JPH08249736A

JPH08249736A - 光ディスク及びその再生方法

Info

Publication number: JPH08249736A
Application number: JP4874795A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hoshina; 彰治保科; Hiroshi Miyazawa; 弘宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】トラッキングが容易さらに作成が容易な、超
解像再生可能な再生専用光ディスクを提供すること。【構成】光学分解能限界付近のピット長さを持つ位相
ピットを含むを基板に、第１誘電体層、再生層、第２誘
電体層、熱制御層を順次形成し光ディスクを構成し、光
磁気信号を検出できる光学ヘッドにて、所定再生磁界中
で差動信号と、全和信号を所定比率で混合し再生する。

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その再生
方法に関係し、特に超解像再生を行う再生専用光ディス
クに関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来から超解像再生により光ディスクの
高密度化を達成する技術が公表されている。書換可能な
光磁気ディスクの磁気的超解像は、特開平０３−２４２
８４５の如く公知である。一方再生専用光ディスクで
は、特開平０３−２９２６３２の如く、温度によって光
の吸収率が異なる相変化記録材料によって位相ピットを
マスキングする技術がある。また、光磁気記録膜を用い
た再生専用光ディスクでは特開平０５−３４７０３６の
如く公知である。特にこの特開平０５−３４７０３６
は、超解像再生を局所的に熱遮断層を組み込むことによ
り、再生光のビームスポット及ビームスポット周辺の温
度分布を変化させ、超解像再生を行うことに特徴があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
０５−３４７０３６で、基板に熱遮断層を組み込むこと
は光ディスク作成過程を複雑にし、光ディスクのコスト
を上昇させることになる。また熱遮断部とトラックエラ
ー信号発生用溝が同一面に混在しているため、十分なト
ラックエラー信号を得ることが難しかった。本発明はこ
のような問題点を解決するもので、実用価値を高めるこ
とができる。

【０００４】

【実施例】

（実施例１）本発明の一実施例を図面に基づいて詳述
すれば、図１に示すが如く１０１の基板に、順次１０２
の第１誘電体層、１０３の再生層、１０４の第２誘電体
層、１０５の熱制御層を設けたものである。またここ
で、１０４の第２誘電体層は必ずしも必要でなく、基板
に第１誘電体層、再生層、熱制御層を設けたものでもよ
い。基板は例えば、ガラス、ＰＣ（ポリカーボネイ
ト）、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）等を使用することがで
き、基板は１種の材料のみならず、多種の複合材料であ
ってもよい。例えば、ガラスと、プラスチックの貼り合
わせでもよく、よって射出成型法による基板形成や、２
Ｐ法による成型が可能である。１０２の第１誘電体層
と、１０４の第２誘電体層として、例えばＡｌＳｉＮ、
ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ・ＳｉＯ₂等を使用
できる。１０３の再生層として、光磁気記録膜例えば希
土類−遷移金属膜、フェライト磁性膜が使用できる。熱
制御層は、Ａｌ、Ａｕ、ＡｌＴａ、ＡｌＴｉ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、ＡｌＳｉＮ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ・ＳｉＯ₂
等が使用できる。熱制御層として、反射率が高い材料、
例えばＡｌ、Ａｕ、ＡｌＴａ、ＡｌＴｉ、Ａｇ等を使用
した際には、熱制御層は反射膜としても機能する。１０
１の基板は円盤状であり、誘電体層、再生層及び熱制御
層を設けた面に、基板上の凹凸からなる位相ピット列を
設けている。位相ピット列は、螺旋状もしくは同心円状
のトラックを構成する。再生光は位相ピット列を設けた
面の反対面から入射させてトラッキングを行う。プッシ
ュプル法によるトラッキングでは、基板のプッシュプル
信号をトラッキングに必要な強度、例えば少なくても２
０％は確保する。また、３ビーム法では、トラッククロ
ス信号をトラッキングに必要な強度、例えば少なくとも
３０％は確保するものとする。

【０００５】位相ピットのトラック方向の長さは以下の
ようにして定まる。再生光の光学分解能は、λ_cutoff＝
０．５λ／ＮＡに表わされる。ここでλはガウシアンビ
ームの半値幅、λ_cutoffは信号が消える波長、ＮＡは対
物レンズの開口数である。すなわち、ビット中心間距離
のｄが、ｄ＝λ_cutoffである時再生信号は検出できな
い。さらにλ_cutoff／２直上のピット長さでは、再生信
号の減衰が生じている。本発明の超解像再生は、この再
生信号の減衰及び消失なしに再生するものであり、最短
の位相ピットのトラック方向の長さの最短値は、再生信
号が減衰または消失する長さとなる。

