JP2007026503A - 光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 片面多層光学的情報記録媒体の信号品質を改善するとともに記録パワを低減する。
【解決手段】 本発明による光学的情報記録媒体１００は、同一方向から入射され、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光の照射によって、情報が記録又は再生される少なくとも２つの光学的情報記録層Ｌ０、Ｌ１を具備する。レーザ光の入射面側に最も近い光学的情報記録層Ｌ０は、レーザ光の入射面側から第１の誘電体層１２、情報が記録される記録膜１３、第２の誘電体層１４、入射される前記レーザ光を前記入射面側に反射する反射膜１５の順に積層されて配置される。この際、第１の誘電体層１２の膜厚Ｔ１は、２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置に関し、特に、同一方向から入射されるレーザ光によって、情報が記録又は再生される２層以上の光学的情報記録層を有する光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置に関する。

光磁気ディスク、相変化光ディスクなどの書き換え可能な光学的情報記録媒体では、記録膜にレーザ光を照射し、記録膜の光学特性（磁気光学特性、反射率、光学的位相等）を変化させることにより情報の記録再生が行われる。

相変化光ディスクは、記録膜に高パワの光を照射してその光照射部を非晶質とすることによって情報を記録し、記録した情報の消去は、中パワの光を照射して非晶質部を結晶化することによって行われる。又、記録した情報の再生は、非晶質部の結晶化が生じない程度の低パワの光を照射することによって行われる。

相変化光ディスクは、書き込み、消去が容易であり、繰り返し記録に対する耐性が高い。又、記録再生装置の光学系の構成が比較的簡易であるため、低価格の装置を製造することができる。このため、相変化光ディスクは、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、及びＤＶＤ−ＲＷ等として実用化されている。

光ディスクの記録容量改善手法として、近年、信号処理技術の適用や、基板のトラッキング用の案内溝内及び案内溝間の両方に記録を行うランド・グルーブ記録、あるいは、光学的な回折限界よりも微小なマークの再生を可能とする超解像再生などが試みられている。それらの技術の中で、レーザ光の入射面を同一としたまま、記録層の数を増やす片面多層ディスク、特に、記録膜を２層用いる片面２層ディスクは、ディスクあたりの容量を大幅に増大させることができることから、精力的に研究開発が進められている。例えば、片面２層ディスクでは、単純には単層ディスクに比べて容量を最大２倍にまで増大できる可能性がある。実際、赤色の半導体レーザを用いたＤＶＤ−ＲＯＭでは、単層４．７ＧＢ、２層では約２倍の９ＧＢのディスクが商品化されている。

図１に示すように、２層の記録層に対するレーザ光の入射方向が同一である片面２層ディスクにおいて、入射面に近い側の記録層を第１記録層Ｌ０、入射面から遠い側の記録層を第２記録層Ｌ１と定義すると、第２記録層Ｌ１に記録された情報を再生するためには、第１記録層Ｌ０がこの再生に用いるレーザ光に対する一定の透過率を有する必要がある。ここで、第１記録層Ｌ０の透過率をＴ０、第２記録層Ｌ１単体での反射率をＲ１とすると、２層ディスクにおいて第２記録層Ｌ１状の情報を再生する際の第２記録層Ｌ１の実効的な反射率はＴ０^２×Ｒ１に低下してしまう。仮に、第１記録層Ｌ０の透過率Ｔ０が０．３（３０％）である場合、第２記録層Ｌ１の実効的な反射率は第２記録層Ｌ１単体での反射率の９％にまで低下してしまう。このため、第２記録層Ｌ１の実効的な反射率を確保するために、第１記録層Ｌ０の透過率は０．５（５０％）程度必要である。又、第１記録層Ｌ０の透過率を高めすぎると、第１記録層Ｌ０の反射率が低下し、第１記録層Ｌ０に記録された信号の品質が劣化するので、第１記録層Ｌ０と第２記録層Ｌ１の両方について十分な記録・再生特性を確保するには、第１記録層Ｌ０の透過率として０．５程度が望ましい。従って、第１記録層Ｌ０には５〜２０ｎｍ程度の非常に薄い反射膜が形成されることになる。反射膜材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属が一般的である。

一方、第２ディスクＬ１には、透過率に関する制約は課せられないので、通常の書き換え型の光ディスクと同様に、厚さ１００〜２００ｎｍ程度の十分に厚い反射膜を形成することが可能である。

従来、相変化光ディスクの保護膜として、高い屈折率を有しているＺｎＳ−ＳｉＯ_２が用いられることが多い。誘電体層として良く用いられているＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、波長６６０ｎｍ近傍の光に対しては透明であるが、しかしながら本願発明者は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２は波長４００ｎｍ前後の光に対してわずかながら吸収があり、光ディスクに記録される信号品質の低下や、記録に要するのパワの増大などの問題が生じることを見いだした。又、この吸収の影響のため、第１記録層Ｌ０における記録再生特性は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜厚に大きく依存して悪化することを本願発明者は見いだした。ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜で光が吸収されると、（１）信号振幅が減少する、（２）記録パワが増加する、という２つの問題が生じてしまう。記録パワの増大は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜の光吸収により記録膜で吸収される光が減少するために生じると考えられる。

