WO2001016947A1 - Disque optique, procede et appareil de lecture de donnees dudit disque - Google Patents

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WO2001016947A1
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Katsumi Suzuki
Takashi Yoshizawa
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to an optical disc, a reproducing method for reproducing data from the optical disc, and a reproducing apparatus thereof, and in particular, to an optical disc optimized for recording data at a higher density.
  • the present invention relates to a method for reproducing data from an optical disc and a reproducing method for reproducing data from the optical disc.
  • the present invention provides an optical disk in which two layers of a phase change type capable of recording, erasing, and reproducing are provided on one side thereof (hereinafter, simply referred to as a single-sided, two-layer phase change type optical disk).
  • the present invention relates to a method and apparatus for reproducing the same, particularly, a phase-change layer capable of recording and erasing, which is reversibly changed in phase between amorphous and crystalline by irradiation with a light beam.
  • a phase-change optical disc having two layers provided on one side thereof. The two layers are joined via an adhesive layer having a predetermined thickness, and a laser beam is focused on each layer from one side.
  • optical disks have been attracting attention as large-capacity memories, and DVDs (Digit al Versatile Disks), which are high-density optical disks that enable video playback for about two hours, have actually become available. Practical dani.
  • the recording density is higher than that of the current optical disc.
  • optical disks with a large storage capacity and the development of various elemental technologies to achieve this is required. In order to achieve higher densities, for example, it is effective to reproduce smaller pits recorded on a disc using smaller convergence spots. It is known that there is.
  • the size of the focusing spot is proportional to the wavelength of the laser beam of the light source, and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the objective lens.
  • NA numerical aperture
  • a compact disk which is an early optical disk product, uses a laser beam with a wavelength of 780 to 830 nm, but at present, it is a semiconductor laser.
  • a laser that emits a laser beam having a wavelength of 685 to 635 nm, which belongs to the red region, has been put to practical use.
  • semiconductor lasers belonging to the blue wavelength range of wavelengths from 400 to 42011111 has been advanced, and has almost reached the stage of practical use.
  • technologies for increasing the number of apertures of the objective lens have been studied.
  • optical discs include read-only discs such as CDs, write-once write-once discs such as CD-R, and read-only discs such as external memory of a computer.
  • read-only discs such as CDs
  • write-once write-once discs such as CD-R
  • read-only discs such as external memory of a computer.
  • rewritable discs There are three types of rewritable discs that can be recorded and erased. In addition, rewritable discs are used for playback, recording and erasing.
  • phase-change optical disc a recording film whose phase is reversibly changed between an amorphous phase and a crystalline phase by being irradiated with a laser beam is used.
  • the recording mark (amorphous state) and the back ground are irradiated by laser beam irradiation.
  • the reflectance is different, and the data is reproduced by detecting the difference in the reflectance.
  • Whether the laser-irradiated portion of the recording film becomes amorphous (mark) or crystalline (erased) depends on whether the temperature of the irradiated portion exceeds the melting point of the material composing the film. Or exceeding the crystallization temperature. Therefore, a laser beam whose intensity is modulated between a certain reference temperature between the melting point temperature and the crystallization temperature and a certain reference temperature equal to or higher than the crystallization temperature is generated, and the recording film is scanned with the laser beam.
  • overwriting that is, recording can be executed simultaneously with erasure.
  • LZG recording method In order to increase the recording density of such optical discs, the diameter of the condensed spot is reduced by shortening the laser wavelength, as described above. (LZG recording method) is used.
  • data is recorded only on the recording film inside the groove (group) or only on the bank between the grooves, which is called the land.
  • data is recorded in both ditches and embankments. That is, if the laser beam is scanning the groove, The groove depth is set so that the marks recorded on the bank are not optically visible, and when scanning the bank, the recorded marks written on the grooves are not optically visible.
  • An optically defined method is used in which data is stably recorded on both sides.
  • the wavelength of the semiconductor laser equipped with an optical head was set at 780 nm, and the NA (numeric) of the objective lens was set. (Rical aperture) is set at 0.45, and the thickness of CD discs is set at 1.2 mm.
  • the semiconductor laser wavelength of the optical head is set at 65 nm
  • the numerical aperture NA of the objective lens is set at 0.6
  • the substrate of the DVD disk is set at 0.6.
  • the thickness is set to 0.6 mm.
  • the condensing spot diameter of the optical head is obtained when the wavelength of the laser is obtained and the numerical aperture of the lens is NA; It is proportional to LZNA. Therefore, in order to make the spot diameter smaller, it is customary to make the wavelength shorter and make the NA as large as possible. At this time, assuming that the thickness of the disk substrate is t, care should be taken to set a small coma aberration in proportion to t (NA) 3Z.
  • the thickness of the substrate on the laser-incident side by increasing the wavelength of the semiconductor laser to a blue wavelength near 410 nm and NA as much as possible for the DVD as a boost DVD.
  • Various proposals have been made.
  • One example is the recording with a laser beam of 0.1 mm from the side of the 0.1 mm cover layer using an optical head with a wavelength of 410 nm and NA set to 085.
  • the term “cover layer” means that if the substrate thickness is 0.1 mm, mechanical (physical) rigidity cannot be obtained.
  • a high-density recording is achieved by applying or laminating a 0.1 mm cover layer on the surface of the substrate and irradiating the laser from the cover layer side instead of from the substrate side.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a single-sided, two-layer RAM disk described in the above paper.
  • a two-layer RAM disk on one side has a first RAM layer 132 provided on a polycarbonate (PC) substrate 131, and on another PC substrate 13
  • a second RAM layer 134 is provided, and the structure is formed by bonding together a UV curable resin film 135 having a thickness of 40 ⁇ m.
  • the 1 RAM layer 1 3 2, ZnS-Si0 2 protective film 1 3 2 A from the PC substrate side, GeSbTe recording layer 1 3 2 B and ZnS-Si0 2 coercive Mamorumaku 1 3 2 C films are laminated Is formed.
  • the second RAM layer 13 4 is composed of the side surfaces of the UV hardened film 13 5, the Au interference film 13 4 D, the ZnS-Si 0 2 protective film 13 4 A, the GeSbTe recording film 13 4 B, ZnS-Si0 2 protective film 1 3 4 C, membranes of Al-Cr reflecting film 1 3 4 E are formed in the laminated structure.
  • the objective lens 1336 that focuses the laser beam is controlled by a focus servo circuit (not shown), and the objective lens 1336 controls the recording film of the first RAM layer 132.
  • Laser beam LA 1 in first focus state focused on 1 3 2 B and second focus state focused on recording film 13 4 B of second RAM layer 13 4 B The laser beam is switched to one of the two laser beams LA2, and data is recorded and reproduced from each of the recording films 132B and 134B in the corresponding focus state.
  • the recording capacity of each layer is the standardized 4.7 GB side, the total of the two sides will be 9.4 GBZ per side, but the first RAM Considering the crosstalk caused by the optical interference between the layer 132 and the second RAM layer 134, the recording capacity of each layer is reduced to 4, 25 GB by slightly lowering the recording density. The total size of the two layers is 8.5 GB.
  • the reproduced signals from the first RAM layer 132 and the second RAM layer 134 need to be at substantially the same level.
  • the magnitude of this reproduced signal is the difference between the reflectance of the recording mark (amorphous portion) and the surrounding erased portion (crystal portion) (hereinafter referred to as the reflectance change amount).
  • ⁇ r 1 is the reflectance change amount in the first RAM layer itself.
  • 2nd RAM The amount of change in the reflectivity from the layer is determined by the fact that the incident light is transmitted through the first RAM layer, is reflected by the second RAM layer, and is transmitted again through the first RAM layer 132. This is a value obtained by multiplying the reflectance change ⁇ 2 from the layer 134 by the transmittance of the first RAM layer 132 twice.
  • each parameter is defined.
  • the reflectance of the crystal of the first RAM layer is r lc
  • the absorption is c lc
  • the transmittance is t lc
  • the reflectance of the amorphous is r la
  • the absorption is a la
  • the transmittance is t la.
  • r lc + a lc + t lc 100
  • r la + a la + t la 100.
  • the reflectivity r lc is set to 9% so that servo is performed electrically even when the first RAM layer 132 is in an unrecorded (crystalline state) state.
  • the reflectivity r lc is better if the servo alone is taken into account, but the larger the better, the more the reflected light beam from the second RAM layer 134 returned to the objective lens 136 as described above. Expects that the intensity of the light beam reflected from the second RAM layer 134 will be considerably reduced if the intensity is too large because the power has passed through the first RAM layer 132 twice. It is presumed that it is in line with that.
  • the incident light beam must pass through the first RAM layer 132 and then reach the second RAM layer 134 Therefore, the transmittance t ic of the first RAM layer 132 was set to 50%.
  • the reflective film 134E is made of metal for cooling in a phase-change optical disk.
  • the disk of the first RAM layer 132 is not provided with a reflection film. If the transmittance of the first RAM layer 132 is too large, the absorptance of the first RAM layer 132 decreases, and the recording sensitivity of the first RAM layer 132 decreases. There is a problem.
  • the magnitude of the reproduced signal from the l c layer 1 3 2 is
  • the transmission force tl is expressed as 0.5 (5 0%), ⁇ R2 becomes 24% from simple calculations.
  • the second RAM layer 13 4 can record even with a small amount of light transmitted through the first RAM layer 13 2 as described above. Therefore, it is necessary to increase the sensitivity of the disk. In other words, it is necessary to set the absorption rate of the unrecorded portion (crystal state) to be large. In order to prevent the absorbed heat from escaping, it is necessary to set the thickness of the reflecting film to be thin so as to transmit the light to some extent in order to suppress the escape of the heat from the reflecting film.
  • r 2c, a 2c, and t 2c are the reflectivity, absorptivity, and transmissivity of the crystalline state of the second RAM layer 134
  • r 2a, a 2a, and t 2a are the amorphous state, respectively. Represents the reflectance, absorptance, and transmittance.
  • the reflectance r 2a of the recording mark is higher than the reflectance r 2c of the erased state (crystal portion). It is an L to H media.
  • the method of increasing the numerical aperture of the objective lens to increase the density has the following various problems.
  • the spherical aberration mainly caused by the thickness error of each lens and the spacing error of each lens increases in proportion to the fourth power of the number of apertures.
  • the factors that cause such aberrations include not only the accuracy of components and the accuracy of assembly and adjustment of the optical head, but also the deterioration of reliability such as aging of the drive unit and changes in various environments. Sometimes it does. For this reason, drive equipment must be more reliable than ever. The need to ensure such high reliability also leads to the disadvantage of increased manufacturing costs.
  • the working distance corresponding to the distance between the part of the objective lens closest to the disk and the disk surface is determined by the numerical aperture of the optical design. Decreases in proportion to For example, when the numerical aperture is 0.60 mm, the working distance is 1.5 to 1.8 mm, whereas when the numerical aperture is about 0.85, the working distance is There is a problem that it becomes extremely narrow, 0.25 to 0.30 mm. If the working distance is short, the possibility that the objective lens will come into contact with the disk when a large external impact is applied increases the possibility of damaging the disk surface or the objective lens surface. In order to avoid this, there is a disadvantage that more advanced servo control is required.
  • a method of increasing the capacity of an optical disc capable of recording, reproducing, and erasing a phase change type laser is described above with a blue laser, a high NA objective lens, and a 0.1 mm thin film.
  • the method using a cover layer, the substrate thickness, and the laser wavelength are doubled on one side, and only the online capacity accessible from one side is doubled. There is an attempt at last.
  • the numerical aperture NA of the objective lens is set to 0.75 to 0.85.
  • the larger the NA of the objective lens the higher the price, the more difficult it is to process in manufacturing, or the lower the yield. is there.
  • An object of the present invention is to provide an optical disk optimized to further increase the recording density.
  • Another object of the present invention is to provide a phase-change type optical disk capable of recording, reproducing, and erasing, which is capable of increasing recording density and increasing storage capacity.
  • the inventors have observed the optimal relationship between the thickness of the transparent substrate of the disc and the number of apertures of the objective lens in order to achieve a higher recording density. It is out. That is, in the present invention, the thickness of the transparent substrate is selected from the range of 0.2 mm to 0.4 mm, and the wavelength of the light beam transmitted through the transparent substrate is selected from the range of 400 nm to 420 nm. The number of apertures of the objective lens for converging the light beam is selected from the range of 0.60 to 0.75. In the case of phase-change optical discs that can be recorded, played back and erased, it is necessary to increase the mass productivity of optical discs and reduce the unit cost of the discs, as with current DVD video or DVD ROM.
  • the numerical aperture NA of the optical disc is smaller than 0.60.
  • the optical disc is transparent. The thickness of the layer is required not to be greater than 0.4 mm.
  • the objective lens is a two-lens objective lens compared to a single lens, it is necessary to take the optical alignment of the two lenses, and the mass productivity is low and the reliability is low. There is also a problem. Further, the two-group objective lens has a problem that a spherical error easily occurs due to a thickness error generated in a transparent layer of a disc, and the working distance is short. For this reason, it is preferable that the objective lens be a single lens, that is, a one-group objective lens.
  • the upper limit of the numerical aperture NA of the one-group objective lens is about 0.75 in order to secure the tilt margin of the objective lens itself, and the optical disc has a two-layer structure. In order to realize this, the thickness of the transparent layer of the optical disc must be smaller than 0.2 mm, as evident from the graph in FIG. From such a viewpoint, power,
  • An optical disc is provided.
  • the numerical aperture of the objective lens is substantially set to 0.65, and the thickness of the transparent substrate is set to substantially 0.3.
  • An optical disk specified in mm is provided.
  • a transparent substrate which is focused by an objective lens having a numerical aperture of 0.60 to 0.75 and is irradiated with a light beam having a blue wavelength of about 410 nm and a thickness of 0
  • a transparent substrate defined in the range of 2 mm to 0.4 mm,
  • the recording layer formed on the transparent substrate is searched by a light beam transmitted through the transparent substrate to reproduce data, record data, or erase recorded data. Recording layer,
  • An optical disk is provided.
  • the recording layer is reversibly changed in phase between amorphous and crystalline by irradiation with a light beam, and data is recorded and erased.
  • An optical disc composed of a variable recording film is provided.
  • the numerical aperture of the objective lens is set to 0.65, and the thickness of the substrate is set to 0.3 mm. Is provided.
  • a first phase-change recording film which reversibly changes phase between the amorphous and the crystal by irradiation with a light beam
  • the first recording film is formed, and has a first transparent substrate having a thickness defined in a range of 0.2 mm to 0.4 mm, and a blue wavelength near 41 O nm.
  • a phase-change type second recording film which reversibly changes phase between the amorphous and the crystal by irradiation of the light beam;
  • the first recording film is arranged such that the first transparent substrate is directed to the light beam incident side, and the light beam that has passed through the first transparent substrate and the first recording film is the second recording film.
  • a first adhesive layer having a predetermined thickness for joining the two so that the recording film is irradiated, and
  • a phase-change optical disc composed of
  • the light beam is focused on one of the first and second phase change recording films from the incident side by an objective lens having an aperture number selected from the range of 0.60 to 0.75.
  • An objective lens having an aperture number selected from the range of 0.60 to 0.75.
  • a single-sided, two-layer phase-change optical disc is provided that can be illuminated and record, erase, and reproduce data on the recording film.
  • the number of apertures of the objective lens is set to 0.65, and the thickness of the substrate is set to 0.3 mm.
  • Optical disc Provided.
  • a third recording film of a phase change type which reversibly changes phase between the amorphous and the crystal when irradiated with a light beam having a blue wavelength of around 410 nm;
  • the first recording film is formed, a second transparent substrate having a thickness defined within a range of 0.2 mm to 0.4 mm, and an amorphous and a crystal formed by irradiation of a light beam.
  • a phase-change type fourth recording film that reversibly changes phase between
  • the third recording film is arranged so that the first transparent substrate is directed to the light beam incident side, and the light beam that has passed through the second transparent substrate and the third recording film is applied to the fourth recording film.
  • a second adhesive layer having a predetermined thickness for joining the two so that the recording film is irradiated, and
  • phase-change optical disk comprising: the first transparent substrate adhered to the second transparent substrate; and a single-sided two-sided two-layered phase-change optical disk joined together.
  • the optical disc according to the invention of (8) wherein the objective lens has an aperture of 0.65 and the thickness of the substrate is 0.3 mm. You.
  • the recording layer A method for reproducing data from an optical disk provided, comprising: generating a light beam having a wavelength selected from a range of 400 to 420 nm;
  • the numerical aperture of the objective lens is substantially set to 0.65, and the thickness of the transparent substrate is set to substantially 0.3.
  • a reproduction method characterized by being specified in mm is provided.
  • a transparent substrate to which a light beam is applied the thickness of which is set in a range of 0.2 mm to 0.4 mm, and a recording layer formed on the transparent substrate;
  • the data is reproduced by being searched by the light beam transmitted through the transparent substrate, and the data is recorded, or the data is reproduced from an optical disc composed of a recording layer from which the recorded data is erased.
