JPH05128589A - 光学的情報記録方法と記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い信号レベルを記録再生できる光学的情報記
録方法とそれを可能とする記録媒体とを得ることにあ
る。 【構成】基板に設けられたトラッキング用の溝の位相
と、記録層の記録前後の位相変化を積極的に利用するも
のであり、記録層の高反射率側の位相をφｈ、低反射率
側の位相をφｌとすると、φｈ＜φｌの時は上記溝内に
記録を行い、φｈ＞φｌの時は溝間のランドに記録を行
なうことにより達成される。 【効果】記録膜の位相変化を利用できるため、信号レベ
ルを大きく取ることができるので、高Ｃ／Ｎあるいは高
Ｓ／Ｎの光学的情報記録媒体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、追記形光ディスクある
いは書き換え可能形光ディスク等の光学的情報記録方法
およびそれに用いる記録媒体に係り、特に、良好な信号
レベルを記録再生できる光学的情報記録方法と記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報記録媒体には、ディスク状の
ものあるいはカ−ド状のもの等があるが、以下では光学
的情報記録媒体を光ディスクで総称することにする。従
来、追記形光ディスクとしては、例えばレーザ光照射に
より記録層を溶融させ情報ピットを形成するものや、記
録層を例えばアモルファス相から結晶相に変化させて情
報ピットを形成するもの、あるいは２層以上の層構造を
もつ金属記録層を合金化させて情報ピットを形成するも
の等がある。また、書き換え可能形光ディスクとして
は、例えば結晶相とアモルファス相との間の相変化を利
用したもの、あるいは光磁気記録を利用したもの等があ
る。さらにまた、再生専用光ディスクとしては、基板上
に凹凸ピットを形成したコンパクトディスク（ＣＤ）、
レーザディスク（ＬＤ）等が広く知られている。

【０００３】上記の光ディスクを用い記録・再生を行う
には、例えばレンズ系により収束させたレ−ザ光を光デ
ィスクに照射し情報の記録を行い、再生時には記録時よ
りも弱いパワ−のレ−ザ光をこの光ディスクに照射し、
その反射光を情報信号として検出器で受光し、反射光量
の変化として情報信号を検出している。例えば、上記の
再生専用光ディスクにおいては、基板上に凹凸ピットお
よび反射膜を形成し、このピットからの反射光量の変化
を検出して再生を行っている。すなわち、微小レ−ザス
ポットを光ディスクに照射した場合、情報の記録された
凹凸ピット部では干渉あるいは回折によりディテクタ
（検出器）に戻ってくる反射光量が少なくなり、一方、
平坦部では反射膜の反射率に相当する反射光量が得られ
ることを利用して情報の再生を行うものである。

【０００４】したがって、凹凸ピットの形状は、ピット
深さが光学的深さ（基板の屈折率×深さ）で干渉効果が
最大となるλ／４（λはレ−ザの波長）とし、ピット幅
は回折効果が最も大きくなるように光スポット径（ガウ
ス強度分布の１／ｅ²値における直径）の約１／２〜１
／３とし、最も反射光量の変化を大きくとれるようにす
るのが通常である。このように、再生専用光ディスクの
情報記録方法は凹凸ピットの位相変化を利用するもので
反射膜自体の反射率は変化することは無い。一方、基板
上に記録膜を形成し、情報記録によりこの記録膜の反射
率が変化するタイプのものもある。すなわち、情報記録
によりこの記録膜の屈折率あるいは消衰係数のうち少な
くとも一方が変化して、反射率が変化し、その結果検出
器に到達する反射光量が変化するものである。

【０００５】上記の記録・再生方法に関連するものとし
ては、例えば、電子通信学会論文誌’８３／５ Ｖｏ
ｌ．Ｊ６６−Ｃ Ｎｏ．５ 頁３８５〜頁３９２、特開
平２−７３５３７号公報および特開平２−１１３４５１
号公報等が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の情報記録により
記録膜の反射率が変化するタイプでは、屈折率あるいは
消衰係数のうち少なくとも一方が変化し、位相変化を伴
わないとしたが、記録膜の反射率変化を用いるときには
通常干渉効果を利用するために、記録膜の屈折率あるい
は消衰係数が変化した場合に位相変化が全く無いという
ものではなく、位相変化が少ないタイプのものが多かっ
たといえる。一方、記録可能な光ディスクに於いてはト
ラッキング用の溝（グル−ブ）を備えたものが多い。ト
ラッキング用のグル−ブは、プッシュプル方式でトラッ
キング信号を得ているため、グル−ブ深さλ／８、グル
−ブ幅０．４〜０．８μｍとしているのが通常である。
したがって、トラッキング用のグル−ブを備えた光ディ
スクに記録を行う場合、グル−ブの位相と記録膜の位相
変化を考慮する必要があるが、従来技術ではこの点につ
いては何ら配慮がなされていなかった。

【０００７】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
消することにあり、その第１の目的はグル−ブの位相と
記録膜の位相変化とを適正な関係にすることにより、良
好な信号レベルを記録再生できる記録方法を、そして第
２の目的はそれを実現するための改良された光学的情報
記録媒体を、それぞれ提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、記録
膜の記録前後の反射率変化と位相変化との極性に従い、
記録再生の信号出力が最大となるようにグル−ブ内に記
録を行うか、ランド上に記録を行うかを選択することに
より達成される。なお、ここでランドとは、グル−ブと
グル−ブとの間の平坦な領域を指すものである。さらに
具体的に本発明の第１の目的達成手段について説明する
と、以下の通りである。

【０００９】（１）トラッキング用の溝を有する基板上
に、レーザ光照射によって光学的変化が生じる記録層を
設けた光学的情報記録媒体に記録を行う方法であって、
前記記録層の光学的変化が高反射率状態と低反射率状態
間で生じ、前記高反射率状態での位相がφｈ、低反射率
状態での位相がφｌのとき、Ｎおよびｎを整数とし前記
溝の深さがレーザ光の波長をλとして光学的深さで式
（１）を満たす時、