【０００６】また、上記光ディスクの再生は、所定の一
定磁界である再生磁界中で、再生光を位相ピット面に焦
点を合わせ、トラッキングを行い、位相ピット列の変調
を光磁気信号にて検出することによりなされる。

【０００７】上述の再生方法をさらに詳細に解説する。
記録層として希土類−遷移金属磁性膜を用いた場合、第
１誘電体層及び第２誘電体層は光の干渉膜としての働き
とともに、記録膜の劣化保護膜としても作用する。また
熱制御層として反射率の高い膜例えばＡｌを用いた場合
には、反射膜としての作用し、第１第２各誘電体層、記
録膜構成との関係において、再生信号を拡大させること
ができる。トラックはトラッキングのためのトラッキン
グエラー信号が検出できることが必要条件となり、位相
ピット形状はトラッキングを実現できる形状を選択す
る。光学ヘッドは、フォーカシング及びトラッキング機
構を備え、光磁気信号を検出できるものとする。

【０００８】再生前に室温にて磁性膜の保磁力よりも大
きな初期化磁界を印加し、磁性膜の磁化方向を一方向に
揃える。再生磁界は初期化磁界の方向と正逆どちらか所
定の向きに所定の値で印加する。再生光の焦点面を位相
ピットに合わせ、再生信号を検出する。ここで初期化磁
界は、再生光照射の度に印加する方法、また所定回数ご
との再生光照射の度に印加する方法、また初期化磁界を
全く印加しない方法をとることができる。

【０００９】再生はフォーカシング及びトラッキングを
行いながら、再生光照射を行う。再生信号は、光磁気信
号の差動信号及び全和光量変動からなる。再生信号は差
動信号及び全和光量変動が所定の比率で混合されている
ものとし、超解像再生信号は特に、位相ピットのトラッ
ク方向の長さが、光学分解能により再生信号が減衰する
領域で行った時の再生信号である。

【００１０】超解像再生はビームスポット内で磁区が局
所的に反転することによって生ずる。ここで位相ピット
がビームスポットに比べて十分に小さく、再生信号に全
和光量変動が検出されない場合を前提に説明する。位相
ピット情報が再生信号にて検出されるためには、位相ピ
ット位置に磁区反転が生じる必要がある。さらにその磁
区反転がビームスポット内で生ずる時に、超解像再生が
行われる。再生光照射により温度が上昇し、保磁力が低
下すると再生磁界中で磁化反転が生ずる。この磁化反転
領域がビームスポットに比べて小さいことが超解像再生
の条件となる。

【００１１】すなわち、図１のピット底部がピット外に
対して温度が高い時、ピット底部の磁化のみが反転し、
その周辺部の磁化方向が変化しないことが超解像再生を
可能にさせる。ピット底部とそれ以外の領域との間に温
度差が生じるためには、熱制御層が大きな働きを持つ。

【００１２】位相ピットを１０７のピット底部と、１０
８のピット側面と、１０６のピット上部に分ける。ピ
ット底部の熱制御層膜厚に対してピット上部の膜厚が大
きい時、ピット底部の単位面積あたりの熱容量は小さく
なり、ピット底部はピット上部に比べて温度上昇しやす
くなる。またピット側面の熱制御層膜厚が薄いと、ピ
ット底部の熱はピット外に拡散しにくくなりピット底部
の温度は上昇しやすくなる。ピット側面をさらに１０
９のピット側面下部、１１０のピット側面中部、１１１
のピット側面上部と分け、ピット側面下部はピット底面
に隣接し、ピット側面上部がビット上部に隣接するとす
ると、ピット側面のどこの部位においても、膜厚が小さ
い部位があることすなわち、基板面に平行で位相ピット
側面に沿った閉曲線上の熱制御層膜厚の平均値の少なく
てもどれか一つが、位相ピット上部の膜厚よりも小さい
とピット底部の熱拡散は阻まれピット底部の温度上昇が
起こりやすくなる。

【００１３】このようなピット内での膜厚分布は、成膜
方法及び成膜条件によって大きく異なる。特に蒸着によ
って成膜を行う時、基板に対して蒸着粒子の飛来する方
向と、基板に蒸着粒子が飛来してから拡散、及び蒸着粒
子飛来直後の反跳によって大きく影響を受ける。ここで
膜の堆積が、蒸着粒子の飛来した直後の拡散及び反跳の
影響が無視でき、基板に飛来した位置で蒸着粒子が固定
されるとする。蒸着粒子の方向の、各粒子の平均が、基
板に対して垂直方向が大きい時には、ピット底部及び上
部の膜厚は変わらず、ピット側面の膜厚は薄くなる。よ
って前述の状態になる。また蒸着粒子の方向の、各粒
子の平均が、基板に対して平行成分が増加すると、位相
ピット径が十分に大きい時には、ピット底面、ピット側
面、ピット上面ともに同程度の膜厚が堆積するが、位相
ピット径が小さくなると、ピットエッジによる蒸着粒子
の遮蔽効果により、ピット底部隅の膜厚が減少する。こ
れにより前述またはの状態となる。このように、ピ
ット形状及び成膜状況を変化させることによって、ピッ
ト底部とピット上部の温度差を生成することができる。