信号振幅の減少は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜がレーザ光を吸収し温度が上昇するために、記録膜から基板への熱拡散が緩やかになり冷却速度が低下するためと考えられる。相変化光ディスクの記録動作において、記録マークが形成されるかどうかは記録膜溶融後の冷却速度に依存しており、十分に速い冷却速度が得られなければ溶融した記録膜は部分的あるいは完全に結晶化してしまい、良好な記録マークが形成できないこととなる。１００ｎｍ程度の金属反射膜を有する場合には、反射膜への熱拡散が非常に大きく十分に速い冷却速度が確保されるので、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜に吸収があり基板への熱拡散が緩やかになったとしても、記録動作時に記録膜が結晶化してしまうという問題は生じない。しかしながら、第１記録層Ｌ０では透過率確保のために１０ｎｍ前後の非常に薄い反射膜しか付加することができないため、基板への熱拡散減少の影響が大きく出てしまう。従って、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜による信号振幅減少の影響は、波長４００ｎｍ前後のレーザ光を用いた第１記録層Ｌ０の記録再生に固有の問題であると言える。

従来技術として、特開２０００−３３９７４８号公報には、低パワーのレーザー光を用いた場合でも透過率を高くしたために、透過光でさらに奥の記録層における情報の再生や記録消去が容易に行うことができる、かつ記録再生特性に優れていることを特徴とするランド・グルーブ記録用多層記録書き換え可能な相変化型光記録媒体が開示されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、基板上に少なくとも無機保護層１、少なくともＳｂおよびＴｅを含む記録層、無機物保護層２の順で有し、前記無機保護層１、２の記録再生波長における屈折率ｎ１、ｎ２と前記無機保護層の厚さｄ１、ｄ２、記録層の厚さｄｒが下記の式を満たし、かつ記録層の透過率が３５％以上であることを特徴とするランド・グルーブ記録用多層記録光記録媒体が記載されている。
０．３８≧ｎ１×ｄ１／λ≧０．２４、０．３８ ≧ｎ２×ｄ２／λ≧０．２７、９ｎｍ≧ｄｒ≧５ ｎｍ、ｎ１≧１．７ｎ２≧１．７（上記式中、λは記録再生に用いる光の波長を示す。）

しかし、特許文献１では、無機保護層１および無機保護層２の屈折率と層厚さの積である光学厚さと、記録層の厚さを設定しなければ、ランド・グルーブ記録用多層記録に適した光記録媒体を作成することができない。
特開２０００−３３９７４８号公報

本発明の目的は、光学的情報記録媒体において、記録に要する電力を抑制する技術を提供することができる。

本発明の他の目的は、良好な品質の記録再生特性を示し、記録による信号品質の劣化が抑制された光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置を提供することができる。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。この番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

以上のような課題を解決するため、本発明による光学的情報記録媒体（１００、１００’）は、基板（１１）と、基板（１１）上に形成された少なくとも２つの光学的情報記録層（Ｌ０、Ｌ１）とを具備する。少なくとも２つの光学的情報記録媒層（Ｌ０、Ｌ１）は、基板（１１）側から入射され、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光によって、情報が記録又は再生される。前記基板側に最も近い光学的情報記録層（Ｌ０）は、前記基板側から第１の誘電体層（１２）、情報が記録される記録膜（１３）、第２の誘電体層（１４）、入射される前記レーザ光を前記基板（１１）側に反射する反射膜（１５）の順に積層されて配置される。この際、第１の誘電体層（１２）の膜厚（Ｔ１）は、２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。

基板（１１）に最も近い第１の誘電体層（１２）の膜厚（Ｔ１）を、このように設定することにより、第１の誘電体層（１２）における波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍのレーザ光に対する透過率を５０％程度にできる。このため、第１の誘電体層（１２）におけるレーザ光の吸収に起因した、光学的情報記録層（Ｌ０）における記録再生特性の劣化を抑制することができる。すなわち、レーザ光の入射面側に最も近い光学的情報記録層（Ｌ０）に記録された信号振幅が減少、及び記録時の電力の増加を抑制することができる。

又、基板（１１）側に最も近い光学的情報記録層（Ｌ０）における反射層（１５）の膜厚（Ｔ２）は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好適である。反射膜（１５）の膜厚（Ｔ２）をこのように設定することで、記録膜（１３）からの熱拡散による冷却速度を維持しつつ光学的情報記録層（Ｌ０）全体としての透過率を４０％以上確保することができる。

更に、第２の誘電体層（１４）の膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好適である。これにより、記録膜（１３）から反射膜（１５）への熱拡散が良好となり、保存安定性が高い特性を得ることができる。

