JP2005196818A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】記録膜に有機色素膜を用いた追記型光ディスクにおける再生信号のムラ（ばらつき）を均一にできる光ディスクを提供する。
【解決手段】この発明の光ディスク１は、少なくとも中心からの半径が２３．３〜２３．８ｍｍの領域と中心からの半径が５７．９〜５８．０ｍｍの領域に、半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下の幅で形成されたピット（ピットを含むグルーブ）を有する。グルーブの深さは、ｎ_１を基材の屈折率、ｎ_２を前記記録膜の屈折率、λを情報の記録および再生に用いられる光の波長、ｄ_１を案内溝の深さ、ｄ_２を案内溝上に位置される前記記録膜の深さ、およびｍを整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）としたとき、
（ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
が±１５％である範囲内に形成される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば光ディスク等の情報記録媒体に係り、特に記録膜に有機色素膜を用いた追記型光ディスクに関する。

情報記録媒体としての光ディスクには、ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭに代表される再生専用型や、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒに代表される１回追記型、コンピュータの外付けメモリや録再ビデオに利用可能なＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷに代表される書き換え可能型等がある。

上述した様々な規格の光ディスクのなかでも１回追記型光ディスクでは、光ディスクに形成されたグルーブ（案内溝）をウォブルさせるとともに、グルーブに、アドレス情報を持たせている。

追記型光ディスクの多くは、ディスク成型時に予め形成されたグルーブに、所定の厚さの有機色素膜が堆積された構造を取る。

一方、追記型光ディスクは、再生専用の光ディスクとの互換性を保つため、リードイン等のプリピット（物理情報の記録されたグルーブ）を含む必要がある。

しかしながら、基板上に予め形成されるプリピットには、記録膜として有機色素材料が塗布されることから、プリピットの深さが必ずしも均一にならないことが知られている。

このような背景から、
ディスク基板の屈折率をｎ_１、
色素の屈折率をｎ_２、
光線の波長をλ、
ディスク基板上でのプリピット（グルーブ）の深さをｄ_１ 、
色素上でのプリピット（グルーブ）の深さをｄ_２ 、
とし、
λ／４≦（ｎ_１−ｎ_２）ｄ_１ ＋ｎ_２ ・ｄ_２≦λ／２
を規定した提案がある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２０３３９１号公報

しかしながら、記録密度を上げる目的で、記録に用いるレーザ光の波長を、概ね４００ｎｍまで短波長化（集光スポット径の小径化）した規格で用いる追記型光ディスクでは、特許文献１に記載された条件を用いて、ピットとグルーブ部の深さを規定しようとしても、情報の記録および再生に用いる光のスポット径よりもトラックピッチ（グルーブ相互間の距離）が狭いため、ピット部の信号振幅とグルーブ部のトラッキング安定性を両立する最適値を求めることができない問題がある。

なお、記録に用いるレーザ光の波長を、概ね４００ｎｍとする光ディスクにおいては、記録膜に用いられる有機色素材料によるピットの埋まり具合は、ピットの幅に支配されて、実質的なピット深さが変動することから、ピットに入り込む色素材料の量を均一化する必要がある。

この発明の目的は、記録膜に有機色素膜を用いた追記型光ディスクにおける再生信号のムラ（ばらつき）を均一にできる光ディスクを提供することである。

この発明は、所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素材料を記録材とした記録膜と、この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられる案内溝とともに保持する基材と、前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、を具備し、前記案内溝の幅を、半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下としたことを特徴とした光ディスクを提供するものである。

また、この発明は、所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素を記録材料とした記録膜と、この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられ、ｎ_１を基材の屈折率、ｎ_２を前記記録膜の屈折率、λを情報の記録および再生に用いられる光の波長、ｄ_１を案内溝の深さ、ｄ_２を案内溝上に位置される前記記録膜の深さ、およびｍを整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）としたとき、
（ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
で規定される案内溝とともに保持する基材と、前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、からなる光ディスクを提供するものである。

