JPH08138246A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高密度記録に適する記録可能光ディスクを提供
する。 【構成】再生専用光ディスクで、最短マークピッチを再
生光の検出領域の1／2nとする小ピットと信号に対応し
た長さを持つピットを形成する。小ピットは信号に対応
して複数個繰返し形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録部分と未記録部分
の反射光強度差を信号として検出する光ディスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの最短マークピッチは、通常
再生レーザ光の波長とレンズ開口数で現される回折限界
によって決まる。しかし、近年では光ディスクの高密度
化を図るため、回折限界以下の記録マークを再生する超
解像および記録情報を複数値とする多重記録などが提案
されている。

【０００３】既に製品化されているコンパクトディス
ク，レーザディスク等の再生専用光ディスクは、凹凸ピ
ットを有する基板上に反射膜を形成しピットの有無を再
生光の反射率差として検出する。このピット長は再生光
の回折限界以上であり、ピット深さは一定である。高密
度再生専用光ディスクの従来例として、特開平４−１６
７２３７号，特開平６−５２５４８号公報に記載のもの
があげられる。特開平４−１６７２３７号公報は超解像
を扱った従来例であり、ピットのピッチを再生光の回折
限界以下とした小ピットを有する基板上に反射膜および
相変化膜を積層したディスクを用いる。再生光照射時に
生じる温度分布を利用し、再生スポット内部の相変化膜
を一部液化することにより、液化部分の小ピットのみを
再生する。一方、特開平６−５２５４８号公報に記載の
ディスクはトラックピッチを狭め、小ピットを形成した
光ディスクを用いる。隣接する２本のトラックを同時に
再生し、２分割された光検出器を用いて和信号と差信号
を合成し記録信号を再現する。

【０００４】また、反射率変化を信号とする書換え可能
光ディスクでも様々な高密度化技術が提案されている。
多重記録は、特開昭６３−６３１４２号公報に記載のも
のがあげられる。融点の異なる３層構造の記録膜を用い
た媒体に、各層の融点に応じた三値の記録レーザパワー
によって穴あけ記録を行い四値の情報を記録する方法で
ある。この際、記録波長によって各層の膜厚を特定し、
記録ピットの深さを制御する。しかし、多重記録を行う
ため記録パワーを記録層の融点または融解温度に応じた
複数値に設定し、記録値の数に応じて記録膜を多層化さ
せることが必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した超解像に関す
る従来例では、再生レーザ光の温度分布を利用して実効
的な検出領域を狭くする方式を用いている。特開平４−
１６７２３７号公報の場合、再生レーザ光の強度のばら
つきによって一定のマスク形状を保つことは難しい。ま
た再生線速の異なる用途によっては、線速に対応した融
点および熱容量をもつ相変化膜の開発が必要となり、加
えて再生回数による相変化膜の劣化も問題となる。一
方、特開平６−５２５４８号公報に記載のディスクは再
生による劣化は小さく、トラッキングずれの場合も正確
なデータを再生することができる。しかし２分割された
光検出器と演算回路が必要になる。

【０００６】また、多重記録が可能な光ディスクの従来
例は、記録値の数に応じて記録膜を多層化することが必
要となり、従来例では融点の異なる３層構造の記録膜を
用いている。記録膜は多層化する程媒体の製造工程が複
雑になり、生産時に各層の融点および融解温度を制御す
ることが難しくなる。一方、記録時には、記録膜各層の
融解温度に対応して膜面温度を特定する必要がある。す
なわち、記録線速，記録パワーなどの条件が一義的に決
まるため、ディスクの構造に対する用途は限定される。
また、記録時に生じる膜面の温度分布も制御する必要が
あり、記録マークにあたる部分の特定層のみを融解する
ことは難しい。

【０００７】

【課題を解決するための手段】高密度記録を行う上で、
超解像は安定したマスクの形成、多重記録は記録膜の多
層化および膜面温度の制御が問題となる事は既に述べ
た。本発明では上述の問題点を解決し、反射率を複数値
に設定する再生専用ディスクおよび記録可能光ディスク
を提供する。

【０００８】本発明では最短マークピッチを再生光の検
出領域の1／2とし、マーク長に係らずピット深さは一定
とする。また、再生時のクロックは最短マークピッチの
周波数とする。従来のＬＤ，ＣＤと同様に、再生スポッ
トはトラック中心に沿って走査させ、再生レーザ光の反
射光量を検出し信号とする。

