JP2000057626A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光記録媒体のトラック密度を高め、媒体の記
録容量を高める。 【解決手段】 位相ピットが形成され温度によって反射
率が変化する光記録媒体に対して読み出し光ビームを照
射して走査スポット内で反射率を部分的に変化させなが
ら位相ピットを読み取るような光記録媒体であって、レ
ーザ光の走査方向と直交する方向の記録信号のピットＲ
Ｐのトラックピッチｐをレーザ光のスポット径Ｄの１／
２以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に対し
て光ビームを照射しながら信号を読み取るような光記録
媒体に関し、特に、高密度情報の再生が行える光記録媒
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体は、いわゆるコンパクトディ
スク等のような再生専用媒体と、光磁気ディスク等のよ
うな信号の記録が可能な媒体とに大別できるが、これら
いずれの光記録媒体においても、記録密度をさらに高め
ることが望まれている。これは、記録される信号として
ディジタル・ビデオ信号を考慮する場合にディジタル・
オーディオ信号の数倍から十数倍ものデータ量を必要と
することや、ディジタル・オーディオ信号を記録する場
合でもディスク等の媒体の寸法をより小さくしてプレー
ヤ等の製品をさらに小型化したい等の要求があるからで
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光記録媒体の記録密度は、記録トラックの走査方向に沿
った線密度と、走査方向に直交する方向の隣接トラック
間隔（トラックピッチ）に応じたトラック密度とによっ
て定まる。これらの線密度やトラック密度の物理光学的
限界はいずれも光源の波長λ及び対物レンズの開口数Ｎ
Ａによって決まり、例えば信号再生時の空間周波数につ
いては、一般に２ＮＡ／λが読み取り限界とされてい
る。このことから、光記録媒体において高密度化を実現
するためには、先ず再生光学系の光源（例えば半導体レ
ーザ）の波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大
きくすることが必要とされている。

【０００４】しかしながら、これら光源の波長λや対物
レンズの開口数ＮＡの改善にも限度があることから、記
録媒体の構造や読み取り方法を改善して記録密度を高め
ることが研究されている。

【０００５】ここで、レーザ走査方向（記録トラックの
方向）に直交する方向の密度やピット配置間隔（いわゆ
るトラック密度やその逆数であるトラックピッチ）につ
いて検討する。先ず、レーザ光が記録媒体上に照射され
たときのスポット径（いわゆる第１暗輪の径）は、レー
ザ光の波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡによって、 １．２２λ／ＮＡ で与えられ、例えばＮＡ＝０．５、λ＝７８０ｎｍ
（０．７８μｍ）のときのスポット径は、１．９μｍと
なる。このときのレーザ走査方向に直交する方向のピッ
ト配置間隔（いわゆるトラックピッチ）は、隣接するト
ラックからのクロストークのために、１．５〜１．６μ
ｍ程度とするのが通常の限度であり、さらなる改良が望
まれている。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、簡単な構成で上記クロストークが軽減
できていわゆるトラック密度（レーザ光走査方向に直交
する方向の記録密度）をさらに高め得るような光記録媒
体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の光記録媒体は、信号に応じて位相ピット
が形成されるとともに温度によって反射率が変化する光
記録媒体に対して読み出し光ビームを照射し、読み出し
光ビームの走査スポット内で反射率を部分的に変化させ
ながら位相ピットを読み取るような光記録媒体であっ
て、上記読み出し光ビームの走査方向と直交する方向の
記録信号の位相ピットの配置間隔を、上記読み出し光ビ
ームのスポット径の１／２以下とすることを特徴とす
る。

【０００８】本発明に係る光記録媒体によれば、レーザ
ビーム等の光ビームの走査方向に直交する方向のピット
配置間隔（いわゆるトラック間隔）をビームスポットの
１／２以下とすることにより、この方向の記録密度、い
わゆるトラック記録密度を高めて、媒体記録容量を高め
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光記録媒体の
いくつかの実施の形態について、図面を参照しながら説
明する。ここで、本発明の実施の形態の説明に先立ち、
記録可能な媒体としての光磁気記録媒体の例を説明し、
次に、少なくとも再生が可能な媒体としての反射率変化
型光記録媒体に本発明を適用した実施の形態を説明す
る。

【００１０】上記光磁気記録媒体は、例えばポリカーボ
ネート等から成る透明基板あるいは光透過性基体の一主
面に、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し優れた磁気光
学効果を有する磁性層（例えば希土類−遷移金属合金薄
膜）を、誘電体層や表面保護層等と共に積層して構成さ
れたものであり、上記透明基板側からレーザ光等を照射
して信号の記録、再生が行われる。この光磁気記録媒体
に対する信号記録は、レーザ光照射等によって上記磁性
層を局部的に例えばキュリー点近傍の温度にまで加熱
し、この部分の保磁力を消滅させて外部から印加される
記録磁界の向きに磁化することにより行う、いわゆる熱
磁気記録である。また光磁気記録媒体からの信号再生
は、上記磁性層の磁化の向きによりレーザ光等の直線偏
光の偏光面が回転する磁気光学効果（いわゆる磁気カー
効果、ファラディ効果）を利用して行われる。

【００１１】上記本発明に係る実施の形態となる反射率
変化型光記録媒体は、位相ピットが形成された透明基板
上に、温度によって反射率が変化する材料が形成されて
成り、信号再生時には、該記録媒体に読み出し光を照射
し、読み出し光の走査スポット内で反射率を部分的に変
化させながら位相ピットを読み取るものである。

