JP2637077B2

JP2637077B2 - 光学的情報記録媒体

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Publication number: JP2637077B2
Application number: JP61175296A
Authority: JP
Inventors: 通治安倍
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPS6332746A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、光学的情報記録媒体に関する。

（従来技術）トラッキング用の案内溝が平行に、あるいは同心円状
に、もしくは螺旋状に形成され、案内溝と案内溝との中
間区域として設定された情報トラックの一部に、溝の継
続により、アドレス情報等のプリフォーマットが形成さ
れた透明基板の、上記溝の形成された側の面に、光吸収
反射性の記録膜を設けた光学的情報記録媒体として、第
３図に示す如きものが意図されている。

第３図において、符号100は光学的情報記録媒体を示
す。第３図は説明図である。

光学的情報記録媒体100は、透明基板100Aと記録膜100
Bとにより構成されている。

透明基板100Aの一方の面には、トラッキング用の案内
溝Ｇが形成されている。

案内溝の形成形態は、光学的情報記録媒体の形態に応
じ、互いに平行とすることもできるし、同心円状とする
こともできるし、あるいは螺旋状とすることもできる。
光学的情報記録媒体がディスク形状であるときは、案内
溝は、同心円状もしくは螺旋状に形成されるのである。

説明の具体性のため、第３図に示す光学的情報記録媒
体100はディスク状であるものとし、案内溝Ｇは、第３
図には直線的に描かれているが、実際には同心円状であ
るとする。

さて、案内溝Ｇ間の中間区域Ｌは、情報トラックとし
て設定されており、この情報トラックＬの一部に、溝PL
の継続により、アドレス情報等が、プリフォーマットに
形成されている。

情報トラックＬの平坦部をランド部と称する。また、
以下の説明では、プリフォーマットを形成している個々
の溝PLをピットPLと称する。

記録膜100Bは光吸収反射性であり、透明基板100Aの、
溝を形成された側の面に形成されている。記録膜100Bと
しては、例えば色素塗布膜を用いることができる。記録
されるべき光学的情報は、情報トラックＬのランド部に
おいて記録膜の微小な孔、あるいは反射率の異なる相変
化として、記録される。

第３図に符号Ｈをもって示す記録再生用レーザー光
は、光学的情報の記録もしくは再生に用いられるレーザ
ー光であって、透明基板100Aの側から入射し、記録膜10
0Bの位置に集束させられる。

さて、光学的情報記録媒体に情報記録を行なう場合で
あれ、情報の再生を行なう場合であれ、記録再生用レー
ザー光は、正しく情報トラック上を案内されねばならな
い。

この操作をトラッキング制御という。このトラッキン
グ制御につき、光学的情報の再生の場合を例にとって簡
単に説明する。

第４図において、記録再生用レーザー光Ｈは、偏光プ
リズム50に入射し、同プリズム50により第４図下方へ反
射されると、1/4波長板60を介して対物レンズ70に入射
する。そして対物レンズ70の作用により集束光となっ
て、光学的情報記録媒体100に、その透明基板の側から
入射し、記録膜上に集光する。記録膜による反射光は対
物レンズ70、1/4波長板60を介して偏光プリズム50に入
射し、同プリズムを透過すると、２分割受光素子の受光
面80A,80Bに入射する。各受光面80A,80Bからは、それぞ
れ光電変換出力A,Bが出力され、これらは、それぞれ、
アナログの加算器90Aおよび減算器90Bに印加される。

従って、加算器90Aからは出力（Ａ＋Ｂ）が得られ、
減算器90Bからは出力（Ａ−Ｂ）が得られる。

加算器90Aから得られる出力（Ａ＋Ｂ）はRF信号であ
って、光学的情報記録媒体100に記録された情報の再生
信号である。

一方、出力（Ａ−Ｂ）、トラッキング信号（正確には
トラッキングエラー信号であるが、本明細書中では、ト
ラッキング信号と称する）であり、トラッキング制御
は、このトラッキング信号をゼロにするように、記録再
生用レーザー光を、光学的情報記録媒体に対称的に移動
させるサーボ制御によって行なわれる。

光学的情報記録媒体の、記録膜が形成されている部位
には、トラック用の案内溝があるため、反射レーザー光
には、その反射位置に応じて、位相差が生じ、この結
果、干渉が生ずる。受光面80A,80Bは、上位反射レーザ
ー光の干渉のファーフィールド像を検出できるようにな
っており、このファーフィールド像のパターン変化が、
トラッキング信号として検出されるのである。