【数３】 （４Ｎ−１）λ／４＜溝深さ＜（４Ｎ＋１）λ／４ …（１） 前記位相差をΔφ₃＝φｈ−φｌとし、 （２ｎ−１）π＜Δφ₃＜２ｎπ ならば、溝内に記録を行い、 ２ｎπ＜Δφ₃＜（２ｎ＋１）π ならば、溝間のランド部に記録を行うことを特徴とする
光学的情報記録媒体の記録方法により、また、（２）ト
ラッキング用の溝を有する基板上に、レーザ光照射によ
って光学的変化が生じる記録層を設けた光学的情報記録
媒体に記録を行う方法であって、前記記録層の光学的変
化が高反射率状態と低反射率状態間で生じ、前高反射率
状態での位相がφｈ、低反射率状態での位相がφｌのと
き、Ｎおよびｎを整数とし前記溝の深さがレーザ光の波
長をλとして光学的深さで式（２）を満たすとき、

【数４】 （４Ｎ＋１）λ／４＜溝深さ＜（４Ｎ＋３）λ／４ …（２） 前記位相差をΔφ₃＝φｈ−φｌとし、 ２ｎπ＜Δφ₃＜（２ｎ＋１）π ならば、溝内に記録を行い、 （２ｎ−１）π＜Δφ₃＜２ｎπ ならば、溝間のランド部に記録を行うことを特徴とする
光学的情報記録媒体の記録方法により、達成される。

【００１０】そして第２の目的は、所定のピッチで基板
上に設けられたグル−ブと、このグル−ブ上を含む基板
上に設けられた記録膜とを有し、前記記録膜の記録前後
の反射率変化と位相変化との極性に従い、記録再生の信
号出力が最大となるように記録領域をグル−ブ内もしく
はランド上に選択して構成される光学的情報記録媒体に
より、達成される。さらに具体的に本発明の第２の目的
達成手段について説明すると、以下の通りである。

【００１１】（３）トラッキング用の溝を有する基板上
にレーザ光照射によって光学的変化を生じる記録層を設
け、前記溝間のランド部を記録領域とする光学的情報記
録媒体であって、前記光学的変化が高反射率状態と低反
射率状態間で生じ、前記高反射率状態での位相をφｈ、
低反射率状態での位相をφｌとしたとき、前記記録層を
φｈ＞φｌの位相関係を満たす記録層で構成して成る光
学的情報記録媒体により、また、（４）トラッキング用
の溝を有する基板上にレーザ光照射によって光学的変化
を生じる記録層を設け、前記溝内を記録領域とする光学
的情報記録媒体であって、前記光学的変化が高反射率状
態と低反射率状態間で生じ、前記高反射率状態での位相
をφｈ、低反射率状態での位相をφｌとしたとき、前記
記録層をφｈ＜φｌの位相関係を満たす記録層で構成し
て成る光学的情報記録媒体により、また、（５）上記記
録層を多層構造となし、レーザ光照射によって前記記録
層の記録領域を合金化あるいは拡散により光学的変化と
して反射率を変化させる構成として成る前記（３）もし
くは（４）記載の光学的情報記録媒体により、達成され
る。

【００１２】

【作用】本発明による上記解決手段が、光学的情報記録
媒体の記録再生過程に如何に作用して良好な信号レベル
を得ることができるかについて以下に詳細に説明する。
図２には、光ディスク２１と、その記録・再生装置の光
学系との関係を模式的に示した光ディスク装置の原理説
明図を示す。光ディスク２１は、トラッキングのための
溝（グル−ブ）２２を形成した基板２３、この基板上に
順次形成された光学的情報を記録する記録層２４および
保護層２５よりなる。図２において、光ディスク２１か
ら情報を読み出すには、半導体レーザ２６からのレーザ
光をコリメ−タレンズ２７およびハ−フミラ−２８、対
物レンズ２９を通して光ディスク２１に照射し、反射光
を対物レンズ２９、ハ−フミラ−２８、レンズ３０によ
りディテクタ３１に集光させる。記録時には、再生時よ
りも強いレーザパワーで光ディスク２１の記録層２４を
照射し記録層の光学的特性を変化させて、情報を記録す
ることができる。ここでは、ハ−フミラ−等の光学素子
を使用したが、これに限るものではなく、偏光ビ−ムス
プリッタ、波長板、プリズム等の様々な光学素子を使用
することもできる。

【００１３】図３には、上記の情報再生方法における再
生信号レベルを解析するためのシミュレ−ション実験の
ブロック図を示す。対物レンズに入射するレーザビ−ム
をガウス分布ビ−ムとし（３２）、対物レンズの通過後
の入射ビ−ムをＦＦＴ（高速フ−リエ変換）により求め
（３３）、光ディスクからの反射ビ−ムはＦＦＴ後の入
射ビ−ムとディスクの複素反射率を用いて求め（３
４）、対物レンズの通過後の反射ビ−ムは再度ＦＦＴに
より求め（３５）、ディテクタ上の反射ビ−ム強度を計
算した（３６）。以下では、反射光量と入射光量の比を
ディスク複素反射率を用いて求めた。上記シミュレ−シ
ョン方法については、電子通信学会論文誌’８３/５
Ｖol．Ｊ６６−Ｃ Ｎｏ．５ 頁３８７〜頁３８９に記
載されているが、ディスクの複素反射率としてグル−ブ
の位相は考慮されていたが、記録層の位相変化について
は配慮されていなかった。本発明は、グル−ブの位相お
よび記録層の位相変化を考慮することにより達成された
ものである。

