JP3361079B2 - 光記録媒体の再生方法 - Google Patents
光記録媒体の再生方法Info
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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
媒体の再生方法に関し、特に、高密度情報の再生が行え
る光記録媒体の再生方法に関する。 【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、例えばレーザビームの走査方向
（記録トラックの方向）の密度やピット配置間隔（いわ
ゆる線記録密度やその逆数であるピット記録間隔）につ
いて検討する。このビーム走査方向の最小ピット間隔ｑ
は、理論上ではレーザ光の波長λ及び対物レンズの開口
数ＮＡによって、 ｑ＝λ／２ＮＡ となる。従って、例えばＮＡ＝０．５、λ＝７８０ｎｍ
（０．７８μｍ）のときの最小ピット間隔ｑは０．７８
μｍとなり、これ以下のピット間隔の信号の再生はでき
ない。これは、記録線密度としては、１ｍｍ当たり１４
００ピットとなるが、上述したように、さらに線密度を
高めることが要請されている。本発明は、このような実
情に鑑みてなされたものであり、記録線密度をさらに高
めることができ、媒体容量の増加が図れるような光記録
媒体の再生方法の提供を目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明に係る光記録媒体
の再生方法は、上述した課題を解決するために、記録信
号に応じた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る光記録媒
体に、光ビームを照射して再生を行う光記録媒体の再生
方法であって、上記光記録媒体は、上記光ビームの波長
をλ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、上記光ビ
ームの走査方向に沿って最短の位相ピット間隔をλ／２
ＮＡ以下となるような上記位相ピットが形成されてお
り、上記光ビームを結晶状態にある上記相変化材料層に
照射することにより、上記相変化材料層を上記光ビーム
の走査スポット内で部分的に（溶融結晶化領域で）液相
化させることにより反射率を部分的に変化させて上記位
相ピットの上記記録信号を読出し、読出し後には、読出
し前の結晶状態に戻るようにすることを特徴とする。 【０００７】従って、本発明に係る光記録媒体の再生方
法によれば、レーザビーム等の光ビームの走査方向のピ
ット配置間隔（いわゆる記録ピット間隔）をλ／２ＮＡ
以下とすることにより、この方向の記録密度、いわゆる
線記録密度を高めて、媒体記録容量を高めることができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光記録媒体の
再生方法の実施の形態について、図面を参照しながら説
明する。 【０００９】先ず、本発明に係る一つの実施の形態とし
て、反射率変化型の光記録媒体の再生方法について説明
する。この実施の形態となる光記録媒体の再生方法は、
記録信号に応じた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る
光記録媒体に、光ビームを照射して再生を行う光記録媒
体の再生方法であって、上記光記録媒体は、上記光ビー
ムの波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、
上記光ビームの走査方向に沿って最短の位相ピット間隔
をλ／２ＮＡ以下となるような上記位相ピットが形成さ
れており、上記光ビームを結晶状態にある上記相変化材
料層に照射することにより、上記相変化材料層を上記光
ビームの走査スポット内で部分的に（溶融結晶化領域
で）液相化させることにより反射率を部分的に変化させ
て上記位相ピットの上記記録信号を読出し、読出し後に
は、読出し前の結晶状態に戻るようにするものである。 【００１０】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。 【００１１】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。 【００１２】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１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。 【００１３】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２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３
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。 【００１４】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。 【００１５】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、Ｔ
ｅの各単体、さらにこれらのカルコゲナイト、すなわち
ＢｉＴｅ、ＢｉＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、
Ｉｎ−ＳｂＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ
ｂ、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。 【００１６】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 、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＯ２ 、ＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＺｎＳ、Ｍ
ｇＦ２ 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。 【００１７】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１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。 【００１８】図１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の一主面に厚さ９００ の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Ｓｂ
２ Ｓｅ３ を被着形成した。さらに、これの上に厚さ
３００ の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３００ の
厚さに被着形成した。 【００１９】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。 【００２０】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。 【００２１】図４は、上述のように相変化材料層１０４
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。 【００２２】本実施の形態の上記具体例においては、図
４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。 【００２３】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は５７％、溶融状態では１
６％であった。そして、その再生パワーを９ｍＷとし、
線速を３ｍ／sec に設定して再生を行ったときのＣ／Ｎ
は２５ｄＢであった。 【００２４】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 Ｔｅ
３ を用いた場合において、上記図４と同様にその相変
化状態を測定した結果を図５に示す。この図５におい
て、上記図４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Ｓｂ２ Ｔｅ３ を用いた具体例にお
いては、結晶化状態、すなわち初期化状態における反射
率は２０％、溶融状態においては１０％となった。 【００２５】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６を参照しながら説明する。 【００２６】図６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。 【００２７】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、例えば反射率が低下する。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
ＰＸ の反射率が低くなる。すなわち、ビーム・スポッ
トＳＰ内で、位相ピット１０１の読み出しが殆ど不可能
な領域ＰＸ と、結晶化状態を保持した領域ＰＺ 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ＰＺ 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ＰＸ 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。 【００２８】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沿った記録信号の最短の位相ピ
ット間隔をλ／２ＮＡ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、特に線密度の向上
が図れ、媒体記録容量を増大させることができる。 【００２９】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低く結晶状態
