JP2004006045A - Phase change optical disk and method for playing phase change optical disk - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光の照射により情報の記録、再生を行う光学情報記録媒体に関し、特に相変化光ディスクおよび相変化光ディスクの再生方法に関する。 The present invention relates to an optical information recording medium for recording and reproducing information by irradiating a laser beam, and more particularly to a phase change optical disk and a method for reproducing a phase change optical disk.
相変化光ディスクは、情報の記録、消去、再生が可能な光ディスクとして提案されており、情報の記録に際してはレーザ光を光ディスクに対して集光して非晶質化する。記録された情報の再生時には、光ディスクに対してレーザ光を集光し、非晶質部と結晶部との反射率、あるいは透過率の相違により情報を読みだす。さらに、情報の消去では、非晶質化した部分をレーザ光により結晶化状態にすることで行われている。ところで、このような情報の記録、消去、再生に用いるレーザ光の集光スポットサイズを狭小化することは、光ディスクの高密度化に対する有力な手法であり、スポットサイズの狭小化には、レーザ光源の短波長化が不可欠である。現在DVD−ROMやDVD−RAM等の光ディスクでは、波長650nm前後の赤色の半導体レーザが用いられているが、波長410nm前後の青色の半導体レーザに関する研究も着実に進展しており、室温で安定に連続発振が可能なレーザも開発されている。数年のうちには青色の半導体レーザが量産され、市場に供されるようになる可能性が非常に高い。
しかしながら、青色レーザ光源では、前記したように短波長化に伴って集光スポットサイズが赤色光源の時に比べて小さくなるため、集光スポットの単位面積当たりの光エネルギ量、すなわち、エネルギ密度が高くなり、結果としてレーザ光を光ディスクに照射した際の光ディスクの昇温量が大きくなる。例えば、記録層における光エネルギの吸収率が赤色光と青色光とで同一と仮定した場合、1mWの赤色光源のレーザ光を照射した際の記録膜の昇温量が100℃であった場合、青色光源では約200℃の昇温量が生じることになる。相変化光ディスクに用いられている記録層の結晶化温度は150〜300℃程度であるので、情報を記録した記録層に対して情報を再生するために青色光源のレーザ光を照射したときには、前記した200℃の昇温によって非晶質状態の記録情報が結晶化されて、記録情報が消去されるという問題が生じる可能性が非常に高くなる。 However, in the blue laser light source, as described above, the condensed spot size becomes smaller than that of the red light source as the wavelength becomes shorter, so that the amount of light energy per unit area of the condensed spot, that is, the energy density is higher. As a result, the amount of temperature rise of the optical disk when the laser light is irradiated on the optical disk increases. For example, assuming that the absorption rate of light energy in the recording layer is the same for red light and blue light, and when the temperature rise amount of the recording film when irradiating the laser light of the red light source of 1 mW is 100 ° C. With a blue light source, a temperature rise of about 200 ° C. will occur. Since the crystallization temperature of the recording layer used in the phase change optical disk is about 150 to 300 ° C., when the recording layer on which information is recorded is irradiated with laser light from a blue light source to reproduce the information, Due to the temperature rise of 200 ° C., the possibility that the recorded information in the amorphous state is crystallized and the recorded information is erased is very likely to occur.
このような、再生レーザ光による記録層の結晶化を防ぐには、情報を再生する際のレーザパワーをできるだけ低くすれば良いが、レーザパワーを低くすると、レーザノイズの増加や再生信号振幅の低下が生じ、信号品質が劣化してしまう。特に、従来の相変化光ディスクでは、非晶質状態における反射率は0%に近くなるように設計され、その結果、非晶質状態における記録層の吸収率は90%以上となっていることが多い。再生レーザ光を照射した時の記録層での昇温量は、レーザのパワーと記録層での吸収率によって決まるので、このような記録層の吸収率では、レーザパワーをある程度低減するのみでは、非晶質部の結晶化を防止することは困難である。 In order to prevent such crystallization of the recording layer due to the reproduction laser beam, the laser power at the time of reproducing the information should be reduced as much as possible. However, when the laser power is lowered, the laser noise increases and the reproduction signal amplitude decreases. And signal quality is degraded. In particular, in a conventional phase change optical disk, the reflectance in the amorphous state is designed to be close to 0%, and as a result, the absorption of the recording layer in the amorphous state is 90% or more. Many. The amount of temperature rise in the recording layer when irradiating the reproduction laser beam is determined by the power of the laser and the absorptivity in the recording layer. It is difficult to prevent crystallization of the amorphous part.
