JPH0845076A

JPH0845076A - 光記録媒体の記録および再生方法

Info

Publication number: JPH0845076A
Application number: JP18134894A
Authority: JP
Inventors: Isao Morimoto; 勲森本; Kazuhiro Nishimura; 和浩西村
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】高い記録感度で情報を記録でき、かつ高反射
率を有する再生専用光ディスクとの再生互換が取れる記
録および再生方法を提供する。【構成】結晶状態の反射率が２８％以下、アモルファ
ス状態の反射率が７０％以上の相変化記録媒体を用い
て、少なくともデ−タ記録領域以外の部分はアモルファ
ス状態とし、情報を記録する時には、記録信号波形列の
Ｌｏｗレベルに相当する部分にアモルファス化に必要な
高パワ−（Ｐａ）を、記録信号波形列のＨｉｇｈレベル
に相当する部分にはＰａより低くかつ結晶化に必要な低
パワ−（Ｐｃ）に強度変調したレ−ザ−光を照射する。
また、記録した情報を再生専用装置で再生する場合に
は、アモルファスマ−クに相当する部分を信号波形列の
Ｌｏｗレベル、結晶部分に相当する部分を信号波形列の
Ｈｉｇｈレベルとして情報信号を復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を用いて、
光記録媒体に情報を記録、消去、あるいは再生する方法
に関する。さらに詳しくは、情報を高感度に記録し、か
つＣＤ−ＲＯＭのような高反射率を有する再生専用光デ
ィスクとの再生互換ができる、相変化記録媒体の記録再
生方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、大容量かつランダムアク
セスが可能な可換媒体として、文書のみならず画像等の
大量の情報を記録再生する広い用途に浸透しつつある。
光ディスクは、大きく分けて再生専用型、追記型と書換
型の３種類に分類される。再生専用型には、音楽用コン
パクトディスク（ＣＤ）やコンピューターソフトの頒布
用として用いられているＣＤ−ＲＯＭ等がある。これら
の再生専用型光ディスクは情報信号に対応した凹凸をあ
らかじめ形成した基板上に金属の反射膜を設け、凹凸に
よる光の反射光量変化を利用して情報を再生する。近
年、アプリケーションソフトの容量増大やコンピュータ
ーでの画像利用の普及に伴い、ＣＤ−ＲＯＭの利用が急
速に進んでいる。これらの再生専用型光ディスクの反射
膜には、生産性やコストの点からＡｌを主成分とした材
料が用いられている。そのため、情報ピットの無い部分
の反射率は７０％以上と高い。そのうえ再生信号の強度
を大きく取れるように情報ピットの高さを設定してい
る。例えば、ＣＤやＣＤ−ＲＯＭでは信号変調度が６０
％以上と規定されているので、情報ピットから反射され
る光量は２８％以下である必要がある。

【０００３】書換型光ディスクおよび再生専用型光ディ
スクの普及に伴い、当然のことながら相互の互換性が要
望されている。特に、再生専用の装置は回路系や機構系
が簡単で済むため低価格であるので、書換型光ディスク
が再生専用装置で再生できることのメリットは非常に大
きい。書換型光ディスクには、主に光磁気方式と相変化
方式の２つがあるが、光磁気ディスクは記録膜の磁化方
向の違いによって生じる反射光の偏光面の回転を検出し
て信号を再生するので、反射光量変化で信号を再生する
再生専用型の装置では、新たな機構を加えない限り再生
を行うことができない。

【０００４】一方、相変化方式は、記録膜の結晶状態と
アモルファス状態間の相変化を利用して、両状態での反
射光量差を検出して信号の再生を行うため、再生専用型
の装置で再生できる可能性を有していると共に、記録再
生に用いる光学系が簡単で済むことから記録再生装置を
小型化・低価格化する上で有利である。また、１つのレ
ーザービームの強度を変化させるだけで新しい情報を記
録しながら同時に古い情報を消去できること、すなわち
従来の記録光学系でオーバーライト（重ね書き）ができ
ることや、反射光量の差で再生するため大きな信号強度
が得られることなどの点で優れた点を有している。相変
化方式に用いられる記録膜としては、今までＧｅ，Ｔ
ｅ，Ｓｂからなる薄膜や、ＩｎとＴｅあるいはＳｅ等か
らなる薄膜が提案され、現在Ｇｅ，Ｔｅ，Ｓｂからなる
記録膜を用いた相変化光ディスクが実用化されている。

