(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射によって少なくとも情報の読み出しが可能な光記録媒体において、Ib、IIb、VIa，VIIIの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を10原子％以上40原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層を有し、所定の波長と開口比NAのレンズを用い、ほぼ回折限界まで集光した光スポットで読み出しレーザーパワー１mWで読み出しを行ったとき、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を100とした時、25以下であり、読み出しレーザーパワー2ないし4mWまたはピークパワー密度の１/e2迄の範囲の平均パワー密度が3mW/μm2以上6mW/μm2以下の範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を100とした時、30以上であるパワーが存在することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
光照射によって少なくとも情報の読み出しが可能な光記録媒体において、Ib，VIa，VIIIの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を10原子％以上40原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層を有し、所定の波長と開口比NAのレンズを用い、ほぼ回折限界まで集光した光スポットで読み出しを行った時、読み出しレーザーパワー２ないし4mWまたはピークパワー密度の1/e2迄の範囲の平均パワー密度が3mW/μm2以上6mW//μm2以下の範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を100とした時、25以下であるパワーが存在し、それにより低いレーザーパワー範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を100とした時、30以上であるパワーが存在することを特徴とする光記録媒体。
【請求項３】
上記マスク層の両側に無機物からなる保護層を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光記録媒体。
【請求項４】
上記マスク層が、記録膜と反射層との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項５】
上記マスク層が、記録膜と基板との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はレーザ光等の光ビームによって、たとえば電子計算機のデータや、ファクシミリ信号やディジタルオーディオ信号などのディジタル情報を読み出したり、あるいはリアルタイムで記録することが可能な光記録媒体および光メモリー装置に関するものである。特に、高密度相変化光ディスク、高密度再生専用光ディスクに関するものである。
背景技術
近年、情報も多種多様化し、ユーザが情報を記録または情報を書き換えることができる書き換え可能型光ディスクの要求が高くなってきた。また、情報量も増大し、大容量の書換え可能光ディスクが必要になってきた。これに伴っていろいろな研究機関において光ディスクの高密度化の検討が活発に行われている。たとえば、記録レーザ波長の短波長化、絞り込みレンズの高ＮＡ（開口比）化などによって記録点の大きさを小さくする方法や、日経エレクトロニクス、５２１巻、第９２頁（１９９１）に記載のように、情報を読み出すレーザビームのスポット径を見かけ上小さくして高密度化を図ろうとする方法がある。応用物理学会学術講演会予稿集、１０００ページ、１９ｐ−Ｋ−５（１９９４年秋）等には、有機色素を用いた超解像層による超解像読み出しが報告されている。
超解像層を用いて、情報を読み出すレーザビームのスポット径を見かけ上小さくして高密度化を図ろうとする方法が他の高密度化法との組み合わせも容易であり、重要である。
発明の開示
本発明の目的は、大容量でありかつ多数回の記録または読み出しが可能な光記録媒体および光メモリー装置を提供することにある。
本発明では、２ないし４ｍＷのレーザー光で光スポット内の１部分の屈折率が変化する超解像層（以下ではマスク層と呼ぶ）を無機物からなる保護層で挟み、屈折率が変化した領域かそれ以外の残りの領域のいずれかで結晶状態の反射光量と非晶質状態の反射光量の差が小さく、再生信号が見えにくくなる媒体構成とする。すなわち、
