KR100336308B1 - 광학정보기록매체의 기록 재생방법 및 광학정보기록매체 - Google Patents

광학정보기록매체의 기록 재생방법 및 광학정보기록매체 Download PDF

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KR100336308B1
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

신호의 기록시에는 푸시-풀법 혹은 기계이송에 의해서 트랙킹 제어를 행하고, 재생시에는 위상차 트랙킹법에 의해 트랙킹 제어를 행함으로써 위상차 재생이 가능하고 또한 재기록 가능한 상변화형 광디스크가 실현될 수 있다. 또한, 위상차재생구조를 갖는 상변화형 광디스크에 있어서, 미기록부분의 반사율을 기록 마크부의 반사율보다도 높게 함으로써 신호재생시의 서보를 안정하게 제어할 수가 있다.

Description

광학정보기록매체의 기록 재생방법 및 광학정보기록매체 {RECORDING AND REPRODUCING METHOD FOR OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM AND OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}
레이저 광을 이용하여 신호를 재생하는, 소위 재생전용의 광학정보기록매체에 콤팩트 디스크(CD)라고 칭하는 광디스크, 레이저 디스크(LD)라고 칭하는 광디스크, 디지털 비디오 디스크(DVD)라고 칭하는 광디스크 등이 있다.
현재, 시판되고 있는 재생전용의 광학정보기록매체중에서 가장 고밀도로 신호가 기록되어 있는 것은 현재 상태에서는 DVD이다.
이 재생전용 DVD는 지름 120mm의 광디스크로, 기록면 1층당의 사용자 용량은 최대로 4.7GB이다. 기판은 두께 0.6mm, 지름 120mm의 원반형상 폴리카보네이트 만이 적용되고 있다.
정보신호의 재생은 파장 650nm 혹은 635nm(실제로는 오차를 갖기 때문에 630nm 이상 670nm 이하)의 레이저 광의 조사에 의해서 행한다. DVD를 재생할 때에 재생 레이저광을 기록신호열의 중심에 유지하는 소위 트랙킹 서보방식은 위상차 트랙킹 에러신호(예를 들면, National Technical Report Vol.32 No.4 Aug. 1986 P72-80)를 이용하여 행한다(DVD-ROM의 규격서 Ver.1).
또한, 레이저광을 이용하여 신호를 기록 및 재생할 수 있는 광학정보기록매체로서, 상변화형(相變化型) 광디스크, 광자기 디스크, 색소 디스크 등이 있다. 이중, 기록가능한 상변화형 광디스크에서는 통상 기록박막재료로서 칼코겐화물 (chalcogen化物)을 사용한다. 일반적으로는 기록박막재료가 결정상태의 경우를 미기록 상태로 하고 레이저광을 조사하여 기록박막재료를 용융·급냉하여 비정질 상태로 함으로써 신호를 기록한다. 한편, 신호를 소거하는 경우는 기록시 보다도 저 파워의 레이저광을 조사하여 기록박막을 결정상태로 한다.
또한, 상변화형 광디스크의 기록밀도 향상을 목적으로 하여 재생 레이저광의 파장 λ에 대하여 미기록부와 기록부 각각으로부터의 반사광 사이에 위상차가 생기도록 디스크구조를 결정하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 일본특허 제2773945호, 일본특허 제2661293호, 특개평 6-4900호 공보 등). 통상의 반사율차 재생구조에 비해서 상기의 위상차 재생구조는 고밀도로 기록하더라도 양호한 재생신호 품질를 얻을 수 있다.
기록가능한 광디스크에 신호를 기록 및/또는 재생할 때의 트랙킹 에러신호를 얻기 위해서, 통상은 기판상에 안내구(案內溝)라고 불리는 나선형(spiral 型) 혹은 동심원 형상의 도랑을 갖는 기판이 사용된다. 구체적으로는 트랙킹 에러신호는 기록 및/또는 재생하기 위한 레이저광의 조사에 의해서 예를 들면 푸시-풀(push-pull)법이나 3빔(beam)법에 의해서 얻어진다. 그외에 워블 피트라고 칭하는 비틀거리는 형상으로 피트가 배치된 기판을 사용하여 트랙 워블링법에 의하여 트랙킹 서보를 거는 것도 있다(예를 들면, 尾上守夫監修 '광디스크기술' 라디오기술사 출판 P86-97).
현재, 시판되고 있는 것 중에서 가장 고밀도로 신호가 기록되어 있는 광학정보기록매체는 상술한 바와 같이 재생전용 DVD이다. 그러나, 이 재생전용 DVD에 사용자가 임의의 정보를 기록할 수는 없다.
본 발명은 레이저광을 이용하여 높은 기록밀도로 신호를 기록 및 재생하는 방식 및, 그 때에 사용하는 광학정보기록매체에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 기록이 가능하고 또한 재생전용 DVD의 재생기로 재생가능하며, 더욱이 포커스 서보 특성이 안정한 광학정보기록매체를 제공하는 것에 있다.
또한, 기록가능하고, 또한, 재생전용 DVD 재생기로 재생가능한 광학정보기록매체에 요구되는 특성은 이하와 같다.
1. 재생전용 DVD와 동등한 물리기록밀도(피트 길이 : 0.267μm/비트, 트랙 피치 : 0.74μm, 신호의 변조방식 : 8/16, RLL(2,10))로 기록할 수 있을 것.
2. 신호를 기록한 광학정보기록매체로부터 위상차 트랙킹 에러신호가 얻어질 것.
3. 재생전용 DVD와 동등의 반사율일 것.
다만, 상술의 3의 반사율에 관해서는 DVD 재생기의 재생 이득을 높이는, 혹은 회로 잡음을 내리는, 혹은 재생 레이저광의 출력을 높이는 등의 약간의 개조에 의해서, 반사율이 낮은 기록매체에 대응시키는 것이 가능하다.
본 발명의 또 하나의 목적은 상기 특성을 만족시키는 광학정보기록매체에 대하여 재생전용 DVD와 동등의 물리밀도의 신호를 기록하고 또한 재생할 수가 있는 기록 재생방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 이하의 구성으로 한다.
