JPH0512776B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は記録再生用デイスク担体に関する。

従来例の構成とその問題点 記録再生用デイスク担体は最近注目をあびてお
り、この種のデイスクフオーマツトに関してはす
でにオランダ国フイリツプ社等から出願されてい
る。このような従来例は第１図、第２図のような
ものであり、第１図は記録再生用デイスクの上面
図、第２図は記録用空溝の一部分の断面図を示
す。第１図において、デイスク担体１の記録可能
領域２には１万本以上からなる空溝が形成されて
いる。この空溝には１本１本番号が与えられてい
る。以下この番号をアドレスと称す。３はそのア
ドレス部分、４は空溝部分、５は空溝の一部分を
示し、第２図はこの部分の断面図である。６はセ
ンター穴である。

このような空溝部分４とアドレス部分３を有す
る記録再生用デイスク担体１は光学式ビデオデイ
スクの記録原盤と同じ手段によつて作られる。第
７図にこのデイスク担体の製造工程を示し、説明
する。

まず直径130mm〜300mm、厚さ10mmの平面性が確
保されたガラス円板３０を洗浄し、このガラス円
板３０上にレジスト２９を塗布する。このときレ
ジスト塗布膜厚ｄは後の工程から解るように、空
溝及びアドレス部の溝深さとなるから通常、情報
信号記録再生時に使用される半導体レーザ波長λ
の1/4λ又は1/8λ等になるよう選ばれる（λは基
板中、λ₀は真空中での光源波長を表わし、半導体
レーザー波長8300Åである）。

再生はデイスク基板を介しておこなわれるの
で、基板の屈折率をｎ＝1.5とすると必要なレジ
スト厚さｄは 1/4λ時 1/8λ時 ｄ＝１／４・λ₀／ｎ ｄ＝１／８・λ₀／ｎ 1380Å ＝692Å である。

次にこのレジスト塗布済原盤に感光性光束（記
録光２７）を絞り込み、この光束を信号で変調
し、露光、現像をおこなう。この工程により図７
−４に示される凹凸部を有するガラス原盤マスタ
ーが製作される。次にこのマスター板よりメツキ
手段を用いて金属（Ni）スタンパーを製作し、
この金属スタンパー表面にホトポリマー等の樹脂
を流し、これに紫外線を照射するなどして硬化さ
せ、前記金属スタンパーから前記樹脂を剥離する
レプリカ工程により、レプリカ担体７が製作され
る。

この後レプリカ担体７上に記録膜８が蒸着、又
はスパツター等の手段を用いて付着され、第１図
に示す記録再生用デイスク担体１ができあがる。

さて第１図のデイスク担体１上に情報信号を記
録又は再生するときの様子を第３図に示す。

この情報信号記録をおこなうためには、まずど
この溝に書き込むかを決定しなければならない。
この為に前述したごとく溝一本一本に数値番号が
与えられており、この数値番号は第１図の３のア
ドレス部という所にデイスク製造工程中、原盤記
録工程時に記録光によつて書き込まれる。

従つて情報記録・再生時には、書き込むべきア
ドレス部を読み出し、この溝一本分の幅に情報を
記録する光束（半導体レーザー光）を完全になぞ
らせる必要がある。

この空溝４に対物レンズ１１により1.0μｍ程度
まで絞り込まれた情報記録光１２をサーボ技術に
より追従するようにし、情報記録光１２の強度を
記録材８に書き込まれるのに必要なだけ強くし、
この情報記録光１２をON−OFFすることで情報
を記録膜上にバイナリー方式で信号１３を記録す
る。

以上の説明から明らかなごとく、デイスク担体
１に信号を記録再生する時、所望の空溝を選び出
す順序として、まず回転しているデイスク担体１
上から、次々にアドレス信号を読み出し、所望の
一本の空溝を選び出す。そしてそのアドレス部以
降に続く、空溝部をなぞる様にトラツキングサー
ボを掛けるという操作が必要となる。

