JP3376806B2 - 光記録媒体および記録再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体および記録
再生方法に関し、レーザー光の照射により、基板の溝部
と溝間の両方に情報の記録、再生、消去を行うための光
学的情報記録媒体および記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の増大にともない、高密度
でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒
体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用
途に応えるものとして期待されている。こうした記録媒
体への高容量化、高密度化への要求は、膨大な画像情報
や音声信号を扱う上で記録媒体と記録装置に課せられた
時代の必然であり、デジタル変調技術及びデータ圧縮技
術の進歩と歩調をあわせてその進歩はまさに日進月歩で
ある。

【０００３】高密度化の具体的な手段として光ディスク
においては、光源の短波長化やレンズの高ＮＡ(Numeric
al Aperture)化による照射光の収束ビーム径の縮小、記
録マーク長の短小化、回転数一定のもとで外周に行くほ
ど記録周波数を上げて内外周での記録密度を一定とする
ＭＣＡＶ(Modified Constant Angular Velocity)、マー
ク始端と後端に情報をのせるマークエッジ記録などが開
発、利用されており、今後に向けてさらなる高密度化の
手法が模索されているのが現状である。

【０００４】記録が可能な光ディスクでは、あらかじめ
案内溝がディスク上に刻まれ、いわゆるトラックが形成
されている。通常、案内溝相互間もしくは案内溝内にレ
ーザー光が集光されることによって、情報信号の記録、
再生又は消去が行われる。現在市販されている一般的な
光ディスクにおいては、通常案内溝相互間もしくは案内
溝内のどちらか一方にのみ情報信号が記録され、他方は
隣接トラックを分離して信号の漏れ込みを防ぐための境
界の役割を果たしているに過ぎない。

【０００５】この境界部分、例えば案内溝相互間に記録
する場合においては案内溝内、また、案内溝内に記録す
る場合においては案内溝相互間、にも同様に情報の記録
が可能となれば記録密度は２倍となり記録容量の大幅な
向上が期待できる。以下、案内溝をグルーブ、案内溝相
互間をランド、ランド部とグルーブ部の両方に情報を記
録する方法をＬ＆Ｇ記録と記述することにする。

【０００６】Ｌ＆Ｇ記録の提案としては特公昭６３−５
７８５９号などがあるが、このような技術を用いる場合
には、クロストークの低減に格段の注意を払う必要があ
る。すなわち、前述の特公昭６３−５７８５９号記載の
Ｌ＆Ｇ記録では、あるトラックの記録マーク列とそれと
隣合うトラックの記録マーク列同士の間隔が収束ビーム
径の半分になるため、再生したい記録マーク列の隣の記
録マーク列まで収束ビーム径が重なる。

【０００７】このため、再生時のクロストークが大きく
なり、再生Ｓ／Ｎが劣化するという問題がある。このク
ロストークを低減させるため、例えば、ＳＰＩＥ Ｖｏ
ｌ．１３１６ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａ
ｇｅ（１９９０）ｐｐ．３５にあるように、光ディスク
再生装置に特別の光学系とクロストークキャンセル回路
を設けてクロストークを低減しようとする手法がある。

【０００８】しかしながらこの方法では、装置の光学系
及び信号処理系がさらに複雑なものになってしまうデメ
リットがある。再生クロストーク低減のための特別な光
学系や信号処理回路を特に設けることをせずに、クロス
トークを低減する方法として、グルーブ（案内溝）とラ
ンド（案内溝相互間）の幅を等しくし、グルーブ深さを
再生光波長に対応したある範囲内とすることが効果的で
あるとの提案がある。（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐｐ．５３２４−５３２
８）。

【０００９】これによれば、ランド幅＝グルーブ幅でか
つグルーブ深さがλ／７ｎ〜λ／５ｎ（λ：再生光波
長、ｎ：基板の屈折率）のときにクロストークが低減さ
れることが、計算及び実験事実として示されている。こ
のことは特開平５−２８２７０５号にも記されている。
この論文に記載されているＣＮ比（キャリア／ノイズ
比）、クロストークのグルーブ深さ依存性によれば、溝
深さを最適値とすることでクロストークの低減効果がみ
られるが、ランド部とグルーブ部でのＣＮ比がアンバラ
ンスとなってしまっている。

