JP2000207781A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生クロストークを小さく抑えながらトラッ
クピッチの狭小化を図ることができる光ディスクを提供
する。 【解決手段】 表面に渦巻き状或いは同心円状の案内溝
が形成されたディスク基板２を有する光ディスクであっ
て、前記案内溝１はグルーブ部３であり、前記案内溝間
はランド部４であって、これらランド部とグルーブ部と
が記録トラックとなされており、前記ランド部とグルー
ブ部との境界部分のテーパ面５が光ディスク面となす角
度が５０度以下である光ディスクにおいて、再生に用い
るレーザ光の波長をλ、グルーブ深さをｄ、ディスク基
板の屈折率をｎとしたとき、０．３４６×λ／ｎ ≧
ｄ ≧ ０．４１５×λ／ｎ（単位はμｍ）なる条件を
満たすようにする。これにより、再生クロストークを小
さく抑えながらトラックピッチの狭小化を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の照射に
よって情報信号の記録再生が行われる光ディスクに係
り、特に案内溝のグルーブ部と案内溝間のランド部との
両方に記録する光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ユーザによって情報信号の記録
及び再生が可能な光ディスクとしては、相変化材料層を
記録層とする相変化タイプの光ディスクや、希土類遷移
金属非晶質合金薄膜のような磁気光学効果を有する材料
層を記録層とする光磁気ディスク等が知られている。こ
れらの光ディスクは、具体的には、ポリカーボネイト樹
脂などの透明なディスク基板上に第１誘電体層、記録
層、第２誘電体層、反射層さらには保護層が順次形成さ
れた構造となっており、光学的特性の制御や耐久性の確
保がなされるような構成で用いられる。また、上記反射
層まで上記したと同様に積層した２枚のディスク基板を
接着剤により接合して貼り合わせて両面記録可能とした
光ディスクもある。

【０００３】このような光ディスクでは、レーザ光の照
射によって記録層の微少領域の光学的特性が変化するこ
とでピットが形成され、このピットのパターンで情報信
号が記録される。その記録は、通常、透明なディスク基
板にスパイラル状（渦巻き状）あるいは同心円状に径を
異にして多数形成された案内溝に沿って行われる。これ
は、記録再生がディスク上の正しい位置でなされるよう
に、レーザスポットのトラッキングサーボをこの案内溝
を指標として行うためである。この透明なディスク基板
の断面図を図７に示し、図８にその平面図を示す。上記
案内溝１は透明なディスク基板２の一方の面に所定のピ
ッチで形成されている。一般に、この案内溝１内の平坦
面はグルーブ部３と称され、案内溝１と案内溝１との間
の丘に相当する平坦面はランド部４と称される。情報信
号は、このグルーブ部３上あるいはランド部４上のいず
れかに記録される場合と、グルーブ部３上とランド部４
上の両方に記録される場合（ランド・アンド・グルーブ
記録方式と呼ぶ）とがある。図８ではグルーブ部３上と
ランド部４上の両方に情報が記録されている場合を示し
ている。

