CN1150531C - 光信息媒体 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于将高密度信号作为能以光学方式来读取的信号来记录，同时可以稳定地记录信号。本发明是一种光信息媒体，具有透过记录光的透光性基板1、被形成于该透光性基板1上的记录层12以及被形成于该记录层12上并反射重放光的反射层13。使记录光照射于上述记录层12上的光学读写头的物镜o的开口率NA约为0.65，使记录光照射于上述反射层13上的光学读写头的物镜o的开口率NA约为0.6。
Description
技术领域
本发明涉及可以记录可光学重放的信息的光信息媒体以及记录可光学读取的信号的记录再生方法，特别是涉及可以实现对于利用630～670nm的短波长的红色激光被记录重放的高密度记录媒体来说是最适当的记录、重放系统的光信息媒体及其记录再生方法。
背景技术
随着最近短波长激光器的开发与实用化，以及随着能以更高密度地记录重放的DVD(Digital Versatile Disc)的规格标准化，其实用化也一直在进行。在该DVD中，至少在一个主面上被设定数据记录区域，在该数据记录区域上形成作为信息记录装置的凹坑(pit)，在其上形成由金属膜所构成的反射层。
在上述DVD中，与现在最普及的一般光信息媒体CD(Compact Disc)的规格进行比较，因为高密度化的缘故而被定为不同的规格。例如，在光学读写头中使用波长630～670nm的短波长红色激光，使用开口率NA达0.6的高开口率物镜等。此外，与此相随，为了对付盘片的翘曲等，采用约0.6mm厚的约CD一半厚度的盘片。此外，为了确保与盘片厚度1.2mm的CD在尺寸的互换性，因此作成2片盘片贴合的结构。在DVD规格中，1片盘片根据标准被格式化为最大记录容量约为4.7GB，图象与声音平均可以收录133分钟。
在上述DVD规格的标准化中，与CD-ROM与CD-R或CD-RW的关系相同，最初设想有供重放专用的光信息媒体与可以记录的光信息媒体两种。但是在最初的规格化中，只有图象用的DVD-Video与电脑数据记录用的DVD-ROM等重放专用的DVD，对于可以记录的DVD，则推迟其规格化。在这样的背景下，开发1片盘片中最大记录容量为4.7GB的可记录高密度的光信息媒体以及其记录技术是迫切需要的。
如上所述的高密度记录媒体的DVD中，其跟踪间距为0.74μm，最小凹坑尺寸为0.4μm(双层记录的场合为0.44μm)，与CD的跟踪间距1.6μm、最小凹坑尺寸0.83μm相比，可以进行高密度记录。之所以能以如此高的密度的间距来重放，靠的是使用上述的波长630～670nm的短波长红色激光器和使用开口率NA为0.6的高开口率物镜。
在可记录的DVD中，在对应于如上述的跟踪间距0.74μm而具有跟踪用的沟(groove)的基板上设有由有机色素等构成的记录层，使用在其上设有金或铝等反射层的光信息媒体，对上述记录层照射记录光，形成最小凹坑尺寸为0.4μm的凹坑而进行记录。为此，有必要使用如上述的波长630nm至670nm程度的短波长红色激光器，将其光点聚焦至极为狭窄的范围内进行精密的记录。
发明内容
在本发明中，鉴于对应如此高记录密度的光信息媒体上进行记录的技术课题，其第一目的在于提供能作为可以光学读取的高密度信号的信号而记录的光信息媒体的记录方法。本发明的第二目的，在于提供可以在上述高密度信号的记录方法中进行急定的信号记录，由此如上述的DVD规格那样，能更容易地获得满足针对高密度光信息媒体的已被确定的规格的重放信号的光记录媒体。
如前所述，在重放目前被规格化的高密度记录媒体的DVD的DVD播放机中，照射重放光用的光学读写头的物镜开口率NA为0.6。光学读写头的物镜口径越大，即物镜的开口率NA越大，越可以将重放光在光信息媒体上聚焦为一个很小的光点，可以进行高密度重放。
与此相同，在对光信息媒体进行记录时，也是照射记录光之用的物镜o的开口率NA越大，越可以使记录光在光信息媒体上以很小的光点进行照射，从而可以进行高密度记录。
