JP3489415B2 - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents
光学的情報記録用媒体Info
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Description
変化媒体を利用した、高密度な光ディスクに関する。詳
しくは、多数回のデータの書き換えに対し劣化の少ない
相変化媒体に関する。
高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒体が求
められているが、光ディスクはまさにこうした用途に応
えるものとして期待されている。光ディスクには一度だ
け記録が可能な追記型と、記録・消去が何度でも可能な
書き換え型がある。書き換え型光ディスクとしては、光
磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状
態の変化に伴う反射率変化を利用した相変化媒体があげ
られる。相変化媒体は外部磁界を必要とせず、レーザー
光のパワーを変調するだけで記録・消去が可能であり、
記録・再生装置を小型化できるという利点を有する。さ
らに、現在主流の800nm程度の波長での記録消去可
能な媒体から、特に記録層等の材料を変更することなく
短波長光源による高密度化が可能であるといった利点を
有する。
は、カルコゲン系合金薄膜を用いることが多い。例え
ば、GeSbTe系、InSbTe系、GeSnTe
系、AgInSbTe系合金があげられる。現在、実用
化されている書換可能相変化型記録媒体では、未記録・
消去状態を結晶状態とし、非晶質のビットを形成する。
非晶質ビットは記録層を融点より高い温度まで加熱し、
急冷することによって形成される。記録層のこのような
加熱処理による蒸発、変形を防ぐため、通常は、記録層
の上下を耐熱性でかつ化学的にも安定な誘電体保護膜で
挟む。記録過程においては、この保護層は記録層からの
熱拡散を促し過冷却状態を実現して非晶質ビットの形成
にも寄与している。
属反射層を設けた4層構造とすることで、熱拡散をさら
に促し、非晶質ビットを安定に形成せしめるのが普通で
ある。消去(結晶化)は、記録層の結晶化温度よりは高
く、融点よりは低い温度まで記録層を加熱して行う。こ
の場合、上記誘電体保護層は、記録層を固相結晶化に十
分な高温に保つ蓄熱層として働く。いわゆる1ビームオ
ーバーライト可能な相変化媒体においては、上記、消去
と再記録過程を1つの集束光ビームの強度変調のみによ
って行うことが可能である(Jpn.J.Appl.Phys.、 26(19
87) 、 suppl.26-4 、 pp.61-66 )。1ビームオーバー
ライト可能な相変化媒体では、記録媒体の層構成および
ドライブの回路構成が簡単になる。このため、安価で高
密度な大容量記録システムとして注目されている。
プロセスでは、記録層を溶融せしめるとともに、数十ナ
ノ秒以内に融点以下に急冷するという、過激な熱サイク
ルが生じる。このため、記録層を誘電体保護層で挟んで
いても、数千〜数万回の繰り返しオーバーライトで微小
な変形や、偏析が蓄積し、ついには、光学的に認識でき
るノイズの上昇や、ミクロンオーダーの局所欠陥の発生
につながる(J.Appl.Phys.、78(1995)、 pp6980-698
8)。記録層や保護層材料、あるいは層構成を工夫する
事で、大幅な改善はなされているものの、本質的に書き
換え可能回数に上限が有り、それは、通常の磁気記録媒
体や光磁気記録媒体にくらべて1桁以上少ない。
化は、溝形状にも依存する。例えば、近年、書換可能コ
ンパクトディスク(CD-Rewritable 、CD−RW)が提
唱されている(「CD-ROM professional 」誌(米国)、
1996年9月号、29−44ページ、あるいは、相変
化光記録シンポジウム予稿集、1995年、41−45
ページ)。CDにおいては、1.6±0.1μmピッチ
で基板に形成された凹凸ピット列を、基板裏面から波長
780±30nmの集束光ビームにより走査することで
情報を再生する。このとき、非ピット部での反射率は7
0%以上あることが規格により定められている。
率まで含めたCDとの互換性は困難であるものの、未記
録部での反射率を15%以上25%以下とし、記録部で
の反射率を10%未満とすれば、記録信号および溝信号
においてはCDとの互換性が確保でき、少なくとも、反
射率の低いことをカバーするための増幅系を再生系に付
加すれば、現行CDドライブ技術の範疇で互換性を確保
できる。CD−RWでは、溝を記録トラックとし、溝内
記録を行うが、この溝にはアドレス情報を含む蛇行を使
用するものと考えられる(特開平5−210849号公
報)。
基板3の表面に蛇行した溝1が溝間2を隔てて設けられ
ている。ただし、蛇行の振幅は誇張して描いている。蛇
行はwobble(Wobble)と呼ばれ、搬送波周波数2
2.05kHzで周波数(FM)変調されており、その
振幅(Wobble Amplitude)は溝1のピッチ(溝間2を挟
んだ溝1の仮想中心線同士の距離、通常1.6μm程
度)にくらべて非常に小さく30nm程度である。
情報により周波数変調したものは、ATIP(Absolute
Time In Pre-groove )もしくはADIP(Address In
Pre-groove )と呼ばれ、記録可能なコンパクトディス
ク(CD-Recordable 、CD−R)やミニディスクで既に
利用されている。(「CDファミリー」中島平太郎・井
橋孝夫・小川博司共著、オーム社(1996)第4章、
および Proceedingsof the IEEE. 第82巻(199
4年)1490ページ)
トを繰り返すことにより、このwobble信号が記録
信号に漏れるという新たな劣化現象が見出された。これ
により、繰り返し可能回数はさらに1桁以上少なくな
り、1000回程度となる。CD−RWにおいては、w
obbleは、情報が記録されるべき未記録領域を検出
する上で必須のアドレス情報を付与するために用いられ
ている。繰り返しオーバーライト回数が制限されるこの
現象は、今後、トラックが高密度化された媒体で、wo
bbleを使用する場合に、一層深刻な問題になると考
えられる。
繰り返し記録されるのは、ユーザーデータの目次情報を
記録しておくためのファイル管理領域を書き換える場合
であり、ユーザーデータの内容そのものは1000回も
書き換えられることはまずありえない。例えば、CDフ
ォーマットを例に考えると、TOC(Table of Content
s )領域や、書き換え可能CD媒体におけるPMA(pr
ogram memory area )領域などのファイル管理領域のみ
が頻繁に書き換えられることはありうる。これらファイ
ル管理領域は、一般に、光ディスクの記録可能領域の最
内周または最外周に設けられたごく限られた領域であ
り、全記録可能領域の数%未満でしかない。
いては、溝蛇行に由来する劣化はTOC領域においての
み問題となる。しかしこの領域はユーザーデータの目次
が記録されている非常に重要な領域であり、エラーが発
生するとデータ領域全体のデータが読みだせなくなり、
ディスクが使えなくなってしまう。つまり、ファイル管
理領域のオーバーライト可能回数が、ディスクの寿命を
制限することになる。対策として、ファイル管理領域の
交替領域として予備のトラックを確保し、オーバーライ
トによりエラーが増加した場合にこれを使用することも
考えられるが、やはり回数には限度があり、またファイ
ル管理の手続きが煩雑になり、ドライブおよびデバイス
ドライバの設計が難しくなる。つまり、数%未満の頻繁
に書き換えが行われる領域のために、ディスク全体の繰
り返しオーバーライト可能回数が制限されるというのが
実情である。