また、この発明は、所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素材料を記録材とした記録膜と、この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられる案内溝とともに保持する基材と、前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、からなり、内径１５ｍｍの孔を有し、外径が１２０ｍｍである光ディスクにおいて、
少なくとも、中心からの半径が２３．３〜２３．８ｍｍの領域と中心からの半径が５７．９〜５８．０ｍｍの領域に、
前記案内溝の幅が半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下であり、
前記案内溝の深さは、
（ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
ｎ_１：前記第１の基材の屈折率
ｎ_２：前記記録膜の屈折率
λ：情報の記録および再生に用いられる光の波長
ｄ_１：前記案内溝の深さ
ｄ_２：前記案内溝上に位置される前記記録膜の深さ
ｍ：整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）
が±１５％である物理情報の記録された領域を有することを特徴とする光ディスクを提供するものである。

本発明によれば、プリピットの半値幅を８０ｎｍ以上として、有機色素材料でピットが埋まってしまっても再生信号変調度として４０％以上を確保でき、反面、色素の入り込み量にばらつき（むら）の生じ易くなる境界点として、プリピットの半値幅を１７０ｎｍとしたので、再生信号に揺らぎが発生することが抑止できる。これにより、光ディスクに、予め記録されている物理情報を正確に再生可能な光ディスクが得られる。

また、本発明によれば、情報の記録および再生に用いる光の波長を、概ね４００ｎｍとする光ディスクにおいて、トラッキングのためのトラッキング誤差信号が容易に得られることから、安定な情報の記録および再生を可能とする。

さらに、本発明によれば、記録膜に有機色素材料を用いるとともに予め物理情報が記録されている光ディスクにおいて、予め記録される物理情報が、有機色素材料の厚さや量の影響により正確に読み取ることのできなくなることが回避できる。

本発明によれば、プリピットの半値幅を８０ｎｍ以上に規定すれば、追記用色素材料でピットが埋まってしまっても再生信号変調度が４０％を越え、安定して再生することができる。また、プリピットの半値幅が１７０ｎｍを越えるほど太くなると、色素での埋まり方にばらつきがでてしまい再生信号に揺らぎが発生する。

また次世代追記型光ディスクは密度が高いためトラッキングが特に困難である。そのためグルーブ溝の深さはトラッキング誤差信号が最大となる値（請求項２の式）にする必要がある。

さらに、原盤製造プロセス上グルーブ溝とピットの深さが同じであることが望ましい。そのためピットの深さも同様に請求項２の式に限定される。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１に示されるように、記録媒体である光ディスク１は、第１の透明基板１１と、第１の透明基板に対向して設けられる第２の透明基板２１と、両基板間に第１の透明基板１１側から順に設けられた記録層１２、反射層１３および接着層１４からなる。なお、光ディスク１すなわち第１および第２の基板の中心には、直径が１５ｍｍの中心孔１ａが形成されている。また、それぞれの基板１１，２１の直径は１２０ｍｍで、厚さは概ね０．６ｍｍであり、記録層１２，反射層１３および接着層１４を含むディスク１の総厚は、概ね１．２ｍｍである。

光ディスク１にはまた、図示しないが、少なくとも中心からの半径が２３．３〜２３．８ｍｍの領域と中心からの半径が５７．９〜５８．０ｍｍの領域に、光ディスクに固有の物理情報（プリピット）が予め記録されているシステムリードインエリアとシステムリードアウトエリアが設けられている。

また、光ディスク１において、グルーブ部のトラックピッチは４００ｎｍである。なお、リードインエリアおよびリードアウトエリアにおいては、トラックピッチは、０．６８μｍ（６８０ｎｍ）で、予め形成されるピットのうちの最も短いピットの長さを０．４０８μｍ（４０８ｎｍ）とする。いうまでもなく、例えば記録および再生に利用される光の波長やトラックピッチは、さらに短く（狭く）とも良い。

なお、本発明では、光ディスク１は、追記型とするが、この実施形態に限られるわけではない。また、記録および再生に用いる光は、波長が４００ｎｍのレーザ光とし、情報の記録および再生に利用される光学ユニットに、開口数ＮＡがＮＡ＝０．６５の対物レンズを用いることとした。

第１の基板１１の記録層１２側の面は、図３により以下に説明するグルーブ（案内溝）１１ａが形成されている。なお、グルーブ１１ａは、例えば中心孔１ａ側から外径方向に向けて連続して形成される１本のスパイラル状であって、隣接するグルーブとの間の距離が所定の周期で変化されるウォブル状に形成されている。

