JP2647422B2 - 光記録メディア - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザー光線により情報を記録、再生するこ
とのできる光記録メディアおよび情報の再生のみが可能
な光記録メディアに関するものである。さらに詳しくは
トラッキング、プリフォーマット等の信号が高性能化さ
れた光記録メディアに関するものである。

［従来の技術］ 記録時または再生時にレーザー光線が記録領域を正し
く認識し、追跡できるように、光記録メディアにはプリ
グルーブもしくはプリビット、またはこれらの両者が予
め設けられていて、使用上の便宜が図られている。

以前から提案され、実用化されているプリグルーブの
例としては、断面形状が台形または矩形であり、プリグ
ルーブの反射面の高さがプリグルーブ周囲の反射性記録
面の高さに対して、記録、再生に使用されるレーザー光
線の波長の1/8n〜1/4n分だけ高く、または低くなるよう
に作られているものがある。これによって、プリグルー
ブと記録面との境界領域では、プリグルーブからの反射
光と記録面からの反射光とが異なる位相を有するため、
いわゆる光の干渉作用により、境界領域の反射光量が低
下し、境界上で反射光量が最低となる。そこで、反射光
量を測定することによって、境界すなわち記録領域が認
識される。プリビットについても、反射光量を測定する
ことによって、同じ原理で記録領域上の位置等に関する
情報が認識されるようになっている。

なお、上記の文中において、ｎはレーザー光線が通過
する媒体の光の屈折率を示す。また、プリビットとは、
ピットまたはバブルのように形状が変化していることに
より、反射率が周囲とは異なって観察されるか、または
相変化することにより、反射率が周囲とは異なって観察
される、情報信号に対応する領域をいう。上記のような
プリビットの他に、記録面が単なる高反射性平滑面であ
って、プリグルーブ内にプリビットを設け、記録をもプ
リグルーブ内に行うものもある。いずれの方式であって
も反射光の位相差で干渉作用を発現させ、反射光量差を
利用するという原則は変わりがない。

これらの方式において、プリグルーブおよびプリビッ
トは通常１μｍ径またはそれ以下の径に絞られたレーザ
ー光線で追跡されるので、プリグルーブおよびプリビッ
トは１μｍ以下の幅と深さとが正確に賦形されていなけ
ればならず、しかもレーザー光線のビーム径についても
所定の大きさになるように常に制御されていなければな
らない。これはかなりの困難を伴うことであり、その間
の事情は特公昭60−28058号公報に詳細に述べられてい
る。

一方、特公昭60−28058号公報において、プリグルー
ブ面を例えば乱反射面にすること等によって、上述の干
渉作用を利用することなく、プリグルーブから光学系に
戻る反射光量を減少させてプリグルーブが周囲よりも実
質的に暗くなるようにすること、併せてプリグルーブの
幅がレーザー光線のビーム径よりも大きくなるように形
成することが提案されている。これによって、プリグル
ーブを容易に形成することができ、レーザー光線がプリ
グルーブを確実に追跡することができる。また、プリビ
ットであっても、情報が記録されたビットであっても同
じ原理を適用して、記録、再生が容易かつ確実に行える
ことが提案されている。

以上のような物理的方法以外に、本質的に光吸収性を
有する物質を使用することも提案されている。例えば、
特開昭59−145192号公報には、銀化合物を局所的に反応
させることにより暗黒色のプリグルーブもしくはプリビ
ット、またはこれらの両者を形成し、残りの高反射性を
有する部分を記録に供する領域とする光記録メディアの
製法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 特公昭60−28058号公報において提案された方法で
は、レーザー光線のビーム径よりも大きな幅を有するプ
リグルーブおよびプリビットを形成しなければならない
が、プリグルーブおよびプリビットからの反射光が光学
系に戻る量を減少させるためには、プリグルーブおよび
プリビットの断面形状を光源方向に突出した急峻なもの
としなければならず、賦形上の困難さがある。しかも現
実にはプリグルーブおよびプリビットの内面を完全な鏡
面とすることは不可能であり、乱反射による光学系への
戻り光があるため一層問題が生じる。また、プリグルー
ブおよびプリビットが光源から見て窪んだ断面形状を有
している場合、プリグルーブおよびプリビットが無限に
深い穴でなければ反射光の光源への戻りがあり、光源方
向に突出した断面形状を有する場合よりも遥かに問題が
大きい。一方、光の干渉作用を利用する従来のプリグル
ーブおよびプリビットは、深さまたは高さがレーザー光
線の波長よりも小さくて良いため、スタンパーの加工精
度に対する要求は厳しいものの、スタンパーの成形も、
スタンパーを用いた複製も可能なのである。