基板上に書換え可能な相変化型記録層を設けた光学的情
報記録用媒体であって、該基板には集束光ビームを案内
するための溝を同心円状または螺旋状に設け、該溝に沿
ってデータ領域およびファイル管理領域を形成してな
り、ファイル管理領域では溝形状を一定とし、データ領
域では、アドレス情報および同期情報を表す信号によっ
て溝形を蛇行させるとともに、溝蛇行信号のキャリアレ
ベル対ノイズ比が25dB以上であり、溝の蛇行の振幅
awと、集束ビーム光の溝横断方向のビーム径R0と溝
幅GWとが以下の関係、
報記録用媒体に存する。本発明の第2の要旨は、基板上
に書換え可能な相変化型記録層を設けた光学的情報記録
用媒体であって、該基板には集束光ビームを案内するた
めの溝を同心円状または螺旋状に設け、該溝に沿ってデ
ータトラックが配置され、該データトラックが円周方向
に交互に配置されたユーザデータ領域および付加データ
領域からなり、少なくとも、該ユーザデータ領域では溝
蛇行信号のキャリアレベル対ノイズ比が25dB以上で
あり、溝の蛇行の振幅awと、集束ビーム光の溝横断方
向のビーム径R0と溝幅GWとが以下の関係、
報記録用媒体に存する。なお、溝の蛇行とは溝を一定周
期で溝横断方向に蛇行させ、かつこの周期を基準に周波
数変調することにより、アドレス情報や同期情報、特別
情報など各種情報を信号として記録することを言い、通
常wobbleと言われる。これらは、原盤作成時に溝
形成用の露光ビームをグルーブ横断方向に振動させた
り、強度を変調したりして形成された溝を、例えば射出
成形によって基板上に転写することで得られる。逆に、
溝形状が一定であるとは、このようなwobble変調
を含むことなく略一定形状で溝が形成されていることを
言う。
アドレス情報を周波数変調した信号として溝の蛇行(w
obble)の形で記録する方法を用いている。(例え
ば特開平2−87344号公報参照)。これらは、スタ
ンパ作成時に溝形成用の露光ビームをグルーブ横断方向
に振動することで形成でき、それを例えば樹脂基板上に
射出成形によって転写することで大量に複製できる。
(特開昭63−103454、特開平2−87344、
特開平2−198040、特開平3−88124、特開
平3−237657、特公平1−23859、特公平3
−3168各号公報等)。
信号もしくはADIP信号は、未記録領域の回転数制
御、および、データ領域のアドレッシングに使用され
る。(「コンパクトディスク読本」中島平太郎、小川博
司共著、オーム社(1988)、あるいは、上記の公開
特許等による)。なお、wobbleは周波数変調され
ることなく単一周波数で形成され、単にディスクの回転
同期を確立するためだけに用いられる場合もある。これ
について説明する前に、wobbleによって記載され
るATIP信号もしくはADIP信号、さらに、TOC
について少し詳しく説明する。wobbleによって記
載されるATIP信号は、未記録領域の回転数制御、お
よび、データ領域のアドレッシングに使用される。その
スキームを少し詳しく説明すると次のようになる(「図
解コンパクトディスク読本」中島平太郎・小川博司共
著、オーム社( 改定3版、1996) 、前出の「CDファミ
リー」、あるいは、上記の公開特許等による)。
向の記録領域を比較して示す模式図である。同図に示す
ように、CDおよび記録可能CDのディスク上の領域
は、最内周のクランピングエリア(a1)から外周側に
向かって、PCAまたはPMA(a2)、リードインエ
リア(a3、Lead-in area)、プログラムエリア(a
4、program area:本発明におけるデータ領域に相
当)、リードアウトエリア(a5)により構成され、ト
ラック上の物理的位置がATIPの絶対時間情報に対応
している。ユーザのファイルは、プログラムエリアa5
の最内周である時間上の原点に対応する位置から外周側
に向かって記録される。ファイルの記録に伴い、そのア
ドレスをATIP上の絶対時間で記載したTOCは、そ
の直前のリードインエリアa3に記入される。リードイ
ンエリアの開始位置(時間)はすなわちTOCの開始位
置(時間)である。
号によって記入されれば、ATIPの時間情報と、EF
M変調で記入された(従ってディジタル情報で記録され
た)サブコード(Subcode )−Qチャネルの絶対時間と
は一致する。なお、ATIPおよびEFM変調データ
は、いずれも1/75秒ごとに絶対時間が記述されてい
る。このデータのひとまとまりを、ATIPの1フレー
ム、EFMデータの1ブロックまたは1サブコ−ドフレ
ームという。1フレーム毎の絶対時間および回転同期信
号は、エラー訂正のためのスクランブリング処理とは無
関係であるから、必ず、内周から外周に進むにつれて絶
対時間が増加するように配置されている。プログラム領
域には、その全てがユーザファイルで埋めつくされるま
では未記録領域が存在し、未記録領域へのアクセスはA
TIP信号の絶対時間を参照して行われる。既記録領域
へのアクセスは、サブコード−Qチャネルの絶対時間を
参照して行われる。
IP信号の1フレームの先頭にある同期パターンの読出
しによって行われる。既記録領域では、1ブロックごと
の同期パターンを検出することで、ROM(Read Only
Memory)ディスクと同様に、絶対時間(またはアドレ
ス)検出および同期検出ができる。従って、EFM信号
で一旦サブコード−Q情報を記入してしまえば、その後
はサブコード−Qチャネルの絶対時間情報を使用すれば
よく、以後ATIP信号を参照する必要はなくなる。R
OMドライブで再生する際には、EFM信号で記録され
たアドレス情報およびユーザデータのみが再生される。
RW(書換可能コンパクトディスク、CD-Rewritable )
の開発過程において、上記wobbleの存在により、
繰り返しオーバーライト時の劣化が促進されることを見
出し、また、これが、将来トラックが高密度化された時
に一層深刻な問題となりうることを見いだした。そして
また、特定の条件において、この劣化の促進が抑えられ
ることを見いだした。本発明の相変化型記録層を有する
光学的情報記録用媒体の構造および情報記録方法につい
て説明する。基板としては、ポリカーボネート、アクリ
ル、ポリオレフィンなどの透明樹脂、あるいはガラスを
用いることができる。
覆されていることが好ましい。望ましくは図3に示すよ
うな基板3/下部保護層4(誘電体層)/記録層5/上
部保護層6(誘電体層)/反射層(7)の構成を有し、
その上を紫外線もしくは熱硬化性の樹脂等からなる保護
コート層8で被覆されていることが望ましい。反射層7
を設けるのは、光学的な干渉効果をより積極的に利用し
て信号振幅を大きくするためと、放熱層として機能する
ことで非晶質マークの形成に必要な過冷却状態が得られ
やすいようにするためである。
高熱伝導率の金属が望ましく、具体的にはAu、Ag、
Al等があげられる。しかしながら、より光学的な設計
の自由度を増すために、Si、Ge等の半導体を用いる
こともある。経済的、および耐蝕性の観点からはAlに
Ta、Ti、Cr、Mo、Mg、Zr、V、Nb等を
0.5〜5原子%添加したAl合金が望ましい。このう
ち特に、Taの添加は高耐蝕性材料が得られる(特開平
1−169751号公報)。基板表面には上記特性を満
たす保護層が通常は、10nmから500nmの厚さに
設けられる。保護層4又は6の材料としては、屈折率、
熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意
して決定される。
や半導体の酸化物、硫化物、窒化物やCa、Mg、Li
等のフッ化物を用いることができる。これらの酸化物、
硫化物、窒化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成を
