JP2002025070A - 表面再生型光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッダー再生信号の良好な表面再生型光記録
媒体を提供する。 【解決手段】 近接場光が伝播している状態で、距離効
果による反射率変化が回折効果による反射率変化より大
きい凹凸形状を有する基板を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は書き換えが可能な表
面再生型光記録媒体、特に、レーザー光と磁界によって
情報の記録、再生及び消去を行なう表面再生型光磁気記
録媒体、あるいはレーザー光のみによって情報の記録、
再生及び消去を行う表面再生型相変化記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体は大容量・高密度記録が可能
な可搬型記録媒体であり、近年のマルチメディア化に伴
なうコンピュータの大容量ファイルや動画を記録する書
き換え型メディアとして需要が急増しつつある。

【０００３】光記録媒体は一般にプラスチック等の透明
な円盤状の基板に記録層を含む多層膜を形成し、レーザ
ー光を照射して記録あるいは消去を行い、レーザー光の
反射光で再生する。光記録媒体には光磁気記録媒体や相
変化記録媒体のように書き換えが可能なイレーサブルタ
イプと、ＣＤ−Ｒのように一回だけ書込み可能なライト
ワンスタイプがある。光磁気記録媒体は、従来、固定磁
界を加えて消去した後、反対方向の固定磁界を加えて記
録する、いわゆる光変調記録が中心であったが、近年、
レーザー光を照射しながら磁界を記録パターンに従って
変調させる磁界変調方式が、１回転で記録可能（ダイレ
クトオーバーライト）でしかも高記録密度になっても正
確に記録できる方式として注目されている。相変化記録
媒体は、光変調記録によりダイレクトオーバーライト可
能で、ＣＤやＤＶＤと同じ光学系で再生可能なため近年
著しく需要が伸びてきている。また、ライトワンスタイ
プのＣＤ−Ｒは、ＣＤと完全な互換性があるために広く
一般に普及している。

【０００４】記録再生のためのレーザーは従来、基板を
通して記録膜に照射されていた。最近、光学ヘッドを記
録膜に近付けて記録再生する、いわゆる、近接場光記録
が高密度化の手段として注目されている（Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６８，ｐ．１４１（１９９６））。
この記録方法ではＳｏｌｉｄ ＩｍｍｅｒｓｉｏｎＬｅ
ｎｓ（以下ＳＩＬと略す）ヘッドを使用しレーザービー
ムスポットサイズを縮小することにより、光源のレーザ
ー波長（λ）によって決まる従来の記録限界（〜λ／２
ＮＡ：ＮＡは対物レンズの開口数）より短いマークでの
再生が可能であり、超高記録密度の記録再生が実現でき
る。この近接場光記録では光学ヘッドを記録媒体に近付
ける必要があるために（２００ｎｍ以下）、従来の光磁
気記録媒体のように基板を通して記録膜にレーザービー
ムを照射するのではなく、基板を通さずに直接記録膜に
レーザービームを照射する方法を用いる（表面再生型記
録）。この際、記録膜とＳＩＬヘッドを近付けるために
浮上式のスライダーヘッドを利用することが提案されて
いる。

【０００５】光記録媒体は一般に略同心円状または略螺
旋状にトラックが形成され、該トラックは数１０個〜数
１００個のセクターに分割されている。各セクターは使
用者が自身のデータを記録するためのデータ領域と、各
セクターのアドレス等を再生するための情報（以下、ヘ
ッダー情報と称する）が記録されるヘッダー領域を有し
ている。ヘッダー情報は、マスタリング工程にてレーザ
ー光の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御してマスタ原盤に凹凸
パターンを作成し、これを成形工程により基板に転写し
て予め形成される場合と、基板の段階ではアドレス等を
記録する基準となる信号のみを形成し、アドレス等は後
からデータ記録と同じ方法で書き込む場合（以下ソフト
フォーマットと称する）が存在する。ヘッダー情報を構
成する凹凸パターンの凹パターンをピット、凸パターン
をマークと称する。ヘッダー情報は、ＣＤのように一般
にトラックに直交する方向の幅がトラック幅より狭いピ
ットの位置や長さでアドレス情報等が記録されている。
またヘッダー情報は、レーザー光を照射した時の、ピッ
トからの回折による反射光量の変化を検出することで再
生していた。しかしながら、上述した表面再生型の近接
場光記録の場合、従来の狭い開口幅のピットを配列した
ヘッダー情報を構成する凹凸パターンでは、ヘッダー情
報からの反射率変化を検出することが出来ない場合があ
り、ヘッダー情報の再生が非常に困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＳＩ
Ｌを用いた表面再生型光記録媒体において、ヘッダー情
報の再生が可能となる新規なピットとマークの形状を有
する光記録媒体を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述のよう
な現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、基板の少なくと
も一方の面に略同心円、あるいは螺旋状のトラックを少
なくとも保有する基板に、少なくとも記録膜層／保護膜
層をこの順に成膜し、浮上式の光学ヘッドを用いたレー
ザー光による記録再生が可能な表面再生型光記録媒体に
おいて、近接場光が伝播している状態で、ヘッダー領域
を構成する凹凸パターンから生じる、光学ヘッド底面と
媒体表面の距離によって反射光量が変化する効果により
再生される信号が凹凸パターンのトラック方向側面の段
差による回折により再生される信号よりも大きい凹凸形
状を見出し本発明を完成するに至った。

