JPH03183040A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 光ディスクに関し、 従来と異なる厚さや屈折率をもった支持基板や記録媒体
、保護膜などを用いても、入射光ビームを絞ることがで
きることを目的とし、 支持基板と、記録媒体と、保護膜とを有し、前記支持基
板は、厚さがｄ１ｍｍであり、かつ波長Ｘｎｍの光に対
する屈折率がｎ、であって、放光の光路長ｎ　、ｘ　ｄ
　、を有するものであり、前記記録媒体は、厚さがｄｚ
ｍｍであり、かつ波長Ｘｎｍの光に対する屈折率がｎ２
であって、放光の光路長ｎｔＸｄ２を有するものであり
、前記保護膜は、厚さがｄ３ｍｍであり、かつ波長Ｘｎ
ｍの光に対する屈折率が０３であって、放光の光路長ｎ
５Ｘｄｉを有するものであり、前記支持基板と記録媒体
と保護膜の夫々の厚さｄ＋　、ｄ２、ｄｓは、 ｎ＋ｄｔ　＋ｎｚｄ２＋ｎ５ｄｓ　＝１．８７±０．２
８ｍ　ｍとなる関係が満足されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光ディスクに係わり、特に構成材料の厚さと
屈折率を制御して相互に互換性をもたせた光ディスクに
関する。

近年、光ディスクの進展が目覚ましく、情報処理用から
民生用まで広く普及しはじめている。

それは、記憶できる情報の容量が非常に大きいので、例
えば情報処理の分野では、大容量のファイルメモリとし
て、あるいはＬＤ（レーザディスク）やＣＤ（コンパク
トディスク）に見られるように、カラー画像とか高音質
の音楽などのような膨大なアナログ情報をデジタル化し
、しかもノイズに強いビット情報として詰め込むことが
できるからである。

光ディスクは、例えば、読み出し専用型、追記型、書換
え可能型などに大別でき、それぞれが特異な光学の原理
を用いて実用になっている。

その中で、読み出し専用型の光ディスクは、フィリップ
ス社から提案された仕様が実用化され、一般にＣＤとも
呼ばれて広く普及している音楽ディスクから、特に情報
処理の分野などにおいて用いられるＣＤ−ＲＯＭ　（Ｒ
ｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）まで、広く発展して
いる。

一方、追記型や書換え可能型の光ディスクは、各国で規
格化が進められている。

そして、主として情報処理の分野で期待されており、よ
り一層記憶容量を増大させることが望まれている。

〔従来の技術〕

以上述べたように、光ディスクは大別すると３種類ある
が、読み出し専用型のＣＤが、まず民生用として開発さ
れ、規格も統一されて最も先行している。そして、ＣＤ
プレイヤとして再生装置も普及し、ディスクも大量に作
られ、従来のレコードを凌駕している。

第２図は読み出し専用型光ディスクの構成断面図である
。

同図において、１は支持基板、３は保護膜、４は光、５
は対物レンズ、６は反射膜であり、径の方向で切断した
断面図である。

読み出し専用型光ディスクの場合には、例えば透明なア
クリル系の樹脂の板からなる支持基板１の表面に、レコ
ードの針溝に相当するグループ１１が、例えば幅１．６
μｍで設けられている。

そして、このグループ１１に沿って、単位長さの３倍か
ら１１倍までの８分割された単位ビットが、例えば深さ
０．０７μｍの凹凸状に設けられている。

この凹凸は、例えばレコード盤と同じように、スタンパ
と呼ばれる型でレプリカされて設けられている。

そして、例えばＡＩ！の蒸着膜などによって構成された
反射膜６によって、グループ１１も含めた支持基板ｌの
表面全体が覆われている。

記録媒体に相当するものは、いわば、このグループ１１
に設けられた凹凸とその凹凸を覆っている反射膜６であ
る。

光４は、例えば半導体レーザから発射されるレーザビー
ムであり、対物レンズ５によって反射膜６の表面に焦点
が結ぶように絞られ、支持基板ｌを透して入射される。

そして、グループ１１で反射するときに凹凸によって８
ビツトに変調され、図示してない光検出器に戻り、光４
の強弱が例えば情報のｌと０に対応して変換される。

このように、読み出し専用型光ディスクは簡単な構成で
あり、支持基板ｌは、透明であれば、ガラスはもちろん
のこと、プラスチックの板でもよい。そして、現にＰＭ
ＭＡ　（ポリメチルメタアクリレート）やポリカーボネ
ートなどのプラスチックの板が用いられている。