【００１４】図４は、幅Ｗ、深さｄのグル−ブ（溝）４
２を備えた基板４１にレーザビ−ムを照射している様子
を示したものである。グル−ブを形成した場合の複素反
射率Ｒは、グル−ブ４２の方が基準面４３よりも位相が
２ｋｎｄ進んでいるため次式（３）および（４）とな
る。なお、基準面とはレーザビームの外周部の当たる面
をいう。

【数５】 基準面 ： Ｒ＝ｒ₀ …（３）

【数６】 グル−ブ面 ： Ｒ＝ｒ₀ｅｘｐ（２ｉｋｎｄ） …（４） ここで、ｒ₀は振幅反射率、ｎは基板の屈折率、ｋ＝２
π／λ、λはレーザビ−ムの波長である。

【００１５】一方、図５は幅Ｗ、深さｄのランド４６を
備えた基板４５にレーザビ−ムを照射している様子を示
したものである。ランドを形成した場合の複素反射率Ｒ
は、ランド４６の方が基準面４３よりも位相が２ｋｎｄ
遅れているため次式（５）および（６）となる。

【数７】 基準面 ： Ｒ＝ｒ₀ …（５）

【数８】 ランド面 ： Ｒ＝ｒ₀ｅｘｐ（−２ｉｋｎｄ） ＝ｒ₀ｅｘｐ（２ｉｋｎ（−ｄ）） …（６） したがって、複素反射率として式（３）、（４）を用い
た場合、ランドは深さが−ｄのグル−ブであるとみなす
ことができる。

【００１６】図６に溝（グル−ブ）深さｄと反射光量／
入射光量の関係を示す。ここでは、入射ビ−ム（λ＝８
３０ｎｍ）をガウス分布とし、対物レンズのＮＡを０．
６に設定し、光ディスクの反射面上でのビ−ム形状はガ
ウス分布であり、１／ｅ²ビ−ム直径は１．２μｍであ
る。以下の説明において、特に断わらない限りこの条件
に設定している。また、溝幅は０．７μｍ、溝のピッチ
は１．６μｍ、振幅反射率ｒ₀は１（＝１００％）とし
た。以下、図面においては反射光量／入射光量としてい
るが、これを反射光量で総称することにする。図６に示
すように、反射光量は溝深さに対し周期λ／２の関係と
なる。したがって、反射光量と溝深さｄの関係を検討す
るには−λ／４〜λ／４の範囲を調べれば良い。

【００１７】次に、記録層の複素反射率Ｒが変化した場
合について示す。図７は図４に示した基板４１上に記録
層５０および保護層５３を設けたものである。また、計
算を単純化するために溝の壁面には記録膜５０は存在し
ないものとし、記録層はレーザビ−ムが照射される溝部
の記録層５０ａを記録状態とし、その周辺の記録層５０
ｂは未記録状態の複素反射率をもつものとした。また、
グル−ブ４２に沿ったレーザビ−ム走査方向には、レー
ザビ−ムスポット径に対して十分長い範囲で記録状態の
記録層５０ａがあるものとした。溝の壁面には記録膜は
存在しないという状態は現実にはほとんど起こらない
が、光学的特性を考える上では十分に現実のものと近い
関係を得ることができるといえる。未記録状態の記録層
５０ｂ、５０ｃの複素反射率をｒ₁ｅｘｐ（ｉφ₁）、記
録状態の記録層５０ａの複素反射率をｒ₂ｅｘｐ（ｉ
φ₂）とすると、グル−ブの位相を考慮したディスクの
複素反射率Ｒは、次式（７）、（８）および（９）とな
る。なお、ｒ₁は未記録状態の振幅反射率、ｒ₂は記録状
態の振幅反射率（以下、何れの式においても同じ）であ
る。

【数９】 未記録の基準面５０ｂ ： Ｒ＝ｒ₁ｅｘｐ（ｉφ₁） …（７）

【数１０】 記録されたグル−ブ面５０ａ ： Ｒ＝ｒ₂ｅｘｐ〔ｉ（２ｋｎｄ＋φ₂）〕 …（８）

【数１１】 未記録のグル−ブ面５０ｃ ： Ｒ＝ｒ₁ｅｘｐ〔ｉ（２ｋｎｄ＋φ₁）〕 …（９）

【００１８】ここで、光学的に重要な意味をもつのは位
相の絶対値ではなく位相差であることから、基準面での
位相を基準としΔφ＝φ₂−φ₁とすると、式（７）、
（８）、（９）は次式（１０）、（１１）、（１２）の
ように表せる。

【数１２】 未記録の基準面５０ｂ ： Ｒ＝ｒ₁ …（１０）

【数１３】 記録されたグル−ブ面５０ａ ： Ｒ＝ｒ₂ｅｘｐ〔ｉ（Δφ＋２ｋｎｄ） 〕 …（１１）

【数１４】 未記録のグル−ブ面５０ｃ ： Ｒ＝ｒ₁ｅｘｐ（ｉ２ｋｎｄ） …（１２）

【００１９】図８は、図５に示した基板４５上に記録層
５５および保護層５８を設けたもので、ランド部４６の
記録層５５ａを記録状態にした場合を示したものであ
る。図７のときと同様にして、ディスクの複素反射率Ｒ
は次式（１３）、（１４）および（１５）のようにな
る。