（１）光照射によって少なくとも情報の読み出しが可能な光記録媒体において、Ｉｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩａないしＶＩＩａ，ＶＩＩＩの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を１０原子％以上４０原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層を有し、所定の波長とＮＡのレンズを用い、ほぼ回折限界まで集光した光スポットで読み出しレーザーパワー１ｍＷで読み出しを行ったとき、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を１００とした時、２５以下であり、読み出しレーザーパワー２〜４ｍＷの範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を１００とした時、３０以上であるパワーが存在することを特徴とする光記録媒体とする。この他にマスク層はシリコンを含めばさらに好ましいあるいは、
（２）光照射によって少なくとも情報の読み出しが可能な光記録媒体において、Ｉｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩａないしＶＩＩａ，ＶＩＩＩの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を１０原子％以上４０原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層を有し、所定の波長とＮＡのレンズを用い、ほぼ回折限界まで集光した光スポットで読み出しを行った時、読み出しレーザーパワー２ないし４ｍＷの範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を１００とした時、２５以下であるパワーが存在し、それより低いレーザーパワー範囲に、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を１００とした時、３０以上であるパワーが存在することを特徴とする光記録媒体とする。この他にマスク層にシリコンを含めばさらに好ましい。
ただし、上記の反射光量の測定は、最短マークの３倍以上の長さのマーク及びスペース部分で行う。
さらに好ましくは、マスク層として、たとえばＣｏ，Ｏ，Ｓｉのうちの少なくとも１元素を３０原子％以上含有する無機材料膜を用いて、レーザビームのスポット径を等価的に小さくして高密度化を図る。この膜は、従来の有機超解像膜があるしきい値を越える強度のレーザ光が所定の時間照射されると基底状態にある分子がなくなり、それ以上は光を吸収しなくなる性質を持っている（吸収飽和）のに対して、吸収係数は変化せず、屈折率が変化する性質を持っているので、この性質を有効に利用するため、上記（１）、（２）のような特徴を持った積層膜とする、これにより、上記（１）のタイプの記録媒体では通常の読み出しレーザーパワーである１ｍＷ付近では相変化記録膜の結晶状態と非晶質状態で反射光量差が小さく、再生信号が小さいのに対して、読み出しレーザーパワーを高くすると、光スポットの一部でマスク層の屈折率が変化して大きな再生信号が得られるようになる。ただし、この時も光スポット内の残りの領域では上記の反射光量差は小さく、マスクされている。読み出しレーザーパワー１ｍＷ付近では両状態の反射光量自体も低くなっている場合もある。しかし、両状態の反射光量自体が低くなっていることは必ずしも必要ではない。以上述べたように、情報トラック上の情報を読み出す場合には、屈折率が変化した部分しか読み出すことができず、結果的には小さな光スポットで読み出したのと同じ効果が得られる（超解像効果）。この時、少なくとも表面が有機物より成る基板と記録膜との間にマスク層を設けると、低い読み出しレーザーパワーで超解像効果が得られる。ただし、マスク層が光を吸収するので記録パワーは高くなる。この場合、マスク層で発生した熱による基板の変形などの悪影響を避けるために、マスク層を他の無機物からなる保護層で挟む構造が好ましい。他の構造として、例えば、Ａl合金の反射層とＺｎＳ系材料の無機物からなる保護層との間などの記録膜より反射層側の無機物からなる保護層の間にマスク層を形成することも考えられる。無機物からなる保護層間にマスク層を挟むことにより、機械的に強くなり多数回の書き換えでもマスク層自身の変形なども抑えられる。また、マスク層を記録膜より反射層側に形成した場合は、マスク層で発生した熱を反射層側へ逃がすことができ、マスク層の熱によるダメージも少なくなる。その結果、記録時などの高温による層変形・構造破壊が少なくなる。この時、熱伝導率が大きい反射層を用いる方が急速に熱が逃げるため好ましい。そしてマスク層は反射層に接して形成した方がさらに熱拡散効果が大きく好ましい。
