JP4235249B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体に関し、特に、情報の再生に用いられる円盤状の光ディスクに関するものである。

従来の光記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスクがある。これらの光ディスクでは、ポリカーボネート等からなる透明な基板上に凹凸からなるピット列が形成され、その上にＡｌ等からなる金属反射膜が形成される。この金属反射膜が形成されている面と反対側の表面側から情報記録面となる金属反射膜に光ビームが照射され、情報の再生が行われる。

また、光ビームを照射して情報の記録再生を行う光記録媒体は幅広く利用されており、今後もその記録密度の向上に期待が集まっている。近年では、大容量の画像・音声データやデジタルデータを再生可能な種々の光ディスクが開発され、例えば、直径１２ｃｍの光ディスクの記憶容量を２３．３〜３０ＧＢに高密度化する高密度再生専用光ディスクの研究開発が進められている。

一方、ＤＶＤ再生専用記録媒体では、記録した情報の不正使用及び不正コピー等の防止技術、いわゆるセキュリティ技術として、各記録媒体を個別に識別可能な媒体識別情報をバーコードパターンで重ね書きした領域であるＢＣＡ（Ｂｕｒｓｔ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｒｅａ）領域を設けることが行われている。このＢＣＡ領域には、光記録媒体製造時に光記録媒体ごとに異なる媒体識別情報が記録されたり、必要に応じて暗号鍵や復号鍵が記録される。

例えば、主データとしてピット列が形成された光ディスクの金属反射膜をレーザートリミングにより部分的に除去し、変調したデータを個別に記録することにより、不正使用及び不正コピー等を防止するための媒体識別情報が記録されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３３０１９号公報

しかしながら、上記のように高密度化を達成するためには、トラックピッチが狭ピッチ化されたり、最短ピット長が微小化されるため、直径１２ｃｍのディスクに２３．３ＧＢ以上のデータが記録された高密度光ディスク用基板に、ＤＶＤ再生専用光ディスクに用いられている膜厚５０〜７０ｎｍのＡｌ合金からなる金属反射膜を形成すると、再生信号の品質が悪化することを見出した。

これは、０．２μｍ程度の微小なピットの底部には金属反射膜が形成されにくいため、小さいピットほどピット深さが深くなり、ピットの大きさも小さくなる傾向があるからであると考えられる。したがって、上記の高密度再生専用光ディスクの金属反射膜として、ＤＶＤ再生専用光ディスクに使用されている金属反射膜をそのまま転用することはできなかった。

また、ＤＶＤ再生専用光ディスクの製造には、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを装備した媒体識別情報記録装置を用いて媒体識別情報が記録される。しかしながら、この媒体識別情報記録装置を用いて、高密度再生専用光ディスクのピットが形成されていない領域やＤＶＤ再生専用光ディスクと同じトラックピッチ０．７４μｍで記録したピット列上に、媒体識別情報をバーコードパターンで記録しても、パターンを形成することができなかったり、媒体識別情報の再生ノイズが高くなって充分なデフォーカスマージンを確保することができなかった。

これは、高密度再生専用光ディスクでは、ＤＶＤ再生専用光ディスクに比して金属反射膜の膜厚が薄かったり、使用する金属反射膜の材料が異なるため、金属反射膜が融点に達するまでの熱容量が大きく異なるからであると考えられる。したがって、従来のＹＡＧレーザを装備した媒体識別情報記録装置をそのまま高密度再生専用光ディスクの製造に用いることができなかった。

本発明の目的は、ＤＶＤ再生専用光ディスクより高密度にデータを記録することができるとともに、従来の媒体識別情報記録装置を用いて充分なデフォーカスマージンを確保可能な媒体識別情報を記録することができる光記録媒体を提供することである。

本発明に係る光記録媒体は、主データとしてピット列が形成された基板上に金属反射膜を形成した主情報領域と、前記金属反射膜を部分的に除去して反射膜除去領域を複数個形成することにより光記録媒体を個別に識別するための媒体識別情報を記録した副情報領域とを有し、前記金属反射膜に対して光ビームを照射することにより情報を再生する光記録媒体であって、前記副情報領域において前記基板上にピット列又は案内溝が形成され、前記ピット列又は案内溝のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であるものである。

前記金属反射膜の反射率は、波長４０５ｎｍの光ビームに対して３５％以上７０％以下であることが好ましい。

前記金属反射膜はＡｇ又はＡｇ合金材料からなり、前記金属反射膜の膜厚は２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましい。

前記金属反射膜はＡｌ又はＡｌ合金材料からなり、前記金属反射膜の膜厚は１５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であってもよい。

前記光ビームの光源の波長をλ、前記金属反射膜上に形成された樹脂層の屈折率をｎとしたときに、前記副情報領域において前記基板上に形成されたピット列又は案内溝の深さＤは、λ／（６×ｎ）≦Ｄ≦λ／（３×ｎ）の関係式を満たすことが好ましい。

