JP3239526B2 - 円盤状記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光の照射によっ
て、情報信号の再生又は記録が行われる円盤状記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディジタルオーディオディス
ク、ビデオディスク等の再生専用型の光ディスクは、予
め情報信号に応じた凹凸ピットが形成された透明基板上
にアルミニウム反射膜を成膜し、このアルミニウム反射
膜上に保護膜等を形成している。

【０００３】また、最近では、空間的に再生専用エリア
と記録可能エリアに分離された光ディスクが提案されて
いる。この光ディスクは、透明基板の再生専用エリアに
対応する面のみに情報信号に対応する凹凸ピットが形成
されている。

【０００４】上述のような光ディスクにおいては、凹凸
ピットに対する信号再生の分解能がほとんど再生光学系
の光源の波長λと対物レンズの開口数ＮＡによって決ま
り、透明基板上に形成された凹凸ピットの周期が回折限
界（λ／２ＮＡ）以上の場合に良好な再生信号が得られ
る。

【０００５】上述のような光ディスクにおいて、情報信
号に対応する凹凸ピットを高密度に形成し、情報信号の
高密度記録を図る場合、再生光学系の光源である半導体
レーザの波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大
きくすることで達成できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空間的に再
生専用エリアと記録可能エリアに分離された光ディスク
においては、各々の記録容量は、せいぜい半分ずつであ
る。このような光ディスクにおいて、例えばモニタに表
示される背景画像に関する映像信号を、再生専用エリア
に凹凸ピットとして予め記録しようとすると、記録容量
が足りない場合が生じる。

【０００７】そこで、再生専用エリアの記録容量を大き
く設定することが考えられるが、この場合、記録可能エ
リアの記録容量が少なくなってしまい、扱える記録デー
タの量が大幅に制限されるという問題が生じる。

【０００８】また、他の方法としては、例えば再生専用
エリアに形成した凹凸ピットの形成ピッチを縮めること
により、この再生専用エリアの記録容量を高密度にし、
短波長レーザで読み出す方法が考えられる。

【０００９】この場合、短波長レーザとして、グリー
ン、ブルー等の短波長レーザを使用することが考えられ
るが、これらの短波長レーザは、信号記録を達成できる
ほどの出力がなく、現在のところ高速変調を実現できて
いないのが現状である。従って、再生専用エリアに対す
る信号再生用のレーザ光源（短波長レーザ）と記録可能
エリアに対する信号記録再生用の光源（通常使用されて
いるレーザ）が必要になり、光学系の構造が複雑になる
という問題がある。

【００１０】このように、従来の光ディスクにおいて
は、記録可能エリアの記録容量を減らすことなく、再生
専用エリアの記録容量を増加させることができず、再生
専用エリアに映像信号等の大容量のデータを凹凸ピット
として記録することができないのが現状であり、光ディ
スクを記録媒体とした情報処理の多機能化を図ることが
できず、また使用用途が限られるという問題があった。

【００１１】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、記録可能エリアの記録
容量を減らすことなく、再生専用エリアの記録容量を増
加させることができ、しかも光学系の構造を複雑にする
必要がなく、従来の光学系をそのまま使用することがで
きる円盤状記録媒体を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板１上
情報信号が凹凸ピットＰにより予め記録されたに円盤状
記録媒体Ｄにおいて、空間的に、再生専用エリアＺｒと
記録可能エリアＺｗに分離し、透明基板１の再生専用エ
リアＺｒに対応した面に凹凸ピットＰを形成し、透明基
板１の再生専用エリアＺｒから記録可能エリアＺｗに亘
って連続的に、溶融後、結晶化し得る相変化材料膜２を
形成し、再生専用エリアＺｒに対応した面に形成された
凹凸ピットＰのピット長を、記録可能エリアＺｗの相変
化材料膜に形成される記録ピットのピット長より短い長
さとし、少なくとも再生専用エリアＺｒに対する情報信
号の読み出し時に、上記相変化材料膜２が、読み出し光
Ｌの走査スポットＳＰ内で部分的に溶融結晶化領域Ｃで
液相化して、光反射率が変化することにより走査スポッ
ト内に含まれる複数の凹凸スポットのうちの一つを読み
出し、読み出し後には、結晶状態に戻る構成とした。こ
の場合、相変化材料膜２は、カルコゲナイト系の材料に
て形成することが望ましい。

【００１３】

【作用】一般に、相変化材料膜は、読み出し光Ｌの出力
（書込み光においては、その出力とパルス幅）によっ
て、以下のような状態変化を行う。即ち、読み出し光Ｌ
を照射しても、相変化材料膜２は、溶融せず初期状態を
保持したまま結晶化状態である場合（以下、非溶融状態
と記す）、読み出し光Ｌを照射している間は、溶融して
液相化状態になっているが、読み出し光Ｌが通過した
後、その冷却によって固相化したときに再び結晶化状態
に戻る場合（以下、溶融結晶化状態と記す）、及び読み
出し光Ｌが通過した後、その冷却によって固相に変化し
たときに、非晶質、即ちアモルファス状態に変化する場
合（以下、溶融非晶質化状態と記す）がある。