上記（２）のタイプの記録媒体では、読み出しレーザーパワー２ないし４ｍＷでは光スポットの一部でマスク層の屈折率が変化して相変化記録膜の結晶状態と非晶質状態で反射光量差が小さく再生信号が小さい、すなわちマスクされるのに対して、光スポット内の残りの部分では大きな再生信号が得られ、超解像読み出しが実現する。
屈折率変化の起こる領域は、記録媒体と光スポットが相対的に運動している時、積算照射光量が多い領域、あるいは、それによって温度が上がる領域であり、例えば第１図に示したようになる。
上記の（１）、（２）のうち、（１）のタイプの方が、屈折率変化領域がマスクされない領域（アパーチャーと呼ばれる）となるので、マスクされない領域の記録トラックに直角方向の広がりが狭く、隣接トラックからの信号が見えにくいので狭トラックピッチ化するのには有利である。
上記（１）および（２）における読み出しレーザーパワー２ないし４ｍＷは、通常の光学系の構成ではピークパワー密度の１／ｅ2迄の範囲の平均パワー密度が３ｍＷ／μｍ2以上６ｍＷ／μｍ2以下の光の照射に相当する。
本発明では読み出し時の平均パワーよりも大きく記録パワー（高いパワーレベル）よりも小さいレーザパワーで屈折率変化が起こるマスク層と記録膜との組み合わせを用いることにより、良好な記録再生が行える。
さらに本発明の特徴は、
（３）上記マスク層の両側に無機物からなる保護層を設けたこと。
（４）上記マスク層が、記録膜と反射層との間に形成されていること。
（５）上記マスク層が、記録膜と基板との間に形成されていること。
（６）上記マスク層が、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇのうちの少なくとも１元素を１０原子％以上４０原子％以下含有すること。
（７）上記マスク層の構成成分のうち融点が記録膜の融点より１００℃以上高い単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記マスク層の全原子数の８０％以上を占めること。
（８）上記マスク層の構成成分のうち融点が１０００℃以上である単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記マスク層の全原子数の８０％以上を占めること。
（９）上記の反射光量の差が２０以下となるレーザーパワーの２．５倍以上８倍以下のパワーで情報の記録が可能であること。
（１０）上記記録膜の構成成分のうちＧｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅの組成の単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記記録膜の全原子数の８０％以上を占めること。
（１１）（１）、または（２）に記載の光記録媒体を読み出し可能であり、読み出し時のレーザパワーを大きな再生信号が得られる高いパワーレベルに、オートフォーカス、トラッキングのみ行う時はレーザパワーをそれより低いパワーレベルに設定する手段を有する光メモリー装置である。
本発明では、読み出し光を連続光（ＤＣ光）としないで、パルス光としてもよい。
本発明に用いる記録膜としては、穴あけタイプの記録膜、高速記録・消去が可能な高融点の結晶−非晶質相変化光記録膜、非晶質−非晶質間変化を利用する記録膜、結晶系や結晶粒径の変化などの結晶−結晶間相変化記録膜が好ましいが他の記録膜でも良い。
本発明のように、無機物のマスク層とすること、さらにマスク層を無機物で挟む構造としたことにより、書き換え可能回数が向上した。これは、マスク層の両側にある無機物からなる保護層が機械的強度を向上させたことと、無機物からなる保護層の一方が基板との間にある時は基板の熱変形を防止する作用があることによる。また、マスク層と反射層を近接して設ければ、記録膜およびマスク層で発生した熱を反射層側へ急速に逃す効果がある。この時の反射層は、Ａl合金のように熱伝導率が高い反射層を用いる方が効果が大きく好ましい。
本発明は、レーザ光照射により既存の情報を消去しながら新しい情報を記録する、いわゆる１ビームオーバーライトが可能な相変化型光ディスクに特に効果があるが、オーバーライトできない追記型光ディスクにも適している。また、Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓのうちより選ばれる少なくとも１種類の元素を３０ないし８５原子％含有するカルコゲン化物（例えば、Ｉｎ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅを主成分とする記録膜）やＩｎ−Ｓｂを主成分とする記録膜に対して特に有効である。また、これらとは記録原理の異なる記録媒体を用いても良い。
また、記録媒体の形状としてもディスク状のみならずテープ状、カード状などの他の形態の記録媒体が使用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は光スポットとマスク層の屈折率変化領域との関係を説明するための説明図、