一方、特開昭59−145192号公報で提案されたように、
特定の反射率を有する領域を化学的に形成する光記録メ
ディアは、凹凸のプリグルーブを設けるような物理的方
法によるものとは異なり、複製が困難である上に、特定
の反射率を有する領域を設けるときの化学的反応の微妙
な制御が困難である。したがって、均質な光記録メディ
アを再現性良く大量に生産することは困難である。

本発明は、これまでに提案され実用に供されている光
記録メディアで利用されているよりも、大きなビーム径
を有するレーザー光線を使用し、より広い幅のプリグル
ーブおよびプリビット、または情報が記録されたビット
を有する光記録メディアであって、記録密度は低下する
ものの、均質なものが高い再現性で容易に製造され、特
に記録再生が容易かつ確実に行える光記録メディアを提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決する本発明の光記録メディアは、レ
ーザー光線により信号が記録される平滑平面状の反射性
記録面と、上記記録面からの反射光と異なる位相を有す
る反射光を生じさせ、光の干渉作用により反射光量が低
下することによって記録面との境界が認識されるプリグ
ルーブもしくはプリビット、またはこれらの両者を透明
樹脂基板上に有しており、上記記録面と、プリグルーブ
もしくはプリビット、またはこれらの両者とが記録時の
強いレーザー光線に感応性を示し、再生時の弱いレーザ
ー光線には非感応性を示す反射性の同一物質によりコー
トされている光記録メディアであって、上記プリグルー
ブもしくはプリビット、またはこれらの両者の領域内に
おける当該反射性物質表面に、レーザー光線の波長と同
一の周期または当該波長よりも大きな周期を有する規則
的凹凸構造が設けられており、上記規則的凹凸構造の凹
部および凸部でそれぞれ反射された光が異なる位相を有
することにより、光の干渉作用によって、記録面からの
反射光量よりも小さい反射光量が、プリグルーブもしく
はプリビット、またはこれらの両者から得られることを
特徴とする。

また、上記の課題を解決する本発明の再生専用光記録
メディアは、レーザー光線により信号が再生されるプリ
グルーブおよびプリビットを透明樹脂基板上に有し、プ
リグルーブおよびプリビットが、プリグルーブおよびプ
リビットの周辺領域からの反射光と異なる位相を有する
反射光を生じさせ、光の干渉作用により反射光量が低下
することによってプリグルーブおよびプリビットの境界
が認識されるものであって、プリグルーブおよびプリビ
ットと、プリグルーブおよびプリビットの周辺領域とが
反射性の同一物質によりコートされている再生専用光記
録メディアであって、上記プリグルーブおよびプリビッ
トの領域内における当該反射生物質表面に、レーザー光
線の波長と同一の周期または当該波長よりも大きな周期
を有する規則的凹凸構造が設けられており、上記規則的
凹凸構造の凹部および凸部でそれぞれ反射された光が異
なる位相を有することにより、光の干渉作用によって、
プリグルーブおよびプリビットの周辺領域からの反射光
量よりも小さい反射光量が、プリグルーブおよびプリビ
ットから得られることを特徴とする。

本発明においてプリグルーブおよびプリビットの領域
内に設けられる表面凹凸構造は、以下のように規定され
るものである。

（ａ）表面凹凸構造の断面における最高の頂部と最深の
底部との位相差（すなわち深さ）が記録、再生に使用す
るレーザー光線の波長の1/8n〜3/8nの範囲にある。上記
の範囲外では干渉による反射光量の低下が不足するから
である。ここで、1/4nの深さが最適である。

（ｂ）表面凹凸構造はレーザー光線の波長と同一の繰返
し周期または当該波長よりも大きな繰返し周期を有する
が、実用性の高いレーザー光線の波長からすると、0.8
〜３μｍの範囲の周期が好ましく、特に0.8〜1.5μｍの
範囲の周期が好ましい。周期が小さすぎると作製が一層
困難であり、周期が大きすぎると干渉作用が小さくなる
からである。なお、干渉により反射光量が低下する領域
がプリグルーブの両端の二辺以外に、プリグルーブの領
域内に二辺以上存在するように表面凹凸構造を設けるこ
とが好ましい。

（ｃ）表面凹凸構造の断面形状としては、矩形、三角
形、台形、正方形、正弦波状、半円形などの種々の形状
が可能であり、特に限定されることはないが、製作の容
易さや形態の安定性などから、比較的に単純であり、オ
ーバーハングのない形状が好ましい。台形および正弦波
が好ましい例である。

