JPH06251422A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超高解像度再生方式の光ディスクにおいて再
生感度の改善をはかり、比較的速い線速での再生を行う
場合においても、良好なＣ／Ｎをもって確実に超解像再
生を行うことができるようにする。 【構成】 情報信号に応じて光学的に読み出し可能な記
録ピット２が形成された透明基板１上に、少なくとも溶
融後反射率変化し得る相変化材料層４が形成され、この
相変化材料層４上に反射層６が形成されてなり、読み出
し光が照射されたときに、この相変化材料層４が読み出
し光の走査スポット内で部分的に液相化して反射率が変
化する構成として、反射層６に、熱伝導率が１．０Ｊ／
ｃｍＫｓ以下の値を有する材料を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光照射により
情報の再生を行なう光ディスク特に高密度記録に好適な
光ディスクに係わる。

【０００２】

【従来の技術】例えばディジタルオーディオディスク
（いわゆるコンパクトディスク）やビデオディスク等の
光ディスクは、予め情報信号に応じて凹凸により記録ピ
ット、いわゆる位相ピットが形成された透明基板上にア
ルミニウム反射膜を成膜し、その上に保護膜等を形成す
ることで構成されている。このような光ディスクでは、
ディスク面に読み出し光を照射して位相ピットの形成部
での光の回折による反射光量の大幅な減少を検出するこ
とによって信号の読み出し（再生）を行なうようにして
いる。

【０００３】ところで、上述のような光ディスクにおい
て、信号再生の分解能は、ほとんど再生光学系の光源の
波長λと対物レンズの開口数ＮＡで決まり、空間周波数
２ＮＡ／λが再生限界となる。そのため、このような光
ディスクにおいて高密度化を実現するためには、再生光
学系の光源（例えば半導体レーザ）の波長λを短くする
こと、あるいは対物レンズの開口数ＮＡを大きくするこ
とが必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光源の波長λ
や対物レンズの開口数ＮＡの改善には自ずと限界があ
り、これによって記録密度を飛躍的に高めることは難し
いのが実情である。そこで、本出願人は、読み出し光の
走査スポット内の部分的相変化による反射率変化を利用
することで、上述した波長λや開口数ＮＡによる制限以
上の解像度を得ることができる光ディスクを提案した
（特願平２−９４４５２号、特願平３−２４９５１１号
参照）。

【０００５】これら出願に係わる発明は、読み出し光の
レーザスポット内の部分的相変化により反射率を変化さ
せ超解像再生を行うようにした光ディスクあるいはその
再生方式に係わるものである。

【０００６】しかるに、これら出願に係わる発明におい
ては、相変化材料層を用いたときの再生感度についての
考慮が充分なされていない。例えば、近年ビデオディス
ク等において１０Ｍｂｐｓ程度の高情報転送レートが要
求され、１０数ＭＨｚ程度の高周波記録の実現が望まれ
ているが、その線速を例えば３．６ｍ／ｓ、７．６ｍ／
ｓ程度と比較的速くする場合は、充分なＣ／Ｎ（キャリ
ア／ノイズ比）又はＳ／Ｎ（サウンド／ノイズ比）が得
られない等の不都合があった。

【０００７】本発明は、上述したような超解像再生を行
う光ディスクにおいて、特に感度の改善をはかってより
安定に高Ｃ／Ｎをもって超解像再生を行うことができる
ようにする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその要
部の概略的断面図を示すように、情報信号に応じて光学
的に読み出し可能な記録ピット２が形成された透明基板
１上に、少なくとも溶融後反射率変化し得る相変化材料
層４が形成され、この相変化材料層４上に反射層６が形
成されてなり、読み出し光が照射されたときに、この相
変化材料層４が読み出し光の走査スポット内で部分的に
液相化して反射率が変化する構成とし、反射層６に、熱
伝導率が１．０Ｊ／ｃｍＫｓ以下の値を有する材料を用
いる。また本発明は、上述の構成において、反射層６の
材料としてランタノイドを用いる。

【０００９】

【作用】本発明による光ディスクは、その記録ピット２
による記録の読み出しすなわち再生に当たっては、読み
出し光の走査スポット内での温度分布を利用して、その
スポット内に生じる高温領域で部分的に相変化材料層４
に液相状態を発生させて例えば此処における反射率が著
しく増加するようにして例えばこの液相状態部分にある
記録ピットについては、回折等による読み出しが可能と
なるように構成する。