【０００８】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【０００９】図１は表面再生型近接場光記録媒体の光学
ヘッド底面と媒体表面の距離によって反射光量が変化す
る効果を説明する基板の凹凸形状の部分断面図を示す。

【００１０】レーザー光１１がＳＩＬヘッド１２を通
り、近接場光１３が基板に入射されている。１４は凸部
からの反射光を、１５は凹部からの反射光をそれぞれ表
わす。ＳＩＬヘッドが凹凸の段差を通過する際（図1は
凹部から凸部への段差を通過する瞬間を示してい
る。）、ＳＩＬヘッドへの戻り光は凹部からの反射光１
５、凸部からの反射光１４の総和で表わされる。このと
き、ＳＩＬより照射される光の一部が媒体を構成する膜
構造により多重干渉を起こし、反射光量がＳＩＬ底面と
媒体表面の距離の変化（Ｈｂ−Ｈｔ）に応じて変化する
現象が生じる。以下ではこの効果を距離効果と称し、こ
れにより再生される信号を距離効果信号と称する。例え
ば、膜厚５０ｎｍのＡｕ、膜厚２０ｎｍのＴｂＦｅＣｏ
Ｔａ、膜厚２１０ｎｍのＳｉＮ膜、膜厚１０ｎｍのダイ
ヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をそれぞれスパッタ
法で成膜した膜構成にした場合は、反射率ＲがＳＩＬ底
面からの媒体表面への距離が３０ｎｍ〜１５０ｎｍの範
囲で正の傾き（距離が長いほど反射光量が大きくなる）
となり、凹部からの反射光が凸部からの反射光より大き
くなる。

【００１１】さらに、ヘッダーの再生信号には、従来よ
り使用されている、ヘッダー領域の凹凸パターンのトラ
ック方向側面の段差による回折により再生される信号が
存在する。以下ではこの効果を回折効果と称し、これに
より再生される信号を回折効果信号と称する。

【００１２】距離効果信号と回折効果信号が同時に存在
する場合、２つの信号間の位相のずれ等により、信号が
打消し合うことがあり、良質なヘッダー再生信号が選ら
れない場合が発生する。

【００１３】そこで、本発明者等は、凹凸形状を工夫す
ることにより、距離効果信号と回折効果信号が同時に存
在する場合でも、距離効果信号が回折効果信号に比べて
十分大きくなる形状を見出し本発明を完成するに至っ
た。

【００１４】すなわち、本発明は、基板の凹凸パターン
により少なくともアドレス再生又は書込みのための信号
が記録されたヘッダー領域を有し、浮上式の光学ヘッド
を用いてレーザー光により記録／再生可能な表面再生型
光記録媒体において、ヘッダー領域を構成する凹凸パタ
ーンから生じる、光学ヘッド底面と媒体表面の距離によ
って反射光量が変化する効果により再生される信号が、
凹凸パターンのトラック方向側面の段差による回折によ
り再生される信号よりも大きい凹凸パターン構成を有す
ることを特徴とする表面再生型光記録媒体である。

【００１５】さらには、ヘッダー領域を構成する凹凸パ
ターンのトラックに平行する方向の段差のトラックに直
交する方向の長さＬが、レーザ波長をλ、有効開口数を
ＮＡとした時、Ｌ≧０．７・λ／ＮＡであることを特徴
とする表面再生型光記録媒体である。

