JPH076439A

JPH076439A - 光記録読出し方法

Info

Publication number: JPH076439A
Application number: JP5165896A
Authority: JP
Inventors: Kajiro Ushio; 嘉次郎潮; Hiroshi Mizukami; 浩水上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】光記録読出しの高密度化の限界を、光源、集
光光学系に大きな変更を加えることなく引き上げ、高密
度の記録読出しを可能とすること。【構成】基板２と、温度により光学的特性が変化する
材料からなる記録層３とを備えた光ディスクを回転させ
ると共にレーザ光を集光照射して、その反射光を検出す
ることにより記録された情報の読出しを行う光記録読出
し方法において、前記光ディスクは、記録層３に互いに
レーザ光の吸収量が異なる第１の微小領域と第２の微小
領域とを形成し、該第１及び第２の微小領域の有無又は
長さによって記録情報を表したものである。前記光ディ
スクは、ディスクに入射されたレーザ光を記録層３へ向
け反射する反射膜５を備えると共に、反射膜５と記録層
３との間に記録層３への反射光量を変化させる光透過膜
４を選択的に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録読出し方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、通信、映像機器をはじめ
とする情報機器の高機能化、パーソナル化の進捗にとも
ないその処理すべき情報の増大はやむことがない。この
ような背景のもと記録装置、媒体の高性能化は近年大き
な開発ターゲットとなっており、なかんずく記録の高密
度、大容量化は来るべき画像情報のデジタル化時代を鑑
みても非常に大きな要請であるといえる。そして媒体か
らの記録の読出し方法としての光学的方法は今後とも高
密度、大容量メモリに関しての有力な方法であることは
間違いない。

【０００３】光記録読出し方法による製品は現在既に音
楽用ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ、ＬＤ或いは光磁気ディスクな
どとして広く提供されている。これらにおいては、光源
（読出し装置の小型化のため半導体レーザが用いられる
ことが多い。）からの入射光を記録媒体である回転ディ
スク上に集光し、ディスク上の記録情報をその光の反射
光によって検出している。

【０００４】記録情報としては、ＣＤなどではディスク
上に設けた凹凸であり、そこからの反射光の大小が再生
情報となる。また光磁気ディスクでは、記録媒体の磁化
の向きが情報となり、磁化の向きによる反射光（或いは
透過光）の偏光面の変化によりその情報を読み出してい
る。

【０００５】このように光記録読出し方法においては、
記録ディスク上の入射光を小さく集光することにより情
報単位をその大きさにまで小さくすることができ、この
ため大きな記録密度が実現されている。現在、光磁気デ
ィスクにおいて約１０⁸ マーク／ｃｍ² 程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように光記録読出し方法においては、入射光の集光の度
合い（スポット径）が情報単位の大きさ、すなわち、記
録密度を決定しているが、このスポット径の最小値は光
源の波長、及び集光レンズ系の開口数によって制限さ
れ、回折限界以下に小さくすることはできない。

【０００７】現在の光源、光学系での記録密度はほぼそ
の限界にきており、今以上に記録密度を上げようとした
場合、光学系の改造で大きな開口数を得るか、或いは短
波長の光源を得るかが考えられるが、どちらも装置の巨
大化、高価格化を伴い、容易ではない。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、光記録読出しの高密度化の限界
を、光源、集光光学系に大きな変更を加えることなく引
き上げ、高密度の記録読出しを可能とする光記録読出し
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本願の請求項１の発明に係る光記録読出し方法は、基板
と、温度により光学的特性が変化する材料からなる記録
層とを備えた光ディスクを回転させるとともにレーザ光
を集光照射して、その反射光を検出することにより記録
された情報の読出しを行う光記録読出し方法において、
前記光ディスクは、前記記録層に互いに前記レーザ光の
吸収量が異なる第１の微小領域と第２の微小領域とを形
成し、該第１及び第２の微小領域の有無又は長さによっ
て記録情報を表したものであることを特徴とするもので
ある。