【０００４】また、上記グルーブ部３とランド部４の境
界であるテーパ面５は、グルーブ部３のカッティング条
件によっても異なるが、傾斜角度θが４０〜６０度，幅
ｅが約０．１μｍである。このテーパ面５は断熱的に働
き、これによってピットの広がりが抑えられる。つま
り、透明なディスク基板２は、案内溝１の平坦面に対応
するグルーブ部３と丘の平坦面に対応するランド部４、
そしてグルーブ部３とランド部４との間のテーパ面５と
を有している。グルーブ部３上にのみ情報が記録される
場合は、グルーブ部３の幅ａが記録トラック幅となり、
隣合うグルーブ部３同士の間のテーパ面５、ランド部
４、テーパ面５の合計幅ｅ＋ｂ＋ｅが断熱領域幅ｃにな
る。一方、ランド部４上にのみ情報が記録される場合
は、ランド部４の幅ｂが記録トラック幅となり、隣合う
ランド部４同士の間のテーパ面５、グルーブ部３、テー
パ面５の合計幅ｅ＋ａ＋ｅが断熱領域幅になる。グルー
ブ部３上とランド部４上との両方に記録する場合は、テ
ーパ面５の幅ｅのみが断熱領域幅となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
においても、他の記録媒体と同様、情報信号の更なる高
密度記録化が求められている。光ディスクでの記録密度
を考えた場合、線（周方向）方向における記録密度とト
ラック方向（ディスク半径方向）における記録密度とに
分けられる。このうち線方向における記録密度を上げる
にはレーザ光のスポット径を小さくしピット長を短くす
ることで達成される。一方、トラック方向における記録
密度を上げるには、トラックピッチを狭小化することに
よって達成される。しかしながら、上述したグルーブ部
３上あるいはランド部４上のみに記録する場合は、現状
以上にトラックピッチを狭小化していくと、例えばトラ
ックピッチが０．７μｍ以下になると、トラッキング信
号を検出し難くなり、また、隣の記録トラック上に形成
されたピットの干渉を受け易くなる。その結果、再生ク
ロストークが、高い確率で発生し、再生クロストークの
限界として想定されている−２０ｄＢを上回ることにな
る。

【０００６】そして、最近、隣の記録トラックからの干
渉が抑えられ、かつ隣のトラックに記録されている情報
を記録時に消去してしまうクロスイレーズを押さえられ
る記録方式として、ランド部とグルーブ部の両方に記録
を行い、ランド部とグルーブ部との間の高さ差およびグ
ルーブ部幅（ランド部幅も同じ）をある条件にするラン
ド・アンド・グルーブ記録方式が提案されている（特開
平６−３３８０６４号公報）。このような記録方式で
は、隣合う記録トラックが高さの異なるグルーブ部とラ
ンド部であるのでトラッキングエラー信号が大きな振幅
で得られ、安定したトラッキングサーボが行える。ま
た、図８に示すように記録ピットＭの反射率やグルーブ
部３とランド部４の高さ差ｄ（図７参照）を制御してい
ることにより、例えばランド部４上を再生する際にはそ
の隣のグルーブ部３上に記録されたピットＭの干渉を受
け難くなっている。このため、図８に示す程度に再生光
スポットＳＰ内に隣のピットＭが入り込んでいても差し
支えなく、原理的には従来の記録方式の約２倍のトラッ
ク密度が実現できることになる。

【０００７】しかしながら、このランド・アンド・グル
ーブ記録方式においても、トラックピッチを０．５５μ
ｍ程度にまで狭小化していくと、やはり再生クロストー
クが問題になってくる。記録再生用のレーザ光の波長を
０．６８μｍ（＝６８０ｎｍ）、対物レンズの開口数
（ＮＡ）を０．６としたとき、上記先願特開平６−３３
８０６４号公報で定義されたスポット径Ｒは０．８４×
λ／ＮＡで表されて、０．９５μｍである。また、案内
溝幅（＝案内溝間幅）Ｗｇ（＝ａ）は、与えられた式
０．３４≦Ｗｇ／Ｒ≦１．０より、０．３０μｍ≦Ｗｇ
≦０．９５μｍである。