これらの支持基板１の構成材料は、読み出しするために
用いられる光、例えば７８０ｎｍのレーザ光に対し屈折
率かは７１．５である。

そして、この屈折率に見合った光路長で設計された光学
系、中でも対物レンズは、光ディスクの再生装置ととも
に大量に生産されている。

一方、追記型光ディスクの場合には、例えば薄膜の記録
媒体をレーザ光によって穿孔させたり、記録媒体の材料
に相転移を行わせたりなどして追記を可能にしている。

また、書換え可能型光ディスクの場合には、磁性薄膜を
記録媒体として用いている。そして、この記録媒体がキ
ューリー温度以上に加熱された際に起こる磁化の消滅や
反転などの原理を使って書換えを可能にしている。

この書換え可能型光ディスクに対する書き込みや読み出
しには、光（熱）の照射と磁界の印加が行われるが、光
変調方式と磁界変調方式の２通りの方式がある。

第３図は支持基板を光が透る光ディスクの構成断面図、
第４図は第３図のもう１つの構成断面図である。

図中、ｌは支持基板、２は記録媒体、３は保護膜、４は
光、６は反射膜である。

第３図においては、支持基板ｌが透明であり、光４が記
録媒体２の表面で反射して戻る。

従って、記録媒体２や保護膜３が透明である必要はなく
、入射する光と反射して戻る光４の光ディスクの中の光
路長は、光４が透過する支持基板ｌの厚さｄｌと屈折率
ｎ１のみによって決まり、ｎ＋ｄｔとなる。

この構成になる光ディスクには、例えば追記型、光変調
方式の書換え可能型などがある。

第４図においては、支持基板ｌと記録媒体２とがともに
透明であり、保護膜３は透明である必要がない。そして
、光４は支持基板ｌと記録媒体２を透って記録媒体２の
裏面で反射して戻る。

従って、記録媒体２の裏面に反射膜６が設けられた構成
になっている。

この構成においては、入射する光４あるいは反射して戻
る光４の光ディスクの中における片道の光路長は、支持
基板ｌと記録媒体２のそれぞれの厚さｄ＋　、ｄｔとそ
れぞれの屈折率ｎ＋　、ｎｚとによって決まる光路長の
和、ｎｔｄｔ＋ｎｔ（Ｌとなる。

この構成になる光ディスクには、例えば追記型や光変調
方式の書換え可能型などがあり、記録媒体２が、凹凸を
有する支持基板ｌに設けられた反射膜６からなる構成で
あれば、読み出し専用型のＣＤなどである。

そして、支持基板１が透明であって、光４を支持基板１
を透して入射させる構成の光ディスクの場合には、屈折
率かは’−’１．５のガラスとかプラスチックなどが多
用されている。

