JPS63153728A - 情報記録装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明ま情報記録媒体にエネルギビームを照射して情報
を記録する情報記録装置に関する。

［従来の技術］ 映像、音声などのアナログ信号をＦＭ変調した信号、電
子計算機のデータ、ファクシミリ信号。

デジタルオーディオ信号などのデジタル信号をリアルタ
イムで記録する装置として、情報記録媒体にレーザ光、
電子ビーム等のエネルギビームを照射して情報を記録す
る装置が使用されている。

従来、情報記録媒体にレーザ光を照射して情報を記録す
る装置としては、情報記録媒体にレーザ光の光パルスの
波形に応じた形状変化（特公昭５４−１５’４８３号）
、相変化（特公昭４７−２６８９７号）、化学変化、あ
るいは磁場変化等の変化を生じさせるものがある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の情報記録装置において
は、第２図（ａ）に示すようなエネルギービームのパル
スを照射した場合に、再生信号が第２図（ｂ）に示すよ
うな波形となり、記録された場所を正確に特定すること
ができない。そのため、再生信号を微分し、第２図（ｃ
）に示すような信号にして、その信号がＯとなる場所を
記録場所としている。このため従来の情報記録装置にお
いては微分回路が必要となり、その微分回路によってＳ
Ｎ比が低下したり、あるいは装置の価格が高くなってし
まうという問題点があった。また、記録をすることによ
って記録トラック上の平均反射率が変化するので、トラ
ッキングオフセットやオートフォーカスのオフセットが
生じやすいという問題点もあった。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、安価であり、しかもエラーレートの小さい情報記録装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、この発明においては、情報記
録媒体にエネルギビームを照射して情報を記録する装置
において、上記記録媒体として上記エネルギビームから
上記記録媒体に与えられるエネルギーの時間変化率が大
きい部分から役られる再生信号が、一方向に動いた後直
ちに逆方向に動く波形となるように、上記記録媒体の相
変化する時間（τ）、与えたエネルギビームパルスの立
ち下がり部での上記記録媒体の温度が相変化域を通過す
る時間（α）、および与えたエネルギビームパルスの連
続部での上記記録媒体の温度が相変化域を通過する時間
（β）の組合せを選ぶことにより達成される。すなわち
、第１図（ａ）に示したエネルギビームのパワー変調パ
ターンに対して、従来は第１図（ｂ）のような再生信号
を得ていたのに代わり、第２図（Ｃ）〜（ｈ）に示した
ような再生信号、あるいはこれらを上下反転したような
再生信号を得るようにするものである。

より具体的方法を例示すれば次の通りである。

例えば、レーザ光などのエネルギビームの照射に　。

よる結晶・非晶質問（あるいは結晶相の異なる結晶・結
晶間）の可逆的相変化により記録・消去を行う記録媒体
（相変化光記録媒体）において、レーザ光照射中に非晶
質から結晶へ（あるいは一方の結晶から他方の結晶へ）
相変化する時間、すなわち結晶化時間（あるいは相変化
時間）（τ）を。

与えたレーザ光パルスの立ち下がり部での上記記録媒体
の温度が結晶化（あるいは相変化）温度域を通過する時
間（α）および与えたレーザ光パルスの連続部での上記
記録媒体の温度が結１品化（あるいは相変化）温度域を
通過する時間（β）との関係で、 α〈τ〈β　　　　　　　（１） を満たすようにすることにより達成される。なお、記録
膜および保護膜を含めた上記記録媒体の熱拡散量を（ａ
）、上記記録媒体の線速度を（Ｖ）、与えたレーザ光の
トラック方向の径を（ｒ）、与えたレーザ光パルスのパ
ルス輻を（Ｑ、）とした時、α＝　Ａ　−（２） ■ ｒＱ β＝　Ｂ　−（３） で表わされる。ここで、Ａ、Ｂは定数でＡ　＜　Ｂ　　
　　　　　　　　（４）であり、熱拡散量（ａ）は、 Ｂｏｂ（熱伝導率）（比熱）−１（密度）−１（膜厚）
で表わされる。

