JPH05298705A - 光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガイドグルーブの壁面形状の変動により生じる
グルーブノイズを効果的に低減して大きな信号対雑音比
が得られる光記録再生装置を提供すること。 【構成】ガイドグルーブ１７内に記録マークを形成して
情報を記録する光記録媒体１０に対物レンズ１９を介し
て光ビーム１８を照射することにより情報の記録／再生
を行う光記録再生装置において、光ビーム１８の波長
（λ）を対物レンズの開口数（ＮＡ）で割った値（λ／
ＮＡ）に対するガイドグルーブ１７の平均幅の比が０．
２５〜０．４の範囲に入るようにガイドグルーブ１７を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ビームの照射によ
り情報の記録／再生を行う光記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームの照射により情報の記録／再生
を行う光記録再生装置としては、光ディスク装置が代表
的である。光ディスク装置では、光ディスクと呼ばれる
ディスク状光記録媒体上の螺旋状または同心円状のトラ
ックに沿ってレーザビームのような光ビームを照射する
ことにより、記録または再生あるいはその両方を行う。
ユーザ自身が光ディスクに情報を記録できる光ディスク
装置としては、初期には文書ファイルシステム等が商品
化され、より高度の信頼性が要求されるコンピュータの
周辺記憶装置としての用途に向けた製品も実用化されて
いる。また、記録した情報を消去し、再書き込みができ
る装置も実用化されるに至っている。さらに、光ディス
クと同様の技術をカード状あるいはテープ状の記録媒体
に適用した光カードメモリ装置や光テープメモリなどの
開発も進められている。

【０００３】このような光記録再生装置で使用される光
記録媒体では、例えばスポット径が１．２μｍ程度に絞
り込まれたレーザビームにより、大きさが１μｍ程度の
記録マークがトラックピッチ１．６μｍ程度のトラック
上に形成される。記録マークは、記録層に局所的な破
壊、変形によるピットやバブル、あるいは相変化による
光学的性質の変化などを生じさせて形成される。

【０００４】再生時にレーザビームで記録マーク列すな
わちトラックを追従する、いわゆるトラッキングのため
の技術としては、光ディスクに予めトラッキング用のガ
イドグルーブを形成しておき、このグルーブによる回折
光からトラッキング誤差信号を生成してトラッキングを
行う方式、トラックの左右に微小量ずらせて形成したウ
ォブルドピットなどのマークからそれぞれ得られる信号
をサンプリングし、両サンプル値を比較してトラッキン
グ誤差信号を生成しトラッキングを行う方式などが知ら
れている。

【０００５】上述したような光記録再生装置では、他の
記憶装置と同様に用途あるいは応用分野の拡大と共に大
容量化、小型化が要求されており、そのために記録密度
の向上が進められている。また、情報の書き換えや重ね
書きを実現するため、媒体の記録材料や膜構成が種々開
発されてきている。

【０００６】図４は、従来の光ディスクなどの光記録媒
体の典型的な構成を記録／再生用光学系の一部と共に示
す図である。図４において、光記録媒体１００は基板１
０１上に内側保護層１０２、記録層１０３、外側保護層
１０４、金属膜による反射層１０５およびディスク保護
層１０６を順次積層して構成され、各層の厚さは十数ｎ
ｍ〜数百ｎｍ程度に設定されている。光ビーム１０８
は、対物レンズ１０９を介して基板１０１側から照射さ
れる。

【０００７】また、トラッキングのためのガイドグルー
ブ１０７がトラック方向に沿って連続的に、または一部
の領域を除いて連続的に形成されている。このガイドグ
ルーブ１０７は、再生時に生成されるトラッククロス信
号やプッシュプル信号などの信号レベルを十分に確保
し、かつ情報信号のレベルを余り下げないように設定さ
れている。ガイドグルーブ１０７の設計に当たっては従
来、回折光の計算機による理論計算や、各種信号レベル
の測定実験などによりグルーブの形状パラメータが決定
されてきた。

