JP2007095246A - High density optical recording medium and recording and reproducing method - Google Patents

High density optical recording medium and recording and reproducing method Download PDF

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俊 三宮
Hiroshi Miura
博 三浦
Nobuaki Toyoshima
伸朗 豊島
Yoshitaka Hayashi
嘉隆 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the constitution of an optical recording medium having no window of light transmittance and capable of recording and reproducing a fine recording mark having a size equal to or smaller than a light resolution limit, to provide the optical recording medium capable of forming the recording mark for obtaining a reproduction signal having high contrast, and to provide a recording and reproducing method for performing multi-valued recording and reproduction of information in a region having a size equal to or smaller than the light resolution limit. <P>SOLUTION: The optical recording medium having a first deformation material absorbing light, producing heat and deformed and a second deformation material transmitting light, receiving heat produced by the first deformation material and deformed according to the shape of the first deformation material on a supporting substrate is characterized in that the form of the recording mark after information is recorded is a shape protruding to a light source side to concentrate light and the size of the recording mark is equal to or smaller than the light resolution limit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光の解像限界以下の高密度情報を記録再生する光記録媒体の構成に関するものであり、また、光の解像限界以下の高密度情報を記録再生するための技術に関するものであり、また、多重記録による記録情報の大容量化技術に関するものである。ここで、解像限界とは、光の波長をλ、対物レンズの開口数をNAとしたと場合、λ/2NAで表わされる周期を示している。   The present invention relates to a configuration of an optical recording medium that records and reproduces high-density information below the optical resolution limit, and also relates to a technology for recording and reproducing high-density information below the optical resolution limit. In addition, the present invention relates to a technique for increasing the capacity of recorded information by multiple recording. Here, the resolution limit indicates a period represented by λ / 2NA, where λ is the wavelength of light and NA is the numerical aperture of the objective lens.

特許文献1には、図12に示すように、解像限界より小さい記録マーク、または、解像限界以上ではあるが解像限界に近い寸法をもつ記録マークを含む記録マーク列を記録/再生する際に、含まれる全ての記録マークにおいて高い再生出力が得られ、かつ、高い再生耐久性を実現するために、貴金属酸化物層(24)を有する光記録媒体に対し、貴金属酸化物の分解によって貴金属酸化物層(24)を変形させることにより記録マーク列を形成する技術が開示されている。ここで、(231)、(232)、(233)は誘電体層、(25)は光吸収層である。記録マーク列が形成されている貴金属酸化物層において貴金属微粒子を不可逆的に析出させ、析出した貴金属微粒子に再生レーザービームを照射することにより記録マーク列を読み出し、また、薄膜材料の変形を利用して、解像限界以下の記録マークの読み出しを可能にするものであるが、この特許文献1に記載されている光記録媒体は、貴金属酸化物層が熱的に変形することにより光吸収層が押し上げられて薄くなり、光の透過率が局所的に変化することにより、光吸収層が近接場光を発生する窓として働き、光の解像限界よりも小さな記録情報を読み出している。記録密度を向上させるためには、より小さな記録マークを読み出す必要があり、この光の透過率の窓をより小さなものにする必要がある。その結果、ビームスポット径の大部分の領域が遮光されることとなり、信号強度が低下し検出できなくなる。   As shown in FIG. 12, Patent Document 1 records / reproduces a recording mark row including a recording mark smaller than the resolution limit or a recording mark having a dimension that is equal to or larger than the resolution limit but close to the resolution limit. In order to obtain a high reproduction output at all the recording marks included and realize high reproduction durability, the optical recording medium having the noble metal oxide layer (24) is decomposed by the decomposition of the noble metal oxide. A technique for forming a recording mark row by deforming a noble metal oxide layer (24) is disclosed. Here, (231), (232), and (233) are dielectric layers, and (25) is a light absorption layer. Precious metal fine particles are irreversibly deposited in the noble metal oxide layer on which the record mark row is formed, and the recorded noble metal fine particles are irradiated with a reproduction laser beam to read out the record mark row, and use deformation of the thin film material. The recording mark below the resolution limit can be read out. However, the optical recording medium described in Patent Document 1 has a light absorption layer formed by thermal deformation of the noble metal oxide layer. By being pushed up and thinned, and the light transmittance locally changes, the light absorption layer functions as a window for generating near-field light, and reads recorded information smaller than the light resolution limit. In order to improve the recording density, it is necessary to read out a smaller recording mark, and it is necessary to make the light transmittance window smaller. As a result, a large part of the beam spot diameter is shielded, and the signal intensity is lowered and cannot be detected.

また、特許文献2には、薄膜材料の溶融状態を利用して記録密度を高める技術として、再生光の短波長化や再生装置の光学系の開口数の増大以外の方法で光記録媒体の高密度情報の記録および再生を可能とし、しかも、繰り返し再生に対する特性の劣化を防ぐために、図13に示すように、低結晶性半導体合金により形成されるマスク層(332)を有し、記録光ビーム照射によりマスク層(332)の厚さが不可逆的に減少し、多重反射条件が変化することにより光透過率が増加した再生用窓(330)が形成されとともに、記録マークが記録層(34)に形成することができ、再生時にマスク層を変化させる必要がないため、繰り返し再生に対する耐久性が良好となる技術が開示されているが、この特許文献2で述べた光記録媒体も同様に、低結晶性半導体合金の膜厚減少による光の透過率の窓が形成され、光の解像限界以下のサイズの記録マークを読み出しており、記録密度の増加にともなって信号強度が著しく低下してしまう。   In Patent Document 2, as a technique for increasing the recording density by utilizing a molten state of a thin film material, the optical recording medium is increased by a method other than shortening the wavelength of reproducing light or increasing the numerical aperture of the optical system of the reproducing apparatus. In order to enable recording and reproduction of density information, and to prevent deterioration of characteristics with respect to repeated reproduction, as shown in FIG. 13, it has a mask layer (332) formed of a low crystalline semiconductor alloy, and a recording light beam The thickness of the mask layer (332) is irreversibly decreased by irradiation, and a reproduction window (330) in which the light transmittance is increased by changing the multiple reflection condition is formed, and the recording mark is recorded on the recording layer (34). Although it is not necessary to change the mask layer at the time of reproduction, a technique for improving durability against repeated reproduction is disclosed, but the optical recording medium described in Patent Document 2 is also the same A window of light transmittance is formed by reducing the film thickness of the low crystalline semiconductor alloy, and a recording mark with a size less than the resolution limit of light is read, and the signal intensity decreases significantly as the recording density increases. End up.

また、特許文献3には、読み出し時に光スポットが作る温度分布を利用し、光スポットの中心付近から信号の寄与を強調することにより、読み出し時に起こる隣接したマークから得られる信号の重なりを押さえ、従来に比べて記録密度を高めた溶融マスク層を持つ高密度光記録媒体を提供するために、図14に示すように、光を吸収して変質する光学定数が変化する記録層(43)と、該記録層(43)を挟む上地透明誘電層(44)および下地透明誘電層(42)と、反射層(47)とを有し、上地透明誘電層(44)または下地透明誘電層(42)側に近接し、かつ融点が記録層(43)に比べて低い溶融層(45)を構成することにより、集光されたビームの強度分布に依存したによる溶融部分の反射率変化を利用して、読み出し時に記録マークに照射される光のスポットサイズを見かけ上小さくする技術が開示されているが、特許文献3に記載された光記録媒体においても、融点の低い溶融層による光の透過率の窓を形成し、光の解像限界以下のサイズの記録マークを読み出しており、同様の理由で信号強度が低下し、信号が検出できなくなってしまう。   Further, Patent Document 3 uses a temperature distribution created by a light spot at the time of reading and emphasizes the contribution of the signal from the vicinity of the center of the light spot, thereby suppressing overlap of signals obtained from adjacent marks at the time of reading, In order to provide a high-density optical recording medium having a molten mask layer having a higher recording density than conventional ones, as shown in FIG. 14, a recording layer (43) having a variable optical constant that absorbs and alters light, and The upper transparent dielectric layer (44) and the lower transparent dielectric layer (42) sandwiching the recording layer (43), and the reflective layer (47), and the upper transparent dielectric layer (44) or the lower transparent dielectric layer By forming the molten layer (45) close to the (42) side and having a melting point lower than that of the recording layer (43), the reflectance change of the melted portion depending on the intensity distribution of the focused beam can be achieved. Use when reading Although a technique for apparently reducing the spot size of light irradiated to a recording mark has been disclosed, the optical recording medium described in Patent Document 3 also forms a light transmittance window by a molten layer having a low melting point. However, since a recording mark having a size smaller than the resolution limit of light is read out, the signal intensity is lowered for the same reason, and the signal cannot be detected.

さらにまた、特許文献4には、記録マークの高さの違いを利用した多値による記録再生を行う技術として、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜に光照射して、表面に凹凸パターンを形成させて情報記録を行う際に、情報密度を増大させる方法を提供するために、図15に示すように、アゾベンゼンポリマー薄膜に直線偏波した円形のレーザー光、もしくは明暗の島を有する楕円(または矩形)のレーザーを照射すると、k個の凹部と(k+1)個の凸部が交互に一直線上に配置されることによって特徴づけられる表面レリーフパターンが得られ、このパターンの異方性を利用することにより新しい情報記録再生方法を実現することができる技術が開示されているが、特許文献4に記載されている光記録媒体は、有機分子の異方性を持つ変形パターンと情報を記録する光の偏向方向との関係と、記録パターンの深度情報を利用することにより、情報の多値記録再生を実現しているが、偏光ならびに干渉効果を利用して信号のコントラストを検出おり、このような光の波動的な特性を利用する限りにおいては光の解像限界以下の記録マークを検出することは不可能であり、光の波長による記録密度の制限を受けてしまう。また、偏光方向を制御する必要から、従来の光ディスクとは異なる形態の再生光学系が必要となり、光ディスク装置との互換性が損なわれてしまう。   Furthermore, in Patent Document 4, as a technique for performing multi-value recording / reproduction using the difference in height of recording marks, a thin film of a polymer compound containing an azobenzene structure is irradiated with light to form an uneven pattern on the surface. In order to provide a method for increasing the information density when performing information recording, a circular laser beam linearly polarized on an azobenzene polymer thin film or an ellipse having bright and dark islands (or as shown in FIG. 15) When a (rectangular) laser is irradiated, a surface relief pattern characterized by alternately arranging k concave portions and (k + 1) convex portions on a straight line is obtained, and the anisotropy of this pattern is used. Thus, a technology capable of realizing a new information recording / reproducing method is disclosed. However, the optical recording medium described in Patent Document 4 has anisotropy of organic molecules. By utilizing the relationship between the deformation pattern and the deflection direction of the light that records the information and the depth information of the recording pattern, multi-level recording / reproduction of information has been realized. As long as the contrast is detected and the wave characteristics of light are used, it is impossible to detect recording marks below the resolution limit of light, and the recording density is limited by the wavelength of light. End up. Further, since it is necessary to control the polarization direction, a reproduction optical system having a form different from that of the conventional optical disk is required, and compatibility with the optical disk apparatus is impaired.