ところで、一般には、光学的情報記録媒体における案
内溝のピッチと、記録再生用レーザー光の集束部におけ
る1/e²強度の直径とは、略同じ値に設定され、通常、こ
の値は1.6μｍである。

このような、案内溝ピッチと、集束部における1/e²強
度直径（最大強度の1/e²の強度を与えるスポット部分の
直径）とが、略等しく、その値が、1.6μｍ程度のとき
に、正確なトラッキング制御の精度として±0.1μｍが
要求される。正確なトラッキングとは、RF信号に強度低
下が少なく、クロストークを少なく、情報トラック外し
の危険性の少ないトラッキングをいう。

さて、光学的情報記録媒体の透明基板には、プラスチ
ックが用いられるが、現在の技術では、このプラスチッ
クにより透明基板を作製する際に、透明基板に不可避的
に、反り等の微妙な変形が生ずる。このため、光ピック
アップの光軸に対し、光学的情報記録媒体が、相対的に
傾くことはさけられず、この傾きは、現在のところ40分
程度である。なお、上記光軸に相対的な、光学的情報記
録媒体の傾きを、以下ティルトという。

このように、40分のティルトということを前提とする
と、第４図のトラッキング制御方式の場合、特にプリフ
ォーマット部ではトラッキング信号においてすでに、
（イ）作製のむずかしい矩形の断面形状を有する案内
溝、ピットの場合でも、0.09μｍ〜0.12μｍの誤差があ
り、（ロ）作製の比較的容易なＶ字型の断面形状を有す
る案内溝と、矩形状断面形状のピットの場合でも、0.18
μｍ〜0.24μｍの誤差が生ずる。また、トラッキングサ
ーボ制御には0.03μｍ程度の誤差がある。従って、トラ
ッキング信号の誤差とトラッキングサーボ制御の誤差を
加えると、プリフォーマット部での誤差は、トラッキン
グ制御の許容誤差0.1μｍを超えてしまい、十分なトラ
ッキング精度が得られず、トラッキング制御不全が生じ
やすい。

（目的）本発明は、上述した事情に鑑てなされたものであっ
て、その目的とするところは、プリフォーマット部にお
いても、十分に正確なトラッキング制御が可能な、新規
な、光学的情報記録媒体の提供にある。

（構成）以下、本発明を説明する。

本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板と記録膜と
を有する。

透明基板の一方の面には、トラッキング用の案内溝
が、互いに平行に、あるいは同心円状に、もしくは螺旋
状に形成される。情報トラックは、上記案内溝間の、中
間区域として設定される。そして、この情報トラックの
一部に、溝、すなわちピットの継続により、アドレス情
報等が、プリフォーマットとして形成される。

記録膜は、光吸収反射性であって、透明基板の、溝の
形成された側の面に、形成され、光学的情報は、この記
録膜における微小な孔あるいは反射率の異なる相変化と
して記録される。記録再生用レーザー光は、光学的情報
記録媒体の透明基板の側から照射される。

さて、記録再生用レーザー光の波長を、上記透明基板
中においてλであるとする。真空中の波長をλ_０、透明
基板の屈折率をｎとすれば、 λ＝λ₀/nである。

光学的情報記録媒体における案内溝の実効深さは、上
記波長λの0.075〜0.20倍である。

また、プリフォーマットを形成する溝、即ち、ピット
の実効深さは、案内溝の断面形状が矩形形状のとき上記
波長λの0.26〜0.45倍、案内溝の断面形状がＶ字形状の
とき0.29〜0.45倍である。

なお、トラッキング用の案内溝のピッチは従来通り、
記録再生用レーザー光の集束スポットにおける1/e²強度
直径と略同じであり、一般的に1.6μｍ程度（1.2μｍ〜
2.4μｍ）である。

なお、トラッキング制御のためのサーボ制御として
は、対物レンズを変位させる方法や、対物レンズへの入
射光にカルバノミラーで傾きを与える方法や、光ピック
アップを移動させる方法、あるいは、光学的情報記録媒
体自体をトラッキング用案内溝に直交する方向へ変移さ
せる方法等がある。

本発明の光学的情報記録媒体を用いる場合、トラッキ
ング制御のためのサーボ制御は、上記方法のいずれによ
り行なってもよい。

以下、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を説明図的に示している。

光学的情報記録媒体10は、透明基板10Aと記録膜10Bと
を有する。

透明基板10Aの一方の面には、トラックキング用の案
内溝、プリフォーマットを構成するピットが形成されて
いる。第１図において、符号G,L,PLは、第３図における
と同じく、案内溝、情報トラックおよびピットを、それ
ぞれ示している。

