JP2891201B2

JP2891201B2 - 光学的情報記録媒体

Info

Publication number: JP2891201B2
Application number: JP8249525A
Authority: JP
Inventors: 雅樹伊藤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JPH1097736A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビーム等の光
ビームを用いて情報の記録あるいは再生を行う大容量フ
ァイル用の光ディスク，光カード等の光学的情報記録媒
体であって、特に、基板に設けた凹溝の底面（低所）及
びこれら凹溝間の基板表面（高所）のそれぞれに情報を
記録可能とした高密度化を図った光学的情報記録媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の光学的情報記録媒体はハ
ードディスクと同様に大量な情報の蓄積装置として非常
に優れた特徴を有している。特に光ディスクは、情報の
記録・再生を光ビームで行い情報蓄積部のみを持ち運ぶ
ことができるため、超大容量を必要とする画像データ等
のマルチメディア情報データの頒布，運搬媒体として最
も適している。このような光学的情報記録媒体に大容量
の情報を記録するためには情報記録密度をさらに向上さ
せなければならない。光学的情報記録媒体の情報密度
は、情報トラックのピッチ及びトラック方向の情報密度
すなわち情報の綿密度で決まり、光学的情報記録媒体の
情報密度を向上させるにはトラックピッチを狭くして、
綿密度を高くする必要がある。

【０００３】従来の光学的情報記録媒体は、円盤状の透
明基板表面に幅０．８μｍ，ピッチ１．６μｍという微
小な凹部の案内溝を螺旋状に形成し、この基板表面上に
スパッタリング等で、ＧｅＳｂＴｅやＡｇＩｎＳｂＴｅ
等の相変化記録材料や，ＴｂＦｅＣｏＴｉやＴｂＦｅＣ
ｏＴａ等の光磁気記録材料の薄膜を形成している。この
記録材料の薄膜層は透明誘電体等の保護膜層で挟まれて
おり、さらにその上に反射膜層が設けられており、さら
に、その上に保護膜層が設けられているものが多い。ま
た、このような光記録媒体を、その透明基板を外側にし
て２枚を貼り合わせてさらに高密度化を図ったものも提
案されている。この案内溝付き透明基板は、ポジ型フォ
トレジストをレーザビームで露光して光反応を起こした
後、現像して凹部を形成し、これを型としてスタンパー
を作製し、このスタンパーを用いて射出成形等の方法に
より大量に複製される。

【０００４】ところで、このような案内溝を有する光学
的情報記録媒体では、透明基板に形成された案内溝の底
面（低所）または案内溝間の透明基板の表面（高所）の
いずれか一方が情報トラックとして構成されており、こ
の情報トラックに対して情報の記録・再生を行う場合に
は、前記透明基板を通して光ビームを情報トラックに照
射することにより行なわれる。また、前記案内溝は、光
ビームが情報トラック位置を正確に位置決め追随するた
めに用いられており、光ビームと案内溝との位置ずれ信
号（トラック誤差信号）はプッシュプル法等で検出され
る。すなわち、光学的情報記録媒体からの反射光のファ
ーフィールドパターンを２つの受光領域を有する２分割
の光検出器で検出し、両受光領域で検出された光電流の
差より光学的情報記録媒体上の案内溝と光ビームとの位
置ずれを検出する。この情報トラッキング用の案内溝の
深さは、トラッキング誤差信号が一番大きくなるλ／８
近傍の値（ここでλは透明基板中の光ビームの波長）に
設定される。

【０００５】また、この種の光学的情報記録媒体では、
高密度化のために案内溝ピッチを狭くすることが考えら
れているが、ピッチの縮小に伴い基板の作製が困難にな
るという問題が生じる。この作製上の問題を解決する技
術として、低所である案内溝と高所である案内溝間との
両方をそれぞれ情報トラックとすることで、ピッチ方向
の情報密度を高めた技術が特開昭５７−５０３３０号公
報に提案されている。