【０００８】ここで表１に、記録再生に用いたレーザ光
の波長が０．６８μｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が
０．６で、グルーブ部３の幅ａ及びランド部４の幅ｂが
いずれも約０．６９μｍ、テーパ面５の幅（すなわち、
断熱領域の幅）ｅが約０．０８μｍ、トラックピッチＰ
が０．７４μｍの場合と、グルーブ部３の幅ａ及びラン
ド部４の幅ｂがいずれも約０．４７μｍ、テーパ面５の
幅（すなわち、断熱領域の幅）ｅが約０．０８μｍ、ト
ラックピッチＰが０．５５μｍの場合の各光ディスクに
対して記録再生した時のジッター値を示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】この場合の記録材料は、ＴｅＧｅＳｂ相変
化材料である。ジッター値はＡｇＩｎＳｂＴｅ系相変化
材料の場合にほぼ同じであった。この２測定例とも、上
記先願特開平６−３３８０６４号公報に規定されるＷｇ
の条件を満足している。しかしながら、トラックピッチ
が０．７４μｍの場合はジッター値が低くて良いのであ
るが、０．５５μｍの場合はクロストークおよびクロス
イレーズが大きすぎて実用にならない。そこで、トラッ
クピッチを狭くした場合でもクロストークを小さくする
方法として、トラックピッチＰとグルーブ部とランド部
との境界のテーパ面の幅ｅを規定した提案がなされてい
る（特開平８−１５３３４０号公報）。この提案では、
スポット径φ（エアリーディスク径）とすると、Ｐ＜φ
／２及び０．１５≦ｅ≦φ／２．５なる条件を満たすこ
とを特徴としている。

【００１１】ここで記録再生に用いるレーザ光の波長を
０．６８μｍ（６８０ｎｍ）、対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）を０．６とし、上記提案のＰおよびｅを計算する
と、Ｐ＜０．６９μｍ、０．１５μｍ≦ｅ≦０．５５μ
ｍとなる。ここでトラックピッチが０．５５μｍの場
合、上記提案のトラックピッチの条件を満たすが、テー
パ部ｅの条件を広く取りすぎており、ｅの大きい値では
トラックピッチと同じｅ＝０．５５となり、記録するク
ルーブ部およびランド部の平坦部分が狭すぎ、実用にな
らない。トラックピッチを更に狭めたときは、なおさら
である。本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案
されたものであり、その目的は再生クロストークを小さ
く抑えながらトラックピッチの狭小化を図ることができ
る光ディスクを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、表面に渦巻き状或いは同心円状の案内
溝が形成されたディスク基板を有し、前記案内溝はグル
ーブ部であり、前記案内溝間はランド部であって、これ
らランド部とグルーブ部とが記録トラックとなされてお
り、前記ランド部とグルーブ部との境界部分のテーパ面
が光ディスク面となす角度が５０度以下である光ディス
クにおいて、再生に用いるレーザ光の波長をλ、グルー
ブ深さをｄ、ディスク基板の屈折率をｎとしたとき、
０．３４６×λ／ｎ ≧ ｄ ≧ ０．４１５×λ／ｎ
（単位はμｍ）なる条件を満たすように構成したもので
ある。これにより、再生クロストークを小さく抑えるこ
とができると共にトラックピッチも狭小化することがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ディスク
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は光デ
ィスクの記録再生装置を示す概略構成図、図２は本発明
に係る光ディスクを示す構成図、図３は本発明の光ディ
スクのディスク基板に照射される再生光スポットと記録
ピットとの関係を示す図である。尚、従来構造と同一部
分については同一符号を付して説明する。図１に示すよ
うに、本発明の光ディスクＤを再生するための再生装置
１０は、再生用のレーザ光を発生するレーザ素子１１
と、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ１２と、
偏光ビームスプリッタ１３と、レーザ光を光ディスクＤ
に集光させる対物レンズ１４と、偏光ビームスプリッタ
１３より分岐されてくる光ディスクＤからの反射光でフ
ォーカスとトラッキング情報を得るためのシリンドリカ
ルレンズ１５と、集光する集光レンズ１６と、集光され
た光を検出する光センサ１７とにより主に構成されてお
り、この光センサ１７により光ディスクＤからの反射光
を検出することによりディスクの記録情報を再生する。

【００１４】この光ディスクＤは図２に示すように構成
される。すなわち、ここでは記録層として相変化材料を
用いた光ディスクを示しており、案内溝１が形成された
ディスク基板２の上に、第１誘電体層２１、相変化材料
層よりなる記録層２２、第２誘電体層２３、反射層（熱
拡散の役目も持つ）２４がスパッターなどで順次成膜さ
れ、その上に保護層２５が形成される。或いは、保護層
の代わりに、反射層２４まで同様に形成された２枚のデ
ィスク基板を接着層を介して貼り合わされる。成膜され
る各層の厚みは、光ディスクの容量や材料により異なる
が、ディスク基板２の上の第１誘電体層２１は約１００
ｎｍ、記録層２２は約２５ｎｍ、その上の第２誘電体層
２３は約２０ｎｍ、反射層２４は約２００ｎｍ程度であ
る。

