WO1998044493A1 - Procede d'enregistrement et de reproduction pour support d'enregistrement optique d'information et support d'enregistrement optique d'information - Google Patents

Procede d'enregistrement et de reproduction pour support d'enregistrement optique d'information et support d'enregistrement optique d'information Download PDF

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WO1998044493A1
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optical information
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information recording
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PCT/JP1998/001285
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Ken´Ichi Nagata
Noboru Yamada
Nobuo Akahira
Kenichi Nishiuchi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for recording and reproducing a signal at a high recording density using a laser beam, and an optical information recording medium used at that time.
  • Optical discs called compact discs (CDs), optical discs called laser discs (LDs), and digital video discs (DV Ds) are used as so-called read-only optical information recording media that reproduce signals using laser light.
  • CDs compact discs
  • LDs laser discs
  • DV Ds digital video discs
  • optical disk or the like referred to as an optical disk.
  • DVD is currently used.
  • This read-only DVD is an optical disc with a diameter of 120 mm, and the maximum user capacity per recording layer is 4.7 GB.
  • the substrate is exclusively made of a disc-shaped polycarbonate with a thickness of 0.6 mm and a diameter of 120 mm.
  • the reproduction of the information signal is performed by irradiating a laser beam with a wavelength of 65 Onm or 635 nm (actually, there is an error and it is 63 to 67 Onm).
  • the so-called tracking servo system that maintains the playback laser beam at the center of the recording signal train when playing a DVD uses a phase difference tracking error signal (for example, National Technical Report Vol.32 No.4 Aug. 1986 P72 -80) (DVD-ROM standard Ver.1).
  • Optical information recording media capable of recording and reproducing signals using laser light include phase-change optical disks, magneto-optical disks, and dye disks.
  • a recordable phase-change optical disk usually uses a chalcogenide as a recording thin film material.
  • the recording thin film material In the case of the crystalline state, the signal is recorded by irradiating a laser beam, melting and rapidly cooling the recording thin film material to an amorphous state.
  • the recording thin film is turned into a crystalline state by irradiating a laser beam having a lower power than during recording.
  • the disc structure such that a phase difference occurs between the reflected light from the unrecorded portion and the reflected light from the recorded portion with respect to the wavelength of the reproduction laser beam;
  • Have been proposed for example, Japanese Patent No. 2773945, Japanese Patent No. 2661293, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-49000, etc.
  • the above-mentioned phase difference reproducing structure can obtain a good reproduction signal quality even when recording at a high density.
  • a substrate having a spiral or concentric groove called a guide groove on the substrate is usually used.
  • the tracking error signal is obtained by irradiating a laser beam for recording, Z or reproduction, for example, by a push-pull method or a three-beam method.
  • tracking servo may be applied by the track coupling method using a substrate on which pits are arranged in a zigzag pattern called a “dippit”. P86-97).
  • the optical information recording medium on which signals are recorded with the highest density among commercially available ones is a read-only DVD as described above.
  • the user cannot record any information in this read-only DVD.
  • An object of the present invention is to provide an optical information recording medium which is recordable, can be reproduced by a read-only DVD player, and has stable focus servo characteristics. To provide.
  • optical information recording medium that is recordable and can be reproduced by a read-only DVD player.
  • a phase difference tracking error signal must be obtained from the optical information recording medium on which the signal is recorded.
  • the recording medium with a low reflectance can be used. It is possible to correspond.
  • Another object of the present invention is to provide a recording / reproducing method capable of recording and reproducing a signal having the same physical density as a read-only DVD on an optical information recording medium satisfying the above characteristics. It is to be.
  • the present invention has the following configuration to achieve the above object.
  • a first configuration of a recording / reproducing method for an optical information recording medium according to the present invention is as follows.
  • a phase change between an amorphous state and a crystalline state is performed by irradiating a laser beam on a disk-shaped substrate having a groove.
  • a laser beam is applied to the optical information recording medium having the recording mark formed on the recording thin film, and a tracking error signal obtained from the recording mark is obtained.
  • To reproduce the signal while applying the tracking servo based on the It is characterized by.
  • the second configuration of the recording / reproducing method of the optical information recording medium according to the present invention is a method of irradiating a disk-shaped substrate having a mirror-shaped recording area with an amorphous state and a crystalline state by irradiating a laser beam.
  • an optical information recording medium that has at least a recording thin film that undergoes a phase change between them, while rotating the substrate, moving the laser beam irradiator so that the radial spacing of the recording signals is constant.
  • a desired signal is recorded so that a radial interval becomes constant, and the recording signal is recorded on the recording thin film.
  • the optical information recording medium on which the recording mark is formed is irradiated with a laser beam, and the signal is reproduced while applying a tracking support based on a tracking error signal obtained from the recording mark.
  • the recording / reproducing method of the optical information recording medium of the present invention having the above-described configuration enables a signal having a physical density equivalent to that of a read-only DVD to be recorded and reproduced.
  • the first configuration of the optical information recording medium according to the present invention is as follows. On a disc-shaped substrate having a guide groove with a groove depth of d (nm), a laser beam is applied to switch between an amorphous state and a crystalline state.
  • An optical information recording medium comprising at least a recording thin film that undergoes a phase change, wherein a wavelength of a laser beam for forming a recording mark based on an information signal in the recording thin film is represented by ⁇ (nm), wavelength: I !
  • a second configuration of the optical information recording medium according to the present invention is an optical information recording medium comprising at least a recording thin film on a disk-shaped substrate, which undergoes a phase change between an amorphous state and a crystalline state by irradiation with a laser beam.
  • An information recording medium comprising: a phase 0i of reflected light from a recording mark of the optical information recording medium with respect to a wavelength ⁇ 2 of a laser beam irradiated for reproducing a signal recorded on the optical information recording medium; The relationship with the phase ⁇ 2 of the reflected light from the
  • the optical information recording medium of the present invention having the above-described configuration enables recording at the same density as that of a read-only DVD, allows reproduction by a read-only DVD player, and has a focus servo characteristic.
  • a stable optical information recording medium can be obtained.
  • the main elements constituting the recording thin film include Ge and Te, and the ratio of the atomic weight of Ge and Te (Ge: Te) is preferably in the range of 45:55 to 55:45.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in a radial direction schematically illustrating a laminated structure of an optical information recording medium according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view in a radial direction schematically illustrating a laminated structure of an optical information recording medium according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a recorder used when recording a signal on the optical information recording medium of the present invention
  • composition connecting the two compositions GeTe and S b 2 T e 3 shows an optical constant versus the wavelength 6 5 onm
  • Fig. 5 is a diagram showing the optical constants of the composition near GeTe of the Ge-Te binary material at a wavelength of 65 Onm.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a recording / reproducing device used when recording / reproducing a signal on / from the optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a modulated waveform of a recording pulse when information is recorded on the optical disc in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a radial cross-sectional view schematically illustrating a laminated structure of an optical information recording medium (optical disc) 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • a laser beam for recording and reproducing is made incident from the substrate 1 side.
  • the substrate 1 is made of a resin such as polycarbonate or PMMA or glass, and the substrate surface 8 is formed of spiral or concentric continuous grooves (guide grooves, track grooves). H) is covered with nine.
  • the material of the protective layers 2 and 4 is physically and chemically stable, that is, the melting point and the softening temperature are higher than the melting point of the material of the recording thin film described later, and the material does not form a solid solution with the material of the recording thin film. Is desirable.
  • the protective layers 2 and 4 do not need to be a dielectric or transparent, and may be formed of, for example, ZnTe or the like, which has a light absorbing property with respect to visible light and infrared light. Further, when the protective layer 2 and the protective layer 4 are formed of different materials, there is an advantage that the degree of freedom in thermal and optical disc design is increased. Of course, they may be formed of the same material.
  • the recording thin film 3 may be any substance that reversibly changes its structure between a crystalline state and an amorphous state by irradiating a laser beam for recording.
  • Te, In, or Se may be used.
  • the main components of well-known phase change materials are Te-Sb-Ge, Te-Ge, Te-Ge-Sn, Te-Ge-Sn-Au, Sb-Se, Sb-Te, Sb- Se-Te, In-Te, In-Se, In-Se-Tl, In-Sb, In-Sb-Se, In-Se-Te and the like.
  • These thin films are usually formed in an amorphous state, but crystallize by absorbing energy such as laser light, and the optical constants (refractive index n, extinction coefficient k) change.
  • the reflective layer 5 is made of a metal element such as Au, Al, Ni, Fe, Cr, or an alloy thereof, and functions to increase the light absorption efficiency of the recording thin film.
  • the protective substrate 7 is formed, for example, by bonding a resin that has been spin-coated, a resin plate similar to the substrate, a glass plate, or a metal plate using an adhesive 6. Furthermore, two sets of recording media are bonded together with an adhesive, with the intermediate substrate or reflective layer inside, so that recording, reproduction, and erasure can be performed from both sides. A possible structure may be adopted.
  • each layer such as a recording thin film, a protective layer, and a reflective layer
  • an electron beam evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, a laser sputtering method, and the like are usually applied.
  • the unrecorded area (usually in a crystalline state) can be changed with respect to the wavelength of the laser beam for reproducing the optical information recording medium.
  • the phase difference of the reflected light from the recording mark area (usually in an amorphous state) may be set to (2 n + 1) X ⁇ ( ⁇ is an integer) or near (2 ⁇ + 1) x ⁇ . (For example, Japanese Patent No. 2068311, JP-A-6-49000, etc.).
  • phase-change optical disc having a so-called phase-difference reproducing structure is more suitable for reproducing a signal recorded at a higher density than a normal phase-change optical disc of the reflectivity-difference reproducing type. Further, since the recorded information signal can be reproduced with a phase difference, a phase difference tracking error signal can be detected. That is, it is theoretically possible to apply the phase difference tracking servo.
  • the most desirable phase difference for phase difference reproduction is (2 ⁇ + 1) X ⁇ (where ⁇ is an integer). is there.
  • the groove depth d is, if the range of d ⁇ 0.
  • n is an integer
  • the reproduction jitter value is deteriorated, and the original characteristics of the optical disc cannot be exhibited. Therefore, when playback is not performed with such an ideal playback drive (for example, when a playback drive whose servo characteristics are worse than the ideal state, a playback drive whose circuit noise is higher than the ideal state, or an inexpensive playback drive is used).
  • an ideal playback drive for example, when a playback drive whose servo characteristics are worse than the ideal state, a playback drive whose circuit noise is higher than the ideal state, or an inexpensive playback drive is used.
  • the optical characteristics of the optical disk are designed so that the average reflectance is high, good reproduction characteristics can be obtained even if other characteristics are somewhat sacrificed. If you want to increase the average reflectance, It is sufficient to adopt a configuration in which the emissivity is increased, but in this case, the reflectivity of the recording mark necessarily decreases.
  • at least the amplitude intensity ratio I 2 ZI i needs to be larger than 1.3.
  • phase difference tracking error signal cannot be obtained in an unrecorded state. Therefore, when recording on an optical disc in an unrecorded area, we considered using a push-pull tracking method using a guide groove.
