JPH0127493B2 - - Google Patents

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JPH0127493B2
JPH0127493B2 JP54134280A JP13428079A JPH0127493B2 JP H0127493 B2 JPH0127493 B2 JP H0127493B2 JP 54134280 A JP54134280 A JP 54134280A JP 13428079 A JP13428079 A JP 13428079A JP H0127493 B2 JPH0127493 B2 JP H0127493B2
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radiation
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Jerarudo Deiru Yan
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of JPH0127493B2 publication Critical patent/JPH0127493B2/ja
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0938—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following servo format, e.g. guide tracks, pilot signals
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2407—Tracks or pits; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24073—Tracks
    • G11B7/24076—Cross sectional shape in the radial direction of a disc, e.g. asymmetrical cross sectional shape
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2407—Tracks or pits; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24085—Pits

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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報トラツク内に配置された情報区域
を具え、この情報トラツクの方向において情報区
域を中間区域により相互に分離し、情報トラツク
を中間ランドにより相互に分離し且つ情報区域の
位相深さを全記録担体に亘つてほぼ一定とした光
学的に読み出すことのできる情報構体に情報を蓄
わえた記録担体に関するものである。
米国特許第3931459号明細書にはカラーテレビ
ジヨンプログラムを頒布するための媒体としての
このような記録担体が記載されている。ここでは
放射線透過型情報構体を対物レンズ系で情報区域
の大きな程度の読み出しスポツトに収束させた読
み出しビームで読み出している。そして情報構体
で変調された読み出しビームを放射線に感応する
情報検出系に集める。この情報構体は位相を振幅
で重みづけした構造と看做することができる。こ
れはこの情報構造を読み出すに当つて記録担体か
ら到来する読み出しビームの種々の部分間の位相
差がその瞬時に読み出し中の情報構体の部分に依
存して変わることを意味する。情報検出系のある
場所で種々のビーム部分同士互に干渉し、情報検
出系が受ける放射線の強度、従つてこの情報検出
系の出力信号がその瞬時に読み出し中の情報に依
存して変化する。
光学的記録担体の情報区域は記録担体面に刻印
されたピツト（pit）又はこの記録担体面から突
出するヒル（hill）を具える。なお放射線透過型
情報構体の代りに放射線反射型情報構体を使用す
ることもできる。
何時の頃からか本発明者は情報構体に対し「位
相深さ」（phase depth）という概念を使用して
きた。
情報構体の読み出しに当つてはこの情報構体を
大きさが情報区域程度の読み出しスポツトで照射
する。従つて情報構体は読み出しビームをスペク
トル上で何次ものビームに分割する回折格子と看
做し得る。これらの各次のビームに対して一個の
特定な位相と振幅を割り当てることができる。
「位相深さ」とは読み出しスポツトの中心が情報
区域の中心と一致する場合の零次ビームと一次の
ビームとの間の位相差として定義される。
一般に情報区域の位相深さは、ランドの面から
情報区域のピツトの底面又はヒルの頂面までの幾
何学的距離（深さ又は高さ）が増大する場合或い
はピツト又はヒルの壁の傾斜が減少する場合或い
はこれらの双方の場合に増大する。
記録担体の読み出しに当つては読み出しスポツ
トの中心が読み出されつつあるトラツク部の中心
と常に一致するように注意しなければならない。
さもないと読み出されつつある信号の変調深さが
浅く、隣接トラツク間で混信を生ずるおそれがあ
るからである。それ故読み出し中に読み出しスポ
ツトの読み出されつつあるトラツク部の中心に対
する位置を表わすトラツキング信号を取り出し、
このトラツキング信号をサーボ系に印加し、この
サーボ系を使つて読み出しスポツトの位置を補正
する必要がある。
而して米国特許第3931459号明細書に記載され
ているようにこのトラツキング信号は情報構体か
ら十分遠く離れた視野（far field）内にトラツキ
ング方向に対して実質的に平行な線の両側に配置
