JP2001014729A - Optical disk and optical disk device - Google Patents

Optical disk and optical disk device

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JP2001014729A
JP2001014729A JP11185858A JP18585899A JP2001014729A JP 2001014729 A JP2001014729 A JP 2001014729A JP 11185858 A JP11185858 A JP 11185858A JP 18585899 A JP18585899 A JP 18585899A JP 2001014729 A JP2001014729 A JP 2001014729A
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JP
Japan
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optical disk
light beam
objective lens
track pitch
pit
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Yoshinori Motomiya
佳典 本宮
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high density recording by setting a track pitch in a specific range and satisfying a prescribed relation among the wavelength of an optical beam, numerical aperture of an objective lens, thickness of an optical disk, and an allowable inclined angle at a specific value or less. SOLUTION: An optical disk records information as lines of pit with a prescribed track pitch, the information being reproduced by irradiating the disk with an optical beam through an objective lens. In this optical disk assuming the wavelength of an optical beam is λ nm and the numerical aperture is NA, the track pitch is set within a range as shown in the expression I. In this case, assuming the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable inclined angle is θA, a relation is fulfilled as shown in the expression II. In addition, the allowable inclined angle θA is set to be 7 mrad or less. Even if a track pitch or a pit pitch is set small compared with the beam spot diameter of a reproducing optical beam, a cosstalk between adjacent tracks can be reduced to the extent causing no problem practically.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、情報をピットの形
で高密度に記録した光ディスクおよび該光ディスクと再
生光学系を含むむ光ディスク装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical disk on which information is recorded at a high density in the form of pits, and an optical disk device including the optical disk and a reproduction optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、画像のディジタル信号処理技術
や、MPEG(Moving Picture Image Coding Experts
Group)と呼ばれる標準化機関などで進められている動
画像圧縮技術の進展により、VTRやレーザディスクに
代わって、CD(コンパクトディスク)と同等のサイズ
で、映画のような動画像情報を2時間再生可能な光ディ
スクの出現の期待が高まっている。2時間の動画像情報
をレーザディスクのようにNTSCなどの標準TV方式
のアナログビデオ信号の形で記録する場合に必要な記録
容量は、音声を含めると80Gバイトにもなるが、例え
ばMPEG−2と呼ばれる標準化方式で規定される動画
像圧縮技術を用いれば、S−VHSのような高画質VT
Rと同程度の画質であっても、必要な容量は4Gバイト
程度で済む。この4Gバイトという容量のデイスクは、
φ300mmの追記型光ディスクで既に実用化されてい
るが、一般家庭向けとして今後の普及を考えると、取扱
いの簡単なφ120mmというCDサイズで同程度の容
量を実現することが要求される。
2. Description of the Related Art In recent years, digital signal processing techniques for images and MPEG (Moving Picture Image Coding Experts) have been developed.
Group), a video compression technology that is being promoted by a standardization organization, etc., replaces VTRs and laser discs and reproduces movie-like moving picture information in the same size as a CD (compact disc) for 2 hours. Expectations for possible optical discs are increasing. The recording capacity required for recording two hours of moving picture information in the form of an analog video signal of a standard TV system such as a NTSC like a laser disk is as large as 80 Gbytes including audio. If a moving image compression technology defined by a standardization method called “S-VHS” is used, a high-quality VT such as S-VHS can be used.
Even if the image quality is the same as R, the required capacity is only about 4 GB. This 4GB disk is
A write-once optical disc with a diameter of 300 mm has already been put to practical use. However, considering the future widespread use for general households, it is required that a CD-size of 120 mm, which is easy to handle, has the same capacity.

【0003】現在、音楽用CDあるいはCD−ROMな
どとして普及しているCDフォーマットの容量は、最大
で790Mバイト(線速が1.2m/sの場合)であ
り、この程度の容量ではMPEG−2による圧縮動画像
情報を24分のみしか記憶することができない。このた
め、CDサイズでMPEG−2による圧縮動画像情報を
2時間分記憶しようとすると、CDに比較して記録密度
を5倍にも高めなければならない。ちなみに、現行のC
Dフォーマットでは、基板の厚さが1.2mm、トラッ
クピッチが1.6μmであり、ピットピッチは線速(光
ビームと光ディスクの相対速度=光ディスクの周速)が
1.2m/sのとき1.66μm、ピット長は0.59
μm、変調方式はEFM(Eight to Fourteen Modulati
on)である。一方、再生光学系においては再生用半導体
レーザ、即ちレーザダイオード(LD)の波長は780
nm、対物レンズのNA(開口数)は0.45、ビーム
スポット径はほぼ1.4μmである。ビームスポット径
の値は、主として隣接トラック間のクロストークの影響
を避けるという観点から選ばれている。
At present, the capacity of a CD format, which is widely used as a music CD or CD-ROM, is 790 Mbytes at the maximum (when the linear velocity is 1.2 m / s). 2 can store compressed video information for only 24 minutes. For this reason, in order to store compressed moving image information of MPEG-2 for 2 hours in a CD size, the recording density must be increased to 5 times as compared with a CD. By the way, the current C
In the D format, the substrate thickness is 1.2 mm, the track pitch is 1.6 μm, and the pit pitch is 1 when the linear speed (the relative speed between the light beam and the optical disk = the peripheral speed of the optical disk) is 1.2 m / s. .66 μm, pit length 0.59
μm, modulation method is EFM (Eight to Fourteen Modulati
on). On the other hand, in a reproducing optical system, a wavelength of a reproducing semiconductor laser, that is, a laser diode (LD) is 780.
nm, the NA (numerical aperture) of the objective lens is 0.45, and the beam spot diameter is approximately 1.4 μm. The value of the beam spot diameter is selected mainly from the viewpoint of avoiding the influence of crosstalk between adjacent tracks.

