JP4213363B2 - 光記録媒体および記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データを記録しておく記録媒体の一つに、光を用いてデータを記録すると共に記録されたデータを再生する光記録媒体（光ディスク）がある。代表的な光ディスクの例として、希土類金属と遷移金属とからなるアモルファス合金の薄膜を記録層に用いたものが挙げられる。この光ディスクにデータを記録する場合、光ディスクに磁界をかけながら光を照射し、記録層を局所的に加熱する。記録層の加熱された部分は、キュリー点または補償点以上の温度に昇温し、磁化方向が変化して記録マークとなる。
【０００３】
上記した光は、半導体レーザなどから照射されるレーザ光である。レーザ光は、レンズ光学系で集光されてスポット光となって記録層に照射される。レーザ光は、スポット径が小さいほど小さい記録マークが形成できる。このため、光ディスクに対するデータの記録において、レーザ光のスポット径は、光ディスクの記録密度を決定する重要なパラメータとなる。
【０００４】
レーザ光のスポット径は、光の回折限界からレーザ光の波長以下にすることが不可能である。レーザ光のスポット径をより小さくして光ディスクの記録密度を高めるため、近年、光ディスクの記録、再生に近接場光が用いられている。光ディスクの記録、再生に近接場光を用いた例として、先端が加工された光ファイバを圧電素子で駆動する精密アクチュエータに搭載し、位置を制御しながら直径６０ｎｍの記録マークをプラチナ／コバルトの多層膜上に記録し、この記録マークを再生した実験が報告されている。実験で使用されたプローブは、先端がコーン状に加工され、加工された先端のうちの数十ｎｍの領域を除いて金属で被膜されている（Applied Physics Letters, Vol.62, No.2, pp.142-144, 1992 ）。
【０００５】
また、従来の光ディスクには、記録層よりも基板側に非線形の光学材料でなる非線形光学材料層を備えたものがある。非線形光学材料層を備えた光ディスクは、基板側（非線形光学材料層側）から記録層に光を照射してデータを記録層に記録する。この際、非線形光学材料層は、光が照射された部分だけが光を透過する微小な開口部となる。このため、開口部を通過してきた光は、近接場光となってスポット光の記録層上においてより小さなスポット径を形成することができる（Applied Physics Letters, Vol.73, No.15, pp.2078-2080, 1998）。なお、このような構成を、本明細書中では、非線形の光学材料をマスクにするとも表現する。
【０００６】
なお、上記した文献に記載された実験は、ポリカーボネード製の光ディスク基板にＳｉＮ保護層、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜の記録層、Ｓｂの保護層を蒸着することによって積層した光ディスクを用いて行われた。この実験により、基板側からレーザ光を照射し、直径が９０ｎｍの記録マークが形成できたことが報告されている。
【０００７】
また、光ディスクにデータを記録、あるいは光ディスクに記録されたデータを再生する記録再生装置（記録再生装置）は、レーザ光を光ディスクのトラック上に正確に走査するため、レーザ光のスポット径がトラック中心から外れていないかを検出している。検出は、レーザ光を光ディスク上のトラッキングマークに照射し、反射光に基づく信号を検出することによって行われる。レーザ光がトラック中心から外れることをトラッキングエラーといい、トラッキングエラーは、トラッキング信号によって検出される。また、本明細書では、トラッキング信号のうちのトラッキングエラーの発生を示す信号を特にトラッキングエラー信号と記す。
【０００８】
トラッキングエラーを調べる代表的な方式に、サンプルサーボ方式がある。サンプルサーボ方式は、トラック上にサンプルサーボ領域（以下、単にサーボ領域と記す）を離散的に設け、サーボ領域に１対のトラッキングマークを設けた光ディスクに対して適用される方式である。１対のトラックは、トラックセンタに対して光ディスク径方向に互いに等しい距離ずらして形成される。このようなトラッキングマークは、ウォブルトラッキングマークと呼ばれている。
【０００９】
ウォブルトラッキングマークに対するトラッキングエラーは、いわゆる作動プッシュプル法（ファーフィールド法）により調べられる。具体的には、ウォブルトラッキングマークをなす２つのトラッキングマークのそれぞれに光を照射し、各トラッキングマークで反射された反射光の光強度の差を求め、求めた値をトラッキング信号とする。また、作動プッシュプル法では、ウォブルトラッキングマークがない領域で得られるトラッキング信号がサンプルホールド回路において０になるようにレーザ光が光ディスクの径方向にサーボされている（光ディスク技術，ラジオ技術社，1990）。
【００１０】
図３２は、以上述べたトラッキングエラーを検出する方法を説明するための図であって、ウォブルトラッキングマークが形成されたサーボ領域を示している。図３２中、ウォブルトラッキングマークのうちのトラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２は、互いにトラックセンタＴｃから光ディスクの径方向に１／４トラックピッチずれている。
【００１１】
図３３は、図３２に示したウォブルトラッキングマークにレーザ光を照射して検出される反射光（検出光と記す）を示した図で、縦軸に検出光の強度を、横軸に検出光の検出時間を示している。また、図中のＰ１は、トラッキングマークｍ１から得られる検出光を示し、Ｐ２は、トラッキングマークｍ２から得られる検出光を示している。レーザ光がトラックセンタＴｃとずれたコースＴｃ’を通ってトラッキングマークを走査した場合、Ｐ１とＰ２とに図３３に示したような検出光強度の相違が生じる。このとき、トラッキング信号は、Ｐ１の波形を時間で積分した値とＰ２の波形を時間で積分した値との差分で表される。
【００１２】