【００１５】上記したようなディスク基板２は、通常の
基板の製造方法によって製造できる。すなわち、アクリ
ル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明な高分子材料
を例えば射出成型（インジェクション）法により所定の
形状に成形するか、あるいはガラス基板上にガラス２Ｐ
（Ｐｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法によ
って溝形状を形成することで製造される。マスタリング
法としては、レジストを用いた光露光（カッティング）
法が多用されるが、エッチング法を用いるようにしても
良い。案内溝１は同心円状或いは渦巻状に形成される。
この記録層２２としては、相変化材料層、光磁気材料層
や有機材料層が挙げられる。

【００１６】相変化材料層の材料としては、カルコゲン
単体あるいはカルコゲナイト，すなわちカルコゲン化合
物がある。例えば、ＴｅＯ、ＴｅＧｅＳｂ、ＡｇＩｎＳ
ｂＴｅ等のカルコゲナイト系材料を用いることができ
る。上記ディスク基板２は、後述する各パラメータの関
係式によって規定される以外は図７及び図８に説明した
と全く同様に形成されている。すなわち、このディスク
基板２の表面には、同心円状或いは渦巻状に案内溝１が
形成されており、案内溝１内の平坦面がグルーブ部３と
なり、隣接するグルーブ部３間の丘に相当する平坦面が
ランド部４となる。このグルーブ部３とランド部４の境
界となる傾斜面はテーパ面５となり、このテーパ面５が
光ディスク面となす角度、すなわち傾斜角度θが５０度
以下になっている。このテーパ面５となされているグル
ーブ部３とランド部４の間の領域は、断熱的に働き、こ
れによってピットの広がりが抑えられる。つまり、透明
なディスク基板２は、案内溝１の平坦面に対応するグル
ーブ部３と、これとｄなる高さ差を有する平坦面のラン
ド部４、そしてグルーブ部３とランド部４の間の断熱領
域とを有している。このうち、情報信号はランド部４上
とクルーブ部３上の両方に記録されることになる。

【００１７】ここで、本発明の特徴として、再生に用い
るレーザ光の波長をλ、グルーブ深さをｄ、ディスク基
板の屈折率をｎとしたとき、０．３４６×λ／ｎ ≧
ｄ≧ ０．４１５×λ／ｎ（単位はμｍ）なる条件を満
たすようにしている。これにより、再生クロストークを
小さく抑えると共に、トラックピッチを狭小化でき、記
録密度を向上させることが可能となる。以下に、この点
について説明する。

【００１８】図３は、光ディスクを上から見た平面図で
あって、再生レーザ光をランド部上に集光させた光スポ
ット径を重ねて示している。また、図３では理解を容易
にするために、ディスク基板の断面図を併記している。
グルーブ部３上に記録再生光を集光させた場合も結果は
同じであるので、以下の説明ではランド部４上に記録再
生光を集光させた場合についてのみ説明する。図３にお
いて、トラックピッチＰが０．５μｍ、ランド部４とグ
ルーブ部３の境界のテーパ面５が光ディスク面とのなす
角度θを４５度、情報の記録されていない部分の反射率
は情報の記録された記録ピット部の反射率よりも反射率
が高いとする。グルーブ部３の幅ａ及びランド部４の幅
ｂは等しいとする。記録再生用のレーザ光の波長が６５
０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．６とする。
従って、スポット径（エアリーディスク径）が１．３２
μｍである。