この一連の操作は出来るだけ高速になされるこ
とが望ましい。これ等の操作時間はシーク時間と
呼ばれ一つの装置性能を表わす評価手段となつて
いる。

この時間を出来るだけ短かくする為には、この
一連の操作時に出来るだけ安定にアドレスが読
め、安定にトラツキングサーボが追従することが
必要である。

しかしここに大きな問題がある。このことを第
８図に示し、詳細に説明する。

第８図は溝深さ対検出信号振幅の関係を示して
いる。この図から解るごとく、アドレス信号読み
出しが安定になる溝深さ条件と、トラツキングサ
ーボが安定となる溝深さ条件が異なり、例えば溝
深さλ／４でアドレス部、トラツキング空溝部を
製作した場合、アドレス信号としては十分な大き
さが得られてもトラツキング信号はほとんど検出
出来ないということが起りうる。逆に溝深さを
λ／８とした場合、トラツキング信号は大きくな
り、アドレス信号はかなり小さくなるため、やは
りシーク時の安定性が悪くなるという、相反する
困難さが存在した。この問題を解決する一方法と
して従来もちいられている方法を第２図に示しこ
れについて説明する。

この図は第１図のアドレス部３から空溝部４に
渡る部分を溝に直角な方向に切断拡大した図であ
る。

本例ではアドレス信号、トラツキング信号とも
最大になるようにアドレス部３は、λ／４（約
1380Å）、空溝部４はフアーフイールド式トラツ
キング（例えばプツシユプル方式）に適した溝深
さλ／８（約692Å）になる様に溝深さが部分的に
変えられているが線幅はアドレス部３、空溝部４
共に同一幅で約0.7μｍである。前述した様にこれ
等の溝は原盤記録工程時に書き込まれる。従つ
て、溝深さをアドレス部と空溝部で変えようとし
た場合、まずレジストの塗布厚さｄはλ／４＝
1380Åとし、アドレス信号記録時には原盤記録光
のパワーを上げレジスト膜の厚さ方向については
完全に露光される様にし、一方、空溝記録時には
記録光量を半分程度にさげレジスト膜の厚さ方向
について、半分程度に露光される様にし現像をお
こなう。この工程によりアドレス部λ／４、空溝
部λ／８の深さの溝を製作できる。

しかし空溝部としてλ／８深さとする場合、レ
ジスト膜厚の半分程度を露光し、溶解させるわけ
であるから、光の露光量、現像条件が少し変動す
るだけで空溝部深さが容易に変動し、安定にアド
レス部λ／４、空溝部λ／８の溝深さを有するデ
イスク担体は製作出来ないという問題を有する。

それでは溝深さをλ／４もしくはλ／８と一定
にした場合はどうであろうかを考える。まず、
λ／４一定とするならアドレス信号は前述のよう
に十分の大きさで得ることが出来る。しかし、こ
の場合トラツキング方式として、第８図からわか
るようにトラツキング信号検出方法としてプツシ
ユプル方式を用いた場合トラツキング信号出力と
してはほとんど零となるから、フアーフイールド
方式は使用出来なくなる。

ここで第８図中において一点鎖線の曲線は空溝
部の記録膜に記録された情報再生信号の振幅を示
す。

この曲線から空溝部に情報信号を記録し再生す
る場合は空溝部の深さが浅い方が信号を大きく得
られ良いことが解る。

この原因は第３図に示されるごとく、情報信号
の記録・再生時に記録・再生用光束１２が空溝側
壁部１５で散乱されることにより、記録・再生用
光束１２の有効パワーが低下することによる。し
たがつてこの空溝は情報信号の記録・再生の観点
からは出来るだけ浅い方が望ましい。