본 발명에 의한 광학정보기록매체의 기록 재생방법의 제1 구성은, 안내구를 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체를 사용하여, 정보신호에 기초를 둔 레이저광을 조사하여 상기 기판의 상기 안내구로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 이용하여 트랙킹 서보를 걸면서, 상기 기록박막에 기록 마크를 형성함으로써 원하는 신호를 기록하고, 기록박막에 기록 마크가 형성된 광학정보기록매체에 레이저광을 조사하여 상기 기록 마크로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 바탕으로 트랙킹 서보를 걸면서 신호를 재생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 광학정보기록매체의 기록 재생방법의 제2 구성은, 경면상(鏡面狀)의 기록영역을 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체를 사용하여, 기판을 회전시키면서 기록신호의 반경방향의 간격이 일정하게 되도록 레이저광조사부를 이동시키면서 정보신호에 기초를 둔 레이저광을 조사하여 상기 기록박막에 상변화가 생기게 하여 기록 마크를 형성함으로써 원하는 신호를 반경방향의 간격이 일정하게 되도록 기록하고, 기록박막에 기록 마크가 형성된 광학정보기록매체에 레이저광을 조사하여 상기 기록 마크로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 바탕으로 트랙킹 서보를 걸면서 신호를 재생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학정보기록매체의 기록 재생방법은, 상기와 같은 구성으로 함으로써 재생전용 DVD와 동등한 물리밀도의 신호를 기록하고 또한 재생하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의한 광학정보기록매체의 제1 구성은, 도랑 깊이가 d(nm)인 안내구를 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체에 있어서, 상기 기록박막에 정보신호에 기초를 둔 기록 마크를 형성하는 레이저광의 파장을 λ1(nm), 파장 λ1에 있어서의 기판의 굴절율을 n1로 하였을 때, 상기 도랑 깊이 d와 λ1및 n1의 관계가
0.05×λ1/nl≤ d
이고, 기록박막에 형성된 기록 마크를 재생하는 레이저광의 파장을 λ2(nm), 파장 λ2에 있어서의 기판의 굴절율을 n2로 하였을 때, 상기 도랑 깊이 d와 λ2및 n2의 관계가
d ≤ O.O9 × λ2/n2
이고, 파장λ2의 레이저광에 대한 기록 마크로부터의 반사광의 위상 ø1과, 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
(2n + 0.7) × π < ø2- øl< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
이고, 파장 λ2(nm)의 레이저광의 입사에 대한 상기 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 진폭강도 I1과, 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
I1< I2
인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 광학정보기록매체의 제2 구성은, 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체에 있어서, 상기 광학정보기록매체에 기록한 신호를 재생하기 위해서 조사하는 레이저광의 파장 λ2에 대한 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 위상 ø1과, 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
(2n + 0.7) × π < ø2- ø1< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
이고, 파장λ2(nm)의 레이저광의 입사에 대한, 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 진폭 강도 I1과, 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
I1< I2
인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학정보기록매체는 상기와 같은 구성으로 함으로써 재생전용 DVD와 동밀도의 기록이 가능하고, 또한 재생전용 DVD의 재생기로 재생이 가능하며, 더욱이 포커스 서보 특성이 안정한 광학정보기록매체를 얻을 수 있다.
상기 구성에 있어서, 기록박막을 구성하는 주원소는 Ge와 Te를 포함하고, Ge와 Te의 원자량의 비(Ge:Te)가 45:55로부터 55:45의 범위에 있는 것이 바람직하다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 광학정보기록매체의 적층 구성을 개략적으로 나타낸 반경방향의 단면도,
도2는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 광학정보기록매체의 적층 구성을 개략적으로 나타낸 반경방향의 단면도,
도3은 본 발명의 광학정보기록매체에 신호를 기록하는 경우에 사용하는 기록기의 구성예를 나타낸 도면,
도4는 GeTe와 Sb2Te3의 2조성을 결합한 조성의 파장 650nm에 대한 광학정수를 나타낸 도면,
도5는 Ge-Te 2원계 재료의 GeTe 근방 조성의 파장 650nm에 대한 광학정수를 나타낸 도면,
도6은 본 발명의 광학정보기록매체에 신호를 기록 재생하는 경우에 사용하는 기록 재생기의 구성예를 나타낸 도면,
도7은 본 발명의 실시예에 있어서 광디스크에 정보를 기록할 때의 기록 펄스의 변조파형의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 바람직한 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
(실시형태 1)
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 광학정보기록매체(광디스크)(10)의 적층 구성을 개략적으로 나타낸 반경방향의 단면도이다. 도1에 있어서 기록 및 재생을 행하는 레이저광은 기판(1) 측으로부터 입사된다.
기판(1)은 폴리카보네이트, PMMA 등의 수지 혹은 글라스 등으로 이루어지고, 기판 표면(8)은 나선형 또는 동심원 형상의 연속구(連續溝)(안내구, 트랙)(9)로 덮여 있다.
보호층(2,4)의 재료는 물리적·화학적으로 안정한 것, 즉 후술하는 기록박막의 재료의 융점보다도 융점 및 연화(軟化)온도가 높고, 또한 기록박막의 재료와 서로 고형[solid ; 고용(固溶)되어 있는 상태]을 이루지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, Al2O3, SiOx, Ta2O5, MoO3, WO3, ZrO2, ZnS, AlNx, BN, SiNx, TiN, ZrN, PbF2, MgF2등의 유전체 혹은 이들의 적당한 조합으로 이루어진다. 다만, 보호층(2,4)은 유전체나 투명일 필요는 없고 예를 들면 가시광선 및 적외선에 대하여 광 흡수성을 가진 ZnTe 등으로 형성하여도 된다. 또한, 보호층(2)과 보호층(4)을 다른 재료로 형성하면 열적 및 광학적인 디스크설계의 자유도가 커지는 이점이 있다. 물론 동일재료로 형성하여도 된다.
기록박막(3)은 기록을 위한 레이저광의 조사에 의해서 결정상태와 비정질상태의 사이에서 가역적으로 구조변화를 일으키는 물질이면 되며, 예를 들면 Te, In 또는 Se 등을 주성분으로 하는 상변화재료를 예시할 수 있다. 잘 알려져 있는 상변화재료의 주성분으로서는 Te-Sb-Ge, Te-Ge, Te-Ge-Sn, Te-Ge-Sn-Au, Sb-Se, Sb-Te, Sb-Se-Te, In-Te, In-Se, In-Se-Tl, In-Sb, In-Sb-Se, In-Se-Te 등을 들 수 있다. 이들 박막은 통상 비정질상태로 성막되지만, 레이저 광 등의 에너지를 흡수하여 결정화하고 광학정수[굴절율 n, 소쇠(消衰)계수 k]가 변화한다.
반사층(5)은 Au, Al, Ni, Fe, Cr 등의 금속원소 혹은 이들의 합금으로 이루어지며 기록박막에의 광흡수효율을 높이는 기능을 한다.
보호기판(7)은 예를 들면 스핀 코트한 수지, 기판과 동일한 수지판, 글라스판 혹은 금속판 등을 접착제(6)를 사용하여 부착함으로써 형성한다. 또한, 2조의 기록매체를 중간기판 혹은 반사층을 내측으로 하여 접착제를 사용하여 부착함으로써 양면으로 기록, 재생, 소거가능한 구조로 하여도 된다.
기록박막, 보호층, 반사층 등의 각 층의 형성방법으로서는 통상 전자 빔 증착법, 스퍼터링법, 이온도금법, CVD법, 레이저 스퍼터링법 등이 적용된다.
보호층(2,4)의 막 두께 및 기록박막(3)의 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 광학정보기록매체를 재생하기 위한 레이저광의 파장에 대하여, 미기록 영역(통상은 결정상태)과 기록 마크영역(통상은 비정질상태)의 반사광의 위상차를, (2n + 1) × π (n은 정수), 혹은 (2n + 1) × π 근방으로 할 수 있다(예를 들면, 일본 특허 제2068311호, 특개평6-4900호 공보 등). 이러한 소위 위상차 재생구조의 상변화형 광디스크는 통상의 반사율차 재생형의 상변화형 광디스크보다도 고밀도로 기록한 신호의 재생에 적합하다. 또한, 기록된 정보신호를 위상차 재생할 수가 있기 때문에 위상차 트랙킹 에러신호를 검출할 수가 있다. 즉, 위상차 트랙킹 서보를 거는 것이 원리적으로 가능하다.
안내구가 없는 경우 또는 도랑의 깊이가 얕은 경우 등의 소위 안내구의 영향을 고려하지 않는 경우에서는, 위상차 재생에 의하여 가장 바람직한 위상차는 (2n + 1) × π (n은 정수)이다. 실제로는, 사용하는 레이저광의 파장을 λ2로 하면 도랑 깊이 d는 d ≤ O.O9 ×λ2/n2의 범위에 있으면 파장λ2의 레이저광의 입사에 대한, 비정질상태의 기록박막 영역으로부터의 반사광의 위상 ø1과 결정상태의 기록박막 영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계 및, 비정질상태의 기록박막 영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I1과 결정상태의 기록박막 영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
(2n + 0.7) × π < ø2- ø1< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
I2/I1< 3, 보다 바람직하게는 I2/I1< 2
를 만족하고 있는 한, 이상적인 상태의 60% 이상의 재생신호진폭 및 양호한 위상차 트래킹 에러신호를 얻을 수 있었다.