  • a playback method that records data on an optical disc and erases the data
  • the recording layer is reversibly changed in phase between amorphous and crystalline by irradiation of a light beam, so that data recording and erasing can be performed.
  • a reproduction method characterized by being made of a phase-change recording film is provided.
  • the numerical aperture of the objective lens is set to 0.65, and the thickness of the substrate is set to 0.3 mm.
  • a phase-change type first recording film which reversibly changes phase between the amorphous and the crystal by irradiation with a light beam
  • This first recording film is formed, a first transparent substrate having a thickness defined within a range of 0.2 mm force and 0.4 mm, and an amorphous film formed by irradiation with a light beam.
  • the first recording film is arranged so that the first transparent substrate is directed to the light beam incident side, and the light beam that has passed through the first transparent substrate and the first recording film is applied to the second recording film.
  • a first adhesive layer having a predetermined thickness for joining the two so that the recording film is irradiated, and
  • the number of apertures of the objective lens is set to 0.65, and the thickness of the substrate is set to 0.3 mm.
  • a reproduction method characterized in that the reproduction method is provided.
  • a transparent substrate having a thickness within a range of 0.2 mm to 0.4 mm and a recording layer formed on the transparent substrate are searched by a light beam transmitted through the transparent substrate.
  • Device for reproducing data from an optical disc having a recording layer is a transparent substrate having a thickness within a range of 0.2 mm to 0.4 mm and a recording layer formed on the transparent substrate.
  • a playback device for playing back data composed of
  • a reproducing apparatus is provided, wherein the numerical aperture of the objective lens is substantially set to 0.65, and the thickness of the transparent substrate is set to substantially 0.3 mm. .
  • the data is reproduced by being searched by the light beam transmitted through the substrate, and the data is recorded, or the data is reproduced from an optical disc composed of a recording layer from which the recorded data is erased.
  • a playback device that records data on a disc and erases data
  • a reproducing apparatus for reproducing data from an optical disc composed of:
  • the recording layer is reversibly phase-changed between amorphous and crystalline by irradiation with a light beam to record and erase data.
  • a reproducing apparatus characterized by being constituted by a phase change type recording film.
  • a first phase-change recording film which reversibly changes phase between the amorphous and the crystal by irradiation with a light beam
  • This first recording film is formed, a first transparent substrate having a thickness defined in a range of 0.2 mm to 0.4 mm, and a crystal and a crystal formed by irradiation of a light beam.
  • a second phase-change type recording film that reversibly changes phase between
  • the first recording film is arranged so that the first transparent substrate is directed to the light beam incident side, and the light beam that has passed through the first transparent substrate and the first recording film is the second recording film.
  • a first adhesive layer having a predetermined thickness for bonding the two so that the recording film is irradiated, and
  • a reproducing apparatus that reproduces data from a phase-change optical disc composed of an optical disc, records data on the optical disc, and erases the data
  • a reproducing apparatus for reproducing data from an optical disc composed of a. According to this invention, in the invention of (22), the number of apertures of the objective lens is set to 0.65, and the thickness of the substrate is set to 0.3 mm. Provided is a reproducing apparatus characterized in that
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a single-sided, two-layer RAM disk.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C are schematic diagrams showing the state of contamination of the optical disk surface according to the conventional example and the embodiment of the present invention, and the state of contamination of the optical disk surface according to the comparative example. It is a schematic diagram.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the transparent substrate and the coma generated by the disc tilt in the conventional example and the example of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing an embodiment of the optical disk of the present invention and showing a range of an allowable numerical aperture and a thickness of a transparent substrate.
  • FIG. 5 is a graph showing the expected increase in the recording capacity by increasing the numerical aperture of the optical disk under the setting conditions shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an optical disk according to an example of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing an increase in recording capacity expected by increasing the numerical aperture of a phase change optical disc according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view schematically showing a structure of a phase-change optical disc according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the first RAM layer disk before bonding the single-sided dual-layer RAM disk shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the second RAM layer disk before the single-sided dual-layer RAM disk shown in FIG. 8 is bonded.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a sputter device for forming a film on a substrate in order to manufacture a first RAM layer and a second RAM layer disk shown in FIG.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an optical disk drive device for driving a phase change optical disk according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing a laser pulse at the time of OW in the apparatus shown in FIG.
  • Figure 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the transparent substrate and the coma aberration (converted to wavefront aberration) caused by disc tilt under each condition (numerical aperture of the objective lens).
  • the amount of comma aberration on the vertical axis is determined in arbitrary units.
  • the thickness of the transparent substrate is 0.6 mm
  • the numerical aperture of the objective lens is 0.60
  • the wavelength is 65 O nm.However, if a disk tilt of a certain unit angle occurs, The amount of generated coma is about 200 in arbitrary units. More specifically, coma can be estimated by the following proportional equation (1).
  • t thickness of the transparent substrate
  • N A numerical aperture of the objective lens
  • ⁇ wavelength of the light source
  • the wavelength is shortened from 65 O nm to 410 nm, and unnecessary coma aberration is increased by increasing the aperture. You can see that it goes. Since the coma aberration increases in proportion to the disc tilt, the coma can be reduced to a lower level as a whole by manufacturing a disc with a smaller tilt than the conventional optical disc. This is certainly possible, but in this case, the cost of manufacturing the disk is high, and if this results in a high selling price, disadvantages arise. This conflicts with the ultimate goal of disseminating higher density optical disc systems. Therefore, the amount of tilt of the disk is as small as possible with the coma aberration, assuming that it is equal to the conventional level. It is necessary to consider measures to reduce the impact.
  • Fig. 3 As can be clearly seen, in order to suppress coma aberration at the same level as in the DVD-ROM system, it is necessary to reduce the thickness of the transparent substrate and to limit the range of the number of apertures. The two must be combined. Specifically, it is necessary to set the numerical aperture to be approximately 0.60 or more and 0.75 or less, and the transparent substrate thickness to be approximately 0.2 mm or more and 0.4 mm or less. Also, not all combinations are possible in this range, and the combination of the transparent substrate thickness and the numerical aperture capable of suppressing coma below a predetermined value is limited to the range shown by the oblique lines in FIG.
  • Fig. 5 shows the estimated recording capacity under such conditions.
  • the actual recording capacity is determined by detailed design of the minimum bit length of the optical disk, the track pitch, or the modulation method used in the drive system, etc. Although it can be fixed, it can be roughly estimated as a preliminary study.
  • Figure 5 shows the estimated storage capacity in this way.
  • the diameter of the collection spot is reduced in proportion to wavelength and inversely to numerical aperture.
  • the increase in recording capacity is almost proportional to the density of the optical disk in the radial and circumferential directions (how to fill it). It can be predicted that it is almost proportional to the square of. In other words, the wavelength 2
  • the increase in recording capacity is expected in proportion to the power and inversely proportional to the square of the number of openings.
  • Figure 5 shows the calculation based on the current DVD-ROM based on the proportional conversion of wavelength and aperture. As is evident from Fig. 5, the proposed method uses a disk of the same diameter as the DVD-ROM disk, with 12 to 18 GB per side on one side. Realization of such large capacity can be expected.
  • optical disk drive to which the present invention is applied is described in, for example, the document “Optical Disk Technology” (Noboru Murayama et al., Radio Technology, 1989). However, as described above, only the configuration of the objective lens and the wavelength of the light source are different, and the other configurations are the same.
  • the RAM disk drive system described later and the optical disk drive described above have substantially the same configuration, and thus the optical disk to which the above-described embodiment is applied. Please refer to this description for an overview of the disk drive system.
  • the objective lens is a so-called single lens, like a conventional objective lens having an aperture of 0.60 or less, and a predetermined number of lens actuators. It is used by fixing the position.
  • the number of openings is 0.65.
  • the objective lens is not limited to a single lens, but may be configured as a combination lens of a plurality of lenses as long as the cost is low and the reliability is high.
  • the light source is a semiconductor laser having a wavelength of 400 nm, which is basically used in the same manner as a conventional red semiconductor laser or infrared semiconductor laser.
  • prism and lens Optimum coating specifications for optical components such as are also adopted.
  • the optical disk 1 shown in FIG. 6 includes a transparent substrate 2 and a PC (polycarbonate) substrate 3.
  • the PC substrate 3 is formed in advance with a pit that carries information similarly to the substrate of a read-only disk such as a CD, and has a thickness of 0.9 mm.
  • an aluminum thin film 5 is adhered to the pit 4 side of the PC substrate 3 by vacuum evaporation in order to increase the reflectance.
  • a transparent substrate 2 having a thickness of 0.3 mm is formed on the pit side of the PC substrate 3.
  • a 0.3 mm thick ultraviolet ray curable resin layer is formed on a PC substrate 3 on which aluminum is deposited by a spin coating method, or a 0.3 mm thick transparent sheet is formed.
  • the transparent substrate 2 is made by a method in which the transparent substrate 2 is formed by an adhesive or an ultraviolet curing adhesive.
  • the diameter of the light beam on the disk surface is about 0.34 mm as shown in Fig. 2B, and the influence on the surface contamination is relatively small. Can be lowered.
  • the working distance is about 1.7 mm, which makes it possible to design the servo system while preventing collision between the objective lens and the disk.
  • phase-change optical disk according to another embodiment of the present invention will be described.
  • a single-sided, two-layer RAM disk will be described with reference to FIGS.
  • a phase change optical disk according to another embodiment of the present invention has been optimized in consideration of the advantages and disadvantages of increasing the capacity of the phase change optical disk. That is, the wavelength of the semiconductor laser is set to a blue wavelength near 410 nm, the NA of the objective lens is set to be larger than 0.6, smaller than 0.75, and the thickness of the substrate is reduced. It is set to be thicker than 0.2 mm and thinner than 0.4 mm. By such an optimization, it is possible to provide a phase-change optical disk capable of high-density recording and capable of forming a single-sided, dual-layer RAM.
  • the present invention uses a blue laser having a wavelength of 410 nm, an objective lens having an NA of 0.65, and a circular substrate having a thickness of 0.3 mm.
  • a blue laser having a wavelength of 410 nm
  • an objective lens having an NA of 0.65
  • a circular substrate having a thickness of 0.3 mm.
  • the use of a single-layer CD (1 .0 mm) of the current product makes it possible to achieve an overall thickness of about 1.2 mm even with a 130 mm diameter disk. 2 mm thick), the same mechanical accuracy or the same rigidity as the double-sided laminated DVD (thickness after lamination is 1.2 mm) can be obtained.
  • this disc can record / reproduce / erase about 12 GB on one layer on one side, 24 GB on two layers on one side, and 48 GB on four layers on both sides. Possible user capacity can be secured.
  • FIG. Figure 7 shows the calculated value of the one-sided capacity (vertical axis) of an optical disk with a diameter of 12 O mm with respect to the NA (horizontal axis) of the objective lens when the laser wavelength was selected to be 410 nm. It is shown.
  • the converted capacity 1 is calculated based on the second-generation DVD-RAM for which the standard is currently in progress.
  • the second-generation DVD-RAM is a disk having a diameter of 120 mm with a phase-change recording film, a user capacity of 4.7 GB on one side, and a laser wavelength of 65 O.
  • the objective lens NA is 0.6 (NAr)
  • the substrate thickness is 0.6 mm.
  • the laser wavelength power from S650 nm ( ⁇ r) is replaced with the power of 410 nm (; Lb), and the NA of the objective lens is 0. 6 (NA r) force, etc.
  • the single-sided capacity when the NA was changed in place of the higher NA (NA b) was calculated (see this calculation). Is simply the ratio of the laser wavelength to the NA of the objective lens, and the areal density (in other words, the capacity of one side) increases by the square, and is therefore expressed by the following equation (2).
  • NA r 0.60
  • NA b a variable that is a norameter
  • ⁇ r 650 nm
  • b 410 nm.
  • the conversion capacity 2 expressed by the following equation (3) is, assuming a single-sided, two-layer disk, the difference between the data of the first RAM layer disk and the data of the second RAM layer disk. Lost talk is predicted, so the capacity conversion when the recording density is relaxed with some margin This is a calculation example.
  • Equivalent capacity 2 Equivalent capacity 1 X 0.84 4... (3) According to Equivalent capacity 1, the laser wavelength is changed to 6500 nm, and the other side is changed to 410 nm, and the capacity of one side is 15 GB. If it is set to 20 GB, it turns out that the NA of the objective lens is 0.67 and 0.78. However, in this case, as described above, a 0.1 mm thick substrate must be used, so that a single-sided, dual-layer RAM disk cannot be realized.
  • the conversion capacity 2 when used, a single-sided, two-layer RAM is assumed, and the objective lens NA can be easily manufactured by ordinary manufacturing technology, and can be purchased at a low cost. Assuming 65, the user capacity on one side of a disk with a diameter of 120 mm is found to be 12 GB.
  • FIG. 3 shows the coma aberration when the thickness of the substrate is plotted on the horizontal axis when the NA of the objective lens is set as the illuminator at a wavelength of 410 nm. ing.
  • Coma is represented by equation (1).
  • the case of a 4.7 GB DVD-RAM (wavelength: 65 nm) is shown by a dotted line, but the coma aberration is almost the same as the current DVD-RAM of 4.7 GB.
  • the thickness of the substrate is uniquely determined when the NA is changed using a laser with a wavelength of 410 nm.
  • the substrate thickness becomes close to 0.1 mm.
  • the NA of the objective lens it is assumed that 0.65, which is easy to manufacture and inexpensive, is available.
  • the substrate thickness of 0.3 mm is appropriate.
  • a substrate thickness of 0.3 mm can be produced by injection molding of a resin material as before, and a single-sided double-layer RAM has a thickness of about 0.6 mm, and a single-sided double-layer RAM is also used.
  • the thickness becomes 1.2 mm, so that the thickness can be set to the same thickness as the current product CD or two-sheet DVD.
  • sufficient mechanical precision and mechanical strength can be obtained as a product.
  • the NA of the objective lens is set to 0.60 to 0.75, which is relatively easy to manufacture and can be obtained at low cost. If the substrate thickness is set from 0.2 mm to 0.4 mm so that the coma can be suppressed to the level of the current DVD-RAM based on the graph force in Fig. 3, large capacity can be achieved. In addition, sufficient mechanical accuracy can be obtained by bonding four sheets when a single-sided, dual-layer RAM is used.
  • the substrate thickness is set to 0.3 mm
  • the objective lens NA is set to 0.65
  • 410 nm Recording and reproduction with the blue laser will be described.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an optical disc according to another embodiment made under the above-described conditions, and FIGS. 9 and 10 are shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of an optical disk to be used.
  • the single-sided two-layer optical disk includes a disk 27 having a first RAM layer (hereinafter, simply referred to as a disk 27 of the first RAM layer) and a second disk.
  • 2 Disk 28 having a RAM layer (hereinafter, simply referred to as disk 27 of the second RAM layer) has a structure in which it is joined by a UV-curable resin film 29 as a joining layer. ing.
  • a clamp is provided so that the optical disk can rotate.
  • a clamping area 21 is provided.
  • a lead-in area 22 is provided in an inner peripheral area around the clamping area 21 to start a data search by a pick-up head (not shown).
  • a lead-out area 23 is provided on the outer periphery.
  • Information from the lead-in area 21 to the read-out area 23 is defined as an information recording area 24 in which information is recorded.
  • the read-in area 22 and the read-out area 2 are also defined.
  • the area between the three areas is defined as a data write area 25 where data is written.
  • FIG. 9 the structure of the disks 27 and 28 of the first and second RAM layers will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10.
  • S i0 2 protective film 1 0 2 2, GeSbTe phase change recording film 1 0 3 and ZnS - have have a structure laminated S i0 2 protective film 1 0 4 in the order of this.
  • ZnS-Si0 2 protective film 1 0 2 and 1 0 4 ZnS and Si0 mixed film consisting of the second mixed material (hereinafter, simply referred to as ZnS-Si0 2 protective film.)
  • the protective film 1 0 2 the phase change recording film 1 0 3 and the protective film 1 0 four ⁇ Since the transmittance of the first RAM layer 105 is set to 50%, the metal reflection film to be provided in a normal single-layer phase-change optical disc is 5 does not.
  • the disk 28 of the second RAM layer is composed of a reflective film 111 made of Al-Cr on a transparent substrate 111 made of 0.6 mm thick polycarbonate.
  • ZnS-Si0 2 mixture consisting film dielectric protective film 1 1 3 is deposited, thereon, Ri by the morphism irradiation of the laser beam or the like, reversibly changes phase between amorphous and crystalline , for example, ternary alloys made of phase change recording film 1 1 4 of GeSbTe is laminated again, the dielectric protective layer 1 1 5 consisting of ZnS-Si0 2 mixture film further has a L-to H media It has a structure in which a translucent film 116 made of Au is laminated as a translucent interference film for performing the above operation. In here, ZnS-Si0 2 protective film 1 1 3, 1 1 5 are likewise. ZnS and Si0 2 mixed film consisting of a mixture material (hereinafter, simply referred to as ZnS-Si
  • the phase-change recording film 114 becomes amorphous by melting and quenching by laser beam irradiation, and at this time, the dielectric protection films 113 and 115 become the recording film. It has the function of preventing holes from opening due to evaporation of 114, that is, the function of protecting the recording film from heat.
