JPS61194653A - 光学情報記録方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多量の情報を記録、再生する装置に係り、特
に書換えを必要とするメモリとして使用するに好適な光
学情報記録方法及び装置に関する。

〔発明の背景〕

サブミクロンオーダに集光したレーザ光を用いて情報を
記録媒体に高密度に記録し、かつ再生する装置は、映像
や音声などの大容量の情報を記録でき、今後の情報化社
会には不可欠な装置になると予想される。このような光
記録再生装置に例えば、光デイスク装置がある。光デイ
スク装置には、（１）再生専用形、（２）追記形、（３
）書換え可能形、の３つの形態があり、再生専用形、追
記形はほぼ実用の段階に達している。

しかしながら、これらの記録方法は、例えば雑誌「日経
エレクトロニクスＪ　１９８３年１１月２１日号１８９
頁より２１３頁に記載のように２次元平面上への記録の
ため実装密度に限界があった。

〔発明の目的〕

以上のことから本発明の目的は、実装効率が良い光学情
報記録方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明では、記録媒体として、記録の前後で結晶−結晶
間を転移する金属又は合金（以下単に結晶量転移合金と
いうことにする。）、及び、特公昭４７−２６８９７号
で提案している結晶−非晶質問を相変化する記憶半導体
物質（以下単に非晶質半導体ということにする。）等２
つの状態を持ち、且つ、可逆的に変化しうる材料を使用
する。ここで、記録は、高出力短時間の光照射で、消去
は低出力長時間の光照射で実現し、再生は、記憶媒体の
状態変化による反射率（又は透過率）の変化を検知する
ことにより実現する。

本発明の結晶量転移合金は、高温及び低温状態で異なっ
た結晶構造を有するもので、高温からの急冷によってそ
の急冷された結晶構造が形成される。更に、この急冷さ
れて形成された相は所定の温度での加熱によって低温状
態での結晶構造に変化する。このように高温からの急冷
によって低温での結晶構造と異なった結晶構造を得るた
めの冷却速度として１０１℃／秒以上又は、１０３℃／
秒以上で、このような結晶構造の変化が生じるものが好
ましい。

本発明の結晶量転移合金は、周期律表のＩｂ族元素の少
なくとも１種とｎｂ族、■ｂ族、ＩＶｂ族及びｖｂ族元
素から選ば祭た少なくとも１種との合金からなるものが
好ましい、前記記録媒体は固体状態で少なくとも２種類
の結晶構造を有し、一方の温度領域での結晶構造を他方
の温度領域で保持し、及び／又は結晶状態で互いに異な
った体積変化を生じる金属又は合金からなることを特徴
とする。なお、結晶変化が生じなくても凹凸の変化を生
じる合金であれば使用できる。

他方の合金例としては、Ｃｕ　−Ａ　ｎ合金、Ｃｕ−Ｚ
ｎ合金、Ｃｕ−ＡＭ−Ｚｎ合金、ＣｕＡＱ−Ｎｉ合金、
Ｃｕ−Ａｎ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｎ−Ｆ　ａ　−Ｃｒ合
金、　Ｃｕ−Ｇ　ｎ合金、　Ｃｕ　　Ａ　Ｑ−Ｇ　ｎ合
金、Ｃｕ−Ｉｎ合金、Ｃｕ　　Ａｌｌ　　Ｉｎ合金、　
Ｃｕ−Ｇ　ｎ合金、　Ｃｕ−Ａ　Ｑ　−Ｇ　ｎ合金。

Ｃｕ−８ｎ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃ
ｕ−ＡＱ−８ｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金。

Ｃｕ−８ｉ合金、Ｃｕ−８ｂ合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金、Ｃ
ｕ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ｐｄ合金、Ｃｕ
−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ｚｎ合金。

Ａｇ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ｃｄ合金、Ａｇ−Ｉｎ合金、Ａ
ｇ−Ｇａ合金、Ａｇ−Ａｎ−Ａｕ合金。

