JPH0834006B2

JPH0834006B2 - 光情報記録方法

Info

Publication number: JPH0834006B2
Application number: JP26668288A
Authority: JP
Inventors: 羽田　　典久
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH02113442A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の分野］本発明は、高エネルギー密度の光を用いて情報記録媒
体に情報を記録する方法に関するものである。

［発明の技術的背景］近年において、レーザー光等の高エネルギー密度のビ
ームを用いる情報記録媒体が開発され、実用化されてい
る。この情報記録媒体は光ディスクと称され、ビデオ・
ディスク、オーディオ・ディスク、さらには大容量静止
画像ファイルおよび大容量コンピュータ用ディスク・メ
モリとして使用されうるものである。これらの情報記録
媒体のうちで、音楽等のオーディオ再生用としてコンパ
クトディスク（CD）が広く実用化されている。

従来のオーディオ用CDは、予め基板にピットが形成さ
れた（従って、記録層を有しない）再生専用のものであ
り、情報の記録、編集等ができないとの欠点を有してい
た。従ってDRAW（Direct Read After Write,書き込み可
能）型光ディスクの開発が望まれている。

また、文書、データ、静止画像等のファイルにおいて
も、CD−ROM（Read Only Memory）またはCD−Ｉ（Inter
active）と同一のフォーマットのDRAW型光ディスクが、
さらに、将来的には書き換え可能型の光ディスクが望ま
れている。

通常のDRAW型の情報記録媒体は、基本構造として、プ
ラスチック、ガラス等からなる円盤状の透明基板と、こ
の上に設けられたBi、Sn、In、Te、Ge等の金属または半
金属からなる記録層とを有する。記録媒体への情報の書
き込みは、たとえば、レーザー光を記録媒体に照射する
ことにより行われ、記録層の照射部分がその光を吸収し
て局所的に温度上昇する結果、ピット形成等の物理的変
化あるいは相変化等の化学的変化を生じてその光学的特
性を変えることにより情報が記録される。光ディスクか
らの情報の読み取りもまた、レーザー光を光ディスクに
照射することなどにより行われ、記録層の光学的特性の
変化に応じた反射光または透過光を検出することにより
情報が再生される。

前記情報の記録方法には未だ種々問題があるが、特に
ピット形成時に次のような問題がある。例えば、レーザ
ー光により金属膜等を熔融することによってピットを生
成させる記録方式では、ピットの生成を正確にかつ効率
良く行うためレンズと記録層との距離を一定に保つよう
に、すなわちジャストフォーカス点を常に保持するため
にフォーカシングサーボが利用されている。しかしなが
ら、このような制御を行っても必ずしも記録層上に形成
されるピットの形状が一定なものが得られず、またその
形状も整ったものであるとはいえない。このような形状
のピットでは、当然のことながら再生時に種々問題を起
こすこととなる。例えば、記録信号のピークシフトやジ
ッターが大きくなったり、クロストークし易くなるた
め、信号の読み誤り等再生不良を起こす場合がある。

［発明の目的］本発明は、高いエネルギー密度の光を用いて情報記録
媒体に情報を記録するための新規な方法を提供する。

さらに、ジッター、ピークシフトおよびクロストーク
が小さく、従ってデータの記録や再生において信頼性の
高い情報の記録方法を提供する。

［発明の要旨］本発明は、下記の（１）〜（７）の工程：（１）情報記録媒体の記録層に、記録すべき情報信号で
変調された信号記録用の光を照射して、該光の反射光を
検知することにより該光の合焦状態からの誤差を検出す
る工程、（２）該誤差に基づいて、該記録層上で対物レンズを上
方または下方に移動させて該反射光を検知することによ
り該光の合焦状態からの誤差を検出する工程、（３）上記（２）の工程を繰り返すことにより、該光が
合焦状態となるように該対物レンズの位置を制御する工
程、（４）該対物レンズを合焦状態に制御しながら、該信号
記録用の光を該記録層に照射して、該記録層上にピット
を形成させ、その光の照射による該反射光の発生から、
該記録層上にピットが形成されると共に生ずる該反射光
の減衰の開始までの時間を検出する工程、（５）該記録層上で該対物レンズを上方または下方に移
動させて、上記（４）と同様に該反射光の発生から減衰
の開始までの時間を検出する工程、（６）上記（５）の工程を繰り返すことにより、該反射
光の発生から減衰の開始までの時間が最小となるように
該対物レンズの位置を制御する工程、及び（７）該対物レンズを、該反射光の発生から減衰の開始
までの時間が最小となるように制御しながら、該記録層
上にピットを形成することにより情報の記録を行なう工
程；よりなることを特徴とする光情報記録方法にある。