本発明の目的は、波長400〜450nmの青色光源のレーザ光を用いた光ディスク装置を構成した場合においても、光ディスクに記録した記録情報を消去すること無く安定に再生することができる相変化光ディスクおよびその再生方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a phase change optical disk capable of stably reproducing recorded information recorded on an optical disk without erasing even when an optical disk device using a laser beam of a blue light source having a wavelength of 400 to 450 nm is configured. An object of the present invention is to provide a reproducing method.
上記課題を解決するために、本発明にかかる相変化光ディスクは、相変化光ディスクに形成されている記録層が非晶質状態にあるときの当該記録層における光の吸収率が70%以下であることを特徴とする。また、この場合、好ましくは、前記記録層が結晶状態にあるときの反射率が3%以上15%以下であることを特徴とする。さらに、前記記録層が非晶質状態にあるときの反射率が、前記記録層が結晶状態にあるときの反射率より高くする。また、記録層の直上に設けられる誘電体層の膜厚を50nm以下とする。 In order to solve the above problems, a phase change optical disk according to the present invention has a light absorption rate of 70% or less in a recording layer formed on the phase change optical disk when the recording layer is in an amorphous state. It is characterized by the following. Further, in this case, preferably, the reflectance when the recording layer is in a crystalline state is 3% or more and 15% or less. Further, the reflectance when the recording layer is in an amorphous state is higher than the reflectance when the recording layer is in a crystalline state. The thickness of the dielectric layer provided immediately above the recording layer is set to 50 nm or less.
また、本発明の光ディスクの再生方法では、前記本発明の光ディスクに対し、再生光として波長400〜450nmのレーザ光を用い、かつ前記レーザ光のレーザパワーを0.5mW以上0.9mW以下とすることを特徴とする。 Further, in the optical disk reproducing method of the present invention, a laser beam having a wavelength of 400 to 450 nm is used as reproducing light for the optical disk of the present invention, and the laser power of the laser light is 0.5 mW or more and 0.9 mW or less. It is characterized by the following.
本発明では、青色光源に対する記録層の吸収率を70%以下としているので、再生レーザ光照射時の記録層の昇温量を抑制することが可能である。また、記録層が結晶状態にある時の反射率を3%以上、15%以下としているので、十分な再生信号振幅を得るとともに、光ヘッドでのフォーカスやトラッキングのサーボ動作を安定に保持することが可能である。さらに、記録層上の第4誘電体層の膜厚を50nm以下とすることで、記録層から反射層への熱の放熱性を高めることが可能である。また、情報の再生時は、レーザ光のパワーを0.5〜0.9mWとすることにより、レーザノイズの上昇、再生信号振幅の低下を防ぐとともに、記録層での結晶化を確実に防止することが可能となる。 According to the present invention, since the absorption rate of the recording layer with respect to the blue light source is set to 70% or less, it is possible to suppress an increase in the temperature of the recording layer during irradiation with the reproduction laser beam. In addition, since the reflectivity when the recording layer is in a crystalline state is 3% or more and 15% or less, a sufficient reproduction signal amplitude is obtained, and the focus and tracking servo operations of the optical head are stably maintained. Is possible. Further, by setting the thickness of the fourth dielectric layer on the recording layer to 50 nm or less, it is possible to enhance the heat dissipation from the recording layer to the reflection layer. Further, at the time of reproducing information, by setting the power of the laser beam to 0.5 to 0.9 mW, it is possible to prevent an increase in laser noise and a decrease in the amplitude of a reproduction signal, and to surely prevent crystallization in the recording layer. It becomes possible.