Ａ　ｇ　−Ａ　ｎ　−Ｃｎ合金、　Ａ　ｇ　−Ａ　Ｑ　
−Ａ　ｕ　−Ｃｎ合金、Ａｇ−Ａｌ−Ｃｄ合金、Ａｇ−
Ｐｔ合金。

Ａｇ−８合金ｓ　Ａ　ｇ　　Ｓ　ｎ合金、ＡｇＴｅ合金
。

Ａ　ｇ　−Ｔ　ｎ合金、ＡｇＺｒ合金、　Ａ　ｇ−Ａ　
ｎ合金、ＡｇＡｕ合金、ＡｇＢｅ合金金合ｇ−Ｍｇ合金
、Ａｇ−Ｌｉ合金、Ａｇ　　Ｍｎ合金。

ＡＱ−Ｆｅ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａ１Ｍｎ合金、ＡＱ
−Ｐｄ金合ｅ　Ａ　１１−Ｔ　ｎ合金、ＡＱ−Ｔｉ合金
、　Ａ　Ｑ　−Ｚ　ｎ合金、　Ａ　Ｑ　−Ｚ　ｒ合金。

Ｎ　ｉ　−Ｓ　ｂ合金、Ｎｉ−８ｉ合金、Ｎｉ−８ｎ合
金、Ｎｉ−Ｇａ合金、Ｍｎ−Ｇｅ合金、　Ｎｉ　−Ｇａ
合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−８合金、Ｎｉ−Ｔｉ合金
、Ｆｅ−Ａｓ合金、Ａｓ−３合金。

Ａｓ　　Ｚｎ合金、Ｆａ−Ｂｅ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、
Ｆａ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｐ合金、Ｍｎ−Ｐｄ合金、Ｍｎ
−Ｐｔ合金、Ｍｎ−８ｂ合金、Ｍｎ−８ｉ合金、ＡｕＣ
ａ合金、　Ａ　ｕ　　Ａ　ｎ合金。

Ａ　ｕ　−Ｉ　ｎ合金、Ａｕ−Ｇａ合金、Ａｕ　　Ｃｄ
合金、Ａｕ−Ｃｕ合金、Ａｕ−Ｆｅ合金、Ａｕ−Ｍｎ合
金、ＡｕＺｎ合金、Ｂａ−Ｃａ合金。

Ｂ１−Ｐｂ合金、Ｂｉ−Ｔ（１合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、
Ｎ１−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｚｎ合金、Ｃｄ−Ｌｉ合金、Ｃｄ
−Ｍｇ合金、Ｃｄ−Ｐｂ合金、Ｃｄ−５ｂ合金、５ｂ−
Ｉｎ合金、５ｂ−Ｉｎ−８ｅ合金、Ｍｇ−Ｃｅ合金、Ｃ
ｏ−Ｃｒ合金、Ｇｏ−Ｇａ合金、Ｇｏ−Ｍｎ合金、Ｇｏ
−８ｂ合金。

Ｃｏ　−Ｖ合金、Ｉｎ−Ｍｇ合金、Ｉｎ−Ｍｎ合金Ｉｎ
−Ｎｉ合金、Ｉｎ−５ｎ合金、Ｉｎ−Ｔｊ１合金、Ｌｉ
−Ｚｎ合金、Ｍｎ−Ｚｎ合金、ｐｂ−ＴＱ金合金ｐｂ−
ｓ合金、ｐｂ−ｓｂ金合金Ｐｄ−Ｚｎ合金、５ｎ−８ｂ
合金、ＴＱ−８ｂ合金。

５ｂ−Ｚｎ合金、Ｔｉ−５ｎ合金、ＴＱ−８ｎ合金、Ｚ
ｒ−８ｎ合金、Ｚｒ−Ｔｈ合金、Ｔｉ−Ｚｎ合金、Ｔｉ
−Ｚｒ合金などがある。

合金例として、重量組成で次のものが好ましい。

Ａｇに３０〜４６％Ｚｎ、６〜１０％ＡＭ、４０〜６０
％ｃｄ、２０〜３０％Ｉｎ、１３〜２３％Ｇａを単独、
Ｃｕに１０〜２０％Ａｆｉ、２０〜３０％Ｇａ、２０〜
４０％Ｉｎ、２０〜３０％Ｇａ、１５〜３５％Ｓｎ、１
０〜６０％Ｚｎ、５〜ｌＯ％Ｓｉ、４〜１５％Ｂｅ、３
０〜４５％ｓｂを単独、Ａｕに１５〜２５％Ｉｎ、１０
〜１５％Ｇａ、５〜２５％Ｚｎ、２０〜５５％Ｃｄ。

２．５〜５％ＡＱを単独、Ｎｉに５５〜６０％ＡＱ、４
０〜５０％Ｔｉを単独で加えた合金、Ｉｎ−２５〜３５
％Ｉｎ合金、Ｆｅに５５％以下のｐｔを加えた合金、Ｍ
　ｎ　−５〜５０％Ｃｕ合金、５ｅ１５〜２５％−Ｉｎ
３０〜４０％−ｓｂ合金。