【００１４】ここで、３種類の状態変化に対応する読み
出し光Ｌの出力の範囲（領域）を以下のように定義す
る。まず、相変化材料膜２が非溶融状態となる読み出し
光Ｌの出力の範囲を非溶融領域Ａ、相変化材料膜２が溶
融結晶化状態となる読み出し光Ｌの出力の範囲を溶融結
晶化領域Ｂ、及び相変化材料膜２が溶融非晶質化状態と
なる読み出し光Ｌの出力の範囲を溶融非結晶化領域Ｃと
定義する。

【００１５】本発明に係る円盤状記録媒体Ｄは、透明基
板１の再生専用エリアＺｒから記録可能エリアＺｗに亘
って連続的に、溶融後、結晶化し得る相変化材料膜２を
形成していることから、例えば再生専用エリアＺｒに対
する情報信号の読み出しは、以下のように行われる。

【００１６】まず、この再生専用エリアＺｒに対する読
み出し光Ｌの出力は、例えば溶融結晶化領域Ｂの範囲に
設定される。そして、読み出し光Ｌの走査スポットＳＰ
内での光強度は、図６に示すように、ほぼガウス分布に
準じた強度分布になる（破線Ａ参照）。また、読み出し
光Ｌの照射による相変化材料膜２の温度分布は、走査ス
ポットＳＰの中心から、読み出し光Ｌの走査速度に対応
した距離分、走査方向に対して遅れた位置にピークを有
する分布となる（実線Ｂ参照）。

【００１７】いま、走査スポットＳＰ内に例えば２つの
凹凸ピットＰが含まれる程度に凹凸ピットＰの長さが小
さいとする。また、走査されるスポットＳＰに最初に進
入する凹凸ピットＰを先頭ピットＰａ、次に進入する凹
凸ピットＰを次段ピットＰｂとして定義する。そして、
走査スポットＳＰが先頭ピットＰａ上を動くとき、その
先頭ピットＰａ上の相変化材料膜２は、次第に温度が上
昇するが、その相変化材料膜２が液相化する温度に到達
する前にその先頭ピットＰａが光学的に読み出される。

【００１８】その後、走査スポットＳＰがその走査によ
って次段ピットＰｂにかかると、その次段ピットＰｂ上
の相変化材料膜２の温度が上昇する。その温度上昇は、
次段ピットＰｂ上の相変化材料膜２が液相化するまでに
は至らない。一方、同一走査スポットＳＰ内にある先頭
ピットＰａは、その上の相変化材料膜２が走査スポット
ＳＰによる光照射が続いていることから、その温度が更
に上昇し、その相変化材料膜２が液相化することにな
る。

【００１９】この場合、先頭ピットＰａ上の相変化材料
膜２は、その液相化によって例えば光反射率が低下し、
走査スポットＳＰによる先頭ピットＰａの光学的な読み
出しが不可能となり、この走査スポットＳＰによる光学
的読出しは、次段ピットＰｂに対してのみ可能となる。

【００２０】即ち、この再生専用エリアＺｒに対する情
報信号の読み出しにあたっては、その読み出し光Ｌの円
盤状記録媒体Ｄとの相対移動による円盤状記録媒体Ｄに
おける走査スポットＳＰ内での温度分布を利用して、そ
のスポットＳＰ内に生じる高温領域Ｐｘで部分的に相変
化材料膜２に液相状態を発生させ、これにより、例えば
その部分Ｐｘの光反射率を低下させて、例えば液相状態
部分Ｐｘ内にある凹凸ピットＰに対しての光学的読み出
しを不能にする。

【００２１】つまり、走査スポットＳＰ内の一部に、予
め記録された情報信号に対応する凹凸ピットＰを光学的
に消滅させる領域Ｐｘを形成して、等価的に走査スポッ
トＳＰの有効領域Ｐｚの面積を小さくする。その結果、
凹凸ピットＰのピット長を走査スポットＳＰの径よりも
小さくすることが可能となり、凹凸ピットＰの高密度形
成が達成でき、再生専用エリアＺｒの記録容量を大幅に
増大させることができる。なお、この走査スポットＳＰ
が通過した後、先頭ピットＰａ及び次段ピットＰｂ上の
相変化材料膜２は、その通過後の冷却によって結晶化状
態に戻ることになる。

【００２２】一方、記録可能エリアＺｗに対する情報信
号の書込みは、以下のようにして行われる。即ち、上述
したように、相変化材料膜２は、書込み光Ｌの出力とパ
ルス幅によって、非溶融状態、溶融結晶化状態及び溶融
非晶質化状態に変化する。従って、この書込み動作にお
いては、書込み光Ｌの出力及びパルス幅を、上記の例で
いえば、溶融非晶質化領域Ｃの範囲に設定して、書き込
みを行う。このとき、溶融非晶質化領域Ｃの範囲に設定
された書込み光Ｌが照射された部分が非晶質化し、光学
的にピット情報が新たに書き込まれたかたちとなる。

