JP2000504465A - 光学記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 溝を設けられた層を有する光学記録媒体が記載されている。書き込まれていないトラックの構造は走査装置にプッシュプル法に従って放射状トラッキングエラー信号を引き出すことを可能にさせねばならない。書き込まれたトラックの構造はその走査装置に高周波位相検出法に従って放射状トラッキングエラー信号を引き出すことを可能にせねばならない。この目的のために溝の光学的深さは記録媒体を走査する波長の１／24〜１／７倍の範囲内にあり、且つ書き込まれたマーク間におけるトラック上の領域から及びマークから反射された放射線ビーム間の位相差は0.4 〜2.0 ラジアンの範囲内にある。

Description

【発明の詳細な説明】 光学記録媒体 本発明は、予め決められた波長を有する放射線ビームによって情報を書き込み 及び読み取るための光学記録媒体に関するもので、記録層を具えており、該記録 層は放射線ビームによる放射に際して第１及び第２状態の間で変化し、記録され た情報は第１状態における領域内に第２状態において書き込まれたマークにより 表現され、該マークはある深さを有する案内溝を具えているトラック内に配置さ れ、第１光学位相差が第１状態におけるトラック上の領域から及び第２状態にお けるトラック上の領域からの反射上に存在し、その第１光学位相差が第１状態に おけるトラック間内の領域と第１状態におけるトラック上の領域との間の光学位 相差を増強する。 情報は光学ヘッドを有する走査装置により記録媒体内に記憶され得る。そのヘ ッドがその媒体内の情報層上へ放射線ビームを合焦し、且つそのトラック内の溝 から引き出されたトラッキング情報によって書き込まれていないトラックを追従 する。その媒体がディスク形状である場合には、それらの溝は円形又は螺旋形で あり、且つトラッキング情報は放射状トラッキングエラーの形である。比較的高 出力放射線ビームが書き込まれるべき情報を表現している信号により変調された 場合には、その情報は光学的に検出できるマークの形でトラック内に書き込まれ る。読取中に、放射線ビームが比較的低い出力を有し、それは情報層からの反射 に際して、そのマークにより変調される。読取中のトラッキング情報は前記の溝 から又は書き込まれた情報から引き出され得る。 前文に従った光学記録媒体は特開平5-174380号公報から既知である。この媒体 は記録層が中に埋め込まれた光学薄層の積層を具えている。記録層に隣接する積 層の透明層の厚さは、トラックの書き込まれてない領域と書き込まれた領域との 間の第１光学位相差が、第１状態におけるトラック間における領域とまた第１状 態におけるトラック上の領域との間の光学位相差を増大するように調節される。 位相差間のこの関係が走査されるマークから引き出される情報信号を増大する。 この既知の記録媒体の欠点は、トラックが情報層内に書き込まれたマークからト ラックキング信号を引き出すためのいわゆる位相検出法を用いて、走査装置によ り正確に追従され得ないことである。高周波位相検出を用いることによりトラッ キング情報を引き出す方法は、なかんずく米国特許明細書第4785441 号から知ら れている。 それによりトラッキング情報が、位相検出法に従って書き込まれたマークから 、及びまた溝から引き出され得る、光学記録媒体を提供することが本発明の目的 である。 この目的は、前文に従った記録媒体が、案内溝の光学的深さが波長の１／24〜 １／７倍の範囲内にあり、且つ第１光学位相差が 0.4〜2.0 ラジアンの範囲内に あることを特徴とする場合に達成される。位相検出法は比較的浅い溝を要求する 。最小溝深さは、走査装置がそれからトラッキング情報を引き出すことができね ばならないと言う要求により設定される。溝深さと第１光学位相差との組み合わ せが、トラッキング情報が位相検出法に従って正確に引き出され得るパラメータ 領域を定義する。 第１光学位相差は好適に 0.4〜1.1 ラジアンの範囲内にある。この値よりも小 さい位相差を有する媒体は、位相検出法により引き出されるような非対称なトラ ッキング信号を示すだろう。放射線ビームが記録層の下及び上に合焦された場合 に、その非対象がトラッキング信号の異なる振幅として目立つ。