（ｄ）表面凹凸構造における凹凸は１次元または２次元
方向の広がりで規則的周期を持って配列する。それぞれ
の位置としては、平行等間隔配置、正方配置、斜方配置
などが可能である。凹凸の配列方向と、プリグルーブお
よびプリビットの方向との関係は任意に選ぶことができ
る。凹凸構造の作製の容易さから選ぶことが良い。

表面凹凸構造の深さ、繰返し周期、断面形状、配列の
均一な規則性などの点を好適な値にすることは、干渉現
象を効率的に利用するために有効である。なお、表面凹
凸構造の凹凸の繰返しは２個以上である。

本発明におけるプリグルーブおよびプリビットは次の
ように規定される。

（イ）平滑平面状の反射性記録面と、プリグルーブまた
はプリビットの領域内に設けられた表面凹凸構造の平均
位置との位相差、すなわち深さが記録、再生に使用する
レーザー光線の波長の1/8n〜3/8nの範囲である。最も好
ましいのは、1/4nの深さである。

（ロ）プリグルーブおよびプリビットの幅が、レーザー
光線のスポットの直径の0.6〜1.2倍の範囲である。0.7
〜1.0倍が特に好ましい。ここで、レーザー光線のスポ
ットの直径とは、レーザー光線強度の半値幅である。

（ハ）プリグルーブおよびプリビットの長さは、プリグ
ルーブ等の幅以上であればよく、光記録メディアの設計
者が目的に応じて設定すれば良い。

以上述べた本発明の光記録メディアの構造は、すでに
公知の微細加工技術、たとえば、電子ビームまたはレー
ザービームによる微細描画技術、ルーリングエンジンに
よる微細機械加工技術、干渉露光技術と組み合わされ
た、またはこれと組み合わされていないフォトレジスト
技術、フォトレジスト技術に関連する各種エッチング技
術などを応用することにより作製することができる。ま
た、かかる構造を有するスタンパーを製造する方法も、
そのスタンパーを使用して表面凹凸構造を有する合成樹
脂基板を複製する方法もすでに公知である。

本発明における高反射性の記録面は、直径数μｍ以上
数十μｍ以下に絞られた、比較的高強度（例えば５〜15
mW）のレーザー光線が照射されることにより、照射部分
に光学的変化が起こり、信号が記録されるものである。
光学的変化とは、すなわち反射率変化であり、記録膜の
特性に応じて、相変化または穴あき等の変化によって反
射率変化が生じる。反射率変化には、反射率が低下する
場合と、増合する場合とがある。

反射率変化の目的に適う記録膜に関しては、一度限り
の記録ができる膜、消去および記録が多数回可能な膜な
ど、各種方式の各種物質についてすでに多くの提案があ
り、いずれを選ぶかは光記録メディアの設計者の自由で
ある。

本発明の光記録メディアにおけるプリビットがトラッ
キングのための情報以外の信号、換言すればプリフォー
マット以外の一般情報信号を多く含み、もはや使用者側
での記録を必要としなくても良い。すなわち、再生専用
の光記録メディアとすることも可能である。その場合に
は、上記の記録膜は、単に安定な反射性の膜であれば良
い。このような反射膜についても多くの公知例があり、
設計者は適宜選択することができる。

本発明におけるプリグルーブおよびプリビット、また
は再生専用の光記録メディアの記録済みビットは、上述
した記録を行う場合の強度よりも低強度（例えば0.2〜
1.5mW）のレーザー光線を用いて信号情報が読取られ、
再生される。記録、再生のための装置についてもすでに
多くの提案がなされており、本発明の光記録メディアは
公知技術から合目的的に生み出される装置によって使用
可能である。

［作用］ 通常の光ディスクにおいて、記録、再生に使用される
レーザー光線の波長は780〜840nmの範囲で、プリグルー
ブおよびプリビットの幅は約１μｍまたはそれ以下と狭
く、またレーザー光線のスポット径も約１μｍ以下とい
う小径である。一方、記録密度および記録容量があまり
大きくないものの、製造が容易であり、記録、再生時の
作動が確実で信頼性が高く、簡便に利用することができ
る光記録メディアを想定すると、記録、再生に数μｍ〜
数十μｍ径に絞られたレーザー光線を用い、かつレーザ
ー光線のスポット径と同程度ないし同程度以上の幅を有
するプリグルーブおよびプリビットを設けることが好ま
しい。これは、光ディスク、光カード、光テープの別を
問わずに成立する考え方である。このような光記録メデ
ィアであって、断面形状が矩形で、深さがレーザー光線
の波長の1/4nであるプリグルーブを有する場合を例とし
て、以下に、本発明について説明する。