  • the upper dielectric layer 115 is designed to optically enhance during signal reproduction due to the synergistic effect of the translucent Au layer 116 and the metallic reflective layer 112, and usually has a large thickness. It is 50 OA— 3 0 0 Set to OA.
  • the phase change recording film 114 is usually designed to be very thin because it needs to be melted by irradiation with a laser beam, and is set to 50 to 30 OA.
  • the dielectric protective film 1 13 below the phase change recording film 1 1 4 is formed on the metal reflective film 1 1 2 in order to rapidly cool the heat of the recording layer melted by laser beam irradiation as much as possible to become amorphous. It is necessary to have a structure that allows heat to escape, and it is thin and typically has a thickness of about 5 OA to 30 OA.
  • the lower dielectric layer 113 is set to 30OA-300OA.
  • the thickness of the metal reflective film 112 is usually set to be not less than 50 OA and about 300 OA in order to improve the enhancement of the reproduction signal and the escape of heat.
  • 100 A may be set to 500 A.
  • the translucent Au film 116 needs to have an appropriate transmission and reflection because it interferes with the laser beam transmitted through the Au film and the reflected light beam from the recording film 114 to enhance it.
  • the film thickness is set to 20 OA from 20 OA.
  • the current 4 GB The recording density is 2.553 times higher in cotton density than the 7 GB surface, but it can be converted to linear density by 1.6 times the square root.
  • the current 4.7 GB RAM disk has a track pitch of 0.6 / Zm, so the 12 GB disk track pitch is 0.375 ⁇ .
  • FIG. 11 shows a sputter device in which a single-sided, two-layer phase-change optical disk according to another embodiment of the present invention is manufactured.
  • a continuous groove with a diameter of 120 mm, a thickness of 0.3 mm, and a surface of 0.375 / m width is formed on the rotatable disk-shaped base 8 shown in Fig. 11.
  • the disc substrate 9 made of carbonate was set, and the inside of the vacuum sputtering device 30 was evacuated to 10 -6 torr by the vacuum turbo pump 12.
  • numeral 11 indicates the exhaust system valve.
  • the first RAM layer disk shown in Fig. 9 was fabricated. With the rotating base 8 rotated at 60 rpm, the Ar gas introduction valve 10 was opened, and Ar gas was introduced into the snutter device.The exhaust system capacity was maintained as it was. Then, the Ar gas flow rate is adjusted by a mass flow controller (not shown) and set so that the vacuum pressure in the device becomes S5X10-3 torr. Was done.
  • Valve 1 0 is closed, and through the exhaust system 1 2, after the residual Ar gas and ZnS / Si0 2 molecules within the device is one ⁇ evacuated again, Pal Bed 1 0 is opened has been Ar gas Introduced, the Ar gas pressure in the spatula was set to 5 X 10-3 torr.
  • Switching switch 17 The compound composition target of 17 GeSbTe is switched to the electrode 14 a side of 14 b, the power supply 16 is turned on, and the power power of 200 W S GeSbTe target Supplied to After about 1 minute of Prin spa jitter, is shut ter 1 4 c is opened directly above the target, deposition of GeSbTe phase change recording film to ZnS-Si0 2 protective film is started.
  • This sample disk 9 was taken out of the sputter device 30.
  • This first RAM layer disk is subjected to an initial crystallization device (not shown), and the entire surface is crystallized with a high-power Ar laser. Then, a laser beam having a wavelength of 410 nm is irradiated from the substrate side to obtain a reflectance. Was measured. In this measurement, the reflectance from the crystal part was about 8%. In exactly the same way, another disk of the same first RAM layer was fabricated.
  • the rotating base 8 in the vacuum sputtering device 30 has a diameter of S130 mm, a thickness of 0.3 mm, and a track pitch.
  • a polycarbonate substrate with a 0.375 ⁇ m continuous groove was set.
  • the inside of the vacuum sputtering device 30 was evacuated to a vacuum of 10 -6 torr by the vacuum turbo pump 12.
  • the Ar gas introduction valve 10 was opened, and Ar gas was introduced into the sputtering device.
  • the capacity of the exhaust system is maintained as it is, the flow rate of Ar gas is adjusted by a mass flow controller (not shown), and the degree of vacuum in the device becomes 5 XI 0 -3 torr Was set to Switching switch 17 Power S AlCr target 15b Switched to the electrode 15a side, RF power supply 16 power supply 20 0 W of power was supplied to AlCr target 15b. After about 1 minute of pre-sputtering, the shutter 15C was opened and the AlCr reflective coating was started. 50 seconds after the start of film formation, the RF power was turned off, the shutter 15C was closed, and an AlCr reflective film was formed on the substrate with a film thickness of 30 OA.
  • the valve 10 is opened again, and Ar gas is introduced into the sputtering device, not shown.
  • the mass flow controller was adjusted and the inside of the sputter device was set to 5 XI 0 -3 torr.
  • the scan I pitch 1 7 instead Ri switching is supplied to the ZnS-Si0 2 Target Tsu preparative 1 3 b of the electrode 1 3 a is replaced Ri switch to side RF power 6 0 0 W power S ZnS-S10 2 Target Tsu DOO Was done.
  • the switching switch 17 is switched to the electrode 14a side of the GeSbTe compound composition target 14b, the power supply 16 is turned on, and the power of 200 W is supplied to the GeSbTe. Supplied to target. After about 1 minute of pre-sputtering, shutter 14c immediately above the target is opened and the The formation of the GeSbTe phase change recording film on the risk substrate 9 was started. After 2 0 seconds elapsed from the start of film formation, it is the RF power source 1 six OFF, has been formed on the ZnS-Si0 2 film GeSbTe recording film thickness 1 0 0 A. Again, valve 10 was closed, and the residual Ar gas and GeSbTe molecules in the snorter device were exhausted.
  • valve 10 was opened and Ar gas was introduced into the snorter device 30.
  • Ar gas pressure is 5 X 1 0 -3 t orr is adjusted, electrodes 1 3 a side of the scan I Tutsi 1 7 again changed Ri switching ZnS-Si0 2 target 1 3 b is replaced Ri switch to, Pa Wa one RF power supply 1 6 power et 6 0 0 W is supplied to the ZnS-Si0 2 target 1 3 b.
  • About 1 minute of Prin scan Roh finisher jitter over 1 3 c is opened again ZnS- Si0 2 of the deposition after the other has been started.
  • the RF power supply 16 was provided under the Au target 12 b by the switching switch 17 RF power of 13.56 MHz was supplied to the electrode 12a, and RF power of 13.56 MHz was supplied to the electrode 12a, and sputtering of Au target with Ar gas was started. After Prin spa jitter of about 1 minute, it is deposited in the Target Tsu by preparative shut ter 1 2 c immediately above is opened, ZnS-Si0 2 Au optical interference film thickness on of 1 0 0 A The RF power supply 16 is turned off and the shutter 1 2 c has been closed.
  • the second RAM layer sample disk 9 produced by this normal process was taken out of the sputtering apparatus 30. From the above description, the film structure of this disk is composed of the substrate, AlCr (300 A), ZnS-Si02 (55 OA), GeSbTe (100 A), ZnS-Si02 And Au (100 A).
  • the second RAM layer disk was also subjected to an initial crystallization device (not shown), and after the entire surface of the disk was crystallized, the reflectance was measured with a semiconductor laser having a wavelength of 410 nm. In this measurement, the reflectance from the crystal was 13%.
  • UV curable resin it by the scan Pina one not shown, the 4 0 mu thickness ⁇ on ZnS-Si0 2 film of the 1 RAM layer disk is entirely uniformly applied, then the 2 RAM layer The disk is overlaid so that the Au interference film side of the disk is in contact with the UV resin, and then 800 W of UV light is irradiated for 20 seconds from the substrate side of the first RAM layer disk.
  • the UV resin has been cured.
  • the prototype phase-change optical disk sample described above was mounted on an optical disk drive shown in Fig. 12 to evaluate its performance.
  • the sample disk 31 is rotated by the spindle motor 32 to a predetermined rotational speed. Since a single-sided dual-layer DVD-RAM is assumed this time, the radius of the disk is set so that the relative speed between the disk 31 and the optical head 33 is kept constant at 8.2 m / s. A constant linear velocity system is used, in which the rotational speed changes successively at different positions.
  • a predetermined signal is input from the input device 36, and is modulated by the modulation circuit 35 into 1, 0 signals by 8Z16 modulation in the case of a DVD-RAM, for example.
  • the modulated digital signal was sent to the laser driver 37, and the data was written on the disk sample 31 by turning on and off the laser of the optical head. Since there is no commercially available blue semiconductor laser, an Ar gas laser with a wavelength of 41.4 nm is provided instead of the semiconductor blue laser.
  • the NA of the objective lens is 0.65.
  • the laser power is raised (at power Pw) to the part to be recorded, and the recording film is melted and quenched to form an amorphous phase. Was changed to.
  • the laser power was set to the middle level (laser power pe ) for the portion where data was to be erased, and the erased portion of the recording film was heated to a temperature higher than the crystallization temperature to be crystallized.
  • the laser power ⁇ ⁇ is the reproduction power at the time of reproduction.
  • the data written on the sample disk (amorphous mark) has a different reflectance from the surrounding crystal part when it is regenerated, so scanning a weak constant power disk will result in a difference in the amount of reflected light.
  • reference numeral 43 denotes a servo control system, which controls the laser driver 37 during recording with a laser, and, for example, during recording and reproduction, the linear motor 34 through the control system. A predetermined radius position is accessed by the linear motor drive control system 46.
  • the objective lens actuator provided in the optical head 33 is controlled via the focus drive control system 44 and the track drive control system 45 so that the disk can be used during recording and playback. Control to follow the runout and eccentricity of the track.
  • the recording density was increased to 1.6 times the linear density. Need to be packed. Since the track pitch has already been set to 0.375 m, the bit pitch is reduced to the same value as the bit pitch. The bit pitch on the 4.7 GB Z plane must be recorded at 0.175 / m, with a force of 0.28 jum. To form the shortest mark 3T only for the convenience of measuring the reproduction CZN ratio (Carrier to Noise Ratio) later, it is sufficient to record at a duty of 50% with a frequency of 20.8 MHz. If the CN ratio is measured by a spread spectrum analyzer during playback after recording, the value of the playback signal can be evaluated based on the measured CN ratio.
  • a disk with a thickness of approximately 0.6 mm was obtained by laminating a disk with a thickness of 0.3 mm on one side and two sides together.
  • the focus servo is applied by following the runout (the runout acceleration when rotating at a linear speed of 8.2 m / s) around the periphery of the drive device. The following judgment was made. In fact, for a 0.6 mm thick single-sided dual-layer RAM disk, focus servo was applied on the inner circumference side, but no servo was applied on the outer circumference side.
  • the signal was recorded at a 20.8 MHz duty ratio of 50%, the recorded signal was reproduced with a reproduction light of 1 mW, and the C / N ratio was measured.
  • the recording power Pw power S was set to 8 mW, and the erasing power Pe was set to 4 mW.
  • the playback CZN ratio was 53 dB both. there were.
  • the surface was turned over and the same shortest mark was recorded on the other side of the two-layer disc, and the reproduction CZN ratio was measured. The result was the same.
  • the phase-change optical disk of the present invention when the laser wavelength is 41 O nm blue, the substrate thickness is 0.3 mm, and the NA of the objective lens is 0.65.
  • the NA of the objective lens was set to 0.60 to 0.75, which is relatively easy to manufacture and can be obtained at low cost.
  • the substrate thickness is set to 0.2 mm to 0.4 mm so as to suppress coma to the level of the current DVD-RAM, a large capacity can be achieved and a single-sided dual-layer RAM It is easy to guess that sufficient mechanical accuracy can be obtained by bonding four sheets when they are done.
  • the embodiment has been described using a phase-change recording film that reversibly changes in phase between amorphous and crystalline as a rewritable recording medium, but the recording medium is not limited to this.
  • the same effect can be expected even with a magneto-optical recording film.
  • the thickness of the transparent substrate is selected from the range of 0.2 mm to 0.4 mm, and the wavelength of the light beam transmitted through the transparent substrate is selected from the range of 400 to 420 nm.
  • the objective lens for converging the optical beam is selected from the range of 0.60 to 0.75.
  • the signal reproduction characteristics are less deteriorated due to the contamination of the disk surface, and the objective is Lens. Therefore, the cost of parts and the cost of assembling the optical head using this objective lens do not increase, and the reliability of the objective lens is easily ensured, and the working distance is reduced. This will be sufficient.
  • the blue wavelength of 410 nm is used as the laser wavelength
  • the substrate thickness is 0.3 mm
  • the NA of the objective lens is As described above in the case of 0.65, a laser with a wavelength of 410 nm is used. If the substrate thickness is set to 0.75 mm and the substrate thickness is set to 0.2 mm to 0.4 mm so that the coma can be suppressed to the level of the current DVD-RAM, the capacity can be increased. It is possible, and sufficient mechanical accuracy can be obtained by bonding four sheets when a single-sided dual-layer RAM is used.