たとえば、記録膜の組成をＧ　ｅ＜３　Ｔ　ｅ４７　Ｓ
　８１０、保護膜を５ｉｎ２とした場合、ｔ＝４０ｎｓ
、ａ＝０．５．ｒ＝０．８μｍ、ａ＝２０ｎｓであれば
、ｖ　＜　１０　ｍ　／　ｓとすることにより（１）式
の条件を達成することができ、本発明の記録方式を実現
できる。

また、記録膜の組成をＧ　ｅ４３　Ｔ　ｅ４？Ｔ　Ｑ　
ｔｏ、保護膜として光入射側はＳ　ｉ０２、光入射と反
対側をＡＱとした場合、ｔ＝１０ｎｓ、ａ＝０．１５゜
ｒ＝０．８μｍ、ａ＝４ｎｓであれば、ｖく１２ｍ／ｓ
とすることにより（１）式の条件を達成することができ
、本発明の記録方式を実現することができる。

さらに、記録媒体の直径が１３ｃｍ、回転数が１２００
ｒｐｍの場合、記録媒体の最外周での線速度は８ｍ／ｓ
となり、ｒ＝０．８μｍ、記録膜の組成をＧｅ３８Ｔｅ
４□Ｓｅ２゜保護膜をＺｒＯ２とした場合でて＝１００
ｎｓ、Ｂ＝ｌ、Ｑ、α＝５０ｎｓとすれば（１）式の条
件を満たし、本発明の記録方式を実現することができる
。

［作用コ この情報記録装置においては、エネルギビームから情報
記録媒体に与えられるエネルギの時間変化率の大きい記
録部からのみ再生信号が発せられる。

たとえば、Ｇｅ４３Ｔｅ４７ＳｅＨ）の組成の相変化光
記録媒体において線速度を８ｍ／ｓとした時、矩形状の
光パルスを照射した場合、パルスの立ち上がり部と立ち
下がり部では冷却時間、が結晶化に必要な時間より短い
ため非晶質化がおこり、パルスの光照射継続部では冷却
時間が結晶化時間より長いため、再結晶化がおこるので
、立ち上がり部と立ち下がり部にのみ再生信号のピーク
が現われる。

本発明の記録方式を用いると、従来の方法、すなわち、
与えた光パルスの形状と似た形の信号を得て、その立ち
上がりと立ち下がりを検出する方ピ 法（いわゆるピットエツジ検出方法）に比べて、検出信
号の位置ずれ（ジッター）によるエラーレートの増大が
少ない。

また、立ち上り部と立ち下り部のみで非結晶化がおこり
、その部分においてスパイク状に再生信号が得られるた
め、従来方式に比べて記録トラック上の平均反射率がほ
とんど変化せず、トラッキング、オフセットやオートフ
ォーカスのオフセットが生じない。

［実施例コ 以下、実施例１，２により、本発明の詳細な説明する。

実施例−１ 第３図はこの発明に係る情報記録装置に用いる情報記録
媒体の一部を示す断面図である。図において、１は直径
１３０ｘｍ、厚さ１．１ｍｍのディスク状化学強化ガラ
スの表面に紫外線硬化樹脂によってトラッキング用の溝
のレプリカを形成した基板、２は基板１上にマグネトロ
ンスパッタリング法によって形成されたＳｉＯ２からな
る保３層で、保護層２の厚さは１１０ｎｍである。３は
保護層２の上に形成された薄膜の記録膜で、記録膜３は
Ｇｅ、ＴｅおよびＳｅをそれぞれ独立に蒸発させて蒸着
したものである。４は記録膜３上にマグネトロンスパッ
タリング法によって形成された５ｉ０２からなる保護層
で、保３層４の厚さは１１０ｎｍである。