とる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御し
たり、混合して用いることも有効である。繰り返し記録
特性を考慮すると誘電体混合物がよい。より具体的には
ZnSや希土類硫化物と酸化物、窒化物、炭化物等の耐
熱化合物の混合物が挙げられる。これらの保護層の膜密
度はバルク状態の80%以上であることが機械的強度の
面から望ましい(Thin Solid Films、第278巻(19
96年)、74〜81ページ)。
により異なるが好ましくは10nm未満であると、基板
や記録膜の変形防止効果が不十分であり、保護層として
の役目をなさない傾向があるため、10nm以上であ
る。500nmを超えると誘電体自体の内部応力や基板
との弾性特性の差が顕著になって、クラックが発生しや
すくなる。更に好ましい保護層(誘電体層)の条件は、
下部保護層4は、熱による基板変形を抑制する必要があ
り、70nm以上にすることが好ましい。70nm未満
では、繰り返しオーバーライト中に微視的な基板変形が
蓄積され、再生光が散乱されてノイズ上昇が著しくなる
ことがある。下部保護層4の厚みの上限は、成膜時間の
関係から200nm程度が実質的に上限となるが、20
0nmより厚いと記録層面で見た溝形状が変わってしま
うので好ましくない。すなわち、溝深さが基板表面で意
図した形状より浅くなったり、溝幅がやはり、基板表面
で意図した形状より狭くなってしまうので好ましくな
い。より好ましくは150nm以下である。
のためには少なくとも10nm以上は必要である。ま
た、60nmより厚いと、上部保護層内部に繰り返しオ
ーバーライト中に微視的な塑性変形が蓄積されやすく、
これが、また再生光を散乱させノイズを増加させるので
好ましくない。本発明の媒体の記録層は相変化型の記録
層であり、その厚みは10nmから100nmの範囲が
好ましい。記録層の厚みが10nmより薄いと十分なコ
ントラストが得られ難く、また結晶化速度が遅くなる傾
向があり、短時間での記録消去が困難となりやすい。一
方100nmを越すとやはり光学的なコントラストが得
にくくなり、また、クラックが生じやすくなるので好ま
しくない。さらに、CDと互換性をとれるほどのコント
ラストを得るためには10nm以上30nm以下が好ま
しい。10nm未満では反射率が低くなりすぎ、30n
mより厚いと熱容量が大きくなり記録感度が悪くなりや
すい。記録層としては公知の相変化型光記録層が使用で
き、例えばGeSbTeやInSbTe、AgSbT
e、AgInSbTeといった化合物がオーバーライト
可能な材料として選ばれる。
eTe)x}1−ySby(0.2<x<0.9、0≦
y<0.1)合金またはMw(SbzTe1−z)1−
w(0≦w<0.3、0.5<z<0.9、MはIn、
Ga、Zn、Ge、Sn、Si、Cu、Au、Ag、P
d、Pt、Pb、Cr、Co、O、S、Se、V、N
b、Taより選ばれる少なくとも1種)合金を主成分と
する薄膜は、結晶・非晶質いずれの状態も安定でかつ、
両状態間の高速の相転移が可能である。さらに、繰り返
しオーバーライトを行った時に偏析が生じにくいといっ
た利点があり、最も実用的な材料である。
ス、特にArガス中でスパッタして得られることが多
い。なお、記録層および保護層の厚みは、上記機械的強
度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う干渉
効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が良く、記録信
号の振幅すなわち記録状態と未記録状態のコントラスト
が大きくなるように選ばれる。前述のように記録層、保
護層層、反射層はスパッタリング法などによって形成さ
れる。 記録膜用ターゲット、保護膜用ターゲット、必
要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャン
バー内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが
各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性
の面からも優れている。
繰返しオーバーライトにより、保護層や、基板表面に微
視的変形が蓄積され、集束光ビームが散乱されて再生光
のノイズを増加させたり、記録層、保護層の光学膜厚が
変化して、正確なマーク長の検出ができないといった問
題が生じる。繰返しオーバーライトによる劣化の程度
は、溝の断面形状に依存する。本発明者らは、wobb
leが存在しない溝内に記録を行う場合、溝幅は深くて
狭い方が繰り返しオーバーライトによる劣化の進行が遅
いことを示し、これにより、溝形状が規定されることを
示した。これは、溝壁による記録層の閉じこめ効果によ
ると考えられる。すなわち、溝が深くて狭いほど、記録
時における溶融領域が溝幅で制限され、記録層溶融によ
る、溝底部の変形領域幅が抑制されるためであると考え
られる。
は溝壁にも及ぶ。溝壁部は薄膜の密着性が悪い、角で応
力集中が起きやすい等により繰り返しオーバーライト時
の熱ダメージが集中しやすいと考えられるので、ここに
光ビームの一部でも照射されれば、劣化は促進されると
考えられる。特に、樹脂基板や光硬化樹脂上に溝を形成
した媒体では、樹脂の軟化点が相変化媒体の記録時の温
度(数百度以上)よりはるかに低いために、繰り返しオ
ーバーライトによる溝形状の変形は多かれ少なかれ必ず
生じる。
溝壁部の変形を実測したところ、繰り返しオーバーライ
ト後には2〜3nmの凹凸が形成され、溝壁部が変形し
ているのが確認された。これらのオーバーライト耐久性
から制限される溝幅の範囲は、溝幅GWと溝横断方向の
集束光ビーム径R0との相対関係で決まる。図4に示す
ように、通常、光記録用の集束光ビームのエネルギー強
度分布はガウシアン分布となるが、ガウシアン分布のど
の部分が溝壁にあたるかで、劣化の度合いが決まるから
である。ただし、ここでいう溝横断方向のビーム径R0
とは、ガウシアンビームの強度が1/e2となる直径を
いう。(後述するエアリーディスク径ではない)
十分低い光エネルギーしか溝壁に照射されていない状態
では、当然のことながら溝壁劣化は無視できる。その条
件は光エネルギー強度が概ね中心の40%になる位置よ
り外側に溝壁が位置すればよく、ガウシアン分布におい
てはこの条件は0.65≦GW/R0に対応する。この
物理的意味をさらに考察するため、記録時の記録層の温
度分布を考える。温度分布の熱拡散方程式を解いた計算
によれば、非晶質マーク形成時にはビーム照射部の中心
温度は1000℃近くになる。記録層や保護層の熱伝導
率はAl等に比べて2〜3桁小さいため、熱伝導を無視
した温度分布はガウシアン分布に対応するという一次近
似を適用できる。
0.65×R0付近ではほぼ400℃以下の温度とな
り、ちょうど溝壁にあたる部分では相変化媒体として通
常用いられる前述の記録層材料の融点(500〜700
℃)を確実に下回る。これより溝幅が狭くなると徐々に
溝壁照射による劣化が顕著になる。一方で、本発明者ら
の検討によれば、溝壁による記録層閉じこめ効果による
改善効果が現れ、GW/R0≦0.45ではかえって繰
返しオーバーライトによる劣化(ノイズの増加)が抑制
された。
バーライト耐久性を改善するためには、図4において、
GW/R0≦0.45、もしくは、0.65≦GW/R
0の関係を満たすことが必要である。ただし、溝幅が広
すぎるとトラッキングサーボがかかりにくくなるし、記
録トラック密度を低下させるという理由からも、概ねG
W/R0<1.0であることが望ましい。
45の場合において溝幅が狭すぎる場合に、wobbl
eの存在による新たな劣化現象を見いだし、これが、G
W/R0の下限を決めることを見いだした。wobbl
