(57)【要約】【課題】表面記録方式の光記録再生システムを構成する場合に、情報記録媒体の保護層に付着した塵埃や指紋成分が保護層の表面に構成される光スポットによって熱反応を呈し、その飛散粒子が拡散して記録再生に影響を与えることを防止する。【解決手段】情報記録媒体の保護層の厚みｔ［μｍ］を、次の数式▲１▼に基づいて設定する。【数００９】2004199790.tif 000011但し、Ｒpv：Ｐを対物レンズを透過後のレーザビームのビームパワー（単位；ｍＷ）、Ｖを前記情報記録媒体の線速度（ｍ／sec）として、ＰをＶの平方根で除した定数Ｖk：実験における一定線速度（単位；ｍ／sec）ρk：実験において付着物サンプルに熱反応を確認したときの保護層における光スポットのビームパワー密度（単位；ｍＷ／μｍ2）ＮＡ：前記対物レンズの開口数ｎ：保護層の材質の屈折率α：安全係数【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームの入射側から順に保護層と情報記録層が形成された情報記録媒体を用い、レーザビームを対物レンズで集光させた光スポットを前記情報記録媒体の情報記録層の表面に構成し、前記情報記録媒体を移動させながら情報の記録再生を行う光記録再生システムにおいて、
前記情報記録媒体の保護層の厚みｔ［μｍ］を、次の数式▲１▼に基づいて設定したことを特徴とする光記録再生システム。
【数００１】
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但し、
Ｒpv：  Ｐを前記対物レンズを透過後のレーザビームのビームパワー（単位；ｍＷ）、Ｖを前記情報記録媒体の線速度（ｍ／sec）として、ＰをＶの平方根で除した定数であり、光記録再生システムの仕様により決定される。
Ｖk，ρk：  前記情報記録媒体の保護層の表面に代表的な付着物サンプルを付着せしめ、前記保護層に構成される光スポットを一定の大きさに設定すると共に、前記情報記録媒体の線速度を一定に設定した条件で、レーザビームのビームパワーを段階的に増大させる実験に基づいて得られる値であり、Ｖkは前記設定条件の一定線速度（単位；ｍ／sec）、ρkは前記付着物サンプルに熱反応の発生が確認されたときの前記保護層に構成された光スポットにおけるビームパワー密度（単位；ｍＷ／μｍ2）である。
ＮＡ：  前記対物レンズの開口数である。
ｎ：  前記保護層の材質の屈折率である。
α：  １以上の値に設定される安全係数である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録再生システムに係り、特に、表面記録方式のように情報記録層の表面を覆う保護層を極めて薄く形成した情報記録媒体を対象とするシステムにおいて、光スポットによって保護層の表面に付着した塵埃等の付着物が熱反応して記録再生に影響を及ぼすことを防止するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録再生システムに適用されるディスク状又はカード状の情報記録媒体においては、その情報記録層の表面に保護層が形成されており、保護層を介してレーザビームの光スポットを情報記録層の表面に構成して情報の記録再生を行う。
そして、前記の保護層の厚みは情報記録媒体の種類によって異なり、また、ディスク状の情報記録媒体ではカートリッジ収納タイプにするか否かによっても異なっているが、一般的にはポリカーボネイト等による１.２mm，０.６mm，０.１mm等の厚みの保護層が設けられている。
【０００３】
一方、最近では、下記特許文献１に開示されているように、更なる高密度記録再生を実現する記録再生方式として、光記録再生システムの光ピックアップを情報記録層に対して極めて接近させた状態で記録再生を行う表面記録方式が注目されており、実際に実施化されつつある。
この表面記録方式の光記録再生システムでは、対物レンズにSolid Immersion レンズを使用して光スポットのサイズを極端に小さくし、レーザ光の波長によって決定される従来の記録限界より小さいマークによる記録を可能にしており、更には、保護層の厚みが極めて薄いため、光スポットの光軸が傾斜した際にも、コマ収差が小さくなるという利点もある。
