JP2003173573A - 光学情報記録媒体及び光ディスクドライブ - Google Patents

光学情報記録媒体及び光ディスクドライブ

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JP2003173573A
JP2003173573A JP2001374657A JP2001374657A JP2003173573A JP 2003173573 A JP2003173573 A JP 2003173573A JP 2001374657 A JP2001374657 A JP 2001374657A JP 2001374657 A JP2001374657 A JP 2001374657A JP 2003173573 A JP2003173573 A JP 2003173573A
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film
recording medium
recording
optical
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Naomasa Nakamura
直正 中村
Sumio Ashida
純生 芦田
Keiichiro Yuzusu
圭一郎 柚須
Katsutaro Ichihara
勝太郎 市原
Noritake Omachi
範威 大間知
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高密度記録に適した片面ｎ層タイプの光学情報
記録媒体の提供。 【解決手段】この光学情報記録媒体は、基板（120）
と、光入射面（170a）と、前記基板と前記光入射面との
間に配置された層であって、光ビームの照射を受けて結
晶状態と非晶質状態を遷移する第１の情報記録層（16
0）と、前記基板と前記第１の情報記録層との間に配置
された層であって、光ビームの照射を受けて結晶状態と
非晶質状態を遷移する第２の情報記録層（140）とを備
え、前記第１の情報記録層は、前記光入射面側から前記
基板側に向かって順に、記録膜（165）と、複素屈折率
の実部がn1の第１の誘電体膜（163）と、複素屈折率の
実部がn2の第２の誘電体膜（162）と、複素屈折率の実
部がn3の第３の誘電体膜（161）とを備え、n1>n2、n3>n
2の関係を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームの照射を
受けて情報の記録・再生が可能な相変化型の光学情報記
録媒体に関する。特に、一方の面からアクセス可能な２
層以上の情報記録層を有する光学情報記録媒体に関す
る。また、本発明は、上記した光学情報記録媒体に対し
て光ビームを照射し情報を記録する光ディスクドライブ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ビームの照射を受けて情報の記録・再
生が可能な相変化光記録媒体は、大容量、高速アクセ
ス、及び可搬性に優れるなどのメリットを有する記憶媒
体として実用化されており、今後も高密度化により用途
を拡大するものと期待されている。
【０００３】光記録媒体には、片面一層タイプのもの
と、片面ｎ層タイプ（ｎ≧２）のものがある。片面一層
タイプの光記録媒体は、光記録媒体の一方の面からアク
セス可能な記録層を一つだけ有している。つまり、片面
一層タイプの光記録媒体は、この光記録媒体の一方の面
から入射される光ビームにより、一つの記録層に対する
情報の記録、この記録層に記録された情報の消去、この
記録層に記録された情報の再生が可能となる。これに対
して、片面ｎ層タイプの光記録媒体は、光記録媒体の一
方の面からアクセス可能な記録層をｎ個有している。つ
まり、片面ｎ層タイプの光記録媒体は、この光記録媒体
の一方の面から入射される光ビームにより、ｎ個の記録
層に対する情報の記録、これらｎ個の記録層に記録され
た情報の消去、これらｎ個の記録層に記録された情報の
再生が可能となる。片面ｎ層タイプの光記録媒体は、片
面一層タイプの光記録媒体の約ｎ倍の情報量を保持する
ことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開2000-322
770には、片面ｎ層タイプの光記録媒体に関する技術が
開示されている。
【０００５】片面二層タイプの光記録媒体は、光入射面
に近い方から順に、第１情報層及び第２情報層を有す
る。第１情報層は、光入射面に近い方から順に、記録
膜、この記録膜に接する誘電体保護膜を有する。同様
に、第２情報層は、第１情報層に近い方から順に、記録
膜、この記録膜に接する誘電体保護膜を有する。
【０００６】第２情報層に対して情報を記録するには、
第２情報層の記録膜を溶融できるレーザーパワーが必要
である。従って、第１情報層の透過率を比較的高く設計
する必要がある。具体的に言うと、おおよそ50%以上の
レーザーパワーが第２情報層の記録膜に到達できるよう
に設計する必要がある。
【０００７】ISOM(International Symp. on Optical Me
mory) 2000, Tech. Digest We-C-01において開示された
技術には、第１情報層の構成が記載されている。すなわ
