JPH08203123A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイレクトオーバーライト及び超解像度再生
を行うことが可能な光ディスクを提供する。 【構成】 透明基板１上に少なくとも光強度に応じて吸
収率が変化する吸収層２と記録層３とが形成されてな
り、上記吸収層２の吸収層の変化が終了するときの光エ
ネルギーをＬｓ、書き込み及び消去エネルギーをそれぞ
れＰＨ、ＰＬとすると、Ｌｓ＜ＰＬ＜ＰＨの関係を有す
る。上記記録層３としては、相変化材料層、或いは光磁
気材料層等が挙げられる。また、上記吸収層２の構成材
料としては、可飽和吸収色素等が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光照射により情
報の記録再生を行う光ディスクに関し、特に高密度記録
に好適な光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば録音用デジタルオーディオディス
ク（いわゆるミニディスク）等の光ディスクは、透明基
板上に第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層及び反
射膜が順次積層形成され、更に該反射膜上に保護膜等が
形成された構成とされている。

【０００３】この光ディスクでは、ディスク面に書き込
み光を照射して記録マークの形成部での反射光量の大幅
な変化を検出することによって信号の読み出し（再生）
を行っている。

【０００４】ところで、このような光ディスクにおいて
は、信号再生の分解能が殆ど再生光学系の光源の波長λ
と対物レンズの開口数ＮＡによって決まり、形成された
記録マークの周期が回折限界（λ／２ＮＡ）以上の場合
に良好な再生信号が得られる。

【０００５】このため、上記光ディスクにおいて高密度
化を図るためには、先ず再生光学系の光源、一般には半
導体レーザの波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡ
を大きくすることが必要となってくる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
源の波長や対物レンズの開口数の改善には自ずと限界が
ある。即ち、例えば光源波長の短波長化を図ったとして
も現在の技術では、記録密度は高々４倍にしか上がらな
い。また、レンズの開口数を大きくしようとすると、収
差の少ないレンズを製造するのが困難であり、またその
ようなレンズが得られたとしても、フォーカスのディス
ク震動、スキューに対する安定性が低下する等の問題が
生じる。このため、光ディスクの記録密度を飛躍的に向
上させるのは難しいのが実情である。

【０００７】これに対して、上述した光源波長λ、或い
はレンズ系の開口数ＮＡの制約以上の解像度を得ること
ができるようにした光ディスクが本出願人により提案さ
れた（特開平３−２９２６３２号公報及び特開平４−１
６７２３７号公報等参照。）。これら出願にかかる発明
は、読み出し光のレーザスポット内の部分的相変化によ
り反射率を変化させ超解像度再生を行うようにした光デ
ィスク或いはその再生方法に関するものである。

【０００８】しかし、これらの方法は、例えばデジタル
オーディオディスク（いわゆるコンパクトディスク）や
ビデオディスク等の光ディスクに適用されるものであ
り、上述のように録音用デジタルオーディオディスク等
のオーバーライト可能な光ディスクについては検討され
ていない。

【０００９】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであって、ダイレクトオーバーライト
及び超解像度再生を行うことが可能な光ディスクを提供
する事を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成するために鋭意研究の結果、再生レーザ光スポ
ット内の部分的吸収率変化による反射率変化を利用した
超解像度再生方式を採り、吸収層の吸収率の変化が終了
するときの光エネルギーをＬｓ、書き込み及び消去光エ
ネルギーをそれぞれＰＨ、ＰＬとしたとき、Ｌｓ＜ＰＬ
＜ＰＨの関係が成り立つようにすることにより、安定で
確実にＣ／Ｎ（Ｓ／Ｎ）を向上させることができ、ダイ
レクトオーバーライト及び超解像度再生を行うことが可
能となることを見いだし、本発明を提案するに至った。

【００１１】即ち、本発明にかかる光ディスクは、透明
基板上に少なくとも光強度に応じて吸収率が変化する吸
収層と、相変化材料層とが形成されてなり、上記吸収層
の吸収層の変化が終了するときの光エネルギーＬｓ、書
き込みエネルギーＰＨ、及び消去エネルギーＰＬが、 Ｌｓ＜ＰＬ＜ＰＨ の関係を満たすことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明にかかる光ディスクは、透明
基板上に少なくとも光強度に応じて吸収率が変化する吸
収層と、光磁気材料層とが形成されてなり、上記吸収層
の吸収層の変化が終了するときの光エネルギーＬｓ、書
き込みエネルギーＰＨ、及び消去エネルギーＰＬが、 Ｌｓ＜ＰＬ＜ＰＨ の関係を満たすことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の光ディスクは、図５に示すように、グ
ルーブ１９を有する透明基板１１上に、少なくとも光強
度に応じて吸収率が変化する吸収層１２と、記録層１３
とが形成されてなる。この光ディスクでの信号の読み出
しは、ディスク面に照射される読み出し光の走査スポッ
ト内での光強度分布を利用し、この走査スポット内にお
いてピット１４を光学的に出現させる領域を形成する。