また、従来、図３４に示すように、１つのグルーブの中に複数の記録マーク列を書き込む場合、実際にデータを書き込むための記録マークよりも大きいウォブルトラッキングマークをマーク列のトラックピッチの分だけずらして設け、サンプルサーボをかけている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ディスクのデータ記録のみならず、近似場光を様々な分野に応用する場合、光ファイバの先端を先鋭化して作製されたプローブを使用する。このようなプローブを用いてデータを記録する場合、光ディスクとプローブとの距離をスキャニング・フォーカス顕微鏡を用いて精密に制御することが必要となる。このため、プローブを使用して光ディスクにデータを記録する従来技術は、光ディスクを高速で回転した場合、光ディスクの偏心によって光ディスクとプローブとの距離が周期的に変動し、制御が困難になるという問題を生じることがあった。
【００１４】
さらに、上記した従来技術は、プローブの駆動に精密アクチュエータを用いているため、走査速度や走査範囲に限界があり、高速度でデータを記録、再生することが困難であるという問題がある。
【００１５】
また、非線形の光学材料をマスクにして光ディスクにデータを記録、再生する場合には、一般的な記録再生装置が使用できる。この場合、光ディスクには従来と同様のランド・グルーブを設け、微小開口部で生じた近接場光を用いてデータを記録再生している。このため、ディスクの径方向の記録密度を高めることはできるものの、トラック方向の記録密度を高めることが困難である。前述した実験では、トラックピッチが１．２μｍ、半径方向の記録密度は近接場光を用いない場合と変わらない。また、近接場光を照射できる記録再生装置で図３２に示したウォブルトラッキングマークに対してトラッキングエラーを検出する場合、以下のような問題が生じる。
【００１６】
図３５は、図３２に示したウォブルトラッキングマークを近接場光を用いて走査したときに生じる問題を説明するための図である。また、図３６は、図３５に示した状態で行われたトラッキングによって得られる検出光を説明するための図である。すなわち、近接場光は、図３５のように、トラックセンタＴｃとずれたコースＴｃ’を通ってトラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２を走査した場合にも、スポットＳ’の全域がトラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２に当たることになる。このため、図３２に示すように、トラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２から得られる検出光は、レーザ光がトラックセンタＴｃからずれたコース上を走査しているにも関わらずほぼ同じ検出光強度ｈを示す。
【００１７】
また、検出信号が等しいピーク値をとるようにトラック制御を施した場合、検出信号の強度差が明確でなくなるために正確なトラッキング信号が得られない。また、スポット径が小さいために検出光全体の光量が小さく、ウォブルトラッキングマークが形成されている部分と形成されていない部分との強度差が明確でなくなるという欠点もある。さらに、検出信号の強度差が小さいためにノイズの影響が大きく、誤差が大きくなるという問題もある。
【００１８】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、光の近接場効果、あるいは擬似的な近接場効果を用いて光記録媒体に対してデータを記録再生する場合に正確、かつ定量的にトラッキング信号を取得することができ、高い密度でデータを記録し、記録されたデータを再生できる光記録媒体および記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、トラッキング信号に基づいてビーム光のトラッキングずれ量が検出でき、より詳細なトラッキングに関する情報が取得できる光記録媒体および記録再生装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明においては、トラックセンタに所定距離毎に複数個設けられたクロック信号を得るためのクロックトラッキングマークと、前記トラックセンタに対して互いに所定長ずらしかつトラック方向にずらして設けられたトラッキングエラー信号を得るための１対のウォブルトラッキングマークと、を有する情報を記録する光記録媒体において、前記ウォブルトラッキングマークが、クサビ形状に設けられると共にその先端が前記トラックセンタに対して垂直でありかつ前記トラックセンタと所定長交叉するように設けられた、前記１対のウォブルトラッキングマークが、トラック方向に前記所定距離ずらして設けられ、そして、前記所定長ずらして設けられた前記ウォブルトラッキングマークが、隣接するトラックに設けられたウォブルトラッキングマークとトラック方向に前記所定距離に等しい距離ずらして設ける。
【００２１】
請求項２の発明においては、前記クロックトラッキングマークに続いて前記ウォブルトラッキングマークが設ける。
【００２２】
請求項３の発明においては、前記クロックトラッキングマークが配置される前記所定距離と前記ウォブルトラッキングマークが配置される前記所定長が等しい。
【００２３】
請求項４の発明においては、前記クロックトラッキングマークの形状が矩形の形状とする。
請求項５の発明においては、前記クロックトラッキングマークが複数の隣接するトラックと垂直に交叉する矩形状とする。
【００２４】
請求項６の発明においては、一定の数のトラック毎にグルーブを設け、該グルーブ領域のランド部分に前記ウォブルトラッキングマークを設ける。
請求項７の発明においては、前記光記録媒体の記録層が相変化型の記録層とする。
【００２５】
請求項８の発明においては、前記相変化型の記録層が、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜とする。
請求項９の発明においては、前記相変化型の記録層が、ＡｇＩｎＳｂ薄膜とする。
請求項１０の発明においては、前記光記録媒体に非線形光学材料層を設け、該非線形光学材料層をマスクとして近接場光にする。
【００２６】
請求項１１の発明においては、請求項１乃至１０のいずれかに記載の光記録媒体に対して情報の記録再生を行わせる記録再生装置において、前記クロックトラッキングマークからの反射光よりクロック信号を発生させるクロック発生手段と、前記１対のウォブルトラッキングマークからの反射光の検出時間差よりトラッキングエラーを生成するトラッキングエラー生成手段と、を備える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光記録媒体および記録再生装置の好適な実施の形態である、実施の形態１ないし３を詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１においては、先ず、本発明の光記録媒体（光ディスク）を説明する。図１は、実施の形態１の光ディスクを説明するための図であって、光ディスクの層構造を説明するための断面図である。図示した光ディスクは、データが光学的に記録、再生される光ディスクである。そして、ポリカーボネード基板１０４と、ＳｉＮ保護層１０１およびＳｉＮ保護層１０３、データ記録層１０２を備えている。ＳｉＮ保護層１０１，１０３の厚さは各々２０ｎｍ、データ記録層１０２の厚さは１５ｎｍである。ＳｉＮ保護層、データ記録層は、いずれも蒸着によって成膜、あるいは積層されている。
