JPH06349069A

JPH06349069A - 光記録読出し方法

Info

Publication number: JPH06349069A
Application number: JP5163892A
Authority: JP
Inventors: Kajiro Ushio; 嘉次郎潮
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】光源の波長や開口数を変更することなくＣ／
Ｎ比を向上させ、高密度の記録読出しを可能とするこ
と。【構成】基板２と、温度により光学特性の変化する熱
光学材料からなる記録層３とを備えた光ディスクを回転
させるとともにレーザ光を集光照射して、その反射光又
は透過光を検出することにより記録された情報の読出し
を行う光記録読出し方法において、前記光ディスクは、
基板２にレーザ光の回折限界以下のオーダの周期の凹凸
４を選択的に配して該凹凸４を設けた部分の有無又は長
さによって記録情報としたものである。前記凹凸は、記
録層３に設けてもよい。更に、記録層３の少なくとも一
方の面に熱反射層又は断熱層を設けたものを開示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録読出し方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、通信、映像機器をはじめ
とする情報機器の高機能化、パーソナル化の進捗にとも
ないその処理すべき情報の増大は止むことがない。この
ような背景の下、記録装置、媒体の高性能化は近年大き
な開発ターゲットとなっており、なかんずく記録の高密
度化、大容量化は来るべき画像情報のデジタル化時代を
鑑みても非常に大きな要請であるといえる。そして媒体
からの記録の読出し方法としての光学的方法は今後とも
高密度、大容量メモリーに関しての有力な方法であるこ
とは間違いないところである。

【０００３】光記録読出し方法を用いた製品は、現在既
に音楽用ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ、ＬＤ或いは光磁気ディス
クなどとして広く提供されている。これらにおいては、
光源（読出し装置の小型化のために半導体レーザが用い
られることが多い。）からの照射光を記録媒体である回
転ディスク上に集光し、ディスク上の記録情報をその反
射光によって検出している。

【０００４】記録情報としては、ＣＤなどではディスク
上に設けた凹凸であり、そこからの反射光の大小が再生
情報となる。また光磁気ディスクでは、記録媒体の磁化
の向きが情報となり、磁化の向きによる照射光の反射光
（或いは透過光）の偏光面の変化によりその情報を読み
出している。

【０００５】このように光記録読出し方法においては、
記録ディスク上に小さく集光することにより情報単位を
その大きさにまで小さくすることができ、このため大き
な記録密度が実現されている。現在、光磁気ディスクに
おいて約１０⁸ マーク／ｃｍ² 程度である。

【０００６】なお、こうした光読出し用の光学ヘッド
は、半導体レーザなどの光源や、レンズ、ミラーなどの
集光光学系により構成されており、フォーカスやトラッ
キングなどのサーボ機構を備えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような光を利用した情報の記録読出し方法においては、
照射光の集光の度合い（スポット径）が情報単位の大き
さ即ち、記録密度を決定しており、このスポット径の最
小値は光源の波長、および集光レンズ系の開口数によっ
て制限され、回折限界以下に小さくすることはできな
い。

【０００８】現在の光源及び光学系での記録密度はほぼ
その限界に達しており、現在以上に記録密度をあげよう
とした場合には、光学系の改造で大きな開口数を得る
か、或いは、より短波長の光源を使用するかが考えられ
るが、どちらも装置の巨大化、高価格化を招き、好まし
くない。

【０００９】そこで、最近においては、例えば、本出願
人が先に提案した特願平５−１００７０４号などのよう
に、読出し方法に熱の効果を使った非線形物性をとり入
れ、より高密度の読出しを行う方法の提案がなされてい
る。このような方法では、加熱された部分だけを読み出
すという方法が取られることが多く、加熱効果の違いを
断熱層や熱拡散層の有無でつけるものである。

