JPH06338064A - 光情報記録媒体および光学的情報記録／再生装置 - Google Patents

光情報記録媒体および光学的情報記録／再生装置

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JPH06338064A
JPH06338064A JP5123924A JP12392493A JPH06338064A JP H06338064 A JPH06338064 A JP H06338064A JP 5123924 A JP5123924 A JP 5123924A JP 12392493 A JP12392493 A JP 12392493A JP H06338064 A JPH06338064 A JP H06338064A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 案内溝とランド部の両方に情報信号を記録す
る光ディスクにおいて、隣接トラック消去による信号品
質の劣化を防止する。 【構成】 案内溝１１２，１１４，１１６とランド部１
１３，１１５の両方を情報記録トラックとし、案内溝の
深さをλ／７以上λ／５以下の光学長とし、案内溝の幅
を０．３４×Ｒ以上Ｒ以下（Ｒは、情報記録用のレーザ
光の記録層上でのビーム径）とする。これにより、オー
バ−ライト時の消し残りや記録マークのはみ出しによる
再生エラーレートの悪化を防止できる。また、隣接する
情報記録トラックの記録済みの情報信号を劣化さないよ
うに、光情報記録媒体の記録膜の材料として熱伝導率の
低い相変化型媒体を用い、あるいは、記録膜に対して光
ビームが入射する側と反対側に反射層を設け、あるい
は、記録膜の厚さを５０ｎｍ以下として、膜厚方向の熱
拡散を助長している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光情報記録媒体上にあら
かじめ形成された案内溝内の領域と、案内溝と案内溝の
間の領域の両方を情報記録トラックとすることで、記録
密度を向上した光情報記録媒体およびそれに情報信号を
記録／再生する光学的情報記録／再生装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、映像もしくは音声信号などの情報
信号を高密度に記録できる光情報記録媒体の開発が盛ん
である。そのようなものとして光ディスクがすでに公知
である。記録が可能な光ディスクでは、予め案内溝がデ
ィスク基板に刻まれトラックが形成されている。案内溝
相互間もしくは案内溝内にレーザ光が集光されることに
よって、情報信号の記録もしくは再生が行われる。現在
市販されている一般的な光ディスクにおいては、通常案
内溝相互間もしくは案内溝内のどちらか一方にのみ情報
信号が記録され、他方は隣合うトラックを分離する、ガ
ードバンドとなっている。
【０００３】図１８はそのような従来の光ディスクの拡
大斜視図である。同図において、２０１は記録層であ
り、照射されるレーザ光の強弱により局所的な反射率を
生じさせることで、信号を書き換え可能な材料で形成さ
れている。２０２は一定強度のレーザ光の照射により反
射率が変化した領域で、以後記録マークと呼ぶ。２０３
はレーザ光の集光スポットであり、図面の下側からレー
ザ光は照射されているものとする。２０４は案内溝、２
０５は案内溝相互間の領域で以後ランド部と呼ぶ。記録
マークの幅を広くして再生信号振幅を大きくするため
に、案内溝２０４の幅はランド部２０５に比べて広くな
っている。同図に示すように、レーザ光が入射する側か
らみてランド部２０５は凸状に、案内溝２０４は凹状に
なっている。また、２０６は入射光が透過する透明ディ
スク基板である。
【０００４】そのような従来の光ディスクへの情報信号
の記録／再生について以下説明する。記録時において
は、光ヘッドからのレーザ光が対物レンズにより案内溝
２０４の記録層２０１上に集光され、記録層２０１が加
熱される。加熱された部分が冷却される過程で反射率が
変化し、記録マーク２０２が形成される。記録マーク２
０２は同図に示すように案内溝２０４のみに形成され、
ランド部２０５の幅だけ相互に間隔を取っている。
【０００５】再生時においては、集光スポット２０３が
トラック方向にそれぞれの記録マーク列を照射したと
き、記録マーク２０２によって反射光量が変化する。反
射光の強度変化を光ヘッドが検出することにより、情報
信号の再生が行われる。トラックピッチ即ち案内溝の周
期は、集光スポットの大きさと同程度、ここでは１．６
μｍに取られている。また、案内溝２０４の深さは光学
長換算で再生光の波長の８分の１程度である。これは、
溝付のディスクによる反射光からのプッシプル信号が最
大となる深さであって、プッシュプル法によるトラッキ
ング制御を安定にするためにこの深さに決められてい
る。
【０００６】このような光ディスクの記録容量を増加さ
せるために、従来はランド部２０５の幅を狭くしてトラ
ック間隔を詰めていた。ところが、トラック間隔を詰め
ると案内溝２０４による反射光の回折角が大きくなるた
め、トラックに集光スポット２０３を精度良く追従させ
るためのトラッキング誤差信号が低下するという問題点
がある。また、ランド部２０５の幅だけでトラック間隔
を詰めても限界があるため、案内溝２０４の幅も狭めな
ければならない。この場合は、記録マーク幅も狭くなる
ので、再生信号の振幅低下という問題が生じる。
【０００７】一方、案内溝とランド部の両方に情報信号
を記録して、トラック密度を大きくするということが考
えられる。以下、この記録方式をランド＆グルーブ記録
と呼ぶ。しかしながら、このような技術では、記録マー
ク列同士の間隔が集光スポット径の半分になるため、再