【００１２】先ず、図１に示す例においては、光磁気記
録媒体として、後述する消去型と浮き出し型とが混合し
たタイプの高密度再生用の媒体を用いている。この光磁
気記録媒体は、少なくとも磁気的に結合される再生層と
記録保持層とを有して成る交換結合磁性多層膜を記録層
としている。上記記録保持層に信号が磁気記録され上記
再生層の磁化の向きが揃えられた状態の光磁気記録媒体
を再生する際には、上記再生層にレーザ光を照射するこ
とにより当該再生層を加熱して上記記録保持層に磁気記
録されている信号を上記再生層に転写しながら磁気光学
効果により光学信号に変換して読み取っている。

【００１３】この図１に示す高密度再生技術には、例え
ば、レーザ照射によって生ずる媒体温度分布により、ビ
ーム・スポットＳＰ内で初期化状態を維持する低温部分
と、記録保持層の磁化が表面の再生層に転写される高温
の記録浮き出し領域ＦＬと、さらに高温となって外部印
加磁界の向きに磁化が揃えられて消去される記録消去領
域ＥＲとが形成されるような光磁気記録媒体が用いられ
る。

【００１４】すなわち、常温で情報記録ピットＲＰが消
えている状態（初期化状態）の記録媒体にレーザ光を照
射して加熱することで、照射レーザ光のビーム・スポッ
トＳＰからレーザ光走査方向後方側にややずれた位置に
楕円形状の記録浮き出し領域ＦＬを形成すると共に、こ
の記録浮き出し領域ＦＬ内にさらに高温の記録消去領域
ＥＲを形成し、ビーム・スポットＳＰ内で、記録浮き出
し領域ＦＬ内の記録消去領域ＥＲでマスクされた以外の
部分（信号検出領域）ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを読
み取るようにしている。

【００１５】このときの信号検出領域ＤＴは、ビーム・
スポットＳＰの径Ｄに比べてレーザ光走査方向の寸法ｄ
が狭いため、この方向のピット間隔を短く（いわゆる線
記録密度を高く）でき、また、レーザ光走査方向に直交
する方向の寸法が小さくなるため、隣接トラックからの
クロストークを低減できる。これは、隣接トラック間の
ピッチ（いわゆるトラックピッチ）ｐをより狭く（高密
度に）してトラック密度を高めることにもなり、記録密
度の向上が図れる。

【００１６】この図１の例では、記録ピットＲＰに関す
る各部寸法として、レーザ光走査方向に直交する方向の
ピット配置間隔、いわゆるトラックピッチをｐとし、レ
ーザ光走査方向（トラック方向）に沿ったピット配列間
隔の最短間隔、いわゆるピット記録最短周期（線記録密
度の逆数）をｑとし、レーザ光走査方向に直交する方向
（ディスク径方向）のピット幅をｈとしている。図５で
は、各記録ピットＲＰが上記最短記録周期ｑで配列され
ている状態を図示しているが、記録データに応じてこの
配列間隔（及びレーザ走査方向に沿ったピットの長さ）
が変化することは勿論である。

【００１７】次に、この図１に示す光磁気記録媒体をデ
ィスク状に形成したいわゆる光磁気ディスクに対する再
生装置の概略構成を図２に示している。

【００１８】この図２において、レーザ光源としての例
えば半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、コリ
メータレンズ１２で平行ビームとされ、ビームスプリッ
タ１３を介して対物レンズ１４に送られる。光磁気ディ
スク１５は、上記図１と共に説明した光磁気記録媒体で
あり、上記対物レンズ１４を介して照射されたレーザビ
ームは、上述した光磁気記録用磁性多層膜にて反射さ
れ、対物レンズ１４を介してビームスプリッタ１３に入
射されて反射され、集光レンズ１６で集光されてフォト
ダイオード等の光検出器１７に入射される。光磁気ディ
スク１５のレーザ光照射位置の裏面（図中上面）側に
は、再生磁界Ｈ_readを印加するための磁気ヘッド１８が
配設される。

【００１９】次に図３は、上記レーザ光の波長λが０．
７８μｍ、対物レンズ１４の開口数ＮＡが０．５のと
き、すなわち媒体上でのスポット径Ｄが、１．２２λ／
ＮＡより、１．９μｍとなるとき、上記トラックピッチ
ｐをスポット径Ｄ＝１．９μｍの１／２以下の例えば
０．８μｍとした場合の、再生レーザパワー（横軸）に
対する再生信号のキャリアレベル（縦軸）を示してい
る。この図３において、曲線ａがメインキャリア成分
を、曲線ｂがクロストーク成分をそれぞれ示しており、
図中の斜線部は、キャリア／ノイズ（クロストーク）
比、いわゆるＣ／Ｎ比として５０ｄＢが得られる範囲を
示し、このときの再生パワーが約２．２〜２．８ｍＷで
あり、約２．５ｍＷを中心として±１０％以上の範囲と
なっている。

【００２０】ここで、通常の再生装置において要求され
る各種条件を考慮するとき、Ｃ／Ｎ比が５０ｄＢとれる
ことは有効な信号再生を行うために充分な値であり、ま
た再生レーザパワーの変動マージンとして±１０％以上
がとれることは半導体レーザ１１等の素子のばらつきや
特性変動範囲として充分な値である。従って、スポット
径（Ｄ＝１．９μｍ）の１／２以下のトラックピッチ
（ｐ＝０．８μｍ）としても、有効な信号再生が行え、
しかも半導体レーザ１１等の素子のばらつきも許容され
て再生装置の量産も可能である。

