JP4596071B2 - 光記録媒体、光記録方法、光再生方法、光記録装置、光再生装置および光記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体、光記録方法、光再生方法、光記録装置、光再生装置および光記録再生装置に関する。

従来の光記録媒体として、例えばオーディオ用、ゲームプログラム等に用いられる例えばＣＤ（Compact Disc）や、ビデオ用等のＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクにおける、例えば再生専用のいわゆるＲＯＭ（Read Only Memory）型ディスクがある。

このような光記録媒体における、情報記録は、厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかに関して物理的形状変化として記録された記録部、例えば凹凸ピットあるいは蛇行（ウオブリング）溝等が形成され、かつこれら記録部の情報を光学的に高Ｓ／Ｎをもって読み出すことができるように、Ａｌ反射膜が被着されて成る。

このような、物理的形状変化がなされた記録部を有する光記録媒体は、例えば射出成型によってプラスチック基板の成型と同時に記録部を形成するとか、あるいは例えばプラスチック基板上に２Ｐ法（Photopolymerization法）によって、記録部を形成することから、量産的に、安価に製造できるという利点がある。

したがって、この種の光記録媒体において、正規のルート以外の複製、すなわち著作権者の許諾を得ないでの複製がなされるという問題がある。

また、この光記録媒体が、非接触的に読み出しがなされるものであって、繰り返し使用によっても特性劣化が殆ど生じないことから、中古品が新品として販売されるなど、正規のルートによらない販売がなされ、同様に、著作権者の許諾を得ないで販売されるなどの問題が生じている。

そこで、この種の光記録媒体において、例えばメーカー側で正規のルートによるものかどうかを判知するてだてとなる暗号や、マーク等を記録できるようにすることが望まれている。

また、例えばゲーム用においては、ユーザーが、ゲームを中断終了させた場合等において、その終了点を判知できる程度の記録など、ユーザーの個人的情報の記録など、ユーザー側での簡便な記録ができることが望まれる。

更に、ディスク作製後にディスクに蓄積された一部のデータを訂正、あるいは新規データを一部追加できる機能を有することが、メーカーおよびユーザーにより望まれている。カーナビゲーション用を例によると、上記機能が付加されることにより、簡単な地図の変更、追加情報を通信によりメーカーから送信、あるいはユーザー自身がデータ入力し、ユーザー側でディスクに記録することが可能となる。

従来の光記録を可能とする記録媒体、例えば１度だけ追記が可能とされたＣＤ−Ｒは、案内溝を有するプラスチック基板上に色素材料がスピンコート法により塗布され、その後にＡｕがスパッタリングされて作製される。

また、書き換え型の光記録媒体では、案内溝が形成されたプラスチック基板上に透明誘電体膜、記録材料であるＴｂＦｅＣｏなどの垂直磁化膜、透明誘電体膜、更にＡｌ反射膜が順次スパッタリングされて作製される。

また、書き換え型の相変化記録媒体では、上述した書き換え型光記録媒体の構成における記録材料としてＧｅＳｂＴｅ等の相変化材料が用いられて構成される。

しかしながら、これらいずれの記録材料も硬化であり、また、書き換え型の光記録媒体においては、上述したように多くの膜形成を必要とすることからその製造工程数が多く、これらに記録材料を用いて追加記録層を形成する場合は、前述したＣＤ等のＲＯＭ型の光記録媒体に比し、格段に高価となる。

本発明においては、上述したような、ＲＯＭ型構成に対応する構成および製造方法によって安価に製造することができ、しかも上述した暗号，マーク等の追加記入を可能にした光記録媒体、光記録方法、光再生方法、光記録装置、光再生装置および光記録再生装置を提供することを目的としている。

本発明による光記録媒体は、基体上に情報を担う少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成された反射膜を備えた情報層を有する光記録媒体であって、特にその反射膜は、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有する。そして、反射膜に対する追加記録領域が、物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、この反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
の範囲で反射率が変化する構成による反射膜構成とする。

また、本発明による光記録方法は、上述した本発明による光記録媒体を用いて、その追加記録を行う熱記録を、追加記録情報信号によって変調されたレーザ光の照射によって行い、反射膜を、原子の移動や、結晶構造の変化等言わば変質させてその反射率を増加もしくは減少変化させる熱記録によって行う。

また、本発明による光再生方法は、上述した本発明による光記録媒体に対してその反射膜の反射率の変化による追加記録がなされた光記録媒体に対して、レーザ光を照射して、その戻り光の反射率変化による微小変化によって追加記録の再生を行う。

更に、本発明による光記録装置は、上述した本発明による光記録媒体に対してその反射膜による追加記録領域に追加記録を行う光記録手段を具備するものであり、この光記録手段は、光記録媒体に対し、追加記録情報に応じて変調されるレーザ光の照射手段を有し、レーザ光の照射によって、反射膜を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行う構成とする。

