JPS6025032A - 光学的情報記録装置 - 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】 本発明は移動する記録媒体に対し、集束したレーザ光を
照射することにより情報を記録する。光デイスクファイ
ル装置等の光学的情報記録装置に関する。

感光性の記録媒体に対し、レーザ光束を微小なスポット
に集束して照射し、媒体の温度上昇により媒体の元照射
部を変質させて、情報を記録する元ディスク装置等の光
学的情報記録装置においては、記録のためのレーザ光源
は小屋であることが望ましく記録に要する光パワーは少
ないことが要求される。特に、小型でかつ直接変調が可
能な半導体レーザを光源として使用Ｔる場合その発生で
き、る元バ、ワーには制限があり、光記録媒体としては
高感度なものが望丈れる。しかし感度の高い記録媒体は
弱い光によっても変質させられやＴく、例えは記録され
た情報の読み出しのための小さなパワーのレーザ光の照
射によっても、瞑った情報の記録あるいは記録された情
報の破壊が起る危険性が大きい。このような傾向は、特
に、媒体の記録感度を向上さぜようとして、熱伝導度の
低い材料を媒体として使用した場合に強く現わイする。

即ち、熱伝導度の低い媒体では熱の蓄積が起りゃ丁く、
小さなパワーの光でも長時間照射されると、媒体の温度
が変質の起こる高さにまで容易に高まってしまう。この
ような事態を避けるため多くの光学的情報記録再生装置
においては、情報の読み出しのための弱い元ビームでも
、必す媒体を動かした状態で照射するような手法がとら
れている。

しかしこのような手法を採用しても、媒体が停止した状
態で光ビームが照射される危険性は無くならす、一旦そ
のような事１川が起った場合、媒体の破壊前の状態への
復元は不可能である。また装置の起動、停止の際の動作
上からも、媒体を停止させた状態で、焦点誤差信号トラ
ックすれ信号を得るために、読み出し用光ビームが照射
できることが望才しい。

一方、記録媒体として熱伝導度の高い材料を使えば、照
射された元ビームによる熱エネルギーは丁はやく拡散し
、熱の蓄積は起りにくいから、小さなパワーの元の照射
による媒体の変質の危険性は小さくなり、停止状態での
光の照射も可能となり、情報の保存性、安全性は向上す
る。しかし、熱伝導度の高い媒体では照射された光ζこ
よる熱エネルギーかすはやく拡散するため、照射した光
エネルギーに対する媒体の温度上昇が比較的小さくなり
、見かけ上の記録感度が抵下する。このような傾向は、
パルス状に光を照射して、微小な長さの変質した情報記
録領域（以下ビットと呼ぶ）を連続的ζこ形成していく
場合の、持にパルス先端部（ビットの先端部に対応）に
おいて著しく現われる。

これは媒体が移動している状嘘で光パルスを照射すると
、その先端部で媒体に照射された熱エネルギーは速やか
に拡散する上に、媒体が移動しているためその後に照射
される元ビームは媒体の移動方向に対して、後方部を照
射することになりその光エネルギーはビット先端部の温
度上昇Ｏこ寄与しないことによる。−万、ビット後方部
においては、その地点に照射されている光によるエネル
ギーに加えて、ビット先端部が拡散した熱エネルギーの
一部が伝わってく６ため、照射された元エネルギ刊こ力
して比較的高い温度上昇が起る。元の照射はビット内の
各地点に対してほぼ一様連続Ｊこイテなわれるが、拡散
によって伝わってくる熱エネルギーの量はビットの後方
になるほど多くなり、従って先端部に比して高い温度上
昇が得られることになる。このため記録されたビットは
先端部で変質の度合いが小さく後方になるほど大きく変
質することになり、このようなビットを読み吊下と先端
部でレベルが低く、後方に行くに従ってレベルが大きく
なる再生波形となる。このようなビットの記録状態ある
いは再生波形は高密度、面精度の記録再生にとって好ま
しくないが、このような傾向は記録媒体の熱伝導度が大
きいほど強く現われ、熱伝導度の大きな材料を光記録媒
体として使用する際の大きな難点となる。