また、同システムではSolid Immersion レンズを情報記録媒体に対して接近させて記録再生を実行するため、ハードディスク装置等に適用されている浮上式のスライダヘッドに前記のSolid Immersion レンズを含んだ光ピックアップを搭載させる方式が採用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５０２６８号公報（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の表面記録方式による光記録再生システムに適用される情報記録媒体では、必然的にその保護層の厚みを極めて薄く形成しなければならず、例えば、情報記録層を相変化媒体で形成した上に、厚さが０.１［μｍ］以下の透明な誘電体膜（ＡlＮ、ＳiＮ、Ｔa2Ｏ5、ＺnＳ-ＳiＯ2等）をスパッタ法や真空蒸着法等によって形成する方法が採用されている。
その場合、前記のように光スポットのサイズが極めて小さく設定されるため、保護層の厚みが薄くなると、保護層の表面に付着した塵埃や指紋等が相対的に記録再生機能に対して大きな影響を及ぼすことになる。
表面記録方式の情報記録媒体には、従来のＭＤ（Mini Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）-ＲＡＭ等と同様にカートリッジ内に収納して取り扱うタイプと、ディスクをそのまま取り扱うタイプがあるが、前者のタイプであってもカートリッジは完全な密閉構造ではなく、記録再生用の開口部が開閉されるようになっているために塵埃等が保護層の表面に付着することを完全に防止できず、後者のタイプでは当然に異物や指紋が付着し易くなる。
【０００６】
一方、情報記録媒体の記録容量を大きくするために多層記録法を採用すると、それに比例してレーザのビームパワーを大きくしなければならず、例えば、１層記録の場合と比較して、２層対応では２倍に、消去対応では３倍に、消去＆２層対応では６倍ものビームパワーが要求されることになる。
そして、前記の表面記録方式の情報記録媒体について、本願発明者が実験を行ったところによると、ビームパワーを増大させてゆくと保護層の表面に付着した塵埃等が焼ける現象が確認された。
その場合、焼けた塵埃等の飛散粒子が更に保護層の表面に拡散し、そのミクロンサイズの飛散粒子が記録再生エラーを発生させる傾向を助長することになり、また、表面記録方式の光記録再生システムでは前記のように浮上式のスライダヘッドが適用されるため、拡散した飛散粒子はクラッシュ等を発生させる原因にもなる。
【０００７】
そこで、本発明は、レーザビームのビームパワーを増大させても、保護層の表面における光スポットのビームパワー密度を前記の焼き現象が発生しない状態にまで低下させるための保護層の厚み条件を導き、前記の問題点を解消した光記録再生システムを提供することを目的として創作された。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザビームの入射側から順に保護層と情報記録層が形成された情報記録媒体を用い、レーザビームを対物レンズで集光させた光スポットを前記情報記録媒体の情報記録層の表面に構成し、前記情報記録媒体を移動させながら情報の記録再生を行う光記録再生システムにおいて、前記情報記録媒体の保護層の厚みｔ［μｍ］を、次の数式▲１▼に基づいて設定したことを特徴とする光記録再生システムに係る。
【数００２】
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但し、
Ｒpv：  Ｐを前記対物レンズを透過後のレーザビームのビームパワー（単位；ｍＷ）、Ｖを前記情報記録媒体の線速度（ｍ／sec）として、ＰをＶの平方根で除した定数であり、光記録再生システムの仕様により決定される。
Ｖk，ρk：  前記情報記録媒体の保護層の表面に代表的な付着物サンプルを付着せしめ、前記保護層に構成される光スポットを一定の大きさに設定すると共に、前記情報記録媒体の線速度を一定に設定した条件で、レーザビームのビームパワーを段階的に増大させる実験に基づいて得られる値であり、Ｖkは前記設定条件の一定線速度（単位；ｍ／sec）、ρkは前記付着物サンプルに熱反応の発生が確認されたときの前記保護層に構成された光スポットにおけるビームパワー密度（単位；ｍＷ／μｍ2）である。
ＮＡ：  前記対物レンズの開口数である。
ｎ：  前記保護層の材質の屈折率である。
α：  １以上の値に設定される安全係数である。
【０００９】
ここに、前記の数式▲１▼におけるＲpv，ＮＡは光記録再生システムの仕様によって定まる値であり、ｎは情報記録媒体の保護層の材質仕様によって定まる。
また、αについては、光記録再生システムの仕様と後記の実験条件やその結果を考慮して、その値が適宜決定される。
一方、Ｖkとρkは前記条件下において実験的に求められる値である。
【００１０】
以下、本発明に係る数式を導入根拠について説明する。
先ず、図１に示すように、情報記録媒体１の情報記録層２の表面に保護層３が形成されており、対物レンズ４によって情報記録層２の表面に光スポット５が構成されている場合、その保護層３の表面における光スポット６の半径ｒは、保護層３の厚みをｔとして、次の数式▲２▼により与えられる。