【００１０】本発明は、このような光記録読み取りにお
けるＣ／Ｎ比を上昇させ、光源や開口数の大きな変更な
しに高密度の記録読出しを可能とする光記録読出し方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本願の請求項１の発明に係る光記録読出し方法は、基板
と、温度により光学特性の変化する熱光学材料からなる
記録層とを備えた光ディスクを回転させるとともにレー
ザ光を集光照射して、その反射光又は透過光を検出する
ことにより記録された情報の読出しを行う光記録読出し
方法において、前記光ディスクは、前記基板に前記レー
ザ光の回折限界以下のオーダの周期の凹凸を選択的に配
して該凹凸を設けた部分の有無又は長さによって記録情
報としたものであることを特徴とするものである。

【００１２】請求項２の発明に係る光記録読出し方法
は、基板と、温度により光学特性の変化する熱光学材料
からなる記録層とを備えた光ディスクを回転させるとと
もにレーザ光を集光照射して、その反射光又は透過光を
検出することにより記録された情報の読出しを行う光記
録読出し方法において、前記光ディスクは、前記記録層
に前記レーザ光の回折限界以下のオーダの周期の凹凸を
選択的に配して該凹凸の有無又は長さによって記録情報
としたものであることを特徴とするものである。

【００１３】請求項３の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１又は２に記載の光記録読出し方法にお
いて、前記光ディスクは、前記記録層の少なくとも一方
の面に熱反射層が設けられたものであることを特徴とす
るものである。

【００１４】請求項４の発明に係る光記録読出し方法
は、前記請求項１又は２に記載の光記録読出し方法にお
いて、前記光ディスクは、前記記録層の少なくとも一方
の面に断熱層が設けられたものであることを特徴とする
ものである。

【００１５】

【作用】前記のように構成された本発明は、レーザ光の
照射による加熱により媒体の光学的性質が変化し、その
際の反射光量の変化（光量、偏光面）により情報を読み
出す方法に適用されるもので、照射光による記録媒体の
加熱の効果に大きな差をつけ、その温度差を反射光量
（又は透過光量）の差とし、Ｃ／Ｎ比を向上させるもの
である。

【００１６】以下、図１を参照して本発明の光記録読出
し方法の原理を説明する。なお、同図の（ａ）はディス
クの断面の一部を模式的に示す図であり、（ｂ）はディ
スクと直交する方向からディスクの一部を示す図であ
る。

【００１７】従来、光磁気ディスクにレーザ光を集光照
射して該ディスクに記録された情報を読み出す方法にお
いては、回折限界まで集光されたレーザスポットに、二
値化した情報単位が多数個入った場合には、その識別は
できなかった。すなわち、スポットに情報単位「１」及
び「０」が３個入ったような場合、例えば、「１００」
と「０１０」と「００１」とでは、同じ検出信号強度を
示してしまい、これらを識別することは不可能であっ
た。

【００１８】しかし、本発明の読出し方法では、次のよ
うにして、レーザスポット内に複数の情報単位が記録さ
れている場合にもそれらの情報の読出しが可能である。
すなわち、本発明においては、図１に示すように、ディ
スクの基板表面に細かい凹凸が選択的に設けてあり、こ
の凹凸を設けた領域４の有無又は長さにより情報を表示
する。

【００１９】この凹凸は基板射出成型の際の金型の、原
型となるフォトレジスト或いは基板表面に凹凸をつける
ことにより得られる。これは、溶液やイオンによるエッ
チングで表面を「荒らす」ことで行えるし、また、より
規則性のよい凹凸を作成するためには、分割多光線によ
る干渉パターンによる露光という方法も用いることがで
きる。

【００２０】そして、さらにこの基板に熱光学材料を薄
膜で形成した記録層３を設ける。この熱光学材料とは、
温度によって光学的な性質が変化する材料をいい、例え
ば、相変化型の合金であるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅや、Ｉｎ−
Ｓｂ−Ｔｅ、ＴｅＯｘ、屈折率の温度依存性の大きな材
料であるＭｏＳ₂ やＳＢＮ、ＢａＴｉＯ₃ 、ＳｂＳＩな
どを使用する。また加熱と磁場印加によって偏光方向が
異なる材料である光磁気媒体を使用することもできる。