단, 안내구의 도랑 깊이 d가 d = O.O7×λ2/n2를 거의 만족하는 경우, 도랑 상에 기록하는 경우의 이상적인 위상차는
ø2- ø1= (2n - 0.9) × π (단, n은 정수)
도랑사이에 기록하는 경우의 이상적인 위상차는
ø2- ø1= (2n + 0.9) × π (단, n은 정수)
이었다.
진폭강도의 비 I2/I1이 작은 쪽이 바람직한 이유에 대해서는 상기한 특개평 6-4900호 공보에 상세히 서술되어 있다.
그러나, 실제로 상변화형 광디스크로 위상차 재생구성을 실현하고자 하면, 특히 재생광의 파장이 650nm(DVD의 규격으로 정해지고 있는 재생광의 파장)에 대하여 높은 반사율의 구성을 얻는 것은 곤란하다. 후술하는 바와 같이, 현재 알려져 있는 칼코겐 재료를 사용하여 가능한 한 고반사율의 위상차 재생매체를 작성하였다고 해도 그 반사율은 기껏해야 10%대이다. 이러한 경우에는 이상적인 재생 드라이브(회로 잡음이나 재생 광 잡음을 충분히 억제한 드라이브)로 재생하지 않은 한, 포커스 서보의 불안정성 등이 생기거나, 재생신호에 회로 잡음이 겹치게 됨에 따라 재생 지터(jitter)치의 악화가 생겨, 그 광디스크가 가지고 있는 원래의 특성을 발휘할 수 없다. 따라서, 이러한 이상적인 드라이브로 재생하지 않은 경우(예를 들면 서보 특성이 이상적 상태보다 나쁜 재생 드라이브, 회로 잡음이 이상상태보다도 높은 재생 드라이브, 또는 저가의 재생 드라이브 등을 사용한 경우)에는 다른 특성을 다소 희생하더라도 평균반사율이 높게 되도록 광디스크의 광학특성을 설계한 쪽이 양호한 재생특성을 얻을 수 있다. 평균반사율을 높이는 것이면 기록 마크 이외의 반사율을 높인 구성으로 하면 되지만, 이 경우는 필연적으로 기록 마크의 반사율은 낮게 된다. 즉, 위상차 재생구성의 설계에 있어서는 재생광의 파장에 대하여 진폭강도의 비 I2/I1을 크게 잡은 쪽이 재생 드라이브의 서보 특성에의 허용도가 넓어지게 된다. I1=I2인 경우와 비교해서 분명히 재생시의 서보특성이 양호하게 되기 위해서는 적어도 진폭강도의 비 I2/I1이 1.3보다도 큰 것이 필요하였다.
그런데, 위상차 재생구조의 상변화형 광디스크라도 당연히 미기록상태에 있어서는 위상차 트랙킹 에러신호는 얻어지지 않는다. 그래서, 미기록영역의 광디스크에 기록하는 경우에는 안내구를 사용하여 푸시-풀 트랙킹법을 이용하는 것을 검토하였다.
푸시-풀 트랙킹법을 이용하여 트랙킹 서보를 걸어 기록하는 경우, 안내구의 도랑 깊이 d(nm)가 기록용 레이저광의 파장λ1(nm)에 대하여
d = 0.125 × λ1/nl(단, n1은 기판의 굴절율)
으로 되어 있는 경우에 가장 큰 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있다(예를 들면 尾上守夫監修 '광디스크기술' 라디오기술사 출판 P87). 이 때문에, 통상의 상변화형 광디스크에서는 도랑 깊이 d를 0.125×λ1/n1근방에서 선택하고 있다.
그러나, 본 발명과 같이 기록시에는 안내구를 이용하여 푸시-풀법으로 트랙킹 서보를 걸고, 재생시에는 기록한 신호로부터 얻어지는 위상차 트랙킹 에러신호를 이용하여 트랙킹 서보를 거는 경우에는 안내구의 도랑 깊이 d를 다른 관점에서도 음미해야 한다.예를 들면, 안내구의 도랑 깊이가 O.125×λ2/n2(단, λ2는 재생용 레이저광의 파장, n2는 파장λ2에 해당하는 기판의 굴절율. 이하도 같다)에서는 재생시에 문제가 생긴다. 왜냐하면, 위상차 재생의 경우에는 안내구의 깊이가 얕으면 얕은 만큼 재생신호품질이 높고, 반대로 d=O.125×λ2/n2근방에서 재생신호가 원리적으로 극소가 되기 때문이다.
그래서 푸시-풀법에서의 도랑 깊이와 트랙킹 에러신호 진폭의 관계를 검토하였다. 그 결과, 도랑 깊이 이외의 파라미터가 같은 경우, 도랑 깊이가 0.05×λ1/n1인 경우에 트랙킹 에러신호 진폭은 이상상태(도랑 깊이가 약 0.125×λ1/nl)의 신호진폭의 약 50%로 되어, 트랙킹 서보를 걸기 위해 필요한 최저 하한임을 알았다. 즉, 기록시의 트랙킹 서보를 생각하면 도랑 깊이는 0.05×λ1/n1이상인 것이 바람직하다.
다음에, 신호를 기록한 광디스크를 위상차 재생할 때의 도랑 깊이와 재생신호진폭 및 위상차 트랙킹 에러신호 진폭의 관계를 검토하였다. 그 결과, 도랑 깊이 이외의 파라미터가 같은 경우, 도랑 깊이가 0.09×λ2/n2보다도 깊으면 재생신호 품질, 트랙킹 에러신호에도 대폭 품질이 떨어져서 실사용이 곤란하다는 것을 알았다. 따라서, 재생시의 트랙킹 서보특성의 관점에서 생각하면 도랑 깊이는 O.09×λ2/n2이하인 것이 바람직하다.
λ1과 λ2의 대소관계가 λ1<λ2이면 상기한 관계식을 만족하는 도랑 깊이의범위는 넓어진다. 또한, 고밀도로 신호를 기록하는 경우, 기록의 파워 허용차 (power tolerance)를 확대하는 관점에서도 재생용 레이저광의 파장보다도 기록용 레이저광의 파장을 짧게 하는 쪽이 그 역의 경우보다도 바람직하다. 따라서, λl과 λ2의 대소관계는 λ1≤λ2가 된다.
신호를 안내구 상에 기록할 것인지 혹은 안내구 사이에 기록할 것인지의 선택은, 재생을 위한 레이저광의 입사에 대한, 기록 마크로부터의 반사광의 위상 ø1과, 기록 마크와 기록 마크 사이의 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계에 의해서 일의적으로 결정할 수 있다. 즉,
(2n + 0.5) × π < ø2- ø1< (2n + 1) × π (단, n은 정수)
의 경우에는 기판의 도랑 사이에 신호를 기록하고,
(2n + 1) × π < ø2- ø1< (2n + 1.5) × π (단, n은 정수)
의 경우에는 기판의 도랑부에 신호를 기록한다. 이 선택을 역전시키면 얻어지는 재생신호 진폭은 올바른 선택의 경우에 비해서 작아진다. 이는 안내구의 존재에 의하여 생기는 위상차의 영향에 의하여 생긴다.