【００２１】さらに、Ｃ／Ｎ比として４０ｄＢでも有効
な再生が可能である場合には、再生パワーは約２〜３．
５ｍＷの広い範囲がとれ、上記±１０％程度で充分とす
るならば、さらにトラックピッチｐを狭くしても信号再
生が有効に行え、製品化も可能であることがわかる。

【００２２】次に、上記高密度再生が可能な光磁気記録
媒体についてさらに説明する。

【００２３】本件出願人は、先に例えば特開平１−１４
３０４１号公報、特開平１−１４３０４２号公報等にお
いて、情報ビット（磁区）を再生時に拡大、縮小あるい
は消滅させることにより再生分解能を向上させるような
光磁気記録媒体の信号再生方法を提案している。この技
術は、記録磁性層を再生層、中間層、記録層から成る交
換結合多層膜とし、再生時において再生光ビームで加熱
された再生層の磁区を温度の高い部分で拡大、縮小ある
いは消去することにより、再生時の情報ビット間の干渉
を減少させ、光の回折限界以下の周期の信号を再生可能
とするものである。また、特願平１−２２９３９５号の
明細書及び図面においては、光磁気記録媒体の記録層を
磁気的に結合される再生層と記録保持層とを含む多層膜
で構成し、予め再生層の磁化の向きを揃えて消去状態と
しておくとともに、再生時にはレーザ光の照射によって
再生層を所定の温度以上に昇温し、この昇温された状態
でのみ記録保持層に書き込まれた磁気信号を再生層に転
写しながら読み取るようにすることにより、クロストー
クを解消して線記録密度、トラック密度の向上を図る技
術を提案している。

【００２４】これらの高密度再生技術をまとめると、消
去型と浮き出し型とに大別でき、それぞれの概要を図４
及び図５に示す。

【００２５】先ず図４のＡ、Ｂを参照しながら消去型の
高密度再生技術について説明する。この消去型の場合に
は、常温にて情報記録ピットＲＰが表れている状態の記
録媒体にレーザ光ＬＢを照射して加熱することで、照射
レーザ光ＬＢのビーム・スポットＳＰ内に記録消去領域
ＥＲを形成し、ビーム・スポットＳＰ内の残りの領域Ｒ
Ｄ内の記録ピットＲＰを読み取ることにより、線密度を
高めた再生を行っている。これは、ビーム・スポットＳ
Ｐ内の記録ピットＲＰを読み取る際に、記録消去領域Ｅ
Ｒをマスクとすることで読み取り領域ＲＤの幅ｄを狭く
し、レーザ光の走査方向（トラック方向）に沿った密度
（いわゆる線記録密度）を高めると共に、走査方向に直
交する方向の密度、いわゆるトラック密度をも高めた再
生を可能とするものである。

【００２６】この消去型高密度再生のための記録媒体
は、光磁気記録用アモルファス稀土類（Ｇｄ，Ｔｂ）−
鉄属（Ｆｅ，Ｃｏ）フェリ磁性膜から成る交換結合磁性
多層膜構造を有し、図４のＢに示す例では、ポリカーボ
ネート等の透明基板（図示せず）の一主面に、第１の磁
性膜である再生層６１、第２の磁性膜である切断層６
２、及び第３の磁性膜である記録保持層６３を順次積層
した構造を有している。第１の磁性膜（再生層）６１
は、例えばＧｄＦｅＣｏで、キュリー温度Ｔ_C1＞４００
°Ｃのものが用いられ、第２の磁性膜（切断層、中間
層）６２は、例えばＴｂＦｅＣｏＡｌで、キュリー温度
Ｔ_C2＝１２０°Ｃのものが用いられ、第３の磁性膜（記
録保持層）６３は、例えばＴｂＦｅＣｏで、キュリー温
度Ｔ_C3＝３００°Ｃのものが用いられる。なお、図４中
の各磁性膜６１、６２、６３内の矢印は各磁区の磁化の
向きを示している。また、Ｈ_readは再生磁界の向きを示
している。

【００２７】再生時の動作を簡単に説明すると、所定温
度Ｔ_OPより下の常温では記録媒体の記録保持層６３の記
録磁区が切断層６２を介して再生層６１に転写されてい
る。この記録媒体に対してレーザ光ＬＢを照射して媒体
温度を高めると、レーザ光の走査に伴って媒体の温度変
化は遅延されて表れ、上記所定温度Ｔ_OP以上となる領域
（記録消去領域ＥＲ）はビーム・スポットＳＰよりもレ
ーザ走査方向の後方側にややずれて表れる。この所定温
度Ｔ_OP以上では、再生層６１の磁区が再生磁界Ｈ_readの
向きに揃えられることにより、媒体表面上では記録が消
えた状態となる。これによって、上記所定温度Ｔ_OP以上
となる領域ＥＲの記録をマスクし、高密度再生を実現し
ている。

【００２８】次に、図５に示す浮き出し型の高密度再生
技術では、常温で情報記録ピットＲＰが消えている状態
（初期化状態）の記録媒体にレーザ光を照射して加熱す
ることにより、照射レーザ光のビーム・スポットＳＰ内
に記録浮き出し領域である信号検出領域ＤＴを形成し、
この信号検出領域ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを読み取
るようにすることで再生線密度及び再生トラック密度を
高めている。