eの存在による劣化促進のメカニズムは必ずしも明らか
ではないが、図5に示すように、記録用集束光ビーム9
の一部が溝1の側壁10に照射されやすくなるためでは
ないかと考えられる。すなわち、トラッキングサーボが
かかった集束光ビーム9はwobbleの蛇行には追従
せず、溝の中心線11に沿って直進して行く。溝壁10
の蛇行があれば、図5のように光ビーム9が、わずかで
はあるが溝壁10に照射されやすくなる。
いてあるが、この傾向は正しいと考えられる。通常wo
bbleの振幅は1〜10nmのオーダーであるため、
前述のような2〜3nmの溝壁部の変形により、wob
ble信号品質が顕著に劣化する。この場合、wobb
le信号自体のCN比(carrier to noise ratio)が低
下するのみならず、溝内に記録された信号のSN比(si
gnal to noise ratio )まで、低下してくる。
うに、溝の周期的蛇行に伴いエンベロープが振動してい
るが、このエンベロープの振動は、溝幅が狭くwobb
le振幅が大きいほど顕著である。wobbleの劣化
にともなってこのエンベロープの周期的変動自体が不規
則になり、ひいては、記録信号そのものにノイズとして
漏れ込んでくることがわかった。 究極的にはwobb
le自体が存在しなければ、このような劣化は生じず、
前述のように非晶質マークが溝からはみ出さない限り、
溝幅はGW/R0≦0.45となるように狭いか、もし
くは完全に溝壁の劣化が無視できるように0.65≦G
W/R0と広い方が繰り返しオーバーライトによる劣化
は少ない。
が存在する場合には狭い溝の溝壁による記録層閉じこめ
効果よりも、溝壁劣化によるwobble信号劣化がか
えって著しくなるために、図5において、あまり、強い
光強度が溝壁に照射されることは好ましくない。このた
め、溝幅に0.25≦GW/R0なる下限が存在する。
結局、繰り返しオーバーライト耐久性の観点からは、溝
幅を以下のような範囲に制限することが必要である。
の条件の方が高密度化の観点からは有利である。図4に
おいて、GW/R0<0.25では、wobbleに追
従したエンベロープの劣化が極めて著しくなり、0.4
5<GW/R0<0.65では、溝壁による記録層閉じ
こめ効果が不十分な上に、一部溝壁劣化が存在するとい
う2つのファクターの相乗効果により劣化が著しい。
0.65≦GW/R0では溝壁による閉じこめ効果はな
くなるが、溝壁劣化が実質的に無視できるため、繰り返
し耐久性は再び改善される。
bble振幅awにも依存する。すなわち、wobbl
e振幅awと溝幅GWの比aw/GWが大きい場合ほ
ど、すなわち溝内にwobbleの凹凸が入り込んでい
るほど、このwobbleの変形劣化のによる記録信号
へのノイズ漏れ込みが顕著であった。このため、aw/
GW≦0.08であることがオーバーライトによるwo
bble由来のエンベロープ劣化を防止するために必要
である。一方、wobble振幅awがあまりに小さい
と、wobble信号そのものの強度が弱くなる。
ier to noise)比を25dB以上とるにはある程度以上
の大きさが必要であることから下限が存在し、一方、振
幅が大きく溝内に突出しすぎるとオーバーライトによる
劣化が著しくなるから上限が存在する。
て決定された。この関係は、光ビームの波長やNAには
依存せず、あくまで溝横断方向のビーム径R0と溝幅G
W、およびwobble振幅awの相対的関係で決まる
と考えられる。本発明における溝蛇行(wobble)
の振幅は、電子顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡で直接に
実測することは極めて困難である。従って、本発明にお
いてはwobble振幅は以下の測定によって定義され
る。すなわち、与えられた光学ヘッドにおいて、図5に
おける溝の平均中心からの変位量awとwobble信
号振幅Iwの関係は、トラッキングサーボ系のオフトラ
ック量とサーボエラー信号として与えられる。
平均中心からの変位量)awが求められる。但し、pは
予め定められたトラックピッチ、即ち、溝の一方の側の
ランド中心から他方の側のランド中心までの距離であ
る。図6はサーボエラー信号を示す図である。Aはトラ
ッキングサーボを掛けない状態(オープンループ)にお
いて測定したプッシュプル方式でのサーボエラー信号の
ピーク・ツー・ピーク(peak to peak)の半分であり、
以下の式で表される。
うち、溝のwobbleにより発生する信号の振幅、即
ち、wobble信号振幅である。具体的には、溝にト
ラッキングを掛けた状態で得られるサーボエラー信号の
振幅として測定できる。以上より、サーボエラー信号を
測定することで上記P、A、Iwの値が決まりこれを
(3)式に代入してawを求めることができる。この方
式によれば、原理的には光学ヘッドの特性、ビーム形
状、溝形状に拘わらずawが定まる。なお、この測定方
法自体は当業者において、よく知られた技術である。上
記説明では、CD−RWを例として引用したが、先にも
述べた通り、用語の定義が明確で説明に利用しやすいた
めである。
たCD様の記録媒体においても、溝蛇行による回転同期
信号の発生、アドレス信号付与は可能であり、この場合
にも、本発明は有効であることは言うまでもない。な
お、本発明において溝深さについても繰り返しオーバー
ライト耐久性の観点から好ましい範囲がある。相変化媒
体は一般的に溝内記録の方が溝間(いわゆるランド上)
記録よりオーバーライト耐久性に優れる。原因は、必ず
しも明らかでないが、溝壁による記録層端部の保護が有
効に作用していると考えられる。溝深さが25nm未満
ではこの保護効果が十分でなくなる恐れがある。
へのスパッタ膜の付着が困難となり、溝壁面からみた膜
厚が薄くなったり、密度の低い劣悪な膜が形成されやす
いので好ましくない。 また、射出成形による溝形状転
写も困難になることからも望ましいことではない。本発
明においては、特に、オーバーライトが頻繁になされる
ファイル管理領域での耐久性をさらに改善するため、フ
ァイル管理領域においてはwobbleをなくし、溝形
状を一定とすし、残りデータ領域では、オーバーライト
耐久性に配慮したwobble及び溝形状とする。
(リードインエリア)の頭出し、すなわち、開始位置さ
え検出できれば、以後TOCそのものには必ずしもAT
IP信号すなわちwobbleは必要ないことに注目し
た。また、TOC情報を再生する際にその先頭位置がわ
かればよく、記録時においても、記録パワー照射中もA
TIP信号は参照されないからである。さらに、リード
インエリアの最内周にwobbleがあり、そこの同期
信号で回転数制御を行い、いったん回転数が定常状態に
達してしまえば、TOC領域においてATIP信号の同
期パターンからのフィードバックがなくても、クロック
信号および回転数の同期に問題となるような乱れは生じ
ない。正確な同期は、TOCを参照してプログラムエリ
アへアクセスしたときに、その位置で再度検出されるか
らである。
例を示す説明図である。螺旋状に設けられた溝上に内周
側から予備領域12、ファイル管理領域(リードインエ
リア)13、データ領域14を設ける。ファイル管理領
域13を除く領域には、溝のwobbleによりATI
Pを記録してある。予備領域12はドライブの集束光引
込みや記録パワー調整などに使用される。未記録のデー
タ領域にEFM変調されたデータを記録する場合、まず
ATIPによってアドレッシングし、記録を行うが、記
録済みのデータ領域では、ATIP信号は必ずしも必要
がない。EFM変調信号中のサブコードQチャネルと呼
ばれる部分に絶対時間情報が含まれているため、記録済
みのデータ領域では、EFM変調信号を検出することで
アドレッシングができるからである。同期についても同