【０００９】記録可能光ディスクは、記録膜を多層化せ
ず反射面の移動とランドグルーブ間の干渉効果によっ
て、記録後の反射率を複数値に設定する。基板にはトラ
ッキング用の溝(グルーブ)があるものを用いる。記録膜
は光学的特性が変化する第１層と光を吸収し熱に変換す
る第２層からなる。第１層には、膜厚によって干渉効果
が異なる光学的減衰係数ｋの小さい材料を用いる。レー
ザの照射によって第１層の少なくとも一部と第２層が合
金結晶化する。第１層の合金結晶しない部分は干渉層と
して残り、この干渉層と合金結晶の境界面が記録後の反
射面となる。反射面の移動量は記録膜の膜面温度によっ
て異なるため、記録レーザパワーおよび記録線速に応じ
て多重記録を行うことができる。

【００１０】記録は溝間(ランド)に行う。レーザパワー
は、ランドにおける記録後の反射面がグルーブの未記録
部の反射面と同じになる値とディスクの反射率が最小と
なる値の三値に設定する。

【００１１】

【作用】本発明では図１に示すように、最短マークピッ
チが再生スポットの1／2の周期を持つ小ピットを形成し
たディスクを用いる。

【００１２】回折限界以上のマークピッチで記録された
ピットを再生すると、再生光の反射光強度はピットの有
無に対応する。ピットの無い部分ではＲ₀、ピットのあ
る部分はＲの反射率を示し、ピットの有無およびピット
の長さを情報として活用することできる。一方、回折限
界以下のマークピッチで記録された小ピットを再生する
と、その反射率Ｒ'は回折限界以上の場合の反射率Ｒと
未記録部分Ｒ₀との中間値Ｒ'となる。しかし、再生スポ
ットの検出領域に複数の小ピットが同時に存在するため
ピット自身を分離することはできない。そのため繰返し
記録された小ピットを再生すると、反射率がＲ'小ピッ
トの繰返し分の長さを待った信号が得られる。すなわ
ち、反射率が複数値となる多重記録を行うことができ
る。

【００１３】反射面移動光ディスクは、光学的特性が変
化する第１層と光を吸収し熱に変換する第２層からなる
記録膜をもつ。第１層には光学的減衰係数ｋの小さな材
料を用い、第１層の膜厚によって干渉効果を制御する。
第１層の干渉効果は記録膜全体の反射率を決定する。第
１層の膜厚と反射率は図４に示す関係にあり、膜厚を順
次厚くしていくと反射率は３次関数的に変化する。

【００１４】記録時には第１層と第２層が溶融し合金結
晶を形成するが、レーザパワーが低い場合は第２層と第
２層側に面した第１層の一部が合金結晶を作る。その
際、合金結晶化していない第１層は干渉層として動作す
る。合金化部分ではｋが増大するため、記録後の反射面
は合金結晶と干渉層として残る第１層との境界になる。
記録前は第１層と第２層の境界に反射面があるため、記
録後の反射面は第１層側に移動した形になる。記録レー
ザパワーの増加に伴い、第１層の合金化部分が増加し、
反射面が第１層側に移動する。そのため、干渉層として
残る第１層の膜厚は薄くなり、図４に示す第１層の膜厚
と反射率の関係と同様の変化を示す。

【００１５】その他に、案内溝付きの基板上を用いる場
合、溝(グルーブ)と溝間(ランド)の反射面に段差が生じ
干渉が起こる。ランドグルーブ間の干渉は図６に示すよ
うに反射面の段差がλ/4のとき反射率が最小となり、段
差がない場合最大となる。すなわち、ランドに記録を行
う場合、記録マークとグルーブの反射面が揃うと反射率
が最大となり、記録マークとグルーブの反射面の差がλ
/4で反射率が最小となる。

【００１６】記録マークの反射率は上述した２種類の干
渉効果の総合で決まる。ランド記録をした場合、反射面
の移動量を反射面の段差がなくなる位置と第１層の膜厚
によって反射率が最小となる位置に反射面が移動するよ
うレーザパワーを設定すると反射率の異なる多重記録を
行うことができる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）本発明の一実施例として、凹凸ピットを有
する基板上に反射膜を形成した再生専用光ディスクにつ
いて説明する。再生専用光ディスクは、凹凸ピットを有
する基板上に反射膜を形成しピットの有無を再生光の反
射率差として検出する。この際、ピット長は再生光の回
折限界以上であり、ピット深さは一定である。

【００１８】本発明では、図１に示すように最短マーク
ピッチを再生スポットの検出領域２の1／2とする小ピッ
ト３と信号に対応した長さを持つピット１が混在したデ
ィスクを用いる。この際、小ピット３は信号に対応させ
て繰返し形成する。

【００１９】ピット１を再生した場合のピットと信号の
関係を図２に示す。再生光の反射光強度はピット１に対
応し、ピットの無い部分ではＲ₀、ピット１のある部分
はＲの反射率を示す。即ち、ピットの有無と長さを情報
として活用することできる。

