JP2004178651A - Optical recording and reproducing medium, and optical recording and reproducing device using the same - Google Patents

Optical recording and reproducing medium, and optical recording and reproducing device using the same Download PDF

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Somei Endo
惣銘 遠藤
Toshihiro Akimori
敏博 秋森
Minoru Kikuchi
稔 菊地
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical recording and reproducing medium of practically high recording density wherein the amplitude of a push pull signal is made sufficiently large and a stable tracking servo signal is made possible even when the height of the level difference of a groove is made low in order to make recording and reproducing characteristics satisfactory, and to provide an optical recording and reproducing device using the same. <P>SOLUTION: In the optical recording and reproducing medium 10, at least a groove 3 is formed on a formed substrate 1 and at least a recording layer 6 and a protective layer 19 are formed on the groove 3. A high refractive index filling layer 8 consisting of a material having a high refractive index compared with the refractive indices of the substrate 1 and the protective layer 19 is formed by embedding the rugged part of the groove 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形された基板上に少なくともグルーブが形成され、グルーブ上に少なくとも記録層及び保護層が形成されて成る光学記録再生媒体及びこれを用いた光学記録再生装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
光学記録再生媒体として、円盤状に形成されて成り、光学的に記録及び/又は再生が行われる光ディスクが各種実用化されている。このような光ディスクには、データに対応したエンボスピットがディスク基板に予め形成されて成る再生専用光ディスクや、磁気光学効果を利用してデータの記録を行う光磁気ディスクや、記録膜の相変化を利用してデータの記録を行う相変化型光ディスクなどがある。
【0003】
これら光ディスクのうち、光磁気ディスクや相変化型光ディスクのように書き込みが可能な光ディスクでは、通常、記録トラックに沿ったグルーブがディスク基板に形成される。ここで、グルーブとは、主にトラッキングサーボを行えるようにするために、記録トラックに沿って形成されるいわゆる案内溝であり、グルーブとグルーブの開口端間をランドと称す。
【0004】
そしてグルーブが形成されて成る光ディスクでは、通常、グルーブで反射回折された光から得られるプッシュプル信号に基づくトラッキングエラー信号によって、トラッキングサーボがなされる。ここで、プッシュプル信号は、グルーブで反射回折された光を、トラック中心に対して対称に配置された2つの光検出器により検出し、それら2つの光検出器からの出力の差をとることにより得られる。
【0005】
ところで、従来、これらの光ディスクでは、再生装置に搭載される光ピックアップの再生分解能を向上させることで、高記録密度化を達成してきた。そして、光ピックアップの再生分解能の向上は、主に、データの再生に使用するレーザ光の波長λを短くしたり、光ディスク上にレーザ光を集光する対物レンズの開口数NAを大きくしたりすることにより、光学的に実現させてきた。
【0006】
従来、CD(Compact Disc)の追記型のいわゆるCD−Rや光磁気ディスクの書換え型のMD(Mini Disc )、DVD(Digital Versatile Disc)の追記型のDVD−RやDVD+R、又はDVDの書換え可能型のいわゆるDVD+RW或いはDVD−RW(いずれも光ディスクの登録商標)の各フォーマットでは、グルーブに記録するグルーブ記録フォーマットが提案されている。ISO系の光磁気ディスクの各フォーマットでは、ランドに記録するランド記録フォーマットが提案されている。
【0007】
一方DVD−RAM(Random Access Memory)等においては、光ディスクの高密度化を実現する一つの方法として、グルーブとランドとの両方に記録することにより、トラック密度を従来の2倍にして高密度化をはかる、いわゆるランドグルーブ記録方式が提案されている。
【0008】
また、近年次世代光ディスクとして開発が進められているDVR(Digital Video Recordable)またはBlu−ray Discや、MDが小型化されたμ−Disc等の高密度光ディスクにおいても、ランドグルーブ記録方式が検討されており、これにより高記録密度化がはかられている。
【0009】
しかしながら、DVD−RAM等においてランドグルーブ記録を行う場合、ランド上の記録とグルーブ上の記録において、記録再生時にフォーカス点をそれぞれ調節しないと最適な記録再生特性が得られないことから、光学系の複雑化を招くという欠点があった。
【0010】
また、”ISOM 2000 Simulation Of Heat Generation And Conduction On Land/Groove Disc”において、ランド上の記録とグルーブ上の記録とにおいて、記録ビーム形状が異なる報告があることからも明らかなように、ランド記録再生特性とグルーブ記録再生特性とを均一化することは困難であり、同一の光学記録再生媒体において、記録再生特性の異なる領域が存在するという問題がある。
【0011】
更にまた、DVR等の高密度光ディスクにおいて、読み取り面に近い方、即ちDVRの場合は、光照射側に近いランド上の記録再生特性は良好であるが、読み取り面から遠い方、即ちDVRの場合光照射側から遠いグルーブでの記録再生特性を良好に保持することは困難な結果を得ている。
【0012】
DVR−ROM(Read Only Memory)ディスク等において、このようなランドグルーブ記録方式のフォーマットで信号を直接記録することは現状では可能であるが、ランド上の記録とグルーブ上の記録とで記録再生特性を良好で且つ均一にすることが望まれている。
【0013】
上述したように、DVR等の高密度光ディスクにおいて、グルーブ部は読み取り面に遠い方であり、このグルーブ部での記録再生特性を良好にすることは困難である。
【0014】
一方、光学記録再生媒体の製造工程において、基板に形成する凹凸パターンを反転して製造する方法が考えられる。すなわち、通常の光学記録再生媒体の製造過程においては、フォトリソグラフィ等によってガラス原盤上の感光層に微細な凹凸パターンを形成した後、メッキ等によって例えばNiより成るマスタースタンパを形成する。
【0015】
そしてこのマスタースタンパを金型等に載置して樹脂を射出する射出成形法、または、基板上に、例えば紫外線硬化樹脂を塗布し、この樹脂層にこのスタンパを押圧して、目的とする凹凸パターンを形成する、いわゆる2P(Photo−Polymerization)法によって、表面に所定の微細な凹凸パターンが形成された光学記録再生媒体の基板を形成することができる。
【0016】
従って、上述したように、グルーブ部が読み取り光から遠い側に設けられて記録再生特性が良好に保持できない場合は、上述のマスタースタンパの複製スタンパ、即ちいわゆるマザースタンパを、電気メッキ法等によって転写形成することにより、凹凸パターンを逆にして、基板上のグルーブパターンを、読み取り光に近い側に設ける構成として、記録再生特性の向上をはかることができる。
【0017】
しかしながら、グルーブ記録又はランド記録フォーマットを採る場合は、ランドグルーブ記録フォーマットを採る場合と同様の高記録密度を達成しようとすると、ランドグルーブ記録フォーマットを採る場合の2倍のトラック密度にすること、即ちトラックピッチを半分とする必要があり、プッシュプル信号等のトラッキングサーボ信号の振幅量が小さくなり、安定にトラッキングすることや、ウォブル信号の再生が難しくなる。
【0018】
例えば、ランドグルーブ記録フォーマットは、トラックピッチが0.60μm、即ちランド幅が0.30μm、グルーブ幅が0.30μmとされており、プッシュプル信号振幅は90%程度である。
【0019】
しかし、グルーブ記録フォーマットで同様の記録密度を達成する場合は、トラックピッチを0.32μmとすると、プッシュプル信号振幅は18%程度である。
【0020】
従来の光ディスクにおいて、トラックピッチは、再生装置の光ピックアップのカットオフ周波数のトラックピッチの2倍〜3/2程度とされている。ここで、カットオフ周波数とは、再生信号振幅がほぼ0となる周波数のことであり、データの再生に使用するレーザ光の波長をλとし、光ディスク上にレーザ光を集光する対物レンズの開口数をNAとしたとき、2NA/λで表される。
【0021】
上述のDVRの場合、開口数NA=0.85、再生光の波長λ=406nmであるから、カットオフ周波数(2NA/λ)は、4187本/mmであり、この場合のトラックピッチは0.239μmである。
DVRのトラックピッチを0.32μmとすると、カットオフ周波数に対応するトラックピッチ(0.239μm)の4/3(0.32/0.239=1.339)程度となる。
【0022】
通常トラックピッチがカットオフ周波数に対応するトラックピッチの2倍〜3/2程度とされるのは、安定したトラッキングサーボや安定したウォブル信号の再生を実現するために、トラッキングサーボ信号振幅を充分なレベルにて得られるようにする必要があるからである。
【0023】
近年の高密度光ディスクでは、トラッキングエラー信号としてプッシュプル信号が用いられているが、トラッキングサーボを安定に行うには、プッシュプル信号振幅比が0.14程度以上である必要がある。更に、ウォブル信号の再生を安定に行うようにすることが望まれている。
【0024】
一方、上述のDVR等の記録層が相変化材料よりなる光学記録再生媒体において、グルーブの深さが浅い方が、ジッター等の記録再生特性が良好なデータが得られており、グルーブの深さが25nm以下とすることが検討されている。
【0025】
プッシュプル信号振幅が最大であるグルーブの深さは、再生用光の波長λの1/8n(nは再生用光の入射面からグルーブに至る媒質の屈折率)程度である。ここで、屈折率nとしては、PMMA(ポリメチルメタクリレート)で1.49、PC(ポリカーボネート)で1.58、またUVレジンで1.49、接着剤のPSA(Pressure Sensitive Adhesion) で1.48程度である。
【0026】
上述のDVRの場合、再生用光の波長λは405nm±10nmの例えば406nm程度とされ、保護層側から再生用光を入射する。この場合、プッシュプル信号振幅が最大となる深さλ/8nは、406(nm)/(8×1.49)=34(nm)である。
プッシュプル信号振幅は、λ/11n以下程度となると充分得られないが、前述したように、相変化材料より成る記録層において再生特性が良好となるようにグルーブ深さを25nm以下とすると、λ/11n程度以下となってしまい、十分なプッシュプル信号振幅が得られず、安定なトラッキングサーボを行えなくなるという問題がある。
【0027】
尚、色素材料よりなる記録層を有する光ディスクにおいて、屈折率の比較的高い高屈折率層を記録層上に設ける構成とし、この高屈折率層の厚さと記録層の厚さとを適切に選定することによって、記録層における反射率を低下させて記録層全体の光吸収量を高め、高感度化、高変調度化をはかった光学記録媒体が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
しかしながら、上述したような高記録密度化をはかる目的をもって、トラックピッチをカットオフ周波数の4/3程度以下とする場合に、記録再生特性を良好にするためにグルーブ深さを25nm程度以下と浅くし、かつトラッキングサーボの安定化をはかる技術は報告されていない。
【0028】