特開2004−87073号公報JP 2004-87073 A 特許第3602589号公報Japanese Patent No. 3602589 特開平5−73961号公報JP-A-5-73961 特開2004−127484号公報JP 2004-127484 A

従って、本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、光の解像限界以下の微小な記録マークを記録再生できる光記録媒体の構成を提供し、光の透過率の窓を有さない形態で記録再生が行える光記録媒体の構成を提供することにある。
また、高いコントラストを有する再生信号を得るための記録マークの形成が可能な光記録媒体を提供することにある。
また、光記録媒体における記録マークを、光の解像限界以下の分解能で検出するための再生方法を提供し、高いコントラストを有する再生信号を得られ、高い光利用効率を有する再生方法を提供することにある。
また、光の解像限界以下の領域に、情報を多値記録し、多値再生するための記録再生方法を提供し、記録情報の大容量化を実現することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a configuration of an optical recording medium capable of recording / reproducing a minute recording mark having a light resolution limit or less in view of the above-described prior art, in a form having no light transmittance window. An object of the present invention is to provide a configuration of an optical recording medium capable of recording / reproducing.
Another object of the present invention is to provide an optical recording medium capable of forming a recording mark for obtaining a reproduction signal having a high contrast.
Also provided is a reproducing method for detecting a recording mark on an optical recording medium with a resolution below the resolution limit of light, and provides a reproducing method having a high contrast and a high light utilization efficiency. There is.
Another object of the present invention is to provide a recording / reproducing method for multi-value recording and reproducing multi-value information in an area below the light resolution limit, thereby realizing a large capacity of recorded information.

上記課題は、本発明の(1)「支持基板上に、光を吸収して発熱し変形する第一変形材料と、光を透過して第一変形材料の発熱を受けて第一変形材料の形状にならって変形する第二変形材料を有し、情報を記録した後の記録マークの形態は光源側に突出し光を集中させる形状であり、該記録マークのサイズは光の解像限界以下であることを特徴とする光記録媒体」、
(2)「前記記録マークの高さないしは形状が、記録時に照射するレーザー光の強度および照射時間に依存して変化することを特徴とする前記第(1)項に記載の光記録媒体」、
(3)「再生時に照射するレーザー光による反射光強度が、前記記録マークの高さないしは形状に依存して変化することを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の光記録媒体」、
(4)「情報を記録した後の記録マークの形態は、各々の記録マークにおける第一変形材料が、隣接する記録マーク間で孤立した状態であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の光記録媒体」により達成される。
また、上記課題は、本発明の(5)「前記第一変形材料と前記第二変形材料による光源側に突出した記録マーク形状を有することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な光学定数の変化を生じさせ、再生信号強度の変化を検出することにより光の解像限界以下の記録マークを再生することを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の再生方法」、
(6)「前記第一変形材料と前記第二変形材料による光源側に突出した記録マーク形状を有することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な体積変化ないしは変形を生じさせ、再生信号強度の変化を検出することにより光の解像限界以下の記録マークを再生することを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の再生方法」、
(7)「情報を記録するに際しては、照射するレーザー光の強度または照射時間を少なくとも2段階以上に設定することにより、前記第一変形材料および前記第二変形材料を少なくとも2段階以上の高さないしは形状を有するように変形させた記録マークを形成し、情報を再生するに際しては、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な光学定数の変化及び/又熱的な体積変化ないしは変形を生じさせる再生方法により2段階以上の再生信号を検出することにより、情報を多値記録および多値再生できることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の記録再生方法」により達成される。
The above-described problem is (1) “a first deformable material that absorbs light and generates heat and deforms on a support substrate; and the first deformable material that transmits light and receives heat generated by the first deformable material. It has a second deformable material that deforms according to the shape, and the form of the recording mark after recording information is a shape that protrudes toward the light source side and concentrates light, and the size of the recording mark is below the resolution limit of light An optical recording medium characterized by being ",
(2) "The optical recording medium according to (1) above, wherein the height or shape of the recording mark changes depending on the intensity and irradiation time of the laser beam irradiated during recording",
(3) In the item (1) or (2), the intensity of the reflected light by the laser beam irradiated during reproduction varies depending on the height or shape of the recording mark. Optical recording media ",
(4) The above-mentioned items (1) to (3) are characterized in that the form of the recording mark after recording information is such that the first deformable material in each recording mark is isolated between adjacent recording marks. This is achieved by the “optical recording medium according to any one of items (3)”.
Further, the above-mentioned problem is (5) of the present invention that “the recording mark shape projecting to the light source side by the first deformable material and the second deformable material has the above-mentioned recording mark. Concentrating on the internal first deformable material, causing a change in the thermal optical constant of the first deformable material, and detecting a change in the reproduction signal intensity to reproduce a recording mark below the optical resolution limit. A method of reproducing an optical recording medium using the optical recording medium according to any one of (1) to (4),
(6) “By having a recording mark shape protruding to the light source side by the first deformable material and the second deformable material, the energy of the laser beam irradiated during reproduction is concentrated on the first deformable material inside the record mark. Item (1) above, wherein a recording mark below the light resolution limit is reproduced by causing a thermal volume change or deformation of the first deformable material and detecting a change in reproduction signal intensity. Thru | or the reproducing | regenerating method of the optical recording medium using the optical recording medium in any one of (4) terms, "
(7) “When recording information, the intensity or irradiation time of the laser beam to be irradiated is set to at least two or more stages, so that the first deformable material and the second deformable material have at least two or more heights. In forming a recording mark deformed to have a shape or reproducing information, the energy of the laser beam irradiated during reproduction is concentrated on the first deformable material inside the record mark, and the heat of the first deformable material The information can be recorded in multiple values and reproduced in multiple values by detecting a reproduction signal of two or more stages by a reproduction method that causes a change in optical constant and / or thermal volume change or deformation. This is achieved by the “recording / reproducing method of an optical recording medium using the optical recording medium according to any one of items (1) to (4)”.

即ち、上記(1)記載の光記録媒体では、第一変形材料と第二変形材料の変形特性が異なることを利用し、光源側に突出した記録マークを光の解像限界以下のサイズに形成することができ、情報を再生する際には、本記録マークの突出した形状により光が記録マーク内部に集中し、記録マークの状態を受けて散乱され、再生信号の強度が変化するため、光の透過率の窓を有さない形態で情報を記録再生が行える。
また、上記(2)記載の光記録媒体では、第一変形材料と第二変形材料の変形特性が異なることと、温度により変形の大きさが異なることを利用して、記録マークの高さないしは形状を制御することによって、高いコントラストを有する再生信号を得ることが可能となっている。
また、上記(3)記載の光記録媒体では、記録マークの高さないしは形状に依存して再生信号の強度が大きく変化することを利用して、高いコントラストを有する再生信号を得ることが可能となっている。
また、上記(4)記載の光記録媒体では、本記録媒体に形成される記録マークを、第一変形材料の状態が各々の記録マークで孤立するように形成することによって、高いコントラストを有する再生信号を得ることが可能となっている。
また、上記(5)記載の光記録媒体の再生方法では、本光記録媒体に光源側に突出した記録マーク形状を形成することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーを局所領域に集中し、第一変形材料の熱的な光学特性の変化を効率的に生じさせることによって、光の解像限界以下の分解能で再生信号の変化を得ることが可能となっている。
また、上記(6)記載の光記録媒体の再生方法では、本光記録媒体に光源側に突出した記録マーク形状を形成することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーを局所領域に集中し、第一変形材料の熱的な体積変化ないしは変形を効率的に生じさせることによって、光の解像限界以下の分解能で再生信号の変化を得ることが可能となっている。
さらにまた、上記(7)記載の光記録媒体の記録再生方法では、情報の記録に際しては、照射するレーザー光の強度および照射時間に依存して記録マークの高さないしは形状が変化することを利用して多段階に記録マークを形成し、情報の再生に関しては、記録マークの高さの違いによる再生信号強度の違いを多段階に読み取ることによって、情報の多値記録、および多値再生が可能となっている。
That is, in the optical recording medium described in (1) above, a recording mark protruding toward the light source is formed to a size that is smaller than the light resolution limit by utilizing the fact that the deformation characteristics of the first deformable material and the second deformable material are different. When reproducing information, light is concentrated inside the recording mark due to the protruding shape of the recording mark, scattered according to the state of the recording mark, and the intensity of the reproduction signal changes. Information can be recorded and reproduced in a form that does not have a transmittance window.
Further, in the optical recording medium described in (2) above, the recording mark height is increased by utilizing the fact that the deformation characteristics of the first deformable material and the second deformable material are different and the magnitude of deformation differs depending on the temperature. By controlling the shape, it is possible to obtain a reproduction signal having high contrast.
Further, in the optical recording medium described in (3) above, it is possible to obtain a reproduction signal having high contrast by utilizing the fact that the intensity of the reproduction signal varies greatly depending on the height or shape of the recording mark. It has become.
Also, in the optical recording medium described in (4) above, the recording marks formed on the recording medium are formed so that the state of the first deformable material is isolated by each recording mark, thereby reproducing with high contrast. A signal can be obtained.
Further, in the reproducing method of the optical recording medium described in (5) above, the recording mark shape protruding toward the light source is formed on the optical recording medium, thereby concentrating the energy of the laser beam irradiated at the time of reproduction in a local region, By efficiently causing a change in the thermal optical characteristics of the first deformable material, it is possible to obtain a change in the reproduction signal with a resolution below the resolution limit of light.
Further, in the reproducing method of the optical recording medium described in the above (6), the recording mark shape protruding toward the light source side is formed on the optical recording medium, thereby concentrating the energy of the laser beam irradiated at the time of reproduction in a local region, By efficiently causing a thermal volume change or deformation of the first deformable material, it is possible to obtain a change in the reproduction signal with a resolution below the resolution limit of light.
Furthermore, in the recording / reproducing method of the optical recording medium described in (7) above, when recording information, it is used that the height or shape of the recording mark changes depending on the intensity and irradiation time of the laser beam to be irradiated. In this way, recording marks are formed in multiple stages, and information can be reproduced in multiple levels by reading differences in playback signal intensity due to differences in the height of the recording marks in multiple stages. It has become.