【００１０】つまり、読み出し光スポット内に複数の例
えば２つの記録ピット２が入り込む場合においても、例
えば一方の記録ピット２を光学的に消滅させる領域を形
成して、スポット内では単一の記録ピットのみを読むこ
とができ、λ／２ＮＡに制約されない超解像再生を行な
うことができるものである。

【００１１】そして特に本発明においては、その反射層
６の材料として、熱伝導率が１．０Ｊ／ｃｍＫｓ以下の
材料を選定するものである。従来は、この反射層６の材
料としては、Ａｌ等の熱伝導率ができるだけ高い材料を
選定しており、この場合例えば半導体レーザでは充分な
温度勾配が得られず、再生ができなくなる場合があっ
た。しかしながら本発明によれば、反射層６の熱伝導率
を適切に選定したことから、光ディスクの線速を速くす
る場合においても、充分な温度勾配が得られ、良好な再
生を行うことができる。

【００１２】特にその材料として、ランタノイドを用い
ることにより、種々の用途に応じて必要な感度が得ら
れ、より安定に高Ｃ／Ｎをもって超解像再生を行なうこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明実施例を詳細に説
明する。本発明は、図１の断面図にそのいわば基本的構
成を示すように、情報に対応した凹凸より成る記録ピッ
ト２、いわゆる位相ピット（又はエンボスピット）が形
成された透明基板１上に、少なくとも溶融後初期状態に
戻り得る相変化材料層４が形成されてなり、相変化材料
層上に反射層６を形成する。

【００１４】そして、読み出し光、例えばレーザ光がこ
の相変化材料層４に照射されたときに、この相変化材料
層４の読み出し光の走査スポット内で部分的に液相状態
となり反射率が減少すると共に読み出し後の常態で初期
状態の反射率に戻るようにする。

【００１５】図１に示した例においては、記録ピット２
を有する透明基板１上に直接的に相変化材料層４及び反
射層６を形成するようにした場合であるが、例えば図２
にその要部の略線的拡大断面図を示すように、記録ピッ
ト２を有する透明基板１上に第１の誘電体層３を介して
相変化材料層４が形成され、更にこれの上に第２の誘電
体層５を介して反射膜６が形成され、更にこの上に第３
の誘電体層７が形成され、更にある場合はこの上に保護
膜（図示せず）が形成されてなり、第１及び第２の誘電
体層５及び６によって光学特性例えば反射率等の設定が
なされる構成とすることができる。また、第３の誘電体
層７を設けることによって積層膜の機械強度が向上し、
繰り返し読み出し耐久性が向上する。

【００１６】実施例１ この例においては、図２で説明した構成を採った場合
で、透明基板１として、ガラス２Ｐ基板を使用した。こ
こでいう２Ｐとは、フォトポリマー法のことである。本
実施例においては、トラックピッチＰ＝１．６μｍ、ピ
ット深さ約１２０ｎｍ、ピット幅、即ちディスク半径方
向の幅を約０．４μｍ、ピット長を０．３〜２．０μｍ
の設定条件で記録ピット２を形成した。

【００１７】そして、この記録ピット２を有する透明基
板１の一主面に、厚さ例えば１１０ｎｍのＺｎＳ８０原
子％、ＳｉＯ₂ ２０原子％の混合物等よりなる第１の誘
電体層３を被着形成し、これの上に厚さ例えば２３．４
ｎｍのＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 三元合金等よりなる相変化材
料層４を被着形成した。更にこれの上に厚さ例えば７０
ｎｍのＺｎＳ８０原子％、ＳｉＯ₂ ２０原子％の混合物
等より成る第２の誘電体層５を被着形成し、これの上に
Ｇｄ等より成る反射膜４を例えば２００ｎｍの厚さに被
着形成し、更にこれの上に厚さ例えば４００ｎｍのＺｎ
Ｓ８０原子％、ＳｉＯ₂ ２０原子％混合物等より成る第
３の誘電体層７を被着形成した。

【００１８】このように形成された光ディスクに対し
て、その光学系におけるレンズの開口数が０．５０で、
その半導体レーザの波長が７８０ｎｍの再生装置を用い
て、光ディスクに対するレーザスポットの線速を７．６
ｍ／ｓに設定して再生パワーを９ｍＷとし、ピット長Ｌ
＝０．３、０．４、０．５、０．８、１．２、２．０μ
ｍの各ピット長におけるＣ／Ｎを測定した。この結果を
図３に示す。