非対称の可能な 尺度は（ｘ−ｙ）／（２ｚ）であって、ここでｘは放射線ビームが情報平面上１ μm に合焦された場合の位相検出トラッキングエラー信号の最大値であり、ｙは 放射線ビームが情報平面下１μm に合焦された場合の位相検出トラッキングエラ ー信号の最大値であり、且つｚは放射線ビームが情報平面上に合焦された場合の 位相検出トラッキングエラー信号の最大値である。 位相検出トラッキング信号の別の改善は、第２状態におけるトラック上の領域 の強度反射と第１状態におけるトラック上の領域の強度反射との比が0.15よりも 大きい場合に達成され得る。そのような媒体は濃書込媒体と呼ばれる。いわゆる 淡書込媒体は好適に、第１状態におけるトラック上の領域の強度反射と第２状態 におけるトラック上の領域の強度反射との0.15よりも大きい比を有する。位相検 出法により引き出されるようなトラッキング信号の対称は、その比が濃書込媒体 と淡書込媒体との双方に対して 0.3〜0.5 の範囲内にある場合に改善される。 第１状態におけるトラック上の領域の強度反射は好適には、情報層から反射さ れる放射線からの良好な情報信号を引き出すことができるために、濃書込媒体に 対して0.15よりも大きい。淡書込媒体に対しては、第２状態におけるトラック上 の領域の強度反射は好適には0.15よりも大きい。 情報層内の溝は情報をアクセスすることにおいて用いられるアドレスのような 情報を記憶するために用いられ得る。そのような情報は溝の深さ又は位置での動 揺の形で記憶され得る。溝の光学的深さはその時好適には放射線ビームの波長の １／12〜１／７倍の範囲にある。 この媒体の光学位相差は光学薄層の積層内に記録層を埋め込み，且つその層の 厚さを調節することにより実現され得る。その積層の設計は、第１状態における 記録層の材料が3.4よりも大きい屈折率の虚数部を有する場合に容易にされる。 記録層の材料は好適にはフェーズ変化形のものである。アモルファスマークが 結晶層内に書き込まれる場合に、書込速度が比較的高くなり得る。その時第１状 態は結晶状態であり且つ第２状態はアモルファス状態である。 本発明のこれらの態様が以下に記載される実施例から明らかになり、且つ本発 明のその他の態様が以下に記載される実施例を参照して解明されるだろう。 図において、 図１は本発明による記録媒体の断面図を示し、 図２はその媒体の記録層の平面図を示し、 図３は本発明による媒体を走査するための走査装置を示し、 図4Aはプッシュプル放射状トラッキングエラー信号を形成するための装置の回 路を示し、且つ 図4BはDTD(対角時間差)放射状トラッキングエラー信号を形成するための装置 の回路を示ている。 図１は設計波長を有する合焦された放射線ビームによって情報を書き込み及び 読み取るために設計された本発明による情報記録媒体１を示している。媒体１は 透明基板２と記録層３とを具えている。その記録層は基板２を通る放射線ビーム により走査され得る。記録層３は基板２上に配置された光学薄層の積層４内に埋 め込まれている。その積層は基板側から透明干渉層５、記録層３、別の干渉層６ 、及び反射層７を具えている。積層４は保護層８により環境の影響から遮蔽され ている。 基板２は積層４が上に配置された面上に溝パターンを具えている。ディスク状 媒体に対しては、その溝パターンが円形又は螺旋形溝を有する。その積層の側か ら見た場合にその基板内の凹部を形成する溝パターンの部分は溝９と呼ばれてい る。同じ観点からの高くした部分を形成するそのパターンの部分はランド10と呼 ばれている。積層４内の層の厚さは基板２上のパターンが記録層３内にも存在す るほど小さい。 例Ｉ 記録媒体の基板は 670nmの設計波長において1.58の屈折率を有するポリカーボ ネート（PC）で作られている。干渉層５は2.13の屈折率を有する80％ZnS と20％ Si0₂との90nm厚さの層である。記録層３はアモルファス状態における場合に4.26 −ｉ1.69、及び結晶状態における場合に4.44−ｉ3.08の屈折率を有するGeSb₂Te₄ フェーズ変化材料の30nm厚さの層である。干渉層６は干渉層５と同じ材料の30nm 厚さの層である。反射層７は1.98−ｉ7.81の屈折率を有するアルミニウム合金の 100nm厚さの層である。溝９の機械的深さは40nm、その溝の幅は 500nmであり且 つトラックピッチであるその溝のピッチは 900nmである。 図２は溝９及びランド10を有する記録層３の一部を示している。