【特許文献1】
特公平7−62917 号公報
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題を解決し、高記録密度の光学記録再生媒体において、記録再生特性を良好にするためにグルーブの深さを小さくする場合においてもプッシュプル信号振幅を十分に大として安定したトラッキングサーボを可能として、実用的な高記録密度の光学記録再生媒体及びこれを用いた光学記録再生装置を提供することを目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形された基板上に少なくともグルーブが形成され、このグルーブ上に少なくとも記録層及び保護層が形成されて成る光学記録再生媒体であって、グルーブの凹凸を埋め込んで、基板及び保護層の屈折率に比して高い屈折率材料よりなる高屈折率充填層を設ける構成とする。
【0031】
また本発明は、上述の構成において、高屈折率充填層の屈折率を、2. 0以上とする。
更に本発明は、上述の構成において、グルーブのトラックピッチを、光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λ及び対物レンズの開口数NAに対応するカットオフ周波数のトラックピッチの4/3以上3/2未満として構成する。
【0032】
また更に本発明は、上述の構成において、光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λを405nm±10nm、対物レンズの開口数NAを0. 85±0.05として構成する。
更に本発明は、上述の構成において、グルーブの深さを、12nm以上20nm以下として構成する。
【0033】
また本発明は、上述の構成において、グルーブの少なくとも一部をウォブリンググルーブとする構成とする。
更に本発明は、上述の構成において、基板上に、グルーブと混在してピットが形成される構成とする。
【0034】
上述したように、本発明においては、少なくともグルーブを有する光学記録再生媒体において、グルーブの凹凸を埋め込んで、基板及び保護層の屈折率より高い屈折率材料の高屈折率充填層を設けるものであり、このような構成とすることによって、グルーブの深さが記録再生特性を良好にするために比較的浅くされる場合においても、屈折率の高い高屈折率充填層を介して再生用光をグルーブに入射させることによって、光学的に光路差を補償することができて、再生用光の波長λと媒質の屈折率をnとしたときに、λ/8n程度にその深さを近づけることができ、安定なトラッキングサーボを可能とすることができる
【0035】
特に、高屈折率充填層を、屈折率が2.0以上の材料より構成することによって、後段の実施例において詳細に説明するように、プッシュプル信号振幅を十分大として、良好な記録再生特性を得ることができた。
【0036】
また、グルーブのトラックピッチがカットオフ周波数の4/3以上3/2未満とされる場合、または再生用光の波長λを405nm±10nm、対物レンズの開口数NAを0. 85±0.05とする場合において、上述のDVR型光ディスクにおけるように、グルーブの深さを25nm程度以下としても、本発明によれば、高屈折率充填層を設けることによって光路差を最適化し、十分なプッシュプル信号振幅が得られるようにすることができ、記録再生特性の向上を図ることができる。
【0037】
更に、グルーブの少なくとも一部をウォブリンググルーブとする場合においても、本発明構成とすることによって、安定にトラッキングサーボを行って、ウォブル信号を安定に再生することができる。
また、グルーブと混在してピットが形成される場合においても、同様にグルーブと同程度に浅く形成されるピットの読み取りにあたって、高屈折率充填層を設けることによって光路差を補償することによって、その再生特性の向上をはかることができる。
【0038】
したがって、本発明によれば、高密度化と共に記録再生特性の向上を図り、且つ安定なトラッキングサーボ特性が得られる光学記録再生媒体を得ることができて、高記録密度で記録再生特性に優れた光学記録再生媒体及びこれを用いた光学記録再生装置を提供することができる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明するが、以下の例においては、上述のDVRまたはBlu −ray Discに適用する場合を説明するが、本発明は以下の例に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の構成を採り得ることはいうまでもない。
【0040】
図1は、本発明による光学記録再生媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。図1において1はPC、PMMA等よりなるピット2及びグルーブ3が所定の深さdをもって成形された基板を示す。この基板1上に、例えばAl合金等よりなる光反射層4、ZnS−SiO等よりなる第1の誘電体層5、GeSbTe合金等の相変化材料よりなる記録層6、ZnS−SiO等よりなる第2の誘電体層7が順次積層され、この上に、基板1及び後述の保護層9よりも高い屈折率材料よりなる高屈折率充填層8が、グルーブ3の凹凸を埋め込むように形成される。そして、高屈折率充填層8の上に、例えばシート状のPSA等よりなる接着層9及び保護層19が被着されて、光学記録再生媒体10が構成される。54は光ピックアップの例えば対物レンズ、Lはレーザなどの再生用光を示す。
【0041】
なお、この例においては、ピット2及びグルーブ3は、基板1上に突出する凸部として形成されるが、凹部状のいわゆる溝状に形成することも可能である。図示の例においてはグルーブの深さdは、凸部の高さとなる。
【0042】
そしてこの場合は、保護層19、接着層9及び高屈折率充填層8が上述の光入射面からピットに至る媒質となるが、特にグルーブ3などの凹凸を埋め込んで光路差を生じさせる領域の媒質は高屈折率充填層8となる。
【0043】
なお、高屈折率充填層8の埋め込み方法としては、第1の誘電体層5、記録層6、第2の誘電体層7に続いてスパッタリング等により被着した後、高屈折率充填層8の上部の段差をなくすように比較的長いエッチング、例えばプラズマエッチングを施すことによって、上面を平坦面として形成することができる。
【0044】
次に、このような光学記録再生媒体の製造工程の一例を図2A〜Cの製造工程図を参照して説明する。
【0045】
図2Aにおいて、11はガラス等より成る原盤用基板を示す。この原盤用基板11の表面に、フォトレジスト等より成る感光層12が被着形成され、後述する光学記録装置によって所定のパターン露光及び現像によって、記録情報に対応するパターンのピットパターン13及びグルーブパターン14が、例えば原盤用基板11の表面を露出するように、即ち感光層12が除去されたいわば凹状パターンとして形成される。
【0046】
その後、図示しないが、このパターニングされた感光層12上を覆って、全面的に無電界メッキ法等により、ニッケル被膜等より成る導電化膜を被着した後、導電化膜が被着された原盤用基板11を電鋳装置に取り付け、電気メッキ法により導電化膜層上に例えば300±5μm程度の厚さになるようにニッケルメッキ層を形成する。
【0047】
続いて、ニッケルメッキ層が厚く被着された原盤用基板11から、ニッケルメッキ層をカッター等で剥離し、凹凸パターンが形成された感光層を、アセトン等を用いて洗浄して、図2Bに示すように、原盤11上でのピットパターン13が反転したパターンの反転ピットパターン13n及びグルーブパターン14が反転したパターンの反転グルーブパターン14nが形成されたスタンパ15、即ちいわゆるマスタースタンパが形成される。
【0048】
その後、このスタンパ15の凹凸パターンが形成された面上に例えば離型剤を塗布した後、例えば電気メッキ法により、図2Cに示すように、スタンパ15の凹凸パターンを転写したマザースタンパ16を形成する。
【0049】
このマザースタンパ16は、図2Aにおいて説明した原盤用基板11上の感光層12のパターンと同様に、所定のピットパターン13及びグルーブパターン14が凹状に形成されて成る。従って、このマザースタンパ16から射出成形等によって形成した基板上のグルーブは、基板から突出したパターンとされ、そのグルーブ面は、再生用光の入射側に近い側とすることができる。
【0050】
次に、上述の図2Aにおいて説明した、原盤11の上の感光層12に対する具体的な露光工程を、光学記録装置の構成例と共に詳細に説明する。
【0051】
先ず、この光学記録装置の構成について説明する。
上述のパターン露光工程においては、レーザビームを対物レンズで集光し、原盤用基板の上のフォトレジストを露光する方法が一般的に採られている。このような光学記録装置の一例を図3示す。
【0052】
図3において、25は気体レーザ等の光源を示す。光源としては、特に限定されるものではなく、適宜選択して用いることができるが、この例においては、Krレーザ(波長λ=351nm)の記録用レーザ光を発振するレーザ源を用いた。
【0053】
光源20から出射されたレーザ光LB0 は、ビームスプリッタBS2及びビームスプリッタBS1によって一部反射される。なお、図示しないがビームスプリッタBS2の後段に、フォトディテクタ及び電気変調器などを設けることによって、レーザ光出力を検出し、フィードバックをかけることによって、より安定した出力のレーザ光を得ることができる。
【0054】
ビームスプリッタBS1、BS2で反射されたレーザ光LB1 及びLB2 は、第1及び第2の変調光学系30及び40に導かれる。第1の変調光学系30において、レーザ光をレンズL11で集光し、その焦点面上に音響光学変調器(AOM(Acousto Optical Modulator )1)32を配置する。
【0055】
この音響光学変調器32には、記録信号に対応する超音波がドライバ31から入力され、この超音波に基づいてレーザ光の強度が強度変調される。レーザ光は、音響光学変調器32の回折格子により回折され、その回折光のうち1次回折光のみがスリットを透過するようになされる。
【0056】
強度変調を受けた1次回折光は、レンズL12によって集光された後、ミラーM1により反射されて進行方向が90°曲げられた上で、λ/2波長板HWPを介して移動光学テーブル45に水平に且つ光軸に沿って導入され、偏光ビームスプリッタ(PBS)に入射する。
【0057】
同様に、第2の変調光学系40において、レーザ光はレンズL21で集光され、その焦点面上に配置された音響光学変調器(AOM2)42に入射され、ドライバ31から入力される記録信号に対応する超音波に基づいてレーザ光が強度変調される。発散したレーザ光は同様にレンズL22によって集光された後、ミラーM2によって反射されて進行方向が90°曲げられて、移動光学テーブル45に水平に且つ光軸に沿って導入され、偏向光学系ODに導入される。
【0058】
レーザ光LB2 によってグルーブを形成し、かつこのグルーブをウォブルグルーブとする場合は、移動光学テーブル45上の偏向光学系ODにおいて光学偏向が施された上で、ミラーM4によって反射されて再び進行方向が90°曲げられて、偏光ビームスプリッタPBSに入射する。
【0059】
そして、偏光ビームスプリッタPBSを透過したレーザ光LB1 及び偏光ビームスプリッタPBSによって再度90°進行方向が曲げられたレーザ光LB2 は、拡大レンズL3によって所定のビーム径とされた上でミラーM5によって反射されて対物レンズ54へと導かれ、この対物レンズ54によって、原盤用基板11の上の感光層12に集光される。原盤用基板11は、図示しないが回転駆動手段により矢印aで示すように回転される。一点鎖線cは、基板11の中心軸を示す。
【0060】
記録用のレーザ光LB1 及びLB2 は、移動光学テーブル45によって平行移動される。これにより、レーザ光の照射軌跡に応じた凹凸パターンに対応する潜像が、感光層12の全面にわたって形成されることとなる。
【0061】
ここで、偏向光学系ODは、ウェッジプリズム47、音響光学偏向器(AOD:Acousto Optical Deflector)48、ウェッジプリズム49により構成される。レーザ光LB2 は、ウェッジプリズム47を介して音響光学偏向器48に入射し、この音響光学偏向器48によって、所望する露光パターンに対応するように光学偏向が施される。
【0062】
この音響光学偏向器48に使用される音響光学素子としては、例えば、酸化テルル(TeO)から成る音響光学素子が好適である。そして、音響光学偏向器48によって光学偏向が施されたレーザ光LB2 は、ウェッジプリズム49を介して偏向光学系ODから出射される。
【0063】
尚、ウェッジプリズム47、49は、音響光学偏向器48の音響光学素子の格子面に対してブラッグ条件を満たすようにレーザ光LB2 が入射すると共に、音響光学偏向器48によってレーザ光LB2 に対して光学偏向を施しても、ビームの水平高さが変わらないようにする機能を持つ。換言すれば、これらウェッジプリズム47、49と音響光学偏向器48は、音響光学偏向器48の音響光学素子の格子面がレーザ光LB2 に対してブラッグ条件を満たし、且つ偏向光学系ODから出射されたときのレーザ光の水平高さが変わらないように配置される。
【0064】