【００２３】次に、記録可能エリアＺｗに対して情報信
号の読み出しを行う場合は、読み出し光Ｌの出力を、上
記の例でいえば、非溶融領域Ａの範囲に設定して、読み
出しを行う。この読み出し動作においては、記録可能エ
リアＺｗ上の相変化材料膜２の結晶化部分における光反
射と非晶質化部分（ピット情報）における光反射の違い
によって、記録されているピット情報を光学的に読み出
す。この場合、読み出し光の出力が、非溶融領域の範囲
に設定されていることから、読み出し時に非晶質化部分
を消去、即ち結晶化することがない。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係る円盤状記録媒体を、情報
信号を光学的にアクセスするタイプの光ディスクに適用
した実施例（以下、単に実施例に係る光ディスクと記
す）を図１〜図６を参照しながら説明する。

【００２５】この実施例に係る光ディスクＤは、図１に
示すように、外周側に再生専用エリアＺｒ、内周側に記
録可能エリアＺｗが空間的に割り当てられ、この例で
は、更に最内周側にＴＯＣエリアＺｔが割り当てられて
いる。

【００２６】構造的には、図２に示すように、一主面に
凹凸ピットＰが部分的に形成された円盤状のガラス基板
あるいはポリカーボネート基板等からなる透明基板１上
に、溶融後、結晶化し得る相変化材料膜２を含む積層膜
３が形成されて構成されている。

【００２７】詳しくは、透明基板１の再生専用エリアＺ
ｒに対応した面及びＴＯＣエリアＺｔに対応した面に予
め凹凸ピットＰが形成され、再生専用エリアＺｒ、記録
可能エリアＺｗ及びＴＯＣエリアＺｔに亘って連続的
に、相変化材料膜２を含む積層膜３が形成されている。

【００２８】この相変化材料膜２を含む積層膜３は、透
明基板側から順に第１の誘電体膜４、相変化材料膜２、
第２の誘電体膜５、光反射膜６及び第３の誘電体膜７が
順次積層されて構成され、第１、第２及び第３の誘電体
膜４、５及び７によって、この光ディスクＤの光学的特
性、例えば光反射率等の設定が行われる構成となってい
る。また、透明基板１の記録可能エリアＺｗに対応する
面には、記録トラックに沿って、トラッキング制御用の
案内溝（図示せず）が形成されている。

【００２９】上記相変化材料膜２は、Ｓｂ_２Ｓｅ_３，Ｓ
ｂ_２Ｔｅ_３，Ｓｅ，Ｔｅ，ＢｉＴｅ，ＢｉＳｅ，Ｉｎ−
Ｓｅ，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−ＳｂＳｅ，Ｉｎ−Ｓｅ
−Ｔｌ，Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ，Ｇｅ−Ｔｅから選ばれる少
なくとも１種であり、この実施例では、相変化材料膜２
として、厚さ２０ｎｍのＧｅ−Ｔｅ−Ｓｂを被着形成し
た。

【００３０】第１、第２及び第３の誘電体膜４、５及び
７は、ＡｌＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯ_２ ，Ａｌ_２Ｏ_３，
ＺｎＳ，ＭｇＦ_２ から選ばれる膜であり、この実施例
では、第１の誘電体膜４として、厚さ１００ｎｍのＺｎ
Ｓ／ＳｉＯ_２ を被着形成し、第２の誘電体膜５とし
て、厚さ７０ｎｍのＺｎＳ／ＳｉＯ_２ を被着形成し、
第３の誘電体膜７として、厚さ４００ｎｍのＺｎＳ／Ｓ
ｉＯ_２ を被着形成した。

【００３１】一方、凹凸ピットＰは、再生専用エリアＺ
ｒ及びＴＯＣエリアＺｔ共に、トラックピッチが１．６
μｍ、ピット深さが約１２０ｎｍ、ピット長が０．３μ
ｍの設定条件で形成してある。また、記録可能エリアＺ
ｗの相変化膜に形成される記録ピットのピット長は、
０．８３μｍであり、再生専用エリアＺｒ及びＴＯＣエ
リアＺｔにおける凹凸ピットＰのピット長よりも大きく
設定されている。

【００３２】ここで、読み出し光である光ビームのスポ
ット径と比較した場合、再生専用エリアＺｒ及びＴＯＣ
エリアＺｔにおいては、スポット内に凹凸ピットＰが２
つ入る程度に高密度に形成され、記録可能エリアＺｗに
おいては、スポット内に記録ピットが１つ入る程度とな
っている。従って、この光ディスクＤは、再生専用エリ
アＺｒにおける記録容量が大幅に増大されたものとなっ
ている。

【００３３】次に、この実施例に係る光ディスクＤに対
して情報信号の記録再生を行うディスク記録再生装置の
概略構成を図３〜図６に基づいて説明する。

【００３４】この記録再生装置は、図３に示すように、
光ディスクＤを回転駆動するスピンドルモータ１１と、
光ディスクＤに対して情報信号の記録再生を光学的に行
う光ヘッド１２とを有する。

【００３５】スピンドルモータ１１は、その回転軸１１
ａの先端に、光ディスクＤの中央部が装着されるターン
テーブル１３が設けられている。光ヘッド１２は、スピ
ンドルモータ１１の設置位置からターンテーブル１３に
装着される光ディスクＤを隔てた反対の位置に設置され
ており、例えばリニアモータ及びガイド軸を主体とする
図示しない既知のスライド機構によって、光ディスクＤ
の径方向に移動自在とされている。また、このスライド
機構には、光ヘッド１２の位置を電気的に検出するスラ
イドエンコーダ１４が設けられている。