【００１０】Ｌ＆Ｇ記録を行なう場合、ランド部のキャ
リアレベルとグルーブ部のキャリアレベルに違いが生
じ、その結果、一方のＣＮ比が著しく低下することは、
ディスクの信号品質において望ましいことではない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するもので、特に波長７００ｎｍ以下のレーザー光
を光源として用いるようなＬ＆Ｇ記録型光ディスクにお
いて、ランド部とグルーブ部の記録マークのキャリアレ
ベルのアンバランスを解消し、ランド部及びグルーブ部
のいずれに記録しても、同等な高い信号品質の得られる
高密度光ディスクを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、グルーブ深さ
の規定と、未記録領域と記録マークからの反射光の位相
差について検討を重ねた結果なされたもので、その要旨
は、溝が形成された透明基板上に、誘電体層、相変化型
記録層、誘電体層、金属反射層を順次積層した構成から
なり、前記溝上と溝間の両方を記録領域として用い、７
００ｎｍ以下の波長のレーザー光を照射することによっ
て情報の記録、消去、再生を行なう光記録媒体であっ
て、 （１）溝幅が０．１μｍ以上０．７μｍ以下、溝間の幅
が０．１μｍ以上０．７μｍ以下で、溝幅と溝間の幅が
ほぼ等しく、かつ溝深さｄが以下に示す不等式を満た
し、

【００１３】

【数５】λ／７ｎ ＜ ｄ ＜ λ／５ｎ （λ：照射光の波長、ｎ：基板の屈折率、ｄ：溝の深
さ）

【００１４】（２）下記で定義される未記録領域からの
反射光と記録領域からの反射光のうち、反射率の大きい
方をＲ_high（％）、低い方をＲ_low （％）とし、未記録
領域と記録領域からの反射光の位相差を２παとする
と、

【００１５】

【数６】１０ ≦ Ｒ_high ≦ ４０

【００１６】

【数７】Ｒlow ／Ｒhigh ≦ ０．１５ ｍπ≠２πα （ｍは整数） ただし、２πα ＝（未記録領域からの反射光の位相）−（記録領
域からの反射光の位相） の３つの条件を満たし、波長λの照射レーザー光のう
ち、前記記録層で吸収される比率を記録層がアモルファ
ス相である場合をＡ _a 、記録層が結晶状態である場合を
Ａ _c としたとき、結晶状態とアモルファス状態の吸収率
の比Ａ _c ／Ａ _a が

【数８】０．８４ ≦ Ａ _c ／Ａ _a ＜ １．０１ である ことを特徴とする光記録媒体である。

【００１７】上記に示した構成により本発明の光ディス
クでは、ランド部とグルーブ部のいずれに記録しても記
録マークの信号品質（キャリアレベル）は同等となる。
したがって、波長７００ｎｍ以下のレーザー光を光源と
して用いるようなＬ＆Ｇ記録方式の光ディスクの信頼性
を保証する点において不可欠な規定である。本発明がラ
ンド＆グルーブ記録用光記録媒体の再生過程に如何に作
用して効果をもたらすかについて、その有効となる根拠
を簡単なモデルを用いて以下に詳細に説明する。

【００１８】図１〜図４にＬ＆Ｇ用光ディスクのランド
上またはグルーブ上に再生光ビームが照射されている場
合を模式図として示した。図を見やすくするために記録
層２以外の層は省略した。再生光ビームは対物レンズな
どを用いて集光され、基板１側からディスクに照射され
ているとし、以下、収束ビームと呼ぶ。

【００１９】図１と図３は未記録領域に収束ビーム５が
存在する場合を示し、図２と図４は記録マーク８上に収
束ビーム６が存在する場合を示している。仮定では計算
を簡単にするために、記録マーク８が収束ビーム５より
十分長いと仮定する。後に実施例で示すように、実際に
は記録マークが収束ビーム径よりも短くても何ら問題は
ない。

【００２０】ここでは、未記録時の記録層の状態を結晶
状態、記録時の記録層の状態をアモルファス状態と定義
する。収束ビームの強度は実際のモデルに即してガウス
分布とし、ビーム径を中心強度の１／ｅ² と定義する。
ランド３の幅とグルーブ４の幅は等しく、かつ、ビーム
径の半分の長さであると仮定し、ランド３とグルーブ４
の間の段差をｄとする。

【００２１】収束ビームは基板側から照射されるので、
紙面の向こう側から入射して反射する。したがって、光
源側から見るとランド部３が凹となり、反対にグルーブ
部４が凸となっている。グルーブ面を位相の基準にとる
とランド部からの反射光はグルーブ部からの反射光より
も２π・２ｎｄ／λだけ位相が遅れる。

【００２２】ただし、ｎは基板の屈折率、ｄは溝（グル
ーブ）の深さ、λは収束ビームの波長である。位相の変
化はグルーブ深さのみに起因するものではなく、記録層
の相変化前後における光学定数の変化によっても一般に
位相差が変化する。ここでは、アモルファス領域からの
反射光が結晶領域からの反射光よりも２παだけ位相が
遅れると仮定する。