여기까지 설명한 발명의 제1 실시형태는 기록 마크를 기록박막의 비정질영역, 미기록부(비기록 마크라고도 한다)를 결정영역이라고 하고 있지만, 반대로 기록 마크를 기록박막의 결정영역, 미기록부(비기록 마크)를 비정질영역으로 하여도 상관없다. 이 경우에는 당연히 광디스크의 초기화[기록영역의 전면(全面) 결정화]작업은 불필요하다.
또한, 기록기와 재생기는 본래 한 개의 복합 장치, 특히 디스크를 회전시키는 기구를 공통화한 장치로 되어 있는 것이 바람직하지만, 개별 장치로 하여 사용하여도 하등 지장은 없다. 예를 들면 시판중인 DVD재생장치 혹은 시판중인 DVD 재생장치에 약간의 개조(예를 들면 재생 이득을 높이는, 재생광의 강도를 높이는 등과 같은 저 반사율의 광학정보매체에 적응시키기 위한 개조)를 가하여 재생기로 하는 것은 실제적인 대응이다. 기록시의 트랙킹은 푸시-풀법에 한하는 것이 아니고, 안내구로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 이용하는 다른 방식, 예를 들면 3빔법이라도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 응용분야의 1개로서 DVD의 오소링 툴(authoring tool)을 생각할 수도 있다.
(실시형태 2)
다음에 본 발명의 제2 실시형태에 관해서 설명한다.
도2는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 광학정보기록매체(광디스크)(20)의 적층구성을 개략적으로 나타낸 반경방향의 단면도이다. 도1의 광디스크와의 근본적인 차이점은 기판(11)에 있어서 기록영역의 기판표면(18)이 광학적으로 경면상으로 안내구가 형성되어 있지 않은 것이다. 그 밖의 구성(예를 들면 위상차 재생구조인 것 등)은 도1에 나타낸 것과 동일하다. 즉, 기판(11), 보호층(12), 기록박막(13), 보호층(14), 반사층(15), 접착제(16), 보호기판(17)은 각각 순차로 제1 실시형태의 기판(1), 보호층(2), 기록박막(3), 보호층(4), 반사층(5), 접착제(6), 보호기판(7)에 대응하며, 이들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시형태에서는 기판에 안내구가 없기 때문에 신호재생에 있어서 가장 양호한 위상차 신호를 얻을 수 있는 것은, 비정질 상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 위상 ø1과, 결정상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
ø2- ø1= (2n ± 1) × π (단, n은 정수)
로 되는 경우이다.
실제로는, 파장 λ2의 레이저광의 입사에 대한, 비정질 상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 위상 ø1과, 결정상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계 및, 비정질 상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I1과, 결정상태의 기록박막영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가 각각
(2n + 0.7) × π < ø2- øl< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
I2/I1< 3
을 만족하고 있는 한, 이상적인 상태의 60% 이상의 재생신호 진폭 및, 양호한 위상차 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있다. 또, 진폭강도의 비 I1/I2가 큰 쪽이 바람직한 이유에 대해서는 상기한 특개평 6-4900호 공보에 서술되어 있다.
그러나, 실제로 상변화형 광디스크로 위상차 재생구성을 실현하고자 하면, 특히 재생광의 파장이 650nm(DVD의 규격으로 정해져 있는 재생광의 파장)에 대하여 높은 반사율의 구성을 얻는 것은 곤란하다. 후술하는 바와 같이 현재 알려져 있는 칼코겐 재료를 사용하여 가능한 한 고반사율의 위상차 재생매체를 작성하였다고 해도, 그 반사율은 겨우 10%대이다. 이러한 경우에는 이상적인 재생 드라이브(회로잡음이나, 재생 광 잡음을 충분히 억제한 드라이브)로 재생하지 않은 한, 포커스 서보의 불안정성 등이 생기거나, 재생신호에 회로잡음이 겹치게 되어 재생 지터값의 악화가 생겨서 그 광디스크가 가지고 있는 원래의 특성이 발휘될 수 없다. 따라서, 이러한 이상적인 재생 드라이브로 재생하지 않은 경우(예를 들면 서보 특성이 이상상태보다 나쁜 재생 드라이브, 회로잡음이 이상상태보다도 높은 재생 드라이브, 또는 저가의 재생 드라이브 등을 사용한 경우)에는 다른 특성을 다소 희생하더라도 평균반사율이 높게 되도록 광디스크의 광학특성을 설계한 쪽이 양호한 재생특성을 얻을 수 있다. 평균반사율을 높이는 것이면 기록 마크 이외의 반사율을 높인 구성으로 하면 되는 것이지만, 이 경우는 필연적으로 기록 마크의 반사율은 낮게 된다. 즉, 위상차 재생구성의 설계에 있어서는 재생광의 파장에 대하여 진폭강도의 비 I2/I1을 크게 잡은 쪽이 재생 드라이브의 서보 특성에의 허용도가 넓어지는 것으로 된다. I1=I2와 비교해서 분명히 재생시의 서보 특성이 양호하게 되기 위해서는 적어도 진폭강도의 비 I2/I1가 1.3보다도 큰 것이 필요하였다.
본 발명의 광학정보기록매체에 신호를 기록하는 경우에는 예를 들면 도3에 나타낸 바와 같은 기록기를 사용하여 신호를 기록한다. 위상차 재생구조의 상변화형 광디스크(21)는 스핀들 모터(22)의 위에 고정하고 회전제어를 걸면서 회전시킨다. 신호발생회로(23)로부터의 신호에 따라서 레이저 광원(24)으로부터 방사된 변조된 레이저광은, 이송기구(25)에 장착된 미러(26)에 의해 굴절된 후, 대물렌즈(27)에 의해서 기록박막에 집광되어 정보가 기록된다. 이때, 이송기구(25)의 이동속도는 기록한 신호열의 간격이 일정하게 되도록 제어한다. 예를 들면, 재생전용 DVD와 동밀도의 신호를 기록하는 경우에는 신호열의 간격이 약 0.74μm가 되도록 반경방향의 이송제어를 행한다. 이때, 기록에 이용하는 레이저 광원(24)은 Ar 레이저 등의 가스 레이저를 이용해도 되고, 반도체 레이저를 이용해도 된다. 포커스 서보(28)는 He-Ne 레이저 등을 이용하여 행해도 된다.
이렇게 하여 신호를 기록한 광디스크는 재생을 위한 레이저광을 조사함으로써 위상차 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있다. 이 트랙킹 에러신호를 이용하여 트랙킹 서보를 거는 것에 의하여 위상차 재생신호를 검출할 수 있다.
또한, 고밀도로 신호를 기록하는 경우에 기록의 파워 허용차를 확대하는 관점에서 재생용 레이저광의 파장보다도 기록용 레이저광의 파장을 짧게 하는 쪽이 그 역의 경우보다도 바람직하다. 따라서, λ1과 λ2의 대소관계는 λ1≤λ2가 된다.
다음에, 상변화형 광디스크로 위상차 재생구조를 얻는 데 있어서 기록박막으로서 바람직한 재료에 관해서 검토한 결과를 기술한다.
기록 및 소거가능한 상변화형 광디스크의 기록박막재료로서 일반적인 것에 Ge-Sb-Te의 3원조성이 있다. 이 3원 조성계중, 결정화 속도가 비교적 빠른 조성범위는 GeTe와 Sb2Te3의 2조성을 결합하는 조성을 중심으로 하여 넓어지고 있다. 그리고, 이 조성범위내에서 지금까지 실용화된 상변화형 광디스크의 기록박막조성이 존재한다.