【００１９】図３からわかるように、この場合、回折限
界以下のピット長０．３μｍで５０ｄＢと良好なＣ／Ｎ
が得られ、上述したように７．６ｍ／ｓと比較的速い線
速としても、高Ｃ／Ｎをもって良好な超解像再生を行う
ことができることがわかる。即ち、前述したようにビデ
オディスク等に本発明を適用し、１０Ｍｂｐｓ程度の高
転送レート、従って１０数ＭＨｚ程度の高周波記録を行
う場合においても、上述したように速い線速をもって良
好な再生を行うことができる。

【００２０】実施例２ この例においては、その反射層に熱伝導率が０．２１４
Ｊ／ｃｍＫｓであるＡｌ６５重量％、Ｔｉ３５重量％合
金を用いた以外は上述の実施例１と同様の構成とした。

【００２１】このように形成された光ディスクに対し
て、その線速を３．６ｍ／ｓに設定して再生パワーを１
０ｍＷとし、上述の例と同様に、各ピット長Ｌ＝０．
３、０．４、０．５、０．８、１．２、２．０μｍにお
けるそれぞれのＣ／Ｎを測定した。この結果を図４に示
す。この場合においても、回折限界以下のピット長０．
３μｍで５０ｄＢと良好なＣ／Ｎをもって超解像再生を
行うことができ、高転速レート、高記録周波数のディス
クに適用して好適となる。

【００２２】比較例１ この例においては、その反射層に熱伝導率が１．０Ｊ／
ｃｍＫｓを越える例えば２．１４４Ｊ／ｃｍＫｓである
Ａｌを用いて、その他の構成は上述の実施例１と同様の
構成とした。このように形成された光ディスクに対し
て、その線速を３．６ｍ／ｓに設定して再生パワーを１
０ｍＷに設定し、ピット長Ｌ＝０．３、０．４、０．
５、０．８、１．２、２．０μｍとしてＣ／Ｎとピット
長との関係を測定した結果を図５に示す。

【００２３】この場合、ピット長０．３μｍで２０ｄ
Ｂ、０．４μｍで３５ｄＢ程度の低いＣ／Ｎしか得られ
ず、超解像再生を行う場合は実用に適さないものである
ことがわかる。

【００２４】また同様に、反射層６を省いて形成した光
ディスクに対して、その線速を７．６ｍ／ｓに設定して
再生パワーを９ｍＷにしたときのピット長０．３μｍの
Ｃ／Ｎは２０ｄＢであり、上述の比較例１と同様に実用
に適さないものとなった。

【００２５】従って、特に線速１．８ｍ／ｓを越える比
較的速い線速でその再生を行う場合、本発明によればそ
の反射層６の熱伝導率を１．０Ｊ／ｃｍＫｓ以下とする
ことから、半導体レーザ等の比較的低いパワーの光源を
用いる場合においても、充分な温度勾配を得ることがで
きて、良好な超解像再生を行うことができることがわか
る。

【００２６】尚、透明基板１の材料としては、アクリル
系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ガラス等を用いること
ができる。更に、相変化材料層４としては、Ｓｅ、Ｔｅ
等カルコゲナイド及びその化合物であるカルコゲンなら
ばこの発明の光ディスクに適用することができる。

【００２７】また、反射層６としては、上述のＧｄ、Ａ
ｌＴｉ合金に限定されることなく、他のランタノイド、
Ｓｂ、Ｂｉ等半金属元素、Ｇｅ、Ｓｉ等半導体元素単体
或は化合物或は混合物を用いることが出来るが、その光
ディスクの用いられる転送レート、線速等に応じて最適
な熱伝導率を有する材料を選択することによって、良好
な再生感度を得ることができる。

【００２８】更に、前述の図２に示す構成において、第
１〜第３の誘電体層３、５及び７としては、Ａｌ、Ｓｉ
等金属及び半導体元素の窒化物、酸化物、硫化物があげ
られ、これらの化合物で半導体レーザ波長領域において
吸収の無いものならば何でもよい。

【００２９】そして、本発明による光ディスクは、その
再生に当たって読み出し光の走査スポット内での温度分
布を利用して、そのスポット内に生じる高温領域で部分
的に相変化材料層４に液相状態を発生させて例えば此処
における反射率が著しく増加するようにして例えばこの
液相状態部分にある位相ピットについては、回折等によ
る読み出しが可能となるように構成し、超解像再生を可
能とすることができる。