【００２３】以下、グルーブ面を位相の基準にとって収
束ビームの振幅反射率を必要に応じて位相差２παを用
いながら定式化することにする。図１のようにアモルフ
ァス記録マークのないランド部３に収束ビーム５がある
場合の振幅反射率φ₁ は次式で表すことができる。

【００２４】

【数９】 φ₁ ＝Ｒ_c1・ｅｘｐ［−２πｉ・２ｎｄ／λ］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ （ａ）

【００２５】ただし、Ｒ_c1は収束ビームが照射されたラ
ンド部の領域６からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照
射されたグルーブ部の領域７からの反射光量、ｎは基板
の屈折率、ｄはグルーブの深さ、λは照射光の波長、ｉ
は虚数単位を示している。図２のようにアモルファス記
録マークのあるランド部に収束ビーム５がある場合の振
幅反射率φ₂ は次式で表すことができる。

【００２６】

【数１０】 φ₂ ＝Ｒ_a1・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ＋α）］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ （ｂ） ただし、Ｒ_a1は収束ビームが照射されたランド部の領域
６からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたグル
ーブ部の領域７からの反射光量を示している。

【００２７】図３のようにアモルファス記録マークのな
いグルーブ部に収束ビーム５がある場合の振幅反射率φ
₃ は次式で表すことができる。

【００２８】

【数１１】 φ₃ ＝Ｒ_c1・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］ （ｃ） ただし、Ｒ_c1は収束ビームが照射されたグルーブ部の領
域７からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたラ
ンド部の領域６からの反射光量を示している。

【００２９】図４のようにアモルファス記録マークのあ
るグルーブ部に収束ビーム５がある場合の振幅反射率φ
₄ は次式で表すことができる。

【００３０】

【数１２】 φ₄ ＝Ｒ_a1・ｅｘｐ［−２πｉα］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］ （ｄ） ただし、Ｒ_a1は収束ビームが照射されたグルーブ部の領
域７からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたラ
ンド部の領域６からの反射光量を示している。

【００３１】ここで、ランド幅＝グルーブ幅で、その幅
は収束ビーム径の半分と仮定しているので、０＜β＜１
とおくと、

【００３２】

【数１３】 Ｒ_c2＝βＲ_c1 （ｅ）

【００３３】

【数１４】 Ｒ_a2＝βＲ_a1 （ｆ） とかける。Ｒ_c ＝Ｒ_c1＋Ｒ_c2、Ｒ_a ＝Ｒ_a1＋Ｒ_a2とおい
て式（ｅ）と式（ｆ）を整理すると、

【００３４】

【数１５】 Ｒ_c1＝Ｒ_c ／（１＋β） （ｇ）

【００３５】

【数１６】 Ｒ_c2＝βＲ_c ／（１＋β） （ｈ）

【００３６】

【数１７】 Ｒ_a1＝Ｒ_a ／（１＋β） （ｉ）

【００３７】

【数１８】 Ｒ_a2＝βＲ_a ／（１＋β） （ｊ） となる。式（ｇ）〜式（ｊ）を式（ａ）〜式（ｄ）に代
入して整理すると、

【００３８】

【数１９】 φ₁ ＝［Ｒ_c ／（１＋β）］［β＋ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｋ）

【００３９】

【数２０】 φ₂ ＝［１／（１＋β）］・ ［βＲ_c ＋Ｒ_a ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ−２πｉα］］ （ｌ）

【００４０】

【数２１】 φ₃ ＝［Ｒ_c ／（１＋β）］ ［１＋β・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｍ）

【００４１】

【数２２】 φ₄ ＝［１／（１＋β）］［Ｒ_a ・ｅｘｐ［−２πｉα］＋ βＲ_c ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｎ） ここで、ランド部に記録した場合、再生キャリアレベル
ＣＬ’（Ｌ）は

【００４２】

【数２３】 ＣＬ’（Ｌ）＝｜φ₁ ｜² −｜φ₂ ｜² （ｏ） に比例する。また、同様にしてグルーブ部に記録した場
合、再生キャリアレベルは

【００４３】

【数２４】 ＣＬ’（Ｇ）＝｜φ₃ ｜² −｜φ₄ ｜² （ｐ） に比例する。ランド部とグルーブ部のキャリアレベルの
差が生じないということは、式（ｏ）と式（ｐ）との差
が０になるということに他ならない。