【００１４】例えば、上記吸収層１２を可飽和吸収色素
により構成する場合、該吸収層は、走査スポットの光強
度分布に応じて光強度がある値以上になった領域が可飽
和吸収となり、この領域（可飽和吸収領域）で部分的に
光ディスクの反射率が著しく増加するようになる。した
がって、走査スポット内に他のピットが入り込んでしま
うような場合でも上記可飽和吸収領域内にあるピット１
４のみが検出され、読み出しが可能となる。すなわち、
回折限界λ／２ＮＡに制約されない超高解像度再生が可
能となる。

【００１５】ここで、以上のような光ディスクにおい
て、記録層に形成されたピットをダイレクトオーバーラ
イトすなわち書き換えるに当たっては、書き換え光の照
射パワーをＬｓ＜ＰＬ＜ＰＨ（但し、Ｌｓ：上記吸収層
１２の吸収率の変化が終了するときの光エネルギー、Ｐ
Ｈ：書き込みエネルギー、ＰＬ：消去エネルギーであ
る）なる条件を満たすように設定する。このような条件
で書き換えを行うと、吸収層が書き換え光の走査スポッ
ト内全域で可飽和吸収となる。したがって、上記吸収層
１２の影響を受けることなく、ダイレクトオーバーライ
トがなされる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。

【００１７】先ず、本実施例にかかる光ディスクの基本
的な構成について説明する。

【００１８】本実施例は、透明基板上に直接的に吸収層
と記録層を設けた例である。

【００１９】即ち、この光ディスクは、図１に示すよう
に、表面にグルーブ９を有する透明基板１上に吸収層２
が形成され、この吸収層２上に第１の誘電体層５を介し
て記録層３が形成され、更に該記録層３上に第２の誘電
体層６が形成された構成とされている。

【００２０】また、上記第２の誘電体層６上には、必要
に応じて反射膜７及び保護膜（図示せず）が形成され
る。

【００２１】上記透明基板１の材質としては、例えばア
クリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ガラス等が挙げ
られる。

【００２２】上記記録層３としては、例えば相変化材料
層、光磁気材料層等が使用可能である。

【００２３】このうち、相変化材料層は、初期状態で結
晶であり、書き込み光（例えばレーザ光等）が照射され
ることによって液相化した後、急冷非晶質化して反射率
が変化するような構成とされている。

【００２４】このような相変化材料層としては、例えば
ＡｓＴｅＧｅ系膜，ＴｅＧｅＳｎ系膜，ＴｅＧｅＳｎＯ
系膜，ＴｅＳｅ系膜，ＳｎＴｅＳｅ系膜，ＴｅＧｅＳｎ
Ａｕ系膜，ＧｅＳｂＴｅ系膜，ＳｂＴｅＳｅ系膜，Ｉｎ
ＳｅＴｌ系膜，ＩｎＳｂ系膜，ＩｎＳｂＳｅ系膜，Ａｇ
Ｚｎ合金膜，ＣｕＡｌＮｉ合金膜，ＩｎＳｅＴｌＣｏ系
膜，ＳｉＴｅＳｎ系膜，或いはＴｅＯ_x （０＜ｘ＜２）
等の低酸化物薄膜等が挙げられる。

【００２５】上記光磁気材料層としては、例えばＴｂＦ
ｅＣｏ系膜等が挙げられるが、これに限定されるもので
はない。

【００２６】これら相変化材料層、光磁気材料層を成膜
する方法としては、特に限定されるものではなく、従来
公知の方法がいずれも使用可能であるが、例えば蒸着
法、スパッタリング法等が挙げられる。

【００２７】上記第１及び第２の誘電体層５，６として
は、例えばＳｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ，ＳｉＯ₂ ，ＡｌＮ，Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ，ＺｎＳ，ＭｇＦ₂ 等が使用可能である。

【００２８】一方、上記吸収層２は、超解像性を発現さ
せるための層であり、例えば励起状態になると吸収率が
０となるような現象、即ち可飽和吸収現象を呈する可飽
和吸収色素と結合剤によって構成されることが好まし
い。

【００２９】上記可飽和吸収色素としては、分子吸光係
数ε（ｌ／ｍｏｌ／ｃｍ）が４０万以上のものが望まし
く、例えばシリコンナフタロシアニン〔Ｓｉｌｉｃｏｎ
２，３−ｎａｐｈｔａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｂｉｓ
（ｔｒｉｈｅｘｙｌｓｉｌｉｌｏｘｉｄｅ）：ＳｉＮ
Ｃ、分子吸光係数＝５０万〕等が用いられる。

