JPH09251674A

JPH09251674A - 光ディスク及びその記録再生方法

Info

Publication number: JPH09251674A
Application number: JP8094539A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hayashi; 政俊林; Seiji Morita; 成二森田; Hiroyuki Matsumoto; 広行松本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】クロスイレーズを抑制しながら、再生信号レ
ベル及びトラッキング精度を高いレベルで確保した高密
度光ディスク、その記録方法、及びその再生方法を提供
する。【解決手段】ランド部とグルーブ部の段差が110〜220
nm、または230〜330nm、または350〜580nmの範囲とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクに関し、
特に隣接トラック間の熱クロストークを低減した光ディ
スク及びその記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度データが蓄積でき高速に情報処理
可能な光ディスクはコンピュータメモリーとして注目さ
れている。直径5.25インチや3.5インチ等の光ディスク
は情報の書換えが可能である光磁気タイプや相変化タイ
プがＩＳＯ規格により標準化されており、今後更に普及
が加速されるものと予想されている。また、最近ではＳ
Ｄ規格等のＤＶＤ（デジタルビデオディスク）に関する
規格が固まりつつあり、マルチメディア分野への光ディ
スク応用が期待される。

【０００３】光ディスクには、記録再生装置の光ピック
アップから出射されるレーザービームを情報列に沿って
導くための、即ち、トラッキングのためのガイドが凹ま
たは凸の形でスパイラル状に形成されている。この凹ま
たは凸状のガイドのことをガイド溝と呼ぶ。更に、ガイ
ド溝について詳しく説明すると、ＩＳＯ規格において
は、ピックアップから見て凹部、即ち遠い側をランドと
呼び、逆にピックアップから見て凸部、即ち近い側をグ
ルーブと呼ぶ。情報はランドまたはグルーブのいずれか
一方に書き込まれるので、ランドまたはグルーブの中心
から隣りのランドまたはグルーブの中心までの距離をト
ラックピッチと呼んでいた。

【０００４】また、光ディスクにはガイド溝の他にトラ
ック番号やセクター番号を記録したプリフォーマット信
号がピックアップから見た場合に凸となるマークの列す
なわちピット列として予め形成されている。グルーブの
幅Ｗは、グルーブ上部の幅をＷtop、グルーブ底部の幅
をＷbottomとすると、Ｗ＝（Ｗtop＋Ｗbottom）／２で
定義する。また、グルーブ底部よりグルーブ上端部まで
の高さ、即ち、ランド部とグルーブ部の段差をグルーブ
深さとも言う。これらの実際の寸法は、ランド記録方式
のものを例にとると、グルーブ幅は0.3〜0.6μｍ、ま
た、グルーブ深さは，記録再生用レーザービームの波長
をλとし基板の屈折率をｎとすれば、λ／（10・ｎ）〜
λ／（６・ｎ）である。

【０００５】トラックピッチは1.6μｍが標準であった
が、最近では更に高密度に情報を記録するためトラック
ピッチを狭くする報告がされており、1.4μｍや1.2μ
ｍ、更に1.0μｍが報告されている。しかし、開口数
（ＮＡ）0.5〜0.6の対物レンズを搭載した光ピックアッ
プの場合、トラックピッチを1.4μｍより狭くすると、
隣接したトラックに書き込まれた情報を同時に読み出し
てしまう（光クロストークと呼んでいる）ことによる影
響が極端に大きくなること、また、トラッキングに必要
なトラッキング誤差信号が極端に小さくなるので正確な
トラッキングが困難になること等の問題が生じる。

【０００６】ところで、高密度に情報を記録するための
別のアプローチとして、ランドグルーブ記録方式が提案
された。これは、これまでランドまたはグルーブのいず
れか一方にしか情報を記録していなかったのに対して、
ランドとグルーブの両方に情報の記録を行うことで、ト
ラックピッチを半分にして記録密度を高めるというもの
である。例えば、ランド（またはグルーブ）の中心から
隣りのランド（またはグルーブ）の中心までの距離が1.
4μｍの場合、ランドとグルーブの両方に記録を行うこ
とで、トラックピッチは0.7μｍとなり記録密度を高め
ることができるというものである。