여기서 GeTe와 Sb2Te3의 2조성을 결합하는 조성에 대해서 비정질상태와 결정상태에 있어서 파장 650nm에서의 광학정수를 조사한 결과를 도4에 나타낸다. 도4중, 세로축의 n은 굴절율을, k은 소쇠계수를 각각 의미한다. 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 조성이 GeTe에 가까이 갈수록 광학정수의 변화가 커진다. 상변화형 광디스크에 있어서 위상차 재생구조를 얻고자 하면 비정질상태와 결정상태에 있어서의 광학정수의 변화가 클수록 반사율이 높은 구성을 선택할 수 있다.
기판을 폴리카보네이트, 기록박막 1Onm, 기판측 보호층과 반사층측 보호층을 함께 굴절율 2.1의 투명유전체(ZnS-20mol% SiO2를 상정(想定)), 반사층을 Au 50nm로 한 경우 파장 650nm의 입사광에 대하여 비정질로부터의 반사광과 결정으로부터의 반사광의 위상차가 π가 되는 구성중, 양자의 반사율이 같고 또한 최대가 되는 구성을 광학계산에 의해서 탐색하였다. 결과를 표1에 나타낸다.
Ge농도(at%) 15 20 25 30 35 40 45 50
반사율(%) 3 4 5 6 7 9 10 11
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 기록박막조성이 GeTe에 가까이 갈수록 높은 반사율을 얻을 수 있다. 이 경향은 기록박막의 막두께를 바꾸더라도 변하지 않는다. 다만, 기록박막의 막두께가 5nm보다 얇은 경우 및 20nm보다 두꺼운 경우에는, 위상차가 π가 되는 반사율은 극단적으로 낮게 되는 혹은 존재하지 않게 되어 실용화는 곤란하다.
본 실시형태의 광디스크의 경우, 반사율은 높으면 높을수록 좋다. 재생전용 광디스크의 반사율에 근접하기 때문이다. 그래서 다음으로 Ge-Te 2원계 조성에 있어서 GeTe 근방 조성에 관해서 검토하였다. 그 결과를 도5에 나타낸다. 도5중에서 세로축의 n은 굴절율을, k은 소쇠계수를 각각 의미한다. 도5로부터 알 수 있는 바와 같이, Ge53Te47(조성비는 원자량비로 표현) 근방 조성에 있어서 가장 광학정수의 변화가 커진다.
기판을 폴리카보네이트, 기록박막 1Onm, 기판측 보호층과 반사층측 보호층을 함께 굴절율 2.1의 투명유전체(ZnS-20mol% SiO2를 상정), 반사층을 Au 50nm로 한 경우, 파장 650nm의 입사광에 대하여 비정질로부터의 반사광과 결정으로부터의 반사광의 위상차가 π가 되는 구성중에서 양자의 반사율이 같고 최대가 되는 구성을 광학계산에 의하여 탐색한 결과를 표 2에 나타낸다.
Ge농도(at%) 42.5 45.0 47.5 50.0 52.5 55.0 57.5
반사율(%) 3 4 5 6 7 9 10
표 2부터 알 수 있는 바와 같이, 기록박막 조성이 Ge53Te47(조성비는 원자량비로 표현) 근방 조성에 있어서 가장 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또, Ge농도가 45at%부터 55at%이면, 재생광 파장 650nm에 대응한 위상차 재생구조를 얻을 수 있다. 이 경향은 기록박막의 막두께를 바꾸더라도 변하지 않는다. 다만, 기록박막의 막 두께가 5nm보다 얇은 경우 및 20nm보다 두꺼운 경우에는 위상차가 π가 되는 반사율은 극단적으로 낮게 되거나 혹은 존재하지 않게 되어 실용화는 곤란하다.
상기한 바와 같이, 기록박막을 구성하는 주원소가 Ge와 Te이고, Ge와 Te의 원자량비를 45:55∼55:45의 범위로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 주원소란 기록박막을 구성하는 원자량비가 상대적으로 높은 원소를 의미하며, 주원소가 Ge와 Te이라는 것은 기록박막을 구성하는 원자량비율이 높은 원소의 상위 2개가 Ge와 Te인 것을 의미한다.
이와 같이, 광학적으로는 Ge농도가 45at%부터 55at%의 범위에 있는 Ge-Te, 보다 바람직하게는 Ge53Te47근방 조성을 기록박막재료라고 하면 보다 높은 반사율의 위상차 재생매체를 얻을 수 있다.
다만, 기록박막재료를 결정하는데 있어서는 광학적 특성 이외에도 기록 선속도에 대응한 결정화 속도를 갖고 있는 것이 중요하다. 이번의 검토결과에서는 기록 선속도가 2.6m/s에서 8m/s까지의 범위에 있어서 Ge농도가 52∼55at%, 혹은 45∼48at%인 때에 양호한 기록 마크를 형성할 수 있었다.
또한, 기록박막의 결정화 온도를 높여 재생광 열화특성의 개선을 꾀하기 위해서, Ge-Te 2원 합금에 대하여 다른 원소를 첨가하는 것을 검토하였다. 그 결과, 희소가스(rare gas) 원소 및 (B, C, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Ni, Se, Nb, Sb, Ta, W, Au, Pb, Bi)에서 선택되는 원소의 적어도 1종류를 적당량 첨가함으로써 특성 개선효과를 볼 수 있었다.
다만, 상기 원소중 Ge와 Te 이외의 원소의 원자량이 Ge와 Te의 원자량의 합에 대하여 10%보다 많아지면 광학특성의 변화량이 작아지게 되어 반사율을 크게 취할 수 없게 되는 경향을 갖는 경우가 있었다. 따라서, 이들 원소의 첨가량은 Ge와Te의 원자량의 합에 대하여 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 기록박막의 조성은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 광학정보기록매체의 기록박막에도 동일하게 적용할 수 있다.
여기까지 설명한 발명의 제2 실시형태는 기록 마크를 기록박막의 비정질 영역으로 하고 미기록부(비기록 마크)를 결정영역으로 하고 있지만, 반대로 기록 마크를 기록박막의 결정영역, 미기록부(비기록 마크)를 비정질영역으로 하여도 전혀 관계없다. 이 경우에는 당연히 광디스크의 초기화(기록영역의 전면 결정화)작업은 불필요하다.
또, 기록기와 재생기는 본래 1개의 복합 장치, 특히 디스크를 회전시키는 기구를 공통화한 장치로 되어 있는 것이 바람직하지만, 별개의 장치로서 사용하더라도 하등 지장은 없다. 예를 들면 시판중인 DVD재생장치, 혹은 시판중인 DVD재생장치에 약간 개조(예를 들면 재생 이득을 높이는, 재생광의 강도를 높이는 등과 같은 저 반사율의 광학정보매체에 적응시키기 위한 개조)를 가하여 재생기로 하는 것은 실제적인 대응이다. DVD의 오소링 툴도 본 발명의 응용분야중 하나로서 생각할 수 있다. 물론, 본 발명은 재생전용 DVD에만 한정되는 것이 아니라, 보다 고밀도한 기록 포맷에 있어서도 유용한 기록 재생방법 및 광학정보기록매체이다.
이하, 구체예를 들어 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.