本発明の目的は、かかる従来の光学的情報記録装置装置
における欠点を除き熱伝導度の高い記録媒体に対し、適
切な光パルスを照射することにより、良好な再生出力の
得られるビットを形成するとともに、読み出し月光ビー
ムの照射等による記録の破壊の危険性のない光学的情報
記録装置を提供することにある。

以下に本発明をこつき図面を参照して詳しく説明する。

第１図は本発明の光学的情報記録装置の一実施例を示す
略図である。信号源１は記録したい情報に対応した信号
を信号線１２を介してレーザ駆動回路２に供給する。レ
ーザ駆動回路２は信号線１２より入力する信号に応じて
、信号線′１３を介して半導体レーザ３にパルス的に電
流を供給下る。半導体レーザ３は信号線１３から供給さ
れる電流ζこよりその電流値に対応した強さの光をパル
ス的に発光する。半導体レーザ３から発光された発散性
のレーザ光はコリメークレンズ４によって平行なレーザ
光束に変えられる。集束レンズ５は平行なレーザ光束を
集束させ、記録担体６上の媒体１１の表面に光の微小ス
ボッ）＋形成させる。記録担体６は円板状になっており
、スピンドルモータ７にまって回転されるから媒体１１
の表面に形成される情報記録トラックは概ね同心円状に
なる。集束レンズ５の位置は媒体１１の表面の所定の位
置に微小光スポットが集束されて当るように、位置制御
されるが、本発明の趣旨には直接関係がないので説明を
省略する。

微小光スポットが照射されり媒体１１の表面上のある地
点は光の熱エネルギーによって温度が上昇し、その温度
が媒体変質の閾値を超えると記録が行なわれる。この場
合媒体１１の対象地点の温度上昇は照射された元エネル
ギーの量に単純に比例することはなく、媒体１１の熱伝
導によ′って熱エネルギーが四方に拡散するため媒体１
１の温度上外は照射された光のエネルギーｌこ比して小
さなものとなる。特に、熱伝導度の大きな媒体では熱エ
ネルギーの拡散が大きく、媒体の温Ｉ！上外に寄与する
エネルギーの割合はごくわずかなものになりやすい。

この熱エネルギーの拡散の速さは媒体１１の熱拡散率で
示Ｔことができる。熱拡散４は媒体１１の熱伝導度と体
積当りの熱容量の比で与えられ、単位時間でどれだけの
面偵昏こ熱が広がるかを示す値である。例＆ばテルル（
Ｔｅ　）では熱伝導度がＯΩ１５Ｊ４【・”（ｌｅｇで
あり、熱容量が１２５Ｊ／ｄｅｇｃｒｄ　であるから、
熱拡散率は約１．２μゴ／μｓとなる。また鉄（Ｆｅ　
）は熱伝導度はＱ、５　Ｊ　／Ｃｆ１ｂｅｃ　ｄ６ｇ　
であり、熱谷螢が３．６Ｊ／ｄｅｇｆｆｌであるので、
熱拡散率はほぼ１４μｄ／μｓ　となる。熱拡散率の大
きな媒体１１１こ対し元スポットを長時間照射しても大
部分の熱エネルギーは拡散してしまい、媒体を変質させ
る温度上昇には寄与しないが、情報の記録のためには短
時間で大きなパワーの光を照射することが有効さなる。

また媒体１１の移動速度を高速にしても、媒体上のそ′
れぞれの地点にとっては光が照射される時間が短くなっ
たのと同じことになり、短時間照射と同様の効果を上げ
ることが出来る。逆に元のパワーが小さけれは、熱拡散
率の太きｆｉｇ体１１では長時開光を照射しても温度上
昇は極めて小さく、媒体１１が停止していても記録が行
なわれ、あるいは既に記録された情報が破壊される危険
性は殆んど無い。本発明の装置においては媒体１１を熱
拡散率が５μゴ／μｓ以上のものとすることにより、長
時間の読み出し元ビームの照射によっても変質等が起り
に＜＜、情報の保存性の良いものとしている。

