JPS6161179B2

JPS6161179B2 -

Info

Publication number: JPS6161179B2
Application number: JP2704678A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hanada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1986-12-24
Also published as: JPS54119225A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は記録担体上に情報を記録し、かつ該記
録担体より情報を再生する再生装置に関するもの
である。

上述の如き記録再生装置としては、デイジタル
デイスク記録再生装置が代表的なものである。

これは良く知られているように回転円盤（デイ
スク）のスパイラル状のトラツクに添つてデイジ
タル信号に応じた微小ドツトパターンを記録し、
且つトラツクに添つて記録パターンを読み出して
デイジタル信号として再生するものである。

このような装置がオフイスにおける情報フアイ
ルシステム等に使用される場合には、装置の小
型、低価格な事は勿論、給排水の不要性、安全性
が要求され、且つ処理不要な即時的記録再生が要
求される。即時的記録再生の点に関してはレザー
によるヒートモード記録法を採用する事に依つ
て、要求はほぼ満たされつつあるが、ヒートモー
ド記録はレーザーの熱で薄膜記録層に穴（ピツ
ト）をあける方法であるから、記録には多大なエ
ネルギーを要し（即ち極めて低感度で）そのため
大型の水冷式レーザーが必要であつた。大型の水
冷タイプレーザーはその使用によつて装置全体の
大型化、高価格化、給排水の必要性、レーザー光
による危険性等の点で不適当なものであつた。

本発明は極めて高感度であつて、光により記録
でき且つ記録状態をスタイラス電極によつて電気
的に読み出す事が可能なデイジタルレコーデイン
グ用の新規な記録再生装置により上述の如き従来
の欠点を除去したものであるに関するものであ
る。即ち、本発明に適用する記録媒体１は第１図
に示すごとく、少くとも導電層３持続性内部分極
（以後P.I.P＝Persistent Internal Polarigationと
称する）を示す光導電層より成る記録層５、必要
に応じて表面保護等の目的で絶縁層６を有し前記
導電層は支持体を兼ねてもよいし或いは支持体２
の上に形成されても良い。かかる記録媒体１にお
いてはコントラストを生ぜしめる事、更に生じた
変化を通常環境の中で長時間保持させる必要があ
る事等によつて光導電層の層厚が非常に薄く又な
つているものである。

上述の如き記録媒体への記録過程は以下の如く
行なわれる。先ず光導電性記録層５に記録情報に
対応した光が照射される。この光はレーザー光に
限らない。この光照射によつて光導電性記録層５
内に自由キヤリヤーが励起される。この自由キヤ
リヤーは外部からの電界又は自由キヤリヤー濃度
差によつて光導電性記録層５内を移動する。自由
キヤリヤーは移動した先で光記録層内又は記録層
の表面に存在する補獲中心（トラツプ）にトラツ
プされる。トラツプされたキヤリヤーはそのまま
の状態で長時間保たれる。

記録層５は当初一様な中性状態にあるが、仮に
自由キヤリヤーが電子（マイナス電荷）であると
すれば、電子が移動してトラツプされた状態で
は、電子の抜け後はプラスの電極を有し、トラツ
プはマイナスの電極を有するので、記録層内部に
プラス対マイナスの分極が生ずる。分極が生じて
いる部分は誘電率が変化する場合もあるが、誘電
率自体に変化は生じない場合でも分極による電界
の存在のためにスタイラス電極を用いて容量を検
出するような検出方式を用いる場合には、分極が
生じているところといないところで検出される容
量が見掛け上異つて観測される。

以上の記録過程を第１図により更に具体的に説
明する。

２は原盤のベース、即ち支持体である。デイジ
タルレコーデイング等、極めて密度の高い記録を
行う場合には支持体の表面性は極めて平滑で、平
面度も優れている事が要求される。そのような目
的には充分平面研磨されたガラス板がベースとし
て最も適している。ベースとして用いる他の材料
としては、プラスチツク、金属、その他平板にな
し得る材料であればよい。ベースが導電性の場合
には、導電層３は省略され得る。かかる支持体２
は記録層を支持できる範囲で任意の厚さをとり得
る。５は光導電性の記録層である。この記録層の
作用は既に説明した通りであり適当な光照射を行
い、場合により更に記録層に垂直な方向に電界を
作用させて、結果として、記録層に垂直な方向に
分極が生じるようなものであればよい。