【０００７】この方式において、グルーブ深さを適当な
値にとれば、ランド（グルーブ）トラックを読み出し中
に隣接するグルーブ（ランド）トラックの情報を同時に
読み出してしまう、即ち、光クロストークを防止でき
る。また、トラッキング誤差信号は、ランド（またはグ
ルーブ）の中心間距離が1.4μｍであるから、十分な大
きさを確保できることは言うまでもない。

【０００８】上記のように、光クロストークとトラッキ
ング誤差信号の維持については、一応の解決が図られる
が、トラックに情報を記録したり消去したりする際に、
レーザービームの熱により隣接トラックの温度が上昇
し、それにより隣接トラックの情報が消されてしまう
（クロスイレーズあるいは熱クロストークという）とい
う問題は依然としてある。これは、光磁気タイプにして
も相変化タイプにしても、共に熱による記録であるた
め、隣接トラックとの距離が小さくなれば、隣接トラッ
クへの熱移動が大きくなり、この問題が発生することは
避けられない。

【０００９】トラックピッチをどこまで狭くできるか
は、このクロスイレーズによって決まる。従来の光ディ
スクでは、ランド部とグルーブ部の段差は70〜80nm程度
であるが、このようなガイド溝形状の光ディスクでは、
光磁気タイプや相変化タイプで0.8μｍ程度、また、光
変調オーバーライト光磁気タイプで0.9〜1.0μｍ程度ま
でが限界であり、これ以上の狭トラック化は困難と考え
られていた。

【００１０】この理由について少し詳しく説明する。ま
ず、図９に示すように、レーザービームをピーク強度を
Ｐｐ、ボトム強度をＰｂに強度変調しながら光ディスク
に照射してマークを形成し、次いで記録されたマークを
消去する場合を考える。消去するには、レーザービーム
を図10に示すようにＤＣ点灯させながら光ディスクに照
射する。このときのレーザービーム強度をＰｅとする。
本来、マークはピーク強度をＰｐで記録したものである
から、Ｐｅ＝Ｐｐの消去レーザービーム強度で消去でき
るはずである。

【００１１】しかし、光ディスク記録装置のフォーカシ
ングやトラッキングサーボの精度、光学系の収差バラツ
キ、光学系の汚れ、光学特性の経時変化や、光ディスク
の汚れ、光ディスク諸特性の経時変化、更に温度、湿
度、気圧、浮遊塵埃等の、記録装置や光ディスクや環境
など種々のバラツキが存在し、これらに伴いレーザービ
ーム強度も変動するので、実際にはＰｅ＝Ｐｐの消去レ
ーザービーム強度では消去できず、より大きな消去レー
ザービーム強度を必要とする。つまり、上記の種々の要
因により、Ｐｐが増加する側に、同時にＰｅが減少する
側に変動することがあり得、その場合、大きめにマーク
を記録するのに対して、消去レーザービーム強度は小さ
くなるのであるから、消去が不充分となりマークが消え
残ることになる。これは、記録誤りや再誤りが発生する
ことを意味する。

【００１２】現状では、最も高精度に製造された光ディ
スク記録装置と光ディスクの組み合わせで、Ｐｐ及びＰ
ｅの変動は共に±15％程度である。従って、これらの二
乗平均値である（15^2＋15^2）^(１／２)＝20より、Ｐ
ｅはＰｐより20％程度は大きく見込んでおく、即ち、少
なくともＰｅ／Ｐｐ≧1.2となることが必要であること
がわかる。しかも、既に説明したように、これは最も高
精度に製造されている装置とディスクの組み合わせの場
合であり、環境のバラツキは考慮していない数字である
から、Ｐｅ／Ｐｐ≧1.3であることが現実的でより望ま
しい。

【００１３】ここで、クロスイレーズに話を戻すと、上
述したように消去レーザービーム強度は、記録レーザー
ビーム強度のピーク強度よりも大きな値とすることが必
要であるという理由により、少なくともＰｐの1.2倍、
望ましくは1.3倍のレーザービーム強度で隣のトラック
が消去されても、クロスイレーズにより記録データが劣
化しない（再生信号のキャリアレベルが下がらない）こ
とが必要である。