このような媒体１１の材料としてはＢｉ　、Ｃ＋Ｆｅ　
、Ｏｒ等多くの金属あるいは半金属が使用可能であるが
、前記したように熱拡散率が１．２μｍ′／μｓとなる
Ｔｅは適さない。以上のような熱拡散率の大きな媒体１
１は弱い光の長時間照射に対しては見かけ上の記録感度
が低く、従って読み出し州党ビーム等による変質の危険
性は小さいが、太、（ｌワーの光〕々ルスの短時間照射
あるいは、媒体１１を晶速移動させた状態での記録に対
しては熱拡散率の１氏い（オ料と同等の記録感度を示し
得る。

このような熱拡散率の大きな媒体１１を移動させて元ス
ポットを照射すると、熱エネルギーの拡散のために、媒
体１１上の照射が開始された地点の温度上昇は比較的小
さくなる。−万、照射開始点より後方の地点ではその地
点に照射される元のエネルギーに加えて、前方の地点よ
り拡散による熱エネルギーが伝わってくるから、照射さ
れる元エネルギーに別して比較的高い温度上昇が起る。

このような現象は媒体１１の移動速度が媒体１１の熱拡
散率（即ち熱伝導の速度）に比べて大きな場合、あるい
は媒体１１の熱拡散率が非常に小さい場合ζこは、はっ
きりとは現われないが、媒体１１の移動速度が熱拡散率
と同じ程度かそれよりやや小さな場合において顕著に現
われる。このため媒体１１の移動方向に沿って細長く形
成されるビットは先端部で変質の度合いが小さく、後方
になるほど大きく変質することになり、例えば先細りの
形のビットが形成されることになる。このようなビット
を読み出すさ、先端部でレベルが低く、後方にイ１くに
従ってレベルが大きくなる再生波形となる。このような
ビレトの記録状態は、高精度、高密度の記録再生にとっ
て好ましくないが、このようなビットが形成されるのは
、ビット形成部の先端から後端まで一様なパワーの光か
照射され１こ場合であり、ビット形成部（情報記録部）
の先端にその後方より大きなパワーの光を照射するよう
ζこ丁れば、先端部においても十分なｆＡＩＥｌ上件が
得られ、ビット先端部から後端までにわたってほぼ均一
な変質が起る。本発明の光学的惰報記録装象においては
、信号線１３を介して半導体レーザ３に供給される。″
！ｌルス屯流の先端部の電流値をその後方部の値より太
きくＴることにより、媒体ＩＮこ照射される半導体レー
ザ３からのレーザ光パルスの先端部の光強度（パワー）
をその後方部の強度より強くして、ビット全域にわたっ
てほぼ均一な変質が起るようにしている。これにより、
読み出し出力の波形は先端から後端までほぼ一定のレベ
ルとなり、高Ｍｌｌ！−１高密度の記録再生が行なわれ
る。

第２図は媒体停止時の光照射時間と媒体の照射地点に蓄
積される熱エネルギーとの関係を示す図である。この図
は計算機ンミュレーンヨンによりめられ、グラフの縦軸
は光スポットが当った中心部の単位表面積当りの工坏ル
ギー（ｎＪ／μ−）を示しており、これを単位表面積当
りの熱容量で割ると、その部分の温度上昇が得られる。

曲線ａは熱拡散率が０．２μｌＴｌ１／μｓの材料の特
性を示す。熱拡散率が小さいと光照射時間とともｌこ熱
エネルギー（温度）が大きく上昇する。曲線すは熱拡散
率が１．０μ−／μｓの材料の特性を示し、曲線Ｃは熱
拡散率が５μ♂／μＳ　の材料、曲線ｄは熱拡散率が１
０μｔ１１１／μＳの材料の特性をそれぞれ示す。この
図より熱拡散率が大きくなるほど時間経過に対する温度
上昇の傾きがゆるくなるのが分る。即ぢ、熱拡散率が１
．０μｄ／μｓ以下の媒体では１００ｎｓのパルス幅で
元を照射し記録する際の４の光パワーでも１μｓの時間
照射すると記録が行なわれてしまうが、熱拡散率が５μ
♂／μｓ　以上の媒体では１００ｎｓのパルス幅で記録
する際の１７３以下の光パワーとすれば殆んど記録が行
なわれる可能性がなくなる。従って熱拡散率が５μｒｒ
？／ｌｔＳ　以上の媒体を使用すれは、読み出し月光ビ
ーム照射による媒体変質の危険性は概ね十分な余裕を持
っそ除力）れると考えられる。

