JP3250989B2

JP3250989B2 - 光学情報記録媒体、その記録再生方法、その製造法及び光学情報記録再生装置

Info

Publication number: JP3250989B2
Application number: JP13124299A
Authority: JP
Inventors: 憲一長田; 健一西内; 昇山田; 信夫赤平
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000036130A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
大容量の情報を記録及び再生する光学情報記録媒体、特
に光ディスク、及び、その記録再生に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を用いて信号を再生する、いわ
ゆる再生専用の光学情報記録媒体には、コンパクトディ
スク（ＣＤ）と称される光ディスク、レーザディスク
（ＬＤ）と称される光ディスク、デジタルビデオディス
ク（ＤＶＤ）と称される光ディスクなどがある。現在、
市販されている再生専用の光学情報記録媒体のうち、最
も高密度に信号が記録されているものはＤＶＤである。
直径１２０ｍｍの再生専用ＤＶＤは、ユーザ容量が最大
で４.７ＧＢの片面読み出し単層タイプ、最大９.４ＧＢ
の両面読み出し単層タイプ、最大８．５ＧＢの片面読み
出し２層タイプなどのフォーマットが規格で決められて
いる。たとえば、片面読み出し２層タイプの光ディスク
では、２つの情報層が備えられ、光ディスクの一方の側
からのレーザ光を用いて、２つの情報層のいずれに記録
されている信号をも再生できる。多層構造の再生専用光
ディスクを製造する方法は、たとえば米国特許第５,１
２６,９９６号に示されている。

【０００３】また、レーザ光を用いて信号が記録及び再
生される光学情報記録媒体として、相変化型光ディス
ク、光磁気ディスク、色素ディスクなどがある。このな
かで、記録・消去可能な相変化型光ディスクでは、記録
層材料としては一般的にカルコゲン化物を用いる。一般
には、記録層材料が結晶状態の場合を未記録状態とし、
レーザ光を照射し、記録層材料を溶融・急冷して非晶質
状態とすることにより、信号を記録する。一方、信号を
消去する場合は、記録時よりも低パワーのレーザ光を照
射して、記録層を結晶状態とする。カルコゲン化物から
なる記録層は非晶質で成膜されるので、予め記録領域の
全面を結晶化して未記録状態を得る必要がある。この初
期結晶化は、通常はディスク製造工程の一部に組み込ま
れており、レーザ光源またはフラッシュ光源を用いて記
録層を結晶状態にする。

【０００４】記録・消去可能な相変化光ディスクへの信
号記録速度を高めるために、高線速度記録に適したいわ
ゆる光吸収補正構成の提案がなされている（たとえば特
開平５−２９８７４７号公報、特公平８−１７０７号公
報、特開平７−７８３５４号公報、特開平７−２６２６
１２号公報など）。これらの構成ではいずれも、記録の
ために照射するレーザ光に対する記録層の光吸収率が、
記録層が非晶質の場合よりも記録層が結晶の場合の方が
大きくなるように設計されている。光吸収補正を行って
いない通常の相変化光ディスクでは、記録のために照射
するレーザ光に対する記録層の光吸収率が、記録層が非
晶質の場合よりも記録層が結晶の場合の方が小さい。こ
の光ディスクでは、特に高線速度で記録を行う際、レー
ザ照射に伴う記録層の溶融到達温度が、レーザ照射前に
記録層が非晶質であった領域の方が、レーザ照射前に記
録層が結晶であった領域に比べて高くなることが知られ
ている。この原因は、記録層の溶融において、結晶相を
出発点とした場合には融点において潜熱の供給が必要と
なるが、非晶質を出発点とした場合にはその必要がない
ため、また、非晶質と結晶では前者の方が熱伝導度が小
さく効率的に加熱昇温されるため、と説明されている。
また、光吸収補正を行っていない光ディスクにおいて、
特に高線速度記録において到達溶融温度に大きな差が生
じるのは、レーザ照射による直接昇温以外の昇温効果、
即ち、レーザ照射点の前後からの熱拡散による昇温効果
が、低線速度記録の場合のそれと比べて小さいからであ
る。記録のためのレーザ照射前の記録層が非晶質か結晶
か、即ち、記録マークか未記録部かによって到達溶融温
度が変わる場合には、オーバライト（重ね書き）によっ
て新たに形成した記録マークの形状が歪むので、良好な
再生ジッタが得られない。光吸収補正は、記録層が非晶
質であるか結晶であるかに起因する昇温プロファイルの
差をキャンセルし、高線速度の記録においても良好なオ
ーバライト特性が得られるように提案された。

【０００５】また、記録可能または記録消去可能な光デ
ィスクの記録密度を向上する観点から、基板表面に設け
た案内溝（グルーブ）と案内溝間（ランド）の双方に信
号を記録する、いわゆるランド＆グルーブ記録の提案が
なされている（たとえば特開平５−２８２７０５号公
報）。

【０００６】また、記録可能または記録消去可能な相変
化光ディスクの記録容量を増大する観点から片面２層構
成の光ディスクが提案されている（たとえば特開平９−
２１２９１７号公報）。片面２層構成の光ディスクは、
２つの相変化記録薄膜を備え、片面から光を入射してそ
れぞれの相変化記録薄膜で情報の記録と消去をする。複
数の記録薄膜を設けることにより記録容量を倍増させ
る。また、片面２層構成の相変化光ディスクの初期化方
法に関しては、２層の記録薄膜に同時に光照射を行って
初期化を短縮する提案がなされている（たとえば特開平
９−９１７００号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】記録・消去可能な片面
２層構成の光ディスクはすでに提案されている（たとえ
ば特開平９−２１２９１７号公報）が、以下のような課
題を解決する方法が見つかっていなかったため実用化に
至っていない。なお、以下の説明において、第１の情報
層とは記録・再生のためのレーザ光の入射側からみて手
前にある記録可能な記録薄膜を指し、第２の情報層とは
記録・再生のためのレーザ光の入射側からみて奥にある
記録可能な記録薄膜を指す。

【０００８】１．信号の記録・消去・再生のためのレー
ザ光の波長において、透過率が高く、記録感度が高く、
ランド＆グルーブ記録が可能で、記録・消去の繰り返し
特性が良好な第１の情報層の構成が見つかっていない。

【０００９】２．信号の記録・消去・再生のためのレー
ザ光の波長において、記録感度が高く、未記録部の反射
率が十分高く、ランド＆グルーブ記録が可能で、記録・
消去の繰り返し特性が良好な第２の情報層の構成が見つ
かっていない。

【００１０】３．第１の情報層にも第２の情報層にも高
速でオーバライト可能な２層光ディスクの構成が見つか
っていない。

【００１１】４．相変化記録薄膜を２層有する片面２層
タイプの光学情報記録媒体の初期結晶化においては、第
１の情報層と第２の情報層との初期結晶化感度が異なる
のが通常であるため、異なる初期化条件で初期化する必
要がある。ただし、それぞれの情報層にフォーカスサー
ボをかけて初期化する方法が発明されてはいる（たとえ
ば特開平９−９１７００号公報）が、分離層の厚さより
も焦点深度の狭い光学系を必要とされる。この点が、大
面積にレーザ光を照射して高速に初期化する初期化装置
を実現する場合に、課題となる。

【００１２】５．第１の情報層の透過率が、第１の情報
層に信号を記録している場合と、信号を記録していない
場合で異なる。このため、第１の情報層に信号を記録し
ているか否かによって第２の情報層の再生信号振幅が異
なり、第２の情報層の読み取りエラーの原因となる。ま
た、第１の情報層に信号を記録しているか否かによって
第２の情報層の記録感度が異なり、第２の情報層におけ
る最適記録パワーを決定できない。

【００１３】６．記録可能な多層構成の光学情報記録媒
体は、第２の情報層の再生を可能にするため、第１の情
報層の透過率を高くする必要がある。同時に第１の情報
層における光吸収率をある程度確保しないと、第１の情
報層に記録ができないため、第１の情報層の反射率は必
然的に低くなる。このため、第１の情報層に記録された
信号を良好に再生することが困難である。

【００１４】７．第２の情報層に記録された信号は、光
吸収性のある第１の情報層を２度通過（往復）した再生
光で再生するため、再生信号が非常に小さい。このた
め、第２の情報層に記録された信号を良好に再生するこ
とが困難である。