【００２９】この浮き出し高密度再生のための記録媒体
は、交換結合磁性多層膜構造を有するものであり、図５
の例では、ポリカーボネート等の透明基板（図示せず）
の一主面に第１の磁性膜である再生層７１、第２の磁性
膜である再生補助層７２、第３の磁性膜である中間層７
３、第４の磁性膜である記録保持層７４を順次積層した
構造を有している。第１の磁性膜（再生層）７１は、例
えばＧｄＦｅＣｏでキュリー温度Ｔ_C1＞３００°Ｃのも
の、第２の磁性膜（再生補助層）７２は、例えばＴｂＦ
ｅＣｏＡｌでキュリー温度Ｔ_C2≒１２０°Ｃのもの、第
３の磁性膜（中間層）７３は、例えばＧｄＦｅＣｏでキ
ュリー温度Ｔ_C3≒２５０°Ｃのもの、第４の磁性膜（記
録保持層）７４は、例えばＴｂＦｅＣｏでキュリー温度
Ｔ_C4≒２５０°Ｃのものがそれぞれ用いられる。なお、
図５中の各磁性膜７１、７２、７３、７４内の矢印は各
磁区の磁化の向きを示しており、Ｈ_readは再生磁界の向
きを示している。

【００３０】再生時の動作を簡単に説明すると、先ず再
生前に初期化磁界により再生層７１及び再生補助層７２
の磁化の向きを一方向（図５では上方向）に揃える。次
に逆方向の再生磁界Ｈ_readを印加しながらレーザ光ＬＢ
を照射すると、レーザ光の走査に伴って媒体の温度変化
は遅延されて表れるから、所定の再生温度Ｔ_RP以上とな
る領域（記録浮き出し領域）はビーム・スポットＳＰよ
りも走査方向の後方側にややずれて表れる。この所定再
生温度Ｔ_RP以上では、再生補助層７２の保磁力が低下
し、再生磁界Ｈ_readが印加されることによって磁壁がな
くなり、記録保持層７４の情報が再生層７１に転写され
る。これによって、レーザ光ＬＢのビーム・スポットＳ
Ｐ内で上記再生温度Ｔ_RPに達する前の領域がマスクさ
れ、このスポットＳＰ内の残部が記録浮き出し領域であ
る信号検出領域ＤＴとなり、高密度再生が可能となる。

【００３１】さらに、これらの消去型と浮き出し型とを
混合した技術として、上記図１に示したような高密度再
生技術も考えられている。この図１においては、上述し
たように、常温で情報記録ピットＲＰが消えている状態
（初期化状態）の記録媒体にレーザ光を照射して加熱す
ることで、照射レーザ光のビーム・スポットＳＰに対し
てレーザ光走査方向の後方側にややずれた位置に記録浮
き出し領域ＦＬを形成すると共に、この記録浮き出し領
域ＦＬ内にさらに高温の記録消去領域ＥＲを形成してい
る。

【００３２】また、本件出願人が先に提出した特願平３
−４１８１１０号の明細書及び図面においては、少なく
とも再生層、中間層、記録保持層を有する光磁気記録媒
体を用い、再生層にレーザ光を照射すると共に再生磁界
を印加し、このレーザ照射により生ずる温度分布を利用
して、初期化状態を維持する部分、記録保持層の情報が
転写される部分、再生磁界方向に磁化の向きが揃えられ
る部分をレンズ視野内に生ぜしめることにより、レンズ
視野内を光学的にマスクしたのと等価な状態とし、線記
録密度及びトラック密度を高め、また、再生パワーが変
動しても記録保持層の情報が転写される領域が縮小ある
いは拡大することがなく、再生時の周波数特性も良好な
ものとした光磁気記録媒体における信号再生方法を提案
している。

【００３３】これらの光磁気記録媒体を用いた高密度再
生技術によれば、ビーム・スポットＳＰ内で、記録浮き
出し領域ＦＬ内の一部領域である読み取り領域ＲＤや信
号検出領域ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを読み取るよう
にしている。この読み取り領域ＲＤや信号検出領域ＤＴ
の寸法が、ビーム・スポットＳＰの寸法よりも小さくな
ることから、レーザ光走査方向、及びレーザ光走査方向
に直交する方向のピット配置間隔を短くすることがで
き、高密度化が可能となり、媒体記録容量の増大が図れ
ることになる。

【００３４】ところで、このような高トラック密度で信
号再生を行うときのトラッキングをとるためのトラッキ
ングサーボとしては、いわゆるサンプルサーボ方式や、
マルチ光源ビームによりサーボに対して等価的にトラッ
クピッチを広げる手法が有効である。このマルチ光源ビ
ームによるトラッキングサーボは、本件出願人が先に特
願平２−１４２５２１号の明細書及び図面において提案
している技術であり、図６を参照しながら簡単に説明す
る。

【００３５】この図６において、記録媒体上にはいわゆ
る案内溝（ガイドグルーブ）３１が例えばレーザ光スポ
ットＳＰの径以上の配置間隔ｓをもって形成されてお
り、記録ピットＲＰのレーザ走査方向に直交する方向の
配置間隔ｐは、上記案内溝３１の配置間隔ｓの例えば１
／２以下となっている。レーザ光源からは複数、例えば
３本の光ビームが媒体に照射され、これらの３本の光ビ
ームのスポットＳＰ_a 、ＳＰ₀ 、ＳＰ_b が上記間隔ｐで
配列された３本の記録ピット列（いわゆる記録トラッ
ク）上にそれぞれ対応付けられる。このとき、３スポッ
トの内の中央のスポットＳＰ₀ を上記案内溝３１上に位
置させ、このスポットのみでトラッキングをとるように
すれば、残りの２つのスポットＳＰ_a 、ＳＰ_b は案内溝
３１の両側の記録ピット列上を走査するように案内され
る。ここで、上記ｐは一般にｓ／２ｎとすることができ
る。