【００２０】一方、小ピット３を再生した場合のピット
と信号の関係を図３示す。小ピット３の反射率は回折限
界以上のピット１の反射率Ｒと未記録部分Ｒ₀との中間
値Ｒ'を示す。しかし、再生スポットの検出領域に複数
の小ピット３が同時に存在するため各ピットを分離する
ことはできない。そのため繰返し記録された小ピット３
を再生すると、小ピット３の繰返し分の長さを待つ反射
率Ｒ'の信号が得られる。しかし、最短マークピッチが
再生時の検出領域の1／2であり、ピットの後方対応した
ジッタが発生する。このためクロックを最短マークピッ
チに対応させる。

【００２１】小ピット３とピット１が混在した場合、図
３に示すような信号が得られ、反射率が三値となる多重
記録を実現することができる。

【００２２】（実施例２）本発明の一実施例として、以
下、第１層の干渉膜２にＳｂ₂Ｓｅ₃、第２層にＢｉを用
いた光ディスクについて説明する。

【００２３】図４にこの２層膜を用いた場合の第１層の
膜厚に対する反射率変化の計算結果を示す。この計算結
果は、第２層のＢｉ膜の膜厚は２５ｎｍと一定にして、
第１層のＳｂ₂Ｓｅ₃膜の膜厚を変化させた結果である。
図５に記録前のディスク構造を示す。ポリカーボネート
基板上４に、第１層として干渉膜５のＳｂ₂Ｓｅ₃を形成
し、続いて第２層として反射膜６のＢｉ膜を形成する。
膜はいずれもスパッタリングにより形成する。第２層の
Ｂｉ層を形成した後、保護膜を形成する。保護層には紫
外線硬化樹脂７を用いた。この際、第１層のＳｂ₂Ｓｅ₃
膜の膜厚を９０ｎｍ、第２層のＢｉ膜の膜厚は２５ｎｍ
とした。

【００２４】第１層の干渉膜の光学特性は複素屈折率ｎ
＊を用いると、ｎ＊＝３．８−ｉ０．１であり、消衰係
数ｋが小さく波長７８０ｎｍのレーザ光での吸収は少な
い。一方、第２層のＢｉ膜の光学特性はｎ＊＝２．６−
ｉ４．５となる。レーザ照射により第１層目のＳｂ₂Ｓ
ｅ₃の層と、第２層目のＢｉ層が反応し、Ｓｂ−Ｓｅ−
Ｂｉ間で光学特性が異なる合金結晶層を作る。この合金
結晶層の光学特性はｎ＊＝４．５−ｉ３．０であり、金
属材料に近い特性を示す。ただし、記録パワーが非常に
高い場合、干渉層として残る第１層が少なくなり合金結
晶におけるＢｉ含有量が減少するため、消衰係数ｋは上
記の値よりも小さくなる。

【００２５】図６に未記録状態におけるグルーブ深さと
反射率の関係を示す。グルーブ幅は一定値0.4μmとす
る。反射率は光学的深さnλ/4のとき最小、nλ/2のとき
最大となる。本実施例で用いたディスクのグルーブ深さ
はλ/8である。

【００２６】記録後の状態を示した説明図と記録信号を
図７に示す。記録はランド９に行う。記録時には第１層
と第２層が溶融し合金結晶８を形成するが、記録パワー
が低い場合は第２層と第２層側に面した第１層の一部が
合金結晶８を作る。第１層の合金結晶化した部分ではｋ
が増大し合金化していない部分はそのまま干渉層として
働く。記録後の反射面は合金化部分と干渉層として残っ
た部分との境界となる。

【００２７】記録マーク部分に干渉層として残る第１層
の膜厚は、記録前よりも薄くなるため、図４に示すよう
に反射率は低下する。しかし、記録マーク部分の反射率
は干渉層として残る第１層の膜厚の他に、記録マークと
隣接するランドまたはグルーブの干渉効果によって決定
される。ランド記録の場合、記録マークの反射面は記録
パワーの増加に伴って、まずグルーブの反射面に近づ
く。更に記録パワーを増加させると記録マークの反射面
はグルーブの反射面よりも基板側に移動する。記録パワ
ーの増加に伴って記録マーク部分に干渉層として残る第
１層は薄くなり、図４に示す干渉層の膜厚と反射率の関
係に従って反射率が低下する。しかし、図６に示すグル
ーブ深さと反射率の関係では、光学的深さλ/4のとき反
射率最小、０およびλ/2のとき反射率最大となる。すな
わち、ランドに記録した記録マークの反射面がグルーブ
の反射面と揃う(図７(b))ときには、マーク部分の反射
率は未記録部よりも高くなる。記録マークの反射面がグ
ルーブの反射面よりも基板側に近くなる(図７(c))とき
は、記録マークとグルーブの干渉効果も反射率が低下す
る方向に働き、記録マークの反射率は未記録部よりも低
くなる。