【０００８】しかし、このようにしてガイドグルーブの
形状を決定した構造の記録媒体を作製しても、期待する
再生信号品質は必ずしも得られないのが実情である。そ
の最も大きな原因の一つは、媒体表面の荒れや、基板作
製プロセス中の露光、現像などのプロセスで生じる不均
一性などに起因する、ガイドグルーブの壁面形状の微小
な変動により生じる雑音、いわゆるグルーブノイズが再
生信号に混入してしまうことによる。このため、再生信
号について所望の信号対雑音比が得られず、記録密度向
上や信頼性向上の阻害要因となっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光記録再生装置ではガイドグルーブの壁面形状の変動
に起因するグルーブノイズが再生信号に混入するため
に、再生時に所望の信号対雑音比が得られず、記録密度
向上や信頼性向上の阻害要因になっているという問題が
あった。

【００１０】本発明は、このような問題を解消するため
になされたもので、ガイドグルーブの壁面形状の変動に
より生じるグルーブノイズを効果的に低減して大きな信
号対雑音比が得られる光記録再生装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明はガイドグルーブ内に記録マークを形成して
情報を記録する光記録媒体に対物レンズを介して光ビー
ムを照射することにより情報の記録／再生を行うグルー
ブ内記録方式の光記録再生装置において、光ビームの波
長（λ）を対物レンズの開口数（ＮＡ）で割った値（λ
／ＮＡ）に対する、ガイドグルーブ上部から底部までの
平均幅の比が０．２５〜０．４の範囲に入るようにガイ
ドグルーブを形成したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明はガイドグルーブの相互間、
すなわちランドに記録マークを形成して情報を記録する
光記録媒体に対物レンズを介して光ビームを照射するこ
とにより情報の記録／再生を行うグルーブ間記録方式の
光記録再生装置において、光ビームの波長（λ）を対物
レンズの開口数（ＮＡ）で割った値（λ／ＮＡ）に対す
る、ガイドグルーブ上部から底部までの平均幅をトラッ
クピッチから引いた値の比が０．２５〜０．４の範囲に
入るようにガイドグルーブを形成したことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】このようにグルーブ内記録方式においては、λ
／ＮＡに対するガイドグルーブ上部から底部までの平均
幅の比を０．２５〜０．４の範囲に設定し、またグルー
ブ間記録方式においては、λ／ＮＡに対するガイドグル
ーブ上部から底部までの平均幅をトラックピッチから引
いた値の比を０．２５〜０．４の範囲に設定することに
より、再生時にガイドグルーブの壁面形状の変動により
引き起こされる反射光の変動に起因する雑音、いわゆる
グルーブノイズが干渉効果によって大幅に抑制される。

【００１４】再生時に光記録媒体に照射される光ビーム
のスポットは、回折を受けていない中心部（メインロー
ブ）と光学系での回折により生じた周辺部（サイドロー
ブ）からなる。この光ビームスポットによる媒体表面か
らの反射光が検出されて再生が行われるため、グルーブ
ノイズの原因となるガイドグルーブの壁面形状の変動
は、両ローブを通じて再生信号に影響を及ぼす。しかし
従来では、光ビームスポットのサイズを記録マークが形
成される領域（グルーブ内記録の場合はガイドグルー
ブ、グルーブ間記録の場合はランド）の幅に対して比較
的小さくするので、ガイドグルーブの壁面形状の変動に
よる再生信号への影響は、光ビームスポットの周辺部で
あるサイドローブを通じての影響が支配的となってい
る。

【００１５】ここで、本発明に従いガイドグルーブの上
部から底部までの平均幅または該平均幅をトラックピッ
チから引いた値と、光ビームのメインローブのスポット
サイズを表わすλ／ＮＡとの比を本発明のように小さめ
に設定すると、メインローブがガイドグルーブの壁面に
かかる度合いが大きくなる。この結果、ガイドグルーブ
の壁面形状の変動がメインローブを通じて再生信号に及
ぼす影響が適度に大きくるため、ガイドグルーブの壁面
形状の変動がサイドローブを通じて再生信号に及ぼす影
響を減殺する形となり、グルーブノイズが低減される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る光記録再生装置
の構成を示す図であり、特に光記録媒体の断面構造と記
録／再生用光学系の一部を示している。

【００１７】図１において、記録媒体１０は例えば全体
としてディスク状に構成され、基板１１上に内側保護層
１２、記録層１３、外側保護層１４、金属膜からなる反
射層１５およびディスク保護層１６を順次積層して構成
され、層１２〜１５の厚さは十数ｎｍ〜数百ｎｍ、ディ
スク保護層１６の厚さは数十〜数百μｍ程度に設定され
ている。記録／再生時には、図示しない光源から出射さ
れ周知の光学系を経て導かれてきた光ビーム１８が対物
レンズ１９により絞り込まれて基板１１側から照射され
る。