上記本発明の光情報記録方法の好ましい態様は下記の
通りである。

１）上記（４）〜（６）における該反射光の発生から減
衰の開始までの時間が最小となるように該対物レンズの
位置を制御する工程が、該情報記録媒体の内周側または
外周側のマニファクチャーズエリアで行なわれることを
特徴とする上記光情報記録方法。

２）該情報の記録がユーザエリアで行なわれることを特
徴とする上記光情報記録方法。

尚、合焦状態（ジャストフォーカスの状態）とは、焦
点位置が焦点深度の範囲内にあることを意味する。

［発明の効果］上記のように、合焦状態に制御された対物レンズを、
反射光の発生から減衰の開始までの時間が最小になるよ
うな位置に調整することにより、情報記録媒体の記録層
に記録されるピットの端部が明瞭となりまたその形も揃
ったものとなる。

これにより、ジッター、ピークシフトおよびクロスト
ークを小さくすることができ、なかでもジッターが最小
となり、従って情報の記録および再生において信頼性を
格段に向上させることができる。

［発明の詳細な記述］本発明の光情報記録方法は、例えば以下のように行な
われる。

基本構造として、プラスチック、ガラス等からなる円
盤状の透明基板の上に設けられたBi、Sn、In、Te、Ge等
の金属または半金属からなる記録層を有する情報記録媒
体に、レーザー光を照射することにより情報の記録を行
なう。この照射された記録層の照射部分が、その光を吸
収して局所的に温度上昇する結果、ピット形成等の物理
的変化あるいは相変化等の化学的変化が生じてその化学
的特性を変えることにより情報が記録される。特に本発
明はレーザー光の照射によりピットが形成されることに
より情報の記録が行なわれる。このピット形成について
述べれば、通常は、入力信号の波形がパルスに変調さ
れ、このパルス変調されたレーザー光が情報記録媒体に
照射されることによってピットが形成される。その際、
ピットの形成を正確に、かつ効率良く行なうため対物レ
ンズと記録層との距離を一定に保つように、すなわち合
焦状態（ジャストフォーカスの状態）を常に保持するた
めにフォーカシングサーボが利用されている。しかしな
がら、このような制御を行なっても必ずしも記録層上に
形成されるピットの形状は一定なものが得られず、また
その形状も整ったものであるとはいえない。本発明のピ
ットの形成方法によれば、このような問題を解決するこ
とが可能である。

本発明は、情報記録媒体の記録層に情報の記録のため
に光照射した際、合焦状態となるように制御された対物
レンズを、光照射による反射光の発生から記録層上にピ
ットが形成されると共に生ずる反射光の減衰の開始まで
の時間が最小となるように制御しながら、ピットを形成
することにより情報の記録を行なう。