基板（１１）は案内溝を有し、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光によって、情報が、記録膜（１３）における案内溝に対応する溝部に記録されることが好ましい。この際、案内溝のピッチ（Ｐ）は、０．３８μｍ以上０．４２μｍ以下であり、案内溝の深さ（Ｄ）は、２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることが好ましい。ピッチ（Ｐ）及び深さ（Ｄ）をこのように設定することにより、安定したトラッキングサーボをかけることができ、Ｃ／Ｎを高くすることができる。

又、他の観点において、基板（１１）は案内溝を有し、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光によって、情報が、記録膜（１３）における案内溝に対応する溝部及び案内溝間に対応する平坦部に記録（Ｌ／Ｇ記録）されることが好ましい。この際、案内溝のピッチ（Ｐ）は、０．６８μｍ以上０．７６μｍ以下であり、案内溝の深さ（Ｄ）は、３５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることが好ましい。ピッチ（Ｐ）及び深さ（Ｄ）をこのように設定することにより、Ｌ／Ｇ記録を行う場合、高密度記録が可能で良好な記録再生特性が得られる。

又、本発明による光学的情報記録媒体（１００、１００’）における記録膜（１３）は、相変化記録により情報が記録されることが好ましい。すなわち、相変化記録方式を採用した多層記録媒体において、上記の構成の光学的情報記録層（Ｌ０）により、レーザ光の入射面に対し第２層目以降の光学的情報記録層（Ｌ１）に対する記録再生特性が向上する。

本発明による光学的情報記録再生装置は、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光を光学的情報記録媒体（１００、１００’）に照射する光ヘッド（２００）と、上記の光学的情報記録媒体（１００、１００’）とを具備し、光ヘッド（２００）は、開口数が０．６以上０．７以下の対物レンズを備え、対物レンズを介してレーザ光を基板（１１）側から入射して、少なくとも２つの光学的情報記録媒層のいずれかに対し、情報を記録し、又は情報を取得する。

以上のように、本発明による光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置によれば、記録に要する電力を抑制することができる。

又、良好な品質の記録再生特性を示し、記録による信号品質の劣化を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明による光学的情報記録媒体の実施の形態が説明される。以下では、同一及び相当部分には同一符号を付して説明される。

（構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る光学的情報記録再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。この光学的情報記録再生装置は、光学的情報記録媒体１００に対し同一方向（片面側）からレーザ光を照射することによって情報の記録・再生を行う。光学的情報記録媒体１００としては、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷといった相変化多層光ディスクが例示される。本実施の形態においては、記憶層を２層有する相変化２層光ディスクが例示される。この光学的情報記録再生装置は、光ヘッド２００、レーザ駆動装置３００、ＣＰＵ４００、及びデータ識別器５００を備えている。

光ヘッド２００は、対物レンズ、光学情報記録媒体１００にレーザ光（レーザパルス）を照射する半導体レーザ等のレーザ光源、光学情報記録媒体１００からの反射光を受光する受光素子等を含んでいる。ここで、対物レンズの開口数ＮＡは０．６〜０．７であり、レーザ光の波長は、４００〜４５０ｎｍの青色レーザが用いられる。レーザ駆動装置３００は、ＣＰＵ４００からの指示に応じて、半導体レーザ等のレーザ光源を駆動する。これら光ヘッド２００及びレーザ駆動装置３００は、光学情報記録媒体１００にレーザ光を照射するレーザ照射部を構成している。データ識別器５００は、光ヘッド２００の受光素子によって検出された再生信号を受け取り、再生データに加工する。

ＣＰＵ４（コントローラ）は、上記レーザ照射部によるレーザ照射や、スピンドルモータ（図示されない）によるディスク回転を制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、記録すべきディスク上のアドレスや記録時のディスク回転数に関する情報に基づいてディスクの線速を算出し、また、記録情報を生成する。記録情報は、記録パワ、消去パワ、ボトムパワ、パルス幅などを含んでいる。それら記録情報はレーザ駆動装置３に送られ、レーザ駆動装置３は、記録情報に応じてレーザパルスを駆動する。図示されないスピンドルモータは、ＣＰＵ４から指示されるディスク回転数に応じた回転速度で、ディスクを回転させる。例えば、光学的情報記録媒体１は、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式で駆動される。

相変化型の光学的情報記録媒体１００に対する情報の記録は、記録膜を非晶質化（アモルファス化）することによって行われる。アモルファス化された部分は、「マーク（アモルファスマーク）」と呼ばれている。あるマークに対応する記録データの長さは、「マークデータ長」と呼ばれている。基準クロック周期（チャネル周期）がＴである場合、ｎＴ（ｎは自然数）のマークデータ長に対応するマークは、以下「ｎＴマーク」と参照される。例えば、８Ｔマークは、マークデータ長が８Ｔであることを意味する。