第５図は支持基板を光が透らない光ディスクの構成断面
図、第６図は第５図のもう１つの構成断面図である。

図中、ｌは支持基板、２は記録媒体、３は保護膜、４は
光、６は反射膜である。

光４は支持基板１を透らないので、透明でも不透明でも
よい。

第５図においては、光４は記録媒体２の上に設けられた
透明な保護膜３を透って入射し、記録媒体２の表面で反
射して戻る。

従って、入射する光４と反射する光４の片道の光路長は
、保護膜３の厚さｄ、と屈折率ｎ３とからｎ５ｄｓとな
る。

この構成になる光ディスクには、例えば追記型や磁界変
調方式の書換え可能型などがある。

第６図においては、光４は記録媒体２の上に設けられた
透明な保護膜３と記録媒体２とを透って入射し、記録媒
体２の裏面に設けられた反射膜６で反射して戻る。

従って、入射する光４と反射して戻る光４のそれぞれの
光路長は、記録媒体２の光路長と保護膜３の光路長の和
、ｎｔｄ２＋ｎ５ｄｓとなる。

この構成になる光ディスクには、例えば追記型や磁界変
調方式の書換え可能型などがある。

これら４種類の構成の光ディスクは何れも、記録密度を
上げて大容量化を図ったり、読み出しの品質を上げたり
するために、照射する光、つまり主として用いられるレ
ーザビームを、１μｍφといった細いビームに絞り込ん
で記録媒体２に結像させる技術が要となっている。

そして、このレーザビームを絞り込むために、既成の、
特にＣＤで多用されている対物レンズが使用できれば真
に好都合である。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、追記型とか書換え可能型とかの光デ
ィスクは、高密度化大容量化を図るために、例えばグル
ープ幅やビット長を例えば１μｍまで小さくすることが
行われており、それに伴って光ディスクに入射されるレ
ーザビームもより細く絞り込む必要がある。

一方、より記録密度を上げたり、読み出しの品質向上を
図るために、従来から用いられているガラスやプラスチ
ックなどの支持基板材料を、別の材料に置き換えたいこ
とが間々起こる。

さらに、新しい記録媒体やその記録媒体に適した新しい
保護膜の開発も図られている。

ところが、支持基板の構成材料を替えたり、新しい記録
媒体や保護膜を用いると、基板の屈折率が異なったり、
それに記録媒体や保護膜の厚さや屈折率が相加わったり
して、光路長が従来の光ディスクと異なったものとなる
。

そのため、従来から用いられている対物レンズ、例えば
多用されている読み出し専用型のＣＤ用の対物レンズを
用いたのでは、レーザビームを例えば１μｍφといった
小さなスポットに絞り込めないという問題があった。

それに対して、新たに専用の対物レンズを設計すること
は、経済性の上からも、多用されている対物レンズと互
換性が保てなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、屈折率かは’−’１．５のガラスや
プラスチックと異なる屈折率をもった支持基板とか、従
来と異なる厚さや屈折率をもった記録媒体や保護膜を用
いても、入射光ビームを絞ることができる光ディスクを
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、 支持基板と、記録媒体と、保護膜とを有し、前記支持基
板は、厚さがｄｌｍｍであり、かつ波長Ｘｎｍの光に対
する屈折率がｎｌであって、放光の光路長ｎ＋Ｘｄ＋を
有するものであり、前記記録媒体は、厚さがｄｚｍｍで
あり、かつ波長Ｘｎｍの光に対する屈折率が０２であっ
て、放光の光路長ｎ２Ｘｄｚを有するものであり、前記
保護膜は、厚さがｄａｍｍであり、かつ波長Ｘｎｍの光
に対する屈折率がｎ、であって、放光の光路長ｎ５Ｘｄ
３を有するものであり、前記支持基板と記録媒体と保護
膜の夫々の厚さｄ１１ｄ２、ｄ３は、 ｎ＋ｄ＋　＋ｎｚｄ２＋ｎ５ｄ３＝１．８７±０．２８
ｍｍとなる関係が満足されるように構成された光ディス
クによって達成される。

〔作　用〕

以上述べたように、光ディスクは大別すると３種類あっ
て読み出し専用型のＣＤが、規格も統一されて先行して
いるので、本発明になる光ディスクにおいては、光ディ
スクの構成材料が異なっても、このＣＤの光学系で多用
されている対物レンズが使用できるようにしている。

すなわち、ＣＤなどの読み出し専用型の光ディスクの基
本構成においては、入射したり反射して戻ったりする光
の光路は支持基板だけであり、いま、波長７８０ｎｍと
か８３０ｎｍの実用的なレーザビームが、厚さの許容範
囲が　１．２±０．１ｍｍ、屈折率の許容範囲が１．５
５±０゜ｌのガラスやプラチックなどの透明な支持基板
を通過する際に、その光路長は、（１，２±０．１）　
Ｘ（１，５５±０、１）＃１．８７±０．２８ｍｍとな
ることに着目し、支持基板や記録媒体や保護膜などの厚
さｄ、、と屈折率ｎ、、とから算出したそれぞれの光路
長ｄ　ｎ　Ｘ　ｎ　ｎの和が１．８７±０．２８ｍｍに
なるようにしている。