【００１５】本発明の主たる目的は、上記課題を解決し
た多層構成の記録・再生可能な光学情報記録媒体、その
記録再生方法、その製造法及び光学情報記録再生装置を
提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学情報記
録媒体は、光束の照射によって結晶状態と非結晶状態と
の間で可逆的な相変化をおこすことにより情報を記録し
得る第１の記録層を含む第１の情報層と、前記光束の照
射によって結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変
化をおこすことにより情報を記録し得る第２の記録層を
含む第２の情報層とを備え、前記第１の記録層が結晶状
態にある場合の前記光束に対する前記第１の記録層の光
吸収率をＡ１ｃ、前記第１の記録層が非結晶状態にある
場合の前記光束に対する前記第１の記録層の光吸収率を
Ａ１ａ、前記第２の記録層が結晶状態にある場合の前記
光束に対する前記第２の記録層の光吸収率をＡ２ｃ、前
記第２の記録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第２の記録層の光吸収率をＡ２ａとしたときＡ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ２ａ＜Ａ２ｃの関係を満たし、かつ、前記第１の記録層が結晶状態に
ある場合の前記光束に対する前記第１の情報層の反射率
をＲ１ｃ、前記第１の記録層が非結晶状態にある場合の
前記光束に対する前記第１の情報層の反射率をＲ１ａと
したとき、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃの関係を満たす。

【００１７】

【００１８】また、好ましくは、この光学情報記録媒体
において、第１の情報層と第２の情報層との間に、光束
を透過する透明層が配置されている。また、好ましく
は、前記透明層と前記第１の情報層との間、または、前
記透明層と前記第２の情報層との間の少なくとも一方に
オーバーコート層が形成されている。好ましくは、この
オーバーコート層がアクリル系樹脂からなり、透明層が
エポキシ系樹脂からなる。

【００１９】また、好ましくは、この光学情報記録媒体
において、第１の記録層は、予め記録マークが形成され
た領域を含む。好ましくは、この光学情報記録媒体にお
いて、予め記録マークが形成された領域では、単位面積
当たりの前記記録マークの面積比が２０％以上５０％以
下である。

【００２０】また、好ましくは、この光学情報記録媒体
において、前記第１の記録層の厚さが５ｎｍ以上９ｎｍ
以下である。また、好ましくは、この光学情報記録媒体
において、第１の記録層の記録材料がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ
の３元素を主成分とする。

【００２１】また、好ましくは、この光学情報記録媒体
において、第１の記録層は第１の誘電体層と第２の誘電
体層に挟まれており、窒化物または炭化物からなる界面
層が、第１の記録層と第１の誘電体層との間、または、
第１の記録層と第２の誘電体層との間の少なくとも一方
に配置されている。また、好ましくは、この光学情報記
録媒体において、第１の情報層と第２の情報層の記録デ
ータに関する情報を、第１の記録層と第２の記録層の少
なくとも一方に記録している。

【００２２】

【００２３】好ましくは、この光学情報記録媒体におい
て、前記第２の記録層が結晶状態にある場合の前記光束
に対する前記第２の情報層の反射率をＲ２ｃ、前記第２
の記録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前
記第２の情報層の反射率をＲ２ａとしたとき、Ｒ２ａ＞Ｒ２ｃの関係を満たす。

【００２４】

【００２５】

【００２６】本発明による光学情報記録媒体の製造法で
は、光束の照射によって結晶状態と非結晶状態との間で
可逆的な相変化をおこすことにより情報を記録し得る第
１の記録層を含む第１の情報層を形成し、前記光束の照
射によって結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変
化をおこすことにより情報を記録し得る第２の記録層を
含む第２の情報層を形成する。そして、第１の情報層と
第２の情報層の少なくとも一方を初期結晶化させ、次
に、少なくとも一方を初期結晶化させた第１の情報層と
第２の情報層とを密着する。ここで、第１の記録層が結
晶状態にある場合の前記光束に対する第１の記録層の光
吸収率をＡ１ｃ、第１の記録層が非結晶状態にある場合
の前記光束に対する第１の記録層の光吸収率をＡ１ａ、
第２の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対する
第２の記録層の光吸収率をＡ２ｃ、第２の記録層が非結
晶状態にある場合の前記光束に対する第２の記録層の光
吸収率をＡ２ａとしたとき、Ａ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ
２ａ＜Ａ２ｃの関係を満たす。さらに、第１の記録層が
結晶状態にある場合の前記光束に対する第１の情報層の
反射率をＲ１ｃ、第１の記録層が非結晶状態にある場合
の前記光束に対する第１の情報層の反射率をＲ１ａとし
たとき、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃの関係を満たす。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面に基づいて説明する。なお、本発明はこの図面に
よって限定されるものではない。図１は本発明の一実施
の形態に係る多層光学情報記録媒体（光ディスク）の積
層構成の概略を示す半径方向の断面図である。この光デ
ィスクには、複数の情報層が備えられる。図１に示すよ
うに、光ディスクにおいて、基板１、第１の情報層２、
光学分離層３、第２の情報層４および基板５が順次積層
される。光学分離層３を介在して設けられる２つの情報
層２、４は、それぞれ、記録薄膜（図示しない）を備
え、情報は、２つの情報層２、４に記録される。

【００３３】図２は、第１の情報層２と第２の情報層４
の構成の１例を示す。第１の情報層２は、保護層２１、
界面層２２、第１の記録層２３、第２の界面層２４、保
護層２５が順次積層されたものである。また、第２の情
報層４は、半透明層４１、保護層４２、界面層４３、第
２の記録層４４、第２の界面層４５、保護層４６および
反射層４７が順次積層されたものである。また、基板５
は保護基板である。記録及び再生を行うレーザ光は基板
１の側から入射させる。

【００３４】以下に、多層光学情報記録媒体の各構成部
分について説明する。基板１は、ポリカーボネート、Ｐ
ＭＭＡなどの樹脂板、紫外線硬化樹脂、ガラス板、また
は、透明な無機質薄膜などからなり、基板の表面２６
は、スパイラルまたは同心円状の連続溝（案内溝，トラ
ック）で覆われている。また、基板１はスピンコート法
によって形成される場合もある。この場合の１例とし
て、保護基板１５の上に第２の情報層を成膜した後、表
面がスパイラルまたは同心円状の連続溝（案内溝，トラ
ック）で覆われた光学分離層を２Ｐ法で形成し、さらに
その上に第１の情報層を成膜する。スピンコート法で基
板１を形成する場合には、基板厚さは通常数１０μm以
下となる。

【００３５】保護層２１、２５、４２、４６の材料は、
物理的・化学的に安定であること、すなわち、第１の記
録層２３や第２の記録層４４に適用した材料の融点より
も、融点及び軟化温度が高く、かつ記録層材料と相固溶
しないことが望ましい。たとえば、Ａl₂Ｏ₃、ＳｉＯ_x、
Ｔa₂Ｏ₅、ＭoＯ₃、ＷＯ₃、ＺrＯ₂、ＺnＳ、ＡlＮ_x、Ｂ
Ｎ、ＳｉＮ_x、ＴｉＮ、ＺrＮ、ＰｂＦ₂、ＭgＦ₂などの
誘電体またはこれらの適当な組み合わせからなる。ただ
し、保護層２１、２５、４２、４６に供する材料は誘電
体や透明材料である必要はなく、たとえば、可視光線及
び赤外線に対して光吸収性をもつＺnＴｅなどで形成し
てもよい。また、保護層２１、２５及び保護層４２、４
６を異なる材料で形成すると、熱的及び光学的なディス
ク設計の自由度が大きくなる利点がある。もちろん同一
材料で形成してもよい。

【００３６】界面層２２、２４、４３、４５は、その両
隣の層を構成する元素の相互拡散を抑制するために設け
られる。第１の記録層２３は２つの保護層（誘電体層）
２１、２５に挟まれており、界面層２２、２４が、第１
の記録層２３と保護層２１との間、または、第１の記録
層２３と誘電体層２５との間の少なくとも一方に配置さ
れる。また、第２の記録層４４は２つの保護層（誘電体
層）４２、４６に挟まれており、界面層４３、４５が、
第２の記録層４４と保護層４２との間、または、第２の
記録層４４と誘電体層４６との間の少なくとも一方に配
置される。界面層２２、２４、４３、４５の材料は、窒
化物または炭化物であり、たとえば一般式Ｘ-ＮやＸ-Ｏ
-Ｎで表される材料である。ただし、ＸはＧｅ、Ｃr、Ｓ
ｉ、Ａl、Ｔｅのうち少なくとも１つの元素を含む材料
が好ましいが、必須ではない。この界面層を設けること
により、第１及び／または第２の記録層２３、４４を構
成する元素と、保護層２１、２５、４２、４６の誘電体
層を構成する元素との相互拡散が抑制され、記録消去の
繰り返し特性が向上する。界面層の効果に関しては、た
とえば特開平４−５２１８８号公報などに詳細な記載が
なされている。また、ダミー記録に関連しては後で説明
する。