【００４４】式（ｋ）〜式（ｎ）を式（ｍ）と式（ｏ）
に代入して差を計算し、その差が０になる必要条件を求
めると、２πα＝ｍπ（ただしｍは整数）となる。この
結果は、相転移間の位相差がπの整数倍（０を含む）の
場合において、ランド幅＝グルーブ幅のときに、ランド
部とグルーブ部の再生信号振幅が等しくなることを示し
ている。

【００４５】これに反して、我々は相転移間の位相差の
ある層構成のディスクを意図的に作製し、鋭意検討を進
めてきた。その結果、相転移間位相差がいかなる任意の
値をとっても、ランド部とグルーブ部の信号振幅に差が
生じない新たな条件を見い出すに至った。この条件と
は、記録層が結晶状態のときのディスクの鏡面部の反射
率とアモルファス状態のときのディスクの鏡面部反射率
の比率がある範囲内に限定するというものである。

【００４６】そもそも、ランド幅＝グルーブ幅の場合、
ランドとグルーブで再生信号振幅が異なるのは溝形状に
依存する位相差と相転移間位相差が関係しているが、ラ
ンドとグルーブの反射光量の違い（すなわち再生信号振
幅の差）は、相転移間の反射率の比率によって干渉効果
の程度が異なることにも大きく依存している。すなわ
ち、記録層が結晶状態のときのディスクの鏡面部反射率
と記録層がアモルファス状態のときのディスクの鏡面部
反射率のうち反射率の大きい方をＲ_high、反射率の小さ
い方をＲ_low とすると、Ｒ_low がＲ_highに比べて十分小
さければ、いかに位相差が生じようとも実質的には干渉
によるランドとグルーブの反射光量の差異は十分小さ
い。

【００４７】このことを実際に調べる目的で、我々は相
転移間位相差とＲ_high、Ｒ_low の異なるディスクを大量
に作製し、ランドとグルーブの再生信号振幅の差に与え
る影響を 調べた。その結果、本発明の請求項１で示し
たように、Ｒ_highの範囲を１０％から４０％の範囲に限
定したディスクにおいて、Ｒ _low ／Ｒ _high が０．１５以
下とすることにより、相転移間位相差が任意の値でも、
Ｌ＆Ｇ記録におけるランド記録の信号品質とグルーブ記
録の信号品質を同等にすることが可能であることを見い
出した。このために必要なＲ _low ／Ｒ _high の範囲の特定
は、各層の光学定数と膜厚を適切に選択することで実現
することができる。

【００４８】基板の溝深さについては、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐｐ．５３
２４−５３２８に記載されているように、グルーブ深さ
がλ／７ｎ〜λ／５ｎ（λ：再生光波長、ｎ：基板の屈
折率）のときに隣接トラックからのクロストークが低減
されるため、この範囲にあることが望ましい。ここで、
溝幅、溝深さの測定方法について述べる。測定は、Ｈｅ
−Ｎｅレーザー光（波長６３０ｎｍ）を基板の溝の付い
ていない側から照射し、透過光について基板の溝により
回折した０次光強度Ｉ₀ 、１次光強度Ｉ₁ 、２次光強度
Ｉ₂ および回折光の角度を測定することにより行う。Ｐ
を溝ピッチ、ｗを溝幅、ｄを溝深さ、λをレーザー波
長、θを０次光と１次光の間の角度とした場合、溝が矩
形の時には、

【００４９】

【数２５】 Ｉ₂ ／Ｉ₁ ＝ｃｏｓ²(πε）

【００５０】

【数２６】 Ｉ ₁ ／Ｉ ₀ ＝｛２ｓｉｎ²(πε）（１−ｃｏｓδ）｝ ／［π² ｛１−２ε（１−ε）（１−ｃｏｓδ）｝］

【００５１】

【数２７】 ε＝ｗ／Ｐ，δ＝２（ｎ−１）πｄ／λ （ｎは基板の屈折率）

【００５２】

【数２８】 Ｐ＝λ／ｓｉｎθ の関係が成り立つため溝幅、溝深さが計算される。実際
の溝形状は完全な矩形ではないが、本発明における溝形
状は上記の測定法により溝の幅及び溝深さを一義的に決
定した値を用いている。

【００５３】従って、本発明における溝形状は矩形から
ずれた場合であっても適用される。ランド又はグルーブ
のいずれのトラックに記録しても高い信号品質を保証す
る点においては、その点では前記位相差の限定のみなら
ず、記録層の相変化前後の光吸収率の比率をある範囲に
限定することで効果が増幅する。ＰＷＭ記録では記録マ
ークの前端と後端に０又は１の情報を割り当てるため、
特にマーク前端と後端の形状が記録時に歪まないことが
特に要求される。