【００３６】すなわち、一般的には、レーザ光源からの
複数の光ビームを記録媒体上に照射して、この媒体上に
案内溝の配列ピッチｓの１／２ｎずつ互いにオフセット
させて複数のビームスポットＳＰを形成し、この複数の
ビームスポットＳＰに基づいて、空間位相が上記案内溝
の配列ピッチｓの１／２ｎずつ互いにオフセットしたｎ
個の信号（記録ピットＲＰ）を形成し、このｎ個の信号
を乗算して、空間周期が上記案内溝の配列ピッチｓの１
／ｎとなるトラッキング制御信号を形成し、このトラッ
キング制御信号に基づいてトラッキング制御を行うわけ
である。

【００３７】以上説明した例は、信号の記録が可能な光
磁気記録媒体を用いる例であったが、次に、本発明を反
射率変化型の光記録媒体に適用した実施の形態につい
て、以下に説明する。

【００３８】この反射率変化型の光記録媒体に関する技
術としては、本件出願人が先に特願平２−９４４５２号
の明細書及び図面において光ディスクの信号再生方法を
提案しており、また、特願平２−２９１７７３号の明細
書及び図面において光ディスクを提案している。すなわ
ち、前者においては、信号に応じて位相ピットが形成さ
れるとともに温度によって反射率が変化する光ディスク
に対して読み出し光を照射し、読み出し光の走査スポッ
ト内で反射率を部分的に変化させながら位相ピットを読
み取ることを特徴とする光ディスクの信号再生方法を提
案しており、後者においては、位相ピットが形成された
透明基板上に、相変化によって反射率が変化する材料層
が形成されてなり、読み出し光が照射されたときに、上
記材料層が、読み出し光の走査スポット内で部分的に相
変化するとともに、読み出し後には初期状態に戻ること
を特徴とする、いわゆる相変化型の光ディスクを提案し
ている。

【００３９】ここで、上記材料層として、溶融後結晶化
し得る相変化材料層を用い、読み出し光が照射されたと
きに、この相変化材料層が読み出し光の走査スポット内
で部分的に溶融結晶化領域で液相化して反射率が変化す
ると共に、読み出し後には結晶状態に戻るようにするこ
とが好ましい。

【００４０】ここで本実施の形態に用いられる相変化型
の光ディスクは、図７に要部の概略断面図を示すよう
に、位相ピット１０１が形成された透明基板１０２上
（図中では下面側）に、第１の誘電体層１０３を介して
相変化材料層１０４が形成され、この材料層１０４の上
（図中の下面側、以下同様）に第２の誘電体層１０５が
形成され、その上に反射膜１０６が形成されてなってい
る。これら第１の誘電体層１０３及び第２の誘電体層１
０５によって光学特性、例えば反射率等の設定がなされ
る。さらに必要に応じて、反射膜１０６の上に保護膜
（図示せず）が被着形成されることも多い。

【００４１】この他、この相変化型の光ディスクの構造
としては、例えば図８に示すように、ピット１０１が形
成された透明基板１０２上に直接的に相変化材料層１０
４のみを密着形成したものを用いてもよく、また、図９
に示すように、位相ピット１０１が形成された透明基板
１０２上に、第１の誘電体層１０３、相変化材料層１０
４、及び第２の誘電体層１０５を順次形成したものを用
いてもよい。

【００４２】ここで、上記透明基板１０２としては、ガ
ラス基板、ポリカーボネートやメタクリレート等の合成
樹脂基板等を用いることができ、また、基板上にフォト
ポリマを被着形成してスタンパによって位相ピット１０
１を形成する等の種々の構成を採ることができる。

【００４３】上記相変化材料層１０４に使用可能な材料
としては、読み出し光の走査スポット内で部分的に相変
化し、読み出し後には初期状態に戻り、相変化によって
反射率が変化するものが挙げられる。具体的には、Ｓｂ
₂ Ｓｅ₃ 、Ｓｂ₂ Ｔｅ₃ 等のカルコゲナイト、すなわち
カルコゲン化合物が用いられ、また、他のカルコゲナイ
トあるいは単体のカルコゲンとして、Ｓｅ、Ｔｅの各単
体、さらにこれらのカルコゲナイト、すなわちＢｉＴ
ｅ、ＢｉＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−
ＳｂＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ、Ｇｅ
−Ｔｅ等のカルコゲナイト系材料等が用いられる。この
ようなカルコゲン、カルコゲナイトによって相変化材料
相１０４を構成するときは、その熱伝動率、比熱等の特
性を、半導体レーザ光による読み出し光によって良好な
温度分布を形成する上で望ましい特性とすることがで
き、後述するような溶融結晶化領域での溶融状態の形成
を良好に行うことができ、Ｓ／ＮあるいはＣ／Ｎの高い
超高解像度の再生を行うことができる。

【００４４】また上記第１の誘電体層１０３及び第２の
誘電体層１０５としては、例えばＳｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ、
ＳｉＯ₂ 、ＡｌＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＺｎＳ、ＭｇＦ₂ 等を
用いることができる。さらに、上記反射膜１０６として
は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等を用いることができ、こ
れらの元素に少量の添加物が添加されたものであっても
よい。