【００３７】第１の情報層２に含まれる第１の記録層２
３の材料と、第２の情報層４に含まれる第２の記録層４
４の材料は、結晶状態と非晶質状態との間で構造変化を
おこす物質であればよく、たとえばＴｅ、ＩｎまたはＳ
ｅなどを主成分とする相変化材料である。よく知られた
相変化材料の主成分としては、Ｔｅ-Ｓｂ-Ｇｅ、Ｔｅ-
Ｇｅ、Ｔｅ-Ｇｅ-Ｓｎ、Ｔｅ-Ｇｅ-Ｓｎ-Ａｕ、Ｓｂ-Ｓ
ｅ、Ｓｂ-Ｔｅ、Ｓｂ-Ｓｅ-Ｔｅ、Ｉｎ-Ｔｅ、Ｉｎ-Ｓ
ｅ、Ｉｎ-Ｓｅ-Ｔｌ、Ｉｎ-Ｓｂ、Ｉｎ-Ｓｂ-Ｓｅ、Ｉ
ｎ-Ｓｅ-Ｔｅなどが挙げられる。これらの第１及び第２
の記録層２３及び４４は通常非晶質状態で成膜され、レ
ーザ光などのエネルギーを吸収して結晶化し、光学定数
（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）が変化する。なかでも記録消
去の繰り返し特性が良好な材料及びその材料組成を実験
によって調べたところ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３元素系を
主成分とした構成が好ましいことがわかった。それぞれ
の元素の原子量比をＧｅ_xＳｂ_yＴｅ_zと表すと、０.１０
≦ｘ≦０.３５、０.１０≦ｙ、０.４５≦ｚ≦０.６５
（ここにｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される組成が特に優れて
いる。

【００３８】光学分離層３は、第１の情報層２と第２の
情報層４の間に配置される中間層であり、第１の情報層
と第２の情報層とをそれぞれ再生する場合に、他の情報
層からの再生信号の影響が無視しうるほど小さくなるよ
うにするために設けられる。光学分離層３の厚さは、通
常１０μm以上１００μm以下、望ましくは３０μm以上
６０μm以下である。光学分離層３に供する材料は、第
２の情報層４に信号を記録・再生するために照射するレ
ーザ光の波長に対して透明な材料であればよい。第１と
第２の情報層２、４を光学的に分離する機能を備える場
合もある。材料は、たとえばエポキシ系の紫外線硬化樹
脂などや、光ディスク貼り合わせ用の両面テープ（たと
えば日東電工（株）の粘着シートＤＡ−８３２０）など
である。

【００３９】光学分離層３はスピンコート法、２Ｐ法な
どによって作成される。光学分離層３を２Ｐ法で作成す
る場合には次の２通りの場合がある。第１の場合では、
基板１の上に第１の情報層２を成膜した後、表面がスパ
イラルまたは同心円状の連続溝（案内溝，トラック）の
凹凸パターンで覆われた光学分離層３を２Ｐ法で形成
し、さらにその上に第２の情報層４を成膜する。この場
合には、保護基板５はなくてもよい。もう１つの場合で
は、保護基板５の上に第２の情報層４を成膜した後、表
面がスパイラルまたは同心円状の連続溝（案内溝，トラ
ック）の凹凸パターンで覆われた光学分離層３を２Ｐ法
で形成し、さらにその上に第１の情報層２を成膜する。
この場合には、基板１はスピンコート法などで形成され
る。

【００４０】半透過層４１は、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉなどの
金属元素を主元素とした材料からなる。半透過層４１
は、第２の記録層４４における光吸収補正構成を実現容
易たらしめるため、備えることが好ましいが、必須では
ない。第２の情報層の記録感度を高める観点からいう
と、半透過層４１の厚さは１０ｎｍ以下、好ましくは５
ｎｍ以下が好ましい。また、半透過層の代わりに屈折率
の異なる２種類の誘電体層を積層することによっても、
半透過層と同様の光学特性を得ることができる。

【００４１】反射層４７は、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、
Ｃｒなどの金属元素またはこれらの合金からなる。反射
層４７は、第２の記録層４４への光吸収効率を高める働
きをするため、備えることが好ましい。

【００４２】保護基板５は、たとえばスピンコートした
樹脂層でもよく、また、基板１と同様の樹脂板、ガラス
板としてもよい。光学分離層３の表面に第２の情報層４
の案内溝を２Ｐ法によって形成する場合には、保護基板
５の表面５１は平面でよく、たとえば接着材を用いて第
２の情報層３の上に貼り合わせて形成することができ
る。また、光学分離層３の表面に第２の情報層４の案内
溝を形成しない場合には、保護基板５の表面５１をスパ
イラルまたは同心円状の連続溝（案内溝，トラック）で
覆う。この場合には、保護基板５の表面５１に直接第２
の情報層４が形成され、第１の情報層２と、光学分離層
３を介して貼り合わせることになる。

【００４３】さらに、４層構造の光学情報記録媒体は、
２つの上述の片面２層光学情報記録媒体を第２の情報層
４どうしを内側にして接着剤を用いて貼り合わせること
により製造できる。４層構造の光学情報記録媒体では、
両面から記録と再生が可能である。

【００４４】上述の第１の記録層２３、第２の記録層４
４、保護層２１、２５、４２、４６、界面層２２、２
４、４３、４５、半透過層４１、反射層４７などの各層
の形成法としては、通常、電子ビーム蒸着法、スパタリ
ング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、レーザス
パタリング法などが適用される。

【００４５】次に、第１の情報層２の基本構成について
述べる。第１の情報層２に求められる特性の中で特に重
要な特性は、高い透過率、高感度で高速でオーバライト
可能な光吸収補正構成、かつ、未記録部においてもある
程度大きな反射率である。透過率を大きくするために
は、第１の記録層２３以外に光を吸収する層、たとえば
反射層などがない構造とするべきである。

【００４６】光吸収補正構成とは前述のように、記録の
ためのレーザ光の波長に対して、第１の情報層２の第１
の記録層２３が非晶質であるときの光吸収率Ａ１ａが、
第１の記録層２３が結晶であるときの光吸収率Ａ１ｃよ
りも低くなる構成である（Ａ１ａ＜Ａ１ｃ）。光吸収補
正を行っていない通常のディスク構成では、第１の情報
層の光吸収率が、第１の記録層が非晶質であるとき、第
１の記録層が結晶であるときよりも高くなる。そのよう
な構成では、６ｍ／ｓを越える記録線速度では、十分に
高い消去特性を得ることが困難であることが実験的に明
らかになった。通常、記録のためのレーザ光の波長と再
生のためのレーザ光の波長は同一であるから、以下で
は、記録・再生のためのレーザ光の波長が同一であると
して説明を続ける。

【００４７】非晶質状態と結晶状態の平均透過率を高
め、平均記録感度を高めるためには、第１の記録層２３
が非晶質状態であるときにおける第１の情報層２の反射
率Ｒ１ａと、第１の記録層２３が結晶状態であるときに
おける第１の情報層２の反射率Ｒ１ｃのいずれか一方を
限りなく０に近づけることが好ましい。一方、未記録部
において反射率がある程度なければ、フォーカスサーボ
特性やトラッキングサーボ特性が得られない。また、ピ
ット列によって形成されたアドレス部を基板１の表面に
設ける場合には、そのアドレス信号を再生できない。前
述の通り、相変化材料を第１の記録層２３に用いる書き
換え可能な光ディスクでは、通常、第１の記録層２３が
結晶状態を未記録部に、また、非晶質状態を記録マーク
にあてる。すなわち、第１の記録層２３が結晶状態であ
る場合の第１の情報層２の反射率を０に近づけることは
できない。それ故、第１の記録層２３が非晶質状態であ
るときの第１の情報層２の反射率Ｒ１ａを限りなく０に
近づけることが好ましい。すなわち、第１の情報層２に
おいて、記録部（記録層が結晶状態の場合）の反射率Ｒ
１ｃは、未記録部（記録層が非晶質状態の場合）の反射
率Ｒ１ａよりも高くなければならない（Ｒ１ａ＜Ｒ１
ｃ）。