じく、未記録領域については、wobbleから同期情
報を検出してディスクの回転制御を行うが、記録済み領
域では、EFM変調信号のサブコードQチャネルの検出
により回転制御が可能である。
も、EFM変調データが記録されていれば、ATIPが
なくてもアドレッシングおよび回転制御ができる。すな
わち、ファイル管理領域に予めEFM変調信号で何らか
の記録を行っておくか、あるいはファイル管理領域への
最初のアクセス時のみ、何らかの手段で頭出しして記録
を行い、次回以降は記録した信号を使うようにすればよ
い。例えば、ファイル管理領域の頭出し情報を溝のwo
bbleとして記録した特別情報領域を媒体の所定位置
に設けておけばよい。この場合、ドライブは最初に特別
情報領域にアクセスし、ファイル管理領域の頭出しを行
えばよい。特別情報領域は、ドライブが最初にアクセス
する位置にあるのが望ましく、例えば図8においては予
備領域12の中に設けるのが好ましい。ファイル管理領
域が最外周域にあり、ドライブが最外周からアクセスす
るような媒体であれば、特別情報領域も最外周に設ける
のが望ましい。
るごとく、ファイル管理領域のATIP信号には、当該
ディスクの最適記録パワーなどドライブ制御のための各
種情報を重畳して記録することができる。この場合、繰
返しオーバーライトによる劣化があると、これら各種情
報も再生できなくなり、問題となる。上記特別情報領域
にはこのようなドライブ制御用各種情報をも記録するこ
とができる。記録された情報は、一旦ドライブで読みと
った後、ファイル管理情報に含まれる形でEFM変調信
号としてファイル管理領域に記録すればよい。
て、ファイル管理領域に絶対時間情報、すなわちアドレ
ス情報を含むEFM変調信号を記録してしまってもよ
い。例えば未記録部の先頭アドレスとして、データ領域
の先頭アドレスを記入してもよい。勿論、ドライブ制御
用各種情報もともに記録してもよい。この場合、ユーザ
ーの使用するドライブには特殊な機能を付ける必要がな
く、好ましい。一方、ドライブ側に若干の変更を要する
が、ファイル管理領域に、あらかじめ特殊情報および回
転同期用のプレピットを設けても良い。この場合、図8
に示されるように、ユーザーのファイル管理情報は一定
間隔で配置されたプレピット列15で同期をとりつつ、
その間の領域に記録される。このとびとびのプレピット
列の間隔はたとえばEFMフレームの整数倍とすること
で、従来のEFM信号と矛盾なく記録できる。
はファイル管理領域のごく先頭部分まで、溝のwobb
leを設けておいて、アドレッシングすることも可能で
ある。なお、ファイル管理領域に記録されたEFM変調
信号の絶対時間情報と、データ領域のATIPの絶対時
間情報との接続・同期はできるだけ滑らかで、絶対時間
に飛びがないことが望ましい。その同期方法については
特開平3−88124号公報等に記載された方法を使用
することができる。ファイル管理情報は、ユーザーデー
タの目次情報であるから、記録されたユーザーデータ量
が少なければ、ファイル管理情報も少ない。しかしなが
ら、本発明においては、ファイル管理領域とデータ領域
との絶対時間情報に連続性を持たせるために、ファイル
管理領域のファイル管理情報未記録部分についても、ダ
ミーデータの形で、EFM変調信号を記録しておくこと
が望ましい。ダミーデータとファイル管理情報との記録
順は任意である。 例えばファイル管理領域の先頭から
ファイル管理情報を記録したとすると、その終わりから
ファイル管理領域の終わりまで、同期情報とアドレス情
報の入ったダミーデータを記録しておくことが好まし
い。
ら、ファイル管理情報の終わりをファイル管理領域の終
わりと一致させてもよい。この場合は、ファイル管理領
域の先頭からファイル管理情報の先頭まで、ダミーデー
タを記録しておくのが好ましい。前述のような初期化操
作を行う場合には、ダミーデータのみを領域全体に記録
すればよいのである。本発明においてはまた、上記媒体
を用い、ダミー情報を含むファイル管理情報の一部また
は全てを書換える度に記録開始位置をずらす光学的情報
記録方法を提供する。繰返しオーバーライトを行う場
合、その記録開始位置を少しずつずらすことが、相変化
媒体の物質移動による信号劣化を遅らせる上で有用なこ
とが知られている(特開平2−94113、特開平3−
150725各号公報)。本発明の媒体のファイル管理
領域にこの記録方法を適用することにより、信号劣化を
より少なくすることができる。ずらす量をあまり大きく
しすぎると、絶対時間情報の許容範囲を超えてしまうた
めある程度制限されるが、例えば10〜100μm程度
で十分な改善効果が得られる。
先にも述べた通り、本発明はこれに限定されるものでは
ない。また、データ信号は、アドレス情報および同期情
報を含む変調信号であればよく、EFM変調信号には限
られない。溝形状の信号変形を設けることは記録媒体の
高密度化の一手法であり、他のフォーマットを持つ記録
媒体にも適用可能である。この場合にも本発明が有効で
あることは勿論である。例えば、CD規格を包含する論
理フォーマット規格としてISO9660(ハイシェラ
・ファイル・フォーマット)がある。現在のCD規格に
おいては、ファイル管理領域に物理ファイル構造のみが
記述されており、データのブロック単位での物理的位置
が絶対時間情報として記されている。ファイルの階層構
造、いわゆるディレクトリ構造は記述できない。
領域に物理的構造が記述されるとともに、データ領域の
特定領域に、パステーブルとしてディレクトリ構造が記
述されている。この場合、この特定領域のパステーブル
も本発明で言うところのファイル管理領域に含まれるこ
とは明らかである。また、特開平5−210849号公
報には、最終的なファイル管理領域以外の特定領域にフ
ァイル管理情報を一時的あるいは過渡的に記録すること
が示されている。この場合、特定領域の繰返しオーバー
ライト耐久性が問題となるわけであるが、本発明のファ
イル管理領域はこのような特定領域も含むものである。
していない交替領域に記録しなおすといった、交替エリ
ア確保・管理の必要性はなくなるため、ファイル管理の
手続きが非常に容易になり、ドライブおよびデバイスド
ライバの設計が容易になる。もちろん、こうした交替領
域の仕様を併せ用いて、さらに信頼性を向上させること
は当業者の設計の考え方次第である。本発明の第2の要
旨は、いわゆるパケットライト(packet write)と呼ばれ
る、ブロック単位でデータをランダムに追記する方式に
関するものである。ディスクに1回だけ情報を記録し、
或いは、未記録領域に追記していく(インクリメント・
ライト)ことは、CD−Rにおいてすでに実現されてい
る。この場合、1回に記録されるデータ容量は様々であ
る。また、ユーザデータは常に内周から外周に向かって
連続的に記録されるため、未記録領域は常に既記録領域
に連続する外周側位置に存在し、且つ、未記録領域の外
側に既記録領域が存在することはない。従って、既記録
領域ではEFM信号で同期および絶対時間を検出し、未
記録領域ではATIP信号で同期および絶対時間を検出
するように使い分けることは容易である。
ても、ハードディスク(HD)やフロッピーディスク
(FD)または光磁気ディスク(MO)のように、セク
タと呼ばれる一定の容量(例えば2nバイト単位)ごと
に区切って、ユーザデータを記録できることが求められ
ている。特に、CD−RWで、書換え可能という特徴を
生かすには、こうした固定長のセクタ単位を扱うデータ
管理が必要である。重ね書きするデータが物理的に一定
の長さ範囲になければ、消去すべきでないデータ上にま
ではみだして重ね書きしてしまう恐れがあるからであ
る。HDやFD等ではドライブにおいて、またMO等で
は予め基板上のピット列によって、夫々、セクタごとの
区切りや、セクタのアドレス、更には同期信号が記載さ