【００１６】図２に、本発明におけるヘッダー部の凹凸
形状の１例と、その読み出し光を光センサにて電圧に変
換した時の波形を示す。本例では、ヘッダー領域を構成
する凹パターン及び凸パターンのうち、隣接するトラッ
クの周方向に等価の位置にあるパターンが同じパターン
の場合は、パターンがトラックに直交する方向に連結
し、かつ隣接するトラックの周方向に等価の位置にある
パターンが同じパターンでない場合は、凹パターンと凸
パターンのトラックに直交する方向の境界がトラック境
界近傍に位置している。さらに、トラックに直交する方
向に孤立したパターンのトラックに直交する方向の幅を
トラック幅と略同等としている。

【００１７】図２−（ａ）はヘッダーを構成する３トラ
ック分の凹凸形状を示し、左右方向がトラック方向、上
下方向が径方向を表す。２１がヘッダーを構成する凹部
（ピット）、２２がヘッダーを構成する凸部（マーク）
を示す。媒体は右から左に回転移動し、光学ヘッドから
照射されるレーザー光２３はトラッキングサーボによ
り、相対的にＡからＤの方向に向かって移動する。２４
はトラックピッチ（トラック幅）、２５はトラック境界
を示す。２６は周方向に等価の位置を示す一例である。
ここで周方向に等価の位置にあるとは、媒体が回転中に
同一回転角位置において光学ヘッドがアクセス可能な光
学ヘッドの移動軌跡に沿った場所を示す。この場合の凹
凸形状は、隣接するトラックの周方向に等価の位置にあ
るパターンが異なるパターンである場合の凹部及び凸部
のヘッダー再生信号に寄与する径方向の幅がトラックピ
ッチ幅と略同等となり、トラッキング時にビームが横切
るトラック方向の段差のトラックに直交する方向の長さ
の最小値２７をＬ、レーザ波長をλ、有効開口数をＮＡ
とした時、Ｌ≧０．７・λ／ＮＡとなる。

【００１８】図２−（ｂ）は距離効果による光量変化の
電圧出力を示す。この図では凹部からの反射光が凸部か
らの反射光より大きくなる、すなわち反射率ＲがＨｔ〜
Ｈｂの範囲で正の傾きを持つ膜構成を示している。この
場合、Ｌ≧０．７・λ／ＮＡとなるため距離効果信号は
大きくなる。図２−（ｃ）は凹凸パターンのトラック方
向側面の段差２８に起因する回折効果信号を示す。レー
ザー光がＡ、Ｂの位置では凹部及び凸部のヘッダー再生
信号に寄与する、ビームが横切る段差のトラックに直交
する方向の長さがレーザビーム有効径（λ／ＮＡと定義
する）よりも広いため回折効果が生じず反射光量は変化
しない。さらに、レーザー光がＣ、Ｄの位置では、ヘッ
ダー再生信号に寄与する、ビームが横切る段差２９のト
ラックに直交する方向の長さ２７がレーザビーム有効径
（λ／ＮＡと定義する）よりも狭いため、トラック方向
側面の段差２８により回折が生じ、回折効果信号は変化
する。しかし、Ｌの長さは０．７・λ／ＮＡ以上となる
ため、信号は小さくなる。

【００１９】図２−（ｄ）は（ｂ）と（ｃ）の効果の総
和を示す。この場合、距離効果信号が回折効果信号より
十分に大きくなるため、最終的な信号の総和が大きく良
質な信号が得られる。この時に光学ヘッド前半分への戻
り光と後半分への戻り光に差を生じさせることで、適当
な検出手段（たとえば２分割のフォトディテクターな
ど）により光量変化を微分することで凹凸段差の検出が
可能となる。

【００２０】従って、本発明の骨子から言えば、凹凸形
状は、隣接するトラックの周方向に等価の位置にあるパ
ターンが同じパターンである場合でも特に連結されてい
なくとも良く、Ｌ≧０．７・λ／ＮＡを満たせば良い。