かかる記録層としては通常知られる光導電材料
がすべて使用可能であり、具体的には、CdS，
NnS，PbS等の硫化物、Se，Se―Te合金、
CdSe，ZnSe，PbSe等のセレン化物、或いはこれ
らを組合せた多元化物、ZnO，TiO₂等の酸化
物、Si，Ge，GaAs，InSb等の半導体、ポリビニ
ルカルバゾール系有機光導電体などである。これ
ら記録層の厚さは製作上0.05μ〜５μの範囲が好
適で、解体力、コントラストにおいて特に良好な
範囲は0.1μ〜１μの範囲である。

これらの記録層の形成は多元同時蒸着等の真空
蒸着、スパツターCVD或いは塗布等の公知の手
段で達成できる。

４及び６で示すのは絶縁層であつて、省略され
得る。しかしながらこれらの絶縁層を積層する事
に依つてこれらの絶縁層と光導電層との間に形成
される界面準位を強固なトラツプとして作用させ
る事が出来る。これらの層はいわゆるブロツキン
グレーヤーであつて、光照射によつて記録層内に
生ぜしめられた自由キヤリヤーは、このブロツキ
ングレーヤーによつて移動を阻止され、界面にト
ラツプされる。又絶縁層６の側においてはスタイ
ラス電極を接触させてもブロツキングレーヤーに
阻止されているためにキヤリヤーがスタイラス電
極から流入して、分極を中和したり、逆に記録層
からキヤリヤーが逃げて分極が消失するような事
を生ぜしめない。同様の事が導電層３の側につい
ても云える。即ちブロツキングレーヤー４がない
場合に記録層５及び導電層３の間では、通常は自
由キヤリヤーの出入りがあり、分極の持続性を高
めるうえで好ましくない。材料によつては、界面
に自然発生なブロツキングレーヤーが生ずるのが
普通であり、特に絶縁層４，６を設けなくともよ
い。絶縁層４，６はブロツキングの程度を強める
ものである。

導電層３としては、Au，Al，Cr，Cu，Ni，等
の通常の金属でよく又SnO₂，In₂O₃等の導電層を
用いてもよい。厚さには特に制限はないが製作上
0.02μ〜２μ絶縁層４，６としてはSiO，SiO₂，
Al₂O₃，Zr₂O₃，等の酸化物、MgF等のフツ化物
Si₃N₄等のチツ化物、或いはポリエチレン、ポリ
スチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポチブ
チレンテレフタレート、ポリテトラフロロエチレ
ン、アクリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポ
リプロピレン、３フツ化塩化エチレン、アセター
ル樹脂、メタクリル酸メチル、ポリエステル等の
各種有機薄層などが用いられる。

これらの層も真空蒸着、スパツター、プラズマ
重合、CVD等の公知の方法により形成し得る。
これらの層の厚さは記録の解像力、コントラスト
の点からはできるだけ薄い方が良く、ブロツキン
グレーヤーとしては厚い方が良いが、前者の制御
条件の方が重要であつて、通常0.01μ〜１μ、好
ましくは0.02〜0.5μの範囲に設定される。特に
これらの層の厚さは、記録層５の厚さよりは薄い
方がよい。

