JPH07192273A - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスク上に高密度に記録された情報を安
定して再生することが可能な構造を有する光ディスクを
提供する。 【構成】 光ディスク１は、トラック方向に連続溝３が
形成され、更にこの連続溝３中には、情報信号に応じた
ピット４が形成される。ピット４は、連続溝３中に連続
溝３とは異なる深さで設けられており、連続溝３は暗い
背景中の明るい領域のみを再生している本システムにお
いて、トラッキングを良好に掛けるために使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報が高密度に記録さ
れた光記録媒体及びその再生方法に関わり、特に照射光
強度や温度変化などによって光透過率が変化する光透過
率可変媒体からなるマスク層により照射スポットの実効
スポット径を小さくして光記録媒体上の情報を再生する
光記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年光ディスクの大容量化が検討され、
種々の提案がなされている。光ディスクは、記録時のレ
ーザ光強度を制御することによって光スポット径よりも
小さな記録マークを形成することが可能であるため、記
録時の密度向上には原理上限界はない。しかし、レーザ
光をレンズで絞ったときの光スポット径は、ある一定値
以下には絞れない限界値をもっており、光ディスクの高
密度化はいかに再生レーザ光のスポット径を小さくする
かにかかっている。再生限界の記録マークの繰り返し波
長（記録波長）は、λ／２ＮＡ で与えられる。ここで
はλは光の波長、ＮＡはレンズの開口数である。より短
い記録波長の記録マークを識別して再生するためには、
波長λの短い光で再生するか開口数ＮＡの大きなレンズ
を用いれば良いことがわかる。しかしながら再生に用い
る半導体レーザの短波長化は技術的にも困難が多く、ま
た開口数ＮＡの大きなレンズを光ディスク装置に組み込
むことも容易ではない。

【０００３】そこで、図７に示すように温度変化或いは
照射される光の光強度に応じて光透過率特性が可逆的に
変化する光透過率可変物質を光ディスク内に層状に設け
ることで、光ディスク上に高密度記録された情報を再生
する方法が従来より知られている。光ディスクの記録及
び再生用のレーザ光の光強度は、通常、ガウス分布を示
し、このようなレーザ光が上記光透過率可変物質層上に
照射されると、光透過率可変物質層が、レーザ光のスポ
ット内の温度又は光強度の高い中央部分のみ光透過性と
なって、スポット内の他の部分をマスクするマスク効果
（以下、このようなマスク効果を起こす物質層をマスク
層と記載する）を起こすため、照射レーザ光の実際のス
ポット径よりも小さな識別マークを検出することができ
るのである。上記マスク層に使用される材料としては、
例えば特願平３−２０１０７５号公報や、特願平４−７
８４５８号公報等に開示されているようなフタロシアニ
ン、ナフタロシアニン等の光依存性の色素材料や、スピ
ロピラン、ラクトン、フルオラン系色素などの温度依存
性の色素材料が使用される。

【０００４】また、上記マスク層を有する光ディスク
を、再生信号のＳ／Ｎをあまり劣化させずに照射レーザ
光のスポット径を小さくして再生する技術が特開平５−
１２６７３号公報により開示されている。この開示技術
によれば、光透過率の低い部分の反射率が、光透過率の
高い部分の反射率に較べて十分に低いことを利用して光
ヘッド内のディスクからの反射光をモニターする光検知
器の光量が常に一定になるように出射レーザパワーを制
御している。この結果、光スポット全面積における光透
過率の高い部分の面積比を常に一定になるように制御す
ることができるので、安定した再生信号を得ることが可
能になるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術に基づいて情報を高密度記録した光ディスクを作成し
て再生実験を繰り返すうち、再生信号のトラッキングが
とりにくく成ることが明らかになった。これは、情報の
高密度記録に伴うピット形状の微小化と、照射レーザ光
を吸収してしまうマスク層に原因があると考えられる。

