JP2906703B2

JP2906703B2 - 情報記録担体およびその記録再生装置

Info

Publication number: JP2906703B2
Application number: JP3054492A
Authority: JP
Inventors: 俊昭樫原; 美恵子古川; 理恵児島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH04289533A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータシステムの
記憶部として活用されている高密度情報記録可能な光デ
ィスクなどの情報記録担体およびその記録再生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータシステムの情報の記
憶部として、光ディスクを用いた記録再生装置の改善が
進められている。とくに小型化のため光ディスクの高密
度記録の要望が大きい。この光ディスクに高密度記録を
行う場合、記録レーザー光の波長と記録レンズの開口数
（以降ＮＡと記す）とで制限される物理的な回折限界ま
でしか記録スポットを絞りこむことができず、記録密度
に限界がある。記録密度を向上させるために従来、記録
レーザー波長の少しでも短いものや、ＮＡの大きいレン
ズが用いられてきた。また超解像の原理を用い集束スポ
ットのエアリーディスクの０次部分の大きさを小さくす
る方法が試みられている。図１０に従来の実施例を示
す。図１０（ａ）に示す記録用集束レンズ３６により焦
点面に形成されるスポットの形状は、レンズ３６への入
射光束中、光軸上に光遮蔽物３７を置きレンズ周辺部の
光強度を中心部に比べて大きくすると図１０（ｂ）に示
すような強度分布のスポットが得られる。光遮蔽物３７
のある場合の０次光強度分布４０（エアリーディスク）
はない場合の強度分布３８に比べて幅（スポット径）を
小さくすることができる。しかしながら１次光の分布は
遮蔽物３７のない場合の強度分布３９に比べて強度分布
４１に示すように強度が増大する。その結果記録密度は
エアリーディスク径が小さくなった分、向上できるが、
１次光強度が増大する分、隣接トラックに対するクロス
トークが増大する。また図１１に他の従来例を示す。特
開昭５７−１０５８２８号で提案されている光ディスク
上の案内溝の構造をＶ字状にし、個々の溝の斜面を記録
領域として記録密度を上げる方法である。Ｖ字状の連続
した溝を形成する方法には、金属盤上に機械的に溝を刻
むやり方がある。しかしながらこの方法では高精度かつ
高切削性を有する金属盤が要求され、またトラックアド
レスなどを記録することは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】記録密度を向上させる
ためには記録スポットサイズを小さくすること、または
記録トラックピッチを詰めることが必要である。しかし
ながら従来の方法では記録密度を上げようとするとクロ
ストークが発生したり、生産性に課題を有している。本
発明では記録レーザー波長を従来より短波長化したり、
記録レンズのＮＡを大きくすることなく従来より記録ト
ラックピッチを詰めることができ、かつクロストークを
実用レベルまで抑えて情報信号を記録再生可能な情報記
録担体およびその記録再生装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基板と、基板上に形成された螺旋状の凹凸
構造のトラッキングガイドと、光学的情報を記憶可能で
あって、トラッキングガイドを有する面に形成した記録
層と、トラッキングガイドの凹（または凸）構造を凸
（または凹）構造に反転させる不連続部とを具備し、基
板上のトラッキングガイドの境界を含む領域の記録層
に、トラッキングガイドの凹凸構造の段差を保持した状
態で光学的情報が記録されるようにした情報記録担体で
ある。

【０００５】また、本発明は上記目的を達成するため
に、このような情報記録担体を用いて記録再生する記録
再生装置である。特に、記録層に記録再生用の光束を集
束させ、情報の記録再生を行う記録再生手段と、光束の
ほぼ中心部を情報記録担体のトラッキングガイドの境界
の部分に案内する案内手段とを具備し、記録層のトラッ
キングガイドの境界を中心とした領域に情報を記録再生
する記録再生装置である。