これらの合金に対し更に第３成分、第４成分。

第５成分等として第２成分以外の次の元素を加えること
ができる。

Ｉ　ａ、Ｉ［ａ、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ＊■ａ、■。

ｔｂ−ｖｂ、希土類元素の１種又は２種以上の合計で１
５重量％以下である。

具体的には、Ｉｎ族はＬｉ、ＩＩａ族はＭ　ｇ　ｐＣａ
、Ｎａ族はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖａ族はＶ。

Ｎｂ、Ｔａ、ＶＩａ族はＣｒ、Ｍｏｌ　Ｗ、■ａ族はＭ
ｎ、■族はＧｏ、Ｒｈ、Ｉ　ｒ、Ｆｅ、Ｒｕ。

Ｏｓ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉ　ｂ族はＣｕ　ｓ　Ａ　ｇ
　ｔＡｕ、ＩＩｂ族はＺｎ、Ｃｄ、１ｌｌｂ族はＢ、Ａ
ｎ。

Ｇａ、Ｉｎ、ｆＶｂ族はＣ，Ｓｉ、Ｇｏ、Ｓｎ。

ｐｂ、ｖｂ族はＰ、Ｓｂ、Ｂｉ、希土類元素はＹ。

Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙｅ　Ｌｕが好まし
い、特に、０．１〜５重量％が好ましい。

本発明の結晶量転移合金は反射率の可変性を得るために
材料の加熱急冷によって過冷相を形成できるものが必要
である。高速で情報の製作及び記憶させるには材料の急
熱急冷効果の高い熱容量の小さいノンバルクが望ましい
、即ち、所望の微小面積に対して投入されたエネルギー
によって実質的に所望の面積部分だけが深さ全体にわた
って基準となる結晶構造と異なる結晶構造に変り得る容
積を持つノンバルクであることが望ましい、従って、所
望の微小面積によって高密度の情報を製作するには、熱
容量の小さいノンバルクである箔。

膜、細線あるいは粉末等が望ましい、記録密度として、
２０メガビット／ｃｍ”以上となるような微小面積での
情報の製作には０．０１〜０．２μｍの膜厚とするのが
よい、一般に金属間化合物は塑性加工が難しい、従って
、箔、膜、細線あるいは粉末にする手法として材料を気
相あるいは液相から直接急冷固化させて所定の形状にす
ることが有効である。これらの方法にはＰＶＤ法（蒸着
、スパッタリング法等）、ＣＶＤ法、溶湯を高速回転す
る高熱伝導性を有する部材からなる、特に金属ロール円
周面上に注湯して急冷凝固させる溶湯急冷法、電気メッ
キ、化学メッキ法等がある。膜あるいは粉末状の材料を
利用する場合、基板上に直接形成するか、塗布して基板
上に接着することが効果的である。塗布する場合、粉末
を加熱しても反応などを起こさないバインダーがよい。

また、加熱による材料の酸化等を防止するため、材料表
面、基板上に形成した膜あるいは塗布層表面をコーティ
ングすることも有効である。

箔又は細線は溶湯急冷法によって形成するのが好ましく
、厚さ又は直径０．１ｍｍ以下が好ましい。

特に０．１　μｍ以下の結晶粒径の箔又は細線を製造す
るには０．０５ｍｍ以下の厚さ又は直径が好ましい。

粉末は、溶湯を気体又は液体の冷媒とともに噴震させて
水中に投入させて急冷するアトマイズ法によって形成さ
せることが好ましい、その粒径は０゜］、　ｍ■以下が
好ましく、特に粒径１μｍ以下の超微粉が好ましい。

膜は前述の如く蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ電気メッ
キ、化学メッキ等によって形成できる。

特に、０．１μｍ以下の膜厚を形成するにはスパッタリ
ングが好ましい。スパッタリングは目標の合金組成のコ
ントロールが容易にできる。

（組織） 本発明の結晶量転移合金は、高温及び低温において異な
る結晶構造を有し、高温からの急冷によって高温におけ
る結晶構造を低温で保持される過冷相の組成を有するも
のでなければならない、高温では不規則格子の結晶構造
を有するが、過冷相は一例としてＣｓ　−Ｃｊｌ型ある
いはＤＯ１型の規則格子を有する金属間化合物が好まし
い、光学的性質を大きく変化させることのできるものと
して本発明合金はこの金属間化合物を主に形成する合金
が好ましく、特に合金全体が金属間化合物を形成する組
成が好ましい、この金属間化合物は電子化合物と呼ばれ
、特に３／２電子化合物（平均外殻電子濃度ｅ　／　ａ
が３／２）の合金組成付近のものが良好である。