【００１０】請求項２の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１の発明に係る光記録読出し方法おい
て、前記光ディスクは、ディスクに入射されたレーザ光
を記録層へ向け反射する反射膜を備えるとともに、該反
射膜と前記記録層との間に記録層への反射光量を変化さ
せる光透過膜を選択的に設けたものであり、前記第１の
微小領域は前記光透過膜が設けられた領域であり、前記
第２の微小領域は前記光透過膜が設けられていない領域
であることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１の発明に係る光記録読出し方法おい
て、前記光ディスクは、ディスクに入射されたレーザ光
を記録層へ向け反射する反射膜を備えるとともに、該反
射膜と前記記録層との間に選択的に膜厚を変えた光透過
膜を設けたものであり、前記第１の微小領域は前記光透
過膜の膜厚が大きい領域であり、前記第２の微小領域は
前記光透過膜の膜厚が小さい領域であることを特徴とす
るものである。

【００１２】請求項４の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１の発明に係る光記録読出し方法おい
て、前記光ディスクは、前記第１又は第２の微小領域の
記録層に、光の吸収率を変化させる物質を添加したもの
であることを特徴とするものである。

【００１３】請求項５の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１の発明に係る光記録読出し方法おい
て、前記光ディスクは、前記記録層に接して選択的に断
熱層又は熱反射層を設けたものであり、前記第１又は第
２の微小領域は、該断熱層又は熱反射層を形成した領域
であることを特徴とするものである。

【００１４】請求項６の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１の発明に係る光記録読出し方法おい
て、前記光ディスクは、前記記録層に接して選択的に熱
拡散層を設けたものであり、前記第１又は第２の微小領
域は、該熱拡散層を形成した領域であることを特徴とす
るものである。

【００１５】

【作用】前述のように構成された本発明は、レーザ光の
照射により記録層照射部の温度上昇を伴う光記録読出し
を行うもので、その際、記録層の温度傾斜をプローブ光
スポット内で大きくし、その温度差による反射光の変化
を検出することにより、情報単位をより小さくできるよ
うにしている。本方法は光磁気記録方法に適用すること
が好適である。

【００１６】本発明では、プローブ光照射による加熱に
よりディスクの記録層の光学的特性を変化させ、この変
化による反射光の変化（光量、偏光面）で情報を読み出
すものであり、前記記録層は、通常の記録媒体と異な
り、プローブ光加熱後の放冷で媒体の光学的特性はもと
の状態にもどり、常に加熱された部分のみが情報単位と
なる。記録層を構成する材料としては、光磁気材料、相
変化材料、熱光学材料などがある。

【００１７】以下、図１乃至図３を参照して本発明の光
記録読出し方法の原理を説明する。なお、同図の（ａ）
はディスクの断面の一部を模式的に示す図であり、
（ｂ）はディスクと直交する方向からディスクの一部を
示す図である。

【００１８】回折限界まで集光された入射光スポット
に、二値化した情報単位が多数個入った場合には、従来
の光記録読出し方法においてはその識別はできない。す
なわち、スポットに情報単位「１」及び「０」が３個入
ったような場合、例えば、「１００」と「００１」と
「０１０」とでは殆ど同じ検出信号強度を示してしま
い、これらを識別することはできなかった。

【００１９】しかし、本発明の読出し方法では、次のよ
うにして、レーザスポット内に複数の情報単位が記録さ
れている場合にもそれらの情報の読出しが可能である。
すなわち、ディスクに集光レンズ１により集光されたレ
ーザビーム光が照射されたとき、該ビームによりディス
ク（記録層３）は加熱されるが、その温度は吸収される
光量による。本発明に用いるディスクでは、情報単位の
「０」と「１」の光吸収量を変化させるように材料、膜
厚を設定することにより読み出し専用の光記録を形成す
る。

【００２０】ディスクから反射、透過する光量が大き
く、記録層での光吸収が小さければ温度はあまり上昇し
ない。積層する薄膜構成を変化させることによって、記
録層部分の吸収光量を制御することは可能であり、情報
単位に選択的に膜を設けたり、或いは膜厚を部分的に変
えたりすることで温度の異なる情報単位「０」と「１」
が形成される。