以上説明したように、本発明は、記録層が非晶質状態にあるときの光の吸収率を70%以下とすることにより、青色レーザ光を用いて情報の再生を行う場合でも、記録層における昇温を抑制し、非晶質部の結晶化が防止でき、青色レーザ光を用いて情報の再生を安定に行なうことが可能となる。また、記録層が結晶状態にある時の反射率を3%以上、15%以下としているので、十分な再生信号振幅を得るとともに、光ヘッドでのフォーカスやトラッキングのサーボ動作を安定に保持することが可能となる。さらに、記録層上の直上の誘電層の膜厚を50nm以下とすることで、記録層から反射層への熱の放熱性を高めることが可能である。また、情報の再生時は、レーザ光のパワーを0.5〜0.9mWとすることにより、レーザノイズの上昇、再生信号振幅の低下を防ぐとともに、録層での結晶化を確実に防止することも可能となる。 As described above, according to the present invention, even when information is reproduced using a blue laser beam, the recording layer is made to have an absorptivity of light of 70% or less when the recording layer is in an amorphous state. , The crystallization of the amorphous portion can be prevented, and information can be reproduced stably using blue laser light. In addition, since the reflectivity when the recording layer is in a crystalline state is 3% or more and 15% or less, a sufficient reproduction signal amplitude is obtained, and the focus and tracking servo operations of the optical head are stably maintained. Becomes possible. Further, by setting the thickness of the dielectric layer immediately above the recording layer to 50 nm or less, it is possible to enhance the heat dissipation from the recording layer to the reflective layer. Further, at the time of reproducing information, by setting the power of the laser beam to 0.5 to 0.9 mW, it is possible to prevent an increase in laser noise and a decrease in the amplitude of a reproduced signal, and to reliably prevent crystallization in the recording layer. It is also possible.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の相変化光ディスクを説明するための図であり、光ディスク11の断面構造を拡大図示するように、透明基板1の表面には同心円または螺旋状の案内溝12が形成されており、この透明基板1の表面上に第1誘電体層2、第2反射層3、第3誘電体層4、記録層5、第4誘電体層6、反射層7が順に積層されている。前記基板1としてポリカーボネートが用いられ、前記案内溝の半径方向のピッチ(トラックピッチ)は1.0μmにされる。また、前記第1誘電体層2としてZnS−SiO2 を30nm、第2誘電体層3としてSiO2 を90nm、第3誘電体層4としてZnS−SiO2 を20nm、記録層5としてGe2 Sb2 Te5 を13nm、第4誘電体層6としてZnS−SiO2 を40nm、反射層7としてAl(アルミニウム)を120nmとし、これらは順次スパッタリングにより積層される。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining a phase change optical disk of the present invention. As shown in an enlarged view of a sectional structure of an optical disk 11, a concentric or spiral guide groove 12 is formed on the surface of a
なお、図1において、光ディスクに対しては、前記基板1の裏面側に光ヘッド20が対向されており、レーザ光源21からの光をレンズ光学系22により前記記録層5に集光して情報の記録、消去を行う。また、前記記録層5からの反射光をビームスプリッタ23で分離し、フォトダイオード24で受光することで情報の再生を行っている。前記レーザ光源21としては、400〜450nmの青色レーザ光を出射可能なレーザ素子が用いられる。また、前記光ヘッド20には、光ディスク11の前記案内溝12に対するトラッキング制御や記録層5に対するフォーカシング制御を行う制御系が設けられているが、この種の光ヘッドの構成は既に広く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
In FIG. 1, an