【００１４】超解像再生は、ビームスポット内部にて磁
区が反転するのみならず、同じくビームスポット内部に
て磁区面積が変化することや、ビームスポット内部にて
カー回転角の分布が生じている時にも検出できる。よっ
て、所定回数ごとの再生光照射の度に印加する方法、ま
た初期化磁界を全く印加しない方法でも超解像再生信号
を検出することができる。

【００１５】また、位相ピット長さが十分に大きい時に
は、再生信号中で同相信号成分が小さくなり、位相ピッ
ト長さが小さい時には、再生信号中で差動信号成分が小
さくなる。よって再生信号中の同相信号成分と差動信号
比率は所定の値に設定する。

【００１６】（実施例２）前述の光ディスク及び光記
録再生方法の、記録再生の実施例を示す。基板は１．２
ｍｍ厚のＰＣ基板、トラックピッチ１．６μm、ピット
長は０．４５μm、ピット周期０．８μm、ピット深さ１
１０ｎｍである。成膜はマグネトロンスパッタリング法
で行い、上記基板に順に、第１誘電体層ＳｉＮ７０ｎ
ｍ、再生層ＴｂＦｅＣｏ２０ｎｍ、第２誘電体層ＳｉＮ
２０ｎｍ、熱制御層ＡｌＴｉ１００ｎｍを積層した。再
生層ＴｂＦｅＣｏはここでは、室温で希土類金属副格子
磁化が優勢で保磁力が１２．０ｋＯｅの垂直磁気磁性膜
を用いたが遷移金属副格子磁化が優勢な磁性膜でもよ
く、また室温で補償組成の磁性膜でもよい。

【００１７】再生光学ヘッドは、波長８３０ｎｍ、ＮＡ
０．５５のものを使用した。再生時の線速は５．５ｍ／
ｓである。トラッキングは、プッシュプル法にて行っ
た。

【００１８】再生前に光ディスクに１５ｋＯｅの初期化
磁界を基板に対して垂直に印加し、あらかじめ磁化方向
を一方向に揃えた。また再生は、同一トラックを同一再
生パワーで再生し、得られた信号をスペクトルアナライ
ザーにて信号強度を測定した。図２はＣ／Ｎ（キャリア
対ノイズ比率）の再生パワー依存性である。２０１は再
生磁界を初期化磁界の方向と反対に３００Ｏｅ印加した
ものであり、２０２は初期化磁界の方向と同一方向に３
００Ｏｅ印加したものである。図３は再生信号強度の再
生パワー依存性の図である。図中データは図２中の２０
１のＣ／Ｎとなる３０１キャリア及び３０２ノイズであ
る。３０１及び３０２キャリアともに、再生パワーの上
昇とともに増大の傾向を示す。これは、再生パワーに信
号強度がほぼ比例していることを表わしている。キャリ
アはこの増大の傾向に加え、再生パワー５．２ｍＷを頂
点とするピークが生じている。このピークは実施例１記
載の超解像再生信号による。

【００１９】光磁気信号は一般的な光磁気ヘッドに倣
い、受光部に２分割フォトディテクタを使用し、４５°
差動検出法を利用している。フォトディテクタに入射す
る再生光の偏光面に対して、ディテクタの位置及び感度
が、光磁気磁性膜の磁化方向にともなう偏光面回転に対
して対称である時には、ディテクタそれぞれの検出信号
の同相成分は除去される。しかし、非対称である時は差
動信号中に同相信号が混入する。また図１及び図２記載
の再生信号は差動信号を示したものの、ピットの干渉の
信号成分も同時に示されている。

【００２０】再生磁場を逆転し、再生信号を観察したも
のが２０２になる。２０１のような上に凸のデータは見
られず、２０２の下に凸の曲線となっている。２０１の
下に凸のピークは、超解像再生に伴う偏光面の回転が上
記の光学系の非対称性をキャンセルする向きに働く。上
記偏光面の回転がキャンセルされ、さらに超解像再生信
号が増大した時には、Ｃ／Ｎが上昇すると考えられる。
図４は、２０２中の下に凸ピークを拡大したものであ
る。ここに示すように、Ｃ／Ｎはパワーの増大とともに
一旦は減少するものの、再生パワー３．７８ｍＷにて上
に凸のピークを生じ、３．８ｍＷにて上昇に転ずる。