第２図は本発明の光記録媒体の第１の実施例を示す断面図、
第３図は本発明の光記録媒体の実験に使用した記録、再生波形の模式図、
第４図は本発明の光記録媒体の第２の実施例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
〔実施例１〕
第２図は、本実施例のディスクの構造断面図の一例を示したものである。まず直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍの連続溝を有するポリカーボネート基板１上に、マグネトロンスパッタリング法により厚さ約１５０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2保護層２を形成する。このＺｎＳ−ＳｉＯ2保護層２上にスパッタ法によりマスク層として（ＣｏＯ）35（ＳｉＯ2）46（ＮａＯ）9（ＣａＯ）5（ＭｇＯ）4（Ａｌ2Ｏ3）1層３を２００ｎｍ積層し、次に再びＺｎＳ−ＳｉＯ2保護層４を厚さ約９０ｎｍに形成する。次に高融点（融点：〜６５０℃）のＡｇ3Ｇｅ20Ｓｂ22Ｔｅ55組成の記録膜５を約１５ｎｍの膜厚に形成する。次にＺｎＳ−ＳｉＯ2の保護層６を約１５ｎｍの膜厚に形成する。この上にＡｌ96Ｃｒ4反射層７を２００ｎｍ形成する。さらに、この上に紫外線硬化樹脂層８を設ける。その後、この上に接着剤層９を介して、同じ構造のもう一枚のディスクを貼りあわせる。貼り合わせた他のディスクのそれぞれの層には同じ参照番号に「′」を付し、詳細な説明は省略する。
次に、記録再生原理を説明する。本実施例では、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｏのように、耐熱性が有り、あるしきい値を越えるレーザ光が照射されると屈折率が変化する性質を持っている膜を使用する。このようなマスク層（超解像層）を持った記録媒体に記録再生を行う光メモリ装置としては、光源（半導体レーザ）、光源と記録媒体を相対的に運動させる手段（例えば、ディスク回転モータ）、光源からの光を記録媒体のマスク層付近に集光する手段（集光レンズ）、光源の出力光量を調節する手段（レーザドライバ）、記録媒体からの戻り光を検出する手段、および、オートフォーカス・トラッキング手段、を少なくとも有するものを用いる。光源の波長は６６０ｎｍ、集光レンズの開口数（ＮＡ）は０．６のものを用いる。さらに、情報の読み出し時のみレーザパワーを高くし、それ以外はオートフォーカス・トラッキングに必要な程度の低いレーザパワーに設定する手段を有すると、マスク層の寿命を長くすることができて好ましい。光源の波長としては３５０ｎｍから８００ｎｍの範囲が好ましく、４００ｎｍから４３０ｎｍ、６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲はレーザの入手が容易で特に好ましい。ＮＡは０．５から０．７の範囲ならばレンズの入手が容易で好ましい。まず、半導体レーザから出た光ビームは、基板１を透過してマスク層３に照射される。この時、光ビームの照射でしきい値を越えた部分の屈折率が変化する。そして、光スポット内のマスク層３の各部分を通過したビームは記録膜５に照射される。記録膜５を透過した光は反射層７で反射し、先入射側へ戻るが、これらの過程で各層の界面で多重反射を起す。その結果、読み出しレーザーパワーが１ｍＷ付近では光スポット内のほぼ全体がマスク領域となり、再生信号が見えにくい。４ｍＷのレーザー光照射で屈折率が変化した領域では結晶状態の反射光量と非晶質状態の反射光量の差が大きくなり、再生信号が見えるようになり、一方、屈折率が変化していない領域はマスクされており、超解像効果が得られる。等しい長さの記録マークとスペースを繰り返した信号を記録し、その長さを変えてゆくと、長さの短いところで超解像効果が現れる。その効果はレーザパワー１ｍＷで読み出しを行った時に記録マークの中央に光りスポットがある時の反射光量（記録マークからの反射光量、即ち、再生信号波形のボトム値）と、記録マーク間のスペースの中央に光りスポットがある時の反射光量（スペースからの反射光量、再生信号波形のピーク値）との差が、スペースからの反射光量を１００とした時、２５以下に小さくなる際に現れる。読出しレーザパワーが１ｍｗより高い２ないし４ｍｗの範囲で、記録マークからの反射光量と記録マーク間のスペースからの反射光量の差が、スペースからの反射光量を１００としたとき、３０以上となるパワーが存在する。ここでは１．５ないし４ｍｗの全範囲で３０以上となる。複数の記録マーク長、スペース長が混在する一般のディジタルデータの場合も短い方（マーク長、スペース長が０．４μｍ以下）のマーク・スペースの部分に注目すると、同様な超解像効果が見られる。本実験はすべて一般のディジタルデータに対して最適化した再生波形等化回路を用いる。装置が、信号を読み出す���き以外は１ｍＷでオートフォーカスやトラッキングを行う手段を有することにより、マスク層３の劣化を防止し、かつ、良好な超解像特性を得ることができる。