【００１４】クロスイレーズが発生し始めるＰｅ／Ｐｐ
の関係は、例えば以下に説明する方法で測定できる。 (1)直径130mmで、ランド部とグルーブ部の段差が75nmの
光磁気ディスクを記録再生装置にセットし、線速度９m/
secで回転させる。この記録再生装置は、波長680nm、Ｎ
Ａ（開口数）0.55、波面収差0.04λ（rms値）の光ピッ
クアップを装備している。そして、光磁気ディスクにマ
ークの長さ及びマーク間の長さが共に1.2μｍとなるよ
うに記録を行う。レーザービームのボトム強度Ｐｂは0.
8mWに設定し、記録磁界は350Oeとする。また、ピーク強
度Ｐｐは、記録したマークを再生し、その再生信号をス
ペクトラムアナライザーに入力して第２次高調波のレベ
ルが最小となる値とする。 (2)次に、この光磁気ディスクのランド１周（１トラッ
ク）に、前記のピーク強度Ｐｐと0.8mWのボトム強度Ｐ
ｂの間で強度変調しながら、マークの長さ及びマーク間
の長さが共に0.64μｍとなるように記録を行う。記録磁
界は350Oeとする。次に、記録したマークを再生し、そ
の再生信号をスペクトラムアナライザーに入力してキャ
リアレベル（初期キャリアレベルＣｏと記す）を測定す
る。 (3)次に、上記のマークを記録した１周のランドの内周
側に隣接したグルーブ１周（１トラック）及び外周側に
隣接したグルーブ１周（１トラック）を図７に示すよう
な消去レーザービーム強度Ｐｅで各々１０回転の間消去
を行う。 (4)次に、マークを記録したランドを再生し、その再生
信号をスペクトラムアナライザーに入力してキャリアレ
ベル（クロスイレーズ後キャリアレベルＣｅと記す）を
測定する。 (5)Ｐｅの値を変更して、Ｃｏ−Ｃｅ＝0.5となるまで
(3)〜(4)を繰り返し、その時のＰｅ／Ｐｐを求める。

【００１５】次に、グルーブに記録し隣接したランドを
消去する場合について、上記(1)〜(5)と同様の方法でＰ
ｅ／Ｐｐを求める。以上を種々のトラックピッチを有す
る光磁気ディスクについて行う。この結果を図８に示
す。図８より、トラックピッチが0.8μｍ程度より大き
ければ、Ｐｅ／Ｐｐ＞1.3であるからクロスイレーズは
問題とはならないことがわかる。しかし、トラックピッ
チが0.7μｍ程度より小さい領域では、Ｐｅ／Ｐｐ＜1.2
であるからクロスイレーズが問題となることがわかる。
この問題は、光磁気タイプにしても相変化タイプにして
も、共に熱による記録であるため、隣接トラックとの距
離が小さくなれば、隣接トラックへの熱移動が大きくな
り、この問題が発生することは避けられない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】即ち、従来のガイド溝
形状の光ディスクでは、トラックピッチをどこまで狭く
できるかは、このクロスイレーズによって決まり、従来
の光磁気タイプや相変化タイプで0.8μｍ程度まで、ま
た、光変調オーバーライト光磁気タイプで0.9〜1.0μｍ
程度までが限界であり、これ以上の狭トラック化は困難
と考えられていた。

【００１７】本発明は、上記問題点を解決し、クロスイ
レーズを抑制しながら、再生信号レベル及びトラッキン
グ精度を高いレベルで確保した高密度光ディスク、その
記録方法、及びその再生方法を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
に本発明者らは、ランド部とグルーブ部の段差を大きく
し、しかも特定の範囲にすれば、隣接するトラックへの
熱伝搬距離を長くすることになり、それにより熱クロス
トークを低減でき、また、再生信号もトラッキング特性
も良好となることを見出し本発明をなすに至った。

【００１９】

【発明の実施の形態】

【００２０】

【実施例１】ランド幅とグルーブ幅が共に0.7μｍ、0.6
μｍ、及び0.5μｍの３種類であって、各々についてラ
ンド部とグルーブ部の段差が以下に示す値を有する複数
の光磁気ディスクを用意する。ランド部とグルーブ部の段差：40、60、80、100、120、140、1
60、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360、380、40
0、420、440、460、480、500、520、540、560、580、600の29通
り。