また、本発明による光再生装置は、上述した本発明による光記録媒体に対してその反射膜に、反射率変化として記録された追加記録を再生する光再生装置であって、光再生手段を具備し、この光再生手段が、光記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、反射膜からの戻り光を検出する検出手段とを有し、この検出手段からの検出出力の微小変化を追加記録の再生信号とする構成とする。

更に、本発明による光記録再生装置は、上述した光記録装置における光記録手段と、上述した光再生装置における光再生手段とを共に具備する構成とする。

上述したように、本発明における光記録媒体は、例えば凹凸ピットや蛇行溝等による情報を担う物理的形状変化がなされた情報記録部を有し、かつ反射膜が被着形成された光記録媒体において、何ら膜数等の増加を来すことなく、その反射膜の特性を選定するのみによって、追加記録領域の形成を可能にする構成とするので、製造工程数の増加を来すことなく、従来のＣＤ−ＲＯＭ、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ等と同様に量産的に廉価に製造することができる。

また、この本発明による光記録媒体に対する追加記録方法、再生方法は、簡潔に行うことができ、これによって本発明による光記録装置、光再生装置あるいは光記録再生装置は、簡便な構成とすることができる。

また、本発明による追加記録の再生は、この追加記録が、再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕とするものであり、このように、小さい反射率変化による記録としたことから、その再生出力も、本来の記録部からのデータ情報等の情報の再生出力に比し小さくすることができる。したがって、後述するところから、より明らかなように、追加記録情報の読み出しを、本来の記録部からのデータ情報等の情報の再生を阻害することなく再生することができる。

このように、その追加記録は、小さい範囲での反射率変化とすることによって、この追加記録の再生におけるＳ／Ｎは低いが、この追加記録は、前述したように、暗号、マーク等の記録であることから、この記録が読み出せる程度の出力が要求されるに過ぎないものであって、高いＳ／Ｎを必要とするものではない。

本発明による光記録媒体は、ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体に適用し得るものである。

すなわち、本発明は、ディスク状、カード状等の基板あるいはシート等による基体上に、少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化として情報記録、いわゆるデータ情報等の本来の情報が記録された情報記録部、すなわちＲＯＭ部を有し反射膜が被着形成された情報層を有する光記録媒体であるが、特にその反射膜が、熱記録による追加記録領域を形成することのできる反射膜構成とするものであり、反射膜に対する追加記録領域が、物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、この反射膜は、０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕の反射率範囲で変化する構成とするものである。

この反射膜は、金属膜、あるいは半導体膜による単層構造とすることができる。

本発明による光記録媒体の一実施形態の一例を、第１図の概略断面図を参照して説明する。

この例においては、ＤＶＤ構成とした場合であるが、本発明はこの例に限定されるものではない。

第１図に示す本発明による光記録媒体Ｓは、透明基体例えばポリカーボネート（ＰＣ）等による透明基板１、この例では透明基板１の一主面に物理的形状変化、この例では、凹凸による情報記録部が形成された情報層２が形成され、情報層２には全面的に反射膜３が被着される。この基板１の情報層２を有する側に、例えば紫外線効果樹脂による接着剤４を例えばスピンコートによって塗布し、他の基板５が重ね合せられて紫外線照射によって接着剤４が硬化されて、両基板１および５が接合されて構成される。

両基板１および５は、それぞれ例えば０．６ｍｍ程度に選定され、光記録媒体Ｓの全体の厚さが例えば１．２ｍｍに選定された構成とされる。

情報層２には、例えば第２図あるいは第３図にそれぞれその一部の概略平面図を示すように、データ情報等が、第２図におけるように厚さ方向の変形による凹凸ピット１２Ｐとして形成された本来の記録部１２、あるいは第３図におけるように、トラック幅方向の変形によって蛇行溝１２Ｇとして形成された本来の情報記録部１２が形成されて成る。

これら情報記録部１２、すなわち凹凸ピット１２Ｐあるいは蛇行溝１２Ｇ等の形成は、それぞれ対応するピットもしくは溝を有するスタンパーを用いて射出成型によって基板１の成型と同時にその一主面に形成するとか、あるいは透明基板上に、例えば紫外線硬化樹脂を塗布して、所要のピットもしくは溝を有するスタンパーを押圧して硬化させるいわゆる２Ｐ法による通常の方法によって形成することができる。

情報層２には全面的に反射膜３が被着形成されて成る。この反射膜３は、記録部１２からのデータ情報等の本来の記録の読み出しに際しての読み出し光に対する反射膜としての機能を有するが、同時に本発明においては、この反射膜３を、追加記録の記録層として用いる。すなわち、この反射膜３によって追加記録領域を構成するものである。