で高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高め結晶状態にお
ける反射率を低下させる構成とすることもでき、この場
合は、図６で示したレーザ光スポットＳＰ内の高温領域
ＰＸ 内に１つの位相ピット１０１が存在するように
し、この領域ＰＸ 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。 【００３０】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。 【００３１】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る光記録媒体の再生方法によれば、記録信号に応じ
た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る光記録媒体に、光
ビームを照射して再生を行う光記録媒体の再生方法であ
って、上記光記録媒体は、上記光ビームの波長をλ、対
物レンズの開口数をＮＡとするとき、上記光ビームの走
査方向に沿って最短の位相ピット間隔をλ／２ＮＡ以下
となるような上記位相ピットが形成されており、上記光
ビームを結晶状態にある上記相変化材料層に照射するこ
とにより、上記相変化材料層を上記光ビームの走査スポ
ット内で部分的に（溶融結晶化領域で）液相化させるこ
とにより反射率を部分的に変化させて上記位相ピットの
上記記録信号を読出し、読出し後には、読出し前の結晶
状態に戻るようにすることにより、記録線密度が高ま
り、媒体の記録容量を高めることができる。
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
媒体の再生方法に関し、特に、高密度情報の再生が行え
る光記録媒体の再生方法に関する。 【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、例えばレーザビームの走査方向
（記録トラックの方向）の密度やピット配置間隔（いわ
ゆる線記録密度やその逆数であるピット記録間隔）につ
いて検討する。このビーム走査方向の最小ピット間隔ｑ
は、理論上ではレーザ光の波長λ及び対物レンズの開口
数ＮＡによって、 ｑ＝λ／２ＮＡ となる。従って、例えばＮＡ＝０．５、λ＝７８０ｎｍ
（０．７８μｍ）のときの最小ピット間隔ｑは０．７８
μｍとなり、これ以下のピット間隔の信号の再生はでき
ない。これは、記録線密度としては、１ｍｍ当たり１４
００ピットとなるが、上述したように、さらに線密度を
高めることが要請されている。本発明は、このような実
情に鑑みてなされたものであり、記録線密度をさらに高
めることができ、媒体容量の増加が図れるような光記録
媒体の再生方法の提供を目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明に係る光記録媒体
の再生方法は、上述した課題を解決するために、記録信
号に応じた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る光記録媒
体に、光ビームを照射して再生を行う光記録媒体の再生
方法であって、上記光記録媒体は、上記光ビームの波長
をλ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、上記光ビ
ームの走査方向に沿って最短の位相ピット間隔をλ／２
ＮＡ以下となるような上記位相ピットが形成されてお
り、上記光ビームを結晶状態にある上記相変化材料層に
照射することにより、上記相変化材料層を上記光ビーム
の走査スポット内で部分的に（溶融結晶化領域で）液相
化させることにより反射率を部分的に変化させて上記位
相ピットの上記記録信号を読出し、読出し後には、読出
し前の結晶状態に戻るようにすることを特徴とする。 【０００７】従って、本発明に係る光記録媒体の再生方
法によれば、レーザビーム等の光ビームの走査方向のピ
ット配置間隔（いわゆる記録ピット間隔）をλ／２ＮＡ
以下とすることにより、この方向の記録密度、いわゆる
線記録密度を高めて、媒体記録容量を高めることができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光記録媒体の
再生方法の実施の形態について、図面を参照しながら説
明する。 【０００９】先ず、本発明に係る一つの実施の形態とし
て、反射率変化型の光記録媒体の再生方法について説明
する。この実施の形態となる光記録媒体の再生方法は、
記録信号に応じた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る
光記録媒体に、光ビームを照射して再生を行う光記録媒
体の再生方法であって、上記光記録媒体は、上記光ビー
ムの波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、
上記光ビームの走査方向に沿って最短の位相ピット間隔
をλ／２ＮＡ以下となるような上記位相ピットが形成さ
れており、上記光ビームを結晶状態にある上記相変化材
料層に照射することにより、上記相変化材料層を上記光
ビームの走査スポット内で部分的に（溶融結晶化領域
で）液相化させることにより反射率を部分的に変化させ
て上記位相ピットの上記記録信号を読出し、読出し後に
は、読出し前の結晶状態に戻るようにするものである。 【００１０】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。 【００１１】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。 【００１２】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１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。 【００１３】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２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３
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。 【００１４】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。 【００１５】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、Ｔ
ｅの各単体、さらにこれらのカルコゲナイト、すなわち
ＢｉＴｅ、ＢｉＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、
Ｉｎ−ＳｂＳｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ
ｂ、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。 【００１６】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 、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＯ２ 、ＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＺｎＳ、Ｍ
ｇＦ２ 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。 【００１７】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１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。 【００１８】図１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の一主面に厚さ９００ の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Ｓｂ
２ Ｓｅ３ を被着形成した。さらに、これの上に厚さ
３００ の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３００ の
厚さに被着形成した。 【００１９】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。 【００２０】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。 【００２１】図４は、上述のように相変化材料層１０４
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。 【００２２】本実施の形態の上記具体例においては、図
４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。 【００２３】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は５７％、溶融状態では１
６％であった。そして、その再生パワーを９ｍＷとし、
線速を３ｍ／sec に設定して再生を行ったときのＣ／Ｎ
は２５ｄＢであった。 【００２４】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 Ｔｅ
３ を用いた場合において、上記図４と同様にその相変
化状態を測定した結果を図５に示す。この図５におい
て、上記図４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Ｓｂ２ Ｔｅ３ を用いた具体例にお
いては、結晶化状態、すなわち初期化状態における反射
率は２０％、溶融状態においては１０％となった。 【００２５】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６を参照しながら説明する。 【００２６】図６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。 【００２７】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、例えば反射率が低下する。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