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の光記録媒体においては、二つの異なる変形材料の特性を利用することにより、変形による光の解像限界以下の記録マークを形成することができ、記録情報の高密度化、大容量化が可能な光記録媒体が提供できる。
また、記録マークの形状を記録時に照射するレーザー光の強度および照射時間で変調することができ、再生信号を高いコントラストを有する光記録媒体が提供できる。また、多段階に記録マークを形成することができ、多値情報の記録が可能な光記録媒体を提供できる。
また、記録マーク形状に依存して、再生信号のコントラストを自由に変化させられることから、高い光利用効率をもつ光記録媒体を提供することができる。
また、本発明の光記録媒体においては、記録マークの形状を閉殻構造に形成することにより、再生時のレーザー光のエネルギーを効率よく記録マークに集中させることができ、高い光利用効率を有する光記録媒体を提供できる。
本発明の光記録媒体の再生方法においては、記録マーク内部の材料における熱的な光学特性の変化、および体積変化を生じさせることにより、再生時に照射するレーザー光の反射強度を変化させることができる。その結果、光の解像限界以下のサイズを有する記録マークの読み出しが可能である。また、記録マークが光記録媒体の光源側に突出した構造を有することにより、光のエネルギーを記録マークに集中させることができ、高い光利用効率で再生信号を得ることが可能である。
また、本発明の光記録媒体の記録再生方法においては、記録時に照射するレーザー光の強度および照射時間を多段階に変調し情報の多値記録を行い、再生時に検出する信号強度を多数レベルで検出することができ、大容量の記録情報の利用が可能である効果を奏するものである。
As will be apparent from the following detailed and specific description, in the optical recording medium of the present invention, recording marks below the resolution limit of light due to deformation are formed by utilizing the characteristics of two different deformable materials. In addition, an optical recording medium capable of increasing the recording information density and capacity can be provided.
Further, the shape of the recording mark can be modulated by the intensity and irradiation time of the laser beam irradiated during recording, and an optical recording medium having a high contrast for the reproduction signal can be provided. Further, it is possible to provide an optical recording medium capable of forming recording marks in multiple stages and recording multi-value information.
Further, since the contrast of the reproduction signal can be freely changed depending on the shape of the recording mark, an optical recording medium having high light utilization efficiency can be provided.
Further, in the optical recording medium of the present invention, by forming the shape of the recording mark in a closed shell structure, the energy of the laser beam during reproduction can be efficiently concentrated on the recording mark, and the light having high light utilization efficiency. A recording medium can be provided.
In the reproducing method of the optical recording medium of the present invention, the reflection intensity of the laser beam irradiated at the time of reproduction can be changed by causing a change in thermal optical characteristics and a volume change in the material inside the recording mark. . As a result, it is possible to read a recording mark having a size that is less than the resolution limit of light. Further, since the recording mark has a structure projecting toward the light source side of the optical recording medium, the energy of light can be concentrated on the recording mark, and a reproduction signal can be obtained with high light utilization efficiency.
Also, in the recording / reproducing method of the optical recording medium of the present invention, the multi-level recording of information is performed by modulating the intensity and irradiation time of the laser beam irradiated during recording in multiple stages, and the signal intensity detected during reproduction is measured at multiple levels. Thus, it is possible to detect the large amount of recorded information.

以下に本発明を詳細に説明する。
(光記録媒体)
本発明の光記録媒体に関して、図1から図5に基づいて説明する。図1は本実施の光記録媒体における未記録状態の媒体構成を説明する断面図である。図1(a)に示すように、本実施の光記録媒体は、支持基板上に光を吸収し変形および発熱を生じる第一変形材料と、第一材料の発熱を受けて変形する第二変形材料を順に積層した構成を有している。また、より好ましくは図1(b)に示すように、本第一変形材料を本第二変形材料で挟むような構成を有している。
図1(a)ないし図1(b)における第一変形材料には、情報を記録する光の波長において、光を吸収し発熱する材料を用いる。また、発熱することで溶融し、変形する材料を用いる。このような特性を有する材料としては、Bi,In,Sn,Sbなどの低融点金属材料を用いることができる。また、BiTe,BiIn,GaSb,InP,InTe,SbSnなどの低融点金属を含む金属間化合物材料を用いることができる。また、SbとTeの組成比が1.5〜4の範囲にある2元系材料を用いることができる。また、SbとTeの組成比が1.5〜4の範囲にあり、SbとTe以外の元素を含む、GeSbTeなどの3元系材料や、AgInSbTeなどの4元系材料を用いることができる。このようなSbTe系化合物は結晶構造とアモルファス構造を有する相変化材料として知られており、SbとTeの組成比が1.5〜4の範囲にある場合には、δ相と呼ばれる晶系に属している。δ相組成を有するSbTe系化合物は温度を上げた場合、相分離や相転移が起こらずに溶融状態となる。相分離や相転移が起こると、複数の信号レベルが発生することから信号品質の低下の原因となる。そのため単純な固相状態と溶融状態のみで変化する上記材料が本実施の光記録媒体には好ましい。第一変形材料により構成される薄膜の厚さは、変形量の大きさ程度であれば良く、10nm〜30nmの間が好ましい。
The present invention is described in detail below.
(Optical recording medium)
The optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the medium configuration in an unrecorded state in the optical recording medium of the present embodiment. As shown in FIG. 1A, the optical recording medium of the present embodiment includes a first deformable material that absorbs light and generates deformation and heat generation on a support substrate, and a second deformation that deforms by receiving heat generated by the first material. It has the structure which laminated | stacked the material in order. More preferably, as shown in FIG. 1B, the first deformable material is sandwiched between the second deformable materials.
As the first deformable material in FIGS. 1A to 1B, a material that absorbs light and generates heat at the wavelength of light for recording information is used. In addition, a material that melts and deforms by generating heat is used. As a material having such characteristics, a low melting point metal material such as Bi, In, Sn, or Sb can be used. Alternatively, an intermetallic compound material containing a low melting point metal such as BiTe, BiIn, GaSb, InP, InTe, or SbSn can be used. A binary material having a composition ratio of Sb and Te in the range of 1.5 to 4 can be used. Further, a ternary material such as GeSbTe or a quaternary material such as AgInSbTe, which has a composition ratio of Sb and Te in a range of 1.5 to 4 and contains an element other than Sb and Te, can be used. Such SbTe compounds are known as phase change materials having a crystal structure and an amorphous structure. When the composition ratio of Sb and Te is in the range of 1.5 to 4, the crystal system is called a δ phase. belong to. When the temperature is raised, the SbTe-based compound having the δ phase composition is in a molten state without causing phase separation or phase transition. When phase separation or phase transition occurs, a plurality of signal levels are generated, which causes a reduction in signal quality. Therefore, the above-mentioned material that changes only in a simple solid state and a molten state is preferable for the optical recording medium of the present embodiment. The thickness of the thin film made of the first deformable material may be about the magnitude of the deformation amount, and is preferably between 10 nm and 30 nm.

図1(a)ないし図1(b)における第二変形材料には、情報を記録する光の波長において光の透過率の高い材料を用いる。また、第一変形材料よりも融点が高く、第一変形材料の発熱を介して第一変形材料の変形形状にならって変形する、加熱状態において柔らかな材料を用いる。前述した第一変形材料の融点は100〜700℃であり、第二変形材料が溶融しないためには融点が700℃以上の材料であれば良く、好ましくは融点が1000℃以上の材料を用いる。また、より小さな記録マークを局所領域に書き込めるように、熱伝導率が低い材料が好ましい。このような特性を有する材料としては、SiO,SiON,SiNなどのSi化合物材料を用いることができる。また、ZnS,CaS,BaSなどの硫化物材料を利用することができる。また、CaF,BaFなどのフッ素化合物材料を利用することができる。また、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン、エポキシ、ビニルエステルなどの樹脂材料を用いることができる。また、ZnSとSiOxを含有する複合酸化物材料を利用することができる。第二変形材料により構成される薄膜の厚さは、照射する光のエネルギーが十分に第一変形材料に達し、且つ本光記録媒体による光の反射率が検出器の測定感度内にあるように設定される必要があり、また、劣化の影響を受け難いようにある程度厚めに設定される必要がある。具体的には、使用する材料の光学特性、第一変形材料の膜厚、図1(a)および図1(b)に示す薄膜構成などに依存するが、光の反射率が20%程度であれば良く、40nm〜100nmの膜厚を有するように設定する。第一変形材料および第二変形材料の成膜方法としては、スパッタリング法を用いることができる。 As the second deformable material in FIGS. 1A to 1B, a material having a high light transmittance at the wavelength of light for recording information is used. In addition, a soft material is used in a heated state, which has a higher melting point than the first deformable material and deforms in accordance with the deformed shape of the first deformable material through the heat generation of the first deformable material. The melting point of the first deformable material described above is 100 to 700 ° C., and the second deformable material does not melt so long as the material has a melting point of 700 ° C. or higher, and preferably a material having a melting point of 1000 ° C. or higher. A material having low thermal conductivity is preferable so that a smaller recording mark can be written in the local region. As a material having such characteristics, Si compound materials such as SiO 2 , SiON, and SiN can be used. Also, sulfide materials such as ZnS, CaS, BaS can be used. Further, it is possible to use a fluorine compound materials such as CaF 2, BaF 2. In addition, resin materials such as polycarbonate, acrylic, polyolefin, epoxy, and vinyl ester can be used. Also, a composite oxide material containing ZnS and SiOx can be used. The thickness of the thin film composed of the second deformable material is such that the energy of the irradiated light reaches the first deformable material sufficiently, and the reflectance of the light by this optical recording medium is within the measurement sensitivity of the detector. It needs to be set, and needs to be set somewhat thick so as not to be affected by deterioration. Specifically, although depending on the optical characteristics of the material used, the film thickness of the first deformable material, the thin film configuration shown in FIGS. 1A and 1B, the light reflectance is about 20%. It suffices to have a film thickness of 40 nm to 100 nm. As a film forming method for the first deformable material and the second deformable material, a sputtering method can be used.

