JPH0855366A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】隣接トラックからの情報の読み出しを抑制し、
対象とするトラックからの情報のみを再生できる情報記
録媒体を提供する。 【構成】第１グループのトラック３と第２グループのト
ラック４が同心円状または螺旋状に設けられ、第１グル
ープのトラック３と第２グループのトラック４とは、半
径方向に交互に段差をつけて設けられ、第１グループの
トラック３及び第２グループのトラック４には、レリー
フ状のピット５、６が形成されており、前記レリーフ状
ピットをレーザスポットで照明した場合、前記ピット内
で反射した光と前記ピット外で反射した光の位相差が第
１グループのトラック３内にあるピットに対してはψで
あり、かつ前記第２グループのトラック４内にあるピッ
トに対しては―ψ＋２ｍπ（ｍ＝±０、１、２.....）
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等の情報記
録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の例として、コンパクトディ
スク（以下、ＣＤという）がある。図６は、ＣＤの構成
を示す図である。図６に示すように、ＣＤは、厚さ1.2m
mの透明基板８１にレリーフ状の位相ピット列８２が螺
旋状に形成されている。これが情報トラックである。そ
して、音声情報を位相ピットの長さに対応させることに
よって、音声情報が記憶されている。

【０００３】記憶されている情報を再生する際は、ま
ず、ＣＤを回転させる。そして、再生ヘッドから照射さ
れる光ビームによって、この位相ピットの幅よりも少し
半径が大きい光スポットが情報トラック上に形成され
る。そして、情報トラック上に照射された光スポットの
反射光の回折状態が検出されることによって、情報が再
生される。

【０００４】光スポットの位置に位相ピットがない場
合、情報トラックからの反射光はすべて再生ヘッドに戻
る。そのため、再生ヘッドに内蔵された情報検出器は、
大きい値を検出する。光スポットの位置に位相ピットが
ある場合、情報トラックからの反射光は位相ピットによ
って回折される。そのため、反射光の一部は再生ヘッド
の外側に反射し再生ヘッドに戻らない。反射光の残りの
一部が再生ヘッドに戻る。すなわち、光スポットの位置
に位相ピットがある場合、再生ヘッドに内蔵された情報
検出器は、小さい値を検出する。

【０００５】一般的に、再生ヘッドからの光ビームの半
径は、回折限界までしぼり込むことができる。そのた
め、情報トラックに照射される光スポットの半径を、1
μm以下まで絞り込むことができる。したがって、情報
トラックのピッチを1.6μmとすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、情報記録媒
体により多くの情報を記憶させたいという潜在的要求が
ある。発明者らは、この要求に応えるために、多くの検
討を重ねた。一般的には、再生ビームの波長を短くする
ことによって、再生ビーム径をより小さくし、狭トラッ
クピッチ化することが提案されている。

【０００７】ところが、再生ヘッドに用いる光源に制約
があり、無限に波長を短くすることは不可能である。一
方、再生ビーム径の大きさを一定にして、狭トラック化
をすると、再生ビームの光スポットが隣接トラックにも
照射されてしまう。その結果、光スポットが隣接トラッ
クの位相ピットにもかかってしまい、隣接トラックの情
報が読み出されてしまうという問題が生じる。

【０００８】そこで、本発明は、隣接トラックからの情
報の読み出しを抑制し、対象とするトラックからの情報
のみを再生できる情報記録媒体を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため、
本発明の情報記録媒体は、第１グループのトラックと第
２グループのトラックが同心円状または螺旋状に設けら
れ、前記第１グループのトラックと前記第２グループの
トラックとは、半径方向に交互に段差をつけて設けら
れ、前記第１グループのトラック及び前記第２グループ
のトラックには、レリーフ状のピットが形成されてお
り、前記レリーフ状ピットをレーザスポットで照明した
場合、前記ピット内で反射した光と前記ピット外で反射
した光の位相差が前記第１グループのトラック内にある
ピットに対してはψであり、かつ前記第２グループのト
ラック内にあるピットに対しては―ψ＋２ｍπ（ｍ＝
０、±１、±２.....）になっているような構成とし
た。

【００１０】また、本発明の情報記録媒体は第１グルー
プのトラックと第２グループのトラックが同心円状また
は螺旋状に設けられ、前記第１グループのトラックと前
記第２グループのトラックとは、半径方向に交互に段差
をつけて設けられ、前記第１グループのトラック及び前
記第２グループのトラックには、レリーフ状のピットが
形成されており、前記レリーフ状ピットをレーザスポッ
トで照明した場合、前記ピット内で反射した光と前記ピ
ット外で反射した光の位相差が（２ｍ―１）π（ｍ＝
０、±１、±２、....）であるような構成でもよい。