された２個の放射線に感応する検出器から取り出
すことができる。読み出しスポツトの中心がトラ
ツクの中心と一致している場合は２個の検出器は
等量の放射線を受ける。読み出しスポツトの中心
が読み出されつつあるトラツク部の中心からずれ
ている場合はこのずれの方向に依存して一方の検
出器が他方の検出器よりも多量の放射線を受け
る。異なる瞳半部を通過する２個のビーム部分間
の強度差を求めるこの検出方法は「プツシユプ
ル」検出（push pull detection）と呼ばれてい
る。但しここで言う瞳は記録担体と検出器の間に
置かれる対物レンズ系の射出瞳である。このよう
にして求められたトラツキング信号が最適であれ
ば、前記米国特許第3931459号明細書に記載され
ているようにこの米国特許明細書で定義されてい
る「位相差」は90゜の奇数倍となる筈である。こ
の位相差は情報区域から到来するビーム部分の位
相とこの情報区域の近傍から到来するビーム部分
の位相との間の差として定義される。一般にこの
位相差は前記位相深さとは相違する。位相差が
180゜で情報区域の垂直な壁となつている場合にの
みこの位相差が前記位相深さと等しくなる。しか
し、位相差90゜は位相深さ90゜には対応せず、就中
情報区域の幅に依存して例えば位相深さ115゜に対
応する。
瞳を通過する全放射線の強度変化を検出して本
来の情報を読み出す（所謂「中心開口」検出）に
はこの115゜という位相深さは決して最適なもので
はない。
本発明の目的は読み出し中に情報信号もトラツ
キング信号も最適に読み出せる記録担体を提供す
るにある。本発明は、光放射ビームにより読み出
すことのできる情報を含む光情報構体が設けられ
た基体を具える光学式記録担体であつて、前記の
光情報構体は当該光情報構体の一方の面を規定す
るランドにより互いに離間せしめられた複数の細
長状トラツクを有し、これらトラツクの各々は、
前記の一方の面よりも上に延在するヒルと称する
突起部により或いは前記の一方の面よりも下に延
在するピツトと称する凹部により規定される複数
の情報区域を有しており、これら情報区域は、光
情報構体を読み出すべき放射ビームにより照射さ
れると、これら情報区域が零次サブビームと、こ
れら情報区域により回折せしめられた一次サブビ
ームとの間に約180゜のほぼ一定の位相差を導入す
るように構成されており、これら情報区域はトラ
ツク方向で中間区域により互いに離間せしめられ
ている光学式記録担体において、前記の中間区域
は前記の一方の面よりも上に延在するヒルと称す
る突起部により或いは前記の一方の面よりも下に
延在するピツトと称する凹部により規定されてお
り、これら中間区域が零次サブビームと、これら
中間区域により回折せしめられた一次サブビーム
との間に95゜乃至145゜の範囲のほぼ一定の値の位
相差を導入するようになつており、サーボ区域を
構成するこれら中間区域が、光電子手段により情
報区域の信号情報と区別しうるトラツキング情報
を読み出しビームに与えるようになつていること
を特徴とする。
従来から提案されている記録担体では情報区域
が同時に読み出しスポツトの読み出されつつある
トラツク部の中心に対する位置を決めるためのサ
ーボ区域としても使われるが、本発明記録担体で
は中間区域がサーボ区域として使われる。こうす
れば情報区域の位相深さは情報の「中心開口」読
み出しをするのに最適な値にセツトし、他方これ
とは独立に中間区域の位相深さをプツシユブル読
み出しによりトラツキング信号を発生させるのに
最適な可成り小さい値にセツトできる。中間区域
の位相深さは中心開口読み出しモードで情報を読
み出している時この中間区域が出す信号が無視で
きる程度に小さくなるように小さくとることが大
事である。
前記米国特許第3931459号明細書では情報区域
の壁は垂直と看做している。換言すると壁の傾斜
角は0゜と看做されている。但し本明細書ではこの
壁の傾斜角とはこれらの壁と記録担体の情報担持
面の法線との間にできる鋭角を意味するものと理
解されたい。実際には所謂「原盤」に良く制御の
きいた状態で光学的に情報区域を記録したり、こ
の原盤から再現性よくコピーを作製するには情報
区域の傾斜角が0゜から相当異なる方が良いことが
判明している。
位相深さの小さい中間区域の方は適当な記録方
法でなだらかな勾配、即ち傾斜角の大きいピツト
又はヒルを形成して造ることができる。
放射線反射型情報構体を有する本発明記録担体
の好適な実施例は前記中間区域の位相深さが約
100゜と約110゜の間の一つの値をとり、この中間区
域がほぼＶ字形をしており、情報区域又は中間区
域の壁と記録担体の法線との間にできる傾斜角が
夫々25゜乃至60゜の範囲内の一つの値又は80゜乃至
85゜の範囲内の一つの値をとり且つ情報区域の面
とランドの面との間の幾何学的距離がＮを情報区
域を被覆する透明な媒体の屈折率とした時165／Ｎ nm乃至270／Ｎnmの範囲内の一つの値をとることを 特徴とする。
理論的には中間区域は鋭角をなすＶ溝とするこ
ともできる。しかし実際には中間区域はもつと勾
配のなだらかなビツト又はヒルとする。これらの
中間区域は情報区域のように平担な底又は頂上を
有しない。中間区域の位相深さは主としてこの中
間区域の壁の急峻さの程度により決まる。位相深
さがとりうる値の範囲は狭い。従つて中間区域の
傾斜角がとりうる値の範囲もそれに応じて狭い。
この範囲内で傾斜角の最適値は使用される読み出
しビームに依存する。ヘリウム―ネオンレーザで
発生させた読み出しビームを使用する場合の傾斜
角の最適値はAlGaAsレーザを使用する場合の傾
斜角の最適値とは数度異なる。
情報区域について言えば、本発明者は情報区域
の位相深さ及びピツトの幾何学的深さ又はヒルの
幾何学的高さは、 情報区域の実効幅に関係する読み出しビームの