図1(b)において、第二変形材料層を第一変形材料層の上下に配置しているが、これは第一変形材料による熱の拡散を防ぎ、熱の利用効率を上げるための構成である。また、本光記録媒体による反射率を調整する役割がある。また、支持基板への熱の拡散および支持基板の変形を抑制し、記録マークの形状を制御する効果もある。   In FIG. 1B, the second deformable material layer is disposed above and below the first deformable material layer. This is a structure for preventing the heat from being diffused by the first deformable material and increasing the heat utilization efficiency. is there. Also, it has a role of adjusting the reflectance by the optical recording medium. In addition, there is an effect of controlling the shape of the recording mark by suppressing the diffusion of heat to the support substrate and the deformation of the support substrate.

図1(a)ないし図1(b)における支持基板は、光記録媒体に一般的に使用される基板材料で良く、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン、エポキシ、ビニルエステル、ペットなどの樹脂基板を用いることができる。また、ガラス、石英などを用いることができる。また、シリコン、SOI(シリコンオンインシュレータ)などの半導体製造に用いられる基板を用いることができる。また、Al、不透明ガラス基板などのハードディスク用基板を用いることができる。   The support substrate in FIGS. 1 (a) to 1 (b) may be a substrate material generally used for optical recording media, and a resin substrate such as polycarbonate, acrylic, polyolefin, epoxy, vinyl ester, or pet is used. Can do. Further, glass, quartz, or the like can be used. In addition, a substrate used for semiconductor manufacturing such as silicon or SOI (silicon on insulator) can be used. Also, hard disk substrates such as Al and opaque glass substrates can be used.

(実施例1)
実施例1は、請求項1,2,3記載の光記録媒体および記録再生方法に関する。
次に、実施例1の光記録媒体における情報の記録原理について図2に基づいて説明する。図2は情報を記録した後の光記録媒体の状態を示す断面図である。情報の記録は、本光記録媒体の膜面からレーザー光を集光して照射することにより行う。光記録媒体の表面における光強度分布はビームスポットの中心ほど強度が高く、一般的にはガウス分布形状となる。この光強度分布によりビームスポットの中心付近の第一変形材料が光を吸収し、発熱することにより変形(隆起)する。変形を生じさせるために十分な温度を有する領域をビームスポット径よりも小さな領域となるように、照射する光の強度または照射時間を調整することにより、光の解像限界よりも小さな記録マークを形成することができる。第一変形材料の発熱の効果を受けて、第二変形材料の変形も起こり、これは第一変形材料の形状にならうように形成する。すなわち、図2に示すように、第一変形材料層の膜厚が記録マーク中心付近で厚く、記録マーク周囲部分では薄い、光記録媒体の光源側に突出した形状となる。第二変形材料は第一変形材料の形状にならって変形するため、その膜厚は記録前後で大きく変化しない。このようにして形成された記録マークは、記録マーク内部において光を集中させる効果があり、高いコントラストの再生信号を得ることができる。
Example 1
Example 1 relates to an optical recording medium and a recording / reproducing method according to claims 1, 2, and 3.
Next, the principle of information recording in the optical recording medium of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of the optical recording medium after information is recorded. Information recording is performed by condensing and irradiating laser light from the film surface of the optical recording medium. The light intensity distribution on the surface of the optical recording medium has a higher intensity at the center of the beam spot, and generally has a Gaussian distribution shape. Due to this light intensity distribution, the first deformable material near the center of the beam spot absorbs light and is deformed (raised) by generating heat. By adjusting the intensity of irradiation light or the irradiation time so that the area having a temperature sufficient to cause deformation is smaller than the beam spot diameter, a recording mark smaller than the resolution limit of light can be obtained. Can be formed. In response to the heat generation effect of the first deformable material, deformation of the second deformable material also occurs, which is formed to follow the shape of the first deformable material. That is, as shown in FIG. 2, the thickness of the first deformable material layer is thick in the vicinity of the center of the recording mark and thin in the portion around the recording mark, and has a shape protruding toward the light source side of the optical recording medium. Since the second deformable material deforms in accordance with the shape of the first deformable material, the film thickness does not change greatly before and after recording. The recording mark formed in this way has an effect of concentrating light inside the recording mark, and a high contrast reproduction signal can be obtained.

次に、記録時に照射するレーザー光のパワーと記録マーク形状との関係について、図3に基づいて説明する。図3はレーザー光を照射した際の記録形状をAFM観察した結果を示している。図3は基板を上面から見た凹凸像であり、図2に示すように第二変形材料(ZnS−SiO層)/第一変形材料(AgInSbTe層)/第二変形材料(ZnS−SiO層)の順に積層されている。図には、この構造に加え、基板のランド・グルーブ構造が見えている。作製した光記録媒体は、ポリカーボネート基板上に基板側から、ZnS−SiO,AgInSbTe,ZnS−SiOの順に、それぞれ50nm,20nm,46nmの膜厚を有しており、スパッタリング法により成膜を行なった。スパッタリングターゲットの組成比は、Sb/Te=2.2、ZnS/SiO=4である。記録条件は、レーザー波長405nmのGaN半導体レーザーを使用し、開口数NA=0.85の対物レンズを用いて連続光による照射を行なった。記録線速度は、4.5m/sであり、レーザーパワーをP1=1.6mW,P2=1.8mW,P3=2.0mWの3水準で変調した。図3(a)はレーザーパワーをP3に設定した場合のAFM像を示しており、連続光による照射のため、ストライプ状の変形が観測されている。図3(b)は、図3(a)に示すAFM像を複数領域測定し、照射したレーザーパワーに対するストライプ状のパターンの高さを複数点プロットした図である。照射レーザーパワーにほぼ比例して、記録パターンの高さが55nm〜70nm程度の範囲で変化していることが確認できた。 Next, the relationship between the power of the laser beam irradiated during recording and the recording mark shape will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the result of AFM observation of the recorded shape when the laser beam is irradiated. FIG. 3 is a concavo-convex image of the substrate as viewed from above. As shown in FIG. 2, the second deformable material (ZnS—SiO 2 layer) / first deformable material (AgInSbTe layer) / second deformable material (ZnS—SiO 2). Layer). In the figure, in addition to this structure, the land / groove structure of the substrate can be seen. The produced optical recording medium has a film thickness of 50 nm, 20 nm, and 46 nm in the order of ZnS—SiO 2 , AgInSbTe, and ZnS—SiO 2 on the polycarbonate substrate from the substrate side, and is formed by sputtering. I did it. The composition ratio of the sputtering target is Sb / Te = 2.2 and ZnS / SiO 2 = 4. As a recording condition, a GaN semiconductor laser having a laser wavelength of 405 nm was used, and irradiation with continuous light was performed using an objective lens having a numerical aperture NA = 0.85. The recording linear velocity was 4.5 m / s, and the laser power was modulated at three levels of P1 = 1.6 mW, P2 = 1.8 mW, and P3 = 2.0 mW. FIG. 3A shows an AFM image when the laser power is set to P3, and stripe-like deformation is observed due to irradiation with continuous light. FIG. 3B is a diagram in which a plurality of areas of the AFM image shown in FIG. 3A are measured, and a plurality of stripe pattern heights are plotted with respect to the irradiated laser power. It was confirmed that the height of the recording pattern was changed in a range of about 55 nm to 70 nm almost in proportion to the irradiation laser power.