【００２１】記録層３を構成する記録媒体としては、温
度によって光学的特性が異なる材料を用いるためこの情
報単位の有無によって反射光強度、或いは偏光方向が異
なる。ここで光吸収を制御するために設けた層により反
射光の強度が大きく変調されるとそれが信号への雑音と
なることが考えられる。このことの影響を抑えるには、
反射光強度そのものを検出する方式よりも、偏光方向の
違いを信号とする光磁気記録方式の方が適する。

【００２２】今、好適な例として図１乃至図２に示した
光ディスクでは、基板２上に光磁気媒体からなる記録層
３を設け、この記録層３に接して反射膜５を設けるとと
もに選択的に光透過膜４を設けて光の干渉により反射光
の強い領域と弱い領域とを形成し、記録層３の温度が上
がるようにした領域により情報「１」を、また、該領域
ほど温度が上がらないようにした領域により情報「０」
を表示する。

【００２３】記録層３は初期化磁界１０（下向き）によ
ってまず下向きの磁化方向に揃えられる。情報の読み出
し時には外部磁界９（上向き）が印加され、温度の上昇
した部分のみが磁化反転し、偏光方向の変化として信号
となる。読み出された後は初期化磁界１０によって記録
層３の磁化は再び下向きに揃えられ初期状態に戻され
る。

【００２４】図１の場合、ビームスポット１ａ面積内に
３つの最小情報単位６，７，８（情報は「１０１」）が
入っている。ビームスポットの光強度分布はビームの中
心程強く、近似的にガウス分布を見せるが、スポットは
ディスクの回転によりディスク上を移動するため（図中
の矢印１２はディスクの移動方向を示す。）、その加熱
による温度分布は、同図の線図１１のようにビームスポ
ットの位置からは少し後方にずれた形となる。

【００２５】このため、次の情報単位「１」（同図の
８）が新たにビームスポット内に入って来てもそこは偏
光方向の変化として識別しない。すなわち、ビームスポ
ット内での進行方向に対し後方の、高温になった情報単
位「１」だけ（同図の６）の情報を反映することとな
り、結果的にビームスポット内の多数個の最小情報単位
の一個だけをとりだすことが可能となる。こうして本発
明の記録読出し方法では、記録（読出し）情報の高密度
化が実現される。

【００２６】記録層の光吸収を制御するためには、光源
の波長に応じ、適当な干渉条件を満足するような光学膜
厚の光透過膜４を前述のように記録層３に接して選択的
に設け、光反射層５を積層することなどが考えられる
（図２）。光透過膜４としては、ＳｉＯ₂ や、ＺｎＳ−
ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮなどが好適であり、光反射層５として
は、Ａｌや、Ａｕ、Ａｇなどの金属膜が好適である。

【００２７】また、光透過膜４の膜厚としては、例え
ば、屈折率ｎ、厚さｄの透明膜が屈折率ｎ₀ の透明基板
上に単層で設けられている場合には、反射率Ｒは、次式
で表されるが、例えば該式から前記反射率を変化させる
ための光透過膜の膜厚を決定することができる。

【００２８】Ｒ＝［（１−ｎ₀ ）² ・ｃｏｓ² δ＋
｛（ｎ₀ ／ｎ）−ｎ｝² ・ｓｉｎ² δ］／［（１＋ｎ
₀ ）² ・ｃｏｓ² δ＋｛（ｎ₀ ／ｎ）＋ｎ｝² ・ｓｉｎ
² δ］

【００２９】なお、前式で、δ＝（２πｎ／λ）・ｄで
ある。

【００３０】また、前記光反射膜５を選択的に設け、こ
れにより反射率の大きな領域と反射率の小さい領域とを
形成することもできる。

【００３１】さらに、図３に示すように、記録層３に対
して選択的に光の吸収率を変化させる光吸収添加物を添
加することにより、記録層３そのものに光の吸収量が大
きい領域３ａと小さい領域３ｂとを形成することもでき
る。なお、かかる光吸収添加物としては、ＡｌやＡｇな
どの金属微粒子や、カーボン微粒子、顔料などを用い、
該添加物の添加は、イオン注入などの方式で実現でき
る。また、該光吸収添加物の添加の際には、それによっ
て記録層の磁化による信号強度を大きく変化させること
がないように留意することが望ましい。