ＰＸ の反射率が低くなる。すなわち、ビーム・スポッ
トＳＰ内で、位相ピット１０１の読み出しが殆ど不可能
な領域ＰＸ と、結晶化状態を保持した領域ＰＺ 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ＰＺ 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ＰＸ 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。 【００２８】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沿った記録信号の最短の位相ピ
ット間隔をλ／２ＮＡ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、特に線密度の向上
が図れ、媒体記録容量を増大させることができる。 【００２９】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低く結晶状態
で高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高め結晶状態にお
ける反射率を低下させる構成とすることもでき、この場
合は、図６で示したレーザ光スポットＳＰ内の高温領域
ＰＸ 内に１つの位相ピット１０１が存在するように
し、この領域ＰＸ 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。 【００３０】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。 【００３１】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る光記録媒体の再生方法によれば、記録信号に応じ
た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る光記録媒体に、光
ビームを照射して再生を行う光記録媒体の再生方法であ
って、上記光記録媒体は、上記光ビームの波長をλ、対
物レンズの開口数をＮＡとするとき、上記光ビームの走
査方向に沿って最短の位相ピット間隔をλ／２ＮＡ以下
となるような上記位相ピットが形成されており、上記光
ビームを結晶状態にある上記相変化材料層に照射するこ
とにより、上記相変化材料層を上記光ビームの走査スポ
ット内で部分的に（溶融結晶化領域で）液相化させるこ
とにより反射率を部分的に変化させて上記位相ピットの
上記記録信号を読出し、読出し後には、読出し前の結晶
状態に戻るようにすることにより、記録線密度が高ま
り、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２】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３】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４】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５】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６】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７】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。 【符号の説明】 ＳＰ ビーム・スポット、 １０１ 位相ピット、 １
０２ 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
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２】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３】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４】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５】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６】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７】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。 【符号の説明】 ＳＰ ビーム・スポット、 １０１ 位相ピット、 １
０２ 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 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
(56)参考文献 特開 平２−96926（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−167237（ＪＰ，Ａ)
特許3160632（ＪＰ，Ｂ２)
特許2844824（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 記録信号に応じた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
成されてなる光記録媒体に、光ビームを照射して再生を
行う光記録媒体の再生方法であって、 上記光記録媒体は、上記光ビームの波長をλ、対物レン
ズの開口数をＮＡとするとき、上記光ビームの走査方向
に沿って最短の位相ピット間隔をλ／２ＮＡ以下となる
ような上記位相ピットが形成されており、 上記光ビームを結晶状態にある上記相変化材料層に照射
することにより、上記相変化材料層を上記光ビームの走
査スポット内で部分的に液相化させることにより反射率
を部分的に変化させて上記位相ピットの上記記録信号を
読出し、読出し後には、読出し前の結晶状態に戻るよう
にすることを特徴とする光記録媒体の再生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24390299A JP3361079B2 (ja) | 1991-02-15 | 1999-08-30 | 光記録媒体の再生方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4450291 | 1991-02-15 | ||
| JP3-44502 | 1991-02-15 | ||
| JP24390299A JP3361079B2 (ja) | 1991-02-15 | 1999-08-30 | 光記録媒体の再生方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03516538A Division JP3114204B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-10-18 | 光記録媒体の記録再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000057577A JP2000057577A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3361079B2 true JP3361079B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=26384440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24390299A Expired - Fee Related JP3361079B2 (ja) | 1991-02-15 | 1999-08-30 | 光記録媒体の再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361079B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088218A1 (en) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Ricoh Company, Ltd. | Optical recording medium and recording and reproducing method using the same |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24390299A patent/JP3361079B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088218A1 (en) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Ricoh Company, Ltd. | Optical recording medium and recording and reproducing method using the same |
| US8139468B2 (en) | 2005-02-21 | 2012-03-20 | Ricoh Company, Ltd. | Optical recording medium and recording and reproducing method using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000057577A (ja) | 2000-02-25 |
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