以上のような記録媒体に情報を記録する場合に
つき、第２図により更に詳しく説明する。即ち、
記録媒体１に対して光７が照射されると、光照射
を受けた光導電性記録層５の内部には自由キヤリ
ヤーが生ずる。記録層５が例えばスパツターによ
つて形成されたCdS層（厚さ〜0.5μ）である場
合には照射光の波長は450nm〜650nmである事が
望ましい。この場合に励起される自由キヤリヤー
は電子（−）である。この場合に記録媒体に対し
て垂直な方向に電界を加えてもよいが、電界を特
に加えなくても、一般に光の吸収は表面で強く内
部へ向うに従つて次第に弱くなるので、表面での
自由電子濃度が高くなり、自由電子は濃度の低い
内部に向つて拡散する。これはDember効果と呼
ばれる公知の現象である。拡散した電子はブロツ
キングレーヤーであるところの絶縁層４に依つて
拡散を阻止され、界面又はその近傍にトラツプさ
れる。トラツプされた電極に対しては導電層３に
対応電極が誘起され、図示のような電極配置が形
成される。この場合にトラツプ電極と導電層３の
誘導電極は絶縁層４を介して相互に引き合う。従
つて、トラツプ電極はもとの位置に戻つて（＋）
を中和すると云つた過程は生じにくく、分極は長
期間にわたつて持続する。特に第３図に示すよう
に更に表面に電極板８を載置し、電極板８と導電
層３導線９により接続して短絡しておくと分離さ
れている分極電極はそれぞれの対向電極に誘起さ
れた電極と強固に引き合い、分極状態を半永久的
に持続せしめることができる。光７としてはレー
ザー光が好適である。記録ドツト径が〜１μ又は
それ以下のような微小ドツトであるから、このよ
うな微小ドツトに効率よく集光できる光源として
はレーザーが最も好適と云える。レーザーとして
は、He―Neレーザー、Arレーザー、Krレーザ
ー、He―Cdレーザー、N₂レーザー、CO₂レーザ
ー等のガスレーザー、ルビーレーザー、ガラスレ
ーザー、Nd YAGレーザー等の固体レーザー、色
素レーザー、GaAs、GaAlAsを代表的な材料と
する各種半導体レーザー等が利用できる。

しかしながら本発明の記録層はエネルギー感度
が10erg／cm²程度と極めて高感度であつて、同様
の用途の記録層として従来知られるヒートモード
層（レーザーのエネルギーによつて熱的に層を融
解、蒸発等せしめて凹部を形成するための層）の
エネルギー感度10⁶erg／cm²に比較して５桁も感度
が高い。従つて、記録を行うための光源としては
レーザーに限らずLED、タングステンランプ、
水銀灯などの通常の光源を用いる事も可能であ
る。

本発明の記録媒体は、このように高感度である
が、反面そのために通常の周囲光の影響を受ける
と云うデメリツトがある。従つて原盤の保存取扱
いには通常光の照射を避けた取扱い、或いは半暗
室での扱いが必要である。

しかしながら本発明の一つのモデイフイケーシ
ヨンにおいては、そのような不便を解消する事が
できる。

即ち、絶縁層６の光学特性を照射記録光の波長
に合せた非常に狭いバンドパスフイルター又はシ
ヤープなエツジフイルターとする事に依つて、通
常光の影響を受けないようにする事ができる。こ
のようなフイルターは公知の光学薄膜技術によつ
て、例えば干渉フイルターと同様にして作る事が
出来る。特に照射光がレーザーである場合には、
レーザーの優れた単色性とフイルターの特性をマ
ツチさせる事によつて、或いはレーザー光が強力
であり、且つ記録媒体の感度が高いために、必要
エネルギーには充分な余裕があるのでバンドパス
フイルターとニユートラルデンシテイーフイルタ
ーを組合せて、通常光の影響を完全にシヤツトア
ウトすることができる。

又本発明においては以下の如き配慮も有効であ
る。

即ち、記録層の上下方向に対して励起される自
由キヤリヤー濃度差を積極的に大きくする一方策
として、光の干渉性に基づく定在波の形成を利用
する事ができる。

即ち、第４図に示すように、可干渉性の光は反
射面を構成する導電層３の表面において振巾の節
を生じ、即ち強度は０となり、そこからほゞ1/4
波長離れたところで振巾の腹を生じて強度は極大
となるものである。強度の０及び極大点はほゞ同
じ周期で繰返し現われる。

従つて強度極大点が光導電性の記録層５の表面
（層５及び６の界面）に、強度０の点が光導電性
の記録層５の裏面（層５及び４の界面）にそれぞ
れ来るように、照射光の波長に合わせて、層４及
び層５の厚さを設定すると、記録層５における光
の吸収によつて照射光はＺ方向で次第に減少する
効果も重畳されて、記録層５内の自由キヤリヤー
濃度分布は、第４図ｂに示すような分布となる。
従つて非常に大きな濃度勾配が形成されて、
Dember効果が大きく生ずるものである。絶縁層
４がない場合も同じである。又最初の強度極大点
を層５の表面に設定する事もできる。