【００３２】さらに、記録層の温度はその層からの熱の
逃げにも大きく左右される。一般に熱伝導係数の大きい
層を隣接させるとその部分は低温となり、断熱効果のあ
る層や熱反射効果のある層を設けると高温に保たれる。

【００３３】すなわち、前記請求項５乃至６の発明で
は、記録層のうち、断熱層又は熱反射層が設けられた領
域は、レーザ光の吸収量が大きくなり、一方、熱拡散層
が設けられた領域は、レーザ光の吸収量が小さくなる。

【００３４】なお、前記光透過膜として示したＳｉＯ
₂ 、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 、及びＳｉＮはすべて断熱層とし
て機能するものであり、光反射膜として示したＡｌ、Ａ
ｕ、及びＡｇの金属膜は、すべて熱拡散層として機能す
るものである。

【００３５】また、反対に、透明であるが熱拡散の大き
いダイヤモンドライクカーボンや、光反射層として機能
するが熱伝導は小さいＩｎ−Ｓｂ合金などもあり、これ
らの膜を適当に積層することにより温度差をより大きく
つける構成を実現することができる。

【００３６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。図
４は、本発明の一実施例に係る光記録読出し方法に使用
するディスクの断面の一部を示す模式図であるが、本実
施例に使用するディスクは、次のようにして作成した。

【００３７】先ず、直径５インチ、厚さ１ｍｍのガラス
基板を用意し、該基板４２上にＺｎＳ−ＳｉＯ₂ （重量
比４：１）を約１００ｎｍスパタリングによって成膜し
て断熱層４６を形成する。続いて、光磁気材料であるＤ
ｙＦｅＣｏ（組成比２２：５５：２３）をスパタリング
により３０ｎｍ積層して記録層４３を形成する。この膜
は約１５０℃で外部磁界により磁化反転を起こすもので
ある。

【００３８】さらに、該記録層４３上にＡｌ₂ Ｏ₃ 層を
２００ｎｍ積層した後、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２
４９ｎｍ）露光機により信号原版（Ａｒレーザカッティ
ングマシーンで作成）の通りにこの膜のパターニングを
行い、該Ａｌ₂ Ｏ₃ 層を選択的に記録層上に残した（４
４）。なお、該Ａｌ₂ Ｏ₃ 層４４は、透明ではあるが比
較的熱を逃がしやすい膜である。また、パターニングは
ドライエッチングで行った。

【００３９】最後に、光反射層として機能するが、熱伝
導率は低いＩｎ−Ｓｂ合金をスパタリングにより１００
ｎｍ積層して反射層４５を形成した後、ＺｎＳ−ＳｉＯ
₂ （重量比４：１）を１００ｎｍ成膜して断熱層４７を
形成し、ポリカーボネイト４９をエポキシ樹脂４８で封
止を行い、光ディスクを完成させた。

【００４０】このようにして作成した光ディスクでは、
前記Ａｌ₂ Ｏ₃ 層４４のある部分の反射率は約２２％、
ない部分は約７％であり、記録層のうち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 層
のある部分の光吸収量が大きく、加熱効果が高くなって
いる。

【００４１】そして、前記図１と同様にして、入射光と
してλ＝８３０ｎｍ，集光レンズ開口数０．５の光源を
用い、このディスク上を、ビームが７ｍ／ｓｅｃの定線
速度で移動するように回転させ、記録の読出しを行っ
た。初期化磁界（下向き）１０ｋＯｅ（ディスク面）を
設け、読み出し時には、外部磁界（上向き）３００Ｏｅ
を印加している。読み出しのトラッキングはパターニン
グ膜列からの回折光であるプッシュプル信号により実現
した。

【００４２】この読み出し方法で偏光差分信号を検出す
ることにより、レーザーパワー５ｍＷで、最小マークサ
イズ長０．４μｍ，マーク間隔０．４μｍの信号列（Ａ
ｌ₂Ｏ₃ 膜のパターンサイズ）を３０ｄＢ以上のＣ／Ｎ
レベルで読み出すことができた。