  • the depth d (nm) of the guide groove is determined by the wavelength of the recording laser beam; (n m)
  • the groove depth d 0. 1 2 5 X ⁇ ! / n! (However, when n i is the refractive index of the substrate), the largest tracking error signal can be obtained (for example, "Optical disc technology" supervised by Morio Onoe, Radio Technology Publishing P87). For this reason, in a normal phase-change optical disc, the groove depth d is selected to be close to 0.1 ⁇ ! / Ni.
  • a tracking servo is applied by a push-pull method using a guide groove during recording, and a phase difference tracking error signal obtained from a recorded signal is reproduced during reproduction. If a tracking servo is applied by using this, the groove depth d of the guide groove must be examined from another viewpoint.
  • the groove depth of the guide groove 0. 1 2 5 X scan 2 Z n 2 (However, lambda 2 is the wavelength of the laser beam for reproduction, eta 2 is the refractive index of the substrate corresponding to the wavelength lambda 2. Or less In this case, a problem occurs during playback. Because the phase difference regeneration
  • the groove depth is 0.125 X ⁇ It is about 50% of the signal amplitude of! / n, which is the minimum necessary for applying the tracking servo, that is, considering the tracking servo at the time of recording, the groove depth is 0. 05 X ⁇ iZn, or more.
  • the groove depth is desirably 0.09 X ⁇ 2 / ⁇ 2 or less.
  • the magnitude relationship between ⁇ i and S 2 is such that S ⁇ S 2, the range of the groove depth that satisfies the above relational expression is widened. Also, when recording signals at high density, from the viewpoint of extending the power tolerance of recording, it is better to make the wavelength of the recording laser light shorter than the wavelength of the reproducing laser light rather than the opposite. Is also desirable. Therefore, the magnitude relationship between S and I 2 is S 1 ⁇ S 2.
  • the choice of whether to record the signal on the guide groove or between the guide grooves depends on the phase ⁇ ⁇ of the reflected light from the recording mark with respect to the incidence of the laser beam for reproduction, the recording mark and the recording mark. It can be uniquely determined by the relationship of the phase 02 of the reflected light from the non-recording mark area between them. That is, (2 n + 0.5) x ⁇ ⁇ 2- ⁇ i ⁇ (2 n + 1) x ⁇
  • the signal is recorded between the grooves in the substrate,
  • the first embodiment of the invention described so far uses a recording mark as an amorphous region of a recording thin film and an unrecorded portion (also referred to as a non-recording mark) as a crystalline region.
  • the crystalline region of the recording thin film and the unrecorded portion (non-recorded mark) may be an amorphous region. In this case, of course, there is no need to initialize the optical disk (to crystallize the entire recording area).
  • the recording device and the reproducing device are originally one integrated device, in particular, a device in which a mechanism for rotating a disc is shared, but there is no problem even if they are used as separate devices.
  • a small modification to a commercially available DVD playback device or a commercially available DVD playback device for example, a modification to adapt to a low-reflection optical information medium such as increasing a reproduction gain or increasing a reproduction light intensity. It is a practical measure to add a regenerator by adding).
  • the tracking at the time of recording is not limited to the push-pull method, and the same effect can be obtained by another method using a tracking error signal obtained from a guide groove, for example, a three-beam method.
  • One of the application fields of the present invention can be considered a DVD authoring tool.
  • FIG. 2 shows an optical information recording medium (optical disc) according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a radial cross-sectional view schematically showing a twenty-layered structure.
  • the fundamental difference from the optical disc in FIG. 1 is that the substrate surface 18 in the recording area of the substrate 11 is optically mirror-like and no guide groove is formed.
  • Other structures (for example, a phase difference reproducing structure) are the same as those shown in FIG. That is, the substrate 11, the protective layer 12, the recording thin film 13, the protective layer 14, the reflective layer 15, the adhesive 16, and the protective substrate 17 are respectively the substrate 1, the protective layer 2, and the recording thin film of the first embodiment. 3, corresponds to the protective layer 4, the reflective layer 5, the adhesive 6, and the protective substrate 7, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the best phase difference signal can be obtained in the signal reproduction because the phase 0 i of the reflected light from the recording thin film region in the amorphous state and relationship between the phase ⁇ 2 of the reflected light from the recording thin film region in the crystalline state,
  • the wavelength of the reproducing light is particularly high, especially for 65 O nm (the wavelength of the reproducing light specified in the DVD standard). It is difficult to obtain a reflectance configuration. As will be described later, even if a currently known chalcogen material is used to produce a phase difference reproducing medium having as high a reflectivity as possible, the reflectivity is at most on the order of 10%.
  • an ideal playback drive a drive that minimizes the circuit noise and playback light noise
  • focus servo instability may occur or the playback signal
  • the noise is superimposed and the reproduction jitter value is deteriorated, so that the original characteristics of the optical disc cannot be exhibited. Therefore, when playback is not performed with such an ideal playback drive (for example, when a playback drive whose servo characteristics are worse than the ideal state, a playback drive whose circuit noise is higher than the ideal state, or an inexpensive playback drive is used).
  • the optical characteristics of the optical disk are designed so that the average reflectance is high, good reproduction characteristics can be obtained even if other characteristics are somewhat sacrificed.
  • the signal When recording a signal on the optical information recording medium of the present invention, the signal is recorded using, for example, a recorder as shown in FIG. Phase change of phase difference reproducing structure
  • the optical disk 21 is fixed on the spindle motor 22 and rotated while controlling the rotation.
  • the modulated laser light emitted from the laser light source 24 based on the signal from the signal generation circuit 23 is attached to the
  • the light After being refracted by the mirror 26, the light is focused on the recording thin film by the objective lens 27, and information is recorded.
  • the moving speed of the feed mechanism 25 is controlled so that the interval between the recorded signal trains is constant.
  • the laser light source 24 used for recording may be a gas laser such as an Ar laser or a semiconductor laser.
  • the focus servo 28 may be performed using a He-Ne laser or the like.
  • the optical disk on which the signal is recorded in this manner can obtain a phase difference tracking error signal by irradiating a laser beam for reproduction.
  • a tracking servo By applying a tracking servo using this tracking error signal, a phase difference reproduction signal can be detected.
  • the magnitude relationship between and ⁇ 2 is ⁇ ⁇ 2 .
  • a common recording thin film material for a recordable and erasable phase change optical disc is a ternary composition of Ge-Sb-Te.
  • the composition range in which the crystallization rate is relatively fast is centered on the composition that connects the two compositions GeTe and Sb 2 Te 3 . And, within this composition range, the recording thin film composition of the phase change optical disk which has been put to practical use exists.
  • composition connecting the two compositions GeTe and Sb 2 Te 3 shows the results of examining the optical constants at a wavelength of 6 5 onm in amorphous state and the crystalline state in FIG.
  • n on the vertical axis indicates the refractive index
  • k indicates the extinction coefficient.
  • the change in the optical constant increases as the composition approaches GeTe.
  • a configuration having a higher reflectivity can be selected as the change in the optical constant between the amorphous state and the crystalline state is larger.
  • the substrate is polycarbonate
  • the recording thin film is 10 nm
  • the substrate side protective layer and the reflective layer side protective layer are both a transparent dielectric material with a refractive index of 2.1 (assuming ZnS-20mol3 ⁇ 4! SiO 2 )
  • the reflective layer is Au5 Onm.
  • the phase difference between the reflected light from the amorphous phase and the reflected light from the crystal is 7 ⁇ .
  • Table 1 shows the results. Table 1 As can be seen from Table 1, higher reflectivity is obtained as the recording thin film composition approaches GeTe. This tendency does not change even if the thickness of the recording thin film is changed. However, when the thickness of the recording thin film is thinner than 5 nm or thicker than 2 Onm, the reflectance at which the phase difference becomes 7 ° becomes extremely low or no longer exists, making it difficult to put into practical use. .
  • the composition near GeTe was examined.
  • Figure 5 shows the results.
  • n on the vertical axis indicates the refractive index
  • k indicates the extinction coefficient.
  • the change in the optical constant is the largest in the vicinity of Ge 53 Te 47 (the composition ratio is represented by the atomic weight ratio).
  • the substrate is polycarbonate
  • the recording thin film is 10 nm
  • the substrate side protective layer and the reflective layer side protective layer are both transparent dielectrics with a refractive index of 2.1 (assuming ZnS-20mol% SiO 2 )
  • the reflective layer is Au5 Onm.
  • the phase difference between the reflected light from the amorphous phase and the reflected light from the crystal is 7 ⁇ .
  • Table 2 shows the results of searching by optical calculation for the configuration in which the reflectances of the two are equal and the maximum.
  • Table 2 As can be seen from Table 2, the highest reflectivity is obtained when the recording thin film composition is near Ge 53 Te 47 (the composition ratio is expressed by the atomic weight ratio). If the Ge concentration is 45 at% to 55 at%, a phase difference reproducing structure corresponding to a reproducing light wavelength of 65 Onm can be obtained. This tendency does not change even if the thickness of the recording thin film is changed. However, if the thickness of the recording thin film is thinner than 5 nm or thicker than 20 nm, the reflectance at which the phase difference becomes 7 ° becomes extremely low or no longer exists, making practical use difficult. .
  • the main elements constituting the recording thin film are preferably Ge and Te, and the atomic weight ratio of Ge to Te is preferably in the range of 45:55 to 55:45.
  • the main element means an element having a relatively high atomic weight ratio forming the recording thin film
  • the main element being Ge and Te means that the main element is the top two of the elements having a high atomic weight ratio forming the recording thin film.
  • One means Ge and Te.
  • the composition of Ge-Te having a Ge concentration in the range of 45 at% to 55 at%, and more preferably the composition near Ge 53 Te 47 is used as the recording thin film material, the phase difference of higher reflectivity can be obtained. A reproduction medium is obtained.
  • the addition amount of these elements is preferably 10% or less based on the sum of the atomic weights of Ge and Te.
  • composition of the recording thin film described above can be similarly applied to the recording thin film of the optical information recording medium according to the first embodiment of the present invention.
  • the recording mark is an amorphous region of the recording thin film and the unrecorded portion (non-recording mark) is a crystalline region. Conversely, the recording mark is recorded.
  • the crystalline region of the thin film and the unrecorded portion (non-recorded mark) may be regarded as an amorphous region. In this case, of course, there is no need to initialize the optical disk (to crystallize the entire recording area).
  • the recording device and the reproducing device are originally one integrated device, particularly a device in which a mechanism for rotating a disc is shared, but there is no problem even if they are used as separate devices.
  • a commercially available DVD player for example, a commercially available DVD player,
  • a commercially available DVD playback device may be modified in a small way (for example, to adapt to a low-reflectance optical information medium, such as increasing the reproduction gain or increasing the intensity of the reproduction light). Is a practical response.
  • Authoring tools for DV D can also be considered as one of the application fields of the present invention.
  • the present invention is not limited to a read-only DVD, but is a recording / reproducing method and an optical information recording medium that are useful even in a higher-density recording format.
  • a polycarbonate substrate of the same shape was adhered to the formed optical disk using a UV curable resin as a back cover (protective substrate).
  • the refractive index of the polycarbonate substrate was 1.59 at a wavelength of 65 Onm.