実効波長 読み出しビームの偏光状態、及び 情報区域の壁の傾斜角 によつて決まることを既に認識している。
情報区域の幅（これは中間区域の幅に等しい）
とはこの情報区域のトラツク方向に対し垂直な方
向の寸法である。実効波長とは情報構体に近く且
つ情報構体上にある放射線反射層の外部での波長
のことである。情報構体が透明な保護層で被覆さ
れている場合は実効波長は自由空間での波長をこ
の透明保護層の屈折率で除したものに等しい。情
報区域の実効幅は一種の平均的な幅である。即
ち、壁が一定の傾斜を有する場合はピツトの深さ
の半分の点又はヒルの高さの半分の点同士を結ん
だ幅である。
傾斜角が約25゜より小さい場合は位相深さは傾
斜角の関数として僅かしか変化しない。他方傾斜
角が約25゜より大きい（この場合が実用上大事で
ある）と傾斜角の大きさにより情報区域の位相深
さが相当に影響を受ける。但しこれは実効波長が
情報区域の実効幅と同程度の大きさかそれ以下で
ある場合である。これは例えば情報区域と中間区
域の最大幅が625nm程度の情報構体を自由空間で
波長λ0＝633nmの放射線を出すヘリウム―ネオン
ガスレーザで発生させた読み出しビームで読み出
す場合に生ずる。
ヘリウム―ネオンガスレーザで発生させた読み
出しビームで読み出すのに適した本明細記録担体
は情報区域と中間区域のトラツク方向に対し垂直
な方向の幅が約625nmであつて、情報区域の壁の
傾斜角45゜乃至50゜であり、情報区域の面とランド
の面との間の幾何学的距離が約195／Ｎnmであり、 中間区域の位相深さが約100゜であり且つ中間区域
の壁の傾斜角が84゜であることを特徴とする。
また情報区域の傾斜角の値が大きいと情報区域
の幾何学的深さ又は高さも大きくなる。
中間区域が情報信号に与える影響の点では本発
明記録担体は半導体レーザ殊に約780nm乃至約
860nmの範囲の波長の放射線を出すAlGaAsレー
ザダイオードから放射される読み出しビームで読
み出す方が良い。情報区域の最大幅の値が625nm
の程度であると上記実効波長は情報区域の実効幅
よりも大きいことになる。この時読み出しビーム
の偏光状態も位相深さを決める因子となる。中心
開口読み出しの場合は情報区域と中間区域の壁の
傾斜角が位相深さに与える影響は小さい。逆に中
間区域のプツシユプル読み出しの場合はこれらの
区域の壁の急峻さが重要となる。
AlGaAsレーザダイオードで発生させた読み出
しビームで読み出すのに適した本発明記録担体は
情報区域と中間区域のトラツク方向に対し垂直な
方向の幅が約625nmであつて、情報区域の壁の傾
斜角が30゜乃至60゜であり、情報区域の面とランド
の面との間の幾何学的距離が約195／Ｎnmであり、 中間区域の位相深さが約100゜であり且つ中間区域
の壁の傾斜角が82゜であることを特徴とする。情
報区域に対しては30゜から60゜の範囲の任意の値の
傾斜角に対して幾何学的距離の値として195／Ｎnm から235／Ｎnmの範囲の任意の値をとれる。情報区 域の深さ又は高さの値が小さければ読み出しビー
ムは垂直方向に偏光したもの、即ち放射線の電界
ベクトルが情報区域及び中間区域の長手方向に対
して垂直なものがよい。
AlGaAsレーザダイオードで発生させた読み出
しビームで読み出す場合は中心開口モードにおい
て中間区域が検出されることは殆んどない。
以上種々の記録担体につき規定された傾斜角の
値は情報区域又は中間区域とランドとの間の移行
部につき述べたものである。トラツク方向に沿つ
ての情報区域と中間区域の間の移行部の傾斜角も
同じ程度の大きさとする。
本発明は情報を完全に記録済みの記録担体だけ
でなく、ユーザーが情報を書き込むタイプの記録
担体にも適し得るものである。このような記録担
体では情報はアドレス情報であり、所謂セクター
アドレスとして蓄わえられている。各トラツクは
このようなアドレスを特定個数のせている。セク
ターアドレスはトラツクの極く一部しか占有しな
い。セクターアドレスとセクターアドレスの間の
トラツク部は例えば薄い金属層のようなユーザー
が情報を書き込み得る材料から成り、ユーザーは
例えばレーザービームを使つてこの金属層を局所
的に溶解させることにより情報を記録する。セク
ターアドレスは互に中間区域で分離されたアドレ
ス区域の形態をしており関連する書込み可能なト
ラツク部のアドレス情報を蓄わえている。本発明
においては、このようなアドレス区域の位相深さ
を中間区域のそれよりも大きくとる。
図面につき本発明を詳細に説明する。
第１図に示すように情報構体は情報トラツク３
に沿つて配列された多数の情報区域２を具える。
情報トラツク方向、換言すれば接線方向ｔについ
ては情報区域２は中間区域４により互に分離され
る。情報トラツク３は半径方向ｒについてはラン
ド（land）５により互に分離される。情報区域は
記録担体面を凹ませた穴（ピツト）又は記録担体
面から突出する丘（ヒル）とすることができる。
ピツトの底又はヒルの頂上とランドの面との間の
距離は原理的に一定とする。また情報区域２及び
ランド面と同一レベルにある中間区域４の幅も一
定とする。換言すればこれらの距離や幅が情報構
体に記録される情報により変化するのではない。
情報は接線方向ｔについての区域の構造の変化
という形で記録担体に担われるのである。記録担
体にカラーテレビジヨンプログラムを蓄わえる場
合は輝度信号を情報区域２の空間周波数の変化と
して記録し、色信号及び音声信号を情報区域２の
長さの変化として記録する。このような記録担体
はテレビジヨンプログラム以外にオーデイオプロ
グラムを記録することもできる。また記録情報が
デイジタル情報であることもある。その場合情報
区域２と中間区域４の一つの特定の組合わせがデ
イジタル信号「０」と「１」の一つの特定な組合
わせを表わす。
このような放射線反射型情報構体を具える記録