【００４３】このように本発明においては、回折限界ス
ポットサイズ以下のマークを識別でき、光源波長、開口
数の変更をすることなく高密度な光記録よみだしが可能
となる。さらに、本方法は、積層膜のパターニングとい
う方式で記録を保持しているため、従来の書き込み可能
ディスク（光磁気ディスク、相変化型ディスク、体積変
化型ディスク、色変化型ディスクなど）の記録と比べ、
その磁場、温度、光などに対する安定性において勝れて
いる。

【００４４】また、本発明によれば、光の反射率の異な
るパターン列が形成できるため、そのパターン列をもち
いてトラッキングをとることができ、特にトラッキング
用の溝などを基板に設ける必要もなくなる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
光記録読出しの高密度化の限界を、光源、集光光学系に
大きな変更を加えることなく引き上げ、高密度の記録読
出しを可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録読出し方法の原理を説明する概
念図である。

【図２】本発明の光記録読出し方法に使用する光ディス
クの断面の一部を示す模式図である。

【図３】同じく本発明の光記録読出し方法に使用する別
の光ディスクの断面の一部を示す模式図である。

【図４】本発明の一実施例に係る光記録読出し方法に使
用するディスクの断面の一部を示す模式図である。

【符号の説明】

１集光レンズ１ａレーザ光スポット２，４２基板３，４３記録層（中の矢印は磁化方向を示す）３ａ光吸収添加物を添加した部分３ｂ光吸収添加物を添加していない部分４，４４光透過膜（光干渉用透明膜）５，４５反射膜６温度上昇し、磁化反転により読み出される
情報単位「１」７光吸収が小さく温度上昇しない情報単位
「０」８読み出されない情報単位「１」９外部磁界１０初期化磁界１１記録層の温度分布曲線１２ディスクの回転方向４６，４７断熱層４８エポキシ樹脂４９封止層（ポリカーボネイト層）尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、温度により光学的特性が変化す
る材料からなる記録層とを備えた光ディスクを回転させ
るとともにレーザ光を集光照射して、その反射光を検出
することにより記録された情報の読出しを行う光記録読
出し方法において、前記光ディスクは、前記記録層に互いに前記レーザ光の
吸収量が異なる第１の微小領域と第２の微小領域とを形
成し、該第１及び第２の微小領域の有無又は長さによっ
て記録情報を表したものであることを特徴とする光記録
読出し方法。
【請求項２】前記光ディスクは、ディスクに入射され
たレーザ光を記録層へ向け反射する反射膜を備えるとと
もに、該反射膜と前記記録層との間に記録層への反射光
量を変化させる光透過膜を選択的に設けたものであり、
前記第１の微小領域は前記光透過膜が設けられた領域で
あり、前記第２の微小領域は前記光透過膜が設けられて
いない領域である請求項１に記載の光記録読出し方法。
【請求項３】前記光ディスクは、ディスクに入射され
たレーザ光を記録層へ向け反射する反射膜を備えるとと
もに、該反射膜と前記記録層との間に選択的に膜厚を変
えた光透過膜を設けたものであり、前記第１の微小領域
は前記光透過膜の膜厚が大きい領域であり、前記第２の
微小領域は前記光透過膜の膜厚が小さい領域である請求
項１に記載の光記録読出し方法。
【請求項４】前記光ディスクは、前記第１又は第２の
微小領域の記録層に、光の吸収率を変化させる物質を添
加したものである請求項１に記載の光記録読出し方法。
【請求項５】前記光ディスクは、前記記録層に接して
選択的に断熱層又は熱反射層を設けたものであり、前記
第１又は第２の微小領域は、該断熱層又は熱反射層を形
成した領域である請求項１に記載の光記録読出し方法。
【請求項６】前記光ディスクは、前記記録層に接して
選択的に熱拡散層を設けたものであり、前記第１又は第
２の微小領域は、該熱拡散層を形成した領域である請求
項１に記載の光記録読出し方法。