また、音響光学偏向器48には、この音響光学偏向器48を駆動するための駆動用ドライバ50が取り付けられており、この駆動用ドライバ50には、電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)51からの高周波信号が、正弦波で変調され供給される。そして、感光層の露光の際には、所望する露光パターンに応じた信号が電圧制御発振器51から駆動用ドライバ50に入力され、この信号に応じて駆動用ドライバ50によって音響光学偏向器48が駆動され、これにより、レーザ光LB2 に対して所望のウォブリングに対応した光学偏向が施される。
【0065】
具体的には、例えば、周波数956.5kHzにてグルーブをウォブリングさせることにより、グルーブにアドレス情報を付加するような場合には、例えば中心周波数が224MHzの高周波信号を周波数956.5kHzの制御信号にて正弦波信号を電圧制御発振器51から駆動用ドライバ50に供給する。
【0066】
そして、この信号に応じて、駆動用ドライバ50によって音響光学偏向器48を駆動し、この音響光学偏向器48の音響光学素子のブラッグ角を変化させ、これにより、周波数956.5kHzのウォブリングに対応するように、レーザ光に対して光学偏向を施す。これにより、感光層上に集光されるレーザ光のスポット位置が、周波数956.5kHz、振幅±10nmにて、原盤用基板11の半径方向に振動するように光学偏向を行った。
【0067】
ここで、偏光ビームスプリッタPBSは、S偏光を反射し、P偏光を透過するようになされ、光学偏向されたレーザ光LB2 はS偏光であり、PBSにおいて反射するようになされる。
【0068】
また、第1の変調光学系30から出射されたレーザ光LB1 は、λ/2波長板HWPを通過することにより偏光方向が90°回転させられているのでP偏光となっており、PBSを透過する。
【0069】
後述する実施例においては、対物レンズ54の開口数NAを0.9とした。第1及び第2の変調光学系30及び40の音響光学変調器32及び42としては、酸化テルル(TeO)を用いた。入力端子からドライバ41を介して供給される信号は、ピットを形成する場合は、例えば1−7変調信号とし、グルーブを形成する場合は一定レベルのDC(直流)信号である。
【0070】
また、後述の実施例では、変調光学系30及び40の光学レンズとしては、集光レンズL11及びL21の焦点距離を80mm、コリメートレンズL12及びL22の焦点距離を100mmとし、また移動光学テーブル40の拡大レンズL3の焦点距離を50mmとした。
【0071】
更に後述の実施例における光学記録装置の露光条件は、ウォブルグルーブに対しレーザパワー0.4mJ/mとし、第2の変調光学系40によってDC変調によりトラックピッチを0.32μmとして、原盤用基板11上の感光層12にスパイラル状にパターン露光を行った。
【0072】
そして、上述のパターン露光を行った後、原盤用基板11を感光層12が上部になるように現像機のターンテーブルに載置して、この原盤用基板11の表面が水平面となるようにして回転させる。この状態で、感光層12上に現像液を滴下して、感光層12の現像処理を行い、信号形成領域に、記録信号に基づく凹凸パターンが形成され、上述の図4Aにおいて説明した光学記録再生媒体製造用の原盤を形成する。
【0073】
そしてこの後、上述の図2B〜Cにおいて説明した製造工程によって、上述の光学記録装置によるパターン露光と現像工程によって作製した凹凸パターンとは反転する凹凸パターンが形成された光学記録再生媒体製造用スタンパ、この場合いわゆるマザースタンパを形成し、更にこのマザースタンパから射出成形法又は2P法等によって、後述の実施例においては射出成形によりポリカーボネート等の光透過性樹脂より成る光学記録再生媒体用の基板を成形する。
【0074】
そして、成形した基板の厚さを1.1mmとし、その信号形成面に、図1において説明したように、Al合金等から成る光反射層4、ZnS−SiO2 等より成る第1の誘電体層5、GeSbTe合金等より成る相変化材料より成る記録層6、ZnS−SiO等より成る第2の誘電体層7、基板材料及び後述の保護層の材料に比して高い屈折率材料よりなる高屈折率充填層8を順次スパッタリング等によって成膜し、高屈折率充填層8の上面が平坦化するまでプラズマエッチング等のエッチングを施す。その後、高屈折率充填層8上に、PSA等よりなる接着層9を介して熱可塑性樹脂シート等よりなる保護層19を被着する。
【0075】
このような製造工程を経て、図1において説明した、本発明構成による例えばDVRフォーマットの光学記録再生媒体が形成される。
【0076】
このようにして形成した光学記録再生媒体の凹凸パターンの再生特性の評価を、波長λ=406nm、開口数NA=0.85の光学系を備えた光学記録再生装置を用いて行う。この装置の模式的な構成を図4に示す。
【0077】
図4において、61は例えば波長λ=406nmの半導体レーザ等の光源を示し、ここから出射されたレーザビームは、コリメートレンズ62で平行光とされ、グレーティング63によって、0次光(主ビーム)及び±1次光(副ビーム)の3つのビームに分けられる。これらの3つのビーム(P偏光)は、偏光ビームスプリッタ64、1/4波長板65を円偏光として透過して、前述の図1において説明したように、開口数NA=0.85の対物レンズよりなる光ピックアップ66によって、光学記録再生媒体10の所定の記録トラック上に集光される。主ビームの中央のスポットは記録情報の記録再生に用いられ、副ビームの光スポットはトラッキングエラーの検出用に用いられる。68は光学記録再生媒体10を矢印bで示すように回転させる回転手段を示す。実線dは、光学記録再生媒体10の回転軸を示す。
【0078】
そして、光学記録再生媒体10からの反射光は、光ピックアップ66、1/4波長板65を再び経由して円偏光はS偏光になり偏光ビームスプリッタ64に反射され、組み合わせレンズ71に入射させる。
【0079】
組み合わせレンズ71に入射されたレーザ光は、レーザビームに非点収差を与えるレンズを介してフォトダイオード72に入射され、ビームの強度に応じた電気信号に変換され、サーボ信号(フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号)として、サーボ回路に出力される。フォトダイオード72は分割されたディテクタ73(A〜H)を有する。主ビームの戻り光はディテクタ73の中央部に位置する4分割ディテクタのA〜Dに入射し、副ビームの戻り光はディテクタ73の両側部に位置するE〜Hに入射する。
【0080】
ディテクタ73のA〜Hにより出力される信号A〜Hが、図示しないが所定の回路系において、以下のように加算減算処理されて所定の信号が出力される。この例においては、所定の間隔に配置して照射した上記3本のレーザ光を利用した差動プッシュプル(DPP:Differntial Push−Pull)方式によりトラッキングサーボ信号を得た。即ち、
光学記録再生媒体の再生信号=(A+B+C+D)
ピット再生信号(例えばEFM信号)=(A+B+C+D)
プッシュプル信号=(B+C)−(A+D)
差動プッシュプル(トラッキングサーボ)信号=(B+C)−(A+D)−k((E−F)+(G−H))
(kは所定の定数)
とする。
このような構成による光学記録再生装置により、以下の実施例において、上述の本発明構成による光学記録再生媒体の評価を行った。
【0081】
【実施例】
以下の例においては、高屈折率充填層8の材料を変えたタイプ1からタイプ5の構成において、グルーブの深さを上述の感光層12の厚さを変化させることによって、12nmから34nmまで変化させた。以下の例では、12nmとする光学記録再生媒体A、16nmとする光学記録再生媒体B、20nmとする光学記録再生媒体C、24nmとする光学記録再生媒体D、29nmとする光学記録再生媒体E、34nmとする光学記録再生媒体Fをそれぞれ形成した。
タイプ1から4における高屈折率充填層の材料及び屈折率nは以下の通りである。タイプ5は高屈折率充填層を設けない構成とした。
【0082】
タイプ1:酸化チタン(TiO)、n=2.6
タイプ2:硫化亜鉛(ZnS)、n=2.3
タイプ3:酸化ネオジム(Nd)、n=2.0
タイプ4:シアニン系色素で反応性の低い色素、n=2.4
【0083】
なお、タイプ1〜3の高屈折率充填層は、高周波スパッタ装置により、真空度を10−3Pa程度とした後、1〜3Pa程度のArガス雰囲気中で各材料をターゲットとし、出力1〜3KWとしてその成膜を行った。各列共に、成膜時間を調整してその膜厚を調整し、各深さのグルーブを埋め込むよう第2の誘電体層上に被着形成した。
【0084】
また、タイプ4のシアニン系色素としては、下記の化1に示す材料を用いた。またその膜厚は、フッ素アルコールを溶媒として用いて粘度を調整し、スピンコートの回転数を調整してグルーブを埋め込むよう第2の誘電体層上に被着形成した。
【0085】
【化1】

Figure 2004178651
【0086】
なお、上記化1において、R及びRは、それぞれ独立に、炭素原子数1〜3のアルキル基を表わし、Rは炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数2〜4のアルコキシアルキル基又は炭素原子数1〜4のフッ化アルキル基を表わし、X はアニオンを表わす。上記のタイプ4においては、以下に示す材料とした。
【0087】
:CH
:CH
:n−C
:Cl
上述のタイプ4においては、このシアニン色素とクエンチャーを溶質として、フッ素アルコールを溶媒として、液濃度2%〜5%程度に調節してシアニン色素溶液を作成した。
【0088】
塗布方法は以下の通りである。
先ずスピンコーターの載置台に基板を固定する。
その後載置台を回転させる。この時の回転数は300s−1(回/秒)から500s−1の間に維持する。
次に、上述のシアニン色素溶液を基板に滴下する。
そして回転数を1000s−1とした後、更に回転数を2000s−1とする。
【0089】
最後に回転数を4000s−1から5000s−1にして、1秒〜2秒程度保持する。停止後、基板を取り出し、乾燥後、接着層及び保護層を被着する。
上述の例においては、載置台の回転数を調節して膜厚の調整を行った。
【0090】
このような構成における光学記録再生媒体の各例を、上述の図4において説明した光学記録再生装置においてプッシュプル信号振幅を測定した。なお、トラックピッチは上述したように0.32μm、グルーブ幅は125nm程度であった。
各例におけるプッシュプル信号振幅量を、位相深さの指標となるλ/(d×n)(λ:再生用光の波長、d:グルーブ深さ、n:グルーブの凹凸を埋め込む媒質の屈折率)とともに、以下の表1に示す。
【0091】
【表1】
Figure 2004178651
【0092】
上記表1においてプッシュプル信号振幅が0.13以下の場合は安定なトラッキングサーボを行うことができなかった。すなわち、タイプ1の光学記録再生媒体F、タイプ3の光学記録再生媒体A、タイプ5の光学記録再生媒体A及びBである。その他の光学記録再生媒体の構成例では、プッシュプル信号振幅が十分であり、安定したトラッキングサーボを行うことができた。更にこれらの光学記録再生媒体、ウォブルグルーブのアドレス情報を安定に再生することができた。
【0093】
この結果から明らかなように、高屈折率充填層を設けない従来構成の光学記録再生媒体においては、グルーブの深さが20nmより小さくなると十分なプッシュプル信号振幅が得られず、安定したトラッキングサーボが行えないが、高屈折率充填層を設ける本発明構成によれば、グルーブ深さが20nm以下となり、すなわちλ/13n以下の段差になっても十分なプッシュプル信号振幅が得られ、安定したトラッキングサーボを行うことができることがわかる。特に高屈折率充填層の材料を屈折率2.0以上とすることによって、良好なトラッキングサーボを行うことができることがわかる。
【0094】
なお、タイプ3の光学記録再生媒体Aにおいては、十分なプッシュプル信号振幅が得られていないが、このようにグルーブの深さを12nmと浅くする場合は、屈折率が2.3以上の材料の高屈折率充填層を設ける場合に、十分なプッシュプル信号振幅が得られることがわかる。
また、深さが24nm以上の場合においては、高屈折率充填層を設けない従来構成のタイプ5においても、十分なプッシュプル信号振幅が得られることがわかる。
したがって、本発明においては、グルーブの深さが12nm以上20nm以下とするときに、有意な効果を得ることができることがわかる。
【0095】
次に、上述の各例において、トラッキングサーボ及びウォブルグルーブのアドレス情報を安定に再生できる領域、すなわち上記表1においてプッシュプル信号振幅が0.14以上得られた領域のグルーブ上に、1−7変調で記録再生を行い、ジッターを測定した。この結果を以下の表2に示す。
【0096】
【表2】
Figure 2004178651
[イメージ]
【0097】
上記表2において、「−」は十分なプッシュプル信号が得られず、ジッターを測定できないことを示す。
【0098】
この結果からわかるように、DVR型構成の光学記録再生媒体において、グルーブの深さが小さいほうが、ジッター等の記録再生特性が良好となることが明らかである。このことから、DVR、Blu−ray Disc等の高密度光学記録再生媒体においては、グルーブの深さを25nm以下とすることが望ましいことがわかる。
【0099】