但是物镜的NA越大，越容易由于盘片的翘曲等导致物镜的光轴与盘片的倾斜而引起焦点的偏离等，随着因记录而被形成的长短凹坑的平衡恶化等，使得容易产生凹坑及纹间表面长度偏差(deviation of pit and landlength)的恶化等问题。因此，在本发明中，第一，使记录时的光学读写头的物镜开口率NA比重放时大。第二，为了即使在使用大开口率的物镜o的条件下也可以进行稳定的信号记录，在跟踪用的沟3的两侧倾斜角为θ、透光性基板1上的沟3的深度为Ds、该沟3的位置之记录层12的沟深为Dr时，适当地设定以1-Dr/Ds所表示的记录膜纹间表面/沟膜厚指标α以及上述沟3的宽度。
即，根据本发明的光信息媒体的记录方法，其特征为具有：透过记录光的透光性基板1、被形成于该透光性基板1上的记录层12及被形成于该记录层12上并反射重放光的反射层13，利用从上述透光性基板1入射的记录光，在记录可以光学读取的信号时，对上述记录层12照射记录光的光学读写头的物镜o的开口率NA约为0.65，对上述反射层13的照射记录光的光学读写头的物镜的开口率NA约为0.6，将对所述记录层(12)照射记录光的光学读写头的物镜开口率设为大于对该记录层(12)照射再生光的光学读写头的物镜开口率而分别进行记录和再生。
更具体而言，对上述记录层12照射记录光的光学读写头的物镜o的开口率，在也考虑到误差的情况下，为0.65±0.02，照射重放光的光学读写头的物镜的开口率为0.6±0.02。在此场合的记录用光的波长是与重放光相同的频带的630～670nm。
在这样的光信息媒体的记录方法中，因为记录时的光学读写头的物镜o的开口率NA约为0.65，比重放光开口率NA＝0.6大，所以可以将记录时的光点径聚焦得更微小。因此，可以用比从前更小的光束直径来集中记录功率。
另一方面，如前所述，使物镜的开口率NA越大，越容易因盘片的翘曲导致物镜的光轴与盘片的倾斜而引起焦点的偏离等，随着因记录而被形成的长短凹坑的平衡恶化等，使得容易产生凹坑及纹间表面长度偏差的恶化等问题。
因此，将透光性基板1的在形成记录层12的面一侧设置成螺旋状的跟踪用的对于沟3的两侧面的透光性基板1的主面的倾斜角θ设为55～75°。由此，即使物镜o的开口率NA很大的光点，也可以增大因准确的跟踪与记录时的凹坑边缘部的光干涉而产生的对比度，使得所有的长短凹坑的调制度都被最佳化。
在记录时物镜o的开口率NA为0.65±0.02的条件下，可以进行准确的跟踪，为了使其成为可以进行对应于DVD规格的记录，在透光性基板1的厚度0.6±0.02mm、在该透光性基板1的形成记录层12的面一侧具有间距0.74±0.01μm的跟踪用螺旋状的沟3的条件下，上述倾斜角必须在55°以上，其倾斜角越大越好。但是如果沟3的倾斜角超过75°，则在对透光性基板1进行射出成形时，脱模很困难，从而使透光性基板1的制品的质量降低，成品率恶化也变得显著。因此，将倾斜角θ设定为不超过75°的范围。
进而，在透光性基板1上的沟3的深度为Ds、位于该沟3的记录层12的沟深为Dr时，以1-Dr/Ds所表示的记录膜纹间表面/沟膜厚指标α为0.2～0.4。该记录膜纹间表面/沟膜厚指标α＝1-Dr/Ds，是在具有跟踪用的沟3的透光性基板上利用旋转涂敷法涂敷有机色素等以形成记录层12时显示该记录层12的平整(leveling)程度的指标。其数值越大，平整的程度越好，显示记录层12的表面的沟深与透光性基板1的表面的沟3深度的比增大。
该膜厚指标α从记录后的重放时所得到的调制度方面来看，越小则越佳。假设在记录时的物镜o开口率NA为0.65±0.02，且重放时的物镜o的开口率NA为0.60±0.02的条件下，以DVD规格为目标，为了获得更高的调制度，必须使α≤0.4。
另一方面，该膜厚指标α＝1-Dr/Ds太小的话，平整的程度也会很小，结果反射层13的凹凸变大，使得反射率降低。以DVD所规定的反射率45％以上为目标，为了获得高反射率，必须使α≥0.2。
进而，将透光性基板1上的沟3的半值宽设为该沟3的间距p的1/3～1/2。所谓沟3的半值宽，指的是被形成于透光性基板1上的沟3的深度Ds的1/2的位置处沟3的宽度。前面已经说明了假设记录时的物镜o的开口率NA设为0.65±0.02的话，记录光的光点直径可以更为缩小，如果使上述沟3的半值宽超过该沟3的间距p(0.74μm)的1/2的话，则无法得到将该记录光的光点聚焦的效果。另一方面，使上述沟3的半值宽比该沟3的间距p的1/3还要小的话，在物镜o的开口率NA约为0.60±0.02而重放时则无法得到充分的调制度。
附图说明