以上の構成の光ディスクにおいては、記録層5と基板1との間に第1誘電体層2、第2誘電体層3、第3誘電体層4を形成した三層構造の誘電体層を介在させており、しかも第1誘電体層2の屈折率をn1、第2誘電体層3の屈折率をn2、第3誘電体層4の屈折率をn3としたとき、n1>n2、かつ、n3>n2の関係を満たすことにより、記録層5が非晶質状態にある時の屈折率との関係から、記録層5での反射率が高くされ、記録層5の吸収率が低くされている。そのため、光ヘッド20のレーザ光源として青色レーザ光源を用いた場合に、青色レーザ光の短波長化に伴って集光スポットサイズが赤色光源の時に比べて小さくなり、集光スポットエネルギ密度が高くなったとしても、記録層5に情報が記録された非晶質部での反射率が高くされ、その吸収率が低くされていることにより、情報を再生するために青色レーザ光が記録層5に照射されたときの昇温が抑制され、記録情報が結晶化されて記録情報が消去されるという問題が解消されることになる。
In the optical disk having the above configuration, a three-layer dielectric layer having the first
ここで、記録層5が非晶質状態にある時の反射率を高くしているので、大きな再生信号振幅を得るには、記録層5が結晶状態にある時の反射率をできるだけ低く、15%以下とすることが望ましい。しかしながら、記録前の反射率が低すぎると光ヘッド20でのフォーカスやトラッキングのサーボ動作が不安定になるので、記録層5が結晶状態にある時の反射率は最低でも3%以上であることが望ましい。また、記録層5が非晶質状態にある時の吸収率を低くして再生レーザ光による記録層5の昇温を抑制することは可能であるが、記録層5の上層に隣接する第4誘電体層の膜厚が厚すぎると、記録層5から反射層7への熱の逃げが悪くなり、記録層4の昇温量が増大する要因となるので、第4誘電体層の膜厚は50nm以下とすることが望ましい。さらに、情報の再生時は、レーザ光のパワーを0.5〜0.9mWとすることが好ましい。レーザ光のパワーを0.5mW以上としているのは、レーザノイズの上昇、再生信号振幅の低下を防ぐためであり、一方、再生レーザ光が高すぎると記録層5での結晶化が生じ情報が失われてしまうので、レーザ光は0.9mW以下とすることが望ましい。
Here, since the reflectance when the recording layer 5 is in the amorphous state is high, in order to obtain a large reproduction signal amplitude, the reflectance when the recording layer 5 is in the crystalline state is as low as possible. % Is desirable. However, if the reflectance before recording is too low, the focus and tracking servo operations of the
因みに、前記光ディスク11においては、記録層5が非晶質状態にある時の記録層5の吸収率Aaは55%、記録層5が結晶状態にある時の反射率Rcは10%であった。前記光ディスク11を線速5m/sで回転し、波長660nm、レンズ光学系22の対物レンズの開口数NAが0.6の光ヘッドを用いて記録を行ない、波長430nm、対物レンズの開口数NAが0.6の光ヘッドを用いて再生を行なった。光ディスク11の案内溝12間に構成されるランド部に1MHz、デューティ(duty)=50%の信号を記録した後、再生パワー0.6mWで信号を繰り返し再生し、キャリアおよびノイズの変化を調べた。その結果、図2に示すように、10万回再生後もキャリアの低下やノイズの上昇はなく、記録膜の結晶化が生じなかった。 Incidentally, in the optical disk 11, when the recording layer 5 was in the amorphous state, the absorption Aa of the recording layer 5 was 55%, and when the recording layer 5 was in the crystalline state, the reflectance Rc was 10%. . The optical disk 11 is rotated at a linear velocity of 5 m / s, recording is performed using an optical head having a wavelength of 660 nm and a numerical aperture NA of the objective lens of the lens optical system 22 of 0.6, and a wavelength of 430 nm and a numerical aperture NA of the objective lens. Was reproduced using an optical head having a 0.6. After a signal of 1 MHz and a duty (duty) of 50% was recorded on a land portion formed between the guide grooves 12 of the optical disk 11, the signal was repeatedly reproduced at a reproduction power of 0.6 mW, and changes in carrier and noise were examined. . As a result, as shown in FIG. 2, there was no decrease in carrier and no increase in noise even after reproduction 100,000 times, and no crystallization of the recording film occurred.