この追加記録領域は、追加記録の目的に応じて上述した情報記録部１２内とすることも、この本来の記録部１２の形成領域外とすることもできるが、この追加記録領域を、情報記録部１２の記録領域内とするときは、この本来の記録部の物理的形状変化の最短周期部以外に設ける。つまり、その情報記録部１２が、第２図で示したように、凹凸ピット１２Ｐの形成による記録態様がとられる場合は、凹凸ピット１２Ｐの最短凹凸ピッチ部以外において、その凹部もしくは凸部によるピット部、あるいはそのピット間などに追加記録部１２Ａを形成する。また、第３図で示したように、例えば蛇行溝１２Ｇによって構成される場合は、そのトラック幅方向の往復変化の周期の最短周期部以外の例えば蛇行溝１２Ｇ内に形成することができる。

反射膜３は、熱記録、例えばレーザ光照射による熱記録によって上述した読み出し光に対する所定の範囲の反射率変化を得る金属膜あるいは半導体膜によって構成する。

このような反射膜３の１例としては、Ａｌ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＡｌ合金膜より成り、Ｘが、Ｇｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｇのうちの少なくとも１種以上の元素であり、この１種以上の元素Ｘの、Ａｌ合金膜中の組成比ｘを、４＜ｘ＜５０〔原子％〕とする。

反射膜３の他の例は、Ａｌ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＡｌ合金膜より成り、そのＸが、Ｇｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｇのうちの少なくとも１種以上の元素であり、Ｚが、この元素Ｘ以外の元素の１種以上の元素であり、その１種以上の元素Ｘの、Ａｌ合金膜中の組成比ｘを、４＜ｘ＜５０〔原子％〕に選定し、１種以上の元素Ｚの、Ａｌ合金膜中の組成比ｚを、０≦ｚ≦５〔原子％〕に選定する。

反射膜３の更に他の例は、Ａｇ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＡｇ合金膜より成り、そのＸが、Ｇｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，Ａｕのうちの少なくとも１種以上の元素であり、この１種以上の元素Ｘの、上記Ａｇ合金膜中の組成比ｘを、５＜ｘ＜５０〔原子％〕とする。

また、反射膜３の他の例は、Ａｇ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＡｇ合金膜より成り、そのＸは、Ｇｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，Ａｕのうちの少なくとも１種以上の元素であり、この１種以上の元素Ｘの、Ａｇ合金膜中の組成比ｘを、５＜ｘ＜５０〔原子％〕とし、Ｚは、元素Ｘ以外の元素の１種以上の元素であり、その１種以上の元素Ｚの、Ａｇ合金膜中の組成比ｚを、０≦ｚ≦５〔原子％〕に選定する。

また、反射膜３の他の例は、Ｃｕ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＣｕ合金膜より成り、Ｘは、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのうちの少なくとも１種以上の元素であり、その１種以上の元素Ｘの、Ｃｕ合金膜中の組成比ｘを、５＜ｘ＜４０〔原子％〕に選定する。

更に、反射膜３の他の例は、Ｃｕ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＣｕ合金膜より成り、そのＸは、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのうちの少なくとも１種以上の元素であり、Ｚは、元素Ｘ以外の元素の１種以上の元素であり、その１種以上の元素Ｘの、Ｃｕ合金膜中の組成比ｘを、５＜ｘ＜４０〔原子％〕に選定し、１種以上の元素Ｚの、Ｃｕ合金膜中の組成比ｚを、０≦ｚ≦５〔原子％〕に選定する。

また、あるいは、反射膜３は、半導体材料の、Ｓｉによって構成する。本発明におけるＳｉは、通常の半導体における程度のＳｉ純度を有するものを指称し、半導体における不純物混入程度の他の元素の混入を許容するものである。

これら反射膜３の形成は、例えばスパッタリング、例えばマグネトロンスパッタリング法によって形成できる。この場合、例えばそれぞれ上述した所要の組成とされた金属、あるいは半導体によるスパッタリングターゲットを用いるとか、または各構成元素の単体と、その合金を構成する複数のスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリング装置内を所要の真空度以下に排気した後、スパッタリングを行う。そして、この場合、そのスパッタリングの投入パワーおよび時間の制御によって反射膜３の膜厚の選定がなされる。

第４図は、ＡｌＧｅ合金による反射膜３について、その組成を変更した各例、すなわちＡｌ_{１００−ｘ}Ｇｅ_ｘにおいて、ｘ＝１１．２〔原子％〕，ｘ＝１６．０〔原子％〕，ｘ＝２０．０〔原子％〕，ｘ＝２７．６〔原子％〕とした各例について、それぞれの記録レーザ光パワー〔ｍＷ〕と反射率〔％〕との関係の測定結果を示したものである。すなわち、第４図中、□印は、ｘ＝１１．２〔原子％〕による場合、○印は、ｘ＝１６．０〔原子％〕による場合、△印はｘ＝２０．０〔原子％〕による場合、◇印は、ｘ＝２７．６〔原子％〕による場合の各測定結果を示したものである。