生したい記録マーク列の隣の記録マーク列まで集光スポ
ットが重なる。このため、再生時のクロストークが大き
くなり、再生Ｓ／Ｎが劣化するという問題がある。この
クロストークを低減させるため、例えば、「"High trac
k density magneto-optical recording using a crosst
alk canceler"SPIE Vol.1316 Optical Data Storage(19
90)P.35」にあるように、光ディスク再生装置に３ビー
ムの光学系とクロストークキャンセル回路を設けている
が、装置の光学系および信号処理系が複雑になるという
問題がある。
【０００８】米国特許第４，４２３，５０２号には、隣
接トラック間の有効レベル差を変えることで、隣接情報
記録トラックからのクロストークを低減させるという手
段が開示されている。この有効レベル差は、案内溝とラ
ンド部の両者を情報記録トラックとする場合、案内溝の
深さに相当する。この米国特許によると望ましい有効レ
ベル差は、記録層の実反射率変化によって情報信号を記
録する場合、約λe／８〜約λe／４（λe：情報構体位
置における再生用のレーザ光の波長）である。この手段
を用いると、クロストークキャンセル回路を使わずに、
クロストークの低減ができ、記録密度の向上を図ること
ができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
知文献においては、書き換え可能な記録媒体に適用した
場合の課題については何等言及されていない。我々はこ
れを書き換え可能な光ディスクに適用した結果、以下の
課題があることがわかった。すなわち、記録用の集光ス
ポット径に比べて案内溝の幅が狭すぎると、隣接する記
録トラックの記録マークの一部を消去してしまい、再生
信号の品質低下を招く。記録用の集光スポット径に比べ
て案内溝の幅が広すぎると、記録用の集光スポットが案
内溝内で溝中心からずれるため、オーバーライト記録時
の消去率が低下し、同じく再生信号の品質が悪化する。
さらに、記録トラック間の間隔が狭いため、記録時の熱
的伝導によって隣接する記録トラックの記録マークの一
部を消去し、再生信号の品質を劣化させてしまうという
欠点がある。
【００１０】本発明の目的は、光ビームの照射により局
所的に反射率が変化する記録層を有し、あらかじめ形成
された案内溝とランド部の両方を記録トラックとする光
情報記録媒体において、再生信号品質の悪化を防ぎ、実
質的な記録密度の向上を達成することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、情報再生用の光ビームの波長をλとし
て、案内溝の深さがλ／７以上λ／５以下の光学長をな
し、かつ、案内溝の幅とランド部の幅は略等しく、かつ
情報記録用のレーザ光の記録層上でのビーム径をＲ（Ｒ
は強度が中心の１／ｅ2となる直径に相当する）、案内
溝の幅をＷｇとすると、 ０．３４≦Ｗｇ／Ｒ≦１．０ を満たしている。
【００１２】また、記録膜の材料として、アモルファス
と結晶間で状態変化を起こす相変化型媒体を用いてい
る。
【００１３】さらに、基板上に誘電体膜、記録膜、誘電
体膜の順に積層し、記録膜の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ
以下である。
【００１４】もしくは、基板上に誘電体膜、記録膜、誘
電体膜、反射膜の順に積層し、記録膜の膜厚が５ｎｍ以
上７０ｎｍ以下である。
【００１５】また、基板上に誘電体膜、記録膜、誘電体
膜、反射膜の順に積層し、反射膜の膜厚が１０ｎｍ以上
である。
【００１６】さらに、本発明の光学的情報記録／再生装
置は、以上述べた光情報記録媒体と、光源より発生した
光ビームを光情報記録媒体上に照射するための光学系
と、光情報記録媒体上に照射した光ビームをトラック方
向と垂直な方向に移動させる第１の移送手段と、光情報
記録媒体上に照射した光ビームをトラック方向に相対的
に移動させる第２の移送手段と、光情報記録媒体から反
射もしくは透過した光ビームから、光情報記録媒体上に
照射した光ビームと情報記録トラックとの間のトラック
方向と垂直な方向のずれ量を検出して第１の誤差信号と
して出力するトラッキング誤差検出手段と、第１の誤差
信号を入力され、光ビームが光情報記録媒体の案内溝を
走査しているときと、案内溝間を走査しているときとで
第１の誤差信号の極性を逆にして第２の誤差信号として
出力する極性反転手段と、第２の誤差信号を入力され、
光情報記録媒体上に照射した光ビームが記録トラック上
を走査するように移送手段を制御するトラッキング制御
手段とを有した構成となっている。
【００１７】
【作用】上記した構成により、記録用光ビームは案内溝
及びランド部の幅いっぱいに照射されるので、その結果
形成される記録マークの幅は常にＷｇより小さく、か
つ、隣接する情報記録トラックにはみ出すことはない。
したがって、記録時に、古い記録マークの消し残りが生
じて、再生信号の品質が悪化することはないし、隣接す
る情報記録トラックの記録マークの一部が消去されて、
再生信号の品質が悪化することもない。
【００１８】また、記録膜の材料として、アモルファス
と結晶間で状態変化を起こす相変化型媒体を用い、基板
上に誘電体膜、記録膜、誘電体膜の順に積層し、記録膜
の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下に限定することによ
り、記録膜内での熱の拡散が小さくなり、隣接する記録
トラックへの影響を抑えることができる。
【００１９】さらに、反射膜がヒートシンクを兼ねるの
で、記録膜の膜厚方向への熱の拡散が助長されるので、
ディスク面内方向への拡散は相対的に減少する。隣接す