【００２１】図３にピットが孤立したヘッダー部の凹凸
形状とその読み出し光を光センサにて電圧に変換した時
の波形を示す。図３−（ａ）はヘッダーを構成する３ト
ラック分の凹凸形状を示し、左右方向がトラック方向、
上下方向が径方向を表す。３１がヘッダーを構成する凹
部（ピット）、３２がヘッダーを構成する凸部（マー
ク）を示す。媒体は右から左に回転移動する。３３は光
学ヘッドから照射されるレーザー光を示す。３４はトラ
ックピッチ（トラック幅）、３５はトラック境界を示
す。３６は周方向に等価の位置を示す。図２−（ｂ）か
ら（ｅ）には、凹部（ピット）の幅が狭く、Ｌ≦０．７
・λ／ＮＡの場合の出力波形を示す。図２−（ｂ）は距
離効果による光量変化の電圧出力を示す。この図では凹
部からの反射光が凸部からの反射光より大きくなる、す
なわち反射率ＲがＨｔ〜Ｈｂの範囲で正の傾きを持つ膜
構成を示している。この場合、Ｌ≦０．７・λ／ＮＡと
なるため距離効果信号は小さくなる。図３−（ｃ）は凹
凸パターンのトラック方向側面の段差３８に起因する回
折効果信号を示す。レーザー光がＢ，Ｃの位置では凸部
のヘッダー再生信号に寄与する、ビームが横切る段差の
トラックに直交する方向の長さがレーザビーム有効径
（λ／ＮＡと定義する）よりも広いため回折効果が生じ
ず反射光量は変化しない。しかし、レーザー光がＡ，Ｄ
の位置では、ヘッダー再生信号に寄与する、ビームが横
切る段差３９のトラックに直交する方向の長さ３７がＬ
≦０．７・λ／ＮＡとなるため、信号は大きく出力され
る。図２−（ｄ）は（ｂ）と（ｃ）の効果の総和を示
す。この場合、距離効果信号と回折効果信号が互いに打
消し合い、最終的に良質な信号が得られない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。

【００２３】（実施例１）図２に示すような凹凸形状の
ヘッダー部を有する、トラックピッチ４５０ｎｍの案内
溝の付いたスタンパをレジスト厚６０ｎｍのガラス原盤
を使用しマスタリング工程により形成、射出成形により
ポリカーボネート製の基板を作製した。この基板上に膜
厚５０ｎｍのＡｕ、膜厚２０ｎｍのＴｂＦｅＣｏＴａ、
膜厚２１０ｎｍのＳｉＮ膜、膜厚１０ｎｍのダイヤモン
ドライクカーボン（ＤＬＣ）をそれぞれスパッタ法で成
膜した。この膜構成の場合、反射率ＲがＳＩＬ底面から
の媒体表面への距離が３０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲で正
の傾き（距離が長いほど反射光量が大きくなる）とな
り、凹部からの反射光が凸部からの反射光より小さくな
る。即ち、Ｈｔ〜Ｈｂの範囲で正の傾きを持つ。ＤＬＣ
層を形成した後、パーフルオロポリエーテル系の潤滑層
を引き上げ法で１ｎｍ塗布して光磁気記録媒体を作製し
た。この時のトラッキング時にビームが横切る段差のト
ラックに直交する方向の長さの最小値Ｌは、ＡＦＭの測
定で４４０ｎｍであった。

【００２４】（実施例２）実施例１と同様の方法で、図
３に示すような凹凸形状を有する表面再生型光磁気記録
媒体を作製した。ただし、本実施例では、ピットを形成
する時のマスタリング工程のパワーを調整し、凹部（ピ
ット）をトラックに直交する方向に孤立させた。この時
のトラッキング時にビームが横切る段差のトラックに直
交する方向の長さの最小値Ｌは、ＡＦＭの測定で３８０
ｎｍであった。

【００２５】（比較例１）トラッキング時にビームが横
切る段差のトラックに直交する方向の長さの最小値Ｌ
が、ＡＦＭの測定で３３０ｎｍである以外は実施例２と
同様の表面再生型光磁気記録媒体を作製した。

【００２６】（実施例３）実施例１で作製した基板を用
い、基板上にＡlＣｒからなる反射層をＤＣスパッタ法
で４０ｎｍの膜厚に形成した。この上に、ＺｎＳ−Ｓｉ
Ｏ₂からなる誘電体層を３０ｎｍＲＦスパッタ法により
形成した後、ＧｅＳｂＴｅからなる記録層を２０ｎｍ、
ＤＣスパッタ法により形成した。さらにその上に、 Ｚ
ｎＳ−ＳｉＯ₂層をＲＦスパッタ法で１５０ｎｍの膜厚
に形成し、さらにその上に、 ＳｉＯ₂層をＲＦスパッタ
法で２００ｎｍの膜厚に形成した。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂層
とＳｉＯ₂層で保護層とした。その後、１ｎｍの膜厚の
パーフロロエーテル液体潤滑層を引き上げ法で塗布して
光記録媒体を完成した。