【０００５】しかしながら、従来の相変化記録媒体の反
射率は７０％をはるかに下回り、既存の再生専用型装置
では信号を再生できなかった。この問題を解決すべく、
現在までに次のような提案がなされている。１）結晶状態の反射率が７０％以上、アモルファス状態
の反射率が２８％以下の記録媒体を用い、あらかじめ記
録膜を結晶化させた後に、情報信号に応じてアモルファ
スマークを形成する。（特開平６−４４６０６，特開平
６−１５５９２１）２）記録と再生に別の波長のレーザー光を用い、記録用
の光に対しては吸収率が高く、再生用の光に対しては反
射率が未記録状態で７０％以上、記録状態で５０％以下
となる記録媒体を用いる。（特開平２−１１３４５３）３）未記録状態あるいは消去状態の反射率が５０％以下
であり、記録後に反射率が上昇する記録媒体を用いる。
（特開昭６３−１５５４４０，特開平１−２５８２４
３）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の提案は次のような点で充分とはいえなかった。１）の方式では、未記録状態あるいは消去状態の反射率
が７０％以上と高いため、記録時に照射されたレーザー
光の殆どが反射され、記録膜で吸収される量が極めて少
ないために、記録感度が極めて低く、そのため高出力の
半導体レーザーが必要になる。

【０００７】２）の方式では、１）の記録感度の問題は
解消できるものの、記録再生装置に少なくとも２つのレ
ーザーを搭載する必要が生じてしまう。３）の方式では、未記録あるいは消去状態の反射率が低
いために記録に要するエネルギーは小さくて済み、かつ
記録部分の平均反射率、すなわち、記録マークとマーク
間の平均反射率が比較的高いので再生専用のプレーヤー
においても、フォーカシングサーボとトラッキングサー
ボが安定に行える。しかしながら、提案されている方式
では、再生専用装置で安定にサーボが行える点しか考慮
されていない。すなわち、高反射率状態を記録状態と
し、低反射率状態を消去状態として用いるので、既存の
再生専用型ディスクとは信号の極性が異なる。さらに、
３）の提案は、既存のＣＤやＣＤ−ＲＯＭの反射率、信
号規格に近づけるものではあるが、完全に規格を満足す
るものとはなっていない。よって、３）の方式に従えば
市販の再生専用装置の中に、再生できる装置もあれば、
再生できない装置もあるという事態になる可能性があ
る。

【０００８】この発明は上記の従来の方式の不都合を解
消し、情報を高感度に記録し、かつＣＤ−ＲＯＭのよう
な高反射率を有する再生専用光ディスクとの再生互換が
できる、相変化記録媒体の記録再生方法を提供するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に設け
た記録膜の結晶状態とアモルファス状態間の相変化を利
用して、レーザー光により情報を記録、消去あるいは再
生を行う光記録媒体であって結晶状態の反射率が２８％
以下、アモルファス状態の反射率が７０％以上の光記録
媒体を用い、少なくともデ−タ記録領域以外の部分はア
モルファス状態とし、情報を記録する時には、記録信号
波形列のＬｏｗレベルに相当する部分にアモルファス化
に必要な高パワ−（Ｐａ）を、記録信号波形列のＨｉｇ
ｈレベルに相当する部分にはＰａより低くかつ結晶化に
必要な低パワ−（Ｐｃ）に強度変調したレ−ザ−光を照
射することを特徴とする記録方法である。さらに、本発
明は、前記記録方法により情報が記録された光記録媒体
から反射光量を検出し、アモルファスマークに相当する
部分を信号波形列のＬｏｗレベル、結晶部分に相当する
部分を信号波形列のＨｉｇｈレベルとして情報信号を復
元することを特徴とする再生方法である。