【数１５】 未記録の基準面５５ｂ ： Ｒ＝ｒ₁ …（１３）

【数１６】 記録されたランド面５５ａ ： Ｒ＝ｒ₂ｅｘｐ〔ｉ（Δφ−２ｋｎｄ） 〕 …（１４）

【数１７】 未記録のランド面５５ｃ ： Ｒ＝ｒ₁ｅｘｐ（−ｉ２ｋｎｄ） …（１５）

【００２０】図９には、図７および図８に示した光ディ
スクを用いた場合の反射光量と溝深さｄの関係を示す。
ここで、溝深さｄ＝−λ／４〜０までは複素反射率Ｒと
して図８で説明した式（１３）、（１４）、（１５）を
用い、また、溝深さｄ＝０〜λ／４までは複素反射率Ｒ
として図７で説明した式（１０）、（１１）、（１２）
を用いた。また、溝幅Ｗ＝０．７μｍ、ピッチ＝１．６
μｍ、未記録状態の振幅反射率ｒ₁＝０．７、記録状態
の振幅反射率ｒ₂＝０．５とした。すなわち、この図９
は未記録状態の振幅反射率ｒ₁が大きく、記録状態の振
幅反射率ｒ₂が小さい場合を示したものである。同図に
おいて、曲線６１は未記録状態における関係を示し、曲
線６２は記録状態で位相差Δφ＝０における関係を、曲
線６３は記録状態で位相差Δφ＝π／４における関係
を、曲線６４は記録状態で位相差Δφ＝−π／４におけ
る関係をそれぞれ示した。なお、未記録状態ではｒ₁＝
ｒ₂＝０．７、Δφ＝０とした。

【００２１】図９より、未記録状態６１および位相差Δ
φ＝０のときの記録状態６２は共に左右対称の曲線とな
り、グル−ブ、ランドともに深さｄが同じならば同じ反
射光量の値を取る。ディテクタにおける再生信号強度は
反射光量に比例することから、記録された情報の再生信
号レベルは未記録状態における反射光量と記録状態の反
射光量との差に比例する。したがって、位相差Δφ＝０
の時はグル−ブ、ランドともに同じ再生信号レベルを得
ることができる。しかし、位相差Δφが生じたときには
曲線６３、６４からわかるようにグル−ブとランドでは
再生信号レベルが異なる。再生信号レベル、すなわち記
録状態と未記録状態での反射光量差を大きくするために
は、Δφがπ／４の時はグル−ブ（ただしｄ＜λ／４の
時）に記録するのが良く、一方、Δφが−π／４の時は
ランド（ただしｄ＜λ／４の時）に記録するのが良い。
以下、グル−ブ内に記録する場合をグル−ブ記録、ラン
ド上に記録を行う場合をランド記録と呼ぶことにする。
また、前記したように反射光量と溝深さｄとの関係は周
期λ／２で繰り返されるため、λ／４＜ｄ＜λ／２の時
にはグル−ブ記録とランド記録の関係が逆転することは
言うまでもない。すなわち、λ／４＜ｄ＜λ／２の範囲
においては、Δφがπ／４の時はランド記録の方が再生
信号レベルが大きく、Δφが−π／４の時はグル−ブ記
録の方が再生信号レベルが大きい。さらに、ｄがλ／２
よりも大きい時は上記の関係がλ／４毎に繰り返され
る。

【００２２】図１０には、記録層の未記録状態の振幅反
射率ｒ₁が小さく、記録状態の振幅反射率ｒ₂が大きく、
前記図９とは逆の関係となる場合についての反射光量と
溝深さｄとの関係を示した。振幅反射率ｒ₁＝０．５、
ｒ₂＝０．７とし、その他の条件は図９の場合と同じで
ある。図１０において曲線６５は未記録状態における関
係を示し、曲線６６は記録状態で位相差Δφ＝０におけ
る関係を、曲線６７は記録状態で位相差Δφ＝π／４に
おける関係を、曲線６８は記録状態で位相差Δφ＝−π
／４における関係をそれぞれ示す。なお、未記録状態で
はｒ₁＝ｒ₂＝０．５、Δφ＝０とした。同図より、記録
状態と未記録状態での反射光量差を大きくするために
は、記録層の位相差Δφがπ／４の時はランド（ただし
ｄ＜λ／４の時）に記録するのが良く、一方、Δφが−
π／４の時はグル−ブ（ただしｄ＜λ／４の時）に記録
するのが良いことがわかる。これは、図９の場合と反対
の関係になっている。

【００２３】図１１および図１２には溝深さｄをパラメ
−タとして記録状態における反射光量と位相差Δφの関
係を示した。溝深さはｄ＝０、ｄ＝±λ／８の３種類と
し、図１１では振幅反射率をｒ₁＝０．７、ｒ₂＝０．５
とし、図１２ではその逆の状態ｒ₁＝０．５、ｒ₂＝０．
７とした。その他の条件は図９の時と同じである。これ
らの図から明らかなように、溝深さｄ＝０のときは、曲
線７１、７５に示すように反射光量はΔφに対して偶関
数となる。これはΔφ＝０のとき、反射光量が溝深さｄ
に対して偶関数となることに類似している。曲線７２、
７６は溝深さｄ＝λ／８のときの関係を示し、曲線７
３、７７は溝深さｄ＝−λ／８のときの関係を示す。図
１１および図１２中に溝深さｄ＝±λ／８における未記
録状態のレベルを矢印で示した。これより、記録状態と
未記録状態での反射光量差を大きくするため条件を求め
ると、表１のようになる。

【００２４】

【表１】

【００２５】以上のように、振幅反射率ｒ₁、ｒ₂、位相
差Δφ、溝深さｄの関係で、良好な再生信号レベルを得
るための条件が異なることが分かる。上記では各々のパ
ラメ−タ値について示したが、整理すると、Ｎを整数と
して溝深さｄが次式（１）を満たす時、好適な記録領域
は表２のようになる。ただし、λはレーザスポットの波
長とする。

【数１８】 （４Ｎ−１）λ／４＜溝深さｄ＜（４Ｎ＋１）λ／４ …（１）

【００２６】

【表２】

【００２７】さらに、位相差Δφに関しては、図１１、
図１２からも分かるように周期２πの関係になっている
ことから、ｎを整数として表３に示すような関係に拡張
できる。