次に、再生時に照射するレーザー光のパワーと信号として得られる反射光強度の関係について、数値シミュレーションを行なった結果を示す。記録マークの高さに依存した反射光強度の変化を、電磁界の運動を記述するMaxwell方程式を有限時間領域差分法(FDTD法)により解く数値シミュレーションを行うことにより確認した。図4に計算に用いたシミュレーションモデルの一部を示す。FDTD法は、時空間における電磁界の振る舞いを記述するMaxwell方程式(微分方程式)を数値的に解く手法で、連続的に変化する時間と空間を離散化して差分方程式に近似して解くことにより三次元空間の電磁界分布を得るもので、空間の離散化は、微小な立方体(セル)に区切ることにより行うため、複雑な構造体に対する電磁界解析に有効な手段である。この結果、例えば後述の実施例4では、記録光の強度を変化させることにより変形による記録マークの高さ10〜15nm程度の幅をもって変化することを図3(a)、(b)で示しており、このような高さの異なるマークを読み取る際の反射光強度が0〜数10nmの高さの違いで、大きくは10%程度変化することを図5に示している。マーク高さが2水準で変化すると、0,1,2の3値が1つのマークに記録できる。
図4(a)は、記録マークのない平坦な光記録媒体(記録マーク高さ0nm)の場合であり、図4(b)は記録時に照射するレーザー光のビームスポット内の光強度分布を反映したガウス分布形状の記録マーク(記録マーク高さ20nm)を有する場合である。照射するレーザー光は、波長405nmを仮定し、ビーム径400nmのガウスビームが膜面に集光されているものと仮定した。また、光記録媒体は、支持基板側からZnS−SiO(50nm),AgInSbTe(20nm),ZnS−SiO(46nm)の順に構成し、これらの材料の光学定数(屈折率n、消衰係数k)は、ZnS−SiOをn=2.33,k=0.00、AgInSbTeをn=1.73,k=2.91のように設定した。ここで、AgInSbTeが第一変形材料に対応し、ZnS−SiOが第二変形材料に対応している。図4(b)に示す記録後の光記録媒体のシミュレーションモデルにおいては、記録マークのピッチを200nmとし、AgInSbTeの変形部分に対して、半値全幅を50nm、記録マーク高さを30nmに設定した。光記録媒体表面のZnS−SiOの形状は、20nmの膜厚のままAgInSbTeの形状にならうように構成した。支持基板は、ポリカーボネート(n=1.58,k=0)とし、計算領域境界において吸収境界条件を採用することにより、支持基板の背面側からの反射光の影響は無視した。また、支持基板および支持基板に隣接する第二変形材料層の変形は無視した。
「計算領域境界に吸収条件を採用する」とは、FDTD法を用いる場合、計算機のメモリの制約から光記録媒体の全膜厚を含む計算ができず、そのため、近似として例えば図4に示すように、ポリカーボネート基板が計算領域の下方境界に接している。この部分から計算領域の外側に向かう電磁波を全て吸収させていることを意味する。これは、計算領域外に本来存在するはずの基板下側端面からの反射光の影響を無視していることにはなる。
しかし、FDTD法は、凸形状など、複雑な形状のモデル化が、有限要素法などに比べると容易であるため、光記録媒体の場合には特に好適である。
Next, the result of numerical simulation is shown on the relationship between the power of the laser beam irradiated during reproduction and the reflected light intensity obtained as a signal. The change in the reflected light intensity depending on the height of the recording mark was confirmed by performing a numerical simulation to solve the Maxwell equation describing the motion of the electromagnetic field by the finite time domain difference method (FDTD method). FIG. 4 shows a part of the simulation model used for the calculation. The FDTD method is a technique for numerically solving the Maxwell equation (differential equation) describing the behavior of an electromagnetic field in space-time. An electromagnetic field distribution in the original space is obtained, and the discretization of the space is performed by dividing the space into minute cubes (cells), which is an effective means for electromagnetic field analysis of a complex structure. As a result, for example, in Example 4 to be described later, FIGS. 3A and 3B show that the height of the recording mark due to deformation changes with a width of about 10 to 15 nm by changing the intensity of the recording light. FIG. 5 shows that the reflected light intensity when reading marks with different heights varies by about 10% depending on the height difference of 0 to several tens of nm. When the mark height changes at two levels, three values of 0, 1, and 2 can be recorded on one mark.
4A shows the case of a flat optical recording medium without a recording mark (recording mark height 0 nm), and FIG. 4B reflects the light intensity distribution in the beam spot of the laser light irradiated during recording. In this case, the recording mark has a Gaussian distribution shape (recording mark height 20 nm). The laser beam to be irradiated was assumed to have a wavelength of 405 nm and a Gaussian beam having a beam diameter of 400 nm was condensed on the film surface. The optical recording medium is composed of ZnS—SiO 2 (50 nm), AgInSbTe (20 nm), ZnS—SiO 2 (46 nm) in this order from the support substrate side, and the optical constants (refractive index n, extinction coefficient) of these materials. k) was set such that ZnS—SiO 2 was n = 2.33, k = 0.00, and AgInSbTe was n = 1.73, k = 2.91. Here, AgInSbTe corresponds to the first deformable material, and ZnS—SiO 2 corresponds to the second deformable material. In the simulation model of the optical recording medium after recording shown in FIG. 4B, the pitch of the recording mark is 200 nm, the full width at half maximum is set to 50 nm, and the recording mark height is set to 30 nm with respect to the deformed portion of AgInSbTe. The shape of ZnS—SiO 2 on the surface of the optical recording medium was configured to follow the shape of AgInSbTe with a film thickness of 20 nm. The support substrate was polycarbonate (n = 1.58, k = 0), and the influence of reflected light from the back side of the support substrate was ignored by adopting the absorption boundary condition at the calculation region boundary. Further, the deformation of the support substrate and the second deformable material layer adjacent to the support substrate was ignored.
“Adopting the absorption condition at the boundary of the calculation region” means that when the FDTD method is used, the calculation including the entire film thickness of the optical recording medium cannot be performed due to the limitation of the memory of the computer. In addition, the polycarbonate substrate is in contact with the lower boundary of the calculation area. This means that all electromagnetic waves traveling from this part to the outside of the calculation area are absorbed. This means that the influence of the reflected light from the lower end surface of the substrate that should originally exist outside the calculation area is ignored.
However, the FDTD method is particularly suitable for an optical recording medium because it is easier to model a complex shape such as a convex shape than the finite element method.

図5は、本シミュレーションにより得られた結果であり、光記録媒体の光源側の計算領域端面における平均強度を反射強度と定義して、図4(a)に示す未記録状態の反射強度からの差を未記録状態の反射強度で規格化した変化率をプロットしている。「計算領域端面における平均強度」とは、図4(a)上端における電界の2乗(瞬時強度)を光の波の1周期に渡って時間平均を取ったものである。この平均強度(反射強度)に関し、図4(a)の未記録状態と(b)の記録状態の2つの場合を計算し、((記録状態の反射強度)−(未記録状態の反射強度))/(未記録状態の反射強度)を変化率(反射率)と定義している。ここで定義された反射強度は、本シミュレーションの計算領域と光記録媒体の膜面からの距離から換算して、開口数NA=0.6程度の対物レンズで集光した場合に相当している。横軸の記録マークは、記録マーク中心におけるAgInSbTeの高さであり、0nmから30nmの範囲で反射強度を算出した。図5から、本光記録媒体において、記録マークの高さが0nmから約13nmまでは反射強度が僅かに増加し、それ以上の高さでは大きく減衰することがわかった。記録マークの高さが30nmの場合には、反射強度の変化は約14%程度に達する。反射強度が減衰するのは、記録マークが突出した形状を取ることにより、再生時に照射されるレーザー光が記録マークにより散乱され、対物レンズの開口内において検出される光強度が減少するためである。この結果から、記録マークの高さに依存して、反射強度を14%程度の範囲で変調できることがわかる。   FIG. 5 shows the results obtained by this simulation. The average intensity at the end face of the calculation area on the light source side of the optical recording medium is defined as the reflection intensity, and the reflection intensity from the unrecorded reflection intensity shown in FIG. The rate of change in which the difference is normalized by the reflection intensity in an unrecorded state is plotted. The “average intensity at the end face of the calculation region” is obtained by taking a time average of the square (instantaneous intensity) of the electric field at the upper end of FIG. 4A over one period of the light wave. With respect to this average intensity (reflection intensity), two cases of an unrecorded state in FIG. 4A and a recorded state in FIG. 4B are calculated, and ((reflection intensity in recording state) − (reflection intensity in unrecorded state) ) / (Reflection intensity in an unrecorded state) is defined as the rate of change (reflectance). The reflection intensity defined here corresponds to the case where light is condensed by an objective lens having a numerical aperture NA of about 0.6 in terms of the distance from the calculation area of the simulation and the film surface of the optical recording medium. . The recording mark on the horizontal axis is the height of AgInSbTe at the center of the recording mark, and the reflection intensity was calculated in the range of 0 nm to 30 nm. From FIG. 5, it was found that in the present optical recording medium, the reflection intensity slightly increased when the height of the recording mark was from 0 nm to about 13 nm, and was greatly attenuated at a height higher than that. When the height of the recording mark is 30 nm, the change in the reflection intensity reaches about 14%. The reason why the reflection intensity is attenuated is that when the recording mark has a protruding shape, the laser beam irradiated during reproduction is scattered by the recording mark, and the light intensity detected in the aperture of the objective lens is reduced. . From this result, it can be seen that the reflection intensity can be modulated within a range of about 14% depending on the height of the recording mark.

以上の結果から、本実施の光記録媒体を用いることにより、光の解像限界以下の記録マークを形成することができ、記録マークは照射するレーザー光の強度および照射時間を調整することにより、その高さまたは形状を変調できることが確認できた。また、記録マークの高さの違いが本実施の光記録媒体おける光の反射率を大きく変化させることが確認できた。したがって、本実施の光記録媒体を用いることにより、光の解像限界以下に高密度に情報を記録することができ、再生信号を高いコントラストで検出できる。また、ビーム径内領域(中心強度(I)の(I/e)の強度になり、全光量の約86.5%が含まれる領域)においても、内部領域と外周領域とは、光反射の方向が違うことにもよって、後ほど具体例で示されるような各種有利な記録・再生法が可能になる。 From the above results, by using the optical recording medium of the present embodiment, it is possible to form a recording mark below the resolution limit of light, the recording mark by adjusting the intensity and irradiation time of the irradiated laser light, It was confirmed that the height or shape could be modulated. It was also confirmed that the difference in the height of the recording mark greatly changed the light reflectance in the optical recording medium of the present embodiment. Therefore, by using the optical recording medium of the present embodiment, information can be recorded at a high density below the light resolution limit, and a reproduced signal can be detected with high contrast. Further, even in the region within the beam diameter (the region having the intensity of (I / e 2 ) of the central intensity (I) and including about 86.5% of the total light amount), the inner region and the outer peripheral region reflect light. Due to the difference in direction, various advantageous recording / reproducing methods as will be described later will be possible.

(実施例2)
実施例2は、請求項5記載の光記録媒体の再生方法に関する。
本発明の光記録媒体の再生方法に関して、図2、図6、図7に基づいて説明する。本実施の再生方法に用いる光記録媒体は、実施例1において図2を用いて説明したとおりであり、光記録媒体基板上に光を吸収し、変形をともない発熱する第一変形材料層と、第一変形材料層の変形にならって熱的に変形する第二変形材料層を有し、レーザー光を照射することにより第一および第二変形材料を変形させて、光記録媒体の光源側に突出した記録マークが形成されている。本実施例では、記録マークが光源側に突出した形状を有していることにより、再生光の光エネルギーを、記録マークを中心とした局所領域に集中でき、第一変形材料の光学特性を熱的に変化させ、高い光利用効率で情報の再生を行う。
(Example 2)
Example 2 relates to a method for reproducing an optical recording medium according to claim 5.
A method for reproducing an optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical recording medium used in the reproducing method of the present embodiment is as described with reference to FIG. 2 in Example 1. The first deformable material layer that absorbs light on the optical recording medium substrate and generates heat with deformation, A second deformable material layer that is thermally deformed in accordance with the deformation of the first deformable material layer, and the first and second deformable materials are deformed by irradiating a laser beam, on the light source side of the optical recording medium. A protruding recording mark is formed. In this embodiment, since the recording mark has a shape protruding to the light source side, the optical energy of the reproduction light can be concentrated in a local area centered on the recording mark, and the optical characteristics of the first deformable material can be improved. Information is reproduced with high light utilization efficiency.

