JPS61133057A - 光学的記録用デイスク - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、映像信号等の情報信号により変調された光を
記録媒体上に照射し、その光照射（ともなう温度変化に
より記録媒体層に光学的な変化を生じさせることにより
順次信号を記録する光学的記録用ディスクに関するもの
であシ、記録効率を向上しようとするものである。

〔発明の背景〕

逐次信号を光学的に高密度に記録再生する方法は大別す
ると二種類に分けられる。一つはいわゆる光学式ビデオ
ディスクと呼ばれているものである。その基本的な原理
は、記録信号を基板上の凹凸として形成しておき、この
凹凸の底部よシ反射した光と凸部よシ反射した光を干渉
させ凹凸信号の書きこまれていない部分の反射率に比し
て凹凸信号の書きこまれている部分の反射率が異なるこ
とによっている。特開昭４７−３７４０７号公報参照。

この方式は主として再生専用のディスクシステムとして
開発されたもので、高出力のレーザ発振器と高精度の機
構系とを用いて作られた原盤から機械的スタンプによっ
てディスクが製作される。

従って同一の情報が記録された複製盤を多量に製作する
のには向くが、任意の情報を即時に記録再生することは
不可能である。

これに対していま一つの方法として比較的低出力のレー
ザを用いて任意の情報を実時間で記録し現像等の後処理
を必要とせずＫたｙち（再生が可能なディスクシステム
が知られている。例えば、光吸収層とその裏面に光反射
層を設け、記録層にレーザ光のエネルギーを吸収させて
昇温変形、蒸発させて凹凸を作る方法がある。例えば特
開昭５２−１１４３０号公報参照。この方法は記録層と
して九とえは金属ビスマスを用いる。

また、他の方法として記録部材にカルコゲン化物を用い
るものもある。米国特許第３６６５４２５号明細書参照
。これは基板上のカルコゲン化物薄膜にレーザビームを
照射してその部分を融点以上に昇温させ、その部分にボ
イドを形成させる。再生に当っては、このボイド部に照
射されたレーザ光は散乱されるので、未記録部分に比べ
て、反射されて返ってくる反射光量が少ないことを利用
するものである。

ま九さらに他の方法として記録部材として低酸化物薄膜
、たとえばテルルの低酸化物を主成分とする薄膜を用い
る方法がある。これは基板上のテルルの低酸化物を主成
分とする薄膜にレーザビームを吸収させて溶解し、急速
凝固して非晶質にし屈折率および光学濃度を変化させ薄
膜の表面からの反射光の光量が実質的に変化することを
利用するものである。

以上の例はいずれも記録部材がレーザ光を吸収して昇温
しその状態が変化することを利用しているため、ヒート
モード記録と呼ばれている。これらのヒートモード記録
では基本的に記録部材の温度をレーザ光を吸収すること
により状態が変化する閾値温度より非常に高くさせるこ
とすなわち溶解後急速冷却して非晶質にしたり、あるい
は気化させてしまうことで記録が行なわれるため、記録
部材および基材の熱伝導が記録の感度を大きく支配して
いる。

第４図は光学的記録用ディスクの例を示す。１は透明か
つ平坦なディスク基材を示す。２はこのディスク基材の
上に塗付される光感応性記録媒体層を、３はディスクの
中心孔を示す。

第５図は、第４図の部分拡大図である。

ディスクへの記録は、絞られたレーザビームＬあるいは
Ｌ′を記録薄膜へ照射し記録薄膜の一部５２ａにレーザ
光を吸収させることにより行なわれる。

レーザビームＬ′は薄膜に対し基材と反対側から照射し
た場合を示す。この結果記録薄膜の一部は昇温し光学的
な状態が変化して情報を記録することができる。このよ
うな従来のヒートモードによる記録の場合記録薄膜の部
分２ａでレーザ光の吸収により発生した熱量は一部分が
基材に、また他の一部分は記録薄膜の他の部分２ｂへ熱
伝導によυ移行することによってかなりの熱量が失なわ
れる。