前記主情報領域において前記基板上に形成されたピット列の深さは、前記副情報領域において前記基板上に形成されたピット列又は案内溝の深さと等しいことが好ましい。

前記主情報領域において前記基板上に形成されたピット列のトラックピッチは０．２４μｍ以上０．４３μｍ以下であり、前記主情報領域において前記基板上に形成されたピット列の最短ピット長は０．１２μｍ以上０．２１μｍ以下であることが好ましい。

前記主情報領域において前記基板上に形成されたピット列のトラックピッチは、前記副情報領域において前記基板上に形成されたピット列又は案内溝のトラックピッチと等しいことが好ましい。

本発明によれば、基板上の副情報領域においてピット列又は案内溝を形成し、このピット列又は案内溝のトラックピッチを０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下に設定することにより、より短波長の再生用光ビームで且つより高い開口数の光学系を用いて、ＤＶＤ再生専用光ディスクより高密度にデータを記録することができるとともに、金属反射膜の固有値である熱伝導度や融点が異なっていても、従来の媒体識別情報記録装置を用いて充分なデフォーカスマージンを確保可能な媒体識別情報を記録することができる。

以下、本発明の一実施の形態による光ディスクとしてＲＯＭ型光ディスクを例に説明する。なお、本発明が適用される光記録媒体は、この例に特に限定されず、例えば、光磁気ディスク、相変化ディスク等の微細な凹凸を情報記録層に有する各種光学記録媒体にも本発明を同様に適用することができる。

本ＲＯＭ型光ディスクは、凹凸からなるピット列が主データとして形成された基板上に金属反射膜を形成した主情報領域と、金属反射膜を部分的に除去して反射膜除去領域を複数個形成することにより光ディスクを個別に識別するための媒体識別情報を記録した副情報領域とを有し、金属反射膜に対して光ビームを照射することにより情報が再生されるものである。

一般に、ＲＯＭ型光ディスクの高密度化には、トラックの狭ピッチ化及び最短ピット長（最短マーク長）の微小化が必要とあるが、トラックピッチを狭くし過ぎると、ＲＦ信号特性におけるクロストークが大きくなり、充分なシステムマージンが確保できず、また、最短ピット長を小さくしすぎると、再生信号の分解能が低下して再生信号のジッタ値が悪化する。

このため、再生用の光ビームの光源の波長λが４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．８５の情報再生装置を用いて最適なトラックピッチの検討を重ねた。検討の結果、下表の測定結果が得られ、トラックピッチが０．２４μｍ以上であれば、クロストーク信号がメイン信号に対して実用上問題にならないことが判明した。

また、上記の情報再生装置を用いて、最適な最短ピット長の検討を行い、良好な再生信号が得られる分解能を調査した結果、下表の測定結果が得られ、最短ピット長が０．１２μｍ以上であれば、再生信号の分解能を充分に確保できることが判明した。

なお、光ディスク、ドライブの種々のマージンを考慮すると、光ディスクの特性を示すジッタ値は、６．５％以下であることが必要である。

ここで、上記の情報再生装置を用いて直径１２ｃｍの光ディスクを再生して当該光ディスクの記憶容量を２３．３ＧＢ以上にするためには、（最短ピット長）×（トラックピッチ）≦０．０５１２μｍ^２という関係式を満足しなければならない。例えば、記録容量を２３．３ＧＢ、最短ピット長を０．１２μｍとした場合、トラックピッチの上限は約０．４３μｍとなる。同様に、記録容量を２３．３ＧＢ、トラックピッチを０．２４μｍとした場合、最短ピット長の上限は約０．２１μｍとなる。

次に、２３．３ＧＢ以上の記録容量を有する直径１２ｃｍの光ディスクの製造方法について説明する。上記したように、２３．３ＧＢ以上の記録容量を有する直径１２ｃｍの光ディスクを作成するためには、トラックピッチが０．２４μｍ以上０．４３μｍ以下、最短ピット長が０．１２μｍ以上０．２１μｍ以下である基板を用いる必要がある。

例えば、２５ＧＢの記録容量を有する直径１２ｃｍの光ディスクを作成するため、まず、最短ピット長が０．１４９μｍ、トラックピッチが０．３２μｍのピット列が形成された基板を用意した。この基板としては、例えば、射出成形機によって作成されたポリカーボネート材料からなる基板を用いることができる。

次に、この基板に金属反射膜を成膜装置によって形成した。成膜装置としては、マグネトロンスパッタ装置、蒸着装置等の均一に金属反射膜を形成できるものを用いることができ、例えば、マグネトロンスパッタ装置を用い、成膜時間を変化させることによって金属反射膜の膜厚を制御することができる。なお、金属反射膜の材質及び膜厚等については後述する。