る情報記録トラックへは熱が伝わりにくくなるので、そ
こに既に記録されている記録マークに熱的影響を与える
ことが防止される。
【００２０】さらに、光ビームが光情報記録媒体の案内
溝を走査しているか、案内溝間を走査しているかに応じ
て、トラッキング誤差検出信号が検出したトラッキング
誤差信号の極性を、極性反転手段が反転させてトラッキ
ング制御手段に出力するので、案内溝と案内溝間の両方
に光ビームを正しく位置させることが可能になる。
【００２１】
【実施例】本発明の光情報記録媒体としては、書換可能
な光ディスクに適用した場合について詳細に説明する。
【００２２】図１は本実施例の光ディスクの一部分を示
す平面図である。１０１，１０３及び１０５はディスク
上にスパイラル状に予め形成された案内溝、１０２と１
０４はそれらにはさまれたランド部である。それぞれの
幅は実際よりも拡大されて描かれている。図２は、同光
ディスクの拡大斜視図であり、同図に示したように案内
溝とランド部の両方が情報記録トラックとなっている。
図２において、１１０は記録層であり、相変化材料等で
形成されており、結晶状態とアモルファス状態とで表面
の実反射率が異なる性質を利用して、照射されるレーザ
光の強弱に応じて情報信号の記録が行われる。１１２，
１１４及び１１６はディスク上に形成された案内溝、１
１３及び１１５はランド部であり、両者の幅は略等しく
なっている。１１７はポリカーボネイト等からなる透明
基板で、レーザ光は図中下方からこれを透過して入射す
る。１１８はランド部及び案内溝に記録された記録マー
クである。記録マークとは、レーザ光の照射によって記
録層１１０がアモルファス化され、情報が記録された領
域のことである。
【００２３】図３は図１のＡ−Ｂ点間の拡大断面図で、
本ディスクの主に記録層の構成を示している。１２１は
透明基板である。透明基板１２１としては、ガラス，樹
脂などが使用可能であるが、一般的には透明なガラス，
石英，ポリカーボネイト，ポリメチルメタアクリレート
等が用いられる。１２２は第１の保護膜、１２３は記録
膜、１２４は第２の保護膜である。第１の保護膜１２２
及び第２の保護膜１２４は誘電体で構成され、例えば半
金属の酸化物，窒化物，カルコゲン化物，炭化物等及び
これらの混合物であり、具体的には、SiO2，SiO，Al2O
3，GeO2，In2O3，TeO2，TiO2，MoO3，WO3，ZrO2，Si3N
4，AlN，BN，TiN，ZnS，CdS，CdSe，ZnSe，ZnTe，AgF，
PbF2，MnF2，NiF2，SiCの単体あるいはこれらの混合物
が使用できるが、熱的安定性に優れ、成膜が容易なもの
がよく、特にZnS，SiO2，Si3N4，AlN，TiN，ZnSとSiO2
の混合物、ZnSeとSiO2の混合物がよい。また、記録膜１
２３はアモルファスと結晶間、あるいは、結晶とさらに
異なる結晶間で状態変化を起こすTe，Se，Sb，In，Ge等
の合金である。具体的には比較的容易に記録が可能なGe
SbTe，InSbTe，GaSb，InGaSb，GeSnTe，AgSbTeなどの合
金がよい。１２５は反射膜で、金属薄膜で構成され、材
料としてはAu，Al，Ti，Ni，Cr等の単体あるいはこれら
の合金を用いることができる。なお、反射膜１２５がな
い構成の光ディスクも考えられる。１２６はＵＶ硬化樹
脂からなるオーバーコートである。この図では縦方向
（膜厚方向）の方が横方向（ディスク半径方向）よりも
拡大して描かれている。
【００２４】図４は本実施例の光ディスクの案内溝及び
ランド部の断面形状と、記録用のビームスポットの大き
さとの関係を表した図である。案内溝の幅とランド部の
平坦部の幅をＷｇで表す。ビームスポット径は、光強度
が中心におけるそれの１/ｅ2になる直径で、Ｒで表す。
以後の実施例においては、Ｗｇは０．７μｍとなってい
る。案内溝とランド部の境界は斜面を形成しており、こ
の部分をテーパ部と呼ぶ。テーパ部の幅は０．１μｍ程
度である。案内溝の深さは約８４ｎｍで、ポリカーボネ
イトの屈折率を１．５５とすると、光学長で約０．１３
μｍに相当する。
【００２５】次に、相変化型光ディスクにおける記録方
法について説明する。後述する実施例においては、入力
信号に応じて、記録用レーザーのパワーが消去レベルと
記録レベルの間で直接変調されることにより、記録膜に
記録マークが書き込まれる。この記録方式は、１ビーム
オーバーライトと呼ばれ、古い信号を新しい信号で重ね
書きしていく方法である。１ビームオーバーライトにつ
いては、例えば、「"High Speed Overwritable Phase C
hange Optical Disk Material" Japanese Journal of A
pplied Physics, Vol. 26(1987) Supplement 26-4」に
詳しい。
【００２６】ここで、案内溝の深さをこのように設定し
た理由について、詳細に説明する。図５はディスク面の
模式図である。いま、案内溝１３２上をビームスポット
がトレースする場合の、ランド部１３１，１３３からの
クロストークを考える。ランド部１３１と案内溝１３２
の間は、案内溝の深さによって光学的位相差が与えられ
ている。図のＡ点では両隣のランド部１３１，１３３上
には記録マークはなく、Ｂ点では両側に記録マーク１３
４，１３５があるものとする。説明を簡単にするため、
案内溝の側面は垂直であるとし、光強度反射率は記録マ
ークで０％、それ以外の場所では３０％とし、案内溝１
３２には記録マークは無いものとする。Ａ点において
は、ランド部１３１，１３３においても案内溝１３２に
おいてもビームスポット１３６は反射される。溝深さが
０だと両者からの反射光の和が全反射光量となるが、溝