【００４８】また、第１の情報層２において、ランド＆
グルーブ記録に適した構成とするためには、第１の情報
層２に記録された信号を再生するために基板１を通して
照射するレーザ光に対して、第１の記録層２３が非晶質
状態における第１の情報層２からの反射光の位相φ１ａ
と、第１の記録層２３が結晶状態における第１の情報層
２からの反射光の位相φ１ｃとの関係が、 (２ｎ−０.１)×π ＜ φ１ａ−φ１ｃ＜ (２ｎ＋０.
１)×π でなければならないことが光学シミュレーションにより
導かれた。たとえば、第１の情報層２において、第１の
記録層２３を厚さ７nmのＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ（Ｇｅ：Ｓｂ：
Ｔｅ＝４：３：７）に選び、第１の情報層２を介して基
板１の側に１００nmの厚さの保護層２１を、基板１と反
対側に１１０nmの厚さの、ＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ₂の保
護層２５を形成したとする。この場合、上述の条件を満
足するとともに、良好な記録消去の繰り返しが得られる
ことを確かめた。これらの結果は、後で実施例において
詳述する。

【００４９】次に、第２の情報層４の基本構成について
述べる。第２の情報層４に求められる特性の中で特に重
要な特性は、高い感度、高い反射率、高速でオーバライ
ト可能な光吸収補正構成である。光吸収補正構成とは、
前述のように、記録のためのレーザ光の波長に対して、
第２の情報層４の第２の記録層４４が非晶質であるとき
の光吸収率Ａ２ａが、第２の記録層４４が結晶であると
きの光吸収率Ａ２ａよりも低くなるような構成である。
光吸収補正を行っていない通常のディスク構成では、第
２の情報層の光吸収率が、第２の記録層が非晶質である
とき、第２の記録層が結晶であるときよりも高くなる。
そのような構成では、６ｍ／ｓを越える記録線速度では
十分に高い消去特性を得ることが困難であることが、実
験的に明らかになった。非晶質状態と結晶状態の平均記
録感度を高めるために、第２の情報層４の透過率が小さ
ければ小さいほどよいことはいうまでもない。すなわ
ち、第２の情報層４に入射したレーザ光は、主に第２の
記録層４４で吸収され、残りはできるだけ多くが反射さ
れることが望ましい。光吸収補正を実現する観点から、
第２の情報層４を、第２の記録層４４が非晶質状態であ
るときの光吸収率Ａ２ａが、第２の記録層４４が結晶状
態であるときの光吸収率Ａ２ｃよりも小さくなるような
構成とする（Ａ２ａ＜Ａ２ｃ）。このため、効率的に入
射光のエネルギーを用いる観点からは、第２の記録層４
４が非晶質状態であるときの第２の情報層４の反射率Ｒ
２ａが、第２の記録層４４が結晶状態であるときの第２
の情報層４の反射率Ｒ２ｃよりも大きい方が望ましい
（Ｒ２ａ＞Ｒ２ｃ）。

【００５０】また、第２の情報層４において、ランド＆
グルーブ記録に適した構成とするためには、第２の情報
層４に記録された信号を再生するために基板１を通して
照射するレーザ光に対して、第２の記録層４４が非晶質
状態であるときの第２の情報層４からの反射光の位相φ
２ａと、第２の記録層４４が結晶状態であるときの第２
の情報層４からの反射光の位相φ２ｃとの関係が、（２ｎ−０.１)×π ＜ φ２ａ−φ２ｃ＜（２ｎ＋
０.１)×π でなければならないことが光学シミュレーションにより
導かれた。たとえば、光学分離層３の上の第２の情報層
４は、Ａｕの半透明層４１、ＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ₂の
保護層４２、Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ（Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝
４：２.７：７）の記録層４４、ＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ
₂の保護層４６、Ａl-２at％Ｃrの反射層４７の順に、１
０ｎｍ、７０ｎｍ、１０ｎｍ、８０ｎｍ、１６ｎｍの厚
さとした構成とする。この場合、上述の条件を満足する
とともに、良好な記録消去の繰り返しが得られることを
確かめた。これらの結果は、後で実施例において詳述す
る。

【００５１】以上に第１と第２の情報層２、４を備える
光学情報記録媒体について、第１と第２の記録層を含む
第１と第２の情報層の光学的性質について説明した。上
述のように、レーザ光のパワーに制限がある現状では、
記録可能な多層構成の光ディスクにおいて、レーザ光入
射方向の手前の第１の情報層２は記録によって反射率が
小さくなる構成、レーザ光入射方向の奥の第２の情報層
４は記録によって反射率が大きくなる構成とすることに
よって（すなわち、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃかつＲ２ａ＞Ｒ２
ｃ）、実際に使用可能な媒体の実現が可能になる。この
場合、記録された信号を再生するドライブは、反射率の
変化が逆向きの２つの層の情報を再生できるようなもの
でなければならないことはいうまでもない。もちろん、
将来レーザ光のパワーが飛躍的に高まった場合には、た
とえば、奥の第２の情報層４も記録によって反射率が小
さくなる構成として、両層の反射率変化の特性を揃える
ことも可能となる。ここで、好ましくは、さらに、第１
の記録層の光吸収率がＡ１ａ＜Ａ１ｃの関係を満たす。
また、好ましくは、第２の記録層の光吸収率がＡ２ａ＜
Ａ２ｃの関係を満たす。したがって、最も好ましくは、
第１と第２の情報層は、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃ、Ｒ２ａ＞Ｒ２
ｃ、Ａ１ａ＜Ａ１ｃおよびＡ２ａ＜Ａ２ｃの関係を満た
す。また、別の解決法では、第１と第２の情報層を備え
る光学情報記録媒体について、第１の記録層の光吸収率
と第２の記録層の光吸収率とはＡ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ２
ａ＜Ａ２ｃの関係を満たすことによって、実際に使用可
能な媒体の実現が可能になる。ここで、好ましくは、さ
らに、第１の情報層の反射率がＲ１ａ＜Ｒ１ｃの関係を
満たす。また、好ましくは、第２の情報層の反射率がＲ
２ａ＞Ｒ２ｃの関係を満たす。

【００５２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。相変化記録薄膜を２層有する片面２層タイプの
光学情報記録媒体の初期結晶化においては、第１の情報
層と第２の情報層の初期結晶化感度が異なるのが通常で
ある。このため、各情報層を異なる初期化条件で光を照
射し初期化する必要がある。第１及び第２のそれぞれの
情報層にフォーカスサーボをかけて初期化する方法が提
案されてはいる（たとえば特開平９−９１７００号公
報）が、この方法では分離層の厚さよりも焦点深度の狭
い光学系を必要とされる。この点が、大面積にレーザ光
を照射して高速に初期化する初期化装置を実現する場合
には課題となる。

【００５３】そこで、光学分離層３を介して第１の情報
層２を密着形成する前に、第１の情報層２及び第２の情
報層４の少なくとも一方の記録層（記録薄膜）をレーザ
初期化装置を用いて初期化する。この新たな初期化方法
では、片面２層タイプの光学情報記録媒体の製造におい
て、まず、基板１の上に、記録層を含む第１の情報層２
を形成する。同様に、保護基板５の上に、記録層を含む
第２の情報層４を形成する。スパイラルまたは同心円状
の連続溝（案内溝，トラック）などの凹凸パターンは、
たとえば、基板１、保護基板５の上に形成される。両者
を光学分離層３を介して密着する前に、レーザ初期化装
置を用いて、第１の情報層２及び第２の情報層４の少な
くとも一方の記録層、たとえば第２の情報層４の記録
層、を初期化する。その後に、両情報層２、４を光学分
離層３を介在して密着する。この方法によると、焦点深
度の広い、すなわち比較的安価な初期化装置を用いて、
各々の情報層に応じた初期結晶化条件で記録層を初期化
できる。

【００５４】第１の情報層２は透過率が高いので、基板
１の側からレーザ光を入射して初期結晶化させてもよい
し、基板１を通さずに第１の情報層２の側からレーザ光
を入射して初期結晶化させてもよい。一方、第２の情報
層４は透過率が低いので、保護基板５の側からレーザ光
を入射させて初期結晶化することは通常困難である。初
期化された２枚の基板を第１の情報層２と第２の情報層
４とが向き合うようにして密着する。密着の手法として
は、たとえば、エポキシ系紫外線硬化樹脂を用いて紫外
線を照射して硬化させる。この場合、密着層が光学分離
層３となるわけであるが、その厚さは、第１の情報層２
と第２の情報層４をそれぞれ再生する場合に、他の層か
らの再生信号の影響が無視しうるほど小さくなり、か
つ、できるだけ薄くなるように設定すればよい。

【００５５】第１の情報層と第２の情報層とを貼り合わ
せてから、焦点深度が光学分離層の厚さに比べて広い、
すなわち、比較的安価な初期化装置を用いて両情報層を
初期結晶化する場合に、特に問題になるのは、第１の情
報層及び第２の情報層のうち、初期結晶化感度の比較的
低い層の場合である。すなわち、低感度層を十分なパワ
ーで初期化しようとすると、どうしても高感度層に最適
条件に比べ過剰の初期化パワーが供給され、ひどい場合
には、高感度層を破壊してしまう。それ故、第１の情報
層と第２の情報層のうち、低感度な層のみを密着前に初
期結晶化処理しておき、高感度な層は密着後に初期結晶
化をするようにしてもよい。各層の結晶化感度の大小
は、各情報層の構成や、初期結晶化に用いるレーザの波
長により変わりうる。