  • the measured optical characteristics of this optical disk at a wavelength of 65 Onm are the thickness of the two ZnS-Si0 layers on the substrate side.
  • the thickness was 104 nm
  • the reflectance in the amorphous state of the recording thin film and the reflectance in the crystalline state of the recording thin film were both 10%.
  • Substrate side ZnS-Si0 reflectance at the more crystalline state if thinner than 104 nm thickness of 2 high no longer, the reflectance in the amorphous state conversely lowered.
  • phase difference between the reflected light in the crystal and the reflected light in the amorphous was the same as 0.97 °. This is dependent on ZnS-S iO 2 thickness of the phase difference mainly reflecting layer side. Reflected light in crystals and in amorphous
  • phase difference of the reflected light was measured using an interference microscope. These optical disks were subjected to an initialization process, and the crystalline state of the recording layer was assigned to an unrecorded state, and the amorphous state of the recording layer was assigned to a recording mark.
  • the optical disk 29 is fixed on the spindle motor 30 and rotated while applying rotation control.
  • the signal is recorded by condensing the laser light emitted from the laser light source 31 on the recording thin film by the objective lens 32.
  • the reproduction of the signal is performed by detecting the laser beam emitted from the laser light source 31 by the photodetector 34 via the objective lens 32 and the half mirror 33.
  • reference numeral 35 indicates a tracking servo
  • reference numeral 36 indicates a focus servo.
  • the laser light source 31 used for recording and reproduction is a semiconductor laser having a wavelength of 65 Onm, and the NA (aperture ratio) of the objective lens 32 is 0.6.
  • tracking was performed using the push-pull method, and recording was performed between the guide grooves.
  • Figure 7 shows the modulation waveform of the recording pulse.
  • the recording information was recorded after being modulated by the modulation method of 8Z16, RLL (2, 10). At this time, the recording linear velocity was 3.5 m / s, and the linear density of the recording signal was 0.267 // mZbit.
  • the recording pulse duty was 30%, the signal could be recorded by setting the peak power to 7. lmW.
  • the tracking servo was applied by detecting the phase difference tracking error signal. The power of the reproduction light was set to 0.8 mW.
  • Table 3 shows the playback jitter of each disk when the drive status was switched between two types.
  • the first drive state is a state in which the circuit noise of the reproduction system is reduced as much as possible
  • the second drive state is a state in which noise is intentionally given to the circuit in the reproduction system.
  • a disk with a high reflectance ratio in Table 3 means that the initial reflectance and the average replay reflectance after recording are high. If the reflectance ratio is high, a good reproduction jitter can be obtained because a stable focus servo operation can be obtained even in a high-noise reproduction system. However, if the reflectivity ratio is too high (exceeding 3), the reproduction jitter deteriorates because the signal quality of the phase difference reproduction deteriorates before the reproduction stability.
  • the initial state (unrecorded state) is set to the crystalline state of the recording thin film.
  • the amorphous state is set to the unrecorded state without performing the crystallization treatment and the recording is performed by crystallization, Results similar to 3 were obtained.
  • the surface is covered with irregular guide grooves with a pitch of 0.74 m and a groove depth of 26 nm with a radius of 120 mm and a thickness of 0.6 polycarbonate.
  • the ZnS-Si0 2, Ge 53 Te 47, ZnS-S i0 2, Au respectively are, 7 0 ⁇ 1 4 0nm, 1 0 nm, 48 nm, 5 0 nm thickness on the magnetron sputtering Formed by the method.
  • a polycarbonate substrate of the same shape was adhered to the formed optical disk using a UV curable resin as a back cover (protective substrate).
  • the refractive index of the polycarbonate substrate was 1.59 at a wavelength of 65 Onm.
  • the optical properties were measured using a mirror substrate having no guide groove) measured values of the optical properties with respect to the wavelength 65 Omn of the optical disk, the thickness of the substrate side ZnS-Si0 2 layers
  • the thickness was 104 nm
  • the reflectance in the amorphous state of the recording thin film and the reflectance in the crystalline state of the recording thin film were both 10%.
  • Substrate side ZnS-Si0 thickness of 2 reflectance in the more crystalline state if thinner than 1 0 4 nm high no longer, the reflectance in the amorphous state conversely lowered.
  • phase difference between the reflected light in the crystal and the reflected light in the amorphous phase is 1.17 ⁇ (in other words, it is the same as (2-0.9) X ⁇ .
  • retardation phase difference of reflected light in the reflected light and the amorphous mainly in the reflective layer side ZnS-Si0 Ru der because depends on 2 thickness.
  • crystal was measured by using an interference microscope.
  • the laser light source used for recording and reproduction was a semiconductor laser with a wavelength of 65 Omn, and the NA (aperture ratio) of the objective lens was 0.6.
  • tracking was recorded on the guide grooves using the push-pull method.
  • Figure 7 shows the modulation waveform of the recording pulse.
  • the recording information was recorded by modulating with the modulation method of 8Z16, RLL (2, 10). At this time, the recording linear velocity was 3.5 m / s, and the linear density of the recording signal was 0.267 / mZbit. Recording pal When the duty was set to 30%, the signal could be recorded by setting the peak power to 7.1 lmW. When reproducing the recorded signal, a tracking error was detected and a tracking servo was applied. The power of the reproduction light was set to 0.8 mW.
  • Table 4 shows the playback jitter of each disk when the drive status was switched between two types.
  • the first drive state is a state in which the circuit noise of the reproduction system is reduced as much as possible
  • the second drive state is a state in which noise is intentionally given to the circuit in the reproduction system.
  • a disk with a high reflectance ratio in Table 4 means that the initial reflectance and the average replay reflectance after recording are high. If the reflectivity ratio is high, good reproduction jitter can be obtained because a stable focus servo operation can be obtained even in a high-noise reproduction system. However, if the reflectivity ratio is too high (exceeding 3), the reproduction jitter deteriorates because the signal quality of the phase difference reproduction deteriorates before the reproduction stability. As a trial, when a signal was recorded between the guide grooves, no matter what recording conditions were used, it was possible to obtain only a playback jitter larger than the playback jitter obtained when recording on the guide groove, and Was.
  • the initial state (unrecorded state) is set to the crystalline state of the recording thin film.
  • the amorphous state is set to the unrecorded state without performing the crystallization treatment and the recording is performed by crystallization, Results similar to 4 were obtained.
  • Radius 1 2 Omm substrate surface of the recording area is a mirror surface, the mirror-like polycarbonate having a thickness of 6 negation as the substrate, successively thereon, ZnS- Si0 2, G e 53 Te 47, ZnS -S iO 2, Au Were formed to a thickness of 70 to 140 nm, 10 nm, 44 nm, and 50 nm, respectively, by magnetron sputtering.
  • a polycarbonate substrate of the same shape was adhered to the formed optical disk as a back cover (protective substrate) using an ultraviolet curing resin.
  • phase difference between the reflected light from the crystal and the reflected light from the amorphous was measured using an interference microscope.
  • These optical discs are subjected to an initialization process to change the crystalline state of the recording layer to an unrecorded state and the amorphous state of the recording layer to a recording mark ⁇ i>
  • the laser light source used for recording was a semiconductor laser with a wavelength of 65 Onm, A (aperture ratio) is 0.6.
  • a (aperture ratio) is 0.6.
  • the feed rate of the objective lens in the radial direction was controlled so that the interval between recorded signal trains was constant at 0.74 / m.
  • Figure 7 shows the modulation waveform of the recording pulse.
  • the recording information was recorded after being modulated by the modulation method of 8/16, RLL (2, 10). At this time, the recording linear velocity was 3.5 m / s, and the linear density of the recording signal was 0.267 / zmZbit.
  • the recording pulse duty was set to 30%, the signal could be recorded by setting the peak power to 6.9 mW.
  • the laser light source is a semiconductor laser with a wavelength of 65 Onm, and the NA (aperture ratio) of the objective lens is 0.6.
  • the tracking servo was applied by detecting the phase difference tracking error signal.
  • the power of the reproduction light was set to 0.8 mW.
  • the reproduction characteristics of each disc were compared between those in which the circuit noise of the reproduction drive was reduced as much as possible and those in which the noise was intentionally increased. The result is the ratio of the reflectance to the wavelength of the reconstructed light (65 Onm), I 2 / I!
  • the stability at the time of reproduction especially the stability of the focus servo is enhanced, and a good jitter is obtained.
  • the focus servo was obtained stably, but the quality of the essential phase difference reproduction signal was degraded.
  • the laser light source used for recording was an Ar laser with a wavelength of 458 nm, and the NA (aperture ratio) of the objective lens was 0.55.
  • the feed rate of the objective lens in the radial direction was controlled so that the interval between recorded signal trains was constant at 0.74 ⁇ m.
  • Figure 7 shows the modulation waveform of the recording pulse.
  • the recorded information was modulated by the modulation method of 8/16, RLL (2, 10) and recorded.
  • the recording linear velocity was 3.5 m / s
  • the linear density of the signal was set to 0.267 / zm / bit.
  • the recording pulse duty was 30%, the signal could be recorded by setting the peak power to 7.3 mW.
  • the laser light source is a semiconductor laser with a wavelength of 65 O nm, and the NA of the objective lens is 0.6.
  • the tracking error was detected and the tracking servo was applied.
  • the power of the reproduction light was set to 0.8 mW.
  • the jitter of the reproduced signal was 1 to 2% better on the same disk.
  • Keru your playback light 6 5 O nm reflectance I 2/1 but when 1.3 or more, the stability during reproduction, especially increased stability Four Kasusa Ichibo, A good zip was obtained.
  • the reflectance ratio I 2 ZI! For discs with more than 3, the focus servo was obtained stably, but the quality of the important phase difference reproduction signal was degraded.
  • the present invention can be used for various recordable optical disks, for example, a phase change optical disk, a magneto-optical disk, a dye disk, and the like, or a device for recording and reproducing information on and from these optical disks.