【０００６】一方、このような従来の光学的情報記録媒
体には大量の情報の中から所望の情報を効率よく取り出
すために、アドレス情報が情報トラックに設けられてい
る。このアドレス情報の与え方には、種々の方式が提案
されているが、ユーザ情報容量を減らさないアドレス情
報方式として蛇行溝方式がある。図５は、この蛇行溝方
式を説明するための図である。（ａ）は概略平面図、
（ｂ）は概略断面図である。透明基板２０１には、低所
情報トラック２０３と高所情報トラック２０４を区画形
成するための案内溝が形成されており、この案内溝は蛇
行溝２０２となっている。この蛇行溝２０２はトラック
アドレス情報に応じてトラック方向と垂直の方向に蛇行
するように形成されており、トラッキング信号から蛇行
周波数の成分を取り出すことにより、光ビームが照射中
のトラックのアドレス情報を知ることができる。

【０００７】しかしながら、この図５の構成を前記した
低所と高所をそれぞれ情報トラックとして構成して高密
度な光学的情報記録媒体に適用した場合には、案内溝と
しての蛇行溝２０２が同一幅として形成されているた
め、蛇行溝２０２の両側、換言すれば低所情報トラック
２０３と高所情報トラック２０４の境界壁が平行な蛇行
状態となる。このため、低所情報トラック２０３を追随
している場合は特に問題は生じないが、高所情報トラッ
ク２０４の両側の壁はそれぞれの隣の低所情報トラック
の蛇行溝の蛇行状態となって平行状態とはならないた
め、トラッキング信号に含まれる周波数成分に乱れが生
じ、これからトラックのアドレス情報を読み誤るという
問題が生じるおそれがある。このため、このような蛇行
溝によるトラックのアドレス情報を前記した高密度な光
学的情報記録媒体に適用することは難しい。

【０００８】このようなことから、特開平５−３１４５
３８号公報には、片側蛇行溝方式が提案されている。図
６はこの片側蛇行溝方式を説明するための図であり、
（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。透明
基板２１１には、低所情報トラック２１３と高所情報ト
ラック２１４とが形成され、低所情報トラック２１３は
片側蛇行溝２１２で形成される。ここで、この片側蛇行
溝２１２はその片側の壁のみがトラックアドレス情報に
応じてトラックと垂直の方向に蛇行するように形成され
ており、そのトラッキング信号からこの片側の壁の蛇行
周波数の成分を取り出すことにより、光ビームが照射中
のトラックのアドレス情報を知ることができる。したが
って、低所情報トラック２１３を追随する場合はもとよ
り、高所情報トラック２１４を追随する場合において
も、図５の構成のような場合の蛇行された壁からの情報
の混乱はなくなり、良好にトラックアドレスの情報を知
ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この片
側蛇行溝２１２は製造方法が非常に難しいという問題が
ある。すなわち、その製造に際しては、ガラス基板にポ
ジ型フォトレジストを塗布し、アドレス情報に応じてレ
ーザ光をトラックと垂直の方向に振動させながら照射す
ることにより、蛇行した溝のパターンを形成する方法に
おいて、２本のレーザ光Ｌ１，Ｌ２を溝と垂直方向に少
し離間させて照射し、その内の１本のレーザ光Ｌ１だけ
アドレス情報に応じてトラックの垂直方向に振動させな
がら照射するという方法をとっている。図６（ａ）の異
なる斜線部はそれぞれのレーザ光で照射した領域を示し
ている。この場合、振動させる一方のレーザ光により直
線で形成したい他方のレーザ光にかぶりが生じ、直線で
形成したい壁も蛇行してしまい、片側壁だけを蛇行させ
た形状に形成するのは困難にあるという問題が生じる。