【０００６】

【作用】一般に記録に際しては、通常、記録層は記録ガ
ンマ特性（記録パワーに対する記録物質の変化の立ち上
がり部分）を有しており所定以上の強度の光が投入され
ないと記録が開始されないという性質を有している。し
たがって、光ディスク面上でガウス分布に近い強度分布
を有する光束の記録スポットを用いて、その強度分布の
一部で、記録層のガンマ特性に応じた書き込みが可能な
ため、記録スポットサイズ以上の分解能で光学的記録と
しての記録ピットを形成することができる。しかしなが
ら光ディスク面上から信号読みだしを行う場合は、再生
のための光束のスポットが照射される領域からその強度
分布に応じて回折光による記録情報が再生される。した
がって、微小なピットを、記録することはできるが、記
録と同じ強度分布を有する光束による再生スポットで再
生すると大きなクロストークを生じてしまう。そこで本
発明は、記録再生に従来と同じ強度分布のスポットを用
い、光ディスク面上のトラッキングガイドの境界に光束
を照射させ、記録再生することにより反射回折光に、情
報再生トラックと隣接トラックとの間で、空間的に異な
る方向に強度分布を持たせ、クロストークを大幅に低減
させている。

【０００７】すなわち光の波長オーダーの凹凸構造を有
する反射面または位相構造を有する光透過性物体に光を
入射させると、反射光または透過光は構造により回折，
干渉をおこす。とくにトラッキングガイドの境界部分の
ように段差部を光スポットが横切る場合、段差の形状お
よび高さにより、種々の方向への回折を起こす。この段
差の高さを適切に選ぶことによって光束による光スポッ
トの進行方向に対する段差の方向すなわち段差が正の段
差の場合と負の段差の場合とに対応して、回折方向が入
射光束方向に対して互いに反対方向に振れる。正の段差
と負の段差を有する領域を互いに隣接した記録領域とす
ることによって回折方向を異なった方向にすることがで
きる。そこでトラッキングガイドの両側の境界では段差
が方向が反対であるので各々の回折方向に光検出器を配
置することによって隣接トラック間を詰めた場合でも、
クロストークの少ない高品位な、信号記録再生を行うこ
とができる。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例の平板状情報記録担体を図
１に示す。いわゆる案内溝であるトラッキングガイド２
および隣接のトラッキングガイド２間に設けられる隔離
帯であるランド部の幅をほぼ等しく形成した平板状基板
１に、トラッキングガイド２の左右の各々の境界にある
エッジ５，６を中心として情報信号４を記録層３に記録
した光ディスクの部分の状態を示す。この情報信号４を
再生するために光束を照射して得られる再生信号情報
は、記録層３が相変化型や穴あけ型の場合、回折光の強
度変化となって現れ、光磁気膜の場合には偏光面の回転
となって現れる。

【０００９】トラッキングガイド２のエッジ５，６に集
光したレーザー光を照射したときエッジ５，６により光
が回折，干渉し、ファーフィールド分布がどのようにな
るかをまず求める。図２にトラッキングガイド２のエッ
ジ６に記録再生スポットをレンズ７を介して照射したと
きのニアフィールド（ディスク面上）の座標系（ｘ，
ｙ）およびファーフィールド（レンズ面）の座標系
（ｘ，ｙ）を示す。ｘ＝ｘ₀，ｙ＝０における振幅反射
率をｒ（ｘ，ｘ₀）とすると、ｒ（ｘ，ｘ₀）＝ｕ（ｘ−ｘ₀）ｅｘｐ［ｉｋＧ（ｘ）］……（１）Ｇ（ｘ）＝２ｈのとき｜ｘ｜≦ａ／２Ｇ（ｘ）＝０のとき｜ｘ｜＞ａ／２と表せる。ただし、ｕ（ｘ）はディスク面上でのスポッ
トの振幅分布、ｈは溝深さ、ａは溝幅、ｋ＝２π／λを
表す。