すなわち、上記表2の結果から、光学記録再生媒体E、Fの測定を行うことができた領域では、ジッターが10%以上であり、良好な記録再生特性を実現することは難しいことがわかる。
これに対し、光学記録再生媒体A〜Dの安定なトラッキングサーボを得ることができたタイプにおいて、ジッターが9%程度以下であり、良好な記録再生特性を実現できた。
また、タイプ5の従来構成において、光学記録再生媒体C及びDのみが良好な記録再生特性を実現することができたが、本発明構成の高屈折率充填層を有するタイプ1,2,3及び4は更に光学記録再生媒体A及びBにおいても、安定なトラッキングサーボを得た領域で7% 台の比較的低いジッターを実現することができた。つまり、グルーブの深さが20nmより小さい光学記録再生媒体においても、更に良好な記録再生特性を実現可能であることがわかる。
【0100】
前述したように、DVRのトラックピッチ0.32μmは、カットオフ周波数のトラックピッチ(0239μm)の4/3程度しかなく、従来必要とされた3/2未満(0.32/0.239=1.339)であり、充分なトラッキングサーボ信号振幅(プッシュプル信号振幅)が得られなかったが、本発明構成とすることによって、安定なトラッキングサーボを実現することができた。
【0101】
更に、グルーブ深さを20nm程度以下とする光学記録再生媒体においても、2.0以上の屈折率材料の高屈折率充填層を設けることによって、安定したトラッキングサーボを行うことができ、良好な記録再生特性を実現できた。
【0102】
なお、上述の例においては、グルーブについて再生特性を測定したものであるが、本発明を、図5に示すように、ピット2をグルーブ3に混在して設ける構成とする場合においても、同様の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【0103】
尚、トラックピッチをカットオフ周波数に対応するトラックピッチの3/2倍以上とするときは、グルーブの深さを20nm程度以下とする必要がなく、充分なプッシュプル信号が得られることから、カットオフ周波数のトラックピッチの4/3以上3/2未満のトラックピッチとするときに、本発明による有意な効果が得られることがわかる。
【0104】
上述したように、本発明においては、ランドグルーブ記録方式を採る場合と同様に、トラック密度を従来の2倍に高密度化をはかり、グルーブの良好な再生特性を実現できた。読み取り面に近い側にグルーブをピットと混在して形成し、フォーカス点を変えることなく良好なピット信号の再生特性とグルーブの記録再生特性を両立できる光学記録再生媒体を提供することができる。
【0105】
以上本発明の実施の形態と実施例の各例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、相変化材料による記録層等の各層の材料構成を変更するなど、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形変更が可能であることはいうまでもない。
【0106】
また、情報としては記録情報に限定されることなく、信号の記録再生や或いは情報及び信号の記録再生両方の機能を有する光学記録再生媒体及びこれを用いた光学記録再生装置にも適用することができる。
【0107】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、少なくともグルーブを有する光学記録再生媒体において、グルーブの凹凸を埋め込んで、基板及び保護層の屈折率より高い屈折率材料の高屈折率充填層を設けることによって、グルーブの深さが記録再生特性を良好にするために比較的浅くされる場合においても、屈折率の高い高屈折率充填層を介して再生用光をグルーブに入射させることによって、光学的に光路差を補償することができて、再生用光の波長λと媒質の屈折率をnとしたときに、λ/8n程度にその深さを近づけることができ、安定なトラッキングサーボを可能とすることができる
【0108】
特に、高屈折率充填層を、屈折率が2.0以上の材料より構成することによって、プッシュプル信号振幅を十分大として、良好な記録再生特性を得ることができた。
【0109】
また、グルーブのトラックピッチがカットオフ周波数の4/3以上3/2未満とされる場合、または再生用光の波長λを405nm±10nm、対物レンズの開口数NAを0. 85±0.05とする場合において、DVRやBlu−ray Disc型の光学記録再生媒体におけるように、グルーブの深さを25nm程度以下としても、本発明によれば、高屈折率充填層を設けることによって光路差を最適化し、十分なプッシュプル信号振幅が得られるようにすることができ、記録再生特性の向上を図ることができる。
【0110】
更に、グルーブの少なくとも一部をウォブリンググルーブとする場合においても、本発明構成とすることによって、安定にトラッキングサーボを行って、ウォブル信号を安定に再生することができる。
また、グルーブと混在してピットが形成される場合においても、同様にグルーブと同程度に浅く形成されるピットの読み取りにあたって、高屈折率充填層を設けることによって光路差を補償することによって、その再生特性の向上をはかることができる。
【0111】
したがって、本発明によれば、高密度化と共に安定なトラッキングサーボ特性が得られ、良好な記録再生特性の光学記録再生媒体を得ることができて、高記録密度で記録再生特性に優れた光学記録再生媒体及びこれを用いた光学記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光学記録再生媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図2】Aは光学記録再生媒体製造用スタンパの一例の製造工程図である。
Bは光学記録再生媒体製造用スタンパの一例の製造工程図である。
Cは光学記録再生媒体製造用スタンパの一例の製造工程図である。
【図3】光学記録装置の一例の構成図である。
【図4】光学記録再生装置の一例の構成図である。
【図5】光学記録再生媒体の一例の要部の略線的拡大平面図である。
【符号の説明】
1 基板、2 ピット、3 グルーブ、4 光反射層、5 第1の誘電体層、6記録層、7 第2の誘電体層、8 高屈折率充填層、9 接着層、10 光学記録再生媒体、11 原盤用基板、12 感光層、13 ピットパターン、13n 反転ピットパターン、14 グルーブパターン、14n 反転グルーブパターン、15 スタンパ、16 マザースタンパ、19 保護層、25 光源、30 第1の変調光学系、31 駆動用ドライバ、32 音響光学変調器、40 第2の変調光学系、41 駆動用ドライバ、42 音響光学変調器、45 移動光学テブル、47 ウェッジプリズム、48 音響光学偏向器、49 ウェッジプリズム、50 駆動用ドライバ、51 電圧制御発振器、52 対物レンズ、54 光ピックアップ 61 光源、62 コリメートレンズ、63 グレーティング、64 偏光ビームスプリッタ(PBS)、65 1/4波長板、66 光ピックアップ、67 磁気ヘッド、68 回転手段、70 偏光ビームスプリッタ、71 組み合わせレンズ、72 フォトダイオード、73 ディテクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical recording / reproducing medium in which at least a groove is formed on a molded substrate, and at least a recording layer and a protective layer are formed on the groove, and an optical recording / reproducing apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
As an optical recording / reproducing medium, various types of optical disks, which are formed in a disk shape and are optically recorded and / or reproduced, have been put to practical use. Such optical discs include a read-only optical disc in which emboss pits corresponding to data are formed in advance on a disc substrate, a magneto-optical disc for recording data using a magneto-optical effect, and a phase change of a recording film. There is a phase change type optical disk for recording data by utilizing the same.
[0003]
Of these optical disks, writable optical disks such as magneto-optical disks and phase-change optical disks usually have grooves formed along the recording tracks on the disk substrate. Here, the groove is a so-called guide groove formed along a recording track in order to mainly perform tracking servo, and a space between the groove and the opening end of the groove is referred to as a land.
[0004]
In an optical disk having a groove formed thereon, tracking servo is normally performed by a tracking error signal based on a push-pull signal obtained from light reflected and diffracted by the groove. Here, the push-pull signal is to detect the light reflected and diffracted by the groove by two photodetectors arranged symmetrically with respect to the track center, and to take the difference between the outputs from the two photodetectors. Is obtained by
[0005]
By the way, conventionally, in these optical disks, a high recording density has been achieved by improving the reproduction resolution of an optical pickup mounted on a reproduction apparatus. The improvement of the reproduction resolution of the optical pickup is mainly achieved by shortening the wavelength λ of the laser light used for reproducing the data or increasing the numerical aperture NA of the objective lens for condensing the laser light on the optical disk. As a result, it has been realized optically.
[0006]
Conventionally, a so-called write-once CD-R of a CD (Compact Disc), a rewritable MD (Mini Disc) of a magneto-optical disk, a write-once DVD-R or DVD + R of a DVD (Digital Versatile Disc), or a rewritable DVD. In each type of so-called DVD + RW or DVD-RW (both are registered trademarks of optical disks), a groove recording format for recording in a groove has been proposed. For each format of the ISO-based magneto-optical disk, a land recording format for recording on a land has been proposed.