すなわち、本発明は、まず回転する情報記録媒体の記
録層に、記録すべき情報信号で変調された信号記録用の
光を、その反射光を利用して合焦状態を保持するように
機能するフォーカシングサーボの制御下で照射してピッ
トを形成させる。その制御は対物レンズを上下に移動さ
せることにより行なわれる。即ち、記録層に、記録用の
光を照射して、その光の反射光を検知することにより光
の合焦状態からの誤差を検出し、その誤差に基づいて、
該記録層上で対物レンズを上方または下方に移動させて
反射光を検知することにより再び光の合焦状態からの誤
差を検出し、そして誤差の検出を繰り返すことにより、
光が合焦状態となるように対物レンズの位置を制御す
る。上記フォーカシングサーボによる制御下に、信号記
録用の光を記録層に照射して、記録層上にピットを形成
させると、記録層上にピットが形成されると共に反射光
が減衰するので、その光の照射による反射光の発生か
ら、その減衰の開始までの時間を検出し、次いで記録層
上で対物レンズを上方または下方に移動させて、上記と
同様に再び反射光の発生から減衰の開始までの時間を検
出し、そしてこの時間の検出を繰り返すことにより、反
射光の検出から減衰の開始までの時間が最小となるよう
に対物レンズの位置を制御する。即ち、この制御は、合
焦状態に制御された対物レンズの、減衰の開始までの時
間が最小となる位置までの移動距離（即ちオフセット
量）を検出することにより、行なわれる。その後、対物
レンズを、該反射光の検出から減衰の開始までの時間が
最小となるように制御しながら、記録層上にピットを形
成することにより情報の記録を行なう。

このように、合焦状態に制御された対物レンズを、記
録光照射による反射光の発生から該反射光の減衰の開始
までの時間が最小となるように制御することにより、ピ
ットの端部が明瞭となり、またその形も整ったものとな
る。これにより、ジッター、ピークシフトおよびクロス
トークを小さくすることができ、なかでもジッターは最
小となり、従って極めて正確に情報を記録することがで
き、またその再生において信頼性を格段に向上させるこ
とができる。

上記情報の記録方法を添付した第１図および第２図を
参照しながら詳しく説明する。

第１図は、本発明の光による情報の記録方法の概略を
示すブロック図の一例である。半導体レーザー１から放
射されたレーザー光はコリメートレンズ２、そして対物
レンズ３を通過して集光され、情報記録媒体４の基板５
を通過して記録層６にフォーカシングされる。記録層６
で反射されたレーザー光は、再び対物レンズ３を通過し
て偏光ビームスプリッター７で偏光され、レーザー光は
直角に曲げられる。そして曲げられたレーザー光は半透
明鏡８で二つに分割され、直角に曲げられたレーザー光
はフォーカシングサーボのための処理系に、直進したレ
ーザー光はピット形成と共に生ずる反射光の減衰の検知
にそれぞれ利用される。

上記半透明鏡８で直角に曲げられたレーザー光は、シ
リンドリカルレンズ13を通過することにより横方向のみ
の集光が少し行なわれ、続いて収束レンズ14を通って４
分割ディテクター15に集光され合焦状態からの誤差（ジ
ャストフォーカシングからのズレ）が検出され、その合
焦状態からの誤差を調整するように、ボイスコイル磁石
16に電圧が付与され、対物レンズの位置が修正される。
このようにしてフォーカシングサーボが働く。

上記半透明鏡８で直進したレーザー光は、収束レンズ
９で集光され、集光されたレーザー光はディテクター10
で光量が検出され、アンプ11で増幅されたのち、デルタ
・タウ検出器12で反射光の減衰の開始までの時間が測
定、検出される。その減衰の開始までの時間を最小にす
るために、ボイスコイル磁石16に電圧を付与することに
よって電気的にレンズと情報記録媒体の記録層との距離
を変化させることができる。

本発明の合焦状態に制御された対物レンズを、光照射
による反射光の発生から反射光の減衰の開始までの時間
が最小となるように制御する方法は、下記のように行な
われる。反射光を上記４分割ディテクター15で検知する
ことにより機能するフォーカシングサーボの制御下で、
光照射による反射光の発生及びピット形成と共に生ずる
反射光の減衰の開始をディテクター10で検知して、該減
衰の開始までの時間をデルタ・タウ検出器12により測定
する。そして、該減衰の開始までの時間を最小にするた
めに、上記フォーカシングサーボの合焦状態に制御する
ための電圧に、さらに正または負の電圧を加えた電圧量
を付与してボイスコイル磁石16を作動させ、電気的に対
物レンズを上下に移動させて対物レンズと情報記録媒体
の記録層との距離を変化させる。そして、該減衰の開始
までの時間が最小となるそのレンズの移動距離（オフセ
ット量）、すなわちその距離を移動させるために必要な
オフセット電圧（上記付与された電圧）が測定される。