【００５６】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。第１の情報層と第２の情報層との少なくともい
ずれかを密着前に初期結晶化すると、密着前に初期結晶
化した情報層の記録消去の繰り返し特性が、十分でない
ことがわかった。発明者等は、第１の情報層また第２の
情報層を、熱伝導率の小さい空気にさらしたまま初期結
晶化すると、不必要に熱が情報層に蓄積されて基板の熱
変形などの劣化を起こし、その結果記録消去の繰り返し
特性が低下すると考えた。そこで、密着前に初期結晶化
させる場合には、初期化する情報層の表面をオーバコー
ト層で覆うことを試みたところ、記録消去の繰り返し特
性が改善された。

【００５７】図３は、第３の実施形態の多層光学情報記
録媒体（光ディスク）を示す。光ディスクは、基板１０
１、第１の情報層１０２、オーバコート層１０３、光学
分離層１０４、オーバコート層１０５、第２の情報層１
０６および基板１０７が順次積層される構造を備える。
光学分離層１０４を介在して設けられる２つの情報層１
０２、１０６は、それぞれ、記録薄膜層（図示しない）
を備え、情報は、情報層１０２、１０６に記録される。
基板１０１、１０７、２つの情報層１０２、１０６およ
び光学分離層１０４は、それぞれ、たとえば第１の実施
形態の記録媒体における対応層と同じ構成を備える。な
お、この光ディスクは２つのオーバコート層１０３と１
０５を備えるが、一方のオーバコート層のみでもよい。

【００５８】オーバコート層１０３、１０５は、たとえ
ばアクリル系の紫外線硬化樹脂をスピンコーティングに
より形成した膜を紫外線で硬化させたものである。オー
バコート層１０３、１０５と光学分離層１０４とは、２
つの情報層１０２、１０４の間の中間層を複数層で構成
したものともいえる。オーバコート層１０３、１０５と
光学分離層１０４とを合わせた厚さは、第１の情報層と
第２の情報層とをそれぞれ再生する場合に、他の情報層
からの再生信号の影響が無視しうるほど小さくなり、か
つ、できるだけ薄くなるように設定すればよい。また、
オーバコート層の厚さのディスク面内均一性を高めるた
めには、オーバコート層を１０μｍ以下と薄くすること
が好ましいことがわかった。これを達成するための一手
段としては、たとえば、オーバコート層１０３、１０５
は光学分離層１０４よりも粘性の低い樹脂を用いる。実
験の結果、オーバコート層１０３、１０５を設けてから
初期結晶化させ、その後に光学分離層１０４を介して密
着することで、記録消去の繰り返し特性が格段に改善さ
れることが確認された。

【００５９】同じ理由で、凹凸パターンが形成された基
板１０１の上に第１の情報層１０２を形成し、第１の情
報層１０２の上に凹凸パターンが形成された光学分離層
１０４を２Ｐ法などで形成し、光学分離層１０４の上に
第２の情報層１０６を形成する光ディスク製造法では、
第１の情報層１０２を形成した後、第１の情報層１０２
の上にオーバコート層１０３を形成し、まず第１の情報
層１０２を初期結晶化する。次に、光学分離層１０４と
第２の情報層１０６とを順に形成し、最後に第２の情報
層１０６を初期結晶化する。当然、このような光ディス
クが効果的なのは、第１の情報層が第２の情報層よりも
初期結晶化感度が低い場合である。

【００６０】次に、本発明の第４の実施形態の多層光学
情報記録媒体（光ディスク）について説明する。記録可
能な第１の情報層を有し、レーザ入射側からみて第１の
情報層の奥に、少なくとも第２の情報層を有する多層光
学情報記録媒体において、信号を再生する場合、第１の
情報層が未記録状態か、または、記録状態かよって第１
の情報層の透過率が異なるために、どのような課題が生
じるかを考察する。第２の情報層に記録された信号を再
生する場合には、再生したい第２の情報層の領域の手前
において、第１の情報層に信号が記録されている場合
と、されていない場合で、再生された第２の情報層の信
号振幅は変化する。たとえば第１の情報層に記録されて
いない場合の透過率をＴ_nr、記録されている場合をＴ_r
とすると、第１の情報層に信号が記録されている場合の
第２の情報層の再生信号振幅は、第１の情報層に信号が
記録されていない場合の（Ｔ_nr／Ｔ_r）×（Ｔ_nr／Ｔ_r）
倍となる。すなわち、第１の情報層の透過率の比の２乗
に比例する。また、第２の情報層への記録感度にも、第
１の情報層に記憶されているか否かが、影響を与える。
すなわち、第１の情報層に信号が記録されている場合の
第２の情報層の記録感度は、第１の情報層に信号が記録
されていない場合の（Ｔ_nr／Ｔ_r）倍となる。

【００６１】このような不都合をなくすために、本発明
の第４の実施形態の多層光学情報記録媒体では、第１の
情報層２の記録領域に予め記録マークを形成する。この
記録マークとは、一般に、通常のデータを記録する場合
とほぼ同一の透過率が得られるように形成されたマーク
である。たとえば、記録可能な第１の情報層２に予めダ
ミー信号を記録しておく。ダミー信号は、記録すること
によって、通常のデータを記録する場合とほぼ同一の透
過率が得られるように記録されていればよい。もちろ
ん、何らかの情報を再生できる形で、第１の情報層２に
記録マークが記録されていれば多くの利点が得られる
が、第１の情報層２に記録するダミー信号は必ずしも情
報を有していなくてもよい。

【００６２】重要な点は、ダミー信号が記録された領域
において、ダミー信号が記録された面積と記録されてい
ない面積の比である。この比が、第１の情報層２にユー
ザが信号を隙間無く記録した後の、信号が記録された面
積と記録されていない面積とほぼ同一であれば、上記の
問題はすべて解決できる。第１の情報層２にユーザがど
んなに高密度にダミー信号を記録しようとした場合で
も、記録マークが全体に占める面積は、５０％を上回る
ことはない。また、記録マークが全体に占める面積が２
０％以下では、本実施形態の効果が十分には得られない
ことが実験的に確かめられた。

【００６３】ダミー信号は、たとえば記録可能なトラッ
クに弱い記録パワーでＤＣ的に記録してもよいし、また
は記録可能なトラック１本おきに通常の記録パワーでＤ
Ｃ的に記録してもよいし、または記録可能なトラックに
一定周期の記録マークを形成してもよいし、前述のよう
に、何らかの情報が得られるような形で信号を記録して
おいてもよい。

【００６４】図４は、多層光学情報記録媒体の記録領域
において、単位面積あたり記録マークが３０％の面積を
占めるように記録した場合の１例を示す。並列に設けら
れる案内溝（トラック）２７の中に、未記録領域（結晶
状態）２８の中に記録マーク（非晶質状態）２９が記録
される。図において左側の６本の案内溝２７には信号が
隙間なく記録されている。一方、右側の６本の案内溝２
７が、信号が記録されていない部分であり、ここにダミ
ー信号があらかじめ記録される。この例では、ダミー信
号は、記録可能なトラック１本おきに通常の記録パワー
でＤＣ的に記録される。

【００６５】特に、第２の情報層が記録・消去・再生可
能な媒体である場合は、記録パワーマージンの確保が特
に重要であるから、本実施形態の効果が最大限に活かさ
れる。さらに、第１の情報層２及び第２の情報層４が記
録・消去可能な相変化型記録薄膜２３、４４を有する場
合、本実施形態の効果は最大となる。なぜなら、相変化
型記録薄膜を有する光学情報記録媒体では、信号の再生
品質が第１及び第２のそれぞれの情報層２、４の反射率
変化に依存すると同時に、レーザ入射側の第１の情報層
２の透過率に依存するからである。

【００６６】透過率が十分に大きく、かつ、記録消去可
能な第１の情報層２を実現することはたやすくない。我
々は、第１の情報層２として、図２に示す構成を用い、
適当な組成からなるＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ記録層２３が厚さ５
ｎｍ以上９ｎｍ以下であり、かつ、記録層２３以外に吸
収係数が１以上の材料からなる層を有さないようにする
ことにより、上記特性を満足させることができた。特
に、図２に示す構成において、第１の記録層２３にそっ
て界面層２２及び／または２４（特に、窒化物の界面層
２２）を設けると、記録消去の繰り返し特性が非常に良
好であった。詳細については、後で実施例の欄で述べ
る。