Landscapes

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Description

明細書 光学情報記録媒体の記録 ·再生方法及び光学情報記録媒体 技術分野
本発明は、 レーザ光を用いて高い記録密度で信号を記録及び再生する 方式、 及び、 そのときに用いる光学情報記録記録媒体に関する。
背景技術
レーザ光を用いて信号を再生する、 いわゆる再生専用の光学情報記録 媒体に、 コンパク トディスク （CD) と称される光ディスク， レーザデ イスク （LD) と称される光ディスク、 デジタルビデオディスク （DV D) と称される光ディスク等がある。
現在、 市販されている再生専用の光学情報記録媒体のうち、 もっとも 高密度に信号が記録されているものは、 現状では D VDである。
この再生専用 D VDは直径 120 mmの光ディ スクで、 記録面 1層あた りのユーザ容量は最大で 4. 7 G Bである。 基板は厚さ 0. 6mm、 直径 120 mmの円盤状ポリ力一ボネ一トが専ら適用されている。
情報信号の再生は、 波長 65 Onm或いは 635 nm (実際には誤差を有 するため 63 Onm以上 67 Onm以下） のレーザ光の照射によって行う。 D V Dを再生する際に再生レーザ光を記録信号列の中心に維持するいわ ゆる トラッキングサ一ボ方式は、 位相差トラッキング ·エラー信号 （例 えば、 National Technical Report Vol.32 No.4 Aug. 1986 P72-80) を 用いて行う （DVD— ROMの規格書 Ver.1) 。
また、 レーザ光を用いて信号を記録及び再生することのできる光学情 報記録媒体として、 相変化型光ディスク、 光磁気ディスク、 色素ディス ク等がある。 この内、 記録可能な相変化型光ディスクでは、 通常、 記録 薄膜材料としてカルコゲン化物を用いる。 一般には、 記録薄膜材料が結 晶状態の場合を未記録状態とし、 レーザ光を照射し、 記録薄膜材料を溶 融，急冷して非晶質状態とすることにより、 信号を記録する。 一方、 信 号を消去する場合は、 記録時よりも低パワーのレーザ光を照射して、 記 録薄膜を結晶状態とする。
また、 相変化光ディスクの記録密度向上を目的として、 再生レーザ光 の波長； Iに対して、 未記録部と記録部それぞれからの反射光の間に位相 差が生じるようにディスク構造を決定することが提案されている （例え ば、 日本特許第 2 7 7 3 9 4 5号、 日本特許第 2 6 6 1 2 9 3号、 特開 平 6— 4 9 0 0号公報等） 。 通常の反射率差再生構造に比べて、 上記の 位相差再生構造は、 高密度に記録しても良好な再生信号品質が得られる 記録可能な光ディスクに信号を記録及び Z或は再生する際のトラツキ ングエラ一信号を得るために、 通常は、 基板上に案内溝と呼ばれるスパ イラル状、 或は同心円状の溝を有する基板が用いられる。 具体的には、 トラッキングエラ一信号は、 記録及び Z或は再生するためのレーザ光の 照射によって、 例えばプッシュプル法や 3ビーム法によって得られる。 その他、 ゥォプルピッ トと呼ばれるちどり状にピッ 卜が配置された基板 を用いて、 トラックゥォプリング法によつてトラッキングサーボをかけ ることもある （例えば尾上守夫監修" 光ディスク技術" ラジオ技術社出 版 P86- 97) 。
現在、 市販されている中で最も高密度に信号が記録されている光学情 報記録媒体は、 前述したように再生専用 D V Dである。 しかしこの再生 専用 D V Dに、 ユーザが任意の情報を記録することはできない。
発明の開示
本発明の目的は、 記録が可能で、 かつ、 再生専用 D V Dの再生機で再 生可能で、 さらにフォーカスサ一ボ特性が安定な光学情報記録媒体を提 供することにある。
記録可能、 かつ、 再生専用 DVDの再生機で再生可能な光学情報記録 媒体に求められる特性は、 以下の通りである。
1. 再生専用 DVDと同等の物理記録密度 （ビッ ト長： 0. 267 μ mZbit、 トラックピッチ ： 0. 74 /zm、 信号の変調方式 ： 8 Z 16， L L (2, 10) ) で記録できること。
2. 信号を記録した光学情報記録媒体から、 位相差トラッキングエラ 一信号が得られること。
3. 再生専用 DVDと同等の反射率であること。
ただし、 上述の 3の反射率に関しては、 DVDの再生機の再生ゲイン を高める、 或は回路ノイズを下げる、 或いは再生レーザ光の出力を上げ る等の小改造によって、 反射率が低い記録媒体に対応させることが可能 でめる。
本発明のもう 1つの目的は、 上記特性を満たす光学情報記録媒体に対 して、 再生専用 DVDと同等の物理密度の信号を記録し、 かつ、 再生す ることができる記録 ·再生方法を提供することである。
本発明は、 上記の目的を達成するために以下の構成とする。
本発明による光学情報記録媒体の記録 ·再生方法の第 1の構成は、 案 内溝を有する円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によって非晶質状態と 結晶状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備えてなる光学 情報記録媒体を用い、 情報信号に基づいたレーザ光を照射し、 前記基板 の前記案内溝から得られる トラッキングエラー信号を用いてトラツキン グサ一ボをかけながら、 前記記録薄膜に記録マークを形成することで所 望の信号を記録し、 記録薄膜に記録マークが形成された光学情報記録媒 体にレーザ光を照射し、 前記記録マークから得られる トラッキングエラ 一信号をもとに、 トラッキングサーボをかけながら信号を再生すること を特徴とする。
本発明による光学情報記録媒体の記録 ·再生方法の第 2の構成は、 鏡 面状の記録領域を有する円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によつて非 晶質状態と結晶状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備え てなる光学情報記録媒体を用い、 基板を回転させながら、 記録信号の半 径方向の間隔が一定となるようにレーザ光照射部を移動させながら、 情 報信号に基づいたレーザ光を照射し、 前記記録薄膜に相変化を生じさせ て記録マークを形成することで所望の信号を半径方向の間隔が一定とな るように記録し、 記録薄膜に記録マ—クが形成された光学情報記録媒体 にレーザ光を照射し、 前記記録マークから得られる トラッキングエラー 信号をもとに、 トラッキングサ一ポをかけながら信号を再生することを 特徴とする。
本発明の光学情報記録媒体の記録 ·再生方法は、 上記のような構成と することにより、 再生専用 D V Dと同等の物理密度の信号を記録し、 か つ再生することが可能となる。
本発明による光学情報記録媒体の第 1の構成は、 溝深さが d (nm) の 案内溝を有する円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によって非晶質状態 と結晶状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備えてなる光 学情報記録媒体であつて、 前記記録薄膜に情報信号に基づいた記録マ― クを形成するレーザ光の波長を ^ (nm) 、 波長; I！における基板の屈折 率を η ,としたとき、 前記溝深さ dと； I i及び n との関係が、
0 . 0 5 X λ ! / n！≤ d
であり、 記録薄膜に形成された記録マークを再生するレーザ光の波長を λ 2 (nm) 、 波長； 1 2における基板の屈折率を n 2としたとき、 前記溝深 さ dとス 2及び n 2との関係が、
Figure imgf000006_0001
であり、 波長ス 2のレーザ光に対する記録マークからの反射光の位相 0 i と、 非記録マーク領域からの反射光の位相 02との関係が、
(2 n + 0. 7 ) X π < φ2- Φ ι < ( 2 η + 1. 3) X π
(ただし、 ηは整数） であり、 波長 λ 2 (nm) のレーザ光の入射に対する、 前記光学情報記録 媒体の記録マークからの反射光の振幅強度 I と、 非記録マーク領域か らの反射光の振幅強度 I 2との関係が、
I 1 < I 2
であることを特徴とする。
本発明による光学情報記録媒体の第 2の構成は、 円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によって非晶質状態と結晶状態との間で相変化を生じる 記録薄膜を少なく とも備えてなる光学情報記録媒体であって、 前記光学 情報記録媒体に記録した信号を再生するために照射するレーザ光の波長 λ 2に対する光学情報記録媒体の記録マークからの反射光の位相 0 iと、 非記録マ一ク領域からの反射光の位相 φ 2との関係が、
(2 n + 0. 7 ) X π < φ 2 - Φ ι < ( 2 n + 1. 3) x π
(ただし、 nは整数） であり、 波長 λ 2 (nm) のレーザ光の入射に対する、 光学情報記録媒体 の記録マークからの反射光の振幅強度 I と、 非記録マーク領域からの 反射光の振幅強度 I 2の関係が、
I 1 < I 2
であることを特徴とする。
本発明の光学情報記録媒体は、 上記のような構成とすることにより、 再生専用 DVDと同密度の記録が可能で、 かつ、 再生専用 DVDの再生 機で再生が可能で、 さらに、 フォーカスサーボ特性の安定な光学情報記 録媒体を得ることができる。 上記構成において、 記録薄膜を構成する主元素は Geと Teとを含み、 Geと Teの原子量の比 （Ge： Te) が 45 ： 5 5から 55 ： 4 5の範囲 にあることが望ましい。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係る光学情報記録媒体の積層構 成の概略を示す半径方向の断面図、
図 2は、 本発明の第 2の実施の形態に係る光学情報記録媒体の積層構 成の概略を示す半径方向の断面図、
図 3は、 本発明の光学情報記録媒体に信号を記録する場合に使用する 記録機の構成例を示す図、
図 4は、 GeTeと S b2 T e3の 2組成を結ぶ組成の、 波長 6 5 Onmに対 する光学定数を示す図、
図 5は、 Ge— Te2元系材料の GeTe近傍組成の、 波長 65 Onmに対 する光学定数を示す図、
図 6は、 本発明の光学情報記録媒体に信号を記録 ·再生する場合に使 用する記録 ·再生機の構成例を示す図、
図 7は、 本発明の実施例において光ディスクに情報を記録する際の記 録パルスの変調波形の一例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態 1)
図 1は本発明の第 1の実施形態に係る光学情報記録媒体 （光ディスク ) 1 0の積層構成の概略を示す半径方向の断面図である。 図 1において 、 記録、 及び再生を行うレーザ光は基板 1の側から入射させる。
基板 1は、 ポリカーボネート， P MMA等の樹脂或はガラス等からな り、 基板表面 8は、 スパイラル又は同心円状の連続溝 （案内溝， トラッ ク） 9で覆われている。
保護層 2， 4の材料は、 物理的 ·化学的に安定であること、 すなわち 後述する記録薄膜の材料の融点よりも、 融点及び軟化温度が高く、 かつ 記録薄膜の材料と相固溶しないことが望ましい。 例えば、 A 1203， Si Ox， Ta205, Mo03, W03, Zr02, ZnS, A1NX, B N, SiNx ， TiN, ZrN, PbF2, Mg F 2等の誘電体或はこれらの適当な組み合 わせからなる。 ただし、 保護層 2， 4は誘電体や透明である必要はなく 、 例えば、 可視光線及び赤外線に対して光吸収性をもつ ZnTe等で形成 してもよい。 また、 保護層 2と保護層 4を異なる材料で形成すると、 熱 的及び光学的なディスク設計の自由度が大きくなる利点がある。 もちろ ん同一材料で形成してもよい。