【0004】ところで、光ディスクの記録密度を高める
ためには、光ディスクに小さなピットを形成する加工技
術と、再生光学系において光ディスク上のビームスポッ
トサイズを小さくする技術が必要となる。ピットの加工
技術については、例えば波長が351nmのKrイオン
レーザ光(紫外光)を用いた光ディスク原盤記録技術が
提案されており(1993年秋、応用物理学会全国大
会、28−SF−2)、従来のArイオンレーザに比べ
てより小さなピットの加工が可能となっている。再生光
学系に関しては、再生用レーザビームの短波長化とNA
の増大によりビームスポット径をより小さくすることが
可能である。しかし実際には、従来のCDプレーヤなど
の手法では、赤色レーザダイオードのような短波長光源
を用いたとしても、波長による容量の増大効果は高々
1.5倍程度であるため、それだけでは2時間分の圧縮
動画像情報を記録するために必要とされる通常のCDの
5倍もの容量アップは望めない。
In order to increase the recording density of an optical disc, a processing technique for forming small pits on the optical disc and a technique for reducing the beam spot size on the optical disc in a reproducing optical system are required. Regarding pit processing technology, for example, an optical disk master recording technology using a Kr ion laser beam (ultraviolet light) having a wavelength of 351 nm has been proposed (Autumn 1993, National Convention of the Japan Society of Applied Physics, 28-SF-2). It is possible to process smaller pits as compared with the Ar ion laser. Regarding the reproduction optical system, shortening the wavelength of the reproduction laser beam and NA
Can increase the beam spot diameter. However, in actuality, in a conventional technique such as a CD player, even if a short-wavelength light source such as a red laser diode is used, the effect of increasing the capacitance by wavelength is at most about 1.5 times, so that it takes only 2 hours. It is not possible to increase the capacity by five times the capacity of a normal CD required for recording compressed moving image information for one minute.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光ディスク技術では隣接トラック間のクロストークの
問題を避けるために、再生光ビームのビームスポット径
に比較してトラックピッチやピットピッチを大きく設定
していたため、再生用光ビームの短波長化と対物レンズ
のNAの増大のみでは、例えばCDサイズでMPEG−
2による圧縮動画像情報を2時間分記憶するために必要
な容量が得られる程度まで記録密度を上げることはでき
ないという問題があった。
As described above, in the conventional optical disk technology, in order to avoid the problem of crosstalk between adjacent tracks, the track pitch and pit pitch are made larger than the beam spot diameter of the reproduction light beam. Therefore, if only the wavelength of the reproduction light beam is shortened and the NA of the objective lens is increased, for example, MPEG-
However, there is a problem that the recording density cannot be increased to such an extent that a capacity necessary for storing the compressed moving image information for 2 hours is obtained.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、再生用光ビー
ムのビームスポット径に比較してトラックピッチやピッ
トピッチを小さく設定しても隣接トラック間のクロスト
ークを実用上問題ない程度まで小さくでき、従来に比較
して高密度・大容量化が可能な光ディスクおよび光ディ
スク装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, even if the track pitch or pit pitch is set smaller than the beam spot diameter of the reproducing light beam, the crosstalk between adjacent tracks is reduced to a practically acceptable level. It is an object of the present invention to provide an optical disk and an optical disk device that can be made higher in density and capacity as compared with the related art.

【0007】また、本発明は、光ディスクのチルト角が
10mrad以下において高密度記録が可能な光ディスクお
よび光ディスク装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an optical disk and an optical disk device capable of high-density recording when the tilt angle of the optical disk is 10 mrad or less.

【0008】この発明の達成に当たり、本発明者等は光
ディスク上のピット形状をサッカースタジアム形に近似
して、トラック幅方向(光ディスク半径方向)とトラッ
ク方向(接線方向)の最適な形状、つまり隣接トラック
間のクロストークを実用可能なレベルまで抑え、かつ再
生信号やプッシュプル信号の信号レベルが十分に得られ
るようなピット形状を見出だした。
In order to achieve the present invention, the present inventors approximated the pit shape on the optical disk to a soccer stadium shape, and optimized the pit shape in the track width direction (optical disk radial direction) and the track direction (tangential direction), that is, adjacent shapes. We have found a pit shape that suppresses crosstalk between tracks to a level that can be used practically and that can obtain a sufficient signal level of a reproduction signal and a push-pull signal.

【0009】本発明は、対物レンズを介して光ビームが
照射されることにより再生される情報が所定のトラック
ピッチでピットの列として記録される基板と、基板に形
成される反射層とを有する光ディスクにおいて、光ビー
ムの波長をλnm、対物レンズの開口数をNAとしたと
き、トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光デ
ィスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスクを提供する。
The present invention has a substrate on which information reproduced by irradiation with a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, and a reflective layer formed on the substrate. On an optical disc, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is set in the range of (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, Assuming that the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
The present invention provides an optical disk characterized by the formula: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865, wherein the allowable inclination angle θA is 7 mrad or less.

【0010】また、この発明は、情報が所定のトラック
ピッチでピットの列として記録される基板および該基板
に形成される反射層により構成される光ディスクと、光
ディスクに対向して設けられる対物レンズと、対物レン
ズを介して光ビームを光ディスクに照射する手段と、照
射手段により光ディスクに照射された光ビームの反射光
を検出して光ディスクに記録されている情報を再生する
手段とにより構成される光ディスク装置において、光ビ
ームの波長をλnm、対物レンズの開口数をNAとしたと
き、トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光デ
ィスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスク装置を提供する。
Further, the present invention provides an optical disk comprising a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch and a reflective layer formed on the substrate, and an objective lens provided opposite the optical disk. An optical disc comprising: means for irradiating an optical disc with a light beam through an objective lens; and means for detecting reflected light of the light beam applied to the optical disc by the irradiation means and reproducing information recorded on the optical disc. In the apparatus, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is set in the range of (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, Assuming that the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
The present invention provides an optical disk device represented by × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865, wherein the allowable inclination angle θA is 7 mrad or less.

【0011】更に、本発明は、互いに対面しており、対
物レンズを介して光ビームが照射されることにより再生
される情報が所定のトラックピッチでピットの列として
記録される一対の透明基板と、透明基板の対向面にそれ
ぞれ形成される一対の反射層とを有する光ディスクにお
いて、光ビームの波長をλnm、対物レンズの開口数をN
Aとしたとき、トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光デ
ィスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
× で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスクを提供する。
Further, the present invention relates to a pair of transparent substrates which face each other and on which information reproduced by irradiation with a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch. In an optical disc having a pair of reflective layers formed on opposing surfaces of a transparent substrate, the wavelength of the light beam is λ nm, and the numerical aperture of the objective lens is N.
When A is set, the track pitch is set in the range of (0.72 to 0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, the thickness of the optical disk is ds μm, and the allowable tilt angle of the optical disk is θA. α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
X is provided, and an allowable tilt angle θA is 7 mrad or less.