【００３６】この光ヘッド１２には、レーザ光源１５か
らの光ビームＬを光ディスクＤ上に集光する対物レンズ
１６が配設されている。この対物レンズ１６は、二次元
アクチュエータ１７によって、光ディスクＤの接離方向
及び光ディスクＤの径方向にそれぞれ僅かに移動する。
この二次元アクチュエータ１７は、図示しないが例えば
フォーカス・コイル、トラッキング・コイル及びマグネ
ットからなる磁気回路を有する。

【００３７】また、このディスク記録再生装置の回路系
は、少なくとも、モータ駆動制御回路２１、信号選別回
路２２、復調回路２３、レーザ駆動制御回路２４、フォ
ーカスサーボ回路２５、トラッキングサーボ回路２６及
びこれら各種回路を制御するシステムコントローラ２７
を有して構成されている。

【００３８】モータ駆動制御回路２１は、システムコン
トローラ２７からの駆動制御信号Ｓｍに基づいてスピン
ドルモータ１１を駆動して、光ディスクＤをＣＬＶ（線
速度一定）方式又はＣＡＶ（角速度一定）方式で回転駆
動させる回路である。

【００３９】信号選別回路２２は、光ヘッド１２の光検
出手段２８からの検出信号Ｓから、アドレス情報を含む
再生情報信号Ｓｒ、フォーカシングエラー信号Ｓｆ及び
トラッキングエラー信号Ｓｔを選別する回路である。こ
の信号選別回路２２にて選別された信号中、再生情報信
号Ｓｒは復調回路２３に供給され、フォーカシングエラ
ー信号Ｓｆはフォーカスサーボ回路２５に供給され、ト
ラッキングエラー信号Ｓｔはトラッキングサーボ回路２
６にそれぞれ供給される。

【００４０】復調回路２３は、信号選別回路２２からの
再生情報信号Ｓｒをディジタルデータに変換し、更にこ
の変換したディジタルデータに付加されているエラー訂
正等の符号化処理を復号化処理して再生情報データＤｒ
として出力する回路である。この復調回路２３からの再
生情報データＤｒは、システムコントローラ２７に供給
されると共に、インターフェイス回路４１及びインター
フェイスバス（例えばＳＣＳＩバス）４２を介してこの
記録再生装置に接続されているコンピュータ（図示せ
ず）に供給される。

【００４１】レーザ駆動制御回路２４は、システムコン
トローラ２７からの駆動制御信号Ｓｃに基づいて光ヘッ
ド１２内に設置されているレーザ光源１５を駆動し、か
つ上記駆動制御信号Ｓｃの信号レベル等に基づいて、こ
のレーザ光源１５から出射される光ビームＬの出力（パ
ワー）及びパルス幅を制御する回路である。

【００４２】フォーカスサーボ回路２５は、信号選別回
路２２からのフォーカシングエラー信号Ｓｆに基づいて
光ヘッド１２の上記二次元アクチュエータ１７を駆動・
制御することにより、対物レンズ１６を光ディスクＤの
接離方向に移動させてその焦点調整を行う回路である。
トラッキングサーボ回路２６は、信号選別回路２２から
のトラッキングエラー信号Ｓｔに基づいて光ヘッド１２
の二次元アクチュエータ１７を駆動・制御することによ
り、対物レンズ１６を光ディスクＤの径方向に移動させ
てそのトラッキング調整を行う回路である。

【００４３】システムコントローラ２７は、その内部に
メモリが組み込まれており、このメモリには、ＴＯＣエ
リアＺｔに記録されている再生専用エリアＺｒと記録可
能エリアＺｗの範囲を示す情報（以下、単にエリア範囲
情報と記す）が格納される配列変数領域が論理的に割り
付けられている。

【００４４】即ち、システムコントローラ２７は、再生
されたＴＯＣエリアＺｔからの再生データのうち、上記
エリア範囲情報を上記配列変数領域に格納し、光ヘッド
１２による再生専用エリアＺｒ又は記録可能エリアＺｗ
へのアクセス時に、スライドエンコーダ１４からの光ヘ
ッド１２の位置検出データＤｐを上記エリア範囲情報と
比較して、現在どのエリアに光ヘッド１２がいるかを判
別する。

【００４５】光ヘッド１２は、図４の拡大図に示すよう
に、光ビームＬの光源である半導体レーザからなる上記
レーザ光源１５、光ビームＬを光ディスクＤ上に集光さ
せる上記対物レンズ１６及び光ディスクＤ上で反射した
戻り光ビームＬｒを検出して、その光量に応じた電流レ
ベル又は電圧レベルの電気信号（検出信号Ｓ）に変換す
るう光検出手段７３等を含む光学系の全体が、１個のユ
ニットとして構成され、既知の移動手段（例えばリニア
モータ等）によって光ディスクＤの径方向に沿って移動
するようになっている。