ち、光入射側から順に、透明保護層、界面層、記録層、
界面層、透明保護層、金属反射層が配置されている。金
属反射層は、第１情報層の反射率を適正な値にする効果
があるが、光も吸収する。このため、金属反射層が無い
場合に比べて第２情報層が受ける光パワーが低下する。
【０００８】相変化光記録媒体は、記録膜に対する光ビ
ームの照射を受けて、情報が記録される。具体的に言う
と、記録膜に対する光ビームの照射により、記録膜の状
態が結晶状態と非晶質状態との間で遷移し、情報が記録
される。結晶状態の領域の反射率と非晶質状態の領域の
反射率は異なる。この反射率の違いを検出して、記録さ
れた情報が読み出される。
【０００９】記録膜上下の誘電体膜厚を適当に設計する
ことにより、非晶質状態の反射率が結晶状態の反射率よ
りも高くなるようにすることも、反対に結晶状態の反射
率が非晶質状態の反射率よりも高くなるようにすること
も可能である。前者の場合は非晶質状態がハイレベルの
信号に対応し、結晶状態がローレベルの信号に対応す
る。ハイ・ローレベルを２値に対応させて反射率変調に
より情報が読み出される。
【００１０】ここで第１情報層の反射率は次のようにな
るのが好ましい。非晶質の反射率Raが結晶の反射率Rcよ
りも低い、いわゆるHigh-to-Lowのケースでは、Rc-Raが
なるべく大きくなるように設計し、Raがなるべく低くな
るように設計する。前者は高い再生信号強度を得るた
め、後者は再生時のノイズを低減するために必要であ
る。また、結晶の反射率Rcが非晶質の反射率Raよりも低
い、いわゆるLow-to-Highのケースでは、Ra-Rcがなるべ
く大きくなるように設計し、かつRcがなるべく低くなる
ように設計する。それぞれの効果は前記と同様である。
すなわち、結晶・非晶質間の反射率差がなるべく高くな
るように設計し、かつ、ローレベルに対応する状態の反
射率がなるべく小さくなるように設計することが重要で
ある。
【００１１】片面二層タイプの光記録媒体の第１情報層
を設計する際には、透過率を高める要求を満たすため、
片面一層タイプの光記録媒体に比較して、結晶の反射率
Rc及び非晶質の反射率Raの自由度は大幅に制限される。
例えば、透過率50%を満足した上で、Low-to-Highのケー
スでは、Ra<4%となるためにはRc-Raを8.5%以上とするこ
とができない。また、High-to-Lowのケースでは、Rc<4%
となるためにはRa-Rcを7.5%以上とすることができな
い。このため、再生信号の品質が劣り、特に高密度記録
を行った場合の誤り率を下げることが困難であった。
【００１２】特に、ハイ・ローレベル間を多値のレベル
に分割し、多値記録を行う場合、ハイ・ローレベル間が
十分大きいこと、すなわち結晶・非晶質間の反射率差が
大きいことが特に重要である。しかし、従来の技術にお
いては片面二層記録と多値記録を組み合わせることは実
質的に不能であった。
【００１３】この発明の目的は、高密度記録に適した片
面ｎ層タイプの光学情報記録媒体を提供することにあ
る。また、この発明の目的は、高密度記録に適した片面
ｎ層タイプの光学情報記録媒体に対して多値記録可能な
光ディスクドライブを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、この発明の光学情報記録媒体及び光デ
ィスクドライブは、以下のように構成されている。
【００１５】（１）この発明は、光ビームの照射を受け
て情報の記録及び再生が可能な光学情報記録媒体であっ
て、この光学情報記録媒体は、基板と、光入射面と、前
記基板と前記光入射面との間に配置された層であって、
光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状態を遷移す
る第１の情報記録層と、前記基板と前記第１の情報記録
層との間に配置された層であって、光ビームの照射を受
けて結晶状態と非晶質状態を遷移する第２の情報記録層
とを備え、前記第１の情報記録層は、前記光入射面側か
ら前記基板側に向かって順に、記録膜と、複素屈折率の
実部がn1の第１の誘電体膜と、複素屈折率の実部がn2の
第２の誘電体膜と、複素屈折率の実部がn3の第３の誘電
体膜とを備え、n1>n2、n3>n2の関係を満たす。
【００１６】（２）この発明は、光学情報記録媒体に対
して光ビームを照射し情報の記録及び再生を行なう光デ
ィスクドライブであって、前記光学情報記録媒体は、基
板と、光入射面と、前記基板と前記光入射面との間に配
置された層であって、光ビームの照射を受けて結晶状態
と非晶質状態を遷移する第１の情報記録層と、前記基板
と前記第１の情報記録層との間に配置された層であっ
て、光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状態を遷
移する第２の情報記録層とを備え、前記第１の情報記録
層は、前記光入射面側から前記基板側に向かって順に、
記録膜と、複素屈折率の実部がn1の第１の誘電体膜と、
複素屈折率の実部がn2の第２の誘電体膜と、複素屈折率
の実部がn3の第３の誘電体膜とを備え、n1>n2、n3>n2の
関係を満たし、この光ディスクドライブは、光ビームを
照射する照射手段と、前記照射手段による光ビームの照
射タイミング及び照射パワーのうち少なくとも一方を制