【００１０】

【作用】ＣＤやＣＤ−ＲＯＭは規格によって、信号の無
いミラー部分の反射率が７０％以上、信号変調度が６０
％以上と規定されている。したがって、信号の記録され
ているピット部の反射率は２８％以下である必要があ
る。本発明では結晶状態の反射率が２８％以下、アモル
ファス状態の反射率が７０％以上の記録媒体を用いるの
で、結晶状態とアモルファス状態の相変化による反射率
変化を検出することによって、既存の再生専用型光ディ
スクプレーヤーによって信号の再生ができる。すなわ
ち、図１に示すように従来の記録方法とは逆に、記録信
号波形列のＬｏｗレベルに相当する部分にはアモルファ
ス化に必要な高パワ−（Ｐａ）を、記録信号波形列のＨ
ｉｇｈレベルに相当する部分にはＰａよりも低くかつ結
晶化に必要な低パワ−（Ｐｃ）に強度変調されたレ−ザ
−光を照射するので、記録信号波形列のＬｏｗレベルに
相当する部分にアモルファスマ−クが形成され、記録信
号波形列のＨｉｇｈレベルに相当する部分は結晶化す
る。これにより、記録信号波形列のＬｏｗレベルに相当
する部分の反射率を７０％以上、記録信号波形列のＨｉ
ｇｈレベルに相当する部分の反射率を２８％以下とする
ことができる。その結果、再生専用型光ディスクと同じ
反射率が得られるだけでなく、同じ極性の信号が得られ
る。したがって、本発明の記録方法で記録されたディス
クは、既存の再生専用装置で信号を再生することができ
る。この場合、再生専用型光ディスクのピット部分に相
当する信号レベルは、アモルファスマークが形成されて
いない結晶状態の部分の反射光から得られる。他方、再
生専用型光ディスクのピット間に相当する信号レベル
は、アモルファスマークの反射光から得られる。さらに
は、少なくともデ−タ記録領域以外の部分では記録膜が
アモルファス状態であることにより、ユーザーデータ記
録領域以外の反射率はＣＤやＣＤ−ＲＯＭと同様に７０
％以上とすることができる。

【００１１】また、本発明によれば、記録に要するエネ
ルギーが小さくてすむので低出力・低価格の半導体レー
ザーが使用できる。したがって、安価な記録装置を提供
することが可能となる。一般的に書換型の相変化記録媒
体は、結晶状態とアモルファス状態の間を可逆的に変化
させることにより記録と消去を行う。通常、結晶状態は
アモルファス状態の記録膜を融点以下でかつ結晶化温度
以上に加熱することによって得られる。一方、結晶状態
の記録膜にアモルファスのマークを形成するには、記録
膜を融点以上の高温に加熱して、いったん溶融させた後
に急冷することによって行うことができる。したがっ
て、アモルファス形成には結晶化よりも大きな熱エネル
ギーが必要になる。レーザー光を記録膜に照射して、結
晶状態の部分をアモルファス状態にするには、結晶状態
での光の吸収率が高くなければならない。本発明によれ
ば、結晶状態の反射率は２８％以下と低いので、光吸収
率が高く、低エネルギーの光照射でアモルファスを形成
できる。

【００１２】結晶状態の反射率が２８％以下、アモルフ
ァス状態の反射率が７０％以上の記録媒体は、たとえ
ば、透明基板上に金属、半金属、あるいは半導体の薄膜
（以下これを下引き層と呼ぶ）、第１の透明干渉層、記
録層、第２の透明干渉層と反射層とがこの順に形成され
た構造体により実現できる。これは、記録膜を透過して
反射層で反射された光が下引き層で再度反射されること
と、基板を通して入射した光が下引き層で反射されるこ
とにより、従来の下引き層の無い構造とは異なる干渉条
件が得られるからである。この効果を利用し、かつ下引
き層、第１および第２の透明干渉層、記録層、反射層の
光学定数および膜厚を適当な範囲に選ぶことにより、結
晶状態の反射率を２８％以下、アモルファス状態の反射
率を７０％以上とすることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら説明する。