【００３０】以下、このような本発明による光ディスク
にレーザスポットを照射した場合の再生態様を図６Ａ及
びＢを参照して説明する。図６Ａにおいて横軸はスポッ
トの走査方向に関する位置を示したもので、いま光ディ
スクにレーザの照射によるレーザ光スポットが照射され
た状態についてみると、この場合その光強度は同図中実
線Ｌで示す分布を示す。これに対して相変化材料層４に
おける温度分布に対応した温度分布は、実線Ｔで示すよ
うにレーザスポットの走査速度に対応して僅かにディス
クの走査方向側に温度ピークを有する分布となる。

【００３１】此処でディスクが矢印ｄで示すように移動
され、即ちこれとは逆方向にレーザスポットが走査され
ているとすると、光ディスクは、レーザスポットの走行
方向の先端側から次第に温度が上昇し次に相変化材料層
４の融点ｍｐ以上の温度となる。この段階で相変化材料
層４は初期の結晶状態から溶融状態になり、この溶融状
態への移行によって反射率が減少する。

【００３２】したがってレーザ光スポット内で図６Ｂ中
点描を付して示した反射率が比較的低い領域即ちマスク
１３と、記録ピット２の読み出しが可能な領域アパーチ
ャー１２とが存在する。そしてこの場合、図示のように
同一スポット内に例えば２つの記録ピット２が存在して
いる場合においても、反射率が大なる領域となるアパー
チャー１２に存在する１つの記録ピット２に関してのみ
その読み出しを行なうことができ、他の記録ピット２に
関してはこれが反射率がきわめて低いマスク１３の領域
内にあってその読み出しがなされない。

【００３３】このように同一スポット内に複数の記録ピ
ット２が存在しても、単一の記録ピット２に関してのみ
その読み出しを行なうことができて、レンズ系の開口数
ＮＡ、読み出し光の波長λに制限されることなく超解像
再生が可能となる。

【００３４】このとき各層の構成材料の光学定数及び膜
厚により反射率は特定される。そこで熱伝導率が異なる
反射層を用いることにより感度を調整することができ
る。ここで、本発明における超解像再生では、溶融を伴
うために相変化材料層の流動が発生して繰り返し再生が
困難になる。よって感度が良ければいいと言うものでは
なく、感度と繰り返し耐久性の兼ね合いが必要となる。

【００３５】また、上述の各実施例においては、透明基
板１上に凹凸による記録ピット２を形成するものである
が、この発明はその他の光学的に読み出し可能な記録ピ
ットを形成するものにも適用でき、その他種々の変形変
更が可能であることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、その読
み出し光スポット内の温度分布の差によって反射率の差
を生じさせて、光スポット内の特定の位相ピットに関し
てのみ読み出しがなされるようにして超解像再生を行な
うようにすることができると共に、特に反射層に熱伝導
率が１．０Ｊ／ｃｍＫｓ以下の材料を用いることにより
Ｃ／Ｎ（Ｓ／Ｎ）の高い再生を行なうことができる記録
密度の高い光ディスクを得ることができる。

【００３７】特に例えば、ビデオディスク等において１
０Ｍｂｐｓ程度の高転送レートを実現するために、１０
数ＭＨｚ程度の高周波記録を行い、線速１．８ｍ／ｓを
越える例えば３．６ｍ／ｓ、７．６ｍ／ｓ程度の比較的
速い線速でその読み出しを行う場合においても、レーザ
スポット内において充分な温度分布を構成するこができ
て、より安定に高Ｃ／Ｎをもって超解像再生を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す要部概略断面図
である。

【図２】本発明の他の実施例の構成を示す要部概略断面
図である。

【図３】実施例１におけるピット長とＣ／Ｎの関係を示
す図である。

【図４】実施例２におけるピット長とＣ／Ｎの関係を示
す図である。

【図５】比較例１におけるピット長とＣ／Ｎの関係を示
す図である。

【図６】レーザスポットの光強度分布と光ディスクの温
度分布との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 記録ピット ３ 第１の誘電体層 ４ 相変化材料層 ５ 第２の誘電体層 ６ 反射層 ７ 第３の誘電体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報信号に応じて光学的に読み出し可能
   な記録ピットが形成された透明基板上に、少なくとも相
   変化材料層が形成されてなり、上記相変化材料層上に反
   射層が形成されてなり、読み出し光が照射されたとき
   に、上記相変化材料層が読み出し光の走査スポット内で
   部分的に液相化して反射率が変化する構成とされ、 上記反射層が、熱伝導率が１．０Ｊ／ｃｍＫｓ以下の値
   を有する材料より成ることを特徴とする光ディスク。
2. 【請求項２】 上記反射層の材料として、ランタノイド
   が用いられて成ることを特徴とする上記請求項１に記載
   の光ディスク。