本実施の光記録媒体の再生原理について、図6に基づいて説明する。図6(a)は本光記録媒体の上面図と、再生信号レベルの時間発展を示した図であり、記録マークのない領域にレーザー光が照射された状態を示した概念図である。レーザー光によるビームスポットはディスクが回転することによりトラック方向へ移動しているため、ビームスポット中心と光を吸収し発熱する領域はずれている。図6の斜線の領域は第一変形材料が発熱し状態が変化している領域を表している。記録マークがない場合は、ビームスポットから反射される光は光記録媒体上のどの位置においても一定であり、再生信号レベルは一定値となる。これに対し、図6(b)は、記録マークを有する場合の光記録媒体の上面図と、再生信号レベルの時間発展を示した図である。図6(b)の上面図において、実線で表されるビームスポットが突出した記録マークの真上にある場合、ビームスポットが通過した領域の記録マークにおける第一変形材料の熱的な状態が変化を受けるが、ビームスポットの先端側にある記録マークは加熱前の状態である。この状態の違いにより、照射された光が両記録マークの状態を反映して散乱されるため、再生信号レベルは低下する。また、図6(b)の上面図において、点線で表されるビームスポットが2つの記録マークの中心位置にある場合(再生光ビームの強度中心が2つの記録マークの中間位置にある場合)には、真上にある場合と比べ、記録マークの状態の変化した領域がビームスポット内に存在する割合が低下し、状態の変化した領域による散乱の影響を受け難くなるために再生信号レベルは高くなる。このようにして、再生信号のコントラストが得られることにより、光の解像限界以下の記録マークを記録マーク1つのサイズの分解能で検出でき、情報の再生が可能になる。   The reproduction principle of the optical recording medium of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a top view of the present optical recording medium and a diagram showing the time evolution of the reproduction signal level, and is a conceptual diagram showing a state in which a region without a recording mark is irradiated with laser light. Since the beam spot caused by the laser beam moves in the track direction as the disk rotates, the center of the beam spot is shifted from the region that absorbs light and generates heat. The hatched area in FIG. 6 represents an area where the first deformable material generates heat and changes its state. When there is no recording mark, the light reflected from the beam spot is constant at any position on the optical recording medium, and the reproduction signal level is a constant value. On the other hand, FIG. 6B is a top view of the optical recording medium in the case of having a recording mark and a diagram showing the time evolution of the reproduction signal level. In the top view of FIG. 6B, when the beam spot represented by the solid line is directly above the protruding recording mark, the thermal state of the first deformable material in the recording mark in the region through which the beam spot has passed changes. However, the recording mark on the tip side of the beam spot is in a state before heating. Due to the difference in this state, the irradiated light is scattered reflecting the state of both recording marks, so that the reproduction signal level is lowered. Further, in the top view of FIG. 6B, when the beam spot represented by the dotted line is at the center position of the two recording marks (when the intensity center of the reproduction light beam is at the intermediate position of the two recording marks). Compared with the case where it is directly above, the ratio of the area where the state of the recording mark has changed is reduced in the beam spot, and it is less susceptible to scattering by the area where the state has changed, so the reproduction signal level is high. Become. Thus, by obtaining the contrast of the reproduction signal, a recording mark below the light resolution limit can be detected with a resolution of one size of the recording mark, and information can be reproduced.

次に、本光記録媒体の記録マークにより再生光の光エネルギーが局所領域に集中できることを、実施例1で用いたFDTD法に基づく数値シミュレーションを行うことにより確認した。図7は、光記録媒体断面における光強度分布の数値シミュレーション結果である。シミュレーションモデルは、図4で説明したとおりであり、光記録媒体の構成および使用する光源波長、ビーム形状も同様のものを使用した。図7(a)は、記録マークのない平坦な薄膜の場合の光強度分布であり、図7(b)は、ガウス分布形状の記録マークを有する場の光強度分布を示している。図7(a)に示すように、記録マークがない場合には、膜面へ照射された光は、表層のZnS−SiO層におおよそ等方的に広がった空間分布を有する。一方、図7(b)に示すように記録マークが形成されている場合には、記録マーク中心部分に光強度が集中する。また、ZnS−SiO層とAgInSbTe層の境界部分に光強度が集中し、AgInSbTeが高い光の吸収率をもつことから、発熱が生じ第一変形材料の状態変化が誘起されることがわかる。 Next, it was confirmed by performing a numerical simulation based on the FDTD method used in Example 1 that the optical energy of the reproduction light can be concentrated in the local region by the recording mark of the present optical recording medium. FIG. 7 shows a numerical simulation result of the light intensity distribution in the cross section of the optical recording medium. The simulation model is as described with reference to FIG. 4, and the configuration of the optical recording medium, the light source wavelength to be used, and the beam shape are the same. FIG. 7A shows the light intensity distribution in the case of a flat thin film having no recording mark, and FIG. 7B shows the light intensity distribution of a field having a recording mark having a Gaussian distribution shape. As shown in FIG. 7A, when there is no recording mark, the light irradiated onto the film surface has a spatial distribution that is spread approximately isotropically on the surface ZnS—SiO 2 layer. On the other hand, when the recording mark is formed as shown in FIG. 7B, the light intensity is concentrated on the central portion of the recording mark. It can also be seen that light intensity is concentrated at the boundary between the ZnS-SiO 2 layer and the AgInSbTe layer, and AgInSbTe has a high light absorption rate, so that heat is generated and a state change of the first deformable material is induced.

再生光は、ZnS−SiOまたは実施例1で説明したような第二変形材料に変形を与えない程度のレーザーパワーで照射しており、この際にAgInSbTeまたは実施例1に述べた第一変形材料は、熱的な光学特性の変化を受ける。熱的な光学特性の変化とは、溶融、金属元素の析出、結晶−アモルファス層転移、電子状態の遷移などに起因した屈折率と消衰係数の変化である。この結果、光の解像限界以下の記録マークによる散乱光が選択的に起こり、記録マークの有無により反射光強度に大きな変化が現れ、信号強度が高いコントラストで検出できる。 The reproduction light is irradiated with ZnS—SiO 2 or a laser power that does not deform the second deformable material as described in the first embodiment. At this time, the first deformation described in the AgInSbTe or the first embodiment is performed. The material undergoes a change in thermal optical properties. The change in thermal optical characteristics is a change in refractive index and extinction coefficient caused by melting, precipitation of metal elements, crystal-amorphous layer transition, electronic state transition, and the like. As a result, scattered light from the recording mark below the light resolution limit is selectively generated, and a large change appears in the reflected light intensity depending on the presence or absence of the recording mark, so that the signal intensity can be detected with high contrast.

(実施例3)
実施例3は、請求項6記載の光記録媒体の再生方法に関する。
本発明の光記録媒体の再生方法に関して、図2、図8、図9に基づいて説明する。本実施の再生方法に用いる光記録媒体は、実施例1において図2を用いて説明したとおりであり、光記録媒体基板上に光を吸収し、変形をともない発熱する第一変形材料層と、第一変形材料層の変形にならって熱的に変形する第二変形材料層を有し、レーザー光を照射することにより第一および第二変形材料を変形させて、光記録媒体の光源側に突出した記録マークが形成されている。本実施例では、記録マークが光源側に凸状の形状を有していることにより、再生光の光エネルギーを、記録マークを中心とした局所領域に集中でき、第一変形材料の熱的な体積変化または変形を可逆的に生じさせることにより、高い光利用効率で情報の再生を行うことができる。ここで、熱的な体積変化または変形とは、第一変形材料の熱膨張や、電子状態の変化にともなう変形、または熱化学反応による変形などである。
(Example 3)
Example 3 relates to a method for reproducing an optical recording medium according to claim 6.
A method for reproducing an optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical recording medium used in the reproducing method of the present embodiment is as described with reference to FIG. 2 in Example 1. The first deformable material layer that absorbs light on the optical recording medium substrate and generates heat with deformation, A second deformable material layer that is thermally deformed in accordance with the deformation of the first deformable material layer, and the first and second deformable materials are deformed by irradiating a laser beam, on the light source side of the optical recording medium. A protruding recording mark is formed. In the present embodiment, since the recording mark has a convex shape on the light source side, the light energy of the reproduction light can be concentrated in a local region centered on the recording mark, and the thermal energy of the first deformable material can be reduced. By reversibly causing volume change or deformation, information can be reproduced with high light utilization efficiency. Here, the thermal volume change or deformation includes thermal expansion of the first deformable material, deformation associated with a change in electronic state, deformation due to a thermochemical reaction, or the like.