図２は、本実施の形態に係る光学的情報記録媒体１００の構造を示す断面図である。図２を参照して、本発明による光学的情報記録媒体１００は、レーザ光によって情報が記録又は再生される第１ディスク１０と、第２ディスクとを具備し、レーザ光の入射面側から第１ディスク１０、中間層３０、第２ディスク２０の順で積層されている。第１ディスク１０は、レーザ光の入射面側から順に積層された、支持体である基板１１と、記憶層である第１記録層Ｌ０とを有している。又、第２ディスクは、中間層３０側から順に積層された、支持体である基板２５と、記憶層である第２記憶層Ｌ１を有している。基板１１及び基板２５には、情報の記録・再生を行うレーザ光のトラッキング用の案内溝が形成されている。以下、案内溝の深さをＤ、ピッチ幅をＰとして説明される。本発明に係る第１ディスクの案内溝の深さＤは、２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下であり、ピッチＰは、０．３８μｍ以上０．４２μｍ以下である。尚、以下の説明で案内溝内（案内溝間）に情報を記録・再生するとは、基板上の案内溝内（案内溝間）に対応する記録膜の溝部（平坦部）に情報を記録・再生することである。

図３は、本発明による光学的情報記録媒体１００の詳細な構造を示す断面図である。図３を参照して、第１記録層Ｌ０は、レーザ光の入射面（基板１１）側から順に積層される第１入射側誘電対層１２、第１記録膜１３、第１出射側誘電体層１４、第１反射膜１５、透過率調整層１６を具備している。又、第２記録層Ｌ１は、中間層３０側から順に積層される第２入射側誘電対層２１、第２記録膜２２、第２出射側誘電体層２３、第２反射膜２４を具備している。中間層３０と、第１ディスク１０及び第２ディスク２０とは紫外線硬化樹脂等で接着されている。又、第１記録膜１４と第１入射側誘電体層１２又は第１出射側誘電体層１５と間、あるいは、第２記録膜２２と第２入射側誘電体層２１又は第２出射側誘電体層２３と間に界面層が付加されても良い。

基板１１、１７としては、ポリカーボネート（ＰＣ）のようなプラスチック基板、あるいは、ガラス基板などを用いることができる。各誘電体層１２、１４、２１、２３としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等の絶縁膜やそれらの積層膜を用いることができる。屈折率及び繰り返し特性の観点からＺｎＳ−ＳｉＯ_２が好適である。ＺｎＳ−ＳｉＯ_２の組成は（ＺｎＳ）ｘ（ＳｉＯ_２）１−ｘの組成表現において、０．５≦ｘ≦０．９の範囲が特に好適である。尚、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２にＳｉＮやＴｉＯ_２などを混合することもできるが主成分であるＺｎＳ−ＳｉＯ_２を９０ａｔ％以上含有することが望ましい。各記録膜１３、２２としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの相変化記録膜を用いることができる。消去性能向上のために、必要に応じて、記録層１３、２２と各誘電体層１２、１４、２１、２３との間に結晶化促進層を付加しても良い。一般に良く用いられている結晶化促進層は、Ｇｅを主成分とする窒化物材料、あるいは、Ｃｒを主成分とする酸化物材料、あるいは、それらの混合物などである。反射膜１３、２４としては、高熱伝導率と高透過率の両立の観点からＡｇを主成分とする材料が好適である。Ａｇ反射膜の耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を添加しても良い。第１反射膜１５としてのＡｇ反射膜上には、第１記録層Ｌ０の透過率確保のために、高い屈折率を有する誘電体を用いた透過率調整層１６が設けられることが好適である。透過率調整層１６としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２及びそれらの混合物などを用いることができる。

本発明に係るレーザ入射面に最も近い第１入射側誘電体層１２の膜厚Ｔ１は２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。又、第１反射膜１５の膜厚Ｔ２は、５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下である。更に、基板１１には案内溝が形成されており、案内溝の深さＤは２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下、ピッチＰは０．３８μｍ以上０．４２μｍ以下である。このため、入射される波長４００ｎｍ近傍のレーザ光に対する吸収を軽減し、レーザ光による記録において良好な信号特性及び繰り返し特性を得ることができる。更に、第１出射側誘電体層１４の膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが、好適である。これにより、第１記録膜１３から第１反射膜１５への熱拡散が良好となり、保存安定性が高い特性を得ることができる。

このように、本発明に係る光学的情報記録媒体１００は、同一方向から入射される４００ｎｍ近傍の波長を持つレーザ光により記録・再生され、上記のような構成を持つ２層のディスクから構成される相変化２層光ディスクである。本実施の形態では、レーザ光の入射面側の第１記録層Ｌ０における第１入射側誘電対層１２の膜厚及び第１反射膜１５の膜厚を上記のように設定することで、良好な信号品質と繰り返し特性の確保が可能となる。このような構成による効果を実証するため、本願発明者により行われた実験の結果が以下に示される。