このことからλ／４空溝深さにした場合には記
録に必要とされる光束パワーは空溝がλ／８の深
さの場合より大きくする必要があるという問題も
ある。又、再生時には同じ原因により出力信号が
低下し、再生時Ｃ／Ｎ（信号対ノイズ比）もした
がつて悪くなる。

一方、λ／８の場合は溝が浅いため、これらの
現象は少なくなり、フアーフイールドトラツキン
グも使用可能となる。しかしこの膜厚（レジスト
膜厚）のままではアドレス信号は零までは下がら
ないがλ／４の場合に比べＣ／Ｎが悪くなる（第
８図）。

さて、以上の説明よりアドレス部、空溝部の深
さとしてλ／８の均一溝深さを用いた場合、トラ
ツキング信号、アドレス信号、空溝部からの情報
再生信号は程々の信号が得られ、かつ情報記録担
体製作も容易である。しかしこの場合、トラツキ
ング信号、アドレス信号、空溝部からの情報再生
信号読み出しについてさらに最適溝条件を選定す
ることにより、さらに安定な情報記録再生装置を
作ることが可能である。

発明の目的 本発明はデイスク担体の製造工程の容易さを維
持しつつ充分なアドレス信号や情報再生信号等を
得られる記録再生用デイスク担体を提供すること
を目的とする。第４図は溝深さを一定とし、再生
光学系の条件を一定とした場合のアドレス信号の
大きさａと空溝部の反射率ｂが溝等の線幅と共に
どのように変化するかを示した図である。但し、
実験条件としては溝深さはλ／８700Åであり
再生光学系に用いた対物レンズNAは0.5であり、
再生光源波長λは8300Åの半導体レーザーを用い
た場合である。

ここで反射率が高いというのは前述したように
溝からの回折効率が低いということであり、した
がつて情報記録再生光の効率が高いということで
あり、望ましい方向である。なぜなら記録膜への
記録は、光磁気型、相変化型のどちらの記録膜の
場合でも集光された半導体レーザーからの発熱に
よる温度上昇により信号が記録される（相変化型
では、温度上昇により記録膜がアモルフアス結晶
に変化することで信号記録を行い、光磁気型で
は、磁化膜の極性が変わることで信号記録を行
う）。よつて記録時、集光レーザー光の利用効率
が高ければ高いほど、記録膜の温度上昇がなされ
るから良好な記録が可能となる。

一方再生時には光磁気の場合は記録膜の磁化方
向を力一効果で読み取り、相変化の場合は記録膜
の反射率変化を読み取り信号とするからいずれの
記録膜を用いた場合でも、再生光量を有効に利用
し、デイスクからの反射光をホトデイテクターで
受光したほうが再生信号のＣ／Ｎが良好となる。

しかし逆に回折効率が低ければトラツキング信
号、アドレス信号が出にくいことになる。

第４図から解るように、アドレス信号の最大と
なる点は、線幅が約0.6μｍである。しかし、この
時空溝からの反射率は最小となつている。もし、
この寸法で従来通り一定の線幅とし、アドレス部
分と空溝部分を構成すると、アドレス信号は大き
いが、空溝部分に信号を記録再生した場合、空溝
側面によつて起る散乱が最大となつているので、
この時の再生信号のＣ／Ｎ、再生信号（R.F）の
大きさは最低となる。

発明の構成 本発明は以上の検討結果に基づき、光デイスク
担体において、一定幅で同心円状または螺旋状の
空溝部分と、一定幅で溝の断続によつてアドレス
信号を形成したアドレス信号部分とを有し、空溝
部分とアドレス信号部分をほぼ同一深さとし、か
つアドレス信号部分の溝幅を、アドレス信号部分
のピツトが存在する部分と存在しない部分の反射
光量差がほぼ最大となるよう、空溝部分の溝幅と
異ならせたものである。