【００２９】
後述する実施の形態１の記録再生装置は、先端が先鋭化されたファイバを用いた近接場プローブを備えている。そして、図１に示したデータ記録層１０２側から光ディスクにレーザ光Ｌを近接場光Ｌ’’として入射する。データ記録層１０２のうちの光が照射された部分は、記録マーク１０５となる。データ記録層１０２は、レーザ光の照射によって透過光、あるいは反射光にコントラストが生じるものであればよい。なお、ここでいうコントラストは、吸光度や反射率の変化による光強度の差の他、偏光面の回転や複屈折率の変化など、光学的定数の変化によって生じるコントラストも含まれる。データ記録層に用いられる材料としては、光磁気材料や電気光学効果を示す材料がある。
【００３０】
このとき、プローブから出射した近接場光Ｌ’’は、光ディスクのＳｉＮ保護層に入射し、データ記録層１０２に達する。そして、データ記録層１０２に記録マーク１０５を形成し、データ記録層１０２を透過した光はポリカーボネード基板１０４から伝搬光Ｌ’’’として光ディスク外部に出る。近接場光Ｌ’’は、データ記録層１０２に光の回折限界で制限される以下のサイズの記録マーク１０５が形成できる。
【００３１】
なお、記録マーク１０５を形成するのに必要なデータ（アドレス情報）は、光ディスクに記録すべきデータを記録する領域内に離散的に記録されている。アドレス情報を記録するために形成されたマークのサイズは、回折限界で制限される以上のサイズである。アドレス情報は、絶対アドレス、相対アドレス、光ディスクにトラックが形成されている場合にはトラックサーボ信号をサンプリングするためのサンプルサーボ情報などがある。
【００３２】
図２は、実施の形態１の光ディスクのサーボ領域を示した図である。図示したサーボ領域は、トラッキングマークｍ１、ｍ２を１対とするウォブルトラッキングマークとトラッキングマークｍ３、ｍ４を１対とするウォブルトラッキングマークとを備えている。図中にトラックセンタをＴｃ、トラッキングマークｍ１の中央をマークセンタＭｃ１、トラッキングマークｍ２の中央をマークセンタＭｃ２として記す。また、図中に示すＴｐは、トラックピッチを示している。また、トラックセンタＴｃには、データを記録するために形成されたデータビットｄｂが形成されている。
【００３３】
対をなすトラッキングマークは、トラックセンタＴｃに対して互いに反対方向に、かつ同じ長さだけずれて配置されている。図２に示したウォブルトラッキングマークは、トラッキングマークｍ１とマークセンタＭｃ１との距離ｄとトラッキングマークｍ２とマークセンタＭｃ２との距離ｄとが共に１／４トラックピッチとしている。
【００３４】
第１トラッキングマークｍ１と対をなす第２トラッキングマークｍ２は、第１トラッキングマークｍ１の少なくとも一部と同一のトラック上に重なることなく形成される。そして、第１トラッキングマークｍ１は、光ディスクのトラック方向に沿う長さが光記録媒体の径方向に沿う長さに対して一定の割合で変化するクサビ状の形状を有し、かつ、第２トラッキングマークｍ２は、第１トラッキングマークｍ１をトラック方向に反転させて得られるクサビ状の形状を有している。
【００３５】
次に、図２に示した光ディスクにデータを記録あるいは再生する記録再生装置について説明する。図３は、実施の形態１の記録再生装置を説明するための図である。図示した記録再生装置は、光ディスクに対してレーザ光Ｌを照射するレーザ半導体などのレーザ光源３０１と、照射されたレーザ光Ｌが光ディスク３０４で反射されて発生する反射光Ｌ’を検出する光検出器３０２と、レーザ光Ｌが検出される検出時間に基づいて誤差信号を取得するサーボ信号検出装置３０３と、を備えている。誤差信号は、トラッキングエラーを示し、トラッキングは、トラッキング信号が０になるように行われる。この誤差信号の値が０でない場合、誤差信号は、トラッキングエラー信号となる。
【００３６】
図４は、サーボ信号検出装置３０３の構成をより詳細に説明するための図である。サーボ信号検出装置３０３は、遅延回路４０１と、パルス幅比較器４０２と、を備えている。
【００３７】
次に、以上述べた記録再生装置の動作について説明する。図５は、トラッキングマークｍ１とトラッキングマークｍ２とを１対とするウォブルトラッキングマークを、レーザ光が近接場光で走査した状態を示している。レーザ光は、図示しない光学的な機構によってビーム状の光（ビーム光）に整形され、光ディスク上でスポット光となる。スポット光のスポットを、スポット５０１として図中に示す。また、図６は、図５に示した状態で行われたトラッキングで得られた検出光を説明するための図である。図６の縦軸は検出光の強度、横軸は時間を示している。
【００３８】
図５中に示したように、レーザ光のスポット５０１が、トラックセンタＴｃ上を走査した場合、トラッキングマークｍ１から検出光Ｐ１が先ず検出され、次にトラッキングマークｍ２から検出光Ｐ２が検出される。レーザ光がトラックセンタＴｃ上を走査する場合、検出光Ｐ１の検出光強度ｈとＰ１と検出光Ｐ２の検出光強度ｈとが等しく、検出光Ｐ１の検出時間幅Ｔ１と検出光Ｐ２の検出時間幅Ｔ２とが等しくなる。この場合、両者の差分が０になり、誤差信号が０となる。
【００３９】
図７は、レーザ光のスポット５０１が、トラックセンタＴｃとずれたコースＴｃ’上を走査した場合を示した図である。図７のようにレーザ光がトラックセンタＴｃからずれたＴｅだけずれたコースＴｃ’を走査した場合、図８のように、検出光Ｐ１の検出時間幅Ｔ１と検出光Ｐ２の検出時間幅Ｔ２とが異なることになる。実施の形態１の記録再生装置は、図８に示した検出光のピーク幅の相違からトラッキング信号を得る。
【００４０】
トラッキング信号を得るため、図３に示した記録再生装置は、光検出器３０２で得られた検出光Ｐ１，Ｐ２に基づいて生成した信号ａをサーボ信号検出装置３０３に入力する。信号ａは、図４に示したように、サーボ信号検出装置３０３において分岐される。分岐された信号ａのうち、一方は信号ｄとして遅延回路４０１を介さずにパルス幅比較器４０２に入力し、一方は遅延回路４０１によって遅延され、信号ｂとしてパルス幅比較器４０２に入力する。