【０００６】ところで、従来よりあるトラッキングエラ
ーの検出方法としては、プッシュプル法や３スポット法
が代表的である。プッシュプル法は、光ディスクからの
反射光を２分割し、それぞれの強度を比較する方法であ
る。このプッシュプル法は、フォーカシング誤差検出用
の四分割光検出器を共用でき、余分な光学部品がいらな
い等、構成の単純さでは有効な方法である。また、３ス
ポット法は、信号及びフォーカシング誤差信号を検出す
るためのメインレーザスポットの前後に照射するトラッ
キング誤差信号検出用のサブレーザスポットを照射し、
このサブレーザスポットを用いてトラッキングサーボを
掛けるものである。この３スポット法は、動作が確実で
安定性の高い方法として知られるが、光ディスク上に照
射される３つのレーザスポットは、１つの半導体レーザ
より出力されるレーザ光を、回析格子等を用いて分けて
生成するため、光を吸収して光透過率が変化するマスク
層を有する光ディスクの再生装置に採用するには光強度
の確保等の問題もあり、上述のプッシュプル法の方が有
利である。

【０００７】このように、マスク層を有する光ディスク
においては、プッシュプル法によるトラッキング検出の
方が有利である。しかし、このプッシュプル法は、ピッ
トの形状や深さによる影響を受けやすく、高密度に形成
された微小なピット上にマスク層が設けられる上述のよ
うな光ディスクにおいては、ピットの大きさや形状によ
ってマスク層の覆われ方に差が生じ、位相差検出のため
の反射光の差が小さくなってトラッキング検出が困難に
なる。また、光ディスク上に情報が高密度に記録されて
いれば、ディスクの偏心や反りによるトラッキングズレ
もトラックピッチやピット形状に比べて非常に大きくな
り、更に、ディスクの面振れによるフォーカスズレの発
生で実効スポット径が変化してもトラッキングズレが発
生するので、再生信号が不安定になってしまう。また、
再生信号が不安定になってしまうだけでなく、トラック
ジャンプやサーチ等の機能面においても不都合が生じて
しまう。このように情報が高密度記録された光ディスク
においては、再生の際にトラッキングズレが発生しやす
くて安定な再生信号を得ることは難しく、現行のＣＤの
記録密度では問題とならなかったことでも大きな問題と
なる。

【０００８】そこで本発明は上記の点に着目してなされ
たものであり、光ディスク上に高密度に記録された情報
を安定して再生することが可能な構造を有する光ディス
クを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、信号に応じた微小な凹凸によ
るピットが形成された光透過性基板上に、特定波長の光
または光の熱を吸収して光透過率が可逆的に変化するマ
スク層を有し、このマスク層を用いて前記ピット上に装
置側から照射されるレーザビームの実効スポット径を小
さくさせる光記録媒体において、前記ピットが、このピ
ットの深さと異なる深さでピットの列方向に連続的に設
けられた連続溝中に形成してあることを特徴とする光記
録媒体を提供しようとするものである。

【００１０】また、本発明は、上記目的を達成するため
の手段として、信号に応じた微小な凹凸によるピット
が、このピットの深さと異なる深さでピットの列方向に
連続的に設けられた連続溝中に形成された光透過性基板
を有する光記録媒体の製造方法であって、研磨したガラ
ス原盤上に、前記ピットの深さと等しい膜厚のフォトレ
ジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜の膜
厚方向の途中まで露光されるような光強度の弱い前記連
続溝形成用の第一のレーザ光と、この第一のレーザ光よ
り光強度が強い前記ピット形成用の第二のレーザ光とを
用いて前記連続溝と前記ピットとを形成するための露光
パターンを前記フォトレジスト膜上に形成する工程とを
少なくとも有することを特徴とする光記録媒体の製造方
法を提供しようとするものである。

【００１１】

【実施例】上述のように、情報を高密度記録することに
よってトラッキングズレが発生しやすくなることから、
光ディスクの構造をトラッキングサーボのためのトラッ
キングエラー信号を良好に検出することが可能なものと
した。特に、マスク層を有する光ディスクの再生装置の
トラッキングエラー検出においては、プッシュプル法が
最も有利なことから、このプッシュプル法を用いてトラ
ッキングエラー検出を行うのに最も適した構造とした。