が深くなると両者からの反射光間に、溝深さからの位相
差による干渉が生じ、光検出器で検出される光量は減少
する。位相差がπに近くなると干渉による相殺が大きく
なり、全反射光量は案内溝だけからの反射光量よりも小
さくなる。位相差がπ、すなわち深さが光学長換算でλ
／４で、全反射光量は最小になる。これをグラフに表す
と、図６のようになる。一方、Ｂ点においては、記録マ
ークの反射率が０％であるから、ランド部１３１，１３
３からの反射光は生じない。全反射光量に寄与するのは
案内溝１３２からの反射光のみで、全反射光量は溝深さ
に関係なく一定となる。全反射光量のグラフは図７のよ
うになる。クロストークは、隣のトラックに記録マーク
がある場合と無い場合との全反射光量の差だと見なせる
ので、図６のグラフと図７のグラフの全反射光量の差が
クロストークの大きさとなる。図８にその差（絶対値）
を示すが、明らかなように、溝深さが０から深くなるに
つれクロストークは小さくなり、Ａ点における反射光量
とＢ点における反射光量が等しくなったとき０となる。
よって、予めそのような深さの案内溝を形成すれば、ク
ロストークを極小にすることができる。実際の光ヘッド
の光学系構成及び案内溝形状を考慮してスカラ波動光学
に基づくシミュレーションにより、光学長換算した溝深
さとクロストークとの関係を計算した結果を図９に示
す。λは７８０ｎｍ、案内溝のピッチ１．６ μｍ、案
内溝とランド部の幅は０．７μｍ、集光レンズのＮＡは
０．５５、記録マークの周期は６．６μｍで、その形状
は長円型で、その幅は０．７μｍである。記録マークの
強度反射率は１５％、それ以外の領域の強度反射率は３
０％とした。この結果によると、クロストークの極小点
は、溝深さ１３０ｎｍ＝λ／６のときである。また、λ
／７〜λ／５の範囲においても、クロストークはある程
度低減されることもわかる。なお、反射率はこれらの値
に限定されるものではなく、記録前後で反射率が任意の
２つの値の間で変化するものであれば、クロストークは
特定の溝深さで極小値を持つ。
【００２７】前述の従来の課題を解決するため詳細な検
討を重ねた結果、光情報記録媒体上の案内溝の形状、並
びに光情報記録媒体の構造を特定することによって、ラ
ンド＆グルーブ記録方式を書き換え可能な光情報記録媒
体に適用できることを見いだした。
【００２８】まず第１に、Ｗｇを、記録時のビームスポ
ット径Ｒに対して、次式を満たすようにした。
【００２９】 ０．３４≦Ｗｇ／Ｒ≦１．０ （１） ここで、レーザ光の波長をλ，レーザ光を集光するため
の対物レンズの開口数をＮＡとすると、対物レンズに入
射させるレーザ光の強度が一様分布をしている場合、記
録用のビームスポットの記録面における直径Ｒ（Ｒはビ
ームスポットの強度が中心の１／ｅ2となる直径）は次
式を用いて計算される。
【００３０】 Ｒ＝０．８２×λ／ＮＡ （２） Ｗｇ／Ｒが１．０以下、即ち案内溝／ランド部幅Ｗｇが
記録用ビームスポット径Ｒより広いと、トラッキング誤
差信号の微係数が減少するため、トラッキング制御をか
けてもトラックズレが大きくなる。１ビームオーバーラ
イトでは、古い記録マークの消し残りが生じる場合があ
り、消し残りが多いと再生信号のジッターが増加し、エ
ラーレートの悪化につながる。ビーム径Ｒの記録ビーム
で形成される記録マークの幅は大体Ｒ程度であるから、
記録時にビームスポットがトラック中心からずれると、
図１０に示すように古い記録マークの消し残りが生じ
る。ＷｇがＲより広くなるほどズレ量が大きくなるの
で、エラーレートも比例して悪化するのである。
【００３１】一方、Ｗｇ／Ｒが略０．３４より小さい
と、ビームスポットの１／３以上が隣のトラックにはみ
出すことになる。相変化型光ディスクにおいては、記録
マークの形成はビームスポットの中心から周辺に向かっ
て広がり、案内溝の壁面（テーパ部）によって遮られ
る。しかし、ビームスポットの１／３以上が隣のトラッ
クにはみ出てしまうと、記録マーク自体もはみ出してし
まう。これにより、隣接トラックに記録されている信号
の一部を消去するため、再生エラーレートの悪化を引き
起こす。
【００３２】本発明では、Ｗｇを式（１）の範囲に限定
することによって、不適切な溝幅が原因となる再生信号
の品質低下を防止する。その結果、書き換え可能な光デ
ィスクにおいても、案内溝とランド部の両方に情報信号
が良好に記録可能になり、記録密度の向上が達成され
る。
【００３３】第２に、記録膜の膜厚を５ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下と比較的薄くした。膜厚がこれ以上厚くなると、
膜厚方向へ熱が逃げにくくなり、熱が隣の記録トラック
まで拡散して隣の記録マークの一部を消去してしまうこ
とがわかった。図１１は隣接トラック消去の模様を説明
するためのディスクの平面拡大図である。同図におい
て、１４１は記録マーク、１４２は案内溝、１４３はラ
ンド部、１４４は記録用のビームスポットである。ビー
ムスポット１４４がランド部１４３における記録膜１２
３を加熱して所定の温度を越えると、記録膜１２３が溶
融し冷える過程でアモルファス化して、記録マークが形
成される。記録膜が熱が伝わり易い材料で構成されてい
ると、ランド部１４３でビームスポットの照射した領域
の記録膜が溶融した後に、残存熱が隣の案内溝１４２ま
で拡散し、隣の案内溝１４２上の記録マークの一部を消
去してしまう可能性がある。本発明では、記録膜の厚さ
に限定を加えることにより、オーバーライト時の隣接ト
ラックの消去による再生エラーレートの悪化を抑えてい
る。
【００３４】第３に、反射膜として熱伝導率の高い金属
層を設けてあるため、記録膜から膜厚方向に熱がさらに
拡散し易くなっている。その結果、オーバーライト時の
