JP3625541B2

JP3625541B2 - 光記録媒体および記録再生方法

Info

Publication number: JP3625541B2
Application number: JP23513695A
Authority: JP
Inventors: 裕宜水野; 健一高田; 晴男国友; 通和堀江
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: JPH0981967A

Description

【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（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ）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（ＭｏｄｉｆｉｅｄＣｏｎｓｔａｎｔＡｎｇｕｌａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ）、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６３−５７８５９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、ＳＰＩＥＶｏｌ．１３１６ＯｐｔｉｃａｌＤａｔａＳｔｏｒａｇｅ（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．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐｐ．５３２４−５３２８）。
【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。
一方、高密度のために、トラックピッチをつめる場合、通常は、クロストークの量が所定のレベル以下となるように、トラックピッチ及び溝形状等を選べば良いのであるが、相変化媒体においては、もう一つ考慮しなければならない問題がある。
【００１１】
それは、あるトラックに繰り返しオーバーライトしたときに、隣接トラックの非晶質ビットが消える（再結晶化する）という問題がある。
その理由は必ずしも明らかではないが、隣接トラックの記録時の集束光ビームの強度分布の裾野の部分の弱いレーザー光によって隣接トラックが昇温され、非晶質ビット部の温度が結晶化温度以上に加熱されるためであると考えられる。
【００１２】
その時間は、１回につき、数百ナノ秒の間ではあるが、繰り返し加熱されるうちに、徐々にではあるが再結晶化されてしまう。
例えば、繰り返しオーバーライト１万回で、隣接トラックのＣ／Ｎ比（キャリアー対ノイズ比）が初期５５ｄＢあったものが、５０ｄＢ未満にまで低下するということがある。
【００１３】
この問題を以後クロスイレーズと称するが、相変化媒体においては、光学的な回折限界よりも、クロスイレーズによる最小トラックピッチに留意しなければならないが、その限界については必ずしも明らかではなかった。
さらに、我々が鋭意検討を進めた結果、グルーブとランドの幅を１：１に保ったままグルーブ幅を狭くして狭トラックピッチ化による高密度化を進めると、繰り返しオーバーライト後の前マークの消え残りや記録マークのジッタの悪化の点でランド部での特性悪化が著しいことが判明した。
【００１４】
【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。
【００１５】
【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、前記溝上とランド上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０．３μｍ以上０．８μｍ以下、ランド幅が０．３μｍ以上０．８μｍ以下で、溝幅とランド幅がほぼ等しく、かつ溝深さｄが以下に示す不等式を満たし、
【００１６】
【数７】
λ／７ｎ＜ｄ＜λ／５ｎ
（λ：照射光の波長、ｎ：基板の屈折率、ｄ：溝の深さ）
【００１７】
（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、以下に示す式を満たし、
【００１８】
【数８】
１０≦Ｒ_ｈｉｇｈ≦４０
【００１９】
【数９】
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）
【００２０】
（３）ランド幅ＬＷが次式を満たし、
【００２１】
【数１０】
０．６２λ／ＮＡ≦ＬＷ≦０．８λ／ＮＡ
λは照射光波長、ＮＡは集束レンズの開口数
【００２２】
（４）溝幅ＧＷ及びランド幅ＬＷが次式を満たす
【００２３】
【数１１】
（ＬＷ＋ＧＷ）／２＞０．６λ／ＮＡ
【００２４】
ことを特徴とする光記録媒体である。
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。
さらに本発明は記録トラックのピッチが、０．６λ／ＮＡ（λ：光ビーム波長、ＮＡ：集束レンズの開口数）より大であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に関する。
【００２５】
また、ランド部におけるくり返しオーバーライトに対する耐久性を保証するため、ランド幅（従って、グルーブ幅もほぼ等しい）を、０．６２λ／ＮＡ以上、０．８λ／ＮＡ以下とすることを特徴とする光学的情報記録用媒体に関する。