【００４１】
図９（ａ）、（ｂ）は、パルス幅比較器４０２においてなされる処理を説明するための図であって、（ａ）は信号ｂの波形を、（ｂ）は信号ｄの波形を示している。（ａ）、（ｂ）は、いずれも縦軸に検出光の強度を、横軸に時間を示している。パルス幅比較器４０２には、先ず、信号ｄが入力する。次に、信号ｂが入力する。パルス幅比較器４０２は、信号ｂの検出光Ｐ１と信号ｄの検出光Ｐ２との検出時間幅の差を、Ｔ１−Ｔ２の式より算出する。
【００４２】
図１０は、パルス幅比較器４０２において上記した検出時間幅の差を算出する構成を説明するための図である。また、図１１（ａ）〜（ｄ）は、図１０において処理される信号を説明するための図であって、縦軸に検出光の波形を整形して得られる信号の強度を、横軸に時間を示している。図１０に示した構成は、波形整形器１００１、波形整形器１００２と、減算器１００３と、積分器１００４と、を備えている。
【００４３】
信号ｂは、遅延回路４０１で遅延されて波形整形器１００１に入力し、波形整形されて図１１（ａ）に示した信号ｅとして減算器１００３に入力する。信号ｅは、検出光Ｐ１の検出時間幅Ｔ１を示している。一方、信号ｄは、波形整形器１００２で波形整形されて図１１（ｂ）に示す信号ｎとなる。信号ｎは、検出光Ｐ２の検出時間幅Ｔ２を示す信号として減算器１００３に入力する。減算器１００３は、信号ｅから信号ｎを差し引き、図１１（ｃ）に示す信号ｆを生成する。信号ｆは、検出時間幅の差分であるＴ１−Ｔ２を表している。
【００４４】
信号ｆは、積分器１００４に入力し、時間積分されて図１１（ｄ）に示す信号ｇとなる。信号ｇは、検出時間幅の差分Ｔ１−Ｔ２に比例した強度を持つ信号となる。この強度が、誤差信号、すなわちトラッキング信号となる。なお、積分器１００４は、信号ｆを時間積分する前に積分定数が０になるように調整（リセット）される。
【００４５】
前述したように、実施の形態１のトラッキングマークは、１トラッキングマークｍ１をクサビ形に形成し、第２トラッキングマークｍ２を、第１トラッキングマークｍ１の少なくとも一部と同一のトラック上に重なることなく、かつ、第１トラッキングマークを光ディスクの径方向に反転させたクサビ形に形成している。このため、図１１（ｃ）に示した信号ｆは、トラッキングエラーの度合いに比例して変化することになる。
【００４６】
図１２は、信号ｆと、トラッキングエラーの量（スポット５０１の位置とトラックセンタＴｃの位置との距離）との関係を示した図である。図１２中にＡで示した直線は、実施の形態１の光ディスクのトラッキング信号のものであり、Ｂで示した曲線は、図２５に示した従来のトラッキングマークから得られるトラッキング信号のものである。
【００４７】
図示したように、直線Ａは、実施の形態１の光ディスクから得られる信号ｆが、トラッキングエラーの量に比例していることを示している。また、曲線Ｂによれば、従来の光ディスクから得られる信号ｆは、トラッキングエラーの量が大きくなった場合に急激に変化することが分かる。信号Ｂのこのような変化は、トラッキングマークから外れたスポット光は、円形の１対のトラッキングマークのうちのいずれかの外周部分に近づくために起る。
【００４８】
図１２に示した結果から、実施の形態１の光ディスクに形成されるクサビ形のトラッキングマークは、従来の円形のトラッキングマークよりもトラックずれに対して安定で、信頼性の高いトラッキングエラー信号を発生することができるものといえる。また、トラッキングエラーの量に応じたトラッキングエラー信号を発生できる実施の形態１の光ディスクは、トラッキングエラーを定量的に検出することができる。そして、この検出結果に基づいてトラッキングすることにより、比較的簡易な構成である線形回路だけを用いて正確に、かつ安定にスポットがトラックセンタＴｃ上を移動するように制御することができる。
【００４９】
また、上記した構成は、レーザ光がトラッキングマークを検出した際の検出光の強度によらずトラッキングエラーを検出することができる。このため、例えば、図５に示したウォブルトラッキングマークに対して径の小さいスポット５０１を走査した場合にも、スポット５０１がトラッキングマークｍ１上を走査する時間（検出時間）とトラッキングマークｍ２上を走査する時間が異なることによって正確にトラッキングエラーを検出することができる。
【００５０】
図１３は、サーボ信号検出装置３０３の他の構成例であるサーボ信号検出装置１３０１について示した図である。また、図１４（ａ）〜（ｄ）は、サーボ信号検出装置１３０１において処理される信号を説明するための図である。なお、図１４に示した信号は、図７に示したトラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２でなるウォブルトラッキングマークをスポット５０１で走査し、走査時のコースがトラックセンタＴｃからずれた場合のものである。図１４の縦軸は、（ａ）において検出光の強度を示し、（ｂ）〜（ｄ）において検出光の波形を整形して得られる信号の強度を示している。また、図１４の横軸は、（ａ）〜（ｄ）のいずれにおいても時間を示している。
【００５１】
図１３のサーボ信号検出装置１３０１は、波形整形器１３０２と、極性切替器１３０３と、積分器１３０４と、スイッチ１３０５とを備えている。レーザ光源３０１から出射されたレーザ光Ｌは、光ディスク３０４に照射され、反射光Ｌ’を発生する。反射光Ｌ’は、光検出器３０２に検出されてサーボ信号検出装置１３０１に信号ａとして入力する。
【００５２】
図１４（ａ）に示す信号ａは、波形整形器１３０２に入力し、（ｂ）に示すように整形されて信号ｉとなる。信号ｉは、極性切替器１３０３の直前で分岐され、一方が極性切替器１３０３に入力し、他方がスイッチ１３０５に向かう。スイッチ１３０５は、信号ｉのうちの検出光Ｐ１が積分器１３０４に入力されるまで端子１３０５ａに接続されている。そして、検出光Ｐ２が積分器１３０４に入力するタイミングで端子１３０５ｂにスイッチングされる。このスイッチングによって、積分器１３０４に入力される信号ｊは、図１４（ｃ）に示すように検出光Ｐ２に相当する信号だけの極性が反転した状態になる。
【００５３】
信号ｊは、積分器１３０４で時間積分されて図１４（ｄ）に示す信号ｋとなる。信号ｋのうちの検出光Ｐ１に相当する信号の時間幅Ｔ１と検出光Ｐ２に相当する信号の時間幅Ｔ２との差分に相当する信号は、トラッキング信号あるいはトラッキングエラー信号として外部に出力される。