【００２８】

【表３】

【００２９】上記の関係をΔφ＝φ₁−φ₂の代わりに、
振幅反射率の大きい方の位相をφｈ小さい方の位相をφ
ｌとし、位相差Δφ₃＝φｈ−φｌを用いて書き直すと
表４に示すような関係が得られる。

【００３０】

【表４】 この表４から明らかなように、振幅反射率ｒ₁、ｒ₂の大
小にかかわらず、表５に示した二つのケ−ス１、２に分
けられる。

【００３１】

【表５】

【００３２】また、溝深さｄが、次式（２）の範囲にあ
るとき、

【数１５】 （４Ｎ＋１）λ／４＜溝深さｄ＜（４Ｎ＋３）λ／４ …（２） グル−ブとランドの関係が逆転することから、上記と同
様にして振幅反射率の大小にかかわらず、表６に示した
二つのケ−ス３、４に分けられる。

【００３３】

【表６】

【００３４】また、通常の光ディスクにおいては溝深さ
ｄは、 −λ／４＜溝深さｄ＜λ／４ の範囲に有ることが多く、位相差Δφ₃も、 −π＜Δφ₃＜π の範囲に有ることが多いため、通常は、 Δφ₃＜０の時、すなわち、φｈ＜φｌの時、グル−ブ
記録が適し Δφ₃＞０の時、すなわち、φｈ＞φｌの時、ランド記
録が適する といっても良い。

【００３５】以上の説明においては、記録幅を溝幅やラ
ンド幅と等しくしていたが、図１３、図１４、図１５、
図１６には、溝幅、ランド幅を一定の値に固定し、記録
幅を変化させた場合に反射光量が変化する様子を示し
た。図１３では、振幅反射率ｒ₁＝０．７、ｒ₂＝０．
５、溝幅＝０．７μｍ、溝深さｄ＝λ／８とした。曲線
８０は溝深さｄ＝０、Δφ＝±π／４のときの場合であ
る。Δφ＝π／４とし（すなわちΔφ₃＝−π／４）、
曲線８１はランドに記録したとき、曲線８２はグル−ブ
に記録したときの関係を示す。未記録状態の反射光量は
記録幅０のポイントであるから、再生信号レベルを大き
くするには、記録幅の増加により大きく反射光量の変化
するグル−ブ記録が好適であることがわかる。これは、
前記のケ−ス１に該当する。

【００３６】図１４では、振幅反射率を図１３とは逆の
関係のｒ₁＝０．５、ｒ₂＝０．７とした。曲線８５は、
溝深さｄ＝０、Δφ＝±π／４のときの場合である。Δ
φ＝π／４とし（すなわちΔφ₃＝π／４）、曲線８６
はランドに記録したとき、曲線８７はグル−ブに記録し
たときの関係を示す。この場合、再生信号レベルを大き
くするには記録幅の増加により大きく反射光量の変化す
るランド記録が適する。これは、上記のケ−ス２に該当
する。

【００３７】図１５では、振幅反射率ｒ₁＝０．７、ｒ₂
＝０．５とし、Δφ＝−π／４とした。この時Δφ₃＝
π／４であるから、記録幅の増加により大きく反射光量
が変化するランド記録（曲線９２）の方が、グル−ブ記
録（曲線９１）よりも再生信号レベルを大きくとること
ができる。これも、上記ケ−ス２に該当する。

【００３８】また、図１６では振幅反射率を図１５とは
逆関係のｒ₁＝０．５、ｒ₂＝０．７とし、Δφ＝−π／
４とした。この時Δφ₃＝−π／４であるから、記録幅
の増加により大きく反射光量が変化するグル−ブ記録
（曲線９６）の方が、ランド記録（曲線９７）よりも再
生信号レベルを大きくとることができる。これは、上記
ケ−ス１に該当する。

【００３９】以上の説明では、何れも溝形状を矩形とし
たが、これに限るものではなく、Ｕ形状、Ｖ形状、階段
上、だれの有る形状、なだらかな溝形状など様々な溝形
状においても実効的な溝幅、溝深さを用いることによ
り、本発明を適用することが可能である。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を図面を用い
て詳細に説明する。 〈実施例１〉図１７および図１８は本発明による一実施
例の光学的情報記録媒体の部分断面図を示す。図１７に
おいて、１００はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）
よりなる基板、記録層は１０１のＳｂ₂Ｓｅ₃膜および１
０２のＢｉ膜の２層構造からなり、１０３は例えば紫外
線硬化樹脂からなる保護層である。図１８にはレーザ照
射により記録を行った記録部１０５を示した。記録部は
加熱により合金化するため記録前後の位相差を大きく取
ることができる。また、合金化するときにおいては２層
間での拡散も生じているため、拡散により反射率が変化
しているともいえる。

【００４１】ＰＭＭＡ基板の屈折率は１．４９、保護膜
の屈折率は１．５０である。記録前のＳｂ₂Ｓｅ₃膜はア
モルファスであり光学定数は３．８−ｉ０．１である。
Ｂｉ膜の光学定数は２．６−ｉ４．５であり、記録後の
Ｓｂ−Ｓｅ−Ｂｉ合金の光学定数は４．５−ｉ３．０で
ある。これらの定数を用いて複素反射率を求めた。例え
ば、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜の膜厚を２５ｎｍ、Ｂｉ膜の膜厚を３
０ｎｍとし、記録後のＳｂ−Ｓｅ−Ｂｉ合金の膜厚を５
５ｎｍとすると、記録前の複素反射率Ｒ₁および記録後
の複素反射率Ｒ₂は、下記の Ｒ₁＝ｒ₁ｅｘｐ（ｉφ₁）＝０．３０８ｅｘｐ（０．６１πｉ） Ｒ₂＝ｒ₂ｅｘｐ（ｉφ₂）＝０．６７０ｅｘｐ（０．８９πｉ） Δφ＝φ₂−φ₁＝０．２８π となり、位相差Δφはπ／４以上の値が得られる。した
がって、この記録層は本発明による記録方法を適用する
のに好適である。