また、本発明の結晶量転移合金は固相変態、たとえば共
析変態又は包析変態を有する合金組成が好ましく、その
合金は高温からの急冷と非急冷によって分光反射率の差
が大きいものが得られる６本発明合金は超微細結晶粒を
有する合金が好ましく、特に結晶粒径は０．１　μｍ以
下が好ましい。

即ち、結晶粒は可視光領域の波長の値より小さいのが好
ましいが、半導体レーザ光の波長の値より小さいもので
よい。

（特性） 本発明の記録材料は、可視光領域における分光反射率を
同一温度で少なくとも２種類形成させることができる。

即ち、高温からの急冷によって形成された結晶構造（組
織）を有するものの分光反射率が非急冷によって形成さ
れた結晶構造（組織）を有するものの分光反射率と異な
っていることが必要である。

また、急冷と非急冷によって得られるものの分光反射率
の差は５％以上が好ましく、特に１０％以上有すること
が好ましい０分光反射率の差が大きければ、目視による
色の識別が容易であり、後で記載する各種用途において
顕著な効果がある。

分光反射させる光源として、電磁波であれば可視光以外
でも使用可能であり、赤外線、紫外線なども使用可能で
ある。

本発明の結晶量転移合金のその他の特性として。

電気抵抗率、光の屈折率、光の偏光率、光の透過率など
も分光反射率と同様に可逆的に変えることができ、各種
情報の記録、記録された情報を再生することに利用する
ことができる。

分光反射率は合金の表面あらさ状態に関係するので、前
述のように少なくとも可視光領域において１０％以上有
するように少なくとも目的とする部分において鏡面にな
っているのが好ましい。

（用途） 本発明の結晶量転移合金は、加熱急冷によって部分的又
は全体に結晶構造の変化による電磁波の分光反射率、電
気抵抗率、屈折率、偏光率、透過率等の物理的又は電気
的特性を変化させ、これらの特性の変化を利用して情報
の記録用素子に使用することができる。

情報の記録の手段として、電圧及び電流の形での電気エ
ネルギー、電磁波（可視光、輻射熱、赤外線、紫外線、
写真用閃光ランプの光、電子ビーム、陽子線、アルゴン
レーザ、半導体レーザ等のレーザ光線、高電圧火花放電
等）を用いることができ、特にその照射による分光反射
率の変化を利用して光ディスクの記録媒体に利用するの
が好ましい。光ディスクには、ディジタルオーディオデ
ィスク（ＤＡＤ又はコンパクトディスク）、ビデオディ
スク、メモリーディスク、マイクロフィッシュなどがあ
り、これらに使用可能である。本発明合金を光ディスク
の記録媒体に使用することにより再生専用型、追加記録
型、書換型ディスク装置にそれぞれ使用でき、特に書換
型ディスク装置においてはきわめて有効である。記録方
法はエネルギーを断続的にパルス的に与えるやり方又は
連続的に与えるやり方のいずれでもよい、前者ではディ
スク信号として記録できる。

本発明者等は、この本発明の結晶量転移合金について種
々の実験を行ない、光デイスク装置に使用することを意
図して記録前と記録後とで光の反射率がどのように変化
するかを調べてみた。第２図（ａ）が記録前、（ｂ）が
記録後を表わす、光デイスク装置はこの特性を利用する
ものであり、例えば７００　（ｎｍ）の波長の光ビーム
を用い。

記録された所に光が当ったときの反射量と、記録されな
い所に光が当ったときの反射量の差に応じて情報の有無
を判定するものである。この図から明らかなように、記
録するときはＣのように反射率が大きくなり、消去する
ときはｄのように反射率が小さくなる。

一方、非晶質半導体を記録媒体として使用する方法につ
いては、種々提案されている。例えば、特公昭４７−２
６８９７号には、Ｔｅ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｅｓ、、ｐ、、
ｓｂ□等の組み合せで非晶質半導体を構成する方法が提
案されている。又、特開昭５６−１４５５３０号には、
低酸化物ＴｅＯｘを主成分にＳｓ、Ｓ。