【００４６】この光学系には、上記光学部品のほかに、
レーザ光源１５から出射された光ビームＬを平行光にす
るコリメータレンズ３１と、光ビームＬを少なくとも３
本の光束成分に分離する位相回折格子３２と、レーザ光
源１５からの光ビームＬと光ディスクＤからの戻り光ビ
ームＬｒとを分離する偏光ビームスプリッタ３３と１／
４波長板３４からなる光アイソレータ３５とが配設さ
れ、また、戻り光ビームＬｒの光路中において、偏光ビ
ームスプリッタ３３と光検出手段２８との間に、戻り光
ビームＬｒの焦点距離の調整と非点収差を発生させるた
めのシリンドリカル・レンズ及び凹レンズで構成される
マルチレンズ３６と、戻り光ビームＬｒを光検出手段２
８上に収束する結像レンズ３７とが配設されている。

【００４７】次に、上記光ヘッド１２の動作について説
明する。まず、レーザ光源１５から出射された光ビーム
Ｌは、コリメータレンズ３１により平行光とされ、位相
回折格子３２に入射される。この位相回折格子３２によ
って、少なくとも３本の光束成分（０次光、＋１次光及
び−１次光）に分離された光ビームＬは、偏光ビームス
プリッタ３３によりＰ成分のみの直線偏光、即ちＰ偏光
のみが通過する。

【００４８】この偏光ビームスプリッタ３３を通過した
Ｐ偏光は、１／４波長板３４を通過することによって、
位相差がπ／２となり、例えば右回りの円偏光となる。
対物レンズ１６にて光ディスクＤに集光された右回りの
円偏光は、光ディスクＤ面で反射され、回転方向が逆の
左回りの円偏光となる。

【００４９】このとき、３本の光ビームＬ（円偏光）の
うち、中央の１本（０次光）は光ディスクＤ上の記録ト
ラックの中央を照射し、残りの２本の光ビームＬ（±１
次光）は、記録可能エリアＺｗにおいては、案内溝を照
射する。従って、記録トラックの中央を照射する光ビー
ムＬは、その照射した位置が再生専用エリアＺｒである
場合、記録トラックに沿って形成されている凹凸ピット
Ｐに対応した変調を受ける。また、上記光ビームＬの照
射位置が記録可能エリアＺｗである場合、案内溝に照射
されている光ビームＬは、案内溝のエッジに対応する変
調を受ける。

【００５０】上記変調を受けた左回りの円偏光は、再び
対物レンズ１６を通過して１／４波長板３４を通過す
る。この１／４波長板３４では、更に位相差がπ／２と
なることから入射した左回りの円偏光は、Ｓ成分のみの
直線偏光、即ちＳ偏光になる。このＳ偏光は、偏光ビー
ムスプリッタ３３の境界面３３ａにて反射される。

【００５１】この偏光ビームスプリッタ３３の境界面３
３ａにて反射された３本の戻り光ビームＬｒは、マルチ
レンズ３６及び結像レンズ３７を介して光検出手段２８
上に入射される。この光検出手段２８においては、入射
された３本の戻り光ビームＬｒを光電変換して、それぞ
れ検出信号Ｓに変換し、図３で示す信号選別回路２２に
供給する。

【００５２】ところで、相変化材料膜２は、一般に、照
射される光ビームＬの出力とそのパルス幅によって、以
下に示すような状態変化を行う（図５参照）。即ち、光
ビームＬを照射しても、相変化材料膜２は、溶融せず初
期状態を保持したまま結晶化状態である場合（以下、非
溶融状態と記す）、光ビームＬを照射している間は、溶
融して液相化状態になっているが、光ビームＬが通過し
た後、その冷却によって固相化したときに再び結晶化状
態に戻る場合（以下、溶融結晶化状態と記す）、及び光
ビームＬが通過した後、その冷却によって固相に変化し
たときに、非晶質、即ちアモルファス状態に変化する場
合（以下、溶融非晶質化状態と記す）がある。

【００５３】ここで、説明の便宜上、上記３種類の状態
変化に対応する光ビームＬの出力とパルス幅の範囲（領
域）を以下のように定義する。まず、相変化材料膜２が
非溶融状態となる光ビームＬの出力とパルス幅の範囲を
非溶融領域Ａ、相変化材料膜２が溶融結晶化状態となる
光ビームＬの出力とパルス幅の範囲を溶融結晶化領域
Ｂ、及び相変化材料膜２が溶融非晶質化状態となる光ビ
ームＬの出力とパルス幅の範囲を溶融結晶化領域Ｃとす
る。

【００５４】通常、記録媒体に対するデータアクセスに
おいては、データの読み出しとデータの書き込みの２挙
動があり、この光ディスクＤに関しては、ＴＯＣエリア
Ｚｔ、再生専用エリアＺｒ及び記録可能エリアＺｗに対
してデータの読み出しが行われ、データの書き込みは、
記録可能エリアＺｗに対してのみ行われる。

【００５５】具体的に、上記ディスク記録再生装置に
て、光ディスクＤに対してデータの記録再生を行う場合
について説明する。

【００５６】まず、光ディスクＤのターンテーブル１３
への装着完了に基づいて、システムコントローラ２７
は、モータ駆動制御回路２１に駆動制御信号Ｓｍを出力
する。このモータ駆動制御回路２１は、システムコント
ローラ２７からの駆動制御信号Ｓｍに基づいて、スピン
ドルモータ１１をＣＡＶ方式又はＣＬＶ方式で回転駆動
させる。この実施例では、ＣＬＶ方式で光ディスクＤを
回転し、その線速度は７ｍ／ｓに設定してある。