実施例の説明 以下第４図を用いて本発明の原理について詳細
に説明する。

第３図中における空溝デイスクにおいて線幅
ω、溝間隔をｑとし、溝深さをｄとすると溝間隔
ｑが、λ／NAより大きいとき溝からの反射率は
フーリエ展開の０次項係数であるから、 Ｒ＝１＋ω／ｑ〔exip（iφ）−１〕 但し、φは溝による位相差で φ＝4πd／λ となる。

ここで溝深さはλ／８としているから φ＝π／２ よつて、この関数はω／ｑ＝１／２のところで極小値を 持ち、このとき反射率は約70.7％まで低下する。

したがつてｑ＝1.6μｍ、すなわち溝間隔が1.6μ
ｍピツチの場合の計算上では線幅0.8μｍで反射率
最小となるが実際には溝形状はかならずしも理想
型状の凹ではなく溝の側壁は傾斜している。した
がつてこの点を考慮すると反射率最小になる溝幅
は約0.6μｍ程度である。この結果から第４図ｂに
示す曲線が得られる。

一方アドレス部の信号振幅対線幅曲線は記録・
再生対物レンズ１１のNAにかかわらず、この溝
反射率曲線とは反対の曲線ａとなる。これはアド
レス信号とは空溝を短かく切断し、ピツトのある
所は溝反射率、ピツトのない所は鏡面からの反射
率により反射し、これらの反射率の差がアドレス
信号振幅に比例することになる。但し、ピツト長
さが変化してもこの曲線のピーク位置（横軸方向
の）に影響を与えるものではなく、溝間隔が
λ／NAより広ければ対物レンズのNAはピツト長が λ／NAより小さくなつた場合、アドレス信号の最 大値が減少するだけである。

したがつて、くり返し溝間隔が1.6μｍの場合、
NAが0.5以上あれば通常のアドレス信号（ピツト
長1.2μｍ）に対しては溝幅効果だけを考慮すれば
良い。

以上の説明よりくり返し溝間隔が1.6μｍの場合
は線幅はそれの約４割すなわち0.6μｍ程度でアド
レス信号振幅最大となる。

他例としてNA＝0.6のレンズで再生レーザ波長
780nｍに対し溝間隔1.4μｍであればλ／NA＝1.3で あるから溝間隔はλ／NAより大きいから反射率の 最小点は約0.5μｍ程度になる。

よつて本発明における最も好ましい実施例とし
ては、アドレス信号の線幅は空溝くり返し周期の
４割の幅となる。

又、空溝部の線幅については従来と同様の0.7μ
ｍ程度でも良いが、例えば0.8μｍとすることによ
り前述の式より溝からの反射率は80％程度にな
り、これだけ情報信号の記録パワーは10％程度低
くてすみ、しかも再生時には読み出しの信号振幅
が約10％程度増加する。

通常この情報記録膜に記録された信号の読み出
し信号は光磁気の場合数μw、相変化の場合数百
μw程度でありこれの振幅10％程度の改善はきわ
めて大きな意味を持ち光磁気の場合これだけで
Ｃ／Ｎが約3db、相変化の場合2db程度の改善が
なされる。

又、空溝部の線幅を0.4μｍとして、逆にアドレ
ス部よりも細くしても第４図からわかるように溝
からの反射率が向上する。第５図は本発明におい
て、アドレス部３の空溝部４より細く構成した例
を示す。

以上、説明したように本発明は記録担体上の溝
深さは一定、約λ／８とし、その代わりにアドレ
ス部の線幅あるいはアドレス部と空溝部との線幅
を変えようとする点にある。

本発明をさらに具体的に数値で表わせば以下の
ようになる。

情報記録・再生半導体レーザー波長が830nｍ、
空溝くり返し周期（デイスク上のトラツクピツ
チ）が1.6μｍの場合溝深さλ／８＝約700Å アドレス部最適線幅 1.6×0.4＝0.64μｍ 空溝部最適線幅 1.6×0.3＝0.48μｍ 又は 1.6×0.5＝0.8μｍ程度となる。