【数００３】
2004199790.tif 000004
【００１１】
従って、対物レンズ４を透過後のレーザビームのビームパワーをＰとすれば、保護層３の表面での光スポット６のビームパワー密度は次の数式▲３▼で与えられることになる。
【数００４】
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保護層３の表面に付着物がある場合に、先ず、このビームパワー密度が付着物に対する加熱条件に関係するが、情報記録媒体１は光スポット６に対して相対的に移動しているため、線速度に基づく加熱時間も関係する。
その加熱時間については、前記のビームパワー密度の式に対して情報記録媒体１の前記相対的移動に係る線速度の影響を取り込むことによって関連付けることができるが、当然に付着物に対する加熱時間は線速度が小さいほど長くなる。
そして、一般的に、光ディスクでは付着物の熱反応の発生が線速度の１/２乗に反比例する傾向にあることが確認されている。
【００１２】
従って、線速度を考慮した次の数式▲４▼で与えられる値が、付着物に熱反応が生じるときの条件よりも小さく設定されていれば良いことになる。
【数００５】
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但し、同式におけるＫvは線速度の影響係数である。
【００１３】
そして、今、線速度をＶkに設定し、その線速度Ｖkにおいて付着物が熱反応を発生した時における光スポット６のビームパワー密度をρkとすると、前記の数式▲４▼における線速度の影響係数Ｋvを消去した条件式として、次の数式▲５▼で示す不等式に書き換えることができる。
【数００６】
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また、光記録再生システムでは情報記録媒体１の線速度Ｖが可変制御されるが、ビームパワーＰはその線速度Ｖの平方根に比例するように制御されるため、その比例定数をＲpvとすると、前記の数式▲５▼は次の数式▲６▼に書き換えることができる。
【数００７】
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【００１４】
ところで、付着物の熱反応に係る条件については、付着物の種類の如何によって光の吸収係数や熱反応後の状態が異なる等の不確定要素が多い。
従って、前記の数式▲６▼における左辺の線速度Ｖkとビームパワー密度ρkは実験的に求められる。
具体的には、先ず、代表的な付着物サンプル（例えば、塵埃や指紋）を情報記録媒体１に付着させておき、保護層３の表面に適当な標準サイズの光スポットを構成し、情報記録媒体１の線速度をＶkに設定する。
そして、光記録再生システムのビームパワー値を段階的に大きく設定しながら、その都度、付着物サンプルに熱反応を生じているか否かを光学顕微鏡で観察することにより、熱反応が発生した際のビームパワー値を求め、更にそのビームパワー値を前記の標準サイズの光スポットの面積で除算することにより、その際のビームパワー密度ρkを求める。
【００１５】
前記の実験により得られた線速度Ｖkとビームパワー密度ρkを前記の数式▲６▼に代入し、同式を変形して保護層３の厚みｔを求める数式に整理すると、次の数式▲７▼が得られる。
【数００８】
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【００１６】
ところで、前記の実験では、代表的な付着物サンプルを用いており、また標準サイズの光スポットを構成していることから、光記録再生システムにおける付着物の熱反応の発生態様をそのまま実際に再現している訳ではなく、本来的には更に様々な要因や条件を考慮しなければならない。
従って、数式▲６▼においては安全性を見込む必要があり、その安全係数をα（≧１）として数式▲６▼の右辺に乗算すると、結果的に本発明の数式▲１▼が得られることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光記録再生システムの実施形態を、前記の表面記録方式の情報記録媒体（光ディスク）を適用した例にとって説明する。
先ず、この実施形態では、開発中の光記録再生システムの仕様に基づいて、各値を次のように設定した。
・光記録再生システムにおける典型例では、光ディスクの線速度Ｖを１〜２０［ｍ／sec］の範囲で制御しており、またビームパワーＰが線速度Ｖの平方根に比例するように制御されるが、この実施形態では、対物レンズを透過した後のレーザビームのビームパワーＰを７［mＷ］、線速度Ｖを３.５［ｍ／sec］として、前記の制御上の比例定数Ｒpvを３.７４（＝７／√３.５）とした。