次に、金属反射膜が上になるように光ディスクをスピンコーターに設置し、紫外線硬化樹脂を滴下し、その上にポリカーボネートからなる厚さ８８μｍの透明なシートを乗せた。この状態でスピンコーターにより光ディスクを回転させながら、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂の硬化後の厚さが１２μｍになるようにスピンコーターの回転数を制御して金属反射膜上に膜厚１００μｍの透明な樹脂層を形成した。この紫外線硬化樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂を用いることができる。

上記のようにして、最短ピット長が０．１４９μｍ、トラックピッチが０．３２μｍのピット列が形成された基板上に金属反射膜が形成され、その上に膜厚１００μｍの樹脂層が形成された光ディスクを製造した。

次に、上記のようにして製造した光ディスクについて、再生信号の品質に対するピット深さ、金属反射膜の材料及び膜厚等を検討した。具体的には、製造した光ディスクを上記の情報再生装置にセットし、この情報再生装置により厚さ１００μｍの樹脂層を介して金属反射膜に光ビームを入射し、光ディスクから得られる再生信号を評価した。

まず、ピット深さに対する再生信号の品質の依存性について検討した。上記のようにして製造した光ディスクのピット深さを変化させて再生信号のばらつきを表すジッタ値を測定した。図１は、ピット深さに対するジッタ値の測定結果を示す図であり、横軸がピット深さ（ｎｍ）であり、縦軸がジッタ値（％）である。なお、図１では、金属反射膜として膜厚２５ｎｍの純度９９ｗｔ％のＡｌ合金からなるものを用いたが、金属反射膜としてＡｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１（ｗｔ％）（以下、ＡｇＰｄＣｕ合金という）からなるものを用いても以下と同様の結果が得られた。

一般に、充分なシステムマージンを確保するためには、ジッタ値を６．５％以下にする必要があり、図１からピット深さが４４ｎｍ以上８８ｎｍ以下である場合に、ジッタ値を６．５％以下にできることがわかった。作成した樹脂層の屈折率ｎは１．５３であり、光ビームの波長λは４０５ｎｍであるため、上記の測定結果から、良質な再生信号が得られるピット深さＤは、λ／（６×ｎ）以上λ／（３×ｎ）以下であることがわかった。

これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、ピット深さは再生信号の振幅に影響を及ぼし、光学計算上では、ピット深さがλ／（４×ｎ）のときに振幅が最大となり、樹脂層の屈折率ｎが１．５３、光ビームの波長λが４０５ｎｍの場合、ピット深さが６６ｎｍ付近で最大になるが、多少振幅が小さくなっても、再生信号のジッタ値はほぼかわらない。しかしながら、ピット深さがλ／（６×ｎ）より浅い場合や、λ／（３×ｎ）より深い場合は、十分な信号対ノイズ比（以下、Ｓ／Ｎ比と記載する。）が得られないため、再生信号のジッタ値が悪化するからである。

次に、金属反射膜の適切な膜厚について検討した。まず、ピット深さがλ／（４×ｎ）である基板を用意し、金属反射膜として、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる金属反射膜と純度９９ｗｔ％のＡｌ合金からなる金属反射膜の２種類についてその膜厚を変化させてジッタ値を測定した。図２は、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる金属反射膜の膜厚に対するジッタ値の測定結果を示す図であり、図３は、Ａｌ合金からなる金属反射膜の膜厚に対するジッタ値の測定結果を示す図であり、それぞれ横軸が金属反射膜の膜厚（ｎｍ）であり、縦軸がジッタ値（％）である。

図２からＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜の場合、膜厚が２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下のとき、ジッタ値を６．５％以下にでき、また、図３からＡｌ合金の金属反射膜の場合、膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ以下のとき、ジッタ値を６．５％以下にできることがわかった。なお、金属反射膜の材質は、上記の例に特に限定されず、高い反射率が得られ、成膜装置によって基板に均一に形成できるものであれば、他の材質を用いてもよく、また、耐腐食性を向上させるために、Nｄなどの希土類金属元素やＴｉやＣｒなどの遷移金属元素をＡｇやＡｌの反射膜材料に少量添加してもよい。

次に、金属反射膜の反射率について検討した。金属反射膜が薄くなると、反射光量が小さくなり、反射光量が小さくなると、媒体ノイズもそれに比例して小さくなるため、Ｓ／Ｎ比は変わらない。一方、システムノイズやレーザノイズは反射光量に依存せず、システムノイズやレーザノイズが媒体ノイズに比べて無視できる程度の低いレベルであれば、反射光量が小さくなっても再生信号の品質に影響しない。