これに実際の製作誤差を含めた場合 溝深さ 650〜750Å アドレス部線幅 0.61〜0.67μｍ 空溝部線幅 0.4〜0.5μｍ 0.7〜0.85μｍ が本発明の推奨値となる。

さて、このようなフオーマツトを有するアドレ
ス部分、空溝部分は下記の方法によつて従来
VLP（the VIDEO LONG PLAYER）等の記録
原盤製作に用いられている光学式記録機でおこな
うことが出来る。第６図はその一例を示し、Ａは
構成図、Ｂは各部の波形図である。

スライス回路２０には入力端子２１より入力信
号２２が送られて来る。一方、入力端子１９から
はスライス信号２５が送られる。したがつて、ス
ライス回路２０から送り出される信号２６はアド
レス部２３の振幅が空溝部２４の振幅より小さく
なつた信号が得られる。この信号は光変調ドライ
バー回路１８に送られ、光変調EO素子１６によ
り記録用光束１７が信号２６と同一の振幅を持つ
よう変調される。このように、入力端子１９から
送られるスライス信号２５を変えることによりア
ドレス部２３の振幅を任意に変化させることが可
能であり、したがつて、アドレス部２３の記録パ
ワーを任意に変えることが出来る。すなわち、ア
ドレス部分の線幅と、空溝部部分の線幅との比率
を任意に変えることが出来る。この事実は、溝深
さはレジスト塗布厚によつて決定され、線幅は記
録時の記録パワーによつて代わるということにも
とづいている。このことはAO素子を使つても実
現できる。

発明の効果 以上、述べた本発明は次のような特有の効果を
有する。

(1) デイスクからのアドレス信号振幅、Ｃ／Ｎを
最大にすることができ、アドレス信号によつて
光ヘツドの位置を検出している装置の、安定
性、信頼性を格段に向上することができる。

(2) 上記アドレス信号最大の条件を満たし、かつ
情報を記録する空溝部分のＣ／Ｎおよびトラツ
キング信号の良好な条件を実現できる。

(3) 溝の幅は変調されるのではなく、夫々の領域
において一定幅であり、又溝深さが一定である
ためには、デイスクの原盤作成時、複製時の転
写性等の条件だしが極めて簡単であり、量産性
に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録再生装置用デイスク担体の上面
図、第２図は従来の空溝及びアドレス部の一部分
断面拡大図、第３図は記録再生時の光スポツト、
デイスク担体の関係を示す斜視図、第４図は線幅
対空溝部反射率およびアドレス信号振幅の変化を
示す特性図、第５図は本発明の実施例を示す要部
平面図、第６図Ａ，Ｂは本発明の仕様を有する溝
を記録するための光学式記録機の光変調まわりの
構成図および信号波形図、第７図１〜７はデイス
ク製造工程を示す図、第８図は溝深さと信号振幅
の関係を示す特性図である。 １……デイスク担体外周ふち、２……記録可能
域、３……アドレス部分、４……空溝部分、７…
…レプリカ担体、８……記録材、１１……対物レ
ンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定幅で同心円状または螺旋状の空溝部分
   と、一定幅で溝の断続によつてアドレス信号を形
   成したアドレス信号部分とを有し、前記空溝部分
   とアドレス信号部分をほぼ同一深さとし、かつ前
   記アドレス信号部分の溝幅を、前記アドレス信号
   部分のピツトが存在する部分と存在しない部分の
   反射光量差がほぼ最大となるよう、前記空溝部分
   の溝幅と異ならせた記録再生用デイスク担体。 ２ 空溝部分とアドレス信号部分の溝深さは650
   〜750Åであり、空溝部分の溝幅は0.7〜0.85μｍ
   もしくは0.4〜0.5μｍであり、またアドレス信号
   部分の溝幅は0.61〜0.67μｍである特許請求の範
   囲第１項記載の記録再生用デイスク担体。