JP3170531B2 - 光ディスク - Google Patents

光ディスク

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JP3170531B2 JP14392593A JP14392593A JP3170531B2 JP 3170531 B2 JP3170531 B2 JP 3170531B2 JP 14392593 A JP14392593 A JP 14392593A JP 14392593 A JP14392593 A JP 14392593A JP 3170531 B2 JP3170531 B2 JP 3170531B2
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邦一 大西
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報信号に応じて位相
ピットが形成された光ディスクに係り、特に、光源の波
長と対物レンズの開口数で定まる光学的分解能以上の空
間周波数にて記録された位相ピットによる情報信号を再
生可能な光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光学的情報再生装置(ディジタル
オーディオディスクやビデオディスク等)では、予めデ
ィスク内の信号記録面上に情報信号に応じた位相ピット
を形成しておき、再生用の光スポットがこの位相ピット
上に照射されたときに回折により反射光量が減少するこ
とを利用し、この反射光量の減少を光検出器で検出して
情報信号を再生するようにしている。しかし、従来の光
学的情報再生装置における信号再生分解は、ほぼ再生用
光源の波長λと対物レンズの開口数NAで決まり、空間
周波数2NA/λが光学的な信号再生分解能の限界とな
っていた。
【0003】これに対して、特開平3−292632号
公報では、位相ピットが形成された光ディスク上に温度
によって反射率が変化する層を設け、再生用光スポット
内で反射率を部分的に変化させながら位相ピットを再生
する方法が提案されている。この方法によれば、再生用
光スポット内において温度が上昇した領域のみ反射率を
高くし、それ以外の低温領域では反射率をほぼゼロとす
ることにより、光ディスクからの戻り光からみれば、低
温領域はマスクされて高温領域は窓が開いたような状態
となり、実質的に光スポットを小さくすることができ
る。この結果、位相ピットの空間周波数が高くなった場
合においても隣接ピットからの干渉が抑圧され、光学的
分解能が従来の光学的情報再生装置の限界を越えて向上
するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には再生
用光スポット内における低温領域、すなわちマスク領域
の反射率を完全にゼロとするこは困難であり、このため
マスク領域からの戻り光はゼロにはならない。したがっ
て、再生信号中には窓領域のピット信号にマスク領域の
ピット信号が多少漏れ込むことになり、再生信号のS/
Nが低下するという問題がある。
【0005】本発明の目的は、マスク領域における反射
率が完全にはゼロでない場合にも、マスク領域における
ピットの信号の漏れ込みを大幅に低減することにより、
光学的分解能以上の高密度で記録された位相ピットによ
る情報信号を良好に再生できる光ディスクを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による光ディスクは、基板(透明基板)上に
情報信号に応じた深さdの位相ピットを形成し、その上
に、温度または光強度に応じて反射率がΔR、位相変化
量がΔθだけ変化する光制御層を設けた構成とする。
【0007】
【作用】上記した光制御層は、光ディスクの信号記録面
上に照射される光スポットの光強度、あるいは、その光
スポットのエネルギーによって上昇する光制御層の温度
が所定の値以上になる領域(高温領域)と、それ以下の
領域(低温領域)との間で、反射率と位相変化量が変化
する。これにより、両領域の間に位相変化量差Δθに相
当する深さpの段差がついたのと等価となる。このと
き、深さpの段差と、深さd+pの段差による戻り光量
が、等しくなるようにdおよびpを設定することによ
り、窓領域を基準にしてマスク領域を見ると、あたかも
ピットが存在しないように見える。この結果、マスク領
域におけるピットの信号の漏れ込みを大幅に低減するこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の光ディスクとその信号再生原
理について図面を参照して詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明の1実施例に係る光ディス
ク主要部の概略断面図である。同図の光ディスク100
は、情報信号に応じて位相ピット107が深さ(光学的
深さ)dにて形成された透明基板101上に、光制御層
102および光反射膜106が積層された構成になって
いる。光制御層102は、例えばZnS−SiO2 から
なる第1の光干渉膜103と第2の光干渉膜105の間
に、In3SbTe2からなる相変化膜104を設けた3
層構造になっている。相変化膜104のIn3SbTe2