担体は第５図に略式図示したような装置で読み出
すことができる。例えばヘリウム―ネオンレーザ
のようなガスレーザ（気体レーザ）１０から放出
された単色の直線偏光した放射線ビーム１１を鏡
１３により対物レンズ系１４の方に反射する。こ
の途中の放射線ビーム１１の通路内に補助レンズ
１２を配設し、これにより対物レンズ系１４の入
射瞳一杯に放射線ビーム１１が入射するようにす
る。こうして情報構体上に回折を抑えた読み出し
スポツトＶを結ばせる。なお情報構体は情報トラ
ツク３で代表して略式図示してある。図では記録
担体の半径方向断面が示されている。
情報構体は記録担体のレーザ光源に面する側に
設けてもよい。しかし望ましくは第５図に示すよ
うに情報構体は記録担体のレーザ光源から遠い側
に設け、記録担体の透明基体８を通して読み出し
を行なうようにする。このようにする利点は情報
構体を指絞、塵埃及びかき傷等から保護できるこ
とである。
読み出し放射線ビーム１１は情報構体で反射さ
れ、記録担体が電動機１５で駆動されるプラツタ
（platter）すなわち回転台１６により回転させら
れるにつれ、その瞬時に読み出されつゝある情報
トラツク３内にある情報区域２と中間区域４とか
ら成る区域列の状態に従つて変調される。このよ
うにして変調された読み出しビームは再度対物レ
ンズ１４を通り、鏡１３で反射される。この変調
された読み出しビームを未だ変調されていない読
み出しビームから分離するために放射線路に偏光
に感応するスプリツタプリズム１７とλ0／４板１
８（但し、λ0は読み出しビームの自由空間での波
長を表わす）とを配設する。スプリツタプリズム
１７は未だ変調されてない読み出しビーム１１を
透過させてλ0／４板１８に送る。このλ0／４板１
８は直線偏光されている放射線を円偏光されてい
る放射線に変える。この円偏光されている放射線
が情報構体に入射する。これは情報構体で反射さ
れ、変調された反射読み出しビームが再度λ0／４
板１８を通る。すると円偏光されている反射放射
線は偏光面がレーザ１０から放出され未だ変調さ
れていない前記放射線に対して90゜回転した直線
偏光放射線に変換される。この結果この変調され
ている反射放射線は再度スプリツタプリズム１７
を通る際放射線感応検出系１９の方に曲げられ
る。この放射線感応検出系１９は２個の検出器２
０及び２１を具える。その境界線はトラツク方向
にほぼ平行である。検出器２０及び２１から出力
される信号は回路２２に送られ、こゝで互に加算
される。この回路２２の出力信号Siは読み出され
つゝある情報に従つて変調されている。また検出
器２０及び２１の出力信号を回路２３に供給し、
こゝで一方から他方を減算する。回路２３の出力
信号Srは読み出しスポツトＶの読み出しつゝあ
る情報トラツク３の中心に対する位置誤差の大き
さと方向を表わす。この信号は回路２４でそれ自
体は既知の方法に従つて処理し、例えば鏡１３を
軸２５を中心に回動させて読み出しスポツトＶの
位置を補正するための制御信号とする。
こゝで情報区域及び中間区域の位相深さに対し
特定した値が最適である理由を説明する。説明を
簡単にするためこゝでは情報区域と中間区域は垂
直壁を有するものとする。
情報構体を照らす読み出しスポツトＶは大きさ
が情報区域や中間区域の大きさの程度であり、情
報構体は一種の回折格子と看なすことができ、読
み出しビームは回折されない零次のスペクトルサ
ブビーム、複数個の一次のスペクトルサブビーム
及び複数個の高次のスペクトルサブビームに分か
れる。対物レンズ系の開口数及び読み出しビーム
の波長は高次のサブビームが大部分対物レンズ系
の入射瞳の外側に落ちて検出系１９に到達しない
ように選ぶ。また、高次のサブビームの振幅自体
元来零次や１次のサブビームの振幅に比較して小
さいものである。
情報構体を実際に読み出すに当つては主として
トラツク方向に回折されるサブビームが重要であ
る。このサブビームの対物レンズ系の射出瞳の面
で切つた断面を第６図に示す。円３０（中心が３
１）が射出瞳を表わす。この円３０はまた零次の
サブビームｂ（０，０）の断面でもある。円３２
（中心３３）と円３４（中心３５）は夫々一次の
サブビームｂ（＋１，０））とｂ（−１，０）を表
わす。矢印４０はトラツク方向を示す。中心３１
と中心３３又は３５との間の距離はλ0／ｐと表わ
せる。但しｐは読み出しスポツトＶがある位置で
の情報区域の空間周期すなわちピツチを表わす
（第１図参照）。
この第６図を用いて説明すると第６図でハツチ
ングを施した部分は一次のサブビームｂ（＋１，
０）及びｂ（−１，０）と零次のサブビームｂ
（０，０）とが重なる部分であり、こゝで干渉が
生ずることになる。
読み出しスポツトＶが情報トラツクに対して動
くと一次のサブビームの位相は変化する。その結
果対物レンズ系の射出瞳を通過する全放射線の強
さを変わる。
読み出しスポツトＶの中心が情報区域２の中心
と一致すると一次のサブビームと零次のサブビー
ムとの間に特別な位相差が生ずる。これをその
情報区域の位相深さ（phase depth）と称するこ
とにする。読み出しスポツトが次の情報区域に移
るとサブビームｂ（＋１，０）の位相は2πだけ増
す。それ故読み出しスポツトが接線方向に動くと
零次のサブビームｂ（０，０）に対するこの一次
のサブビームｂ（＋１，０）の位相はωtで変わ
る。但し、ωは情報区域２の空間周波数（１／
ｐ）と読み出しスポツトがトラツク上を動く速度
とにより決まる角周波数である。一次のサブビー
ムｂ（＋１，０）の零次のサブビームｂ（０，０）
に対する位相φ（＋１，０）と一次のサブビーム
ｂ（−１，０）の零次のサブビームｂ（０，０）に
対する位相φ（−１，０）とは次式で表わせる。
φ（＋１，０）＝1＋ωt φ（−１，０）＝1−ωt この場合情報構体を実際に読み出すと射出瞳を
通過する全放射線エネルギーが検出される。これ