【００１０】θ方向のファーフィールド回折光振幅は

【００１１】

【数１】

【００１２】と表せる。ここで記録再生レンズの焦点距
離をｆ、開口数をＮＡとすると、Ｘ＝ｆ・ｓｉｎθとな
り（数１）は

【００１３】

【数２】

【００１４】となる。ただし、ａ₁＝（−ｘ₀−ａ／２）
ｋＮＡ，ａ₂＝（−ｘ₀＋ａ／２）ｋＮＡであり、強度分
布は（数２）の絶対値の２乗、｜Ｒ（ｘ／ｆ，ｘ₀）｜²
で求めることができる。図３にその計算結果を示す。右
側のエッジ６にスポットがあるとき、ファーフィールド
分布は図３（ｂ）のＡのようになり、左側のエッジ５に
スポットがあるときはファーフィールド分布は図３
（ｂ）のＢのようになる。入射光軸に対する強度分布の
変化量は、矩形溝の場合光学的溝深さがλ／８のときに
最大になることがわかる。右側のエッジ６および左側の
エッジ５をスポットがトレースしたときに各々回折光強
度が最大になる位置に２個の光検出器を配置しておけば
それぞれの部分からの情報を十分分離して検出すること
ができる。図３（ｃ）は光検出器（Ａ₁），（Ａ₂）がエ
ッジ６用、光検出器（Ｂ₁），（Ｂ₂）はエッジ５用に配
置した例である。この再生信号情報は、記録層が相変化
型や穴あけ型の場合、回折光の強度変化となって現れ、
光磁気膜の場合には偏光面の回転となって現れる。レー
ザーカッティングマシンでフォトレジストを塗布したガ
ラス原盤に溝を記録する場合、溝エッジ部分は完全な矩
形にはならず必ず傾斜を持つ。傾斜を持つ場合溝深さ
は、矩形の場合に比べ見かけ上浅くなったと同じ結果に
なる。したがって、溝エッジの傾斜がついてゆくに従っ
て、溝深さを少し深くすることが望ましい。

【００１５】また、記録層にとっては溝エッジがシャー
プに立っているより傾斜を持っている方が、耐環境性，
繰り返し記録消去特性などの面から考えて望ましい。１
本の溝につき、エッジは２個あり、トラッキングする場
合、両方のエッジを追従するためには、たとえば、図４
に示すように、１周ごとに隣接エッジにスポットをジャ
ンプさせる必要がある。そうすることによってディスク
面内の全エッジをトレースすることが可能である。１周
ごとに隣接エッジへジャンプさせないで全エッジをトレ
ースできるようにするには、図５（ａ）に斜線部分が凹
条、白紙部分が凸条として示すように、１周ごとにフォ
トレジスト原盤製作時に、溝の極性すなわちトラッキン
グガイド２が凹から凸条になるように変えてやればよ
い。そのためにはカッティングレーザー光を原盤１回転
ごとにオン，オフを繰り返せば、情報記録再生記録ビー
ムにとってディスク１回転ごとに極性の異なるスパイラ
ル状のエッジを得ることができる。その極性変換部分に
不連続部８が発生する。図５（ｂ）にはその極性切替区
間の拡大図を示す。溝の左側のエッジ５を追従していた
スポット９はトラッキングガイド２の極性切替区間であ
る不連続部８を経て溝の右側のエッジ６を追従する。

【００１６】図６に、本発明の平板状情報記録担体の一
実施例の光ディスクの記録再生装置の実施例を示す。構
成要素として、レーザーの発生手段としてのレーザー発
生手段（図示せず）からのレーザー光１１が入力される
ビームスプリッタ２２、そのビームスプリッタ２２を透
過したレーザー光１２が入力し光ディスクの平板状基板
１の前述した光情報を記録再生するトラック２３にレー
ザー光１３の光束を集束してスポットとして照射するレ
ンズ７、トラック２３に記録された光情報により反射し
た回折光がレンズ７を介して、ビームスプリッタ２２で
反射し、再生情報を含む回折光としてレーザー光１４が
入力する光検出器１８，１９，２０，２１、この光検出
器１８，１９，２０，２１の出力を入力とする差動アン
プ２４，２５、および加算アンプ２７，２８、これらの
アンプの出力を選択して出力する極性切り換えスイッチ
２６とを有するものである。その構成要素の関連動作を
説明する。