記録薄膜 3は、 記録のためのレーザ光の照射によつて結晶状態と非晶 質状態との間で可逆的に構造変化をおこす物質であればよく、 例えば T e， I n, または Se等を主成分とする相変化材料が例示できる。 よく知 られた相変化材料の主成分としては、 Te- Sb- Ge， Te-Ge, Te-Ge- Sn， Te-Ge-Sn-Au, S b- S e， S b-Te, Sb-Se-Te, In- Te， I n-Se, I n-Se-Tl, I n- S b, I n- S b- S e， I n- S e- Te等が挙げられ る。 これらの薄膜は通常、 非晶質状態で成膜されるが、 レーザ光等のェ ネルギーを吸収して結晶化し、 光学定数 （屈折率 n、 消衰係数 k) が変 化する。
反射層 5は、 Au， Al, Ni， Fe, Cr等の金属元素、 或はこれらの 合金からなり、 記録薄膜への光吸収効率を高める働きをする。
保護基板 7は、 例えばスピンコートした樹脂、 基板と同様の樹脂板、 ガラス板、 或は金属板等を接着剤 6を用いて貼り合わせることによって 形成する。 さらには、 2組の記録媒体を中間基板或は反射層を内側にし て接着剤を用いて貼り合わせることにより、 両面から記録， 再生、 消去 可能な構造としてもよい。
記録薄膜， 保護層， 反射層等の各層の形成方法としては、 通常、 電子 ビーム蒸着法， スパタ リ ング法， イオンプレーティ ング法， C V D法， レーザスパタリ ング法等が適用される。
保護層 2， 4の膜厚、 及び記録薄膜 3の膜厚の適切な設定により、 光 学情報記録媒体を再生するためのレーザ光の波長に対して、 未記録領域 (通常は結晶状態） と記録マーク領域 （通常は非晶質状態） との反射光 の位相差を、 （2 n + 1 ) X π ( ηは整数） 、 或は （2 η + 1 ) x ττ近 傍とすることができる （例えば、 日本特許第 2 0 6 8 3 1 1号、 特開平 6— 4 9 0 0号公報等） 。 このいわゆる位相差再生構造の相変化光ディ スクは、 通常の反射率差再生型の相変化光ディスクよりも、 高密度に記 録した信号の再生に適している。 また、 記録された情報信号を位相差再 生することができるので、 位相差トラッキングエラー信号を検出するこ とができる。 すなわち位相差トラッキングサーボをかけることが原理的 に可能である。
案内溝がない場合、 または溝の深さが浅い場合等のいわゆる案内溝の 影響を考慮しない場合では、 位相差再生にとって最も望ましい位相差は ( 2 η + 1 ) X π ( ηは整数） である。 実際には、 用いるレーザ光の波 長を λ 2とすると、 溝深さ dは、 d≤ 0 . 0 9 X λ 2/ n 2の範囲にあれ ば、 波長 λ 2のレーザ光の入射に対する、 非晶質状態の記録薄膜領域か らの反射光の位相 0 iと、 結晶状態の記録薄膜領域からの反射光の位相 0 2との関係、 及び、 非晶質状態の記録薄膜領域からの反射光の振幅強 度 I iと、 結晶状態の記録薄膜領域からの反射光の振幅強度 I 2の関係が
( 2 n + 0 . 7 ) X π < φ 2 - Φ ι < ( 2 n + 1 . 3 ) x π
(ただし、 nは整数） I 2Z I !< 3、 より好ましくは、 ！^ しく
を満たしている限り、 理想状態の 6 0 %以上の再生信号振幅、 及び良好 な位相差トラッキングエラー信号が得られた。
ただし、 案内溝の溝深さ dが d = 0. 0 7 X λ 2Ζη 2をほぼ満足する 場合、 溝上に記録する場合の理想的な位相差は
2- .= (2 η— 0. 9 ) X π (ただし、 ηは整数） 溝間に記録する場合の理想的な位相差は
2- 1 = ( 2 η + 0. 9) X π (ただし、 ηは整数） であつ 7"こ 0
振幅強度の比 I 2Ζ I が小さい方が好ましい理由については、 前述の 特開平 6 — 4 9 0 0号公報に詳細に述べられている。
しかし、 実際に相変化光ディスクで位相差再生構成を実現しようとす ると、 特に再生光の波長が 6 5 Onm ( D V Dの規格で定められている再 生光の波長） に対して、 高い反射率の構成を得ることは困難である。 後 述するように、 現在知られているカルコゲン材料を用いて可能な限り高 反射率の位相差再生媒体を作成したとしても、 その反射率はたかだか 1 0 %台である。 このような場合には、 理想的な再生ドライブ （回路ノィ ズゃ、 再生光ノイズを充分に抑えたドライブ） で再生しない限り、 フォ —カスサーボの不安定性等が生じたり、 再生信号に回路ノィズが重なる ことになり再生ジッタ値の悪化が生じて、 その光ディスクがもっている 本来の特性が発揮できない。 従って、 このような理想的な再生ドライブ で再生しない場合 （例えばサーボ特性が理想状態より悪い再生ドライブ 、 回路ノイズが理想状態よりも高い再生ドライブ、 または安価な再生ド ライブ等を用いた場合） には、 他の特性を多少犠牲にしても、 平均反射 率が高くなるように光ディスクの光学特性を設計した方が、 良好な再生 特性を得られる。 平均反射率を高めるのであれば、 記録マーク以外の反 射率を高めた構成にすればよいのであるが、 この場合は、 必然的に記録 マークの反射率は低くなる。 すなわち、 位相差再生構成の設計において は、 再生光の波長に対して振幅強度の比 I 2 I iを大きく とつた方が、 再生ドライブのサーボ特性への許容度が広がることになる。 I I 2と 比べて、 明らかに再生時のサ一ボ特性が良好となるためには少なく とも 、 振幅強度の比 I 2Z I iが 1 . 3よりも大きいことが必要であった。
ところで、 位相差再生構造の相変化光ディスクであっても、 当然未記 録状態においては、 位相差トラッキングエラー信号は得られない。 そこ で、 未記録領域の光ディスクに記録する場合には、 案内溝を用いてプッ シュプルトラツキング法を用いることを検討した。
プッシュプルトラッキング法を用いてトラキングサ一ボをかけて記録 する場合、 案内溝の溝深さ d (nm) が、 記録用のレーザ光の波長; I！ (n m) に対して、
d = 0 . 1 2 5 X λ ! / n！ (ただし、 n iは基板の屈折率） となっている場合に、 最も大きなトラッキングエラー信号が得られる （ 例えば尾上守夫監修" 光ディスク技術" ラジオ技術社出版 P87) 。 こ のため、 通常の相変化光ディスクでは、 溝深さ dを 0 . Ι Ζ δ Χ λ ! / n i近傍に選んでいる。
しかし、 本発明のように、 記録の際には案内溝を用いてプッシュプル 法でトラッキングサ一ボをかけ、 再生の際には記録した信号から得られ る位相差トラツキンングエラ一信号を用いてトラッキングサーボをかけ る場合には、 案内溝の溝深さ dを別の観点からも吟味しなければならな い。
例えば、 案内溝の溝深さが、 0 . 1 2 5 Xス 2Z n 2 (ただし、 λ 2は 再生用のレーザ光の波長、 η 2は波長 λ 2に対応する基板の屈折率。 以下 も同じ） では、 再生の際に不具合が生じる。 なぜなら、 位相差再生の場
0 合には、 案内溝の深さは浅ければ浅いほど、 再生信号品質が高く、 逆に
、 d = 0. 1 2 5 Xス 2Zn 2近傍で、 再生信号が原理的に極小となるか める o
そこで、 プッシュプル法における溝深さと トラッキングエラー信号振 幅の関係を検討した。 その結果、 溝深さ以外のパラメータが同じ場合、 溝深さが 0. 0 5 Xス i/n の場合に、 トラッキングエラー信号振幅は 理想状態 （溝深さが約 0. 1 2 5 X λ !/n の信号振幅の約 5 0%と なり、 トラッキングサ一ボをかけるための必要最低限であることがわか つた。 すなわち、 記録の際のトラッキングサーボから考えると、 溝深さ は 0. 05 X λ iZn ,以上であることが望ましい。
次に、 信号を記録した光ディスクを位相差再生する際の、 溝深さと再 生信号振幅、 及び位相差トラツキングエラー信号振幅の関係を検討した 。 その結果、 溝深さ以外のパラメータが同じ場合、 溝深さが 0. 09 X λ 2 n2よりも深いと、 再生信号品質、 トラッキングエラー信号ともに 、 大幅に品質が落ちて実使用が困難であることがわかった。 よって、 再 生の際のトラッキングサーボ特性の観点から考えると、 溝深さは 0. 0 9 X λ 2/η2以下であることが望ましい。
λ iとス 2の大小関係が、 ス i<ス 2であると、 上記の関係式を満足する 溝深さの範囲は広がる。 また、 高密度に信号を記録する場合、 記録のパ ワートレランスを広げる観点からも、 再生用のレーザ光の波長よりも記 録用のレーザ光の波長を短くする方が、 その逆の場合よりも望ましい。 従って、 ス と； I 2の大小関係は、 ス 1≤ス 2となる。
信号を案内溝上に記録するか、 或は案内溝間に記録するかの選択は、 再生のためのレーザ光の入射に対する、 記録マークからの反射光の位相 φ γと、 記録マークと記録マークの間の非記録マーク領域からの反射光 の位相 02の関係によって、 一義的に決定できる。 すなわち、 ( 2 n + 0 . 5 ) x π < φ 2 - Φ i < ( 2 n + 1 ) x π
(ただし、 nは整数） の場合には、 基板の溝間に信号を記録し、
( 2 n + 1 ) X π < φ 2 ~ Φ ι < ( 2 n + 1 . 5 ) X π
(ただし、 ηは整数） の場合には、 基板の溝部に信号を記録する。 この選択を逆転させると、 得られる再生信号振幅は正しい選択の場合に比べて小さくなる。 これは 、 案内溝の存在によって生じる位相差の影響によって生じる。
ここまで説明してきた、 発明の第 1の実施形態は、 記録マークを記録 薄膜の非晶質領域、 未記録部 （非記録マークともいう） を結晶領域とし ているが、 逆に、 記録マークを記録薄膜の結晶領域、 未記録部 （非記録 マーク） を非晶質領域としても構わない。 この場合には当然、 光デイ ス クの初期化 （記録領域の全面結晶化） 作業は不要である。
また、 記録機と再生機は本来 1つのまとまつた装置、 特にディスクを 回転させる機構を共通化した装置となっていることが好ましいが、 別々 の装置として用いてもなんら支障はない。 例えば市販の D V D再生装置 、 或は、 市販の D V D再生装置に小改造 （例えば再生ゲインを高める、 再生光の強度を高める等のような、 低反射率の光学情報媒体に適応させ るための改造） を加えて、 再生機とすることは実際的な対応である。 記録時のトラッキングはプッシュプル法に限るものでなく、 案内溝か ら得られる トラッキングエラ一信号を用いる他の方式、 例えば 3ビーム 法でも同様の効果が得られる。 本発明の応用分野の 1つとして、 D V D のォ一サリ ングツールを考えることもできる。
(実施の形態 2 )
次に本発明の第 2の実施形態について説明する。
図 2は本発明の第 2の実施形態に係る光学情報記録媒体 （光ディスク
2 ) 20の積層構成の概略を示す半径方向の断面図である。 図 1の光ディ スクとの根本的な違いは、 基板 11において記録領域の基板表面 18が 光学的に鏡面状で、 案内溝が形成されていないことである。 その他の構 成 （例えば位相差再生構造であること等） は、 図 1で示したものと同じ である。 即ち、 基板 11、 保護層 12、 記録薄膜 13、 保護層 14、 反 射層 15、 接着剤 16、 保護基板 17は、 それぞれ順に、 第 1の実施の 形態の基板 1、 保護層 2、 記録薄膜 3、 保護層 4、 反射層 5、 接着剤 6 、 保護基板 7に対応し、 これらについては詳細な説明を省略する。