第３図は第１図の装置に使用されるレーザ駆動回路２の
一構成例を示す図である。差動増幅器２０は信号線１２
を介して入力する信号に応じて互いに極性の異なる差動
信号を信号線３１および３２う一介して差動出力器を構
成するトランジスタ２１および２２にそれぞれ供給する
。抵抗３３および３４はインピータンス整合により波形
歪みを除くためのものである。トランジスタ２２のコレ
クタは信号線１３につながり、半導体レーザ３に発生の
ための電流を供給する。トランジスタ２３および抵抗３
５は電流制御回路を構成し、トランジスタ２３のベース
に加えられる電圧に応じてトランジスタ２１および２２
＆こよる差動出力器の出力電流を制御する。抵抗３６お
よび定電圧ダイオード２５ζこよる定電圧回路は一定の
規準電圧を発生し、抵抗３７を介して、トランジスタ２
３のベースにその規準電圧を加える。これにより、コン
デンサ３８ソ通ってトランジスタ２３のベースζこ加え
られる信号がなければトランジスタ２３はトランジスタ
２１および２２による差動出力器が、前記規準電圧に対
応下る一定レベルの電流パルスを出力するようにそのコ
レクタ電流を一定に保つ。トランジスタ２４は信号線３
２ヲ介してトランジスタ２２に供給される信号を受け同
じ極性のパルスを出力する電圧バッファとして働く。可
変抵抗２６はトランジスタ２４のエミッタより出力され
る電圧パルスを適正なレベルに減哀させてコンデンサ３
８の一端に加える。コンデンサ３８は可変抵抗２６の出
力の直流分をカットし、電圧パルスの変化分（立ぢ上が
り及び立ち下がりのエツジ部分）のみをトランジスタ％
のベースに加える。このコンデンサ３８の直流力、ト（
微分動作）の時定数はコンデンサ３８の容量値と、抵抗
３７の値との積で与えられる。このトランジスタ２４お
よびコンデンサ３８の働きにより、トランジスタ２２に
供給される信号の立ち上がり時および立ち下がり時に、
それぞれ正のエツジパルス（微分パルス）および負のエ
ツジパルスがトランジスタ％のベースをこ加えられ、ト
ランジスタ２３のコレクタ電流を変化させる。こわによ
り、トランジスタ２２に正のパルスが供給されトランジ
スタ２２がオンとなって半導体レーザ３にパルス軍、流
を供給する際のパルスの先端部において、前記正のエツ
ジパルスの分だけ大きなレベルの電流が半導体レーザ３
に供給され、半導体レーザ３はそれだけ大きなパワーの
光を発光する。一方、トランジスタ２２４こ供給される
パルスが立ち上がるときは、負のエツジパルスがトラン
ジスタ２３のベースに加えられトランジスタ％のコレク
タ電流は減少するが、このときはトランジスタ２１がオ
ンとなり、トランジスタ２２はオフとなっているため、
この電流の減少は半導体レーザ３に供給される電流には
影響を与えない。このようなレーザ駆動回路２Ｉこよっ
て媒体１１に照射されるレーザ光パルスの先端部の光パ
ワーがその後・部より大きくなり、熱拡散率の太き、な
媒１体１１に対して均一な変質の起きたビットを形成す
ることが可能となる。尚、容易に分るようにトランジス
タ２４およびコンデンサ３８ヲ省くか、可変抵抗２６を
変化させてコンデンサ３８の一端に加わるパルスのレベ
ルを殆んど０と丁れは、半導体レーザ３に供給されるパ
ルス電流のレベルは均一となり、レーザ光パルスのレベ
ルも均一となる。

