JP2568225B2 - 光メモリ素子用基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光などの光ビームによって情報の再
生、記録、消去などを行う光メモリ素子用基板に関する
ものである。

〔従来の技術〕

大容量メモリとして光ディスクの開発が進められてい
るが、追加記憶可能なメモリ、或いは、書き換え可能な
メモリとしての光ディスクには、一般に、記録・再生の
ための光ビームを記録トラックに案内する溝状のグルー
ブ、並びに、記憶トラックの位置を示すアドレス情報や
同期情報を構成する位相ピットが予め光ディスク基板上
にプリフォーマットされている。

第５図（ａ）は従来型の光ディスクにおけるプリフォ
ーマット部の一例を模式化して示したものであり、基板
上には光ビーム案内用のグルーブ１と情報ピット２…と
が同心円状に若しくはスパイラルに刻設されている。上
記のグルーブ１および情報ピット２…を光ビームにより
再生すると、同図（ｂ）に示すような出力波形が得ら
れ、ピット長に応じた長さの変調信号が得られる。通
常、アドレス情報や同期情報は上記変調信号に対して適
切なスライスレベルを設けることにより２値化して復調
される。

ところで、上述の変調信号は、プリフォーマットされ
るピットの物理的形状と密接な関係があることが知られ
ている。第６図（ａ）（ｂ）は、未ピット部とピット部
における回折効果によって、再生光ビームの収束用対物
レンズにおいて、基板からの反射光がケラレることをモ
デル化した説明図である。すなわち、ピットの幅、或い
は深さによって、ピット部と未ピット部とからのそれぞ
れの反射光には段差に応じた位相差が生じる結果とな
り、両反射光による干渉効果によって光強度分布が変化
して対物レンズを通過する光量が変化するという検出の
原理を示したものである。

第７図は再生光波長に対して規格化された位相ピット
の深さδをパラメータとし、再生光ビームの直径〔Ｐ×
1/e²;収束光のピーク強度（ビーム中心）に対して1/e²
の強度になる点の直径値〕で規格化されたピット幅τ
と、再生光ビームの直径よりも長さの長い位相ピットを
再生したときの信号レベルとの関係を示した図であり、
信号レベル値は未ピット部の検出レベル値を１として相
対的に表されている。この図によれば、ピット幅は再生
光ビーム直径の約0.32倍の点で最も回折によるケラレが
大きく、再生信号変調度が最大となる。従って、通常の
情報ピットの幅はこの値を目標にプリフォーマットされ
る。

さて、このような特質を考慮して光メモリ素子用基板
を作製するには、まず、例えばガラス基板上に感光体で
あるレジストを塗布し、これをArレーザなどの短波長光
の収束光を情報信号に基づいてコード化した記録信号に
より上記のレーザ光に強度変調を施して露光した後、こ
れを現像することにより露光部分を除去してピットやグ
ルーブを形成する。次いで、これをマスターとしてガラ
ス或いはプラスチックなどに転写して光メモリ素子用基
板を得るというのが一般的である。なお、上記の記録信
号は、第８図に示すように、長い位相ピットに対応する
部分Ｃの区間において不断の方形パルスが出力されるこ
とになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した光メモリ素子用基板の作製工程に
おいては、露光量や現像時間、さらには転写の際の転写
ムラなどによってピット幅、グルーブ幅が変動すること
があり、ピット再生信号が乱される虞れがある。

例えば、第９図（ａ）に示すように、広幅の形状を有
する長い位相ピット２′…を再生したときの信号波形
は、概ね、同図（ｂ）に示すように、大きく歪んだ波形
となり、スライスレベルＸによる２値化の際に誤エッジ
が検出されてアドレス情報や同期情報を誤ることがあ
る。上記の波形歪みは、ピット幅が徐々に大きくなるピ
ット先端部や、徐々に小さくなるピット終端部よりも、
再生光ビーム直径の距離に渡ってピット幅が広くなって
いるピット中間部で生起され易い。これは、ピット中間
部での回折効率が低下するためであり、長い位相ピット
をフオーマットする際に特に顕著になる。

再生光ビーム直径よりも長い位相ピットをフォーマッ
トする場合のピット幅の制御は、上述のごとく、再生信
号の歪みを抑制する上で極めて重要な課題であり、フォ
ーマットの際の微妙な露光制御や転写の際の精度管理が
必要となり、良品率の向上を目指す上で一つの障害とな
っていた。

また、例えば、特開昭58−17548号公報には、比較的
ピット長の長いピットを記録する際に、蓄熱等によりピ
ット長が長くなってしまうことを防止することを目的と
して、所定寸法の最小ピットを所定の間隔で記録信号の
“0"または“1"のビットデータ長に応じて複数個形成す
る構成が開示されており、この構成によれば、再生信号
のエッジ部分がずれることを防止して正確な情報の記録
を行うことができる。