【0012】更に、本発明は、対物レンズを介して光ビ
ームが照射されることにより再生される情報が所定のト
ラックピッチでピットの列として記録される基板と、基
板に形成される反射層とを有する光ディスクにおいて、
光ビームの波長をλnm、対物レンズの開口数をNAと
したとき、トラックピッチが(0.72〜0.8)α×
(λ/NA)/1.14μmの範囲に設定され、ピット
の各々は(0.3〜0.50)α×(λ/NA)/1.
14μmの範囲の上部幅および(0.2〜0.32)α
×(λ/NA)/1.14μmの範囲の下部幅を有する
断面台形状ピットであり、光ディスクの厚みをdsμ
m、光ディスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスクを提供
する。
Further, the present invention provides a substrate on which information reproduced by irradiating a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, and a reflection layer formed on the substrate. In an optical disc having
When the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is (0.72-0.8) α ×
(Λ / NA) /1.14 μm, and each of the pits is (0.3-0.50) α × (λ / NA) / 1.
Top width in the range of 14 μm and (0.2-0.32) α
× (λ / NA) /1.14 μm in the trapezoidal cross section having a lower width in the range, and the thickness of the optical disk is dsμ.
m, and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
The present invention provides an optical disc characterized by being determined by the formula: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.

【0013】更に、本発明は、情報が所定のトラックピ
ッチでピットの列として記録される基板および該基板に
形成される反射層とを有する光ディスクと、光ディスク
に対向して設けられる対物レンズと、対物レンズを介し
て光ビームを光ディスクに照射する手段と、照射手段に
より光ディスクに照射された光ビームの反射光を検出し
て光ディスクに記録されている情報を再生する手段とに
より構成される光ディスク装置において、光ビームの波
長をλnm、対物レンズの開口数をNAとしたとき、ト
ラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、ピットの各々は(0.3〜0.5
0)α×(λ/NA)/1.14μmの範囲の上部幅お
よび(0.2〜0.32)α×(λ/NA)/1.14
μmの範囲の下部幅を有する断面台形状ピットであり、
α:波長0.65μmにおける許容光ディスク傾斜角を
保証するための倍率であり、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク装置を
提供する。
Further, the present invention provides an optical disk having a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch and a reflective layer formed on the substrate; an objective lens provided to face the optical disk; An optical disk device comprising: means for irradiating an optical disk with a light beam through an objective lens; and means for detecting reflected light of the light beam applied to the optical disk by the irradiating means and reproducing information recorded on the optical disk. In the above, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is set in the range of (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, Of each (0.3-0.5
0) Top width in the range α × (λ / NA) /1.14 μm and (0.2-0.32) α × (λ / NA) /1.14
a trapezoidal pit having a lower width in the range of μm,
alpha: the magnification to ensure an acceptable optical disk inclination angle at a wavelength of 0.65μm, α = 3.617 × 10 -14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
Provided is an optical disk device characterized by being obtained by: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.

【0014】更に、この発明は、対物レンズを介して光
ビームが照射されることにより再生される情報が所定の
トラックピッチでピットの列として記録される基板と、
基板に形成される反射層とを有する光ディスクにおい
て、光ビームの波長をλnm、対物レンズの開口数をN
Aとしたとき、トラックピッチが(0.72〜0.8)
α×(λ/NA)/1.14μmの範囲に設定され、ピ
ットの各々は(0.3〜0.50)×(λ/NA)/
1.14μmの範囲の上部幅および(0.2〜0.3
2)×(λ/NA)/1.14μmの範囲の下部幅を有
する断面台形状ピットであり、但し、α:波長0.65
μmにおける許容ディスク傾斜角を保証するための倍率
であり、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスクを提供
する。
Further, the present invention provides a substrate on which information reproduced by irradiation with a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch;
In an optical disc having a reflective layer formed on a substrate, the wavelength of the light beam is λ nm, and the numerical aperture of the objective lens is N.
When A, the track pitch is (0.72-0.8)
α × (λ / NA) /1.14 μm, and each of the pits is (0.3 to 0.50) × (λ / NA) /
Top width in the range of 1.14 μm and (0.2-0.3
2) A pit having a trapezoidal cross section having a lower width in the range of × (λ / NA) /1.14 μm, where α: wavelength is 0.65
This is a magnification for guaranteeing an allowable disk tilt angle in μm, and α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
The present invention provides an optical disc characterized by being determined by the formula: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.

【0015】更に、この発明は、情報が所定のトラック
ピッチでピットの列として記録される基板と、基板に形
成される反射層とを有する光ディスクと、光ディスクに
対向して設けられる対物レンズと、対物レンズを介して
光ビームを光ディスクに照射する手段と、照射手段によ
り光ディスクに照射された光ビームの反射光を検出して
光ディスクに記録されている情報を再生する手段とによ
り構成される光ディスク装置において、光ビームの波長
をλnm、対物レンズの開口数をNAとしたとき、トラ
ックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、ピットの各々は(0.3〜0.5
0)×(λ/NA)/1.14μmの範囲の上部幅およ
び(0.2〜0.32)×(λ/NA)/1.14μm
の範囲の下部幅を有する断面台形状ピットであり、α:
波長0.65μmにおける許容ディスク傾斜角を保証す
るための倍率であり、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク装置を
提供する。
Further, the present invention provides an optical disk having a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, a reflective layer formed on the substrate, an objective lens provided to face the optical disk, An optical disk device comprising: means for irradiating an optical disk with a light beam through an objective lens; and means for detecting reflected light of the light beam applied to the optical disk by the irradiating means and reproducing information recorded on the optical disk. In the above, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is set in the range of (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, Of each (0.3-0.5
0) × (λ / NA) /1.14 μm top width and (0.2-0.32) × (λ / NA) /1.14 μm
A trapezoidal pit having a lower width in the range of α:
The magnification to ensure an acceptable disc tilt angle at the wavelength 0.65μm, α = 3.617 × 10 -14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
Provided is an optical disk device characterized by being obtained by: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】まず、実施例を説明する前に、本
発明の基本的な考え方を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments, the basic concept of the present invention will be described.

【0017】光ディスクの高密度化には、再生用光ビー
ムのビームスポット径を小さくすることが必要であり、
そのためには再生用レーザダイオードの短波長化と対物
レンズのNAの増大が必須である。既に波長が685n
m、出力が数mW程度の低ノイズタイプのレーザダイオ
ード(セルフパルセーションタイプレーザダイオード)
が実用化されており、波長650nmのレーザダイオー
ドも実用に近いレベルになってきている。
In order to increase the density of an optical disk, it is necessary to reduce the beam spot diameter of a reproduction light beam.
For that purpose, it is essential to shorten the wavelength of the reproducing laser diode and increase the NA of the objective lens. The wavelength is already 685n
m, low noise type laser diode with output of several mW (Self-pulsation type laser diode)
Has been put to practical use, and a laser diode having a wavelength of 650 nm has come to a level close to practical use.