これらは、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。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
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。
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。
【００２８】
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／ｅ^２と定義する。
ランド３の幅（ランド幅）とグルーブ４の幅（グルーブ幅）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。
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。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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。
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α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φ_１は次式で表すことができる。
【００３１】
【数１２】
φ_１＝Ｒ_ｃ１・ｅｘｐ［−２πｉ・２ｎｄ／λ］＋Ｒ_ｃ２・ｅｘｐ［−２πｉ・０］（ａ）
【００３２】
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φ_２は次式で表すことができる。
【００３３】
【数１３】
φ_２＝Ｒ_ａ１・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ＋α）］＋Ｒ_ｃ２・ｅｘｐ［−２πｉ・０］（ｂ）
【００３４】
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。
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。
【００３５】
【数１４】
φ_３＝Ｒ_ｃ１・ｅｘｐ［−２πｉ・０］＋Ｒ_ｃ２・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］（ｃ）
【００３６】
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。
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。
【００３７】
【数１５】
φ_４＝Ｒ_ａ１・ｅｘｐ［−２πｉα］＋Ｒ_ｃ２・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］（ｄ）
【００３８】
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。
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、
【００３９】
【数１６】
Ｒ_ｃ２＝βＲ_ｃ１（ｅ）
【００４０】
【数１７】
Ｒ _ａ２＝βＲ_ａ１（ｆ）
【００４１】
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、
【００４２】
【数１８】
Ｒ_ｃ１＝Ｒ_ｃ／（１＋β）（ｇ）
【００４３】
【数１９】
Ｒ_ｃ２＝βＲ_ｃ／（１＋β）（ｈ）
【００４４】
【数２０】
Ｒ_ａ１＝Ｒ_ａ／（１＋β）（ｉ）
【００４５】
【数２１】
Ｒ_ａ２＝βＲ_ａ／（１＋β）（ｊ）
【００４６】
となる。
式（ｇ）〜式（ｊ）を式（ａ）〜式（ｄ）に代入して整理すると、
【００４７】
【数２２】
φ _１＝［Ｒ_ｃ／（１＋β）］［β＋ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］（ｋ）
【００４８】
【数２３】
φ_２＝［１／（１＋β）］・
［βＲ_ｃ＋Ｒ_ａ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ−２πｉα］］（ｌ）
【００４９】
【数２４】
φ_３＝［Ｒ_ｃ／（１＋β）］［１＋β・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］（ｍ）
【００５０】
【数２５】
φ_４＝［１／（１＋β）］［Ｒ_ａ・ｅｘｐ［−２πｉα］＋βＲ_ｃ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］（ｎ）
【００５１】
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
【００５２】
【数２６】
ＣＬ′（Ｌ）＝｜φ_１｜^２−｜φ_２｜^２（ｏ）
【００５３】
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
【００５４】
【数２７】
ＣＬ′（Ｇ）＝｜φ_３｜^２−｜φ_４｜^２（ｐ）
【００５５】
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。