第１図に示す実施例では、案内溝ＧおよびピットPLと
も、その断面形状は矩形形状である。また案内溝Ｇのピ
ッチＰは、記録再生用レーザー光の集束スポットの1/e²
強度直径と等しく、略1.6μｍである。

第２図に示す実施例でも、符号Ｇは案内溝、符号PLは
ピット、符号Ｌは情報トラックを示す。符号11Aは透明
基板、符号11Bは記録膜を示す。この光学的情報記録媒
体においても、案内溝のピッチは略1.6μｍである。

光学的情報記録媒体11においては、案内溝Ｇにダレが
生じ、その断面形状はＶ字型となっている。第１図のよ
うに、矩形状の断面形状を有する案内溝、ピッチは、実
際には作製上、作りにくく、プリフォーマットのピッチ
PLにおいても、通常10゜ないし85゜の傾斜をもってダレ
が生ずるのが実状である。

なお、第１図、第２図に示す実施例の、光学的情報記
録媒体10,11における透明基板10A,10BはPMMAの板であ
り、案内溝Ｇ、ピットPLは、フォトポリマー法により、
スタンパーより転写して形成されている。また、記録膜
10B,11Bはなる構造式を有する光吸収反射性色素を、スピンナーに
て平均厚さ650Åに塗布して形成されている。

また、光学的情報記録媒体10,11はディスク形状であ
り、案内溝Ｇは、同心円状に形成されている。

さらに、これら光学的情報記録媒体10,11において、
案内溝Ｇの実効深さは、記録再生用レーザー光の透明基
板内における波長λに対し、0.075λ〜0.20λを満足す
るように、また、ピットPLの実効深さは0.26λ〜0.45λ
を満足するように作製されている。実効的深さとは、例
えば、第２図における案内溝Ｇのように、ダレによっ
て、断面形状がＶ字形等となったときに、その形状の影
響を補正した深さをいい、例えばＶ字形状の溝であれ
ば、実効深差をＸとすれば、ピーク深さは約1.4Xであ
る。

さて、第１図、第２図、第３図に示すような光学的情
報記録媒体に対し、第４図に示すごとき光ピックアップ
で、情報の再生を行なう場合に、光ピックアップを、情
報トラックに直交するように横切らせて移動させると
き、RF信号（Ａ＋Ｂ）およびトラッキング信号（Ａ−
Ｂ）は、第５図に示すように変化する。

第５図において、曲線T1,T2,T3は、トラッキング信号
を示し、ランドとピットとが1:1で混在しているプリフ
ォーマット部での平均値であり、曲線T1は前述のティル
トのない場合、曲線T2,T3はティルトのある場合を表
す。光ピックアップの光軸に対する光学的情報記録媒体
の傾き、すなわちティルトによって、トラッキング信号
にオフセットが生ずることが分かる。

RF信号に関しては、第５図においてRF信号RF1が、ラ
ンド部から発生するものであり、RF信号RF2は、プリフ
ォーマットのピット部で生ずるものである。従って、プ
リフォーマットの情報は、RF1を高レベル、RF2を低レベ
ル信号として表現できる。

トラッキング信号は、ゼロクロス点が、ティルトに拘
らず、情報トラックの中心からずれないことが重要で、
ゼロクロス点がなくなるまでオフセットが大きくなる
と、情報トラックをトラッキングサーボ制御することが
できなくなる。

さて、第６図は、第１図に示すタイプ、すなわち、案
内溝Ｇ、ピットPLとも、矩形形状の断面形状を有する光
学的情報記録媒体において、ピットの深さを、前記波長
λの０〜0.4倍の範囲で変化させたときの各種信号のレ
ベルの変化を示している。案内溝の深さは0.125λであ
る。

光学的情報記録媒体の透明基板はPMMA板、記録膜は、
前記光吸収反射性色素の、平均厚さ650Åの塗布膜であ
る。

また、案内溝のピッチは1.6μｍで、記録再生用レー
ザー光の集束スポットの1/e²強度直径も1.6μｍであ
り、信号は第４図の光ピックアップでとり出している。
記録再生用レーザー光の光源としては790nmの波長のレ
ーザー光を発する半導体レーザーが用いられた。第６図
の縦軸は、ミラーの反射レベルをＭとしたとき、信号レ
ベル/Mで与えられるレベルである。