【００５４】アモルファス記録マークの形成時の相変化
型記録層溶融に関係した重要パラメータとして、記録層
の吸収率がある。相変化型光ディスクの特徴として特公
平５−３２８１１などにあるように１ビームオーバーラ
イトが挙げられる。１ビームオーバーライトでは、記録
前の記録層がアモルファス状態か結晶状態であるかによ
って、熱伝導率が異なるなどの理由によって昇温及び降
温過程が不均一となってしまい、記録マークが歪むこと
が指摘されている。

【００５５】ここで、結晶状態の吸収率をＡ_c 、アモル
ファス状態の吸収率をＡ_a とおくことにする。例えば、
特開平５−２９８７４７に記載されているように、記録
層の吸収率において、アモルファス状態の吸収率よりも
結晶状態の吸収率を大きくした方が大きなＣＮ比、高い
消去率ならびに広いパワー許容幅（マージン）を得られ
るという提案がある。

【００５６】しかしながら、我々の検討では結晶状態の
吸収率を必ずしもアモルファス状態の吸収率よりも著し
く大きくする必要はなく、鋭意検討を行った結果、ＣＮ
比や記録マークのジッタの点で、吸収率の比Ａ_c ／Ａ_a
が

【００５７】

【数２９】 ０．８４≦ Ａ_c ／Ａ_a ＜１．０１ の範囲にあるようにディスクの層構成を設計したディス
クにおいて特に優秀であることが判明した。

【００５８】これは、ディスクの回転速度がある限られ
た範囲にある場合に限らず、線速度１．４ｍ／ｓから１
５ｍ／ｓの広い範囲にわたってこの範囲内に吸収率比が
あるディスクにおいて、優秀であるという効果が顕著に
みられた。

【００５９】Ａ_c ／Ａ_a が０．８４未満であると、記録
トラック上にあらかじめ存在する記録マークの有無によ
ってオーバーライト時の記録層溶融の際の昇温・降温過
程にアンバランスが生じてマーク形状の歪み問題となる
上に、ディスクの初期状態（未記録状態）を高反射率、
記録状態を低反射率とするようなディスクにおいては、
記録感度が悪い方向であり、その点でもＡ_c ／Ａ_a≧
０．８４が望ましい。

【００６０】このような優れた特性を有するディスクを
得るには、記録層組成がＧｅとＳｂとＴｅを主成分とす
るカルコゲン系の相変化材料を厚み２０±５ｎｍの厚さ
に成膜することが特に望ましい。この膜厚よりも厚すぎ
ても薄すぎても繰り返し記録消去の回数が著しく低下し
てしまったり、記録パワーの許容幅（マージン）の低下
を招くことがある。

【００６１】反射膜としては、感度や安定性を考慮する
と、ＡｌとＴｉ又はＡｌとＴａの合金であることが望ま
しい。願わくば、Ｔｉ又はＴａの含有量が０．５ａｔ％
から３．５ａｔ％であることが望ましく、このときディ
スクの反射率のロスが小さく、かつ適度な放熱層として
の役割を発揮することが実験により明らかとなった。

【００６２】本発明のＬ＆Ｇ用光ディスクは書換え可能
な光学的情報記録媒体であるが、一度だけ書換え可能な
ライトワンス型として使用することもできる。２度目の
記録消去ができないように、ドライブ側で情報の書き込
み禁止の信号をディスクに記録することにより容易に可
能となる。ディスクの作成法としては、あらかじめグル
ーブを形成した樹脂やガラスなどの基板ディスクにマグ
ネトロンＤＣスパッタリング、同ＲＦスパッタリングな
どの通常の光学薄膜を形成する方法で作成できる。

【００６３】請求項１に記載の金属反射層の上に膜の保
護のために樹脂層を塗布又はスピンコートして作成する
ことが望ましい。本発明で誘電体層に用いる誘電体とし
ては、種々の組合せが可能であり、屈折率、熱伝導率、
化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定さ
れる。一般的には透明性が高く高融点であるＭｇ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｐｂ等の酸化物、硫化物、窒化物やＣａ，Ｍｇ，Ｌ
ｉ等のフッ化物を用いることができる。

【００６４】このうちで、ＺｎＳとＳｉＯ₂ またはＹ₂
Ｏ₃ の少なくとも一方の混合膜を用いる場合、望ましく
はＳｉＯ₂ またはＹ₂ Ｏ₃ の含量が５〜４０ｍｏｌ％で
あると、記録したディスクの保存安定性に優れる。ディ
スクは片面のみを利用した単板仕様として使用できるほ
か、２枚のディスクを基板と反対側の面を向い合わせに
して貼り合わせることにより容量を倍増することができ
る。