従って、厚さｄ、と屈折率ｎ、とがそれぞれ、支持基板
はｄｌ　、ｎｌ　、記録媒体は（Ｌ　、ｎｔ、保護膜は
ｄ　１　、ｎ　３とすると、 ｎ＋ｄ＋　　＋ｎ２ｄｘ　　＋ｎ５ｄｓ　　＝１．８７
±０．２８ｍｍ・−・−一一一一・　■ ■式が成り立つ。そして、 光が支持基板のみを透り、記録媒体の表面で反射する場
合は、ｄ２＝０、ｄ３＝０なので、ｎｏｄ、＝１．８７
±０．２８ｍ　ｍ　　　　　−−−■支持基板と記録媒
体とを透って記録媒体の裏面で反射する場合ならば、ｄ
、＝０なので、ｎ＋ｄ＋　＋ｎｚｄｚ　＝１．８７±０
．２８ｍ　ｍ−−−−■支持基板が不透明で、光が保護
膜と記録媒体とを透って記録媒体の裏面で反射する場合
ならば、ｄ１＝０なので、 ｎｚｄｚ　＋ｎ５ＣＩ＋　＝１．８７±０．２８ｍ　ｍ
　−−−−−■というように、■、■、■式などの関係
がそれぞれ成り立つ。

この関係を満足するように、支持基板なり記録媒体なり
保護膜なりを制御すれば、光ディスクに対してどのよう
な構成材料を用いても、従来から多用されている既成の
対物レンズが使用でき、場合によっては、光学系そのも
のも適用できる。

こ＼で、支持基板の厚さｄｌは、例えば１ｍ、ｍ前後の
値である。しかし、記録媒体の厚さｄ２は、例えば１１
００ｎといった値であったり、保護膜の厚さｄ、は、例
えば１０μｍといった値である場合が多い。

従って、本発明において最も有効に制御できるのは、支
持基板の厚さｄ、である。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す図である。

図中、■は支持基板、２は記録媒体、３は保護膜、４は
光、５は対物レンズ、６は反射膜である。

支持基板ｌには、３インチφのＧＧＧ　（ガドリニウム
ガリウムガーネット、Ｇｄ−Ｇａ　Ｇａｒｎｅｔ）基板
を用いている。

記録媒体２は、このＧＧＧからなる支持基板１の上に、
膜厚２００ｎｍのＢｉ置換のガーネット膜をスパッタに
よって設けている。

さらに、この記録媒体２の上にＡ４’を蒸着して反射膜
６となしている。

この構成においては、入射した光４は、支持基板ｌと記
録媒体２を透って反射膜６で反射されて戻るようになっ
ている。

反射膜６の保護のために紫外線硬化型のアクリル樹脂膜
を１０μｍの厚さに設けて保護膜３としている。しかし
、この保護膜３は、光４の透過には直接関わらない。

光４には、支持基板ｌに対して透過性のよい波長５１４
ｎ’ｍのＡｒレーザを用いており、この光４に対する支
持基板ｌと記録媒体２の屈折率は、それぞれ１．９８と
２．８である。

対物レンズ５には、既成のＣＤ用に設計された非球面レ
ンズを用いている。

この対物レンズ５の性能は、波長７８０ｎｍのビーム状
の光が、支持基板の厚さ１．２±０．１ｍｍ、屈折率１
．５５±０．１で、光路長　１．８７±０．２８ｍ　ｍ
のとき、一般にビーム状の光４の強度かがウス分布して
いるので、その強度が１／２となる半値幅が１μｍに絞
れるように設計されている。