上記のように大きなスポット径を有するレーザー光線
を用いれば、反射面積が増大する。しかし、プリグルー
ブの境界領域における干渉作用によって局部的に反射光
量が低下する割合はレーザー光線のスポット径の中にあ
るプリグルーブの境界線の長さに依存する。したがっ
て、大きなスポット径を有するレーザー光線を用いた場
合には、反射面積が増大するほどにはプリグルーブの境
界線の長さが増大せず、プリグルーブをトラッキングす
るために有効な情報量は相対的に低下してしまう。すな
わち、単にスポット径を大きくしただけでは本発明の課
題が解決されない。

これに対して、本発明では、プリグルーブの領域内に
おける反射性物質表面に、レーザー光線の波長と同一の
周期または当該波長よりも大きな組返し長さを有する規
則的な凹凸構造が複数個設けられている。このような凹
凸構造を設けることによって、プリグルーブに投射され
たレーザー光線の反射光がプリグルーブ等の最外部の境
界領域のみならず、プリグルーブの内側に設けられた凹
凸構造の各境界領域においても凹部で反射された光と凸
部で反射された光とが互いに干渉して、プリグルーブで
反射された光の強度を低下させ、さらにプリグルーブで
反射された光とプリグルーブの外側で反射された光とが
干渉することによって、プリグルーブで反射された光量
がより一層低下して観察されるようにしたものである。
これによって、トラッキングに有効な情報が確実に得ら
れるのである。

上記のように、本発明の光記録メディアでは、光の干
渉作用を利用するものであるから、プリグルーブの表面
とプリグルーブ以外の領域の表面とが同一の反射性物
質、すなわち同一の反射率の膜、例えば記録膜で覆われ
ている必要がある。

本発明の光記録メディアでは、上述のように、二つの
領域の現象を同時に利用することを特徴とするものであ
るが、さらに次のような特徴をも有している。すなわ
ち、特開昭59−145192号公報で提案されたように、光記
録メディア１枚ごとに色素を用い、また化学反応を利用
して相対的に暗いプリグルーブを形成することは、工程
が繁雑であり、均質性および再現性が低く、信頼性が不
足する。しかし、本発明の光記録メディアであれば、プ
リグルーブの領域内に表面凹凸構造を設けることは、ス
タンパーにこのような凹凸構造を設けておき、このスタ
ンパーを用いてすでに公知の方法により光記録メディア
基板を複製することによって可能である。そして、光記
録メディア基板の一面に記録膜を均一にコートすれば良
く、均質性および再現性が高い光記録メディアを容易に
製造することができる。

以上、本発明におけるプリグルーブの作用について詳
細に述べたが、プリビットについても同様であるので、
その詳しい説明は省略する。

［実施例］ 厚み0.7mm、縦5cm、横8cmの透明ポリカーボネート平
板の一表面にスタンピング加工によりプリグルーブおよ
びプリビットを形成した。プリグルーブは板の長手方向
に伸び、幅が５μｍ、プリグルーブ間の間隔は15μｍで
ある。プリビットは板の左端近くで、プリグルーブ内の
中央にあり、長さの異なるプリビットの配列によってト
ラッキング番号が表される。プリグルーブおよびプリビ
ットの領域内には、板の縦方向に１μｍごとに繰返され
る凹凸が、板の長手方向に伸びる表面凹凸構造が設けら
れている。この表面凹凸構造の縦断面は台形状をしてお
り、台形の高さの平均は0.14μｍ、台形の高さの平均位
置と記録面との間の距離は0.15μｍである。

この透明ポリカーボネート平板の表面にテルルとセレ
ンとからなる金属薄膜をスパッタ法によってコートし、
その上に合成樹脂の保護膜を塗布して光記録メディアを
作製した。レーザー光線（波長830nm、基板側から入
射）のスポット径が半値幅で６μｍである３ビーム方式
の読取装置を用いて、この光記録メディアのプリビット
の配列によって表されたトラッキングライン番号を正し
く読み取ることができた。プリグルーブが正しく認識さ
れたため、書込みのレーザー光線のスポットが正しく記
録面の中央を走査でき、所定の書込み（レーザー光線の
波長830nm、11mW、スポット径の半値幅６μｍ）および
書込まれた情報の読み出しをすることができた。