【００６５】又、貼合せディスクとした場合にディスク
の両側に光ピックアップをセッティングした構造のドラ
イブを採用することにより、ディスクの入れ替えを全く
せずに、両面同時に記録消去再生が行える。これはレー
ザー照射側と反対側に磁石を必要とする光磁気型ディス
クでは行うことのできない重要な特徴である。

【００６６】本発明のディスクを設計するには、相変化
前後の反射光の位相差を正確に把握する必要がある。ま
た、願わくば前記Ａ_c ／Ａ_a をも正確に把握して、ある
範囲内とすることがＣＮ比や記録マークのジッタの点で
より望ましい。位相差の測定についてはレーザー干渉顕
微鏡などによって実測することができる。

【００６７】Ａ_c ／Ａ_aは多層構造の中の記録層のみの
吸収率比であるため、直接測定して知ることができな
い。しかしながら、相変化前後の反射光の位相差も吸収
率比Ａ_c ／Ａ_aも各層の光学定数と膜厚を用いて計算に
よって求めることができる。計算方法は「分光の基礎と
方法」（工藤恵栄著、オーム社、１９８５）３章に詳し
く述べられている。

【００６８】本実施例及び比較例における位相差、吸収
率比の計算値はこの文献に記載された方法に基づいて計
算を行った。各層の光学定数はあらかじめ単層膜をスパ
ッタリングな どの方法で作製し、エリプソメーターな
どで測定すればよい。本発明の光ディスクの記録・消去
・再生は対物レンズで集光した１ビームのレーザーを使
用し、回転する光ディスクの基板側から照射する。

【００６９】記録及び消去時にはパルス状に変調したレ
ーザービームを回転するディスクに照射し、記録層を結
晶状態又はアモルファス状態の２つの可逆的な状態に相
変化させ、記録状態又は消去状態（未記録状態）とす
る。このとき、オーバーライトにより、記録しながら記
録前に存在していたマークを同時に消去することもでき
る。

【００７０】再生時には記録及び消去時のレーザーパワ
ーよりも低いパワーのレーザー光を回転するディスクに
照射する。このとき、再生直前の記録層の相状態を変化
させてはならない。反射光の強度変化をフォトディテク
タで検知して、記録又は未記録状態を判定することによ
り再生を行なう。

【００７１】

【実施例】以下、具体例をもって本発明をさらに詳しく
説明する。なお、実施例及び比較例で用いた基板ディス
クは全て同一のものを使用した。また、実施例及び比較
例で示したいずれの記録条件でも、ランドに記録した場
合のノイズレベルとグルーブに記録した場合のノイズレ
ベルは同程度であった。

【００７２】したがって、ランド記録とグルーブ記録に
おけるＣＮ比の比較は、本実施例において単に記録キャ
リアレベルの比較と同義である。基板に形成したトラッ
キング用の溝幅（グルーブ幅）と前記溝間の幅（ランド
幅）は、隣接トラックからの信号のもれこみがいずれに
記録した場合においても小さくなるようにする目的では
１：１にするのが望ましい。

【００７３】しかしながら、トラッククロス信号を確保
する目的、あるいは多数回の繰り返し記録消去などを行
った場合の特性の劣化を防止する観点から、ランドとグ
ルーブの最適な形状を考慮して、グルーブ幅とランド幅
の比率をクロストークに問題が生じない程度であれば、
１：１から意図的に若干ずらしてもよい。

【００７４】実施例１ 基板材料はポリカーボネート（波長６８０ｎｍのレーザ
ー光に対して屈折率１．５６）を用い、グルーブ幅及び
ランド幅は共に０．６５μｍとした。グルーブ深さｄは
約７０ｎｍとしたが、これは波長λ＝６８０ｎｍのと
き、約λ／（６ｎ）に相当する。各層の膜厚を変化させ
たディスクを作製した。

【００７５】膜厚、反射率、相転移間の反射率比、位相
差、記録層の吸収率比をまとめた一覧表を表１に示す。
いずれも本発明の光ディスクに含まれる。下部誘電体保
護層及び上部誘電体保護層はＺｎＳとＳｉＯ₂ （４：１
モル比）の混合物とした。

【００７６】記録層はレーザー照射によってアモルファ
ス層と結晶相で可逆的に相変化を起こすＧｅとＳｂとＴ
ｅを主成分とする材料を用い、組成比はＧｅ：Ｓｂ：Ｔ
ｅをおよそ２２：２５：５３（原子比）とした。