しかしながら、反射光量が小さくなってシステムノイズやレーザノイズが媒体ノイズと同程度になると、反射光量の減少は再生信号の品質を悪化させる。また、金属反射膜の膜厚が同じでもその材質が異なる場合、反射率が異なるため、信号品質が悪化する膜厚が異なる。さらに、金属反射膜の膜厚が厚くなると、再生信号が悪化する。例えば、マグネトロンスパッタリング装置ではＡｒイオンによって叩き出されたターゲット上の金属原子が基板上に飛来して金属反射膜が形成され、この金属原子の大きさは成膜装置の構造や成膜の条件にも依存するが、最短ピットの底部には成膜されにくい傾向がある。

図４は、ピットを形成した基板上にＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚１００ｎｍの金属反射膜を形成した光ディスクの断面図である。図４に示すように、最短ピット１１と、最短ピット１１より長い長ピット１２とが基板１上に形成されている場合、長ピット１２より最短ピット１１の方がその底部に金属反射膜２が成膜されにくいため、最短ピット１１では、基板１上のピット形状よりも金属反射膜２を成膜した後のピット形状の方が小さくなり、ピット深さも深くなる現象が発生する。

この現象を見越して、最短ピット１１を大きく記録するために記録パワーを大きくすると、最短ピット１１の信号品質は改善されるが、記録パワーを大きくすることによって長ピット１２の幅も大きくなり、隣接トラックからのクロストークが増大してジッタ値が悪化する。両者の信号品質の悪化要因を考慮して、Ａｌ合金及びＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜に適する基板を作成した結果、ジッタ値が悪化しないＡｌ合金の金属反射膜の最大膜厚は４０ｎｍであり、ＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜の最大膜厚は７０ｎｍであった。

上記の検討を基に、図２に示すＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜及び図３に示すＡｌ合金の金属反射膜の各膜厚に対する反射率を測定した。図５は、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる金属反射膜の膜厚に対する反射率の測定結果を示す図であり、図６は、Ａｌ合金からなる金属反射膜の膜厚に対する反射率の測定結果を示す図であり、それぞれ横軸が金属反射膜の膜厚（ｎｍ）であり、縦軸が反射率（％）である。なお、測定に使用した樹脂層の屈折率ｎは、１．５３であり、光ビームの波長λは４０５ｎｍである。

図５からＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜の場合、良好なジッタ値が得られる膜厚２５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲に対して反射率は３５％〜７０％となり、図６からＡｌ合金の金属反射膜の場合、良好なジッタ値が得られる膜厚１５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲に対して反射率は３５％〜７０％となった。この結果、それぞれの再生信号の品質が保障できる金属反射膜の反射率は３５％以上７０％以下であることがわかった。

次に、上記のようにしてジッタ値の良い再生信号が得られるように、主情報領域に凹凸からなるピット列が主データとして形成された光ディスクの副情報領域に形成される媒体識別情報について詳細に説明する。図７は、光ディスクの主情報領域及び副情報領域の一例を示す図である。

図７に示す例では、光ディスクの外周部に主情報領域２１（図中のハッチング部分）が設定され、その内側の円環状部分に副情報領域であるＢＣＡ領域２２（図中の破線で示す２つの円の間の領域）が設定され、ＢＣＡ領域２２に媒体識別情報２３がバーコードパターンで記録される。媒体識別情報２３は、ポリカーボネート等の透明な樹脂層を金属反射膜上に形成した後に、光ディスクの表面から０．１ｍｍの深さにある金属反射膜にパルスレーザ（例えば、ＹＡＧレーザ）を照射して記録される。このとき、金属反射膜が溶融して表面張力により両側の境界部に蓄積される現象が起こっていると考えられる。このようにして、金属反射膜を部分的に除去して反射膜除去領域を複数個形成することにより光ディスクを個別に識別するための媒体識別情報を記録したＢＣＡ領域が作成される。

次に、光ディスクのＢＣＡ領域に媒体識別情報を記録する方法について詳細に説明する。なお、以下の例では、金属反射膜としてＡｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１（ｗｔ％）又はＡｌ９９Ｃｒ１（ｗｔ％）からなる金属反射膜に対するＢＣＡ領域の記録方法を説明するが、同様の効果が得られれば、他の金属反射膜、相変化膜、又は光磁気記録膜にも本発明を同様に適応することができる。

図８は、ＢＣＡ領域に媒体識別情報を記録する媒体識別情報記録装置の構成を示すブロック図である。図８に示す媒体識別情報記録装置は、ＤＶＤ−ＲＯＭにＢＣＡ領域を作成するために用いられているＢＣＡパターン記録装置であり、モータ１０１、回転制御部１０２、光ピックアップ１０３、レーザ駆動部１０４、波形設定部１０５、ＢＣＡ信号生成部１０６、フォーカス制御部１０７、プリアンプ１０８及びシステム制御部１０９を備える。