該反射光の減衰の開始までの時間を説明するために、
反射光のエネルギー変化を表わした第２図を示す。第２
図の反射光のエネルギーの立ち上がった位置がレーザー
光を照射した瞬間を示し、時間τ経過後、情報記録媒体
上にピットの形成が開始されたため反射光のエネルギー
が急に減衰する。その後の一定の反射光エネルギーがピ
ット形成を示し、そして反射光エネルギーが無くなり、
レーザー光の照射が停止された状態が示されている。時
間τ経過後からレーザー光の照射が停止されるまでの間
に形成されたピット21が、反射光のエネルギー変化のグ
ラフの下に示されている。本発明は上記時間τを最小に
するように前記のように制御が行なわれる。

このような減衰の開始までの時間が最小となるように
対物レンズの位置を制御する工程は、該情報記録媒体の
内周側または外周側のマニファクチャーズエリアで行な
われ、具体的には、5.25インチの光ディスクの場合、情
報記録媒体の中心から29.7〜30.0mmの範囲内または60.0
〜60.5mmの範囲内で行なわれることが好ましい。

その後、情報の記録は、合焦状態に制御された対物レ
ンズが、反射光の減衰の開始までの時間が最小となる位
置になるように、上記オフセット電圧（上記移動距離に
対応する）をフォーカシングサーボのドライブアンプ等
に重畳してボイスコイル磁石を作動させてピットを形成
することにより、行なわれる。上記情報の記録では、上
記移動距離を検出する必要がないので、上記半透明鏡８
で直進したレーザー光を利用するブロックは使用されな
い。

すなわち、上記情報の記録は、合焦状態に制御された
対物レンズが、光照射による反射光の発生から反射光の
減衰の開始までの時間が最小になるような位置に調整さ
れた光情報記録装置であれば、公知の光情報記録装置に
よって本発明の記録方法による情報の記録を行なうこと
ができる。従って、情報の記録がユーザーエリアで行な
われ、具体的には5.25インチ光ディスクの場合、情報記
録媒体の中心から30.0mmを超えて60.0mm未満の範囲内で
行なわれることが好ましい。

本発明の記録方法によれば、情報記録媒体のトラッキ
ングのための溝の形状やピットの形状、あるいは記録層
の種類、層厚等が異なっても、それぞれの情報記録媒体
に対して上記調整を行うことができるので、情報の記録
や再生が極めて正確に行なえる方法であるということが
できる。

また本発明の記録方法は、光情報記録装置を、合焦状
態に制御された対物レンズを、光照射時による反射光の
発生から反射光の減衰の開始までの時間が最小となるよ
うな位置に調整するという、任意の情報記録媒体に合わ
せた光情報記録装置の調整方法にも利用することができ
る。

本発明の記録方法は、ピット間記録でもピット長記録
でも有効であるが、特に、CDフォーマット信号をDRAW型
の情報記録媒体に光記録する方法に対しては、記録時の
定線速度が1.2〜1.4m/秒と遅く熱エネルギーの利用の面
で有利なことから本発明の記録方法が極めて有効であ
る。

本発明の光情報記録方法は、これ迄主に書き込み可能
型（DRAWタイプ）のピット形成タイプについて述べてき
たが、書き換え可能型で記録層の相変化を利用したタイ
プや、光磁気ディスクに対しても利用することが可能で
ある。これらは全て光照射時による反射光の発生と、ピ
ットの形成と共に生ずる反射光の減衰の開始を検知し
て、減衰までの時間を最小にすることによりジッターを
最小にすることができるので、本発明の方法を適用する
ことができる。

本発明の光情報記録方法に用いることができる情報記
録媒体は、たとえば以下のような方法により製造するこ
とができる。

本発明において使用する基板は、従来の情報記録媒体
の基板として用いられている各種の材料から任意に選択
することができる。基板の光学的特性、平面性、加工
性、取扱い性、経時安定性および製造コストなどの点か
ら、基板材料の例としてはソーダ石灰ガラス等のガラ
ス；セルキャストポリメチルメタクリレート、射出成形
ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂；ポリ塩化
ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；エ
ポキシ樹脂；およびポリカーボネート；非晶質ポリオレ
フィンを挙げることができる。これらのうちで、好まし
いものはポリメチルメタクリレート、ポリカーボネー
ト、エポキシ樹脂、非晶質ポリオレフィンおよびガラス
である。