〔発明の目的〕

本発明は、記録効率を向上することのできる光学的記録
用ディスクを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、第４図に示したディスクの基材１に予め同心
円もしくは螺旋状の凹部もしくは凸部もしくはその繰返
しからなる案内トラックを形成し、その上に、光を照射
することによって光学的特性が変化する記録材料のほぼ
均一な膜を全面もしくは案内トラック間を少なくとも覆
うように形成するものである。記録材料として、高温の
固体状態からの急冷によって得られる結晶相が室、温で
の平衡相と異なる結晶構造を有し、結晶構造の違いによ
ってその屈折率または光吸収係数が変化する金属または
合金を用いる。これによｐ１基板上の記録材料内の熱伝
導を凹もしくは凸の形状によって規制し、効率のよい情
報の記録を可能にするとともに、記録時のトラッキング
およびフォーカシング精度を向上させ、高密度な情報記
録を可能にするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面に従って本発明を説明する。

第１図３は光学的な凸状の案内溝を有するデイスフ基材
（第４図の１に相当）の−例を示す。この図はディスク
基材の一部を拡大して示す図で、第１図ａに示す情報記
録トラックＡはディスク上の少なくとも信号を記録する
部分全面にほぼ一様に同心円または、スパイラル状に形
成される。

情報トラックＡの幅ｔは、使用する光源の波長やコヒー
レンシイの程度で異なってくるが、８００ｎｍ程度の波
長の半導体レーザを光源として用いる場合には、０．７
〜１μｍ程度が好ましい。Ｔはトラックピッチ？示し、
記録再生する信号の内容、および許容されるトラック間
の信号のクロスト−りの量によって規定されるが、１，
４〜２−Ｏμｍ程度の値に設定される。

情報トラックＡと、トラック間即ち案内トラックを形成
する溝Ｂとの高さｄは、情報記録トラック人を照射する
光に対して、非対称な回折効果を得るように、入射光の
波長λの１／６〜１／１２の深さに設定される。

このような凹もしくは凸の案内溝を有するディスク基材
は、従来のビデオディスクの原盤を作る技術によって作
成できる。

第１図すは、ａに示したディスク基材に記録材料を一様
に塗付したものを示す。光記録材料は、記録材料の種類
によって異なるが数１０〜２００ｎｍの範囲の厚さに塗
付される。

第１図すで、基材１の案内溝側と反対側から入射する記
録光りは、情報記録トラック人の幅０．７〜１．０μｍ
と同等かそれ以上の径の光ビームに絞られて光記録材料
に照射される。

情報記録トラックＡの端面、ｐ＋　Ｑは入射する光の軸
に対して、情報記録トラックＡに直角な方向に、非対称
な回折効果を発生するように、ディスク上における情報
記録トラック人とトラック間Ｂの高さｄを選んでおく（
前述のλ／６〜λ／１２）と、光記録材料面における反
射光のファーフィールドパタンは記録光と情報記録トラ
ックＡとのトラックに直角方向の位置ずれを良く表わし
、トラッキング誤差信号を得やすくできる。

基材１としては光学的に均質で透明な物質、たとえばソ
ーダガラス、石英、パイレックスガラス等のガラス類、
あるいはポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリ塩化ビ
ニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチルテレフタ
レート樹脂等の合成樹脂のシートあるいはフィルムが用
いられる。これらのうち合成樹脂の方がガラス類よシも
熱伝導率が小さく、加工、取り扱いが容易であるので有
用である。中でもポリメチルメタアクリレート樹脂、ポ
リ塩化ビニル樹脂、ポリエチルテレフタレート樹脂が透
明性、均質性に優れていて有用である。またこれらの基
材上に他の透明で均質な材質の部材を設は凹凸を形成す
ることも可能である。

光記録媒体層２としては高温の固体状態からの急冷によ
って得られる結晶相が室温での平衡相と異なる結晶構造
を有し、結晶構造のちがいによって、その屈折率または
光吸収係数が変化する金属または合金の薄膜が適用でき
る。具体的にはＡｇ−（３０〜５０）重量％７．ｎ合金
薄膜、Ａｇ−（６〜１０）重量％Ａ、ａ合金薄膜、Ｃｕ
−（２０〜４０）重量％Ｉｎ合金薄膜、Ｃｕ　−（１６
〜３５）重量％３ｎ合金薄膜、Ａ　ｕ　−（２，５〜４
．０　）重量％Ａｔ合金薄膜が適用できる。これらの薄
膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、クラスタイオン
ビーム法などで形成することができ、基材の凹凸に係り
なく一定の膜厚を形成することができる。

次に本発明によるディスク構造のいくつかの例を示す拡
大図第２図ａ−ｄｔ−用いて本発明の詳細な説明する。

第２図ａは第１図すに対応する構造である。第２図にお
いて、基材の案内トラックを構成する相対的に凸な部分
５ｃに設けられた記録薄膜５ａにレーザビームを照射す
る。記録薄膜５ａはこのレーザ光を吸収して昇温する。