隣接トラックの消去によるエラーレートの悪化を、より
広い範囲の記録膜厚において抑制している。
【００３５】以下、本発明のさらに具体的実施例を示
す。 （実施例１）本実施例による光ディスクは、図３の構造
と同じであり、基板１２１は案内溝を予め設けたポリカ
ーボネート基板、記録膜１２３の組成はGeSbTe３元系
で、膜厚は25nm、保護膜１２２及び１２４の組成は、20
mol%のSiO2を含むZnSとSiO2の混合物で、膜厚は保護膜
１２２が110nm、保護膜１２４が18nmである。反射膜１
２５の組成はAlで膜厚は150nmとした。案内溝の深さは
約８４ｎｍである。
【００３６】図３に示した本実施例の光ディスクの構成
でＷｇ／Ｒを変えたときの、再生時のエラーレートの変
化のグラフを図１２に示す。ＣＤ規格が許容するエラー
レートの上限値である３％を適用すると、これを満足す
るためにはＷｇ／Ｒが０．３４以上１．０以下であれば
良いことが、同図よりわかる。０．３４以下では、ビー
ムスポットが隣接記録トラックへのはみ出して、そこの
記録マークの一部を消すためエラーレートが悪化すると
思われる。一方、１．０以上では、ビームスポットより
も記録トラックの幅が広いので、１ビームオーバライト
時に古い記録マークの消し残りが生じるため、エラーレ
ートが悪化すると思われる。また、最初に案内溝に記録
し、隣のランド部に１０００回記録した後で、その案内
溝の信号を再生した場合の結果も同様であった。
【００３７】なお、エラーレートの測定方法は以下の通
りである。本実施例の光ディスクを線速1.25m/sで回転
し、ＥＦＭ信号を前述の１ビームオーバーライトで記録
した。繰り返し記録時のエラーレートを測定するため、
まず、ランド部に記録し、隣の案内溝に１０００回記録
した後で、そのランド部の信号を再生した。ＥＦＭ信号
は、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ（ＣＤ）規格のに用いら
れており、３Ｔ〜１１Ｔ（Ｔはクロック周期）の９種類
のパルス幅の異なるパルスで構成されている（ＣＤの国
際規格であるＩＥＣ−９０８を参照）。再生ヘッドのレ
ーザー波長は780nm、対物レンズのＮＡは０．５５であ
った。再生信号のエラーレートの測定には、（株）ケン
ウッド社製のＤＲ−３５５３を用い、１秒あたりのブロ
ックエラー数を測定し、エラーレートをプロットした。
【００３８】（実施例２）本実施例の光ディスクの構成
を図１３に示す。基板１２１はポリカーボネート基板、
記録膜１２３の組成はGeSbTe３元系で、保護膜１２２及
び１２４の組成は、20mol%のSiO2を含むZnSとSiO2の混
合物で、膜厚は保護膜１２２が110nm、保護膜１２４が1
8nmである。また、Ｗｇは約０．７μｍ、テーパ部の幅
は約０．１μｍ、案内溝の深さは約８４ｎｍである。本
実施例では、以上の構成において、記録膜の厚さを変え
た場合のエラーレートを測定した。図１４は、記録膜厚
に対する再生信号のエラーレートの測定結果である。Ｃ
Ｄ規格が許容するエラーレートの上限値である３％を適
用すると、これを満足するためには膜厚を約５０ｎｍ以
下にすれば良いことがわかる。また、５ｎｍ以下では記
録膜によるレーザの吸収が悪く、かつ放熱効果が大きい
ため、記録感度（記録マークを形成するために必要なレ
ーザ光の光パワーのこと）悪くなる。よって、大出力の
レーザ光源が必要となり、通常用いられている半導体レ
ーザのコスト上昇を招くので、５ｎｍ以下の厚さは実用
的でない。
【００３９】なお、本実施例におけるエラーレートの測
定方法は、前述の実施例１のそれと同じである。
【００４０】（実施例３）本実施例では図３に示したよ
うに、反射膜として熱伝導率の高いＡｌ膜を設けたディ
スクについて、記録膜の厚さを変えてエラーレートを測
定した。基板１２１はポリカーボネート基板、記録膜１
２３の組成はGeSbTe３元系で、保護膜１２２及び１２４
の組成は、20mol%のSiO2を含むZnSとSiO2の混合物で、
膜厚は保護膜１２２が110nm、保護膜１２４が18nmであ
る。反射膜１２５の組成はAlで膜厚は150nmとした。ま
た、Ｗｇは約０．７μｍ、テーパ部の幅は約０．１μ
ｍ、案内溝の深さは約８４ｎｍである。Ａｌ膜がヒート
シンクの役目をするため、記録膜から膜厚方向に熱が拡
散し易くなっている。その結果、隣接トラック消去が起
きにくくなる。図１５は、記録膜厚に対する再生信号の
エラーレートの測定結果である。図１４に示したＡｌ膜
のない構成の場合に比べてエラーレートが改善され、７
０ｎｍ以下の範囲で許容値を満たしていることがわか
る。
【００４１】なお、本実施例におけるエラーレートの測
定方法は、前述の実施例１のそれと同じである。
【００４２】（実施例４）本実施例では、図３に示した
構成で、Ａｌ膜の厚さを変えてエラーレートを測定し
た。基板１２１はポリカーボネート基板、記録膜１２３
の組成はGeSbTe３元系で、膜厚は25nm、保護膜１２２及
び１２４の組成は、20mol%のSiO2を含むZnSとSiO2の混
合物で、膜厚は保護膜１２２が110nm、保護膜１２４が1
8nmである。反射膜１２５の組成はAlである。また、Ｗ
ｇは約０．７μｍ、テーパ部の幅は約０．１μｍ、案内
溝の深さは約８４ｎｍである。図１６は、Ａｌ膜厚に対
する再生信号のエラーレートの測定結果である。エラー
レートの測定方法は、前述の実施例１のそれと同じであ
る。Ａｌ膜の厚さが１０ｎｍ以上になると、実施例３で
説明したヒートシンクの効果が見られるようになり、エ
ラーレートが減少することがわかった。膜厚が薄いとエ
ラーが大きいのは、熱容量が小さくなるため、記録膜の
熱を十分逃がすことができないためである。