記録層が設けられる側の基板表面には、平面性の改
善、接着力の向上および記録層の変質の防止も目的で、
下塗層が設けられていてもよい。下塗層の材料として
は、たとえば、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸
・メタクリル酸共重合体、ニトロセルロース、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の高分子物
質；シランカップリング剤などの有機物質：および無機
酸化物（SiO₂、Al₂O₃等）、無機弗化物（MgF₂）などの
無機物質を挙げることができる。

ガラス基板の場合は、基板から遊離するアルカリ金属
イオンおよびアルカリ土類金属イオンによる記録層への
悪影響を防止するために、スチレン・無水マレイン酸共
重合体などの親水性基および／または無水マレイン酸基
を有するポリマーからなる下塗層が設けられているのが
望ましい。

下塗層は、たとえば上記物質を適当な溶剤に溶解また
は分散したのち、この塗布液をスピンコート、ディップ
コート、エクストルージョンコートなどの塗布法により
基板表面に塗布することにより形成することができる。

また、基板上にはトラッキング用溝またはアドレス信
号等の情報を表わす凸凹の形成の目的で、プレグルーブ
層が設けられてもよい。プレグルーブ層の材料として
は、アクリル酸のモノエステル、ジエステル、トリエス
テルおよびテトラエステルのうちの少なくとも一種のモ
ノマー（またはオリゴマー）と光重合開始剤との混合物
を用いることができる。プレグルーブ層の層厚は、一般
に0.05〜100μｍの範囲にあり、好ましくは0.1〜50μｍ
の範囲にある。また、プラスチック基板の場合は直接基
板表面にプレグルーブを形成してもよい。

本発明の情報記録媒体の基板の上には（所望によりプ
レグルーブ層、下塗り層を介して）塩素化ポリオレフィ
ン層、有機物層等の中間層が設けられる。これにより、
レーザービームの照射による熱エネルギーが記録層から
基板へ熱伝導によって損失するのを低減することがで
き、かつバブルの形成が容易となり、従って記録感度を
高めるとともに読取誤差（ビットエラーレート）を低減
することができる。

塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、デ
ィップ法、ロールコート法、プレードコート法、ドクタ
ーロール法、スクリーン印刷法などを用いることができ
る。中間層の層厚は、一般に10〜1000Åの範囲にあり、
好ましくは100〜500Åの範囲にある。

記録層の材料としては、低融点のインジウムと、金属
硫化物、金属弗化物および金属酸化物からなる群より選
ばれる少なくとも一種の金属化合物との組成物が用いら
れる。

金属化合物としては、たとえばCrS、Cr₂S、Cr₂S₃、Mo
S₂、MnS、FeS、FeS₂、CoS、Co₂S₃、NiS、Ni₂S、PbS、Cu
₂S、Ag₂S、ZnS、In₂S₃、In₂S₂、GeSx（0.5＜Ｘ≦2.
0）、SnS、SnS₂、As₂S₃、Sb₂S₃およびBi₂S₃などの金属
硫化物；MgF₂、CaF₂およびRhF₃などの金属弗化物；およ
びMoO、In₂O、In₂O₃、GeOおよびPbOなどの金属酸化物を
挙げることができる。

記録層にはさらに、Te、Sn、Pb、Bi等の低融点金属、
およびAg、Al、Cu、Ga、Au、Co、Mo、Ni、Si、Be、Cr、
Ｖ、Fe、Mn、Nb、Pd、Ti、Zn等の表面張力の高い金属な
どが含有されていてもよい。

記録層は、上記の記録層材料を用いて蒸着、スパッタ
リング、イオンプレーティングなどの公知の方法により
塩素化ポリオレフィン層の上に形成される。

記録層は単層または重層でもよいが、全体の層厚は光
情報記録に要求される光学濃度の点から300Å以上でな
ければならない。また、実用上の観点から、層厚は2000
Å以下であることが好ましい。特に好ましい層厚は700
〜1500Åの範囲にある。