【００２１】光磁気ディスクを記録再生装置にセット
し、グルーブにおける反射率とプッシュプル信号変調度
を測定する。なお、これらの値はガイド溝の無い領域に
おける反射率ＩOにより規格化してＩG／ＩO、及びＩPP
／ＩOとしておく。また、記録再生装置の光ピックアッ
プは、波長λが680nm、対物レンズのＮＡ0.55、波面収
差0.04λ（rms値）のものである。光磁気ディスクへの
入射ビームの直線偏光の方向は、グルーブに平行な方向
（Ｅ偏光）とグルーブに直角な方向（Ｈ偏光）の両方が
設定できる。

【００２２】図１はランド幅とグルーブ幅が共に0.7μ
ｍの光磁気ディスクをＨ偏光により再生する場合のＩG
／ＩOとＩPP／ＩOをグラフ化したものであり、図２は同
様にランド幅とグルーブ幅が共に0.6μｍの光磁気ディ
スクをＨ偏光により再生する場合、また、図３は同様に
ランド幅とグルーブ幅が共に0.5μｍの光磁気ディスク
をＨ偏光により再生する場合をグラフに表したものであ
る。また、図４はランド幅とグルーブ幅が共に0.7μｍ
の光磁気ディスクをＥ偏光により再生する場合のＩG／
ＩOとＩPP／ＩOをグラフ化したものであり、図５は同様
にランド幅とグルーブ幅が共に0.6μｍの光磁気ディス
クをＥ偏光により再生する場合、また、図６は同様にラ
ンド幅とグルーブ幅が共に0.5μｍの光磁気ディスクを
Ｅ偏光により再生する場合をグラフに表したものであ
る。なお、ランド反射率（ＩL／ＩO）はグルーブ反射率
ＩG／ＩOとほぼ等しいか、あるいは比例するため、同様
の傾向を示す。

【００２３】グルーブ反射率ＩG／ＩOは、再生信号レベ
ルを確保する上で0.5以上であることが望ましい。ま
た、プッシュプル信号変調度ＩPP／ＩOは、トラッキン
グ精度を確保する上で0.2以上であることが望ましい。
このような観点で図１〜図６を見ると、ランド部とグル
ーブ部の段差は110〜220nm、または230〜330nm、または
350〜580nmの範囲であることが望ましいことがわかる。
また、Ｈ偏光により再生した場合には、Ｅ偏光により再
生した場合に比べて、グルーブ反射率ＩG／ＩOの値が全
体的に大きく、良好な再生信号レベルが得やすいことが
わかる。Ｈ偏光による再生の場合には、ランド部とグル
ーブ部の段差は110〜210nm、または230〜320nm、または
350〜440nm、または450〜570nmの範囲であれば、特に良
好な結果が得られる。

【００２４】次に図７は、Ｐｅ／Ｐｐ＝1.2及びＰｅ／
Ｐｐ＝1.3となるグルーブ深さを、トラックピッチ毎に
求めグラフに表したものである。図７より、トラックピ
ッチを0.7μｍ以下とするには、ランドとグルーブの段
差を150nm以上とすることが望ましいことがわかる。ク
ロスイレーズの観点だけから見れば、ランド部とグルー
ブの段差は大きいほどよい。特に、段差を200nm以上と
すればトラックピッチを0.5μｍ以下に、また、段差を3
50nm以上とすればトラックピッチを0.4μｍ以下にでき
る可能性もある。しかし、上述したように、ランド部と
グルーブの段差は、クロスイレーズの外に再生信号レベ
ルやトラッキング精度、それに製造上の問題も含めて決
定される必要がある。

【００２５】

【実施例２】実施例１と形状が全く同じで、光強度変調
によりオーバーライト可能な光磁気ディスクを用意す
る。即ち、ランド幅とグルーブ幅が３種類であって、各
々についてランド部とグルーブ部の段差が29通りの光強
度変調によりオーバーライト可能な光磁気ディスクを用
意する。