は、温度により結晶質状態と非晶質状態の間を可逆的
に相変化し、各相状態における屈折率が互いに大きく異
なる性質をもつ。この性質を利用すると、前述の反射率
と位相変化量の差が得られる。
【0010】図2は、上記光ディスク100に光スポッ
ト201を照射した場合の位相ピット信号再生原理を模
式的に示した説明図である。同図において、軸x1−x2
は位相ピット列1071〜1078からなるトラックの
中心軸、横軸xは軸x1−x2上の位置を表している。図
2の(a)は、光ディスクの信号記録面上に設けられた
位相ピット列上に、光スポット201が照射された様子
を示している。なお、光スポット201は光ディスクに
対して、相対的に図の右方向に進むものとする。図2の
(b)は、光ディスク100の前記相変化膜104上に
おける光強度の分布と、温度上昇の分布を示した分布特
性図である。温度上昇は光が照射することにより生じる
ものであるから、光スポット201の相対移動に対し
て、温度上昇の分布が光強度の分布より若干遅れること
になる。温度上昇の分布において、例えば、相変化膜1
04が相変化を起こす温度をTa とすれば、x=xa
境に相変化膜104は結晶質状態から非晶質状態へと移
行する。図2の(c)と(d)は、このときの光ディス
ク100の反射率および位相変化量である。前述のよう
に、相変化膜104の状態により、反射率は、結晶質状
態でR1 ,非晶質状態でR2 (ここでは、R1<R2とす
る)、同様に位相変化量は、結晶質状態でθ1,非晶質
状態でθ2 (ここでは、θ1<θ2とする)となる。
【0011】したがって、図2の(a)において斜線で
表示した部分が高反射率である窓領域となり、それ以外
の部分が低反射率であるマスク領域となる。この結果、
光スポット201内にある位相ピット1074と107
5のうち、戻り光量の変化を起こすのは位相ピット10
74が支配的となる。ここで、マスク領域での反射率R
1 がR1=0 であれば位相ピット1075は全く検出さ
れないが、R1≠0 の場合には、戻り光量に占める位相
ピット1075の影響が完全にはゼロにはならず、これ
が再生信号にノイズとして漏れ込むことになる。よっ
て、R1=0 とすることが望ましいが、実際には、R1
=0 とすることは困難である。そこで、このような場
合でもマスク領域の位相ピットの影響を低減する工夫が
必要となる。以下、これについて述べる。
【0012】図3は、図2の(a)における光スポット
201の照射領域のみを抜き出した模式図である。同図
において、横線で表示した部分が反射率R1 のマスク領
域、斜線で表示した部分が反射率R2 の窓領域であり、
108aはマスク領域のランド部(位相ピットのない部
分)、108bは窓領域のランド部である。前述のよう
に、マスク領域の位相変化量θ1 と窓領域の位相変化量
θ2 とは異なるので、マスク領域からの反射光と窓領域
からの反射光の間には、θ2−θ1=Δθの位相差が生じ
る。このことは、言い替えれば、両領域の境界にΔθに
相当する深さ(光学的深さ)pの段差があるのと等価で
ある。したがって、窓領域ランド部108bの高さを基
準としてマスク領域を見た場合、深さpのマスク領域ラ
ンド部108aと、深さd+pのマスク領域位相ピット
1075とが存在することになる。すなわち、反射率R
2 のランド部108bを基準として、深さがpで反射率
がR1 の位相ピットと、深さがd+pで反射率がR1
位相ピットが検出されることになる。なおこのとき、光
スポット201の光源の波長をλとすれば、深さpと位
相差Δθ[rad] との間には、次の(1)式で示す関係
がある。
【0013】
【数2】
【0014】図4は、位相ピットの深さDと戻り光量y
との関係を示す図である。一般に、戻り光量yは、
1,k2(≦1)を係数としたとき、次の(2)式で表
される。
【0015】
【数3】
【0016】この(2)式の深さDに、前述の深さpお
よび深さd+pをそれぞれ代入すれば、次の(3)式,
(4)式となる。
【0017】
【数4】
【0018】
【数5】
【0019】ここでy1=y2とすることにより、深さp
の位相ピットと、深さd+pの位相ピットの戻り光量が
等しくなる。y1=y2をpについて解けば、次の(5)
式となる。ただし、nは整数である。
【0020】
【数6】
【0021】さらに、(1)式と(5)式よりΔθ[ra
d]について解けば、次の(6)式となる。
【0022】
【数7】
【0023】以上より、(6)式の関係を満たすように
位相変化量差Δθと位相ピット深さdを設定すれば、窓
領域ランド部108bの高さを基準としてマスク領域を
見た場合、深さpのマスク領域ランド部108aによる
戻り光量と、深さd+pのマスク領域位相ピット107
5による戻り光量とが等しくなる。したがって、あたか
もマスク領域には位相ピットが存在しないように見え
る。
【0024】一方、窓領域に存在する位相ピット107
4は、なるべく大ききな信号として検出されることが望
ましい。位相ピットが無いとき、すなわち深さD=0の
ときの戻り光量をy0 、深さD=dのときの戻り光量を
3 とすれば、y0/y3をなるべく大きな値に設定する
必要がある。
【0025】以上の2つの条件を満たすような、位相ピ
ット深さdと位相変化量差Δθの組合せとしては、Δθ