光学系としては、記録媒体に光を集光する集光レンズを出るまでの光路の一部を遮光した光学超解像光学系を用いる。
本実施例では、マスク層３を２つの無機物からなる保護層２，４の間に形成するが、このように無機物からなる保護層２，４の間に形成することにより機械的強度が増加し、読み出しおよび書き換え可能回数が増加する。たとえば、本実施例のディスク構造では１０００回の書き換えを行っても大きなノイズレベルの上昇は見られないが、マスク層３を基板１上に直接形成した場合には、基板１が情報信号に対応して変形することによる消え残りが存在することにより、書き換え１０回でノイズレベルが約５ｄＢ上昇する。
マスク層３を挟む無機物からなる保護層２，４を形成する材料としては、融点が６００度Ｃ以上であることが知られている酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物、ほう化物のうちの少なくとも１つが好ましい。
本実施例による実験では、第３図に示したような周期Ｔのチャネルクロックに基づいて４Ｔマークと４Ｔスペースの組を繰返す記録波形を用いる。消去パワーが照射された部分では前の情報の消去が行われる。なお、第３図に示す、Ｐ１はゼロパワー、Ｐｂはボトムパワー、Ｐｒはリードパワー、Ｐｅはイレースパワー、Ｐｈはハイレベルパワーである。
実験により消去パワーと記録パワーの比を変えた場合の消去比の値を下記に示す。
消去パワー                消去比
（記録パワー×０．３）          ２０ｄＢ
（記録パワー×０．４）          ２６ｄＢ
（記録パワー×０．５）          ２８ｄＢ
（記録パワー×０．６）          ２８ｄＢ
（記録パワー×０．７）          ２６ｄＢ
（記録パワー×０．８）          ２４ｄＢ
結果から、消去パワーを記録パワーの０．４倍以上０．７倍以下とすることにより、消え残りを小さくすることができる。記録パワーの０．５倍以上０．６倍以下が特に好ましい。
本実施例では、保護層２、４の膜厚を変えることにより、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいようにしたり、屈折率変化した領域で再生信号が見えにくいようにしたりできる。屈折率変化する部分は、約０．５μｍφ程度であり、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいタイプの記録媒体においては、次に読もうとしている同一トラック上の記録情報および隣の情報トラックの情報は読み出されない。このため、従来に比べて記録トラック密度が１．５倍、線密度が１．５倍となり、トータルで容量が約２倍となる。
本実施例では光学超解像光学系を用いているので、光スポットの周辺部にサイドローブと呼ばれるリング状の光量の多い部分が生ずるが、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいタイプの記録媒体では、この状態での記録媒体の反射率も低めであり、読み出しレーザーパワーを２ないし４ｍＷとして超解像効果を得る場合にも、サイドローブ領域の大部分の反射率は低いまま、あるいは結晶状態と非晶質状態の反射率差が小さいので、サイドローブの影響による隣接トラックからのクロストークやトラッキングの不安定化を避けることができる。
本実施例の酸化物マスク層３の代わりに、光照射により屈折率の実数部と虚数部（消衰係数）の少なくとも一方が変化する他の非線型光学材料層を用いてもよい。ただし、読み出し可能回数は低下する。なお、本発明では、マスク層３の屈折率は２．５ないし２．０のものである。
上記マスク層３は、Ｉｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩａないしＶＩＩａ，ＶＩＩＩの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を１０原子％以上４０原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層３であれば超解像効果が得られる。この他にマスク層はシリコンを含めば更に好ましい。
上記マスク層３の構成成分のうち融点が記録膜５の融点より１００℃以上高い単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記マスク層３の全原子数の８０％以上を占めることが、１０００回以上の書き換えでノイズが３ｄＢ以上上昇しないために必要である。
上記マスク層３の構成成分のうち融点が１０００℃以上である単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が、上記マスク層３の全原子数の８０％以上を占めるのでノイズ上昇はほとんど無く、さらに好ましい。