記録層の上には保護層が設けられることが好ましい。
保護層としては、軟質樹脂材料からなる軟質保護膜と硬
質樹脂材料からなる硬質保護層との積層体が好ましい。
この積層体は、軟質保護層側を記録層側にして、記録層
上に積層する。軟質樹脂材料の例としては、ポリウレタ
ン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン・酢酸ビニル共重合
体、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・ゴム、ポリ
塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステルを挙げること
ができる。通常、これらは、溶液塗布、ラテックス塗
布、熔融塗布などの方法により記録層上に塗布され、必
要により乾燥、加熱などの処理を行なって軟質保護層と
される。軟質保護層の層厚は通常100Å〜５μｍの範囲
にあり、好ましくは、0.3〜３μｍの範囲にある。硬質
樹脂材料の例としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂な
どが挙げられる。通常、これらは、溶液塗布などの方法
により軟質保護層上の塗布され、必要により紫外線照
射、加熱などの処理を行って硬質保護層とされる。硬質
保護層の層厚は通常0.1〜10μｍの範囲にあり、好まし
くは１〜３μｍの範囲にある。

基板の記録層が設けられる側とは反対側の表面には、
耐傷性、防湿性などを高めるために、たとえば二酸化ケ
イ素、酸化スズ、弗化マグネシウムなどの無機物質、あ
るいは熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂などの高分子物質か
らなる薄膜が、真空蒸着、スパッタリングまたは塗布等
の方法により設けられていてもよい。

貼り合わせたタイプの情報記録媒体においては、上記
構成を有する二枚の基板を接着剤等用いて接合すること
により製造することができる。エアーサンドイッチタイ
プの記録媒体においては、二枚の円盤状基板のうちの少
なくとも一方が上記構成を有する基板を、リング状の外
側スペーサと内側スペーサとを介して、あるいはいずれ
か一方もしくは双方の基板に設けられた突起を介して接
合することにより製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光による情報の記録を表わすブロッ
ク図の一例である。第２図は、情報記録媒体に照射された光の反射光のエネ
ルギーの変化を表わす図である。 1:半導体レーザー 2:コリメートレンズ 3:対物レンズ 4:情報記録媒体 5:基板 6:記録層 7:偏光ビームスプリッター 8:半透明鏡９、14:収束レンズ 10:ディテクター 11:アンプ 12:デルタ・タウ検出器 13:シリンドリカルレンズ 15:4分割ディテクター 16:ボイスコイル磁石 21:ピット τ：反射光のエネルギーの減衰までの時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（１）〜（７）の工程：（１）情報記録媒体の記録層に、記録すべき情報信号で
変調された信号記録用の光を照射して、該光の反射光を
検知することにより該光の合焦状態からの誤差を検出す
る工程、（２）該誤差に基づいて、該記録層上で対物レンズを上
方または下方に移動させて該反射光を検知することによ
り該光の合焦状態からの誤差を検出する工程、（３）上記（２）の工程を繰り返すことにより、該光が
合焦状態となるように該対物レンズの位置を制御する工
程、（４）該対物レンズを合焦状態に制御しながら、該信号
記録用の光を該記録層に照射して、該記録層上にピット
を形成させ、その光の照射による該反射光の発生から、
該記録層上にピットが形成されると共に生ずる該反射光
の減衰の開始までの時間を検出する工程、（５）該記録層上で該対物レンズを上方または下方に移
動させて、上記（４）と同様に該反射光の発生から減衰
の開始までの時間を検出する工程、（６）上記（５）の工程を繰り返すことにより、該反射
光の発生から減衰の開始までの時間が最小となるように
該対物レンズの位置を制御する工程、及び（７）該対物レンズを、該反射光の発生から減衰の開始
までの時間が最小となるように制御しながら、該記録層
上にピットを形成することにより情報の記録を行なう工
程；よりなることを特徴とする光情報記録方法。