【００１７】レーザー光１１はビームスプリッタ２２、
記録再生用のレンズ７を通り記録層３が形成されている
トラック２３に集光される。記録層３で反射された光束
はファーフィールド面上に配置した光検出器１８，１
９，２０，２１に入射する。光スポットがトラッキング
ガイド２のエッジ５，６のどちらに位置するかによって
ファーフィールド内の光強度分布が大きく変化すること
は、すでに図３により説明した。そのため、たとえば右
側のエッジ５を追従するためには再生レンズの開口に対
して光検出器１８，１９を用い、左側のエッジ６を追従
するためには光検出器２０，２１の出力信号を用いる。
光検出器１８，１９からの出力を減算器２４、光検出器
２０，２１の出力信号を減算器２５につなぎ、トラッキ
ング信号を得ることができる。トラッキングガイド２の
エッジのいずれの側を追従させるかによりトラッキング
の極性切替スイッチ２６にて極性を切り替える。またＲ
Ｆ信号は光検出器出力を加算器２７，２８で加算するこ
とにより得る。これもいずれのエッジを追従するかによ
って極性切替スイッチ２６により切替を行う。

【００１８】つぎにトラッキングディテクターおよびト
ラッキング極性切り替えについて説明する。溝の光学的
深さがおよそλ／８のとき溝の左右のエッジからの回折
光の偏りが最も大きくなることは図３に示すようにすで
に述べた。光ディスクからの反射回折光のファーフィー
ルド分布は図７に示すように、０次光（１５），＋１次
光（１６），−１次光（１７）の重なりの干渉結果とな
って再生レンズ面上に光検出器１８，１９，２０，２１
の位置との関係が図のように現れる。トラッキングガイ
ド２１の溝の右側エッジを追従するか、左側エッジを追
従するかによって０次と＋１次の重なりが明るくなった
り、０次と−１次の重なりが明るくなったりする。たと
えば、溝の右側のエッジ５を追従するためには再生レン
ズの開口に対してトラッキング検出器１８，１９を配置
し、左側のエッジ６を追従するためにはトラッキング検
出器２０，２１を配置する。図６のようにトラッキング
検出器からの出力を差動アンプ２４，２５につなぎ、極
性切替スイッチ２６にてディスク１回転ごとに図５の不
連続部８にてトラッキング極性を切り替える。極性切替
スイッチ２６の切替信号はディスク１周ごとにでる回転
同期信号などによって得られる。ＲＦ信号は検出器１
８，１９の加算信号または検出器２０，２１の加算信号
によって得られる。トラッキングガイド２の溝幅と残り
の隣接トラッキングガイド２との隔離帯であるランド部
の幅をほぼ１：１に設定すればトラックピッチを最も詰
めることができる。記録トラックピッチを１μｍ〜０．
８μｍに詰めた場合でもクロストークを、データ情報の
再生に必要な−２５dB程度以下に低減することができ
る。

【００１９】つぎに幅が１μｍ程度か、またはそれ以上
の幅の広い溝を形成する手段についてのべる。通常のガ
ウス分布をした集束スポットのピークパワーを上げ強度
分布の裾野のあたりで広溝を形成するか、または、集光
スポットの絞れ方を悪くし、ガウス分布の裾野を広げ広
溝を形成する方法などがある。しかし、これらの方法で
は、フォトレジストが、感光される部分以外にも広がっ
たレーザービームが照射され、いわゆるかぶりを生じ
て、本来露光されてはいけない領域のフォトレジストが
膜減りを起こしてしまう。図８（ａ）に示すように集光
スポットが通常のガウスビーム２９では隣接領域への影
響が非常に大きい。本発明での方法のように複数の集光
スポットを合成すれば台形状の強度分布３０を得ること
ができる。複数のスポットを合成するための一実施例を
図８（ｂ）に示す。偏光ビームスプリッター３１に、互
いに直交する２本のビームを入射させれば記録レンズ３
２の焦点面に、合成された強度分布３０スポットが得ら
れる。強度分布の形状は、２つのビームの互いになす角
θを変えることによりコントロールできる。台形状の裾
の広がりの小さいスポットを用いることによりかぶりの
少ない高品位な広溝を形成することができる。２個のビ
ームを合成するのは空間的であっても時間的であっても
いずれでもよい。