は中心開口読み出しモードであり、検出器２０と
２１の出力信号は前述したように互に加算され
る。この時間に依存する信号Si、即ち情報信号は
次式で表わせる。
Si＝β（1）・cos1・cosωt 但しこゝでβ（1）は情報に依存しない量であ
り、前述した位相深さの関数である。1＝90゜に
対してはβ（1）＝０となる。
第７図上で情報信号Siの振幅Asiの変化、即ち
位相深さ1の関数としてのβ（1）・cos（1）の
変化を実線４３で表わした。このβ（1）・cos
（1）は1＝180゜の時最大となる。これは垂直な
壁を有する情報区域につきあてはまることである
が、情報区域の壁が斜めである場合についても良
く近似しているものである。
射出瞳内の強度分布は読み出しスポツトのトラ
ツク中心に対する位置にも依存する。
以上説明したトラツク方向に回折された一次の
サブビームｂ（＋１，０）及びｂ（−１，０）の他
にトラツク方向に垂直な方向、即ち第６図の矢印
４１の方向に回折された一次のサブビームｂ（０，
＋１）及びｂ（０，−１）が生ずる。第６図ではこ
れらの一次のサブビームｂ（０，＋１）及びｂ（０，
−１）の断面を円３６（中心３７）と円３８（中
心３９）で夫々表わした。検出器２０及び２１の
位置ではこれらの一次のサブビームｂ（０，＋１）
及びｂ（０，−１）も零次のサブビームｂ（０，０）
と干渉する。簡単のためトラツクは位相深さ2
を有する連続した溝であると仮定すると夫々一次
のサブビームｂ（０，＋１）及びｂ（０，−１）の零
次のサブビームｂ（０，０）に対する位相（０，
＋１）及び（０，−１）は次式で表わされる。
（０，＋１）＝2＋2πΔr／ｑ （０，−１）＝2−2πΔr／ｑ 但し、Δrは読み出しスポツトの中心とトラツ
ク中心との間の距離及びｑはトラツク構体の半径
方向周期である（第１図参照）。検出器２０及び
２１の位置に依存する出力信号は S20＝Ｃ（2）・cos（2＋2πΔr／ｑ） S21＝Ｃ（2）・cos（2−2πΔr／ｑ） と表わせる。但しＣ（2）は情報に依存しない量
であつて、位相深さ2の関数である。2＝90゜に
対してはＣ（2）は零と看なせる。差信号即ちプ
ツシユブル信号Srは Sr＝−2C（2）・sin2・sin2πΔr／ｑ と表わせる。sin2πΔr／ｑという成分はΔrの奇関数 であり、従つてプツシユプル信号Srは読み出し
スポツトのトラツク中心に対する位相誤差の大き
さと方向についての情報を含む。
このプツシユプル信号Srの振幅Ｃ（2）sin（2）
は2＝115゜の時最大値をとる。これは中間区域の
壁が垂直な場合にあてはまることである。壁が斜
めの場合はSrの式はこれと変つてくるし、上述
したところよりもつと複雑になる。斜めの壁を有
する場合の位相深さ2の関数としての振幅Asrの
変化を第７図に点線４４で示す。振幅Asrは位相
深さ2＝110゜の時最大値となる。即ち本発明記録
担体の中間区域の位相深さが2＝110゜の時トラツ
キングは最適に行なわれていると云える。
第７図に見るように位相深さ110゜の区域の場合
は中心開口読み出しの場合の信号は小さいが、依
然として相当存在する。これは情報信号Siの変調
深さが僅かしか下がらないことを意味する。この
効果は中間区域の位相深さ2を小さくすれば減
らすことができる。すなわち2＝100゜とすると好
適である。このような位相深さの区域では中心開
口読み出しの場合の信号は無視しうるほど小さく
なるが、プツシユプル読み出しの場合の信号Sr
は位相深さ2＝110゜の場合に得られる信号に比べ
て余り小さくならない。第７図から明らかなよう
に、良好なトラツキング誤差信号が得られ、同時
に情報信号とトラツキングが誤差信号との間で無
視しうる程度のクロストークしか生じない好まし
い位相深さは100゜〜110゜の範囲である。
前述した位相深さ2の値、即ち垂直な壁を有
する中間区域の場合の115゜及び斜めの壁を有する
中間区域の場合の100゜という値は厳密な値ではな
い。これらの値から少しずれてもうまく読み出し
をすることができる。この第７図から明らかなよ
うに、中間区域の位相深さを95゜と145゜との間に
することによりプツシユプル読み出し信号の振幅
を可成り大きくでき、有効なトラツキング信号が
得られる。
前述したように中間区域はＶ字形とすると好適
である。所望通りの位相深さ、すなわち100〜
110゜の位相深さを得るには傾斜角は80゜と85゜の間
にとるのが良い。これにより中間区域の幾何学的
構造はかなり正確に画成される。読み出しビーム
が中間区域の最適構造に与える影響は小さい。傾
斜角84゜に対してλ0＝633nmのヘリウム―ネオン
レーザを使い、傾斜角82゜に対してλ0が780nmと
860nmの間のAlGaAsレーザビームを使用すると
最適値2＝100゜が得られる。読み出しビームの偏
光状態はプツシユプル走査の場合に中間区域につ
いて得られる位相深さに僅かに影響する。
これに対し情報区域については読み出しビーム
の波長如何及び読み出しビームの偏光状態如何に
関係せず、また情報区域の幾何学的構造が互に可
成り大きなバラツキを呈するにもかゝわらず所望
通りの位相深さ1＝180゜が得られる。
こゝに記述した記録担体は例えばテレビジヨン
プログラム又はオーデイオプログラムを大量に頒
布させることを目的としているのであるがそのた
めには情報を「原盤」に明確に記録できること、
そしてこの記録済みの原盤から大量のコピー、即
ち最終消費者が再生に使用する記録担体を製造で
きることが重要である。実際にはこのために記録
担体の情報区域２の壁面を0゜から相当に違えるこ
とが必要となる。
「レーザビームレコーデイング オブ ビデオ
マスター デイスク」（Laser beam recording
of video master disks）〔雑誌「アプライド
オプテイクス」（Applied Optics）第17巻第13号
