JP2616596C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は２枚の基板を貼り合わせてなる光ディスクに関する。 【０００２】 【従来の技術】 高密度可換媒体として光ディスクが注目され、国際標準化作業が進められてい
る。９０ｍｍ書換型光ディスクカートリッジのドラフトプロポーザルＤＰ１００
９０が１９９０年１月にＩＳＯ（Ｉnternational Ｓtandard Ｏrganization）で
作成された。 【０００３】 この規格は、８６ｍｍ直径の光ディスクを対象にしており、厚さ１．２ｍｍの
ポリカーボネート基材に一層の光磁気記録面を形成したもので、その容量が１２
８ＭＢの片面ディスクである。 【０００４】 片面構造は、磁界変調によるオーバーライトを可能にする目的と薄くて取扱い に便利なカートッジの提供、さらにはドライブの薄型化を狙ったものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、ディスクが片面であることなどからディスク一枚当たりの容量
が少なく、光ディスクの大容量性を生かせないという課題があった。 【０００６】 この課題を解決するために、両面構造にすることが考えられる。しかしながら
単に両面にすると従来のディスクに比べ、厚さが２倍になる。ディスク厚が２倍
になるということは、このディスクを入れたカートリッジの厚みもまた増えるこ
とになり、従来の規格の光ディスクを対象として作られた従来の記録再生装置に
、装填することすらできなくなる。 【０００７】 また別の解決策として、記録密度を上げることが考えられる。そのためには絞
りレンズとして、高い開口数ＮＡ（Numerical Aperture＝ｈ／ｆ，ｈ：レンズ
の有効像高，ｆ：焦点距離）のものを用いることが必要である。しかし、ディス
クの基材の厚さが、その障害となる。すなわち、基材の厚みにより、高いＮＡの
レンズを用いることには限界がある。 【０００８】 本発明の第１の目的は、従来の同じサイズの光ディスクを用いた光ディスク記
録再生装置に比べて、３倍以上記録容量の大きい光ディスク記録再生装置を提供
することである。 【０００９】 本発明の第２の目的は、本発明の光ディスク記録再生装置に用いるのに適した
光ヘッドを提供することである。 【００１０】 本発明の第３の目的は、本発明の光ディスク記録再生装置に用いるのに適した
記録容量の大きい光ディスクを提供することである。 【００１１】 本発明の第４の目的は、従来のカートリッジ規格で作られる光ディスク記録再 生装置に装填する事が可能な両面の光ディスクを提供することである。 【００１２】 本発明の第５の目的は、片面光ディスクと互換性を持った両面光ディスクが記
録再生できる光ヘッドを提供することである。 【００１３】 【課題を解決するための手段】 【００１４】 本発明の光ディスクは、例えば、情報を記録再生可能な相変化材料からなる情
報層と、略０．６ｍｍの厚さの第１および第２のディスク基材とを備え、前記第
１のディスク基材と前記第２のディスク基材の間に前記情報層を挟むように前記
第１および第２のディスク基材を貼り合わせてなるものであって、前記光ディス
クの外形厚を１．４ｍｍ以下とすることを特徴とするものである。また、例えば
、情報層と、略０．６ｍｍの厚さの第１および第２のディスク基材とを備え、前
記第１のディスク基材と前記第２のディスク基材の間に前記情報層を挟むように
前記第１および第２のディスク基材を貼り合わせてなる光ディスクであって、前
記光ディスクの外形厚を１．４ｍｍ以下とすることを特徴とするものである。 【００１５】 【作用】 本発明は上記した構成により、絞りレンズを高ＮＡ化した場合でもディスクの
傾きの影響を小さく抑えることができ、また、機械的な強度も十分で、ゴミの影
響も小さく、従来ディスクと互換性のある光ディスクを提供できる。 【００１６】 【実施例】 以下本発明の実施例の光ディスク記録再生装置について、図面を参照しながら
説明する。 【００１７】 図１において、１は光ディスク２を収納するカートリッジ、２は信号を記録再