この際発生した熱量は基材および記録薄膜５ａの他の部
分へ移行して逃げるが、５ａで示す部分と５ｂで示す部
分の境界の面積は凹凸の形状により記録薄膜の膜厚ｔか
ら算定される面積よシも小さくなる。

したがって５ａの部分から５ｂの部分へ移行する熱量は
平坦な形状に比べて小さくなる。一方基材へ移行する熱
量は第５図の場合と同じである。したがって全体として
レーザ光を吸収して発生した熱ｔＫ対して記録薄膜が到
達する最高温度は高くなる。また同じ温度に記録薄膜を
到達せしめるレーザ光のパワーは第５図の場合に比して
第２図ａの場合が少なくてすむ。

この温度上昇は情報トラック人の巾にも関係する。同心
円又は螺旋状に形成されたトラックのように、巾が一定
で長さが充分に長い凸形状の場合について説明を行う。

その巾Ｗがディスク半径に近い場合は、平面ディスクに
対応する。巾Ｗが狭くなるに従って、単位長当りの薄膜
物質の量は少なくなるので熱容量は減少し、昇温し易く
なる。

また、記録膜と基板との接触面積も情報トラックの巾Ｗ
が狭くなるに従って小さくなるので、基板への熱伝達量
も少なくなる。情報トラック巾Ｗが光ビームの太さωと
同程度かそれよシ小さい場合が、温度上昇が良好である
。すなわち、ω≧Ｗの条件のときに効果が大きい。

ここで光ビームの太さωとは無信号時に照射面内におい
て記録材料の特性を変化させるに十分な強度を有する有
効ビーム径をいう。

この効果は第２図すのように情報トラックＡが相対的に
凹となるように形成された場合にも同様に成シ立つ。

記録トラックの巾Ｗを、有効ビーム径ωより狭くしてい
くと、今度は再生の点で困難が生じるっすなわち、情報
トラックに記録された信号による反射光量または透過光
量が減少するため、ＳＺＮ比の低下をもたらす。

総体的に述べると、情報トラックＡの巾は、有効ビーム
径と同程度かやや狭い程度が最も良好である。

次に記録薄膜の厚さｔと基材の凹凸の深さく高さ）ｄと
の関係について述べる。第２図Ｃに示すように、ｔ≦ｄ
の関係が成９立つとき基材の凹凸の段差の部分で記録薄
膜内の熱伝導は遮断されるため上記の効果は最も大きい
。しかし第２図ｄに示されるように、ｔ＞ｄの関係が成
り立つ場合でも、ｔがｄに比べて十分に大きい場合以外
はこの断熱効果が期待・できる。特に、ｔ≦ｄの場合は
段差における記録膜の熱伝導は平坦な場合の半分以下に
なるので特に大きな効果がある。

以上述べた凹凸の段差における断熱効果は基材の熱伝導
率ｋｌが記録薄膜の熱伝導率に２に対して十分に小さい
場合には特に大きい。

さらに第３図に示されるような記録薄膜２を機械的な保
護のために他の部材１０でおおった構造が考えられる。

この場合も保護部材１０の熱伝導率が十分率さい場合に
は基材１に図に示すような幾可学的な凸もしくは凹を設
けることによって記録感度を向上させることができる。

物質１０としては光学的に均質な樹脂、例えばポリスチ
レンを芳香族系の溶剤、例えばキシレンに溶かしたもの
を記録媒体層２上に塗布・乾燥することによって設ける
ことが出来る。このような密着保護構造の場合、レーザ
ビームによる薄膜への記録の方法として変形　蒸発によ
るものは使用出来ない。形状の変化を伴なわずにその光
学的状態、例えば反射り 率が変化させるような方法のみが使用できる。なお変形
を全く起さないようにするため光記録媒体層と保護膜の
間に、５ｉＯｚ　、ＡｌｚＯ３，Ｔａ２０５などの変形
防止膜を数１０〜数１１００ｎ厚さつける方法も有効で
ある。

以上は記録に適した構造と効果について述べてきたが、
本発明のディスクに用いる光記録媒体は消去性を有する
ものである。本光記録媒体の一般的な性質として、高温
からの加熱急冷によって得られる結晶状態は相対的に反
射率′が犬となり、低温での加熱徐冷によって得られる
平衡状態の結晶状態では反射率が小さくなるが、これら
の状態は可逆的に変化しうるものである。