その他を含ませて非晶質半導体を構成する方法が提案さ
れている。この非晶質半導体を記録媒体として利用する
場合の記録・消去の原理は、次のようになる。すなわち
、高出力短時間のエネルギーの照射で媒体が加熱急冷さ
れ非晶質状態に変化し、低出力長時間のエネルギーの照
射で媒体が徐冷され結晶に変化することを利用している
。このような状態変化は、−例として第３図に示すよう
な反射率あるいは透過率変化を伴うため情報の記録・再
生に利用することができる。

以上示した記録媒体を用いた記録担体４０の構造例を第
１図に示す０図に示すように記録担体は、透明なガラス
あるいは合金樹脂製基盤１の少なくとも１面に第１の記
録媒体２を有し、その記録媒体２の１面に第２の記録媒
体３を有する多層構造となっているものである。使用の
目的によっては。

第２の記録媒体３の１面に保護膜４を設ける１以上説明
した構造が最も簡単化した例であり、実用化に当っては
、これらの層の他に、エネルギー照射時の効率向上のた
めの反射防止膜、熱吸収膜。

記録膜２，３の応力や歪緩和のための応力緩和膜等が必
要に応じて付加されるのは勿論である。

又１図では、片面の例を示したが、容易に両面へ拡張す
ることもできる。

以下、このような少なくとも２層の記録層を持つ記録担
体に対する情報の記録・消去の原理を説明する。一般に
、可逆的な相変化を伴う記録層は第４図に示すように、
２つの変態温度θ１．θ、を持つ、すなわち、第４図は
、Ａ　ｇ　−Ｚ　ｎ合金を例に説明したものであるが、
この場合Ａ　ｇ　−Ｚ　ｎ合金の温度を変態温度θ、＝
２８０〜３００℃以上に上げると体心立方構造の結晶と
なり、これを急冷するとその構造がそのまま保持される
。一方。

体心立方構造の結晶のＡ　ｇ　−Ｚ　ｎ合金の温度を変
態温度θ、＝１００〜１５０’Ｃとθ、＝２８０〜３０
０℃の間に保持すると最密六方構造の結晶に変化する。

このように、２つの結晶間の転移を利用して情報を記録
、あるいは消去することができる６合金組成によってこ
れらの結晶間で体積変化が生じるので、ベース面に対し
て記録された部分は凹部又は凸部を形成できるので、材
料自身が反射率が同じでもその形状の異いによって記録
させることができ、かつ再生も可能である。

以上は、記録層が１層の場合であるが、記録層が２層以
上の場合に適用すると次のようになる。

すなわち、第１の記録媒体の変態温度を０□１゜θ０．
第２の記録媒体の変態温度をθ２９１　θ２．で表わす
と、温度関係は、（１）θｚｗ＞０２．〉０１ｗ＞θ、
、、（２）　θ２Ｗ＞θ□、〉θ２．〉θ、、、（３）
θｔｗ＞θｔｗ＞θ１１〉θ、、、（４）　　０１ｗ＞
０１ｇ＞θ、〉０２ｍ−（ｓ）　　θ１１９＞θｉｗ＞
θ□、〉θ２□。

（６）θｔｗ＞０２．〉θ２、〉θ１、の６つのケース
が考えられるが、情報の記録という観点では、考え方は
全て同じなので、ここでは、（１）を例に説明する。又
、（１）と（４）、（２）と（５）。

（３）と（６）は、第１と第２を交換するだけで基本的
な考え方は同じである。

第５図は、（１）の場合の第１及び第２の記録層の状態
を変化させるための加熱冷却過程を示している。第１の
記録層の加熱急冷時の状態を１ａ徐冷時の状態を１ｂ、
第２の記録層の加熱急冷時の状態を２８、徐冷時の状態
を２ｂと表わすと。

２つの記録膜の状態は、次の４つの状態である。

基本状態は１以上４つの状態で示されるが、加熱冷却の
方法によっては、Ｅ、Ｆの状態が存在する。すなわち、
第２の記録層の内容は変えずに第１の記録層の内容だけ
が変化する場合である。