情報は溝内に 書き込まれる。記録層３は最初に結晶状態にある。書き込み中にマークと呼ばれ るアモルファス領域11がその記録層内に作られる。そのマークの長さと位置とが その媒体内に記録された情報を表現する。アモルファス状態におけるその記録層 の領域内の積層４の強度反射は0.07と等しい。結晶状態における領域内の積層４ の強度反射は0.18と等しい。結晶反射に対するアモルファス反射の比はかくして 0.39である。双方の強度反射は溝無しの領域において合焦された放射線ビームに よって測定された。 図２において「ａ」により示された、トラック内で且つ結晶状態における領域 から反射された放射線は、トラック間内で且つまた結晶状態における領域「ｂ」 から反射された放射線と比較して1.2 ラジアンだけ位相において進められる。図 ２において「ｃ」により示された、トラック内で且つアモルファス状態における 領域から反射された放射線は、トラック上で且つ結晶状態における領域から反射 された放射線と比較して0.6 ラジアンだけ位相において進められる。従って、ラ ンドと溝との間の位相差はマークとマーク間における領域との間の位相差により 増強される。換言すれば、溝の有効深さがマークの位置において増強される。 プッシュプルトラッキングエラー信号は最大プッシュプル信号に対して最善に された溝深さを有する媒体に対して得られた値の90％の測定された最大値を有す る。位相検出トラッキングエラー信号は以下に記載される走査装置により測定さ れた、0.24の最大値を有している。このトラッキングエラー信号の値は記録媒体 上に情報を書き込むために用いられるチャネルクロック周期上で正規化された時 間差である。 例II この記録媒体の基板は再び 670nmの設計波長において1.58の屈折率を有するポ リカーボネート（PC）から作られる。積層は図１に示されたのと同じ順序の層を 有する。干渉層５は2.13の屈折率を有する80％ZnS と20％Si0₂との95nm厚さの層 である。記録層３はアモルファス状態における場合に4.26−ｉ1.69、及び結晶状 態における場合に4.44−ｉ3.08の屈折率を有するGeSb₂Te₄フェーズ変化材料の25 nm厚さの層である。干渉層６は干渉層５と同じ材料の35nm厚さの層である。反射 層７は1.98−ｉ7.81の屈折率を有するアルミニウム合金の 100nm厚さの層である 。溝９の機械的深さは55nm、その溝の幅は 400nmであり且つその溝のピッチは 9 00nmである。 情報は結晶環境においてアモルファスマークの形で溝内に書き込まれる。アモ ルファス状態での記録層の領域における積層４の強度反射は0.05と等しい。結晶 状態での領域内の積層４の強度反射は0.16と等しい。結晶反射に対するアモルフ ァス反射の比はかくして0.31である。双方の領域が溝無しである。 トラック内で且つ結晶状態における領域、図２における「ａ」から反射された 放射線は、トラック間内で且つ又結晶状態における領域から反射された放射線と 比較して1.6ラジアンだけ位相で進められる。トラック内で且つアモルファス状 態における領域、図２における「ｃ」から反射された放射線は、トラック内で且 つ結晶状態における領域、図２における「ａ」から反射された放射線と比較して 0.7 ラジアンだけ位相で進められる。 プッシュプルトラッキングエラー信号は、最大プッシュプル信号に対して最善 にされた溝深さを有する媒体に対して得られた値の95％の測定された最大値を有 している。位相検出トラッキングエラー信号は0.24の最大値を有している。 例III 記録媒体の基板が再び 670nmの設計波長において1.58の屈折率を有するポリカ ーボネート（PC）で作られている。積層は図１に示された層と同じ順序を有して いる。干渉層５は2.13の屈折率を有する80％ZnS と20％Si0₂との70nm厚さの層で ある。記録層３はアモルファス状態における場合に4.40−ｉ1.96、及び結晶状態 における場合に4.65−ｉ3.81の屈折率を有するGeSb₂Te₄フェーズ変化材料の25nm 厚さの層である。干渉層６は干渉層５と同じ材料の25nm厚さの層である。反射層 ７は1.98−ｉ7.81の屈折率を有するアルミニウム合金の 100nm厚さの層である。 溝９の機械的深さは51nm、その溝の幅は 500nmであり且つその溝のピッチは 870 nmである。 