このような情報記録媒体に半導体レーザ光の１４．１ｍ
Ｗの連続光を照射すると、照射部分の記録膜３は融解し
て記録膜３中の元素を十分に反応させることができ、照
射後の冷却中に部分的に結晶化させることができる。つ
ぎに、この情報記録媒体に第４図（ａ）に示すようなレ
ーザ光の記録用矩形光パルスを照射すると、記録膜３に
第４図（ｂ）に示すような記録部５が形成される。ここ
で、記録部５の光パルス立ち上がり部に対応する部分５
Ａの記録膜３が冷えるときには、第４図（ｂ）の照射部
分の左側に隣接する部分はレーザ光が照射されていない
ので、第４図（Ｃ）の線Ａで示すように、レーザ光が通
過したのと比較的急速に冷却する。また、記録部５の光
パルス中間部に対応する部分５Ｂの記録膜３が冷えると
きには、右側の隣接する部分にレーザ光が存在するとと
もに、左側の隣接する部分の記録膜３の温度が高いので
、第４図（ｃ）の線Ｂで示すようにレーザ光が通過した
のち通過したのち非常にゆっくりと冷却する。さらに、
記録部５の光パルス立ち下がり部に対応する部分５Ｃの
記録膜３が冷えるときには、隣接する部分に光ビームが
存在しないので、第４図（ｃ）の線Ｃで示すように非常
に急速に冷却する。このように、部分５Ａ、　５Ｇでは
少なくとも照射部分の一部において記録膜３の温度が融
点を越えたのちに急速に冷却されるため非晶質となるが
、部分５Ｃの記録膜３の冷却速度は部分５Ａの記録膜３
の冷却速度より大きいので、部分５Ｃの記録膜３の方が
部分５Ａの記録膜３より非晶質化の割合が大きい。一方
、部分５Ｂでは、記録膜３はその温度が融点を越えたの
ちに除冷されるため、記録膜３が再結晶化し、結晶とな
る。レーザ光のパワーを、照射中に記録膜の最高到達温
度が融点の少し上となるような値とすれば、部分５Ａで
は融点の少し下の温度となり、この部分では膜が融解せ
ずに結晶化する。したがって、部分５Ｂとはいくらか異
なった結晶状態となる。この状態の差は光学的にも検出
可能である。記録膜３は薄膜であるから、記録膜３に再
生光を照射した場合には、再生光が記録膜３の表面と裏
面とで反射し、それらの反射光が干渉を起こすので、第
５図に示すように、再生光の波長に対して反射率の極小
値が生ずる。しかも、記録膜３が非晶質状態の場合の方
が結晶状態の場合に比べて屈折率が小さいため、記録［
３が非晶質状態の場合の方が結晶、状態の場合に比べて
反射率が極小となる再生光の波長が短くなる。したがっ
て、第５図に示すように、再生光の波長と部分５Ａ〜５
Ｃの情報記録媒体の反射率との関係はそれぞれｇＡＡ−
Ｃで表わされる。さらに、反射率が極小となる再生光の
波長は記録膜３の膜厚が厚いほど長くなる。このため、
記録膜３の膜厚を変化させることにより、第５図（ａ）
〜（ｃ）に示すように、情報記録媒体の部分５Ａ〜５Ｃ
の反射率が極小となる再生光の波長を変化させることが
可能である。そして、第６図（ａ）に示すようなレーザ
光の記録矩形光パルスを情報記録媒体に照射し、波長が
８３０ｎｍの再生光により再生した場合に、再生光の波
長と反射率との関係が第５図（ａ）に示すようなときに
は、第６図（ｂ　）に示すような再生信号を得ることが
でき、また再生光の波長と反射率との関係が第５図（ｂ
）に示すようなときには、第６図（Ｃ）に示すような再
生信号を得ることができ、さらに再生光の波長と反射率
との関係が第５図に（ｃ）に示すようなときには、第６
図（ｄ）に示すような再生信号を得ることができる。

そして、第３図に示した情報記録媒体の記録膜３の膜厚
を３５０ｎｍとし、この情報記録媒体を１２０Ｏｒｐｍ
で回転させ、波長８３０ｎｍ、パワー１４．１ｍＷの半
導体レーザ光の連続光を照射し、記録膜を融解させ、膜
中の元素を十分に反応させて、記録膜３の初期化を行な
ったのち、記録膜３の膜面上でのパワー１４．１ｍＷ、
記録周波数０．１２ＭＨｚの半導体レーザ光の記録用矩
形光パルスを照射し、さらに波長８３０ｎｍの再生光を
照射して、その反射光を検出したところ、第６図（ｃ）
に示すような再生信号が得られた。つぎに、パワー１４
．１ｍＷの連続光を照射したところ、０．１２ＭＨｚの
再生信号が減少し、記録。