【００１４】

【実施例１】図２はＣＤあるいはＣＤ−ＲＯＭの情報ピ
ットとそれに対応する信号を模式的に示したものであ
る。図２で、（ａ）はデータビット列、（ｂ）は信号波
形列、（ｃ）は信号波形列に相当するディスク基板上の
ピット、（ｄ）はレーザービームで再生した時に得られ
る再生信号すなわちディスクからの反射光量に相当する
波形を示したものである。ＣＤあるいはＣＤ−ＲＯＭ
は、樹脂基板表面に情報に対応した凹状のピット２が形
成され、その表面上にＡｌのような反射膜を設けた構成
が基本となっている。このようなピットを有する基板に
レーザー光を照射すると、平坦部からはその上に形成さ
れた反射膜の反射率に相当する光量が反射される。一方
ピット部にレーザー光が入射すると、ピットの底部から
反射した光と平坦部から反射した光が互いに干渉しあ
う。ピットの深さを適当な範囲に設定すれば、これら２
つの光が互いに弱め合い、その結果、ピットからの反射
光量を大幅に減少させることが出来る。ＣＤやＣＤ−Ｒ
ＯＭはこの原理に基づきディスクの反射光から信号を再
生しており、規格で平坦部からの反射光量を入射光量の
７０％以上、ピット部からの反射光量を入射光量の２８
％以下と決められている。従って、このような信号規格
を満足していないと、既存の再生専用型装置で信号の再
生が正確に行えない。

【００１５】書換型相変化ディスクで再生専用型光ディ
スクと再生互換をとる方法としては、例えば図３に示す
ように、結晶状態の反射率が７０％以上、アモルファス
状態の反射率が２８％以下の記録媒体を用い、情報に応
じてアモルファスマーク３を形成することが提案されて
いる。この場合、図３の（ｃ）のように記録信号波形列
のＨｉｇｈレベルに相当する部分はアモルファス化に必
要な高パワ−（Ｐａ）とし、記録信号波形列のＬｏｗレ
ベルに相当する部分はＰａより低くかつ結晶化に必要な
低パワ−（Ｐｃ）に強度変調したレ−ザ−光を照射する
ことによって、図３（ｄ）のように、、記録信号波形列
のＨｉｇｈレベルに相当する部分にアモルファスマーク
３を形成する。しかし、この方法では、本文で述べたよ
うに、未記録状態あるいは消去状態の反射率が７０％以
上と高いため、記録時に照射されたレーザー光のほよん
どが反射され、記録膜で吸収される量が極めて少ないた
めに、記録感度が極めて低く、そのため高出力の半導体
レーザーが必要になる。

【００１６】本発明の記録方法および再生方法を図１に
示す。（ａ）は記録データビット列、（ｂ）は記録信号
波形列、（ｃ）は（ｂ）を元に情報を記録する時に記録
膜に照射するレ−ザ−光の強度変調波形、（ｄ）は
（ｃ）のレ−ザ−光が照射された時に形成されるアモル
ファスマ−ク列、（ｅ）は（ｄ）のアモルファスマーク
列のトラックに沿った方向での反射率分布、（ｆ）は
（ｄ）のアモルファスマーク列をレ−ザ−ビ−ムで再生
した時に得られる信号すなわちディスクからの反射光量
に相当する波形を示したものである。