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Description

明 細 書
光ディ スク 、 こ の光ディ スク からデータ を再生する再生方法 及びその再生装置
技術分野
こ の発明は、 光ディ スク、 こ の光ディ スクからデータを再 生する再生方法及びその再生装置に係 り 、 特に、 データ をよ り 高密度に記録する為に最適化された光ディ ス クの改良並び にこの光ディ ス クからデータ を再生する再生方法及びその再 生装置に関する。
また、 こ の発明は、 記録、 消去並びに再生可能な相変化型 の層がその片面に 2層設け られている光ディ ス ク （以下単に 片面 2層の相変化型光ディ ス ク と称する。 ） 及びその再生方 法並びに再生装置に係 り 、 特に、 光ビームの照射によ り 非晶 質と結晶 と の間で可逆的に相変化される記録及び消去が可能 な相変化型の層がその片面に 2 層設け られている相変化型光 ディ スク であって、 所定の厚さ の接着層を介 してその 2層が 接合され、 その片側から レーザビームがそれぞれの層に集光 されてデータの記録、 消去並びに再生が可能な片面 2層の相 変化型光ディ スク に対する高密度化の改良並びにその再生装 置及び再生方法の改良に関する。
背景技術
近年、 大容量メ モ リ と して光ディ ス クが注目 され、 約 2 時 間の動画再生を可能と した高密度の光ディ ス クである D V D (Digit al Ve rs atile Disk) が現実に実用ィ匕されている。 し力、し なが ら、 現状の光ディ スク よ り も よ り 記録密度が高密度化さ れ、 記憶容量の大きな光ディ スクの要請も強く 、 これを実現 するための各種の要素技術の開発が求め られている。 と ころ で、 高密度化を実現するには、 例えば、 ディ スク にあらかじ め記録された、 よ り 小さなピッ トを、 よ り微小な集光スポッ トを用いて再生する こ と が有効である こ とが知 られている。 また、 よ く 知 られている よ う に、 集光スポッ トのサイズは、 光源の レーザ光の波長に比例 し、 対物 レ ン ズの開 口数 （N A： Numerical Aperture)に反比例する。 波長に関 しては、 光 ディ スクの初期製品である コ ンパク トディ ス ク では、 波長 7 8 0 〜 8 3 0 nm の レーザビームが用いられてレ、るが、 現在 では、 半導体レーザと して赤色域に属する波長 6 8 5 〜 6 3 5 nm の レーザビームを発生する ものが実用化されている。 さ らに、 波長 4 0 0 〜 4 2 0 11111 と いった青色の波長域に属 する半導体レーザの開発が進み、 ほぼ実用化の段階まで達し ている。 一方、 対物レ ンズの開 口数を大き く する技術検討も な されてお り 、 例えば、 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY AND OPTICAL DATA STORAGE (1996 年）の予稿集中の OFA2-1 (p345〜 347)に開示されている よ う に、 2 つの レ ンズを用いて対物レ ンズを構成 し、 0 . 8 5 〜 0 . 9 0 といった高い開口数を実現する方法等の提案がある。 また、 光ディ スク には、 C Dに代表される再生専用型、 C D— Rに代表される 1 回だけ書き込み可能な追記型、 コ ン ビ ユ ータの外付けメ モ リ に代表される再生、 記録並びに消去が 可能な書き換え型の 3種類のディ スク に大別される。 更に、 書き換え可能型なディ スク は、 その再生、 記録並びに消去の 方式が異なる光磁気ディ スク及び相変化ディ スク に大別され る。 相変化型光ディ スクは、 レーザビームが照射される こ と によ り 、 非晶質と結晶と の間で可逆的に相変化される記録膜 が用レヽられる。 このよ う なディ スクでは、 レーザビームの照 射によ って記録マーク （非晶質状態） と バ ッ ク グラ ウ ン ド
(結晶状態） とが形成される こ と によってデータが記録され る。 また、 記録マーク （非晶質状態） と バ ッ ク グラ ウ ン ド
(結晶状態） とでは、 反射率が相違し、 その反射率の差が検 出される こ と によってデータが再生される。 記録膜上の レー ザが照射された部分が非晶質 （マーク） になるか、 或いは、 結晶 （消去状態） になるかは、 照射された部分の温度が膜を 構成する材料の融点を越えるか、 或いは、 結晶化温度を越え るかに依存している。 従って、 その融点温度及び結晶化温度 と の間のある基準温度及び結晶化温度以上のある基準温度と の間で強度変調されたレーザビームが発生され、 その レーザ ビームでその記録膜を走査する こ と によって、 オーバライ ト 即ち、 消去と 同時に記録を実行する こ とが可能である。
このよ う な光ディ スク の記録密度を高めるためには、 既に 説明 したレーザ波長の短波長化によって集光ス ポ ッ ト径の小 径化が図られ、 また、 ラ ン ド · グループ記録方式 （ L Z G記 録方式） が採用 されている。 従来の光ディ スク では、 溝 （グ ループ） の内の記録膜にのみ、 又は、 ラ ン ドと称せられる溝 間の土手のみにデータが記録されているが、 ラ ン ド ' グルー ブ記録方式においては、 溝と 土手の両方にデータが記録され ている。 即ち、 レーザビームが溝を走査している場合には、 その土手に記録されたマーク が光学的に見えないよ う に、 ま た、 土手を走査している場合には、 溝に書かれた記録マーク が光学的に見えないよ う に溝深さが光学的に定め られて両者 にデータが安定的に記録される方式が採用 されている。
既に説明 したよ う に、 C Dディ スクが製品化の当時は、 光 学へッ ドの搭載された半導体レーザの波長は 7 8 0 nm に定 め られ、 対物レ ンズの N A(ニ ュ ーメ リ カル · アパーチャ）は 0 . 4 5 に定め られ、 C Dディ スク の厚みは、 1 . 2 mm に 設定されていたが、 近年の D V Dディ スク の登場によ り 、 こ れらのノ、 °ラメ ータは、 以下のよ う に定められている。 D V D の ドライ ブ装置では、 光学ヘ ッ ドの半導体レーザ波長は、 6 5 0 nm に定め られ、 対物レンズのニューメ リ カル ' ァパー チヤ N Aは、 0 . 6 に定め られ、 D V Dディ ス ク の基板厚は 0 . 6 mm に定められている。
C D力 ら D V Dへの変遷の時にこれらのノ ラメ ータが一気 に変更になった理由は、 C Dディ スクの既存のパラメ ータを 変えない限り 、 これ以上の記録密度の高密度化が不可能であ る と の理由からである。 即ち、 光学ヘッ ドの集光スポッ ト径 は、 一般に良く 知られている よ う に、 レーザの波長を え 、 レ ンズのニ ュ ーメ リ カル · ァノ 一チヤを N Aと した時、 ； L Z N Aに比例する。 従って、 ス ポ ッ ト径をよ り 小さ く するには、 波長をよ り 短く 、 N Aをでき るだけ大き く するのが常套手段 である。 こ の時ディ ス ク基板の厚さ を t と する と 、 t ( N A ) 3Z え に比例する コマ収差を小さ く 設定する よ う に配慮 される。 即ち、 高密度でデータが記録されるためには、 上述 のごと く N Aを大き く 、 え を短く 設定すれば良いが、 反面、 コマ収差は大き く なつて しま う ため、 これを打ち消すために 基板厚が薄く なる よ う な構造が採用 される。
最近は既にボス ト D V D と して、 半導体レーザの波長は、 4 1 0 nm 付近の青色波長、 N Aもでき るだけ大き く と って その分レーザを入射する側の基板厚を薄く する試みが種々提 案されている。 その一例が、 4 1 0 nm の波長で、 N Aを 0 8 5 に設定した光学ヘッ ドを用いて、 0 . 1 mm のカバー層 側から レーザを入射させて記録する と い う も のがある。 こ こ で、 基板厚を 0 . 1 m mと言わずに、 カバー層 と表現したの は、 0 . 1 mm では、 機械的な （物理的な） 剛性が得られな いため、 通常 1 2 0 mm 径のディ ス ク に対して機械精度を維 持する こ とができないので、 通常は、 ダミ ー基板を用いて、 これでディ ス ク の機械的な剛性を維持して、 こ のダミ ー基板 の表面に 0 . 1 mm のカバ一層を塗布または、 貼 り 合わせて . 基板側からでなく 、 カバー層の側から レーザを照射する こ と で、 高密度記録を達成する ものである。
こ う いった状況の中で、 半導体レーザの波長は、 赤色 （波 長 6 5 0 n m ) のままで、 記録密度も規格化されつつある片 面 4 . 7 G B の D V D — R A Mと ほと んど同 じままで、 片面 からの記録再生のオンライ ン容量のみを大き く しょ う と い う 試み力 Sなされている。 ISOM 、98 International Symp osium on Optical Memory 1998 October 20〜22) 、 Th-N-05 「Rewritable Dual Layer Phase-Change Optical Disk」 では、 以下に説明す る よ う な、 レーザ照射による片面からの記録再生が可能な相 変化型の 2層ディ スク （以下、 簡略して片面 2層 RAM ディ スク と記す。 ） が提案されている。
図 1 には、 上記論文に記載されている片面 2層の RAM デ イ スクの構造が概略的に示されている。 片面 2層の RAM デ イ ス ク は、 簡単に説明すれば、 ポ リ カーボネー ト （PC) 基 板 1 3 1 上に第 1 RAM 層 1 3 2 が設け られ、 他の P C基板 上 1 3 3 に第 2 RAM 層 1 3 4 が設け られ、 これら力 4 0 μ m厚の U V硬化榭脂膜 1 3 5 で貼り 合わされた構造に形成さ れている。 第 1 RAM 層 1 3 2 は、 P C基板側から ZnS-Si02 保護膜 1 3 2 A、 GeSbTe 記録層 1 3 2 B及び ZnS-Si02 保 護膜 1 3 2 C の膜が積層された構造に形成されている。 第 2 RAM 層 1 3 4 は、 U V硬ィ匕膜 1 3 5 の側力ゝら、 Au 干渉膜 1 3 4 D、 ZnS-Si02 保護膜 1 3 4 A、 GeSbTe 記録膜 1 3 4 B , ZnS-Si02保護膜 1 3 4 C、 Al-Cr反射膜 1 3 4 E の膜が積層 された構造に形成されている。
レーザビームを集光する対物 レ ンズ 1 3 6 は、 フ ォーカ ス サーボ回路 （図示せず） によ り 制御され、 こ の対物レ ンズ 1 3 6 によって、 第 1 RAM 層 1 3 2 の記録膜 1 3 2 B に向け て焦点が合わせられる第 1 フ ォ ーカ ス状態の レーザビーム L A 1 及ぴ第 2 RAM 層 1 3 4 の記録膜 1 3 4 B に焦点が合わ せられる第 2 フォーカス状態の レーザビーム L A 2 のいずれ かに切 り 替え られ、 対応する フ ォーカ ス状態で各記録膜 1 3 2 B 、 1 3 4 Bからデー タ の記録再生がなされる。 本来、 各 層の記録容量を、 規格化されている 4 . 7 G B 面とすれば, 2 面の合計で、 片面 9 . 4 G B Z片面 と なる が、 第 1 RAM 層 1 3 2 と第 2 RAM 層 1 3 4 の光学干渉によ る ク ロ ス ト ー ク を考慮して、 若干記録密度を下げて各層の記録容量は、 4 , 2 5 G B にまで減ら され、 2層の合計で 8 . 5 G Bに定め ら れている。
次 に 、 ISOM 、98 ( International Symposium on Optical Memory 1998 October 20〜 22) 、 Th-N-05 「 Rewritable Dual Layer Phase-Change Optical DiskJ の論文で説明 されている 片面 2層 RAM ディ ス ク の光学設計の手法について説明する（ まず、 基本設計思想であるが、 対物レ ンズ 1 3 6 で集光され た レーザビーム L A 2 が第 2 RAM 層 1 3 4 にも届 く ために は、 第 1 RAM 層 1 3 2 は、 全体と して高透過率でなければ な らない。 第 2 RAM 層 1 3 4 は、 第 1 RAM 層 1 3 2 を透過 した弱い レーザビームでも記録 Z再生が可能である必要があ るため、 記録に対しては、 層全体と して高感度であ り 、 再生 に対しては、 レーザビームに対して高反射率である必要があ る。
また、 信号処理上、 第 1 RAM 層 1 3 2 と第 2 RAM 層 1 3 4 とからの再生信号は、 略同 レベルである必要がある。 こ こ で、 こ の再生信号の大き さ は、 記録マ一ク （非晶質部分） と その回 り の消去部分 （結晶部分） と の反射率の差 （以下、 反 射率変化量と称する。 ） で表される。
第 1 RAM 層 1 3 2 の反射率を r l、 透過率を t l、 第 2 RAM 層 1 3 4 の反射率を r 2 とする と 、 第 1 RAM 層からの 反射率変化量は、 △ Rl=△ r 1 である。 但し、 △ r 1 は、 第 1 RAM 層そ の も のにおける反射率変化量である。 第 2 RAM 層からの反射率変化量は、 入射光が第 1 RAM 層を透過 して から第 2 RAM 層で反射され、 再度第 1 RAM 層 1 3 2 を透過 される こ と 力ゝら、 第 2 RAM 層 1 3 4 からの反射率変化 Δ Γ 2 に、 第 1 RAM 層 1 3 2 の透過率を 2 回乗 じた値と なる。 従 つて第 2 RAM 層からの絶対反射率変化量 A R2 は、 Δ Ι 2=Δ r 2X t l X t l と なる。 こ こで、 上述したよ う に第 1 RAM 層 1 3 2 力 らの再生信号の大き さ と第 2 RAM 層 1 3 4 力 らの 再生信号の大き さ と は、 信号処理上ほぼ同一レベルにする必 要があ り 、 △ R1 = A R2である こ とが必要と された。
次に各パラ メ ータ を定義する。 第 1 RAM 層の結晶の反射 率を r lc、 吸収率を c lc、 透過率を t lc、 非晶質の反射率を r la、 吸収率を a la、 透過率 t la とする。 こ こ で、 r lc + a lc+ t lc= 1 0 0 、 r la+ a la+ t la= 1 0 0 である。
上記論文では、 まず第 1 RAM 層 1 3 2 が未記録 （結晶状 態） の状態であっても電気的にサーボがかかる よ う に反射率 r lcを 9 %に設定してレヽる。
反射率 r lc は、 サーボのみを考慮する と 、 大きい方が良 レ、が、 前述 した よ う に対物 レ ンズ 1 3 6 に戻 さ れ る 第 2 RAM 層 1 3 4 力 らの反射光ビームは、 2 回第 1 RAM 層 1 3 2 を通過 している こ と 力 ら、 大き く しすぎる と第 2 RAM 層 1 3 4 からの反射光ビームの強度が相当小さ く なる こ と を見 込んで、 それに合わせている ものと推測される。
次に、 上述した条件で上述 したパラメ ータ を定めれば次の 通 り と なる。 始めに、 入射光ビームが第 1 RAM 層 1 3 2 を 透過後、 第 2 RAM 層 1 3 4 に届かなければな らないこ と か ら、 第 1 RAM 層 1 3 2 の透過率 t ic は、 5 0 %に設定され た。 透過率を 5 0 % と大き く 設定する には、 通常相変化型光 ディ スク において冷却のために反射膜 1 3 4 Eは、 金属で作 られる こ と が必要と される。 また、 第 1 RAM 層 1 3 2 のデ イ ス ク には、 反射膜が設け られていない。 こ の第 1 RAM 層 1 3 2 の透過率をあま り 大きすぎる と 、 こ の第 1 RAM 層 1 3 2 における吸収率が小さ く なつて、 第 1 RAM 層 1 3 2 の 記録感度が低下して しま う 問題がある。
上記 2 点 を設定 し て相変化型光デ ィ ス ク におけ る 第 1 RAM 層 1 3 2 の膜の構成を設計する と 、 その他のパラ メ一 タが自動的に定まる こ と と なる。
膜設計の結果、 第 1 RAM層の各パラメータは
r lc= 9 %、 a lc= 4 1 %、 t lc= 5 0 %、
r la= 2 %、 a la= 2 8 %、 t la= 7 0 %
と なる。
従って、
第 l c 層 1 3 2 からの再生信号の大き さは、
再生信号の大き さ -反射率変化量 ARl
= r lc- r la (結晶の反射率—非晶質の反射率） = 7 % と なる。
第 2 RAM層 1 3 4 からの再生信号の大き さは、
再生信号の大き さ =反射率変化量 AR2
= A r 2 X t l X t l =第 1 RAM 層からの再生信号の大き さ = 6 %
である力ゝら、 透過率 t l と して透過率 t ic の 0 . 5 ( 5 0 % ) で代用する と 、 簡単な計算から△ R2 は 2 4 % と なる , 第 2 RAM 層 1 3 4 は、 上述したごと く 第 1 RAM 層 1 3 2 を透過 した少ない光量でも記録が可能にするため、 ディ ス ク を高感度化する必要がある。 換言すれば、 未記録部 （結晶状 態） の吸収率を大き く 設定する必要がある。 また、 吸収 した 熱が逃げないためには、 反射膜からの熱の逃げを押さ えるた め、 ある程度透過する よ う に反射膜は薄く 設定する こ とが必 要と される。
以上の よ う な条件を当 てはめて、 A R2= 2 4 %の も と で 第 2 RAM層の膜構成を設計する と 、
r 2c= 1 3 %、 a 2c= 6 5 % t 2c= 2 2 %、
r 2a= 3 7 %、 c 2a= 3 7 %、 t 2a= 2 6 %
と なる。
こ こで、 r 2c、 a 2c, t 2c は、 それぞれ第 2 RAM 層 1 3 4 の結晶状態の反射率、 吸収率、 透過率、 r 2a、 a 2a, t 2a は、 それぞれ非晶質状態の反射率、 吸収率、 透過率を表す。 こ こで、 第 2 RAM 層 1 3 4 の反射率変化量△ R2= r 2a- r 2c = 2 4 %である こ と は言 う までもない。
こ こで着目 したいのが、 第 2 RAM 層 1 3 4 では、 記録マー ク （非晶質部分） の反射率 r 2a が、 消去状態 （結晶部） の反 射率 r 2c よ り も高い、 L to H メディアとなっている こ とであ る。
上述したよ う に対物レンズの開口数を大き く して高密度化 する方法においては、 以下のよ う な種々の問題点がある。