【００１８】また、基板１１にはトラッキング、すなわ
ち光ビームをトラックに追従させるためのガイドグルー
ブ１７がトラック方向に沿って連続的に、または一部の
領域を除いて連続的に形成されている。そして、本実施
例においては、ピットや相変化による光学的性質の変化
などの記録マークがガイドグルーブ１７内に形成され
る、いわゆるグルーブ内記録方式が用いられるものとす
る。次に、ガイドグルーブ１７の断面形状について詳細
に説明する。

【００１９】図２に、本発明者が提案した回折光解析手
法により、図１の光記録再生装置からの再生信号中のグ
ルーブノイズを計算した結果を示す。ここで用いた回折
光解析手法は、雑誌「光学」第２０巻第４号第３１４〜
２１５頁“光ディスクにおける回折光解析”日本光学会
編、１９９１年４月に記載された方法に準じたものであ
る。図２において、縦軸は再生信号に含まれるグルーブ
ノイズ、すなわちガイドグルーブ１７の壁面形状の変動
に起因する雑音パワーであり、横軸は光ビームが照射さ
れトラッキングされる領域であるガイドグルーブ１７の
平均幅Ｗ_AVE 、すなわちグルーブ上部から底部までの幅
の平均値である。

【００２０】通常、ガイドグルーブ１７は図１に示され
るように上部に比べて底部が狭く形成されるので、図２
ではガイドグルーブ１７の上部の幅Ｗ１と底部の幅Ｗ２
の差ΔＷ（＝Ｗ１−Ｗ２）をパラメータとして、それぞ
れのΔＷの値についてガイドグルーブ１７の平均幅Ｗ
_AVE に対する雑音パワーの変化をプロットしている。光
ビーム１８の波長λは６９０ｎｍ、対物レンズ１９の開
口数ＮＡは０．５５とした。

【００２１】また、回折光解析の定式から導くことので
きる周知の結論によれば、波長λを対物レンズ開口数Ｎ
Ａで割った値λ／ＮＡを単位として測定したガイドグル
ーブ１７の上部の幅Ｗ１，底部の幅Ｗ２および平均幅Ｗ
_AVE ，トラックピッチや媒体上の光ビームスポットサイ
ズの値が同じであれば、実際の物理的寸法が違っていて
も回折光の分布は同等となる。そこで、図２ではλ／Ｎ
Ａに対するＷ_AVE の比Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）を横軸に併
記し、さらにΔＷの各々の値に対応させてλ／ＮＡに対
するΔＷの比ΔＷ／（λ／ＮＡ）も図中４に示してい
る。この例では、λ／ＮＡ＝６９０ｎｍ／０．５５＝
１．２５５μｍとなっている。

【００２２】図２の計算結果を見ると、ΔＷの値にはあ
まり関係なく、ガイドグルーブ１７の平均幅Ｗ_AVE があ
る値のとき、雑音パワーが極小となっていることが特徴
的である。このようにＷ_AVE を横軸にとったときの雑音
パワーがある点で極小となることは本発明者が初めて見
出したものであり、図２の例では雑音パワーが極小とな
る最適点でのＷ_AVE はほぼ０．４μｍとなっている。Ｗ
_AVE ＝０．４μｍは、Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）では０．３
１８に相当する。

【００２３】しかし、厳密にＷ_AVE ／（λ／ＮＡ）を
０．３１８とする必要はなく、実用上は０．２５〜０．
４の範囲内にあれば十分である。従来では、後述するグ
ルーブ間記録の場合において説明するが、Ｗ_AVE ／（λ
／ＮＡ）の値は０．７５程度である。これに比較して、
Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）を０．２５〜０．４の範囲内に選
んだ場合、雑音パワーは１０ｄＢ以上も低減することが
分かる。特に、Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）を０．２９〜０．
３５の範囲内に選べば、雑音パワーはさらに小さくな
り、その効果はより顕著となる。

