JPH01194139A

JPH01194139A - 光学的情報記録再生装置

Info

Publication number: JPH01194139A
Application number: JP63291957A
Authority: JP
Inventors: Teruo Murakami; 照夫村上; Isao Hoshino; 星野　功
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1989-08-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、レーザ光を用いて情報の記録、再生を行なう
光学的情報記録再生装置に関する。

（従来の技術）近時、高密度で大容量の情報記録再生装置として光デイ
スク装置が注目されている。この種の装置は、例えばレ
ーザ光を直径１１程度に絞り込んで記録媒体に照射し、
１．５〜２−のピッチで記録トラックを形成して情報を
ビット列として記録し、これをパワーを落とした同様の
レーザ光を用いて再生するものである。従ってこの場合
０．１〜０．２１程度の非常に高いトラッキング精度が
要求される。そこで従来、機械的トラッキング制御のみ
に頼ることなく、予め記録媒体の基板上に案内溝を形成
してトラッキングの簡易化を図る方法が提案されている
（例えばｌ　ＥＥＥｓｐＥ、ｆｆｃｒＲｕＭＡＵＧＵＳ
ＴＩ　９７９　、　　Ｐ　２６〜Ｐ３３）。

第５図はこのな案内溝を備えた光学的記録媒体の一例で
、スタンバ−技術等により予め案内溝２が形成された基
板１上に記録層３、保護層４が形成された構造となって
いる。上記文献によれば案内溝２の幅は約０．６−１溝
２の内外での光学的位相差は約ｍλ／（８・ｎ）（λは
使用レーザ光波長、ｍは奇数、ｎはレーザ光入射側材料
く第３図においては基板３１〉の屈折率）、ピッチは約
１．６７−である。

第６図はこのような案内溝を持つディスク状の記録媒体
を用いた光デイスク装置の概略構成図である。図におい
て、１１は第１図に示した構造の記録媒体（光ディスク
）であり、モーター２によって回転する。記録時には、
レーザ発振器１３からのレーザ光が光変調器１４で画像
信号、データ信号等の記録すべき情報信号１５により変
調され、レンズ１６、偏光ビームスプリッタ１７、レン
ズ１８．１／４波長板１９、回転ミラー２０、集光レン
ズ２１を経由して記録媒体１１に照射される。

これによって記録媒体１１の記録層に情報がピット列と
して記録される。− ここで再生情報信号およびトラッキング信号は、実質的
にトラッキング方向（トラックの接線方向）に並置され
た２分割光検出器２２から得ることができる。即ち先デ
ィスク１１に照射されたレーザ光のビーム中心が案内溝
の中心と一致している時は、２分割光検出器２２の各検
出器出力Ｉ　。

Ｉｂは等しくなるが、この位置関係がずれていると、ず
れの方向に対応して一方の出力が他方の出力より大きく
なる。そこで２分割光検出器２２の出力差１　　　　（
−１−１，）を差分器２３で検ｄｅｆ’　　　　　　　
ａ出し、これをトラッキング信号２４として回転ミラー２
０の駆動部２５に印加してＩ　ｄｅｆ’が零となるよう
にトラッキングを行なえば、案内溝上に情報をピットの
形で記録できる。また、案内溝上に形成されたピットの
有無による反射光強度の変化を２分割光検出器２２の出
力和１（−１＋ａｄｄ　　　　ａ１、）として加算器２６で加算することで、再生情報信
号２７が得られる。

この場合、記録媒体１１の基板に形成される案内溝の形
状としては、大きなトラッキング信号が安定に得られ、
かつ再生情報信号に与える影響の小さい形状であること
が望まれる。

案内溝を持つ基板は、一般にビデオ・ディスクの製造工
程と同様の工程で作製される。即ちまずガラス基板上に
スピナー等でフォトψレジストを塗布し、該レジスト上
に第ｉ図で示した先番ディスク装置と同様の構成の原盤
作製装置でレーザ光を照射して案内溝のパターンを露光
し、これをエツチングすることで所定の形状の案内溝を
持つ原盤を作製する。次にこの原盤から銀鍍金、ニッケ
ル鍍金等によりマスター盤、マザー盤、スタンパ−盤等
を順次作製し、スタンバ−盤より注型法あるいはインジ
ェクション法等を用いて、案内溝を持つ基板を大量に複
製する。