【００１０】本発明の目的は、アドレス情報の混乱がな
く、しかも容易に製造することが可能な光学的情報記録
媒体を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板の表
面に溝を形成し、この溝の底面位置を低所とし、前記溝
間の透明基板の表面位置を高所とし、これら低所と高所
のそれぞれに情報トラックを形成し、これらの情報トラ
ックに光ビームを照射することにより情報を記録あるい
は再生する光学的情報記録媒体において、前記した溝は
その両側壁が蛇行しているものと直線状のものとの２種
類で構成され、そのうち蛇行された溝は隣り合わないよ
うに配置されるとともに、この蛇行された溝を前記低所
情報トラックとして構成したことを特徴とする。あるい
は、前記した高所はその両側壁が蛇行しているものと直
線状のものとの２種類で構成され、そのうち蛇行された
高所は隣り合わないように配置されるとともに、この蛇
行された高所を前記高所情報トラックとして構成したこ
とを特徴とする。ここで、直線状の低所や高所は、その
幅が蛇行された低所や高所よりも細幅に形成される。ま
た、蛇行された壁は、その情報トラックのアドレス情報
を含む蛇行形状とされる。この場合、蛇行された壁には
部分的に断続部が設けられることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態例の光学
的情報記録媒体の図であり、（ａ）は概略平面図、
（ｂ）は概略断面図である。透明基板１１には、低所で
ある溝として、トラック方向に沿って蛇行された蛇行溝
１２と、トラック方向に沿って真直な微小幅の直線溝
（後述するように渦巻または同心円状に形成する場合に
は円周溝となる）１３の２種類が形成されている。ま
た、これらの溝１２，１３の間には高所情報トラック１
５が形成される。そして、蛇行溝１２は低所情報トラッ
ク１４として構成されるが、直線溝１３はその両側に構
成される高所情報トラック１５を区画するための溝とし
て構成される。また、前記蛇行溝１２の両壁はトラック
アドレス情報に応じてトラックと垂直の方向に蛇行する
ように形成されており、トラッキング信号から蛇行周波
数の成分を取り出すことにより、光ビームが照射中のト
ラックのアドレス情報を知ることが可能となる。なお、
透明基板１１が円盤状の場合は、低所情報トラック１４
と高所情報トラック１５は渦巻状あるいは同心円状に形
成される。

【００１３】このような透明基板１１の上に、ＺｎＳと
ＳｉＯ₂との混合物からなる干渉層２１を１６０ｎｍ，
ＧｅＳｂＴｅからなる相変化記録層２２を１０ｎｍ，Ｚ
ｎＳとＳｉＯ２との混合物からなる干渉層２３を３０ｎ
ｍ，ＡｌＴｉからなる反射層２４を５０ｎｍ，ＺｎＳと
ＳｉＯ₂との混合物からなる保護層２５を６０ｎｍ積層
し、その上に有機物の保護層２６を形成し、２枚を透明
基板１１が外側になるようにＵＶ硬化樹脂２７で貼り合
わせて、光学的情報記録媒体としている。

【００１４】ここで、低所情報トラック１４と高所情報
トラック１５との高さの差としては、トラック誤差信号
がある程度の強度で得られるように、λ／２の近傍の値
にしないようにする。ここでのλは、透明基板１１の中
での記録再生用光ビームの波長を表す。好ましくは、λ
／８からλ／４がトラッキング誤差信号を大きくできる
のでよい。例えば、空気中波長６４０ｎｍの記録再生用
レーザを想定し、低所情報トラック１４の幅はおよそ
０．５６μｍ、高所情報トラック１５の幅はおよそ０．
５６μｍ、高さの差はおよそ５０ｎｍのポリカーボネイ
ト製透明ディスク基板を用いた。すなわち、情報トラッ
クの高さの差はおよそλ／８となっている。

【００１５】前記透明基板１１の製造方法としては、５
０ｎｍ厚のポジ型フォトレジストを塗布したガラス基板
に、２本のレーザ光を相対的進行方向の垂直方向に０．
９９μｍ離間させて照射する。その際、１本のレーザ光
Ｌ１はアドレス情報に応じて相対的進行方向の垂直方向
に振動させながら照射し、他の１本のレーザ光Ｌ２は細
く絞り込んで相対的に弱い光量で振動させずに照射す
る。図１（ａ）の異なる斜線はそれぞれのレーザ光Ｌ
１，Ｌ２の照射領域を示している。これを現像すると、
振動させて照射した部分は蛇行溝１２の型となり、振動
させないで照射した部分は直線溝１３の型となる。した
がって、２本の各レーザ光は情報トラックのピッチ寸法
だけ離間されるため、一方のレーザ光が他方にかぶりと
して影響を与えることがなく、特に直線溝の壁に蛇行を
生じさせることはない。