生する光ディスク、８は信号を記録再生するトラックを形成した記録面、２３は
カートリッジ１のディスク基材厚を識別するための識別穴である。６はコリメー ト光１６を出射する固定光学部、７はコリメート光１６を光ディスク２の記録面
８のトラックに絞る可動光学部、９は半導体レーザ、１０はレーザ９の出射光を
平行光に整形するコリメートレンズ、１１は光ディスク２からの反射光をレーザ
９に実質的に戻すことなくフォトディテクタ１４側に反射して信号を検出するた
めの偏光ビームスプリッタ、１２はλ／４板、１３は非点収差を発生させるシリ
ンドリカルレンズ、１４は光ディスク２からの反射光を受光してサーボ信号や再
生信号を検出するフォトディテクタ、１５はコリメートレンズ１０をフォーカシ
ングやトラッキングするために動かすアクチュエータ、１６はコリメート光、１
７は全反射ミラー、１８はコリメート光１６を光ディスク２の記録面８に集光す
る絞りレンズ、１９は平行平板、２０は平行平板１９の交換機構、３８はディス
ク基材厚み差によるディスククランプ位置の変化を補正するために絞りレンズ１
８をフォーカス方向に移動するアクチュエータである。 【００１８】 ３はカートリッジ１に設けた識別穴２３から、収納された光ディスク２の基材
厚みを判別するための識別穴検出素子、４は光ディスク２を回転させるモータ、
５は光ディスク２を固定してモータ４で回転させる回転軸、２１は可動光学部７
を目的トラックに移送するリニアモータ、２２は可動光学部７を案内するレール
、２４は光ディスク２の識別信号である。 【００１９】 以上のように構成された光ディスク記録再生装置について以下説明する。図１
において光ヘッドは、固定光学部６と可動光学部７に分割され、可動光学部７は
回転する光ディスク２の径方向にリニアモータ２１でレール２２に沿って目的ト
ラックに移送される。 【００２０】 コリメートレンズ１０で集光されたレーザ９のコリメート光１６は全反射ミラ
ー１７で反射されて、絞りレンズ１８で光ディスク２の記録面８にほぼ垂直に集
光される。光ディスク２からの反射光は、λ／４板１２の作用で偏光ビームスプ
リッタ１１でほぼ全反射され、シリンドリカルレンズ１３を介してフォトディテ
クタ１４に入射する。フォトディテクタ１４は、シリンドリカルレンズ１３の非 点収差でフォーカス誤差信号を、またファーフィールド・プッシュプル法でトラ
ッキング誤差信号を検出する。光ディスク２の面振れによって生ずる絞りレンズ
１８のフォーカスずれは、コリメートレンズ１０をアクチュエータ１５で駆動す
ることによって合焦点状態にする。 【００２１】 レーザ９をデータ信号で記録パワーレベルで強度変調すると対応したトラック
にデータが記録される。 【００２２】 図２において、従来の単板ディスク２５と本発明の両面光ディスク２６は同じ
ディスク外形厚ｔを有している。 【００２３】 図２（ａ）において、２７は厚さｔ1 のポリカーボネートなどの透明樹脂の基
材、２８は記録面に設けられた案内溝などを形成したトラックで、記録薄膜３４
として光磁気記録薄膜或いは相変化記録薄膜が形成されている。２９は紫外線硬
化樹脂などからなる保護層である。 【００２４】 図２（ｂ）において、３０、３１は、基材２７と同じポリカーボネートなどの
透明樹脂やガラスからなる厚さｔ2 の基材である。３２、３３は記録面で、案内
溝を形成したトラックに記録薄膜３５、３６としては相変化記録薄膜が形成され
ている。これら記録面３２、３３は、接着層３７で張り合わせてある。ｔ3 は、
平行平板１９の厚みである。 【００２５】 基材厚は、例えば、ｔ＝１．４ｍｍ、ｔ1 ＝１．２ｍｍ、ｔ2 ＝０．６ｍｍで
ある。 【００２６】 図２（ａ）の単板ディスク２５の記録膜が光磁気薄膜の場合は、予め消去動作
で磁化方向を一様にそろえたトラック２８に、絞りレンズ１８で１μｍ以下に絞
った強度変調されたレーザ光を基材２７側から照射し、照射ピットをキューリー
温度以上に昇温させ、バイアス磁界で磁化を反転して記録を行う。読み出しは、 トラック２８のピットの磁化方向によって照射レーザ光の反射光の偏光が、カー