（実験）
本願発明者が行った実験は、本願発明に係る第１ディスクの特性を調べるため、第１ディスクの構成に対応した実験用ディスク１０’及び１０”を作成し、その特性を評価した。本実験では、第１ディスクのみの特性を評価するため、実験用ディスク１０’及び１０”のそれぞれは、第２ディスク２０に換えて、図示しないダミー基板に貼り付けられて作成された。図４は、本発明による光学的情報記録媒体１００の効果を実証するための実験に用いられた実験用ディスク１０’の構成を示す断面図である。図５は、本発明による光学情報記録媒体１００の効果を実証するための実験に用いられた実験用ディスク１０”の構成を示す断面図である。

図４を参照して、実験に使用した実験用光ディスク１０’は、レーザ光の入射面側から案内溝が設けられた基板１、下部誘電体層２、記録膜３、上部誘電体層４、反射膜５、透過率調整層６、中間層３０が積層されている。又、図５を参照して、実験用光ディスク１０”は、レーザ光の入射面側から、光透過層３１、上部誘電体層２、記録膜３、下部誘電体層４、反射膜５、透過率調整層６、基板１の順に積層されている。ここで、実験用光ディスク１０’、１０”と本発明に係る第１ディスクとの構成の対応関係は、基板１と基板１１とが対応し、下部誘電体層２と第１入射側誘電体層１２とが対応し、記録膜３と第１記録膜１３とが対応し、上部誘電体層４と第１出射側誘電体層１４とが対応し、反射膜５と第１反射膜１５とが対応する。

本実験では、対物レンズの開口数（ＮＡ）＝０．６５の光ヘッドを用いて、波長４０５ｎｍのレーザ光を実験用ディスク１０’又は１０”に照射して、その案内溝内部（グルーブ）に対し記録再生を行った。又、記録時の線速は６．６ｍ／ｓ、クロック周波数６４．８ＭＨｚとして、８Ｔ信号記録時の最適記録パワとキャリア、Ｃ／Ｎ、あるいは記録可能な繰り返し回数を調べた。

（実験１）
実験１では、実験用ディスク１０’の記録再生特性に対する下部誘電体層２の膜厚Ｔ１の影響を検証した。本実験では、実験用ディスク１０’を用いてレーザ光を基板１側から記録膜３に向かう方向に照射し、案内溝内部（グルーブ）に対する記録再生を行い、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１を変化させた時の実験用ディスク１０’の反射率、８Ｔ信号記録時の最適記録パワ、キャリア、及びＣ／Ｎを調査した。尚、反射率は、成膜直後（Ｒａで定義：記録膜３は非晶質状態）、及び初期化装置により初期化（Ｒｃで定義：記録膜３は結晶状態）後、それぞれについて測定された。

表１は、実験１で使用する実験用ディスク１０’における各構成の組成及び膜厚を示す表である。実験１では、表１に示す２種類のディスク（構成１、構成２）を作成し、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）性の基板１上に成膜する。構成１及び構成２における各層の組成は、表１を参照して、下部誘電体層２、上部誘電体層４及び透過率調整層６はＺｎＳ−ＳｉＯ_２で構成され、記録膜３は、ＧｅＣｒＮ膜の間にＧｅＳｂＴｅ膜を挟んで積層した薄膜が用いられ、反射膜５は、Ａｇ薄膜が用いられる。尚、本実験におけるＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、（ＺｎＳ）０．８−（ＳｉＯ_２）０．２の組成が用いられる。又、構成１及び構成２の実験用ディスク１０’のそれぞれは、紫外線硬化樹脂層を介して厚さ０．６ｍｍの図示しないダミーＰＣ基板と貼り合わせられる。又、実験１で用いられるＰＣ基板１にはピッチＰが０．４μｍ、深さＤが２５ｎｍのトラッキング用の案内溝が形成されている。

表１を参照して、構成１と構成２における各層の膜厚は下部誘電体層２の膜厚Ｔ１を除き、同じ膜厚である。下部誘電体層２の膜厚Ｔ１は、構成１が４５ｎｍ、構成２が１３３ｎｍである。ここで、波長４０５ｎｍに対するＺｎＳ−ＳｉＯ_２の屈折率は約２．３であり、光学的特性はλ／２／ｎ＝４０５／２／２．３＝８８（ｎｍ）を周期として変化する。従って、表１における構成１と構成２はＺｎＳ−ＳｉＯ_２の光吸収がなければ光学的に等価な構成である。

表２に実験１における記録再生特性の評価結果を示す。表２を参照して、反射率Ｒａ及びＲｂはともに構成１、構成２の実験用ディスク１０’ともほぼ同じ値を示す。

相変化光ディスクでは、｜Ｒａ−Ｒｃ｜が信号振幅と相関のある指標であり、構成１及び構成２では｜Ｒａ−Ｒｃ｜がほぼ同じ値であるので、信号振幅あるいは信号品質（Ｃ／Ｎ）が同等であることが期待されるが、表２に示したように、膜厚Ｔ１が光学的に１周期厚い構成２では、信号振幅が小さく、かつ、信号品質も悪くなっていることがわかる。又、構成２の方が構成１よりも記録パワも高くなっている。これらの劣化は、上記のように、下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の膜厚Ｔ１の増加に起因する光吸収の影響と考えることができる。