式（ｋ）〜式（ｎ）を式（ｏ）と式（ｐ）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。
【００５６】
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。
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。
【００５７】
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Ｒ_ｃとアモルファス状態のときのディスクの鏡面部反射率Ｒ_ａの比率がある範囲内に限定するというものである。
【００５８】
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、Ｒ _ｃとＲ_ａ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
基板の溝深さについては、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐｐ．５３２４−５３２８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。
【００６１】
ここで、溝幅、溝深さの測定方法について述べる。測定は、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Ｉ_０、１次光強度Ｉ_１、２次光強度Ｉ_２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、
【００６２】
【数２８】
Ｉ_２／Ｉ_１＝ｃｏｓ^２（πε）
【００６３】
【数２９】
Ｉ _１／Ｉ _０＝｛２ｓｉｎ^２（πε）（１−ｃｏｓδ）｝／［π^２｛１−２ε（１−ε）（１−ｃｏｓδ）｝］
【００６４】
【数３０】
ε＝ｗ／Ｐ，δ＝２（ｎ−１）πｄ／λ （ｎは基板の屈折率）
【００６５】
【数３１】
Ｐ＝λ／ｓｉｎθ
【００６６】
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。
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。
【００６７】
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、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等の酸化物、硫化物、窒化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物を用いることができる。
【００６８】
このうちで、ＺｎＳとＳｉＯ_２またはＹ_２Ｏ_３の少なくとも一方の混合膜を用いる場合、望ましくはＳｉＯ_２またはＹ_２Ｏ_３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。
【００６９】
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。
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。
【００７０】
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。
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。
【００７１】
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。
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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
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。
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。
【００７４】
さて、前述のようにランドとグルーブにおいてもし良好な初期特性が得られるようになった後、くり返しオーバーライトに対する耐久性、及び前述のクロスイレーズに対する耐久性を一層改善することが望まれる。本発明者らの検討によれば、グルーブ部のくり返しオーバーライトに対する耐久性はグルーブ幅が細くなるほうがむしろ良好でトラックピッチの高密化に矛盾しない。強いて、下限を設けるとすれば、溝（グルーブ）内から記録マークがはみ出さないことで、その条件は、例えば特開平６−３３８０６４において、集束ビーム形状と関連づけて規定されている。
【００７５】
しかしながら、くり返しオーバーライトに対する耐久性がグルーブ幅あるいはランド幅に影響されることは何もふれられていない。本発明者らの検討によれば、ランド上におけるくり返しオーバーライトは、ランド幅とビーム径との相対関係に依存し、ランド幅がビーム径に比して著しく狭くなると、急激に劣化することが判明した。
【００７６】
そこで、本発明ではランドの幅を好ましくは０．６２×（λ／ＮＡ）から０．８０×（λ／ＮＡ）の範囲とする。
ランドの幅がこの範囲内よりも狭いと、ランド上に記録マークを繰り返しオーバーライトした場合に前マークの消え残りが顕著になり、記録マークのジッタが著しく悪化する。