【0018】一方、対物レンズのNAは、レンズの作り
易さと、レンズ・光ディスク間のチルト角によって制限
を受ける。レンズ負荷が小さく(光ディスクの基板が薄
いほど小さい)、かつNAが小さいほど対物レンズは作
り易いが、NAが0.6程度の対物レンズであれば、非
球面の単一レンズでもビームスポット径の縮小化が実現
できる。しかし、光ディスクの再生光学系に使用する対
物レンズでは、光ディスクの傾きや対物レンズの光軸の
傾きなどにより生じる光ディスクと再生用光ビームとの
間の傾き(チルト)により、コマ収差が生じる。
On the other hand, the NA of the objective lens is limited by the ease of making the lens and the tilt angle between the lens and the optical disk. An objective lens is easier to make as the lens load is smaller (the smaller the substrate of the optical disc is thinner) and the NA is smaller, but if the objective lens has an NA of about 0.6, even a single aspherical lens has a smaller beam spot diameter. Reduction can be realized. However, in an objective lens used in a reproduction optical system of an optical disk, coma is generated due to a tilt (tilt) between the optical disk and the reproduction light beam caused by an inclination of the optical disk or an optical axis of the objective lens.

【0019】すなわち、対物レンズのNAを大きくして
再生用光ビームのスポットサイズを小さくしようとする
と、光ディスクと再生用光ビームとのチルトのために対
物レンズの収差が急激に大きくなる。対物レンズの収差
が大きくなれば、当然、隣接トラック間のクロストーク
量が増大し、また再生分解能が低下する。このチルトの
影響は、光ディスクの基板が薄いほど小さい。文献:Jp
n.J.Appl.Phsys.Vol.32(1993),pp.5402-5405には、波長
690nm、NA=0.6で、基板の厚さがCDと同じ
1.2mmのときと、その半分の0.6mmのとき、チ
ルトによって再生用光ビームのビームスポット形状がど
の様に変化するかが示されている。それによれば、基板
厚が1.2mmの場合には5mradのチルトがあると、ビ
ームスポットの中心強度は10%も低下し、またクロス
トークの原因となるサイドローブの盛り上がりや収差が
生じている。これに対し、基板厚が0.6mmの場合に
は10mradまでのチルトに耐えられる。
That is, when the spot size of the reproducing light beam is reduced by increasing the NA of the objective lens, the aberration of the objective lens rapidly increases due to the tilt between the optical disk and the reproducing light beam. If the aberration of the objective lens increases, the amount of crosstalk between adjacent tracks increases, and the reproduction resolution decreases. The effect of this tilt is smaller as the substrate of the optical disk is thinner. Reference: Jp
nJAppl.Phsys.Vol.32 (1993), pp.5402-5405, the wavelength is 690 nm, NA = 0.6, and the thickness of the substrate is 1.2 mm which is the same as the CD, and 0.6 mm which is half that. At this time, how the beam spot shape of the reproducing light beam changes due to the tilt is shown. According to this, when the substrate thickness is 1.2 mm, if there is a tilt of 5 mrad, the center intensity of the beam spot is reduced by as much as 10%, and a side lobe bulge or aberration which causes crosstalk occurs. . On the other hand, when the substrate thickness is 0.6 mm, it can withstand a tilt up to 10 mrad.

【0020】図11および図12に、NAをパラメータ
として、基板厚(t)が1.2mmの場合と0.6mm
の場合についてチルト特性を計算した結果を示す。横軸
にチルトの角度、縦軸に再生信号の正規化したピーク強
度をとっている。再生用光ビームの波長(λ)はいずれ
も690nmとした。基板厚0.6mm、NA=0.6
の場合、再生信号のピーク強度が10%低下するのはチ
ルトが9.5mradの時である。これを基板厚が1.2m
mについてみると、NA=0.49となる。すなわち、
基板厚を従来のCDの1.2mmから0.6mmにする
ことによって、NAを0.49から0.6に高めること
ができ、面記録密度を約1.5倍高めることができる。
すなわち、スポットサイズはλ/NAに比例し、面記録
密度はスポットサイズの2乗に反比例するので、(0.
6/0.49)2 より面記録密度は従来のCDの面記録
密度の約1.5倍高くなる。
FIGS. 11 and 12 show the case where the substrate thickness (t) is 1.2 mm and 0.6 mm
The results of calculating the tilt characteristics for the case (1) are shown. The horizontal axis indicates the tilt angle, and the vertical axis indicates the normalized peak intensity of the reproduced signal. The wavelength (λ) of the reproducing light beam was 690 nm. Substrate thickness 0.6mm, NA = 0.6
In the case of (1), the peak intensity of the reproduced signal decreases by 10% when the tilt is 9.5 mrad. When the substrate thickness is 1.2m
Looking at m, NA = 0.49. That is,
By setting the substrate thickness from 1.2 mm to 0.6 mm of the conventional CD, the NA can be increased from 0.49 to 0.6, and the areal recording density can be increased about 1.5 times.
That is, the spot size is proportional to λ / NA, and the areal recording density is inversely proportional to the square of the spot size.
6 / 0.49) 2 , the areal recording density is about 1.5 times higher than the areal recording density of the conventional CD.

【0021】しかし、基板厚を単純に薄くすると、温度
や湿度による基板の反りが顕著となる可能性がある。基
板の反りはチルトの大きな要因となる。この対策として
は、レーザディスクと同様に光ディスクを両面化する、
つまり光ディスクを表裏対称構造とすることが最も効果
的である。その場合、表裏両面に情報を記録することも
可能となる。従来のCDのような単板構造の光ディスク
では、基板作製時のインジェクション条件や、基板の一
方の面にアルミニウムによる反射膜や保護膜が形成され
るため、基板の吸湿が表裏非対称となり、どうしても反
りが生じ易い。光ディスクを両面化すると、このような
吸湿による基板の歪がキャンセルされ、大きなチルトが
生じないようにすることができる。
However, if the thickness of the substrate is simply reduced, the warpage of the substrate due to temperature and humidity may become significant. The warpage of the substrate is a major cause of tilt. As a countermeasure, double-sided optical disks as with laser disks,
That is, it is most effective to make the optical disk a symmetrical structure. In that case, information can be recorded on both sides. In the case of a conventional optical disk having a single-plate structure such as a CD, the injection conditions during the production of the substrate and the formation of a reflective film or a protective film made of aluminum on one surface of the substrate make the moisture absorption of the substrate asymmetrical from the front to the back. Tends to occur. When the optical disk is double-sided, the distortion of the substrate due to such moisture absorption is canceled, and a large tilt can be prevented.