情報は結晶環境においてアモルファスマークの形で溝内に書き込まれる。アモ ルファス状態での記録層の領域における積層４の強度反射は0.43 と等しい。結 晶状態での領域内の積層４の強度反射は0.17と等しい。結晶反射に対するアモル ファス反射の比はかくして0.25である。双方の領域が溝無しである。 トラック内で且つ結晶状態における領域、図２における「ａ」から反射された 放射線は、トラック間内で且つ又結晶状態における領域から反射された放射線と 比較して1.5 ラジアンだけ位相で進められる。トラック内で且つアモルファス状 態における領域、図２における「ｃ」から反射された放射線は、トラック内で且 つ結晶状態における領域から反射された放射線と比較して0.8 ラジアンだけ位相 で進められる。 プッシュプルトラッキングエラー信号は、最大プッシュプル信号に対して最善 にされた溝深さを有する媒体に対して得られた値の95％の測定された最大値を有 する。位相検出トラッキングエラー信号は0.3 の最大値を有している。 本発明による記録媒体の上述の３個の例はアモルファスマークが結晶環境内に 書き込まれる媒体と関係しているけれども、本発明は結晶マークがアモルファス 環境内に書き込まれる媒体に対しても同様に良く適用され得る。本発明は情報が 溝内に書き込まれる記録媒体に限られず、本発明は溝間内のランド上に情報が書 き込まれる媒体に対しても適用され得る。積層４は種々の形を有し得る。別の反 射層が基板２と図１に示されたような積層４の干渉層５との間に配置されてもよ い。代わりに、別の干渉層と反射層とが、積層と基板との間に差し挟まれてもよ い。積層は層５、３及び６のみを具えてもよく、その積層は追記形(write-once) 媒体に非常に適している。記録層の材料はフェーズ変化材料、染料あるいはあら ゆる他の情報を光学的に書き込むのに適した材料であってもよい。 走査装置 図３は本発明による媒体から情報を書き込み及び読み取るのに適した光学走査 装置を示している。この図は凹みと突出との形で浮き彫りされた情報を具えてい る記録担体１の一部分を示している。情報層が基板２を通して走査される。その 記録担体は、一方を他方の上に配置された１個より多い情報層を具えてもよい。 この装置は、放射線ビーム13を放射する放射線源12、例えば半導体レーザーを 具えている。その放射線ビームは、単一のレンズとして図には簡単化のために示 されている対物鏡システム14により情報層（記録層）３上に合焦される。その情 報層により反射された放射線は、ビーム分割器を介して検出装置15の方へ向けら れる。そのビーム分割器は半透明板、回折格子であってもよく且つ偏光依存であ ってもよい。検出装置が入射放射線を１個又は複数個の電気信号に変換し、その 信号が記録担体から読み取られる情報を表現している情報信号Ｓ_i 、及び制御信 号を引き出すために電子回路16へ供給される。その制御信号のうちの一つは放射 状トラッキングエラー信号Ｓ_r であり、情報面上に放射線ビームにより形成され る点の中心と走査されているトラックの中心線との間の距離を表現している。も う一つの制御信号は焦点誤差信号Ｓ_f であり、放射線ビームの焦点と情報面との 間の距離を表現している。これら二つのエラー信号がサーボ回路17内へ供給され 、その回路が放射線ビームの焦点の位置を制御する。図においては、焦点制御は 焦点誤差信号に応答して光学軸の方向に対物鏡システム14を動かすことにより実 現 されるのに対して、放射状トラッキングは放射状トラッキングエラーに応答して トラックを横切る方向に対物鏡システムを動かすことにより実現される。書込中 には、放射線源の強度が記録されるべき情報により変調される。 図４は検出装置15のレイアウトと、検出信号から放射状トラッキングエラー信 号を引き出すための関連する電子回路16の一部とを示している。図4Aはプッシュ プル法に従って放射状トラッキングエラー信号を引き出すための回路を示してい る。検出装置15は４個の放射線高感度検出素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを有する象限検 出器を具えている。検出素子Ａ及びＢからの検出信号は加えられ且つ増幅器18に おいて増幅される。同様に、検出素子Ｃ及びＤからの検出信号は加えられ且つ増 幅器19により増幅される。