この場合、反射膜の膜厚は５０ｎｍとし、記録および再生に用いた光源は、波長６６０ｎｍの半導体レーザであり、第１図に示すように、対物レンズ６を通じて光記録媒体Ｓに、その透明基板１側からレーザ光の照射を行った。対物レンズ６の開口数Ｎ．Ａ．は、０．６０，記録時の線速度は、１．５ｍ／ｓｅｃとし、記録は連続光によって行った。そして、この場合、透明基板１は射出成型によって蛇行溝が形成されたポリカーボネート（ＰＣ）基板による構成とした。

第４図によれば、Ｇｅの組成が少ない場合、例えば１１．２〔原子％〕では高い反射率を示すものの、記録を行うに必要な記録パワーが高くなり、９〔ｍＷ〕のパワーで、得られる反射率の変化Ｒｓ（Ｒｓ＝（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕）は、約０．６８％となる。

これに対しＧｅの組成が大きくなると、未記録状態の反射率は低下するものの、所要の記録パワーによって反射率の変化、すなわち記録がなされる。

例えばＧｅの組成を２０〔原子％〕とするとき、記録パワーが２〔ｍＷ〕以下では反射率は６１％の状態で変化がない。すなわち、記録がなされない。しかしながら、記録パワーが３〔ｍＷ〕以上において、反射率の変化が発生し、例えば記録パワーが６〜７〔ｍＷ〕とされるとき、その反射率は５５％となる。すなわち未記録状態と記録状態とで、その反射率変化Ｒｓは９．８４％程度となり、この変化によって記録がなされる。

更に、Ｇｅの組成を、２７．６〔原子％〕、すなわち３０〔原子％〕近くとするときには、記録パワーが２〔ｍＷ〕程度で反射率の変化が見られ、記録パワーを５〜８〔ｍＷ〕とするとき、Ｒｓは約１４．５４％とすることができる。

すなわち、Ｇｅの組成の選定によって、再生可能な反射率変化Ｒｓを０．５％以上の反射率変化が得られることがわかる。つまり、反射膜に対し、記録が可能なことが分かる。

そして、この場合、連続レーザ光による記録を行った場合であるが、パルスレーザ光を用いる場合においても同様の結果が得られた。

そして、例えば上述したように、記録部１２として凹凸ピット１２Ｐによる記録を行う場合、一般に、その記録情報は、ピットの走行方向のエッジ位置という形で記録がなされる。このエッジ位置は、アシンメトリなどの再生出力信号のオフセットを補正した後に、信号のゼロクロス位置を検出することによって行われる。したがって、このゼロクロス検出に影響を与えない範囲で、ピット列中のいずれかの位置を追加記録領域として追加記録を行って追加記録部を形成すればよい。すなわち、例えばピット列中の最短周期のピット列での信号出力は、最長周期のピット列から得られる信号出力との比が０．１〜０．３程度という小さい信号出力であることから、わずかな反射率変化によってもエッジ位置のシフトが生じる可能性があることから、第２図で説明したように、追加記録部１２Ａは、記録部１２のエッジ情報に影響を与えることのない、すなわち上述した最短周期部以外に形成することが望ましい。

このようにして、第５図に示す要に、第５図中実線で示す例えば記録ピットによる再生出力に対し、破線で示すように、追加記録部２の反射率の変化に基いてすなわち反射率の増加あるいは減少に基いて微小変化する。したがって、この微小変化を検出することによってこの微小検出出力を追加記録の再生信号とすることができる。

そして、その追加記録信号は、実際上、その密度が低いこと、帯域が低いこと、更に例えば追加記録に際して同一信号を複数の追加記録領域に記録させることによって、例えば複数個所の再生を行うなどの通常とは異なる再生方法を適用することによって、この追加記録に係わる反射率変化は、０．５％以上あれば、安定した追加記録の再生を行うことができる。

しかしながら、この追加記録における反射率変化が、余り大きいと、第５図で説明した再生出力とのゼロクロスレベルとの差Δが小さくなって、本来の記録の再生出力に影響を生じてくることから、この反射率変化Ｒｓは、１０％以下とすることが望まれる。

すなわちこの追加記録に係わる反射率変化Ｒｓは、０．５％以上１０％以下とすることが望まれる。

そして、表１および表２に、記録前の反射率に対して上述した変化Ｒｓが、±０．５％以上の変化が得られる、反射膜組成と、この場合の記録前の反射率Ｒ_０〔％〕、記録パワー〔ｍＷ〕，膜厚〔ｎｍ〕を例示した。

表１および表２からも分かるように、多くの種類の添加元素に対して反射率変化が観測される。これは例えばスパッタリング法により形成されるＡｌ，Ａｇなどの殆どの金属膜で、成膜後の熱処理（熱記録）による原子が移動して膜構造や結晶性が変化することによって反射率の変化が生じると思われる。