回転制御部１０２は、モータ１０１の回転を制御する。モータ１０１は、光ディスク１００を所定の回転数で回転させる。ＢＣＡ信号生成部１０６は、光ディスク１００に記録する媒体識別情報を変調してＢＣＡ信号を作成する。波形設定部１０５は、ＢＣＡ信号を基にレーザ変調波形を成形する。レーザ駆動部１０４は、レーザ変調波形に応じて光ピックアップ１０３内の高出力レーザを駆動する。光ピックアップ１０３は、高出力レーザから発生する光ビームを内部の光学系を通して光ディスク１００上に集光させる。プリアンプ１０８は、光ピックアップ１０３からの再生信号を増幅してフォーカス制御部１０７へ出力する。フォーカス制御部１０７は、光ディスク１００の金属反射膜上に光ビームを集光させるために、プリアンプ１０８からの増幅信号を用いて光ピックアップ１０３内の対物レンズを制御する。システム制御部１０９は、回転制御部１０２、レーザ駆動部１０４、波形設定部１０５、ＢＣＡ信号生成部１０６及びフォーカス制御部１０７の動作を総合的に制御する。

次に、上記のように構成された媒体識別情報記録装置の記録時の動作について説明する。まず、システム制御部１０９からの指示に基づき、回転制御部１０２はモータ１０１を駆動して光ディスク１００を回転させる。レーザ駆動部１０４は光源として高出力レーザを駆動し、高出力レーザから出射された光ビームが光ピックアップ１０３から光ディスク１００へ照射される。このとき、フォーカス制御部１０７によりフォーカス制御が行われ、高出力レーザから出射された光ビームを光ディスク１００の金属反射膜上に集光させる。

ここで、光ディスク１００からの反射光は、光ピックアップ１０３内の光検出器によって検出され、光検出器から電気信号として再生信号が出力される。この再生信号は、プリアンプ１０８を通じて増幅され、フォーカス制御部１０７に入力される。フォーカス制御部１０７は、増幅された再生信号に応じて光ピックアップ１０３の対物レンズを駆動して光ディスク１００のフォーカス方向に微動させることにより、光ビームが光ディスク１００の金属反射膜上に集光するように光ピックアップ１０３を制御する。

次に、システム制御部１０９は、位置検出器（図示省略）によって光ピックアップ１０３のトラッキング方向の位置を検出し、検出された位置情報を基に光ピックアップ１０３が副情報記録開始位置にあることを認識する。次に、システム制御部１０９は、ＢＣＡ信号生成部１０６にＢＣＡ信号を生成するように指示し、波形設定部１０５からＢＣＡ信号が出力され、ＢＣＡ記録シーケンスが開始され、ＢＣＡ領域に媒体識別情報が記録される。

上記の媒体識別情報記録装置を用いて、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚５０ｎｍの金属反射膜を形成した光ディスクのピット列や案内溝を形成していない部分にＢＣＡパターン（バーコードパターン）の記録を試みた。しかしながら、レーザの出力パワーを大きくしても金属反射膜を除去した反射膜除去領域を作製することができなかった。

これは、Ａｌの融点が６６０℃であるのに対して、Ａｇの融点が９６０℃と高いので、ＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜が溶融するために大きなエネルギーを必要とするためである。また、Ａｌの熱伝導度が２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対して、Ａｇの熱伝導度が４２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）と大きいため、ＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜にレーザ光を照射しても熱伝導によって周囲に拡散してしまう熱量が大きいためである。なお、一般的に、金属の融点を下げるためには、異なる金属を混入して融点を下げることができるが、充分な反射率を確保する目的及び腐食を防ぐ目的から、金属反射膜におけるＡｇのｗｔ％を９７％以下に下げることはできない。

次に、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚５０ｎｍの金属反射膜を形成した光ディスクにおいて、ＤＶＤ−ＲＯＭのＢＣＡ領域に用いられているトラックピッチ０．７４μｍでピット列を形成し、その部分にＢＣＡパターンを記録した。このとき、所望の幅でＢＣＡパターンを記録することができなかったため、情報を再生することはできなかったが、ＡｇＰｄＣｕ合金の金属反射膜の一部が溶融して、小さな反射膜除去部を形成することができた。これは、凹凸がある基板上の斜面には金属反射膜が形成されにくい傾向があるため、ピット斜面部の金属反射膜の膜厚が局部的に薄くなり、熱伝導が妨げられるためである。

図９は、ピットを形成した基板上に金属反射膜を形成し、さらに金属反射膜上に樹脂層を形成した光ディスクの断面図である。図９に示すように、ピット１２を形成した基板１上に金属反射膜２を形成し、さらに金属反射膜２上に樹脂層３を形成すると、斜面部４に形成される金属反射膜２の膜厚は、ピット底部５及び平板部６に形成される金属反射膜２の膜厚より薄くなるため、周囲への熱伝導が小さくなる。このため、ピット列のトラックピッチを小さくして斜面部４の面積を大きくするほど、周囲への熱伝導が大きくなる。また、斜面部４では他の場所に比べて、金属反射膜２の単位体積が小さいため、融点に達するまでの熱容量が小さくなり、低い照射パワーで融点に達する。