まず、 この方法では、 第一に、 ディ ス ク の表面に付着 した ゴ ミ · 指紋 · キズ等の汚損に対して情報再生の際の特性劣化 がよ り 大き く なる と い う 問題がある。 従来の D V D システ ムにおいては、 対物レ ンズの開 口数は、 0 . 6 0 であ り 、 透 明基板の厚みは 0 . 6 mm であるので、 簡単な計算からディ スク表面でのビーム径、 即ち、 光ビームがディ スク に入射す る と きのビーム径は、 約 0 . 6 mm と なる。 一方、 前述の公 知列のよ う に、 開口数が 0 . 8 5 といった高い値の場合には. ディ スク表面でのビーム径は、 約 0 . 1 2 mm と小さ く なる c と ころが、 ディ スク表面の汚損は、 透明基板の厚みがいく ら であれ、 同様のディ スク製造方法と一般的な取 り扱いがなさ れるならば、 同様の大き さ を有する汚損の発生が見込まれる ( こ のため、 これら汚損部の大き さ と、 こ こを透過する光ビー ムの大き さ と の相対比率には大きな差が生じる。 図 2 A乃至 図 2 Cにイ メ ージ的に示すよ う に、 高い開 口数を実現する前 述の公知例の方が D V D シス テ ム の場合よ り も 、 ビーム径に 対する汚損部の面積が相対的に大き く な り 、 よ り 重大な影響 を受ける こ と が懸念される。 尚、 図 2 A乃至図 2 Cにおいて は、 黒点が汚損部を示し、 また、 こ の黒点の周 り の円がビー ム径を示している。
第二に、 前述の公知例にもある よ う に、 開 口数が 0 . 8 5 の対物レ ンズを実現しよ う とすれば、 たと え対物レ ンズが非 球面レ ンズに設計されても、 実用性まで考慮したならば単一 の レンズとする こ と はできない。 複数の レンズを用いる と 、 レンズ間相互の位置合わせ、 即ち、 偏心、 相対的な傾きおよ びレ ンズ間隔に高い精度が必要と なる。 これは各レ ンズの精 度確保のための部材コス トの增加に加えて、 高精度の位置合 わせのための調整コス トが増大する こ と を意味している。 こ れまで、 光ディ スク ドライブにおいて広く 行われてきた、 単 一のレンズによ る光へッ ドの構成を大き く 変更する ものであ り 、 製造性の確立等に大きな困難が伴う。
第三に、 高い開口数を有する対物レ ンズでは、 光へッ ドへ の取り付け精度を向上させる必要があ り 、 また、 信頼性を確 保しなければな らない課題がある。 後述する よ う に、 高い開 口数を有する対物 レ ンズでは、 対物レ ンズによって集光され 情報記録を担 う ピ ッ 卜に照射される集光ス ポ ッ ト の光学的な 品位が低下される虞がある。 即ち、 いわゆる収差が開 口数に 比例 して増大 し収差が大き く なる問題がある。 例えば、 ディ ス ク と対物レ ンズの相対的な傾き並びに各レ ンズの相対的な 傾き、 或いは、 偏心などによって主に生じる コマ収差は、 開 口数の 3乗に比例 して増大し、 透明基板の厚み誤差や各レ ン ズの間隔誤差などによ り 主と して生じる球面収差は、 開 口数 の 4乗に比例 して增大する。 さ らに、 このよ う な収差発生要 因は、 部材精度や光へッ ドの組み立て · 調整精度だけでなく ドライブ装置の経年変化や各種の環境下での変化と いった信 頼性が低下する こ と もある。 こ のた め、 ドライ ブ装置には、 これまで以上の高い信頼性が必要と される こ と と なる。 こ の よ う な高い信頼性を確保する必要性も製造コ ス トが増大する とい う不都合に結びつく こ と と なる。
第四に、 対物レ ンズの最もディ ス ク に近い部分と 、 デイ ス ク表面と の間隔に相当する作動距離は、 光学設計上、 開口数 に比例して減少する。 例えば、 開 口数が 0 . 6 0 mm の場合 には、 作動距離は、 1 . 5 〜 1 . 8 mm であるのに対して、 開口数が 0 . 8 5程度であれば、 作動距離は、 0 . 2 5 〜 0 3 0 mm と極端に狭く なつて しま う 問題がある。 作動距離が 短いと、 外部からの大きな衝撃が加わった場合などに、 対物 レンズがディ スク と接触する可能性がよ り 高く な り 、 デイ ス ク表面や対物レ ンズ表面を傷つけやすく なる。 こ う いつたこ と を回避するためには、 よ り 高度なサーボ制御が必要と なる といった不都合が生じる。
また、 相変化型の記録、 再生及び消去が可能な光ディ スク を大容量化する方法に関 しては、 既に説明 したよ う に、 青色 レーザと 高 N A対物 レンズと 0 . 1 mm の薄レヽカバー層を 用いる方式と基板厚及ぴレーザ波長は、 現行の DVD -RAM と 同様と して、 片面を 2層に して、 片面からアクセス可能なォ ンライ ン容量のみを約 2倍に増やそ う とい う試みがある。
こ の 2 つの方法はそれぞれ以下に示すよ う な不具合点があ る。 即ち、 青色 レーザで高 N A対物 レ ンズ並びに 0 . 1 mm 厚のカバー層を介する高密度記録において、 0 . 1 mm 厚の 基板では、 直径 1 3 0 mm の円盤の機械精度は保てないこ と と なる こ とから、 前述したよ う に必ず機械精度を維持するた めにダミ ー基板と の貼り 合わせが必要と される。 ダミ ー基板 には、 予め定め られたプリ フォーマツ トの ピッ ト並びにダル ーブが形成され、 その上に所定の層構成の相変化膜が積層さ れ、 こ の上に 0 . 1 mm 厚の表面カバー層がォーノくコー ト さ れている。 従って、 この方式では、 片面 2 層 RAM への記録 が不可能と なる。
また、 後に説明する よ う に、 片面の 目標容量を 1 5 G Bか ら 2 O G Bに設定しょ う とする と 、 対物レ ンズの開口数 N A は、 0 . 7 5 力 ら 0 . 8 5 に設定しなければな らないが、 一 般に対物レ ンズの N Aは、 大き く なればなるほど、 価格が高 価にな り 、 製造上も加工が難しく 、 或いは、 歩留ま り が悪く なる問題がある。
一方、 2層 RAM ディ ス ク において、 そのオンライ ン容量 を概ね 2倍にする こ とができ るが、 基本的に D V D と 同 じ技 術を使ってい る ので、 D V D以上の高密度記録化を達成でき ない問題がある。
発明の開示
こ の発明の 目的は、 よ り 記録密度を高める為に最適化され た光ディスクを提供するこ とにある。
また、 こ の発明の 目的は、 よ り 記録密度を高めて記憶容量 の大容量化が可能な最適化された記録、 再生及び消去可能な 相変化型光ディスクを提供するにある。
上記の 目的を達成するために、 よ り 記録密度の高密度化を 実現する上での、 ディ ス ク の透明基板の厚みと対物レ ンズの 開 口数と の最適な関係を発明者らは見出 している。 即ち、 本 発明においては、 透明基板の厚みが 0 . 2 mm から 0 . 4 mm の範囲から選定され、 透明基板を透過する光ビーム の波長が 4 0 0 〜 4 2 0 nm の範囲から選定され、 光ビームを収束させ るための対物レ ンズの開 口数は、 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 の範囲 から選定される光ディスク と している。 記録、 再生及び消去可能な相変化型光ディ スク にあっては 光ディ ス ク の量産性を高めてそのディ ス ク の単価を抑制する ためには、 現行の D V D ビデオ或いは D V D · R O Mと 同様 なディ ス ク の反 り に関係するチル ト誤差が光ディ スク に生じ る こ と を前提と しなければな らない。 また、 光ディ スク にデ ータを高密度で記録するには、 光ディ スクの開口数 N Aは、 0 . 6 0 よ り 小さ く なレ、こ と が要求される。 現行の D V Dの チル ト を原因と して生じる コマ収差を現行の D V D と 同様程 度に抑制する為には、 後に説明する図 3 を参照すれば明 らか なよ う に光ディ スク の透明層の厚みは、 0 . 4 m mよ り 大き く ないこ とが必要と される。
対物レ ンズは、 単レ ンズに比べて 2群対物 レ ンズ とする と その 2つのレ ンズの光学的ァライ メ ン ト と取る こ とが必要と され、 その量産性が悪く 、 また、 信頼性にも問題がある。 ま た、 2群対物レンズは、 ディ スク の透明層に生じる厚み誤差 に起因 して球面誤差が生 じ易 く 、 また、 その作動距離が小さ い問題がある。 このよ う な理由から、 対物 レ ンズは、 単一レ ンズ、 即ち、 1 群対物レンズが採用 される こ と が好ま しい。 1 群対物レ ンズでは、 対物レ ンズ 自 身のチル ト マージ ン確保 のために、 その開 口数 N Aの上限値は、 0 . 7 5程度であ り 光ディ ス ク と して 2層構造のものを実現しょ う とする と 、 図 5 のグラ フから明 らかなよ う に光ディ スク の透明層の厚みは 0 . 2 m mよ り 小さ く なレ、こ と が必要と される。 このよ う な 観点、力 ら、
( 1 ) こ の発明によれば、 開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで 集束され、 波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲から選定された 光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m mか ら 0 . 4 mmの範囲内に定め られてレ、る透明基板と、
こ の透明基板上に形成されている記録層であって前記透明 基板を透過した光ビームで検索される記録層 と、
から構成されている光ディ スクが提供される。
( 2 ) こ の発明によれば、 （ 1 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開口数が実質的に 0 . 6 5 に定め られ、 且つ、 前記透明基板の厚みが実質的に 0 . 3 m mに定め られ ている光ディスクが提供される。
( 3 ) こ の発明によれば、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定められた対物レ ンズで 集束され、 略 4 1 0 nm 近傍の青色波長を有する光ビームが 照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m mから 0 . 4 m mの範囲内に定められている透明基板と 、
こ の透明基板上に形成されている記録層であってこ の透明 基板を透過した光ビームで検索されてデータが再生され、 デ ータが記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記 録層 と、
から構成されている光ディ ス ク が提供される。
( 4 ) この発明によれば、 （ 3 ) の発明において、 前記記録層は光ビーム の照射によって非晶質と結晶 と の間 で可逆的に相変化されてデータの記録及び消去がなされる相 変化型の記録膜で構成されている光ディ ス ク が提供される。 ( 5 ) この発明によれば、 （ 3 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開口数が 0 . 6 5 に定め られ、 前記基板 の厚さが 0 . 3 m mに定め られている光ディ スクが提供され る。
( 6 ) この発明によれば、
光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 との間で可逆 的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と、
こ の第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m mから 0 . 4 mm の範囲内に定められている厚さ を有する第 1 の透明基板と、 前記 4 1 O n m近傍の青色波長を有する光ビームの照射に よってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆的に相変化する相変 化型の第 2 の記録膜と 、
光ビーム の入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過 した光ビーム が前記第 2 の記録膜に照射され る よ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層 と 、
から構成される相変化型光ディ スク において、
0 . 6 0 カゝら 0 . 7 5 の範囲から選定された開 口数を有す る対物レ ンズによって前記入射側から前記光ビームが第 1 及 び第 2 の相変化記録膜の一方に集光されてその記録膜へのデ ータの記録、 消去並びに再生が可能な片面 2層の相変化型光 ディ スクが提供される。
( 7 ) こ の発明によれば、 （ 6 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開 口数が 0 . 6 5 に定め られ、 且つ、 前 記基板の厚さが 0 . 3 m mに定め られている光ディ スク が提 供される。
( 8 ) この発明によれば、
4 1 0 n m近傍の青色波長を有する光ビームの照射によつ てアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆的に相変化する相変化型 の第 3 の記録膜と 、
この第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m m力 ら 0 . 4 mm の範囲内に定められている厚さ を有する第 2 の透明基板と、 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 4 の記録膜と 、
光ビームの入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 3 の記録膜を配置し、 前記第 2 の透明基板及び第 3 の記録膜を通過した光ビームが前記第 4 の記録膜に照射され る よ う に両者を接合する所定厚さの第 2 の接着層 と、
から構成される相変化型光ディ スク を更に具備し、 前記第 1 の透明基板が前記第 2 の透明基板に接着され、 2 つの片面 2 層の相変化型光ディ ス ク が接合された片面 4層構 造に構成されている こ と を特徴とする請求項 6 の光ディ スク が提供される。
( 9 ) この発明によれば、 （ 8 ) の発明において、 前記対物レンズの開 口数が 0 . 6 5 であ り 、 且つ、 前記基 板の厚さが 0 . 3 mmである光ディスクが提供される。
( 1 0 ) この発明によれば、
厚さが 0 . 2 m mから 0 . 4 m mの範囲内に定め られてい る透明基板及びこ の透明基板上に形成されている記録層であ つて前記透明基板を透過 した光ビームで検索される記録層を 具備する光ディスクからデータを再生する方法であって、 波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲から選定された光ビーム を発生する工程と、
開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する工程と 、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する工程と、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生方法 が提供される。
( 1 1 ) この発明によれば、 （ 1 0 ) の発明において、 前記対物レンズの開口数が実質的に 0 . 6 5 に定め られ、 且つ、 前記透明基板の厚みが実質的に 0 . 3 m mに定め られ ているこ とを特徴とする再生方法が提供される。
( 1 2 ) この発明によれば、
光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m m から 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及びこ の 透明基板上に形成されている記録層であってこ の透明基板を 透過 した光ビームで検索されてデータが再生され、 データが 記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記録層か ら構成される光ディ スクからデータ を再生し、 また、 こ の光 ディ スク にデータを記録し、 また、 データを消去する再生方 法において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する工程 と、
開 口数力 S O . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する工程と、 及び この記録膜からの光ビームを処理する工程と 、 から構成される光ディ スクからデータを再生する再生方法 が提供される。
( 1 3 ) この発明によれば、 （ 1 2 ) の発明において、 前記記録層は、 光ビームの照射によって非晶質と結晶と の 間で可逆的に相変化されてデータの記録及び消去がなされる 相変化型の記録膜で構成されている こ と を特徴とする再生方 法が提供される。
( 1 4 ) こ の発明によれば、 （ 1 2 ) の発明において、 前記対物レンズの開口数が 0 . 6 5 に定め られ、 前記基板 の厚さが 0 . 3 m mに定め られている こ と を特徴とする再生 方法が提供される。
( 1 5 ) この発明によれば、
光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と 、
この第 1 の記録膜が开 成され、 0 . 2 m m力、ら 0 . 4 m m の範囲内に定められている厚さ を有する第 1 の透明基板と、 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 2 の記録膜と 、
光ビームの入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過 した光ビームが前記第 2 の記録膜に照射され るよ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層と、
から構成される相変化型光ディ ス ク からデータ を再生し、 また、 この光ディ スク にデータ を記録し、 また、 データ を消 去する再生方法において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する工程 と、
開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで 前記入射側から前記光ビームを第 1 及び第 2 の相変化記録膜 の一方に集光する工程と、 及び
こ の記録膜からの光ビームを処理する工程と、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生方法 が提供される。
( 1 6 ) こ の発明によれば、 （ 1 5 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開 口数が 0 . 6 5 に定め られ、 且つ、 前 記基板の厚さが 0 . 3 m mに定め られている こ と を特徴とす る再生方法が提供される。
( 1 7 ) こ の発明によれば、
厚さが 0 . 2 m m力 ら 0 . 4 m mの範囲内に定め られてい る透明基板及びこ の透明基板上に形成されている記録層であ つて前記透明基板を透過 した光ビーム で検索される記録層を 具備する光ディスクからデータを再生する装置であって、
波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲から選定された光ビーム を発生する手段と、
開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで こ の光ビームを前記記録膜に集光する手段と、 及び
こ の記録膜からの光ビームを処理する手段と、
から構成されるデータを再生する再生装置が提供される。