[0007]
On the other hand, in a DVD-RAM (Random Access Memory) or the like, as one method for realizing a higher density of an optical disk, the track density is doubled by increasing the track density by recording on both the groove and the land. A so-called land-groove recording method has been proposed.
[0008]
In addition, land-groove recording methods have been studied for high-density optical disks such as DVR (Digital Video Recordable) or Blu-ray Disc, which are being developed as next-generation optical disks in recent years, and μ-Discs with a reduced MD. As a result, a higher recording density has been achieved.
[0009]
However, when performing land / groove recording on a DVD-RAM or the like, optimal recording / reproduction characteristics cannot be obtained unless the focus point is adjusted during recording / reproduction in recording on a land and recording on a groove. There was a drawback that it caused complication.
[0010]
In addition, in "ISOM 2000 Simulation of Heat Generation and Production On Land / Groove Disc", it is apparent from the report that the recording beam shape is different between the recording on the land and the recording on the groove. It is difficult to equalize the characteristics and the groove recording / reproducing characteristics, and there is a problem that regions having different recording / reproducing characteristics exist in the same optical recording / reproducing medium.
[0011]
Furthermore, in a high-density optical disk such as a DVR, the recording / reproducing characteristics on the land near the reading surface, that is, in the case of DVR, are good, but in the case of the DVR, which is far from the reading surface, that is, in the case of DVR. It has been difficult to maintain good recording / reproducing characteristics in a groove far from the light irradiation side.
[0012]
In a DVR-ROM (Read Only Memory) disk or the like, it is currently possible to directly record a signal in such a land-groove recording format, but the recording / reproducing characteristics between recording on a land and recording on a groove are possible. Is desired to be good and uniform.
[0013]
As described above, in a high-density optical disk such as a DVR, the groove portion is far from the reading surface, and it is difficult to improve the recording / reproducing characteristics in the groove portion.
[0014]
On the other hand, in the manufacturing process of the optical recording / reproducing medium, a method of manufacturing by inverting the concave / convex pattern formed on the substrate is considered. That is, in a normal manufacturing process of an optical recording / reproducing medium, after forming a fine uneven pattern on a photosensitive layer on a glass master by photolithography or the like, a master stamper made of, for example, Ni is formed by plating or the like.
[0015]
Then, the master stamper is placed on a mold or the like to inject resin, or, for example, an ultraviolet curable resin is applied on a substrate, and the stamper is pressed on the resin layer to obtain the desired unevenness. By a so-called 2P (Photo-Polymerization) method of forming a pattern, a substrate of an optical recording / reproducing medium having a predetermined fine uneven pattern formed on the surface can be formed.
[0016]
Therefore, as described above, when the groove portion is provided on the side far from the reading light and the recording / reproducing characteristics cannot be maintained satisfactorily, a copy stamper of the above-mentioned master stamper, that is, a so-called mother stamper is transferred by an electroplating method or the like. By forming, the groove pattern on the substrate is provided on the side close to the reading light by reversing the concavo-convex pattern, so that the recording / reproducing characteristics can be improved.
[0017]
However, in the case of employing the groove recording or land recording format, in order to achieve the same high recording density as in the case of employing the land / groove recording format, the track density is to be twice that in the case of employing the land / groove recording format, that is, It is necessary to reduce the track pitch by half, and the amplitude of a tracking servo signal such as a push-pull signal becomes small, so that stable tracking and reproduction of a wobble signal become difficult.
[0018]
For example, in the land / groove recording format, the track pitch is 0.60 μm, that is, the land width is 0.30 μm, the groove width is 0.30 μm, and the push-pull signal amplitude is about 90%.
[0019]
However, in order to achieve the same recording density in the groove recording format, if the track pitch is set to 0.32 μm, the amplitude of the push-pull signal is about 18%.
[0020]
In a conventional optical disc, the track pitch is set to be about twice to 3/2 of the track pitch of the cutoff frequency of the optical pickup of the reproducing apparatus. Here, the cutoff frequency is a frequency at which the amplitude of the reproduction signal becomes substantially zero, the wavelength of the laser light used for reproducing the data is λ, and the aperture of the objective lens for condensing the laser light on the optical disk. When the number is NA, it is represented by 2NA / λ.
[0021]
In the case of the above-mentioned DVR, since the numerical aperture NA is 0.85 and the wavelength of the reproduction light is λ = 406 nm, the cutoff frequency (2NA / λ) is 4187 lines / mm, and the track pitch in this case is 0. 239 μm.
Assuming that the track pitch of the DVR is 0.32 μm, the track pitch is about / (0.32 / 0.239 = 1.339) of the track pitch (0.239 μm) corresponding to the cutoff frequency.
[0022]
Normally, the track pitch is set to about 2 to 3/2 of the track pitch corresponding to the cutoff frequency because the tracking servo signal amplitude is sufficient to realize stable tracking servo and stable wobble signal reproduction. It is necessary to obtain at the level.
[0023]
In recent high-density optical disks, a push-pull signal is used as a tracking error signal. To stably perform tracking servo, the push-pull signal amplitude ratio needs to be about 0.14 or more. Further, it is desired to stably reproduce the wobble signal.
[0024]
On the other hand, in the optical recording / reproducing medium in which the recording layer such as the DVR is made of a phase change material, data with good recording / reproducing characteristics such as jitter is obtained when the depth of the groove is small, and the depth of the groove is small. Is being considered to be 25 nm or less.
[0025]
The depth of the groove having the maximum push-pull signal amplitude is about 1 / n of the wavelength λ of the reproduction light (n is the refractive index of the medium from the incident surface of the reproduction light to the groove). Here, the refractive index n is 1.49 for PMMA (polymethyl methacrylate), 1.58 for PC (polycarbonate), 1.49 for UV resin, and 1.48 for PSA (Pressure Sensitive Adhesion) as an adhesive. It is about.
[0026]
In the case of the above DVR, the wavelength λ of the reproduction light is 405 nm ± 10 nm, for example, about 406 nm, and the reproduction light is incident from the protective layer side. In this case, the depth λ / 8n at which the push-pull signal amplitude becomes the maximum is 406 (nm) / (8 × 1.49) = 34 (nm).
The push-pull signal amplitude cannot be sufficiently obtained when the amplitude is about λ / 11n or less. However, as described above, when the groove depth is set to 25 nm or less so as to improve the reproduction characteristics in the recording layer made of the phase change material, the λ becomes / 11n or less, a sufficient amplitude of the push-pull signal cannot be obtained, and stable tracking servo cannot be performed.
[0027]
In an optical disc having a recording layer made of a dye material, a high refractive index layer having a relatively high refractive index is provided on the recording layer, and the thickness of the high refractive index layer and the thickness of the recording layer are appropriately selected. As a result, an optical recording medium has been proposed in which the reflectance in the recording layer is reduced to increase the amount of light absorbed by the entire recording layer, thereby increasing the sensitivity and the degree of modulation (for example, see Patent Document 1).
However, when the track pitch is set to about 4/3 or less of the cutoff frequency for the purpose of increasing the recording density as described above, the groove depth is set to about 25 nm or less in order to improve the recording and reproducing characteristics. However, no technique for stabilizing the tracking servo has been reported.
[0028]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-62917
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-described problem, and in a high-density optical recording / reproducing medium, the push-pull signal amplitude is sufficiently increased even when the groove depth is reduced in order to improve the recording / reproducing characteristics. It is an object of the present invention to provide a practical high-density optical recording / reproducing medium and an optical recording / reproducing apparatus using the same, enabling stable tracking servo.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an optical recording / reproducing medium in which at least a groove is formed on a molded substrate, and at least a recording layer and a protective layer are formed on the groove. Is provided with a high refractive index filling layer made of a material having a higher refractive index than the refractive index.
[0031]
Further, according to the present invention, in the above-described configuration, the refractive index of the high refractive index filling layer is set to 2. 0 or more.
Further, according to the present invention, in the above-described configuration, the track pitch of the groove is set to four times the track pitch of the cutoff frequency corresponding to the wavelength λ of the reproducing light for reproducing the recording information of the optical recording and reproducing medium and the numerical aperture NA of the objective lens. It is configured as / 3 or more and less than 3/2.
[0032]
Still further, according to the present invention, in the above-mentioned configuration, the wavelength λ of the reproducing light for reproducing the recorded information of the optical recording / reproducing medium is 405 nm ± 10 nm, and the numerical aperture NA of the objective lens is 0.1. Configure as 85 ± 0.05.
Further, according to the present invention, in the above-described configuration, the depth of the groove is set to be 12 nm or more and 20 nm or less.
[0033]
Further, in the present invention, in the above-described configuration, at least a part of the groove is configured as a wobbling groove.
Further, according to the present invention, in the above structure, pits are formed on the substrate in a manner mixed with the grooves.
[0034]
As described above, in the present invention, in an optical recording / reproducing medium having at least a groove, a high refractive index filling layer of a refractive index material higher than the refractive index of the substrate and the protective layer is provided by embedding the unevenness of the groove. With such a configuration, even when the depth of the groove is made relatively shallow in order to improve the recording / reproducing characteristics, the light for reproduction is supplied to the groove through the high refractive index filling layer having a high refractive index. By making the light incident, the optical path difference can be compensated optically, and when the wavelength λ of the reproducing light and the refractive index of the medium are set to n, the depth can be approximated to λ / 8n, Enables stable tracking servo
[0035]
In particular, by forming the high-refractive-index filling layer from a material having a refractive index of 2.0 or more, as will be described in detail in a later example, the amplitude of the push-pull signal is made sufficiently large to obtain good recording / reproducing characteristics. Could be obtained.
[0036]
When the track pitch of the groove is 4/3 or more and less than 3/2 of the cutoff frequency, or when the wavelength λ of the reproducing light is 405 nm ± 10 nm and the numerical aperture NA of the objective lens is 0. In the case of 85 ± 0.05, according to the present invention, even if the groove depth is set to about 25 nm or less as in the above-mentioned DVR type optical disk, the optical path difference is optimized by providing the high refractive index filling layer. , A sufficient amplitude of the push-pull signal can be obtained, and the recording / reproducing characteristics can be improved.
[0037]
Further, even when at least a part of the groove is formed as a wobbling groove, by adopting the configuration of the present invention, the tracking servo can be performed stably and the wobble signal can be reproduced stably.
Also, in the case where pits are formed coexisting with the groove, when reading the pit formed similarly as shallow as the groove, the optical path difference is compensated by providing a high refractive index filling layer. The reproduction characteristics can be improved.
[0038]
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain an optical recording / reproducing medium capable of improving the recording / reproducing characteristics together with the increase in the recording density and obtaining a stable tracking servo characteristic, and having excellent recording / reproducing characteristics at a high recording density. An optical recording / reproducing medium and an optical recording / reproducing apparatus using the same can be provided.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following example, a case where the present invention is applied to the above-described DVR or Blu-ray Disc will be described. It is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the configuration of the present invention.