御し、情報を多値記録する記録手段とを備えている。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【００１８】図１は、この発明の一例に係る光学情報記
録媒体の層構成を示す断面図である。図２は、この発明
の一例に係る光学情報記録媒体の層構成をより詳細に示
す断面図である。
【００１９】図１に示すように、光学情報記録媒体は、
基板１２０、反射層１３０、第２情報層１４０、透明分
離層１５０、第１情報層１６０、カバー層１７０を備え
ている。例えば、反射層１３０はおよそ100nm、第２情
報層１４０及び第１情報層１６０はおよそ150nm、透明
分離層１５０はおよそ20〜30μmである。第１情報層１
６０及び第２情報層１４０に対して照射される光ビーム
は、カバー層１７０の光入射面１７０ａから入射され
る。
【００２０】図２に示すように、第２情報層１４０は、
透明膜１４１、界面膜１４２、記録膜１４３、界面膜１
４４、透明膜１４５を備えている。第１情報層１６０
は、第３透明膜（第３誘電体膜）１６１、第２透明膜
（第２誘電体膜）１６２、第１透明膜（第１誘電体膜）
１６３、界面膜１６４、記録膜１６５、界面膜１６６、
透明膜１６７を備えている。
【００２１】図１及び図２は片面２層タイプの媒体の層
構成を示す図であるが、片面ｎ層タイプの媒体であって
も、少なくとも第１情報層１６０と第２情報層１４０は
備えている。また、この片面２層タイプの媒体は、これ
ら両情報層から品質の良い再生信号が得られるように設
計することが重要である。
【００２２】第１情報層１６０の記録膜が非晶質状態で
あるとき、この第１情報層１６０からの反射率をRa1と
する。また、第１情報層１６０の記録膜が結晶質状態で
あるとき、この第１情報層１６０からの反射率をRc1と
する。第１情報層１６０をLow-to-high極性に設計した
場合は、Ra1-Rc1がなるべく高くなるように設計した上
で、Rc1がなるべく低くなるように設計することが好ま
しい。第１情報層１６０をHigh-to-Low極性に設計した
場合は、Rc1-Ra1がなるべく高くなるように設計した上
で、Ra1がなるべく低くなるように設計することが好ま
しい。なおかつ、第２情報層１４０にアクセスする光ビ
ームの光量を十分確保するには、第１情報層１６０全体
の光透過率をおよそ50%以上とする必要がある。
【００２３】上記の要件を満足するために必要な条件は
以下のとおりである。まず、第１情報層１６０全体の光
透過率を50%以上を得るためには、第１情報層１６０の
記録膜の厚さを適正な範囲に設定する必要がある。例え
ば、GeSbTe系記録膜を用いる場合、またInSbTe、AgInSb
Te、AgInSbTeV系記録膜を用いる場合とも、記録膜厚は8
nm以下にする。次に、結晶・非晶質の反射率の関係にお
いては、記録膜に関して光入射面１７０ａと反対側に光
吸収性の膜、特にその光学定数をn-ikとしたときにnが
小さくkが大きい膜を設けることが有効である。その例
が前述のISOM 2000, Tech. Digest We-C-01に開示され
ており、その例では銀合金が用いられている。
【００２４】しかしながら、第一に、記録膜厚を薄くす
ると非晶質・結晶間の反射率差が低下し、再生信号強度
が低下するほか、結晶化速度が低下するため消去率も悪
化する。
【００２５】第二に、nが小さくkが大きい膜を設けると
光が吸収されてしまい透過率が減少する。したがって透
過率を確保するために記録膜厚をさらに薄くする必要が
生じる。
【００２６】以上のごとく、再生信号の改善のため光吸
収性の膜を用いると、記録膜厚を必要以上に薄くしなく
てはならず、本来の反射率差が得られないばかりか、結
晶化速度の低下により消去率も悪化してしまう。
【００２７】本願発明の光学情報記録媒体は、光吸収性
の膜に代わり、透過率を損ねることなく、反射率の関係
を良好な値にすることができる屈折率の異なる複数の透
明膜を備えている。言い換えると、屈折率の異なる複数
の透明膜１６１、１６２、１６３が積層されている。
【００２８】ここで、屈折率の異なる複数の透明膜１６
１、１６２、１６３の光学定数が、特定の関係にあるこ
とが重要である。光入射側から順に、記録膜１６５、第
１透明膜１６３、第２透明膜１６２、第３透明膜１６１
が積層されており、第１透明膜１６３の複素屈折率をn1
-ik1、第２透明膜１６２の複素屈折率をn2-ik2、第３透
明膜１６１の複素屈折率をn3-ik3と定義する。k1、k2、
k3は全て0.06未満であり、n1>n2、n3>n2の関係が成立す
る。第１透明膜１６３と記録膜１６５の間に、n1よりも
小さい屈折率の透明膜を挿入してもよい。これにより、
本発明の効果が減少することはない。
【００２９】上記したように、屈折率の低い第２透明膜
１６２を屈折率の高い第１透明膜１６３及び第３透明膜
１６１で挟む。このような構成の３層の透明膜１６１、
１６２、１６３が効果的である。また、互いに屈折率の
異なる透明膜をさらに積層してもよい。
【００３０】さらに、本発明の効果を詳しく説明する。
記録膜１６５を透過した光の一部は、第１透明膜１６３
と第２透明膜１６２の界面、及び第２透明膜１６２と第
３透明膜１６１の界面でそれぞれ反射する。反射した光
は互いに干渉するため、全体としての反射光強度は各透
明膜の厚さに依存して増減する。ここで、各透明膜１６
１、１６２、１６３の厚さを変えて、記録膜１６５が結