【００５４】
以上述べたサーボ信号検出装置１３０１は、サーボ信号検出装置３０３と同様に、トラッキングマークを検出した際の検出光の強度によらずトラッキングエラーを検出することができる。このため、例えば、図７に示したウォブルトラッキングマークに対して径の小さいスポット５０１を走査した場合にも、スポット５０１がトラッキングマークｍ１上を走査する時間（検出時間）とトラッキングマークｍ２上を走査する時間が異なることによって正確にトラッキングエラーを検出することができる。なお、図１３に示した積分器１３０４も、信号の時間積分を行う前にリセットすることが必要である。
【００５５】
また、以上述べた実施の形態１は、上記した構成に限定されるものではない。以下に、実施の形態１の光ディスクの他の例を挙げて説明する。図１５は、実施の形態１の光ディスクの他の例を説明するための図であり、光ディスクのウォブルトラッキングマークを説明するための図である。図１５に示したウォブルトラッキングマークは、ｍ１’とｍ２’とを１対とするトラッキングマーク対と、ｍ３’とｍ４’とを１対とするトラッキングマーク対とを有している。各トラッキングマーク対は、トラック（トラックセンタＴｃ１のトラック、トラックセンタＴｃ２のトラック）ごとにトラッキングマークをずらして形成されていて、このためにトラックピッチＴｐ’を図２に示したトラックピッチＴｐよりも狭くすることができる。
【００５６】
例えば、ウォブルトラッキングマークの直径を０．８μｍとすると、従来、最小のトラックピッチが１．６μｍであったのに対し、図１５に示した例によれば、例えばトラッキングマークの直径が０．９μｍである場合、トラッキングマーク直径に応じた１．８μｍのトラックピッチを実現することができる。
【００５７】
また、図１６は、実施の形態１の光ディスクの他の例を説明するための図である。図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６に示した光ディスクから得られる検出光を説明するための図である。図１６に示した光ディスクは、トラッキングマークｍ８、ｍ９でなるウォブルトラッキングマークが形成されたサーボ領域とは別にクロックトラッキングマーク領域を備えている。クロックトラッキングマーク領域は、トラッキングマークｍ５〜ｍ７がトラックセンタＴｃを中心にして形成されている。クロックトラッキングマーク領域は、サーボ領域の前に設けられ、いずれもデータ領域の間に設けられている。
【００５８】
図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６に示したトラッキングマークｍ５〜ｍ９から得られる検出光を説明する図である。図１６の縦軸は検出光の強度を示し、横軸は時間を示している。図１７（ａ）は、スポット１６０１がトラックセンタＴｃからずれて移動した場合に検出される検出光を示したもので、（ｂ）は、スポット１５０１がトラックセンタＴｃ上を移動した場合に検出される検出光を示している。
【００５９】
図１７中の検出光Ｐ５はトラッキングマークｍ５から得られた検出光である。また、検出光Ｐ６はトラッキングマークｍ６から、検出光Ｐ７はトラッキングマークｍ７から、検出光Ｐ８はトラッキングマークｍ８から、検出光Ｐ９はトラッキングマークｍ９からそれぞれ得られたものである。図１６に示したクロックトラッキングマーク領域からは、データの書き込みに必要なクロック信号を得ることができる。このため、図１６に示したトラッキングマークからは、トラッキング信号とクロック信号の両方を得ることができる。
【００６０】
なお、図１６に示したウォブルトラッキングマークは、対をなすトラッキングマーク間の光ディスクトラック方向の距離と、隣接するトラック上において隣り合うトラッキングマークとの光ディスクトラック方向の距離とが等しい位置に形成することができる。図１６のようにトラッキングマークを配置することにより、トラッキングマーク間の距離は、隣接するトラック間のトラッキング信号のクロストークを防ぐために適切なものとなる。
【００６１】
図１７で示すクロックトラッキングマークｍ５〜ｍ７より得られる検出光Ｐ５〜Ｐ７は図１８に示されるクロック発生回路６００に入力され、安定したクロック信号を発生させる。
【００６２】
検出光Ｐ５〜Ｐ７は位相比較器６０１に入力される。検出光Ｐ５〜Ｐ７からは周期的なパルスが出力され、その周期に対応する周波数ｆ₀ とｆ₁ （＝Ｍｆ₀ ）を中心周波数として発生する電圧制御発振器６０４より出力された周波数を分周器６０５でＭ分周された周波数（ｆ₁ ／Ｍ≒ｆ₀ ）との位相を比較し、比較結果を低域濾波器６０２に出力する。
【００６３】
低域濾波器６０２の出力はサンプルホールド回路６０３に入力される。サンプルホールド回路６０３では、検出光Ｐ５〜Ｐ７が入力される期間は低域濾波器６０２の出力を電圧制御発振器６０４に出力し、検出光Ｐ７から検出光Ｐ５が入力されるまでの期間は検出光Ｐ７に対する低域濾波器６０２の出力値を保持して電圧制御発振器６０４に出力する。
【００６４】
このようにして得られた電圧制御発振器６０４より出力されるクロック信号ｆ₁ は書込および読出時の基準となるクロック信号に使用される他トラッキングエラー信号を検出するための基準クロック信号として用いられ、エラーの少ない高精度のトラッキングを行わせることができる。
なお高精度のクロック信号を得るにはクロックトラッキングマークの数は、図１９に示されるように、８個以上が望ましい。
【００６５】
また図１９で示したクロックトラッキングマークは円形であったが、図２０に示すように矩形にしてもよい。このように矩形にすることによってトラックセンタよりずれて走査されても正しい位置で検出光が得られる。
またクロックトラッキングマークを、図２１に示すように、隣接するトラックにまたがったものとしてもよい。
【００６６】
また、実施の形態１の光ディスクの相変化データ記録層としては、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜、あるいはＡｇＩｎＳｂ薄膜を用いることができる。図２２は、図１に示した光ディスクのデータ記録層１０２をＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜１８０２とした光ディスクの断面を示す図である。図２２に示した光ディスクによれば、Ｓ／Ｎ比が高く、また、正確なトラッキングエラー信号を得ることができる。また、データ記録層の感度を高め、マークの記録や消去が確実にできる。また、記録マークと未記録の部分との境界でシャープな信号を得ることができる。
