JP3146766B2 - 光ディスク及び光ディスクの再生方法 - Google Patents

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及び光ディス
クの再生方法に関し、特に高密度の情報を記録再生でき
るようにする技術に関する。

【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の外部メモリーとし
て注目されている。特に、直径５．２５インチのサイズ
では１回のみ情報の書き込みが可能であるライトワンス
タイプ及び情報の書換えが可能である光磁気タイプが、
また、直径３．５インチのサイズでは光磁気タイプと再
生専用であるＲＯＭタイプ及び光磁気とＲＯＭの混在し
ているパーシャルＲＯＭタイプが、ＩＳＯ規格により標
準化されており、今後更に広く市場に普及するものと予
想されている。

【０００３】また、最近ではデジタルオーディオ分野に
おいても、光ディスクが応用され始めている。例えば、
２４〜４８トラックのデジタルマルチトラックレコーデ
ィングにおけるマスターソースとして、ライトワンスタ
イプの光ディスクや光磁気ディスクを使ったプレーヤー
が販売されている。こういった専門家向けの製品以外に
一般消費者向け製品でも、ＣＤ−Ｒ（ライトワンスタイ
プのコンパクトディスク）やＭＤ（ミニディスク）が登
場しており、今後の動向が注目されている。これらの光
ディスクには、記録再生装置の光ピックアップからのレ
ーザービームによる情報マークを整然と並べる為の、即
ちトラッキングのためのガイドが、凹または凸の溝の形
で、ディスクの内周から外周へ向けてスパイラル状に形
成されている。この溝のことをガイド溝と呼ぶ。

【０００４】更にガイド溝について詳しく説明するなら
ば、ＩＳＯ規格においても定義されているように、光ピ
ックアップから見た場合に凹になる部分、つまり遠方に
なる部分はランドと呼ばれ、ピックアップから見た場合
に凸になる部分、つまり近くになる部分はグルーブと呼
ばれる。情報は、ランドまたはグルーブのどちらかに書
き込まれる。ランドに書き込まれる場合はランド記録方
式と呼ばれ、グルーブに書き込まれる場合はグルーブ記
録方式と呼ばれる。ランド（グルーブ）の中心から隣り
のランド（グルーブ）の中心までを、トラックピッチと
呼んでいる。

【０００５】最近では、更に高密度の情報を蓄積するた
めに、単なるトラッキングの為のガイドの役割しか持た
なかったガイド溝にも、情報を含ませようとする技術が
使われ始めている。これはグルーブあるいはランドを、
左右に蛇行させる方法によるものである。つまり記録す
べき情報に合わせて、グルーブあるいはランドを、左右
に蛇行させる。この時、蛇行させるキャリア周波数を、
トラッキング帯域外の周波数に選択しておけば、グルー
ブあるいはランドの蛇行により、トラッキングが乱れる
（蛇行している溝に倣って、左右によたりながらトラッ
キングされる）という心配は無く、溝の蛇行が無いかの
如くトラッキングがなされる。従ってグルーブあるいは
ランドをトラッキングすると、反射光の光量が、蛇行成
分に合わせて変動することになる為、この反射光をフォ
トセンサーにより受光し、その光量変化を電流変化に変
換すればグルーブあるいはランドの蛇行による情報が再
生できることになる。このような光ディスクの１例を図
４、図５、図６に示す。

【０００６】前述のＣＤ−Ｒ（ライトワンスタイプのコ
ンパクトディスク）やＭＤ（ミニディスク）において
も、グルーブを蛇行させる技術が使われている。この場
合の、蛇行のキャリア周波数は、22.05KHzであり蛇行振
幅は30nmである。ところで、現在、市場に出ている光デ
ィスクのグルーブの形状は、Ｕ字形のものとＶ字形の２
種類がある。Ｕ字形の場合、グルーブの上部における幅
をＷ_topとし、グルーブの底部における幅をＷ_bottomと
すると、グルーブ幅Ｗは、Ｗ＝（Ｗ_top ＋Ｗ_bottom）／
２で定義され、Ｖ字型の場合はＷ＝Ｗ_top で定義され
る。また、グルーブの底部よりランドの上部までの高さ
を、グルーブ深さあるいは、ランドの高さと呼ぶ。

