JP3580298B2

JP3580298B2 - 再生専用光ディスク

Info

Publication number: JP3580298B2
Application number: JP2002137493A
Authority: JP
Inventors: 宏一保田; 敦福本; 真澄小野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2002342979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば位相ピットが形成された透明基板上に温度によって反射率が変化する材料層が形成されてなり、高密度記録をするのに適用して好適な再生専用光ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばディジタルオーディオディスク（いわゆるコンパクトディスク）や、ビデオディスク等の光ディスクは、予め情報信号に応じて位相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、その上に保護膜等を形成することで構成されている。
【０００３】
このような光ディスクでは、ディスク面に読み出し光を照射して位相ピットの形成部での光の回折による反射光量の大幅な減少を検出することによって信号の読み出し（再生）を行なうようにしている。
【０００４】
ところで、上述のような光ディスクにおいて、信号再生の分解能は、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で決まり、空間周波数２ＮＡ／λが再生限界となる。
【０００５】
そのため、このような光ディスクにおいて高密度化を実現するためには、再生光学系の光源（例えば半導体レーザ）の波長λを短くすること、あるいは対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光源の波長λや対物レンズの開口数ＮＡの改善には自ずと限界があり、これによって記録密度を飛躍的に高めることは難しいのが実情である。ここで、読み出し光の温度分布を利用して、信号再生の分解能を向上させるものとした場合、隣接するトラックからのクロストークを避けるためには、隣接するトラックが読み出し光の影響を受けることが無いようにトラック間の距離を広くしておかなければならない。しかし、このことはトラック密度を上げて高密度記録を達成する上での支障となってしまう。
そこで、この発明では、トラック密度を上げて記録密度を高めることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る再生専用光ディスクは、位相ピットが形成された透明基板上に、溶融後結晶化し得る材料層が形成されてなり、読み出し光が照射されたときに、上記材料層が読み出し光のレーザスポット内で温度分布に基づいて部分的に溶融状態になり反射率が変化するとともに、読み出し後には結晶状態に戻る再生専用光ディスクであって、上記透明基板は、上記材料層が設けられた面側にグルーブが形成されてなり、上記位相ピットは、上記グルーブと、上記グルーブの間のランドの両方に形成されているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、読み出し光の温度分布を利用して、読み出し光の走査スポット内に部分的相変化を生じさせて、このときの反射率の変化を利用することで、上述した波長λや開口数ＮＡによる制限以上の解像度を得ることができる光ディスク（特願平２−９４４５２号、特願平３−２４９５１１号参照）の構成を示している。
【００１１】
図２は、その一例の概略的断面図を示している。図２の例の光ディスクは、情報信号に応じて情報記録部、例えば位相ピット１が形成された平滑な透明基板２上に、溶融後結晶化し得る材料層３が形成されてなるものである。
【００１２】
この場合、読み出し光、例えば再生レーザ光が材料層３に照射されるとき、読み出し光の走査スポット内に温度分布が生じる。これにより、材料層３が部分的に結晶状態から溶融状態となって反射率が低下すると共に、読み出し後の常態では結晶状態に戻る。
【００１３】
図１の例の光ディスクに再生レーザ光を照射する場合を、図２を使用して説明する。
図２Ａにおいて、ＳＰはレーザスポットであり、ディスクの回転に伴って矢印ＳＣ方向に走査されている。この図２Ａでは、各位相ピット１が最短記録周期ｑで配列されているが、この配列間隔およびピット長は記録データに応じて変化することは勿論である。
【００１４】
また、図２Ｂにおいて、横軸はレーザスポットＳＰの走査方向ＳＣに関する位置を示している。光ディスクにレーザスポットＳＰが照射された状態を考えると（図２Ａ参照）、レーザスポットＳＰの光強度は破線ａで示す分布となる。これに対して、光ディスクの材料層３における温度分布は、実線ｂで示すようにレーザスポットＳＰの走査速度に応じてわずかに遅れたものとなる。