・対物レンズの開口数ＮＡ＝０.６
・光ディスクの保護層の材質の屈折率ｎ＝１.５９［但し、材質はホトポリマー（例えば、紫外線硬化樹脂）］
尚、前記の光記録再生システムにおける光源の出射レーザビームの波長は６５０［ｎｍ］である。
【００１８】
次に、付着物に熱反応が発生するビームパワー密度ρkについては、次のような実験手順で求めた。
(1)  サンプル用光ディスクの保護層の表面に、室内から採取した微細な埃を付着させたものと、保護層を指で触れて指紋を付けたものを用意する。
(2)  前記(1)で用意したサンプル用光ディスクを光記録再生システムにセットする。
(3)  光記録再生システムのフォーカスサーボにオフセットを与え、サンプル用光ディスクの保護層の表面に半径が１［μｍ］の光スポットを構成し、線速度をＶk＝１.４［ｍ／sec］で一定にした状態で、レーザビームのビームパワーを段階的に増大させて、その都度、顕微鏡で光ディスクの表面を観察する。
但し、ビームパワーは光スポットにおけるビームパワー密度に換算して、０.２５〜２.５０［ｍＷ／μｍ2］まで０.２５［ｍＷ／μｍ2］毎に増大させるようにした。
(4)  前記(1)で用意した微細な埃を付着させたサンプル用光ディスクと、指紋を付けたサンプル用光ディスクについて、それぞれ前記(3)において顕微鏡で光ディスクの表面を観察した際に、埃及び指紋の付着部に変化が確認されたときのビームパワー密度を求める。
以上の実験手順を行った結果、バラツキはあるがほぼビームパワー密度が１.５［ｍＷ／μｍ2］を超えたときに、埃が焼けた状態や指紋成分の変質が確認でき、その値を前記のように付着物に熱反応が発生するビームパワー密度（＝ρk）として採用した。
従って、この実験によれば、設定した線速度Ｖk＝１.４［ｍ／sec］において、付着物に熱反応が発生するビームパワー密度としてρk＝１.５［ｍＷ／μｍ2］が得られたことになる。
【００１９】
そして、前記のＲpv，ＮＡ，ｎ，Ｖk，ρkの各値を上記の数式▲１▼に代入すると、ｔ≧α＊２.４［μｍ］が求められるが、例えば、安全係数αとして「２」を設定すれば、ｔ≧４.８［μｍ］となる。
即ち、安全係数を見込んで、光ディスクの保護層の厚みｔを約５［μｍ］より大きく設定すれば、保護層に付着した塵埃や指紋等が熱反応を発生しないという結論が得られた。
実際に、前記条件に基づいて保護層の厚みｔを設定した光ディスクに前記実験手順(1)と同様の状態で塵埃や指紋を付着させて光記録再生システムにセットし、光ディスクの線速度を１〜２０［ｍ／sec］に変化させながら記録再生を長時間にわたって実行させたが、付着物に熱反応は発生しなかった。
【００２０】
尚、本願発明及びこの実施形態では、情報記録媒体１の保護層の厚みｔに関する下限値の条件のみを求めているが、上限値はコマ収差が一定値以下であることや対物レンズが大きくなり過ぎないこと等の条件を満たす範囲でシステムの仕様で決定すればよい。
また、この実施形態では情報記録媒体１を光ディスクとしたが、カード状の情報記録媒体においても、光記録再生システムの仕様から得られるＲpv，ＮＡ，ｎと前記の実験手順に準じた方法によって求めたＶk，ρkに基づいて、数式▲１▼を適用した保護層の厚みを設定することにより、同様の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の光記録再生システムは、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
表面記録方式又はそれに近似した方式による光記録再生システムを構成する場合に、情報記録媒体の情報記録層を覆う保護層の表面に塵埃や指紋等が付着した時に、それが保護層の表面に構成される光スポットによって熱反応を呈し、熱反応によって生じた飛散粒子が拡散して記録再生に影響を与えることを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光記録再生システムにおいて情報記録媒体の情報記録層に対物レンズで光スポットを構成した際に、保護層（厚さｔ）の表面に構成される光スポットのサイズを示す情報記録媒体の断面図である。
【符号の説明】
１…情報記録媒体、２…情報記録層、３…保護層、４…対物レンズ、５…情報記録層の表面に構成される光スポット、６…保護層の表面に構成される光スポット、ｒ…保護層の表面に構成される光スポットの半径、ｔ…保護層の厚み。
【図１】
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