しかしながらこの方法を実施する場合、案内溝のピッチ
が約１．６７ｍと小さい関係から、原盤作製時のモータ
の回転ムラ、半径方向への送すムラに対して厳しい精度
が要求される。即ち回転ムラあるいは送りムラは案内溝
のピッチムラとなり、隣接トラック及び隣接トラック上
のピットかクロストーク・ノイズとして検出されるのみ
でなく、最悪の場合には隣接トラックが接触するおそれ
もある。また溝幅が０．６−と狭いために、スタンパ−
盤の溝中への基板材料であるプラスチックの流れ込みが
制限され、転写性を悪くする原因ともなっている。

（発明が解決しようとする課題）この様に従来では、案内溝付き基板を有する記録媒体を
安価に歩留りよく作製することが難しいという問題があ
った。

本発明の目的は、案内溝のピッチムラの影響が少なく、
記録媒体を安価に歩留りよく作製することができ、さら
に再生画像信号に与える影響が小さく、かつ安定なトラ
ッキング信号が得られる光学的情報記録再生装置を提供
するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、案内溝の幅および案内溝相互間の幅を記録層
上でのレーザ光のビーム直径（強度か中心の１／ｅ２と
なる位置の直径）より大きくし、情報を記録層の案内溝
内と案内溝相互間の両平坦部に記録するようにしたこと
を特徴としている。

（作用）本発明によれば、案内溝の幅および案内溝相互間の幅を
記録層上でのレーザ光のビーム直径より大きくし、且つ
情報を記録層の案内溝内と案内溝相互間の平坦部の双方
に記録するので、記録密度をなんら損うことなく案内溝
の幅およびピッチを従来よりも十分に大きくすることが
できる。このため、記録媒体の歩留りの向上およびトラ
ッキングの安定を図ることができる。

（実施例）第１図は本発明による案内溝を持つ記録媒体と記録層上
でのレーザ光のビーム直径との関係を示すものである。

記録媒体は例えば前述の方法で案内溝３２が形成された
透明プラスチック等からなる基板３１上に、例えばテル
ルあるいはその化合物からなる記録層３３、保護層３４
を順次形成したものである。レーザ光３５はこの記録媒
体に基板３１側から入射し、集光レンズ３６により記録
層３３上に集光する。この時、レーザ光の強度分布は一
般に曲線３７の如くガウス分布をなしているので、その
ビーム直径は強度が中心の１／ｅ２になる点の直径Ｗで
与えられる。ここで案内溝３２の幅をＡ１ピッチをＰで
表わすと、Ｗ＜　Ａ　、　　ｗ　＜　（Ｐ　−Ａ　）に
選定される。（Ｐ−Ａ）は案内溝３２相互間の幅に相当
する。

第２図は第１図に示した記録媒体において、Ｗ−１，Ｏ
ｎ、Ａ−２，０ａｍ、Ｐ−４，Ｏｎとし、第そ図の２分
割光検出器を記録媒体のほぼ結像位置に配置した時の、
トラッキング方向におけるレーザ光３５のビーム中心位
置と案内溝の３２との位置関係に対するトラッキング信
号（１）出ｅｆ力の変化の様子を数値積分により計算した結果を表わし
たものである。

このように光検出器が記録媒体のほぼ結像位置にあると
きは、レーザ光３５のビーム中心位置が案内溝３２のエ
ツジ部４１．４２および案内溝３２内と案内溝３２相互
間の平坦部４３．４４のほぼ中央上に位置する時、トラ
ッキング信号Ｉ　　は零となる。従って第牙図で説明し
たトラｄｅｆ　　・ッキング方式に従がいレーザ光３５を４３．４４の位置
にトラッキングさせて、情報の記録、再生を行なうこと
ができる。

この場合、案内溝３２の幅ＡおよびピッチＰは従来の約
２倍となっているが、従来では情報を案内溝１本当り１
列のピット列として記録していたのに対し、この実施例
では案内溝１本当り２列のビット列として記録すること
になるため、記録密度はほとんど損なわれない。

第３図はｗ−１，０ｕｒｓ、Ａ−２，Ｏｎ、Ｐ−４，０
ｕｒｓとし、光検出器を記録媒体からの反射光のフラウ
ンホーファー領域に配置した時の、レーザ光のビーム中
心位置と案内溝３２との位置関係に対するトラッキング
信号出力の変化の様子を表わしたものである。

この様に光検出器がフラウンホーファー領域にある時は
、レーザ光のビーム中心位置が案内溝３２内および案内
溝３２相互間の平坦部５１゜５２のほぼ中央に位置する
時、トラッキング信号Ｉ　　が零となるので、レーザ光
をこれらの５１゜ｅｒ５２にトラッキングさせて記録、再生を行なうことがで
きる。