第６図（Ｉ）では、光学的情報記録媒体の、案内溝Ｇ
の幅は0.45μｍ、ピットの幅は、深さが深くなるにつれ
て、0.24μｍから0.48μｍまで変化している。直線６−
11は、ランド部から得られるRF信号の変化を示す。ま
た、曲線６−21は、プリフォーマットのピット部から得
られるRF信号の変化を示す。

また、曲線６−31は、プリフォーマットを横切ったと
きのトラッキング信号のＰ−Ｐ値の1/2の値の変化を示
し、曲線６−41は、ディスク状の光学的情報記録媒体
が、光ピックアップ光軸に対し1.43゜傾いてティルトが
生じたときの、トラッキング信号のオフセット値の変化
を示している。

また、第６図（II）は、案内溝Ｇの幅が0.06μｍであ
ることをのぞき、他の条件は第６図（Ｉ）の場合と同様
であり、曲線６−12,6−22,6−32,6−42はそれぞれ、第
６図（Ｉ）の曲線６−11,6−21,6−31,6−41と対応す
る。

第６図（III）は、案内溝Ｇの幅が、0.75μｍである
ことをのぞき、他の条件は第６図（Ｉ）の場合と同様で
あり、曲線６−13,6−23,6−33,6−43はそれぞれ、第６
図（Ｉ）の曲線６−11,6−21,6−31,6−41と対応する。

曲線６−31,6−32,6−33で変化を表す信号、すなわ
ち、プリフォーマットを横切ったときのトラッキング信
号のＰ−Ｐ値の1/2の値を、仮にTP信号とよび、曲線６
−41,6−42,6−43により、その変化を示す前記トラッキ
ング信号のオフセット値を、単にオフセット値とよぶこ
とにすると、TP信号が、オフセット値に比して大きいほ
ど、トラッキング信号はすぐれており、トラック外れを
おこしにくい。換言すれば、このとき、情報トラックの
中心付近をトラッキングできる訳である。

即ち、上記TP信号（peak to peak信号）は、第５図に
おけるトラッキング信号T1等の振幅と考えて良く、ティ
ルトによるオフセット値は、トラッキング信号T1とT2あ
るいはT1とT3の差である。

先に説明したトラッキング制御では、トラッキング信
号が０となるように制御が行なわれるので、トラッキン
グ信号がゼロクロス点を持つことが必要であり、このた
めの条件は上記TP信号がオフセット値より大きいことで
ある。

第６図（Ｉ），（II），（III）を見ると、TP信号が
オフセット値と等しくなくピットの深さ（横軸）のうち
で大きい方の値は、（Ｉ）において0.25λ、（II）にお
いて0.21λ、（III）において0.20λであり、ピットの
深さが、これ以上深ければ、トラッキング信号はゼロク
ロス点を持ち、トラッキングを行なうことが可能であ
り、従って、ピットの断面形状が矩形状であるときに
は、ピットの深さが0.26λ以上ともなればTP信号は確実
にオフセット値よりも大きくなり、トラッキング信号は
安定する。従って、案内溝の断面形状が矩形形状の場合
は、ピットの深さを0.26λ以上とすればよいことが分か
る。

第６図（Ｉ），（II），（III）には示されていない
が、これらの図の横軸の0.4λ以上の0.45λまでの領域
でも、TP信号はオフセット値より大きく、ティルトに影
響されにくく、トラッキング信号は安定化する。また、
ピット深さが、0.1λ以下においても、トラッキング信
号は安定化する傾向にあるが、この領域では、ランド部
とピット部でのRF信号のコントラストが低くなってしま
い実用に耐えなくなってしまう。RF信号は、プリフォー
マットのランド部とピット部の差が大きい程有利である
が、上記差が大きすぎると隣接トラックへのクロストー
クも大きくなるので、コントラストは0.3〜0.7程度が適
当である。

また、前述したように、溝の断面形状は、溝の加工
上、浅い溝では、ダレにより第２図の案内溝Ｇのように
Ｖ字形状になりやすく、また、深い溝では、矩形状ある
いは、矩形がダレた台形状になり易い。