【0022】以上の検討結果から、波長685nmのレ
ーザダイオードと、0.6mm厚の基板と、NA=0.
6の対物レンズの組み合わせを用いるものとすれば、波
長が780nmから685nmに短くなったことと、N
Aが0.45から0.6と大きくなったこととにより、
従来のCDの設計手法の下でも従来のCDフォーマット
に比較して約2.3倍の記録密度を達成することができ
る。すなわち、スポットサイズはλ/NAに比例し、面
記録密度はスポットサイズの2乗に反比例するので、
{(780/0.45)/(685/0.6)}2より
記録密度は従来のCDのそれの約2.3倍に上がる。し
かし、前述したようにCDサイズでMPEG−2による
圧縮動画像情報を2時間分記録するために必要な容量が
得られるようにするためには、記録密度(容量)を従来
のCDフォーマットの約5倍に上げる必要があり、これ
では不十分である。
From the above examination results, a laser diode having a wavelength of 685 nm, a substrate having a thickness of 0.6 mm, and NA = 0.
If the objective lens combination of No. 6 is used, the wavelength is reduced from 780 nm to 685 nm, and N
As A increased from 0.45 to 0.6,
Even under the conventional CD design method, it is possible to achieve a recording density approximately 2.3 times higher than that of the conventional CD format. That is, since the spot size is proportional to λ / NA and the surface recording density is inversely proportional to the square of the spot size,
From {(780 / 0.45) / (685 / 0.6)} 2 , the recording density increases to about 2.3 times that of the conventional CD. However, as described above, the recording density (capacity) must be about the same as that of the conventional CD format in order to obtain the capacity required for recording compressed moving image information by MPEG-2 for two hours in the CD size. It must be increased by a factor of 5, which is not sufficient.

【0023】本発明は、光ディスクのさらなる高密度・
大容量化を達成するため、上記と同じビームスポットサ
イズの下でピット形状を最適化することにより、低クロ
ストーク特性と、再生信号およびプッシュプル信号など
の信号レベルを十分に確保しつつ、トラックピッチをさ
らに小さくできるようにした光ディスクを提供するもの
である。以下、本発明によるピット形状について詳しく
説明する。
The present invention relates to an optical disk having a higher density
By optimizing the pit shape under the same beam spot size as described above to achieve a large capacity, the track is secured while ensuring low crosstalk characteristics and a sufficient signal level for the reproduction signal and push-pull signal. An object of the present invention is to provide an optical disk capable of further reducing the pitch. Hereinafter, the pit shape according to the present invention will be described in detail.

【0024】(第1実施形態)図1は、本発明に係る光
ディスクにおけるピット形状を説明するための図であ
る。同図に示されるように、ピット10の形状は台形断
面のいわゆるサッカースタジアム形で近似している。ピ
ット10の内壁11は下り勾配の傾斜部となっており、
底部12はほぼ平坦となっている。符号13はピット1
0の光ディスク半径方向(トラック幅方向)の断面、符
号14は光ディスク円周方向(トラック方向)の断面を
示しており、Wmはピット10の上部のトラック幅方向
の寸法(以下、上部幅という)、Wiはピット10の底
部のトラック幅方向の寸法(以下、底部幅という)、h
mはピット10の深さ、Zmはピット10のトラック方
向の長さ、そしてθはピット10の内壁11の角度(内
壁11が光ディスク表面に対してなす角度)である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram for explaining a pit shape on an optical disk according to the present invention. As shown in the figure, the shape of the pit 10 is similar to a so-called soccer stadium having a trapezoidal cross section. The inner wall 11 of the pit 10 has a downward slope.
The bottom 12 is substantially flat. 13 is pit 1
Numeral 0 indicates a cross section in the radial direction of the optical disk (track width direction), and reference numeral 14 indicates a cross section in the circumferential direction of the optical disk (track direction). , Wi are the dimensions of the bottom of the pit 10 in the track width direction (hereinafter referred to as bottom width), h
m is the depth of the pit 10, Zm is the length of the pit 10 in the track direction, and θ is the angle of the inner wall 11 of the pit 10 (the angle formed by the inner wall 11 with respect to the optical disk surface).

【0025】図2は、解析に用いた光ディスク装置の再
生光学系のモデルを示しており、再生用光ビームの入射
光分布20(V1(x,y))、入射光21、入射光21と反
射光26を分離する偏光ビームスプリッタ(またはハー
フミラー)22、開口数NAの対物レンズ23、対物レ
ンズ23による光ディスク記録面(ピット面)での集束
光(ビームスポット)の分布24(V2(x,y))、複素反
射率r2(x,y)を有する光ディスク25、反射光26、光
検出器上の反射光26の分布27(V3(x,y))を示して
いる。
FIG. 2 shows a model of the reproducing optical system of the optical disk apparatus used for the analysis. The incident light distribution 20 (V1 (x, y)) of the reproducing light beam, the incident light 21, and the incident light 21 are shown. A polarization beam splitter (or half mirror) 22 for separating the reflected light 26, an objective lens 23 having a numerical aperture NA, and a distribution 24 (V2 (x) of focused light (beam spot) on the optical disk recording surface (pit surface) by the objective lens 23. , y)), the optical disk 25 having the complex reflectance r2 (x, y), the reflected light 26, and the distribution 27 (V3 (x, y)) of the reflected light 26 on the photodetector.

【0026】図3は、再生信号とプッシュプル信号のレ
ベルを計算するための光ディスク上のピット配列を模式
的に示す図であり、トラックピッチ(トラック幅方向に
おけるピットのピッチ)をPtとし、ピットピッチ(ト
ラック方向におけるピットのピッチ)をPmyとしてい
る。再生用光ビームのビームスポット30および31
は、ピットの中央にあるときのスポットAと、ピットと
ピットの中間にあるときのスポットBを示している。再
生信号の振幅は、|S(A)−S(B)|で表される。
ただし、S(A)またはS(B)はビームスポットが
(A)または(B)の位置にあるときの光検出器の出力
信号を表す。また、ライン32および33はピットがあ
る領域(C)とピットがない領域(D)でのプッシュプ
ル信号(分割光検出器のトラック方向に並んだ少なくと
も二つの検出領域の出力信号の差信号)を得る位置を示
している。これらのプッシュプル信号は、それぞれ領域
C,Dでの平均のp−p値である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a pit arrangement on the optical disk for calculating the levels of the reproduction signal and the push-pull signal. The track pitch (pit pitch in the track width direction) is Pt. The pitch (pit pitch in the track direction) is Pmy. Beam spots 30 and 31 of reproduction light beam
Indicates a spot A at the center of the pit and a spot B at an intermediate position between the pits. The amplitude of the reproduced signal is represented by | S (A) -S (B) |.
Here, S (A) or S (B) represents an output signal of the photodetector when the beam spot is at the position of (A) or (B). Lines 32 and 33 are push-pull signals (a difference signal between output signals of at least two detection regions arranged in the track direction of the split photodetector) in a region (C) having pits and a region (D) having no pits. Is shown. These push-pull signals are average pp values in the regions C and D, respectively.