【００３０】また、上記結合剤としては、ポリフェニル
メタクリレート（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｍｅｔａｃｒｙ
ｌａｔｅ）等が挙げられる。

【００３１】上記可飽和吸収色素を用いて上記吸収層２
を形成する方法としては、これら可飽和吸収色素と結合
剤を溶媒に溶解して色素溶液を調製し、この色素溶液を
上記透明基板１上にスピンコート等の手法により塗布す
る方法等がある。この色素溶液を調製する際に使用され
る溶媒としては、例えばシクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏ
ｈｅｘａｎｏｎｅ）等が適当である。

【００３２】これら吸収層２、第１及び第２の誘電体層
５，６等を適宜選択することによって光学的特性、例え
ば反射率等の設定をすることができる。

【００３３】また、上記反射膜７としては、良好な反射
率を有する金属が使用可能であり、例えばＡｌ，Ｃｕ，
Ａｇ，Ａｕ等が挙げられる。更に、これら元素に少量の
添加物が添加されても差し支えない。

【００３４】上記保護層としては、例えばＡｌ，Ｓｉ等
の金属及び半導体元素の窒化物、酸化物、硫化物等が挙
げられる。

【００３５】この光ディスクにおいては、基板側からレ
ーザー光を照射すると、該レーザー光の走査スポット内
に位相スポットを光学的に出現させる領域が形成され
る。

【００３６】例えば、上記吸収層２を可飽和吸収色素に
より構成する場合、吸収層２の吸収率の変化が終了する
ときの光エネルギーＬｓよりも小さいパワーで再生光を
照射すると、図２に示すように、再生光の走査スポット
内での光強度分布（照射光強度分布）に対して、それよ
りも領域を狭くして反射光強度分布が得られる。これ
は、上記吸収層は、走査スポットの光強度分布に応じて
光強度がある値以上になった領域が可飽和吸収となり、
この領域（可飽和吸収領域）の吸収率が著しく変化する
からである。この結果、図３に示すように、光スポット
８の中央部にある記録マーク４ａは読み出せるが、該光
スポット８周辺部にある記録マーク４ｂは読み出せな
い。これにより、再生時には、形成された記録マークの
周期が回折限界（λ／２ＮＡ）以下の場合においても、
良好な再生を行うことができる。

【００３７】一方、この光ディスクにダイレクトオーバ
ーライト、すなわち書き換えを行うに当たって、書き換
え光のパワーをＬｓ＜ＰＬ＜ＰＨ（但し、Ｌｓ：吸収層
２の吸収層の変化が終了するときの光エネルギー、Ｐ
Ｈ：書き込みエネルギー、ＰＬ：消去エネルギーであ
る）なる条件を満たすようにする。このような条件で書
き換えを行うと、図４に示すように走査スポット内全域
が可飽和吸収となり、反射光強度が強くなる。したがっ
て、吸収層の影響を受けることなくダイレクトオーバー
ライトがなされる。

【００３８】なお、このような構成を有する光ディスク
においては、例えば上記透明基板１の表面、及び上記記
録層３の表面にそれぞれ第１の保護層、第２の保護層を
形成し、該第２の保護層上に上記保護層が形成された構
成とされても良い。

【００３９】これら第１及び第２の保護層としては、例
えばＡｌ，Ｓｉ等の金属及び半導体元素の窒化物、酸化
物、硫化物等が挙げられ、これら化合物で半導体レーザ
波長域において吸収の無いものであればいずれも使用可
能である。

【００４０】以上のような構成を有する光ディスクを次
のようにして作製した。

【００４１】実施例１ ガラス基板を使用し、トラックピッチＰ＝１．６μｍ、
グルーブの深さｄ＝約１２００Å、グルーブ幅Ｗ＝０．
８μｍの設定条件でグルーブを有する上記透明基板１を
作製した。

【００４２】そして、この透明基板１のグルーブが形成
された一主面上に、吸収層としてビス（トリ−ｎ−ヘキ
シルシロキシ）ケイ素ナフタロシアニン（以下、ＳＩＮ
Ｃと略す。）を厚さ２０ｎｍとなるように被着形成し、
次いでこの吸収層上に、膜厚９０ｎｍのＺｎＳ＋ＳｉＯ
₂ よりなる第１の誘電体層を被着形成した。

【００４３】続いて、この第１の誘電体層上に、記録層
としてＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 膜を厚さ２０ｎｍとなるよう
に被着形成した。

【００４４】更に、この記録層上に、膜厚３０ｎｍのＺ
ｎＳ＋ＳｉＯ₂ よりなる第２の誘電体層を被着形成した
後、該第２の誘電体層上にＡｌよりなる反射膜を２００
ｎｍの厚さとなるように被着形成して光ディスクを得
た。