ここで言う急冷条件とは、１μｍ程度に集束したレーザ
ビームを平面上に形成された薄膜に１００ｎｓ以下の瞬
間に照射して自然冷却した場合の冷体 却条件であり、また除冷条件とは、同じ試料について、
１００ｎｓ以上の時間を照射して、熱拡散により照射部
位の周辺まで多少暖めて後に自然冷却した場合の冷却条
件を指している。もちろんこれは、膜の材質・基材の材
質・獲厚などによって休 変るが、概念的、相対的な除冷、急冷の状況を説明した
ものとする。これを実際のディスクに適用して表現する
と、１８００ｒｐｍで回転するディスク上の半径５ｃｒ
ｎの部位に、１μｍにしぼったＶ−ザ光を照射した場合
、レーザビームの相対的走行速度は９００ｃｒｎ／１ｌ
ｅＯであり、直径１μｍのビームの微小点での照射時間
は約１１０ｎｓｅｃとなる。これは急冷と徐冷の境界領
域であり、半径が５ｃｒＩｔより大きい部分では急冷条
件となる。実用上は、全面環 が徐冷できることが必要で、何らかの方法で除冷条件が
実現されることが必要である。一方、急冷条件は、ビー
ムの走行速度が遅い場合でも、レーザ照射時間を５０ｎ
□□□以下の短時間に制御するこ昧 とで全面について実現可能である。さて、徐冷は、これ
まで述べてきた凹凸構造のディスクで実現できる。完全
平面上に薄膜が形成されている場合、熱は薄膜上を二次
元的に拡散されるが、凹凸溝がある場合は、熱は溝に沿
って一次元的にのみ拡散され′る。従って、冷却速度は
平面に比べてだいぶん遅くなる。これは、実施例として
、実際のディスクを用いて確認された。アクリル系基材
の上にＡｇ−３５重量％７．ｎ合金薄膜を４Ｑｎｍの厚
さスパッタリング法で形成し、これｔ（ａ）平板状、（
ｂ）情報トラックが凸形状で巾０．８μｍのもの、（Ｃ
）情報トラックが凸形状で１．５μｍの巾のものについ
て比較した結果、溝の巾が広いほど熱の拡散が大きいこ
とがわかった。したがって情報トラック巾が狭いと徐冷
条件の上からも好ましいことを示している。

〔発明の効果〕

このように本発明における基材に幾可学的な形状の変化
を設けて記録薄膜内の熱伝導を規制した光学的記録ディ
スクに用いる記録媒体は、レーザ光を照射して記録ある
いは消去の状態が固体状態で行なわれるため、記録時に
おいてはしきい値温度のわずかに高い温度でよく、消去
に際しても同様にしきい値温度よりもわずかに高い温度
でよいなど記録パワーおよび消去パワーを低くすること
ができるとともに、とくに記録時においては固体状態で
の変化のため記録パワーｔ−調節することにより記録ビ
ーム径よシも小さな記録ドツトができるなどの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１＠ａ、ｂは本発明による光学的記録ディスクの構造
を説明するための部分断面図、第２図ａ〜ｄおよび第３
図は本発明に：るディスクのいくつかの実施例の構造を
示す断面図である。第４図は光学的記録用ディスクの側
面図、第５図は第４図の部分拡大図でおる。 １・・・光学ディスク基材、２・・・光記録媒体層、２
ａ・・・レーザ光による記録部、２ｂ・・・未記録部、
３・・・ディスクの中心孔、５ａ、５ｂ、５Ｃ・・・光
記録薄膜、１０・・・保換膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め記録すべき記録トラックに沿つて、基板上に凹
   または凸の案内トラックを設け、その案内トラック間の
   面に光スポットの照射により変化する光記録媒体層を設
   けるとともに、前記案内トラック間の巾を前記光スポッ
   トの直径以下とし、前記光記録媒体層を高温の固体状態
   からの急冷によつて得られる結晶相が室温での平衡相と
   異なる結晶構造を有し、結晶構造のちがいによつて、そ
   の屈折率または光吸収係数が変化する金属または合金に
   より構成することを特徴とする光学的記録用ディスク。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光学的記録用ディスク
   において、前記光記録媒体層の厚さが案内トラック凹凸
   の段差の２倍以下であることを特徴とする光学的記録用
   ディスク。