【００６７】なお、第１の情報層にダミー信号を予め記
録したことによる効果は、相変化型光ディスクにのみ適
用可能なものではなく、記録可能な多層光学情報記録媒
体であれば、どのようなものにでも適用可能であること
はいうまでもない。特に、光磁気記録材料または書き込
み可能な有機色素材料からなる記録薄膜を有する光学情
報記録媒体においても所望の効果が得られる。

【００６８】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。記録可能な第１の情報層２を有し、レーザ入射
側からみて第１の情報層の奥に、記録可能な第２の情報
層４を少なくとも有する多層光学情報記録媒体におい
て、第１の情報層２に前もってダミー信号を記録してい
ない場合を考えてみる。この場合には、まず、第１の情
報層２に記録を行ってから、第２の情報層４に記録する
ようにすると、第２の情報層４に記録された信号は、安
定して記録・再生することができる。しかし、必ずし
も、第１の情報層２の記録可能領域全てに記録してから
でないと、第２の情報層４に記録できないものではな
い。必要な点は、第２の情報層４に記録する際、その領
域の手前において、第１の情報層２が記録されているこ
とである。そこで、本実施形態では、２層光学情報記録
媒体に信号を記録するとき、レーザ入射位置において、
第１の情報層に信号が記録されている場合にのみ、第２
の情報層に信号を記録する。

【００６９】図５に示す記録・再生装置において、光デ
ィスク３０１は、スピンドルモータ３０２により回転さ
れる。モータドライバ３０３は、スピンドルモータ３０
２を駆動する。一方、光ディスク３０１の上に位置され
る光ヘッド３１１において、記録・再生のためのレーザ
光源３１２からのレーザ光は、ハーフミラー３１３を透
過し、対物レンズ３１４をへて光ディスク３０１を照射
する。光ディスクからの反射光は、ハーフミラー３１３
で反射され、フォトディテクタ３１５により検出され
る。光ヘッド３１１は、送り機構３１６により駆動さ
れ、光ディスク３０１に対してフォーカスサーボとトラ
ッキングサーボが行なわれる。制御装置３２１は、ＣＰ
Ｕを備え、モータドライバ３０２と送り機構３１６を制
御する。この記録・再生装置の構成は従来のものと同じ
である。さらに、制御装置３２１は、記録の際に、第２
の情報層へのレーザ入射位置においてその手前の第１の
情報層に信号が記録されている場合にのみ、第２の情報
層に信号を記録する。

【００７０】そこで、記録可能な多層光学情報記録媒体
の第２の情報層４に信号を記録する場合には、その手前
の領域の第１の情報層２に信号が記録されているかを、
チェックするステップが必須となる。少なくとも第１の
情報層２のどの領域に信号が記録されているかを多層光
学情報記録媒体のどこかの領域に情報として記録してお
けばよい。

【００７１】図６は、制御装置３２１における記録制御
のフローを示す。はじめに、レーザ入射位置（記録位
置）が設定される（ステップＳ２０）。つぎに、レーザ
入射位置から、第２情報層への記録であるか否かが判断
される（ステップＳ２２）。第２情報層への記録である
と判断されると、そのレーザ入射位置の手前にある第１
の記録層上に信号が記録されているか否かを判断する
（ステップＳ２４）。手前に信号が記録されていると判
断される場合、第２情報層のレーザ入射位置に記録を行
なう（ステップＳ２６）。入射位置に信号が記録されて
いないと判断される場合は、ステップＳ２０に戻り、新
たなレーザ入射位置（記録位置）について上述の処理を
繰り返す。ステップＳ２２で第２情報層への記録でない
と判断されると、第１情報層への記録であるので、第１
の情報層上の記録位置を記録媒体の所定領域に情報とし
て記憶した後（ステップＳ２８）、ステップＳ２６に進
み、記録を行なう。

【００７２】この光学情報記録媒体の光学情報記録法に
適用できる多層光学情報記録媒体は、第１の情報層２と
第２の情報層４をそれぞれ凹凸パターンのある基板１、
５の上に形成して光学分離層３を介して貼り合わせたも
のでもよい。また、第１の情報層２の上に、２Ｐ法など
を用いて凹凸パターンのある光学分離層３を形成し、そ
の上に第２の情報層４を形成したものでもよい。

【００７３】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。記録可能な第１の情報層を有し、レーザ入射側
からみて第１の情報層の奥に、記録可能な第２の情報層
を少なくとも有する多層光学情報記録媒体において、第
１の情報層及び第２の情報層に記録された信号を効果的
に再生する方法について述べる。すでに述べたように、
第２の情報層に記録された信号の再生振幅は、第１の情
報層の透過率の２乗に比例する。それ故、第２の情報層
の反射率はできるだけ大きく、かつ、第１の情報層の透
過率をできるだけ大きくなるように設計するのである
が、いずれも限界がある。第２の情報層に記録された信
号からの反射光量が小さいので、信号を再生する場合は
ドライブの信号ノイズなどの影響を大きく受け、良好な
ＳＮ比（信号雑音比）が得られない。

【００７４】この点を解決する方法として、本実施形態
の光学情報再生装置（本装置が記録可能なものであって
ももちろん問題はない）では、第１の情報層２に記録さ
れた信号を再生する場合に比べ、第１の情報層２の奥に
ある第２の情報層４を再生する場合の再生光のパワーを
高くする。本光学情報再生装置では、たとえば、第１の
情報層２からの再生信号振幅と第２の情報層４からの再
生信号振幅をほぼ同一に揃えることができる。また、両
層からの反射光量をほぼ同一に揃えることも可能であ
る。いずれにしても、再生光のパワーを同一にした場合
に、第２の情報層４のＳＮ比が第１の情報層２のＳＮ比
に比べて劣る光学情報記録媒体に対して、この光学情報
再生法は大きな効果を示し、両情報層のＳＮ比をほぼ同
一にできる。再生光のパワーの上限は、レーザの出力許
容値以外に、各層に記録された信号が再生光によって劣
化しないようなパワーといった観点から決定される。こ
の光学情報再生法では、現在再生している層が第１の情
報層なのか第２の情報層なのかを判断するステップと、
第２の情報層を再生すると判断すると、再生光のパワー
を高くするステップとを必須とする。

【００７５】同様に、再生専用の光学情報記録媒体と、
記録可能な片面多層光学情報記録媒体のどちらも再生す
ることのできる光学情報再生装置（本装置が記録可能な
ものであってももちろん問題はない）において、片面多
層光学情報記録媒体を再生する場合は、再生専用の光学
情報記録媒体を再生する場合に比べて再生光のパワーを
大きくすることも、両媒体に記録された信号を良好に再
生するという観点から、効果が大きい。これは、片面多
層光学情報記録媒体の各層からの反射光量が、再生専用
の光学情報記録媒体からの反射光量に比べて通常小さい
ためである。この光学情報再生法は、現在再生している
層が高反射率の再生専用の光学情報記録媒体か、低反射
率の多層光学情報記録媒体かを判断するステップと、片
面多層光学情報記録媒体であると判断すると再生光のパ
ワーを高くするステップとを必須とする。

【００７６】なお、本発明の光学情報の記録再生法及び
記録再生装置は、前述したように、再生専用の光ディス
ク、単層構成の書換可能型光ディスクなどの、本実施形
態の片面多層光学情報記録媒体ではない光学情報記録媒
体をも記録・再生（場合によっては消去）できる。そこ
で、本発明の多層光学情報記録媒体を識別する識別子
を、第１の情報層２または第２の情報層４の少なくとも
何れか一方の所定の領域に設け、当該識別領域に記録さ
れた情報を読み取り、光学情報記録媒体の種類に応じた
記録・再生（場合によっては消去）の制御を行うことが
好ましい。光学情報記録媒体に備える識別領域として
は、たとえばリードイン領域の内周または外周が挙げら
れ、第１の情報層の内周のリードイン領域に備える構成
が好ましい。

【００７７】図７は、制御装置３２１における再生制御
のフローを示す。はじめに、多層光学情報記録媒体か否
か判断される（ステップＳ４０）。これは、たとえば多
層光学情報記録媒体を識別する識別子から判断される。
多層光学情報記録媒体であれば、半導体レーザの再生光
のパワーを高く設定する（ステップＳ４２）。次に、レ
ーザ入射位置（再生位置）が設定され（ステップＳ４
４）、レーザ入射位置から、第２情報層からの再生であ
るか否かが判断される（ステップＳ４６）。これは、た
とえば所定領域に記憶された記録位置から判断される。
第２情報層への記録であると判断される場合、半導体レ
ーザの再生光のパワーをさらに高く設定する（ステップ
Ｓ４８）。そして、レーザ光束を入射して再生を行なう
（ステップＳ５０）。第２情報層への記録でないと判断
されると、第１情報層への記録であるので、ただちにス
テップＳ５０に進み、再生を行なう。一方、多層光学情
報記録媒体でなければ、すなわち、再生専用の光学情報
記録媒体であれば、レーザ入射位置（再生位置）が設定
され（ステップＳ５２）、レーザ光束を入射して通常の
パワーで再生を行なう（ステップＳ５４）。