第2001〜2006頁所収〕と題する論文には情報区域
に記録する方法が開示されているが、これによる
と、基体上にホトレジスト層を塗布し、次にこれ
を書き込もうとする情報に対応して強度が高レベ
ルになつたり低レベルになつたりするレーザービ
ームに露光する。こうして書き込みが完了したら
ホトレジストを現像する。すると高レベルの放射
線に露光された位置にピツト（穴）ができる。本
発明記録担体の中間区域は書き込み動作中に書き
込みビームの強度を高レベルから低レベル（これ
は例えば高レベルの強度の40％〜60％程度とす
る）に切替えることにより得られる。現像に際
し、深い情報ピツト２は高レベルの強度の放射線
に露光された位置に形成され、浅い中間ピツト４
は低レベルの強度の放射線に露光された位置にで
きる。
使用する書き込みビーム自体がその内部に強度
分布を有するため記録担体は最終的に斜めの壁面
を有することになる。現像プロセスも壁面の急峻
さに影響する。壁面は現像時間が長い程急峻にな
る。
このようにして現像された原盤から既知の態様
で所謂マザーデイスクを造り、このマザーデイス
クから更に成形型を造る。そしてこの成形型を使
つて大量の記録担体を製造する。鋳型からコピー
をはずし易くするためには壁面の傾斜角をできる
だけ大きくするのが良い。使用する書き込み及び
コピー方法により傾斜角は零度と異なる或る特定
の値に決まる。
記録担体がヘリウム―ネオンレーザビーム又は
波長がこれに匹敵しうるビームで読み出すように
造られており、情報区域２の実効幅が実効波長よ
りも大きい場合には、傾斜角が大きいことによる
（これ自体は望ましいことである）位相深さへの
悪影響は情報区域の面とランドの面との間の幾何
学的距離を大きくとることにより補償する。
第２図は本発明記録担体の好適な一実施例の小
部分の第１図の―′線に沿つて切つた断面図
であり、第３図は第１図の―′線に沿つて切
つた第１の半径方向断面図であり、第４図は第１
図の―′線に沿つて切つた第２の半径方向断
面図である。読み出しに当つては記録担体を下方
から照射する。この際基体８は光学的保護層とし
て利用される。情報構体は高反射材料、例えば
銀、アルミニウム又はチタンから成る層６で被覆
する。またこの反射材料層６の上に情報構体をひ
つかき傷のような機械的損傷から保護するための
保護層７を設けることができる。
第３図は情報区域２の壁の傾斜角θ1を示す。書
き込みプロセス及びコピープロセスを再現性の良
いものにするためには傾斜角θ1は45゜乃至50゜程度
とするのが良いことが判明している。他方ヘリウ
ム―ネオンレーザビームで読み出すのに好適な傾
斜角θ1は約30゜から約65゜の範囲内にあるというこ
とを実験により確かめた。第４図に示されている
中間区域の傾斜角θ2は上記傾斜角θ1より大きく、
80゜から85゜の範囲内にある。
第３図には情報区域２の最大幅Ｗと実効幅Weff
も示されている。Ｗ＝625nm，θ1＝45゜及び幾何
学的深さdg＝130（＝195／Ｎ）nmとするとWeff＝
495nmとなる。この記録担体を波長λ0＝633nmの
読み出しビーム（ヘリウム―ネオンレーザビー
ム）で読み出すものとし、また基体８の屈折率Ｎ
を1.5とすると実効波長は上記実効幅Weffより小
さい。
このような状況では位相深さ1は傾斜角θ1に大
きく依存することになり、傾斜角の各々の値に対
して幾可学的深さdgの最適な値が決まる。例え
ば傾斜角30゜，50゜及び60゜に対して幾何学的深さ
dg114nm，135nm及び173nmが夫々対応する。基
体の屈折率Ｎに1.5を代入して得られた上述した
値をＮを用いた値で書き直すには、これらの値に
1.5／Ｎを乗じる必要がある。従つて、114（nm）
＝171／Ｎ（nm），173（nm）≒260／Ｎ（nm）が得
られる。しかし、これらの値は最適値であり、こ
れらの値がわずかに変わつても許容しうる情報を
得ることができるということを実験により確かめ
た。すなわちこれらの幾何学的深さdgは165／Ｎ
（nm）及び270／Ｎ（nm）にしうるということを
確かめた。
本発明記録担体を読み出すに当つては放射線源
として半導体レーザ、例えば波長約780nm乃至約
860nmの放射線を放射するAlGaAsレーザダイオ
ードを使用すると好適である。
ガスレーザの代りにこのようにAlGaAsレーザ
ダイオードを使用すると（第５図の場合はこうで
あると仮定してある）、情報構体により反射され
た放射線がレーザにフイードバツクするのを防止
するために特別な手段を講じなくてすむ。これと
は逆に読み出しに当つてフイードバツクを有効に
利用することもできる。これについては米国特許
第3941945号明細書に記載がある。これは読み出
し装置内に第５図のλ／４板１８やプリズム１７
のような偏光に関係する装置を設ける必要がない
ことを意味する。半導体レーザから直線偏光され
た放射線が放射される場合は何等の追加手段も必
要とせずに情報構体にこの直線偏光された放射線
を照射すればよく、第５図につき述べたように円
偏光放射線にする必要はない。
波長の長い半導体レーザで読み出しを行なう場
合はWeffがλeffより長くなるようにするという条
件は幅Ｗを大きくしない限り最早や満足できなく
なる。しかし幅Ｗを大きくすることは情報密度を
高くする上で好ましくないことである。実効波長
λeffが実効幅Weffに等しいかそれ以上になると読
み出しビームの偏光状態が情報区域の位相深さに
相当影響することになる。垂直偏光読み出しビー
ムを使用する場合は平行偏光又は円偏光読み出し
ビームを使用する場合よりも長細ピツトは一層深
くなり、長細ヒルは一層高くなるようである。程
度は低いがこのようなことは読み出しビームの実
効波長が実効幅より小さい場合にも起こる。これ
は殊に中間区域の幾何学的深さ又は高さが小さい