したがって、殆どの金属薄膜において、反射率の多少の変化は生じるものと思われるが。実際にはＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕの単体金属における熱伝導率の高い金属や、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｐｔなどのように融点が極めて高く原子移動が生じる温度が極めて高い材料については、半導体レーザを用いての記録パワーで、上述した０．５％以上の反射率変化Ｒｓを得る記録温度を得ることは困難である。

また、余り高い記録温度が要求されると、これによって透明基板１のプラスチック基板自体の表面にダメージを与えて上述したピットによる情報再生に、影響を及ぼすおそれが生じる。

これに対して、上述したようにＡｌ，Ａｇ等のこれ自体が熱伝導率が高い材料においても、他の元素、すなわち上述したように、例えばＡｌを母体材料として、これにＧｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｇの１種以上を、４〜５０〔原子％〕添加した二元以上の合金、あるいはＡｇを母体材料として、これにＧｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＳｉＴｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，Ａｕの１種以上を５〜５０〔原子％〕添加した二元以上の合金による反射膜構成とすることによって、半導体レーザにおけるパワー、すなわち５０〔ｍＷ〕以下、更に３０〔ｍＷ〕以下でＲｓが０．５％以上の反射率変化を得る記録が可能となる。

また、上述した反射膜３において、Ａｌ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＡｌ合金膜あるいはＡｇ _{１００−ｘ−ｚ} Ｘ _ｘ Ｚ _ｚ のＡｇ合金膜によって、すなわち上述したＡｌ合金膜あるいはＡｇ合金膜において、更に他の元素Ｚとして、例えばＢ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｍｇ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｌｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒなどいずれか１種以上の元素を添加することによって所要の反射率変化を例えば半導体レーザによって得ることができる。この元素Ｚの添加量は微少量、すなわち０≦ｚ≦５〔原子％〕とすることによって半導体レーザにおけるパワー、すなわち５０〔ｍＷ〕以下、更に３０〔ｍＷ〕以下でＲｓが０．５％以上の反射率変化を得る記録が可能となる。

更に、反射膜３において、Ｃｕ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＣｕを母体材料として、これに、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのうちの少なくとも１種以上を添加し、このＣｕ合金中の組成比ｘが５＜ｘ＜４０〔原子％〕に選定することにより、同様に、半導体レーザにおけるパワー、すなわち５０〔ｍＷ〕以下、更に３０〔ｍＷ〕以下でＲｓが０．５％以上の反射率変化を得る記録が可能となる。

また、反射膜３において、Ｃｕ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＣｕを母体材料として、これにＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのうちの少なくとも１種以上の元素と、他の元素Ｚとして、例えばＢ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｍｇ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｌｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒなどいずれか１種以上の元素をＣｕ合金膜中の組成比ｚが、０≦ｚ≦５〔原子％〕で、半導体レーザにおけるパワー、すなわち５０〔ｍＷ〕以下、更に３０〔ｍＷ〕以下でＲｓが０．５％以上の反射率変化を得る記録が可能となる。

上述した第１図の実施形態においては、単一の情報層２を有するＤＶＤ構成とした場合であるが、第６図でその概略断面図を示すように、第１の情報層２に重ねて、同様に第２の反射膜３３が形成された第２の情報層３２を有する第２の基板３１が透明の接着剤４によって接合された例えば２層の情報層を有する例えばＤＶＤ等の光記録媒体構成とすることもできる。

この場合、基板１側から第２の情報層３２に関しても、追加記録や、この第２の情報層における追加記録および本来の記録の読み出しを行う構成とすることができるものであり、この場合は、第１の情報層２に係わる記録前の反射率Ｒ_０を、例えば１０〜４０％程度の半透明膜にすれば良い。そして、このような反射率を得るには、第１の反射膜としては、その膜厚をおおよそ５ｎｍ〜２０ｎｍに選定する。

この場合の、第１の反射膜３としては、例えばＳｉ半導体膜によって構成することができる。このＳｉ半導体膜においても、前述したと同様に不純物程度の他の元素を含むことを許容するものである。

また、第１の反射膜３としては、Ａｇ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＡｇの合金膜より成り、Ｘは、Ｇｅ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ａｕのうちの少なくとも１種以上の元素であり、１種以上の元素Ｘの、上記Ａｇ合金膜中の組成比ｘを、４．５≦ｘ≦４０〔原子％〕に選定した構成とすることができる。

また、第１の反射膜３としては、Ａｇ_{１００−ｘ−ｚ}Ｘ_ｘＺ_ｚのＡｇ合金膜より成り、Ｘが、Ｇｅ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ａｕのうちの少なくとも１種以上の元素で、Ｚが、上記元素Ｘ以外の元素の１種以上の元素であり、この１種以上の元素Ｚの、Ａｇ合金膜中の組成比ｚを、４．５≦ｚ＜４０〔原子％〕に選定した構成とすることができる。