【0027】図4に、再生用レーザビーム波長685n
m、NA=0.6、Zm=0.5μm、Pmy=1μ
m、Pt=0.72μmとしたときのピットのトラック
幅方向の大きさと、ピットの深さhmをパラメータとし
て、再生信号とプッシュプル信号のレベルを計算した結
果を示す。再生用光ビームのトラック幅方向(X)およ
びトラック方向(Y)におけるビーム充填率A/W
(X)およびA/W(Y)の値は図中に示す通りであ
る。同図に示されるように、再生信号およびプッシュプ
ル信号のレベルは、Wm=0.3、Wi=0.2の場合
を除いてピットの形状に大きくは依存しない。また、再
生信号とプッシュプル信号のレベルを同時に最大の値と
するようなピットの深さは存在しないが、プッシュプル
信号のレベル低下をできるだけ小さくしつつ、最大の再
生信号レベルを得ようとすれば、図4からピットの深さ
はλ/5前後、好ましくはλ/4.5〜λ/6の範囲が
適当であることが分かる。
FIG. 4 shows a reproduction laser beam wavelength of 685 n.
m, NA = 0.6, Zm = 0.5 μm, Pmy = 1 μm
The results of calculating the levels of the reproduced signal and the push-pull signal using the size of the pit in the track width direction when m and Pt = 0.72 μm and the pit depth hm as parameters are shown. Beam filling rate A / W of the reproduction light beam in the track width direction (X) and the track direction (Y)
The values of (X) and A / W (Y) are as shown in the figure. As shown in the figure, the levels of the reproduction signal and the push-pull signal do not largely depend on the pit shape except for the case where Wm = 0.3 and Wi = 0.2. Also, there is no pit depth that maximizes the level of the playback signal and the push-pull signal at the same time, but it is desirable to obtain the maximum playback signal level while minimizing the drop in the push-pull signal level. For example, it can be seen from FIG. 4 that the depth of the pit is approximately λ / 5, preferably in the range of λ / 4.5 to λ / 6.

【0028】図5は、再生光学系のMTF(変調伝達関
数)と隣接トラック間のクロストークの評価のために用
いた光ディスク上のピット配列を模式的に示す図であ
る。同図において、再生用光ビームのビームスポット5
0および51は、ピットの中心(A)およびピットの中
心より距離tdだけ離れた位置(B)を通過するピット
を示している。MTFは、ビームスポットがピットの中
心を通過したときに得られる光検出器の出力信号の基本
周波数成分のパワーで表される。クロストークは、ビー
ムスポットが位置Bを通過したときに得られる光検出器
の出力信号の基本周波数成分のパワーで表される。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an MTF (modulation transfer function) of a reproducing optical system and a pit arrangement on an optical disk used for evaluating crosstalk between adjacent tracks. In the figure, the beam spot 5 of the reproducing light beam
0 and 51 indicate pits passing through the center of the pit (A) and the position (B) separated from the center of the pit by the distance td. MTF is represented by the power of the fundamental frequency component of the output signal of the photodetector obtained when the beam spot passes through the center of the pit. Crosstalk is represented by the power of the fundamental frequency component of the output signal of the photodetector obtained when the beam spot passes through position B.

【0029】図6は、トラックピッチPtを0.72μ
mで一定とし、ピット10の深さhmを0.2μmで一
定として、ピット10の上部幅Wmおよび下部幅Wiを
種々変化させた場合のMTFとクロストーク特性を示す
図であり、横軸に空間周波数、縦軸にMTFとクロスト
ークをそれぞれとっている。再生用光ビームのトラック
幅方向(X)およびトラック方向(Y)におけるビーム
充填率A/W(X)およびA/W(Y)の値は図中に示
す通りである。同図に示されるように、MTFはピット
形状によって1乃至2dB程度の差は生じるが、余り大
きな値ではない。これに対して、クロストークはピット
形状によって大きく変化することが分かる。
FIG. 6 shows that the track pitch Pt is 0.72 μm.
m and the crosstalk characteristic when the upper width Wm and the lower width Wi of the pit 10 are variously changed while the depth hm of the pit 10 is fixed at 0.2 μm. The spatial frequency and the vertical axis represent MTF and crosstalk, respectively. The values of the beam filling factors A / W (X) and A / W (Y) in the track width direction (X) and the track direction (Y) of the reproducing light beam are as shown in the figure. As shown in the figure, the MTF has a difference of about 1 to 2 dB depending on the pit shape, but is not a very large value. On the other hand, it can be seen that the crosstalk greatly changes depending on the pit shape.

【0030】また、図7は図6と同じ条件であるが、λ
を0.650μmとしたときのMTFとクロストーク特
性を示す図である。
FIG. 7 shows the same conditions as in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing MTF and crosstalk characteristics when is set to 0.650 μm.

【0031】図8は、トラックピッチPtを0.72μ
mで一定とし、ピット10の深さhmを0.2μmで一
定として、ピット10の上部幅Wmおよびピット10の
内壁11の角度θを種々変化させた場合のMTFとクロ
ストーク特性を示す図であり、横軸に空間周波数、縦軸
にMTFとクロストークをそれぞれとっている。再生用
光ビームのトラック幅方向(X)およびトラック方向
(Y)におけるビーム充填率A/W(X)およびA/W
(Y)の値は図中に示す通りである。
FIG. 8 shows that the track pitch Pt is 0.72 μm.
FIG. 7 is a diagram showing MTF and crosstalk characteristics when the upper width Wm of the pit 10 and the angle θ of the inner wall 11 of the pit 10 are variously changed while the depth hm of the pit 10 is kept constant at 0.2 μm while the depth hm of the pit 10 is kept constant. The horizontal axis represents spatial frequency, and the vertical axis represents MTF and crosstalk. Beam filling ratios A / W (X) and A / W of the reproducing light beam in the track width direction (X) and the track direction (Y).
The value of (Y) is as shown in the figure.

【0032】また、図9は図8と同じ条件でピット10
の上部幅Wmを0.35μmで一定として、ピット10
の内壁11の角度θのみを種々変化させた場合のMTF
とクロストーク特性を示す図である。
FIG. 9 shows the pit 10 under the same conditions as FIG.
Of the pit 10 with a constant upper width Wm of 0.35 μm.
MTF when only the angle θ of the inner wall 11 is variously changed
FIG. 3 is a diagram illustrating a crosstalk characteristic.