上記の屈折率変化が起こるレーザーパワーの２．５倍以上８倍以下のパワーで情報の記録が可能であるのが、安定な記録、再生が行えるために必要である。
上記記録膜５の構成成分のうちＧｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅの組成の単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記記録膜５の全原子数の８０％以上を占めることが好ましい。
マスク層３がＣｏ，Ｆｅ，Ｎi，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇのうちの少なくとも１元素を１０原子％以上４０原子％以下含有すればさらに好ましい。これらのうちでは、Ｃｏがもっとも良い特性を示し、次いでＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒが良好な特性を示す。なお、第２図に示すディスクは書込み／読出し構造のものである。一方、第２図に示す構造から記録膜５，５′および保護層４，４′を除けば、読出し専用の構造となる。この場合、情報は基板１および１′のいずれかに書かれている。
〔実施例２〕
第４図は、本実施例のディスクの構造断面図の一例を示したものである。まず直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍの連続溝を有するポリカーボネート基板１０上に、マグネトロンスパッタリング法により厚さ約９０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2保護層１１を形成する。このＺｎＳ−ＳｉＯ2保護層１１上らスパッタ法により高融点（融点：約６５０℃）のＡｇ3Ｇｅ20Ｓｂ22Ｔｅ55組成の記録膜１２を約１５ｎｍの膜厚に形成する。次にＺｎＳ−ＳｉＯ2の保護層１３を約２０ｎｍの膜厚に形成する。さらに、マスク層としてＣｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｏ層１４を４０ｎｍ積層し、この上にＡl−Ｃｒ反射層１５を１００ｎｍつける。さらに、この上に紫外線硬化樹脂層１６を設ける。その後、この上に接着剤層１７を介して、同じ構造のもう一枚のディスクとの貼りあわせを行う。貼り合わせたもう一枚のディスクのそれぞれの層には同じ参照番号に「′」を付し、詳細な説明は省略する。
次に、記録再生原理を説明する。本実施例では、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｏのように、耐熱性が有り、あるしきい値を越える程度のレーザ光が照射されると屈折率変化する性質をもっている膜を使用する。まず、半導体レーザから出た光ビームは、基板１０を透過して記録膜１２に照射される。さらに記録膜１２を透過した光ビームはマスク層１４に照射される。この時、屈折率変化を起すしきい値を越えた部分の屈折率が変化する。そして、光ビームスポット内のマスク層１４の各部分を通過したビームは反射層１５で反射し、光入射側へ戻るがこれらの過程で各層の界面で多重反射を起す。その結果、読み出しレーザーパワーが１ｍＷ付近では光スポット内のほぼ全体がマスク領域となり、再生信号が見えにくい。４ｍＷのレーザー光照射で屈折率が変化した領域では結晶状態の反射光量と非晶質状態の反射光量の差が大きくなり、再生信号が見えるようになり、一方、屈折率が変化していない領域はマスクされており、超解像効果が得られる。再生信号が見える部分の大きさを小さくすることにより高密度化が可能である。装置が、信号を読み出すとき以外は１ｍＷでオートフォーカスやトラッキングを行う手段を有することにより、マスク層１４の劣化を防止し、かつ、良好な超解像特性を得ることができる。
本実施例では、マスク層１４を保護層１３と反射層１５との間に形成するが、このように無機物層の間に形成することにより機械的強度が増加し、書き換え可能回数が増加する。たとえば、本実施例のディスク構造では１万回の書き換えを行ってもノイズレベルの上昇はみられない。また、本実施例のように、反射層１５に直接接して、あるいは近接して、すなわち反射層１５との間に薄い他の層を介してマスク層１４を設けることにより、マスク層１４で発生した熱が反射層側へ急速に逃げるため熱によるダメージが少なくなるという効果が有る。特に、マスク層１４を反射層１５と接して形成するか、反射層１５との間の薄い他の層の膜厚を３０ｎｍ以下とした場合が効果が大きい。マスク層１４に接する反射層１５以外の保護層を形成する材料としては、融点が６００度Ｃ以上であることが知られている酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物、ほう化物のうちの少なくとも１つが好ましい。