【０００７】ここで、ガイド溝の実際の寸法はどうなっ
ているかというと、ランド記録方式のものはグルーブ幅
が0.4 μｍ〜0.8 μｍであり、グルーブ深さは記録再生
用レーザーの波長をλとし基板の屈折率をｎとすれば、
λ／（７・ｎ）〜λ／（８・ｎ）となっている。また、
グルーブ記録方式のものはグルーブ幅が0.8 μｍ〜1.2
μｍであり、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／（７
・ｎ）〜λ／（８・ｎ）となっている。

【０００８】トラックピッチは、上記いずれの記録方式
の場合も1.6 μｍが主流である。最近では、更に高密度
の情報を記録するために、トラックピッチをより小さく
する提案がなされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の光ディスクをさらに高密度化する手段として、トラッ
クピッチをより小さくすることが提案されている。しか
し、波長780 〜830nm の半導体レーザー及び開口数
（Ｎ．Ａ．）0.5 〜0.55の対物レンズを搭載した従来の
ピックアップでは、トラックピッチを1.4 μｍより小さ
くすると、隣接したグルーブあるいはランドに書き込ま
れた情報の影響（クロストークと呼んでいる）が極端に
大きくなること、また、トラッキングの為に必要なトラ
ッキング誤差信号が極端に小さくなること等の問題が生
じていた。この問題解決のために波長670 〜690nm の半
導体レーザーが開発されはじめたが、未だ、レーザー光
のビーム形状や出力等、技術的に不十分な状況にある。

【００１０】従って、更なる高密度化を実現する手段と
して、前述のグルーブあるいはランドを高キャリア周波
数で蛇行させる技術が注目されている。しかしながら、
この方法では、蛇行のキャリア周波数をあまりに高くす
ると、蛇行情報が読みにくくなるという問題が生じてい
た。そこで、これを避けるために、蛇行振幅を大きくす
るという試みがなされているが、再生時のノイズが大き
くなるため、特にランドあるいはグルーブに書き込んだ
情報が、読みにくくなってしまうという問題が生じてい
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる問題
点の解決の為に鋭意研究した結果、情報に応じて蛇行し
たグルーブを有する光ディスクにおいて、その幅が少な
くともトラックピッチの２分の１より広く、かつ、ラン
ド高さの変化という形としても情報を持たせたものは、
クロストークの影響を、実用上問題無いレベルに抑える
ことができ、高密度のデータを蓄積できることを見い出
した。

【００１２】また、情報に応じて蛇行したランドを有す
る光ディスクにおいて、その幅が少なくともトラックピ
ッチの２分の１より広く、かつ、グルーブの深さの変化
という形としても情報を持たせたものも、同じく本発明
の目的を達成することを見い出した。更に本発明者は、
グルーブをトラッキングしながら、そのグルーブの蛇行
による情報を読み取り、これと同時に、または別の時
に、ランドをトラッキングしながら、そのランドの高さ
変化による情報を読み取るような、情報の再生方法も見
い出すに至った。

【００１３】また本発明は、前記とは逆に、ランドをト
ラッキングしながら、そのランドの蛇行による情報を読
み取り、これと同時に、または別の時に、グルーブをト
ラッキングしながら、そのグルーブの深さ変化による情
報を読み取るような、情報の再生方法をも含んでいる。

【００１４】

【作用】本発明における光ディスクは、グルーブを蛇行
させることにより高密度化するだけでなく、従来一定で
あったランドの高さを変化させることによって情報を記
録し、更なる高密度化を達成するものである。即ち、従
来のグルーブ蛇行技術において、情報を含ませていなか
ったランドにも、情報を含ませているのが本発明の特徴
である。

【００１５】ところで、本発明では、ランドに情報を如
何に持たせるかが、１つのポイントとなるが、本発明者
は、記録すべき情報に合わせて、ランドの高さを変化さ
せる方法が、最も適していることを見い出した。更に、
このような光ディスクを簡単に製造するには、ランドの
高さを波形状に変化させた方が良いということをも見い
出した。