【００７７】反射層にはＡｌにＴａを２．５ｍｏｌ％を
含有する材料を用いた。全ての薄膜はスパッタリングに
より下部誘電体保護層／記録層／上部誘電体 保護層／
反射層の順に成膜した。スパッタリングによる成膜直後
は記録層はアモルファス状態であるため、レーザー光に
より全面アニールを施し、結晶状態に相変化させ、これ
を初期（未記録）状態とした。

【００７８】したがって、記録についてはトラック上に
高パワーのレーザーの収束ビームを照射して、記録層を
アモルファス状 態に変化させ、その結果生じたアモル
ファス記録マークからの反射光量の変化によって、記録
マークの検出を行うことができる。次にディスクを線速
度３ｍ／ｓで回転させ、６８０ｎｍの半導体レーザー光
を開口数０．５５の対物レンズで記録膜上に集光し、プ
ッシュプル方式でトラッキング制御を行いながら信号の
記録、再生を行った。

【００７９】信号記録は以下のようにして行った。照射
パルスは１ビームオーバーライトを行なう目的で、半導
体レーザーの記録パワー、ベースパワー（消去パワ
ー）、再生パワーの３値で変調し、記録周波数は２．２
４ＭＨｚ、デューティー比２５％とした。再生パワーは
１．０ｍＷと固定とした。

【００８０】記録パワーとベースパワー（消去パワー）
の決め方は、まずベースパワーを４．５ｍＷに固定して
記録パワーのみ変化させて記録し、スペクトラムアナラ
イザーを用いてキャリアレベルを測定し、キャリアレベ
ルが立ち上がるパワーを最適記録パワーとした。

【００８１】次に、記録パワーを最適記録パワーに固定
して、ベースパワー組合せを変化させ、記録パワーのジ
ッタが最小になるようなベースパワー（消去パワー）を
最適ベースパワー（消去パワー）とした。グルーブ部と
ランド部の１０回オーバーライト記録後のＣＮ比を表１
に示した。いずれの場合もランド部、グルーブ部ともに
良好な再生信号品質であった。

【００８２】

【表１】

【００８３】実施例２ 記録層のＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ組成を２：２：５とし、その
他の点で実施例１と全く同様にしてディスクを作製し
た。この記録層組成は実施例１の記録層に比べて結晶化
速度がはやいため、よりディスクの線速度又は回転速度
が早い場合に適している。

【００８４】これらのディスクを線速度１０ｍ／ｓで回
転させ、実施例１と同様な記録再生実験を行った。その
結果、実施例１の場合と記録パワー及びベースパワー
（消去パワー）が異なるものの、そのほかの点では、反
射率や相転移間位相差などの静特性やＣＮ比などの動特
性ともに、ほぼ同様な実験結果が得られた。

【００８５】比較例１ 実施例１の比較例として各層の膜厚のみを変更したディ
スクを作製した。記録層のＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ組成は２
２：２５：５３である。各層の膜厚、反射率、相転移間
の反射率比、位相差、記録層の吸収率比をまとめた一覧
表を表２に示す。

【００８６】いずれのディスクも本発明の光ディスクの
範中には含まれない。信号記録及び評価は実施例１と同
様に行った。ディスクの線速度は３ｍ／ｓとした。評価
結果を表２に示す。このように、実施例１のディスクと
異なり、ランド部とグルーブ部の再生信号品質に大きな
差が生じてしまった。

【００８７】また、記録層の吸収率比が本発明の範囲外
のディスクにおいては記録マークのジッタが実施例１の
ディスクに比べて悪化していた。

【００８８】

【表２】

【００８９】比較例２ 実施例２の比較例として各層の膜厚のみを変更したディ
スクを作製した。記録層のＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ組成は２：
２：５とし、その他の点で比較例１と全く同様にディス
クを作製した。いずれのディスクも本発明の光ディスク
の範中には含まれない。

【００９０】ディスクの線速度は実施例２と同様に１０
ｍ／ｓとし、信号記録及び評価は実施例２と同様に行っ
た。その結果、比較例１の場合と記録パワー及びベース
パワー（消去パワー）が異なるものの、そのほかの点で
は、反射率や相転移間位相差などの静特性やＣＮ比など
の動特性ともに、ほぼ同様な実験結果が得られた。

【００９１】すなわち、ランド部とグルーブ部の再生信
号品質に大きな差が生じてしまった。また、記録層の吸
収率比が本発明の範囲外のディスクにおいては記録マー
クのジッタが実施例２のディスクに比べて悪化してい
た。