【００１１】そしていずれの場合においても、次の作用
の項で述べる（数３４）を満たすことが好ましい。

【００１２】

【作用】今、第１グループのトラックのトラックが凹状
のトラック（凹トラック）であり、第２グループのトラ
ックが凸状のトラック（凸トラック）であるとする。こ
こで、凹トラックは、ビームが照射される側から見たと
きに、へこんでいるトラックであり、凸トラックは、ビ
ームが照射される側から見たときに、突起しているトラ
ックであるとする。

【００１３】凹トラックに信号が記録されておらず（位
相ピットがない）、隣接する凸トラックに信号が記録さ
れている場合（位相ピットがある）を考える。図２は、
この状態を示す図である。図２において、再生ビーム３
１は、上方から凹トラック中央に照射されている。い
ま、図２の位相ピットのトラック方向の長さが、再生ビ
ームサイズ（スポット径）より十分長いとすると、隣接
トラックのピットによる戻り光（反射光）の強度変調量
Ｎは、図３、図４の各状態における戻り光量の差に等し
い。

【００１４】一方、ディスク面で反射、回折した光は再
び対物レンズに戻って、図５に示すような回折パターン
を形成する。図５において、領域５１、５２は、０次回
折光と±１次回折光が干渉する領域である。領域５３
は、０次回折光のみが存在する領域である。戻り光量
は、領域５１、５２と領域５３の光強度を足すことで得
られる。

【００１５】いま、凹凸トラックの段差をｄ1、位相ピ
ットの深さをｄ2とする。このとき、これらの凹凸によ
る光の反射時の位相変化δ、ψは、媒質の屈折率をｎ、
光ビームの波長をλとすると、

【００１６】

【数１２】

【００１７】

【数１３】

【００１８】で与えられる。ただし入射ビームが直線偏
光状態でかつ偏光方向（電気ベクトルの方向）がトラッ
クにほぼ平行であり、位相ピットがビームの入射方向か
らみてへこんでいる場合に限り（数１３）は実質的に正
しくなく、次の補正式を用いる必要がある。

【００１９】

【数１４】

【００２０】（数１４）はG.Bouwhuis ほか著、Princip
les of Optical Disc Systems, Adam Hilger Ltd, Bris
tol, (1985) の１０１〜１０４ページに詳しく説明がな
されている。また、トラックピッチをp、マーク幅（図
４における凸トラック中に刻まれた溝の幅）をgとす
る。このとき、０次回折光振幅Ｋ0、１次回折光振幅Ｋ1
は、物体構造のフーリエ変換より、

【００２１】

【数１５】

【００２２】

【数１６】

【００２３】で与えられる。ただし o(x) はディスク表
面の振幅分布関数で

【００２４】

【数１７】

【００２５】である。よって、マークがあるときの図５
の領域５１、５２（０次回折光と±１次回折光が干渉す
る領域）の強度Ｉ1(ψ)は、

【００２６】

【数１８】

【００２７】となり、図５の領域５３（０次回折光のみ
が存在する領域）の強度Ｉ0(ψ)は、

【００２８】

【数１９】

【００２９】となる。ここで

【００３０】

【数２０】

【００３１】

【数２１】

【００３２】

【数２２】

【００３３】

【数２３】

【００３４】

【数２４】

【００３５】また、マークがないときの領域５１、５２
（０次回折光と±１次回折光が干渉する領域）の強度
Ｉ1(０)、領域５３（０次回折光のみが存在する領域）
の強度Ｉ0(０)は、（数１８）、（数１９）においてψ
＝０とすればよいから、

【００３６】

【数２５】

【００３７】

【数２６】

【００３８】となる。さて、ここで、図５の領域５１、
５２の面積をα、領域５３の面積をβとすると、図３、
図４の各状態における戻り光の差Nは、

【００３９】

【数２７】

【００４０】となる。（数２７）でNは明らかに隣接す
る凸トラックからのクロストークレベルを表している。
したがって（数２７）において、N=0 とおけば、クロス
トークフリーの条件式が得られる。ここまでは隣接する
凸トラックから凹トラックへ混入するのクロストークを
考えたが、つぎに自トラック、すなわちレーザスポット
が存在する凹トラックに位相ピットがある場合を考え
る。この場合、図５の領域５１、５２における光強度Ｊ
1(ψ)、および領域５３における光強度Ｊ0(ψ)は