れている。
ヘッダ16を構成するピット列とユーザデータエリア1
7とが円周方向に交互に配置されており、ヘッダ16お
よびデータエリア17の一組がセクタ18を構成する。
なお、ヘッダ16の長さは図面上で誇張して示した。
CDフォーマットでは、MOのような上記セクタ方式で
のデータ管理を実現する方法は必ずしも確定されていな
いが、米国の業界団体OSTA(Optical Storage Tech
nology Association)において公開で提案、議論されて
いる方法がある。
irect Access Storage Disc )と呼ばれる規格案であ
り、各セクタがDOSフォーマットと比較的互換性をと
り易い4096バイト単位となっている(1996年2 月O
STAでの公開のプレゼンテーションでKodak社よ
り提案された)。他の一つは、CD−Rにおいて検討さ
れている方法で、パケット・ライト法と称されている
((1)DOS/Vマガジン1996年6 月号、214 頁、
(2)前出の「CDファミリー」第4章、および、
(3)日経エレクトロニクス1996年9月9日(No.67
0)、135-146 頁)。同様のパケットライト法について
は、次世代のDVD規格でも議論されている(日経バイ
ト、1996年6 月号、pp.198-203)。
トが、CDフォーマットやDOSフォーマット等である
か否かを問わず、オペレーションシステムに依存しな
い、非シーケンシャル記録を行うための論理フォーマッ
トを構築するために必要な要請でもある。前述のよう
に、セクタ領域に記載された情報に相当する同期信号、
アドレス情報等の付加情報が、ピットや、ATIP信号
またはADIP信号等によって一定間隔毎にあらかじめ
ディスク上に記載される。通常の記録可能CD媒体で
は、ATIP信号がトラックの端から端まで途切れるこ
となく、wobbleとして刻まれている。現行CD−
R装置との互換性をとり易くするためには、セクタ領域
特有のピットやwobble信号パターンは使用せず、
ATIP信号、ADIP信号またはEFM信号中のアド
レス情報を使用することが望ましい。
やすくした本発明の一実施例のディスクの模式的平面図
である。19は案内溝を、20はランド部を夫々示し、
各データトラックの円周方向には、付加データ領域21
およびユーザデータ領域22が交互に配置される。本発
明を、前述の固定長の擬似セクタ構造を採用する相変化
型書換え可能媒体に適用する際には、図10において、
付加データ領域21には所定の信号で変調されたwob
bleを有する案内溝部分23が形成され、少なくとも
ユーザデータ領域22では下記2式を同時に満たすwo
bbleを有する溝とする。
y)モードで使用されるために、一定バイト長のユーザ
データは、必ず一定の絶対時間長に相当する。従って付
加情報を含めても、ユーザデータの1単位は一定の絶対
時間長に相当する。そこで、図10に示したように、デ
ィスク上の案内溝のATIP信号に記載された一定の絶
対時間T毎に、付加データ25a+ユーザデータ22+
付加データ25bの1組からなる擬似セクタ(あるいは
パケット)26を配置している。ただし、付加データ領
域25は前後どちらか一方だけでもよい。ここで、ユー
ザデータ領域22は、例えば2nバイト単位である。
用して、上記1組のデータをパケットと呼び、パケット
が記録されるディスク上の物理構造を擬似セクタ、付加
データ領域を擬似ヘッダと呼ぶことにする。実際に、パ
ケットの重ね書きを行う場合には、書込み時にできるデ
ータのギャップに留意しなければならない。ドライブで
は、レーザー光の変調により実際に記録を行う場合に、
レーザーの駆動系やレーザーの立ち上がり時間の関係で
書き出しや書き終わりの位置に微妙な誤差が生じる。こ
のずれによって隣の擬似セクタの情報を破壊しないよう
に、上記付加データの前後にギャップ(バッファ)領域
を設けることが好ましい。例えば、32Kバイト単位で
パケットライトする場合、約数十バイト分の誤差が発生
し得る(日経バイト、1996年6 月号、pp.198-203)。
動作しているドライブでは、トラックに沿った物理的な
仮想セクタ長はVTで一定であり、付加データ領域21
はトラックに沿って一定間隔VT毎に配置されることに
なる。各擬似セクタ長は一定であるから、計算によって
各セクタ−の先頭位置の絶対時間を割り当てることも出
来るし、リードインエリアに記載することも可能であ
る。なお、CDのようにディスク全面がCLVで操作さ
れる場合は当然であるが、ディスクの半径方向にゾーン
ごとに区切られたZCLVモードでも、同様のアクセス
方法は可能である。更に、CAVまたはZCAV動作す
るディスクでは、絶対時間によらないADIP信号によ
り、アドレス情報を記載すればよい。この場合、ISO
規格のMO媒体のように、各セクタの先頭のアドレス情
報をプレピットではなく、ADIP信号から読み取る。
ゆるパケットライト方式に関するものであるが、上記の
各種提案の詳細な方法に直接関わるものではなく、固定
長データ(パケット)を繰り返し記録するオーバーライ
ト可能な相変化型媒体における、繰り返しオーバーライ
ト耐久性の改善を目的としている。上記付加データ領域
(擬似ヘッダー部)には、ユーザーデータ領域より振幅
の大きなwobbleを形成して、アドレス情報の読み
出しを確実にすることもできるし、逆に、wobble
をなくして溝内もしくは溝間にプレピットにより記載す
ることも可能である。さらに、場合によっては溝そのも
のをなくして、アドレス情報などの付加データをミラー
面に埋め込まれたプレピットにより記載することもでき
る。こうすることで、疑似ヘッダー部はwobble信
号と記録信号との干渉を排除して、より正確なアクセス
が可能になる。あるいは、初期化操作として、付加デー
タ領域に、データと同じ記録方式によりアドレス情報を
記録してもよい。
する溝形状については、最近、特開平8−32947
3、特開平9−120585各号公報において公開され
たものがあるが、本発明は以下の理由に置いてこの先願
とは本質的に異なる物である。すなわち、まず、本願の
解決しようとする課題は、相変化媒体の繰り返しオーバ
ーライト耐久性がwobbleによって劣化する現象で
あるが、特開平9−120585号公報では実施例に相
変化媒体を適用しているが、これに限定される物ではな
く、故に相変化媒体特有の繰り返しオーバーライト劣化
には言及していない。先願のwobbleの断続という
形式的類似に関して言えば、いずれの先願もユーザーデ
ータ領域と付加データ領域という区別に対応してwob
belを断続させるという観点はなく、従って、wob
ble領域にオーバーライトすることも想定されてい
る。またその際に、オーバーライト耐久性を考慮してw
obbleと溝形状を限定するという発想もない。
21とユーザーデータ部22とで切り替えるには、現行
のマスタリング信号源の簡単な改造で実現できる。上記
の溝形成は、図11の原盤露光装置のブロック図に示し
たように、wobble形成のための変調信号を発生す
る変調信号発生回路CM1と、ガラス原盤23の露光用
レーザー光を照射するレーザー振動駆動回路CW1との
間にゲートG1を設けることで可能になる。この場合、
変調信号M1からは、従来どおり絶対時間情報を間断な
く発生させておき、セクタヘッダ切換え部CM2から、
擬似ヘッダ位置でゲートG1をオープンとするゲート信
号M2を発生させる。これにより、wobble変調信
号M1をレーザービームの駆動回路CW1に間欠的に供
給する。
基本的にはガラス原盤上のフォトレジスト露光時に、露
光用レーザービームのパワーに強弱をつければ容易に達
成できる。つまり、付加データ領域とユーザデータ領域
との切り替え点において、wobbleの振動を大小2