また、表面凹凸構造の繰返す方向が、上記の光記録メ
ディアとは直角となる方向、すなわち板の横方向である
こと以外は上記の光記録メディアと同一の構成を有する
光記録メディアであっても、所定のトラッキングおよび
記録再生を正しく行うことができた。

比較のため、プリグルーブおよびプリビットの領域内
に表面凹凸構造がない以外は上記の光記録メディアと同
一の構成を有する光記録メディアについて同様の試験を
行ったところ、トラッキング不良が発生し、記録再生を
確実に行うことができなかった。

［発明の効果］ 本発明の光記録メディアは、プリグルーブもしくはプ
リビット、またはこれらの両者の領域内に特定構造の表
面凹凸を有すること、そして表面凹凸構造の平均位置を
特定範囲内とすることによって、確実なトラッキングお
よび記録再生を実現するものであり、その効果はレーザ
ー光線のスポット径が比較的大きい場合に顕著である。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光線により信号が記録される平滑
   平面状の反射性記録面と、上記記録面からの反射光と異
   なる位相を有する反射光を生じさせ、光の干渉作用によ
   り反射光量が低下することによって記録面との境界が認
   識されるプリグルーブもしくはプリビット、またはこれ
   らの両者を透明樹脂基板上に有しており、上記記録面
   と、プリグルーブもしくはプリビット、またはこれらの
   両者とが記録時の強いレーザー光線に感応性を示し、再
   生時の弱いレーザー光線には非感応性を示す反射性の同
   一物質によりコートされている光記録メディアにおい
   て、 上記プリグルーブもしくはプリビット、またはこれらの
   両者の領域内における当該反射性物質表面に、レーザー
   光線の波長と同一の周期または当該波長よりも大きな周
   期を有する規則的凹凸構造が設けられており、 上記規則的凹凸構造の凹部および凸部でそれぞれ反射さ
   れた光が異なる位相を有することにより、光の干渉作用
   によって、記録面からの反射光量よりも小さい反射光量
   が、プリグルーブもしくはプリビット、またはこれらの
   両者から得られることを特徴とする光記録メディア。
2. 【請求項２】レーザー光線強度の半値幅で定義されたス
   ポットの直径が３〜15μｍの範囲であるレーザー光線に
   より信号の記録および再生が行われる請求項（１）記載
   の光記録メディア。
3. 【請求項３】プリグルーブもしくはプリビット、または
   これらの両者が、上記スポットの直径の0.6〜1.2倍の範
   囲の幅と、1/8n〜3/8n（ここで、ｎはレーザー光線が通
   過する媒体の屈折率を示す。）の範囲の平均深さとを有
   する請求項（２）記載の光記録メディア。
4. 【請求項４】レーザー光線により信号が再生されるプリ
   グルーブおよびプリビットを透明樹脂基板上に有し、プ
   リグルーブおよびプリビットが、プリグルーブおよびプ
   リビットの周辺領域からの反射光と異なる位相を有する
   反射光を生じさせ、光の干渉作用により反射光量が低下
   することによってプリグルーブおよびプリビットの境界
   が認識されるものであって、プリグルーブおよびプリビ
   ットと、プリグルーブおよびプリビットの周辺領域とが
   反射性の同一物質によりコートされている再生専用光記
   録メディアにおいて、 上記プリグルーブおよびプリビットの領域内における当
   該反射性物質表面に、レーザー光線の波長と同一の周期
   または当該波長よりも大きな周期を有する規則的凹凸構
   造が設けられており、 上記規則的凹凸構造の凹部および凸部でそれぞれ反射さ
   れた光が異なる位相を有することにより、光の干渉作用
   によって、プリグルーブおよびプリビットの周辺領域か
   らの反射光量よりも小さい反射光量が、プリグルーブお
   よびプリビットから得られることを特徴とする再生専用
   光記録メディア。
5. 【請求項５】レーザー光線強度の半値幅で定義されたス
   ポットの直径が３〜15μｍの範囲であるレーザー光線に
   より信号の再生が行われる請求項（４）記載の再生専用
   光記録メディア。
6. 【請求項６】プリグルーブおよびプリビットが、上記ス
   ポットの直径0.6〜1.2倍の範囲の幅と、1/8n〜3/8n（こ
   こで、ｎはレーザー光線が通過する媒体の屈折率を示
   す。）の範囲の平均深さとを有する請求項（５）記載の
   再生専用光記録メディア。