【００５７】次に、システムコントローラ２７は、光ヘ
ッド１２用の図示しない既知のスライド機構に駆動信号
を供給する。このスライド機構は、上記システムコント
ローラ２７からの駆動信号に基づいて、光ヘッド１２を
光ディスクＤの径方向に移動させる。そして、光ヘッド
１２を光ディスクＤの最内周側、即ちＴＯＣエリアＺｔ
に位置させ、このＴＯＣエリアＺｔから上記エリア範囲
情報を含むＴＯＣデータを読み出す。この読み出したエ
リア範囲情報を含むＴＯＣデータは、システムコントロ
ーラ２７内に組み込まれているメモリの所定の配列変数
領域に格納される。

【００５８】このＴＯＣデータの具体的読み出しは、以
下で示す再生専用エリアＺｒに対するデータの読み出し
の説明において一括して説明する。

【００５９】即ち、光ディスクＤのＴＯＣエリアＺｔ及
び再生専用エリアＺｒに対するデータの読み出しについ
ては、光ビームＬの出力が溶融結晶化領域Ｂの範囲に設
定され、かつ光ディスクＤに対して連続照射されること
によってＴＯＣエリアＺｔ及び再生専用エリアＺｒ上の
ピット情報を読み出す。この光ビームＬの出力は、シス
テムコントローラ２７からレーザ駆動制御回路２４に供
給される駆動制御信号Ｓｃに基づいて設定される。

【００６０】即ち、システムコントローラ２７におい
て、スライドエンコーダ１４から供給される位置検出デ
ータＤｐとメモリ内に格納されているエリア範囲情報と
に基づいて、現在、光ビームＬの照射位置が再生専用エ
リアＺｒであることが判別されると、システムコントロ
ーラ２７は、レーザ駆動制御回路２４に対して、溶融結
晶化領域Ｂの範囲を示す信号レベルの駆動制御信号Ｓｃ
を出力する。レーザ駆動制御回路２４は、システムコン
トローラ２７からの駆動制御信号Ｓｃの信号レベルに応
じてレーザ光源１５を駆動・制御する。この場合、光ビ
ームＬの出力は、溶融結晶化領域Ｂの範囲（この実施例
においては、出力＝１０ｍＷ）に設定されることにな
る。なお、この読み出し動作においては、光ビームＬが
連続照射されるため、上記溶融結晶化領域Ｂの範囲を決
定するパルス幅は、光ビームＬのスポット径／線速度に
て換算することよって求めることができる。

【００６１】このとき、光ビームＬの走査スポットＳＰ
内での光強度は、図６の破線Ａに示すように、ほぼガウ
ス分布に準じた強度分布になる。また、上記光ビームＬ
の照射による相変化材料膜２の温度分布は、実線Ｂに示
すように、走査スポットＳＰの中心から、光ビームＬの
走査速度に対応した距離分、走査方向に対して遅れた位
置にピークを有する分布となる。

【００６２】いま、走査スポットＳＰ内に例えば２つの
凹凸ピットＰが含まれる程度にピット長及びその間隔が
設定されている。また、走査されるスポットＳＰに最初
に進入する凹凸ピットを先頭ピットＰａ、次に進入する
凹凸ピットを次段ピットＰｂとして定義する。そして、
走査スポットＳＰが先頭ピットＰａ上を動くとき、その
先頭ピットＰａ上の相変化材料膜２は、次第に温度が上
昇するが、その相変化材料膜が液相化する温度に到達す
る前にその先頭ピットＰａが光学的に読み出される。

【００６３】その後、走査スポットＳＰがその走査によ
って次段ピットＰｂにかかると、その次段ピットＰｂ上
の相変化材料膜２の温度が上昇する。その温度上昇は、
次段ピットＰｂ上の相変化材料膜２が液相化するまでに
は至らない。一方、同一走査スポットＳＰ内にある先頭
ピットＰａは、その上の相変化材料膜２が走査スポット
ＳＰによる光照射が続いていることから、その温度が溶
融温度ＭＴより更に上昇し、その相変化材料膜２が液相
化することになる。

【００６４】この場合、先頭ピットＰａ上の相変化材料
膜２は、その液相化によって例えば光反射率が低下し、
走査スポットＳＰによる先頭ピットＰａの光学的な読み
出しが不可能となり、この走査スポットＳＰによる光学
的読出しは、次段ピットＰｂに対してのみ可能となる。

【００６５】即ち、このＴＯＣエリアＺｔ及び再生専用
エリアＺｒに対するデータの読み出しにあたっては、そ
の光ビームＬの光ディスクＤとの相対移動による光ディ
スクＤにおける走査スポットＳＰ内での温度分布を利用
して、その走査スポットＳＰ内に生じる高温領域Ｐｘで
部分的に相変化材料膜２に液相状態を発生させ、これに
より、例えばその部分の光反射率を低下させて、例えば
液相状態部分Ｐｘ内にある先頭ピットＰａに対しての光
学的読み出しを不能にする。