图1是显示根据本发明的光信息媒体的例的贴合2片基板之前的状态的半剖面分解立体图。
图2是显示同一光信息媒体的部分纵剖面立体图。
图3是显示同一光信息媒体的记录区域的重要部位的纵剖侧面图。
图4是显示同一光信息媒体的记录区域的各尺寸或角度的重要部位的放大纵剖侧面图。
具体实施方式
其次，参照图面，针对本发明的实施例具体而且详细地进行说明。
作为本发明的光信息媒体的一例，在图1及图2中显示利用两面贴合而具有单面记录/重放结构的追记型光信息媒体的例。
透光性基板1是在中央具有中央孔4的透明圆板状的基板。该透光性基板1，以聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate：PMMA)等透明树脂来制作为最佳。
在该具有透光性的透光性基板1的单面的上述中央孔4的外侧设定後述的箝位(clamping)区域，其外周侧成为数据记录区域。在透光性基板1的数据记录区域的部份中形成了螺旋状的跟踪用沟3。该跟踪用沟3的间距，以0.74μm为标准。
进而，在透光性基板1的上述数据记录区域的部份的主面上被形成记录层12。例如，以旋转涂敷法等方法涂敷有机色素等，被形成记录层12。进而，在该记录层12上，形成由金、铝、银、铜等金属膜或者这些的合金膜所构成的反射层13。在反射层13上，形成紫外线硬化性树脂等保护膜14。
进而，除了该透光性基板1之外还准备另一片基板5。该基板5是由与上述透光性基板1相同材质所制作的相同尺寸的基板，在其主面上没有如上述透光性基板1那样设有沟3、记录层12、反射层13。当然，该另一块基板5也可以如上述透光性基板1那样设有沟3或记录层12或反射层13等。
其次，贴合该2片基板1、5。例如利用旋转涂敷法或网版印刷法等方法，在2片基板1、5的至少一个主面上涂敷反应性硬化树脂作为粘接剂，进而使这些面彼此相对而重合，而且使上述反应性硬化树脂硬化。由此，利用上述反应性硬化树脂之硬化而被形成的粘接层11，使2片基板1、5的主面被相互贴合。此时，透光性基板1的形成了记录层12及反射层13的面被粘接。
上述之例是贴合在具有沟3的透光性基板上形成了记录层12与反射层12的透光性基板1及未被形成记录层12与反射层13的另一基板5之例。此时，可以进行单面的记录/重放。上述另一块基板5可以是不具有透光性的基板，或为了保持耐光性而着色的基板，或者在表面上设有可写入文字、图案的区域的基板。
另一方面，也可以准备2片在具有沟3的透光性基板1上设有记录层12与反射层13的透光性基板1，制作使这些记录层12及反射层13的一侧在彼此相对方向上贴合的、所谓的双面记录/重放结构的光信息媒体。
又，在图1及图2中，符号9是位于透光性基板1的表面一侧之记录光的入射面一侧的、在数据记录区域的外侧被形成为环状的突起条9，这是在重叠光信息媒体时防止记录面接触到其他光信息媒体的表面之用的。
图3是形成了光信息媒体的上述记录层12与反射层13的记录区域的一部份的重要部位的纵剖面图，图4是进而显示该记录层12及反射层13的部份的放大剖面图。
如图4所示，在形成透光性基板1的记录层12的面一侧设有螺旋状的跟踪用沟3，对其两侧面的透光性基板1的记录光的入射面的倾斜角θ为55～75°。
进而，在透光性基板1上的沟3的深度为Ds、该沟3的位置处的记录层12的沟深为Dr时，以1-Dr/Ds所表示的记录膜的纹间表面/沟膜厚指标α为0.2～0.4。该记录膜纹间表面/沟膜厚指标α＝1-Dr/Ds，是在具有跟踪用的沟3的透光性基板上藉由旋转涂敷法涂敷有机色素等，形成记录层12时的该记录层12的平整程度的指标。其数值越大，平整的程度越好，显示记录层12的表面的沟深与透光性基板1的表面的沟3深度的比增大。
此外，使透光性基板1上的沟3的半值宽为同一沟3的间距p的1/3～1/2。所谓沟3的半值宽，指的是在透光性基板1上形成的沟3的深度Ds的1/2的位置处沟3的宽度。
对于这样的光信息媒体，将光学读写头的物镜o的开口率NA设为0.65±0.02，使记录光的光束从上述透光性基板1一侧聚焦于记录层12，进行信号的记录。如先前所述，记录时的光学读写头的物镜o的开口率NA如果为0.65±0.02的话，通过使其比重放时的物镜开口率NA＝0.60大，可以使记录光的光点直径更为缩小。由此，可以进行高密度记录。