【００１２】以下、添付図面を参照して本発明の実施例
について説明する。図１は本発明の実施例の光ディスク
に用いられる光透過性基板（以下、単に基板と記載す
る）２の一部拡大図であり、トラック方向に連続溝３が
形成され、更にこの連続溝３中には、情報信号に応じた
ピット４が形成される。また、上記基板２上には、図２
に示すように、上記マスク層１０、反射膜１１、及び保
護膜１２が順次積層される。ここで、図２（Ａ）は、図
１に示すＡ１−Ａ２を通る線の断面図であり、上記連続
溝３，３間のランド部５における光ディスク１の断面図
を示す。また、同図（Ｂ）は、図１に示すＢ１−Ｂ２を
通る線の断面図であり、連続溝３内の断面図を示すもの
である。ピット４は、連続溝３中に連続溝３の溝深さＤ
１とは異なる深さＤ２で設けられており（図１参照）、
連続溝３は暗い背景中の明るい領域のみを再生している
本システムにおいて、トラッキングを良好に掛けること
のできる役目をするものである。ピット４のみの場合
と、連続溝３の場合とではプッシュプル法によるトラッ
キングサーボの掛けやすさは断然連続溝３の方が有利で
あることは当事者周知のことである。

【００１３】これら連続溝３の溝深さＤ１及びピット４
が形成されている部分の溝深さＤ２（図１参照）は、基
板２の屈折率、使用するレーザ光の波長、及びマスク層
の屈折率とその厚さなどの条件から、任意に最適に設定
可能である。例えば、図３に示すような溝深さと反射光
量及びトラッキングエラー信号出力（例えば２Ｄ−ＰＤ
を用いたプッシュプル法による差分信号出力）の関係か
ら、連続溝３の溝深さＤ１をＤ１＜λ／８ｎ（λ：空気
中のレーザ光の波長、ｎ：マスク層１０の屈折率）と
し、ピット４の溝深さＤ２をＤ２＜λ／４ｎとする。こ
こで、図２に示すように、マスク層１０は、ピット４、
連続溝３内のランド部３Ａ、及びランド部５それぞれで
膜厚が異なり、特にピット４の大きさによってもその膜
厚は異なるため、上記連続溝３の溝深さＤ１及びピット
４が形成されている部分の溝深さＤ２は、このようなマ
スク層１０の膜厚の不均一さを考慮して設定することが
望ましい。

【００１４】また、連続溝３及びピット４は、トラック
方向及びディスクの半径方向に対して高密度に記録され
ており、ピット４は基準周波数に対してある範囲内で時
間的に整数倍の信号の組み合わとなるような信号で構成
されている。即ち、一般に情報信号は従来よりあるＣＤ
（コンパクトディスク）の記録方式で知られているよう
に基準周波数に対してある範囲内で時間的に整数倍の信
号の組み合わせで成り立っている。ＣＤの場合はピット
長が３Ｔから１１Ｔの範囲での情報信号の組み合わせで
成り立っており、３Ｔが最も短い（小さい）ピット長で
あり、１１Ｔが最も長い（大きい）ピット長である。高
密度記録媒体システムにおいてもこのように小さいピッ
トから大きなピットの組み合わせで情報信号を組み立て
ることが、ＣＤ方式との整合性を取るためにも有利であ
るためである。

【００１５】また、上記基板２は、既によく知られてい
るように、種々のものを用いることができ、ガラス、エ
ポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル酸
エステル樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂等、良好な透
明性を有する材料であれば良く、また後述の製造方法に
より作成したスタンパを用いて作成される。また、基板
２上には光透過率可変媒体であるマスク層１０が積層さ
れるがこのマスク層１０は、上述した従来と同様な光依
存性や温度依存性の色素材料が使用され、例えばスピン
コート法により形成される。また、マスク層１０を構成
する色素材料が、真空蒸着法を用いても性質の劣化のな
いものであれば、真空蒸着法を用いて形成することも可
能である。このように真空蒸着法を用いてマスク層１０
を形成すれば、基板２上の凹凸に対してほぼ均一な薄膜
を形成できるため、上記連続溝３の溝深さＤ１及びピッ
ト４が形成されている部分の溝深さＤ２の設定が容易に
なる。また、マスク層１０の材料として上げた上述の物
質は室温で特定の波長領域に吸収があり、温度上昇や、
照射強度にともなって吸収波長が異なるので再生に使用
するレーザ光波長に応じて適当な物質を選択すれば良
い。