【００１９】図３中においてＡ部は、ランド部４上にも
隣接トラックであるグルーブ部３上にも記録ピットが無
い部分に集光スポットＳＰが照射された場合の例であ
り、反射光が一番大きくでる場合である。Ｂ部は、ラン
ド部４上には記録ピットが無く、隣接トラックであるグ
ルーブ部３上に記録ピットＭがある部分に集光スポット
ＳＰが照射された場合の例であり、隣接トラックに記録
されたピットによるクロストークが考えられる場合であ
る。Ｂ部では両方の隣接トラックに記録ピットＭがある
場合の例であるが、片方の隣接トラックにのみ記録ピッ
トがある場合もある。この場合には隣接トラックのクロ
ストークが半分になるので、Ａ部の場合の検出出力とＢ
部の場合の検出出力の差が、ランド部４上にピットがな
いため反射率が高く出力が大きい場合のクロストークに
よる出力差である。

【００２０】Ｃ部は、ランド部４上に記録ピットＭがあ
り、隣接トラックであるグルーブ部３上に記録ピットが
無い部分に集光スポットＳＰが照射された場合の例であ
り、隣接トラックに記録されたピットによるクロストー
クが考えられない場合である。Ｄ部は、ランド部４上に
も隣接トラックであるグルーブ部３上にも記録ピットＭ
がある部分に集光スポットＳＰが照射された場合の例で
あり、隣接トラックのクロストークが考えられる場合で
ある。Ｃ部の場合の検出出力とＤ部の場合の検出出力の
差が、ランド部４上にピットがあるため反射率が低く出
力が小さい場合のクロストークによる出力差である。出
力の大きい場合のクロストークによる出力差と、出力が
小さい場合のクロストークによる出力差の和が最大クロ
ストークによる出力差である。

【００２１】図４は、トラックピッチＰ＝０．６μｍ、
テーパ面５の傾斜角度θ＝４５度、ディスク基板２の屈
折率ｎ＝１．５の場合の、グルーブ深さｄを変えたとき
の出力変化を光量の相対値で計算した図である。図５
は、トラックピッチＰ＝０．５μｍ、テーパ面５の傾斜
角度θ＝４５度、ディスク基板２の屈折率ｎ＝１．５の
場合の、グルーブ深さｄを変えたときの出力変化を計算
した図である。先願特開平６−３３８０６４号公報に記
されているように、グルーブ深さλ／６ｎ〜λ／７ｎ
（λ＝０．６５μｍ）で、Ａ部とＢ部の場合の出力が等
しくなり、クロストークがなくなる。しかし、Ｃ部とＤ
部の場合の出力が異なる。すなわち、グルーブ深さλ／
６ｎ〜λ／７ｎではクロストークが存在する。図４に示
すトラックピッチが０．６μｍの場合でも、最良グルー
ブ深さでクロストーク量が−２０ｄＢほど存在する。グ
ルーブ深さがずれたり、スポット径に収差があったりし
た場合は、クロストークが更に大きくなる。図５に示す
トラックピッチが０．５μｍの場合は、グルーブ深さλ
／６〜λ／７では、Ｃ部とＤ部の場合の出力の小さい場
合のクロストークが大きく、実用にならない。

【００２２】しかしながら、トラックピッチＰ＝０．６
μｍの場合でも、０．５μｍの場合でも、グルーブ深さ
ｄ＝約０．１６３μｍでは、ランド部４上にピットがな
く出力の大きい場合のクロストークも、ランド部４上に
ピットがあって出力が小さい場合のクロストークも小さ
い。この傾向はトラックピッチＰを変えても変わらな
い。よつて、トラックピッチＰを０．６μｍ、０．５μ
ｍと小さくした場合には、グルーブ深さｄを約１６０μ
ｍにするとクロストークを小さくでき、実用化が可能と
なる。クロストーク量−２０ｄＢ以内としたとした場合
のグルーブ深さｄは、トラックピッチＰが０．６μｍの
場合は０．１５μｍ〜０．１８０μｍであり、トラック
ピッチＰが０．５μｍの場合は０．１５μｍ〜０．１７
μｍである。