又、下部誘電体層２の光吸収によるキャリアの低下は、案内溝の幅が、記録に用いるレーザ光のビーム径のおよそ半分以下となる場合に顕著である。レーザ光の波長４０５ｎｍを出力する開口数ＮＡ＝０．６５の光ヘッドでは、ビーム径が０．５４μｍ程度となる。このため、案内溝幅が０．２７μｍ以下の場合には下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の膜厚を制限することでより顕著にＣ／Ｎを改善することができる。

（実験２）
実験２では、記録再生特性に対し、レーザ光の入射方向の違いによる下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の膜厚Ｔ１の影響を検証した。本実験では、実験用ディスク１０”を用いてレーザ光を光透過層３１側から記録膜３に向かう方向に照射し、案内溝内部（グルーブ）に対する記録再生を行い、実験１と同様に下部誘電体層２の膜厚Ｔ１を変化させた時の実験用ディスク１０”の反射率、８Ｔ信号記録時の最適記録パワ、キャリア、及びＣ／Ｎを調査した。

ここで、検証に用いられる実験用ディスク１０”は、各層の組成及び膜厚が表１に示すように構成１及び構成２の組成、膜厚であり、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）性の基板１上に成膜される。又、光透過層３１の厚さは０．１ｍｍである。基板１に形成された案内溝のピッチＰ及び深さＤは実験１と同一とし、実験１と同一の光ヘッドを用いて、実験１と同様に案内溝内（グルーブ）で記録再生を行った。尚、光透過層３１側からレーザ光を入射する際、光ヘッドの球面収差を補正するために、光路中に厚さ０．５ｍｍのガラスを挿入した（図示しない）。

表３に実験３における記録再生特性の評価結果を示す。表３を参照して、実験１と異なり、信号振幅、信号品質に大きな差は見られなかった。従って、これは、図５に示すように、光透過層側からレーザ光を入射する場合には、記録層に隣接して反射層が位置することになり、十分な冷却速度が確保されるためと考えられる。

実験２より、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１による記録再生特性の劣化は、基板１側から記録膜３方向にレーザ光が入射した場合に顕著となることがわかる。

（実験３）
実験３では、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１と反射膜５の膜厚Ｔ２をそれぞれ変化させ、実験用ディスク１０’の記録再生特性を検証した。本実験では、実験用ディスク１０’を用いてレーザ光を基板１側から記録膜３に向かう方向に照射し、案内溝内部（グルーブ）に対する記録再生を行い、実験用ディスク１０’に対する８Ｔ信号記録時のＣ／Ｎ及び繰り返し回数（Ｃ／Ｎが初期値から３ｄＢ劣化するまでの繰り返し回数）を調査した。又、この結果から、下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の好適な膜厚範囲及びＡｇ反射膜の好適な膜厚範囲を検討した。

表４は、本実験に使用する実験用ディスク１０’の下部誘電体層２の膜厚１及び反射膜５の膜厚２に対応する８Ｔ信号記録時のＣ／Ｎ（８Ｔ Ｃ／Ｎ）、繰り返し回数の測定結果を示す表である。

表４を参照して、実験３では、反射膜５の膜厚Ｔ２を１０ｎｍに固定して、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１を２０ｎｍ〜７５ｎｍに変化させて構成される実験揚用ディスク１０’と、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１を７０ｎｍに固定し、反射膜５の膜厚Ｔ２を０〜１５ｎｍに変化させて構成される実験用ディスク１０’とが用いられる。

表４を参照して、反射膜５の膜厚Ｔ２が１０ｎｍで固定されている実験用ディスク１０’に注目すると、下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の膜厚Ｔ１が範囲２５ｎｍ〜７０ｎｍにおいて、８Ｔ Ｃ／Ｎは５１ｄＢ以上と顕著に高く、膜厚Ｔ１が範囲６５ｎｍ〜７０ｎｍにおいて、１０００回以上の繰り返し回数が確保できる。これは、膜厚Ｔ１が２５ｎｍより薄い場合、記録時に基板１の熱変形が生じてしまうために、繰り返し回数が制限されてしまうと考えられる。一方、膜厚Ｔ１が７０ｎｍより厚い場合には、下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）での光吸収により冷却速度が低減しキャリアが低減してしまうためにＣ／Ｎが劣化すると考えられる。

又、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１が７０ｎｍで固定されている実験用ディスク１０’に注目すると、反射膜５（Ａｇ）の膜厚Ｔ２が、５ｎｍより薄い場合には８Ｔ Ｃ／Ｎ及び繰り返し回数は顕著に劣化する。これは、反射膜５（Ａｇ）が薄い場合には、記録膜３から反射膜２への熱拡散が大幅に低減し冷却速度が低下するためと考えられる。Ｃ／Ｎ、繰り返し回数の観点からは、反射膜５（Ａｇ）の膜厚は厚いほど良いが、実験用ディスク１０’全体としての透過率を少なくとも４０％以上確保するためには１５ｎｍ以下でなければならない。

