスク基板に蒸着しておき、これに
ムｒレーザーを照射して、その熱によって金属膜を溶か
すか、もしくは蒸発させて孔をあける方法である。

また、近年、アモルファスカルコゲン化物が、光記録材
料として注目され、ムｒレーザーによるホログラム記録
が試みられている。

しかし上述した従来の方法のうち、レーザーを用いて記
録、再生を行うもの疋おいては、いずれも、記録時と再
生時とで異なるレーザー光源を必要とするものであった
。また、単一のレーザー光源を用いる場合には光量を制
御するために光路中に減衰器あるいは変調器を別に設け
る必要があった。したがって、録再機能を備えた装置を
実現しようとしても大型化、高コスト化し、実用に供す
ることは困難であった。

本発明は上記した従来の欠点を除去し、小型化。

低呂ストを図ることのできる光学記録再生方法を提供す
ることを目的とする。

半導体レーザーは、近年、著るしい進歩が見られ、連続
発振のもので３０〜４０ｍＷ出力で寿命が１０００時間
以上という改良がなされてきた。

本発明はそのような半導体レーザーを用いて画像等をデ
ィスクに即時て記録できる光学記録再生方法を提供する
ものであり、以下にその実施例について説明する。

第１図は、半導体レーザーによるビデオディスク記録再
生方法の概略を示している。第１図において、１は半導
体レーザーで、レンズ２及び２′によって約１μｍのス
ポットに集束され、ディスク３の記録面に照射される。

この光によりディスクの記録面には濃淡の信号が書き込
まれる。再生に際しては、同じ光学系により、やや弱い
光を記録面に照射し、この濃淡の信号を有した光ビーム
を反射光または透過光として取シ出す。４はノ・−フミ
ラーであって反射方式で検出する場合の例として示した
ものである。記録面により反射して戻ってきた光を曲げ
、光検出器６に送り、ここで光信号が検出される。

第２図は、ディスクの構造説明図である。６は透明な樹
脂基板、７は記録部材、８は表面保護層である。また、
第３図は、ディスクの記録部材７上に信号が書き込まれ
た場合の状態の説明図である。記録部材としては、低酸
化物薄膜が用いられる。この記録部材にレーザー光が照
射されると、そのエネルギーを熱として吸収し、その部
分の温度が上昇するが、このため、該部材は熱変態をお
こし、その部分の光学濃度または反射が変わる。

図は、そのような書込み状態を示している。記録部材の
代表的な例として酸化テルルの低酸化物がある（特開昭
５０−４６３１７号公報）。

第４図は、酸化テルル低酸化物Ｔｏｏ□（添加物として
、ｐｂｏ　、　ｖ２ｏ５　　を６％添加したもの）の赤
外填の分光吸収スペクトル図である。半導体Ｉ／−ザー
の発光波長は、８０ＯＮ１１μから９００ｍμの間にあ
るが、この領域では、記録前の透過率が４０〜６０％で
あるのに対し、記録後では２０〜２５％となっている。

また、反射率に関しては、スペクトルの測定がむつかし
く１曲線としては図には示していないが、８００ｍμの
一点における反射率は、記録前に８％であったものが記
録後には１７％に増大していた。記録は、後に詳述する
ように、半導体レーザーまたは、フラッシュ光源などに
よる比較的強い光の短パルス露光によってなされる。記
録状態は、幾何学的な形状変化は伴なわれずに、単に光
学的変化のみを伴なう。このような変化により第３図に
示す：うな微小なパターンの記録がなされる。

つぎに、半導体レーザーの機能の詳細を説明する。半導
体レーザーとしては、連続発振のもので、かつ発光のパ
ターンの単純なシングルモードのものが出現してきた。

発光ビームはやや広がりをもっているので、レンズ系に
より集束して用いる。

約１μないし２μ程度にまでしぼれるが、本実施例の方
法に適用するためには、半導体レーザーの光出力に限界
があるのでこの程度にまで充分に集束して用いることが
必要で、そうでないと記録強度が不足する。単位面積当
りの光強度は集束したビーム径の２乗に逆比例する。し
たがって本実施例では、このビーム径が２μ以下にしぼ
られていることが条件となり、以下の説明でもこの条件
を前提としている。