【００４２】なお、通常の反射率（エネルギー反射率）
は、振幅反射率の２乗で得られることから、下記の 記録前の反射率＝｜ｒ₁｜²＝０．０９５＝９．５％ 記録後の反射率＝｜ｒ₂｜²＝０．４４９＝４４．９％ となる。

【００４３】図１９および図２０には、Ｂｉ膜の膜厚を
３０ｎｍと固定し、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜の膜厚を変化させたと
きの反射率、位相φ₁、φ₂、位相差Δφを示した。ここ
では、記録後の合金膜の膜厚をＢｉ膜の膜厚とＳｂ₂Ｓ
ｅ₃膜の膜厚を合計したものとした。図１９より、位相
差ΔφはＳｂ₂Ｓｅ₃膜厚３５ｎｍ付近で極性が反転する
のが分かる。

【００４４】図１は、上記のように求めた振幅反射率お
よび位相から、溝を有する基板に上記記録層を設けた場
合についての反射光量を算出して図示したものである。
ここでは、溝幅を０．７μｍ、ピッチを１．６μｍ、溝
深さｄをλ／８、記録幅を０．７μｍとした。同図にお
いて、曲線１は未記録状態の関係を示し、曲線２はグル
−ブに記録を行った場合の関係を、曲線３はランドに記
録行った場合の関係をそれぞれ示す。上記したように位
相差Δφの極性がＳｂ₂Ｓｅ₃膜厚３５ｎｍ付近で反転す
るが、この付近で曲線２と曲線３のレベルが逆転してい
る。したがって、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜厚が３５ｎｍ以下のとき
はランド記録が再生信号レベルが大きく、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜
厚３５ｎｍ以上のときはグル−ブ記録の方が再生信号レ
ベルが大きい（但し、膜厚範囲は６０ｎｍ以下とす
る）。

【００４５】このように、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜厚が３５ｎｍ以
下のときはｒ₁＜ｒ₂、０＜Δφ＜πであるから０＜Δφ
₃＜πとなりランド記録が適しており、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜厚
３５ｎｍ以上のときはｒ₁＜ｒ₂、−π＜Δφ＜０である
から−π＜Δφ₃＜０となりグル−ブ記録が適する。以
上のことから、ランド記録を行う場合にはＳｂ₂Ｓｅ₃膜
厚を１０ｎｍ以上３５ｎｍ以下に設計し、グル−ブ記録
を行う場合にはＳｂ₂Ｓｅ₃膜厚を３５ｎｍ以上６０ｎｍ
以下に設計するのが良い。

【００４６】〈実施例２〉図２１に本実施例で用いた光
ディスクの要部断面構造を示す。溝を有するＰＭＭＡ基
板１１０上に、膜厚２５ｎｍのＳｂ₂Ｓｅ₃膜１１１およ
び膜厚３０ｎｍのＢｉ膜１１２をスパッタリングにより
形成し、次に紫外線硬化樹脂保護層１１３を形成し、さ
らに接着剤（図示せず）により貼り合わせた。溝の深さ
ｄは光学的深さでλ／８相当の７０ｎｍ、グル−ブ幅Ｗ
ｇ＝０．７μｍ、ランド幅Ｗｌ＝０．９μｍ、ピッチ
１．６μｍとした。

【００４７】上記ディスクを用い、波長８３０ｎｍの半
導体レーザとＮＡ０．６の対物レンズを主体とした光学
ヘッドにより、記録再生を行った。記録周波数８ＭＨ
ｚ、記録半径７０ｍｍ、ディスク回転数１８００ｒｐ
ｍ、記録レーザパワー１２ｍＷの条件において、ランド
記録でＣ／Ｎ６０ｄＢ、グル−ブ記録でＣ／Ｎ５４ｄＢ
を得た。Ｃ／Ｎの差は６ｄＢであり、グル−ブ記録に対
してランド記録の方が信号レベル（Ｃレベル）で５ｄ
Ｂ、ノイズレベル（Ｎレベル）で１ｄＢ優れていた。ノ
イズレベルがランド記録の方が低いのは、溝部での光散
乱の影響が少ないためと考えられる。また、ランド記録
の方が信号レベルが高いのは、記録膜の位相差Δφ₃が
０＜Δφ₃＜πの範囲にあるからである。すなわち、上
記したようにこのディスク構成においては、記録前の複
素反射率Ｒ₁および記録後の複素反射率Ｒ₂は、下記の式
に示すように Ｒ₁＝ｒ₁ｅｘｐ（ｉφ₁）＝０．３０８ｅｘｐ（０．６１πｉ） Ｒ₂＝ｒ₂ｅｘｐ（ｉφ₂）＝０．６７０ｅｘｐ（０．８９πｉ） Δφ＝φ₂−φ₁＝０．２８π であるから、このとき位相差はΔφ₃＝φｈ−φｌ＝φ₂
−φ₁＝０．２８πとなり、０＜Δφ₃＜πを満足する。
したがって、本実施例においてはランド記録方法を採用
することによりＣ／Ｎ６０ｄＢ以上の高Ｃ／Ｎを達成し
た。

【００４８】次に、本実施例におけるランド記録とグル
−ブ記録の信号レベルの差についてシミュレ−ションに
より考察する。シミュレ−ション方法は前記の通りであ
る。以下、図２２〜図２５を用いてシミュレ−ション結
果を説明する。すなわち、図２２および図２３には本実
施例による記録層を用いた時のそれぞれグル−ブ記録お
よびランド記録について記録幅と反射光量の関係を示
す。溝の深さｄをλ／８、ピッチを１．６μｍとし、グ
ル−ブ幅およびランド幅をパラメ−タとした。また、図
２４および図２５には記録幅をパラメ−タとしたときの
グル−ブ幅およびランド幅と反射光量の関係を示す。こ
のように記録幅およびグル−ブ幅、ランド幅により反射
光量は変化するが、記録幅を顕微鏡で観察した結果記録
幅は約０．９μｍであったため、記録幅を０．９μｍと
したときのグル−ブ、ランド幅と反射光量の関係を図２
６にまとめて示す。