ただし、 本実施の形態では基板に案内溝がないので、 信号再生におい て最も良好な位相差信号が得られるのは、 非晶質状態の記録薄膜領域か らの反射光の位相 0 iと、 結晶状態の記録薄膜領域からの反射光の位相 ø 2との関係が、
Figure imgf000015_0001
(2 η± 1) Χ ττ (ただし、 ηは整数） となる場合である。
実際には、 波長 λ 2のレーザ光の入射に対する、 非晶質状態の記録薄 膜領域からの反射光の位相 0 tと、 結晶状態の記録薄膜領域からの反射 光の位相 02との関係、 及び非晶質状態の記録薄膜領域からの反射光の 振幅強度 I iと、 結晶状態の記録薄膜領域からの反射光の振幅強度 I 2と の関係がそれぞれ、
(2 n + 0. 7) π < φ 2- φ χ< (2 η + 1. 3) X π
(ただし、 ηは整数）
I 2/ I ι< 3
を満たしている限り、 理想状態の 60%以上の再生信号振幅、 及び良好 な位相差トラッキングエラー信号が得られる。 なお、 振幅強度の比 1 / I 2が大きい方が好ましい理由については、 前述の特開平 6 - 49 0 0号公報に述べられている。
3 しかし、 実際に相変化光ディスクで位相差再生構成を実現しようとす ると、 特に再生光の波長が 6 5 O nm ( D V Dの規格で定められている再 生光の波長） に対して、 高い反射率の構成を得ることは困難である。 後 述するように、 現在知られているカルコゲン材料を用いて可能な限り高 反射率の位相差再生媒体を作成したとしても、 その反射率はたかだか 1 0 %台である。 このような場合には、 理想的な再生ドライブ （回路ノィ ズゃ、 再生光ノイズを充分に抑えたドライブ） で再生しない限り、 フォ —カスサ一ボの不安定性等が生じたり、 再生信号に回路ノイズが重なる ことになり再生ジッタ値の悪化が生じて、 その光ディスクがもっている 本来の特性が発揮できない。 従って、 このような理想的な再生ドライブ で再生しない場合 （例えばサーボ特性が理想状態より悪い再生ドライブ 、 回路ノイズが理想状態よりも高い再生ドライブ、 または安価な再生ド ライブ等を用いた場合） には、 他の特性を多少犠牲にしても、 平均反射 率が高くなるように光ディスクの光学特性を設計した方が、 良好な再生 特性を得られる。 平均反射率を高めるのであれば、 記録マーク以外の反 射率を高めた構成にすればよいのであるが、 この場合は、 必然的に記録 マークの反射率は低くなる。 すなわち、 位相差再生構成の設計において は、 再生光の波長に対して振幅強度の比 I 2Z I ！を大きく とった方が、 再生ドライブのサーボ特性への許容度が広がることになる。 I i = I 2と 比べて、 明らかに再生時のサーボ特性が良好となるためには少なく とも 、 振幅強度の比 I 2 1 が丄. 3よりも大きいことが必要であった。 本発明の光学情報記録媒体に信号を記録する場合には、 例えば図 3に 示したような記録機を用いて信号を記録する。 位相差再生構造の相変化 光ディスク 2 1は、 スピンドルモ一夕 2 2の上に固定し、 回転制御をか けながら回転させる。 信号発生回路 2 3からの信号に基づいてレーザ光 源 2 4から放射された変調されたレーザ光は、 送り機構 2 5にとりつけ
4 られたミラ一 2 6で屈折された後、 対物レンズ 2 7によって、 記録薄膜 に集光され、 情報が記録される。 このとき、 送り機構 25の移動速度は 、 記録した信号列の間隔が一定となるように制御する。 例えば、 再生専 用 D V Dと同密度の信号を記録する場合には、 信号列の間隔がおよそ 0 . 7 4 /imとなるように半径方向の送り制御を行なう。 この時、 記録に 用いるレーザ光源 24は、 A rレーザ等のガスレーザを用いてもよいし 、 半導体レーザを用いてもよい。 フォーカスサーボ 2 8は、 He-Neレ —ザ等を用いて行ってもよい。
このようにして信号を記録した光ディスクは、 再生のためのレーザ光 を照射することによって位相差トラッキングエラ一信号を得ることがで きる。 このトラッキングエラ一信号を用いてトラッキングサーボをかけ ることにより、 位相差再生信号を検出できる。
また、 高密度に信号を記録する場合、 記録のパワートレランスを広げ る観点から、 再生用のレーザ光の波長よりも記録用のレーザ光の波長を 短くする方が、 その逆の場合よりも望ましい。 従って、 と λ 2の大小 関係は、 λ λ 2となる。
次に、 相変化光ディスクで位相差再生構造を得るにあたって、 記録薄 膜として好ましい材料について検討した結果を述べる。
記録及び消去可能な相変化光ディスクの記録薄膜材料として一般的な ものに、 Ge- Sb-Teの 3元組成がある。 この 3元組成系のうち、 結晶 化速度が比較的速い組成範囲は、 GeTeと Sb2Te3の 2組成を結ぶ組成 を中心にして広がっている。 そしてこの組成範囲内に、 これまでに実用 化された相変化光ディスクの記録薄膜組成が存在する。
そこで GeTeと Sb2Te3の 2組成を結ぶ組成について、 非晶質状態と 結晶状態における波長 6 5 Onmにおける光学定数を調べた結果を図 4に 示す。 図 4中、 縦軸の nは屈折率を、 kは消衰係数をそれぞれ意味する
5 。 図 4からわかるように、 組成が GeTeに近づく ほど、 光学定数の変化 が大きくなる。 相変化光ディスクにおいて位相差再生構造を得ようとす ると、 非晶質状態と結晶状態における光学定数の変化が大きいほど、 反 射率の高い構成を選ぶことができる。
基板をポリカーボネート、 記録薄膜 1 0nm、 基板側保護層と反射層側 保護層をともに屈折率 2. 1の透明誘電体 （ZnS- 20mol¾!SiO2を想定 ) 、 反射層を Au5 Onmとした場合、 波長 6 5 Onmの入射光に対して、 非晶質からの反射光と結晶からの反射光の位相差が 7Γとなる構成のうち
、 両者の反射率が等しく、 かつ最大となる構成を光学計算によって探索 した。 結果を表 1に示す。 表 1
Figure imgf000018_0001
表 1からわかるように、 記録薄膜組成が、 GeTeに近づくほど高い反 射率が得られる。 この傾向は記録薄膜の膜厚を変えても変わらない。 た だし、 記録薄膜の膜厚が 5 nmより薄い場合、 及び 2 Onmより厚い場合に は、 位相差が 7Γとなる反射率は極端に低くなる、 或は存在しなくなり、 実用化は困難である。
本実施の形態の光ディスクの場合、 反射率は高ければ高いほどよい。 再生専用の光ディスクの反射率に近づくからである。 そこで、 次に、 G e-Te 2元系組成において、 GeTe近傍組成について検討した。 その結 果を図 5に示す。 図 5中、 縦軸の nは屈折率を、 kは消衰係数をそれぞ れ意味する。 図 5からわかるように、 Ge53Te47 (組成比は原子量比で 表現） 近傍組成において、 最も光学定数の変化が大きくなる。
6 基板をポリカーボネート、 記録薄膜 1 0nm、 基板側保護層と反射層側 保護層をともに屈折率 2. 1の透明誘電体 （ZnS- 20mol%SiO2を想定 ) 、 反射層を Au5 Onmとした場合、 波長 65 Onmの入射光に対して、 非晶質からの反射光と結晶からの反射光の位相差が 7Γとなる構成のうち
、 両者の反射率が等しく、 最大となる構成を光学計算によって探索した 結果を表 2に示す。 表 2
Figure imgf000019_0001
表 2からわかるように、 記録薄膜組成が、 Ge53Te47 (組成比は原子 量比で表現） 近傍組成において最も高い反射率が得られる。 又、 Ge濃 度が 45at%から 5 5at%であれば、 再生光波長 65 Onmに対応した位 相差再生構造を得ることができる。 この傾向は記録薄膜の膜厚を変えて も変わらない。 ただし、 記録薄膜の膜厚が 5 nmより薄い場合、 及び 2 0 nmより厚い場合には、 位相差が 7Γとなる反射率は極端に低くなる、 或は 存在しなくなり、 実用化は困難である。
上記のように、 記録薄膜を構成する主元素が Geと Teであって、 Ge と Teの原子量比が 45 ： 55〜55 ： 45の範囲とすることが好ま し い。 ここで、 主元素とは、 記録薄膜を構成する原子量比が相対的に高い 元素を意味し、 主元素が Geと Teであるとは、 記録薄膜を構成する原子 量割合が高い元素の上位 2つが Geと Teであることを意味する。
このように、 光学的には Ge濃度が 45at%から 5 5at%の範囲にあ る Ge- Te、 より好ましくは Ge53Te47近傍組成を記録薄膜材料とすれ ば、 より高い反射率の位相差再生媒体が得られる。 ただし、 記録薄膜材料を決定するにあたっては、 光学的特性以外にも 、 記録線速度に対応した結晶化速度を有していることが重要である。 今 回の検討結果では、 記録線速度が 2. 6m/sから 8m/sまでの範囲におい て、 Ge濃度が 52〜55at% 或は 45〜48at%の時に、 良好な記 録マークを形成できた。
さらに、 記録薄膜の結晶化温度を高めて再生光劣化特性の改善を図る ため、 Ge-Te2元合金に対して、 他の元素を添加することを検討した 。 その結果、 希ガス元素及び （B, C, Al, Si, Ti， V, C r, Mn ， Fe， Co, i, Zr， Ni, S e， Nb, S b， Ta, W, Au， P b, Bi ) から選ばれる元素の少なく とも 1種を適当量添加することによって特 性改善効果がみられた。
ただし、 上記元素のうち Geと Te以外の元素の原子量が、 Geと Teの 原子量の和に対して 10%より多くなると、 光学特性の変化量が小さく なり、 反射率を大きく とることができなくなる傾向を有する場合があつ た。 よって、 これらの元素の添加量は、 Geと Teの原子量の和に対して 10%以下とすることが好ましい。
以上説明した記録薄膜の組成は、 本発明の第 1の実施の形態に係る光 学情報記録媒体の記録薄膜にも同様に適用できる。
ここまで説明してきた、 発明の第 2の実施形態は、 記録マークを記録 薄膜の非晶質領域とし、 未記録部 （非記録マーク） を結晶領域としてい るが、 逆に、 記録マークを記録薄膜の結晶領域、 未記録部 （非記録マー ク） を非晶質領域としても一向に構わない。 この場合には当然、 光ディ スクの初期化 （記録領域の全面結晶化） 作業は不要である。
又、 記録機と再生機は本来 1つのまとまった装置、 特にディスクを回 転させる機構を共通化した装置となっていることが好ましいが、 別々の 装置として用いてもなんら支障はない。 例えば市販の DVD再生装置、
8 或は、 市販の DVD再生装置に小改造 （例えば再生ゲインを高める、 再 生光の強度を高める等のような、 低反射率の光学情報媒体に適応させる ための改造） を加えて、 再生機とすることは実際的な対応である。 DV Dのォーサリ ングッ一ルも本発明の応用分野の 1つとして考えることが できる。 もちろん、 本発明は再生専用 DVDにのみ限定されるものでは なく、 より高密度な記録フォーマツ トにおいても有用な記録 ·再生方法 、 及び光学情報記録媒体である。
以下、 具体例をもって、 本発明をさらに詳しく説明する。
(実施例 1 )