【００１６】ここで、直線溝１３に相当する部分の露光
量は、できるだけ少なくして溝幅を狭くするのが全記録
容量を大きくするために望ましい。したがって、直線溝
部分の現像後のフォトレジストが完全に除去されずに断
面形状がＶ字型になってもよい。このフォトレジストパ
ターン付きガラス原盤にＮｉ等の金属を厚く被着させ、
これをガラス原盤から剥がすことにより、スタンパーと
する。このスタンパーを射出成形機に取り付けて、ポリ
カーボネイト製の円盤状透明基板を作製する。この製造
方法は、図５に示したような従来の蛇行溝方式の製造方
法と同様に容易であり、図６に示したような片側蛇行溝
方式の製造よりも歩留が大きく向上される。

【００１７】このような光学的情報記録媒体に対して情
報を記録・再生する場合には、光学的情報記録媒体を所
定の速度で移動させ、透明基板を通して入射した光ビー
ムが低所または高所の情報トラック上に位置するように
トラック制御を行いながら、光ビームの強度を記録する
情報に応じて非晶質化レベルと結晶化レベルの間で強弱
に変調して行なう。例えば、記録マークが非晶質状態と
なるように記録する場合には、相変化記録層を溶融する
程度の光量の光ビームを照射して非晶質状態のマークを
形成し、記録マーク以外の期間は溶融しない程度の光量
の光ビームを照射して結晶化する。したがって、記録マ
ーク以外の期間は、照射前の状態が非晶質であろうと結
晶質であろうと結晶状態となるので、情報が既に記録さ
れている場所であってもオーバーライト（重ね書き）さ
れたことになる。この光学的情報記録媒体に記録されて
いる情報を再生するには、非晶質状態と結晶状態で反射
率及び／あるいは位相差が異なることを利用して行う。
例えば、弱い強度一定の光ビームを照射し、光学的情報
記録媒体からの反射光を光検出器で受光して、反射光量
の変化で情報の再生を行う。

【００１８】そして、低所情報トラック１４および高所
情報トラック１５のそれぞれに光ビームを照射した際の
蛇行溝の情報からそのアドレス情報を得ることが可能と
なる。この場合、低所情報トラック１４ではその両側壁
が蛇行されており、高所情報トラック１５では片側にの
み隣接する低所情報トラックの蛇行壁によってそれぞれ
アドレス情報を得ることができるため、アドレス情報が
混乱されることはない。因みに、空気中波長６４０ｎｍ
の半導体レーザを用いた開口数０．６の光ヘッドを用
い、上述の光学的情報記録媒体に線速度６．６ｍ／ｓｅ
ｃで９．７ＭＨｚの信号の記録再生を行った。その結
果、低所情報トラック１４のアドレス情報は蛇行溝から
容易に検出できた。また、低所情報トラックの隣の高所
情報トラック１５のアドレス情報は蛇行壁からの情報
と、そこからどちら側にジャンプしたかの情報により検
出するようにしてもよい。

