JPH0877608A

JPH0877608A - 情報記録媒体

Info

Publication number: JPH0877608A
Application number: JP6215138A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Oki; 裕史大木; Hirokazu Ishii; 裕和石井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-22

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１１と第２グループの
トラック１２が同心円状または螺旋状に設けられ、第１
のグループのトラック１１と第２のグループのトラック
１２とは、半径方向に交互に段差をつけて設けられ、第
１のグループのトラック１１及び第２のグループのトラ
ック１２には、レリーフ状の位相変調マーク５と、周囲
と反射率の異なる振幅変調マーク６が形成されており、
レリーフ状マーク５をレーザスポットで照明した場合、
マーク内で反射した光とマーク外で反射した光の位相差
が第１グループのトラック１１内にあるマークに対して
はψであり、かつ第２グループのトラック１２内にある
マークに対しては−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】従来の技術例として、振幅変調型光ディ
スクがある。振幅変調型光ディスクは、厚さ１．２ｍｍ
の透明基板に光の反射率を変化させる振幅変調マーク列
が円周上に形成されている。これが情報トラックとな
る。そしてコード情報が、振幅変調マークの位置と長さ
に対応させて記録されている。

【０００３】記録されている情報を再生する際は、まず
光ディスクを回転させる。そして、再生ヘッドから照射
される光ビームによって、この振幅変調マーク程度の大
きさの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変
調によって情報が再生される。光スポットの位置に振幅
変調マークが無い場合、情報トラックの反射率が高いの
で再生ヘッドへの戻り光量が大きくなる。一方、光スポ
ットの位置に振幅変調マークがある場合、情報トラック
の反射率が低いので再生ヘッドへの戻り光量が小さくな
る。このように、振幅変調型光ディスクでは、振幅変調
マークの有無により再生ヘッドへの戻り光量が変調され
る。

【０００４】一般的に、再生ヘッドからの光ビームの径
は、回折限界までしぼり込むことが出来る。そのため、
情報トラックに照射される光スポット径は、１μｍ程度
までしぼり込むことができる。従って、情報トラックの
ピッチを１．６μｍとすることができる。図２はプリマ
ークつき振幅変調型光ディスクの従来例である。従来例
では、情報トラック１がガイドグルーブ２によって螺旋
状に形成されている。情報トラック１にはプリマーク部
３と書換部４とが交互に形成されている。ここで、プリ
マーク部３にはアドレス情報が予め記録されており、書
換部には任意のコ−ド情報が記録できる様になってい
る。

【０００５】プリマーク部３にはレリーフ状の位相マー
ク５が形成されていて、この位相マークによる光の回折
効果によって反射光が振幅変調されるのでアドレス情報
が再生できる。一方、書換部４には相変化型の記録薄膜
が形成されている。この相変化型記録薄膜は反射率の高
い状態と低い状態を任意に作り出すことができる。そこ
で、情報トラックの中に反射率の低い振幅変調マーク６
を形成する。そしてその反射率の違いにより反射光が振
幅変調されるので記録されたコード情報が再生できる。
一般的に、所望のコード情報を再生する場合は、まずア
ドレス情報によって所望のコード情報が記録されている
位置を検索しする。その後コード情報を再生することで
所望のコード情報を任意に再生する。

【０００６】このように、アドレス情報とコード情報を
異なった方式で記録する理由は、位相マークとガイド溝
は形状的な凹凸構造で形成できるのでスタンプ方式によ
り大量に生産できるからである。

【０００７】

【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。

【０００８】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
クの位相マーク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。

【０００９】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。

【００１０】

【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、レリーフ状の位相変調マークと、周囲
と光の反射率が異なる振幅変調マークが形成されてお
り、前記レリーフ状マークをレーザスポットで照明した
場合、前記マーク内で反射した光と前記マーク外で反射
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
マークに対してはψであり、かつ前記第２グループのト
ラック内にあるマークに対しては―ψ＋２ｍπ（ｍ＝±
０、１、２..... ）になっているような構成とした。

【００１１】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、レリーフ状の位相変
調マークと、周囲と光の反射率が異なる振幅変調マーク
が形成されており、前記レリーフ状マークをレーザスポ
ットで照明した場合、前記マーク内で反射した光と前記
マーク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。