しかしながら、上記公報に開示された構成において
は、すべてのピットが、所定の寸法の最小ピットの連な
りで構成されるため、例えば、EFM変調方式で変調され
たデータを記録する場合には、波形の反転間隔は、最も
短いものから順に、3T、4T、…となるため、この反転間
隔に対応するためには、最短の反転間隔3Tを３つの最小
ピットの連なりで形成し、次の反転間隔4Tを４つの最小
ピットの連なりで形成することが必要となる。この場
合、実効的なピット間隔が狭くなり、信号強度の大幅な
低下を招来し、結果として、EFM変調方式では良好な記
録・再生が行えないといったように、この最小ピットの
寸法によって、適用することのできるデータ変調方式が
限定されてしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光メモリ素子用基板は、上記の問題点を
解決するために、位相ピットに光ビームを照射すること
によりこの位相ピットで形成されたトラックアドレス情
報および同期情報を得るようにした光メモリ素子用基板
において、上記位相ピットのうち、上記光ビームの直径
よりも長い位相ピットのみが、上記光ビームの直径より
も短いピット部および未ピット部の連続に変換されて形
成され、上記光ビームの直径よりも短い位相ピットが、
この位相ピットに対応する長さの単一のピット部で形成
されたことを特徴としている。

〔作 用〕

上記の構成によれば、光メモリ素子用基板を作製する
工程において、露光量や現像時間、さらには転写の際の
転写ムラなどによってピット幅が変動することがあって
も、光ビームの直径よりも長い位相ピットにおいては、
この位相ピットが上記光ビームの直径よりも短いピット
部および未ピット部の連続に変換されて形成されている
ので、ピット中間部での回折効率の低下が抑止される。
この結果、ピット端部とピット中間部との間の回折効率
の急激な変化を抑えることが可能となり、ピット再生信
号の乱れを防止して良質のピット再生信号を得ることが
できる。すなわち、適切な幅を有する従来型の長い位相
ピットを再生したのと同等な良質のピット再生信号が得
られることになる。

また、光ビームの直径よりも短い位相ピットは、この
位相ピットに対応する長さの単一のピット部で形成し、
長い位相ピットのみをピット部と未ピット部との連続に
変換して形成するため、前記した従来の構成のように最
小ピットの寸法によって適用できるデータ変調方式が限
定されることがなく、種々のデータ変調方式に対応させ
ることが可能である。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

本発明にかかる光メモリ素子用基板において、第１図
（ａ）に示すように、そのピットフォーマット部には、
位相ピット11…,11′…によってトラックアドレス情報
および同期情報が形成されており、位相ピット11…,1
1′…に光ビームを照射することで上記の各情報が得ら
れるようになっている。そして、上記位相ピット11…,1
1′…のうち、上記光ビームの直径Ａよりも長い位相ピ
ット（以下、単に長位相ピットと称する）11′…は、上
記光ビームの直径Ａよりも短いピット部11a…および未
ピット部12…の連続により形成されている。

また、同図（ａ）から明らかなように、光ビームのス
ポットの直径Ａよりも短い位相ピット11については、そ
のままの長さの単一のピット部のみで形成される。

第２図に示すフォーマット装置13は、本発明にかかる
光メモリ素子用基板のプリフォーマットを実現するため
の装置である。このフォーマット装置13にはレーザ光源
14が備えられており、このレーザ光源14からは露光用の
レーザ光が変調器15に向けて照射されるようになってい
る。変調器15は、上記レーザ光を入力するとともに記録
信号を入力し、この記録信号に応じて上記のレーザ光に
強度変調を施すようになっている。対物レンズ17は、反
射鏡16にて反射された強度変調済レーザ光を入力し、こ
れを記録原盤18上の記録面に微小なスポットを収束させ
るようになっている。記録原盤18は、ガラスディスク上
に感光体であるフォトレジスト膜を所定の厚みだけ塗布
されてなるものであり、上記対物レンズ17の下方におい
て駆動モータ20により所定の速度で回転状態に設けられ
ている。一方、フォーマット装置13には送り装置19が備
えられていて、上記強度変調済レーザ光のスポットを記
録原盤18の直径方向に移動させ、このスポット移動と記
録原盤18の回転とにより、記録原盤18上に同心円状或い
はスパイラル状に光ビーム案内用のグルーブや情報ピッ
トをフォーマットするようになっている。

ここで、上記変調器15に入力される記録信号には、前
記長位相ピット11′…がピット部11a…および未ピット
部12…の連続で形成されるように、所定の変換処理が施
されている。具体的には、第３図に示すように、長位相
ピットに対応する部分Ｃについての記録信号は、上記ピ
ット部11a…および未ピット部12…に対応するパルス数
およびパルス幅を有するパルス信号に変換されている
（従来例で示した第８図の記録信号との対比で示してい
る）。

前記のフォーマット装置13にて記録された記録原盤18
は、現像されて露光部分を除去されるとマスターとして
機能し、このマスターを基に例えば、VD（ビデオディス
ク）やCD（コンパクトディスク）などを作製するのと同
様の工程を施すことにより、前記の第１図（ａ）に示す
ようなピットフォーマット部を有する光メモリ素子用基
板が得られる。