【００４５】以下、相変化型の光ディスクの具体例とし
て、位相ピットが形成された透明基板上に、溶融後結晶
化し得る相変化材料層が形成されてなり、読み出し光が
照射されたときに、上記相変化材料層が読み出し光の走
査スポット内で部分的に溶融結晶化領域で液相化して反
射率が変化すると共に、読み出し後には結晶状態に戻る
ようなものであって、上記図７の構成を有する光ディス
クに本発明を適用した例について説明する。

【００４６】図７の透明基板１０２としては、いわゆる
ガラス２Ｐ基板を使用し、この基板１０２の一主面に形
成される位相ピット１０１は、トラックピッチ１．６μ
ｍ、ピット深さ約１２００ 、ピット幅０．５μｍの設
定条件で形成した。そして、このピット１０１を有する
透明基板１０２の一主面にＡｌＮよりなる第１の誘電体
層１０３を被着形成し、これの上（図では下面側、以下
同様）に相変化材料層１０４としてＳｂ₂ Ｓｅ₃ を被着
形成した。さらに、これの上にＡｌＮによる第２の誘電
体層１０５を被着形成し、さらにこれの上にＡｌ反射膜
１０６を被着形成した。

【００４７】このような構成の光ディスクにおいて、信
号が記録されていない部分すなわち位相ピット１０１が
存在しない鏡面部分を用いて、先ず以下の操作を行っ
た。

【００４８】すなわち、最初に上記光ディスクの１点に
フォーカスさせるように例えば７８０ｎｍのレーザ光を
照射して、徐冷して初期化（結晶化）する。次に、同一
点にレーザパワーＰを、０＜Ｐ≦１０ｍＷの範囲で固定
してレーザパルス光を照射した。この場合、パルス幅ｔ
は、２６０ｎsec ≦ｔ≦２．６μsec とした。その結
果、パルス光照射前と、照射後の冷却（常温）後とで、
両固相状態での反射率が変化すれば、材料層が結晶から
非晶質に変化したことになる。そして、この操作で、最
初と最後で反射率変化がなかった場合でも、パルス光の
照射中に、戻り光量が一旦変化したとすれば、それは結
晶状態の膜が一旦液相化されて再び結晶化されたことを
意味する。このように一旦液相状態になって後、温度低
下によって再び結晶化状態になり得る溶融化状態の領域
を、溶融結晶化領域と称する。

【００４９】図１０は、上述のように相変化材料層１０
４としてＳｂ₂ Ｓｅ₃ を用いた場合において、横軸に照
射レーザ光パルス幅を、縦軸にレーザ光パワーをそれぞ
れとり、これらの各値と相変化材料層１０４の相状態を
示したものである。同図中、曲線ａより下方の斜線を付
して示した領域Ｒ₁ は、相変化材料層１０４が溶融化し
ない初期状態を保持したままである場合の領域である。
同図において曲線ａより上方においてはレーザ光スポッ
ト照射によって液相すなわち溶融状態になるが、特に曲
線ａとｂとの間の領域Ｒ₂ は、レーザ光スポットが排除
されて（常温程度にまで）冷却されることによって固相
化されたときに結晶化状態に戻る溶融結晶化領域であ
り、これに対して曲線ｂより上方の交差斜線で示す領域
Ｒ₃ は、レーザ光スポットを排除して冷却されて固相化
されたときに非晶質すなわちアモルファス状態になる溶
融非晶質化領域である。

【００５０】本実施の形態の上記具体例においては、図
１０における溶融結晶化領域Ｒ₂ での液相状態が再生時
に生じ得るように、その再生時の読み出し光の照射によ
る加熱状態から常温までの冷却過程において、その融点
ＭＰから固相化に至るに要する時間Δｔが結晶化に要す
る時間ｔ₁ より大となるように、再生光パワー、光ディ
スクの構成、材料、各膜厚等の選定がなされる。

【００５１】上記具体例において、初期化状態の反射率
すなわち結晶化状態の反射率よりも、溶融状態での反射
率が高くなるように各層の厚さ等を設定している。

【００５２】次に、上述のような相変化型光ディスクの
他の具体例として、相変化材料層１０４にＳｂ₂ Ｔｅ₃
を用いた場合において、上記図１０と同様にその相変化
状態を測定した結果を図１１に示す。この図１１におい
て、上記図１０と対応する部分には同一符号を付して説
明を省略する。この場合も、結晶化状態すなわち初期化
状態における反射率よりも溶融状態の反射率を高めるよ
うに、各層の厚み等を選定している。

【００５３】なお、Ｓｂ₂ Ｓｅ₃ 、Ｓｂ₂ Ｔｅ₃ 等のカ
ルコゲナイトあるいはカルコゲンにおいて、非晶質状態
の反射率と、溶融状態の反射率は殆ど同程度の値を示
す。そして、本発明の実施の形態に用いられる光ディス
クは、その再生に当たって該光ディスクに対する走査ス
ポット内における温度分布を利用して超高解像度をもっ
て再生する。

【００５４】ここで、本発明の実施の形態による上記相
変化型光ディスクにレーザ光ビームを照射した場合を、
図１２を参照しながら説明する。

【００５５】図１２において、横軸はスポットの走査方
法Ｘに関する位置を示したもので、今光ディスクにレー
ザが照射されて形成されたビーム・スポットＳＰの光強
度分布は、同図中破線ａのようになる。これに対して相
変化型材料層１０４における温度分布は、ビーム・スポ
ットＳＰの走査速度に対応してビーム走査方向Ｘの後方
側にやや遅れて表れ、同図中実線ｂのようになる。