なお、第１図、第２図、第３図に示した案内溝の断面形
状はいずれも矩形状であるが、第４図に示す如く、案内
溝付基板作成プロセス中に案内溝のエツジ部にテーバ６
１が生じることとがある。

しかし、テーパ角θが４５″以内なら先の実施例と同じ
結果が得られることが実験的に確かめられている。

また、記録媒体へのレーザ光の入射方向は保ｊ層側から
でも同様な結果が得られる。

また、光検出器は記録媒体の透過光を検出してもよい。

更に、光学系についても第４図に示したものに限られる
ものでないことは勿論である。

［発明の効果〕本発明によれば、案内溝の幅およびピッチを従来方式に
比べ２倍以上とすることができる。これにより原盤作製
時の回転ムラおよび半径方向への送りムラの制御が容易
となり、がっピッチムラの影響が軽減される。また、案
内溝の幅が広いためにスタンパ−盤からの転写性も良好
となる。従って、記録媒体を安価に歩留りよく作製する
ことができる。

また、案内溝の幅および案内溝相互間の幅を記録層上で
のレーザ光のビーム直径に対して十分大きくすることが
できるので、これらの幅変化の影響をあまり受けること
なく安定したトラッキング信号および再生情報信号を得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成図、第２図は光検
出器が結像位置にあるときのレーザ光ビーム中心位置に
対するトラッキング信号の変化を示す図、第３図は光検
出器がフラウンホーファー領域にあるときのレーザ光ビ
ーム中心位置に対するトラッキング信号の変化を示す図
、第４図は本発明の他の実施例の要部構成図、第５図は
案内溝を備えた記録媒体の断面図、第６図は光デイスク
装置の概略構成図である。１．３１・・・基板、２，３２・・・案内溝、３，３３
・・・記録層、４，３４・・・保護層、１１・・・記録
媒体（光ディスク）、１２・・・モータ、１３・・・レ
ーザ発振器、１４・・・光変調器、１５・・・記録すべ
き情報信号、１６・・・レンレズ、１７・・・偏光ビー
ムスプリッタ、１８・・・レンズ、１９・・・ｌ／４波
長板、２０・・・回転ミラー、２１・・・集光レンズ、
２２・・・２分割光検出器、２３・・・差分器、２４（
１）・・・トラツキｃｆング信号、２５・・・回転ミラー駆動部、２６・・・加
算器、２７・・・（１）・・・再生情報信号、３５・・
・しｄｄ −ザ光、３６・・・集光レンズ、４’１．４２・・・案
内溝エツジ部、４３．５１・・・案内溝内の平坦部、４
４゜５２・・・案内溝相互間の平坦部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図手続補正書６３．′！’Ｊ’、ｉ　４昭和　　年　　月　　日特許庁長官　吉　１）文　毅　殿２、発明の名称光学的情報記録再生装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人（３０７）　　株式会社　東芝４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７、
補正の内容（１）　　明細書第３頁第１２行に「このな」とあるの
を「このような」と訂正する。（２）　　明細書第８頁第１９行の「する。」の後に下
記の文を挿入する。記なお、案内溝３２の深さは、一般にλ／８程度に設定さ
れる。レーザ光の波長が例えば０，８１程度であるとす
れば、案内溝３２の深さは０．１１程度のものとなる。一方、レーザビームの直径は１μｍ程度が予想されるか
ら、その塩点深度はほぼ１〜２μｍであり、これは案内
溝３２の深さ０．１１を十分にカバーし得る程大きい。このため、記録時にはビーム光は案内溝３２内及び案内
溝３２相互間の両平坦部のいずれにも合焦され記録ピッ
トが記録層３３に形成されることになる。従って、再生時においても、エツジ部の段差は事実上無
視でき、従来と同様の方法でビットを検出することが可
能である。さて、いま第７図に示すような光学系を考え、記録媒体
上のトラッキング方向の座標をＸ１フラウンホツフア−
領域（ファーフィールド）のフーリエ変換面のトラッキ
ング方向の座標をξ、結像面のトラッキング方向の座標
をＸとすると、ファーフィールド面上の反射回折光複素
振幅分布は、記録媒体上の複素振幅分布のフーリエ変換
Ｒ（ξ）として（１）式にて求められる。Ｒ（ξ）　　−ｆ　　　　υ　（ｘ）　　　・　ｅｘｐ