【００１９】図３は本発明の他の実施形態例の光学的情
報記録媒体を説明するための図であり、（ａ）は概略平
面図、（ｂ）は概略断面図である。透明基板３１には、
高所トラックとして蛇行高所トラック３２と直線高所ト
ラック３３が形成されており、直線高所トラック３３は
隣接する低所情報トラック３４を区画するために用いら
れる。また、蛇行高所トラック３２は高所情報トラック
３５として構成されており、トラックアドレス情報に応
じてトラックと垂直の方向に蛇行するように形成されて
おり、トラッキング信号から蛇行周波数の成分を取り出
すことにより、光ビームが照射中のトラックのアドレス
情報を知ることができる。透明基板３１が円盤状の場合
は、低所情報トラック３４あるいは高所情報トラック３
５は螺旋状あるいは同心円状に形成する。低所情報トラ
ック３４と高所情報トラック３５との高さの差として
は、トラック誤差信号がある程度の強度で得られるよう
に、λ／２の近傍の値にしないようにする。ここでのλ
は、透明基板３１の中での記録再生用光ビームの波長を
表す。高さの差としては、好ましくはλ／８からλ／４
がトラッキング誤差信号を大きくできるのでよい。ここ
での具体的実験例では、空気中波長６４０ｎｍの記録再
生用レーザを想定し、低所情報トラック幅はおよそ０．
５６μｍ、高所情報トラック幅はおよそ０．５６μｍ，
高さの差はおよそ５０ｎｍのポリカーボネイト製透明デ
ィスク基板を用いた。すなわち、情報トラックの高さの
差はおよそλ／８となっている。

【００２０】このような透明基板３１の上に、図４に示
すように、ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物からなる干渉層
２１を１６０ｎｍ，ＧｅＳｂＴｅからなる相変化記録層
２２を１０ｎｍ，ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物からなる
干渉層２３を３０ｎｍ，ＡｌＴｉからなる反射層２４を
３０ｎｍ，ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物からなる保護層
２５を６０ｎｍ積層し、その上に有機物の保護層２６を
形成し、２枚を透明基板が外側になるようにＵＶ硬化樹
脂２７で貼り合わせて、光学的情報記録媒体とした。

【００２１】ここでの透明基板３１は以下のようにして
作製した。５０ｎｍ厚のポジ型フォトレジストを塗布し
たガラス基板に、２本のレーザ光を相対的進行方向の垂
直方向に０．９９μｍ離間させて照射する。その際、１
本のレーザ光Ｌ１はアドレス情報に応じて相対的進行方
向の垂直方向に振動させながら照射し、他の１本のレー
ザ光Ｌ２は細く絞り込んで相対的に弱い光量で振動させ
ずに照射する。これを現像すると、振動させて照射した
部分は蛇行高所トラック３２の相補形状の型となり、振
動させないで照射した部分は直線高所トラック３３の相
補形状の型となる。図３において、異なる斜線部分はそ
れぞれのレーザ光の照射領域を示す。ここで、直線高所
トラックに相当する部分の露光量は、できるだけ少なく
して溝間幅を狭くするのが全記録容量を大きくするため
に望ましい。したがって、直線高所トラックの現像後の
フォトレジストが完全に除去されずに断面形状が逆Ｖ字
型になってもよい。このフォトレジストパターン付きガ
ラス原盤にＮｉ等の金属を厚く被着させ、これをガラス
原盤から剥がすことにより、マザースタンパーとする。
次に、このマザースタンパーの表面形状を写し取ること
により、スタンパーを作製する。このスタンパーを射出
成形機に取り付けて、ポリカーボネイト製の円盤状透明
基板を作製した。このように途中段階としてマザースタ
ンパーを作製することにより、良質な透明基板を大量に
複製することができる。

【００２２】そして、低所情報トラック３４および高所
情報トラック３５のそれぞれに光ビームを照射した際の
蛇行溝の情報からそのアドレス情報を得ることが可能と
なる。この場合、低所情報トラック３４ではその両側壁
が蛇行されており、高所情報トラック３５では片側にの
み隣接する低所情報トラックの蛇行壁によってそれぞれ
アドレス情報を得ることができるため、アドレス情報が
混乱されることはない。因みに、空気中波長６４０ｎｍ
の半導体レーザを用いた開口数０．６の光ヘッドを用
い、上述の光学的情報記録媒体に線速度６．６ｍ／ｓｅ
ｃで９．７ＭＨＺの信号の記録再生を行った。その結
果、高所情報トラックのアドレス情報は蛇行壁から容易
に検出できた。高所情報トラックの隣の低所情報トラッ
クのアドレス情報は蛇行壁からの情報とそこからどちら
側にジャンプしたかの情報により容易に検出できた。