( 1 8 ) こ の発明によれば、 （ 1 7 ) の発明において、 前記対物レンズの開口数が実質的に 0 . 6 5 に定められ、 且つ、 前記透明基板の厚みが実質的に 0 . 3 m mに定め られ ているこ と を特徴とする再生装置が提供される。
( 1 9 ) この発明によれば、
光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m m から 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及びこの 透明基板上に形成されている記録層であってこ の透明基板を 透過した光ビームで検索されてデータが再生され、 データが 記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記録層か ら構成される光ディ スクからデータ を再生し、 また、 この光 ディ スク にデータを記録し、 また、 データを消去する再生装 置において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する手段 と、
開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する手段と 、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する手段と、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生装置 が提供される。
( 2 0 ) この発明によれば、 （ 1 9 ) の発明において、 前記記録層は、 光ビームの照射によって非晶質と結晶 と の 間で可逆的に相変化されてデータ の記録及ぴ消去がなされる 相変化型の記録膜で構成されている こ と を特徴とする再生装 置が提供される。
( 2 1 ) この発明によれば、 （ 1 9 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開口数が 0 . 6 5 に定め られ、 前記基板 の厚さが 0 . 3 m mに定め られている こ と を特徴とする再生 装置が提供される。
( 2 2 ) こ の発明によれば、
光ビームの照射によってアモルファ ス と結晶との間で可逆 的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と、
こ の第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m mから 0 . 4 m m の範囲内に定め られている厚さを有する第 1 の透明基板と、 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 2 の記録膜と、
光ビーム の入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過 した光ビームが前記第 2 の記録膜に照射され る よ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層と、
から構成される相変化型光ディ スク からデータ を再生し、 また、 こ の光ディ ス ク にデータ を記録し、 また、 データ を消 去する再生装置において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する手段 と、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで 前記入射側から前記光ビームを第 1 及び第 2 の相変化記録膜 の一方に集光する手段と 、 及び
こ の記録膜からの光ビームを処理する手段と 、
から構成される光ディ ス ク からデータを再生する再生装置 が提供される。 ( 2 3 ) こ の発明によれば、 （ 2 2 ) の発明において、 前記対物レ ンズの開 口数が 0 . 6 5 に定め られ、 且つ、 前 記基板の厚さが 0 . 3 m mに定め られている こ と を特徴とす る再生装置が提供される。
図面の簡単な説明
図 1 は、 片面 2層の RAM ディ スクの構造を概略的に示す 断面図である。
図 2 A、 図 2 B及び図 2 Cは、 従来例及び本発明の実施例 に係る光ディ スク表面の汚損の様子を示す模式図並びに比較 例に係る光ディ スク表面の汚損の様子を示す模式図である。
図 3 は、 従来例および本発明の実施例の透明基板厚みとデ イ スクチル トによって発生する コマ収差と の関係を示すダラ フである。
図 4 は、 本発明の光ディ ス ク の実施例であって許容される 開口数と透明基板厚みの範囲を示すグラ フである。
図 5 は、 図 4 に示す設定条件下の光ディ ス ク における開口 数を大き く する こ と で見込まれる記録容量の増加を示すダラ フである。
図 6 は、 本発明の実施例に係る光ディ ス ク の構造を概略的 に示す断面図である。
図 7 は、 本発明の他の実施例に係る相変化型光ディ スク に おける開口数を大き く する こ と で見込まれる記録容量の増加 を示すグラフである。
図 8 は、 本発明の他の実施例に係る相変化型光ディ スクの 構造を概略的に示す断面図である。 図 9 は、 図 8 に示した片面 2 層 RAM ディ ス ク の貼り 合わ せ前の第 1 RAM層ディ スク を概略的に示す断面図である。
図 1 0 は、 図 8 に示した片面 2 層 RAM ディ ス クの貼 り 合 わせ前の第 2 RAM 層ディ ス ク を概略的に示す断面図である 図 1 1 は、 図 9 及び図 1 0 に示す第 1 RAM 層並びに第 2 RAM 層ディ ス ク を製造する為に基板に成膜するスパッ タ装 置を示すブロ ック図である。
図 1 2 は、 本発明の他の実施例に係る相変化型光ディ スク を ドライ ブする為の光ディ ス ク ドライ ブ装置を示すプロ ッ ク 図である。
図 1 3 は、 図 1 2 に示す装置における OW 時の レーザパ ルスを示す波形図である。
発明を実施するための最良の形態
始めに、 本発明の情報記録媒体である光ディ ス ク における 最適化の基本的な考え方を以下に説明する。
対物レ ンズの開 口数は大き ければ大きいほど記録密度の向 上に有効であるが、 反面、 ディ ス ク チル ト に対して、 よ り 大 きな影響を受ける こ と と なる。 そこで、 現下の技術レベルで 達成可能な開 口数よ り も少 し小さな開 口数で対物レ ンズを構 成し、 最大の開口数で実現でき る程の記録密度の高密度化は 望まないも のの、 比較的容易に、 安定的にそ して早期に、 現 状レベルよ り も記録容量を向上させる とい う こ とが考えられ る。 こ の際に、 対物レ ンズの構成は、 前記したよ う な多数の 問題点を抱える複数レ ンズ構成とするのではな く 、 単一レ ン ズ構成と し、 ディ スクチル 卜 の許容量も現状の D V D システ ムで許容される ものを確保する こ とが本発明の実施例のボイ ン トである。
図 3 は、 透明基板厚みと 、 ディ スクチル ト によって生じる コマ収差 （波面収差に換算） の関係を各条件 （対物レ ンズの 開口数） で示したグラ フである。 相対的に比較するために、 縦軸の コ マ収差の量は、 任意単位に定めてい る。 現行の DVD-ROM においては、 透明基板厚みは 0 . 6 mm、 対物 レ ンズの開口数は、 0 . 6 0および波長 6 5 O nm であるが、 ある単位角度だけのディ スクチル トが生じる と 、 発生する コ マ収差の量は、 任意単位で約 2 0 0 と なる。 よ り 具体的には コマ収差は、 下記比例式 （ 1 ) で見積もる こ とができる。
コマ収差量 ∞ t X ( N A ) 3/ . . . . ( 1 ) こ こ で、 t ： 透明基板厚み、 N A : 対物レ ンズの開口数、 λ ： 光源の波長である。
こ の図 3 力、ら DVD-ROM と比較して、 波長が 6 5 O nm か ら 4 1 0 nm と短く な り 、 また開 口数を大き く する こ と で、 不用なコマ収差が増大 していく こ とがわかる。 コマ収差は、 ディ スク チル トに比例 して増加するので、 これまでの光ディ スク よ り もチル トの少ないものを製造する こ と によ り 、 全体 と してコマ収差を低い レベルに抑える こ とは確かに可能であ るが、 この場合にはディ ス ク製造コス トがかかり 、 これによ り販売価格も高く なつて しま う とレ、 う 不都合が生じる。 これ はよ り 高密度の光ディ スク システムを普及させる とい う最終 目的と は相容れないこ と と なる。 そこで、 ディ スクが有する チル ト量は、 従来並と したと き に、 でき るだけコマ収差の影 響を抑える対策を考える こ とが必要と なる。
図 3 力 ら明 ら力 なよ う に、 DVD-RO M のシステム と 同程度 のコマ収差の発生に抑えるには、 透明基板の厚みを薄く する こ と、 および開 口数の範囲を限定する こ と の 2つを組み合わ せねばならない。 具体的には、 開口数は、 概略 0 . 6 0以上 0 . 7 5以下、 透明基板厚みは、 概略 0 . 2 mm 以上 0 . 4 mm 以下に設定する こ と が必要と される。 また、 こ の範囲で すべての組合せが可能なわけではなく 、 コマ収差を所定値以 下に抑制でき る透明基板厚みと 開口数の組合せは、 図 4 に斜 線で示す範囲に限定される。
このよ う な条件下で見積も られる記録容量が図 5 に示され ている。 実際の記録容量は、 光ディ ス ク の最小ビッ ト長、 ト ラ ック ピッチ、 あるいは ドライ ブシステムで採用する変調方 式などを詳細設計して定め、 これによ る基礎実験を経てはじ めて確定させる こ と ができ る ものであるが、 予備検討と して ごく 粗く は見積も る こ と ができ る。 図 5 は、 このよ う に して 見積もった記憶容量をグラ フで示している。 この図 5 におい ては、 レーザ波長が 4 1 0 nm に選定された際の対物 レンズ の N A (横軸） に対する、 直径 1 2 O mm 径の光ディ スクの 片面容量 （縦軸） の計算値が示されている。 よ く 知られてい るよ う に、 集光スポッ ト径は、 波長に比例 して、 そ して開口 数に反比例 して小径化される。 さ らに、 記録容量の増加は、 光ディ ス ク の半径方向 と 円周方向での ピ ッ ト の密度 （詰め 方） にほぼ比例する こ と から、 結局の と こ ろ集光スポッ ト径 の 2乗にほぼ比例する こ とが予測でき る。 つま り 、 波長の 2 乗に比例 して、 そ して開 口数の 2 乗に反比例 して、 記録容量 の增加が見込まれる。 現行の DVD-ROM を基準に、 波長と 開 口数の比例換算から計算 した ものが図 5 である。 図 5 から明 らかなよ う に、 提案の方式を用いる こ と に よ り 、 DVD- RO M ディ ス ク と 同 じ直径のディ ス ク で片面 ' 一層あた り 1 2 〜 1 8 G B と いった大容量化の実現が期待 し得る。
なお、 本発明が適用 される光ディ ス ク ドライ ブは、 例えば 文献 「光ディ ス ク 技術」 （村山登 ら著， 1989 年ラ ジオ技術社） な どに説明 されている もの と 、 基本的に同様の構成を と る も のであ り 、 上述 したよ う に対物 レ ンズの構成及び光源波長の みが相違し、 他の構成は同様である。 尚、 後に説明 される R A Mディ ス ク ドライ ブ装置のシステム と 上述 した光ディ ス ク の ドライ ブ装置と は、 実質的にその構成が同様である ので、 上述 した実施例が適用 される光ディ ス ク ドライ ブのシス テム の概要については、 こ の説明を参照されたい。
上述 したよ う に本発明の実施例においては、 対物 レンズは 開 口数が 0 . 6 0 以下の従来の対物 レ ンズ と 同様に、 いわゆ る単玉レンズであ り 、 レンズァ ク チユエータ の所定の位置に 固定を して用いる ものである。 開 口数は、 0 . 6 5 である。 なお、 対物 レンズは単玉レンズに限る ものではな く 、 低コ ス ト で信頼性の高いも のであれば、 複数の レ ンズの組合せレ ン ズと して構成 しても 良い。
光源は、 波長が 4 0 0 nm の半導体 レーザであ り 、 従来の 赤色半導体レーザ或いは赤外半導体レーザと基本的 と 同様に 用い られる。 なお、 光源の波長に応 じて、 プ リ ズム、 レ ンズ 等の光学部品のコ ーティ ング仕様等も最適なものが採用 され る。
次に、 本発明の具体的実施例に係る光ディ ス ク （ R O M光 ディ スク） の構造が図 6 に示されている。 この図 6 に示され た光ディ ス ク 1 は、 透明基板 2 及び P C (ポ リ カーボネ一 ト） 基板 3 と から構成されている。 P C基板 3 は、 C D等の 再生専用ディ ス ク の基板と 同様に情報を担 う ピッ トがあらか じめ形成され、 その厚みは 0 . 9 mm に定め られている。 P C基板 3 のピッ ト 4 の側には、 反射率を高めるために、 例え ば、 アルミ ニウム薄膜 5 が真空蒸着によ り 付着されている。 更に、 P C基板 3 の ピ ッ ト側には、 厚さ 0 . 3 mm の透明基 板 2 が形成されている。 具体的には、 アルミ ニ ウム蒸着され た P C基板 3 にス ピンコー ト法によ り 厚さ 0 . 3 mm の紫外 線硬化樹脂層が形成され、 或いは、 厚さ 0 . 3 mm の透明シ ー トが粘着剤、 又は、 紫外線硬化接着剤によ り 形成される等 の方法によって透明基板 2 が作られている。 これらの技術は DVD - RO M ディ ス ク の貼 り 合わせの技術と して既に確立され ている。
以上のよ う な構造の光ディ ス クでは、 図 2 B に示すよ う に ディ ス ク表面での光ビームの直径が約 0 . 3 4 mm と な り 、 表面の汚損に対する影響を比較的低く する こ と ができ る。 ま た、 作動距離は、 約 1 . 7 mm であ り 、 対物レ ンズ とデイ ス ク と の衝突防止を講じてサーボ系の設計をする こ と が十分可 能となる。
次に、 こ の発明の他の実施例に係る相変化型の光ディ ス ク 特に、 片面 2 層の R A Mディ ス ク について図 6 力ゝら図 1 3 を 参照して説明する。
こ の発明の他の実施例に係る相変化型の光ディ ス ク は、 相 変化光ディ ス ク の大容量化の利点 と欠点を考慮 して最適化が な さ れた も のである。 即ち、 半導体 レーザの波長が 4 1 0 nm 近傍の青色波長に定め られ、 対物 レンズの N Aが 0 . 6 よ り 大き く 、 0 . 7 5 よ り も小さ く 定め られ、 かつ基板の厚 さ 力 0 . 2 mm よ り 厚く 、 0 . 4 mm よ り 薄く 設定されてい る。 こ のよ う な最適化に よ っ て、 高密度記録が可能で、 かつ 片面 2 層 RAM 化が可能な相変化光ディ ス ク を提供する こ と ができ る。 本発明では、 よ り 具体的には、 波長 4 1 0 nm の 青色 レーザを用い、 N Aが 0 . 6 5 の対物 レ ンズを用いて、 かつ厚さ 0 . 3 mm の円形基板を用い、 これを片面 2 層の相 変ィ匕 RAM ディ ス ク と し、 かつ、 この片面 2 層 RAM デイ ス ク を レーザが入射する側を外側に して 2 枚貼 り 合わせて、 即 ち、 両面で 4 層の RAM ディ ス ク と する こ と で、 直径 1 3 0 mm ディ ス ク でも全体厚 さ は、 概ね 1 . 2 mm と する こ と が 可能 と な り 、 現行製品の単板 C D ( 1 . 2 mm 厚）、 両面貼 り 合わせ D V D (貼 り 合わせ後の厚 さ が 1 . 2 mm)と 最低限同 じ機械精度、 或いは、 同 じ剛性を得る こ と ができ る。
また、 こ のディ ス ク では、 後で示すよ う に片面 1 層で約 1 2 G B 、 片面 2 層で 2 4 G B 、 さ ら には、 両面 4 層で 4 8 G B の記録/再生/消去可能なユーザ容量を確保でき る。
上述のよ う な片面 2層の相変化 RAMディ ス ク の最適化につ いて、 図 5 と 同様の図 7 に示すグラ フを参照 して説明する。 図 7 は、 レーザ波長が 4 1 0 nm に選定された際の対物レ ンズの N A (横軸） に対する、 直径 1 2 O mm 径の光デイ ス ク の片面容量 （縦軸） の計算値が示されている。 換算容量 1 は、 現在規格が進行中の第 2世代 DVD-RAM を基に して算出 したものである。 こ こで、 第 2世代 DVD-RAM は、 相変化型 記録膜を有する直径 1 2 0 mm 径のディ スクであって、 その 片面のユーザ容量が 4 . 7 G B 、 レーザ波長 え カ 6 5 O nm ( λ τ ) 、 対物レ ンズ N Aが 0 . 6 ( N A r ) 、 基板厚みが 0 . 6 mm である。 この条件を基に して、 この容量に対して . レーザ波長力 S 6 5 0 nm ( λ r ) 力 ら 4 1 0 nm ( ； L b ) に代 えられ、 対物レ ンズの N Aが 0 . 6 ( N A r ) 力、ら これよ り も大きな高 N A ( N A b ) の も の に代え られて N Aが変化さ れた場合の片面容量が計算によって求めた られたものである（ こ の計算は、 単純でレーザの波長と対物レ ンズの N Aの比を と って、 面密度 （言い換える と片面の容量） は、 2乗で大き く なるので、 下記 （ 2 ) 式で表される。
換算容量 1 =
4 . 7 X { ( λ τ / λ b ) / ( N A r / N A b ) } 2
… ( 2 ) こ こ で、 N A r = 0 . 6 0 、 N A b =ノ ラ メ ー タ である変 数、 λ r = 6 5 0 nm, b = 4 1 0 nmである。
また、 下記式 （ 3 ) で示される換算容量 2 は、 片面 2層デ イ ス ク を想定した場合、 第 1 RAM 層デ ィ ス ク のデータ と第 2 RAM 層ディ ス ク のデータ と のク ロ ス トーク が予測される ため、 若干余裕をもって記録密度を緩和 した場合の容量の換 算例である。
換算容量 2 =換算容量 1 X 0 . 8 4 4 … （ 3 ) 換算容量 1 によれば、 レーザ波長が 6 5 0 nm 力、ら 4 1 0 nm に変更されて、 片面の容量が 1 5 G Bカゝら 2 0 G B に設 定される と、 対物レンズの N Aは 0 . 6 7 力、ら 0 . 7 8 と な る こ とが判明する。 伹し、 この場合、 前述したよ う に 0 . 1 mm 厚の基板を用いなければな らないため、 片面 2 層 RAM ディ スクは実現できない。
また、 換算容量 2 を用いる と 、 片面 2層 RAM を想定し、 且つ、 対物レ ンズ N A と して、 通常の製造技術で容易に製造 が可能で、 安価の購入が可能な、 N A - 0 . 6 5 を想定する と直径 1 2 0 mm 径のディ ス ク片面のユーザ容量は、 1 2 G B と なる こ とが判明する。