更に、第１の反射膜３として、Ａｕ_{１００−ｘ}Ｘ_ｘのＡｕの合金膜より成り、Ｘは、Ｔｉ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｐｄ，Ｃｒのうちの少なくとも１種以上の元素であり、Ａｕ合金膜中の組成比ｘが、４．５≦ｚ＜４０〔原子％〕に選定した構成とすることができる。

これらいずれの構成による第１の反射膜３についても、半導体レーザ照射によって、Ｒｓが０．５％以上の記録を行うことができる。

第７図は、記録レーザ光パワー〔ｍＷ〕と反射率〔％〕との関係の測定結果を示したもので、■印が、厚さ１８ｎｍとしたＳｉ膜の場合、●印が、厚さ１３ｎｍのＡｌ_９２．６Ｐｄ_０．９Ｔｉ_６．５膜に対する測定結果を示すものである。

第７図より明らかなように、例えば厚さ１８ｎｍとしたＳｉ膜の場合、記録レーザーパワーが３ｍＷ程度以下では、反射率が２６．５％程度であるが、５ｍＷとするときには、３０．５％に上昇する。すなわち、Ｒｓは、約１５％となる。

また、厚さ１３ｎｍのＡｌ_９２．６Ｐｄ_０．９Ｔｉ_６．５膜においては、記録パワーが５ｍＷ以下においては、３０．５％を示していたものが、７ｍＷで、３２．５％程度に上昇する。すなわち、この場合Ｒｓは、約６％となる。

尚、第１図で説明した単一情報層構造における反射真ｋ３と、第６図の２層情報層構造における第２の反射膜３３の膜厚は、２０ｎｍ〜７０ｎｍに選定することが望ましい。

上述したように、本発明による光記録媒体Ｓによれば、追加記録が可能となることにより、例えば製造時に暗号データを記入しておき、一方、この暗号を解読できるアルゴリズムを有する再生装置によってこの暗号の再生を行うことによって、例えば違法コピーされた光記録媒体については再生不能とするなどが可能となるなど多くの利用方法が可能となる。

また、例えばレンタル業者が、レンタルを許可した特定人に対する専用パスワードを追記し、この特定人以外の使用を禁ずるとか、例えば一般のユーザーによって、媒体管理や、ゲームソフトにおけるゲーム終了点や、再生済み位置のマーク、ユーザー情報の記録、そのほか再生回数等記録、そしてこれら読み出す機能を記録再生装置に付与させて置くことによって各種の利用態様を採ることができる。

そして、本発明による光記録装置は、上述した本発明による光記録媒体に対する光記録手段を具備して成る。この光記録手段は、光記録媒体に対し、追加記録情報に応じて変調されるレーザ光の照射手段を有し、レーザ光の照射によって、反射膜３を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行うことができる構成とする。

また、本発明による光再生装置は、上述した本発明による光記録媒体による追加記録がなされた光記録媒体に対する光再生手段を具備して成る。この光再生手段は、光記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、この反射膜からの戻り光を検出する検出手段とを有し、この検出手段からの検出出力の微小変化を追加記録の再生信号とする。

また、本発明による光記録再生装置は、上述した本発明による光記録媒体に対する光記録手段と、光再生手段とを具備し、光記録手段は、光記録媒体に対する追加記録情報に応じて変調されるレーザ光の照射手段を有し、レーザ光の照射によって、上記反射膜を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行い、光再生手段は、光記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、反射膜からの戻り光を検出する検出手段とを有し、この検出手段からの検出出力の微小変化を追加記録の再生信号として取り出す。

本発明による光記録媒体Ｓを用いて、所要の追加記録およびその再生を行う本発明による光記録再生装置の一例を第８図の構成図を参照して説明する。

この光記録再生装置は、例えば第１図で説明したＤＶＤによる光記録媒体Ｓに対する記録再生を行うものであり、この場合、この光記録媒体Ｓを回転駆動する駆動部４１を有する。

この駆動部４１の回転駆動は、スピンドルモータ４２によってなされ、このスピンドルモータ４２は、サーボ回路（図示せず）の制御により、光記録媒体Ｓの回転速度の制御がなされる。

この光記録媒体Ｓに対向して、上述した追加記録を行う光記録手段となり、かつ光記録媒体Ｓにおける追加記録の再生を行う光再生手段としての光ピックアップ４３が設けられる。

この光ピックアップ４３は、スレッド機構（図示せず）によって、光記録媒体Ｓの半径方向に平行する方向に移動するようになされている。

また、この光ピックアップ４３は、例えば通常の光記録再生装置における光ピックアップ構成におけるように、半導体レーザを具備する光照射手段を有し、半導体レーザからのレーザ光が、対物レンズによって光記録媒体Ｓに集光照射するようになされる。