(실시예 1)
표면이 피치 0.74μm, 도랑 깊이 26nm의 요철의 안내구로 덮여 있는 반경 120mm, 두께 0.6mm의 폴리카보네이트를 기판으로 하고 그 위에 순차적으로 ZnS-SiO2, Ge53Te47, ZnS-SiO2, Au를 각각 70∼140nm, 10nm, 39nm, 50nm의 두께로 마그네트론 스퍼터법으로 형성하였다. 성막한 광디스크에 자외선경화수지를 사용하여 동일 형상의 폴리카보네이트 기판을 백 커버(보호기판)로서 부착하였다. 폴리카보네이트 기판의 굴절율은 파장 650nm에서 1.59이었다. 이 광디스크의 파장 650nm에 대한 광학특성의 실측치(도랑에 의한 회절의 영향을 제거하기 위해서 광학특성은 안내구가 없는 경면기판을 사용하여 측정하였다)는, 기판측 ZnS-SiO2층의 두께가 104nm인 때에 기록박막이 비정질상태인 때의 반사율 및, 기록박막이 결정상태인 때의 반사율이 함께 1O%이었다. 기판측 ZnS-SiO2의 두께가 104nm보다 얇게 되면 될수록 결정상태에서의 반사율은 높게 되고, 반대로 비정질상태에서의 반사율은 낮게 된다. 다만, 어느 쪽의 디스크에 있어서도 결정에서의 반사광과 비정질에서의 반사광의 위상차가 0.9π로 동일하였다. 이것은 위상차가 주로 반사층측의 ZnS-SiO2막두께에 의존하기 때문이다. 결정에서의 반사광과 비정질에서의 반사광의 위상차는 간섭현미경을 이용하여 실제로 측정하였다. 이들 광디스크는 초기화처리를 실시하고 기록층의 결정상태를 미기록상태, 기록층의 비정질상태를 기록 마크로 충당했다.
이들 광디스크에 도6에 나타내는 기록 재생기를 사용하여 신호를 기록 재생하였다. 광디스크(29)를 스핀들 모터(30)의 위에 고정하고 회전제어를 걸면서 회전시킨다. 신호의 기록은 레이저 광원(31)으로부터 방사된 레이저광을 대물렌즈(32)에 의해서 기록박막에 집광하여 행한다. 신호의 재생은 레이저 광원(31)으로부터 방사된 레이저광을 대물렌즈(32) 및 하프 미러(half mirror)(33)를 경유하여 광검출기(34)로 검출함으로써 행한다. 또, 도면중 부호 35는 트랙킹 서보를, 부호 36은 포커스 서보를 각각 나타낸 것이다.
기록 및 재생에 이용한 레이저 광원(31)은 파장 650nm의 반도체 레이저, 대물렌즈(32)의 NA(개구율)은 0.6이다. 기록과정에서 트랙킹은 푸시-풀법을 이용하고 안내구의 도랑사이에 기록을 행하였다.
도7에 기록 펄스의 변조파형을 나타낸다. 기록정보는 8/16, RLL(2, 10)의 변조방식으로 변조하여 기록하였다. 이때, 기록선속도는 3.5m/s, 기록신호의 선밀도를 0.267μm/비트로 하였다. 기록 펄스 듀티(pulse duty)를 30%로 한 경우에는 피크 파워(peak power)를 7.1mW로 함으로써 신호를 기록할 수가 있었다. 기록한 신호를 재생하는 경우에는 위상차 트랙킹 에러신호를 검출하여 트랙킹 서보를 걸었다. 재생광의 파워는 0.8mW로 하였다.
표 3에 드라이브의 상태를 2종류로 절환한 경우의 각 디스크의 재생 지터를 나타낸다. 제1 드라이브 상태는 재생계의 회로 잡음을 가능한 한 저감시킨 것이고, 제2 드라이브 상태는 고의로 재생계의 회로에 잡음을 준 것이다.
반사율비I2/I1 상태 1(회로 잡음 : 저) 상태 2(회로 잡음 : 고)
재생지터 재생파형엔벨로프 재생지터 재생파형엔벨로프
4.0 25% 양호 25% 양호
3.0 14% 양호 16% 양호
2.0 12% 양호 13% 양호
1.3 10% 양호 14% 양호
1.0 9% 양호 20% 흐트러져 있음
표 3에서 반사율비가 높은 디스크는 초기반사율 및 기록후의 평균재생반사율이 높은 것을 의미한다. 반사율비가 높으면 잡음이 높은 재생계에서도 안정한 포커스 서보동작을 얻을 수 있는 등의 이유에 의해 양호한 재생 지터를 얻을 수 있다. 다만, 반사율비가 지나치게 높은 경우(3을 넘은 경우)에는 재생의 안정성 이전에 위상차 재생의 신호품질이 열화하기 때문에 재생 지터는 열화한다.
시험적으로 안내구 상에 신호를 기록하였는 바, 어떠한 기록조건으로 기록하더라도 안내구 사이에 기록한 때에 얻어진 재생 지터보다도 큰 값의 재생 지터밖에 얻을 수 없었다.
여기서는, 초기 상태(미기록상태)를 기록박막의 결정상태로 하였지만, 결정화처리를 실시하지 않고서 비정질상태를 미기록 상태로 하여 결정화에 의한 기록을 행한 경우에도 표 3과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
(실시예 2)
표면이 피치 0.74μm, 도랑 깊이 26nm의 요철의 안내구로 덮여져 있는 반경 120mm, 두께 0.6mm의 폴리카보네이트를 기판으로 하고, 그 위에 순차로 ZnS-SiO2, Ge53Te47, ZnS-SiO2, Au를 각각 70∼140nm, 10nm, 48nm, 50nm의 두께로 마그네트론 스퍼터법에 의해 형성하였다. 성막한 광디스크에 자외선 경화수지를 사용하여 동일 형상의 폴리카보네이트기판을 백 커버(보호기판)로 하여 부착하였다. 폴리카보네이트기판의 굴절율은 파장 650nm에서 1.59이었다. 이 광디스크의 파장 650nm에 대한 광학특성의 실측치(도랑에 의한 회절의 영향을 제거하기 위해서 광학특성은 안내구가 없는 경면기판을 사용하여 측정하였다)는 기판측 ZnS-SiO2층의 두께가 104nm인 때에 기록박막이 비정질상태인 때의 반사율 및, 기록박막이 결정상태인 때의 반사율이 함께 1O%이었다. 기판측 ZnS-SiO2의 두께가 104nm보다 얇게 되면 될수록 결정상태에 있어서의 반사율은 높게 되고, 반대로 비정질상태에 있어서의 반사율은 낮게 된다. 다만, 어느 쪽의 디스크에 있어서도 결정에 있어서의 반사광과 비정질에 있어서의 반사광의 위상차가 1.1π[달리 표현하면 (2 - 0.9)×π]로 동일하다. 이것은 위상차가 주로 반사층측의 ZnS-SiO2막두께에 의존하기 때문이다. 결정에 있어서의 반사광과 비정질에 있어서의 반사광의 위상차는 간섭현미경을 사용하여 실제로 측정하였다. 이들 광디스크는 초기화처리를 실시하여 기록층의 결정상태를 미기록상태, 기록층의 비정질상태를 기록 마크로 충당하였다.
이들 광디스크에 도6에 나타내는 기록 재생기를 사용하여 신호를 기록 재생하였다. 기록 및 재생에 이용한 레이저 광원은 파장 650nm의 반도체 레이저, 대물렌즈의 NA(개구율)은 0.6이다. 기록과정에서 트랙킹은 푸시-풀법을 이용하여 안내구의 도랑 상에 기록하였다.