【００１６】マスク層１０上に設けられている反射膜１
１は、アルミニウム、金等の反射率の高い金属を真空蒸
着やスパッタリングなどの手段によって形成する。そし
て、この反射膜１１上に設けられた保護膜１２は、ＵＶ
硬化樹脂等をスピンコート法を用いて形成する。以上の
ように構成した光ディスク１を、プッシュプル法を用い
てトラッキングエラー信号検出を行えば、安定したトラ
ッキングサーボを掛けることが可能になるだけでなく、
トラックジャンプやサーチ等のトラックを飛び越して光
スポットの走査を行う際にも安定した動作が行えるよう
になる。

【００１７】次に、上記光ディスク１の製造方法につい
て説明する。図４は、本発明の光ディスクの製造方法を
説明するための図である。まずガラス原盤を研磨・洗浄
し、フォトレジスト塗布面全面を平坦化する（１０
１）。次に、この平坦化されたガラス面に記録膜となる
フォトレジストを、例えばスピンコート法により所定の
厚さ塗布し、このレジスト膜が、ガラス原盤に固着され
るよう熱処理を施し記録膜付きのガラス原盤を得る。こ
のフォトレジストの膜厚は、上記ピット４の溝深さＤ２
とする（１０２，１０３）。

【００１８】次に、上記記録膜へ情報信号に応じた記録
用レーザ光（例えば、ガスレーザから放射されたレーザ
光を、光変調器を用いて変調をかけ、レンズで集光した
ものを使用）を照射して露光する（１０３）。ここで、
フォトレジストは、照射されるレーザ光の光強度に依存
して露光されるので、記録の際の記録用レーザ光は、図
５に示すようなビームプロファイルの異なる２本のビー
ムを用いるようにする。即ち、溝深さの浅い連続溝３を
形成させるための露光は、フォトレジストの膜厚方向の
途中までで良いので、同図に示すように光の最高強度が
低いビームプロファイル２１のレーザ光を使用する。そ
して、ピット４の形成の露光は、フォトレジストの膜厚
方向に貫通させて行えば良いので、光強度が高いビーム
プロファイル２２のレーザ光を使用する。また、それぞ
れのレーザ光で連続溝３及びピット４形成用の露光がな
された時、それぞれの幅Ｒ１，Ｒ２が等しくなるよう
に、それぞれのレーザ光のビームプロファイルが設定さ
れる。これらビームプロファイルは、パワーと幅などを
変更すれば任意の形状に変えることが可能であるので、
連続溝３の溝深さＤ１や、連続溝３及びピット４の幅に
応じて適宜設定するようにする。更に、上記２本の記録
用レーザ光は、同時記録で同一スポット箇所でも良い
し、同一トラック上で前後になるように照射しても良
い。また別々のトラックを照射するようにしても良い
が、何れの場合も、連続溝３中にピット４列が入るよう
に照射位置を制御する。

【００１９】次に、現像処理を施し、上記情報信号に応
じた凹凸を形成し（１０５）、この凹凸の形成された表
面に導電化皮膜の形成後、メッキによってスタンパを作
製し（１０６）、このスタンパを基に射出成形や、２Ｐ
法と呼ばれる紫外線硬化樹脂による型押し方法等の方法
を用いて上記基板２を作成する（１０７）。このように
得られた基板２上に、上述したようにマスク層１０を積
層して（１０８）、反射膜１１を蒸着させ（１０９）、
更にその上に保護膜１２を形成する（１１０）ことで、
上記光ディスク１を得ることができる。