第５図は、Ａ−Ｆの状態作成の方法を示したものであり
、以下の通りである。

λ：記録層の温度を０２ｗ以上まで上げ急冷した状態で
、ｌａ、２ａとなる。

Ｂ：記録層の温度をθ□とθ２１の間に保持し、その後
急冷した状態で、第１記録層はｌａに、第２の記録層は
２ｂとなる。

Ｃ：記録層の温度を一度θ、以上に上げ急冷し、更に温
度を０１ｗと０１．の間に保持した状態で、第１の記録
層は１ｂに第２の記録層は２ａとなる。

Ｄ：記録層の温度をθ、Ｗとθ、の間に保持し更にθ□
１とθ８．の間に保持した状態で、第１゜第２の状態共
に、ｌｂ、２ｂとなる。

Ｅ：記録層の温度をθ□と０１ｗの間まで昇温急冷した
状態で、第１の記録層は１ａになるが、第２の記録層の
状態は保持される。

Ｆ：記録層の温度を０３ｗと０１□の間に保持した状態
で、第１の記録層は１ｂになるが、第２の記録層の状態
は保持される。

このような状態を作る記録媒体としては、第２の記録層
の消去温度θ２ｗが、第１の記録層の記録温度θ□、よ
り大きい結晶量転移合金あるいは非晶質半導体を使用す
れば良い０例えば、第１の記録層にＡ　ｇ　−Ｚ　ｎ合
金（θ１．：３００℃、θ１．＊１５０℃）を選び、第
２の記録層に例えば、Ｃｕ−Ｉｎ−Ａｌ　（θ、中５９
０℃、θＩｍ：５１０℃）を選べば実現できる。

又、第６図は、θｔｗ＞０２１の場合の加熱冷却方法を
示している。この場合も、前記Ａ−Ｆの状態を作りうる
が、この場合は、θ０．〉θ２□であるから、第１の記
録層にＡ　ｇ　−２ｎを選んだ時は、第２の記録層には
、Ａｇ−ＡＭ−Ｃｕ（θ、　、　−ｉ−５５０℃、θｍ
ｍ−＋−２２０℃）の如き、θ、くθ１ｗ中３００℃の
媒体を使用することになる。

又、第７図は、θ、〉θ０．〉θ１１〉θ１．の場合で
あり、前記と異なる点は、Ｃ及びＦの状態を作れないこ
とと、Ｇという第２記録層の内容のみ２ｂにすることが
できる。この場合は、第１の記録層に例えばＡ　ｇ　−
Ｚ　ｎを用いると、第２記録層にＡ　ｕ　−Ａ　ｎ合金
（θ、、−Ｆ５３５℃、θ□中１２５℃）を選べば良い
。

以上、第１記録層にＡｇ−Ｚｎを用いる例を示したが、
他の合金あるいは非晶質半導体物質を選んでも良い０例
えば、第１の記録層にＴｅＯｘ主成分のＳｎ、Ｇｏ混合
物（θ１Ｗ中２８り℃、θ１．中１２０℃）を選び、第
２の記録層に前記のＣｕ−Ｉｎ−ＡｆｆｉやＣｕ−Ａ１
１−Ｎｉ　（θｉ−＊７２５℃。

θ、、−＝３５０℃）等、θ□〉θ、Ｗの合金を選べば
、第５図のＡ−Ｆの状態を作ることができる。基本的な
考え方としては、相変化あるいは結晶量転移温度の異な
る記録媒体を選ぶということである。

次に、このようにして記録した信号の再生方法について
説明する。各記録媒体の反射率をＲ１（ｉ＝１，２：記
録層の番号）、透過率をＴ。

（ｉ＝１．２）とし、第８図に示す如く、強度Ｐの光を
照射すると、反射光及び透過光の強度Ｐよ。

Ｐ？は、次式で示される。

ｐ　ｍ　＝Ｐ（Ｒ，＋　（Ｉ　　Ｒ１）Ｔ％ＲＩ）　　
　　　　・・・・・・（１）Ｐ、＝Ｐ（１−Ｒ工）　Ｔ
ｌ　（１−Ｒｓ　）ｒｔ　　　　　　・・・・・：（２
＞こ五らＰＲ及びＰ？は、各記録層の状態により。

４つの値を取り、この違いにより記録した信号を再生す
ることができる。

次に本発明の光デイスク装置構成についての一実施例を
第９図により説明する。第９図の光デイスク装置１００
では、少なくとも２つ以上のレーザビームを発するレー
ザ光源系１ｏを持ち、ビームスプリッタ２０を介して、
ディスク支持系５゜で支えられたディスク４０を照射す
ることにより、ディスク盤上の記録内容の変更（記録あ
るいは消去）あるいは読出しを行ない、検出器３ｏで信
号を再生する。