【００６７】
また、図２３は、図１に示した光ディスクのデータ記録層１０２をＡｇＩｎＳｂ薄膜１９０２とした光ディスクの断面を示す図である。図２３に示した光ディスクによれば、Ｓ／Ｎ比が高く、また、正確なトラッキングエラー信号を得ることができる。そして、このために光りの回折限界で制限されるサイズ以下のサイズの記録マークを正確に形成することができる。
【００６８】
また、図２４は、図１に示した光ディスクのデータ記録層１０２を相変化材料層２００２とした光ディスクの断面を示す図である。
相変化材料は、書き込み用の強い光を照射することで相変化（結晶相、アモルファス相など）を起こす材料である。安定した複数の相が可逆的に変化可能な場合はＲＡＭとして、また非可逆的に変化する場合は追記型記録メディアとして用いることができる。また、読み出し用の弱い光を照射したときに、その透過光あるいは反射光に複数の相でコントラストが発生する材料であればよい。コントラストとは吸光度や反射率の変化による光の強度の差の他に、偏光面の回転や複屈折率の変化など、光学的定数の変化によって生じるコントラストも含まれる。
【００６９】
さらに、実施の形態１の記録再生装置は近接場光を発生するためにファイバの先端を先鋭化したプローブを用いている。しかし、近接場光を発生するための構成として、ヘッドまたはスライダに微小開口部を設け、この微小開口部に光を通すことによって近接場光を発生するものであってもよい。また、実施の形態１ではレーザ光を基板側から光ディスクに入射しているが、基板に対する裏面（光ディスク表面）からレーザ光を入射する構成であってもよい。また、実施の形態１は、レーザ光を近接場光とする構成に限定されるものでなく、一般的なビーム状のレーザ光を用いて光ディスクの記録再生を行う構成についても適用できる。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の光ディスクについて説明する。なお、実施の形態２の光ディスクは、図１で説明した実施の形態１の光ディスクと同様の層構造を有している。このため、実施の形態２では、光ディスクの層構造についての説明を略すものとする。
【００７１】
図２５は、実施の形態２の光ディスクのトラッキングマークを説明するための図である。実施の形態２の光ディスクは、データ記録層１７０２のサーボ領域に複数のトラックが形成されている。図中、トラックのトラックセンタをＴｃ１、トラックセンタＴｃ１を中心とするトラックに隣接するトラックのトラックセンタＴｃ２を示す。トラックセンタＴｃ１のトラックには第１トラッキングマークであるｍ１、第２トラッキングマークであるｍ２が、また、トラックセンタＴｃ２のトラックには第１トラッキングマークであるｍ３、第２トラッキングマークであるｍ４が形成されている。
【００７２】
トラッキングマークｍ１、トラッキングマークｍ２は、光ディスクの周方向に一定の距離ｄ１隔てて形成され、トラッキングマーク対をなしている。また、同様に、隣接するトラックにおいて、トラッキングマークｍ３、トラッキングマークｍ４は、トラッキングマーク対をなしている。トラッキングマーク対は、光ディスク上に離散的に配置され、かつ、トラッキングマークｍ１とトラッキングマークｍ３間の光ディスク周方向の距離ｄ３、トラッキングマークｍ２とトラッキングマークｍ４間の光ディスク周方向の距離ｄ２は、いずれも距離ｄ１と等しい。なお、実施の形態２では、図示したようにトラッキングマークのピッチの長さを、トラッキングマーク間の距離というものにした。
【００７３】
図２５のようにウォブルトラッキングマークを形成することにより、実施の形態２の光ディスクは、互いに隣接するトラック間のトラッキング信号のクロストークを防ぐことができる。また、図１５に示したサーボ領域よりもサーボ領域を狭くすることができ、データ記録領域を広くとることができる。このため、実施の形態２は、光ディスクの記憶容量を高めることができる。
【００７４】
ところで、図２５に示したウォブルトラッキングマークは、図２６に示すように、各トラックのトラッキングマークがトラック方向（図中ｒで示す）にずれ、トラッキングマーク全体を記録するサーボ領域を広くとる必要が生じることがある。図２６に示した構成によりサーボ領域を広くとる必要をなくすため、実施の形態２は、図２７に示すように構成することもできる。
【００７５】
図２７に示したサーボ領域では、適当な数（図２７においては６）のトラックごとに一連のウォブルトラッキングマーク群を形成し、隣接するトラック群Ｍ１の先頭トラッキングマークｍ１と、トラック群Ｍ２の先頭となるトラッキングマークｍ２とを一致させて形成する。このように形成することにより、トラッキングマークが光ディスクの径方向にずれてサーボ領域が広がることを防ぐことができる。
【００７６】
また、図２７のようにウォブルトラッキングマークを形成した場合、トラックの位置を大まかに検出するときには、各トラック群に含まれる特定のトラッキングマーク（例えば先頭のトラッキングマーク）だけを順次検出すればよい。このため、図２７のウォブルトラッキングマークは、ヘッドあるいはスライダを光ディスクの径方向に移動させるときの位置情報を簡易、かつ高速に検出できる。
【００７７】
なお、１つのトラック群に含まれるトラックの適切な数は、トラックピッチとウォブルトラッキングマークの直径とによって幾何学的に決まる。トラックピッチの２倍がウォブルトラッキングマークの直径である場合、６以上８以下が１つのトラック群に含まれる適切なトラック数となる。特にトラック数を８に設定した場合、バイナリがコンピュータで扱いやすくなり、過不足なくトラック数とそのアドレスとを設定することができる。
【００７８】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３の光ディスクについて説明する。なお、実施の形態３の光ディスクは、実施の形態１、または実施の形態２と同様のトラッキングマークを備えている。このため、実施の形態３では、光ディスクのトラッキングマークについての説明を略すものとする。
【００７９】
図２８は、実施の形態３の光ディスクを説明するための図である。実施の形態３の光ディスクは、非線形光学材料層を備え、非線形光学層は、光の照射を受ける被照射部分のみが透明になって光を透過し、透過光を近接場光にするものである。