かかる光メモリ素子用基板によれば、その位相ピット
11…,11′…列上に光ビームが走査されると、同図
（ｂ）に示すように、長位相ピット11′に対応する区間
において歪みの極めて少ない信号波形が得られる。すな
わち、光メモリ素子用基板を作製する工程において、露
光量や現像時間、さらには転写の際の転写ムラなどによ
ってピット幅が変動することがあっても、ピット端部と
ピット中間部での回折効率の急激な変化を抑えることが
可能となった。従って、この信号波形を適切なスライス
レベルＸでもって２値化する際の信号処理が容易になる
とともに、同図（ｃ）に示すように、波形歪による誤り
のない２値化信号が得られ、ピット再生信号の乱れを防
止した良質のピット再生信号を得ることができる。すな
わち、適切な幅を有する従来型の長い位相ピットを再生
したのと同等な良質の信号波形が得られることになる。

第４図は、本発明の光メモリ素子用基板による再生信
号歪みに対する抑制作用をシミュレーションした結果の
一例であり、比較のため、位相ピットの幅が0.8μｍ、
深さがλ/4（λは光ビーム波長）の従来フォーマットに
よる長い位相ピット（破線にて示す）を直径1.3μｍの
光ビームで再生した場合の信号波形と、本発明の光メモ
リ素子用基板のフォーマットによりピットピッチ１μ
ｍ、ピット径0.8μｍで長位相ピット11′を形成し、こ
れを上記の直径1.3μｍの光ビームで再生した場合の再
生波形とを示している。この図から明らかなように、前
者ではピット中間部での信号歪みが大きく現れるのに対
して、後者ではその歪みが殆ど見られない。

また、光ビームのスポットの直径よりも短いピットを
任意のピット長で形成すると共に、短いピット部と未ピ
ット部とによって任意の長さの長位相ピットを形成する
ことにより、種々の波形反転間隔に対応することができ
る。これにより、種々の変調方式に対応することが可能
となり、例えばEFM変調方式のような、より高い変換効
率の変調方式を選択して適用し、記録密度の向上を図る
ことも可能となる。

なお、本実施例では、ピット部11a・11a同士を完全に
切り離して断続させたが、かかるピット部11a・11a同士
は必ずしも切り離されている必要はなく、再生光ビーム
直径オーダによる平均的なピット幅がピット同士の重な
り部位でのピット幅に比して極端に大きくならなければ
同様の効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る光メモリ素子用基板は、以上のように、
上記位相ピットのうち、上記光ビームの直径よりも長い
位相ピットのみが、上記光ビームの直径よりも短いピッ
ト部および未ピット部の連続に変換されて形成され、上
記光ビームの直径よりも短い位相ピットが、この位相ピ
ットに対応する長さの単一のピット部で形成された構成
である。

これにより、ピット幅が広くなった場合においても、
これに起因する再生信号歪みを抑制することが可能とな
り、特別な装置を用いることなく容易に高品質のアドレ
ス情報および同期情報が得られると共に、種々のデータ
変調方式を適用することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図（ａ）は光メモリ素子用基板のピットフォ
ーマット部を示す説明図、同図（ｂ）はそれを光ビーム
で走査したときに得られる信号波形図、同図（ｃ）はそ
の２値化信号図、第２図はフォーマット装置の概略構成
図、第３図は記録信号を示す波形図、第４図は再生信号
歪みに対する抑制作用をシミュレーションした結果の一
例を示す説明図、第５図ないし第９図は従来例を示すも
のであって、第５図（ａ）はプリフォーマットの説明
図、同図（ｂ）はそれを光ビームで走査したときに得ら
れる信号波形図、第６図（ａ）は未ピット部にて反射し
た反射光の強度分布を示す説明図、同図（ｂ）はピット
部にて反射した反射光の強度分布を示す説明図、第７図
はピット幅と信号レベルとの関係を位相ピット深さをパ
ラメータにして表したグラフ、第８図は記録信号を示す
波形図、第９図（ａ）は広幅の長い位相ピットを示す説
明図、同図（ｂ）はそれを光ビームで走査したときに得
られる信号波形図である。 11は位相ピット、11′は長位相ピット、11aはピット
部、12は未ピット部、13はフォーマット装置、18は記録
原盤である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位相ピットに光ビームを照射することによ
   りこの位相ピットで形成されたトラックアドレス情報お
   よび同期情報を得るようにした光メモリ素子用基板にお
   いて、 上記位相ピットのうち、上記光ビームの直径よりも長い
   位相ピットのみが、上記光ビームの直径よりも短いピッ
   ト部および未ピット部の連続に変換されて形成され、上
   記光ビームの直径よりも短い位相ピットが、この位相ピ
   ットに対応する長さの単一のピット部で形成されたこと
   を特徴とする光メモリ素子用基板。