【００７８】以下、具体例をもって、本発明の実施形態
をさらに詳しく説明する。表面が、ピッチ０．６０μ
ｍ、溝深さ７０ｎｍの凹凸パターンで覆われている半径
１２０ｍｍ、厚さ０．５８ｍｍのポリカーボネートを第
１の基板１０１として用い、その上に順次、ＺnＳ-２０
mol％ＳｉＯ₂の保護層、Ｇｅ₂₉Ｓｂ₂₁Ｔｅ₅₀の記録層、
ＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ₂の保護層をそれぞれ１００ｎ
ｍ、７ｎｍ、１１０ｎｍの厚さにマグネトロンスパッタ
法で形成し、第１の情報層１０２とした。また、同じく
ピッチ０．６０μｍ、溝深さ７０ｎｍの凹凸パターンで
覆われている半径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカ
ーボネートを第２の基板１０７として用い、その上に順
次、Ａl-２at％Ｃrの半透過層、ＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ
₂の保護層、Ｇｅ₂₉Ｓｂ₂₁Ｔｅ₅₀の記録層、ＺnＳ-２０m
ol％ＳｉＯ₂の保護層、Ａｕの反射層をそれぞれ、１６
ｎｍ、８０ｎｍ、１０ｎｍ、７０ｎｍ、１０ｎｍの厚さ
にマグネトロンスパッタ法で形成し、第２の情報層１０
６とした。第１の基板１０１及び第２の基板１０７にお
ける溝幅は、溝上に記録した信号を再生した場合と、溝
間に記録した信号を再生した場合とに、それぞれの再生
信号振幅がほぼ等しくなるように設定した。通常、第１
の基板と第２の基板における最適な溝幅は一致しなかっ
た。

【００７９】第１の情報層１０２を成膜した後、スピン
コート法により、アクリル系の紫外線硬化樹脂を５μｍ
の厚さで膜面に塗布し、その後、紫外線を照射して硬化
させ、オーバコート層１０３を形成した。同様に第２の
情報層１０６を成膜した後、スピンコート法により、ア
クリル系の紫外線硬化樹脂を５μｍの厚さで膜面に塗布
し、その後、紫外線を照射して硬化させ、オーバコート
層１０５を形成した。

【００８０】オーバコートを施した第１及び第２の情報
層１０２、１０６を含む基板に対して、図８に示す初期
結晶化装置によって、内部の記録層（Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ薄
膜）の結晶化を行った。この初期結晶化装置において、
オーバコート層で被覆された情報層を備える基板２０１
は、スピンドルモータ２０２により回転される。初期化
のためのレーザ光源２０３からのレーザ光は、ミラー２
０４で反射され、対物レンズ２０５をへて基板２０１
（したがって、その中の情報層）を照射する。ここで、
ミラー２０４と対物レンズ２０５を含む光ヘッドは送り
機構２０６により基板２０１の上方を移動され、フォー
カス制御がおこなわれる。

【００８１】なお、第１の情報層１０２は、第１の基板
１０１を通してレーザ光を照射することによっても、ま
た、オーバコート層１０３を通してレーザ光を照射する
ことによっても、その内部の記録層を結晶化できる。た
だし、第２の情報層１０６は、オーバコート層１０５を
通してレーザ光を照射することによってのみ、その内部
の記録層を結晶化できる。第２の基板１０７を通してレ
ーザ光を照射すると、その内部に設けるＡl-Ｃr反射層
によってレーザ光の大部分が吸収ないし反射されて、十
分な光が記録層に届かないためである。

【００８２】初期結晶化を終えた第２の情報層１０６の
オーバコート層１０５の上に、エポキシ系の紫外線硬化
樹脂を３０μｍ厚さで塗布し、その上に第１の情報層１
０２をオーバコート層１０３側が第２の情報層のオーバ
コート層１０５と向かい合うように載せた後、紫外線照
射を行う。これにより、光学分離層１０４が形成され
る。得られた光ディスクは、第１の基板１０１、第１の
情報層１０２、オーバコート層１０３、光学分離層１０
４、オーバコート層１０５、第２の情報層１０６、第２
の基板１０７の順に積層された構造を備える。なお、こ
の実施例においては第２の基板１０７は保護基板であ
る。

【００８３】これら光ディスクは、記録層の結晶状態を
未記録状態とし、記録層の非晶質状態を記録マークにあ
てる。表１は、波長６５０nmに対する光学特性の設計値
を示し、表２は、実測値を示す。実測値は、溝による回
折の影響を除去するため、光学特性は、案内溝のない鏡
面基板を用いて測定した。

【００８４】表１波長６５０nmに対する光学特性の
設計値

【００８５】表２波長６５０nmに対する光学特性の
実測値

【００８６】表１と表２に示される反射率及び透過率の
値から、作製した光ディスクにおいて設計どおりの光学
特性が得られていることが予想される。注意すべき点
は、密着した後のディスク構成において第２の情報層を
再生する場合、手前の第１の情報層の存在によって、第
２の情報層の反射率に第１の情報層の透過率を２乗した
値をかけた値が、実効的な第２の情報層の反射率になっ
ている点である。たとえば、第１の情報層に記録がなさ
れていない場合には、第２の情報層における未記録時の
反射率は３８％×４５％×４５％＝８％にすぎない。

【００８７】この光ディスクに、図６に示す記録再生装
置を用いて、案内溝の上（グルーブ）、及び案内溝の間
（ランド）に信号を記録し、かつ再生した。記録と再生
に用いたレーザ光源３１２は波長６５０ｎｍの半導体レ
ーザであり、対物レンズ３１４のＮＡは、０.６であ
る。記録情報は、８／１６、ＲＬＬ（２，１０）の変調
方式で変調して記録した。この時、記録線速度は８ｍ／
ｓ、記録信号の線密度を０.３１μｍ／ビットとした。
記録パルスのデューティ比を５０％とした場合には、ピ
ークパワーを１３ｍＷとすることで、第１の情報層にも
第２の情報層にも信号をオーバライト記録することがで
きた。

【００８８】図９に記録パルスの変調波形を示す。記録
時の先頭パルスの形状は、対称マークの長さ及び対称マ
ークの前に記録するマークとの間隔に応じて、再生ジッ
タが最小となるように適応型で決定した。また、記録時
のラストパルスの形状は、対称マークの長さ及び対称マ
ークの次に記録するマークとの間隔に応じて、再生ジッ
タが最小となるように適応型で決定した。

【００８９】表３は、記録条件と再生特性を示す。ただ
し、第２の情報層に信号を記録する場合には、第２の情
報層に記録しようとする位置において、手前の第１の情
報層のグルーブ及びランドの双方に予め信号を記録して
いる。ただし、表３の中で、Ｇ、Ｌとあるのはそれぞれ
グルーブとランドにおける記録特性のことであり、Ｏ／
Ｗとあるのはオーバライト記録のことである。

【００９０】表３記録条件と再生特性

【００９１】表３より、再生パワーを十分に上げた場合
には、第１の情報層及び第２の情報層のそれぞれグルー
ブに記録した信号もランドに記録した信号も、良好なジ
ッタ値で再生できることがわかる。再生ジッタの値が最
小となる最小再生パワーは、第１の情報層では２.０ｍ
Ｗ、第２の情報層では２.５ｍＷである。これらの値の
絶対値は、記録・再生装置の回路ノイズの大小や再生装
置の光学系によって変わりうることはいうまでもない。

【００９２】また、１万回までの繰り返し記録では再生
ジッタはほとんど悪化しないことがわかる。ただし、オ
ーバコート層を設けずに、第１及び／または第２の情報
層を空気にさらしたまま初期化してから密着したディス
クの場合は、初期化条件をどのように最適化しても、１
０００回の繰り返し記録によって、すでに大幅なジッタ
増が観察された。したがって、密着前に初期化する場合
には、オーバコート層を設けてから初期化することが望
ましい。また、本ディスクは、記録線速度を１０m/sと
高めても再生ジッタの悪化は認められなかった。