次に、 コマ収差について検討する と 、 図 3及び数式 （ 1 ) の通 り である。 既に説明 したよ う に、 図 3 は、 波長 4 1 0 nm で、 対物レ ンズの N A をノ ラ メ 一タ と した際に横軸に基 板の厚さ を取った時のコマ収差を示している。 コマ収差は、 数式 （ 1 ) で表 される。 参考のために 4 . 7 G B の DVD- RAM (波長 6 5 0 nm) の場合が点線で示されているが、 コ マ収差を現行の DVD-RAM の 4 . 7 G B と ほぼ同等の 2 0 0 程度を想定する と 、 波長 4 1 0 nm の レーザを用いて N Aを 変化させた場合の、 基板の厚さが一義的に定ま る。 N Aが 0 . 8 5ゃ 0 . 9 に設定される と 、 基板厚さが、 0 . 1 mm 近く になる こ と は、 前述したとお り である。 一方、 対物レ ンズの N A と して、 製造が容易で安価の入手可能な 0 . 6 5 を想定 する と 、 基板厚さは、 0 . 3 mm が適当である こ と が判明す る。 基板厚さ 0 . 3 mm は、 これまでと 同様に樹脂材料の射 出成形によって作製可能であ り 、 且つ、 片面 2層 RAM で約 0 . 6 mm の厚さ、 更に片面 2層 RAM を基板面 （ レーザの 入射側） を外側に して 2枚貼 り 合わせる と 1 . 2 mm の厚さ と なるため、 現行製品の C Dや、 2枚貼 り 合わせた D V D と 同 じ厚さに設定でき、 製品と して十分な機械精度と機械的強 度と を得る こ とができ る。
以上説明 した とお り 、 波長 4 1 0 nm の レーザを用いて、 対物レ ンズの N Aと して製造が比較的容易で、 安価に入手可 能な 0 . 6 0 力 ら 0 . 7 5 に設定し、 図 3 のグラ フ力 ら、 コ マ収差を現行の DVD-RAM程度に押さ える よ う に基板厚さを 0 . 2 m mから 0 . 4 m mに設定すれば、 大容量化が可能で 且つ、 片面 2層 RAM 化した時に 4枚貼 り 合わせる こ とで、 充分な機械的精度も得る こ と が可能である。
上記の よ う に、 青色 レーザを用いて、 基板厚さ を 0 . 6 mm と 0 . 1 mm の中間に設定し、 対物 レ ンズ N Aを現行の DVD よ り も若干大き く する こ と で、 現実的に製品化可能な 片面 2層で両面 4層の RAM ディ スク が実現でき る。 下記に 示すこの発明の他の実施例では、 その代表例と して、 基板厚 さ を 0 . 3 mm に設定して、 対物レ ンズ N Aを 0 . 6 5 に設 定し、 4 1 0 nm の青色レーザで記録及び再生する場合につ いて説明する。
図 8 は、 上述した条件下で作られる他の実施例に係る光デ イ スク を示す斜視図であ り 、 図 9及び図 1 0 は、 図 8 に示さ れる光ディ ス ク の構造を概略的に示す断面図である。
図 8 に示す よ う に こ の片面 2 層 の光ディ ス ク は、 第 1 RAM 層を有するディ スク 2 7 (以下、 単に第 1 RAM 層のデ イ ス ク 2 7 と称する。 ） 及び第 2 RAM 層を有するディ ス ク 2 8 (以下、 単に第 2 RAM 層のディ ス ク 2 7 と称する。 ） が接合層 と しての U V硬化樹脂膜 2 9 によって接合された構 造を有している。 こ のディ スク の中心には、 ディ スク ドライ ブの回転モータ に連結されたス ピン ドルが挿通される孔を有 し、 この孔の周囲には、 光ディ ス ク を回転可能にク ラ ンプす るためのク ラ ンピンング領域 2 1 が設けられている。 また、 そのク ラ ンピンング領域 2 1 の周囲の内周領域には、 ピッ ク ア ップヘッ ド （図示せず） によ るデータ の検索が開始される リ ー ドイ ン領域 2 2 が設け られ、 また、 その外周には、 リ ー ドア ゥ ト領域 2 3 が設けられている。 この リ ー ドイ ン領域 2 1 から リ 一 ドアゥ ト領域 2 3領域までが情報が記録される情 報記録領域 2 4 に定め られ、 また、 リ ー ドイ ン領域 2 2 と リ 一 ドアゥ ト領域 2 3領域間の領域は、 データが書き込まれる データ書き込み領域 2 5 に定め られている。
次に、 第 1 及ぴ第 2 RAM 層のディ ス ク 2 7、 2 8 の構造 について図 9及び図 1 0 を参照 して詳細に説明する。
図 3 に示すよ う に第 1 RAM 層のディ ス ク 2 7 は、 0 . 6 m m厚の円盤状のポ リ カーボネー ト製基板 1 0 1 上に ZnS - S i02 保護膜 1 0 2、 GeSbTe 相変化記録膜 1 0 3及び ZnS - S i02 保護膜 1 0 4 をこ の順に積層 した構造を有 している。 こ こ で、 ZnS -S i 02 保護膜 1 0 2 及び 1 0 4 は、 ZnS 及び Si02 の混合材料からなる混合膜 （以下、 単に ZnS-Si02保護 膜と称する。 ） であ り 、 また、 保護膜 1 0 2 、 相変化記録膜 1 0 3及び保護膜 1 0 4 カゝら成る第 1 RAM 層 1 0 5 は、 そ の透過率が 5 0 %に設定されるため、 通常の 1 層の相変化型 光ディスクにおいて設けられるべき金属反射膜は、 この第 1 RAM層 1 0 5 には、 設けられていない。
また、 図 4 に示すよ う に第 2 RAM 層のディ ス ク 2 8 は、 0 . 6 m m厚のポリ カーボネー ト製の透明基板 1 1 1 上に、 Al-Cr からなる反射膜 1 1 2 、 ZnS-Si02 混合膜からなる誘電 体保護膜 1 1 3 が成膜され、 その上に、 レーザビーム等の照 射によ り 、 非晶質と結晶と の間で可逆的に相変化する、 例え ば、 GeSbTe の 3 元合金からなる相変化記録膜 1 1 4 が積層 され、 再度、 ZnS-Si02 混合膜からなる誘電体保護膜 1 1 5 が、 更には、 L to H メディ アにするための半透明干渉膜と し て、 Au からなる半透明膜 1 1 6 が積層 された構造を有して いる。 こ こ で、 ZnS-Si02 保護膜 1 1 3 、 1 1 5 は、 同様に . ZnS 及び Si02 の混合材料からなる混合膜 （以下、 単に ZnS- Si02保護膜と称する。 ） である。
相変化記録膜 1 1 4 は、 レーザビームの照射によ り 溶融し て急冷する こ とで非晶質化されるが、 こ の時誘電体保護膜 1 1 3及び 1 1 5 は、 記録膜 1 1 4 が蒸発 して穴が開 く こ と を 防止する機能、 いわゆる記録膜の耐熱保護の機能を有してい る。 また、 上側の誘電体層 1 1 5 は、 Au 半透明層 1 1 6 と 金属反射層 1 1 2 と の相乗効果で信号再生時に光学的にェン ハンスする よ う に設計され、 通常その厚さは、 5 0 O A— 3 0 0 O Aに設定されている。 相変化記録膜 1 1 4 は、 レーザ ビームの照射によ り 溶融される必要から通常かな り 薄く 設計 され、 5 0 — 3 0 O A に設定されている。 相変化記録膜 1 1 4 の下側の誘電体保護膜 1 1 3 は、 レーザビーム の照射時に 溶融した記録層の熱を出来るだけ急冷して非晶質化するため 金属反射膜 1 1 2 に熱を逃がす構造である こ と が必要と され 薄く 、 典型的には、 5 O A— 3 0 O A程度の厚さに定められ ている。
また、 近年、 データ転送速度の高速化に伴い、 高速で記録 する必要性から、 ディ ス ク の感度を向上する 目 的で急冷 （熱 を逃がす） ではなく 除冷 （熱を保持する） タイ プの相変化型 光ディ スク も検討されている。 この場合、 この下側誘電体層 1 1 3 は、 3 0 O A— 3 0 0 O Aに設定される。 金属反射膜 1 1 2 は、 再生信号のェ ンハ ンス と熱の逃げを良く する 目的 から、 その厚さは、 通常 5 0 O A以上 3 0 0 O A程度の設定 にされる。
但し、 こ の実施例においては、 記録感度を通常よ り もかな り 高く 設定するために、 熱の逃げを悪く する よ う に しなけれ ばならない場合があ り 、 その場合には、 1 0 0 Aから 5 0 0 Aに設定しても良い。 Au 半透明膜 1 1 6 は、 Au 膜を透過し た レーザビーム と記録膜 1 1 4 からの反射光ビーム と を干渉 させてェ ンハ ンス させるため、 適度な透過並びに反射が必要 と され、 通常、 その膜厚は、 2 O Aカゝら 2 0 O Aに設定され る。
片面 1 2 G Bのユーザ容量を設定するためには、 現行の 4 7 G Bノ面に対して綿密度で 2 . 5 5 3 倍の高密度記録にな るが、 これを線密度に直すには平方根を と つて 1 . 6 倍と に なる。 現行の 4 . 7 G B の RAM ディ ス ク の ト ラ ッ ク ピ ッチ は 0 . 6 /Z m なので、 1 2 G Bディ ス ク の ト ラ ッ ク ピ ッチは 0 . 3 7 5 μ ηι と なる。
以下にこ の発明の他の実施例に係る片面 2 層 RAM デイ ス クの作製方法を図 1 1 を参照 して説明する。
図 1 1 は、 こ の発明の他の実施例に係る片面 2層の相変化 型光ディ ス ク を作製 したスパ ッ タ装置を示 している。
(実施例）
第 1 1 図に示す回転可能な円盤状基台 8 上に、 直径 1 2 0 mm、 厚さ 0 . 3 mm、 表面に 0 . 3 7 5 / m 幅の連続溝が形 成されたポ リ カーボネー ト製ディ ス ク 基板 9 がセ ッ ト され、 真空ス パ ッ タ 装置 3 0 内が真空ターボポンプ 1 2 によ って、 1 0 -6 torr の真空に排気 された。 図 中、 1 1 は、 排気系の バルブを示 してレヽる。
まずは、 図 9 に示す第 1 RAM 層ディ ス ク が作製された。 回転基台 8 が 6 0 rpm で回転された状態で、 Ar ガス導入バ ルブ 1 0 が開れて、 Ar ガスがス ノ ッ タ装置内に導入 された, 排気系の能力はそのま ま に して、 Ar ガス の流量が図示 しな いマ ス フ ロ ー コ ン ト ロ ーラ に よ って調整され、 装置内の真空 度力 S 5 X 1 0 -3 torr になる よ う に設定された。 R F電源 1 6 が切 り 替えスィ ッチ 1 7 に よ っ て、 ZnS/Si02 タ —ゲ ッ ト 1 3 b の電極 1 3 a 側に切 り 換え られ、 R F 電力 6 0 0 W力 S ZnS/Si02 タ ーゲ ッ ト に供給 さ れた。 約 1 分のプ リ ス ノ ッ タ の後、 ターゲッ ト直上のシャ ッ ター 1 3 c が開成されて、 基 板 9 上に ZnS-Si02 誘電体膜の成膜が開始された。 その成膜 開始から 5 分経過後に、 R F 電源 1 6 力 S OFF に され、 シャ ッ タ ー 1 3 c も 閉成 された。 基板 9 上には、 ZnS-Si02 膜が 5 1 0 Aで成膜された。
バルブ 1 0 が閉め られ、 排気系 1 2 を介 して、 装置内の残 留 Ar ガス と ZnS/Si02 分子が一且排気された後、 再度、 パル ブ 1 0 が開成されて Ar ガスが導入され、 スパ ッ多装置内の Arガス圧が 5 X 10-3 torr に設定された。 切 り 替えス ィ ッ チ 1 7 GeSbTe の化合物組成ターゲッ ト 1 4 b の電極 1 4 a 側 に切 り 換え られ、 電源 1 6 が O Nに されて 2 0 0 Wのパワー 力 S GeSbTe のターゲッ ト に供給された。 約 1 分のプ リ スパ ッ タの後、 ターゲッ ト直上のシャ ッ ター 1 4 c が開成されて、 ZnS-Si02 保護膜上への GeSbTe 相変化記録膜の成膜が開始さ れた。 成膜開始から 1 5 秒後に、 R F 電源 1 6 力 S OFF に さ れて、 7 O A の GeSbTe 記録膜が ZnS-Si02 膜上に成膜され た。 再度、 バルブ 1 0 が閉成 されて、 スパ ッ タ装置内の残留 Ar ガス と GeSbTe 分子が排気 された後、 バルブ 1 0 が開成 されて、 Ar ガスがスパ ッ タ装置 30 内に導入された。 Ar ガ ス圧が 5 X 10-3 torr になる よ う ガス流量が調整 した後、 切 り 替えスィ ッチ 1 7 が再び ZnS-Si02 ターゲ ッ ト 1 3 b の電極 1 3 a 側に接続され、 R F電源 1 6 カゝ ら 6 0 0 Wのパ ワーが ZnS-Si02 タ 一ゲ ッ ト 1 3 b に供給 さ れた。 約 1 分のプ リ ス ノ ッ タ の後に、 シ ャ ッ タ ー 1 3 c が再度開成 さ れて、 ZnS- Si02 の成膜が開始 さ れた。 成膜開始か ら 8 分経過後に、 R F電源 1 6 が OFF され、 シャ ッ ター 1 3 c が閉成されて、 Ge2Sb2Te5 記録膜上に 8 0 O Aの ZnS-Si02 誘電体膜が積層 された。
このサンプルディ ス ク 9 がスパ ッ タ装置 3 0 力 ら取 り 出 さ れた。 こ の第 1 RAM 層デ ィ ス ク は、 そ の膜構造が基板、 ZnS-Si02 膜 （ 5 1 0 A) 、 GeSbTe 記録膜 （ 7 0 A) 、 ZnS- Si02 ( 8 0 0 A ) と なっている。 こ の第 1 RAM 層ディ ス ク を図示 しない、 初期結晶化装置にかけ、 ハイ パワーの Ar レ 一ザで全面結晶化 した後に、 波長 4 1 0 nm の レーザ ビーム を基板側から照射 し、 反射率が測定された。 こ の測定では、 結晶部からの反射率は約 8 %であった。 全く 同様に して、 同 じ第 1 RAM層ディ ス ク がも う 1 枚作製された。
次に、 図 1 0 に示す第 2 層ディ ス ク を作製 した。 第 1 RAM 層ディ ス ク と 同様に真空スパ ッ タ装置 3 0 内の回転基 台 8 に直径力 S 1 3 0 mm で厚さ 0 . 3 mm であ り 、 ト ラ ッ ク ピ ッチが 0 . 3 7 5 μ m の連続溝が形成されたポ リ カーボネ ー ト製基板がセ ッ ト された。 その後、 真空スパ ッ タ装置 3 0 内が真空タ ーボポンプュ 1 2 に よ っ て 1 0 -6 torr の真空に 吸引 された。 回転基台 8 が 6 0 rpm で回転された状態で、 Ar ガス導入バルブ 1 0 が開成 されて、 Ar ガス がスパ ッ タ装置 内に導入された。 排気系の能力は、 そのまま に維持されて、 Ar ガスの流量が図示 しないマス フ ロ ー コ ン ト ロ ーラ に よ つ て調整され、 装置内の真空度が 5 X I 0 -3 torr になる よ う に 設定された。 切 り 替えスィ ッチ 1 7 力 S AlCr のターゲッ ト 1 5 b の電極 1 5 a 側に切 り 換え られ、 R F電源 1 6 カゝら 2 0 0 Wのパ ワーが AlCr ターゲッ ト 1 5 b に供給された。 約 1 分のプリ スパ ッ タ の後に、 シャ ツ タ一 1 5 C が開成されて、 AlCr 反射膜の成膜が開始 された。 成膜開始か ら 5 0 秒経過 した後に R F電源が O F F に されて、 シャ ッ タ ー 1 5 Cが閉 成され、 基板上に AlCr 反射膜が膜厚 3 0 O Aで成膜された —且、 スパ ッ タ装置 3 0 内の Ar 残留ガス と AlCr 合金原子 が排気系 12 で排気されたの後、 再度バルブ 1 0 が開成され て、 Ar ガス がスパ ッ タ装置内に導入 され、 図示 しないマス フ ロ ー コ ン ト ロ ーラ が調整されて、 スパ ッ タ装置内が 5 X I 0 -3 torr に設定された。 その後、 切 り 替えス ィ ッ チ 1 7 が ZnS-Si02 ターゲ ッ ト 1 3 b の電極 1 3 a 側に切 り 換え られ R F電力 6 0 0 W力 S ZnS-S102 ターゲ ッ ト に供給された。 約 1 分のプ リ ス ノ ッ タ の後、 ターゲッ ト直上のシャ ッ ター 1 3 c が開成 されて基板 9 上に ZnS-Si02 誘電体膜の成膜が開始 された。 成膜開始から 5 分 3 0 秒経過後に R F 電源 1 6 がォ フ に され、 シ ャ ッ タ ー 1 3 c も 閉成 された。 AlCr 膜上には ZnS-Si02 膜が厚さ 5 5 0 Aで成膜さ れた。 バルブ 1 0 が閉 め られ、 排気系 1 2 によ って、 装置内の残留 Ar ガス と ZnS- Si02 分子が一旦排気 された。 その後、 再度、 バルブ 1 0 が 開に されて Ar ガスが導入され、 ス パ ッ タ装置內の Ar ガス 圧が 5 X 1 0 -3 torr に設定された。 切 り 替えス ィ ッ チ 1 7 が GeSbTe の化合物組成ターゲ ッ ト 1 4 b の電極 1 4 a 側へ切 り 換え られ、 電源 1 6 が ON に されて 2 0 0 Wのパ ワーが GeSbTe のターゲ ッ ト に供給 された。 約 1 分のプ リ スパ ッ タ の後、 ターゲッ ト 直上のシャ ッ ター 1 4 c が開成されて、 デ イ ス ク基板 9 上に GeSbTe 相変化記録膜の成膜が開始された。 成膜開始から 2 0 秒経過後、 R F電源 1 6 カ OFF に されて、 GeSbTe 記録膜が厚さ 1 0 0 Aで ZnS-Si02 膜上に成膜された。 再度、 バルブ 1 0 が閉成されて、 ス ノ ッ タ装置内の残留 Ar ガス と GeSbTe 分子が排気された。 その後、 バルブ 1 0 が開 かれて Ar ガスがス ノ ッ タ装置 3 0 内に導入された。 Ar ガス 圧が 5 X 1 0 -3 torr になる よ う ガス流量が調整された後、 切 り 替えス ィ ツチ 1 7 が再び ZnS-Si02 ターゲッ ト 1 3 b の電 極 1 3 a 側に切 り 換え られ、 R F電源 1 6 力 ら 6 0 0 Wのパ ヮ一が ZnS-Si02 ターゲッ ト 1 3 b に供給された。 約 1 分の プ リ ス ノ ッ タ の後にシャ ッ タ ー 1 3 c が再度開かれて ZnS- Si02 の成膜が開始さ れた。 成膜開始か ら 1 0 分 2 0 秒経過 後に、 R F電源 1 6 が O F F され、 シャ ッ ター 1 3 Cが閉成 されて、 GeSbTe 記録膜上に 1 0 4 の ZnS-Si02 誘電体膜 が積層 された。 最後に、 再度バルブ 1 0 が閉 じ られて、 装置 内の Ar残留ガス と ZnS-Si02 分子がスパ ッ タ装置から排気さ れた。 その後、 再度バルブ 1 0 が開成 されて、 Ar ガスが導 入された。 Ar ガス圧が 5 X 1 0 -3 torr に設定された後、 R F電源 1 6 が切 り 替えス ィ ッ チ 1 7 に よ っ て、 Au のターゲ ッ ト 1 2 b の下に設け られた電極 1 2 a に接続され、 R F電 源 1 6 力 ら 1 3 . 5 6 M H z の R F電力 1 5 0 Wが供給され、 Arガス によ る Au ターゲッ ト の スパ ッ タ が開始された。 約 1 分のプ リ スパ ッ タの後、 ターゲ ッ ト直上にある シャ ッ ター 1 2 c が開かれて、 ZnS-Si02 上に Au 光学干渉膜が厚さ 1 0 0 Aで成膜され、 R F電源 1 6 が O F F に されて、 シャ ッ ター 1 2 c が閉成された。
こ の通常プロ セスで作製した第 2 RAM 層サ ンプルディ ス ク 9 がスパッタ装置 3 0 から取り 出された。 上記説明から、 こ のディ ス ク の膜構造は、 基板、 AlCr ( 3 0 0 A ) 、 ZnS- Si02 ( 5 5 O A ) 、 GeSbTe ( 1 0 0 A) 、 ZnS-Si02 ( 1 0 4 O A) 、 Au ( 1 0 0 A ) と なってレヽる。 こ の第 2 RAM 層デ イ スク も図示しない初期結晶化装置にかけて、 ディ スク全面 が結晶化された後に、 波長 4 1 0 nm の半導体レーザで反射 率が測定された。 こ の測定では、 結晶からの反射率は 1 3 % であった。