【００４５】そこで、このようにして得られた光ディス
クについて、光源として波長７８０ｎｍの半導体レーザ
ーを用いて超解像性を調べた。

【００４６】書き込みを行うのに際し、照射パワーは１
〜２９ｍＷ、対物レンズの開口数ＮＡは、０．５０とし
た。この光学系のカットオフ空間周期（λ／２ＮＡ）
は、０．７８μｍであった。

【００４７】ここで、この光ディスクの吸収層の吸収率
の変化が終了するときの光エネルギーＬｓ、書き込みエ
ネルギーＰＨ、及び消去エネルギーＰＬの関係は、Ｌｓ
＜ＰＬ＜ＰＨであり、Ｌｓ＝６ｍＷ、ＰＬ＝９ｍＷ、Ｐ
Ｈ＝２０ｍＷであった。

【００４８】この結果、上記光ディスクにマーク長０．
３μｍ、マーク周期０．６μｍの信号を書き込んだ時、
この信号は超解像現象が発現しないと読み出すことはで
きなかった。この時の再生光パワーは、３ｍＷであり、
ＣＮＲは４０ｄＢ以上であった。

【００４９】実施例２ 本実施例では、上記実施例１において記録層として形成
したＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 膜を、厚さ３０ｎｍのＴｂＦｅ
Ｃｏ膜と厚さ５０ｎｍのＧｄＴｂＦｅＣｏ膜とからなる
交換結合磁性多層膜に変え、その他は上記実施例１と同
様にして光ディスクを作製した。

【００５０】そして、得られた光ディスクに対して、上
記実施例１と同様な設定条件にて書き込みを行った後、
記録された信号の読み出しを行った。

【００５１】この結果、再生時のＣＮＲは４０ｄＢ以上
であり、この光ディスクに対する走査スポット内におけ
る吸収率分布を利用して超高解像度をもって再生するこ
とができた。

【００５２】以上のように、本実施例の光ディスクにお
いては、マーク長０．３μｍ程度のより微細な記録ピッ
トの超解像再生を行うことができることが判った。従っ
て、例えば再生光波長を短くする、開口数の高いフォー
カスレンズを使用する、或いは信号復調方式を変更する
等の大幅な変更を再生装置に施すことなく、現行の４倍
程度の情報量を現行と同程度のサイズの光記録媒体に納
めることが可能となる。

【００５３】また、この光ディスクを他の高密度技術、
例えば短波長光源を用いる記録再生装置に組み合わせる
ことによって、数十倍の高密度記録が可能となり、例え
ばデジタルビデオディスク、ハイビジョン用のビデオデ
ィスクをＣＤサイズで構成することが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、再生レーザ光スポット内の吸収率分布の差
によって反射率の差を生じさせて、上記光スポット内の
特定の位相ピットに関してのみ読み出しがなされるよう
にした超解像度再生方式を採り、吸収層の吸収率の変化
が終了するときの光エネルギーをＬｓ、書き込み及び消
去光エネルギーをそれぞれＰＨ、ＰＬとすると、Ｌｓ＜
ＰＬ＜ＰＨの関係を有するようにしているので、ダイレ
クトオーバーライトが可能な書き換え型超解像光ディス
クとして、高速書き込みを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ディスクの一構成例を示す断
面図である。

【図２】本発明にかかる光ディスクの相変化状態を示す
特性図である。

【図３】読み出し光スポットと温度分布との関係を示す
模式図である。

【図４】本発明にかかる光ディスクの他の相変化状態を
示す特性図である。

【図５】本発明にかかる光ディスクの一構成例を示す要
部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 吸収層 ３ 記録層 ４ 記録マーク ５ 第１の誘電体層 ６ 第２の誘電体層 ７ 反射膜 ８ 光スポット ９ グルーブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に少なくとも光強度に応じて
   吸収率が変化する吸収層と、相変化材料層とが形成され
   てなり、上記吸収層の吸収率の変化が終了するときの光
   エネルギーＬｓ、書き込みエネルギーＰＨ、及び消去エ
   ネルギーＰＬが、 Ｌｓ＜ＰＬ＜ＰＨ の関係を満たすことを特徴とする光ディスク。
2. 【請求項２】 透明基板上に少なくとも光強度に応じて
   吸収率が変化する吸収層と、光磁気材料層とが形成され
   てなり、上記吸収層の吸収率の変化が終了するときの光
   エネルギーＬｓ、書き込みエネルギーＰＨ、及び消去エ
   ネルギーＰＬが、 Ｌｓ＜ＰＬ＜ＰＨ の関係を満たすことを特徴とする光ディスク。
3. 【請求項３】 上記吸収層に可飽和吸収色素を用いたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ディス
   ク。