【００１５】
ここで、上述したようにレーザスポットＳＰが、図２Ａに示すように走査方向ＳＣに走査されているとすると、光ディスクはレーザスポットＳＰの走査方向先端側から次第に温度が上昇し、遂には材料層３の融点ＭＰ以上の温度となる。
【００１６】
この段階で材料層３は、初期の結晶状態から溶融状態となって反射率が低下する。そのため、レーザスポットＳＰ内には、反射率が低くて位相ピット１の読み出しが不可能な領域Ｐｘ（図２Ａに斜線図示）と、結晶状態を保持するため反射率が高くて位相ピット１の読み出しが可能な領域Ｐｚとが並存する。
【００１７】
したがって、図２Ａに示すように、同一レーザスポットＳＰ内に、例えば２つの位相ピット１が存在している場合においても、反射率の高い領域Ｐｚに存在する１つの位相ピット１に関してのみ読み出しが行なわれる。そのため、読み出し光の波長λや対物レンズの開口数ＮＡに制限されることなく、超高解像度をもって読み出しを行なうことができ、これにより高密度記録が可能となる。
【００１８】
なお、上述した光ディスク（ＦＡＤタイプ）では、材料層３が溶融状態で反射率が低く、結晶状態で反射率が高くなるようにしたものである。しかし、材料層３の構成や厚さ等の諸条件の選定によって、材料層３は、溶融状態で反射率が高く、結晶状態で反射率が低くなるようにも構成される。このような光ディスク（ＲＡＤタイプ）にあっては、溶融状態となって反射率が増加した領域（図２Ａの斜線部参照）のみ読み出し可能となる。したがって、このＲＡＤタイプのものにおいても、ＦＡＤタイプのものと同様に、超高解像度の読み出しを行なうことができ、これにより高密度記録が可能となる。
【００１９】
ここで、隣接するトラックからのクロストークを避けるために、トラック方向への熱流の広がりを抑圧するための抑圧部を設けた光ディスクを図３に示す。なお図３において、図１と対応する部分には同一符号を付して示している。
【００２０】
本例においては、透明基板２にグルーブ４が形成され、グルーブ部５上およびランド部６上に情報信号に応じて位相ピット１が形成される。そして、このように位相ピット１が形成された透明基板２上に材料層３が積層形成される。
【００２１】
本例においては、透明基板２として、ポリカーボネート基板を使用した。この透明基板２の熱伝導率は、０．００４０Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇである。
【００２２】
そして、本例においては、トラックピッチＰ＝０．８μｍ、ピット深さＤｐ≒１２０ｎｍ、ピット幅Ｗ＝０．３μｍ、グルーブ４の深さＤｇ＝０．４μｍの設定条件で形成した。
【００２３】
なお、透明基板２の材料としては、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００２４】
また、材料層３としては、以下の条件を満足するものが使用される。すなわち、読み出し光の熱により、読み出し光スポット内で部分的に状態変化を起こし、かつ読み出し光通過後に初期状態に戻り、さらに状態変化によって反射率が変化するものである。
【００２５】
ここでいう状態変化とは、結晶から液体、非晶質から液体となる融点を境界とする変化である。この場合、結晶から液体になるものは、反射率の変化が大きいので望ましい。
【００２６】
上述した条件を満足するものとして、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｉｎ等の単体、もしくはこれらの２種類以上を合金としたものが挙げられる。本例においては、材料層３として、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_３三元化合物を使用した。この材料層３の熱伝導率は、０．０５８１２Ｊ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇである。
【００２７】
このように形成された光ディスクに対して、レーザ光を照射すると（図４Ａに図示）、レーザスポットＳＰ内で光強度分布に応じて温度が上昇する（同図Ｂに図示）。そして、融点ＭＰを越えた部分で反射率が増加し、情報の読み出しが可能となる。すなわち、本例の光ディスクは、ＲＡＤタイプのＳＲディスクを構成することとなる。
【００２８】
本例においては、トラック方向への温度勾配が、図４Ｂに示すように急峻となる。このように温度勾配が急峻となるのは、以下の理由による。
【００２９】
すなわち、上述したように透明基板２の熱伝導率は材料層３の熱伝導率よりも小さいため、レーザ光により与えられる熱の拡散は、主に材料層３において生じることになる。
【００３０】