[0040]
FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of a main part of an example of an optical recording / reproducing medium according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate on which pits 2 and grooves 3 made of PC, PMMA or the like are formed with a predetermined depth d. On this substrate 1, a light reflection layer 4 made of, for example, an Al alloy, ZnS-SiO2A first dielectric layer 5 made of a material such as a GeSbTe alloy; a recording layer 6 made of a phase change material such as a GeSbTe alloy;2A second dielectric layer 7 is sequentially stacked, and a high-refractive-index filling layer 8 made of a material having a higher refractive index than the substrate 1 and a protective layer 9 described later fills the unevenness of the groove 3 thereon. Formed. Then, the adhesive layer 9 made of, for example, a PSA or the like and a protective layer 19 are adhered on the high refractive index filling layer 8, thereby forming the optical recording / reproducing medium 10. Reference numeral 54 denotes an objective lens of the optical pickup, for example, and L denotes reproduction light such as a laser.
[0041]
In this example, the pits 2 and the grooves 3 are formed as protrusions protruding from the substrate 1, but may be formed in a so-called recessed shape. In the illustrated example, the depth d of the groove is the height of the projection.
[0042]
In this case, the protective layer 19, the adhesive layer 9 and the high-refractive-index filling layer 8 serve as a medium from the light incident surface to the pits. The medium becomes the high refractive index filling layer 8.
[0043]
The method for embedding the high refractive index filling layer 8 is as follows: after the first dielectric layer 5, the recording layer 6, and the second dielectric layer 7, the high refractive index filling layer 8 is deposited by sputtering or the like. The upper surface can be formed as a flat surface by performing relatively long etching, for example, plasma etching so as to eliminate a step at the upper portion of the substrate.
[0044]
Next, an example of a manufacturing process of such an optical recording / reproducing medium will be described with reference to manufacturing process diagrams of FIGS.
[0045]
2A, reference numeral 11 denotes a master substrate made of glass or the like. A photosensitive layer 12 made of a photoresist or the like is adhered and formed on the surface of the master substrate 11, and a pit pattern 13 and a groove pattern 13 corresponding to recorded information are formed by predetermined pattern exposure and development by an optical recording device described later. 14 is formed so as to expose, for example, the surface of the master substrate 11, that is, as a so-called concave pattern from which the photosensitive layer 12 is removed.
[0046]
After that, although not shown, a conductive film made of a nickel film or the like is entirely applied by electroless plating or the like so as to cover the patterned photosensitive layer 12, and then the conductive film is applied. The master substrate 11 is attached to an electroforming apparatus, and a nickel plating layer is formed on the conductive film layer by electroplating so as to have a thickness of, for example, about 300 ± 5 μm.
[0047]
Subsequently, the nickel plating layer was peeled off with a cutter or the like from the master substrate 11 on which the nickel plating layer was thickly adhered, and the photosensitive layer on which the uneven pattern was formed was washed with acetone or the like. As shown, a stamper 15 having an inverted pit pattern 13n of an inverted pit pattern 13 on the master 11 and an inverted groove pattern 14n of an inverted pattern of the groove pattern 14, that is, a so-called master stamper is formed.
[0048]
After that, for example, a release agent is applied on the surface of the stamper 15 on which the concavo-convex pattern is formed, and then, as shown in FIG. 2C, a mother stamper 16 to which the concavo-convex pattern of the stamper 15 is transferred is formed by, for example, electroplating. I do.
[0049]
This mother stamper 16 has a predetermined pit pattern 13 and a groove pattern 14 formed in a concave shape, similarly to the pattern of the photosensitive layer 12 on the master substrate 11 described in FIG. 2A. Therefore, the groove on the substrate formed by injection molding or the like from the mother stamper 16 is a pattern protruding from the substrate, and the groove surface can be on the side closer to the light-receiving side of the reproduction light.
[0050]
Next, a specific exposure process for the photosensitive layer 12 on the master 11 described with reference to FIG. 2A will be described in detail together with a configuration example of the optical recording apparatus.
[0051]
First, the configuration of the optical recording device will be described.
In the above-described pattern exposure step, a method of condensing a laser beam with an objective lens and exposing a photoresist on a master disk substrate is generally employed. FIG. 3 shows an example of such an optical recording apparatus.
[0052]
In FIG. 3, reference numeral 25 denotes a light source such as a gas laser. The light source is not particularly limited and can be appropriately selected and used. In this example, a laser source that oscillates a recording laser beam of a Kr laser (wavelength λ = 351 nm) was used.
[0053]
The laser beam LB0 emitted from the light source 20 is partially reflected by the beam splitter BS2 and the beam splitter BS1. Although not shown, a photodetector, an electric modulator, and the like are provided at the subsequent stage of the beam splitter BS2, so that the laser light output is detected and feedback is applied, so that more stable laser light can be obtained.
[0054]
The laser beams LB1 and LB2 reflected by the beam splitters BS1 and BS2 are guided to first and second modulation optical systems 30 and 40. In the first modulation optical system 30, the laser light is condensed by the lens L11, and an acousto-optic modulator (AOM (Acoustic Optical Modulator) 1) 32 is arranged on the focal plane.
[0055]
Ultrasonic waves corresponding to the recording signal are input from the driver 31 to the acousto-optic modulator 32, and the intensity of the laser beam is intensity-modulated based on the ultrasonic waves. The laser light is diffracted by the diffraction grating of the acousto-optic modulator 32, and only the first-order diffracted light of the diffracted light is transmitted through the slit.
[0056]
The first-order diffracted light having undergone the intensity modulation is condensed by the lens L12, reflected by the mirror M1, bent in the traveling direction by 90 °, and then transmitted to the moving optical table 45 via the λ / 2 wave plate HWP. It is introduced horizontally and along the optical axis and enters a polarizing beam splitter (PBS).
[0057]
Similarly, in the second modulation optical system 40, the laser light is condensed by the lens L21, is incident on the acousto-optic modulator (AOM2) 42 disposed on the focal plane, and is recorded by the driver 31. Is intensity-modulated on the basis of the ultrasonic wave corresponding to. The divergent laser light is similarly condensed by the lens L22, then reflected by the mirror M2, the traveling direction is bent by 90 °, and introduced into the moving optical table 45 horizontally and along the optical axis, and the deflecting optical system Introduced to OD.
[0058]
When a groove is formed by the laser beam LB2 and the groove is formed as a wobble groove, the beam is optically deflected by the deflection optical system OD on the moving optical table 45, is reflected by the mirror M4, and changes its traveling direction again. The beam is bent by 90 ° and enters the polarizing beam splitter PBS.
[0059]
The laser beam LB1 transmitted through the polarizing beam splitter PBS and the laser beam LB2 whose traveling direction is bent again by 90 ° by the polarizing beam splitter PBS are reflected by the mirror M5 after having a predetermined beam diameter by the magnifying lens L3. Then, the light is guided to the objective lens 54, and is focused on the photosensitive layer 12 on the master substrate 11 by the objective lens 54. The master substrate 11 is rotated as shown by an arrow a by a rotation driving means (not shown). The dashed line c indicates the central axis of the substrate 11.
[0060]
The recording laser beams LB1 and LB2 are translated by the moving optical table 45. As a result, a latent image corresponding to the concavo-convex pattern corresponding to the laser beam irradiation locus is formed over the entire surface of the photosensitive layer 12.
[0061]
Here, the deflection optical system OD includes a wedge prism 47, an acousto-optic deflector (AOD) 48, and a wedge prism 49. The laser beam LB2 enters the acousto-optic deflector 48 via the wedge prism 47, and is subjected to optical deflection by the acousto-optic deflector 48 so as to correspond to a desired exposure pattern.
[0062]
As an acousto-optic element used for the acousto-optic deflector 48, for example, tellurium oxide (TeO2An acousto-optical element comprising: The laser light LB2 optically deflected by the acousto-optic deflector 48 is emitted from the deflection optical system OD via the wedge prism 49.
[0063]
The wedge prisms 47 and 49 receive the laser beam LB2 so as to satisfy the Bragg condition on the lattice plane of the acousto-optic device of the acousto-optic deflector 48, and the acousto-optic deflector 48 applies the laser beam LB2 to the laser beam LB2. It has a function to keep the horizontal height of the beam unchanged even when optical deflection is performed. In other words, the wedge prisms 47 and 49 and the acousto-optic deflector 48 have the grating surface of the acousto-optic element of the acousto-optic deflector 48 satisfying the Bragg condition with respect to the laser beam LB2, and are emitted from the deflection optical system OD. The laser light is arranged so that the horizontal height of the laser light does not change.
[0064]
A driving driver 50 for driving the acousto-optic deflector 48 is attached to the acousto-optic deflector 48, and the driving driver 50 has a voltage controlled oscillator (VCO) 51. Is supplied by being modulated with a sine wave. When the photosensitive layer is exposed, a signal corresponding to a desired exposure pattern is input from the voltage controlled oscillator 51 to the driving driver 50, and the driving driver 50 drives the acousto-optic deflector 48 in response to the signal. As a result, the laser beam LB2 is subjected to optical deflection corresponding to the desired wobbling.
[0065]
Specifically, for example, when address information is added to a groove by wobbling the groove at a frequency of 956.5 kHz, for example, a high-frequency signal having a center frequency of 224 MHz is converted into a control signal having a frequency of 956.5 kHz. Thus, a sine wave signal is supplied from the voltage controlled oscillator 51 to the driving driver 50.
[0066]
In response to this signal, the driving driver 50 drives the acousto-optic deflector 48 to change the Bragg angle of the acousto-optic element of the acousto-optic deflector 48, thereby supporting wobbling at a frequency of 956.5 kHz. Optical deflection is performed on the laser light. Thus, optical deflection was performed so that the spot position of the laser beam condensed on the photosensitive layer vibrated in the radial direction of the master substrate 11 at a frequency of 956.5 kHz and an amplitude of ± 10 nm.
[0067]
Here, the polarization beam splitter PBS reflects S-polarized light and transmits P-polarized light, and the optically deflected laser beam LB2 is S-polarized and is reflected at the PBS.
[0068]
Further, the laser beam LB1 emitted from the first modulation optical system 30 is rotated by 90 ° by passing through the λ / 2 wavelength plate HWP, so that the laser beam LB1 becomes P-polarized light and transmits through PBS. I do.
[0069]
In the examples described later, the numerical aperture NA of the objective lens 54 was set to 0.9. As the acousto-optic modulators 32 and 42 of the first and second modulation optical systems 30 and 40, tellurium oxide (TeO2) Was used. The signal supplied from the input terminal via the driver 41 is, for example, a 1-7 modulation signal when forming a pit, and is a constant level DC (direct current) signal when forming a groove.
[0070]
In the embodiments described later, as the optical lenses of the modulation optical systems 30 and 40, the focal lengths of the condenser lenses L11 and L21 are set to 80 mm, the focal lengths of the collimating lenses L12 and L22 are set to 100 mm. The focal length of the magnifying lens L3 was set to 50 mm.