【００２３】以上の説明は、レーザ光の波長が６５０ｎ
ｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．６、ディスク基
板２の屈折率ｎが１．５として行ったが、これに限定さ
れる必要はない。グルーブの深さｄは、レーザ光の波長
とディスク基板の屈折率で正規化できる。また、トラッ
クピッチＰもレーザ光の波長とレンズ開口数で正規化で
きる。すなわち、レーザ光の波長や、対物レンズの開口
数（ＮＡ）、ディスク基板の屈折率が変わった場合は、
上記説明に用いた値に、トラックピッチＰは、０．９２
３×λ／ＮＡを、グルーブ深さｄは、２．３０８×λ／
ｎを、乗じた値が求める値である。ここで単位はμｍで
ある。グルーブ深さ０．１５μｍ〜０．１８μｍを上記
値で補正すると、０．３４６×λ／ｎ〜０．４１５×λ
／ｎとなる。ここで単位はμｍである。このように、グ
ルーブの深さｄを規定することにより、クロストークを
抑制した状態でトラックピッチをより狭くでき、記録密
度の向上に寄与できる。

【００２４】図６は、テーパ面５と光ディスク面とのな
す角度θを種々変更した場合の出力の計算例を示すグラ
フである。図６から分かるように、θが６０度の場合に
は出力が大きい時は問題がないが、出力が小さい場合の
クロストークが大きくなる。これに対して、θが４５
度、３０度の場合は、出力の大小にかかわらず、クロス
トークは少なくて良好であった。この試験の結果から、
θは略５０度以下にする必要があることが分かった。ま
た、θをあまり小さくすると、出力自体が小さくなり過
ぎて、実用出来なくなる。従って、θは３０度以上であ
ることが好ましい。尚、本発明の光ディスクでは、グル
ーブ深さが、現在実用化されている光ディスクの深さよ
りも深いので、トラッキング極性を反転させる必要があ
る。また、ここで説明した光ディスクの積層構造は、単
に一例を示したに過ぎず、これに限定されないのは勿論
である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
クによれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。再生用のレーザ光の波長とディスク基板の屈
折率とグルーブ深さとの間に所定の関係を持たせるよう
にしたので、クロストークを抑制しつつトラックピッチ
を狭くでき、その分、記録密度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスクの記録再生装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】本発明に係る光ディスクを示す構成図である。

【図３】本発明の光ディスクのディスク基板に照射され
る再生光スポットと記録ピットとの関係を示す図であ
る。

【図４】トラックピッチが０．６μｍの時のグルーブ深
さと光量との関係を示すグラフである。

【図５】トラックピッチが０．５μｍの時のグルーブ深
さと光量との関係を示すグラフである。

【図６】テーパ面と光ディスク面とのなす角度を種々変
更した場合の出力の計算例を示すグラフである。

【図７】透明なディスク基板を示す断面図である。

【図８】透明なディスク基板を示す平面図である。

【符号の説明】

１…案内溝、２…ディスク基板、３…グルーブ部、４…
ランド部、５…テーパ面、２１…第１誘電体層、２２…
記録層、２３…第２誘電体層、２４…反射層、２５…保
護層、Ｄ…光ディスク、Ｍ…記録ピット、ＳＰ…再生光
スポット（集光スポット）、θ…傾斜角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に渦巻き状或いは同心円状の案内溝
   が形成されたディスク基板を有し、前記案内溝はグルー
   ブ部であり、前記案内溝間はランド部であって、これら
   ランド部とグルーブ部とが記録トラックとなされてお
   り、前記ランド部とグルーブ部との境界部分のテーパ面
   が光ディスク面となす角度が５０度以下である光ディス
   クにおいて、再生に用いるレーザ光の波長をλ、グルー
   ブ深さをｄ、ディスク基板の屈折率をｎとしたとき、 ０．３４６×λ／ｎ ≧ ｄ ≧ ０．４１５×λ／ｎ
   （単位はμｍ）なる条件を満たすことを特徴とする光デ
   ィスク。