実験１から実験３までの結果をまとめると、レーザ光の入射面側の基板１１上に形成される第１記録層における第１入射側誘電体層１２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の好適な膜厚範囲は２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、第１反射膜（Ａｇ）の好適な膜厚範囲は５ｎｍ以上１５ｎｍ以下、ということになる。

又、同様な実験により、第１出射側誘電体層１４についても好適な膜厚が示される。これは、第１出射側誘電体層１４での光吸収が大きくなると、第１記録膜１３から第１反射膜１５への熱拡散が妨げられて良好な記録を行うことができなくなるためである。多層記録媒体では反射膜の膜厚が薄いので、第１出射側誘電体層１４での光吸収もできるだけ抑制する必要がある。実験１から実験３では、第１出射側誘電体層１４に対応する上部誘電体層４の膜厚を１５ｎｍとして実験用ディスクの記録再生特性が実験された。実験１から実験３と同様な実験により、ここで、第１出射側誘電体層１４の膜厚が、３０ｎｍより厚い場合、記録膜から反射膜への熱拡散が著しく良好な記録を行うことができなかった。又、第１出射側誘電体層１４の膜厚が、５ｎｍより薄い場合、保存安定性が著しく低くなった。このため、第１出射側誘電体層１４の膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが、好適であることがわかった。

（実験４）
実験４では、下部誘電体層２の膜厚Ｔ１と反射膜５の膜厚Ｔ２をそれぞれ変化させ、実験用ディスク１０’の記録再生特性を検証した。本実験では、実験用ディスク１０’を用いてレーザ光を基板１側から記録膜３に向かう方向に照射し、案内溝内部（グルーブ）に対する記録再生を行い、実験用ディスク１０’に対する８Ｔ信号記録時のＣ／Ｎ及び繰り返し回数（Ｃ／Ｎが初期値から３ｄＢ劣化するまでの繰り返し回数）を調査した。又、この結果から、下部誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）の好適な膜厚範囲及びＡｇ反射膜の好適な膜厚範囲を検討した。

実験４では、基板１上の案内溝の深さＤのみ、又はピッチＰのみを変化させて案内溝の深さＤとピッチＰの好適範囲を検討した。本実験では、先ず、実験１で用いた構成１の実験用ディスク１０’において、基板１上の案内溝の深さＤを２０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲で５ｎｍごとに変化させた場合の実験用ディスク１０’の記録再生特性を評価した。この際、案内溝の深さＤ以外の、基板１のパラメータ（基板１の厚さ、案内溝のピッチＰなど）は実験１と同一とし、実験１で用いた光ヘッドを用いて、基板１側から記録膜３側にレーザ光を入射して案内溝内（グルーブ）に対する記録再生特性を評価した。

案内溝の深さＤが２０ｎｍでは、安定してトラッキングサーボをかけることが困難であった。一方、案内溝の深さＤが４０ｎｍでは、ノイズが高くＣ／Ｎが低かった。従って、トラッキングの安定性及びＣ／Ｎの観点から２５ｎｍから３５ｎｍの溝深さが好適であった。

次に、実験１で用いた構成１の実験用ディスク１０’においピッチＰ以外の基板のパラメータ（基板１の厚さ、案内溝の深さＤなど）は実験１と同一とし、実験１で用いた光ヘッドを用いて、基板１側から記録膜３側にレーザ光を入射して案内溝内（グルーブ）に対する記録再生特性を評価した。

実験の結果、記録時に安定なトラッキングサーボが可能であったのはトラックピッチ０．３８μｍ以上であった。従って、案内溝内（グルーブ）にのみ記録を行う場合の好適なトラックピッチＰは０．３８μｍ以上であり、一方でピッチＰを大きくすると記録容量も減ってしまうので、０．３８μｍ〜０．４２μｍの範囲に設定することが望ましい。

実験１〜４では、光ヘッドの開口数ＮＡとして０．６５についてのみ記述したが、開口数ＮＡが０．６〜０．７の範囲の光ヘッドを用いることが可能である。理由としては、０．６より小さい開口数ＮＡの光ヘッドではビーム径を小さくすることができないので、高密度記録を行うことが困難となってしまう。又、０．７より大きい開口数ＮＡの光ヘッドでは、基板１１側からレーザ光を入射して記録再生を行う場合のディスクの傾き（チルト）に対する許容マージンが極端に狭くなってしまい実用的ではないからである。