記録層１２には、ジアゾ系やフタロシアニン系の有機色素材料が所定厚さに形成されている。

反射層１３には、例えばＡｌやＡｇ等が、例えばスパッタリング等の手法により、所定厚さだけ形成される。

接着層１４は、例えば紫外線（ＵＶ光）が照射されることで硬化する紫外線硬化型接着剤であり、例えば粘性が３００ないし５０００ＣＰＳ程度の粘度の樹脂から任意に選択できる。

第２の基板１５は、例えば第１の基板１１を製造する工程から、グルーブ１１ａと記録層１２および反射層１３を製造する各工程を省略して成形し、もしくは予め所定の厚さに形成された透明樹脂板をプレス加工等により円盤状としたもので、必要に応じて、接着層１４と反対の面に文字情報や写真等を印刷可能とするラベル領域が形成されてもよい。

以下、図１に示した光ディスクを製造する工程を、図２により簡単に説明する。なお、図２に示す各工程は、一部の工程を除いて、詳述しないが記録媒体を製造する記録媒体製造装置の動作の一例に対応されることはいうまでもない。

まず、工程［２１］で示すように、表面を所定の表面粗さまで研磨した後、洗浄したガラスを原盤３０１として用意する。

次に、工程［２２］として示すように、ガラス原盤３０１の表面に、フォトレジスト３０３を塗布し、続いて、工程［２３］で示すように、所定の波長のレーザ光で露光して物理情報（ピット）や案内溝（凹凸すなわちウォブルグルーブ）等を記録する。なお、ここで記録される物理情報（ピット）は、システムリードインエリアまたはシステムリードアウトエリアにのみ用意されることはいうまでもない。

次に、露光したガラス原盤３０１を現像してフォトレジストの未現像部分を除去し、工程［２４］で示すようなピット等の凹凸を得る。

以下、工程［２５］で示すように、工程［２４］で得られたガラス原盤３０１をメッキ処理して、スタンパ３１１を作成する。

次に、工程［２６］で示すように、スタンパ３１１を型として、射出成形により樹脂成形板（図１に示した第１の基板１１に相当）を作成する。なお、基板材料には、例えばポリカーボネートが用いられる。

続いて、工程［２７］で示すように、第１の基板に相当する成形板（１１）に、記録膜（１２）となる有機色素を、例えばスピンコート法により所定の厚さだけ塗布し、所定の乾燥法により硬化させる。

以下、工程［２８］で示すように、記録層（１２）の上に、反射層１３を形成した後、別工程で作成された第２の基板２１に相当する基板を、接着剤１４を用いて貼り合せることにより、光ディスクができあがる。

なお、接着剤１４が、例えば紫外線（ＵＶ光）が照射されることで硬化するＵＶ硬化樹脂である場合には、工程［２７］に替えて、図示しないが、例えばスピナーにより、所定の回転数で回転された状態で、ＵＶ硬化樹脂が第１の基板１１の反射層１３上に所定量滴下されたのち、別工程で予め用意されている第２の基板２１が、ＵＶ硬化樹脂が拡散されている面と反対に向けられた状態で、第１の基板１１上にセットされ、スピナーの高速回転（余剰接着剤除去工程）により除去された後、紫外線（ＵＶ光）が照射されることで、光ディスクができあがる。

なお、記録層に無機材料を用いる場合には、記録層は、例えばスパッタリング法等により所定厚さに形成されることはいうまでもない。

また、上述した実施の形態では、厚さが０．６ｍｍの基板を貼り合わせる例を説明したが、例えば厚さが１．１ｍｍの基板に厚さが０．１ｍｍのカバー層を貼り合わせる場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。

図３は、本発明の光ディスクのグルーブ溝の構造を示している。なお、前に説明したが、これは図２の工程［２３］の原盤露光の段階で形成されるピット（プリピット）に対応する。

図３に示されるように、ピットすなわちピットが形成されているグルーブの各寸法は、第１の基板１１の屈折率をｎ_１、第１の基板に積層される有機色素膜の色素（色材）の屈折率をｎ_２、情報の記録および再生に用いられるレーザ光の波長をλ、第１の基板１１に形成されるピットの深さをｄ_１、基板上で積層される有機色素膜１２上でのピットの深さをｄ_２、ｍを整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）としたとき、
（ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｎ−１）・λ／４・・・（１）
が±１５％となるように、
を満たすように規定されている。