【００４３】なお、反射膜として他の金属材料（Au,Ti,
Ni,Cr等）を用いても、10nm以上の厚さで同様の効果が
あった。
【００４４】（実施例５）本実施例の光ディスクに情報
を記録／再生する光学的情報記録／再生装置について説
明する。図１７は、そのような光学的情報記録／再生装
置のブロック図である。同図において、２０７は本発明
の光ディスク、２０８は記録トラックで、ここでは案内
溝である。２１０は半導体レーザ、２１１は半導体レー
ザ２１０が出射したレーザ光を平行光にするコリメート
レンズ、２１２は光束上におかれたハーフミラー、２１
３はハーフミラー２１２を通過した平行光を光ディスク
２０７上の記録面に集光する対物レンズである。２１４
は対物レンズ２１３及びハーフミラー２１２を経た光デ
ィスク２０７からの反射光を受光する光検出器であり、
トラッキング誤差信号を得るためにディスクのトラック
方向と平行に２分割され、２つの受光部２１４ａと２１
４ｂとからなる。２１５は対物レンズ２１３を支持する
アクチュエータであり、以上は図示しないヘッドベース
に取り付けられ、光ヘッド２１６を構成している。２１
７は受光部２１４ａ及び２１４ｂが出力する検出信号が
入力される差動アンプ、２１８は差動アンプ２１７の出
力する差信号が入力されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）
である。６２はＬＰＦ２１８の出力するトラッキング誤
差信号を、後述するシステムコントローラ２３２から制
御信号Ｌ４を入力され、トラッキング制御回路２１９へ
トラッキング誤差信号を出力する極性反転回路である。
トラッキング誤差信号の極性は、ビームスポットが案内
溝を走査するときと、ランド部を走査するときとで互い
に反転する。そこで、トラッキング制御回路２１９にお
いては、トラッキング誤差信号が差動アンプ２１７から
そのままの極性でトラッキング制御回路２１９に入力さ
れた場合、案内溝の記録トラックにトラッキング引き込
みが行われるものとする。２１９は極性反転回路６２の
出力信号と後述するシステムコントローラ２３２から制
御信号Ｌ１が入力され、後述する駆動回路２２０及びト
ラバース制御回路２２６へトラッキング制御信号を出力
するトラッキング制御回路である。２２０はアクチュエ
ータ２１５に駆動電流を出力する駆動回路である。２２
１は受光部２１４ａ及び２１４ｂが出力する検出信号が
入力され和信号を出力する加算アンプ、２２２は加算ア
ンプ２２１から和信号を入力され、その高周波成分を後
述する波形整形回路２２３に出力するハイパスフィルタ
（ＨＰＦ）であり、２２３はＨＰＦ２２２から和信号の
高周波成分を入力され、ディジタル信号を後述する再生
信号処理回路２２４及びアドレス再生回路２２５に出力
する波形整形回路、２２４は音声などの情報信号を出力
端子２３３へ出力する再生信号処理回路である。２２５
は波形整形回路２２３からディジタル信号を入力され、
アドレス信号を後述するシステムコントローラ２３２に
出力するアドレス再生回路である。２２６は後述するシ
ステムコントローラ２３２からの制御信号Ｌ２により、
後述するトラバースモータ２２７に駆動電流を出力する
トラバース制御回路、２２７は光ヘッド２１６を光ディ
スク２０７の半径方向に移動させるトラバースモータで
ある。２２８は光ディスク２０７を回転させるスピンド
ルモータである。２２９は外部入力端子２３０から入力
された音声などの情報信号を入力され、記録信号を後述
するレーザ駆動回路２３１に出力する記録信号処理回
路、２３１は後述するシステムコントローラ２３２より
制御信号Ｌ３を、記録信号処理回路２３０より記録信号
を入力され、半導体レーザ２１０に駆動電流を入力する
レーザ駆動回路である。２３２はトラッキング制御回路
２１９、トラバース制御回路２２６、記録信号処理回路
２２９及び極性反転回路６２に制御信号Ｌ１〜Ｌ４を出
力し、アドレス再生回路２２５からアドレス信号を入力
されるシステムコントローラである。
【００４５】以上のように構成された本実施例の光学的
情報記録／再生装置の動作を、同図に従って説明する。
【００４６】半導体レーザ２１０から放射されたレーザ
ビームは、コリメートレンズ２１１によって平行光にさ
れ、ビームスプリッタ２１２を経て対物レンズ２１３に
よって光ディスク２０７上に収束される。光ディスク２
０７によって反射された光ビームは、回折によって記録
トラック２０８の情報を持ち、対物レンズ２１３を経て
ビームスプリッタ２１２によって光検出器２１４上に導
かれる。受光部２１４ａ及び２１４ｂは、入射した光ビ
ームの光量分布変化を電気信号に変換し、それぞれ差動
アンプ２１７及び加算アンプ２２１に出力する。差動ア
ンプ２１７は、それぞれの入力電流をＩ−Ｖ変換したの
ち差動をとって、プッシュプル信号として出力する。Ｌ
ＰＦ２１８は、このプッシュプル信号から低周波成分を
抜き出し、トラッキング誤差信号として極性反転回路６
２に入力する。システムコントローラ６８は指定された
アドレスのセクタがランド部にあるセクタか案内溝にあ
るセクタかを、アドレスマップ等を参照して判定し、判
定信号をＬ４として出力する。ここでは、案内溝の時は
Ｌ４はＬｏレベルに、ランド部のときはＬ４はＨｉレベ
ルになると仮定する。開始アドレスがランド部内のアド
レスの時は、極性反転回路６２は入力信号を極性反転さ
せ、案内溝内のアドレスの時は極性を変えずにトラッキ
ング制御回路２１９に出力する。トラッキング制御回路
２１９は入力されたトラッキング誤差信号のレベルに応
じて、駆動回路２２０にトラッキング制御信号を出力
し、駆動回路２２０はこの信号に応じてアクチュエータ
２１５に駆動電流を流し、対物レンズ２１３を記録トラ
ックを横切る方向に位置制御する。これにより、目標の