【0033】ここで、光ディスクに記録される情報の変
調方式としてRLL(Run- LengthLimited)方式が使用
されるものとする。この方式では、最長ピットが検出さ
れるときの低周波成分によるクロストークに注意を払う
必要がある。
Here, it is assumed that an RLL (Run-Length Limited) method is used as a modulation method of information recorded on an optical disk. In this method, it is necessary to pay attention to crosstalk due to low frequency components when the longest pit is detected.

【0034】なお、図6ないし図9に示すクロストーク
特性はチルトがない場合であるが、実際にはチルトを考
慮する必要がある。図10は、チルトを考慮したときの
MTFおよびクロストーク特性である。同図に示される
ように、チルトを考慮するとMTFはほとんど変化しな
いが、クロストーク量は増大し、ピットのパラメ−タを
決める条件が一層厳しくなることが分かる。
The crosstalk characteristics shown in FIGS. 6 to 9 are for the case where there is no tilt, but it is actually necessary to consider the tilt. FIG. 10 shows MTF and crosstalk characteristics when tilt is considered. As shown in the figure, when the tilt is considered, the MTF hardly changes, but the amount of crosstalk increases, and the conditions for determining the pit parameters become more severe.

【0035】光ディスク装置のシステム設計では、光デ
ィスク自体の反りによるチルトとして5mrad、装置に起
因するチルトとして3mradを与えるものとすれば、全体
で8mrad程度のチルトを許容できるようにする必要があ
る。図10のシミュレーションによれば、同じ空間周波
数に対して±10mradのチルトまでクロストーク量を実
用上要求される−20dB以下の値に抑えることができ
る。これから、波長685nm、トラックピッチ0.7
2μmという値は妥当であることが分かる。
In the system design of the optical disk device, if a tilt of 5 mrad is given by the warp of the optical disk itself and 3 mrad is given as a tilt caused by the device, it is necessary to allow a tilt of about 8 mrad as a whole. According to the simulation of FIG. 10, the crosstalk amount can be suppressed to a value of −20 dB or less, which is practically required, up to a tilt of ± 10 mrad for the same spatial frequency. From now on, the wavelength is 685 nm and the track pitch is 0.7
It turns out that a value of 2 μm is appropriate.

【0036】以上の観点から図6ないし図9の特性を検
討すると、まず、図6および図8に示したトラックピッ
チPtが0.72μmの場合の例では、Wm=0.45
μmまではクロストーク量(MTF特性とクロストーク
特性とのMTF値の差)は−20dB以下となる。これ
に対し、Wm=0.5μmになると低周波でのクロスト
ーク量が急激に大きくなり、−20dBを超えてしま
う。また、MTF特性はWm=0.3μmまでは比較的
良好な特性が得られるが、Wmが0.3μm未満になる
と急激に劣化する。従って、Wm=0.3μm〜0.4
5μmが適正な範囲であるといえる。
Considering the characteristics of FIGS. 6 to 9 from the above viewpoints, first, in the case where the track pitch Pt is 0.72 μm shown in FIGS. 6 and 8, Wm = 0.45
Up to μm, the crosstalk amount (the difference between the MTF values of the MTF characteristics and the crosstalk characteristics) is -20 dB or less. On the other hand, when Wm = 0.5 μm, the amount of crosstalk at a low frequency sharply increases, and exceeds -20 dB. The MTF characteristics are relatively good up to Wm = 0.3 μm, but deteriorate sharply when Wm is less than 0.3 μm. Therefore, Wm = 0.3 μm to 0.4
It can be said that 5 μm is an appropriate range.

【0037】一方、ピット10の内壁11の角度θに関
しては、図9に示されるようにθ=80°以上ではクロ
ストーク量が−20dBを超えてしまい、θ=40°以
下ではMTF特性が急激に劣化する。従って、θ=50
°〜70°が適正な範囲であるといえる。
On the other hand, as for the angle θ of the inner wall 11 of the pit 10, as shown in FIG. 9, when θ = 80 ° or more, the crosstalk amount exceeds −20 dB, and when θ = 40 ° or less, the MTF characteristic sharply increases. Deteriorates. Therefore, θ = 50
It can be said that an angle of 70 to 70 is an appropriate range.

【0038】以上の結果から、トラック幅方向における
ピット形状は、波長685nm、NA=0.6で規格化
すると(すなわち、λ/NA=1.14)、ピットの上
部幅が(0.3〜0.45)×(λ/NA)/1.14
μm、ピットの下部幅が(0.2〜0.25)×(λ/
NA)/1.14μmまたは上部幅Wmが(0.3〜
0.45)×(λ/NA)/1.14μm、内壁の角度
θが50°〜70°の範囲が望ましいことが分かる。す
なわち、トラックピッチPtを(0.72〜0.8)×
(λ/NA)/1.14μmの範囲に選んで、再生用光
ビームのビームスポット径に比較してトラックピッチを
小さくした場合、ピットの上部幅Wmと下部幅Wiまた
はピットの上部幅Wmと内壁の角度θを上記の範囲に選
ぶことにより、実際の光ディスク装置で想定される±1
0mradのチルトまで、クロストーク量を実用上要求され
る−20dB以下という値に抑えることができ、記録密
度の飛躍的な向上を達成することが可能となる。この結
果、これらのトラックピッチおよびピット形状と、前述
した例えば波長685nmのレーザダイオードと、0.
6mm厚の基板と、NA=0.6の対物レンズとの組み
合わせにより、CDサイズでMPEG−2による圧縮動
画像情報を2時間分記録するという当初の課題を容易に
達成することが可能となる。
From the above results, when the pit shape in the track width direction is normalized at a wavelength of 685 nm and NA = 0.6 (that is, λ / NA = 1.14), the upper width of the pit becomes (0.3 to 0.3). 0.45) × (λ / NA) /1.14
μm, and the lower width of the pit is (0.2 to 0.25) × (λ /
NA) /1.14 μm or the upper width Wm is (0.3 to
0.45) × (λ / NA) /1.14 μm, and the angle θ of the inner wall is preferably in the range of 50 ° to 70 °. That is, the track pitch Pt is set to (0.72 to 0.8) ×
When the track pitch is smaller than the beam spot diameter of the reproducing light beam by selecting the range of (λ / NA) /1.14 μm, the upper width Wm and lower width Wi of the pit or the upper width Wm of the pit may be reduced. By selecting the angle θ of the inner wall within the above range, ± 1 assumed in an actual optical disc device can be obtained.
Up to a tilt of 0 mrad, the amount of crosstalk can be suppressed to a value of -20 dB or less, which is required for practical use, and a dramatic improvement in recording density can be achieved. As a result, the track pitch and the pit shape, the laser diode having a wavelength of 685 nm, for example, and the.
With the combination of the 6 mm thick substrate and the objective lens with NA = 0.6, it is possible to easily achieve the original problem of recording compressed moving image information of MPEG-2 for 2 hours in CD size. .