効果で変化する状態を検出して行う。 【００２７】 一方、図２（ｂ）の両面光ディスク２６で記録膜が相変化媒体の場合は、基材
３０側或いは基材３１側からレーザ光を記録面のトラック３２、３３に対して照
射し、レーザ光の照射条件に応じて結晶状態とアモルファス状態、またはアモル
ファス状態と別のアモルファス状態の可逆的相変化現象を生じる相変化記録が行
われ、再生は微弱なレーザ光をトラックに照射してその反射光の強度変化で行わ
れる。すなわち、レーザ光は記録パワー、消去パワー、再生パワーの３レベルで
変調され、記録膜上で記録パワーが照射された部分は融点以上に加熱された後、
急冷されてアモルファス状態になり信号が記録される。消去パワーが照射された
部分は結晶化温度以上で融点以下の温度に加熱され、結晶状態となる(すなわち
消去される)。このように相変化記録では、トラック３２あるいはトラック３３
に、依然に記録された信号を消去しながら同時に新しい信号を記録する、いわゆ
るダイレクトオーバライトが可能である。 【００２８】 なお、以上のオーバライト動作を従来の光磁気ディスク２５で行うためにバイ
アス磁界を信号で変調しながら一定強度のレーザ光を照射する磁界変調記録があ
る。図２（ａ）の光磁気ディスク２５は、この磁界変調記録が可能なように０．
２ｍｍ程度の厚さの保護層２９と光磁気媒体を形成したトラックを有する厚さ１
．２ｍｍの基材で構成され、保護層２９側に磁気ヘッドを配置可能なように考慮
されている。 【００２９】 しかしながら磁界変調記録は、図２（ｂ）のような比較的厚い基材を張り合わ
せた両面ディスク構造では、磁界ビームの広がりで記録周波数特性が悪く、かつ
磁界強度の減衰から磁気ヘッド変調電力が大きくなるので使用が困難である。 【００３０】 図１の光ディスク記録再生装置の絞りレンズ１８は、基材厚ｔ1 の光ディスク
を想定したレンズであって、両面光ディスク２６の基材厚ｔ2 では大きな収差を 生じる。そこで、平行平板１９を挿入して基材厚による光路程(＝屈折率×厚さ)
の差を補正する。基材の屈折率を考慮すると、平行平板２７の厚みｔ3 は、(ｎ1
ｔ1−ｎ2ｔ2)／ｎ3 である。ここで、ｎ1、ｎ2、ｎ3 はそれぞれ基材２７、３０
（３１）および平行平板１９の屈折率である。例えば、ｎ1、ｎ2、ｎ3 が同じ値
（例えば、１．５）で、ｔ1＝１．２ｍｍ、ｔ2＝０．６ｍｍであれば、ｔ3は０
．６ｍｍである。 【００３１】 上記説明においては、２種類の光ディスクに対し、平行平板を１枚設ける構成
に付いて説明したが、一般的にはｍ種類の光ディスクに対し、平行平板は、装着
する光ディスクの基材の厚みの種類に応じて複数枚設けられる。 【００３２】 各光ディスクの基材の厚みを、ｔ1、ｔ2、・・・ｔm 各光ディスクの屈折率を
ｎ1、ｎ2、・・・ｎm 平行平板の厚みと屈折率をＴ1、Ｔ2、・・・Ｔm；Ｎ1、Ｎ
2、・・・Ｎm とすると ｎ1ｔ1＋Ｎ1Ｔ1＝ｎ2ｔ2＋Ｎ2Ｔ2＝・・・＝ｎmｔm＋ＴmＮm＝一定 の関係になるように、Ｔ1、Ｔ2、・・・Ｔm；Ｎ1、Ｎ2、・・・Ｎmは選ばれる。 【００３３】 平行平板は、ｍ種類の光ディスクに対し、ｍ種類なくてもよい。例えば、図２
（ｂ）の例では、Ｔ1＝０，Ｔ2＝ｔ3，Ｎ2＝ｎ3 であるように平行平板を挿入し
ない状態を基準とすることにより、ｍ−１種類でよい。また複数の平行平板を組
み合わせることにより、より少ない種類で構成することが、光ディスクの基材の
厚みの種類によっては可能である。例えば、Ｎ1Ｔ1＋Ｎ2Ｔ2＝ＴmＮm の関係が
成立するときには、２枚の平行平板で代用することが出来る。 【００３４】 次に図２（ａ）の単板ディスク２５および両面光ディスク２６が、図１の光デ
ィスク記録再生装置にローディングされたときの光ヘッドの動作について以下説
明する。 【００３５】 カートリッジ１がモータ４の回転軸５に装着されると、識別穴検出素子３はカ ートリッジ１の識別穴２３を検出して、装着された光ディスク２の基材厚を示す
識別信号２４を出力する。制御ＣＰＵ（図示せず）は、識別信号２４をもとに絞
りレンズ１８の出射面への平行平板１９の脱着を交換機構２０に指示する。 【００３６】 すなわち、ローディングされた光ディスク２が単板ディスク２５(基材厚ｔ1＝