トラックが案内溝であってもランド部であっても、ビー
ムスポットはトラック上を正しく走査する。また、ビー
ムスポットがディスク上で正しく焦点を結ぶように、図
示しないフォーカス制御回路により対物レンズ２１３は
ディスク面と垂直方向に位置制御される。
【００４７】一方、加算アンプ２２１は受光部２１４ａ
及び２１４ｂの出力電流をＩ−Ｖ変換したのちを加算
し、和信号としてＨＰＦ２２２に出力する。ＨＰＦ２２
２は和信号から不要な低周波成分をカットし、主情報信
号である再生信号とアドレス信号をアナログ波形のまま
通過させ、波形整形回路２２３へ出力する。波形整形回
路２２３はアナログ波形の主情報信号とアドレス信号
を、一定のしきい値でデータスライスしてパルス波形と
し、再生信号処理回路２２４及びアドレス再生回路２２
５へ出力する。再生信号処理回路２２４は入力されたデ
ィジタルの主情報信号を復調し、以後誤り訂正などの処
理が施して音声信号等として、出力端子２３３へ出力す
る。アドレス再生回路２２５は入力されたディジタルの
アドレス信号を復調し、ディスク上の位置情報としてシ
ステムコントローラ２３２に出力する。つまり、ビーム
スポットが記録ピット上を走査した結果、再生信号処理
回路２２３に再生信号が入力され、プリピット上を走査
した結果、アドレス再生回路２２５にアドレス信号が入
力される。システムコントローラ２３２はこのアドレス
信号を基に現在光ビームが所望のアドレスにあるかどう
かを判断する。
【００４８】トラバース制御回路２２６は、光ヘッド移
送時にシステムコントローラ２３２からの制御信号Ｌ２
に応じて、トラバースモータ２２７に駆動電流を出力
し、光ヘッド２１６を目標トラックまで移動させる。こ
のとき、トラッキング制御回路２１９は、同じくシステ
ムコントローラ２３２からの制御信号Ｌ１によってトラ
ッキングサーボを一時中断させる。また、通常再生時に
は、トラッキング制御回路２１９から入力されたトラッ
キング誤差信号の低域成分に応じて、トラバースモータ
２２７を駆動し、再生の進行に沿って光ヘッド２１６を
半径方向に徐々に移動させる。
【００４９】記録信号処理回路２２９は、記録時におい
て外部入力端子２３０から入力された音声信号などに誤
り訂正符号等を付加し、符号化された記録信号としてレ
ーザ駆動回路２３１に出力する。システムコントローラ
２３２が制御信号Ｌ３によってレーザ駆動回路２３１を
記録モードに設定すると、レーザ駆動回路２３１は、記
録信号に応じて半導体レーザ２１０に印可する駆動電流
を変調する。これによって、光ディスク２０７上に照射
されるビームスポットが記録信号に応じて強度変化し、
記録ピットが形成される。一方、再生時には制御信号Ｌ
３によってレーザ駆動回路２３１は再生モードに設定さ
れ、半導体レーザ２１０を一定の強度で発光するよう駆
動電流を制御する。これにより、記録トラック上の記録
ピットやプリピットの検出が可能になる。以上の各動作
が行われている間、スピンドルモータ２２８は、光ディ
スク２０７を一定の角速度で回転させる。
【００５０】以上のように、本実施例の光学的情報記録
／再生装置は、極性反転回路６２がトラッキング誤差信
号の極性を切り替えることによって、本発明の光ディス
クの案内溝とランド部の両方に情報信号を記録／再生で
きる。よって、情報信号の高密度記録を高品質に行うこ
とができる。
【００５１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ビーム
の照射により局所的に反射率が変化する記録膜を有し、
あらかじめ形成された案内溝と案内溝間の両方を情報記
録トラックとする光情報記録媒体に情報信号を記録する
時に、情報記録用のレーザ光の記録層上でのビーム径を
Ｒ（Ｒは強度が中心の１／ｅ2となる直径に相当す
る）、案内溝の幅をＷｇとすると、 ０．３４≦Ｗｇ／Ｒ≦１．０ を満たすようにしたため、古い記録マークの消し残りの
ために再生信号の品質が悪化することはないし、隣接す
る情報記録トラックの記録マークの一部が消去されて、
再生信号の品質が悪化することもない。
【００５２】さらに、基板上に誘電体膜、記録膜、誘電
体膜の順に積層し、記録膜の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ
以下にしたため、隣接する情報記録トラックへは熱が伝
わりにくくなるので、そこに既に記録されている記録マ
ークに熱的影響を与えることが防止される。よって、案
内溝と案内溝間の両方に情報信号を記録したときの、情
報信号の再生品質の劣化を防ぐことができ、高品質の高
密度記録を達成できる。
【００５３】さらに、反射膜として熱伝導率の高い金属
層を設けたため、記録膜から膜厚方向に熱がさらに拡散
し易くなり、隣接トラックへの拡散は相対的に減少す
る。従って、案内溝と案内溝間の両方に情報信号を記録
したときの、情報信号の再生品質の劣化を防ぐことがで
き、さらに高品質の高密度記録を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例の光ディスクの一部分を
示す平面図
【図２】同光ディスクの拡大斜視図
【図３】同光ディスクの拡大断面図
【図４】同光ディスクの案内溝及びランド部の断面形状
と、記録用のビームスポットの大きさとの関係を表した
説明図
【図５】同光ディスクにおけるクロストーク低減効果を
説明するための模式図
【図６】同光ディスクにおける全反射光量と光学的溝深
さの関係を、隣接トラックが未記録の場合について表す
特性図
【図７】同光ディスクにおける全反射光量と光学的溝深
さの関係を、隣接トラックが記録済みの場合について表
す特性図
【図８】同光ディスクにおける全反射光量の差と光学的