消去の繰返しが可能であった。そして、こうして得られ
た再生信号は微分回路を通すことなくそのまま処理する
ことができ、かつ記録された信号の光パルスに対する位
置ずれが３０ｎｍ以下と大変小さく、しかもこの信号の
エラーレートは１×１０−ｒ′であった。また、記録ト
ラックの平均反射率変化が小さいので、トラッキングや
フォーカスのサーボ系への影響が小さいというメリット
が有ることがわかった。さらに、この情報記録媒体はｌ
　Ｘ　１０ｇ回以上の記録、消去の繰返しが可能であり
、記録、消去をＩ　Ｘ　１０１１回繰返したのちのエラ
ーレートは２Ｘ１０−’に増加したが、実用上は問題な
い。

なお、記録膜３の膜厚を３５０ｎｍとした場合には、記
録レーザパワーが９〜２２ｍＷの範囲で記録が可能であ
った。また、情報記録媒体の回転数が６００〜１５００
ｒｐｍの範囲で本実施例と同様の形状の再生信号が得ら
れた。さらに、本実施例の再生信号が得られる記録周波
数は回転数１２０ＯｒｐｍでＩＭＨｚ以下であった。ま
た、記録用矩形光パルスの記録周波数が０　、９　Ｍ　
Ｈｚの場合には、矩形光パルスのデユーティが３０〜７
０％のときに良好な再生信号が得られた。すなわち、デ
ユーティが３０％未満では、矩形光パルスの立ち上がり
部と立ち下がり部εが分離されにくく、またデユーティ
が７０％を越えると、冷却速度が低下し、再生信号の振
幅が減少してしまう。

また、第３図に示す情報記録媒体の記録膜３の膜厚を２
５０ｎｍとし、他は上述の実施例と同様とし、この情報
記録媒体を２４０Ｏｒｐｍで回転させ、波長８３０ｎｍ
、パワー１４．１ｍＷの半導体レーザ光の連袂光を照射
して初期化を行なったのち、パワー１４．１ｍＷ、記録
周波数１．７７ＭＨｚの記録用矩形光パルスを照射し、
さらに波長８３０ｎｍの再生光を照射して、その反射光
を検出したところ、第６図（ｄ）に示すような再生信号
が得られ、光パルスの立ち上がり部に対応する部分の再
生信号は負の方向へ表われ、光パルスの立ち下がり部に
対応する部分の再生信号は正の方向に表われた６つぎに
、パワー１４．１ｍＷの連続光を照射したところ、再生
信号強度が減少した。

さらに、第３図に示す情報記録媒体の記録膜３の膜厚を
約２５０ｎｍとし、他は上述の実施例と同様とし、この
情報記録媒体を２４０Ｏｒｐｍで回転させ、波長８３０
ｎｍ、パワー１４．１ｍＷの半導体レーザ光の連続光を
照射し、て初期化を行なったのち、第７図（ａ）に示す
ような記録用三角光パルス６．７をパワー１４．１ｍＷ
、記録周波数１．７７ＭＨｚで情報記録媒体に照射し、
さらに波長８３０ｎｍの再生光を照射して、その反射光
を検出したところ、第７図（ｂ）に示すように、三角光
パルス６立ち上がり部、および７の立ち下かり部にのみ
再生信号が得られ、三角光パルス６によって形成された
記録部の再生信号は負の方向に表われ、三角光パルス７
によって形成された記録部の再生信号は正の方向に表わ
れた。したかって、三値記録が可能である。つぎに、パ
ワー１４．１ｍＷの連続光を照射したところ、再生信号
が消滅した。

そして、記録膜３の膜厚を２５０ｎｍとした場合には、
記録用光パルスのパワーが１２〜２５ｍＷの範囲で記録
が可能であり（ｄ）、第７図（ｂ）に示すような再生信
号が得られた。また、情報記録媒体の回転数が１８００
〜３０００ｒｐｍの範囲で第６図（ｄ）、第７図（ｂ）
に示すような再生信号が得られた。さらに、記録周波数
が２　Ｍ　Ｈｚ以下で第６図（ｄ）、第７図（ｂ）う に示すよ諺な再生信号が得られた。