次に記録する方法の詳細を説明する。連続発振の半導体
レーザーは、ガスレーザーとかパルス発振の半導体レー
ザーと比べると、その発光出力が弱く、前述した低酸化
物薄膜を用いても、強度が不足気味であり、ｔａの条件
設定をしない限り書き込むことができない。これらの条
件を述べる。

記録層の微小面積に照射される光量は、ディスクの回転
速度によって変る。すなわち、ディスクが速く回転すれ
ば、光ビームは相対的に高速で移動し、したがって、照
射光量が減る。　　　　　、第６図は、ディスクの回転
速度と、書き込みに必要な照射光量との関係を示してい
る。記録材料として前述したＴ１５０２薄膜（０，１６
μｍ厚、光吸収率６０％）のものを用いたときのもので
ある。縦軸はこの記録面に照射される半導体レーザーの
光量であるが、半導体レーザーから発する光量は、途中
の光学系による損失分があり、記録面に伝送される効率
は２５〜４０％であるので、この縦軸の２．５〜４．０
倍が、半導体レーザー出力となる。ふつう、ビデオディ
スクでは円板の１トラ１．りにテレビ画面の一１フレー
ムまたは、２フレームの信号を入れる。これを即時に記
録または再生するためには、標準のテレビ画面は１秒間
３０フレーム送像されるので、ディスク回転数を１８０
Ｏｒｐｍ（１フレーム／１トラツクの場合）または９０
０ｒｐｍ　＜　２フレーム／１トラツクの場合）としな
ければならない。この場合、図から分かる↓うに、１８
００ｒｐｍでは照射光量がｅｍＷ必要で、半導体レーザ
ー出力に換算すると１５　ｍＷ　ｉ′い′じ、２４ｍＷ
となり、また、９００ｒ、ｐｍでは照射光量が、４．ａ
ｍ’Ｗ必要で、これは、１０ｍＷないし１８ｍＷとなる
。また、ＰＣＭ音響記録の場合にも９００ｒｐｍの回転
数が必要であり、以下の記述では、回転数は９００　ｒ
ｐｍないし１８００ｒｐｍの場合の例を記述する。

このようなディスクの設計に関して最も重要なのは、記
録層の膜厚である。膜厚が厚い場合、記録部材の熱容量
は大きくなり、昇温に必要な光量が多く要る。また、逆
に、薄すぎる場合には、光学濃度または、反射率の変化
が充分にとれない。

第６図は膜厚と２０％の透過率変化を生せしめるに必要
な照射光量との関係を示したものである。

透過率−に２０％の変化が生じれば、比較的良好なＳ／
Ｎを有した再生信号が得・られる。この図はパルス発振
の大出力半導体レーザーで試験した結果である。

図には、１８００ｒｐｍの場合と９０　Ｏｒｐｍの場合
の関係を示しているが、膜厚が厚くなるに従って、照射
光量は比例よりもや＼ゆるい曲線で上がってゆく。０．
３μｍの膜厚の場合、１８００ｒｐｍでは照射光量が１
０ｍＷ必要となり、連続発振の半導体レーザーは現実に
は適用がむつかしくなる。これ以下の回転数では、照射
光量は少なくて済み、連続発振の半導体レーザーで充分
適用できる。したがってこの膜厚の設計条件としては、
０．３μｍ以下ｏ、ｏｅｔｔｍ　　までという結論が得
られる。

同じ膜厚でも、書込み前の膜の光吸収率によって照射光
量が変る。第７図は、膜の光吸収率と書き込みに要する
照射光量の、−関係を示したものである（ディスクの回
転数が１８０Ｏｒｐｍの場合の結果である）。膜厚をパ
ラメーターとしている。

膜の組成が一定の場合、光の吸収率は、膜厚によって変
るが、この実験の場合には、一定の膜厚のものについて
、光の吸収率が変化するように、組成を変えている。Ｔ
ａＯ２の場合、添加物であるＰｂＯ１ｖ２０５　の量を
増やすと、光の吸収率が太きくなる。図において、膜厚
が０．３μｍ　で、光の吸収率が５０％の場合、照射光
量は１ｏｍＷ　、半導体レーザーの光出力に換算して、
２５ｍＷより４゜ｍＷが必要となる。また、膜厚が０．
１６μｍでも光の吸収率が６０％のとき、照射光量はｅ
ｍＷで半導体レーザー出力は、１ｅｓ　ｍＷより２４ｍ
ｗのものが必要となる。さらに、膜厚が０．０６μｍの
場合には半導体レーザー出力が１ｏｍＷ−から１６ｍＷ
ですむようになる。また当然ながら、ディスク回転数が
１８０　Ｏｒｐｍ以下になると、半導体レーザー出力は
少なくてすむ。従って、総じて言えば膜の光吸収率は６
０％以上が必要となる。