【００１６】ランドの高さ変化とは、言い換えればラン
ドを左右方向ではなく、上下方向に蛇行させるというこ
とになる。このような光ディスクのランドを光ピックア
ップでトラッキングすると、光ディスクからの反射光量
が、ランド高さの変動成分に合わせて変化することにな
る為、この反射光をフォトセンサーにより受光し、光量
変化を電流変化に変換すれば、ランドの高さ変化による
情報が再生できる。このような本発明における光ディス
クの１例を図１、図２、図３に示す。

【００１７】グルーブの蛇行情報のみならず、ランドの
高さ変化情報をも利用するのであるから、当然、ランド
の高さ変化情報が、グルーブの蛇行情報へ漏れ込む現
象、あるいは、逆にグルーブの蛇行情報が、ランドの高
さ変化情報へ漏れ込む現象、即ちクロストークが特に問
題となることが予想される。この問題に対しては、グル
ーブ幅を、トラックピッチの２分の１より広くすること
により、クロストークを抑制できることを見い出した。
その理由は、グルーブ幅がトラックピッチの２分の１よ
り広い場合は、ランドをトラッキングした際、ランド幅
が変化することによる反射光量の変動は小さくなる、即
ち、グルーブの蛇行による反射光量の変動成分による影
響は、相対的に小さくなる。従って、ランドをトラッキ
ングしたときには、ほぼランドの高さ変化による反射光
量の変動成分のみが捕らえられる。これと全く同様の理
由で、逆にグルーブをトラッキングした際の、ランドの
高さ変動による反射光量の変動成分による影響は、相対
的に小さくなる。従って、グルーブをトラッキングした
ときには、ほぼグルーブの蛇行による反射光量の変動成
分のみが捕らえられる。

【００１８】このようにすれば、狭トラックピッチ化を
行わなくとも、また、グルーブを高いキャリア周波数で
蛇行させなくとも、従来の光ディスクに比べ最低２倍の
高密度化が実現できる。以上は、グルーブを蛇行しラン
ドの高さを変化させる場合に関して述べたが、当然のこ
とながら、ランドを蛇行しグルーブの深さを変化させて
も良い。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図７に沿って説明する。 (1) 精密な平面を有する直径350 mmの銅製原盤を準備し
た（図７(a）。 (2) ヘキサメチルジシラザンをプライマーとして原盤表
面にスピンコートした後、ＡＺ1350フォトレジスト（ヘ
キスト製）を重ねてスピンコートし、100 ℃で30分間プ
リベークした（図７(b））。

【００２０】(3) 波長457.9 nmのアルゴンレーザーを搭
載したレーザーカッティングマシンにより、半径72mmか
ら148mm までの領域に、グルーブに相当する部分を蛇行
させて露光した。この時のトラックピッチは1.6 μｍで
あり、線速度は10m/s 、蛇行情報はキャリア周波数１MH
z のランダムデータ、蛇行振幅は40nmであった。 (4) 無機アルカリ現像液でスピン現像した後、120 ℃の
クリーンオーブン内で30分間ポストベークした（図７
(c））。

【００２１】(5) ドライエッチング装置（日電アネルバ
製ＤＥＡ506 Ｔ）内に原盤を入れ、真空度1.0 ×10^-4Pa
まで排気した後、アルゴンガスを導入してスパッタエッ
チングを行った。この時のエッチング条件は、アルゴン
ガス流量10 SCCM 、ガス圧0.5 Pa、ＲＦ電力500 Ｗ、自
己バイアス電圧−500 Ｖでありエッチング時間は20分で
あった。

【００２２】(6) アルゴンガスを酸素に入れ換えて、ア
ッシングを行うことによって残ったレジストを除去し
た。このようにして、銅原盤表面に蛇行したグルーブを
形成した（図７(d））。この時のグルーブ幅は1.1 μｍ
でありランドの高さは100nm であった。 (7) 機械式カッティングマシンを使って、この銅原盤表
面のランドに沿ってトラッキングしながら表面を切削し
た（図７(e））。トラッキングは切削刃の前方に設けら
れた触針の針圧変化をモニターすることにより制御し
た。この時、線速度は１m/s で、切削刃をキャリア周波
数50KHz のランダムデータに合わせて上下させることに
より、ランドの高さが波形状に変化するように切削し
た。切削後のランドの高さは最小80nm最大100nm であっ
た。