晶状態であるときの反射率Rcと、記録膜１６５が非晶質
であるときの反射率Raを調べる。反射率Rc及び反射率Ra
ともにさまざまな値をとるが、特定の膜厚になったとき
に応用上好ましい反射率をとることが判明した。すなわ
ち、High-to-Low(Rc>Ra)なる極性に設計した場合では、
特定の膜厚に透明膜を設定するとRaを低く抑えた上でRc
-Raを高くできる。この様子を図３に示す。図３におい
て、曲線Bよりも上側が、従来の媒体におけるRa-RcとRa
の組み合わせである。例えば、Raを0.03以下に抑えたい
場合、Ra-Rcを-0.082以下にすることは出来ない。すな
わち、反射率差ΔＲを8.2%以上にできない。一方、本発
明の媒体では、Ra-Rcの限界を曲線Aまで拡張できる。す
なわち、Ra≦0.03の制限のもとでも、Ra-Rcを-0.097ま
で下げることができる。すなわち、反射率差として9.7%
が得られる。このため、信号強度増大が可能となる。
【００３１】同様に、Low-to-High(Rc<Ra)なる極性に設
計した場合では、特定の膜厚に透明膜を設定するとRcを
低く抑えた上でRa-Rcを高く出来る。この様子を図４に
示す。図４において、従来の媒体におけるRa-Rcは、曲
線Bより下の範囲の値しかとりえない。しかし、本発明
の媒体におけるRa-Rcは、曲線Aの下までの値をとること
ができる。このため、信号強度を増大することができ
る。Rc>Raの場合、Rc<Raの場合とも、好ましくは、前記
n2を1.55未満とすることが望ましく、その場合特に大き
い反射率差が得られる。
【００３２】さらに、非晶質記録マークの形成時に、溶
融部の再結晶化をおさえて良好なマーク形状を実現する
には、記録膜の冷却速度を適正にする必要がある。その
ためには、第１透明膜１６３、第２透明膜１６２の熱伝
導率が特に重要である。第１透明膜１６３、第２透明膜
１６２それぞれの熱伝導率をa1、a2とすると、a1<a2、
特にa1<10*a2とすることが好ましいことが判明した。こ
の理由は、融点以上に加熱された記録膜の冷却が効率よ
く行われることにある。よって、透明膜の材料に特定の
ものを用いることにより、光学的なエンハンスと同時に
記録マーク形状の適正化を図ることができる。
【００３３】これらの誘電体膜材料としては、TiO2、Si
O2、AlN、SiN、Ta2O3、MgO、CaO、SiC、ZnS、CaF2、MgF
2、Al2O3、ZnO、Ce2O3、Y2O3、Cr2O3、V2O5、ZrO2、GeO
2、SnO2、ITO、BN、CN、C、In2O3などの中から適宜選択
できる。第１透明膜１６３及び第３透明膜１６２として
は、ZnS、ZnS:SiO2、TiO2、SiNなどの比較的屈折率の高
い材料が好ましい。
【００３４】以下、本発明の光学情報記録媒体の実施例
１について説明する。
【００３５】図５は、図１及び図２に示す２層型相変化
光記録媒体における膜の構成を示す図である。図５に
は、上から順に、光入射側の透明膜１６７の材料と膜
厚、界面膜１６６の材料と膜厚、記録膜１６５の材料と
膜厚、界面膜１６４の材料と膜厚、第１透明膜１６３の
材料と膜厚、第２透明膜１６２の材料と膜厚、第３透明
膜１６１の材料と膜厚が示されている。さらに、続け
て、記録膜１６５が結晶であるときの反射率Rc、記録膜
１６５が非晶質であるときの反射率Ra、Ra-Rcが示され
ている。さらに、続けて、記録膜１６５が非晶質である
ときの透過率Taと記録膜１６５が結晶であるときの透過
率Tcの平均透過率が示されている。図５に示すように、
Rc>Raであり、いわゆるHigh-to-Low極性の媒体である。
ここで界面膜もまた誘電体であるが、この例では5nmと
薄い。このため、この界面膜の存在による影響はない。
本発明のポイントは、n1>n2、n3>n2を満たす第１透明膜
１６３、第２透明膜１６２、第３透明膜１６１である。
界面膜の屈折率や熱伝導率に拘わらず、たかだか10nm程
度の極薄膜は、積層誘電体層の効果とは分離して考えら
れる。
【００３６】媒体作製手順について説明する。まず、射
出成形によりグルーブを形成した1.1mm厚のポリカーボ
ネート(PC)製基板にあらかじめ第１情報層を成膜する。
その構成は銀合金/ZnS:SiO2/GeN/GeSbTe/GeN/ZnS:SiO2
とし、単体の反射率がRa=40%、Rc=20%となるように膜厚
を設定した。次に、初期化装置で第２情報層の記録膜Ge
SbTeを結晶化した。引き続き、第１情報層のグルーブ形
成に移る。つまり、PC基板上に、光硬化樹脂を30μmの
厚さに全面に塗布し、あらかじめグルーブを形成した透
明ガラス板を密着させる。紫外線照射で樹脂を硬化させ
た後、透明ガラス板を分離して、第１情報層成膜用基板
とした。引き続き基板をスパッタ装置に挿入し、図５に
示す膜を順次成膜した。すべての成膜が終了した後、基
板上にさらに80μm厚のPCシートを貼り合わせた。次
に、波長810nm、幅100μm、長さ1μmの半導体レーザー
ビームを備えた初期化装置で記録膜の一部を初期化し、
完成とした。
【００３７】媒体の初期化部の反射率、未初期化部の反
射率を測定したところ、図５に示すとおりとなり、50%
以上の透過率を持つにも拘わらず、2.4%と低いRaと、Δ
R=|Rc-Ra|=8.9%と高い反射率差が両立できた。なお、図