【００１２】そして、いずれの場合においても、次の作
用の項で述べる式（３７）および（４０）を同時に満た
すことが好ましい。

【００１３】

【作用】いま、第１グループ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。

【００１４】位相変調マークの場合凹トラックに信号が記録されておらず（位相マークがな
い）、隣接する凸トラックに信号が記録されている場合
（位相マークがある）を考える。図３は、この状態を示
す図である。図３において、再生ビームは、上方から凹
トラック中央に照射されている。

【００１５】いま、図３の位相マークのトラック方向の
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、隣接トラックのマークによる戻り光（反射
光）の強度変調量Ｎは、図４（ａ）（ｂ）の各状態にお
ける戻り光量の差に等しい。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。

【００１６】いま、凹凸トラックの段差をｄ₁、位相マ
ークの深さを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、

【００１７】

【数１５】

【００１８】

【数１６】

【００１９】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、位相マークがビームの入射方向か
らみてへこんでいる場合に限り（１６）式は実質的に正
しくなく、次の補正式を用いる必要がある。

【００２０】

【数１７】

【００２１】（１７）式は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（ｂ）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、

【００２２】

【数１８】

【００２３】

【数１９】

【００２４】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

【００２５】

【数２０】

【００２６】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、

【００２７】

【数２１】

【００２８】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、

【００２９】

【数２２】

【００３０】となる。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆは、
以下の式で表される。

【００３１】

【数２３】

【００３２】

【数２４】

【００３３】

【数２５】

【００３４】

【数２６】

【００３５】

【数２７】

【００３６】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、（２１）式、（２２）式においてψ
＝０とすればよいから、

【００３７】

【数２８】

【００３８】

【数２９】

【００３９】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４
（ａ）（ｂ）の各状態における戻り光の差 Np は、

【００４０】

【数３０】

【００４１】となる。（３０）式でNp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（３０）式において、Np=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マークがある場合を考え
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

【００４２】

【数３１】

【００４３】

【数３２】

【００４４】で与えられ、信号レベルSpは

【００４５】

【数３３】

【００４６】で与えられる。ただし

【００４７】

【数３４】

【００４８】

【数３５】

【００４９】

【数３６】

【００５０】（３０）式と（３３）式を用いて、比Np/S
p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

【００５１】

【数３７】

【００５２】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、（３３）式および（３０）
式は、十分精度良く信号およびクロストークレベルを与
える。

【００５３】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マークがともに凹
形状（または凸形状）だったとすれば、（３０）、（３
３）式で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（３０）、（３３）式は不変のまま保たれ、こ
の場合、式（３７）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、レリーフ状の位相変調マー
クと、周囲と光の反射率が異なる振幅変調マークが形成
されており、前記レリーフ状マークをレーザスポットで
照明した場合、前記マーク内で反射した光と前記マーク
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
内にあるマークに対してはψであり、かつ前記第２グル
ープのトラック内にあるマークに対しては―ψ＋２ｍπ
（ｍ＝±０、１、２.... ）になっているような構成と
すればよい。

【００５４】また、ψ＝ｍπ（ｍ＝±１、２.....）と
してもよい。この場合、（３０）、（３３）式でsinδ
の項が消失するため、Np/Sp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式（３７）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、レリーフ状の位相変調マークと、周囲と光の反射率
が異なる振幅変調マークが形成されており、前記レリー
フ状マークをレーザスポットで照明した場合、前記マー
ク内で反射した光と前記マーク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。

【００５５】振幅変調マークの場合つぎに、光の反射率のみを変化させる振幅変調マークの
場合を考える。いま、マーク内部での振幅反射係数を
ｒ、マーク外部での振幅反射係数を１とすると、この場
合のクロストークレベル Na と信号レベル Sa は、（２
１）、（２２）、（３１）、（３２）式において cosψ
をｒ、sinψを０で置き換えるだけでよい。もちろんマ
ークがないときの戻り光量は位相マークの場合と同じで
ある。したがってNa, Sa は

【００５６】

【数３８】

【００５７】

【数３９】

【００５８】で与えられる。クロストークが抑圧される
ための条件は

【００５９】

【数４０】

【００６０】である。したがって、振幅変調マークと位
相変調マークの両方が存在している光ディスクにおいて
は、すでに述べた位相変調マークに対するクロストーク
除去条件を満たすと共に、振幅変調マークに対するクロ
ストーク除去条件（４０）式を同時に満たせばいずれの
マークに対してもクロストークが抑圧される。これらの
条件を満たすために可変とできるパラメータは位相変調
マークの幅と深さ、振幅変調マークの幅と振幅反射係
数、隣り合うトラック間の段差などがあり、さらに読み
だし用レーザ光の波長、対物レンズの開口数、トラック
ピッチなども含まれることはいうまでもない。