[0071]
Further, the exposure conditions of the optical recording apparatus in the embodiments described below are such that the laser power is set to 0.4 mJ / m for the wobble groove, the track pitch is set to 0.32 μm by DC modulation by the second modulation optical system 40, and the master substrate 11 The upper photosensitive layer 12 was subjected to pattern exposure in a spiral pattern.
[0072]
Then, after performing the above-described pattern exposure, the master substrate 11 is placed on a turntable of a developing machine such that the photosensitive layer 12 is on the top, and the surface of the master substrate 11 is horizontal. Rotate. In this state, a developing solution is dropped on the photosensitive layer 12 to perform development processing of the photosensitive layer 12, and a concavo-convex pattern based on a recording signal is formed in a signal forming area. Form a master for media production.
[0073]
Thereafter, in the manufacturing process described with reference to FIGS. 2B to 2C, a stamper for manufacturing an optical recording / reproducing medium in which a concave / convex pattern formed by inverting the concave / convex pattern formed by the pattern exposure and development steps by the above-described optical recording device is formed. In this case, a so-called mother stamper is formed, and a substrate for an optical recording / reproducing medium made of a light-transmissive resin such as polycarbonate is formed from the mother stamper by injection molding or 2P method in an embodiment described later. Mold.
[0074]
Then, the thickness of the formed substrate is set to 1.1 mm, and the light reflection layer 4 made of an Al alloy or the like and the first dielectric layer made of ZnS-SiO2 or the like are formed on the signal forming surface as described in FIG. 5, a recording layer 6 made of a phase change material made of a GeSbTe alloy or the like, ZnS-SiO2A second dielectric layer 7 made of a material having a high refractive index, which is made of a material having a higher refractive index than the material of the substrate and a protective layer to be described later. Etching such as plasma etching is performed until the upper surface of 8 is flattened. Thereafter, a protective layer 19 made of a thermoplastic resin sheet or the like is adhered on the high refractive index filling layer 8 via an adhesive layer 9 made of PSA or the like.
[0075]
Through such a manufacturing process, the optical recording / reproducing medium of, for example, the DVR format according to the present invention described with reference to FIG. 1 is formed.
[0076]
The evaluation of the reproduction characteristics of the concavo-convex pattern of the optical recording / reproducing medium thus formed is performed using an optical recording / reproducing apparatus having an optical system having a wavelength λ = 406 nm and a numerical aperture NA = 0.85. FIG. 4 shows a schematic configuration of this device.
[0077]
In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a light source such as a semiconductor laser having a wavelength λ = 406 nm, for example. A laser beam emitted from the light source is collimated by a collimator lens 62, and a zero-order light (main beam) and It is divided into three beams of ± primary light (sub beam). These three beams (P-polarized light) pass through the polarization beam splitter 64 and the quarter-wave plate 65 as circularly polarized light, and as described with reference to FIG. 1, the objective lens having the numerical aperture NA = 0.85. The light is focused on a predetermined recording track of the optical recording / reproducing medium 10 by the optical pickup 66. The spot at the center of the main beam is used for recording and reproduction of recorded information, and the light spot of the sub beam is used for detecting a tracking error. Reference numeral 68 denotes a rotating means for rotating the optical recording / reproducing medium 10 as shown by an arrow b. The solid line d indicates the rotation axis of the optical recording / reproducing medium 10.
[0078]
Then, the reflected light from the optical recording / reproducing medium 10 passes through the optical pickup 66 and the 波長 wavelength plate 65 again, so that the circularly polarized light becomes S-polarized light, is reflected by the polarization beam splitter 64, and is incident on the combination lens 71.
[0079]
The laser light incident on the combination lens 71 is incident on the photodiode 72 via a lens that gives astigmatism to the laser beam, is converted into an electric signal corresponding to the intensity of the beam, and is converted into a servo signal (focus error signal and tracking signal). The error signal is output to the servo circuit. The photodiode 72 has divided detectors 73 (A to H). The return light of the main beam enters the four-divided detectors A to D located at the center of the detector 73, and the return light of the sub-beam enters E to H located on both sides of the detector 73.
[0080]
The signals A to H output from the detectors A to H are subjected to addition and subtraction processing in a predetermined circuit system (not shown) as follows, and a predetermined signal is output. In this example, a tracking servo signal was obtained by a differential push-pull (DPP) method using the three laser beams irradiated at predetermined intervals. That is,
Reproduction signal of optical recording / reproduction medium = (A + B + C + D)
Pit reproduction signal (for example, EFM signal) = (A + B + C + D)
Push-pull signal = (B + C)-(A + D)
Differential push-pull (tracking servo) signal = (B + C)-(A + D) -k ((EF) + (GH))
(K is a predetermined constant)
And
With the optical recording / reproducing apparatus having such a configuration, the above-described optical recording / reproducing medium according to the present invention was evaluated in the following examples.
[0081]
【Example】
In the following example, the depth of the groove is changed from 12 nm to 34 nm by changing the thickness of the photosensitive layer 12 in the type 1 to type 5 configuration in which the material of the high refractive index filling layer 8 is changed. I let it. In the following examples, an optical recording / reproducing medium A of 12 nm, an optical recording / reproducing medium B of 16 nm, an optical recording / reproducing medium C of 20 nm, an optical recording / reproducing medium D of 24 nm, an optical recording / reproducing medium E of 29 nm, An optical recording / reproducing medium F having a thickness of 34 nm was formed.
The materials and the refractive index n of the high refractive index filling layer in types 1 to 4 are as follows. Type 5 has a configuration in which a high refractive index filling layer is not provided.
[0082]
Type 1: Titanium oxide (TiO2), N = 2.6
Type 2: zinc sulfide (ZnS), n = 2.3
Type 3: Neodymium oxide (Nd2O3), N = 2.0
Type 4: low reactive cyanine dye, n = 2.4
[0083]
The high-refractive-index filling layers of types 1 to 3 have a degree of vacuum of 10-3After setting the pressure to about Pa, the respective materials were targeted in an Ar gas atmosphere of about 1 to 3 Pa, and the film was formed with an output of 1 to 3 KW. For each row, the film thickness was adjusted by adjusting the film forming time, and the film was formed on the second dielectric layer so as to embed the groove at each depth.
[0084]
Further, as the type 4 cyanine dye, a material represented by the following chemical formula 1 was used. The film thickness was adjusted by using fluorine alcohol as a solvent, the viscosity was adjusted, and the rotation speed of spin coating was adjusted to form a groove so as to embed the groove on the second dielectric layer.
[0085]
Embedded image
Figure 2004178651
[0086]
In the above formula 1, R1And R2Each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms;3Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;1 Represents an anion. In the above-mentioned type 4, the following materials were used.
[0087]
R1: CH3
R2: CH3
R3: NC4H9
X1 : Cl4
In the type 4 described above, a cyanine dye solution was prepared by adjusting the liquid concentration to about 2% to 5% using the cyanine dye and the quencher as a solute and using a fluoroalcohol as a solvent.
[0088]
The application method is as follows.
First, the substrate is fixed on the mounting table of the spin coater.
Thereafter, the mounting table is rotated. The rotation speed at this time is 300s-1(Times / sec) to 500s-1Keep between.
Next, the above-mentioned cyanine dye solution is dropped on the substrate.
And the rotation speed is 1000s-1After that, further increase the rotation speed to 2000s-1And
[0089]
Finally, set the rotation speed to 4000s-1From 5000s-1And hold for about 1 to 2 seconds. After stopping, the substrate is taken out, and after drying, the adhesive layer and the protective layer are applied.
In the above example, the film thickness was adjusted by adjusting the rotation speed of the mounting table.
[0090]
For each example of the optical recording / reproducing medium having such a configuration, the push-pull signal amplitude was measured in the optical recording / reproducing apparatus described with reference to FIG. As described above, the track pitch was 0.32 μm, and the groove width was about 125 nm.
The amplitude of the push-pull signal in each example is defined as λ / (d × n) (λ: wavelength of light for reproduction, d: groove depth, n: refractive index of a medium for embedding concaves and convexes of the groove, which is an index of phase depth. ) Are shown in Table 1 below.
[0091]
[Table 1]
Figure 2004178651
[0092]
In Table 1, when the push-pull signal amplitude was 0.13 or less, stable tracking servo could not be performed. That is, a type 1 optical recording / reproducing medium F, a type 3 optical recording / reproducing medium A, and a type 5 optical recording / reproducing medium A and B. In the other examples of the configuration of the optical recording / reproducing medium, the push-pull signal amplitude was sufficient, and stable tracking servo could be performed. Further, the address information of the optical recording / reproducing medium and the wobble groove could be reproduced stably.
[0093]
As is apparent from the results, in the conventional optical recording / reproducing medium having no high refractive index filling layer, when the groove depth is smaller than 20 nm, a sufficient push-pull signal amplitude cannot be obtained, and a stable tracking servo is not obtained. However, according to the configuration of the present invention in which the high refractive index filling layer is provided, a sufficient push-pull signal amplitude can be obtained even when the groove depth is 20 nm or less, that is, a step of λ / 13 n or less, and stable. It turns out that tracking servo can be performed. In particular, it can be seen that good tracking servo can be performed by setting the material of the high refractive index filling layer to have a refractive index of 2.0 or more.
[0094]
In the type 3 optical recording / reproducing medium A, a sufficient push-pull signal amplitude is not obtained. However, when the groove depth is reduced to 12 nm, a material having a refractive index of 2.3 or more is used. It can be seen that a sufficient push-pull signal amplitude can be obtained when the high refractive index filling layer is provided.
In addition, when the depth is 24 nm or more, a sufficient push-pull signal amplitude can be obtained even in Type 5 having the conventional configuration in which the high refractive index filling layer is not provided.
Therefore, in the present invention, it can be seen that a significant effect can be obtained when the depth of the groove is 12 nm or more and 20 nm or less.
[0095]
Next, in each of the above examples, 1-7 are set on the groove in the area where the address information of the tracking servo and the wobble groove can be stably reproduced, that is, in the area where the push-pull signal amplitude is 0.14 or more in Table 1 above. Recording and reproduction were performed by modulation, and jitter was measured. The results are shown in Table 2 below.
[0096]
[Table 2]
Figure 2004178651
[image]
[0097]
In Table 2, "-" indicates that a sufficient push-pull signal was not obtained and jitter could not be measured.
[0098]
As can be seen from the results, it is clear that, in the optical recording / reproducing medium of the DVR type configuration, the smaller the groove depth, the better the recording / reproducing characteristics such as jitter. From this, it is understood that in a high-density optical recording / reproducing medium such as DVR or Blu-ray Disc, it is desirable to set the groove depth to 25 nm or less.
[0099]
That is, from the results in Table 2, it can be seen that in the region where the optical recording / reproducing media E and F could be measured, the jitter was 10% or more, and it was difficult to achieve good recording / reproducing characteristics.
On the other hand, in the type in which the stable tracking servo of the optical recording / reproducing media A to D was obtained, the jitter was about 9% or less, and good recording / reproducing characteristics were realized.