をラジアンから度に変換した数値で示すと、例えば、 組合せ;d=λ/6、Δθ=120[Deg] 組合せ;d=λ/6、Δθ=300(=−60)[D
eg] 組合せ;d=λ/4、Δθ=90[Deg] 組合せ;d=λ/4、Δθ=270(=−90)[D
eg] 等が挙げられる。次に、具体的な光制御層等の組成、お
よび数値の1例を示す。
【0026】図5は、光反射膜106をAu 、第1の
光干渉膜103および第2の光干渉膜105をZnS−
SiO2 、相変化膜104をIn3SbTe2 、透明基
板101をポリカーボネイト(PC)で構成したとき
の、相変化膜膜厚と反射率、位相変化量差の関係を示す
図である。なお同図において、第1の光干渉膜103お
よび第2の光干渉膜105の膜厚は700Å一定として
いる。図5の(a)は相変化膜膜厚と反射率の関係で、
相変化膜104が結晶質状態のときの反射率R1と、非
晶質状態のときの反射率R2 について示してある。図5
の(b)は相変化膜膜厚と位相変化量差Δθ[Deg]の
関係である。例えば、上記した組合せのΔθ=120
[Deg]を満たすには、相変化膜104の膜厚を約28
0Åとすれば良い。またこのときの反射率は、R1≒7
%、R2≒37%となる。
【0027】なお、光ディスク100の透明基板10
1、光反射膜106、光制御層102の組成等は上記の
例に限定されることはなく、例えば光制御層102の相
変化膜104として、各種カルコゲナイド系材料やAg
−Zn等の金属系材料を用いることも可能である。
【0028】また、本実施例においては説明の都合上、
低温部(結晶質状態)の反射率が高温部(非晶質状態)
の反射率に比べて低い場合(低温部マスク型)について
示したが、これとは逆に、低温部(結晶質状態)の反射
率が高温部(非晶質状態)の反射率に比べて高い場合
(高温部マスク型)についても全く同様にして適用可能
である。
【0029】さらに、相変化膜104の初期化、すなわ
ち非晶質状態から結晶質状態への状態移行動作について
も、本実施例の構成には直接関係しないので、詳細な説
明は省略するが、相変化膜104の組成により、膜温度
が下がれば自然に結晶質状態に戻る場合、あるいは膜温
度が下がってもアモルファス化するために初期化用の光
スポットを別途照射する場合、どちらの場合においても
本実施例は適用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明による光ディスク
は、高反射率領域のランド部に対して、低反射率領域の
ランド部と同領域位相ピット部の深さがそれぞれ光学的
に等しく見えるので、いわゆるマスク領域におけるピッ
ト信号の漏れ込み量を小さく抑えることができる。これ
により、光学的分解能以上の高密度で記録された位相ピ
ットによる情報信号の良好な再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係る光ディスクの主要部の
概略断面図である。
【図2】マスク効果による位相ピット再生原理を説明す
る模式図である。
【図3】図2における光スポット部を拡大して示した模
式図である。
【図4】位相ピット深さと戻り光量の関係を示す特性図
である。
【図5】折率変化膜膜厚と反射率および位相変化量差の
関係を示す特性図である。
【符号の説明】
100 光ディスク 102 光制御層 103,105 光干渉膜 104 相変化膜 106 光反射膜 107 位相ピット 1074 窓領域位相位相ピット 1075 マスク領域位相ピット 108a マスク領域ランド部 108b 窓領域ランド部 d 位相ピット深さ Δθ 位相変化量差 201 光スポット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 雅之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 映像メディア研究 所内 (72)発明者 鈴木 芳夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 映像メディア研究 所内 (56)参考文献 特開 平4−167237(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に情報信号に応じて形成され
    た位相ピットと、前記透明基板の位相ピット形成面側に
    形成され、温度あるいは光強度に応じて互いに異なる複
    素屈折率を有する第1の状態と第2の状態に変化するよ
    うな光制御層とを少なくとも備え、 前記第1の状態の光制御層を反射する光ビームの波面に
    生じる位相変化量と、前記第2の状態の光制御層を反射
    する光ビームの波面に生じる位相変化量の差Δθ[ra
    d] と、前記位相ピットの光学的な深さdと、光ビーム
    の波長λとは、nを整数としたとき概略、 【数1】 なる関係を満たすことを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項2】 請求項1記載において、 前記光制御層は、カルコゲナイド系材料あるいは金属系
    材料により構成されることを特徴とする光ディスク。
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