表面が、 ピッチ 0. 74 μπι、 溝深さ 26nmの凹凸の案内溝で覆われ ている半径 120隨、 厚さ 0. 6匪のポリカーボネートを基板として、 その上に順次、 ZnS- Si02、 Ge53Te47、 ZnS- Si02、 Auをそれ ぞれ、 70〜140nm、 10 nm、 39 nm、 50 nmの厚さにマグネトロン スパッタ法で形成した。 成膜した光ディスクに、 紫外線硬化樹脂を用い て同じ形状のポリカーボネート基板をバックカバー （保護基板） として 貼りあわせた。 ポリ力一ボネ一ト基板の屈折率は、 波長 65 Onmにおい て 1. 59であった。 この光ディスクの波長 65 Onmに対する光学特性 の実測値 （溝による回折の影響を除去するため、 光学特性は、 案内溝の ない鏡面基板を用いて測定した） は、 基板側 ZnS-Si02層の厚さが 1 04 nmの時に、 記録薄膜が非晶質状態における反射率、 及び記録薄膜が 結晶状態における反射率がともに 10%であった。 基板側 ZnS- Si02 の厚さが 104 nmより薄くなればなるほど結晶状態における反射率は高 くなり、 逆に非晶質状態における反射率は低くなる。 ただし、 いずれの ディスクにおいても、 結晶における反射光と非晶質における反射光の位 相差が 0. 97Γと同じである。 これは位相差が主に反射層側の ZnS-S iO 2膜厚に依存するからである。 結晶における反射光と非晶質における
9 反射光の位相差は、 干渉顕微鏡を用いて実測した。 これら光ディスクは 初期化処理を施し、 記録層の結晶状態を未記録状態、 記録層の非晶質状 態を記録マークにあてた。
これらの光ディスクに、 図 6に示す記録 ·再生機を用いて、 信号を記 録 ·再生した。 光ディスク 29をスピンドルモータ 30の上に固定し、 回転制御をかけながら回転させる。 信号の記録は、 レーザ光源 31から 放射されたレーザ光を、 対物レンズ 32によって、 記録薄膜に集光して 行う。 信号の再生は、 レーザ光源 31から放射されたレーザ光を、 対物 レンズ 32及びハーフミラー 33を経由してフォ トディテクター 34で 検出することにより行う。 なお、 図中、 符号 35はトラッキングサ一ボ を、 符号 36はフォーカスサーボをそれぞれ示している。
記録及び再生に用いたレーザ光源 31は波長 65 Onmの半導体レーザ 、 対物レンズ 32の NA (開口率） は、 0. 6である。 記録過程におい て、 トラッキングはプッシュプル法を用い、 案内溝の溝間に記録した。 図 7に記録パルスの変調波形を示す。 記録情報は、 8Z16， R L L (2, 10) の変調方式で変調して記録した。 この時、 記録線速度は 3 . 5m/s、 記録信号の線密度を 0. 267 //mZb i tとした。 記録パル ス d u t yを 30 %とした場合には、 ピークパワーを 7. lmWとするこ とで、 信号を記録することができた。 記録した信号を再生する場合には 、 位相差トラッキングエラー信号を検出してトラッキングサーボをかけ た。 再生光のパワーは 0. 8mWとした。
表 3にドライブの状態を 2種類に切り替えた場合の、 各ディスクの再 生ジッタを示す。 第 1のドライブ状態は、 再生系の回路ノイズを可能な 限り低減させたもの、 第 2のドライブ状態は、 故意に再生系の回路にノ ィズを与えたものである。 表 3
Figure imgf000023_0001
表 3で反射率比が高いディスクは、 初期反射率、 及び記録後の平均再 生反射率が高いことを意味する。 反射率比が高いと、 ノイズの高い再生 系においても安定なフォーカスサ一ボ動作が得られる等の理由により、 良好な再生ジッタが得られる。 ただし、 反射率比が高すぎる （3を越え る） 場合には、 再生の安定性以前に、 位相差再生の信号品質が劣化する ために再生ジッタは劣化する。
試みに、 案内溝上に信号を記録したところ、 どのような記録条件で記 録しても、 案内溝間に記録した時に得られた再生ジッタよりも大きな値 の再生ジッタしか得ることができなかった。
ここでは、 初期状態 （未記録状態） を記録薄膜の結晶状態としたが、 結晶化処理を施さずに、 非晶質状態を未記録状態として、 結晶化による 記録を行った場合にも、 表 3と同様の結果が得られた。
(実施例 2 )
表面が、 ピッチ 0 . 7 4 m、 溝深さ 2 6 nmの凹凸の案内溝で覆われ ている半径 1 2 0 mm、 厚さ 0 . 6随のポリカーボネ一トを基板として、
2 その上に順次、 ZnS-Si02、 Ge53Te47、 ZnS-S i02、 Auをそれ ぞれ、 7 0〜1 4 0nm、 1 0 nm、 48 nm、 5 0 nmの厚さにマグネトロン スパッタ法で形成した。 成膜した光ディスクに、 紫外線硬化樹脂を用い て同じ形状のポリカーボネート基板をバックカバー （保護基板） として 貼りあわせた。 ポリカーボネート基板の屈折率は、 波長 65 Onmにおい て 1. 5 9であった。 この光ディスクの波長 65 Omnに対する光学特性 の実測値 （溝による回折の影響を除去するため、 光学特性は、 案内溝の ない鏡面基板を用いて測定した） は、 基板側 ZnS- Si02層の厚さが 1 04nmの時に、 記録薄膜が非晶質状態における反射率、 及び記録薄膜が 結晶状態における反射率がともに 1 0%であった。 基板側 ZnS- Si02 の厚さが 1 0 4nmより薄くなればなるほど結晶状態における反射率は高 くなり、 逆に非晶質状態における反射率は低くなる。 ただし、 いずれの ディスクにおいても、 結晶における反射光と非晶質における反射光の位 相差が 1. 1 7Γ (別の表現をすると （2— 0. 9) X π と同じである 。 これは位相差が主に反射層側の ZnS- Si02膜厚に依存するからであ る。 結晶における反射光と非晶質における反射光の位相差は、 干渉顕微 鏡を用いて実測した。 これら光ディスクは初期化処理を施し、 記録層の 結晶状態を未記録状態、 記録層の非晶質状態を記録マークにあてた。
これらの光ディスクに、 図 6に示す記録 ·再生機を用いて、 信号を記 録 *再生した。 記録及び再生に用いたレーザ光源は波長 6 5 Omnの半導 体レーザ、 対物レンズの NA (開口率） は、 0. 6である。 記録過程に おいて、 トラッキングはプッシュプル法を用い、 案内溝の溝上に記録し た。
図 7に記録パルスの変調波形を示す。 記録情報は、 8Z1 6， RL L (2, 1 0) の変調方式で変調して記録した。 この時、 記録線速度は 3 . 5m/s、 記録信号の線密度を 0. 2 6 7 / mZb i t とした。 記録パル ス d u t yを 3 0 %とした場合には、 ピークパワーを 7 . l mWとするこ とで、 信号を記録することができた。 記録した信号を再生する場合には 、 位相差トラッキングエラ一信号を検出してトラッキングサーボをかけ た。 再生光のパワーは 0 . 8 mWとした。
表 4にドライブの状態を 2種類に切り替えた場合の、 各ディスクの再 生ジッタを示す。 第 1のドライブ状態は、 再生系の回路ノイズを可能な 限り低減させたもの、 第 2のドライブ状態は、 故意に再生系の回路にノ ィズを与えたものである。 表 4
Figure imgf000025_0001
表 4で反射率比が高いディスクは、 初期反射率、 及び記録後の平均再 生反射率が高いことを意味する。 反射率比が高いと、 ノイズの高い再生 系においても安定なフォーカスサーボ動作が得られる等の理由により、 良好な再生ジッタが得られる。 ただし、 反射率比が高すぎる （3を越え る） 場合には、 再生の安定性以前に、 位相差再生の信号品質が劣化する ために再生ジッタは劣化する。 試みに、 案内溝間に信号を記録したところ、 どのような記録条件で記 録しても、 案内溝上に記録した時に得られた再生ジッタよりも大きな値 の再生ジッ夕しか得ることができなかつた。
ここでは、 初期状態 （未記録状態） を記録薄膜の結晶状態としたが、 結晶化処理を施さずに、 非晶質状態を未記録状態として、 結晶化による 記録を行った場合にも、 表 4と同様の結果が得られた。
(実施例 3 )
記録領域の基板表面が鏡面である半径 1 2 Omm、 厚さ 6匪の鏡面 状のポリカーボネートを基板として、 その上に順次、 ZnS- Si02、 G e53Te47、 ZnS -S iO 2、 Auをそれぞれ、 7 0〜 1 4 0 nm、 1 0 nm、 44 nm、 5 0 nmの厚さにマグネ トロンスパッタ法で形成した。 成膜した 光ディスクに、 紫外線硬化樹脂を用いて同じ形状のポリカーボネ一ト基 板をバックカバ一 （保護基板） として貼りあわせた。 この光ディスクの 波長 65 Onmに対する光学特性の実測値は、 基板側 Z n S - S i 02層の厚 さが 1 04nmの時に、 非晶質状態における反射率、 及び結晶状態におけ る反射率がともに 1 0%であった。 基板側 ZnS- Si02の厚さが 1 04 nmより薄くなればなるほど結晶状態における反射率は高くなり、 逆に非 晶質状態における反射率は低くなる。 ただし、 いずれのディスクにおい ても、 結晶における反射光と非晶質における反射光の位相差が 1. 07Γ と同じである。 これは位相差が主に反射層側の ZnS- Si02膜厚に依存 するからである。 結晶における反射光と非晶質における反射光の位相差 は、 干渉顕微鏡を用いて実測した。 これら光ディスクは初期化処理を施 し、 記録層の結晶状態を未記録状態、 記録層の非晶質状態を記録マーク ^ i>乙た
この光ディスクに、 図 3に示す記録機を用いて、 信号を記録した。 記 録に用いたレーザ光源は波長 6 5 Onmの半導体レーザ、 対物レンズの N A (開口率） は、 0. 6である。 記録過程において、 対物レンズの半径 方向の送り速度は、 記録した信号列の間隔が 0. 7 4 / mで一定となる ように制御した。 図 7に記録パルスの変調波形を示す。 記録情報は、 8 / 1 6， R L L (2, 1 0) の変調方式で変調して記録した。 この時、 記録線速度は 3. 5m/s、 記録信号の線密度を 0. 2 6 7 /zmZb i t と した。 記録パルス d u t yを 3 0 %とした場合には、 ピークパワーを 6 . 9mWとすることで、 信号を記録することができた。
記録した信号を再生する場合には、 図 6に示した記録 ·再生機を用い た。 レーザ光源は波長 6 5 Onmの半導体レーザ、 対物レンズの N A (開 口率） は、 0. 6である。 位相差トラッキングエラ一信号を検出してト ラッキングサ一ボをかけた。 再生光のパワーは 0. 8mWとした。 ここで 、 再生ドライブの回路ノイズを可能な限り低減したものと、 故意にノィ ズを高めたもので、 各ディスクの再生特性を比較した。 結果は、 再生光 の波長 （6 5 Onm) に対して、 反射率の比 I 2/ I ！が 1. 3以上の時に 、 再生時の安定性、 特にフォーカスサーボの安定性が高まり、 良好なジ ッ夕が得られた。 ただし、 反射率比 I 2Z I iが 3を越えるディスクにつ いては、 フォーカスサ一ボは安定に得られるが、 肝心の位相差再生信号 の品質の劣化がみられた。
(実施例 4 )
実施例 3で示した光ディスクと同じ構成の光ディスクに、 図 3に示す 記録機を用いて、 信号を記録した。 記録に用いたレーザ光源は波長 4 5 8nmの Arレーザ、 対物レンズの N A (開口率） は、 0. 5 5である。 記録過程において、 対物レンズの半径方向の送り速度は、 記録した信号 列の間隔が 0. 7 4〃mで一定となるように制御した。 図 7に記録パル スの変調波形を示す。 記録情報は、 8/1 6， R L L (2, 1 0) の変 調方式で変調して記録した。 この時、 記録線速度は 3. 5m/s、 記録信 号の線密度を 0 . 2 6 7 /z m/ b i t とした。 記録パルス d u t yを 3 0 %とした場合には、 ピークパワーを 7 . 3 mWとすることで、 信号を記 録することができた。