第４図四、但）は第１図に示す装置におけるレーザ光パ
ルスの強度波形と媒体１１上の光照射部の温度上昇の関
係を概略的に示す図である。第４図（２）は均一なレベ
ルの光パルスが照射される場合を示す。光パルス強度１
０３　ａが図のように矩形波状に変化Ｔると、その先端
部では熱拡散のため媒体１１の温度はあまり上昇せず、
温度上昇波形１０４　ａに示Ｔまうζこ先端が下がった
状態になる。媒体１１が移動し、照射光スポットの位置
が後方に進むと、媒体の前方が拡散されて伝イっってく
る熱エネルギーと照射光のエネルギーが加イっって、媒
体の温度は先端部より上昇Ｔるようになる。この傾向は
光スポットが後方に進むほど強くなるから温度上昇波形
１０４ａは図に示Ｔように、しり上がすなものとなり、
このような東件で記録さ１１たビットを読み出すと、こ
の温度上外波形１０４．　ａと類似なしり上がりの読み
出し波形が出力されることζこなる。

第４図０はレーザ光パルスの先端部の元パワーを強くし
て照射する場合そ示す。光パルス強Ｉｆ　１０３ｂが図
のように先端部で大きくなるようにレーザ光を照射する
と、熱拡散のため媒体１１の温度が上昇しにくい先端部
ｌこおいて光パワーが太きいため媒体１１のビットが形
成される先端部でも温度上外波形１０４ｂに示すように
温度は急激に上昇し、先端部の温度が低くなる状態はな
くなる。この場合も熱拡散が起り、ビット前方における
熱エネルギーの一部は後方に伝わっていくが、ビット後
方を照射下る光パワーは先端部に比べて小さくなってお
り、ビット後方部の温度上昇は先端部における温度上昇
とほぼ等しくなり、温度上外波形１０４　ｂは図に示す
ようにビット全域にわたってほぼ均一なレベルの矩形波
（あるいは台形）状のものとなる。

このようをこ記録されたビットを読み出すと、この温度
上昇波形１０４ｂと類似な矩形波に近い読み出し波形が
出力され、高密度、高精度の光学的情報の記録再生が可
能となる。

以上の如く本発明によれば、読み出し用光ビーム等によ
る媒体破損の危険性が少なく、かつ、良質な形状のビッ
トを形成し、高密度高品質の記録を行なうことが可能な
光学的情報記録装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的情報記録装置の一実施例を示す
略図、第２図は本発明を説明するための媒体停止時の光
照射時間と媒体の照射地点に蓄積される熱エネルギーと
の関係を示す図、第３図は第１図の装置に使用されるレ
ーザ駆動回路２の一構成例を示す図、第４図り、但）は
第１図に示す装置におけるレーザ光パルスの強度波形と
媒体１１上の光照射部の温度上昇の関係を概略的に示す
図である。図中１は信号源、２はレーザ駆動回路、３は
半導体レーザ、４はコリメータレンズ、５は集束レンズ
、６は記録担体、７はスピンドルモータ、１１は光記録
媒体を示す。 〔（Ｄ人ブｒ埋士内原　晋１′　で入 、ユｊ・″ ７１−１　図 ７２図 光照射時間 第４図（Ａ）′ 第４１￥１（Ｂ） ＋０４ｂ　−−八一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光束を集束して記録媒体面上に照射し、前記光束
   の熱エネルギーにより前記記録媒体表面を変質させて、
   情報の記録を行なう光学的情報記録装置において、前記
   記録媒体として、媒体面内方向の熱拡散率が５μゴ／μ
   ｓ　以上である光記録媒体を使用し、前記記録媒体に記
   録のために照射されるレーザ光パルスのそれぞれの先端
   部におけるレーザ光強度をパルスの後部における強度よ
   り大きくして情報の記録を行うことを特徴とする光学的
   情報記録装置。