【００１７】本発明では、結晶状態の反射率を２８％以
下、アモルファス状態の反射率を７０％以上とした相変
化記録媒体を用い、記録信号波形列のＬｏｗレベルに相
当する部分はアモルファル化に必要な高パワ−（Ｐａ）
を、記録信号波形列のＨｉｇｈレベルに相当する部分は
Ｐａより低くかつ結晶化に必要な低パワ−（Ｐｃ）に強
度変調したレ−ザ−光を照射して、図１（ｄ）のように
記録信号波形列のＬｏｗレベルに相当する部分にアモル
ファスマーク１を形成し、記録信号波形列のＨｉｇｈレ
ベルに相当する部分は結晶状態となるように記録および
消去を行う。この場合、トラックに沿った方向でのアモ
ルファスマーク列の反射率分布は（ｅ）となる。

【００１８】このようにして記録された相変化ディスク
を再生するには、再生専用型光ディスクの再生と全く同
様に、低反射レベルの部分をＨｉｇｈレベル、高反射レ
ベルの部分をＬｏｗレベルとして情報信号を復元する。
すなわち、従来とは逆にアモルファスマークをＬｏｗレ
ベル、結晶部分をＨｉｇｈレベルとして再生する。この
方法にしたがい、情報を復元することは、とりもなおさ
ず再生専用型装置の情報復元方法と同じことになる。し
たがって、信号レベル、信号極性を再生専用型光ディス
クと同一にすることができ、完全な再生互換を確保する
ことができる。

【００１９】

【実施例２】図４は、本発明で用いる記録媒体の一実施
例を示す断面図である。透明基板上４に金属、半金属、
あるいは半導体からなる下引き層５、第１の透明干渉層
６、記録層７、第２の透明干渉層８と反射層９とをこの
順に形成した構造となっている。この構造をとることに
より、記録膜を透過して反射層で反射された光が下引き
層で再度反射されることと、基板を通して入射した光が
下引き層で反射されることにより、従来の下引き層の無
い構造とは異なる干渉条件が得られる。この効果を利用
することによって、下引き層、第１および第２の透明干
渉層、記録層、反射層の光学定数および膜厚を適当な範
囲に選ぶことにより、結晶状態の反射率を２８％以下、
アモルファス状態の反射率を７０％以上とすることがで
きる。

【００２０】図４に示す構造において、表１に示した光
学定数、すなわち屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）をもつ
下引き層、透明干渉層、記録層、および反射層を用い、
かつ表２に示したように下引き層、第２透明干渉層、記
録層、および反射層の膜厚を設定した場合の、第１透明
干渉層の膜厚に対するディスクの反射率を光学計算によ
って求めた。その結果を図５および図６に示す。図５は
透明干渉層の屈折率が２．１２の場合であり、図６は透
明干渉層の屈折率が２．５１の場合である。図中実線は
記録層がアモルファス状態の反射率を、破線は記録層が
結晶状態の反射率を表す。

【００２１】図から明らかなように、このような構成に
おいて第１透明干渉層の膜厚を適切な範囲に選ぶことに
よって、アモルファス状態の反射率が７０％以上で、か
つ結晶状態の反射率が２８％以下の記録媒体が得られる
ことがわかる。たとえば、図５の場合は、第１透明干渉
層の膜厚が１０５ｎｍ以上１３０ｎｍ以下の範囲でアモ
ルファス状態の反射率を７０％以上、結晶状態の反射率
を２８％以下とすることができる。

【００２２】そこで、溝深さ＝λ／８（λ＝７８０ｎ
ｍ）、溝幅＝１．０μｍ、ウォブル振幅＝３０ｎｍ、ト
ラックピッチ＝１．６μｍの連続溝が形成された追記型
ＣＤ規格に準拠した厚さ１．２ｍｍ、外径１２０ｍｍの
ポリカーボネート基板上に、Ａｕ、ＺｎＳとＳｉＯ₂の
混合膜（ＳｉＯ₂：２５ｍｏｌ％）、相変化記録膜、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ₂の混合膜（ＳｉＯ₂：２５ｍｏｌ％）お
よびＡｌの各層を、この順にスパッタ法で形成した。各
層の膜厚はそれぞれ、１０ｎｍ、１１０ｎｍ、１１ｎ
ｍ、２０ｎｍ、１５０ｎｍとした。また、記録層はＧ
ｅ，Ｔｅ，およびＳｂからなる合金ターゲットを用い
て、Ａｒガスと酸素ガスの混合ガスによる反応性スパッ
タ法で作成した。各層をスパッタ法で形成した後、紫外
線硬化樹脂を最上層にスピンコート法で塗布して、紫外
線を照射し保護膜を形成した。このようにして作成した
ディスクの記録膜は、成膜後アモルファスの状態であっ
た。