５に示す透過率は、結晶部と非晶質部の平均である。
【００３８】次に、媒体を、NA=0.85の光学系を備えた
ディスク評価装置で評価し、CNRを測定した。このとき
の線速度を5.0m/sとした。周波数17MHzで変調したレー
ザービームを用いて記録を行った後、4.6MHzの変調ビー
ムをオーバーライトした。これを交互に10回繰り返し
た。次に、最後に記録した4.6MHzの信号を再生し、CNR
を測定したところ、図５に示すように、57dBと優れた結
果となった。
【００３９】次に媒体を用いて多値記録の実験を行っ
た。ライトパワーを4mW、6mWの２値とし、イレースパワ
ーを1.8mWとして階段状にパワーを変調した記録パルス
列を照射した。再生波形をオシロスコープで観察し、各
レベルに対応する再生信号電圧を測定した。6mWが照射
された部位の再生レベルを1とし、イレースレベルが照
射された部位の再生レベルを0としたとき、4mWが照射さ
れた部位は0.56であり、波形も記録波形と同様の階段状
が再現されており多値記録が可能であることがわかっ
た。ここで多値記録のためにビームパワーを２値に変調
したが、パワーレベルを変調するかわりに記録マークに
相当する部分のレーザーパワーをマルチパルスに分割
し、そのデューティ比を変えて多値変調するようにして
もよいし、またビームパワーとマルチパルスのデューテ
ィ比を組み合わせて多値変調するようにしてもよい。
【００４０】この発明の媒体で優れた結果を得た理由を
検討するため、用いた膜材料の特性を評価した。記録膜
からみて光入射と反対側の３層の透明膜材料すなわちZn
S:SiO2およびBaF2の単層膜を作製し、光学定数と熱伝導
率を評価した。
【００４１】熱伝導率の測定手順は以下のとおりであ
る。それぞれの単層膜を30μm厚のガラス板上に10μmの
厚さに成膜し、光交流法を用いた測定装置で測定した。
光学定数の測定手順は次のとおりである。Siウエハ上
に、それぞれの単層膜を50nm成膜し、エリプソメトリー
で測定した。それらの結果を図６に示す。第１透明膜１
６３のZnS:SiO2に比べ、第２透明膜１６２のBaF2の屈折
率が低いこと、逆に熱伝導率は高いことが分かった。特
に第２透明膜１６２の熱伝導率が第１透明膜１６３の10
倍以上である。また、エリプソメトリーの結果、各透明
膜１６１、１６２、１６３はk<<0.06であり、測定精度
を考慮すると実質的に0であることが判明した。
【００４２】次に、本発明の光学情報記録媒体の実施例
２について説明する。
【００４３】図７は、図１及び図２に示す２層型相変化
光記録媒体における膜の構成を示す図である。図７に示
す膜構成の媒体評価について説明する。図７に示すよう
に、Rc>Raであり、いわゆるHigh-to-Low極性の媒体であ
る。作製の手順は前記と同様であるが、一部の膜材料が
異なる。媒体の反射率は、Rcをなるべく低く、ΔR=|Ra-
Rc|をなるべく大きくすることが好ましい。ところが、R
cを極端に下げるとヘッダプリピットの再生信号強度が
低下するほか、トラッキングの不安定を招く。このため
意図的にあまり低くせず、5.5%とした。この場合のΔR
は9.5%と、高い値となった。
【００４４】この媒体を、実施例1と同様の方法で評価
したところ、4.6MHzの再生信号CNRが50dBとなった。次
に、線速を上げて8m/sとし、同一周波数の記録を行った
ところ再生信号CNRが57dBとなり、この媒体は高線速に
適していることが判明した。なお安定してトラッキング
とヘッダ信号が読み取れる場合に限り、Rcをさらに低く
設計することもできる。この設計により、ノイズレベル
を下げることが可能である。
【００４５】この媒体における各透明膜の熱伝導率と光
学定数を測定したところ、図８に示す結果が得られた。
測定方法は実施例１と同一の手順である。光学定数は第
２透明膜１６２が第１透明膜１６３及び第３透明膜１６
１に比べて低いが、熱伝導率は第２透明膜１６２が第１
透明膜１６３及び第３透明膜１６１に比べて高い。これ
らの点は、実施例１と同様である。しかし第２透明膜１
６２の熱伝導率は第１透明膜１６３及び第３透明膜１６
１の約二倍であった。このため、この媒体は5.0m/sの低
線速では記録膜の冷却速度が十分でない。ところが、よ
り高線速では加熱された部位がビームから遠ざかるスピ
ードが速いことから冷却速度が大きくなり、これによっ
て高線速に適した媒体といえる。
【００４６】次に、本発明の光学情報記録媒体と従来の
光学情報記録媒体（以下、比較対象媒体）とを比較検討
した結果その１について説明する。
【００４７】図９は、比較対象媒体の層構成を示す図で
ある。図９に示すように、比較対象媒体は、Rc>Raであ
る。この比較対照媒体には、5nmのAg合金を用いたた
め、Raを1.6%まで下げることが出来た。しかし、透過率
を50%に設計したために反射率差は絶対値で6.7%にとど
まり、本発明の媒体と比較して小さい値となった。
【００４８】次に、実施例１に記載した手順で比較対象
媒体の記録・評価特性を評価した。比較対象媒体は、あ
らかじめ第２情報層を成膜したのちに、グルーブを設け
た薄い光硬化樹脂を配置し、さらに第１情報層にかかわ
る膜を積層したものである。
【００４９】この比較対象媒体を、NA=0.85の光学系を
備えたディスク評価装置で評価した。ここで線速度を5.