上記の知見に基づき、ピット列を種々のトラックピッチで形成した基板上にＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚５０ｎｍの金属反射膜を形成した光ディスクを用意し、ＢＣＡパターンを記録した。図１０は、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる５０ｎｍの金属反射膜を有する光ディスクに形成されたピット列のトラックピッチに対するＢＣＡ記録パワーのデフォーカスマージンの測定結果を示す図であり、その横軸がピット列のトラックピッチ（μｍ）であり、縦軸がデフォーカスマージン（％）である。

図１０に示すように、０．５４μｍ以下のトラックピッチでピット列を形成した領域では、ＢＣＡパターンを記録することができ、媒体識別情報を再生することはできたが、０．５４μｍを超えるトラックピッチでピット列を形成した領域では、デフォーカスマージンを確保することができなかった。ここで、ＢＣＡパターンが記録できたという判断は、作成した光ディスクを評価機にセットして再生し、ＢＣＡ領域に記録された媒体識別情報が正確に再生可能か否かを基準に行った。評価機には、再生用の光ビームの波長λが４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．８５の再生装置を用いた。

ここで、光ディスクの量産性を考慮した場合、金属反射膜の膜厚のバラツキ、ＢＣＡ記録パワーの変動等が考えられるため、充分なデフォーカスマージンは２０％以上必要である。図１０から、２０％以上のデフォーカスマージンが得られるトラックピッチは、０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であることがわかった。このように、ＢＣＡ領域に記録したピット列のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲で充分なデフォーカスマージンを確保することができ、媒体識別情報が記録可能である理由は以下のように推定される。

すなわち、ＢＣＡ領域に記録したピット列のトラックピッチが０．４５μｍを超える場合は、単位面積に占めるピット数が少ないため、ピットの斜面部の面積も小さくなり、熱伝導の遮断が充分に行われない。このため、デフォーカスによって金属反射膜に吸収される熱容量が変動すると、ノイズの小さなＢＣＡパターンを記録できないからである。

一方、トラックピッチが０．２４μｍより狭い場合、ピットとピットとが近づきすぎ、ピット間のランド部分の形成が不充分となり、ピットの斜面部の角度が小さくなる。このため、ピットの斜面部にも金属反射膜が形成されやすくなり、ピットの形成による熱伝導の遮断効果が小さくなるからである。なお、図１０では、トラックピッチが０．２２μｍまでＢＣＡパターンを記録及び再生することができたが、０．２２μｍより狭いトラックピッチでは、ＢＣＡパターンを記録することができなかったため、図１０に示した０．２２μｍ以下の点線は予想線である。

また、図１０ではＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚５０ｎｍの金属反射膜が形成された光ディスクにおけるデフォーカスマージンのトラックピッチ依存性を示したが、良好なジッタ値が得られる光ディスクではＡｇ又はＡｇ合金からなる金属反射膜の膜厚が２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であれば、ＢＣＡ領域に記録されたピット列のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲で、上記と同程度のデフォーカスマージンを得ることができた。

同様に、ピット列のかわりに、案内溝を形成した光ディスクでも上記と同様の実験を行ったが、案内溝の場合でも案内溝の斜面部に金属反射膜が形成されにくい傾向はピット列と同様であるため、ＢＣＡ領域に記録された案内溝のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲で、上記と同程度のデフォーカスマージンを得ることができた。

したがって、良好なジッタ値が得られる光ディスクではＡｇ又はＡｇ合金からなる金属反射膜の膜厚が２５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の場合、ＢＣＡ部に記録するピット列又は案内溝のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であれば、デフォーカスマージンを充分に確保することができた。

次に、金属反射膜としてＡｌ９９Ｃｒ１（ｗｔ％）からなる金属反射膜（以下、Ａｌ反射膜という）を用いて作成した光ディスクについて説明する。まず、膜厚３０ｎｍのＡｌ反射膜を形成した光ディスクを用意し、上記の媒体識別情報記録装置を用いて、ピット列や案内溝を形成していない部分にＢＣＡパターンの記録を試みた。この場合、Ａｌ反射膜を除去した部分を形成することができ、また、ＢＣＡパターンとして記録した媒体識別情報も再生することができた。しかしながら、Ａｌ反射膜の膜厚がＤＶＤ−ＲＯＭに用いられている膜厚（５０〜７０ｎｍ）よりも薄いため、充分なデフォーカスマージンを得ることができなかった。また、膜厚３０ｎｍのＡｌ反射膜を形成した光ディスクにおいて、ＤＶＤ−ＲＯＭのＢＣＡ領域に用いられているトラックピッチ０．７４μｍでピット列を形成した領域にＢＣＡパターンを記録したが、上記と同様の結果であった。