段階のいずれかに切り換えると共に、レーザービームの
強度を強または弱の2値間で切替えを行えばよい。そし
て、グルーブ形成時の露光用ビームの振幅をユーザデー
タ領域22でwobble振幅量を小さくする、また、
露光用ビーム光量を変化させて溝幅を変化させて(1)
および(2)式を満たす溝形状を形成すればよい。ただ
し、露光用のレーザー光ビームのwobble量を切り
換える際も、wobble変調信号の絶対時間を進行さ
せ、CLV方式で回転させた際に各擬似セクタでの絶対
時間が正確に位置の関数となるようにする。
用して情報を記録する場合には、擬似ヘッダ領域のAT
IPもしくはADIP信号、あるいはプレピットから、
アドレス情報を読み取り、ユーザーデータ領域のwob
bleより、所定の回転同期を確立する。次いで、アド
レスを割り出した後に、所望の絶対時間で始まる擬似セ
クタ全体にEFM信号による記録を行う。パケットへの
第1回目の記録時には、wobbleのある該擬似ヘッ
ダ部にEFM信号により、同期および絶対時間を記録し
てもよい。以後はATIP信号によらず、このEFM信
号のデータを参照して、所望セクタにアクセスすること
が出来る。
OMドライブで、所望の擬似セクタにアクセスしてデー
タを読み出すには、ATIP信号によらずEFM信号の
再生によりアクセスを行うことができる。しかし、本発
明の趣旨からは、wobbleのある擬似ヘッダ部のE
FMデータをパケットライトの度に書き換えることは望
ましくない。2回目の記録以降は、既に擬似セクタ部に
EFM信号により付加データが記録されていれば、ユー
ザデータのみを重ね書きする。一方、常にユーザデータ
のみを書き換え、擬似ヘッダ部には記録しないという使
い方も可能である。この場合、アクセスは常にATIP
信号またはADIP信号を参照することになる。この方
式は、ROMドライブにATIP信号またはADIP信
号の再生・デコード回路を付加する必要があり、ドライ
ブでは負担にはなるが、ひとつのオプションとして有効
である。現行CDファミリーは、過去との互換性を考慮
しつつ、ドライブ側にマイナーな付加・改良を積み重ね
るという要求をクリアしてきているので、このオプショ
ンは、大きな問題ではない。
の規格が採用される際に、予め本発明を導入しておけ
ば、ROMドライブでの対応は容易である。ここで、A
TIP信号とEFM変調信号とを利用して記録された絶
対時間の接続/同期は、できるだけ滑らかで絶対時間に
飛びがないことが望ましい。そのような同期確立方法
は、特開平3−88124号公報等に記載されている。
逆に、繰返しオーバーライトを行う場合に、記録開始位
置を許容範囲内で意図的且つランダムにずらせること
は、相変化媒体で知られている繰返しオーバーライト時
の物質移動による信号劣化を遅らせる上で望ましい(特
開平2−94113号公報、特開平3−150725号
公報参照)。
はいえないが、CDフォーマットの場合には、CD−R
規格等から推察して、1〜2EFMフレーム(588チ
ャネルビット長)程度(100−200μm)であり、
これだけの範囲内で記録開始位置をずらすだけでも十分
な改善効果が得られる。CDフォーマット、或いは、そ
の上位概念であるISO9660、ISO13346規
格準拠のフォーマットでは、ディスク最内周のリードイ
ンエリアおよびプログラムエリアの最初に、ファイル管
理情報が記載される。これは、前述のUDF(Universa
l Disk Format )と呼ばれる論理フォーマットのサブセ
ットとみなされる。このフォーマットでは、論理上、フ
ァイルの先頭番地、長さ、属性、ディレクトリ構造とい
ったファイル管理情報がまとまった番地に記載され、フ
ァイルを書き換える毎に、このファイル管理情報の一部
または全部が書き換えられる。
情報にアクセスして、所定のファイルのアドレス等に関
する情報を得た後に、該アドレスに実際にアクセスして
ユーザデータを読み出す。ファイル管理領域は、ディス
ク管理領域とも呼ばれる。一連のファイル管理情報は、
実際のディスク上においても、ディスクの最内周または
最外周の特定の位置にまとまって配置されるのが普通で
ある。たとえば、CDフォーマットにおいては、図2の
リードインエリアa3にTOCとして配置される。ま
た、ISO9660では、ディレクトリ構造がプログラ
ムエリアの先頭に記載される。本発明においては、これ
らファイル管理情報が記載される特定の領域をファイル
管理領域と呼んでいる。
および第2の発明を組み合わせて、上記ファイル管理領
域にある溝の周期的変形を全てなくしてもよい。こうし
て、頻繁に書き換えられるため繰返しオーバーライトに
よる記録特性の劣化が最も支配的なファイル管理領域の
信頼性を向上することができ、ディスク全体の信頼性が
さらに高められる。なお、図2のリードインエリアa3
を毎回は書き換えず、一時的にPMAエリアa2にある
ファイル管理情報を書き換える場合には(特開平5−2
10849号公報参照)、この領域もファイル管理領域
として本発明を適用することが望ましい。
しては、工場のディスク出荷時におけるディスク初期化
の操作として、溝形状の変調のないファイル管理領域
に、予め記録パワーや使用線速等のディスク情報をEF
M変調で記入すると良い。例えば、未記録のユーザ領域
の先頭アドレスをTOCに記入することになっており、
この場合、ディスクの製造者側で特殊ドライブを用意し
て、ファイル管理エリアの先頭に、ディスク情報・擬似
セクタの開始位置を絶対時間情報と共に記録すればよ
く、ユーザ側の負担にならない。このような手法は、現
行のFDやMOディスクでも各種オペレーティングシス
テム向けに使用される。
にパケットライト法を適用すれば、例えば、図12に示
す記録パルスストラテジーを用いたCD−RWの場合、
CD線速(1.2m/s〜1.4m/s)の2倍速で繰
り返しオーバーライトした場合、従来は1000回の繰
返しオーバーライトで劣化が始まるが、10000回以
上でも殆ど記録特性の劣化が生じない。10万回程度ま
で殆ど特性劣化が生じない例もあった。従って、従来行
われていたような、偶然にその部分で繰返しオーバーラ
イトが集中発生して特性が劣化した擬似セクタを、劣化
していない別の交替領域に記録し直すといった交替エリ
ア確保・管理の必要性は殆どなくなる。このため、ファ
イル管理の手続きが容易になり、ドライブおよびデバイ
スドライバの設計も容易になる。CD−RW媒体では、
光磁気ディスクのようにセクタ単位で記録・書換えを行
う手法は未だ確立されていないが、そのような手法が確
立された場合には、書換え回数は膨大な回数に達するも
のと予想される(例えば、10万〜100万回以上)。
その場合には、本発明は、繰返しオーバーライトによる
劣化を容易に且つ低コストで抑制することが期待でき
る。
ある(1)、(2)式の条件において、特に(1)式の
0.65≦GW/R0なる要件は、wobbleの存在
とは無関係な溝記録する相変化媒体一般に関するもので
あり、その意義は本文中で詳しく述べてある。以下で
は、特にwobbleの存在に由来する劣化現象から決
まる、(1)の0.25≦GW/R0≦0.45、及び
(2)式の0.03≦aw/GW≦0.08なる2要件
につき、wobbleつきの溝を有する基板を用いた実
験例によって説明する。
は図3の層構成を有する。下部保護層ZnS:SiO2
(200nm)、記録層Ag5 In6 Sb6 0Te29合
金(20nm)、上部保護層ZnS:SiO2 (20n
m)、反射層Al98.5Ta1.5 合金(200nm)の4
層構成をスパッタ法により作成した。この上にさらに紫
外線硬化樹脂からなる保護コートを行った。
た。wobbleは22.05kHzの無変調信号で、
直径120mm、厚さ1.2mmのポリカーボネート基
板上に射出成形により転写されている。溝ピッチは1.