以下、本発明の詳細な説明する６ Ａ、多値メモリ 前述のＡ−Ｄの状態は１反射光（透過光も懸念的に同じ
）の強度に着目すると、式（１）より次のように示され
る。

Ｐ、□＝ｐ（Ｒ１，＋　（１−Ｒｌａ）ｒｔａ”Ｒｚａ
）　　　・・・・・・（３）Ｐｍｍ＝Ｐ（Ｒｘ、＋（Ｉ
　　Ｒｘ−）Ｔｘ−”Ｒｓｂ）　　　−−（４）Ｐ　＊
ａ　＝Ｐ　（Ｒｔ　ｈ　＋　（１−Ｒｌｈ　）Ｔｔｂ”
Ｒｔ−）　　　・・・・・・（５）Ｐｓ＋ａ＝Ｐ（Ｒｔ
ｂ＋（１−ｔｔ、１ｈ）Ｔ１，２Ｒｉｈ）　　　　・・
・・・・（６）（３）〜（６）は、記録層の内容の違い
を示しており、反射光量のモニタのみで、Ａ−Ｄの状態
を識別することができる。次に、記録方法について述べ
る。懸念的には、第５図及び第６図に示した方法で記録
できるが、具体的に実現するのが難かしい、そこでここ
では、２段階記録方式を使用する０本方式は、まず最初
に高温記録媒体の記録をし、次に低温記録媒体の記録を
する方法である。

具体的には、２つのヘッドを利用し同時に記録する方法
、及び、１つのヘッドで２度書きする方法がある。同時
に消去しながら記録するという方法は同じなので、ここ
では、この方法について、第１０図を用いて説明する。

第１０図において、半導体レーザ１３，１４から出た発
散光はコリメートレンズ２３．２４で平行光ｊｅｋとな
る。ここで、記録と再生に用いる半導体レーザを１４．
消去に用いる半導体レーザを１３とすると、平行光には
光合成器３３を通過し、偏光ビームスプリッタ３１．λ
／４板４、ミラー３９、対物レンズ５のほぼ中心を通っ
てディスクの記録ラインの中心にほぼ円形の光スポット
を形成する。一方、平行光ｊは光合成器３３で９０度向
きを変えられて、３１以降はｋと同様に進行するが、デ
ィスクの記録ラインに対して、微小距離Δｎだけずれる
位置に光スポットが形成されるような光路をとる。ここ
では平行光ｋを記録と再生に用いｊを消去とする例を示
したがこれらは入れ換えても良い、さらに詳細に言えば
記録と再生の方には半導体レーザの光スポットの楕円形
を略円形にする整形プリズムを設け、消去の方には、半
導体レーザの光のスポットの楕円を更に拡大し長楕円形
にする整形プリズムを設ける。以上の光学系により、デ
ィスク４０面上には、第１１図に示す長楕円４５と略円
形４６スポツトを形成することができる。この長楕円形
スポット４５により、ディスク面は一度消去温度に加熱
され保持されるので、照射されたエリヤのデータ及び情
報は消去される。このようにして消去した後、略円形ス
ポット４６をデータあるいは情報のパターンに応じて変
調すれば、新しい情報を記録することができる。

ディスク４０で反射された光は対物レンズ５゜ミラー３
９、λ／４板４を通って、偏光ビームスプリッタ３１で
向きを変えられて、カップリングレンズ６、円筒レンズ
６２を通って光検出器３０に達する。この光検出器の結
像状態により、対物レンズとディスク間の距離の制御、
すなわちフォーカスシングやディスクのトラック方向の
制御、すなわちトラッキングのサーボ信号を得る。この
検出系には消去の光ｊによる反射光を遮ぎるフィルタ４
２を設けて光検出器に外乱の入るのを防止している。

第１２図は、光学系の代案で光合波器の位置が１／４波
長板４とミラー３９の間に置かれている以外は全て同一
である。但し、この場合、第１１図で必要であったフィ
ルタ４２を不要としている点が特徴である。

Ｂ、一方を永久記録、他方を書換え用メモリとして利用
する場合 電子ファイルなどにおけるディスクにおいては、一枚の
ディスク中に■情報の記録を行う書き換え可能領域と、
■インデックス、アドレス領域および重要情報の記録領
域などの永久記録領域とを有することが望ましい。

しかし、従来から知られているディスクは、永久記録ま
たは書き換え可能記録のいずれか一方のみをなし得るだ
けである。その結果１重要な情報を誤って消してしまっ
たり、逆に情報の書き換えが不可能であることに起因し
て情報の書き換え毎にディスクの新らしいエリアを必要
とするといった種々の不便が生じていた。

本発明は、このような要求に応え、一枚のディスクにお
いて、永久記録と書換え可能記録を容易に実現すること
ができる。すなわち、第５，６図における高温側の記録
材料を永久記録用に使用し。