【００７７】
ランドの幅がこの範囲内にある場合には、繰り返しオーバーライトした場合の前マークの消え残りや記録マークのジッタの著しい悪化はなく、グルーブに記録した場合と同等の特性が保たれる。
ランドの幅がこの範囲より大きい場合にはランドの繰り返しオーバーライト特性に何ら問題はなく、良好な特性を得られるが、高密度記録という観点から無意味にランド幅を広げて記録密度を低下させるのは得策でない。
【００７８】
さらに、クロスイレーズ現象も、ビームスポット径と、記録トラックピッチとの相対的関係に依存することが判明した。すなわち、クロスイレーズを実用上無視できるレベルにまで低減できる最小トラックピッチが存在し、それは、ビームスポットの径の大小に依存する。
光ビームスポット径はλ／ＮＡに比例するから、許容可能最小ピッチはλ／ＮＡに比例するとみなせる。
【００７９】
比例係数は、正確には実験に基づいて決定すれば良い。
実際本発明者らが種々検討を行ったところ、Ｌ＆Ｇ記録の溝ピッチについては１．２（λ／ＮＡ）より大とすれば１０^４回オーバーライト後のＣ／Ｎ比（キャリア対ノイズ比）の低下を３ｄＢ未満とでき実用上問題のないレベルとできる。
Ｌ＆Ｇ記録の実質的な記録トラックピッチは溝ピッチ（グルーブピッチ）の半分であるから、最小記録トラックピッチを０．６（λ／ＮＡ）より大とすれば、クロスイレーズによる隣接トラックの信号劣化を防止できることが実験的にも確認された。
【００８０】
上記０．６という値は理論的にはレンズ９を通った収束光１０のビームスポットのちょうど半分に相当する。
すなわち、収束光ビーム１０は図５に示すような形をしており、回折効果により強度分布（図５の１１が強度分布を示す図）にサブピークが現れる。
中央スポットの直径は、ほぼ１．２（λ／ＮＡ）で表される。
【００８１】
これをエアリーディスク（ａｉｒｙｄｉｓｋ）１２という。
また、この中の光強度分布は一様ではなく強度が１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）となる直径は、０．８２（λ／ＮＡ）と表される。
トラック１の最小ピッチは、エリアーディスクの半径に対応していることから、クロスイレーズ現象は、第１近似として図５に示すような集束光ビームスポットのエアリーディスクの裾野の部分の、弱いレーザー光によって隣接するトラックが昇温されるためという物理的意味あいも明確になった。
【００８２】
クロスイレーズ現象が記録層の熱伝導にほとんど影響されないのは、現在知らされている、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＩｎＳｎＴｅ、ＩｎＳｂＴｅ等ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂ族元素のいずれかまたは、その混合物（合金）を主成分として４０ａｔ．％以上を含む記録層においては、熱伝導率は光磁気媒体等にくらべて２〜３桁小さなオーダーであるためである。
そして、記録に要する１０〜１００ナノ秒オーダーでは実質的に断熱的であるからである。
【００８３】
従って、上記０．６λ／ＮＡで決まる最小トラックピッチは実質的にビームスポット径、従って、光ビーム波長及びＮＡによってのみ決まる。
ただし、繰り返しオーバーライト１万回以上でのクロスイレーズを若干であるが、さらに低減するのは、記録媒体の層構成や記録層物性の制限によっても達成できる。
【００８４】
記録層の融点や結晶化温度にも依存するが、上記合金記録層において結晶／非晶質間の可逆的変化が可能であることが現在知られている組成では、融点Ｔｍが７００℃未満、結晶化温度Ｔｇが１５０℃以上であるものが多い。
実際、Ｇｅ_１Ｓｂ_２Ｔｅ_４あるいはＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔ_ｓ組成近傍では、融点が６００〜６２０℃、結晶化温度が１５０〜１７０℃である。
また、Ａｇ_０．１１Ｉｎ_０．１１Ｔｅ_０．２０Ｓｂ_０．５５では、融点が約５５０℃、結晶化温度は約２３０℃である。
Ｔｇが１５０℃より低いと、非晶質状態の安定性が悪くクロスイレーズされやすい。
【００８５】
また、Ｔｍが７００℃以上となると記録時に照射すべきエネルギーが高くなり、やはり隣接トラックにクロスイレーズを生じやすい。
層構成については、記録層膜厚が３０ｎｍを越えると、記録感度が低下し、また、記録時に隣接トラックへ熱が逃げ出しやすいためクロスイレーズが起きやすい。
以下に実施例を示すが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００８６】
実施例１
基板としてポリカーボネート樹脂基板を射出成形により得た。
基板は、溝（グルーブ）ピッチを１．３μｍ〜１．６μｍまでほぼ０．０５μｍきざみで変えたものを複数枚用意した。
従って、実質的な記録トラックピッチは０．６５〜０．８μｍとなる。得られた基板に下部保護層として（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０を２１００Å、記録層としてＧｅ_２２Ｓｂ_２３．５Ｔｅ_５４．５を２００Å、上部保護層として（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０を２００Å、反射層としてＡｌ_９７．５Ｔａ_２．５を１０００Åスパッタにより形成した。反射層の上に更に紫外線硬化樹脂を保護コートとして設けた。