0m/sとした。周波数17MHzで変調したレーザービームを
用いて記録を行った後、4.6MHzの変調ビームをオーバー
ライトした。これを交互に10回繰り返した。次に、最後
に記録した4.6MHzの信号を再生し、CNRを測定したとこ
ろ、48dBにとどまった。冷却速度の違いが反映している
可能性があるので、線速を変えて測定したが、最適線速
であった8m/sでも、CNRが53dBにとどまった。信号強度
を比較すると、実施例１のキャリアレベルが-9.0 dBmな
のに対し、-13dBmにとどまった。オシロスコープによる
再生信号波形観察からも信号振幅が劣っており、反射率
差が小さいために信号振幅が小さいと考えられる。ま
た、多値記録の実験を記録パワーを２値に変調して行っ
たが、オシロスコープの波形観察では振幅が十分でない
ことから２値の波形がきれいに分離できなかった。
【００５０】なお、本発明は、上記説明したものに限定
されるものではなく、例えば、記録膜に関して光入射側
と反対側に３層以上の誘電体膜を設けてもよい。さら
に、第１情報層としてできるだけ高い透過率を確保する
という本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、極薄の金属膜
をさらに付加することも可能である。その場合も、２層
以上の誘電体膜がない場合にくらべて本発明の効果が得
られる。また、透明膜の材料として、上にあげたZnS:Si
O2とMgF2、SiO2の組み合わせのほか、第１透明膜及び第
３透明膜の高屈折率材料としてTiO2、AlN、SiN、Ta2O
5、CeO2、ZrO2、HfO2などが使用可能であり、第２透明
膜の低屈折率材料としてCaF2、SrF2、Al2O3、MgO、Y2O
3、MgF2、CeF3、YF3、AlF3などが使用可能である第２。
熱伝導率を考慮すると、MgF2、CaF2など低屈折率と高熱
伝導率を兼ね備えたものが最適である。
【００５１】本発明によれば、片面二層の書き換え型相
変化媒体の第１情報層として必要な透過率を確保した上
で、再生信号強度が高く、ノイズが低い再生信号が得ら
れるので、高密度化に適した光記録媒体が提供できる。
【００５２】ここで、第１透明膜（第１誘電体膜）１６
３、第２透明膜（第２誘電体膜）１６２、及び第３透明
膜（第３誘電体膜）１６１の膜厚について言及する。第
１透明膜１６３の最適な膜厚を光学シミュレーションに
よって調べた。波長400nmの光ビームが照射されるケー
スでは、第１透明膜１６３の膜厚が10nm未満であると効
果が少ないことが判明した。同様に、第２透明膜１６２
の膜厚も10nmより大きい範囲が好ましいことが判明し
た。つまり、波長λの光ビームが照射されるケースで
は、第１透明膜１６３の膜厚はλ/40nm以上が好ましい
ことが判明した。同様に、第２透明膜１６２の膜厚もλ
/40nm以上が好ましいことが判明した。
【００５３】例えば、第１透明膜１６３の好ましい膜厚
が10nmであるとする。第１透明膜１６３の屈折率の実部
をn1とすると、第１透明膜１６３の膜厚が10+mλ/2n1
（mは任意の自然数）であるときも好適な屈折率が得ら
れる。このように、光学特性の点で好ましい膜厚は何通
りも設定できる。しかし、膜厚が厚すぎると、第１透明
膜１６３及び第２透明膜１６２によって光が吸収されて
しまい、記録媒体の光学特性に悪影響を与える。結果的
に、結晶−非結晶質間の高い反射率差が得られなくなっ
てしまう。加えて、そのような厚い膜を成膜するには、
長い時間が必要となり、媒体を製造する上で不利とな
る。また、界面膜１６４の厚さは、効果を確保するため
に、1nm以上必要である。これらを考慮すると、記録膜
１６５と界面膜１６４の境界から、第２透明膜１６２と
第３透明膜１６１の境界までの距離d1は、（λ/20+1）n
m以上が必要となる。また、d1の上限は、上記の理由か
ら、2λ程度である。界面膜の機能を、第１透明膜１６
３に兼ねさせることも可能である。この場合、d1の下限
は、λ/20nmとなる。つまり、距離d1は、λ/20<d1<2λ
（λ：光ビームの波長）の範囲で設定される。
【００５４】続いて、第１透明膜１６３、第２透明膜１
６２、及び第３透明膜１６１の屈折率について言及す
る。第１透明膜１６３の複素屈折率の実部をn1、第２透
明膜１６２の複素屈折率の実部をn2、第３透明膜１６１
の複素屈折率の実部をn3と定義する。既に述べたよう
に、n1>n2、且つn3>n2の関係が成立する。n1/n2及びn3/
n2の値が大きいほど、発明の効果が発揮され、優れた媒
体となる。特に、n1/n2>1.4、又はn3/n2>1.4が成立する
ときに優れた効果を発揮することが光学計算の結果判明
した。
【００５５】次に、図１０〜図１２を参照して、多値記
録について説明する。図１０は、この発明の光学情報記
録媒体に対して情報を多値記録する際の、記録ビームパ
ワーの時間変化の一例を示す図である。図１１は、この
発明の光学情報記録媒体上における多値記録マークの一
例を模式的に示す図である。図１２は、この発明の光学
情報記録媒体上に記録された多値記録マークを再生して
得られる再生信号の一例を示す図である。
【００５６】図１２に示す再生波形における”0”、”
1”、”2”の3値に対応する部分が、それぞれ図１１に
示す結晶、細い非晶質マーク、太い非晶質マークに対応
する。これは一例であって、”0”、”1”、”2”を上
記の結晶、細い非晶質マーク、太い非晶質マークのどれ
に対応させることも自由である。これにより、従来同一
トラック幅の領域に”1”および”0”の２値のみしか記
録できなかった場合に比べて3/2倍の記録密度を得るこ
とが出来る。”0”に対応する結晶部分は、記録以前の
状態に関わらず連続した消去レベルのパワーPeの照射で
形成できる。また、”1”に対応する細い非晶質部分