【００２３】ここで、前記各実施形態における蛇行壁蛇
には、トラックやセクターのアドレス情報の他に、線速
度を一定にするための同期信号を入れておくのが、より
高密度記録を可能にするため望ましい。なお、低所情報
トラックと高所情報トラックとのトラッキングの切替え
は、円盤状媒体の場合には、一周に一箇所あるいは二箇
所で行うのが制御性およびユーザの使い勝手の点で望ま
しい。切替えを知らせる信号発生源としては、蛇行壁の
一部に断続部を設けるのが製造上容易なので望ましい。
図１のような光学的情報記録媒体の場合には、フォトレ
ジストを露光する際に、蛇行溝の露光に対応するレーザ
光の照射量をオン、オフすることにより形成できる。図
３のような光学的情報記録媒体の場合には、フォトレジ
ストを露光する際に、蛇行高所トラックの露光に対応す
るレーザ光の照射量をオン、オフすることにより形成で
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的情
報記録媒体は、透明基板に形成された溝からなる低所
や、溝間に形成される高所はその両側壁が蛇行している
ものと直線状のものとの２種類で構成され、そのうち蛇
行された低所や高所は互いに隣り合わないように配置さ
れるとともに、この蛇行された低所を低所情報トラック
として、あるいは蛇行された高所を高所情報トラックと
して構成しているので、低所情報トラックと高所情報ト
ラックの両方にそれぞれ情報を記録した場合に、各情報
トラックのアドレス情報を蛇行された壁から読み取る場
合においても、それぞれのアドレス情報を読み誤ること
が防止される。また、その製造においても従来の蛇行さ
れた低所や高所からなる光学的情報記録媒体の製造技術
が殆どそのまま利用できるため、容易に製造することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における透明基板の概
略平面図と概略断面図である。

【図２】第１の実施形態における光学的情報記録媒体の
断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態における透明基板の概
略平面図と概略断面図である。

【図４】第１の実施形態における光学的情報記録媒体の
断面図である。

【図５】従来の光学的情報記録媒体の一例の概略平面図
と概略断面図である。

【図６】従来の光学的情報記録媒体の他の例の概略平面
図と概略断面図である。

【符号の説明】

１１，３１透明基板１４，３４低所情報トラック１５，３５高所情報トラック１２蛇行溝１３直線溝３２蛇行高所トラック３３直線高所トラック２１干渉層２２相変化記録層２３干渉層２４反射層２５保護層２６保護層２７ＵＶ硬化樹脂

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の表面に溝を形成し、この溝の
底面位置を低所とし、前記溝間の透明基板の表面位置を
高所とし、これら低所と高所のそれぞれに情報トラック
を形成し、これらの情報トラックに光ビームを照射する
ことにより情報を記録あるいは再生する光学的情報記録
媒体において、前記溝はその両側壁が蛇行しているもの
と直線状のものとの２種類で構成され、前記蛇行された
溝は隣り合わないように配置されるとともに、この蛇行
された溝を前記低所情報トラックとして構成したことを
特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項２】直線状の溝は、その溝幅が蛇行された溝
よりも細幅に形成されてなる請求項１の光学的情報記録
媒体。
【請求項３】透明基板の表面に溝を形成し、その溝の
底面位置を低所とし、前記溝間の透明基板の表面位置を
高所とし、これら低所と高所のそれぞれに情報トラック
を形成し、これらの情報トラックに光ビームを照射する
ことにより情報を記録あるいは再生する光学的情報記録
媒体において、前記高所はその両側壁が蛇行しているも
のと直線状のものとの２種類で構成され、前記蛇行され
た高所は隣り合わないように配置されるとともに、この
蛇行された高所を前記高所情報トラックとして構成した
ことを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項４】直線状の高所は、その幅が蛇行された高
所よりも細幅に形成されてなる請求項３の光学的情報記
録媒体。
【請求項５】蛇行された壁は、その情報トラックのア
ドレス情報を含む蛇行形状とされる請求項１ないし４の
いずれかに記載の光学的情報記録媒体。
【請求項６】蛇行された壁には部分的に断続部が設け
られてなる請求項５に記載の光学的情報記録媒体。