【００５６】ここで、レーザ光ビームが図中の矢印Ｘ方
向に走査されているとき、媒体の光ディスクは、ビーム
・スポットＳＰに対して、走査方向の先端側から次第に
温度が上昇し、遂には相変化型材料層１０４の融点ＭＰ
以上の温度となる。この段階で、相変化型材料層１０４
は初期の結晶状態から溶融状態になり、この溶融状態へ
の移行によって、例えば反射率が上昇する。この場合、
ビーム・スポットＳＰ内で図中斜線を付して示した領域
Ｐ_X の反射率が高くなる。すなわち、ビーム・スポット
ＳＰ内で、位相ピット１０１の読み出しが可能な領域Ｐ
_X と、結晶化状態を保持して読み出しが殆ど不可能な領
域Ｐ_Z とが存在する。従って、図示のように同一スポッ
トＳＰ内に例えば２つの位相ピット１０１が存在してい
る場合においても、反射率が大なる領域Ｐ_X に存在する
１つの位相ピット１０１に関してのみその読み出しを行
うことができ、他の位相ピットに関しては、これが反射
率が極めて低い領域Ｐ_Z にあってこれの読み出しがなさ
れない。このように、同一スポットＳＰ内に複数の位相
ピット１０１が存在しても、単一の位相ピット１０１に
関してのみその読み出しを行うことができる。

【００５７】従って、上記読み出し光ビームの波長を
λ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、上記読み出
し光ビームの走査方向に直交する方向の記録信号の最短
の位相ピット間隔（いわゆるトラックピッチ）をスポッ
ト径の１／２以下としても良好な読み出しが行えること
が明らかであり、超高解像度をもって信号の読み出しを
行うことができ、記録密度、特にトラック密度の向上が
図れ、媒体記録容量を増大させることができる。

【００５８】ここで図１３は、上記図３の場合と同様
に、レーザ光の波長λが０．７８μｍ、対物レンズ１４
の開口数ＮＡが０．５のとき、すなわち媒体上でのスポ
ット径Ｄが、１．２２λ／ＮＡより、１．９μｍとなる
とき、上記トラックピッチｐをスポット径Ｄ＝１．９μ
ｍの１／２以下の例えば０．８μｍとした場合の、再生
レーザパワー（横軸）に対する再生信号のキャリアレベ
ル（縦軸）を示すものであり、上記相変化材料層１０４
としてはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを用いている。この図１３に
おいて、曲線ａがメインキャリア成分を、曲線ｂがクロ
ストーク成分をそれぞれ示しており、図中の斜線部ｃ
は、キャリア／ノイズ（クロストーク）比、いわゆるＣ
／Ｎ比として略々５０ｄＢが得られる範囲を示してい
る。このときの再生パワーが約５．７〜６．９ｍＷであ
る。

【００５９】ここで、通常の再生装置において要求され
る各種条件を考慮するとき、Ｃ／Ｎ比が５０ｄＢとれる
ことは有効な信号再生を行うために充分な値であり、ま
た再生レーザパワーの変動マージンも充分にとれてお
り、従って、スポット径（Ｄ＝１．９μｍ）の１／２以
下のトラックピッチ（ｐ＝０．８μｍ）としても、有効
な信号再生が行え、しかも半導体レーザ１１等の素子の
ばらつきも許容されて再生装置の量産も可能である。

【００６０】さらに、Ｃ／Ｎ比として４０ｄＢでも有効
な再生が可能である場合には、再生パワーはさらに広い
範囲がとれ、さらにトラックピッチｐを狭くしても信号
再生が有効に行え、製品化も可能であることがわかる。

【００６１】ところで、上述した例においては、相変化
材料層１０４が溶融状態のときに反射率が高く結晶状態
で低い膜厚等の諸条件を設定した場合であるが、各層の
構成、厚さ、相変化材料の構成、厚さ等の諸条件の選定
によって溶融状態においての反射率を低くし結晶状態に
おける反射率を高める構成とすることもでき、この場合
は、図１２で示したレーザ光スポットＳＰ内の高温領域
Ｐ_X 内に１つの位相ピット１０１が存在するようにし、
この領域Ｐ_X にある１つの位相ピット１０１からのみそ
の読み出しを行う構成とすることができる。また、レー
ザ光照射により温度が上昇して、例えば上記溶融非晶質
化領域Ｒ₃ に達すること等により、常温にまで冷却され
た状態では上記結晶化状態等の初期状態に戻らないよう
な不可逆的な相変化を生ずる場合であっても、何らかの
手段で初期化する操作を行えばよく、本発明の要旨から
逸脱するものではない。例えば、再生のためのレーザス
ポットの後に長円系のスポットを照射し、相変化材料層
１０４を上記溶融結晶化領域Ｒ₂ にまで加熱したり、融
点ＭＰ以下で結晶化温度以上の温度に加熱してやれば、
相変化材料層１０４は非晶質（アモルファス）状態から
結晶状態に復帰し、いわゆる初期化される。

【００６２】なお、上述した実施の形態においては、媒
体の相変化により反射率を変化させているが、反射率変
化はいかなる現象を利用したものであってもよく、例え
ば、図１４に示す本発明のさらに他の実施の形態のよう
に、干渉フィルタにおける水分吸着による分光特性の変
化を利用して、温度によって反射率を変化させてもよ
い。