ここで、更に具体的な実施例に従つて本発明を
更に説明する。

実施例１第５図に示すように、充分に平面研磨された直
径〜300mm、厚さ〜10mmのガラス円板より成る支
持体２上に、厚さ300ÅのCr薄膜を、電子ビーム
蒸着にて形成し導電層３とする。更にその上に
500Åの厚さのポリスチレン層をプラズマ重合法
により形成し絶縁層４とする。更にその上に2500
Åの厚さのCdS層をスパツター法により形成記録
層５とし、更にその上に500Åの厚さのポリスチ
レン層をプラズマ重合法によつて形成して記録媒
体１を作成する。この記録媒体１は中央に回転駆
動軸１１を通すための穴が形成されており、該軸
を穴に通してターンテーブル１０の上に載置す
る。尚記録媒体の中央部においては直径30mm程度
の部分で導電層３が表面に露出しており、ネジ１
２によつて記録媒体１をターンテーブル１０に固
定すると同時に導電層３と駆動軸１１との間の電
気的接続をとることができるようになつている。
更にこの駆動軸１１の下方には導電リング１４が
あり、これに対して接触子１５が接触せしめられ
ることによつて、該接触子１５に接続された信号
線１６が、前記導電層３と電気的に接続された状
態とする事ができる。記録媒体１の中央部の導電
層３の露出は、導電層３の形成後中央部をマスク
でおおつた状態で層４，５，６を形成する等の方
法で容易に実現できる。

以上のような準備の後、モーター１３が例えば
1800r.p.m.で回転せしめられる。

かかる記録媒体からの記録情報の記録再生を、
第６図に従つて説明すると、適当な光源、例えば
レーザー１７、特に記録層としてCdSを用いた場
合はCdS層に対して有効なHe―Neレーザーから
放射されるビーム２５は先ず変調器１８によつて
信号源１９からの信号により強度変調される。該
強度変調されたビーム２５は集光レンズ光学系２
０によつて、集光せしめられ記録媒体１の記録層
に照射せしめられる。照射スポツトの形状は円形
又は記録媒体のトラツクに直角なスリツト形状、
例えばトラツク方向の巾が〜１μ程度以下で、そ
れに対して直交する方向の長さが２〜３μ程度の
スリツト状でもよい。He―Neレーザーとしては
最も小型な出力1mW程度のもので充分である。

又、このとき同時に、別のレーザー２６からの
ビーム２８も前記スポツトの側方に照射してトラ
ツキング信号を記録し、再生の場合にスタイラス
電極のトラツキングを行つて、スタイラス電極が
トラツクからそれる事がないようにするために、
照射される。このビームも同様にトラツキング信
号源３０からの信号により、変調器２７によつて
強度変調され、ミラー２９によつて側方から照射
される。

記録媒体１及びその回転駆動系は全体として移
動基台２３上に載置され、かつこの移動基台２３
は送りネジ２４により矢印Ｆ方向に一定速度で移
送されるものであるので、該記録媒体１上には螺
線状にレーザービーム照射軌跡（トラツク）が形
成されるものである。

尚このようにして記録がほどこされた記録媒体
１上からの情報の読出はスタイラス電極２１が盤
面にほぼ接触する如き状態となし、このスタイラ
ス電極２１と導電層３間の容量変化を検出する。
かかる検出はスタイラス電極２１に接続されたイ
ンダクタンスとにより形成されるＬ―Ｃ共振回路
の共振点のづれとして検知回路２２により検出す
るものである。

即ち記録媒体１にレーザービーム２５及び２８
を照射することによつて、照射部に第７図に示し
た如き電荷配置が得られ分極が形成されるが、こ
の分極した部分分極部分３１にスタイラス電極２
１′が来た場合と、分極していない部分非分極部
分３２、にスタイラス電極２１が来た場合とで
は、該スタイラス電極２１（２１が移動した場合
を２１′で表示）２１′と導電層３との間の容量は
見掛け上変化し、両者の容量差は10^-16フアラツ
ドより大きく、前記のＬ―Ｃ共振回路の共振点の
ずれを検知する方式によつて充分に検知可能であ
る。

以上の如き操作は記録媒体が暗中に保たれ、レ
ーザー光のみが照射される如き、周囲光の影響を
受けない状態で行なわれる必要がある。記録後の
記録媒体の保存は第３図に示したように電極板８
を載せ且つ導電層３と短絡しておけば、周囲光の
影響も除去でき、且つ電気的にも分極の消失を妨
げて、長期間分極を保持する事ができる。