【００２１】このようなディスクに集光レンズ１により
集光されたレーザ光が照射されると、該レーザビームに
より熱光学材料（記録層３）は加熱されるが、前記凹凸
を設けた領域と設けていない領域とでは大きな温度差が
生ずる。すなわち、凹凸をつけた領域は、材料の単位体
積当たりの加熱エネルギーが小さくなる上に、放熱効果
も大きく、平滑な領域より温度が低くなる。このようし
て、凹凸の有無によって反射光強度が大きく異なる情報
単位「０」と「１」とが形成される。

【００２２】今、凹凸を設けない温度の上昇する領域を
「１」、凹凸を設け温度のあまり上がらない領域を
「０」とすれば、一例として示した図１の場合、ビーム
スポット５の面積内に最小情報単位が３つ（情報は「１
０１」である。）入っている。

【００２３】ビームスポット５の光強度分布はビームの
中心程強く、近似的にガウス分布を見せるが、ディスク
の回転によりスポット５は相対的にディスク上を移動す
るため（図の右方、矢印１０）、その加熱による温度分
布は同図の線図９に示すように光ビームスポット５の位
置からは少し後方にずれた形となる。

【００２４】このため、次の情報単位「１」（同図の
８）が新たにビームスポット５内に入って来てもそこは
反射光の変化として識別しない。すなわち、ビームスポ
ット５内での進行方向に対し後方の、高温になった（凹
凸のない）情報単位「１」だけ（同図の６）の情報を反
射光は反映することとなり、結果的にビームスポット内
の最小情報単位の一個を「重み」をつけて読み出すこと
が可能となる。

【００２５】ここで、前記熱光学材料は温度変化に対
し、可逆的な光反射率変化を見せる。したがって反射光
信号としては、常に温度分布を反映した、高温の領域だ
け（同図の６）の反射光強度を強く（重みをもって）反
映した信号が得られることとなり、より集光度が上昇し
たのと等価の効果が得られるのである。

【００２６】また、前記凹凸はそれによる反射光の変調
（読み取っている信号の周波数成分での）が小さいこと
が望ましく、それには凹凸のサイズオーダが使用される
レーザ光の回折限界に比べて小さいことが要求される。
なぜなら、前記凹凸を回折限界より大きいものとする
と、該凹凸部でのレーザ光の回折により反射光量が変化
し、これが読み出される信号の雑音の原因となるからで
ある。

【００２７】以上のように、本発明によれば、高密度で
記録された情報を、高Ｃ／Ｎ比で読み出すことが可能と
なる。

【００２８】前述の説明では、基板２に凹凸を設けるも
のとしたが、前記請求項２に示すように熱光学材料（記
録層３）そのものに直接凹凸を設けるものとしてもよ
い。この場合には、記録層の成膜後にエッチングなどを
行うことにより該凹凸の形成を行うことができる。

【００２９】さらに、請求項３に係る発明では、前記の
ようにディスクの記録層（熱光学材料）の少なくとも一
方の面に熱反射層が設けられ、また、請求項４に係る発
明では、前述のようにディスクの記録層（熱光学材料）
の少なくとも一方の面に断熱層が設けられているが、こ
れにより記録層（熱光学材料）の加熱がより効率的に行
われ、記録された情報単位（「０」と「１」）が、凹凸
の有無によるビーム照射時の温度として、より明確に区
別され読み出される。