【００８０】
すなわち、実施の形態３の光ディスクは、図２８に示したように、ポリカーボネード基板２１０１と、ＳｉＮ保護層２１０２、ＳｉＮ保護層２１０４、ＳｉＮ保護層２１０６、データ記録層２１０５、さらに、非線形光学材料層であるＳｂマスク層２１０３を備えている。Ｓｂマスク層２１０３は、光の照射を受ける被照射部分のみが透明になって集光レンズ２１０７によって集光されたレーザ光Ｌを透過し、透過光を近接場光Ｌ’’にするものである。上記した各層は、ＳｉＮ保護層２１０４、２１０６が２０ｎｍ、データ記録層２１０５が１５ｎｍ、Ｓｂマスク層２１０３が１５ｎｍ、ＳｉＮ保護層２１０２が１７ｎｍ積層されている。なお、積層は、いずれも蒸着によってなされている。
【００８１】
実施の形態３の光ディスクは、記録時、ポリカーボネード基板２１０１側から集光レンズ２１０７によって集光されたレーザ光Ｌを入射する。レーザ光Ｌは、Ｓｂマスク層２１０３に焦点を結び、レーザ光Ｌのパワーに応じた領域を透明にする。透明になった部分は、微小開口部となり、レーザ光Ｌを透過する。透過したレーザ光Ｌは、近接場光Ｌ’’となってデータ記録層２１０５に染み出し、光の回折限界よりも小さな記録マーク２１０８を形成する。
【００８２】
また、実施の形態３の光ディスクの相変化データ記録層としては、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜、あるいはＡｇＩｎＳｂ薄膜を用いることができる。図２９は、図２８に示した光ディスクのデータ記録層２１０５をＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜２４０５とした光ディスクの断面を示す図である。図中、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜２４０５に形成された記録マークを２４０８として示す。図２９に示した光ディスクによれば、Ｓ／Ｎ比が高く、また、正確なトラッキングエラー信号を得ることができる。また、データ記録層の感度を高め、マークの記録や消去が確実にできる。また、記録マークと未記録の部分との境界でシャープな信号を得ることができる。
【００８３】
また、図３０は、図２８に示した光ディスクのデータ記録層２１０５をＡｇＩｎＳｂ薄膜２５０５とした光ディスクの断面を示す図である。図中、ＡｇＩｎＳｂ薄膜２５０５に形成された記録マークを２５０８として示す。図３０に示した光ディスクによれば、Ｓ／Ｎ比が高く、また、正確なトラッキングエラー信号を得ることができる。そして、このために光の回折限界で制限されるサイズ以下のサイズの記録マークを正確に形成することができる。
【００８４】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４の光ディスクについて説明する。実施の形態４の光ディスクは、実施の形態１２、あるいは実施の形態３の光ディスクと同様の層構造を有している。このため、実施の形態４において光ディスクの層構造の図示および説明を省くものとする。
【００８５】
図３１は、実施の形態４の光ディスクを説明するための模式図である。図示した光ディスクは、一定数のトラックごとにグルーブＧを備え、グルーブＧのランドＲにウォブルトラッキングマークが形成された領域、つまりサーボ領域を備えている。実施の形態３の光ディスクは、記録再生装置に設けられた２分割フォトダイオードによってグルーブＧで発生する回折光を検出し、フォトダイオードの出力差によりトラッキングエラーを検出することができる。
【００８６】
このような実施の形態４によれば、トラッキングマークをサンプルサーボして得られる信号に加えてグルーブからもプッシュプル信号を得ることができる。したがって、例えば実施の形態１、実施の形態２の光ディスクのようにウォブルトラッキングマークだけを使ってトラッキングエラーを検出するよりも確実にトラッキングエラーを検出することができる。
【００８７】
以上述べた実施の形態３は、記録再生装置が照射したレーザ光を光ディスク側で近接場光にすることができる。このため、実施の形態３の光ディスクは、近接場光を発生する構成がない記録再生装置を使ってレーザ光の回折限界以下のサイズの記録マークを形成することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、光の近接場効果、あるいは擬似的な近接場効果を用いた場合にも、クロックトラッキングマークより正確なクロック信号が得られ、ウォブルトラッキングマークの検出時間から正確、かつ定量的なトラッキング信号を取得することができる。このため、高い密度でデータを記録し、記録されたデータを再生できる光記録媒体を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光ディスクの層構造を説明するための図である。
【図２】図１に示した実施の形態１の光ディスクのサーボ領域を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１の記録再生装置を説明するための図である。
【図４】図３に示したサーボ信号検出装置の構成をより詳細に説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１のウォブルトラッキングマークをレーザ光が近接場光で走査した状態を示した図である。
【図６】図５に示した状態で行われたトラッキングで得られた検出光を説明するための図である。
【図７】レーザ光のスポットが、トラックセンタとずれたコース上を走査した場合を示した図である。
【図８】図７に示した状態で行われたトラッキングで得られた検出光を説明するための図である。
【図９】パルス幅比較器においてなされる処理を説明するための図である。
【図１０】図９に示した検出時間幅の差を算出する構成を説明するための図である。
【図１１】図１０において処理される信号を説明するための図である。
【図１２】図１１に示した信号ｆと、トラッキングエラーの量との関係を示した図である。
【図１３】サーボ信号検出装置の他の構成例を示した図である。
【図１４】図１３に示したサーボ信号検出装置において処理される信号を説明するための図である。
【図１５】実施の形態１の光ディスクの他の例を説明するための図である。
【図１６】実施の形態１の光ディスクのさらに他の例を説明するための図である。
【図１７】図１６に示したトラッキングマークｍ５〜ｍ９から得られる検出光を説明するための図である。