In the conventional type 5 configuration, only the optical recording / reproducing media C and D were able to achieve good recording / reproducing characteristics. However, the type 1, 2, 3, and 4 having the high refractive index filling layer according to the present invention configuration. In No. 4, even in the optical recording / reproducing media A and B, a relatively low jitter of the order of 7% could be realized in a region where a stable tracking servo was obtained. That is, it can be seen that even with an optical recording / reproducing medium having a groove depth of less than 20 nm, even better recording / reproducing characteristics can be realized.
[0100]
As described above, the track pitch of DVR of 0.32 μm is only about 4/3 of the track pitch of the cutoff frequency (0239 μm), and is less than 3/2 (0.32 / 0.239 = 1) conventionally required. .339), and a sufficient tracking servo signal amplitude (push-pull signal amplitude) could not be obtained. However, with the configuration of the present invention, stable tracking servo could be realized.
[0101]
Further, even in an optical recording / reproducing medium having a groove depth of about 20 nm or less, by providing a high refractive index filling layer of a refractive index material of 2.0 or more, stable tracking servo can be performed and good recording can be performed. The reproduction characteristics were realized.
[0102]
In the above-described example, the reproduction characteristic is measured for the groove. However, the same applies to the case where the present invention is configured to provide the pits 2 in the groove 3 as shown in FIG. It goes without saying that the effect can be obtained.
[0103]
When the track pitch is set to 3/2 times or more of the track pitch corresponding to the cut-off frequency, the groove depth does not need to be set to about 20 nm or less, and a sufficient push-pull signal can be obtained. It can be seen that a significant effect according to the present invention can be obtained when the track pitch is not less than 4/3 and less than 3/2 of the off-frequency track pitch.
[0104]
As described above, in the present invention, as in the case where the land-groove recording method is adopted, the track density is increased to twice the conventional one, and good reproduction characteristics of the groove can be realized. It is possible to provide an optical recording / reproducing medium in which a groove is formed on the side close to the reading surface in a manner mixed with pits, and both good pit signal reproduction characteristics and good groove recording / reproduction characteristics can be achieved without changing the focus point.
[0105]
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described examples, and the present invention is not limited to the above-described examples, such as changing the material configuration of each layer such as a recording layer made of a phase change material. It goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0106]
Further, the information is not limited to recorded information, and may be applied to an optical recording / reproducing medium having a function of recording / reproducing a signal or recording / reproducing both information and a signal, and an optical recording / reproducing apparatus using the same. it can.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an optical recording / reproducing medium having at least a groove, by embedding unevenness of the groove, by providing a high refractive index filling layer of a refractive index material higher than the refractive index of the substrate and the protective layer. Even when the depth of the groove is made relatively shallow in order to improve the recording / reproducing characteristics, the reproduction light is made incident on the groove through the high refractive index filling layer having a high refractive index, so that the optical path is optically controlled. The difference can be compensated, and when the wavelength λ of the reproducing light and the refractive index of the medium are set to n, the depth can be made close to λ / 8n, thereby enabling stable tracking servo. Can
[0108]
In particular, by forming the high refractive index filling layer from a material having a refractive index of 2.0 or more, the amplitude of the push-pull signal was made sufficiently large, and good recording / reproducing characteristics could be obtained.
[0109]
When the track pitch of the groove is 4/3 or more and less than 3/2 of the cutoff frequency, or when the wavelength λ of the reproducing light is 405 nm ± 10 nm and the numerical aperture NA of the objective lens is 0. In the case of 85 ± 0.05, according to the present invention, a high refractive index filling layer is provided even if the depth of the groove is set to about 25 nm or less, as in a DVR or Blu-ray Disc type optical recording / reproducing medium. As a result, the optical path difference can be optimized, a sufficient push-pull signal amplitude can be obtained, and the recording / reproducing characteristics can be improved.
[0110]
Further, even when at least a part of the groove is formed as a wobbling groove, by adopting the configuration of the present invention, the tracking servo can be performed stably and the wobble signal can be reproduced stably.
Also, in the case where pits are formed coexisting with the groove, when reading the pit formed similarly as shallow as the groove, the optical path difference is compensated by providing a high refractive index filling layer. The reproduction characteristics can be improved.
[0111]
Therefore, according to the present invention, stable tracking servo characteristics can be obtained along with the increase in density, and an optical recording / reproducing medium having good recording / reproducing characteristics can be obtained. A reproducing medium and an optical recording / reproducing apparatus using the same can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a main part of an example of an optical recording / reproducing medium.
FIG. 2A is a manufacturing process diagram of an example of a stamper for manufacturing an optical recording / reproducing medium.
B is a manufacturing process diagram of an example of a stamper for manufacturing an optical recording / reproducing medium.
C is a manufacturing process diagram of an example of a stamper for manufacturing an optical recording / reproducing medium.
FIG. 3 is a configuration diagram of an example of an optical recording device.
FIG. 4 is a configuration diagram of an example of an optical recording / reproducing apparatus.
FIG. 5 is a schematic enlarged plan view of a main part of an example of an optical recording / reproducing medium.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 substrate, 2 pits, 3 grooves, 4 light reflecting layers, 5 first dielectric layer, 6 recording layer, 7 second dielectric layer, 8 high refractive index filling layer, 9 adhesive layer, 10 optical recording / reproducing medium , 11 master substrate, 12 photosensitive layer, 13 pit pattern, 13n inverted pit pattern, 14 groove pattern, 14n inverted groove pattern, 15 stamper, 16 mother stamper, 19 protective layer, 25 light source, 30 first modulation optical system, 31 driving driver, 32 acousto-optic modulator, 40 second modulation optical system, 41 driving driver, 42 acousto-optic modulator, 45 moving optical table, 47 wedge prism, 48 acousto-optic deflector, 49 wedge prism, 50 Driving driver, 51 Voltage controlled oscillator, 52 Objective lens, 54 Optical pickup 61 Light source, 62 Torenzu, 63 grating 64 a polarization beam splitter (PBS), 65 1/4 wavelength plate, 66 optical pickup, 67 a magnetic head 68 rotating device, 70 a polarizing beam splitter, 71 a combination lens, 72 a photodiode, 73 a detector

Claims (14)

成形された基板上に少なくともグルーブが形成され、上記グルーブ上に少なくとも記録層及び保護層が形成されて成る光学記録再生媒体であって、
上記グルーブの凹凸を埋め込んで、上記基板及び上記保護層の屈折率に比して高い屈折率材料よりなる高屈折率充填層が設けられて成ることを特徴とする光学記録再生媒体。
An optical recording / reproducing medium in which at least a groove is formed on a molded substrate, and at least a recording layer and a protective layer are formed on the groove,
An optical recording / reproducing medium, characterized by comprising a high refractive index filling layer made of a material having a higher refractive index than the refractive index of the substrate and the protective layer by embedding the concaves and convexes of the groove.
上記高屈折率充填層の屈折率が、2. 0以上であることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。The refractive index of the high refractive index filling layer is 2. 2. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein the value is 0 or more. 上記グルーブのトラックピッチが、上記光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λ及び対物レンズの開口数NAに対応するカットオフ周波数のトラックピッチの4/3以上3/2未満とされて成ることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。The track pitch of the groove is at least 4/3 and less than 3/2 of the track pitch of the cutoff frequency corresponding to the wavelength λ of the reproducing light for reproducing the recording information of the optical recording / reproducing medium and the numerical aperture NA of the objective lens. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein the optical recording / reproducing medium is formed. 上記光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λが405nm±10nm、対物レンズの開口数NAが0. 85±0.05とされることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。The wavelength λ of the reproducing light for reproducing the information recorded on the optical recording / reproducing medium is 405 nm ± 10 nm, and the numerical aperture NA of the objective lens is 0. 2. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein the value is set to 85 ± 0.05. 上記グルーブの深さが、12nm以上20nm以下とされて成ることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。2. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein the groove has a depth of 12 nm or more and 20 nm or less. 上記グルーブの少なくとも一部がウォブリンググルーブとされて成ることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。2. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein at least a part of the groove is formed as a wobbling groove. 上記基板上に、上記グルーブと混在してピットが形成されて成ることを特徴とする請求項1に記載の光学記録再生媒体。2. The optical recording / reproducing medium according to claim 1, wherein pits are formed on the substrate in combination with the grooves. 成形された基板上に少なくともグルーブが形成され、上記グルーブ上に少なくとも記録層及び保護層が形成されて成る光学記録再生媒体を用いる光学記録再生装置であって、
上記光学記録再生媒体は、上記グルーブの凹凸を埋め込んで、上記基板及び上記保護層の屈折率に比して高い屈折率材料よりなる高屈折率充填層が設けられて成ることを特徴とする光学記録再生装置。
An optical recording and reproducing apparatus using an optical recording and reproducing medium in which at least a groove is formed on a molded substrate and at least a recording layer and a protective layer are formed on the groove,
The optical recording medium according to claim 1, wherein the optical recording / reproducing medium is provided with a high refractive index filling layer formed of a material having a high refractive index compared to the refractive index of the substrate and the protective layer by embedding the concaves and convexes of the groove. Recording and playback device.
上記光学記録再生媒体の上記高屈折率充填層の屈折率が、2. 0以上であることを特徴とする請求項8に記載の光学記録再生装置。The high refractive index filling layer of the optical recording / reproducing medium has a refractive index of 2. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the value is 0 or more. 上記光学記録再生媒体の上記グルーブのトラックピッチが、上記光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λ及び対物レンズの開口数NAに対応するカットオフ周波数のトラックピッチの4/3以上3/2未満とされて成ることを特徴とする請求項8に記載の光学記録再生装置。The track pitch of the groove of the optical recording / reproducing medium is 4/3 of the track pitch of the cutoff frequency corresponding to the wavelength λ of the reproducing light for reproducing the recording information of the optical recording / reproducing medium and the numerical aperture NA of the objective lens. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the ratio is less than 3/2. 上記光学記録再生媒体の記録情報を再生する再生用光の波長λが405nm±10nm、対物レンズの開口数NAが0. 85±0.05とされることを特徴とする請求項8に記載の光学記録再生装置。The wavelength λ of the reproducing light for reproducing the information recorded on the optical recording / reproducing medium is 405 nm ± 10 nm, and the numerical aperture NA of the objective lens is 0. 9. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein 85 ± 0.05 is set. 上記光学記録再生媒体の上記グルーブの深さが、12nm以上20nm以下とされて成ることを特徴とする請求項8に記載の光学記録再生装置。9. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the groove of the optical recording / reproducing medium has a depth of 12 nm or more and 20 nm or less. 上記光学記録再生媒体の上記グルーブの少なくとも一部がウォブリンググルーブとされて成ることを特徴とする請求項8
に記載の光学記録再生装置。
9. The optical recording / reproducing medium according to claim 8, wherein at least a part of the groove is a wobbling groove.
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 1.
上記光学記録再生媒体の上記基板上に、上記グルーブと混在してピットが形成されて成る請求項8に記載の光学記録再生装置。9. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein pits are formed on the substrate of the optical recording / reproducing medium in a manner mixed with the grooves.
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