【００２４】このようにガイドグルーブ１７の平均幅Ｗ
_AVE ，Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）がある値のときに雑音パワ
ーが極小となるのは、この条件のときにガイドグルーブ
１７の壁面形状の変動が光ビームスポットのメインロー
ブを通じて再生信号に及ぼす影響と、光学系の回折によ
り生じたサイドローブ（特に１次のサイドローブ）を通
じて再生信号に及ぼす影響とがちょうど相殺されるため
と考えられる。また、Ｗ_AVE ，Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）を
最適点より大きくすると雑音パワーが増加するのは、後
者の影響が相対的に大きくなって従来技術の方向に向か
ためであり、最適点より小さくすると雑音が増加するの
は、逆に前者の影響が相対的に大きくなるためであると
考えられる。

【００２５】なお、図２からガイドグルーブ１７の上部
と底部の幅の差ΔＷが大きくなるに従い、雑音パワー自
体が増加する。従って、ガイドグルーブ１７の壁面は急
峻な角度で切り立っていることが望ましく、理想的には
ΔＷ＝０であるが、製造上、現実には０とすることは困
難である。そこで、本実施例ではガイドグルーブ１７の
劣化の程度と、システムの雑音許容範囲を考慮して、Δ
Ｗの値を０．２μｍ程度に抑えてガイドグルーブ１７を
形成することとした。

【００２６】次に、図３を参照して本発明をグルーブ間
記録方式に適用した実施例について説明する。図３にお
いて、図１と同等の機能を有する部分には同一符号を付
している。この実施例が図１の実施例と異なるところ
は、記録時に記録マークがガイドグルーブ１７の相互
間、すなわちランド２０に形成されるため、ガイドグル
ーブ１７の平均幅の設定法が異なってくる点である。

【００２７】この実施例での回折光解析手法による雑音
パワーの計算結果は、図２の横軸を読み替えたものと同
等となる。すなわち、図２では横軸をガイドグルーブ１
７の平均幅Ｗ_AVE 、および該平均幅のλ／ＮＡに対する
比Ｗ_AVE ／（λ／ＮＡ）としたが、この実施例ではトラ
ックピッチＴｐからＷ_AVE を引いた値Ｔｐ−Ｗ_AVE 、お
よび該値のλ／ＮＡに対する比（Ｔｐ−Ｗ_AVE ）／（λ
／ＮＡ）と読み替えればよい。Ｔｐ−Ｗ_AVE は、この実
施例において光ビーム１８が照射されトラッキングされ
る領域であるランド２０の平均幅に相当するので、この
ような読み替えは妥当といえる。

【００２８】このように図２の横軸を読み替えることが
できるため、先の実施例と同様の傾向が結論できる。す
なわち、ガイドグルーブ１７の上部の幅Ｗ１と底部の幅
Ｗ２の差ΔＷの値にはあまり関係なく、Ｔｐ−Ｗ_AVE が
ほぼ０．４μｍ、（Ｔｐ−Ｗ_AVE ）／（λ／ＮＡ）が
０．３１８のとき、雑音パワーは極小となる。この例で
はトラックピッチＴｐを１．１μｍとし、ガイドグルー
ブ１７の平均幅Ｗ_AVEは０．７μｍとした。この実施例
においても、厳密に（Ｗ_AVE −Ｔｐ）／（λ／ＮＡ）を
０．３１８とする必要はなく、実用上は０．２５〜０．
４の範囲内にあれば十分であり、特に０．２９〜０．３
５の範囲内に選べば、雑音パワーはさらに小さくなり、
その効果はより顕著となる。

【００２９】この実施例で設定した条件を従来の光ディ
スクと比較検討してみる。ＩＳＯによる１３０ｍｍ光デ
ィスクの標準仕様に準じた数値例を挙げると、例えば光
ビームの波長は８３０ｎｍ、λ／ＮＡの値は１．５９μ
ｍである。トラックピッチは１．６μｍであり、本実施
例と同様にグルーブ間記録がなされる。ガイドグルーブ
の形状は、幅や深さなどの形状パラメータとしては仕様
が与えられておらず、その代わり再生時に得られるプッ
シュプル信号がベースライン反射率の０．４〜０．６５
倍、トラック横断信号がベースライン反射率の０．３〜
０．６倍などのように、再生信号特性として規定されて
いる。回折光解析や実測によれば、この特性を満足する
ガイドグルーブの平均幅は０．４μｍ弱であり、トラッ
クピッチとの差は１．２μｍとなる。これをλ／ＮＡに
対する比として表わすと、前述した通り０．７５とな
る。