【００４１】

【数２８】

【００４２】

【数２９】

【００４３】で与えられ、信号レベルSは

【００４４】

【数３０】

【００４５】で与えられる。ただし

【００４６】

【数３１】

【００４７】

【数３２】

【００４８】

【数３３】

【００４９】（数２７）と（数３０）を用いて、比N/S
を求めると、これが相対的なクロストークを与える。一
般にこの相対的なクロストーク量は-20dB以下になるこ
とが望ましく、そのためには

【００５０】

【数３４】

【００５１】を満たすことが望ましい。以上の議論で、
ガウスビームの効果は考慮していない。また、±１次回
折光が互いに干渉する効果も考慮していない。しかし、
これらの考慮をしなくとも、（数２７）および（数３
０）は、十分精度良く信号およびクロストークレベルを
与える。

【００５２】また、再生ビームがトラックオフセットを
生じていなければ、図５の領域５１と領域５２の強度は
同一となる。したがって、−１次回折光について別に考
慮する必要はない。以上は、凹トラックから見た場合の
クロストークについてである。凸トラックから見た場合
のクロストークを考えると、隣接トラックとの凸凹関係
が逆転するためδの符号が反転する。もし、凹トラック
と凸トラックのそれぞれに形成されたピットがともに凹
形状（または凸形状）だったとすれば、（数２７）、
（数３０）でψの符号が変わらず、δの符号だけ反転す
ることになる。この場合は、クロストークフリー条件を
与えるδの値が変わってしまうため、この状態は好まし
くない。ただしψとδの符号がともに反転するようにす
れば結果的に（数２７）、（数３０）は不変のまま保た
れ、この場合、（数３４）の解は、凸トラックにおける
クロストークも凹トラックにおけるクロストークも最小
とすることができる。これを実現するためには第１グル
ープのトラックと第２グループのトラックが同心円状ま
たは螺旋状に設けられ、前記第１グループのトラックと
前記第２グループのトラックとは、半径方向に交互に段
差をつけて設けられ、前記第１グループのトラック及び
前記第２グループのトラックには、レリーフ状のピット
が形成されており、前記レリーフ状ピットをレーザスポ
ットで照明した場合、前記ピット内で反射した光と前記
ピット外で反射した光の位相差が前記第１グループのト
ラック内にあるピットに対してはψであり、かつ前記第
２グループのトラック内にあるピットに対しては―ψ＋
２ｍπ（ｍ＝０、±１、±２....）になっているような
構成とすればよい。

【００５３】また、ψ＝ｍπ（ｍ＝±１、±２.....）
としてもよい。この場合、（数２７）、（数３０）でsi
nδの項が消失するため、N/Sの値がδの符号に関係しな
くなる。したがってやはりこの場合も（数３４）の解
は、凸トラックにおけるクロストークと凹トラックにお
けるクロストークを同時に最小とすることができる。こ
のためには、第１グループのトラックと第２グループの
トラックが同心円状または螺旋状に設けられ、前記第１
グループのトラックと前記第２グループのトラックと
は、半径方向に交互に段差をつけて設けられ、前記第１
グループのトラック及び前記第２グループのトラックに
は、レリーフ状のピットが形成されており、前記レリー
フ状ピットをレーザスポットで照明した場合、前記ピッ
ト内で反射した光と前記ピット外で反射した光の位相差
がψ＝ｍπ（ｍ＝±１、±２、.....）であるような構
成にすればよい。

【００５４】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例による情報記
録媒体の構成を示す図である。図１において、基板１
は、ポリカーボネイトあるいはアクリル等からなる。基
板１の表面には、凸トラック４及び凹トラック３が交互
に形成されている。この２種類のトラックは、それぞれ
が螺旋状に形成されている。同心円状に形成されていて
もよい。基板１の表面２には、金属（アルミ等）からな
る反射層が形成されている。なお、本実施例の説明にお
いて、凹凸の関係は、すべて光ビームの入射方向から見
たときの関係で示している。

【００５５】凸トラック及び凹トラックには、レリーフ
状のピット（位相ピット）が形成されている。凹トラッ
ク３に形成されている位相ピット５は凸状、すなわちト
ラック面より突起した形状（光ビーム入射方向から見
て）である。凸トラック４に形成されている位相ピット
６は凹状、すなわちトラック面からへこんだ形状（光ビ
ーム入射方向から見て）である。このような位相ピット
によって、情報が記録されている。情報が記録された記
録面を覆う保護膜７は、高分子材料からなる。