再生光の光エネルギーが局所領域に集中される原理は、実施例2の数値シミュレーションの結果と同様である。本実施例では、体積変化または変形により光の反射率が大きく変わることを、同様にFDTD法に基づく数値シミュレーションにより確認した。図8は、シミュレーションモデルを説明する図であり、再生光の照射により局所的に加熱され、ビームスポットの通過した記録マークのAgInSbTe層の高さまたは体積が増加した形状を有している。以下ではこの体積変化と高さの変化を含めて、体積変化と呼ぶことにする。ビームが通り過ぎた領域が熱的な体積変化を受けているため、トラック方向を示す矢印とは反対の向きに位置する記録マークが数個に渡って体積変化が受けているようにモデル化した。記録マークの高さは、体積変化前が20nm、体積変化後が30nmに設定した。図9は、このような状況で再生光を照射した場合の、ビームスポットの中心位置を体積変化のない記録マーク中心を基準(0nm)にして、隣接する体積変化のある記録マークの中心位置(200nm)まで移動させた場合の、反射光強度の変化率を示した図である。熱的な体積変化を受けた記録マークの直上にビームスポットがある場合と、隣接する体積変化の生じていない記録マークの直上にピームスポットがある場合とを比較すると、反射強度に約8%の変化が確認できた。   The principle that the light energy of the reproduction light is concentrated in the local region is the same as the result of the numerical simulation of the second embodiment. In this example, it was confirmed by numerical simulation based on the FDTD method that the reflectance of light greatly changes due to volume change or deformation. FIG. 8 is a diagram for explaining a simulation model, which has a shape in which the height or volume of the AgInSbTe layer of a recording mark that is locally heated by irradiation with reproduction light and passes through a beam spot is increased. Hereinafter, this volume change and height change are referred to as volume change. Since the region through which the beam passes has undergone a thermal volume change, modeling was performed such that the volume change was received over several recording marks located in the direction opposite to the arrow indicating the track direction. The height of the recording mark was set to 20 nm before the volume change and 30 nm after the volume change. FIG. 9 shows the center position of the adjacent recording mark with a volume change (0 nm) with the center position of the beam spot as the reference (0 nm) when the reproduction light is irradiated in such a situation. It is the figure which showed the change rate of reflected light intensity at the time of moving to 200 nm. Comparing the case where the beam spot is directly above the recording mark subjected to the thermal volume change and the case where the beam spot is immediately above the adjacent recording mark where no volume change has occurred, the reflection intensity is about 8%. The change was confirmed.

以上の結果から、再生光の照射により、本発明による記録マークが存在する場合には、第一変形材料層に局所的な体積変化が生じ、光の反射率に変化をもたらすことにより、光の解像限界以下の記録マークを選択的に再生することが可能となっている。また、本シミュレーションでは実施例2で説明した第一変形材料の光学特性の変化は考慮していないが、本実施の体積変化による効果と、光学特性の変化が同時に生じるような材料を選択することにより、さらに高い信号コントラストが得られる。   From the above results, when the recording mark according to the present invention exists due to the irradiation of the reproduction light, a local volume change occurs in the first deformable material layer, and the change in the light reflectance causes a change in the light. Recording marks below the resolution limit can be selectively reproduced. In this simulation, the change in the optical characteristics of the first deformable material described in Example 2 is not taken into account, but a material that causes the effect of the volume change and the change in the optical characteristics at the same time is selected. As a result, a higher signal contrast can be obtained.

(実施例4)
実施例4は、請求項7記載の光記録媒体の記録再生方法に関する。
本発明の光記録媒体の記録再生方法に関して、図2、図4、図5に基づいて説明する。本実施の記録再生方法に用いる光記録媒体は、実施例1において図2を用いて説明したとおりであり、光記録媒体基板上に光を吸収し、変形をともない発熱する第一変形材料層と、第一変形材料層の変形にならって熱的に変形する第二変形材料層を有し、レーザー光を照射することにより第一および第二変形材料を変形させて、光記録媒体の光源側に突出した記録マークが形成されている。本実施例の記録再生方法では、高さまたは形状の異なる記録マークを2水準以上に形成することによる、情報の多値記録および多値再生が実現できる。
Example 4
Example 4 relates to a method for recording and reproducing an optical recording medium according to claim 7.
The recording / reproducing method of the optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical recording medium used in the recording / reproducing method of the present embodiment is as described with reference to FIG. 2 in Example 1. The first deformable material layer that absorbs light and generates heat along with deformation on the optical recording medium substrate; A second deformable material layer that is thermally deformed in accordance with the deformation of the first deformable material layer, and the first and second deformable materials are deformed by irradiating a laser beam, and the light source side of the optical recording medium A recording mark projecting on the surface is formed. In the recording / reproducing method of the present embodiment, information multi-level recording and multi-level reproduction can be realized by forming recording marks having different heights or shapes at two or more levels.

情報の記録においては、図3(b)に示すように、記録時に照射されるレーザー光のパワーを2水準以上に変化させることにより、高さの異なる記録マークを形成することができる。情報の多値化のレベルは、再生信号に強度差が十分に読み取れる必要があり、1つの記録マークにおける高さの違いによる再生信号の強度の変化が、本実施の光記録媒体の構成では15%程度と見込まれることから、5%程度の差が検出可能である場合、2〜4レベルの情報を多値記録できる。高さの違いによる信号強度の変化をより大きく取れるような材料または多層膜構成を選択することにより、多値化のレベルはさらに高くできる。   In the recording of information, as shown in FIG. 3B, recording marks having different heights can be formed by changing the power of the laser beam irradiated during recording to two or more levels. The level of multi-level information needs to be able to read the intensity difference sufficiently in the reproduction signal, and the change in the intensity of the reproduction signal due to the difference in height in one recording mark is 15 in the configuration of the optical recording medium of the present embodiment. Since a difference of about 5% can be detected, information of 2 to 4 levels can be recorded in multiple values. By selecting a material or a multilayer structure that can take a greater change in signal intensity due to a difference in height, the level of multi-value can be further increased.

情報の再生は、図5に示すように、記録マークの高さに依存した反射強度の変化を利用して行う。また、実施例2,3で説明したように、第一変形材料の熱的な光学特性の変化および熱的な体積変化を利用することにより、記録マーク1つに情報を選択的に得ることができる。例えば、図5の数値シミュレーションに用いた光記録媒体の構成の場合には、記録マーク高さ22nmと26nmに記録なしの状態を加えた3レベルで情報が記録されている場合、記録なしの場合に対して5%と10%の反射強度の変化を情報として読み出すことができる。   As shown in FIG. 5, information is reproduced by using a change in reflection intensity depending on the height of the recording mark. Further, as described in the second and third embodiments, information can be selectively obtained for one recording mark by utilizing the change in thermal optical characteristics and the change in thermal volume of the first deformable material. it can. For example, in the case of the configuration of the optical recording medium used in the numerical simulation of FIG. 5, when the information is recorded at three levels including the recording mark height of 22 nm and 26 nm and the state of no recording, the case of no recording On the other hand, a change in reflection intensity of 5% and 10% can be read as information.

以上のように、請求項1乃至4に記載の光記録媒体を用い、記録時に照射するレーザー光のパワーを少なくとも2水準以上に最適に選択することにより、情報の多値記録再生が可能であり、記録情報の大容量化が可能である。   As described above, multilevel recording / reproduction of information is possible by using the optical recording medium according to any one of claims 1 to 4 and optimally selecting the power of the laser beam irradiated during recording to at least two levels or more. The capacity of recorded information can be increased.

(実施例5)
実施例5は、請求項4記載の光記録媒体に関する。
本発明のこの光記録媒体に関して、図2、図10、図11に基づいて説明する。本実施の光記録媒体の未記録状態における構成は、実施例1で説明したもの同様であり、光記録媒体基板上に光を吸収し、変形をともない発熱する第一変形材料層と、第一変形材料層の変形にならって熱的に変形する第二変形材料層を有している。一方、記録後の光記録媒体の構成においては、第一変形材料が各々の記録マークにおいて孤立するように記録マークを形成する。このような形状を有する記録マークは、光エネルギーを記録マークの第一変形材料に強く集中することができ、実施例2に説明した第一変形材料の熱的な光学特性の変化や、実施例3に説明した第一変形材料の熱的な体積変化を利用した再生方法において、高い光利用効率で情報の再生を行うことができる。
(Example 5)
Example 5 relates to the optical recording medium according to claim 4.
The optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the optical recording medium of the present embodiment in the unrecorded state is the same as that described in the first embodiment, and the first deformable material layer that absorbs light and generates heat with deformation on the optical recording medium substrate; The second deformable material layer is thermally deformed following the deformation of the deformable material layer. On the other hand, in the configuration of the optical recording medium after recording, the recording mark is formed so that the first deformable material is isolated in each recording mark. The recording mark having such a shape can concentrate light energy strongly on the first deformable material of the recording mark, and the change in the thermal optical characteristics of the first deformable material described in the second embodiment, In the reproduction method using the thermal volume change of the first deformable material described in 3, information can be reproduced with high light utilization efficiency.

図10は、本実施の光記録媒体における、情報記録後の断面図を示している。図2に示した、実施例1の記録マーク形状では、隣接する記録マークにおいて第一変形材料が連続して存在しているが、本実施例では各々の記録マークにおける第一変形材料が孤立して存在し、第二変形材料により被覆された閉殻構造を有している。このような記録マークは、図2(b)に示すような、第二変形材料を第一変形材料の上下に配置した多層膜構成を有する未記録状態の光記録媒体に、レーザー光を集光して照射することにより、記録マークにおける第一変形材料の周囲部分が中心部分に移動し形成される。そのためには、第二変形材料として、柔らかく、大きな変形が可能な材料を選択する必要がある。このようにして形成された記録マーク形状を有する光記録媒体に対して、再生光を集光して照射すると、より効率的に光エネルギーを記録マーク内に集中できる。また、第二変形材料に被覆されているために、周囲への熱の拡散が抑制され、高い光利用効率での記録再生が可能となる。   FIG. 10 shows a cross-sectional view after information recording in the optical recording medium of the present embodiment. In the recording mark shape of Example 1 shown in FIG. 2, the first deformable material is continuously present in the adjacent recording marks. However, in this embodiment, the first deformable material in each recording mark is isolated. And has a closed shell structure covered with the second deformable material. Such a recording mark focuses laser light on an unrecorded optical recording medium having a multilayer film structure in which a second deformable material is arranged above and below the first deformable material as shown in FIG. As a result, the peripheral portion of the first deformable material in the recording mark moves to the central portion and is formed. For this purpose, it is necessary to select a soft material capable of large deformation as the second deformable material. When the reproducing light is condensed and irradiated on the optical recording medium having the recording mark shape formed as described above, the light energy can be more efficiently concentrated in the recording mark. Moreover, since it is covered with the second deformable material, diffusion of heat to the surroundings is suppressed, and recording / reproduction with high light utilization efficiency becomes possible.