第７図は、幅0.3μｍ最大深さ0.175λのＶ字型断面形
状を有する案内溝と、幅0.55λｍの矩形状断面形状のピ
ットの場合について、ピットの深さを０〜0.5λの範囲
で変化させたときの、各種信号の変化を示す。曲線７−
11,7−21,7−31,7−41はそれぞれ、第６図（Ｉ）におけ
る曲線６−11,6−21,6−31,6−41と同じく、ランド部の
RF信号の変化、ピット部のRF信号の変化、TP信号の変化
およびオフセット値の変化をあらわしている。この場合
においては、TP信号（曲線７−31）とオフセット信号
（曲線７−41）とは、ピットの深さが0.28λで等しくな
り、この深さよりも深いところで、トラッキング信号は
ゼロクロス点を持つ。また、案内溝の幅が大きくなるに
従い、第６図におけると同様、TF信号とオフセット値と
が等しくなるピットの深さ（より深い方の深さ）は、次
第に浅くなる方へずれる傾向にある。従って、案内溝の
断面形状がＶ字形状である場合には、ピットの深さを0.
29λ以上にすればTP信号がオフセット値よりも確実に大
きくなるので、トラッキング信号を安定させて良好なト
ラッキング制御を行なうことが可能になる。第７図の場
合も図に示されていないが、ピットの深さが0.4λ以上
の045λまでの領域でも、TP信号はオフセット値より大
きく、ティルトに影響されにくく、トラッキング信号は
安定化する。

なお、断面形状Ｖ字型の案内溝の場合、トラッキング
信号は、0.175λ付近で最大のトラッキング信号が得ら
るが、これは、形状による影響で、実効深さは、形状の
影響を補正すると0.125λすなわち0.175λ/1.4である。
案内溝の実効深さは、トラッキング信号を得るために
は、0.125λが最適であるが、0.075λ〜0.20λの範囲に
あれば実用に耐えうる。

上記のように、第６図及び第７図において、案内溝の
実効深さは0.125λであるが、プリフォーマット部を横
切ったときのトラッキング信号のＰ−Ｐ値の1/2の、ピ
ットの深さの変化に対する特性（例えば第６図（Ｉ）で
鎖線６−31）と、ティルトの生じたときのトラッキング
信号のオフセット値のピットの深さに対する特性（例え
ば第６図（Ｉ）の破線６−41）との関係は、案内溝の深
さの変化には実質的に影響されず、案内溝の実効深さが
0.075λ〜0.20λの範囲では、ピットの深さが0.26λ〜
0.45λ（案内溝の断面形状が矩形形状のとき）、0.29λ
〜0.45λ（案内溝の断面形状がＶ時形状のとき）で、ト
ラッキング信号が安定する。

（効果）以上、本発明によれば、新規な光学的情報記録媒体を
提供できる。

この発明によれば、トラッキング信号を、特にプリフ
ォーマット部において、従来1/1.2〜1/3の検出誤差で検
出できる。これは、トラッキング信号が案内溝部とピッ
ト部とで極性が同一になっているためである。

また、プリフォーマット部のRF信号が必要以上に大き
くならず、隣接トラックへの悪影響を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
は別の実施例を説明するための図、第３図および第４図
は従来技術とその問題点を説明するための図、第５図な
いし第７図は本発明を説明するための図である。 10……光学的情報記録媒体、10A……透明基板、10B……
記録膜、Ｇ……案内溝、PL……ピット（プリフォーマッ
トの溝）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トラッキング用の案内溝が、平行もしくは
同心円状または螺旋状に形成され、上記案内溝と案内溝
との中間区域として設定された情報トラックの一部に、
溝の継続によりプリフォーマットが形成された透明基板
の、上記溝の形成された側の面に、光吸収反射性の記録
膜を設けた光学的情報記録媒体であって、上記案内溝の断面形状が矩形形状で実効深さが、上記透
明基板中における、記録再生用レーザー光の波長の0.07
5〜0.20倍であり、上記プリフォーマットの溝の実効深さが、上記波長の0.
26〜0.45倍であることを特徴とする、光学的情報記録媒
体。
【請求項２】トラッキング用の案内溝が、平行もしくは
同心円状または螺旋状に形成され、上記案内溝と案内溝
との中間区域として設定された情報トラックの一部に、
溝の継続によりプリフォーマットが形成された透明基板
の、上記溝の形成された側の面に、光吸収反射性の記録
膜を設けた光学的情報記録媒体であって、上記案内溝の断面形状がＶ字形形状で実効深さが、上記
透明基板中における、記録再生用レーザー光の波長の0.
075〜0.20倍であり、上記プリフォーマットの溝の実効深さが、上記波長の0.
29〜0.45倍であることを特徴とする、光学的情報記録媒
体。