１．２ｍｍ)の場合は、平行平板１９は装着されない。ローディングされた光デ
ィスク２が両面光ディスク２６の場合には、平行平板１９が装着される。コリメ
ートレンズ１０で集光されたレーザ９のコリメート光１６は全反射ミラー１７で
反射されて、絞りレンズ１８で光ディスク２の記録面８にほぼ垂直に集光し、フ
ォーカスされる。なお、基材厚が異なると、光ディスクをモータ回転テーブルに
固定するクランプ基準面と記録薄膜３４と３５（３６）との距離が変化するが、
これは絞りレンズ１８を駆動するアクチュエータ３８によって絞りレンズ位置を
移動することで補正される。また図１では光ヘッドの実施例として分離光学系を
示したが、通常の一体型光ヘッドでは、フォーカスアクチュエータでこれを兼ね
ることができることは言うまでもない。 【００３７】 上記のように、光ディスク２の基材厚の差異を平行平板１９で補正することに
よって、収差の少ない良好な集光結果を得ることができる。 【００３８】 以上のように本実施例によれば、基材厚みの異なる光ディスクを一つの光ディ
スク記録再生装置で記録再生でき、単板ディスクのカートリッジと同じ厚みのカ
ートリッジで両面光ディスクを取り扱える。このことは、光ディスク記録容量を
２倍にできるとともに、単板光ディスク、両面光ディスクの互換性を持った光デ
ィスク記録再生装置を可能にする。 【００３９】 次に本発明の光ディスク記録再生装置に用いるのに最適な光ディスクの実施例
について説明する。 【００４０】 光記録の面記録密度Ｄは、光波長をλ、絞りレンズの開口数をＮＡとしてＤ∝ (ＮＡ／λ)2で与えられる。光波長λの短波長化は、半導体レーザ技術の進歩を
待たねばならない。現在、６３０ｎｍ〜６７０ｎｍの半導体レーザの開発が急が
れているが、これ以下の波長のレーザを可能にする結晶材料はまだ実用に耐える
ものがなく、絞りレンズのＮＡを上げるのが現実的である。 【００４１】 しかし、光ビームをディスク基板を通して記録層に照射して信号を記録再生す
るディスク構造では、ディスク基材の厚みや、ディスク傾きによって生じるコマ
収差と非点収差から、絞りレンズのＮＡが制限される。 【００４２】 光ディスクで問題となるディスク傾きは０．５°以下であって、この程度では
非点収差の影響は少なくコマ収差が支配的である。このコマ収差は光ビームの強
度ピーク値すなわち、記録レーザピークパワーを低下させ、良好な信号記録を妨
げる。さらに、再生時には、クロストークが増え、信号のＣ／Ｎが低下する。 【００４３】 例えば、光ビーム強度ピーク値の低下を数％以下に抑えるためには、１．２ｍ
ｍ基材ではディスク傾きが０．３度以下で、ＮＡが０．５〜０．５５以下のレン
ズが使用されるのが現状である。 【００４４】 図３は、ディスク傾き０．２度、波長７８０ｎｍのときのディスクの基材厚ｔ
＝１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍに対する光ビーム強度ピーク値を求めた
グラフである。 【００４５】 ｔ＝１．２ｍｍでは、ＮＡ＝０．５で光ビーム強度ピーク値は約９９％である
が、ＮＡ＝０．８５では強度ピーク値は約５６％と大きく下がる。 【００４６】 光ビーム強度ピーク値をＮＡ＝０．５と同程度の約９７％以内の低下に抑え、
かつ、ＮＡ＝０．６５にするためには、基材厚ｔ＝０．６ｍｍ以下でなければな
らない。また、ＮＡ＝０．７５にするためには基材厚ｔ＝０．３ｍｍ以下でなけ
ればならない。 【００４７】 一方、レプリカ製造工程のマスターディスクからの転写性、レプリカの機械的
な強度などの観点から、基材厚は、０．６ｍｍ以上が望ましく、また厚ければ口
述するようにゴミの影響が少ない。 【００４８】 従って、０．６５以上の高い絞り性能を持ったレンズを使用し、かつ十分な強
度を保つためには、ディスク基材は０．６ｍｍが望ましい。。 【００４９】 基材の厚みに対するゴミの影響は、基材厚が薄くなるにつれて顕著になる。こ
れは、基材表面のレーザ光の照射面積が低下するためであり、この影響は、P.W.