しかし、透明基板２にグルーブ４が形成されているので、材料層３はトラック方向において、グルーブ部５とランド部６の凹凸に沿って形成される。一般に、半導体レーザをレンズで集束した場合の光強度分布は、ガウシアン分布で近似される。熱履歴も当初は光の強度分布に従い、しかるのち三次元的に拡散する。
【００３１】
したがって、グルーブ４が形成された透明基板２を用いた光ディスクのトラック方向の熱の伝導は、グルーブ部５とランド部６の凹凸によって抑圧されるため、平滑な透明基板２を用いた光ディスクよりも見かけ上遅くなり、温度勾配が急峻となる。
【００３２】
このように本例によれば、トラック方向に関して材料層３の状態変化によって反射率の増加範囲が狭くなるため、従来よりトラック間の距離（トラックピッチＰ）を短くしても隣接トラックからのクロストークを生じることなく良好に読み出しを行なうことができ、トラック密度を上げることができる。つまり、図４Ｂに示す温度分布では、材料層３の反射率の変化範囲がレーザスポットＳＰの幅よりも狭くなるため、レーザスポットＳＰ内の反射率が変化しない範囲に隣接トラックの位相ピット１が入る程度にトラック間の距離を短くすることができる。
【００３３】
なお、図５Ａの光ディスクは、トラックピッチＰが異なることやグルーブ４が形成されないこと以外は、図３および図４Ａの例と同様の条件で形成されている。この光ディスクに、図４Ａと同様にレーザ光を照射すると、透明基板２にグルーブ４が形成されていないため熱伝導の抑圧効果がなく、トラック方向への温度分布は図５Ｂに示すようになだらかに広がる。
【００３４】
そのため、トラック方向に関して材料層３の状態変化によって反射率の増加範囲が広くなり、隣接トラックからのクロストークを生じないようにするには、図３および図４Ａに示す光ディスクよりトラック間の距離（トラックピッチＰ）を長くする必要がある。つまり、図５Ｂに示す温度分布では、材料層３の反射率の変化範囲がレーザスポットＳＰの幅よりも広くなるため、レーザスポットＳＰ内に隣接トラックの位相ピット１が入らない程度にトラック間の距離を長くする必要がある。
【００３５】
したがって、図５Ａに示すように構成される光ディスクでは、図３や図４Ａに示す光ディスクのようにトラック密度を上げることは不可能である。
【００３６】
なお、上述実施の形態においては、グルーブ部５上とランド部６上の双方に位相ピット１を形成するようにしたものであるが、どちらか一方のみに形成してもよい。その場合には、位相ピット１を形成しない側の幅を短くすることで、トラック密度を上げることができる。
【００３７】
また、上述実施の形態においては、透明基板２にグルーブ４を抑圧部として形成することにより、各トラック間の熱伝導を抑圧するものであるが、グルーブ４の代わりに、材料層３の各トラック間に断熱部材を挿入してもよく、あるいは材料層３の各トラック間をエッチングで取り除いてもよい。要は、材料層３の各トラック間に熱伝導の抑圧部を設けることにある。
【００３８】
また、上述実施の形態においては、透明基板２上に位相ピット１を形成するものであるが、この発明はその他の光学的に読み出し可能な記録ピットを形成するものにも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明の再生専用光ディスクでは、グルーブの間にランドが設けられているので、トラック方向への熱流の広がりが抑圧され、温度変化によって反射率が変化する範囲が狭くなる。したがってグルーブとランドに位相ピットが形成されても位相ピットを正しく読み出すことが可能となり、トラック密度を上げて記録密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ディスクの一例の構成を示す要部概略断面図である。
【図２】レーザスポットの光強度分布と光ディスクの温度分布（反射率）との関係を示す図である。
【図３】実施の一形態の構成を示す要部概略断面図である。
【図４】実施の一形態（グルーブあり）にレーザ光を照射した時の温度分布を示す図である。
【図５】光ディスク（グルーブなし）にレーザ光を照射した時の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
１位相ピット
２透明基板
３材料層
４グルーブ
５グルーブ部
６ランド部
ＳＰレーザスポット

Claims

位相ピットが形成された透明基板上に、溶融後結晶化し得る材料層が形成されてなり、読み出し光が照射されたときに、上記材料層が読み出し光のレーザスポット内で温度分布に基づいて部分的に溶融状態になり反射率が変化するとともに、読み出し後には結晶状態に戻る再生専用光ディスクであって、
上記透明基板は、上記材料層が設けられた面側にグルーブが形成されてなり、上記位相ピットは、上記グルーブと、上記グルーブの間のランドの両方に形成されている
ことを特徴とする再生専用光ディスク。