また、前記光ディスクと同じ構成の相変化光ディスクを用い、ディスクを線速5m/sで回転し、波長660nm、対物レンズの開口数NAが0.6の光ヘッドを用いて記録を行ない、波長430nm、対物レンズの開口数NAが0.6の光ヘッドを用いて再生を行なった。ランド部に1MHz、duty=50%の信号を記録した後、異なる再生パワで信号を再生し再生パワとC/Nの関係を調べた。図3に示すように、再生パワーが0.5mW以下ではC/Nが低下したことが確認された。 Using a phase change optical disk having the same configuration as the optical disk, the disk is rotated at a linear velocity of 5 m / s, recording is performed using an optical head having a wavelength of 660 nm and a numerical aperture NA of the objective lens of 0.6, and a wavelength of 430 nm. Reproduction was performed using an optical head having a numerical aperture NA of an objective lens of 0.6. After recording a signal of 1 MHz and duty = 50% on the land, the signals were reproduced with different reproduction powers and the relationship between the reproduction power and C / N was examined. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the C / N was reduced when the reproducing power was 0.5 mW or less.
本発明の他の実施形態として、光ディスク11の基板1としてポリカーボネートを用い、第1誘電体層2としてZnS−SiO2 を30nm、第2誘電体層3としてSiO2 を80nm、第3誘電体層4としてZn−SiO2 を140nm、記録層5としてGe2 Sb2 Te5 を14nm、第4誘電体層6としてZnS−SiO2 を50nm、反射層7としてAlを100nmを順次スパッタリングにより積層した。トラックピッチは前記実施形態と同様に1.0μmとした。この光ディスクでは、記録層5が非晶質状態にある時の吸収率Aaは70%、記録層5が結晶状態にある時の反射率Rcは7%であった。また、この光ディスクに対し、再生1回目のキャリアC1と再生10万回目のキャリアC2との差と再生パワーの関係を調べたところ、図4に示すように、再生パワーが0.9mWを越えるとキャリアの低下が生じたことが確認された。
As another embodiment of the present invention, polycarbonate is used as the
以上の実施形態を含め、本発明者の検討によれば、記録層が非晶質状態にあるときの吸収率を70%以下にすることでその目的が達成でき、かつ好ましくは、記録層が結晶状態にあるときの吸収率を3%以上15%以下にすることが好ましいことが確認された。 According to the studies of the present inventors including the above embodiments, the object can be achieved by setting the absorptivity when the recording layer is in an amorphous state to 70% or less, and preferably, the recording layer is It was confirmed that it is preferable to set the absorptance in the crystalline state to 3% or more and 15% or less.
1 基板
2 第1誘電体層
3 第2誘電体層
4 第3誘電体層
5 記録層
6 第4誘電体層
7 反射層
11 光ディスク
12 案内溝
20 光ヘッド
21 レーザ光源
22 レンズ光学系
23 ビームスプリッタ
24 フォトダイオード
DESCRIPTION OF
Claims (6)
基板上に、第1誘電体層、第2誘電体層、第3誘電体層、前記記録層、第4誘電体層、反射層が順に形成され、
前記第1誘電体層の屈折率n1、第2誘電体層の屈折率n2、第3誘電体層の屈折率n3が、n1>n2、かつ、n3>n2の関係を満たすことを特徴とする相変化光ディスク。 A phase change optical disc for recording, erasing, and reproducing information by using laser light having a wavelength of 400 to 450 nm,
A first dielectric layer, a second dielectric layer, a third dielectric layer, the recording layer, a fourth dielectric layer, and a reflective layer are sequentially formed on a substrate;
The refractive index n1 of the first dielectric layer, the refractive index n2 of the second dielectric layer, and the refractive index n3 of the third dielectric layer satisfy a relationship of n1> n2 and n3> n2. Phase change optical disk.
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