【００２８】図８は記録線速を3.0m/sとし、図５に示す
構造の光ディスクにＤＣ光で記録を行った場合の記録パ
ワーと反射率の関係を示している。ランド記録では記録
パワーを4.0mWとした(b)の状態で反射率が最大となり、
記録パワー8mWとした(c)の状態で反射率は最小となる。

【００２９】従って、記録パワーを4mW，8mWに設定しラ
ンド記録を行うことにより、三値記録を実現することが
できる。

【００３０】（実施例３）以下、本発明におけるその他
の実施例を説明する。再生専用ディスクで、小ピット２
とピット１を混在させることにより三値の多重記録がで
きることは実施例１で既に述べた。また、案内溝付き反
射面移動光ディスクにランド記録を行うことによって三
値記録が実現できることを実施例２で述べた。本実施例
では同一の光ディスクに再生専用部分と記録可能部分を
共有する実施例を説明する。

【００３１】図５に記録前のディスク構造を示す。案内
溝と凹凸ピットを有するポリカーボネート基板上４に、
第１層として干渉膜５のＳｂ₂Ｓｅ₃を形成し、続いて第
２層として反射膜６のＢｉ膜を形成する。膜はいずれも
スパッタリングにより形成する。第２層のＢｉ層を形成
した後、保護膜を形成する。保護層には紫外線硬化樹脂
７を用いた。この際、第１層のＳｂ₂Ｓｅ₃膜の膜厚を９
０ｎｍ、第２層のＢｉ膜の膜厚は２５ｎｍとした。

【００３２】凹凸ピット部分では実施例１で述べたよう
に、長さが再生光の回折限界以上であるピット１と回折
限界以下の小ピットが混在し、それらのピット深さは一
定とする。凹凸ピット部分にも図３に示す構造の膜が形
成されるが、Ｓｂ₂Ｓｅ₃膜が干渉層、Ｂｉ膜が反射層と
して働くため、実施例１の場合と同様に反射率の異なる
三値の信号が得られる。

【００３３】一方、案内溝部分では実施例２で述べたよ
うに、追記する信号を記録パワーを二値に設定しランド
記録を行う。記録パワーの設定値は、記録マーク部分の
反射面がグルーブの反射面と揃う図７(b)の状態と記録
マークの反射面がグルーブの反射面よりも基板側に近く
なる図７(c)の状態が得られる値とする。

【００３４】再生時には、再生専用部分と記録可能部分
から反射率の異なる三値の信号が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、再生専用光ディスクで
ピット長さを調整のみによって記録後の反射率が複数値
になる多重記録を行うことができる。また、記録可能光
ディスクで２層構造の記録膜を用いた簡単な構造の光デ
ィスクを用いて多重記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の再生専用ディスクにおけるピットと再
生信号の関係を示した説明図。

【図２】本発明の再生専用ディスクにおけるピットと再
生信号の関係を示した説明図。

【図３】本発明の再生専用ディスクにおけるピットと再
生信号の関係を示した説明図。

【図４】本発明の記録可能光ディスクで第１層の膜厚と
反射率の関係を示す特性図。

【図５】本実施例の記録可能光ディスクにおけるディス
クの断面図。

【図６】本実施例の記録可能光ディスクにおけるグルー
ブ深さと反射率の関係を示す特性図。

【図７】本実施例の記録可能光ディスクでランド記録を
行った場合の記録膜の状態と再生信号の関係を示す説明
図。

【図８】本実施例の記録可能光ディスクで記録パワーと
反射率の関係を示す特性図。

【図９】その他の実施例における記録ピットおよび記録
マークと出力信号の関係を示す説明図。

【符号の説明】

１…記録ピット、２…再生スポットの検出領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録部分と未記録部分の反射光強度を信号
   として検出する光ディスク記録媒体において、再生光ス
   ポットの検出領域の1／2を最短マークピッチとする信号
   を記録し、トラック中心に沿って再生スポットを走査さ
   せることにより多重記録が可能であることを特徴とする
   光ディスク。
2. 【請求項２】トラッキング用の溝を有する基板上に、レ
   ーザ光照射によって光学的変化および反射面移動を生じ
   る記録層を設けた光ディスク記録媒体において、記録レ
   ーザパワーを二値とし溝間に記録を行うことにより、三
   値の情報記録を可能とすることを特徴とする光ディス
   ク。
3. 【請求項３】請求項１または２において、記録部分と未
   記録部分の反射光強度差を信号として検出する光ディス
   ク記録媒体の同一の光ディスク上に、前記再生光スポッ
   トの回折限界以下である記録マークと回折限界以上であ
   る記録マークを有する部分と、二値の記録パワーを用い
   て溝間に記録を行う部分を共有する光ディスク。