［−ｊｋ２Ｔ（ｘ−ΔＸ）コ・ｅｘｐ［−ｊ２πξｘ］
ｄｘ　　　　　　　（１）ｋ−２π／λ　（λ：レーザ
波長）（２）：入射ビームの振幅分布 ω：光ディスク上での集束ビーム半径（１／ｅ２）Ｔ（
ｘ）　：案内溝の位相分布 Δｘニドラッキング誤差次に対物レンズのＮＡ（開口数）に相当する空間周波数
帯域を（−ξ１．ξ１）、Ｘ座標の原点を通る直線と光
軸とのなす角をΦとし、（１）式で与えられる空間周波
数成分のうち１ξ１≦１ξ＋１成分のみを考えると、空
間周波数ξは次式で表わされる。 ξ−５ｉｎ　　Φ／λ　　　　　　　　　　　　　　　
（４）ここで、 σ−ｓｉｎ　　Φ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（５）とおいて（１）式に代入すると、ファーフィー
ルド面での複素振幅分布Ｂ（σ）はＢ（σ）−Ｒ（ξ）−Ｒ（σ／λ） φｅｘｐ［−ｊｋｃｙ　ｘｌｄｘ　　　　　　　　（６
）また、対物レンズのＮＡをζ、伝搬物質の屈折率をｎ
とすると、大気中ではｎ−１で、ζコｎφｓｉｎφ冨ｓ
ｉｎφ　　　　　　　　（７）となり、 ξ、−５ｉｎφ／λ−ζ／λ　　　　　　　　（８）で
ξ１を対物レンズのＮＡで表わすことができる。結像面での複素振幅分布Ｕ・（Ｘ）は、（６）式より対
物レンズのＮＡて制限される空間周波数成分の波の逆フ
ーリエ変換として（９）式で計算できる。十ａ　（ｘ　−Ｘ））］　ｄｘ）　ｄ　ａ　　　　　　
　　　（９）以上のことから、結像面及びファーフィー
ルド面上の２分割光検出器２２の出力差１　ｄｅｒは、
次のように求められる。即ち、まず結像面上では、と表わせる。。なお、２Ｄは光検出器の大きさで、結像
ビームサイズに比べて十分大きいものとする。ここで、Ｕ　（Ｘ）−（１／λ）・　（Ｋ、　　ＣＸ）−［１−
ｅｘｐ（−ｊｋ２Ｈ）］・Ｋ２　（Ｘ）ｌ　　　　　　
（１１）よって、Ｉ　ｄｅｃは、となる。また、ファーフィールド面上では、と表せる。ここでＢ　（ｃｙ）　−Ｖ　（ｃｙ）　−（１−ｅｘｐ（−ｊ
ｋ２Ｈ）　］・Ｊ＋　（σ）−ｊＪ２（σ）　）　　　
　　（１８）よって、Ｉ　ｄｅｒは、となる。（３）明細書第９頁第６行に「の変化の様子を数値積分
により計算」とあるのを、「を前記（１６）式に基づき
シミュレーション」と訂正する。（４）明細書第１０頁第７行に「の変化の様子」とある
のを、「を前記（２２）式に基づきシミュレーションし
た結果」と訂正する。（５）明細書第１２頁第１２行に「概略構成図である。」とあるのを、「概略構成図、第７図は本発明の詳細な
説明するための図である。」と訂正する。（６）第７図を追加する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）案内溝を有する基板上に記録層を形成した記録媒
体にレーザ光を照射し、記録媒体を反射または透過した
光を光検出器で検出してトラッキングを行ないながら、
情報を光学的に記録層に記録し再生する装置において、案内溝の幅および案内溝相互間の幅を記録層上でのレー
ザ光のビーム直径より大きくし、情報を記録層の案内溝
内と案内溝相互間の両平坦部上に記録するようにしたこ
とを特徴とする光学的情報記録再生装置。
（２）レーザ光のビーム直径は、強度が中心の１／ｅ＾
２となる位置の直径であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光学的情報記録再生装置。
（３）光検出器を実質的にトラッキング方向に並置され
た２分割光検出器で構成し、これら両検出器の出力の差
が零となるようにトラッキングを行なうことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光学的情報記録再生装置
。
（４）光検出器を記録媒体の結像位置に配置することを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光
学的情報記録再生装置。
（５）光検出器を記録媒体を反射または透過したレーザ
光のフラウンホーファー領域に配置し、情報を案内溝内
と案内溝相互間の両平坦部上の少なくとも一方に記録す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載の光学的情報記録再生装置。