【００４９】図２６において、曲線１２０は未記録時の
反射光量、曲線１２１はグル−ブ記録における反射光
量、曲線１２２はランド記録における反射光量を示した
ものである。本実施例においては、グル−ブ幅Ｗｇは
０．７μｍ、ランド幅Ｗｌは０．９μｍであることか
ら、図２６よりランド記録における信号レベルは２７．
８％、グル−ブ記録における信号レベルは１６．５％と
なる。したがって、両者の信号レベル差は、次式 ２０ｌｏｇ₁₀（２７．８／１６．５）＝４．５ｄＢ となり、本実施例による信号レベル差５ｄＢとほぼ一致
した。このことからも、記録膜の位相変化と溝の位相の
関係を十分に把握することが高信号レベルを得るための
重要なポイントとなることが分かる。

【００５０】〈実施例３〉上記実施例は記録後に合金化
し位相変化を生ずるものであったが、本実施例は記録膜
の相変化により位相変化を生ずるものである。相変化に
おいては結晶状態とアモルファス状態間で可逆的に変化
させることが可能であるため、情報の書き換えが可能と
なる。

【００５１】図２７に本実施例で用いた光ディスクの構
造を示す。ＰＭＭＡ基板１３０上に、膜厚７０ｎｍでＺ
ｎＳ−ＳｉＯ₂よりなる第一干渉膜１３１、膜厚２０ｎ
ｍのＩｎ₃ＳｂＴｅ₂よりなる記録膜１３２、膜厚１１０
ｎｍでＺｎＳ−ＳｉＯ₂よりなる第二干渉膜１３３、膜
厚１２０ｎｍのＮｉ−Ｃｒよりなる反射膜１３４をスパ
ッタリングにより順次形成し、次に紫外線硬化樹脂保護
層１１３を形成し、さらに接着剤（図示せず）により貼
り合わせた。

【００５２】基板の屈折率は１．４９、第一および第二
干渉膜の屈折率は２．０、保護膜の屈折率は１．５０、
反射膜の光学定数は４．３−ｉ３．９、記録膜の光学定
数はアモルファス状態で４．２−ｉ０．９４、結晶状態
で４．２−ｉ１．７であるから、記録膜がアモルファス
状態のときの複素反射率Ｒａ、および結晶状態のときの
複素反射率Ｒｃは、次式のようになる。 Ｒａ＝ｒａ×ｅｘｐ（ｉφａ）＝０．６３９ｅｘｐ（０．６５２πｉ） Ｒｃ＝ｒｃ×ｅｘｐ（ｉφｃ）＝０．５２３ｅｘｐ（０．６０６πｉ） ｒａ＞ｒｃであるから、位相差は次式 Δφ₃＝φｈ−φｌ＝φａ−φｃ＝０．０４６π となる。本実施例においては０＜Δφ₃＜πであるか
ら、高信号レベルを得るためにランド記録とする。

【００５３】図２８には、Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂記録膜の膜厚
を変えたときの反射率｜Ｒａ｜²、｜Ｒｃ｜²、位相差φ
ａ−φｃを示す。この図より、Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂記録膜の
膜厚６０ｎｍ以下においては、０＜Δφ₃＜πとなり、
ランド記録が適する。基板１３０の溝の深さｄを光学的
深さでλ／８相当の７０ｎｍ、溝幅を０．７μｍ、ピッ
チを１．６μｍとしたときの、記録幅と反射光量の関係
を図２９および図３０に示す。なお、記録膜の膜厚は２
０ｎｍである。図２９では、未記録状態を高反射率のア
モルファス状態とし、記録状態を低反射率の結晶状態と
した。未記録の反射光量レベルは、記録幅０μｍに対応
するから、ランド記録の方が大きな信号レベルを得るこ
とができる。

【００５４】また、図３０では、未記録状態を低反射率
の結晶状態とし、記録状態を高反射率のアモルファス状
態とした。この場合においてもランド記録の方が大きな
信号レベルを得ることができる。したがって、結晶状態
とアモルファス状態の二つの状態の、どちらの状態を記
録状態にしたとしても、ランド記録の方が大きな信号レ
ベルを得ることができる。このことは、記録状態にかか
わらず、Δφ₃により信号レベルのおおきな記録方法
（ランド記録かグル−ブ記録）を選択できることを示す
ものである。

【００５５】上記実施例３においては記録膜の光学定数
のうち消衰係数が変化するものであったが、これに限る
ものではなく、屈折率の変化あるいは屈折率、消衰係数
の両方共変化するものであっても良い。また、上述した
実施例においては、反射光量の変化を検出するディスク
について示したが、透過光量が変化するディスクにおい
ても本発明を適用できることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば記録膜の位相変化を利用
できるため、信号レベルを大きく得ることができるとい
う効果がある。ノイズレベルが低いランド記録を用いる
場合、ランド記録に適するように記録膜が位相変化する
条件に記録膜の膜厚あるいは光学定数を設定することが
でき、高Ｃ／Ｎあるいは高Ｓ／Ｎのディスクを得ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ディスクを用いた記録方
法による特性図である。