【００５６】媒体に記録された情報を再生するためのヘ
ッド８は、以下のような構成である。半導体レーザ９か
ら照射される光ビームは、ビームスプリッタ１０を通っ
て、対物レンズ１１によってトラック面２に収束され
る。トラック面２で反射した反射光（戻り光）は、再び
対物レンズを通り、ビームスプリッタ１０で反射し、光
電変換器（たとえばフォトダイオード）１２に入射す
る。光電変換器１２によって、光電変換された電気信号
のレベルの大きさによって、情報を再生することができ
る。

【００５７】図１の基板１においてピットの深さ（また
は高さ）、隣接するトラック間の段差、トラックピッ
チ、ピット幅、および半導体レーザ９の波長λ、対物レ
ンズ１１の開口数NAは（数３４）をみたすようにさだめ
られており、それゆえクロストークの少ない良好な信号
再生が可能になる。なお、図１ではレリーフ状のピット
の凹凸が隣接するトラック間で逆転するようになってい
るが、作用の項で述べた通り、ψ＝ｍπをみたすような
深さ（または高さ）のピットであれば凹凸が逆転する必
要はない。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、隣接トラ
ックからの情報読み出しを抑制できるので、トラックピ
ッチを実質的に従来の半分にすることができる。したが
って、従来の記録媒体とくらべて、２倍の情報を記録す
ることができる。また、再生ヘッドを従来のものと比べ
て、ほとんど変更する必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による情報記録媒体の構
成を示す図。

【図２】ディスクの表面モデルを示す図。

【図３】簡素化したディスクのモデルを示す図。

【図４】簡素化したディスクのモデルを示す図。

【図５】ディスク面で反射した光ビームの回折パターン
を示す図。

【図６】コンパクトディスクの構成を示す図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 基板表面 ３ 凸トラック ４ 凹トラック ５ 位相ピット（凹形状） ６ 位相ピット（凸形状） ７ 保護層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１グループのトラックと第２グループの
   トラックが同心円状または螺旋状に設けられ、 前記第１グループのトラックと前記第２グループのトラ
   ックとは、半径方向に交互に段差をつけて設けられ、 前記第１グループのトラック及び前記第２グループのト
   ラックには、レリーフ状のピットが形成されており、 前記レリーフ状ピットをレーザスポットで照明した場
   合、前記ピット内で反射した光と前記ピット外で反射し
   た光の位相差が前記第１グループのトラック内にあるピ
   ットに対してはψであり、かつ前記第２グループのトラ
   ック内にあるピットに対しては―ψ＋２ｍπ（ｍ＝０、
   ±１、±２.....）になっていることを特徴とする情報
   記録媒体。
2. 【請求項２】第１グループのトラックと第２グループの
   トラックが同心円状または螺旋状に設けられ、 前記第１グループのトラックと前記第２グループのトラ
   ックとは、半径方向に交互に段差をつけて設けられ、 前記第１グループのトラック及び前記第２グループのト
   ラックには、レリーフ状のピットが形成されており、 前記レリーフ状ピットをレーザスポットで照明した場
   合、前記ピット内で反射した光と前記ピット外で反射し
   た光の位相差が（２ｍ―１）π（ｍ＝０、±１、±
   ２....）であることを特徴とする情報記録媒体。
3. 【請求項３】請求項１および２に記載の情報記録媒体に
   おいて、前記トラックをレーザスポットで照明した場
   合、前記第１のグループのトラックのピットのない部分
   で反射した光と前記第２のグループのトラックのピット
   のない部分で反射した光の位相差をδ、前記トラックの
   いずれかに形成されたレリーフ状ピットの内部で反射し
   た光と前記ピットの外部で反射した光の位相差をψと
   し、またピット幅を g、トラックピッチ（前記第１グル
   ープのトラック間隔）をp、円周率をπとしたとき量N,
   S を次の式で定義し、 【数１】 【数２】 ただし α；前記第１グループあるいは第２グループに照射され
   た光ビームの反射光のファーフィールド回折パターンに
   おいて０次回折光と±１次回折光が干渉する領域の面積 β；前記第１グループあるいは第２グループに照射され
   た光ビームの反射光のファーフィールド回折パターンに
   おいて０次回折光のみが存在する領域の面積 【数３】 【数４】 【数５】 【数６】 【数７】 【数８】 【数９】 【数１０】 とするとき 【数１１】 が成り立つようにしたことを特徴とする情報記録媒体。