【００２０】記録トラックの識別を行うためにはトラッ
クアドレスを記録しておく必要がある。その記録方法の
一実施例について説明する。２個のビームを照射して広
溝記録を行う際、図９（ａ）に示すように、一方のビー
ムをオフにしておき、他方のビームをオン，オフすれば
アドレス情報に対応したピット３３を形成することがで
きる。図９（ｂ）には、一方のビームはオンのままで他
方のビームをオン，オフした場合のアドレス情報３４の
記録の仕方を示す。以上は溝の右側エッジと左側エッジ
に個別のアドレスを付ける場合である。溝の右側エッジ
をたとえば偶数アドレスとし左側エッジを奇数アドレス
としておけば、図９（ｃ）に示すように、１組で１つの
代表アドレス３５で表すことができる。代表アドレスに
対してトラッキング極性を正にすれば、代表アドレス＋
１番地となり、負にすれば代表アドレスと同じアドレス
になり、左右の溝エッジに対応したアドレスの読みだし
ができる。

【００２１】なお、本発明によればトラッキングガイド
２の隣接するエッジの記録層に光情報を記録再生するこ
とができるので、複数の光検出器を配置して、隣接する
エッジからの記録再生を同時に行うことができる。また
エッジの段差方向が途中で変化しても、前述のように２
個の光検出器を１組で構成することにより、隣接する全
てのエッジ情報を検出することができる。

【００２２】また、一般に光ディスクのトラッキングガ
イド、いわゆる案内溝を形成するには、ガラス原盤に感
光性フォトレジストをスピンナーで塗布し、プリベーク
を行った後、アルゴンレーザーまたはＨｅ−Ｃｄレーザ
ー光などを集束させて露光，記録を行う。その後現像工
程を経て案内溝が形成する。そこから金属スタンパーを
作成しさらにポリカーボネート，ＰＭＭＡなどの樹脂で
複製ディスクを作る。その上に記録層を形成する。この
記録層は熱磁気記録材料はもちろんのこと、変形または
溶融蒸発により反射率または透過率の変化を生じる材料
や、相変化型，穴あき型，色素材料などの記録材料を用
いて、記録再生または消去を行うことで同様の効果を有
することは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上、述べてきたようにトラッキングガ
イドのエッジ部分を情報記録領域とすることによって、
従来の記録方法に比べ、クロストークを低くおさえたま
まで、記録密度を大幅に向上させることができるのみな
らず、トラッキングガイドが１周毎に凹状凸状になって
いるので、１周毎に隣接エッジにジャンプさせないで全
エッジをトレースできる。また、そのような案内溝はフ
ォトレジスト原盤を用いて容易に形成することができ、
特に、原盤製作時にカッティングレーザ光を原盤回転に
合わせオンオフさせることでトラッキングガイドが１周
毎に凹状凸状にすることができる。本発明の高密度光デ
ィスクには、熱磁気記録材料はもちろんのこと、相変化
型，穴あき型，色素材料にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光ディスクの部分断面
図

【図２】同実施例の光ディスク面への光束の照射を示す
状態図

【図３】（ａ）は同実施例の異なる段差方向への光束照
射を示す状態図（ｂ）は同実施例の光束による回折光のファーフィール
ド強度分布を示すグラフ（ｃ）は同実施例の光検出器の配置を示す正面図