【図２】従来の光ディスクおよび記録再生装置の光学系
の模式図である。

【図３】再生信号レベルを解析するために本発明で用い
たシミュレ−ション実験のブロック図である。

【図４】本発明でのシミュレ−ション実験における複素
反射率の位相を説明するための光ディスクの部分断面図
である。

【図５】本発明でのシミュレ−ション実験における複素
反射率の位相を説明するための他の光ディスクの部分断
面図である。

【図６】本発明でのシミュレ−ション実験における反射
光量と溝深さの関係を示す特性図である。

【図７】本発明でのシミュレ−ション実験における複素
反射率の位相を説明するための他の光ディスクの部分断
面図である。

【図８】本発明でのシミュレ−ション実験における複素
反射率の位相を説明するための他の光ディスクの部分断
面図である。

【図９】本発明でのシミュレ−ション実験における反射
光量と溝深さの関係を示す特性の一例を示す特性図であ
る。

【図１０】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と溝深さの関係を示す特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１１】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と位相差Δφの関係を示す特性の一例を示す特性
図である。

【図１２】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と位相差Δφの関係を示す特性の一例を示す特性
図である。

【図１３】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１４】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１５】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１６】本発明でのシミュレ−ション実験における反
射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１７】本発明による一実施例の光ディスクの部分断
面図である。

【図１８】本発明による一実施例の光ディスクの部分断
面図である。

【図１９】本発明による一実施例の光ディスクにおける
Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜厚と反射率および位相差Δφの関係を示す
特性図である。

【図２０】本発明による一実施例の光ディスクにおける
Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜厚と位相の関係を示す特性図である。

【図２１】本発明による一実施例の光ディスクの部分断
面図である。

【図２２】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図
である。

【図２３】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図
である。

【図２４】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量とグル−ブ幅の関係を示す特性の一例を示す特
性図である。

【図２５】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量とランド幅の関係を示す特性の一例を示す特性
図である。

【図２６】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量とランド、グル−ブ幅の関係を示す特性の一例
を示す特性図である。

【図２７】本発明による一実施例の光ディスクの部分断
面図である。

【図２８】本発明による一実施例の光ディスクにおける
Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂膜厚と反射率および位相差の関係を示す
特性図である。

【図２９】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図
である。

【図３０】本発明による一実施例の光ディスクにおける
反射光量と記録幅の関係を示す特性の一例を示す特性図
である。

【符号の説明】 １…未記録時の反射光量を示す特性曲線 ２…グル−ブ記録時の反射光量を示す特性曲線 ３…ランド記録時の反射光量を示す特性曲線 １００…ＰＭＭＡ基板 １０１…Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜 １０２…Ｂｉ膜 １０３…保護層 １０５…記録部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榑林 正明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内 (72)発明者 今井 順美 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内 (72)発明者 小西 捷雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内 (72)発明者 田中 克之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内 (72)発明者 後藤 典雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内 (72)発明者 丸山 明男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所横浜工場内 (72)発明者 小寺 喜衛 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所横浜工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラッキング用の溝を有する基板上に、レ
   ーザ光照射によって光学的変化が生じる記録層を設けた
   光学的情報記録媒体に記録を行う方法であって、前記記
   録層の光学的変化が高反射率状態と低反射率状態間で生
   じ、前記高反射率状態での位相がφｈ、低反射率状態で
   の位相がφｌのとき、Ｎおよびｎを整数とし前記溝の深
   さがレーザ光の波長をλとして光学的深さで式（１）を
   満たす時、 【数１】 （４Ｎ−１）λ／４＜溝深さ＜（４Ｎ＋１）λ／４ …（１） 前記位相差をΔφ₃＝φｈ−φｌとし、 （２ｎ−１）π＜Δφ₃＜２ｎπ ならば、溝内に記録を行い、 ２ｎπ＜Δφ₃＜（２ｎ＋１）π ならば、溝間のランド部に記録を行うことを特徴とする
   光学的情報記録媒体の記録方法。
2. 【請求項２】トラッキング用の溝を有する基板上に、レ
   ーザ光照射によって光学的変化が生じる記録層を設けた
   光学的情報記録媒体に記録を行う方法であって、前記記
   録層の光学的変化が高反射率状態と低反射率状態間で生
   じ、前高反射率状態での位相がφｈ、低反射率状態での
   位相がφｌのとき、Ｎおよびｎを整数とし前記溝の深さ
   がレーザ光の波長をλとして光学的深さで式（２）を満
   たすとき、 【数２】 （４Ｎ＋１）λ／４＜溝深さ＜（４Ｎ＋３）λ／４ …（２） 前記位相差をΔφ₃＝φｈ−φｌとし、 ２ｎπ＜Δφ₃＜（２ｎ＋１）π ならば、溝内に記録を行い、 （２ｎ−１）π＜Δφ₃＜２ｎπ ならば、溝間のランド部に記録を行うことを特徴とする
   光学的情報記録媒体の記録方法。
3. 【請求項３】トラッキング用の溝を有する基板上にレー
   ザ光照射によって光学的変化を生じる記録層を設け、前
   記溝間のランド部を記録領域とする光学的情報記録媒体
   であって、前記光学的変化が高反射率状態と低反射率状
   態間で生じ、前記高反射率状態での位相をφｈ、低反射
   率状態での位相をφｌとしたとき、前記記録層をφｈ＞
   φｌの位相関係を満たす記録層で構成して成る光学的情
   報記録媒体。
4. 【請求項４】トラッキング用の溝を有する基板上にレー
   ザ光照射によって光学的変化を生じる記録層を設け、前
   記溝内を記録領域とする光学的情報記録媒体であって、
   前記光学的変化が高反射率状態と低反射率状態間で生
   じ、前記高反射率状態での位相をφｈ、低反射率状態で
   の位相をφｌとしたとき、前記記録層をφｈ＜φｌの位
   相関係を満たす記録層で構成して成る光学的情報記録媒
   体。
5. 【請求項５】上記記録層を多層構造となし、レーザ光照
   射によって前記記録層の記録領域を合金化あるいは拡散
   により光学的変化として反射率を変化させる構成として
   成る請求項３もしくは４記載の光学的情報記録媒体。