（１）式の左辺は、ピット底部の反射膜から反射する光とピットの無い部分の反射膜から反射する光との光路差である。

この光路差が波長の１／４の奇数倍になることは、すなわち、プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号が最大となる深さであり、よってトラッキングが最も安定する寸法である。

先に、図２で説明したようにピットとグルーブ溝の深さは、ともに工程［２２］で塗布されるフォトレジスト３０３の厚さにより決定されるため、通常、ピット深さとグルーブ深さは等しくなる。

しかし、グルーブ溝の深さは、その光路差が波長の１／４の奇数倍になるときが最適であるのに対し、ピットの深さはその光路差が波長の１／２の奇数倍になるときが信号振幅が最大となる最適点である。

このような観点から、現行のピットとグルーブの両方を持つ光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＡＭ等）においては、ピットとグルーブの信号が共に良好になるよう、その深さは、光路長が波長の１／３程度になるよう設定されている。

このように設定すれば、ピットとグルーブの双方において、必要十分な再生信号特性を確保することができる。

一方、情報の記録および再生に用いるレーザ光の波長が概ね４００ｎｍである追記型光ディスクの場合、トラック（グルーブ相互間距離）のピッチが非常に詰まっているため、グルーブ溝の深さは、トラッキング誤差信号が最大となるように選択する必要がある。なお、（１）式に示した条件により、グルーブを形成した光ディスクにおいては、再生信号（トラック誤差信号）を良好に得ることができる。

しかしながら、ピット（グルーブ）の深さを（１）式に従って規定した場合としても、ピット（プリピット）部分から再生信号の振幅が十分に得られない場合がある。

すなわち、記録膜の材料に有機色素を用いた追記型光ディスクにおいては、再生信号の振幅は、ピットの色素による埋まり具合（すなわち（１）式のｄ_２）にも左右される。

なお、色素によるピットの埋まり具合は、例えばピット幅等に代表されるピットの形状のパラメータにも影響される（ピット幅が狭い方がより埋まり、ｄ_２が小さくなる）ため、好適な再生信号品質を確保することができるピットの形状について、確認している。

確認試験は、ｎ_１＝１．６、ｎ_２＝２．５、ｄ_１＝９０ｎｍ、ｄ_２＝７０ｎｍ、およびλ＝４００ｎｍを設定して、実施している。なお、もちろんこれらの値は、（１）式を満たす値ならばどのようにとっても良い。

図４に、実際にピットの幅Ｔ（ｎｍ）を変化させてそのときの再生信号の変調度（再生信号の最大値に対する再生信号振幅の割合）を測定したものを示す。

図４から明らかなように、信号を良好に再生するためには、変調度は、０．４以上必要であることが望ましいため、ピット（ピットのあるグルーブ）幅Ｔは８０（半値幅）ｎｍ以上必要である。

反面、ピット幅Ｔを１７０（半値幅）ｎｍまで広げた場合、図５に示すような再生信号が得られている。

図５に示すように、「ＧＮＤ」ラインと［ＳＭ］ライン（鏡面領域からの反射光の強度をフルスケールとしている）との間を測定のダイナミックレンジとして、再生信号を表示させると、再生信号「ＳＤ」の範囲内の「Ａ」で示すピーク付近で、再生信号に揺らぎが含まれることが確認できる。

この揺らぎは、ピット（グルーブ）に入り込んだ色素の埋まり具合（ｄ_２）のばらつきに起因するものと判定でき、ピット幅ＴをＴ≦１７０ｎｍとした条件で、概ねＳＤの５％に達することが確認されている。

従って、ピットが形成されるグルーブの幅Ｔは、半値幅（上限１０％と下限１０％を除外した区間の中央値）で、８０≦Ｔ≦１７０ｎｍとすることが好ましい。

以上のことより、ピット深さを（１）に規定して、さらに、ピット幅Ｔを８０〜１７０ｎｍの間に設定することで、トラッキングが安定に制御可能で、かつピット部からの再生信号が良好な、追記型光ディスクが作成できる。