記録した信号を再生する場合には、 図 6に示した記録 ·再生機を用い た。 レーザ光源は波長 6 5 O nmの半導体レーザ、 対物レンズの N A (開 口率） は、 0 . 6である。 位相差トラッキングエラー信号を検出してト ラッキングサ一ボをかけた。 再生光のパワーは 0 . 8 mWとした。
再生信号のジッタは実施例 3と比べると、 同じディスクで 1〜 2 %良 好なジッタが得られた。 また、 実施例 3と同様に、 再生光 6 5 O nmにお ける反射率 I 2/ 1 ,が 1 . 3以上の時に、 再生時の安定性、 特にフォー カスサ一ボの安定性が高まり、 良好なジッ夕が得られた。 ただし、 反射 率比 I 2Z I ！が 3を越えるディスクについては、 フォーカスサ一ボは安 定に得られるが、 肝心の位相差再生信号の品質の劣化がみられた。
以上に説明した実施の形態及び実施例はあくまでも本発明の技術的内 容を明らかにする意図のものであって、 本発明はこのような具体例にの み限定して解釈されるものではなく、 その発明の精神と請求の範囲に記 載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、 本発明を広義 に解釈すべきである。
産業上の利用の可能性
本発明は、 記録可能な各種光ディスク、 例えば相変化光ディスク、 光 磁気ディスク、 色素ディスク等、 あるいはこれらの光ディスクに情報を 記録 ·再生する装置に利用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 案内溝を有する円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によって非晶 質状態と結晶状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備えて なる光学情報記録媒体を用い、 情報信号に基づいたレーザ光を照射し、 前記基板の前記案内溝から得られる トラッキングエラー信号を用いてト ラッキングサ一ボをかけながら、 前記記録薄膜に記録マークを形成する ことで所望の信号を記録し、 記録薄膜に記録マークが形成された光学情 報記録媒体にレーザ光を照射し、 前記記録マークから得られる トラツキ ングエラ一信号をもとに、 トラッキングサ一ボをかけながら信号を再生 することを特徴とする光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
2 . 記録薄膜に信号を記録する際のトラッキング方式が、 プッシュプ ル法であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学情報記録媒 体の記録 ·再生方法。
3 . 記録薄膜に記録された信号を再生する際のトラッキング方式が、 位相差トラッキング法であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載 の光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
4 . 案内溝の溝深さが d (nm) で、 記録用のレーザ光の波長を λ ！ (η m) 、 波長 λ iにおける基板の屈折率を としたとき、 前記溝深さ dと λ i及び η ,との関係が、
0 . 0 5 λ i n !≤ d
であり、 記録薄膜に形成された記録マークを再生するレーザ光の波長を λ 2 (nm) 、 波長 λ 2における基板の屈折率を n 2としたとき、 前記溝深 さ dと； I 2及び n 2との関係が、
ά≤ 0 . 0 9 X λ 2 η 2
であり、 ； とス 2の関係が
ス 1 八 2 であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学情報記録媒体の 記録 ·再生方法。
5. 再生用のレーザ光の波長 λ2の入射に対して、 光学情報記録媒体 の記録マークからの反射光の位相 0iと、 記録マークと記録マークの間 の非記録マーク領域からの反射光の位相 ø 2との関係が、
( 2 n + 0. 5) π < φ 2 - Φ ι < ( 2 η + 1 ) X π
(ただし、 ηは整数） の場合には、 基板の溝間に信号を記録し、
(2 η + 1 ) X π < φ 2 - Φ ι < (2 η + 1. 5) X π
(ただし、 ηは整数） の場合には、 基板の溝部に信号を記録することを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
6. 記録マークを再生するレーザ光の波長 λ 2の値が 6 30 nm以上、 67 Onm以下であって、 案内溝の間隔が 0. 74 m、 記録信号の線密 度が 0. 267 mZb i t、 信号の変調方式が 8 Zl 6， R L L (2 ， 10) であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学情報記 録媒体の記録 ·再生方法。
7. 鏡面状の記録領域を有する円盤状の基板上に、 レーザ光の照射に よって非晶質状態と結晶状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備えてなる光学情報記録媒体を用い、 基板を回転させながら、 記録 信号の半径方向の間隔が一定となるようにレーザ光照射部を移動させな がら、 情報信号に基づいたレーザ光を照射し、 前記記録薄膜に相変化を 生じさせて記録マークを形成することで所望の信号を半径方向の間隔が 一定となるように記録し、 記録薄膜に記録マ一クが形成された光学情報 記録媒体にレーザ光を照射し、 前記記録マークから得られる トラツキン グエラー信号をもとに、 トラッキングサ一ボをかけながら信号を再生す ることを特徴とする光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
8. 記録薄膜に記録された信号を再生する際のトラッキング方式が、 位相差トラッキング法であることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載 の光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
9. 記録薄膜に記録された信号の再生の際に用いるレーザ光の波長が
6 3 Onm以上、 6 7 Onm以下であって、 記録信号列の半径方向の間隔が 0. 7 4 μπι、 記録信号の線密度が 0. 2 6 7 /mZb i t、 信号の変調 方式が 8 Z 1 6 , R L L (2 , 1 0 ) であることを特徴とする請求の範 囲第 7項に記載の光学情報記録媒体の記録 ·再生方法。
1 0. 記録薄膜に情報信号に基づいた記録マークを形成する際に、 少 なく とも前記記録マークを形成する前記記録薄膜を予め結晶化させ、 そ の後にレーザ光を照射して、 非晶質からなる記録マークを形成すること を特徴とする請求の範囲第 1項または第 7項に記載の光学情報記録媒体 の記録 ·再生方法。
1 1. 溝深さが d (nm) の案内溝を有する円盤状の基板上に、 レーザ 光の照射によって非晶質状態と結晶状態との間で相変化を生じる記録薄 膜を少なく とも備えてなる光学情報記録媒体であって、 前記記録薄膜に 情報信号に基づいた記録マークを形成するレーザ光の波長を λ 1 (nm) 、 波長； I！における基板の屈折率を n としたとき、 前記溝深さ dと ； I , 及び n iとの関係が、
Figure imgf000031_0001
であり、 記録薄膜に形成された記録マークを再生するレーザ光の波長を λ 2 (nm) 、 波長ス 2における基板の屈折率を n 2と したとき、 前記溝深 さ dと； I 2及び n 2との関係が、
Figure imgf000031_0002
であり、 波長ス 2のレーザ光に対する記録マークからの反射光の位相 0 i と、 非記録マ一ク領域からの反射光の位相 Φ 2との関係が、
(2 n + 0. 7 ) X 7Γ < ø 2 - ι < (2 n + 1. 3) x π
(ただし、 ηは整数） であり、 波長 λ 2 (nm) のレーザ光の入射に対する、 前記光学情報記録 媒体の記録マークからの反射光の振幅強度 I iと、 非記録マーク領域か らの反射光の振幅強度 I 2との関係が、
I 1 < I 2
であることを特徴とする光学情報記録媒体。
1 2. 円盤状の基板上に、 レーザ光の照射によって非晶質状態と結晶 状態との間で相変化を生じる記録薄膜を少なく とも備えてなる光学情報 記録媒体であつて、 前記光学情報記録媒体に記録した信号を再生するた めに照射するレーザ光の波長； I 2に対する光学情報記録媒体の記録マ一 クからの反射光の位相 0 iと、 非記録マーク領域からの反射光の位相 02 との関係が、
(2 n + 0. 7) X 7Γ < 2 - ι < (2 n + 1. 3) X π
(ただし、 ηは整数） であり、 波長 λ 2 (nm) のレーザ光の入射に対する、 光学情報記録媒体 の記録マークからの反射光の振幅強度 I ,と、 非記録マーク領域からの 反射光の振幅強度 I 2の関係が、
I !< I 2
であることを特徴とする光学情報記録媒体。
1 3. 記録領域における基板表面が鏡面で、 案内溝を有さないことを 特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の光学情報記録媒体。
1 4. 波長 λ 2 (nm) のレーザ光の入射に対する、 前記光学情報記録 媒体の記録マークからの反射光の振幅強度 I iと、 非記録マーク領域か らの反射光の振幅強度 I 2との関係が、
1. 3 < I 2/ I ι < 3
であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項または第 12項に記載の光 学情報記録媒体。
15. 記録マークにおける光学情報記録媒体の記録薄膜が非晶質状態 であり、 非記録マーク領域における光学情報記録媒体の記録薄膜が結晶 状態であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項または第 12項に記載 の光学情報記録媒体。
16. 記録マークにおける光学情報記録媒体の記録薄膜が結晶状態で あり、 非記録マーク領域における光学情報記録媒体の記録薄膜が非晶質 状態であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項または第 12項に記載 の光学情報記録媒体。
17. 記録薄膜を構成する元素として、 希ガス及び （B， C， Al, Si， Ti， V， Cr， Mn， F e， Co, Ni, Z r， Ni, S e， Nb, S b， Ta, W， Au, Pb， 及び Bi) からなる群から選ばれた少なく とも 1種 の元素を含み、 かつ、 これらの元素のうち Ge及び Teを除く元素の原子 量の和が、 Ge及び Teの原子量の和に対して 10%以下であることを特 徴とする請求の範囲第 1 1項または第 12項に記載の光学情報記録媒体
0
18. 基板上に保護層， 記録薄膜， 保護層， 反射層をこの順に有し、 かつ記録薄膜の膜厚が 2 Onm以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項または第 12項に記載の光学情報記録媒体。
19. 記録薄膜を構成する主元素が Geと Teであって、 Geと Teの原 子量比が 45 ： 55から 55 ： 45の範囲にあることを特徴とする請求 の範囲第 1 1項または第 12項に記載の光学情報記録媒体。
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