【００６６】つまり、走査スポットＳＰ内の一部に、凹
凸ピットＰを光学的に消滅させる領域Ｐｘを形成して、
等価的に走査スポットＳＰの有効領域Ｐｚの面積を小さ
くする。その結果、凹凸ピットＰの配列ピッチを走査ス
ポットＳＰの径よりも小さくすることが可能となり、凹
凸ピットＰを高密度形成しても、レンズ系の開口数Ｎ
Ａ、光ビームの波長λに制限されることなく、高解像度
をもってその読み出しを行うことができ、実質的に、再
生専用エリアの記録容量を大幅に増大させることができ
る。なお、この走査スポットＳＰが通過した後、先頭ピ
ットＰａ及び次段ピットＰｂ上の相変化材料膜２は、そ
の通過後の冷却によって結晶化状態に戻ることになる。

【００６７】このＴＯＣエリアＺｔ及び再生専用エリア
Ｚｒに対するデータの読み出しにおいては、上記のよう
に、光ビームＬの出力を１０ｍＷ、線速度を７ｍ／Ｓと
した場合において、凹凸ピット（ピット長＝０．３μ
ｍ）を再生したときのＣ／Ｎは５１ｄＢであり、高Ｃ／
Ｎ（Ｓ／Ｎ）で凹凸ピットを光学的に読み出すことがで
きる。

【００６８】次に、記録可能エリアＺｗに対してデータ
の書き込みを行う場合について説明する。この書込み動
作は、インターフェイスバス６４に接続されている例え
ばコンピュータ等から送られて来る記録データがシステ
ムコントローラ２７に供給されることによって行われ
る。

【００６９】上述したように、相変化材料膜２は、光ビ
ームＬの出力とパルス幅によって、非溶融状態、溶融結
晶化状態及び溶融非晶質化状態に変化する。従って、こ
の書込み動作においては、光ビームＬの出力及びパルス
幅を、溶融非晶質化領域Ｃの範囲に設定して、データ
（ピット）の書き込みを行う。この光ビームＬの出力設
定及びパルス幅設定は、以下のようにして行われる。

【００７０】即ち、システムコントローラ２７は、レー
ザ駆動制御回路２４に対して、溶融非晶質化領域Ｃの範
囲を示す信号レベルで、かつ記録データに応じてオンオ
フ制御された駆動制御信号Ｓｃを出力する。レーザ駆動
制御回路Ｓｃは、システムコントローラ２７からの駆動
制御信号Ｓｃの信号レベル及びそのオンオフ・タイミン
グに応じてレーザ光源１５を駆動・制御する。この場
合、光ビームＬは、その出力が、溶融非晶質化領域Ｃの
範囲（この実施例においては、出力＝１０ｍＷ、パルス
幅＝１１８ｎｓ（デューティー５０％））に設定され、
レーザ駆動制御回路によるオンオフ制御によって、部分
的に照射が行われるパルスレーザ（パルス幅＝１１８ｎ
ｓ）として出力される。

【００７１】上述のように、上記溶融非晶質化領域Ｃの
範囲に設定された光ビームＬが部分的に照射されること
によって、その照射された部分が非晶質化し、光学的に
ピット情報が新たに書き込まれたかたちとなる。このと
きの記録ピットのピット長は０．８３μｍとなる。

【００７２】次に、記録可能エリアＺｗに対してデータ
の読み出しを行う場合は、上記光ビームＬの出力を、非
溶融領域Ａの範囲に設定して、読み出しを行う。即ち、
システムコントローラ２７において、スライドエンコー
ダ１４から供給される位置検出データＤｐとシステムコ
ントローラ２７のメモリ内に格納されているエリア範囲
情報とに基づいて、現在、光ビームＬの照射位置が記録
可能エリアＺｗであることが判別されると、システムコ
ントローラ２７は、レーザ駆動制御回路２４に対して、
非溶融領域Ａの範囲を示す信号レベルの駆動制御信号Ｓ
ｃを出力する。

【００７３】レーザ駆動制御回路２４は、システムコン
トローラ２７からの駆動制御信号Ｓｃの信号レベルに応
じてレーザ光源１５を駆動・制御する。この場合、光ビ
ームＬの出力は、非溶融領域Ａの範囲（この実施例にお
いては、出力＝１ｍＷ）に設定されることになる。な
お、この記録可能エリアＺｗに対する読み出し動作にお
いても、光ビームＬが連続照射されるため、上記非溶融
領域Ａの範囲を決定するパルス幅は、光ビームＬのスポ
ット径／線速度にて換算することよって求めることがで
きる。

【００７４】そして、記録可能エリアＺｗ上の相変化材
料膜２の結晶化部分における光反射と非晶質化部分（ピ
ット情報）における光反射の違いによって、記録されて
いるピット情報を光学的に読み出す。この場合、光ビー
ムＬの出力が、上記非溶融領域Ａの範囲に設定されてい
ることから、読み出し時に非晶質化部分（ピット情報）
を消去、即ち結晶化することがない。

【００７５】この記録可能エリアＺｗに対するデータの
読み出しにおいては、上述のように、光ビームＬの出力
を１ｍＷ、線速度を７ｍ／Ｓとした場合において、記録
ピット（ピット長＝０．８３μｍ）を再生したときのＣ
／Ｎは４５ｄＢであり、高Ｃ／Ｎ（Ｓ／Ｎ）で記録ピッ
トを光学的に読み出すことができる。