【００９２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
光記録媒体および記録再生方法によれば、ランドとグル
ーブの両方に信号を記録しても溝深さが限定されている
ために隣接トラックからのクロストークを低減すること
ができる。また、再生光の波長と同じ波長を有するコヒ
ーレント光に対する未記録領域からの反射光の反射率と
記録領域からの反射光の反射率の比率を規定しているた
めに、ランド部の記録マークのキャリアレベルとグルー
ブ部のキャリアレベルの間の好ましからざる差を解消で
きる。

【００９３】したがってランド部とグルーブ部のいずれ
に記録しても同等なレベルの再生信号振幅が得られ、高
品質で高信頼性のランドグルーブ記録用ディスクを提供
できる。また、本発明の光記録媒体の記録層がアモルフ
ァス状態の場合に記録層に吸収される照射光の光の割合
と、前記記録層が結晶状態の場合に記録層に吸収される
照射光の光の割合の比率、すなわち、記録層がアモルフ
ァス相である場合をＡa 、記録層が結晶状態である場合
をＡc としたとき、結晶状態とアモルファス状態の吸収
率の比Ａ_c ／Ａ_a を

【００９４】 ０．８４ ≦ Ａ_c ／Ａ_a ＜ １．０１ の範囲に規定することにより、高ＣＮ比かつ記録マーク
のジッタの低い優れた特性を保証でき、優れたディスク
を提供できる。

【００９５】さらに、本発明の光記録媒体を用いること
により、溝上と溝間の両方を記録領域として用い、いず
れの領域にも７００ｎｍ以下の波長のレーザーの１ビー
ムオーバーライトによって記録、消去、再生せしめるこ
とを特徴とする記録再生方法を供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図２】実施例における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図３】実施例における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図４】実施例における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 記録層 ３ ランド部 ４ グルーブ部 ５ 収束ビーム ６ ランドに照射された収束ビームの領域 ７ グルーブに照射された収束ビームの領域 ８ 記録マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 7/00 Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｘ (56)参考文献 特開 平７−311980（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−287872（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−215415（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−159360（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溝が形成された透明基板上に、誘電体
   層、相変化型記録層、誘電体層、金属反射層を順次積層
   した構成からなり、前記溝上と溝間の両方を記録領域と
   して用い、７００ｎｍ以下の波長のレーザー光を照射す
   ることによって情報の記録、消去、再生を行なう光記録
   媒体であって、 （１）溝幅が０．１μｍ以上０．７μｍ以下、溝間の幅
   が０．１μｍ以上０．７μｍ以下で、溝幅と溝間の幅が
   ほぼ等しく、かつ溝深さｄが以下に示す不等式を満た
   し、 【数１】λ／７ｎ ＜ ｄ ＜ λ／５ｎ （λ：照射光の波長、ｎ：基板の屈折率、ｄ：溝の深
   さ） （２）下記で定義される未記録領域からの反射光と記録
   領域からの反射光のうち、反射率の大きい方をＲ
   _high（％）、低い方をＲ_low （％）とし、未記録領域と
   記録領域からの反射光の位相差を２παとすると、 【数２】１０ ≦ Ｒ_high ≦ ４０ 【数３】Ｒ_low ／Ｒ_high ≦ ０．１５ ｍπ≠２πα （ｍは整数） ただし、２πα ＝（未記録領域からの反射光の位相）−（記録領
   域からの反射光の位相） の３つの条件を満たし、 波長λの照射レーザー光のうち、前記記録層で吸収され
   る比率を記録層がアモルファス相である場合をＡ _a 、記
   録層が結晶状態である場合をＡ _c としたとき、結晶状態
   とアモルファス状態の吸収率の比Ａ _c ／Ａ _a が 【数４】０．８４ ≦ Ａ _c ／Ａ _a ＜ １．０１ である ことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 記録層が、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分と
   する合金からなり、厚みが２０±５ｎｍである請求項１
   に記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 反射層がＡｌとＴｉまたはＴａの合金で
   あり、ＴｉまたはＴａの含有量が０．５〜３．５ａｔ％
   であることを特徴とする請求項１または２に記載の光記
   録媒体。
4. 【請求項４】 下部誘電体保護層と上部誘電体保護層の
   うちの一方かまたは両方が、ＺｎＳとＳｉＯ₂ またはＹ
   ₂ Ｏ₃ のうちのいずれか一方との混合膜であり、ＳｉＯ
   ₂ またはＹ₂ Ｏ₃ の含量が５〜４０ｍｏｌ％であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光記録媒
   体。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の光記録媒体を用い、溝
   上と溝間の両方を記録領域として用い、いずれの領域に
   も７００ｎｍ以下の波長のレーザーの１ビームオーバー
   ライトによって記録、消去、再生せしめることを特徴と
   する記録再生方法。