以上説明したように本発明によれば、プリピットの半値幅を８０ｎｍ以上として、有機色素材料でピットが埋まってしまっても再生信号変調度として４０％以上を確保でき、反面、色素の入り込み量にばらつき（むら）の生じ易くなる境界点として、プリピットの半値幅を１７０ｎｍとしたので、再生信号に揺らぎが発生することが抑止できる。

また、本発明によれば、トラッキングのためのトラッキング誤差信号が容易に得られることから、安定な情報の記録および再生を可能となる。

なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。

この発明の実施の形態が適用される光ディスクの構成の一例を説明する概略図。 図１に示した光ディスクを製造する工程の一例を説明する概略図。 図１に示した有機色素からなる記録膜を有する光ディスクのプリピット（ピットを含むるグルーブ）に適用可能な深さの条件の一例を説明する概略図。 図１に示した有機色素からなる記録膜に形成されたプリピット（ピットを含むるグルーブ）の幅と再生信号の品質との関係を説明する概略図。 図１に示した有機色素からなる記録膜に形成されたプリピット（ピットを含むるグルーブ）を再生して得られる再生信号の一例を説明する写真。

符号の説明

１…光ディスク、１１…第１の透明基板、１１ａ…グルーブ（ピットを含む）、１２…記録層、１３…反射層、１４…接着層、２１…第２の透明基板。

Claims (7)

1. 所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素材料を記録材とした記録膜と、
   この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられる案内溝とともに保持する基材と、
   前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、
   前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、
   を具備し、
   前記案内溝の幅を、半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下としたことを特徴とした光ディスク。
2. 前記案内溝の深さは、
   （ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
   ｎ_１：前記第１の基材の屈折率
   ｎ_２：前記記録膜の屈折率
   λ：情報の記録および再生に用いられる光の波長
   ｄ_１：前記案内溝の深さ
   ｄ_２：前記案内溝上に位置される前記記録膜の深さ
   ｍ：整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）
   が±１５％であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
3. 情報の記録または再生に利用される光の波長は、中心波長が４０５ｎｍであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光ディスク。
4. 所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素を記録材料とした記録膜と、
   この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられ、ｎ_１を基材の屈折率、ｎ_２を前記記録膜の屈折率、λを情報の記録および再生に用いられる光の波長、ｄ_１を案内溝の深さ、ｄ_２を案内溝上に位置される前記記録膜の深さ、およびｍを整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）としたとき、
   （ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
   で規定される案内溝とともに保持する基材と、
   前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、
   前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、
   からなる光ディスク。
5. 前記光ディスクは、内径１５ｍｍの孔を有し、外径が１２０ｍｍであるとき、
   前記案内溝は、少なくとも、中心からの半径が２３．３〜２３．８ｍｍの領域と中心からの半径が５７．９〜５８．０ｍｍの領域に、半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下の幅で形成されていることを特徴とした請求項４記載の光ディスク。
6. 情報の記録または再生に利用される光の波長は、中心波長が４０５ｎｍであることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の光ディスク。
7. 所定波長の光が照射されることで、情報が記録可能な有機色素材料を記録材とした記録膜と、
   この記録膜を、前記所定波長の光を案内するために用いられる案内溝とともに保持する基材と、
   前記記録膜の前記基材側と反対側に所定厚さに設けられた反射膜と、
   前記反射膜に、接着層を介して密着される第２の基材と、
   からなり、内径１５ｍｍの孔を有し、外径が１２０ｍｍである光ディスクにおいて、
   少なくとも、中心からの半径が２３．３〜２３．８ｍｍの領域と中心からの半径が５７．９〜５８．０ｍｍの領域に、
   前記案内溝の幅が半値幅で８０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下であり、
   前記案内溝の深さは、
   （ｎ_１−ｎ_２）・ｄ_１＋ｎ_２・ｄ_２＝（２ｍ−１）・λ／４
   ｎ_１：前記第１の基材の屈折率
   ｎ_２：前記記録膜の屈折率
   λ：情報の記録および再生に用いられる光の波長
   ｄ_１：前記案内溝の深さ
   ｄ_２：前記案内溝上に位置される前記記録膜の深さ
   ｍ：整数（ｍ＝１，２，３，４・・・）
   が±１５％である物理情報の記録された領域を有することを特徴とする光ディスク。

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