【００９３】また、ディスク構成の最適化のため、本デ
ィスクの第１の情報層において、第１の記録層の膜厚を
変化して特性を調べた。その結果、第１の記録層の膜厚
が５nmよりも薄いと再生信号振幅及び、消去特性が極端
に悪化し、記録再生媒体として特性が不十分であること
がわかった。また、第１の記録層の膜厚が１０nmよりも
厚いと平均透過率が５０％以下の構成しか得られなくな
り、第２の情報層に感度よく記録ができなくなり、ま
た、第２の情報層の再生信号振幅も大きくできなくなる
ことがわかった。

【００９４】次に、上述のディスクにおいて、第１の情
報層及び第２の情報層の繰り返し記録特性を向上させる
ことを目的として、さらに、記録層に接して、窒化物か
らなる界面層を設けた。実験では、第１の記録層及び第
２の記録層とＺnＳ-２０mol％ＳｉＯ₂の保護層との間
に、種々の窒化物からなる厚さ５nmの窒化物界面層を挿
入して、繰り返し記録特性が向上するか否かについて調
べた。実験した窒化物材料は、Ａl-Ｎ、Ｓｉ-Ｎ、Ｔｉ-
Ｎ、Ｃr-Ｎ、Ｇｅ-Ｎ、Ｔｉ-Ｎの６種類である。すべて
の窒化物界面層はＡｒとＮ₂雰囲気中でマグネトロンス
パタリング法により作製した。

【００９５】１例として、表４は、厚さ５nmのＧｅ-Ｎ
界面層を第１の記録層及び第２の記録層のそれぞれの記
録層の両側に設けた場合の、繰り返し記録回数と再生ジ
ッタの関係を示す。

【００９６】表４繰り返し記録回数と再生ジッタの
関係

【００９７】実験の結果、以下の点が明らかになった。１．いずれの界面層においても、界面層を設けない場合
に比べて、第１の情報層及び第２の情報層の繰り返し記
録回数（１０回繰り返し記録における再生ジッタが１％
以上劣化するまでの繰り返し記録回数）が、２倍以上に
のびた。２．界面層は、記録層に接してレーザ光入射側の記録層
に設けた場合も、その反対側の記録層界面に設けた場合
においても、繰り返し記録回数を改善する効果があっ
た。最も効果が最大となるのは、記録層に接して両側に
界面層を設けた場合であった。

【００９８】

【発明の効果】以上に説明したように、光学情報記録媒
体における反射率がＲ１ａ＜Ｒ１ｃかつＲ２ａ＞Ｒ２ｃ
の関係を満たすので、片面から２層の情報層に記録でき
る大容量の光学情報記録媒体を提供できる。

【００９９】また、光学情報記録媒体における光吸収率
がＡ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ２ａ＜Ａ２ｃの関係を満たすの
で、高感度、高速で記録が可能である。

【０１００】また、光学情報記録媒体において、界面層
が、第１の記録層とそれに隣接する層との間に配置され
るので、記録消去の繰り返し特性が改善される。

【０１０１】また、多層光学情報記録媒体において、オ
ーバーコート層を第１の情報層と中間透明層との間、ま
たは、第２の情報層と中間透明層との間に形成するの
で、記録消去の繰り返し特性が改善される。

【０１０２】また、第１の情報層と第２の情報層の少な
くとも一方を初期結晶化させた後で、第１の情報層と第
２の情報層とを密着するので、比較的安価な初期結晶化
装置を用いて初期結晶化が行なえる。

【０１０３】

【０１０４】

【０１０５】

【０１０６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の２層光ディスクの
断面図

【図２】第１と第２の情報層をより具体的に示す断面
図

【図３】本発明の第２の実施形態の２層光ディスクの
断面図

【図４】ダミー信号の記録の１例の図

【図５】光ディスクに情報を記録・再生する記録再生
装置の図

【図６】制御装置における記録制御のフローチャート

【図７】制御装置における再生制御のフローチャート

【図８】光ディスクの初期結晶化装置を示す図

【図９】光ディスクに情報を記録する際の記録パルス
の変調波形を示す図

【符号の説明】

２第１の情報層、３光学分離層、４第２
の情報層、５保護基板、２３第１の記録
層、４４第２の記録層、１０２第１の情報
層、１０３オーバコート層、１０４光学分
離層、１０５オーバコート層、１０６第２の
情報層、１０７保護基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤平信夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平９−198709（ＪＰ，Ａ) 特開平８−63781（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光束の照射によって結晶状態と非結晶状
態との間で可逆的な相変化をおこすことにより情報を記
録し得る第１の記録層を含む第１の情報層と、前記光束の照射によって結晶状態と非結晶状態との間で
可逆的な相変化をおこすことにより情報を記録し得る第
２の記録層を含む第２の情報層とを備え、前記第１の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第１の記録層の光吸収率をＡ１ｃ、前記第１の
記録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前記
第１の記録層の光吸収率をＡ１ａ、前記第２の記録層が
結晶状態にある場合の前記光束に対する前記第２の記録
層の光吸収率をＡ２ｃ、前記第２の記録層が非結晶状態
にある場合の前記光束に対する前記第２の記録層の光吸
収率をＡ２ａとしたときＡ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ２ａ＜Ａ２ｃの関係を満たし、前記第１の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第１の情報層の反射率をＲ１ｃ、前記第１の記
録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前記第
１の情報層の反射率をＲ１ａとしたとき、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃの関係を満たすことを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項２】請求項１に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記第１の情報層と前記第２の情報層との間に、前記光
束を透過する透明層が配置されていることを特徴とする
光学情報記録媒体。
【請求項３】請求項２に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記透明層と前記第１の情報層との間、または、前記透
明層と前記第２の情報層との間の少なくとも一方にオー
バーコート層が形成されていることを特徴とする光学情
報記録媒体。
【請求項４】請求項３に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記オーバーコート層がアクリル系樹脂からなり、前記
透明層がエポキシ系樹脂からなることを特徴とする光学
情報記録媒体。
【請求項５】請求項１に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記第１の記録層は、予め記録マークが形成された領域
を含むことを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項６】請求項５に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記予め記録マークが形成された前記領域では、単位面
積当たりの前記記録マークの面積比が２０％以上５０％
以下であることを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項７】請求項１に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記第１の記録層の厚さが５ｎｍ以上９ｎｍ以下である
ことを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項８】請求項１に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記第１の記録層の記録材料がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３元
素を主成分とすることを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項９】請求項７に記載の光学情報記録媒体であ
って、前記第１の記録層は第１の誘電体層と第２の誘電体層に
挟まれており、窒化物または炭化物からなる界面層が、
前記第１の記録層と前記第１の誘電体層との間、およ
び、前記第１の記録層と前記第２の誘電体層との間の少
なくとも一方に配置されていることを特徴とする光学情
報記録媒体。
【請求項１０】請求項１に記載の光学情報記録媒体で
あって、前記第１の情報層と前記第２の情報層の記録データに関
する情報を、前記第１の記録層と前記第２の記録層の少
なくとも一方に記録していることを特徴とする光学情報
記録媒体。
【請求項１１】請求項１に記載の光学情報記録媒体で
あって、前記第２の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第２の情報層の反射率をＲ２ｃ、前記第２の記
録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前記第
２の情報層の反射率をＲ２ａとしたとき、Ｒ２ａ＞Ｒ２ｃの関係を満たすことを特徴とする光学情報記録媒体。
【請求項１２】光束の照射によって結晶状態と非結晶
状態との間で可逆的な相変化をおこすことにより情報を
記録し得る第１の記録層を含む第１の情報層を形成し、前記光束の照射によって結晶状態と非結晶状態との間で
可逆的な相変化をおこすことにより情報を記録し得る第
２の記録層を含む第２の情報層を形成し、第１の情報層と第２の情報層の少なくとも一方を初期結
晶化させ、次に、少なくとも一方を初期結晶化させた第１の情報層
と第２の情報層とを密着する光学情報記録媒体の製造法
であって、前記第１の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第１の記録層の光吸収率をＡ１ｃ、前記第１の
記録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前記
第１の記録層の光吸収率をＡ１ａ、前記第２の記録層が
結晶状態にある場合の前記光束に対する前記第２の記録
層の光吸収率をＡ２ｃ、前記第２の記録層が非結晶状態
にある場合の前記光束に対する前記第２の記録層の光吸
収率をＡ２ａとしたときＡ１ａ＜Ａ１ｃかつＡ２ａ＜Ａ２ｃの関係を満たし、前記第１の記録層が結晶状態にある場合の前記光束に対
する前記第１の情報層の反射率をＲ１ｃ、前記第１の記
録層が非結晶状態にある場合の前記光束に対する前記第
１の情報層の反射率をＲ１ａとしたとき、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｃの関係を満たすことを特徴とする製造法。