【００２３】(8) この銅原盤にニッケル電鋳を行った
後、電鋳裏面にステンレス製バッキングプレートをエポ
キシ系接着剤により接着した（図７(f））。 (9) 銅原盤とニッケル電鋳層とを剥離しスタンパーを得
た。（図７(g）） このスタンパーを用いて、２Ｐ（紫外線硬化樹脂）成形
法により、ガラス基板表面に蛇行したグルーブ及び高さ
変化したランドのパターンを転写してディスク用基板を
作製し、更に、この基板にSiN 層、TbFeCo層、SiN 層を
順にスパッタリングにより形成した後、紫外線硬化型接
着剤により膜面に保護用ガラス基板を接着して、光ディ
スクを得た。

【００２４】このようにして作製した光ディスクを、波
長830nm 、開口数0.55、ケラレ係数1.0 、波面収差0.03
0 λ（ｒｍｓ値）、レーザーの偏光状態は直線偏光で、
その方向はガイド溝に対し平行となる方向の光ピックア
ップを装備した記録再生装置により再生した。この時の
線速度は10m/s であり再生時のレーザービーム強度は1.
0 ｍＷであった。

【００２５】評価は次のように行った。まず、グルーブ
をトラッキングした際の反射光量信号を、データ誤り率
測定回路に入力し、グルーブの蛇行情報である、キャリ
ア周波数１MHz のランダムデータのビット誤り率を計測
した。その結果を表１に示す。次にランドをトラッキン
グした際の反射光量信号を、同じくデータ誤り率測定回
路に入力しランドの高さ変化情報である、キャリア周波
数500KHzのランダムデータのビット誤り率を計測した。
その結果を表２に示す。これらの結果より、グルーブの
蛇行情報とランドの高さ変化情報のどちらも、実用上十
分低い誤り率で再生できていることが分かる。

【００２６】尚、スタンパーを作製する為の原盤は、銅
の他にも金、銀、アルミニウム、ステンレス、鉄、ニッ
ケル等の金属または合金、あるいはガラス、石英等のセ
ラミックでも良い。また、アルミニウム板に銅薄膜をコ
ーティングしたような構成であっても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、充分な信
頼性をもった、高密度光ディスクと、その再生方法が提
供される。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光ディスクの蛇行グル
ーブ及び高さ変化したランドを示す拡大上面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ´における切断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ´における切断面図である。

【図４】従来の光ディスクの蛇行グルーブを示す拡大上
面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ´における切断面図である。

【図６】図４のＤ−Ｄ´における切断面図である。

【図７】実施例における光ディスクの製造に用いたスタ
ンパーの作製工程図である。

【符号の説明】

１・・・蛇行したグルーブ ２・・・ランド ３・・・ランドの高さの高い部分 ４・・・ランドの高さの低い部分 ５・・・銅製原盤 ６・・・フォトレジスト ７・・・ニッケル電鋳層 ８・・・エポキシ系接着剤 ９・・・ステンレス製バッキングプレート 以上

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛇行したグルーブを有する光ディスクに
   おいて、幅が、少なくともトラックピッチの２分の１よ
   り広いグルーブを有し、かつ、ランドの高さが変化して
   いることを特徴とする光ディスク。
2. 【請求項２】 前記ランドの高さが、波形状に変化して
   いることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
3. 【請求項３】 蛇行したランドを有する光ディスクにお
   いて、幅が、少なくともトラックピッチの２分の１より
   広いランドを有し、かつ、グルーブの深さが変化してい
   ることを特徴とする光ディスク。
4. 【請求項４】 前記グルーブの深さが、波形状に変化し
   ていることを特徴とする請求項３記載の光ディスク。
5. 【請求項５】 蛇行したグルーブを有する光ディスクに
   おいて、ランドの高さが変化していることを特徴とする
   光ディスク。
6. 【請求項６】 グルーブをトラッキングすることによ
   り、前記グルーブの蛇行による情報を読みとり、ランド
   をトラッキングすることにより、前記ランドの高さ変化
   による情報を読みとることを特徴とする情報の再生方
   法。
7. 【請求項７】 ランドをトラッキングすることにより、
   前記ランドの蛇行による情報を読みとり、グルーブをト
   ラッキングすることにより、前記グルーブの深さ変化に
   よる情報を読みとることを特徴とする情報の再生方法。