以上のように、本発明による光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置によれば、多層光ディスクにおけるレーザ光の入射側に最も近い第１ディスクＬ０の信号品質を改善するとともに記録パワを低減することができる。このため、安定して２層ディスク、あるいは多層ディスクを作成することができ、大容量の光学情報記録媒体を提供することができる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。本実施の形態では、案内溝内にのみ記録を行う場合についてのみ記述したが、案内溝内（グルーブ）と案内溝間（ランド）の両方に記録（Ｌ／Ｇ記録）を行う光学的情報記録媒体１００’に適用することも可能である。Ｌ／Ｇ記録においては案内溝のピッチＰが広くなるので、案内溝内の記録膜と隣接する案内溝間の第１入射側誘電体層１２との距離が遠くなり、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２の光吸収に起因する冷却速度の減少はやや穏やかとなる。従って、第１入射側誘電体層１２での光吸収に起因する記録動作時の結晶化の問題は、狭いトラックピッチＰ（上記したように０．３８μｍ〜０．４２μｍ）で案内溝内のみに記録を行う場合に比べてやや軽減される。しかし、第１入射側誘電体層１２の膜厚Ｔ１を２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲に設定した方が、記録再生特性を改善することには変わりがない。以上のことから、波長４００〜４５０ｎｍのレーザ光を照射する、開口数ＮＡ＝０．６〜０．７の光ヘッド２００を用いてＬ／Ｇ記録を行う場合、高密度記録が可能で良好な記録再生特性が得られるのは、案内溝のピッチＰが０．６８μｍ以上０．７６μｍ以下であり、かつ、案内溝の深さＤが３５ｎｍ以上４５ｎｍ以下の場合である。

図１は、本発明による光学的情報記録再生装置の実施の形態におけるブロック図である。 図２は、本発明による光学的情報記録媒体の実施の形態における構成を示す断面図である。 図３は、本発明による光学的情報記録媒体の実施の形態における構成を示す断面図である。 図４は、本発明による第１ディスクの記録再生特性を評価するための実験に使用される実験用ディスクの構成を示す断面図である。 図５は、本発明による第１ディスクのレーザ光の照射方向による記録再生特性の変化を調査するための実験に使用される実験用ディスクの構成を示す断面図である。

符号の説明

１、１１、２５：基板
２：下部誘電体層
３：記録膜
４：上部誘電体層
５：反射膜
６：透過率調整層
１０：第１ディスク
２０：第２ディスク
３０：中間層
１２：第１入射側誘電体層
１３：第１記録膜
１４：第１出射側誘電体層
１５：第１反射膜
１６：透過率調整層
２１：第２入射側誘電体層
２２：第２記録膜
２３：第２出射側誘電体層
２４：第２反射膜
１００、１００’：光学的情報記録媒体
２００：光ヘッド
３００：レーザ駆動装置
４００：ＣＰＵ
５００：データ識別器
Ｌ０：第１記録層
Ｌ１：第２記録層
Ｄ：案内溝の深さ
Ｐ：案内溝のピッチ
Ｔ１：下部誘電体層の膜厚
Ｔ１：反射膜の膜厚

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された少なくとも２つの光学的情報記録層とを具備し、
   前記少なくとも２つの光学的情報記録媒層は、前記基板側から入射され、波長が４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下のレーザ光によって、情報が記録又は再生され、
   前記基板側に最も近い光学的情報記録層は、前記基板側から第１の誘電体層、前記情報が記録される記録膜、第２の誘電体層、入射される前記レーザ光を前記基板側に反射する反射膜の順に積層されて配置され、
   前記第１の誘電体層の膜厚は、２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である
   光学的情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の光学的情報記録媒体において、
   前記反射層の膜厚は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である
   光学的情報記録媒体。
3. 請求項１又は２に記載の光学的情報記録媒体において、
   前記第２の誘電体層の膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である
   光学的情報記録媒体。
4. 請求項１から３いずれか１項に記載の光学的記録媒体において、
   前記基板は、案内溝を有し、
   前記レーザ光によって前記情報は、前記記録膜における前記案内溝に対応する溝部に記録され、
   前記案内溝のピッチは、０．３８μｍ以上０．４２μｍ以下であり、
   前記案内溝の深さは、２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下である
   光学的情報記録媒体。
5. 請求項１から３いずれか１項に記載の光学的情報記録媒体において、
   前記基板は、案内溝を有し、
   前記レーザ光によって前記情報は、前記記録膜における前記案内溝に対応する溝部及び案内溝間に対応する平坦部に記録され、
   前記案内溝のピッチは、０．６８μｍ以上０．７６μｍ以下であり、
   前記案内溝の深さは、３５ｎｍ以上４５ｎｍ以下である
   光学的情報記録媒体。
6. 請求項１から５に記載の光学的情報記録媒体において、
   前記記録膜は、相変化記録により情報が記録される
   光学的情報記録媒体。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の光学的記録媒体において、
   前記第１の誘電体層は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２である
   光学的情報記録媒体。
8. 請求項１から７いずれか１項に記載の光学的情報記録媒体と、
   波長が４００ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下のレーザ光を前記光学的情報記録媒体に照射する光ヘッドとを具備し、
   前記光ヘッドは、開口数が０．６以上０．７以下の対物レンズを備え、前記対物レンズを介して前記レーザ光を前記基板側から入射して、前記少なくとも２つの光学的情報記録媒層のいずれかに対し、情報を記録し、又は情報を取得する
   光学的情報記録再生装置。

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