この光照射手段は、追加記録情報に応じて、レーザ光の、光記録媒体に対する照射光量を変調する変調手段、例えばレーザ光の光路に配置された光強度変調素子、あるいは半導体レーザのパワーを制御する変調手段（図示せず）を具備し、光記録媒体に対する記録レーザ光を照射することができるようになされている。

また、同時に再生においては、再生光としてレーザ光を照射するものである。

また、この光ピックアップ４３は、上述したレーザ光の光記録媒体Ｓからの戻り光を検出して電気出力として取り出す検出部を有する。

このようにして、追加記録部１２Ａの追加情報記録と、上述した記録ピット１２Ｐおよび追加記録部１２Ａからの追加記録の読み出しを行う。

また、通常の光ピックアップにおけると同様に、トラッキングエラー信号とフォーカシングエラー信号を得るようになされ、これらエラー信号によってトラッキングサーボおよびフォーカシングサーボが掛けられるようになされている。

この光ピックアップ４３の光記録および光再生動作を制御する回路部４４が設けられる。この回路部４４は、例えばＣＰＵ（中央処理ユニット）４５と、光ピックアップ４３の制御部４６と、２値化回路４７と、デコード回路４８と、ＥＣＣ（Error Correcting Code）回路４９と、ディジタルアナログ変換回路（Ｄ−Ａ）５０と、マーク検出回路５１とを有して成る。

先ず、この構成における再生機能について説明する。

光記録媒体Ｓは、例えばその所定部に、製造者が、各種暗号、マーク、例えば不法使用を検出するためのマークが記録された追加記録部１２Ａを有する構成とされている。

光記録媒体Ｓを駆動部４１に、設置すると、ＣＰＵ４５からの制御信号によって、光ピックアップ４３の制御部４６に所要の信号が与えられて光ピックアップ４３のレーザ光が、光記録媒体Ｓの追加記録位置を照射する位置、すなわち、マーク記入がなされた所定位置に照射するようになされる。そして、このマーク検出に適したレーザ出力に設定される。

このようにして、光ピックアップ４３から、追加記録部のマークによる再生出力が取り出されるようになされ、これがマーク検出回路５１に入力され、このマーク検出出力がＣＰＵ４５に入力され、これによって例えば光ピックアップ制御部を制御して、例えば再生動作を停止させる。

そして、この停止がなされない場合は、ＣＰＵ４５からの指令によって、光ピックアップ制御部４６からの制御信号によって、光ピックアップ４３のレーザ光が、光記録媒体Ｓの所定の、本来の記録部１２を照射し、再生動作がなされる。すなわち、例えば、光ピックアップ４３からの記録部１２の読み出し信号が２値化回路４３に入力され、これによって所定のスライスレベルにより２値化して、２値化信号を得、デコード回路４８によってデコードされて再生データを生成する。

この再生データは、ＥＣＣ回路４９に入力され、記録時の符号化の際に付加された誤り訂正符号を用いて誤り訂正処理がなされ、ディジタルアナログ変換回路５０で、アナログ信号に変換される。

そして、光記録媒体Ｓに対する追加記録は、前述したと同様に、レーザ光の照射位置が、追加記録を行う所定位置に設定され、光ピックアップ制御部４６に例えばＣＰＵ４５からの記録情報、あるいは他の記録情報信号源（図示せず）等の記録情報を入力して、光ピックアップ制御部４６からの制御信号によって光ピックアップ４３のレーザ光が変調されてその記録がなされる。

上述した例では、光記録媒体Ｓに対する再生機能と記録機能とを有する本発明による光記録再生装置の一例について説明したが、本発明による光記録装置、また本発明による光再生装置は、上述した構成の光記録あるいは光再生のいずれか一方の機能を具備する装置として構成される。

尚、本発明による光記録媒体、光記録再生装置、光記録装置、光再生装置は、上述したいわゆるＤＶＤを対象とする場合に限られるものではなく、例えばＣＤ等を始めとするいわゆるＲＯＭ部を有する光ディスク、その他の形状を有する光記録媒体に適用することができる。

上述した本発明による光記録媒体は、ＲＯＭ型の光記録媒体において、追記を可能としたことによって例えばユーザー側で、再生済み位置や、ゲームソフトにおけるゲーム終了点のマーク、ユーザー側での個人的情報の記録、レンタル業者による特定貸出人のパスワード、そのほか再生回数等任意の記録が可能となる。

また、製造者側では、管理コードの記入等を行って、製造元の特定、違法コピーであるかどうかの識別、管理等が可能となる。

例えば前述したように、製造時に暗号データを記入しておくことにより、暗号を解読できるアルゴリズムを有する再生装置で再生を行うことによって、違法コピーされた光記録媒体については再生不能とするなどが可能となるなど、多くの利用方法が可能となる。