도7에 기록 펄스의 변조파형을 나타낸다. 기록정보는 8/16, RLL(2, 10)의 변조방식으로 변조하여 기록하였다. 이때, 기록선속도는 3.5m/s, 기록신호의 선밀도를 0.267μm/bit로 하였다. 기록 펄스 듀티를 30%로 한 경우에는 피크 파워를 7.1mW로 함으로써 신호를 기록할 수가 있었다. 기록한 신호를 재생하는 경우에는 위상차 트랙킹 에러신호를 검출하여 트랙킹 서보를 걸었다. 재생광의 파워는 0.8mW로 하였다.
표 4에 드라이브의 상태를 2종류로 절환한 경우의 각 디스크의 재생 지터를 나타낸다. 제1 드라이브상태는 재생계의 회로 잡음을 가능한 한 저감시킨 것이고, 제2 드라이브상태는 고의로 재생계의 회로에 잡음을 준 것이다.
반사율비I2/I1 상태 1(회로 잡음 : 저) 상태 2(회로 잡음 : 고)
재생지터 재생파형엔벨로프 재생지터 재생파형엔벨로프
4.0 25% 양호 25% 양호
3.0 15% 양호 16% 양호
2.0 12% 양호 13% 양호
1.3 10% 양호 13% 양호
1.0 9% 양호 22% 흐트러져 있음
표 4에서 반사율비가 높은 디스크는 초기반사율 및 기록후의 평균재생반사율이 높은 것을 의미한다. 반사율비가 높으면 잡음이 높은 재생계에서도 안정한 포커스 서보동작을 얻을 수 있는 등의 이유에 의해 양호한 재생 지터를 얻을 수 있다. 다만, 반사율비가 지나치게 높은 경우(3을 넘은 경우)에는 재생의 안정성 이전에 위상차 재생의 신호품질이 열화하기 때문에 재생 지터는 열화한다.
시험적으로 안내구 사이에 신호를 기록한 바, 어떠한 기록조건으로 기록하더라도 안내구상에 기록한 때에 얻어진 재생 지터보다도 큰 값의 재생 지터밖에 얻을 수 없었다.
여기서는, 초기 상태(미기록상태)를 기록박막의 결정상태로 하였지만, 결정화처리를 실시하지 않고서 비정질상태를 미기록상태로 하여 결정화에 의한 기록을 행한 경우에도 표 4와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
(실시예 3)
기록영역의 기판표면이 경면인 반경 120mm, 두께 0.6mm의 경면상의 폴리카보네이트를 기판으로 하고, 그 위에 순차로 ZnS-SiO2, Ge53Te47, ZnS-SiO2, Au를 각각 70∼140nm, 10nm, 44nm, 50nm의 두께에 마그네트론 스퍼터법으로 형성하였다. 성막한 광디스크에 자외선 경화수지를 사용하여 동일 형상의 폴리카보네이트 기판을 백 커버(보호기판)로 부착하였다. 이 광디스크의 파장 650nm에 대한 광학특성의 실측치는 기판측 ZnS-SiO2층의 두께가 104nm인 때에 비정질상태에 있어서의 반사율 및 결정상태에 있어서의 반사율이 함께 10%이었다. 기판측 ZnS-SiO2의 두께가 104nm보다 얇게 되면 될수록 결정상태에 있어서의 반사율은 높게 되고, 반대로 비정질상태에 있어서의 반사율은 낮게 된다. 다만, 어느 쪽의 디스크에 있어서도 결정에 있어서의 반사광과 비정질에 있어서의 반사광의 위상차가 1.0π로 동일하였다. 이것은 위상차가 주로 반사층측의 ZnS-SiO2막두께에 의존하기 때문이다. 결정에 있어서의 반사광과 비정질에 있어서의 반사광의 위상차는 간섭현미경을 사용하여 실제로 측정하였다. 이들 광디스크는 초기화처리를 실시하여 기록층의 결정상태를 미기록상태, 기록층의 비정질상태를 기록 마크로에 충당하였다.
이 광디스크에 도3에 도시한 기록기를 사용하여 신호를 기록하였다. 기록에 이용한 레이저 광원은 파장 650nm의 반도체 레이저, 대물렌즈의 NA(개구율)은 0.6이다. 기록과정에서 대물렌즈의 반경방향의 이동속도는 기록한 신호열의 간격이 0. 74μm에서 일정하게 되도록 제어하였다. 도7에 기록펄스의 변조파형을 나타낸다.기록정보는 8/16, RLL(2,10)의 변조방식으로 변조하여 기록하였다. 이때, 기록선속도는 3.5m/s, 기록신호의 선밀도를 0.267μm/비트로 하였다. 기록 펄스 듀티를 30%로 한 경우에는 피크 파워를 6.9mW로 하여 신호를 기록할 수가 있었다.
기록한 신호를 재생하는 경우에는 도6에 도시한 기록 재생기를 사용하였다. 레이저 광원은 파장 650nm의 반도체 레이저, 대물렌즈의 NA(개구율)은 0.6이다. 위상차 트랙킹 에러신호를 검출하여 트랙킹 서보를 걸었다. 재생광의 파워는 0.8mW로 하였다. 여기서, 재생 드라이브의 회로 잡음을 가능한 한 저감한 것과, 고의로 잡음을 높인 것으로 각 디스크의 재생특성을 비교하였다. 결과는, 재생광의 파장(650nm)에 대하여 반사율의 비 I2/I1가 1.3이상인 때에 재생시의 안정성, 특히 포커스 서보의 안정성이 높아져서 양호한 지터를 얻을 수 있었다. 다만, 반사율비 I2/I1이 3을 넘은 디스크에 대해서는 포커스 서보는 안정하게 얻어지지만, 긴요한 위상차 재생신호의 품질의 열화가 보였다.
(실시예 4)
실시예 3에 개시한 광디스크와 같은 구성의 광디스크에, 도3에 도시한 기록기를 사용하여 신호를 기록하였다. 기록에 이용한 레이저 광원은 파장 458nm의 Ar 레이저, 대물렌즈의 NA(개구율)는 0.55이다. 기록과정에서 대물렌즈의 반경방향의 이동속도는 기록한 신호열의 간격이 0.74μm로 일정하게 되도록 제어하였다. 도7에 기록 펄스의 변조파형을 나타낸다. 기록정보는 8/16, RLL(2,10)의 변조방식으로 변조하여 기록하였다. 이때, 기록 선속도는 3.5m/s, 기록신호의 선밀도를 0.267μm/비트로 하였다. 기록 펄스 듀티를 30%로 한 경우에는 피크 파워를 7.3mW로 하는 것으로 신호를 기록할 수가 있었다.
기록한 신호를 재생하는 경우에는 도6에 도시한 기록 재생기를 사용했다. 레이저 광원은 파장 650nm의 반도체 레이저, 대물렌즈의 NA(개구율)은 0.6이다. 위상차 트랙킹 에러신호를 검출하여 트랙킹 서보를 걸었다. 재생광의 파워는 0.8mW로 하였다.
재생신호의 지터는 실시예 3과 비교하면 동일 디스크에서 1∼2% 양호한 지터를 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 3과 같이 재생광 650nm에서의 반사율 I2/I1이 1.3이상인 때에 재생시의 안정성, 특히 포커스 서보의 안정성이 높아져서 양호한 지터를 얻을 수 있었다. 다만, 반사율비 I2/I1이 3을 넘은 디스크에 대해서는 포커스 서보는 안정하게 얻어지지만, 긴요한 위상차 재생신호의 품질의 열화가 보였다.