このため、ピット列を種々のトラックピッチで形成した基板上に膜厚３０ｎｍのＡｌ反射膜を形成した光ディスクを用意し、ＢＣＡパターンを記録した。図１１は、膜厚３０ｎｍのＡｌ反射膜を有する光ディスクに形成されたピット列のトラックピッチに対するＢＣＡ記録パワーのデフォーカスマージンの測定結果を示す図であり、その横軸がピット列のトラックピッチ（μｍ）であり、縦軸がデフォーカスマージン（％）である。

Ａｌ反射膜の場合でも、上記と同様にＢＣＡ記録時のデフォーカスマージンは２０％以上必要であるため、図１１から、２０％以上のデフォーカスマージンが得られるトラックピッチは、０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であることがわかった。このように、ＤＶＤ−ＲＯＭに比して薄い膜厚のＡｌ反射膜を形成した光ディスクでも、ＢＣＡ領域に記録したピットのトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲で充分なデフォーカスマージンを確保することができ、媒体識別情報が記録可能である理由は以下のように推定される。

すなわち、ＢＣＡ領域に記録したピット列のトラックピッチが０．４５μｍを超える場合は、Ａｌ反射膜の膜厚が薄いため、融点に達する熱容量が極めて小さくなり、ＢＣＡパターンのエッジ部分が良好に形成されず、ＢＣＡ再生信号のノイズが高くなるからである。

一方、０．４５μｍ以下のトラックピッチでピット列を形成すると、トラックピッチが小さくなるにつれてＢＣＡパターンのエッジ部分にピットが形成されている確率が高くなり、溶融したＡｌ反射膜はピットが形成されている部分で流動が抑制される。このため、小さなトラックピッチでピットが形成されている領域の方がＢＣＡパターンのノイズが小さくなる。この結果、０．４５μｍ以下のトラックピッチでピット列を形成すると、充分なデフォーカスマージンを実現可能なＢＣＡパターンを記録することができる。

しかしながら、トラックピッチが０．２４μｍより狭くなると、形成されるピットの斜面の角度が小さくなり、Ａｌ反射膜の流動を妨げる力が弱まり、充分なデフォーカスマージンが得られなくなるからである。

したがって、０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下のトラックピッチでピット列を基板上に形成することにより、膜厚の薄いＡｌ反射膜でも熱的制御が容易になり、Ａｌ反射膜をほぼ完全に除去して良好なＢＣＡパターンを記録することができた。

なお、図１１ではＡｌ９９Ｃｒ１（ｗｔ％）からなる膜厚３０ｎｍの金属反射膜が形成された光ディスクにおけるデフォーカスマージンのトラックピッチ依存性を示したが、良好なジッタ値が得られる光ディスクではＡｌ又はＡｌ合金からなる金属反射膜の膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であれば、ＢＣＡ領域に記録されたピット列のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲で、上記と同程度のデフォーカスマージンを得ることができた。

同様に、ピット列のかわりに、案内溝を形成した光ディスクでも上記と同様の実験を行ったが、案内溝の場合でも同様の効果が生じるため、ＢＣＡ領域に記録された案内溝のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲では、同程度のデフォーカスマージンを得ることができた。

次に、情報記録層として複数の金属反射膜が積層されて形成された多層光学記録媒体である多層光ディスクについて説明する。例えば、ピット列を形成した厚さ１．１ｍｍの第１のポリカーボネート基板上に、前述したマグネトロンスパッタリング装置によりＡｌからなる膜厚４５ｎｍの第１の金属反射膜を形成し、その上にピットを形成した厚さ１５μｍの第２のポリカーボネート基板を当該基板のピットを形成していない側が接するように貼り合わせる。この接着には、例えば、接着性の強い光硬化性樹脂等を用いることができる。さらに、上記のようにして張り合わされた第２のポリカーボネート基板上にＡｇＰｄＣｕからなる膜厚２８ｎｍの金属反射膜を形成し、その上に厚さ７０μｍの透明な樹脂層を接着させる。この接着には、例えば、感圧性接着シート等を用いることができる。

上記のようして作成された２層の光ディスクでも、ＢＣＡ領域に記録されたピット列のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であれば、ＢＣＡ記録時のフォーカスを合わせることにより２層のうちのどちらにもＢＣＡパターンを記録することができ、上記と同程度のデフォーカスマージンを得ることができた。