He―Neレーザーの代りに波長約8000ÅのCW
半導体レーザーを用いる事も可能である。この場
合の光学系２０としては、２ケの顕微鏡対物レン
ズをタンデム接続したものでもよく、半導体レー
ザーの発光端面像を直接記録層上に結像する配置
によつて第８図に示すように細長いスリツト状の
結像スポツト（及びそれに対応した記録ピツト）
５１を実現することができる。トラツキング用の
信号を記録するためのレーザーも同様に半導体レ
ーザーに置きかえてもよいがこの場合に、トラツ
キング信号パターンは主情報信号の細長いスリツ
ト状のパターンの長手方向とは、長手方向が直交
するようなパターン５２として記録するのが好適
であるので、主情報記録用半導体レーザー発光面
と、トラツキング信号記録用半導体レーザーの発
光面とは等価的に相互に直交するように配置する
のが望ましい。このように半導体レーザーを使用
する場合には、直接変調が可能なので変調器１
８，２７は省略され装置の簡素化ができる。

前記CdSの代りにSe（又は、Teを20％程度以
下含むSe）層を用いても同様な結果が得られ
る。

実施例２実施例１の絶縁層６としてのポリスチレン層の
上に、フイルター層を形成し通常光に対してCbS
層が不感化されるようにするために、光分野で良
く知られた多層膜を形成する。この多層膜は例え
ば高屈折率の層と低屈折率の層を交互に、例えば
16層程度積層する。高屈折率層としてはZrO₂、
TiO₂など、低屈折率層としてはSiO₂などが用い
られる。これらの層は直接CdS層の上に形成して
絶縁層６としてのポリスチレン層を省略してもよ
い。このようにして得られるフイルター層はエツ
ヂフイルターであつて例えば820mμ以下の波長
を殆んど100％反射し、840mμ以上の波長を90％
以上透過するようないわゆるダイクロイツクミラ
ーである。CdS層は500〜600mμに分光感度のピ
ークを有し、820mμ以上の波長に対しては極め
て低い感度しかしめさないので、通常このような
波長の光に対しては不感光性であるとみなされ、
その影響は無視される。

このようなフイルター層の効果を更に捕強する
ために、上記のダイクロイツクミラー層に加えて
分光透過率が820mμ以上において顕著になる材
料即ち吸収端が820mμ近辺にあるような材料例
えばSe，Ag₂Te，CdTe，GaAS等の薄層を積層
しても良い。波長〜840mμの半導体レーザー光
はこれらのフイルター層を充分に透過して、CdS
を強烈に励起する結果、雑音レベルではない充分
な量の自由キヤリヤーが励起され、記録が行なわ
れる。この記録媒体の記録再生特性も実施例１の
場合と同様であるが、この場合では暗所での取扱
いを必要としない。

半導体レーザー光を照射して記録を行う前又は
照射と同時にコロナ帯電を行なつて表面に負帯電
を行い、励起された自由電子を電界に依つて支持
体側に掃き寄せるようにしても良い。或いは又レ
ーザー光を照射するための集光レンズと記録媒体
との間にIn₂O₃などの薄膜を用いた公知の透明電
極を設置し、該電極と導電層との間に電圧を印加
し、それによる両電極間の電界によつて自由キヤ
リヤーを移行せしめてもよい。又レンズの表面に
形成された透明電極又はレンズの鏡筒などを一方
の電極とする事もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に適用する記録媒体を
示す断面図、第４図ａ，ｂは記録媒体に可干渉光
を照射したときの状態を示す説明図、第５図はタ
ーンテーブル上に載置した記録媒体を示す断面
図、第６図は記録再生装置を示す概略図、第７図
は記録情報の再生の説明に供する説明図、第８図
は記録パターンを示す説明図である。ここで１は記録媒体、３は導電層、４，６は絶
縁層、５は記録層、２１はスタイラス電極、２２
は検出回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１導電層と光導電性記録層を有する記録担体上
に記録情報に応じて光を照射することにより前記
光導電性記録層を選択的に分極せしめ、前記記録
担体上を電極により走査して前記記録担体上の分
極部分と非分極部分を該電極と前記導電層間の容
量の相異により検出することを特徴とする記録再
生装置。