は、中間パワーレベルP1の照射で形成できる。また、”
2”に対応する太い非晶質マーク部分は、最も高いパワ
ーレベルP2の光照射で形成できる。比較的長い領域にわ
たって同一幅のマークを形成する必要がある場合は、記
録ビームをパルス状に分割し、いわゆるマルチパルス照
射を行うことが好ましい。これによって溶融最結晶化に
よるマーク幅の変化を防ぐことができる。この場合、個
々のパルスに挟まれた期間はPeよりもさらに低いパワー
レベルPbとする。これにより、安定して均一な幅の非晶
質マーク列を形成できる。ここでは、記録時のパルスパ
ワーを複数の値に変調して多値記録するケースについて
説明したが、パルス幅、デューティ比を変調して多値記
録するようにしてもよい。多値記録マーク列は、図１２
の再生波形の、レベル0と1の中間、レベル1と2の中間、
レベル2と3の中間にスライスレベルを設定し、それらと
の大小によりデータの種類を弁別して多値に分割して再
生することができる。
【００５７】次に、図１３を参照して、この発明の一例
に係る光ディスクドライブの概略構成を説明する。この
光ディスク装置は、上記説明した光学情報記録媒体（光
ディスク１）に対して目的のデータを多値記録したり、
この光ディスク１に記録された多値記録データを再生し
たりする。
【００５８】図１３に示すように、光ディスク装置は、
変調回路２、レーザ制御回路３、レーザ４、コリメート
レンズ５、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳ）６、４
分の１波長板７、対物レンズ８、集光レンズ９、光検出
器１０、信号処理回路１１、復調回路１２、フォーカス
エラー信号生成回路１３、トラッキングエラー信号生成
回路１４、フォーカス制御回路１６、トラッキング制御
回路１７を備えている。
【００５９】まず、この光ディスク装置によるデータの
多値記録について説明する。記録データは、変調回路２
により変調され、レーザ制御回路３によりレーザ駆動波
形に変換される。レーザ制御回路３は、レーザ４を所定
のタイミング又は所定のパワーで駆動させ、目的のデー
タを光ディスク１上に多値記録する。レーザ４から放射
された記録用の光ビームは、コリメートレンズ５で平行
光となり、ＰＢＳ６に入射し、透過する。ＰＢＳ６を透
過したビームは４分の１波長板７を透過し、対物レンズ
８により光ディスク１の情報記録面に集光される。集光
されたビームは、フォーカス制御回路１６によるフォー
カス制御及びトラッキング制御回路１７によるトラッキ
ング制御により、記録面上に最良の微小スポットが得ら
れる状態で維持される。
【００６０】続いて、この光ディスク装置による多値記
録データの再生について説明する。データ再生指示に基
づき、レーザ４は再生用の光ビームを放射する。レーザ
４から放射された再生用の光ビームは、コリメートレン
ズ５で平行光となり、ＰＢＳ６に入射し、透過する。Ｐ
ＢＳ６を透過した光ビームは４分の１波長板７を透過
し、対物レンズ８により光ディスク１の情報記録面に集
光される。集光されたビームは、フォーカス制御回路１
６によるフォーカス制御及びトラッキング制御回路１７
によるトラッキング制御により、記録面上に最良の微小
スポットが得られる状態で維持される。このとき、光デ
ィスク１上に照射された再生用の光ビームは、情報記録
面内で反射される。反射光は対物レンズ８を逆方向に透
過し、再度平行光となる。反射光は４分の１波長板７を
透過し、入射光に対して垂直な偏光を持ち、ＰＢＳ６で
は反射される。ＰＢＳ６で反射されたビームは集光レン
ズ９により収束光となり、光検出器１０に入射される。
光検出器１０は、例えば、４分割のフォトディテクタか
ら構成されている。光検出器１０に入射した光束は光電
変換されて電気信号となり増幅される。増幅された信号
は信号処理回路１１にて等化され、復調回路１２に送ら
れる。復調回路１２では所定の変調方式に対応した復調
動作を施されて、再生データが出力される。
【００６１】また、光検出器１０から出力される電気信
号の一部に基づき、フォーカスエラー信号生成回路１３
によりフォーカスエラー信号が生成される。同様に、光
検出器１０から出力される電気信号の一部に基づき、ト
ラッキングエラー信号生成回路１４によりトラッキング
エラー信号が生成される。フォーカス制御回路１６は、
フォーカスエラー信号に基づきビームスポットのフォー
カスを制御する。トラッキング制御回路１７は、トラッ
キングエラー信号に基づきビームスポットのトラッキン
グを制御する。
【００６２】以上説明したように、本発明の光学情報記
録媒体は、High-to-Low構成、Low-to-Highのどちらの構
成においても、ローレベルに対応するゆさらに、本発明
の光学情報記録媒体は、片面二層媒体において多値記録
を実現し、大幅に高密度な記録を可能にすることができ
る。
【００６３】
【発明の効果】この発明によれば、高密度記録に適した
片面ｎ層タイプの光学情報記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の層構
成を示す断面図である。
【図２】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の層構
成をより詳細に示す断面図である。
【図３】この発明の一例に係る光学情報記録媒体をHigh
-to-Low極性（非晶質の反射率Raが結晶の反射率Rcより
も低い）に設計した場合の反射率特性を示す図である。
【図４】この発明の一例に係る光学情報記録媒体をLow-
to-High極性（結晶の反射率Rcが非晶質の反射率Raより
も低い）に設計した場合の反射率特性を示す図である。
【図５】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の膜構
成（実施例１）を示す図である。