【００２０】なお、上記連続溝３は、トラッキングに関
する情報以外にも例えばトラックをある周波数でウォブ
ルさせることで、媒体上での絶対再生時間を検知するこ
とも可能である。そのためには、連続溝３の記録時にレ
ーザビームを変調しながら一定周波数で電圧をビームに
直行方向に掛けてやれば良い。このことによってサーチ
機能などの安定を図ることができる。また、連続溝３
は、光ディスク１上に、同心円状或いは螺旋状に設けら
れるもののほか、光ディスク１上の所定位置に設けても
良い。この所定位置は装置側との間で予め決められた場
所であり、例えば、セクタやデータの先頭を示すヘッダ
内（例えば、同期信号毎）に配置する。また、データ構
造に関係なく、一定周期に配置しても良い。更に、図６
に示すように、光ディスク上の所定位置（例えば、同図
中に示す点線位置）に配置しても良く、また、それらを
組み合わせた配置としても良い。このように連続溝３を
光ディスク上で一定期間連続的にする場合、連続溝３の
形成された部分でトラッキングサーボをかけてその状態
を固定し、次の連続溝３が形成された部分で再びトラッ
キングサーボを掛けるといった再生を行うようにする。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光記録媒体
によれば、信号に応じた微小な凹凸によるピットが形成
された光透過性基板上に、特定波長の光または光の熱を
吸収して光透過率が可逆的に変化するマスク層を有し、
このマスク層を用いて前記ピット上に装置側から照射さ
れるレーザビームの実効スポット径を小さくさせる光記
録媒体において、前記ピットが、このピットの深さと異
なる深さでピットの列方向に連続的に設けられた連続溝
中に形成したので、安定したトラッキングサーボを掛け
ることができ、高密度記録された信号を安定して再生す
ることが可能になる。

【００２２】また、研磨したガラス原盤上に、前記ピッ
トの深さと等しい膜厚のフォトレジスト膜を形成する工
程と、前記フォトレジスト膜の膜厚方向の途中まで露光
されるような光強度の弱い前記連続溝形成用の第一のレ
ーザ光と、この第一のレーザ光より光強度が強い前記ピ
ット形成用の第二のレーザ光とを用いて前記連続溝と前
記ピットとを形成するための露光パターンを前記フォト
レジスト膜上に形成する工程とを少なくとも有するの
で、ピットの深さと異なる深さで前記ピットの列方向に
連続的に設けられた連続溝中にピットが形成されている
ような光透過性基板を有する光記録媒体を従来からある
装置を用いて製造することが可能であるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光ディスクの一部拡大
図である。

【図２】図１における光ディスクの断面図である。

【図３】光ディスクにおける溝深さと反射光量及びトラ
ッキングエラー信号の関係を示す図である。

【図４】図１における光ディスクの製造方法を説明する
ための図である。

【図５】図４における光ディスクの製造時に使用される
ビームプロファイルを示す図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す光ディスクの構成図
である。

【図７】本実施例及び従来の光ディスクで使用される光
透過率可変媒体の光透過率特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 光透過性基板（基板） ３ 連続溝 ４ ピット ５ ランド部 １０ マスク層 １１ 反射膜 １２ 保護膜 ２１ 連続溝形成用レーザ光（第一のレーザ光） ２２ ピット形成用レーザ光（第二のレーザ光）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】信号に応じた微小な凹凸によるピットが形
   成された光透過性基板上に、特定波長の光または光の熱
   を吸収して光透過率が可逆的に変化するマスク層を有
   し、このマスク層を用いて前記ピット上に装置側から照
   射されるレーザビームの実効スポット径を小さくさせる
   光記録媒体において、 前記ピットが、このピットの深さと異なる深さでピット
   の列方向に連続的に設けられた連続溝中に形成してある
   ことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】信号に応じた微小な凹凸によるピットが、
   このピットの深さと異なる深さでピットの列方向に連続
   的に設けられた連続溝中に形成された光透過性基板を有
   する光記録媒体の製造方法であって、 研磨したガラス原盤上に、前記ピットの深さと等しい膜
   厚のフォトレジスト膜を形成する工程と、 前記フォトレジスト膜の膜厚方向の途中まで露光される
   ような光強度の弱い前記連続溝形成用の第一のレーザ光
   と、この第一のレーザ光より光強度が強い前記ピット形
   成用の第二のレーザ光とを用いて前記連続溝と前記ピッ
   トとを形成するための露光パターンを前記フォトレジス
   ト膜上に形成する工程とを少なくとも有することを特徴
   とする光記録媒体の製造方法。