一方、光の吸収率は９６％以上とることはできない。そ
の理由は、光は膜面で多少の反射を行ない、また、この
反射光を用いて、フォーカソシングの信号を取り出すよ
うになっているからである′。従って、光の吸収率は、
５０％以上９６％以下が適切ということになる。

以上のように、光照射による昇温で、膜の光学特性が変
るような部材を用い、現実の連続発撮半導体レーザーを
用いて記録する場合、照射光量が１０１１１Ｗ以下、す
なわち、半導体レーザー出力にして１６ないし４０ｍＷ
の範囲のものが必要となる。また、このように小さい光
量で書き込むにはディスクの最適条件があり、これは膜
厚が０．３μｍ以下でかつ、その膜自身の光吸収率が６
０％以上は必要である。

以上、書込みについての詳細を述べたが、つぎに、書込
んだパターンの再生の方法について述べる。再生は、記
録時と全く同じ光学系が用いられる。

第１図は記録、再生の両用装置であシ、光検出器６によ
り、ディスクの記録信号を含んだ光ビームを受光する。

再生光はあまり弱ければ、光検出器のＳ／Ｎが悪くなる
。良質の画像（低域変換法）を得るためには、半導体レ
ーザーの２ｍＷ以上の光出力が必要であった。また一方
、強すぎた場合。

その光によって書込まれてしまうということになる。こ
の上限は、以前に述べた書込み領域以下であるところの
１０　ｍＷと考えられる。第８図は、連続発振半導体レ
ーザーの光出力対電流特性で横軸は半導体レーザーに流
れる直流電流、縦軸はそれにともなう光出力を示してい
る。半導体レーザーは５０ｍムで急に発光を始め、電流
値の増大とともに光出力が増大する。第８図かられかる
ように半導体レーザーの光出力は電流値によって容易に
制御できる。

図に、その記録領域と再生領域を分かりやすく説明する
ためにそれぞれ領域ム、Ｂで示している。

記録領域が１ｏｍＷよｐ４０ｍＷ、再生領域が２ｍｗよ
り１ｏｍＷが適切である。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、単一の
半導体レーザーを用いることにより光学記録および再生
の可能な方法を実現することができる。また−個の半導
体レーザーを用いているだけであるため、光学系の構造
が簡単となり、トラッキング制御、フォーカス制御も容
易となる。この結果、光学記録再生システムの低コスト
化、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学記録再生方法を実施した装置の概
略図、第２図はそのディスクの一部を切欠にて示す斜視
図、第３図は同ディスクの記録パターンを示す図、第４
図は同ディスクの記録前後の透過率を示す図、第５図は
記録に必要な半導体レーザーの記録面における照射光重
とディスクの回転数との関係を示す図、第６図は記録に
必要な光重と記録層の膜阜との関係を示す図、第７図は
記録に必要な光量と記録層の光吸収率の関係を示す図、
第８図は半導体レーザーの出力特性図である。 １・・・・・・半導体レーザー、２　、２””°”し／
ズｈ３・・・・・・ディスク、４・・・・・・ハーフミ
ラ−１６・・・・・・光検出器、６・・・・・・基板、
７・・・・・・記録部材、８・・・・・・表面保護層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 ：、１長（ｍり 樽ｒＪ〈々と勢−ρ妥＝髪綱瞥 第６図 記録４　／）　Ｋ、Ｌ　＜ｌＪｒｎｔ 第７図 九菊級技手（７，） 第８図 電流（電流）（＋７１Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 映像、音響などの信号を、記録部材上にレーザー光線に
   より記録再生する光学記録再生方法において、１個の半
   導体レーザーと、この半導体レーザーからのレーザー光
   の熱を吸収して昇温することによりその光学特性が変化
   する記録部材とを有し、記録時には上記半導体レーザー
   の出力を大きくし、再生時にはその出力を記録時より小
   さくすることを特徴とする光学記録再生方法。