全く 同様に して同 じ第 2 RAM 層ディ ス ク を も う 1 枚作製 された。 上記実施例で作製 した第 2 RAM 層ディ ス ク と第 1 RAM 層ディ ス ク と が U V硬化樹脂を用いて、 図 8 に示すよ う な片面 2層 RAM ディ スク と なる よ う に貼 り 合わされた。
U V硬化樹脂は、 図示 しないス ピナ一に よ って、 第 1 RAM 層ディ スク の ZnS-Si02 膜上に 4 0 μ πι の厚さ に全面均一に 塗布されて、 その後、 第 2 RAM 層ディ ス クの Au 干渉膜側 が U V樹脂に接する よ う に重ね合わ されて、 その後、 第 1 RAM 層ディ ス ク の基板側カゝら 8 0 0 Wの U V光が 2 0秒間 照射されて、 U V樹脂が硬化された。
第 1 RAM 層ディ スク 、 第 2 RAM 層ディ スク は、 共にそれ ぞれ 2枚作製したので、 同 じ貼 り 合わせを行った結果、 片面 2層 RAM ディ スク は、 2枚作成できた。 上記、 試作した相 変化光ディ スクサンプルを図 1 2 に示す光ディ スク ドライブ 装置にかけて、 性能を評価した。 まず、 図 1 2 の光ディ スク ドライブ装置の説明をする。 サ ンプルディ ス ク 3 1 は、 ス ピ ン ドルモータ 3 2 に よ っ て、 所 定の回転数にまで回転される。 今回、 片面 2層 DVD -RAM を 想定してい る ので、 ディ スク 3 1 と光学へッ ド 3 3 の相対速 度が 8 . 2 m/s が一定と なる よ う に、 ディ ス ク の半径位置で 回転数が逐次変化される線速度一定方式と した。 入力装置 3 6 から所定の信号が入力され、 変調回路 3 5 によって、 例え ば DVD- RAM の場合 8 Z 1 6 変調で 1， 0 の信号にデジタル ィ匕される。 変調されたデジタル信号は、 レーザ ドライバ 3 7 へ送られ、 光学ヘッ ドのレーザをオン、 オフする こ とで、 デ イ スクサンプル 3 1 上にデータが書き込まれた。 こ こで、 青 色の半導体レーザはまだ市販されている ものは無いので、 波 長 4 1 4 nm の Ar ガス レーザが半導体青色レーザに代えて 設け られてレ、る。 また、 対物レ ンズの N Aは、 0 . 6 5 のも のが用いられている。 相変化光ディ ス ク の場合、 図 1 3 に示 すごと く 、 記録したい部分に対しては、 レーザパ ワ ーは、 高 く して （パワー Pw で） 記録膜が溶融急冷されてァモルフ ァ ス に変化させた。 また、 データ を消去したい部分に対しては レーザパワーを中位 （ レーザパワー pe ) に して記録膜の消去 部分が結晶化温度以上に上昇されて結晶化させた。 こ こ で、 レーザパワー ρΓ は、 再生時の再生パワーである。 サンプル ディ スク に書き込まれたデータ （アモルフ ァ ス のマーク） は 回 り の結晶部分と は、 再世時の反射率が異なるので、 弱い一 定のパワーディ スク を走査する と反射光量の差と して信号を 検出する こ と ができ る。 再生された信号は、 プ リ アンプ 3 8 で増幅され、 2値化回路 3 9 でアナロ グ信号が 1 ， 0 のデジ タル信号にな り 、 更に復調回路 4 0 で 8 Z 1 6 変調に基づき 復調されアナロ グ信号と して出力装置 4 1 に出力 される。 図 1 2 中、 4 3 は、 サーボ制御系で、 レーザによ る記録時にレ 一ザ ドライバ 3 7 を制御した り 、 また、 記録 · 再生時に例え ば、 リ ニアモータ 3 4 は、 制御系を介して リ ニアモータ駆動 制御系 4 6 によ り 、 所定の半径位置にアクセスする。 又、 フ オーカス駆動制御系 4 4や ト ラ ッ ク駆動制御系 4 5 を介して 光学へッ ド 3 3 に具備された対物レンズァクチユエ一タ を制 御して、 記録 ' 再生時にディ ス ク の面振れや ト ラ ッ ク の偏心 に追従する よ う に制御する。
次にサンプルディ ス クの評価方法について説明する。 片面 2層 RAM ディ ス ク の第 1 及び 2層 と も 1 面力 S i 2 G B のュ 一ザ容量とするためには、 前述したよ う に、 線密度で 1 . 6 倍にまで記録密度を詰める必要がある。 ト ラ ッ ク ピッチは、 既に 0 . 3 7 5 m に設定してあるので、 ビッ ト ピッチの同 じだけ詰める。 4 . 7 G B Z面のビッ ト ピッチは、 0 . 2 8 ju m である力ゝら、 0 . 1 7 5 / m で記録する必要がある。 後 に再生 CZN比 （ Carrier to Noise Ratio) を測定する都合上 最短マーク の 3 Tのみを形成するためには、 周波数 2 0 . 8 M H z のデューティ 5 0 %で記録すれば良い。 記録後の再生 時にスぺク 口 ラムアナライザで C N比を測れば、 その値に よって再生信号の大き さ を評価する こ とができ る。
評価時には、 まず、 1 面の厚さ力 S O . 3 mm のディ ス ク を 2 面貼 り 合わせた厚さが概ね 0 . 6 mm のディ ス ク の機械的 強度を調べる ため、 こ の ドライ ブ装置にかけて外周において 面振れ （ 8 . 2 m /秒の線速で回転 さ せた時の面振れ加速 度） に追従 してフォーカスサーボがかかるかど う かで 1 次判 定と した。 実際、 厚さ 0 . 6 mm の片面 2 層 RAM ディ ス ク は、 内周側ではフォーカスサーボがかかったが、 外周ではサ 一ボがかからなかった。
次に、 こ の片面 2 層 RAMディ ス ク を 2 枚、 第 2 RAM層デ イ ス ク が内側 と なる様に貼 り 合わせた。 こ の場合、 U V硬化 樹脂の接着剤では、 塗布後 U V光が接着剤に届かな く なるた め、 接着は両面テープを用いた。 この様に作製 した片面 2 層 RAM, 両面 4 層 RAM ディ ス ク の総厚は、 概ね 1 . 2 mm に なったこ と は言 う までもない。 この 4 層ディ ス ク について、 まずは一方の片面 2 層 RAM の第 1 RAM 層ディ ス ク及び第 2 RAM 層ディ ス ク の焦点を合わせて、 サーボをかけた。 その 結果、 第 1 RAM 層ディ ス ク 、 第 2 RAM 層ディ ス ク は、 共に すぐにサーボがかかっ た。 従って、 両面、 1 . 2 mm 厚のデ イ ス ク の機械的強度は予定どお り 問題無いこ と が判明 した。 次に、 2 0 . 8 MH z デューテ ィ 比 5 0 %で記録し、 l mW の再生光で記録 した信号を再生 し、 C / N比を測定 した所、 第 1 RAM 層ディ ス ク 、 第 2 RAM 層ディ ス ク共に、 記録のパ ヮー Pw 力 S 8 m W、 消去のパワー Pe が 4 m Wに設定されて、 記録した と こ ろ、 再生 C Z N比はと も に 5 3 d B であった。 面をひつ く り 返して、 も う 片面の 2 層ディ ス ク に関 して も同 じ最短マーク を記録して、 再生 C Z N比を測定 したが、 結果 は同 じであった。 本発明の相変化型光ディ ス ク の実施例では、 レーザ波長と して 4 1 O nm の青色を用いて、 基板厚さ を 0 . 3 mm、 対物 レンズの N Aを 0 . 6 5 の場合について説明 したが、 波長が 4 1 O n mの レーザを用い、 対物レ ンズの N Aと して製造が 比較的容易で、 安価に入手可能な 0 . 6 0 から 0 . 7 5 に設 定し、 且つ、 コマ収差を現行の DVD-RAM程度に押さえる よ う に基板厚さ を 0 . 2 mm カゝら 0 . 4 mm に設定すれば、 大 容量化が可能で且つ、 片面 2層 RAM ィヒした時に 4枚貼り 合 わせるこ とで、 充分な機械的精度も得る こ と は容易に類推で さ る。
また、 本発明では、 書き換え可能な記録媒体と して非晶質 と結晶と で可逆的に相変化する相変化記録膜を用いて実施例 で説明 したが、 記録媒体はこれに限る こ と無く 例えば、 光磁 気型の記録膜であっても全く 同様の効果が期待でき る こ とは 言う までも無い。
産業上の利用可能性
本発明の実施例に係る光ディ ス ク は、 透明基板の厚みが 0.2mm から 0.4mm の範囲カゝら選定され、 透明基板を透過す る光ビームの波長が 400〜 420nm の範囲カゝら選定され、 光ビ ームを収束 させるための対物 レ ンズの開 口数が 0.60〜 0.75 の範囲から選定される、 ディ ス ク表面の汚損に対する信号再 生特性の劣化が少な く 、 さ ら に対物レ ンズ。 従って、 部品コ ス ト 、 この対物レ ンズを用いて光学ヘッ ドを製造する際の組 立てコ ス ト が高く はならず、 また、 対物レ ンズの信頼性を確 保しやすく 、 作動距離が十分に確保でき る こ と と なる。 本発明の相変化型光ディ ス ク の他の実施例によれば、 レー ザ波長と して 4 1 0 nm の青色を用いて、 基板厚さ を 0 . 3 mm、 対物 レ ンズの N Aを 0 . 6 5 の場合につレヽて説明 した が、 波長が 4 1 0 n mの レーザを用い、 対物レ ンズの N A と して製造が比較的容易で、 安価に入手可能な 0 . 6 0 から 0 7 5 に設定し、 且つ、 コマ収差を現行の DVD-RAM程度に押 さ える よ う に基板厚さ を 0 . 2 mm カゝら 0 . 4 mm に設定す れば、 大容量化が可能で且つ、 片面 2層 RAM 化した時に 4 枚貼 り合わせる こ とで、 充分な機械的精度も得る こ と ができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
( 1 ) 開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物 レ ンズで集束され、 波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲力ゝら選 定された光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m mから 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板と こ の透明基板上に形成されている記録層であって前記透明 基板を透過した光ビームで検索される記録層と 、
から構成されている光ディ ス ク 。
( 2 ) 開 口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物 レンズで集束され、 略 4 1 0 nm 近傍の青色波長を有する光ビ ームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m mから 0 4 mmの範囲内に定められている透明基板と、
こ の透明基板上に形成されている記録層であってこ の透明 基板を透過 した光ビームで検索されてデータが再生され、 デ ータが記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記 録層と、
から構成されている光ディ スク。
( 3 ) 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の 間で可逆的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と、
こ の第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m mから 0 . 4 m m の範囲内に定められている厚さ を有する第 1 の透明基板と 、 前記 4 1 O n m近傍の青色波長を有する光ビーム の照射に よってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆的に相変化する相変 化型の第 2 の記録膜と 、
光ビーム の入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過した光ビームが前記第 2 の記録膜に照射され るよ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層と、
から構成される相変化型光ディ スク において、
0 . 6 0 から 0 . 7 5 の範囲から選定された開口数を有す る対物レンズによって前記入射側から前記光ビームが第 1及 ぴ第 2 の相変化記録膜の一方に集光されてその記録膜へのデ ータの記録、 消去並びに再生が可能な片面 2層の相変化型光 ディ スク。
( 4 ) 厚さ力 S O . 2 m m力 ら 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及ぴこ の透明基板上に形成されている記 録層であって前記透明基板を透過 した光ビームで検索される 記録層を具備する光ディ スク からデータ を再生する方法であ つて、
波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲カゝら選定された光ビーム を発生する工程と、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する工程と、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する工程と、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生方法 c
( 5 ) 光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 · 2 m mから 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及 びこの透明基板上に形成されている記録層であってこの透明 基板を透過 した光ビームで検索されてデータが再生され、 デ ータが記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記 録層から構成される光ディ ス クからデータを再生し、 また、 この光ディ スク にデータ を記録し、 また、 データを消去する 再生方法において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する工程 と、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する工程と、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する工程と、
から構成される光ディ ス ク からデータ を再生する再生方法 ( 6 ) 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶との 間で可逆的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と、
この第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m m力 ら 0 . 4 m m の範囲内に定め られている厚さ を有する第 1 の透明基板と、 光ビームの照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 2 の記録膜と 、
光ビームの入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過 した光ビームが前記第 2 の記録膜に照射され る よ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層と、
から構成される相変化型光ディ スクからデータ を再生し、 また、 この光ディ スク にデータ を記録し、 また、 データを消 去する再生方法において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する工程 と、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レンズで 前記入射側から前記光ビームを第 1 及び第 2 の相変化記録膜 の一方に集光する工程と、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する工程と、
から構成される光ディ スク からデータを再生する再生方法 c ( 7 ) 厚さ力 S O . 2 m mカゝら 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及びこの透明基板上に形成されている記 録層であって前記透明基板を透過 した光ビームで検索される 記録層を具備する光ディ スク からデータを再生する装置であ つて、
波長が 4 0 0 〜 4 2 0 n mの範囲から選定された光ビーム を発生する手段と、
開口数が 0 .
6 0 〜 0 .
7 5 内に定められた対物レンズで この光ビームを前記記録膜に集光する手段と 、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する手段と、
から構成されるデータ を再生する再生装置。
( 8 ) 光ビームが照射される透明基板であって厚さが 0 . 2 m mから 0 . 4 m mの範囲内に定め られている透明基板及 びこの透明基板上に形成されている記録層であってこ の透明 基板を透過 した光ビームで検索されてデータが再生され、 デ —タが記録され、 或いは、 記録されたデータが消去される記 録層から構成される光ディ ス クからデータを再生し、 また、 この光ディ スク にデータ を記録し、 また、 データを消去する 再生装置において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する手段 と、 開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで こ の光ビームを前記記録膜に集光する手段と、 及び
この記録膜からの光ビームを処理する手段と、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生装置 ( 9 ) 光ビームの照射によ っ てアモルフ ァ ス と結晶との 間で可逆的に相変化する相変化型の第 1 の記録膜と、
こ の第 1 の記録膜が形成され、 0 . 2 m mから 0 . 4 m m の範囲内に定められている厚さ を有する第 1 の透明基板と、 光ビーム の照射によってアモルフ ァ ス と結晶 と の間で可逆 的に相変化する相変化型の第 2 の記録膜と、
光ビームの入射側に前記第 1 の透明基板が向け られる よ う に前記第 1 の記録膜を配置し、 前記第 1 の透明基板及び第 1 の記録膜を通過した光ビーム が前記第 2 の記録膜に照射され るよ う に両者を接合する所定厚さの第 1 の接着層と、
から構成される相変化型光ディ スク からデータ を再生し、 また、 こ の光ディ スク にデータ を記録し、 また、 データ を消 去する再生装置において、
略 4 1 0近傍の青色波長を有する光ビームを発生する手段 と、
開口数が 0 . 6 0 〜 0 . 7 5 内に定め られた対物レ ンズで 前記入射側から前記光ビームを第 1 及び第 2 の相変化記録膜 の一方に集光する手段と、 及び
こ の記録膜からの光ビームを処理する手段と 、
から構成される光ディ スク からデータ を再生する再生装置
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