なお、多層光ディスクの作成方法は、上記の例に特に限定されず、透明な樹脂層を貼り合わせる前に、複数の基板を形成することにより光ディスクを多層化してもよい。この場合、光ディスクが多層化されてもＢＣＡ記録時にフォーカスを合わせることによって、所望の層にＢＣＡパターンを記録することができる。また、透明な樹脂層の貼り合わせ及びポリカーボネート基板の接着に、光硬化性樹脂及び感圧性接着シートに代えて、ドライフォトポリマー等の接着性を有し且つ透明な媒体を用いてもよく、又は、透明な樹脂層を貼り合わせることなく、感圧性接着シートのみ又は光硬化性樹脂のみで透明な樹脂層を形成してもよい。

上記のように、本多層光ディスクでは、複数の層を貼り合わせることにより記録密度を向上させることができるとともに、ＢＣＡ領域に形成されたピット列又は案内溝のトラックピッチを０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下に設定することにより、ＢＣＡパターンの記録時にレーザ光のフォーカスをピット列又は案内溝が形成された金属反射膜に焦点を合わせて適切なレーザパワーを加え、ノイズが低く且つ所望の幅のＢＣＡパターンを記録することができた。

なお、再生専用光ディスクでは、光ディスクの記録時間が短いほどコストを削減することができるため、上記の各例において、ＢＣＡ領域のピット列又は案内溝と主情報領域のピット列とは、同時に形成されることが望ましい。また、ＢＣＡ領域のピット列又は案内溝のトラックピッチと主情報領域のピット列のトラックピッチが大きく異なっていると、原盤製造時のディスク回転数を不連続に大きく変化させたり、また、主情報領域とＢＣＡ領域とが隣接しているため、できる限り短時間でディスク回転数を所望の回転数に制御しなければならないので、線速度が常に一定となるように、主情報領域のピット列のトラックピッチとＢＣＡ領域のピット列又は案内溝のトラックピッチは等しいことが好ましい。

本発明による光記録媒体は、ＤＶＤ再生専用光ディスクより高密度にデータを記録することができるとともに、従来の媒体識別情報記録装置を用いて充分なデフォーカスマージンを確保可能な媒体識別情報を記録することができるので、情報の再生に用いられる円盤状の光ディスクとして有用である。

ピット深さに対するジッタ値の測定結果を示す図である。 ＡｇＰｄＣｕ合金からなる金属反射膜の膜厚に対するジッタ値の測定結果を示す図である。 Ａｌ合金からなる金属反射膜の膜厚に対するジッタ値の測定結果を示す図である。 ピットを形成した基板上にＡｇＰｄＣｕ合金からなる膜厚１００ｎｍの金属反射膜を形成した光ディスクの断面図である。 ＡｇＰｄＣｕ合金からなる金属反射膜の膜厚に対する反射率の測定結果を示す図である。 Ａｌ合金からなる金属反射膜の膜厚に対する反射率の測定結果を示す図である。 光ディスクの主情報領域及び副情報領域の一例を示す図である。 ＢＣＡ領域に媒体識別情報を記録する媒体識別情報記録装置の構成を示すブロック図である。 ピットを形成した基板上に金属反射膜を形成し、さらに金属反射膜上に樹脂層を形成した光ディスクの断面図である。 ＡｇＰｄＣｕ合金からなる５０ｎｍの金属反射膜を有する光ディスクに形成されたピット列のトラックピッチに対するＢＣＡ記録パワーのデフォーカスマージンの測定結果を示す図である。 膜厚３０ｎｍのＡｌ反射膜を有する光ディスクに形成されたピット列のトラックピッチに対するＢＣＡ記録パワーのデフォーカスマージンの測定結果を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 金属反射膜
３ 樹脂層
４ 斜面部
５ ピット底部
６ 平板部
１１ 最短ピット
１２ 長ピット

Claims (2)

1. 基板と、前記基板上に形成された金属反射膜とを有し、前記金属反射膜に対して波長がおよそ４０５ｎｍの光ビームを照射することにより情報を再生する光記録媒体であって、
   主データとしてピット列が形成された主情報領域と、
   前記金属反射膜をレーザにより部分的に除去して反射膜除去領域を複数個形成することにより、光記録媒体を個別に識別するための媒体識別情報が記録された副情報領域と、を有し、
   前記副情報領域において前記基板上にピット列又は案内溝が形成され、前記ピット列又は案内溝のトラックピッチが０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であり、
   前記主情報領域に形成されたピット列のトラックピッチが０．２４μｍ以上であり、かつ前記ピット列の最短ピット長が０．１２μｍ以上であることを特徴とする光記録媒体。
2. 請求項１に記載の光記録媒体を再生する情報再生方法であって、
   前記ピット列が形成された主情報領域と、前記媒体識別情報が記録された副情報領域とを、波長４０５ｎｍの光ビームを前記金属反射膜に照射することで再生することを特徴とする光記録媒体の情報再生方法。

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