溝深さの関係を表す特性図
【図９】同光ディスクにおけるクロストークと光学長に
換算した溝深さの関係を、波動光学シミュレーションし
た結果を表す特性図
【図１０】ビームスポットのずれによる古い記録マーク
の消し残りが生じる様子を示した説明図
【図１１】隣接トラック消去の模様を説明するためのデ
ィスクの拡大平面図
【図１２】本発明の第１の実施例における、案内溝幅と
ビームスポット径の比率に対する再生信号のエラーレー
トの特性図
【図１３】本発明の第２の実施例における、光ディスク
の構成を表す拡大断面図
【図１４】同実施例における、記録膜厚に対する再生信
号のエラーレートの変化を測定した実験結果を表す特性
図
【図１５】本発明の第３の実施例における、記録膜厚に
対する再生信号のエラーレートを測定した実験結果を表
す特性図
【図１６】本発明の第４の実施例における、反射膜厚に
対する再生信号のエラーレートを測定した実験結果を表
す特性図
【図１７】本発明の第５の実施例における光学的情報記
録／再生装置のブロック図
【図１８】従来の光ディスクの拡大斜視図
【符号の説明】
６２ 極性反転回路 １０１，１０３，１０５，１１２，１１４，１１６ 案
内溝 １０２，１０４，１１３，１１５ ランド部 １１０ 記録層 １１７，１２１ 透明基板 １１８ 記録マーク １２２ 第１の保護膜 １２３ 記録膜 １２４ 第２の保護膜 １２５ 反射膜 １２６ オーバーコート ２０７ 光ディスク ２１０ 半導体レーザ ２１１ コリメートレンズ ２１２ ハーフミラー ２１３ 対物レンズ ２１４ 光検出器 ２１４ａ，２１４ｂ 受光部 ２１５ アクチュエータ ２１６ 光ヘッド ２１７ 差動アンプ ２１８ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ２１９ トラッキング制御回路 ２２０ 駆動回路 ２２８ スピンドルモータ ２３２ システムコントローラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 7/24 ５２１ Ｚ 7215−5Ｄ ５３８ Ｆ 7215−5Ｄ ５６１ 7215−5Ｄ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームの照射により局所的に反射率が
    変化する記録膜を有し、あらかじめ形成された案内溝と
    前記案内溝間の両方を情報記録トラックとする光情報記
    録媒体であって、 前記案内溝の深さが情報再生用の光ビームの波長をλと
    して、λ／７以上λ／５以下の光学長をなし、 前記案内溝の幅と前記案内溝間の幅は略等しく、 情報記録用のレーザ光の前記記録膜上でのビーム径をＲ
    （Ｒは強度が中心の１／ｅ2となる直径に相当する）、
    前記案内溝の幅をＷｇとすると、 ０．３４≦Ｗｇ／Ｒ≦１．０ を満たすことを特徴とする光情報記録媒体。
  2. 【請求項２】 記録膜の材料として、アモルファスと結
    晶間で状態変化を起こす相変化型媒体を用いた請求項１
    記載の光情報記録媒体。
  3. 【請求項３】 基板上に誘電体膜、記録膜、誘電体膜の
    順に積層し、前記記録膜の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以
    下であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒
    体。
  4. 【請求項４】 基板上に誘電体膜、記録膜、誘電体膜、
    反射膜の順に積層し、前記記録膜の膜厚が５ｎｍ以上７
    ０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光情
    報記録媒体。
  5. 【請求項５】 基板上に誘電体膜、記録膜、誘電体膜、
    反射膜の順に積層し、前記反射膜の膜厚が１０ｎｍ以上
    であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒
    体。
  6. 【請求項６】 反射膜の膜厚が１０ｎｍ以上としたこと
    を特徴とする請求項４記載の光情報記録媒体。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れかひとつに記載の光
    情報記録媒体と、 光源より発生した光ビームを前記光情報記録媒体上に照
    射するための光学系と、 前記光情報記録媒体上に照射した光ビームをトラック方
    向と垂直な方向に移動させる第１の移送手段と、 前記光情報記録媒体上に照射した光ビームをトラック方
    向に相対的に移動させる第２の移送手段と、 前記光情報記録媒体から反射もしくは透過した光ビーム
    から、前記光情報記録媒体上に照射した光ビームと情報
    記録トラックとの間のトラック方向と垂直な方向のずれ
    量を検出して第１の誤差信号として出力するトラッキン
    グ誤差検出手段と、 前記第１の誤差信号を入力され、前記光ビームが前記光
    情報記録媒体の案内溝を走査しているときと、案内溝間
    を走査しているときとで前記第１の誤差信号の極性を逆
    にして第２の誤差信号として出力する極性反転手段と、 前記第２の誤差信号を入力され、前記光情報記録媒体上
    に照射した光ビームが記録トラック上を走査するように
    前記移送手段を制御するトラッキング制御手段とを有
    し、 前記光ビームで前記光ディスクの案内溝と案内溝間の両
    方の情報記録トラックに情報信号を記録もしくは再生す
    る光学的情報記録／再生装置。
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