そして、本発明による光記録媒体は、上述した追加記録を行う記録層として、特別の構成による記録層を設けるものではなく、本来の情報層に形成する反射膜の組成を選定することによって、この反射膜自体で、追加記録を行う追加記録領域をも構成するものであるので、何ら製造工程数の増加を来すことがなく量産的に、また、有害物質の使用も回避できることから、廉価に通常のＲＯＭ型の光記録媒体と同等の量産性、コストをもって製造できるものである。

また、本発明による光記録媒体に対する記録方法は、半導体レーザによる光記録が可能であることから、その記録装置すなわち光記録装置においてその追加記録の目的に応じた構成とするものの、基本的には特段の構成を必要としない。

更に、本発明による光記録媒体に対する光再生方法も、半導体レーザによる光再生が可能であることから、その追加記録の目的に応じた構成とするものの、基本的には、通常の光記録再生装置におけるように、半導体レーザによる読み出しによることができることから、簡便な構成とすることができる。

本発明による光記録媒体の一例の要部の概略構成図である。 本発明による光記録媒体の一例の情報記録部と追加記録部との関係を示す要部の概略平面図である。 本発明による光記録媒体の他の一例の情報記録部と追加記録部との関係を示す要部の概略平面図である。 反射膜の組成を変更した各例の記録パワーと反射率との関係の測定結果を示す図である。 本発明の説明に供する再生出力波形図である。 本発明による光記録媒体の他の一例の要部の概略断面図である。 反射膜の組成を変更した各例の記録パワーと反射率との関係の測定結果を示す図である。 本発明による光記録再生装置の一例の構成図である。

符号の説明

Ｓ 光記録媒体、１ 透明基板、２ （第１）情報層、３ （第１）反射膜、４ 接着剤、５ 基板、６ 対物レンズ、１２ 記録部、１２Ａ 追加記録部、１２Ｐ ピット、１２Ｇ 蛇行案内溝、３１ 基板、３２ （第２）情報層、３３ （第２）反射膜、４１ 駆動部、４２ スピンドルモータ、４３ 光ピックアップ、４４ 回路部、４５ ＣＰＵ、４６ 光ピックアップ制御部、４７ ２値化回路、４８ デコード回路、４９ ＥＣＣ回路、５０ ディジタルアナログ変換回路、５１ マーク検出回路

Claims (8)

1. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成された反射膜を備えた情報層を有する光記録媒体であって、
   上記反射膜は、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、
   上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、
   上記反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の範囲で反射率が変化する構成による光記録媒体。
2. 上記追加記録領域が、上記物理的形状変化がなされた情報記録部を有する記録領域内に設けられた請求項１に記載の光記録媒体。
3. 上記追加記録領域は、上記情報記録部の最短周期部以外に設けられた請求項１に記載の光記録媒体。
4. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有し、上記反射膜が、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、該反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の構成を有して成る光記録媒体に対して、追加記録情報信号によって変調されたレーザ光を照射して、上記反射膜を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行う光記録方法。
5. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有し、上記反射膜が、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、該反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の構成を有して成る光記録媒体に対して、レーザ光を照射して、その戻り光の反射率変化による微小変化によって上記追加記録の再生を行う光再生方法。
6. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有し、上記反射膜が、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、該反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の構成を有して成る光記録媒体に対する光記録手段を具備し、
   該光記録手段は、上記光記録媒体に対し、追加記録情報に応じて変調されるレーザ光の照射手段を有し、
   該レーザ光の照射によって、上記反射膜を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行う光記録装置。
7. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有し、上記反射膜が、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、該反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の構成を有して成る光記録媒体に対する光再生手段を具備し、
   該光再生手段は、上記光記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、上記反射膜からの戻り光を検出する検出手段とを有し、該検出手段からの検出出力の微小変化を上記追加記録の再生信号とする光再生装置。
8. 少なくとも厚さ方向あるいはトラック幅方向のいずれかの方向に物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有し、上記反射膜が、金属膜あるいは半導体膜より成る単層構造膜とされて成り、かつ、熱記録による追加記録を行うことができる反射膜構成を有し、上記反射膜に対する追加記録領域が、上記物理的形状変化による情報記録部と少なくとも一部が重なる位置であり、該反射膜は、それぞれ再生光に対する未記録状態の反射率をＲ_０、記録状態の反射率をＲ_１とするとき、
   ０．５〔％〕≦（｜Ｒ_０−Ｒ_１｜／Ｒ_０）×１００〔％〕≦１０〔％〕
   の構成を有して成る光記録媒体に対する光記録手段と、光再生手段とを具備し、
   該光記録手段は、上記光記録媒体に対する追加記録情報に応じて変調されるレーザ光の照射手段を有し、レーザ光の照射によって、上記反射膜を変質させてその反射率を変化させる熱記録によって追加記録を行い、
   上記光再生手段は、上記光記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、上記反射膜からの戻り光を検出する検出手段とを有し、該検出手段からの検出出力の微小変化を上記追加記録の再生信号とする光記録再生装置。

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