【００３０】なお、前記熱反射層及び断熱層は、図２に
示すように記録層３（熱光学材料）に接して設けられる
ことが望ましい（同図の１１，１１ａ）。また、その
際、該熱反射層及び断熱層１１，１１ａは、図２に示す
ように記録層３の両面に設けてもよいし、レーザ光の照
射側、又はその逆側のどちらかに設けてもよい。ただ
し、光照射側に設ける場合には、該層として、光が大き
く吸収されたり、反射されたりしない材料を用いる。

【００３１】前記熱反射層は、例えば、赤外線反射膜と
して知られるＩＴＯやＺｎＯ、ＴｉＯ₂ により、また、
前記断熱層は、例えば、ＳｉＯ₂ やＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 、
ＳｉＮなどにより形成することが望ましい。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例を説明する。図３は本発明の
第１の実施例に係る光記録読出し方法に使用するディス
クの断面の一部を示す模式図であり、図４は該実施例に
係る光記録読出し方法を説明するための概念図である。

【００３３】図３に示すディスクは、次のようにして作
成した。先ず、ガラスの信号原板を使用波長４００〜５
００ｎｍのレーザカッティングマシーンで作成し、マー
クの形式は従来のＣＤ（コンパクトディスク）やＬＤ
（レーザディスク）と同様とし、最小マークサイズは長
さ０．５μｍ、幅０．５μｍ、トラック間隔は１．３μ
ｍとした。

【００３４】レジストを塗布した後、フッ酸溶液でエッ
チングを行うことでガラス基板面を荒らした後、レジス
ト除去により、選択的に表面に凹凸のある信号原板を得
た。凹凸のサイズ、数は、溶液濃度、エッチング時間で
制御した。このガラス原板をマスターとして、ポリカー
ボネイト（ユーピロンＨ−４０００）の射出成型で、信
号書き込み基板を得た。

【００３５】こうして得た基板２２に、図３に示すよう
に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 膜（重量比４：１）をスパタリン
グにより５０ｎｍ成膜して断熱層２１とし、その上にＴ
ｅＯｘをＯ₂ 導入の反応性スパタリングによって約５０
ｎｍ成膜して記録層２３を形成した。さらに、ＺｎＳ−
ＳｉＯ₂ を１００ｎｍ成膜して断熱層２１ａを形成し、
最後にエポキシ樹脂１５をロールコーターにより塗布
し、硬化を行い、光ディスクを完成させた。

【００３６】そして、図４に示すように、前記光ディス
クに対する照射光として波長λ＝７８０ｎｍの半導体レ
ーザ１６を用い、開口数０．５の集光レンズ１により集
光を行うとともに、該ビームが７ｍ／ｓｅｃの定線速度
で移動するようにディスクを回転させ、記録情報の読出
しを行った。なお、図４では、ディスクについて基板２
２と記録層２３のみを示した。

【００３７】照射光の集光（フォーカス）並びにトラッ
キングは、従来の光ディスク方式と同様に行う。すなわ
ち、ビームスプリッタ１７により反射光をサーボ用分割
フォトセンサ１８に取り入れ、サーボ用回路１９によ
り、フォーカシング３０は反射光のビーム形状によるサ
ーボで、また、トラッキングのサーボ３１はマーク列か
らの回折光（プッシュプル信号）により実現した。

【００３８】この読出し方法により、レーザーパワー４
ｍＷで、最小マークサイズ長０. ５μｍ，マーク間隔
０. ５μｍの信号列を５０ｄＢ以上のＣ／Ｎレベルで読
み出すことができた。

【００３９】次に第２の実施例について説明する。本実
施例では、次のようにして作成したディスクを使用し
た。すなわち、前記第１の実施例と同じく信号原板を使
用波長４００〜５００ｎｍのレーザカッティングマシー
ンで作成し、フォトレジスト膜厚は通常のＣＤ作成時よ
り小さくし（５０ｎｍ程度）、マークの形式はやはりＣ
Ｄ、ＬＤと同様に、最小マークサイズは長さ０．５μ
ｍ、幅０．５μｍ、トラック間隔は１．３μｍとした。