【図１８】クロック発生回路の一構成例を示す図である。
【図１９】トラッキングマークの他の例を示す図である。
【図２０】トラッキングマークの他の例を示す図である。
【図２１】トラッキングマークの他の例を示す図である。
【図２２】実施の形態１の光ディスクにおいてデータ記録層をＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜とした構成を説明するための図である。
【図２３】実施の形態１の光ディスクにおいてデータ記録層をＡｇＩｎＳｂ薄膜とした構成を説明するための図である。
【図２４】実施の形態１の光ディスクにおいてデータ記録層を相変化材料とした構成を説明するための図である。
【図２５】本発明の実施の形態２の光ディスクのトラッキングマークを説明するための図である。
【図２６】図２５に示したトラッキングマークの改善すべき点について説明するための図である。
【図２７】実施の形態２の光ディスクのサーボ領域の構成例を説明するための図である。
【図２８】実施の形態３の光ディスクを説明するための図である。
【図２９】実施の形態３の光ディスクにおいてデータ層をＧｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜とした構成を説明するための図である。
【図３０】実施の形態３の光ディスクにおいてデータ記録層をＡｇＩｎＳｂ薄膜とした構成を説明するための図である。
【図３１】実施の形態４の光ディスクを説明するための模式的な図である。
【図３２】トラッキングエラーを検出する方法を説明するための図である。
【図３３】図３２に示したウォブルトラッキングマークにレーザ光を照射して検出される検出光を示した図である。
【図３４】従来のウォブルトラッキングマークを説明するための図である。
【図３５】図３２に示したウォブルトラッキングマークを近接場光を用いて走査したときに生じる問題を説明するための図である。
【図３６】図３５に示した状態で行われたトラッキングによって得られる検出光を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１，１０３，２１０２，２１０４，２１０６ ＳｉＮ保護層
１０２，１７０２，２１０５ データ記録層
１０４，２１０１ ポリカーボネード基板
１０５，２１０８ 記録マーク
３０１ レーザ光源
３０２ 光検出器
３０３ サーボ信号検出装置
３０４ 光ディスク
４０１ 遅延回路
４０２ パルス幅比較器
５０１，１５０１，１６０１ スポット
６００ クロック発生回路
６０１ 位相比較器
６０２ 低域濾波器
６０３ サンプルホールド回路
６０４ 電圧制御発振器
６０５ 分周器
１００１，１００２，１３０２ 波形整形器
１００３ 減算器
１００４，１３０４ 積分器
１３０３ 極性切替器
１３０５ スイッチ
１８０２，２４０５ Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜
１９０２，２５０５ ＡｇＩｎＳｂＴｅ薄膜
２００２ 相変化材料
２１０３ Ｓｂマスク層
２１０７ 集光レンズ

Claims (11)

1. トラックセンタに所定距離毎に複数個設けられたクロック信号を得るためのクロックトラッキングマークと、前記トラックセンタに対して互いに所定長ずらしかつトラック方向にずらして設けられたトラッキングエラー信号を得るための１対のウォブルトラッキングマークと、を有する情報を記録する光記録媒体において、
   前記ウォブルトラッキングマークが、クサビ形状に設けられると共にその先端が前記トラックセンタに対して垂直でありかつ前記トラックセンタと所定長交叉するように設けられ、
   前記１対のウォブルトラッキングマークが、トラック方向に前記所定距離ずらして設けられ、そして、
   前記所定長ずらして設けられた前記ウォブルトラッキングマークが、隣接するトラックに設けられたウォブルトラッキングマークとトラック方向に前記所定距離に等しい距離ずらして設けられている
   ことを特徴とする光記録媒体。
2. 前記クロックトラッキングマークに続いて前記ウォブルトラッキングマークが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
3. 前記クロックトラッキングマークが配置される前記所定距離と前記ウォブルトラッキングマークが配置される前記所定長が等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の光記録媒体。
4. 前記クロックトラッキングマークの形状が矩形の形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光記録媒体。
5. 前記クロックトラッキングマークが複数の隣接するトラックと垂直に交叉する矩形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光記録媒体。
6. 一定の数のトラック毎にグルーブを設け、該グルーブ領域のランド部分に前記ウォブルトラッキングマークを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光記録媒体。
7. 前記光記録媒体の記録層が相変化型の記録層であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光記録媒体。
8. 前記相変化型の記録層が、Ｇｅ₂ Ｓｂ₂ Ｔｅ₅ 薄膜であることを特徴とする請求項７記載の光記録媒体。
9. 前記相変化型の記録層が、ＡｇＩｎＳｂ薄膜であることを特徴とする請求項７記載の光記録媒体。
10. 前記光記録媒体に非線形光学材料層を設け、該非線形光学材料層をマスクとして近接場光にすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光記録媒体。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光記録媒体に対して情報の記録再生を行わせる記録再生装置において、前記クロックトラッキングマークからの反射光よりクロック信号を発生させるクロック発生手段と、前記１対のウォブルトラッキングマークからの反射光の検出時間差よりトラッキングエラーを生成するトラッキングエラー生成手段と、を備えたことを特徴とする記録再生装置。

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