其次，举出具体数值说明本发明的实施例。
(第1实施例)
准备外径120mm，内径15mm，厚度0.597mm，折射率1.59的聚碳酸酯基板，该基板是在其一个主面上具有半值宽0.31μm、深度140nm、两侧面的倾斜角65°、间距0.74μm的跟踪用沟3的透光性基板1。
在该透光性基板1的具有上述沟3的面一侧，将花青色素(cyanine)(环丙烷色素)的溶液旋转涂敷成膜，形成记录层12。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深105nm，记录膜的纹间表面/沟膜厚指标α＝1-Dr/Ds＝0.25。此外，沟3的半值宽如前所述为0.31μm，所以是沟3的间距0.74μm的约42％。
进而，在上述记录层12之上溅射金，形成反射层13。在其上旋转涂敷紫外线硬化性树脂(大日本油墨化学工业(株)社制造的SD211)，对其照射紫外线，使其硬化形成保护层14。在该保护层14上涂敷紫外线硬化性树脂制的粘接剂，贴合除了不具有沟这一点以外与上述同样材料、形状相同的基板，对上述粘接剂照射紫外线使其硬化并进行粘接。由此制作光信息媒体。
对于这样被制作的光信息媒体，使用物镜o的开口率0.65的光学读写头，以波长635nm、记录功率10mW记录EFM-Plus信号(8-16调制信号)。将该记录後的光信息媒体，用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时播放10次，可以不出现信号的读取错误而可以稳定地重放。可得到被记录的信号调制度为64％，各信号的凹坑与纹间表面的长度偏差的最大值为6.0ns，颤动(jitter)为7.5％，反射率为65％的良好结果。
(第2实施例)
制作除了透光性基板1的主面上的跟踪用沟3的半值宽为0.28μm、深度为200nm、两侧面的倾斜角为57°以外，其他方面与第1实施例相同的光信息媒体。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深是135nm，记录膜的纹间表面/沟膜厚指标α＝1-Dr/Ds＝0.33。此外，沟3的半值宽如前所述为0.28μm，所以是沟3的间距0.74μm的约39％。
对于这样被制作的光信息媒体，与上述第1实施例相同地使用物镜o的开口率0.66的光学读写头，以波长655nm、记录功率12mW来记录EFM-Plus信号。将该记录後的光信息媒体用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时播放10次，可以不出现信号的读取错误而稳定地重放。可得到被记录的信号调制度为75％，各信号的凹坑与纹间表面的长度偏差的最大值为5.0ns，颤动为6.7％，反射率为58％的良好结果。
(第3实施例)
制作除了透光性基板1的主面上的跟踪用沟3的半值宽为0.35μm、深度为200nm、两侧面的倾斜角为72°以外，其他方面与第1实施例相同的光信息媒体。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深是125nm，记录膜的纹间表面/沟膜厚指标α＝1-Dr/Ds＝0.38。此外，沟3的半值宽如前所述为0.35μm，所以是沟3的间距0.74μm的约47％。
对于这样被制作的光信息媒体，与上述第1实施例相同地使用物镜o的开口率0.64的光学读写头，以波长635nm、记录功率10mW记录EFM-Plus信号。将该记录後的光信息媒体用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时播放10次，可以不出现信号的读取错误而稳定地重放。可得到被记录的信号调制度为75％，各信号的凹坑与纹间表面的长度偏差的最大值为5.0ns，颤动为6.7％，反射率为63％的良好结果。
(第1比较例)
在第1比较例中，制作除了透光性基板1的主面上的跟踪用沟3的两侧面的倾斜角为45°以外，其他方面与第1实施例相同的光信息媒体。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深是95nm，1-Dr/Ds＝0.32。此外，沟3的半值宽为0.31μm，所以是沟3的间距0.74μm的约42％。
