(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（160）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>n2の関係を満たす。【選択図】      図２
2005317203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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、
を備えることを特徴とする。
【請求項２】
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、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特開2000-322770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 Memory) 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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１６０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。
【００２１】
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１４４、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、AgInSbTe、AgInSbTeV系記録膜を用いる場合とも、記録膜厚は8nm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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
ここで、屈折率の異なる複数の透明膜１６１、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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１６１、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
これらの誘電体膜材料としては、TiO2、SiO2、AlN、SiN、Ta2O3、MgO、CaO、SiC、ZnS、CaF2、MgF2、Al2O3、ZnO、Ce2O3、Y2O3、Cr2O3、V2O5、ZrO2、GeO2、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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GeSbTe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。
【００３８】
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、ΔR=|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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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ZnS: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。
【００４２】
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１６３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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、Rc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。
【００４５】
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。
【００４６】
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１６１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１６２の熱伝導率は第１透明膜１６３及び第３透明膜１６１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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、-13 dBm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。
【００５１】
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:SiO2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、Ta2O5、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、Y2O3、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。
【００５２】
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。
【００５３】
ここで、第１透明膜（第１誘電体膜）１６３、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。
【００５４】
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）nm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１６３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。
【００５５】
続いて、第１透明膜１６３、第２透明膜１６２、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。ＰＢＳ６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。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
以下に、上記記載をまとめる。
【００６５】
（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。
【００６６】
（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上記（１）に記載の光学情報記録媒体。
【００６７】
（３）
n1/n2>1.4を満たすことを特徴とする上記（１）に記載の光学情報記録媒体。
【００６８】
（４）
n3/n2>1.4を満たすことを特徴とする上記（１）に記載の光学情報記録媒体。
【００６９】
（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上記（１）に記載の光学情報記録媒体。
【００７０】
（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、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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】
【００７２】
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
【図１】
2005317203.tif 000003
【図２】
2005317203.tif 000004
【図３】
2005317203.tif 000005
【図４】
2005317203.tif 000006
【図５】
2005317203.tif 000007
【図６】
2005317203.tif 000008
【図７】
2005317203.tif 000009
【図８】
2005317203.tif 000010
【図９】
2005317203.tif 000011
【図１０】
2005317203.tif 000012
【図１１】
2005317203.tif 000013
【図１２】
2005317203.tif 000014
【図１３】
2005317203.tif 000015