本実施の光記録媒体における記録マークに再生光のエネルギーが効率よく集中することを確認するために、FDTD法に基づく数値シミュレーションを行なった。シミュレーションモデルは実施例1の光記録媒体において行なったものと同様であり、ポリカーボネート基板上に、ZnS−SiO(50nm),AgInSbTe(20nm),ZnS−SiO(46nm)の順に積層した構成を用いた。また、記録マークの高さは、第一変形材料のAgInSbTeの記録マーク中心における高さを30nmに設定した。ただし、隣接する記録マーク間においてAgInSbTe部分は孤立して存在している。このような記録マークの構成を有する光記録媒体に再生用のレーザー光を照射した場合の光強度の分布が、図11のように得られた。光強度は表面のZnS−SiO層とAgInSbTe層の境界面に集中し、また、図7(b)の記録マーク間の第一変形材料が連続的に存在している場合に比べ、光強度が強く偏在していることが確認できた。したがって、AgInSbTe層における光の吸収が効率良く起り、発熱することにより実施例2で説明した熱的な光学特性の変化や、実施例3で説明した熱的な体積変化を、低いエネルギーで誘起することができる。
以上のように、記録マークの形状を、第一変形材料を第二変形材料で被覆するような閉殻構造とすることにより、光のエネルギーを集中させるとともに、発熱する部分を孤立化させることにより、熱の拡散を抑えることができ、より低いレーザーパワーで情報の再生が可能であり、高い光利用効率をもつ光記録媒体を実現することができる。
In order to confirm that the energy of the reproduction light is efficiently concentrated on the recording marks in the optical recording medium of the present embodiment, a numerical simulation based on the FDTD method was performed. The simulation model is the same as that used in the optical recording medium of Example 1, and has a structure in which ZnS—SiO 2 (50 nm), AgInSbTe (20 nm), and ZnS—SiO 2 (46 nm) are stacked in this order on a polycarbonate substrate. Using. The height of the recording mark was set to 30 nm at the center of the recording mark of AgInSbTe as the first deformable material. However, the AgInSbTe portion is isolated between adjacent recording marks. A light intensity distribution when the reproducing laser beam is irradiated onto the optical recording medium having such a recording mark structure as shown in FIG. 11 was obtained. The light intensity is concentrated on the boundary surface between the ZnS-SiO 2 layer and the AgInSbTe layer on the surface, and compared with the case where the first deformable material between the recording marks in FIG. Was strongly distributed. Therefore, absorption of light in the AgInSbTe layer occurs efficiently, and heat generation induces changes in the thermal optical characteristics described in Example 2 and thermal volume changes described in Example 3 with low energy. be able to.
As described above, the recording mark has a closed shell structure in which the first deformable material is covered with the second deformable material, thereby concentrating light energy and isolating the heat generating portion. Heat diffusion can be suppressed, information can be reproduced with lower laser power, and an optical recording medium having high light utilization efficiency can be realized.

本発明を適用した未記録状態の光記録媒体の断面図である。(a)二層構造(b)三層構造。It is sectional drawing of the optical recording medium of the unrecorded state to which this invention is applied. (A) Two-layer structure (b) Three-layer structure. 本発明を適用した情報記録後の光記録媒体の断面図である。It is sectional drawing of the optical recording medium after the information recording to which this invention is applied. (a)記録パターンの状態を説明するAFM観察像である。(b)記録レーザーパワーに対する記録パターンの高さの形状を説明する図である。(A) It is an AFM observation image explaining the state of a recording pattern. (B) It is a figure explaining the shape of the height of the recording pattern with respect to recording laser power. 数値シミュレーションのモデルを説明する図である。(a)未記録状態のモデル。(b)記録後状態のモデル。It is a figure explaining the model of numerical simulation. (A) Unrecorded model. (B) Model after recording. 記録マークの高さに対する反射強度の変化率を説明する数値シミュレーション結果である。It is a numerical simulation result explaining the change rate of the reflection intensity with respect to the height of a recording mark. 本発明を適用した光記録媒体の再生方法を説明する図である。It is a figure explaining the reproducing | regenerating method of the optical recording medium to which this invention is applied. 本発明を適用した光記録媒体の断面における光強度分布を説明する数値シミュレーション結果である。(a)未記録状態。(b)記録後の状態。It is a numerical simulation result explaining the light intensity distribution in the cross section of the optical recording medium to which the present invention is applied. (A) Unrecorded state. (B) State after recording. 数値シミュレーションのモデルを説明する図である。It is a figure explaining the model of numerical simulation. 記録マークの体積変化にともなう反射強度の変化を説明するシミュレーション結果である。It is a simulation result explaining the change of the reflection intensity accompanying the volume change of a recording mark. 本発明を適用した情報記録後の光記録媒体の断面図である。It is sectional drawing of the optical recording medium after the information recording to which this invention is applied. 本発明を適用した光記録媒体の断面における光強度分布を説明する数値シミュレーション結果である。It is a numerical simulation result explaining the light intensity distribution in the cross section of the optical recording medium to which the present invention is applied. 特許文献1を説明する図である。It is a figure explaining patent document 1. 特許文献2を説明する図である。It is a figure explaining patent document 2. FIG. 特許文献3を説明する図である。It is a figure explaining patent document 3. FIG. 特許文献4を説明する図である。It is a figure explaining patent document 4.

符号の説明Explanation of symbols

22 基板
24 貴金属酸化物層
25 光吸収層
231 誘電体層
232 誘電体層
233 誘電体層
32 基板
34 記録層
35 誘電体層
36 反射層
37 保護層
330 再生用窓
331 下部誘電体層
332 マスク層
333 上部誘電体層
340 記録マーク
41 基板
42 下地透明誘電層
43 記録層
44 上地透明誘電層
45 溶融層
46 保護層(ZnS+SiO
47 反射層
48 エポキシ樹脂封止層
22 Substrate 24 Noble metal oxide layer 25 Light absorption layer 231 Dielectric layer 232 Dielectric layer 233 Dielectric layer 32 Substrate 34 Recording layer 35 Dielectric layer 36 Reflective layer 37 Protection layer 330 Playback window 331 Lower dielectric layer 332 Mask layer 333 Upper dielectric layer 340 Recording mark 41 Substrate 42 Underlying transparent dielectric layer 43 Recording layer 44 Upper transparent dielectric layer 45 Molten layer 46 Protective layer (ZnS + SiO 2 )
47 Reflective layer 48 Epoxy resin sealing layer

Claims (7)

支持基板上に、光を吸収して発熱し変形する第一変形材料と、光を透過して第一変形材料の発熱を受けて第一変形材料の形状にならって変形する第二変形材料を有し、情報を記録した後の記録マークの形態は光源側に突出し光を集中させる形状であり、該記録マークのサイズは光の解像限界以下であることを特徴とする光記録媒体。 A first deformable material that absorbs light and generates heat and deforms on a support substrate, and a second deformable material that transmits light and receives heat generated by the first deformable material and deforms in accordance with the shape of the first deformable material. An optical recording medium having a recording mark after recording information and having a shape that protrudes toward the light source and concentrates light, and the size of the recording mark is equal to or less than a resolution limit of light. 前記記録マークの高さないしは形状が、記録時に照射するレーザー光の強度および照射時間に依存して変化することを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。 2. The optical recording medium according to claim 1, wherein the height or shape of the recording mark changes depending on the intensity and irradiation time of the laser beam irradiated during recording. 再生時に照射するレーザー光による反射光強度が、前記記録マークの高さないしは形状に依存して変化することを特徴とする請求項1又は2に記載の光記録媒体。 The optical recording medium according to claim 1 or 2, wherein the intensity of reflected light by the laser beam irradiated during reproduction varies depending on the height or shape of the recording mark. 情報を記録した後の記録マークの形態は、各々の記録マークにおける第一変形材料が、隣接する記録マーク間で孤立した状態であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光記録媒体。 The form of a recording mark after recording information is a state in which the first deformation material in each recording mark is isolated between adjacent recording marks. Optical recording medium. 前記第一変形材料と前記第二変形材料による光源側に突出した記録マーク形状を有することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な光学定数の変化を生じさせ、再生信号強度の変化を検出することにより光の解像限界以下の記録マークを再生することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の再生方法。 By having a recording mark shape protruding to the light source side by the first deformable material and the second deformable material, the energy of the laser beam irradiated during reproduction is concentrated on the first deformable material inside the record mark, and the first deformable material 5. The recording mark below the resolution limit of light is reproduced by causing a change in the thermal optical constant of the material and detecting a change in reproduction signal intensity. Of reproducing an optical recording medium using the optical recording medium of No. 1. 前記第一変形材料と前記第二変形材料による光源側に突出した記録マーク形状を有することにより、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な体積変化ないしは変形を生じさせ、再生信号強度の変化を検出することにより光の解像限界以下の記録マークを再生することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の再生方法。 By having a recording mark shape protruding to the light source side by the first deformable material and the second deformable material, the energy of the laser beam irradiated during reproduction is concentrated on the first deformable material inside the record mark, and the first deformable material 5. The recording mark below the light resolution limit is reproduced by causing a thermal volume change or deformation of the material and detecting a change in reproduction signal intensity. Of reproducing an optical recording medium using the optical recording medium of No. 1. 情報を記録するに際しては、照射するレーザー光の強度または照射時間を少なくとも2段階以上に設定することにより、前記第一変形材料および前記第二変形材料を少なくとも2段階以上の高さないしは形状を有するように変形させた記録マークを形成し、情報を再生するに際しては、再生時に照射するレーザー光のエネルギーが前記記録マーク内部の第一変形材料に集中し、第一変形材料の熱的な光学定数の変化及び/又熱的な体積変化ないしは変形を生じさせる再生方法により2段階以上の再生信号を検出することにより、情報を多値記録および多値再生できることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光記録媒体を用いた光記録媒体の記録再生方法。
When recording information, the first deformable material and the second deformable material have at least two stages of height or shape by setting the intensity or irradiation time of the laser beam to be irradiated to at least two stages or more. When the information is reproduced by forming the deformed recording mark, the energy of the laser beam irradiated during reproduction is concentrated on the first deformable material inside the record mark, and the thermal optical constant of the first deformable material 5. Information can be recorded in multiple values and reproduced in multiple values by detecting a reproduction signal of two or more stages by a reproduction method that causes a change in volume and / or thermal volume change or deformation. A recording / reproducing method of an optical recording medium using any one of the optical recording media.
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