増幅器18及び19の出力端子は、二つの入力信号の差を 形成する差動増幅器20へ接続されている。差動増幅器20の出力信号はプッシュプ ル放射状トラッキングエラー信号Ｓ_r(PP)である。このエラー信号は書き込まれ たマーク無しのトラックを有する記録媒体の一部内に放射状トラッキングサーボ を制御するのに非常に適している。 図4Bは高周波位相検出法に従った放射状エラー信号を引き出すための回路を示 している。検出装置15の素子Ａ及びＣからの検出信号が加えられ且つ増幅器21に おいて増幅される。増幅器21の出力がスライサー22へ供給される。そのスライサ ーが検出レベルとの入力信号のレベル交差を検出し、それにより入力信号を計数 化する。検出装置15の素子Ｂ及びＤの検出信号が加えられ、且つ出力端子がスラ イサー24の入力端子へ接続されている増幅器23において増幅されれる。増幅器21 及び23の出力信号が、それぞれスライサー22及び24へ供給される前に、検出信号 への走査装置の光学システムの応答の結果に対する補償のために等化器によって 整形されてもよい。スライサー22及び24のディジタル出力信号が位相比較器25へ 供給されて、その位相比較器は比較器の二つの入力端子におけるパルス間の位相 に依存して出力信号を作りだす。比較器25の出力信号はフィルタ26により低域通 過濾波される。フィルタ26の出力信号Ｓ_r が対角時間差（DTD; diagonal time-d ifference）法に従って引き出される放射状トラッキングエラー信号であり、そ れは位相検出法の特定の実施例である。このエラー信号は書き込まれたマークを 具えている記録媒体の部分において放射状トラッキングサーボを制御するのに非 常に適している。 本発明による記録媒体上に書き込まれたトラックはまた、図4Bに示された方法 のアナログ変形、あるいはなかんずく米国特許明細書第4785441 号から知られた 位相検出法のアナログ又はディジタル変形のような、他の高周波位相検出法に従 って引き出された放射状トラッキングエラー信号を用いて追従され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．予め決められた波長を有する放射線ビームによって情報を書き込み及び読み 取るための光学記録媒体であって、記録層を具えており、該記録層は放射線ビ ームによる放射に際して第１及び第２状態の間で変化し、記録された情報は第 １状態における領域内に第２状態において書き込まれたマークにより表現され 、該マークはある深さを有する案内溝を具えているトラック内に配置され、第 １光学位相差が第１状態におけるトラック上の領域から及び第２状態における トラック上の領域からの反射上に存在し、その第１光学位相差が第１状態にお けるトラック間内の領域と第１状態におけるトラック上の領域との間の光学位 相差を増強する光学記録媒体において、 案内溝の光学的深さが波長の１／24〜１／７倍の範囲内にあり、且つ第１光 学位相差が0.4〜2.0 ラジアンの範囲内にあることを特徴とする光学記録媒体 。 ２．請求項１記載の光学記録媒体において、第２状態におけるトラック上の領域 の強度反射と第１状態におけるトラック上の領域の強度反射との比が0.15より も大きいことを特徴とする光学記録媒体。 ３．請求項１記載の光学記録媒体において、第１状態におけるトラック上の領域 の強度反射と第２状態におけるトラック上の領域の強度反射との比が0.15より も大きいことを特徴とする光学記録媒体。 ４．請求項２記載の光学記録媒体において、第１状態におけるトラック上の領域 の強度反射が0.15よりも大きいことを特徴とする光学記録媒体。 ５．請求項３記載の光学記録媒体において、第２状態におけるトラック上の領域 の強度反射が0.15よりも大きいことを特徴とする光学記録媒体。 ６．請求項１記載の光学記録媒体において、案内溝の光学的深さが波長の１／12 〜１／７倍の範囲内にあることを特徴とする光学記録媒体。 ７．請求項１記載の光学記録媒体において、前記記録層が第１状態において3.4 よりも大きい屈折率の虚数部を有する材料を具えていることを特徴とする光学 記録媒体。 ８．請求項１記載の光学記録媒体において、前記記録層がフェーズ変化材料を具 えていることを特徴とする光学記録媒体。 ９．請求項８記載の光学記録媒体において、第２状態がアモルファスであること を特徴とする光学記録媒体。