【００２７】媒体を線速度１０ｍ／ｓで回転させ、ＳＩ
Ｌヘッドを８０ｎｍの高さに浮上させ、レーザーパワー
を１．３ｍＷで照射し、その反射光をＳＩＬヘッドの前
端と後端で分割した２分割デテクタの作動出力にて検出
した。この時の出力電圧をオシロスコープにて測定し３
枚の平均値を算出した。なお、この時のＳＩＬヘッドか
ら照射するレーザー光の波長は６８５ｎｍ、ＳＩＬヘッ
ドの有効開口数は１．３であり、レーザー光の膜面上の
有効径は５３０ｎｍであった。また、この時の、レーザ
波長をλ、有効開口数をＮＡとした時の０．７・λ／Ｎ
Ａは３７０ｎｍとなる。

【００２８】上述と同等の機能を有するドライブを使用
しヘッダーのエラーレートを測定した。この場合も３枚
の平均値を算出した。以上の測定結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例１の場合、ヘッダー再生信号は良好
で、ヘッダーのエラーレートも良好であった。

【００３１】実施例２の場合、ヘッダー再生信号は良好
で、ヘッダーのエラーレートも良好であった。

【００３２】比較例１の場合、ヘッダー再生信号はほと
んど得られず、ドライブによるヘッダーのエラーレート
の測定は不能であった。

【００３３】実施例３の場合、ヘッダー再生信号は良好
で、ヘッダーのエラーレートも良好であった。

【００３４】

【発明の効果】浮上式の光学ヘッドを用いたレーザー光
による記録再生が可能な表面再生型光記録媒体におい
て、近接場光が伝播している状態で、回折効果信号を距
離効果信号に比べて小さくする凹凸パターンを有する基
板を使用することにより、良質のヘッダー再生信号が得
られ、ヘッダーのエラーレートの良好な表面再生型光記
録媒体が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】距離効果を説明する部分断面図である。

【図２】本発明のヘッダー部の凹凸形状の１例とその時
得られる反射率変化の出力波形を示す概念図である。 図２−（ａ）本発明のヘッダー部の凹凸形状の１例を示
す概念図である。 図２−（ｂ）距離効果による出力を示す概念図である。 図２−（ｃ）回折効果による出力を示す概念図である。 図２−（ｄ）出力の総和を示す概念図である。 図２−（ｅ）出力の総和を微分した時の波形を示す概念
図である。

【図３】本発明のヘッダー部の凹凸形状の１例とその時
得られる反射率変化の出力波形を示す概念図である。 図３−（ａ）本発明のヘッダー部の凹凸形状の１例を示
す概念図である。 図３−（ｂ）距離効果による出力を示す概念図である。 図３−（ｃ）回折効果による出力を示す概念図である。 図３−（ｄ）出力の総和を示す概念図である。 図３−（ｅ）出力の総和を微分した時の波形を示す概念
図である。

【符号の説明】

１１ ：レーザー光 １２ ：ＳＩＬヘッド １３ ：近接場光 １４ ：凸部からの反射光 １５ ：凹部からの反射光 ２１，３１ ：ヘッダーを構成する凹部（ピット） ２２，３２ ：ヘッダーを構成する凸部（マーク） ２３，３３ ：レーザー光 ２４，３４ ：トラックピッチ（トラック幅） ２５，３５ ：トラック境界 ２６，３５ ：周方向に等価の位置を示す１例。 ２７，３７ ：ビームが横切る段差のトラック方向長さ
の最小値（Ｌ） ２８，３８ ：トラック方向側面の段差 ２９，３９ ：ビームが横切る段差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の凹凸パターンにより少なくともア
   ドレス再生又は書込みのための信号が記録されたヘッダ
   ー領域を有し、浮上式の光学ヘッドを用いてレーザー光
   により記録、及び／又は再生が可能な表面再生型光記録
   媒体において、ヘッダー領域を構成する凹凸パターンか
   ら生じる、光学ヘッド底面と媒体表面の距離によって反
   射光量が変化する効果により再生される信号が、凹凸パ
   ターンのトラック方向側面の段差による回折により再生
   される信号よりも大きい凹凸パターン構成を有すること
   を特徴とする表面再生型光記録媒体。
2. 【請求項２】 ヘッダー領域を構成する凹凸パターンの
   トラック方向の段差のトラックに直交する方向の長さＬ
   が、レーザ波長をλ、有効開口数をＮＡとした時、Ｌ≧
   ０．７・λ／ＮＡであることを特徴とする請求項１に記
   載の表面再生型光記録媒体。