【００２６】このオーバーライト可能な光磁気ディスク
の構成は次の通りである。即ち、ガイド溝付き光透過性
基板／Si3N4層／GdFeCo層(Gd:23%、Fe:65%、Co:12%（原子
%）)／TbFeCo層(Tb:20%、Fe:76%、Co:4%)／GdFeCo層(Gd:2
4%、Fe:72.2%、Co:3.8%)／DyFeCo層(Dy:26%、Fe:48.1%、Co:
25.9%)／TbFeCo層(Tb:17%、Fe:77%、Co:6%)／TbFeCo層(T
b:23%、Fe:15.4%、Co:61.6%)／Si3N4層／Al層／有機保護
層、の構成となっている。

【００２７】このオーバーライト可能な光磁気ディスク
を記録再生装置にセットし、実施例１と同様に、グルー
ブにおける反射率とプッシュプル信号変調度を測定す
る。結果は実施例１の結果である図１〜図６と殆ど同様
である。即ち、ランド部とグルーブ部の段差は110〜220
nm、または230〜330nm、または350〜580nmの範囲である
ことが望ましい。また、Ｈ偏光により再生した場合に
は、Ｅ偏光により再生した場合に比べて、グルーブ反射
率ＩG／ＩOの値が全体的に大きく、良好な再生信号レベ
ルが得やすい。Ｈ偏光による再生の場合には、ランド部
とグルーブ部の段差は110〜210nm、または230〜320nm、
または350〜440nm、または450〜570nmの範囲であれば、
特に良好な結果が得られる。

【００２８】次に、Ｐｅ／Ｐｐ＝1.2及びＰｅ／Ｐｐ＝
1.3となるグルーブ深さについても、図７と殆ど同様で
ある。即ち、トラックピッチを0.7μｍ以下とするに
は、ランドとグルーブの段差を150nm以上とすることが
望ましいことがわかる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ク
ロスイレーズを抑制しながら、再生信号レベル及びトラ
ッキング精度を高いレベルで確保した高密度光ディス
ク、その記録方法、及びその再生方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ランド幅とグルーブ幅が共に0.7μｍの光磁
気ディスクをＨ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図２】ランド幅とグルーブ幅が共に0.6μｍの光磁
気ディスクをＨ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図３】ランド幅とグルーブ幅が共に0.5μｍの光磁
気ディスクをＨ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図４】ランド幅とグルーブ幅が共に0.7μｍの光磁
気ディスクをＥ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図５】ランド幅とグルーブ幅が共に 0.6μm の光磁
気ディスクをＥ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図６】ランド幅とグルーブ幅が共に0.5μｍの光磁
気ディスクをＥ偏光により再生する場合のＩG／ＩOとＩ
PP／ＩOを示すグラフである。

【図７】Ｐｅ／Ｐｐ＝1.2及びＰｅ／Ｐｐ＝1.3となる
グルーブ深さの、トラックピッチ毎の値を表すグラフで
ある。

【図８】トラックピッチとクロスイレーズの関係を表
すグラフである。

【図９】記録を行うための強度変調したレーザービー
ム強度波形を示す説明図である。

【図１０】再生を行うためのＤＣ点灯したレーザービ
ーム強度波形を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランド部とグルーブ部の段差が110〜220
nm、または230〜330nm、または350〜580nmの範囲である
ことを特徴とする光ディスク。
【請求項２】ランド中心と前記ランドに隣接するグル
ーブ中心の間の距離が0.7μｍ以下であることを特徴と
する請求項１記載の光ディスク。
【請求項３】ランド部とグルーブ部の段差が110〜210
nm、または230〜320nm、または350〜440nm、または450
〜570nmの範囲であることを特徴とする請求項２記載の
光ディスク。
【請求項４】光ディスクは書換え可能な光ディスクで
あることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
【請求項５】光ディスクは書換え可能な光磁気ディス
クであることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
【請求項６】光ディスクは光強度変調によるオーバー
ライト可能な光磁気ディスクであることを特徴とする請
求項１記載の光ディスク。
【請求項７】ランド部とグルーブ部の両方に記録がな
されていることを特徴とする請求項１記載の光ディス
ク。
【請求項８】請求項１〜６記載の光ディスクのランド
部とグルーブ部のいずれにも記録を行うことを特徴とす
る光ディスクの記録方法。
【請求項９】請求項７の光ディスクをＨ偏光で再生す
ることを特徴とする光ディスクの再生方法。