Bogels:″System coding parameters，mechanics and electro-mechanics of th
e reflective video disc player″，IEEE Trans.on Consumer Electronics）p3
09-317(Nov.,1976)（Fig.19参照）に報告されている。 【００５０】 上記論文によれば、７５μｍ程度の大きなゴミに対して０．６ｍｍ以上の厚み
では信号の劣化がなく、また２０μｍ程度の小さなゴミなら０．３ｍｍ程度まで
信号の劣化がないことが述べられている。光ディスクがカートリッジに入ってい
ることを考慮すると、比較的小さなゴミを対象にすればよく、０．３ｍｍ程度の
基板でも交換可能な媒体として使える。 【００５１】 また、薄い基材ではゴミの付着による信号振幅への影響は従来の厚い基板に比
較して大きくなるので、記録薄膜としては、０．２度程度の偏波面の回転で信号
を検出する光磁気材料よりも、２０〜３０％の反射率変化で信号を検出する相変
化材料が望ましい。 【００５２】 ９０ｍｍ光ディスクカートリッジの国際標準化案では、基材厚みは１．４ｍｍ
以下と規定され、ディスクを収納するカートリッジの厚みは６ｍｍである。標準
化では単板ディスク構造で容量は片面分の１２８ＭＢである。しかしながら、上
記の基材厚を０．６ｍｍ以下とした両面光ディスク構造にすれば、同じ６ｍｍ厚 のカートリッジを使用して、単板ディスクと互換性を持った２倍容量の光ディス
クが実現できる。 【００５３】 さらに、ディスク基材の薄型化によって絞りレンズのＮＡが高められ、例えば
ＮＡ＝０．６５にすれば、光ディスク一枚当たりの容量は、（０．６５／０．５
３）2×２面＝３倍となり、容量は３８４ＭＢとなる。 【００５４】 以上のように本実施例によれば、単板ディスクと同じ厚みのカートリッジでデ
ィスク記録容量を３倍に大容量化した両面光ディスクが可能になる。 【００５５】 また、コリメートレンズ１０とレーザ９の光路中にビームスプリッタ１１とλ
／４板１２を配置した固定光学系６を示したが、レーザ９の直後にコリメートレ
ンズ１０を配してコリメート光１６をビームスプリッタ１１とλ／４板１２に入
射する光学系でもよい。 【００５６】 また、以上で示した実施例は、本発明の説明に必要な最低限の構成要素を示し
たに過ぎず、たとえばサーボ・変復調信号処理・エラー訂正回路など、光ディス
ク記録再生装置を構成するのに必要な公知の手段が必要に応じて使用されること
はいうまでもない。 【００５７】 【発明の効果】 以上のように本発明の光ディスクによれば、絞りレンズの高ＮＡ化で情報の高
密度化を可能にする。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施例である光ディスク記録再生装置の主要部の構成図 【図２】 （ａ）は従来の片面の記録面を有する単板光ディスクの構造図 （ｂ）は本発明の実施例である２面の記録面が形成された両面記録再生可能 な両面光ディスクの構造図である。 【図３】 ディスクの基材厚をパラメータとし、絞りレンズで記録層に集光された光ビー
ムのピーク強度と絞りレンズのＮＡとの関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １ カートリッジ ２ 光ディスク ３ 識別穴検出素子 ４ モータ ６ 固定光学部 ７ 可動光学部 ８ 記録面 ９ レーザ １０ コリメートレンズ １１ 偏光ビームスプリッタ １２ λ／４板 １３ シリンドリカルレンズ １４ フォトディテクタ １５ アクチュエータ １６ コリメート光 １７ 全反射ミラー １８ 絞りレンズ １９ 平行平板 ２０ 交換機構 ２１ リニアモータ ２２ レール ２３ 識別穴 ２４ 識別信号 ２５ 単板光ディスク ２６ 両面光ディスク ２７、３０、３１ 基材 ２８、３２、３３ トラック ２９ 保護層 ３４、３５、３６ 記録薄膜 ３７ 接着層 ３８ アクチュエータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 情報を記録再生可能な相変化材料からなる情報層と、略０．６
   ｍｍの厚さの第１および第２のディスク基材とを備え、前記第１のディスク基材
   と前記第２のディスク基材の間に前記情報層を挟むように前記第１および第２の
   ディスク基材を貼り合わせてなる光ディスクであって、前記光ディスクの外形厚
   を１．４ｍｍ以下とすることを特徴とする光ディスク。 【請求項２】 情報層と、略０．６ｍｍの厚さの第１および第２のディスク基
   材とを備え、前記第１のディスク基材と前記第２のディスク基材の間に前記情報
   層を挟むように前記第１および第２のディスク基材を貼り合わせてなる光ディス
   クであって、前記光ディスクの外形厚を１．４ｍｍ以下とすることを特徴とする
   光ディスク。