【００８７】
初期化により、全面結晶化した状態を未記録状態とし、記録マークは非晶質である。未記録状態の反射率Ｒ_ｈｉｇｈは１４．２％、反射率比Ｒ_ｌｏｗ／Ｒ_ｈｉｇｈ＝０．０９、Ａ_ｃ／Ａ_ａ＝０．９１、位相差は−０．４４πである。
光ヘッドは、波長６８０ｎｍ、ＮＡ＝０．５５のものを用いた。線速度は３ｍ／ｓとし、Ｐｗ＝８〜９ｍＷ、Ｐｅ＝４．５ｍＷとした。また記録パワーは、周波数２．２４ＭＨｚ、デューティー２５％の単一パターンで変調した。
溝上に記録を行った場合は隣接両溝間に繰り返しオーバーライトを行って、最初に溝に記録された信号のＣ／Ｎ比の低下を測定した。
【００８８】
ランド上に記録を行って、隣接する両溝上に繰り返しオーバーライトした場合についても同様の測定を行った。
溝ピッチが１．５μｍ（記録トラックピッチ０．７５μｍ）より大であれば、１万回オーバーライト後の隣接溝または溝間のＣ／Ｎ比の低下を３ｄＢ未満とでき、実用上問題のないレベルであった。
【００８９】
（６８０／０．５５）×０．６＝７４１ｎｍ＝０．７４１μｍであり、最小トラックピッチに関する要件０．６λ／ＮＡより大であるとみなせる。
一方、６８０ｎｍ、ＮＡ＝０．６のヘッドを用いて同様の実験を行うと、溝ピッチ１．４μｍ（記録トラックピッチ０．７μｍ）まで問題なかった。
これは、（６８０／０．６）×０．６＝０．６８０μｍという最小記録トラックピッチ条件を満たしている。
【００９０】
一方、ランド上に記録を行い、隣接両溝内に繰り返しオーバーライトして、ランド上の信号のクロスイレーズによる劣化を測定したところ、１〜２ｄＢの違いを除き、全く同様の結果がえられた。
さらに、ランド上に繰り返しオーバーライトし、その溝間上の信号のマーク長ジッタを測定した。この場合、λ＝６８０ｎｍ、ＮＡ＝０．５５のヘッドでのみ測定を行った。溝ピッチ１．６μｍ（ランド幅≒０．８μｍ）の場合にのみ、１０^３回のオーバーライトに対するジッター増加はほとんどなかった（２０％程度の増加のみ）。この場合、ランド幅は、０．６２λ／ＮＡ≒０．７７μｍより広く、本発明の要件をみたす。一方、溝ピッチ１．４μｍ（ランド幅０．７μｍ）では、ジッターの増加が著しく、１０^３回のオーバーライトで、２倍以上となった。
【００９１】
なお、本発明者らの熱拡散方程式を数値計算によって解いた解析結果によれば、この実施例で用いた層構成は、横方向の熱拡散が最も多いものの一つであり、クロスイレーズに関して最も厳しい条件で検討していることになる。従って上記最小トラックピッチに関する規定は、層構成に依存せず成立すると考えてよい。
【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を
【００９４】
【数３２】
０．８４≦Ａ _ｃ／Ａ_ａ＜１．０１
【００９５】
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。
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提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。
【図５】収束光ビームの強度分布についての説明図。
【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
９レンズ
１０収束光
１１強度分布
１２エアリーディスク

Claims

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、前記溝上とランド上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０．３μｍ以上０．８μｍ以下、ランド幅が０．３μｍ以上０．８μｍ以下で、溝幅とランド幅がほぼ等しく、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、以下に示す式を満たし、
【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）
（３）ランド幅ＬＷが次式を満たし、
【数４】
０．６２λ／ＮＡ≦ＬＷ≦０．８λ／ＮＡ
λは照射光波長、ＮＡは集束レンズの開口数
（４）溝幅ＧＷ及びランド幅ＬＷが次式を満たす
【数５】
（ＬＷ＋ＧＷ）／２＞０．６λ／ＮＡ
ことを特徴とする光記録媒体。
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６】
０．８４≦Ａ_ｃ／Ａ_ａ＜１．０１
である請求項１に記載の光記録媒体。
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または２に記載の光記録媒体。
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１〜３のいずれかに記載の光記録媒体。
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ＳｉＯ_２またはＹ_２Ｏ_３のうちのいずれか一方との混合膜であり、ＳｉＯ_２またはＹ_２Ｏ_３の含量が５〜４０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光記録媒体。
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。