【００６３】すなわち、この図１４において、位相ピッ
ト１３１が形成された透明基板１３２上に、屈折率の大
きく異なる材料を、それぞれ厚さが再生光の波長λの１
／４となるように繰り返し成膜することにより干渉フィ
ルタが形成されてなるものである。本例では、屈折率の
大きく異なる材料として、ＭｇＦ層１３３（屈折率１．
３８）と、ＺｎＳ層１３４（屈折率２．３５）を採用し
た。勿論、これに限らず屈折率の差が大きくなる材料の
組合せであれば如何なるものであってもよく、例えば、
屈折率の小さなＳｉＯ（屈折率１．５）等が挙げられ、
また屈折率の大きな材料としてはＴｉＯ₂ （屈折率２．
７３）やＣｅＯ₂ （屈折率２．３５）等が挙げられる。

【００６４】上述のＭｇＦ層１３３やＺｎＳ層１３４は
蒸着形成されるが、これらを蒸着形成する際に、到達真
空度を例えば１０^-4 Torr 程度と通常よりも低く設定す
ると、膜構造がいわゆるポーラスなものとなり、そこに
水分が残留する。そして、この水分が残留した膜からな
る干渉フィルタにおいては、室温と水の沸点近くまで温
度を上げた時とで、例えば図１５に示すように、反射率
分光特性が大きく異なる。すなわち、室温では図中曲線
ｉで示すように波長λ_R を変曲点とする特性を示すのに
対して、沸点近くにまで温度を上げると、図中曲線iiで
示すように波長λ_H を変曲点とする特性になり、温度が
下がると再び曲線ｉで示す特性に戻るというように、急
峻な波長シフトが観察される。この現象は、水分が気化
することにより屈折率が大きく変わり、この影響で分光
特性が変化することによるものと考えられている。

【００６５】従って、再生光の光源の波長をこれら変曲
点λ_R 、λ_H の中間の波長λ₀ に選べば、室温時と加熱
時でダイナミックに反射率が変化することになる。

【００６６】本実施の形態では、この反射率変化を利用
して高密度再生を行う。高密度再生が可能となる原理
は、前述した図１２とともに説明した通りで、この場合
には水分が気化して波長シフトが起こった領域が高反射
率領域に相当し、温度が上昇していない部分がマスクさ
れた形となる。本例では温度が下がると反射率特性が元
の状態に戻るので、特別な消去操作は必要ない。

【００６７】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、例えば、上記光記録媒体として
は、ディスク状のみならず、カード状、シート状等の媒
体にも本発明を適用することができる。この他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であ
ることは勿論である。

【００６８】

【発明の効果】本発明にかかる光記録媒体によれば、位
相ピットが形成され温度によって反射率が変化する光記
録媒体に対して読み出し光ビームを照射して走査スポッ
ト内で反射率を部分的に変化させながら位相ピットを読
み取るような光記録媒体であって、レーザ光の走査方向
と直交する方向の記録信号のピットＲＰのトラックピッ
チｐをレーザ光のスポット径Ｄの１／２以下とすること
により、トラック密度を高め、媒体の記録容量を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光記録媒体の実施の形態の説明に
先立って、本発明の技術を説明するために例示される光
磁気記録媒体とこの媒体上のレーザ光のスポットを概略
的に示す平面図である。

【図２】再生装置の光学系の概略構成を示す模式図であ
る。

【図３】再生レーザパワーに対する再生信号のキャリア
レベルを示す図である。

【図４】消去型の光磁気記録媒体上にレーザ光を照射し
たときを示し、Ａは平面図、Ｂは断面図である。

【図５】浮き出し型の光磁気記録媒体上にレーザ光を照
射したときを示し、Ａは平面図、Ｂは断面図である。

【図６】マルチ光源ビームによるトラッキングサーボを
説明するための図である。

【図７】本発明に係る光記録媒体の実施の形態となる相
変化型光ディスクの一例の要部を示す概略断面図であ
る。

【図８】上記実施の形態となる相変化型光ディスクの他
の例の要部を示す概略断面図である。

【図９】上記相変化型光ディスクのさらに他の例の要部
を示す概略断面図である。

【図１０】上記相変化型光ディスクの説明に供する相変
化状態を示す図である。

【図１１】上記相変化型光ディスクの説明に供する他の
相変化状態を示す図である。

【図１２】上記相変化型光ディスクの説明に供する読み
出し光スポットと温度分布との関係を示す図である。

【図１３】上記相変化型光ディスクの説明に供する再生
レーザパワーに対する再生信号のキャリアレベルを示す
図である。

【図１４】本発明の他の実施の形態として干渉フィルタ
を用いた反射率変化型の光ディスクの要部を示す概略断
面図である。

【図１５】干渉フィルタにおける温度による反射率分光
特性の変化の様子を示す特性図である。

【符号の説明】

ＳＰ ビーム・スポット、 ＥＲ 記録消去領域、 Ｆ
Ｌ 記録浮き出し領域、 ＤＴ 信号検出領域、 ＲＰ
記録ピット、 ｐ トラックピッチ、 ｑ最短記録周
期、 Ｄ スポット径、 １０１ 位相ピット、 １０
２ 透明基板、 １０３ 第１の誘電体層、 １０４
相変化材料層、 １０５ 第２の誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 俊司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 太田 真澄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小野 真澄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 保田 宏一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号に応じて位相ピットが形成されると
   ともに温度によって反射率が変化する光記録媒体に対し
   て読み出し光ビームを照射し、読み出し光ビームの走査
   スポット内で反射率を部分的に変化させながら位相ピッ
   トを読み取るような光記録媒体であって、 上記読み出し光ビームの走査方向と直交する方向の記録
   信号の位相ピットの配置間隔を、上記読み出し光ビーム
   のスポット径の１／２以下とすることを特徴とする光記
   録媒体。