場合にいえる。なおこゝで垂直偏光読み出しビー
ムとか平行偏光読み出しビームとか述べたが、こ
れらは夫々読み出しビームの電界ベクトル即ちＥ
ベクトルがピツト又はヒルの長手方向に対し垂直
又は平行な読み出しビームを意味するものと理解
されたい。
また情報区域の壁の急峻さが位相深さ1に与
える影響は小さいことが判明している。情報区域
及び中間区域の実効波長及び実効幅と実効波長の
値がこゝで考えているような程度であれば読み出
しビームは中心開口モードの場合情報区域の傾斜
角間のばらつきを殆んど弁別することがない。こ
れはAlGaAsレーザで読み出すように設計されて
いる記録担体の場合傾斜角θ1は全記録担体上にほ
ぼ一定とする限り広い範囲にすることができるこ
とを意味し、25゜乃至60゜の範囲内で任意の値をと
ることにより情報区域を良好に読み出すことがで
きるということを実験により確かめた。プツシユ
プル読み出しの場合は中間区域の勾配の差異を弁
別してしまう。従つて傾斜角θ2のとれる範囲は狭
い。
この記録担体に対する情報区域の幾何学的深さ
dgの最適値は約130nm（但しＮ＝1.5）である。こ
の時読み出しは垂直偏光読み出しビームで行なう
べきである。しかし情報区域の幾何学的深さdg
の値がこれより大きな記録担体も満足ゆくように
読み出せる。dgの値の上限は約150nmである。
幾何学的深さdgがこの上限に近い記録担体は最
早や垂直偏光読み出しビームでは読み出せず、平
行偏光又は円偏光読み出しビームで読み出すこと
になる。dgの値が130nmと150nmの間であれば傾
斜角θ1は30゜と60゜の間の任意の値をとることによ
り情報区域を良好に読み出すことができるという
ことを実験により確かめた。中間区域について述
べると傾斜角θ2＝85゜に対しては垂直偏光ビーム
が好適である。他方傾斜角θ2＝80゜に対しては水
平偏光又は円偏光読み出しビームを使用できる。
以上の説明では情報構体は放射線反射型である
と仮定してきた。しかし本発明は放射線透過型の
記録担体にも利用できる。この場合は検出系１９
を記録担体をはさんで放射線源の反対側に置く。
またこの場合も情報区域の位相深さは約180゜と
し、他方中間区域の位相深さは95゜と145゜の間と
する。すなわち放射線透過型記録担体の場合にも
第７図と同様なグラフ線図が得られた。位相深さ
をこのようにするためには情報構体の幾何学的構
造を前述した放射線反射型の情報構体とは異なら
せばならない。すなわち放射線透過型記録担体の
情報区域及び中間区域の幾何学的深さ又は高さは
放射線反射型記録担体の区域の深さ又は高さの約
２倍の大きさとなる。その理由は、放射線透過型
記録担体の場合、読み出しビームが情報区域及び
中間区域内を一度しか通過しない為である。
例えば本願人の出願に係る特願昭54―31660号
明細書では光学的記録担体をビデオ情報以外の情
報の記録媒体、殊にユーザ自身が情報を書き込め
る記録媒体として使用することが提案されてい
る。このような例として（オフイス）コンピユー
タから供給される情報又は病院のレントゲン写真
撮影装置から得られた情報を記録するものを挙げ
ることができる。このような用途の場合は例えば
螺旋形の全記録担体面上を走る所謂サーボトラツ
クつきの記録担体がユーザーに供給される。
ユーザーが情報を記録するに当つては書き込み
スポツトのサーボトラツクに対する半径方向位置
を検出し、光学―電子工学的サーボ系の助けを借
りてこれを補正し、情報を非常に正確に一定ピツ
チの螺旋トラツクに書き込む。このサーボトラツ
クは多数、例えば一周当たり128個のセクターに
分割されている。第８図はこのような記録担体５
０の平面図である。サーボトラツクには付号５１
を付し、セクターには符号５２を付してある。各
セクターは情報を書き込むべきブランクトラツク
部５４と、就中関連トラツク部５４のアドレスを
例えばデイジタル形式で符号化したものを蓄わえ
ているセクターアドレス区域５３とを具える。こ
れらのアドレス区域５３はトラツク方向に見て中
間区域で互に分離されている。このアドレス区域
は記録担体面に刻印されたピツト又はこの記録担
体面から突出するヒルとから構成することができ
る。
本発明によれば前述したビデオプログラムを蓄
わえた記録担体の情報区域と中間区域とのように
アドレス区域は第１の位相深さを有するピツト又
はヒルを具え、中間区域はこの第１の位相深さよ
り浅い第２の位相深さを有するピツト又はヒルを
具える。従つてセクターアドレス区域の接線方向
の断面図も第２図のようなものである。なお全て
のトラツクのセクターアドレスを同一サークルセ
クター内に設けると好適である。この場合はアド
レス区域又は中間区域を通る半径方向断面は夫々
第３図及び第４図に示した通りとなる。
「ブランク」のトラツク部５４は適当な放射線
に露光されると光学的に検知できるような変化を
蒙る反射材料から成る層が設けられている連続し
た溝とすることができる。上記層は例えばビスマ
スから成り、こゝに溶解法により情報区域を形成
する。
「ブランク」トラツク部はＶ溝とすることがで
きる。このようなＶ溝で読み出すに際してプツシ
ユプル読み出しをすることにより最適なトラツキ
ング信号を取り出すにはこの溝は前述したところ
から判かる通り約110゜の位相深さを持つようにす
る。ユーザーにより書き込まれた記録担体（こゝ
にはＶ溝内にピツトが溶融によりあけられてい
る）を中心開口読み出しする場合は、ピツト同士
の間の溝部の位相深さが110゜であるとこれらの溝
部も小さな信号を出す（第７図と比較せよ）。そ
れ故ブランクトラツク部の溝の位相深さは100゜と
すると好適である。このようにすれば記録済みの
記録担体を中心開口読み出しするに当つてこれら
溝が「見える」ことは最早や殆んどない。
以上の説明は円盤型記録担体につきなされてい