【図４】同実施例の光ディスク上のトラッキングガイド
の形状を示す概念図

【図５】（ａ）は同実施例の光ディスク上のトラッキン
グガイドの形状を示す上面図（ｂ）は同実施例の光ディスク上のトラッキングガイド
の不連続部の拡大部分を示す上面図

【図６】本発明の一実施例の光ディスクに対して情報の
記録再生を行う記録再生装置の主要部のブロック図

【図７】同実施例の光検出器の配置状態を示す上面図

【図８】（ａ）は本発明の一実施例の光ディスクの案内
溝と露光用の光ビームの強度分布との関連を示す状態図（ｂ）は同実施例の複数ビームによる露光を示す概念図（ｃ）は同実施例の露光ビームの強度分布を示すグラフ

【図９】本発明の一実施例の光ディスクの記録層の情報
記録状態を示す状態図

【図１０】（ａ）は従来の光ディスクへの光束の状態を
示す状態図（ｂ）は同従来の光束による強度分布を示すグラフ

【図１１】同従来の光ディスクへの情報記録状態を示す
部分断面図

【符号の説明】

１平板状基板２トラッキングガイド３記録層４情報信号５，６エッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−177732（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−89236（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24 561 G11B 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に形成された螺旋状
の凹凸構造のトラッキングガイドと、光学的情報を記憶
可能であって、前記トラッキングガイドを有する面に形
成した記録層と、前記トラッキングガイドの凹（または
凸）構造を凸（または凹）構造に反転させる不連続部と
を具備し、前記基板上の前記トラッキングガイドの境界
を含む領域の前記記録層に、前記トラッキングガイドの
凹凸構造の段差を保持した状態で前記光学的情報が記録
されるようにした情報記録担体。
【請求項２】トラッキングガイドの凹または凸構造の
段差が、光学的情報を記録再生する際の光の波長の１／
９から１／６である請求項１記載の情報記録担体。
【請求項３】記録層に記録される光学的情報が、トラ
ッキングガイドの幅のほぼ１／２の領域の前記記録層に
記録される請求項１，２いずれかに記載の情報記録担
体。
【請求項４】トラッキングガイドの幅と、隣接するト
ラッキングガイドとの間に設けられた隔離帯の幅を、ほ
ぼ等しくした請求項１，２，３いずれかに記載の情報記
録担体。
【請求項５】請求項１，２，３，４いずれかに記載の
情報記録担体を用いて記録再生する記録再生装置。
【請求項６】記録層に記録再生用の光束を集束させ、
情報の記録再生を行う記録再生手段と、前記光束のほぼ
中心部を前記情報記録担体のトラッキングガイドの境界
の部分に案内する案内手段とを具備し、前記記録層の前
記トラッキングガイドの境界を中心とした領域に情報を
記録再生することを特徴とする請求項５記載の記録再生
装置。
【請求項７】記録再生手段が複数個の光検出器を有
し、それぞれがトラッキングガイドの異なる境界線上の
部分の記録再生を行うようにしてなる請求項６記載の記
録再生装置。
【請求項８】記録再生手段が、２個の光検出器を１組
として構成された光検出部を２組設け、前記２組の光検
出部を記録再生用の光束による回折光のファーフィール
ド分布内に配設され、記録層のトラッキングガイドの隣
接する２本の境界線上の記録再生を行うようにしてなる
請求項６記載の記録再生装置。
【請求項９】記録再生手段は、２組の光検出部のう
ち、一方の光検出部が情報記録担体の凹（または凸）構
造のトラッキングガイド上の記録層の情報の再生を行
い、他方の光検出部が凸（または凹）構造のトラッキン
グガイド上の記録層の情報の再生を行うようにしてなる
請求項８記載の記録再生装置。
【請求項１０】記録再生手段は、異なる境界線上の記
録層に対応して２組の光検出部のうち一方を選択するよ
う切り換えることを特徴とする請求項８記載の記録再生
装置。