【００７６】また、ＴＯＣエリアＺｔ及び再生専用エリ
アＺｒに対するデータの読み出し、記録可能エリアＺｗ
に対するデータの読み出し、及び記録可能エリアＺｗに
対するデータの書き込みにおいて、光ビームＬの出力を
可変するだけでよいため、光ビームＬの発生源であるレ
ーザ光源１５を従来と同じに１つの光源で構成すること
ができる。その結果、光学系の構造を複雑にする必要が
なく、従来の光学系をそのまま使用することができると
いう利点がある。

【００７７】また、予め凹凸ピットＰが形成された再生
専用エリアＺｒ（及びＴＯＣエリアＺｔ）から記録可能
エリアＺｗに亘って相変化材料膜２を含む積層膜３を形
成する構造で済むため、再生専用エリアＺｒと記録可能
エリアＺｗが同一平面上に形成された光ディスクＤを簡
単な製造工程にて製造することができ、製造コスト的に
も有利になる。

【００７８】上記例での相変化材料膜２は、光ビームＬ
の照射による温度上昇によって、その光反射率が低下す
る特性の膜を用いたが、その他、この逆の特性を有する
相変化材料膜を用いてもよい。

【００７９】また、上記例では、レーザ光源から出射さ
れる光ビームを、その出力を溶融結晶化領域Ｂ又は非溶
融領域Ａに設定して、光ディスクに連続照射することに
より、光ディスクに対する情報信号の読み出しを行うよ
うにしたが、その他、光ビームを、その出力及びパルス
幅を溶融結晶化領域Ｂ又は非溶融領域Ａに設定して、光
ディスクにパルス照射することにより、光ディスクに対
する情報信号の読み出しを行うようにしてもよい。

【００８０】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る円盤状記録
媒体は、再生専用エリアと記録可能エリアを有し、再生
専用エリアに対応した面に形成された凹凸ピットのピッ
ト長を記録可能エリアの相変化材料膜に形成される記録
ピットのピット長より短い長さとされ、再生専用エリア
に対する情報信号の読み出し時に、相変化材料膜が読み
出し光の走査スポット内で部分的に溶融結晶化領域で液
相化して、光反射率が変化することにより走査スポット
内で部分的に溶融結晶化領域で液相化して、光反射率が
変化することにより走査スポット内に含まれる複数の凹
凸スポットのうちの一つを読み出し、読み出し後には、
結晶状態に戻るようにしているので、凹凸ピットを高密
度形成しても、レンズ系の開口数ＮＡ、光ビームの波長
に制限されることなく、高解像度をもってその読み出し
を行うことができ、実質的に、再生専用エリアの記録容
量を大幅に増大させることができる。

【００８１】また、本発明に係る円盤状記録媒体は、再
生専用エリアから記録可能エリアに亘って相変化材料膜
を形成する構造で済むため、再生専用エリアと記録可能
エリアを同一平面上に形成したものとして簡単な製造工
程にて製造することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円盤状記録媒体を光学的に情報信
号にアクセスする光ディスクに適用した実施例（以下、
単に実施例に係る光ディスクと記す）を示す平面図であ
る。

【図２】本実施例に係る光ディスクを示す断面図であ
る。

【図３】本実施例に係る光ディスクに対して情報信号の
記録再生を行うディスク記録再生装置の概略構成を示す
ブロック図である。

【図４】本実施例に係る光ディスクに対して情報信号の
記録再生を行う光ヘッドの光学系を示す構成図である。

【図５】相変化材料膜の、光ビームの出力及びパルス幅
に対応した状態変化（相変化状態）を示す特性図であ
る。

【図６】光ビームの走査スポットの光強度と温度分布を
示す特性図である。

【符号の説明】

Ｄ 光ディスク、 Ｐ 凹凸ピット、 Ｚｒ 再生専用
エリア、 Ｚｗ 記録可能エリア、 Ｚｔ ＴＯＣエリ
ア、 １ 透明基板、 ２ 相変化材料膜、６ 光反射
膜

フロントページの続き (72)発明者 笠見 裕 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−96926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/013 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が凹凸ピットによ
   り予め記録された円盤状記録媒体において、 空間的に、再生専用エリアと記録可能エリアに分離さ
   れ、 上記透明基板の上記再生専用エリアに対応した面に上記
   凹凸ピットが形成され、 上記透明基板の上記再生専用エリアから上記記録可能エ
   リアに亘って連続的に、溶融後、結晶化し得る相変化材
   料膜が形成され、上記再生専用エリアに対応した面に形成された凹凸ピッ
   トのピット長は、上記記録可能エリアの上記相変化材料
   膜に形成される記録ピットのピット長より短い長さとさ
   れ、 少なくとも再生専用エリアに対する情報信号の読み出し
   時に、上記相変化材料膜が読み出し光の走査スポット内
   で部分的に溶融結晶化領域で液相化して、光反射率が変
   化することにより上記走査スポット内で部分的に溶融結
   晶化領域で液相化して、光反射率が変化することにより
   上記走査スポット内に含まれる複数の上記凹凸スポット
   のうちの一つを読み出し、読み出し後には、結晶状態に
   戻る構成としたことを特徴とする円盤状記録媒体。
2. 【請求項２】 上記相変化材料膜が、カルコゲナイト系
   の材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の円盤状記録媒体。