低温材料を書換え可能用に使用すれば良い０例えば、第
５図の場合は、Ａのパターンで永久記録をし、Ｅ及びＦ
を利用して記録消去をすれば簡単に実現することができ
る。光学系としては、第１１図及び第１２図の光学系を
利用することも可能であり、この他に記録のみ（第１１
図からレーザ１３を除いたもの）の専用の光学系を設け
ても良い。

又、一方を永久記録、他方を書換え可能用メモリとして
使用することによって、一方の信号を自動焦点及びトラ
ッキング用として使用することができるようになる。そ
の実施例を第１３図に示す。

第１２図と同一符号のものは、同−物及び等価物を示し
ている。本実施例は、第１２図に対し、番号７０から７
９までの要素が追加されている。これは、永久記録及び
その再生を目的としたものである。以下その動作を説明
する。レーザ７０を出た光はレンズ７１で平行光にされ
、偏向ビームスプリッタで９０度向きを変えられ、１７
４波長板を経由し、光合成器７４で、書換え可能用の光
学系と合流し、ディスク４０に到達する０次に、ディス
ク４０で反射した光は、ビームスプリッタ７２を通過し
、レンズ７５．７６を経て、センサ７７で検出される。

このセンサ７７では、ディスク面の信号の読み取りと同
時にトラッキング。のためのずれ、及び、自動焦点制御
のためのエラー信号を読み出し、トラッキング制御７８
、及び自動焦点制御７９を実施する。

このような、永久記録を利用することにより、永久記録
をトラックガイドとして使用すれば、溝なしでも記録・
消去できる光ディスクを作ることができる。

又、永久記録と書換え可能メモリの両方を同時に再生す
れば、ステレオとしても使用できる。

〔発明の効果〕

相変化温度が異なる複数層の記録層を設けることにより
、実装密度の高いメモリを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１回は、本発明の膜蟲成の一例を示す図、第２図は、
結晶量転移合金の反射率特性例、第３図は非晶質半導体
の反射率特性例、第４図は記録・消去の原理説明図、第
５図〜第７図は記録状態変更のための加熱冷却過程、第
８図は再生のための原理説明図、第９図は本発明の一実
施例の全体構成図、第１０図は光学系の例、第１１図は
ディスク面上のビーム形状説明図、第１２図は光学系の
他の実施例、第１３図は、ステレオタイプの光学系の例
。 ４０・・・記録担体、２，３・・・記録層、１０・・・
レーザ光源系、２０・・・ビームスプリッタ、３０・・
・検出器。 Ｚｏｏ　　　　　′ｓｏｏ　　　　　　　　１０００　
　　　　　　１３００シ阪長（１戦） ′ｒＦＪ３　　口 次長隠情） 加娯冷岬県イ【 ＡＦ５ＣＤＥＦ −１１０藝、ン金コシＶ七［Ｌ　タト」【−カロ私没Ｅ
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相転移温度が異なる少なくとも２層の記録層にエネ
   ルギーを加えることによつて結晶状態を変化させること
   により情報を記録する方法であつて前記記録層は固体状
   態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、一方の温度領
   域での結晶構造を他方の温度領域で保持し、及び／又は
   結晶状態で互いに異なつた体積変化を生じる金属又は合
   金からなることを特徴とする光学情報記録方法。 ２、前記記録媒体は固体状態の高温における結晶構造が
   高温からの過冷によつて保持される金属又は合金からな
   る特許請求の範囲第１項に記録の光学情報記録方法。 ３、前記記録媒体は相変態を有する結晶質状態の金属あ
   るいは合金にあつて、固相状態の少なくとも２つの温度
   領域において結晶構造の異なつた相を有し、その相間の
   変態に伴なう凹部又は凸部を形成してベース面との光の
   反射状態を変化させて情報としての信号、文字、図形、
   記号を識別できるように記憶させ又は前記凹部又は凸部
   を元の状態に消去させる加熱手段及び前記情報を再生さ
   せる手段を有する特許請求の範囲第１項に記載の光学情
   報記録方法。 ４、前記記録媒体は元素周期律表の I ・ｂからVII・ｂ
   族及びVIII族の金属元素遷移金属元素を主成分とする金
   属あるいは合金からなる特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいずれかに記載の光学情報記録方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、記録層の少なくと
   も１つは、結晶と非晶質の相変化をする記憶半導体であ
   ることを特徴とする光学情報記録方法。