6μmで、溝幅は約0.5μm、深さは約40nmであ
る。溝内に非晶質マークを形成して記録を行った。記録
は波長780nm、NA=0.55で溝横断方向のビー
ム径R0が1.35μmの光ヘッドを搭載したパルステ
ック社製光ディスクドライブDDU1000を用いて行
った。
を用いており、記録パワーPw=12mW、消去パワー
Pe=6mW、バイアスパワーPb=0.8mWとし
た。CDの2倍速(2.8m/s)でEFMランダム信
号を繰り返しオーバーライトをした場合の3T信号の劣
化を測定した。信号品質はジッタで評価した。ジッタは
2倍速では17.5nsecより小さいことがCDの規
格上必要である。初回記録時の3Tマークジッタは9〜
11nsec.であった。
ーバーライトして、3Tマークジッタが17.5nse
cに達する回数(繰り返し可能回数)を測定した。CD
−RWの規格上1000回以上の耐久性が必要であり、
本実施例でも1000回以上を合格とした。wobbl
e振幅はやはりオレンジブックに記載されている方法で
測定した。また、溝幅は、光学回折法(U溝近似)によ
り求めた。表1に、種々のGW/R0およびaw/GW
値に対して、繰り返し可能回数をまとめた。
(2)式の要件を満たす部分(実験例1)であり、その
他の部分が比較例1である。wobble振幅のない溝
では5000回のオーバーライト後もほとんどジッタの
劣化はないが、wobble振幅の増大とともに、劣化
が著しくなり、GW/R0=0.50では1500回程
度で劣化が著しくなることがわかる。wobbleの存
在による劣化の進行は、溝幅対ビーム幅が0.25以上
0.45以下の場合には遅く、0.25未満と0.45
より大の場合には速く、1000回を切る場合がある。
一方、aw/GWが0.08以上ではオーバーライトに
よる劣化の進行が速い。aw/GWが0.03より少で
は、wobbleのキャリア対ノイズ比が低い。C/N
が25dBより低い場合、溝蛇行信号の正確な再生が困
難となり、ディスクの回転同期が取れなくなったり、ア
ドレス情報が読み出せなくなる恐れがある。
溝幅0.33μm、溝深さ45nm、周期22.05k
Hz、振幅25nmの蛇行した溝(aw/GW=0.0
76)を有する基板を作成し、下部保護層ZnS:Si
O2 (150nm)、記録層Ge23Sb25Te522合金
(20nm)、上部保護層ZnS:SiO2 (20n
m)、反射層Al98.5Ta1.5 合金(200nm)の4
層構成をスパッタ法により作成した。この上にさらに紫
外線硬化樹脂からなる保護コートを行った。
同様に繰り返しオーバーライトを行った。記録光学系と
して、波長680nm、NA=0.6、R0=1.05
μmのビーム(実験例2)で記録パワーPw=11m
W、消去パワーPe=4mW、Pb=0.8mWとした
パルスストラテジー(パルス分割方式)を用いた。一
方、記録光学系として、波長780nm、NA=0.5
5、R0=1.35μmのビーム(比較例2)で記録パ
ワーPw=13mW、消去パワーPe=6mW、Pb=
0.8mWとしたパルスストラテジーを用いた。いずれ
の光学系でもwobbleのCN比は25dB以上であ
った。実験例2の系では、GW/R0=0.31、比較
例2の系ではGW/R0=0.24である。実験例2で
は5000回以上の繰り返し可能であった。一方、比較
例2では700回程度であった。また、数百回後よりw
obbleC/Nの顕著な低下が見られた。
ーバーライト時の劣化が特に問題となるwobbleを
有する記録媒体で、劣化を抑制し、ディスクの信頼性・
耐久性を向上させることができる。
(b)はA−A’断面図である。
布を示す模式的断面図。
を示す説明図である。
照射されている状態を示す説明図である。
を示す説明図
を示す説明図
示す平面図。
クを示す平面図。
に利用される原盤露光装置の構成を示すブロック図。
明図。
案内溝 25a 前置付加データ 25b 後置付加データ 26 疑似セクタ(パケット) 27 ガラス原盤
Claims (15)
- 【請求項1】 基板上に書換え可能な相変化型記録層を
設けた光学的情報記録用媒体であって、該基板には集束
光ビームを案内するための溝を同心円状または螺旋状に
設け、該溝に沿ってデータ領域およびファイル管理領域
を形成してなり、ファイル管理領域では溝形状を一定と
し、データ領域では、アドレス情報および同期情報を表
す信号によって溝形を蛇行させるとともに、溝蛇行信号
のキャリアレベル対ノイズ比が25dB以上であり、溝
の蛇行の振幅awと、集束ビーム光の溝横断方向のビー
ム径R0と溝幅GWとが以下の関係、 【数1】 0.25≦GW/R0≦0.45 または 0.65≦GW/R0 (1) 0.03≦aw/GW≦0.08 (2) を同時に満たすことを特徴とする光学的情報記録用媒
体。 - 【請求項2】 ファイル管理領域における溝幅を、デー
タ領域の溝幅より狭くすることを特徴とする請求項1に
記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項3】 ファイル管理領域の頭出し情報を、溝形
状の信号変形により記録してなる特別情報領域を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の光学的情報記録用媒
体。 - 【請求項4】 初期化操作として、ファイル管理領域
に、データと同じ記録方式によりアドレス情報を記録し
たことを特徴とする請求項1に記載の光学的情報記録用
媒体。 - 【請求項5】 書換え可能な相変化型コンパクトディス
クとして構成されており、上記案内溝の蛇行がATIP
信号またはADIP信号を構成し、上記ファイル管理領
域が上記データ部の半径方向内側から始まるTOC情報
を含むリードインエリアであることを特徴とする請求項
1に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項6】 請求項1の光学的情報記録用媒体を用
い、ファイル管理情報の一部または全てを書き換える度
に記録開始位置をずらすことを特徴とする情報記録方
法。 - 【請求項7】 基板上に書換え可能な相変化型記録層を
設けた光学的情報記録用媒体であって、該基板には集束
光ビームを案内するための溝を同心円状または螺旋状に
設け、該溝に沿ってデータトラックが配置され、該デー
タトラックが円周方向に交互に配置されたユーザデータ
領域および付加データ領域からなり、少なくとも、該ユ
ーザデータ領域では溝蛇行信号のキャリアレベル対ノイ
ズ比が25dB以上であり、溝の蛇行の振幅awと、集
束ビーム光の溝横断方向のビーム径R0と溝幅GWとが
以下の関係、 【数2】 0.25≦GW/R0≦0.45 または 0.65≦GW/R0 (1) 0.03≦aw/GW≦0.08 (2) を同時に満たすことを特徴とする光学的情報記録用媒
体。 - 【請求項8】 付加データ領域には、誤差修正用のバッ
ファ領域が設けられることを特徴とする請求項7に記載
の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項9】 付加データ領域においてアドレス情報も
しくは同期信号によって変調された溝の蛇行があること
を特徴とする請求項7に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項10】 上記付加データ領域には、アドレス情
報もしくは同期信号がプレピットにより記載されている
ことを特徴とする請求項7に記載の光学的情報記録用媒
体。 - 【請求項11】 書換え可能な相変化型コンパクトディ
スクとして構成されており、上記案内溝の蛇行がATI
P信号またはADIP信号を構成することを特徴とする
請求項7に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項12】 記録再生に用いるレーザー光の波長が
770nm〜800nm、集束用レンズの開口数が0.
40〜0.60であり、且つ、溝幅が0.4μm〜0.
7μm、溝深さが30nm〜70nmの範囲であること
を特徴とする請求項11に記載の光学的情報記録用媒
体。 - 【請求項13】 ユーザーデータ領域を管理するための
ファイル管理領域をデータトラックの半径方向内側に設
け、該ファイル管理領域では溝形状を一定とすることを
特徴とする請求項7に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項14】 ファイル管理領域には、付加データ領
域と同じ変調信号で絶対時間情報が記録されることを特
徴とする請求項14に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項15】 書換え可能な相変化型コンパクトディ
スクとして構成され、上記案内溝の蛇行がATIP信号
またはADIP信号を構成し、前記ファイル管理領域が
少なくともTOC情報を含むリードインエリアであるこ
とを特徴とする請求項13に記載の光学的情報記録用媒
体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28151797A JP3489415B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 光学的情報記録用媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28151797A JP3489415B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 光学的情報記録用媒体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11120622A JPH11120622A (ja) | 1999-04-30 |
JP3489415B2 true JP3489415B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=17640292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28151797A Expired - Lifetime JP3489415B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 光学的情報記録用媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3489415B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4361198B2 (ja) | 2000-07-06 | 2009-11-11 | パイオニア株式会社 | 書換可能な光学式記録媒体、その製造方法及び製造装置 |
JP3507775B2 (ja) | 2000-07-31 | 2004-03-15 | 株式会社東芝 | 情報記録方法 |
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-
1997
- 1997-10-15 JP JP28151797A patent/JP3489415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11120622A (ja) | 1999-04-30 |
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