なお、上述実施例においては、エネルギビームとしてレ
ーザ光を照射した場合について説明したが、他の光ビー
ムや他のエネルギービーム、例えば馬子ビーム等を照射
してもよい。また、上述実施例においては、記録膜とし
て結晶−非晶質相変化により情報の書き換えを行なうこ
とができるＧｅ−Ｔｅ−５ｅからなる記録膜３を用いた
が、記録膜としては他のＧｅ−Ｔｅ系の記録膜（Ｇｅお
よびＴｅを含み、必要に応じて他の１つまたは複数の元
素を含有させた記録膜）を用いてもよく、結晶化時間が
５〜５０ｎｓのものを用いるのが望ましい。さらに、記
録膜３の膜厚を５０〜５００ｎｍとするのが好ましく、
記録膜３の膜厚を２００〜４００ｎｍとするのがより好
ましい。また、上述実施例においては、情報記録媒体の
反射率を検出したが、情報記録媒体の光透過率、偏光特
性を検出してもよい。さらに、上述実施例においては、
情報記録媒体の片面に情報を記録する場合について説明
したが、第３図に示したものを２枚有機物接着剤によっ
て貼り合わせれば、情報記録媒体の両面に情報を記録す
ることが可能である。

この実施例の記録膜３の膜厚を３５０ｎｍとした場合の
変形として、記録膜レーザ光に、第８図（ａ）に示すよ
うな光パルスを用いた。上記の記録周波数ＩＭＨｚデユ
ーティ５０％の記録光を照射すると、第８図（ｂ）に示
すような再生信号が得られた。ここに消去用レーザ光と
して１４．１ｍＷ連続光を照射すると、再生信号強度が
減少し、記録・消去の繰り返しが可能であった。

実施例−２ 第３図に示す情報記録媒体として、保護層２は膜厚１０
００人、保護層４は膜厚２０００人とし、スパッタリン
グ法によって形成されたＺｒＯ２を用い、記録膜３には
、共蒸着法により形成されたＩｎ−５ｅ−ＴＱ膜を用い
た直径１３ｃｍのガラスディスクを使用した。このディ
スクは、さらに保護層４側を接着剤によってもう一枚の
ガラスディスクと貼合せディスクの回転数を１２０Ｏｒ
ｐｍとして上記情報記録媒体に波長８３０ｎｍの半導体
レーザ光の１４．１ｍＷの連続光を照射すると、照射部
分の記録膜３は融解し、記録膜３中の各元素を十分に反
応させることができる。再生信号を得るための再生光は
１．５ｍＷ連続光とした。再生光によって記録膜は１０
０時間以上全く変化を示さなかった。記録用レーザ光は
、再生光と同じ半導体レーザを用い、第９図（ａ）に示
すような再生パワーレベルから立ち上がる矩形光パルス
とした。パルス立ち上がり前の再生パワーレベルの照射
でトラックやセクターのアドレスなどを読み取り、確認
する。上記の記録周波数１．５ＭＨｚデユーティ５０％
の記録光を照射すると、実施例１と全く同じように、第
９図（ｂ）に示すような再生信号が得られた。ここに、
消去用レーザ光として１４．１ｍＷ連続光を照射すると
、再生信号強度が減少し、記録・消去の繰り返しが可能
であった。上述実施例においては、Ｉｎ−Ｓｅ−ＴＱか
らなる記録膜３を用いたが、記録膜としては他のＩｎ−
８ｅ系の記録膜（ＩｎおよびＳｅを含み、必要に応じて
他の１つまたは複数の元素を含有させた記録膜）を用い
てもよい。

また、本実施例の変形例として記録用レーザ光に、第１
ｏ図（ａ）に示すような光パルスを用いた。上記の記録
周波数Ｉ　Ｍ　ＨＺデユーティ５０％の記録光を照射す
ると、第１０図（ｂ）に示すような再生信号が得られた
。ここに消去用レーザ光として１４．１ｍＷ連続光を照
射すると、再生信　　・号強度が減少し、記録・消去の
繰り返しが可能であった。