【００６１】

【実施例】本発明の第１の実施例による情報記録媒体の
構成を１図に示す。本実施例によれば、情報トラックは
第１グループであるランドトラック１１と第２グループ
であるグルーブトラック１２より構成されている。さら
に第１グループと第２グループのトラックは半径方向に
交互に形成されている。各グループのトラックにはプリ
マーク部３と書換部４とが形成されている。ここで、プ
リマーク部３には位相マーク５によってアドレス情報が
予め記録されており、書換部には相変化型記録薄膜によ
って反射率が低い振幅変調マーク６として情報が記録で
きる様になっている。

【００６２】ここで、光の波長λ＝０．８３μｍ、レン
ズの開口数ＮＡ＝０．５５、トラックピッチ１．６μ
ｍ、位相マークのピット幅０．３μｍ、振幅マークの相
対的な反射率４％、振幅変調マークの幅０．７μｍ、位
相マークによる位相差ψ＝１８０°グルーブによる位相
差δ＝１１３°であり、これらは式（１３）、（１４）
を同時にみたす。よってクロストークが少ない再生が可
能となる。

【００６３】図６は、第１の実施例の全体を示すもので
ある。すなわち、第１グループと第２グループのトラッ
クは半径方向に交互に形成されていて、かつ各グループ
のトラックにはプリマーク部３と書換部４とが周方向に
も交互に形成されている。本図では、第１グループと第
２グループのトラックは同心円状に半径方向に交互に形
成されていてるが、螺旋状に形成することもできる。

【００６４】図７は、本発明の第２の実施例による情報
記録媒体を示す。書換部４が光磁気マークによって形成
されていることを除き第１の実施例と同様である。以上
のように、本発明は、相変化型記録媒体の様な振幅変調
にとどまらず、光磁気媒体の様なカ−回転効果を利用し
たものに対しても同様に応用することができる。

【００６５】

【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。従っ
て、従来の記録媒体とくらべて、同じ面積に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】は、本発明の第１の実施例に係る情報記録媒体
の構成を示す図である。

【図２】は、従来技術に係る情報記録媒体を示す図であ
る。

【図３】は、情報記録媒体表面のを示す図である。

【図４】は、簡素化した情報記録媒体表面のモデルを示
す図である。

【図５】は、情報記録媒体面からの戻り光の回折パター
ンを示す図である。

【図６】は、本発明の第１の実施例に係る情報記録媒体
の全体構成を示す図である。

【図７】は、本発明の第２の実施例に係る情報記録媒体
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１・・・情報トラック２・・・ガイドグルーブ３・・・プリマーク部４・・・書換部５・・・位相マーク６・・・振幅変調マーク７・・・光磁気マーク１１・・・ランドトラック１２・・・グルーブトラック以上

Claims

【特許請求の範囲】

【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、レリーフ状の位相変調マークと、周囲と反
射率の異なる振幅変調マークが形成されており、前記レリーフ状マークをレーザスポットで照明した場
合、前記マーク内で反射した光と前記マーク外で反射し
た光の位相差が前記第１グループのトラック内にあるマ
ークに対してはψであり、かつ前記第２グループのトラ
ック内にあるマークに対しては―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。
【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、レリーフ状の位相変調マークと、周囲と反
射率の異なる振幅変調マークが形成されており、前記レリーフ状マークをレーザスポットで照明した場
合、前記マーク内で反射した光と前記マーク外で反射し
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。
【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マークのない部分
で反射した光と前記第２のグループのトラックのマーク
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マークの内部で反射し
た光と前記マークの外部で反射した光の位相差をψ、振
幅変調マーク内部の振幅反射係数をｒ、マークのない部
分の振幅反射係数を１とし、またマーク幅を 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Np, Sp, Na, Sa を次の式で定義
し、【数１】【数２】【数３】【数４】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５】【数６】【数７】【数８】【数９】【数１０】【数１１】【数１２】とするとき、【数１３】【数１４】が同時に成り立つようにしたことを特徴とする情報記録
媒体。