【００４０】作成したフォトレジスト原板はＡｒイオン
でボンバード（衝突）して表面を荒らし、前記凹凸を形
成した。この際、ガス圧、放電パワーによって、凹凸の
サイズ、数を制御した。この原板からＮｉ膜のメッキに
より成型用のマスターを作成し、ポリカーボネイト（ユ
ーピロンＨ−４０００）の射出成型で、信号書き込み基
板を得た。

【００４１】そして前記第１の実施例のディスクと同様
に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 膜を、スパタリングにより、５０
ｎｍ成膜して断熱層とし、その上にＴｅＯｘをスパタリ
ングによって約５０ｎｍ成膜して記録層を形成する。さ
らに、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ を１００ｎｍ成膜して断熱層を
形成し、最後にエポキシ樹脂をロールコーターにより塗
布し、硬化を行い、光ディスクを完成させた。

【００４２】このようにして作成したディスクを用いて
前記図４に基づいて説明した第１の実施例と同様の読出
しを行ったところ、レーザパワー４ｍＷで、最小マーク
サイズ長０. ５μｍ，マーク間隔０. ５μｍの信号列を
４５ｄＢ以上のＣ／Ｎレベルで読み出すことができた。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
温度差を反射光差として読み取る方法によって、光源の
波長や開口数の変更をすることなくＣ／Ｎ比を向上さ
せ、高密度の記録読出しを可能とすることができる。ま
た、本発明では、形状によって加熱効果の差をつけてい
るため、射出成型などの一括成型が可能となり、生産性
の点で非常に効率的で安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録読出し方法の原理を説明する概
念図である。

【図２】本発明の光記録読出し方法に使用する光ディス
クの断面の一部を示す模式図である。

【図３】本発明の一実施例に係る光記録読出し方法に使
用するディスクの断面の一部を示す模式図である。

【図４】本発明の一実施例に係る光記録読出し方法を説
明するための概念図である。

【符号の説明】

１集光レンズ２，２２基板３，２３記録層（熱光学材料）４選択的に設けた凹凸部４´ 凹凸部の拡大図５照射光スポット６温度上昇による反射率変化により読み出され
る情報単位「１」７温度上昇しない領域（情報単位「０」を示
す）８読み出されない情報単位「１」９記録層の温度分布曲線１０基板の移動方向（スポットの移動方向と逆）１１，１１ａ，２１，２１ａ熱反射層または断熱層１５封止用エポキシ樹脂層１６半導体レーザ１７ビームスプリッター１８サーボ用分割フォトセンサ１９サーボ用回路尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、温度により光学特性の変化する
熱光学材料からなる記録層とを備えた光ディスクを回転
させるとともにレーザ光を集光照射して、その反射光又
は透過光を検出することにより記録された情報の読出し
を行う光記録読出し方法において、前記光ディスクは、前記基板に前記レーザ光の回折限界
以下のオーダの周期の凹凸を選択的に配して該凹凸を設
けた部分の有無又は長さによって記録情報としたもので
あることを特徴とする光記録読出し方法。
【請求項２】基板と、温度により光学特性の変化する
熱光学材料からなる記録層とを備えた光ディスクを回転
させるとともにレーザ光を集光照射して、その反射光又
は透過光を検出することにより記録された情報の読出し
を行う光記録読出し方法において、前記光ディスクは、前記記録層に前記レーザ光の回折限
界以下のオーダの周期の凹凸を選択的に配して該凹凸の
有無又は長さによって記録情報としたものであることを
特徴とする光記録読出し方法。
【請求項３】前記光ディスクは、前記記録層の少なく
とも一方の面に熱反射層が設けられたものであることを
特徴とする請求項１又は２に記載の光記録読出し方法。
【請求項４】前記光ディスクは、前記記録層の少なく
とも一方の面に断熱層が設けられたものであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の光記録読出し方法。