对于这样被制作的光信息媒体，与上述第1实施例相同地使用物镜o的开口率0.65的光学读写头，以波长635nm、记录功率10mW记录EFM-Plus信号。将该记录後的光信息媒体，用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时播放10次，可以不出现信号的读取错误而稳定地重放。可得到被记录的信号调制度为54％，各信号的凹坑及纹间表面长度偏差的最大值为18.0ns，颤动为10.5％，反射率为60％的结果。
(第2比较例)
在第2比较例中，制作除了透光性基板1的主面上的跟踪用沟3的半值宽为0.41μm、两侧面的倾斜角45°以外，其他方面与第1实施例相同的光信息媒体。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深是80nm，1-Dr/Ds＝0.43。此外，沟3的半值宽为0.41μm，所以是沟3的间距0.74μm的约55％。
对于这样被制作的光信息媒体，与上述第1实施例相同地使用物镜o的开口率0.66的光学读写头，以波长655nm、记录功率14mW记录EFM-Plus信号。将该记录後的光信息媒体用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时尝试播放10次，但是整体的信号平衡很差，连一次也无法顺利重放。被记录的信号调制度为54％，各信号的凹坑及纹间表面长度偏差的最大值为20.0ns，颤动为16.5％，反射率为48％。
(第3比较例)
在第3比较例中，制作除了透光性基板1的主面上的跟踪用沟3的半值宽为0.28μm、两侧面的倾斜角为70°以外，其他方面与第1实施例相同的光信息媒体。
该记录层12的上述沟3的位置处的沟深是115nm，1-Dr/Ds＝0.18。此外，沟3的半值宽为0.28μm，所以是沟3的间距0.74μm的约37％。
对于这样被制作的光信息媒体，与上述第1实施例相同地使用物镜o的开口率0.64的光学读写头，以波长635nm、记录功率10mW记录EFM-Plus信号。将该记录後的光信息媒体用具有物镜开口率0.60的光学读写头的市售DVD播放机在反覆进行装片及卸片的工作的同时尝试播放10次，但是整体的信号平衡很差，连一次也无法顺利重放。被记录的信号调制度为63％，各信号的凹坑及纹间表面长度偏差的最大值为19.0ns，颤动为14.5％，反射率为37％。
如以上所说明的那样，根据本发明，对与高密度记录对应的光信息媒体使用光学读写头并以光学方式进行信号记录时，通过使用物镜开口率为0.65±0.02的比重放时的物镜开口率0.60±0.02大的光学读写头来进行记录，可以将记录光的焦点聚焦于很小的范围来进行记录。进而，可以通过适当设定光信息媒体的透光性基板的跟踪用沟的两侧的倾斜角、跟踪用沟的宽度与间距的比或者是记录层的纹间表面/凹沟的膜厚指标，消除伴随光学读取头的物镜o的开口率增大而容易产生的缺点。由此，可以更容易获得如DVD的规格那样满足针对高密度光信息媒体所制订的规格的重放信号。
Claims (3)
1.一种光信息媒体，该光信息媒体具有透过记录光的透光性基板(1)、被形成在该透光性基板(1)上的记录层(12)以及被形成在该记录层(12)上的反射重放光的反射层(13)，可记录能光学读取的信号，
其特征在于：
在透光性基板(1)的记录层(12)被形成的面一侧，具有跟踪用的螺旋状沟(3)，在该沟(3)的深度为Ds、该沟(3)的位置上的记录层(12)的沟深为Dr时，以1-Dr/Ds所表示的记录膜的纹间表面/沟莫厚指标α为0.2～0.4。
2.如权利要求1所述的光信息媒体，其特征在于：
所述透光性基板(1)的厚度为0.6±0.02mm，在该透光性基板(1)的形成记录层(12)的面一侧，具有间距0.74±0.01μm的跟踪用螺旋状沟(3)，对于该沟(3)的两侧面的透光性基板(1)的记录光的入射面的倾斜角θ为55～75°。
3.如权利要求1所述的光信息媒体，其特征在于：
在所述透光性基板(1)的形成记录层(12)的面一侧，具有跟踪用螺旋状沟(3)，该沟(3)的深度为Ds，将该沟(3)的半值宽定为同一沟(3)的平均间距(p)的1/3～1/2。
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