本実施例では、第３図に示したような記録波形を用いる。消去パワーが照射された部分では前の情報の消去が行われる。
情報の読み出しは４ｍＷの連続光で行なう。これにより微小部分の再生が可能である。
本実施例では、保護層１１、１３の膜厚を変えることにより、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいようにしたり、屈折率変化した領域で再生信号が見えにくいようにしたりできる。屈折率変化する部分は、約０．５μｍφ程度であり、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいタイプの記録媒体においては、次に読もうとしている同一トラック上の記録情報および隣の情報トラックの情報は読み出されない。このため、従来に比べて記録トラック密度が１．５倍、線密度が１．５倍となり、トータルで容量が約２倍となる。
本実施例では光学超解像光学系を用いているので、光スポットの周辺部にサイドローブと呼ばれるリング状の光量の多い部分が生ずるが、屈折率変化していない状態で再生信号が見えにくいタイプの記録媒体では、この状態での記録媒体の反射率も低めであり、読み出しレーザーパワーを２ないし４ｍＷとして超解像効果を得る場合にも、サイドローブ領域の大部分の反射率は低いままなので、サイドローブの影響による隣接トラックからのクロストークやトラッキングの不安定化を避けることができる。
本実施例の酸化物マスク層の代わりに、光照射により屈折率の実数部と虚数部（消衰係数）の少なくとも一方が変化する他の非線型光学材料層を用いてもよい。ただし、読み出し可能回数は低下する。なお、本発明ではマスク層１４の屈折率は２．５ないし２．０のものである。
上記マスク層１４は、Ｉｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩａないしＶＩＩａ，ＶＩＩＩの各族に含まれる元素のうち少なくとも一元素を１０原子％以上４０原子％以下含み、加えて酸素を含むマスク層であれば超解像効果が得られる。この他にマスク層はシリコンを含めば更に好ましい。
上記マスク層１４の構成成分のうち融点が記録膜の融点より１００℃以上高い単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記マスク層１４の全原子数の８０％以上を占めることが、１０００回以上の書き換えでノイズが３ｄＢ以上上昇しないために必要である。
上記マスク層１４の構成成分のうち融点が１０００℃以上である単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が、上記マスク層１４の全原子数の８０％以上を占めるのでノイズ上昇がほとんど無く、さらに好ましい。
上記の屈折率変化が起こるレーザーパワーの２．５倍以上８倍以下のパワーで情報の記録が可能であるのが、安定な記録、再生が行えるために必要である。
上記記録膜１２の構成成分のうちＧｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅの組成の単一または複数の成分の構成原子の原子％の総和が上記記録膜１２の全原子数の８０％以上を占めることが好ましい。
マスク層１４がＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇのうちの少なくとも１元素を１０原子％以上４０原子％以下含有すればさらに好ましい。これらのうちでは、Ｃｏがもっとも良い特性を示し、次いでＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒが良好な特性を示した。なお、第４図に示すディスクは書込み／読出し構造のものである。第４図に示す構造から記録膜１２，１２′および保護膜１１，１１′を除けば、読出し専用の構造となる。この場合、情報は基板１０および１０′のいずれかに書かれている。
産業上の利用可能性
本発明のように、新規な無機材料よりなるマスク層を相変化記録膜や反射膜と組み合わせて超解像効果が得やすい光学特性とすることにより、高密度記録・再生が可能となる。また、無機材料を用いているため、マスク層を有する記録媒体の機械的強度及び熱的強度を高くすることができ、読み出しおよび書き換え可能回数が向上する。マスク層を他の無機物からなる保護層で挟めば、さらに機械的強度及び熱的強度を高くすることができる。さらにその片側の無機物からなる保護層を熱伝導率が高い光反射層とすることにより熱的強度が高まる。また、光学超解像の光学系と組み合わせた場合、光スポットのサイドローブの悪影響を避けることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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