支持基板１となるＧＧＧの厚さをいろいろ変えて、本発
明の評価を行ってみる。

支持基板ｌの厚さが０．５ｍｍのとき、対物レンズ５に
よって反射膜６の面上において絞れる光４のビーム半値
幅が１．３μｍであったのに対して、支持基板ｌの厚さ
が０．９ｍ　ｍのとき、光４のビーム半値幅は１．０μ
ｍであった。

すなわち、 ■式、ｎ＋ｄ＋　＋ｎｔｄｔ　＝１．８７±０．２８ｍ
　ｍにおいて、ｎ＋＝１．９８、ｎｚ＝２．８である。

しかし、ｄ　ｔ　＝　０．０００２ｍ　ｍと小さいので
、第２項が無視できる。

従って、ｄ　ｌ＝１．８７／１．９８＃０．９４ｍｍと
よく対応することが確認できた。

支持基板や記録媒体、保護膜などの構成材料や厚さは、
光ディスクの書き込みとか読み取りの方式によって種々
の変形が可能であり、光の波長によって極端に屈折率が
異なる材料以外は、総て適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、種々の方式の書き込み、読み取りが行
われる各種光ディスクに対して、屈折率の異なる構成材
料を用いても、それぞれの構成材料の厚さを制御して、
それぞれの構成材料の光路長の和を１．８７±０．２８
ｍ　ｍにする。

そうすると、読み出し専用型のＣＤにおいて多用されて
いる対物レンズをそのま＼用いて、光ビームを十分に絞
ることが可能となる。

従って、本発明は、今後ますます高密度、高品質の方向
へ発展することが期待される光ディスクの開発などにお
ける効率向上に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、 第２図は読み出し専用型光ディスクの構成断面図、 第３図は支持基板を光が透る光ディスクの構成断面図、 第４図は第３図のもう１つの構成断面図、第５図は支持
基板を光が透らない光ディスクの構成断面図、 第６図は第５図のもう１つの構成断面図、である。 図において、 ｌは支持基板、 ３は保護膜、 ５は対物レンズ、 である。 ２は記録媒体、 ４は光、 ６は反射膜、 本発明の冥施イｌ侍示す図 弔 図 ３たみ出し野、耐型光、テイスクの積目茂断面図第 図 支持湛」月）ヒつ＼【引ろ光ティズクの槽ぽ軸弁面凹第
　３　図 鳩３図のも″）１つの講へ訪面図 第４　図 女♂ト４荊えΣ妃が勾竪らフよし′光ディスクのづ馴５
茗薫凭図案　５　ロ 第５図のもつ１つの講戚覇面図 男　ら　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持基板（１）と、記録媒体（２）と、保護膜（３
   ）とを有し、 前記支持基板（１）は、厚さがｄ＿１ｍｍであり、かつ
   波長Ｘｎｍの光（４）に対する屈折率がｎ＿１であって
   、該光（４）の光路長ｎ＿１×ｄ＿１を有するものであ
   り、 前記記録媒体（２）は、厚さがｄ＿２ｍｍであり、かつ
   波長Ｘｎｍの前記光（４）に対する屈折率がｎ＿２であ
   って、該光（４）の光路長ｎ＿２×ｄ＿２を有するもの
   であり、 前記保護膜（３）は、厚さがｄ＿３ｍｍであり、かつ波
   長Ｘｎｍの前記光（４）に対する屈折率がｎ＿３であっ
   て、該光（４）の光路長ｎ＿３×ｄ＿３を有するもので
   あり、 前記支持基板（１）と前記記録媒体（２）と前記保護膜
   （３）の夫々の厚さｄ＿１、ｄ＿２、ｄ＿３は、ｎ＿１
   ｄ＿１＋ｎ＿２ｄ＿２＋ｎ＿３ｄ＿３＝１．８７±０．
   ２８ｍｍとなる関係が満足されていることを特徴とする
   光ディスク。 ２）前記光（４）は、７８０ｎｍまたは８３０ｎｍの波
   長を有するレーザ光であることを特徴とする請求項１記
   載の光ディスク。