【００２１】図５は上述の上に凸あるいは下に凸のピー
クのＣ／Ｎを再生磁界に対してプロットしたものであ
る。ここで再生磁界が正は初期化磁界の向きに対して反
対向きであることを示し。再生磁界が負は初期化磁界の
向きと同じであることを示している。ここで再生磁界を
初期化方向の逆向きに印加することは、超解像再生信号
の顕在化を促進し、初期化方向と同じ向きに印加するこ
とは、超解像再生信号によりオフセットが解消されるこ
とになる。このように、超解像再生信号が再生磁界の方
向に依らずに、出現することは、超解像再生信号が磁界
の印加方向とは別に、生ずることをしめしている。ま
た、本実施例では初期化磁界の向きと逆の再生磁界を印
加した時に、上に凸のピークが現れたが、逆の場合も有
り得る。

【００２２】図６は、線速を変えた時のＣ／Ｎの再生パ
ワー依存性を示した。６０１は１０．９ｍ／ｓの再生信
号、６０２は２．７ｍ／ｓの再生信号である。線速の増
大は、単位時間中の基板への照射エネルギー密度を減ず
るため、基板をほぼ同じ温度まで上昇させるためには、
６０１は６０２と比して再生パワーが必要となる。よっ
て、上に凸のピークをとる再生パワーが高パワー側にシ
フトする。

【００２３】

【発明の効果】トラッキングが容易にでき、製作が容易
で安価な、超解像再生可能な再生専用光ディスクを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの断面図。

【図２】Ｃ／Ｎの再生パワー依存性の図。

【図３】再生信号強度の再生パワー依存性の図。

【図４】Ｃ／Ｎの再生パワー依存性の図。

【図５】Ｃ／Ｎのピーク値の再生磁界依存性の図。

【図６】線速を変えた時の、Ｃ／Ｎの再生パワー依存
性の図。

【符号の説明】

１０１基板、１０２第１誘電体層、１０３記録
層、１０４第２誘電体層、１０５熱制御層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超解像再生を行う再生専用光ディスクに
おいて、基板上の凹凸である位相ピット列によってトラ
ックを構成し、トラック方向における、位相ピットの中
心間距離ｄが、再生光の波長をλ、対物レンズの開口数
をＮＡとしたとき、ｄ≦λ／ＮＡである位相ピット列を含み、位相ピットを形成した面に
少なくとも光磁気記録膜からなる再生層を少なくとも一
層含む多層膜、あるいは光磁気記録膜からなる単層膜を
積層し、さらにその上に熱制御層を設け、その熱制御層
はピット内部から外部への熱の移動を妨げ、位相ピット
底部の平均熱制御層膜厚ｔ₁、位相ピット以外の位相ピ
ット上部の平均熱制御層膜厚ｔ₂としたとき、ｔ₁＜ｔ₂ であることを特徴とする光ディスク。
【請求項２】超解像再生を行う再生専用光ディスクに
おいて、基板上の凹凸である位相ピット列によってトラ
ックを構成し、トラック方向における、位相ピットの中
心間距離ｄが、再生光の波長をλ、対物レンズの開口数
をＮＡとしたとき、ｄ≦λ／ＮＡである位相ピット列を含み、位相ピットを形成した面に
少なくとも光磁気記録膜からなる再生層を少なくとも一
層含む多層膜、あるいは光磁気記録膜からなる単層膜を
積層し、さらにその上に熱制御層を設け、基板面に平行
で位相ピット側面に沿った閉曲線上の熱制御層膜厚の平
均値の少なくてもどれか一つが、位相ピット上部の膜厚
よりも小さいことを特徴とする光ディスク。
【請求項３】請求項１記載の光ディスクにおいて、再
生レーザ光が照射されている再生領域に所定再生磁界を
印加しながら、光磁気信号からなる再生信号を得る再生
方法。
【請求項４】請求項２記載の光ディスクにおいて、再
生レーザ光が照射されている再生領域に所定再生磁界を
印加しながら、光磁気信号からなる再生信号を得る再生
方法。
【請求項５】請求項１記載の光ディスクにおいて、再
生信号は光磁気信号と位相ピットからの回折光の変調信
号からなる再生方法。
【請求項６】請求項２記載の光ディスクにおいて、再
生信号は光磁気信号と位相ピットからの回折光の変調信
号からなる再生方法。