【００２３】また、同一の手順でスライドガラス基板に
スパッタ膜を形成した後、波長７８０ｎｍにおける反射
率を測定したところ、７２％であった。このサンプル
を、２５０℃のオーブンで約１０分加熱した後の反射率
は１５％であった。作成したディスクを周速１．２ｍ／
ｓで回転しながら、１ｋＨｚの単一周波数をＥＦＭ変調
した信号を記録用光ディスク装置で記録した。アモルフ
ァスマークを形成する部分と結晶状態を形成する部分に
応じて、記録時のレーザー出力波形は図１に示すよう
に、アモルファス化のパワーレベルＰａと結晶化のパワ
ーレベルＰｃの間で強度変調を行い、この強度変調され
たレーザー光をディスクに照射した。この方法により記
録を行うことによって、前の情報を消去しながら同時に
新たな情報を記録できる。このとき、ＥＦＭ変調信号の
記録信号波形列のＬｏｗレベルに相当する部分がアモル
ファスとなるように記録を行った。このように記録した
ディスクを再生専用装置で再生したところ、フォーカス
サーボ、トラッキングサーボ共に安定にサーボがかか
り、かつ１ｋＨｚの単一周波数の信号が再生できた。

【００２４】次に、記録用光ディスク装置で、同一のト
ラックに５００Ｈｚの単一周波数をＥＦＭ変調した信号
を同様の方法で記録した後、再生専用装置で再生したと
ころ、５００Ｈｚの単一周波数の信号が再生できた。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、高い記録感度で情報を
記録でき、かつ高反射率を有する再生専用光ディスクと
の再生互換を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録方法および再生方法を示す説明
図。

【図２】再生専用光ディスクの再生方法を示す説明図。

【図３】従来技術の記録方法および再生方法を示す説明
図。

【図４】本発明で用いられる記録媒体の一例を示す断面
図。

【図５】実施例２のディスク構成における、第１透明干
渉層の膜厚と反射率の関係を示す図。

【図６】実施例２のディスク構成における、第１透明干
渉層の膜厚と反射率の関係を示す図。

【符号の説明】

１アモルファスマーク２情報ピット３アモルファスマーク４透明基板５下引き層６第１透明干渉層７相変化記録層８第２透明干渉層９反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けた記録膜の結晶状態とアモ
ルファス状態間の相変化を利用し、レーザー光により情
報を記録、消去あるいは再生する光記録媒体であって結
晶状態の反射率が２８％以下、アモルファス状態の反射
率が７０％以上の光記録媒体を用い、少なくともデ−タ
記録領域以外の部分はアモルファス状態とし、情報を記
録するときには、記録信号波形列のＬｏｗレベルに相当
する部分にアモルファス化に必要な高パワ−（Ｐａ）
を、記録信号波形列のＨｉｇｈレベルに相当する部分に
はＰａより低くかつ結晶化に必要な低パワ−（Ｐｃ）に
強度変調したレ−ザ−光を照射することを特徴とする記
録方法。
【請求項２】請求項１記載の記録方法により情報が記
録された光記録媒体から情報を再生する方法であって、
光記録媒体からの反射光量を検出して、アモルファスマ
−クに相当する部分を信号波形列のＬｏｗレベル、結晶
部分に相当する部分を信号波形列のＨｉｇｈレベルとし
て情報信号を復元することを特徴とする再生方法。