【図６】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の膜構
成（実施例１）を評価した結果を示す図である。
【図７】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の膜構
成（実施例２）を示す図である。
【図８】この発明の一例に係る光学情報記録媒体の膜構
成（実施例２）を評価した結果を示す図である。
【図９】この発明の光学情報記録媒体の比較対象となる
媒体の層構成を示す図である。
【図１０】この発明の光学情報記録媒体に対して情報を
多値記録する際の、記録ビームパワーの時間変化の一例
を示す図である。
【図１１】この発明の光学情報記録媒体上における多値
記録マークの一例を模式的に示す図である。
【図１２】この発明の光学情報記録媒体上に記録された
多値記録マークを再生して得られる再生信号の一例を示
す図である。
【図１３】この発明の一例に係る光ディスクドライブの
概略図である。
【符号の説明】
１２０…基板 １３０…反射層 １４０…第２情報層 １４１…透明膜 １４２…界面膜 １４３…記録膜 １４４…界面膜 １４５…透明膜 １５０…透明分離層 １６０…第１情報層 １６１…第３透明膜 １６２…第２透明膜 １６３…第１透明膜 １６４…界面膜 １６５…記録膜 １６６…界面膜 １６７…透明膜 １７０…カバー層 １７０ａ…光入射面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/24 Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３５Ｄ ５３５Ｇ 7/004 7/004 Ｚ 7/0045 7/0045 Ａ (72)発明者 柚須 圭一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 市原 勝太郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 大間知 範威 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町事業所内 Ｆターム(参考） 5D029 JB13 JB18 LB04 LB11 LC05 LC17 NA25 5D090 AA01 BB05 BB12 CC01 CC14 DD01 FF12 KK03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光ビームの照射を受けて情報の記録及び再
    生が可能な光学情報記録媒体であって、 この光学情報記録媒体は、 基板と、 光入射面と、 前記基板と前記光入射面との間に配置された層であっ
    て、光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状態を遷
    移する第１の情報記録層と、 前記基板と前記第１の情報記録層との間に配置された層
    であって、光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状
    態を遷移する第２の情報記録層と、 を備え、 前記第１の情報記録層は、前記光入射面側から前記基板
    側に向かって順に、 記録膜と、 複素屈折率の実部がn1の第１の誘電体膜と、 複素屈折率の実部がn2の第２の誘電体膜と、 複素屈折率の実部がn3の第３の誘電体膜と、 を備え、 n1>n2、n3>n2の関係を満たすことを特徴とする。
  2. 【請求項２】前記記録膜と前記第１の誘電体膜との間に
    界面膜を有し、 前記記録膜と前記界面膜との境界から前記第２の誘電体
    膜と前記第３の誘電体膜との境界までの距離dをλ/20<d
    <2λ（λ：前記光ビームの波長）の範囲で設定したこと
    を特徴とする請求項１に記載の光学情報記録媒体。
  3. 【請求項３】n1/n2>1.4を満たすことを特徴とする請求
    項１に記載の光学情報記録媒体。
  4. 【請求項４】n3/n2>1.4を満たすことを特徴とする請求
    項１に記載の光学情報記録媒体。
  5. 【請求項５】前記第１の誘電体膜の熱伝導率をa1、前記
    第２の誘電体膜の熱伝導率をa2とすると、 a1<10*a2 の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学
    情報記録媒体。
  6. 【請求項６】光学情報記録媒体に対して光ビームを照射
    し情報の記録及び再生を行なう光ディスクドライブであ
    って、 前記光学情報記録媒体は、 基板と、 光入射面と、 前記基板と前記光入射面との間に配置された層であっ
    て、光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状態を遷
    移する第１の情報記録層と、 前記基板と前記第１の情報記録層との間に配置された層
    であって、光ビームの照射を受けて結晶状態と非晶質状
    態を遷移する第２の情報記録層と、 を備え、 前記第１の情報記録層は、前記光入射面側から前記基板
    側に向かって順に、 記録膜と、 複素屈折率の実部がn1の第１の誘電体膜と、 複素屈折率の実部がn2の第２の誘電体膜と、 複素屈折率の実部がn3の第３の誘電体膜と、 を備え、 n1>n2、n3>n2の関係を満たし、 前記光ディスクドライブは、 光ビームを照射する照射手段と、 前記照射手段による光ビームの照射タイミング及び照射
    パワーのうち少なくとも一方を制御し、情報を多値記録
    する記録手段と、 を備えたことを特徴とする光ディスクドライブ。
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