るが、本発明は他の形態、例えばテープ状又はド
ラム状の記録担体にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は円盤型記録担体の情報構体の一部を示
す線図、第２図は本発明記録担体の好適な一実施
例の接線方向断面図、第３図はその第１の半径方
向断面図、第４図はその第２の半径方向断面図、
第５図はこのような記録担体を読み出す装置（既
知）のブロツク図、第６図は情報構体のフアーフ
イールド内にある零次のサブビームと一次のサブ
ビームの断面図、第７図は位相深さの関数として
の情報信号とトラツキング信号の振幅の変化を示
すグラフ図、第８図はユーザーが書き込み得る形
式の記録担体の平面図である。 ２…情報区域、３…情報トラツク、４…中間区
域、５…ランド、６…反射材料層、７…保護層、
８…基体、θ1，θ2…傾斜角。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光放射ビームにより読み出すことのできる情
    報を含む光情報構体が設けられた基体を具える光
    学式記録担体であつて、前記の光情報構体は当該
    光情報構体の一方の面を規定するランドにより互
    いに離間せしめられた複数の細長状トラツクを有
    し、これらトラツクの各々は、前記の一方の面よ
    りも上に延在するヒルと称する突起部により或い
    は前記の一方の面よりも下に延在するピツトと称
    する凹部により規定される複数の情報区域を有し
    ており、これら情報区域は、光情報構体を読み出
    すべき放射ビームにより照射されると、これら情
    報区域が零次サブビームと、これら情報区域によ
    り回折せしめられた一次サブビームとの間に約
    180゜のほぼ一定の位相差を導入するように構成さ
    れており、これら情報区域はトラツク方向で中間
    区域により互いに離間せしめられている光学式記
    録担体において、前記の中間区域は前記の一方の
    面よりも上に延在するヒルと称する突起部により
    或いは前記の一方の面よりも下に延在するピツト
    と称する凹部により規定されており、これら中間
    区域が零次サブビームと、これら中間区域により
    回折せしめれた一次サブビームとの間に95゜乃至
    145゜の範囲のほぼ一定の値の位相差を導入するよ
    うになつており、サーボ区域を構成するこれら中
    間区域が、光電子手段により情報区域の信号情報
    と区別しうるトラツキング情報を読み出しビーム
    に与えるようになつていることを特徴とする光学
    式記録担体。 ２ 放射線反射型情報構体を有し、前記中間区域
    の位相深さが約100゜と、約110゜の間の一つの値を
    とり、この中間区域がほぼＶ字形をしており、情
    報区域及び中間区域の壁と記録担体の法線との間
    にできる傾斜角が夫々25゜乃至65゜の範囲内の一つ
    の値及び80゜乃至85゜の範囲内の一つの値をとり且
    つ情報区域の面とランドの面と間の幾何学的距離
    がＮを情報区域を被覆する透明な媒体の屈折率と
    した時165／Ｎnm乃至270／Ｎnmの範囲内の一つの値を とることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の光学式記録担体。 ３ 波長約633nmのヘリウム―ネオンガスレーザ
    で発生させた読み出しビームで読み出すのに適し
    ており、情報区域と中間区域のトラツク方向に対
    し垂直な方向の幅が約625nmであつて、情報区域
    の壁の傾斜角が45゜乃至50゜であり、情報区域の面
    とランドの面との間の幾何学的距離が約195／Ｎnm であり、中間区域の位相深さが約100゜であり且つ
    中間区域の壁の傾斜角が84゜であることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項記載の光学式記録担
    体。 ４ 波長が780nmと860nmの間にあるAlGaAs半
    導体レーザから放射される読み出しビームで読み
    出すのに適しており、情報区域と中間区域のトラ
    ツク方向に対し垂直な方向の幅が約625nmであつ
    て、情報区域の壁の傾斜角が30゜乃至60゜であり、
    情報区域の面とランドの面との間の幾何学的距離
    が約195／Ｎnmであり、中間区域の位相深さが約 100゜であり且つ中間区域の壁の傾斜角が82゜であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
    光学式記録担体。 ５ トラツクが、夫々ブランクトラツク部とセク
    ターアドレス区域とを有する複数のセクターに分
    割され、ユーザーが予じめ定められたセクタート
    ラツク部に情報を書き込める形式の特許請求の範
    囲前記各項のいずれかに記載の光学式記録担体に
    おいて、セクターアドレス区域が情報区域及び中
    間区域を有し、情報区域内にだけ、放射線で書き
    込み可能な材料を具える関連のブランクトラツク
    部のアドレスを有する情報が蓄わえられており、
    セクターアドレス区域内の情報区域及び中間区域
    の位相深さが夫々約180゜及び95゜乃至145゜であるこ
    とを特徴とする光学式記録担体。 ６ 前記ブランクトラツク部が放射線反射型であ
    り、その位相深さが約100゜であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第５項記載の光学式記録担体。
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