なお、上記記録膜３の材料としては、先に述べたＧｅ−
Ｔｅ系の記録膜やＩｎ−３ｓ系の記録膜（ここで、例え
ば、Ｇｅ−Ｔｅ系とはＧｅ、Ｔｅを生成分とする２種以
上の元素を含む系である。）の他に、例えば、Ｇａ−Ｓ
ｅ系、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｓｂ−Ｔｅ系。

Ｉｎ−Ｔｅ系、Ｉｎ−３ｂ系、Ａｕ−Ｔｅ系、およびＡ
Ｇａ−Ｓｂ系の記録膜も全く同様に使用可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、情報記録装置において、従来必要とさ
れていた微分回路を設ける必要がないので、安価に製造
することができ、またエラーレートが非常に小さい。

また、記録をすることによって記録トラック上の平均反
射率がほとんど変化しないために、トラッキングオフセ
ットやオートフォーカスのオフセットが生じない。

このように、この発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は情報記録装置における記録用光パルスと再生信
号の関係を示す図、第２図は従来の情報記録装置におけ
る記録用光パルスと再生信号、微分信号との関係を示す
図、第３図は本発明の情報記録装置に用いる情報記録媒
体の断面図、第４図および第５図はそれぞれ本発明の情
報記録装置の動作原理の説明図、第６図および第７図は
それぞれ、本発明の実施例１の記録用光パルスと再生信
号との関係を示す図、第８図は本発明の実施例１の変形
例の記録用光パルスと再生信号の関係を示す図、第９図
および第１０図はそれぞれ本発明の実施例２の記録用光
パルスと再生信号の関係を示す図。 符号の説明 １・・・基板、２，４・・・保護層、３・・・記録膜、
５・・・レニザ光パルスによって形成される記録部、６
，７・・・記録用三角光パルス 十　ｌ　Ｉ 斗　Ｚ　思 ｆ、３　　目 才　４　Ｂ １＋　間 ヤ　５　図 （Ｑ−）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（ｂン（Ｃ〕 ７Ｊ　”ｏ７Ｌ−’ｒｔ ＋　６　１ 片　　閤 崎　間 オ　　７　図 封間 才ざ凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、情報記録媒体と、その情報記録媒体に
   エネルギビームを照射して情報を記録・再生する手段を
   有し、上記エネルギビームから上記情報記録媒体に与え
   られるエネルギの時間変化率の大きい部分から得られる
   再生信号が、一方向に動いた後直ちに逆方向に動く波形
   であることを特徴とする情報記録装置。 ２、前記情報記録媒体がエネルギビームの照射により原
   子配列が２つの異なる状態間で変化する現象を利用した
   記録媒体で、上記記録媒体の相変化する時間を（τ）、
   上記エネルギビームパルスの立ち下がり部での上記記録
   媒体の温度が相変化温度域を通過する時間を（α）、上
   記エネルギビームパルスの連続部での上記記録媒体の温
   度が相変化温度域を通過する時間を（β）としたとき、 α＜τ＜β なる関係を満たすことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の情報記録装置。 （ただし、記録膜および保護層を含めた上記記録媒体の
   熱拡散量を（ａ）、線速度を（ｖ）、上記エネルギビー
   ムのトラック方向の径を（ｒ）、パルス幅を（ｌ）とし
   たとき、α＝Ａ（ａｒｌ）／ｖ、β＝Ｂ（ａｒｌ）／ｖ
   であり、Ａ、Ｂは定数でＡ＜Ｂ、ａ∝（熱伝導率）（比
   熱）＾−＾１（密度）＾−＾１（膜厚）である。） ３、前記情報記録媒体の記録膜が、Ｇｅ−Ｔｅ系、Ｉｎ
   −Ｓｅ系、Ｇａ−Ｓｅ系、Ｓｂ−Ｓｅ系、Ｓｂ−Ｔｅ系
   、Ｉｎ−Ｔｅ系、Ｉｎ−Ｓｂ系、Ａｕ−Ｔｅ系、および
   Ｇａ−Ｓｂ系のうちのいずれかの記録膜であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の情報記
   録装置。