【００３０】この実施例では、ガイドグルーブ１７の幅
を上述した再生信号特性仕様に基づく幅より広めに設定
して、光ビームスポットが形成されるランド２０の幅を
狭めることにより、光ビームスポットがガイドグルーブ
１７により多くかかるようにしている。この結果、ガイ
ドグルーブ１７の壁面形状の変動が光ビームスポットの
メインローブを通じて再生信号に及ぼす影響が従来の場
合より適度に大きくなって、先の実施例と同様の原理で
雑音パワーを減少させることができる。なお、この実施
例のようにするとプッシュプル信号やトラック横断信号
が標準仕様を満足しなくなる場合もあり得るが、サーボ
系の制御回路の増幅率の調整などで対応でき、十分に実
用が可能である。

【００３１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々変形して実施することができる。例えば光記
録媒体の構造、基板や各層の材料等が実施例に示したも
のと異なる場合にも、本発明を適用することができる。
また、実施例で挙げた光ビームの波長や対物レンズの開
口数、トラックピッチなどの数値はあくまで一例であ
り、種々変更してよく、それに伴いガイドグルーブの平
均幅も変更してよい。

【００３２】さらに、実施例では主として追記型または
書き換え可能型の光記録媒体を対象としているが、例え
ばビデオディスクのような再生専用型の光記録媒体を用
いた場合にも、本発明は有効である。再生専用型の場
合、一般には媒体にほぼ周期的に情報に応じたピット列
が形成されており、再生時には光ビームでピット列上を
トラッキングして再生を行う。これは物理的には、非連
続的に形成されたガイドグルーブ上を光ビームで走査す
るのと等価である。従って、この場合はピット列をガイ
ドグルーブと見なして、ピットの平均幅を図１の実施例
と同様の条件で形成することにより、同様の原理で雑音
低減効果を期待することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば再
生時にガイドグルーブの壁面形状の変動による反射光の
変動に起因するグルーブノイズを効果的に低減でき、そ
れにより再生信号の信号対雑音比を高くすることが可能
である。この結果、記録密度の向上や記録の信頼性の向
上を図ることができる。しかも、本発明ではガイドグル
ーブの平均幅あるいは平均幅とトラックピッチとの差の
設定のみで容易に実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光記録媒体および記録
／再生系の主要部を示す図

【図２】同実施例についての回折光解析手法による雑音
パワーの計算結果を示す図

【図３】本発明の他の実施例に係る光記録媒体および記
録／再生系の主要部を示す図

【図４】従来の光ディスクおよび記録／再生系の一部を
示す図

【符号の説明】

１０…光記録媒体 １１…基板 １２…内側保護層 １３…記録層 １４…外側保護層 １５…反射層 １６…ディスク保護層 １７…ガイドグルー
ブ １８…光ビーム １９…対物レンズ ２０…ランド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラッキング用のガイドグルーブを有し、
   このガイドグルーブ内に記録マークを形成して情報を記
   録する光記録媒体と、この光記録媒体に対物レンズを介
   して光ビームを照射することにより情報の記録／再生を
   行う記録／再生手段とを備えた光記録再生装置におい
   て、 前記ガイドグルーブは、前記光ビームの波長を前記対物
   レンズの開口数で割った値に対する、該グルーブ上部か
   ら底部までの平均幅の比が０．２５〜０．４の範囲に入
   るように設定されていることを特徴とする光記録再生装
   置。
2. 【請求項２】トラッキング用のガイドグルーブを有し、
   このガイドグルーブ間に記録マークを形成して情報を記
   録する光記録媒体都、この光記録媒体に対物レンズを介
   して光ビームを照射することにより情報の記録／再生を
   行う記録／再生手段とを備えた光記録再生装置におい
   て、 前記ガイドグルーブは、前記光ビームの波長を前記対物
   レンズの開口数で割った値に対する、該グルーブ上部か
   ら底部までの平均幅を前記トラックピッチから引いた値
   の比が０．２５〜０．４の範囲に入るように設定されて
   いることを特徴とする光記録再生装置。