이상에서 설명한 실시형태 및 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술적 내용을 밝히고자 하는 의도의 것으로, 본 발명은 이러한 구체예에만 한정하여 해석되어서는 안되며, 그 발명의 정신과 청구의 범위에 기재하는 범위내에서 여러가지로 변경하여 실시할 수가 있으므로 본 발명을 광의로 해석하여야 한다.
본 발명은 기록가능한 각종 광디스크, 예를 들면 상변화형 광디스크, 광자기 디스크, 색소 디스크 등, 또는 이들 광디스크에 정보를 기록 재생하는 장치에 이용할 수가 있다.

Claims (19)

  1. 안내구를 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체를 사용하여, 정보신호에 기초를 둔 레이저광을 조사하여 상기 기판의 상기 안내구로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 이용하여 트랙킹 서보를 걸면서 상기 기록박막에 기록 마크를 형성함으로써 원하는 신호를 기록하고, 기록박막에 기록 마크가 형성된 광학정보기록매체에 레이저광을 조사하여 상기 기록 마크로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 바탕으로 트랙킹 서보를 걸면서 신호를 재생하는 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  2. 제 1항에 있어서, 기록박막에 신호를 기록할 때의 트랙킹 방식이 푸시-풀법인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  3. 제 1항에 있어서, 기록박막에 기록된 신호를 재생할 때의 트랙킹 방식이 위상차 트랙킹법인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  4. 제 1항에 있어서, 안내구의 도랑 깊이가 d(nm)이고, 기록용의 레이저광의 파장을 λ1(nm), 파장 λl에서의 기판의 굴절율을 n1로 하였을 때, 상기 깊이 d와 λ1및 n1과의 관계가
    0.05 × λl/n1≤ d
    이고, 기록박막에 형성된 기록 마크를 재생하는 레이저광의 파장을 λ2(nm), 파장 λ2에 있어서의 기판의 굴절율을 n2로 하였을 때, 상기 도랑 깊이 d와 λ2및 n2의 관계가
    d ≤ O.O9 × λ2/n2
    이고, λ1과 λ2의 관계가
    λl≤ λ2
    인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  5. 제 1항에 있어서, 재생용의 레이저광의 파장 λ2의 입사에 대하여, 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 위상 ø1과, 기록 마크와 기록 마크 사이의 비기록 마크영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
    (2n + 0.5) × π < ø2- ø1< (2n + 1) × π (단, n은 정수)
    인 경우에는 기판의 도랑사이에 신호를 기록하고,
    (2n + 1) × π < ø2- ø1< (2n + 1.5) ×π (단, n은 정수)
    인 경우에는 기판의 도랑부에 신호를 기록하는 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  6. 제 1항에 있어서, 기록 마크를 재생하는 레이저광의 파장 λ2의 값이 630nm이상, 670nm이하이고, 안내구의 간격이 0.74μm, 기록신호의 선밀도가 0.267μm/비트, 신호의 변조방식이 8/16, RLL(2,10)인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  7. 경면상의 기록영역을 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체를 사용하여, 기판을 회전시키면서 기록신호의 반경방향의 간격이 일정하게 되도록 레이저광 조사부를 이동시키면서 정보신호에 기초를 둔 레이저광을 조사하여 상기 기록박막에 상변화를 생기게 하여 기록 마크를 형성함으로써 원하는 신호를 반경방향의 간격이 일정하게 되도록 기록하고, 기록박막에 기록 마크가 형성된 광학정보기록매체에 레이저광을 조사하여 상기 기록 마크로부터 얻어지는 트랙킹 에러신호를 바탕으로 트랙킹 서보를 걸면서 신호를 재생하는 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  8. 제 7항에 있어서, 기록박막에 기록된 신호를 재생할 때의 트랙킹 방식이 위상차 트랙킹법인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  9. 제 7항에 있어서, 기록박막에 기록된 신호의 재생시에 이용하는 레이저광의 파장이 630nm이상, 670nm이하이고, 기록신호열의 반경방향의 간격이 0.74μm, 기록신호의 선밀도가 0.267μm/비트, 신호의 변조방식이 8/16, RLL(2,10)인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  10. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 기록박막에 정보신호에 기초를 둔 기록 마크를 형성할 때에 적어도 상기 기록 마크를 형성하는 상기 기록박막을 미리 결정화하고, 그후에 레이저광을 조사하여 비정질로 이루어지는 기록 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체의 기록 재생방법.
  11. 도랑 깊이가 d(nm)인 안내구를 갖는 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체에 있어서, 상기 기록박막에 정보신호에 기초를 둔 기록 마크를 형성하는 레이저광의 파장을 λ1(nm), 파장 λ1에 있어서의 기판의 굴절율을 n1로 하였을 때, 상기 도랑 깊이 d와 λ1및 n1의 관계가
    0.05 × λ1/nl≤ d
    이고, 기록박막에 형성된 기록 마크를 재생하는 레이저광의 파장을 λ2(nm), 파장 λ2에 있어서의 기판의 굴절율을 n2로 하였을 때, 상기 도랑 깊이 d와 λ2및 n2의 관계가
    d ≤ O.O9 × λ2/n2
    이고, 파장 λ2의 레이저광에 대한 기록 마크로부터의 반사광의 위상 ø1과, 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
    (2n + 0.7) × π < ø2- ø1< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
    이고, 파장 λ2(nm)의 레이저광의 입사에 대한 상기 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 진폭 강도 I1과 비기록 마크 영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
    I1< I2
    인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  12. 원반형상의 기판상에 레이저광의 조사에 의해서 비정질상태와 결정상태의 사이에서 상변화가 생기는 기록박막을 적어도 구비하여 이루어지는 광학정보기록매체에 있어서, 상기 광학정보기록매체에 기록한 신호를 재생하기 위해서 조사하는 레이저광의 파장 λ2에 대한 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 위상ø1과, 비기록 마크영역으로부터의 반사광의 위상 ø2의 관계가
    (2n + 0.7) × π < ø2- ø1< (2n + 1.3) × π (단, n은 정수)
    이고, 파장 λ2(nm)의 레이저광의 입사에 대한 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 진폭강도 I1과, 비기록 마크영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
    I1< I2
    인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  13. 제 12항에 있어서, 기록영역에서의 기판표면이 경면이고 안내구를 갖지 않은 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  14. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 파장 λ2(nm)의 레이저광의 입사에 대한 상기 광학정보기록매체의 기록 마크로부터의 반사광의 진폭강도 I1과, 비기록 마크영역으로부터의 반사광의 진폭강도 I2의 관계가
    1.3 < I2/I1< 3
    인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  15. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기록 마크에 있어서의 광학정보기록매체의 기록박막이 비정질상태이고, 비기록 마크영역에서의 광학정보기록매체의 기록박막이 결정상태인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  16. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기록 마크에 있어서의 광학정보기록매체의 기록박막이 결정상태이고, 비기록 마크영역에서의 광학정보기록매체의 기록박막이 비정질상태인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  17. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기록박막을 구성하는 원소로서, 희소가스 및 (B, C, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Ni, Se, Nb, Sb, Ta, W, Au, Pb 및 Bi)로 구성되는 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하고, 또한 이들의 원소중 Ge 및 Te를 제외하는 원소의 원자량의 합이 Ge 및 Te의 원자량의 합에 대하여 10%이하인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  18. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기판상에 보호층, 기록박막, 보호층, 반사층을 이 순서로 가지고 있으며, 또한 기록박막의 막두께가 20nm이하인 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
  19. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 기록박막을 구성하는 주원소가 Ge와 Te이고, Ge와 Te의 원자량비가 45:55로부터 55:45의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학정보기록매체.
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