【0039】この発明の説明に使用されるパラメータは
ピットが理想的な台形形状を成していると仮定して計算
によって得ている。しかし、実際には、ピットは正確な
台形形状ではなく、図13に示されるようにその角部で
湾曲している。それ故に、理想的な台形ピット、即ちモ
デルピットのパラメータは実際のピットの形状とは異な
っている。図14は、モデルピットおよび実際のピット
についての底溝幅wiと上部溝幅wgとの差を示してい
る。図14から明らかなように、モデルピットの底溝幅
wiの値は0.2μm〜0.32μmの範囲内にあり、
上部溝幅wgの値は0.3〜0.45μmの範囲内にあ
る。これに対して実際のピットの底溝幅wiの値は0.
2μm〜0.32μmの範囲内にあり、上部溝幅wgの
値は0.3〜0.45μmの範囲で変化する。更に、ピ
ットの傾斜角θは次のようになる。即ち、図15に示さ
れるように模範ピットの傾斜角は50°〜70°の範囲
内にある。これに対して、実際のピットの傾斜角は30
°〜60°の範囲内にある。
The parameters used in the description of the present invention are obtained by calculation assuming that the pits have an ideal trapezoidal shape. However, in practice, the pits are not exactly trapezoidal, but are curved at their corners as shown in FIG. Therefore, the parameters of an ideal trapezoidal pit, ie, a model pit, are different from the actual pit shape. FIG. 14 shows the difference between the bottom groove width wi and the top groove width wg for the model pit and the actual pit. As is apparent from FIG. 14, the value of the bottom groove width wi of the model pit is in the range of 0.2 μm to 0.32 μm,
The value of the upper groove width wg is in the range of 0.3 to 0.45 μm. On the other hand, the actual value of the bottom groove width wi of the pit is 0.
It is in the range of 2 μm to 0.32 μm, and the value of the upper groove width wg changes in the range of 0.3 to 0.45 μm. Further, the inclination angle θ of the pit is as follows. That is, as shown in FIG. 15, the inclination angle of the model pit is in the range of 50 ° to 70 °. On the other hand, the actual pit inclination angle is 30
In the range of ° to 60 °.

【0040】次に、本発明による光ディスクの構造につ
いて説明する。図16(a)および(b)は、両面化し
た光ディスク100の斜視図と断面図をそれぞれ示して
おり、エンボスピットを有するポリカーボネイトやアク
リルなどの透光性の樹脂からなる透明基板101および
102の一方の面に、アルミニウムなどの反射膜103
および104が被着され、これらの上に保護膜105お
よび106が形成されている。透明基板101および1
02の厚さは、0.6mmである。透明基板101およ
び102を保護膜105および106側を対面させて、
熱硬化型の接着剤からなる数10μm厚の接着層107
により貼り合わせている。光ディスク100の中央には
クランピングのための穴108が開けられており、その
周囲にクランピングゾーン109が設けられている。図
示しないレーザダイオードから出射され、再生光学系を
経て入射する再生用光ビーム110は、対物レンズ11
1を介して光ディスク100に透明基板101および1
02側から入射し、反射膜103および104上に微小
なビームスポットとして集束される。
Next, the structure of the optical disk according to the present invention will be described. FIGS. 16A and 16B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, of an optical disk 100 having two sides, and show transparent substrates 101 and 102 made of a translucent resin such as polycarbonate or acrylic having embossed pits. On one surface, a reflective film 103 such as aluminum
And 104 are deposited, on which protective films 105 and 106 are formed. Transparent substrates 101 and 1
02 has a thickness of 0.6 mm. With the transparent substrates 101 and 102 facing the protective films 105 and 106 side,
Adhesive layer 107 made of thermosetting adhesive and having a thickness of several tens μm
Are bonded together. A hole 108 for clamping is formed in the center of the optical disc 100, and a clamping zone 109 is provided around the hole. A reproducing light beam 110 emitted from a laser diode (not shown) and entering through a reproducing optical system is
1 to the optical disc 100 via the transparent substrates 101 and 1
The light enters from the side 02 and is focused on the reflection films 103 and 104 as a minute beam spot.

【0041】図17に、上述した光ディスク100を用
いて圧縮動画像情報の再生を行う光ディスク装置の実施
例を示す。図17において、光ディスク100は、カー
トリッジ200に収容されている。光ディスク100を
カートリッジ200に収容することにより、CDのよう
に光ディスクの持ち方や、ゴミ、指紋などに気を使わな
くて済むようになるし、ハンドリング、持ち運びの面で
も有利となる。CDのように光ディスクが露出している
場合は、傷などの不測の事態も考えてエラー訂正能力を
決める必要があるが、カートリッジ200を用いればそ
のような考慮は不要である。従って、録再型の光ディス
クで用いているようなセクタ単位で、LDCリードソロ
モンエラー訂正方式を用いることができる。これによ
り、例えば2k〜4kバイト単位で光ディスクのフォー
マッティングを行った場合、CDに比べ10%以上、記
録効率をアップすることができる。
FIG. 17 shows an embodiment of an optical disk apparatus for reproducing compressed moving image information using the optical disk 100 described above. In FIG. 17, the optical disk 100 is housed in a cartridge 200. By housing the optical disc 100 in the cartridge 200, it is not necessary to care about how to hold the optical disc, dust, fingerprints, and the like like a CD, and it is advantageous in handling and carrying. When the optical disk is exposed, such as a CD, it is necessary to determine the error correction capability in consideration of an unexpected situation such as a scratch. However, if the cartridge 200 is used, such consideration is unnecessary. Therefore, the LDC Reed-Solomon error correction method can be used in sector units as used in a recording / reproducing optical disk. Thus, for example, when formatting an optical disk in units of 2 k to 4 k bytes, the recording efficiency can be improved by 10% or more compared to a CD.

【0042】光ディスク100に記録する情報の変調方
式として、例えば4/9変調方式を用い、光ディスク1
00上のトラックピッチを0.72μm、ピットピッチ
を0.96μmとすれば、従来のCDフォーマットに比
較してピットの密度比で3.84倍、変調方式で20
%、フォーマット効率で10%のアップが期待されるか
ら、トータルで約5.1倍の容量アップが望めることに
なる。前述のように、映画などの動画像情報をS−VH
S並みの高画質で再生する場合、音声も含めて4.5M
bpsのレートとなるので、2時間の再生に必要な容量
は4Gバイトである。上述した5.1倍の容量アップに
より、この4Gバイトという容量を光ディスク片面で実
現できることになる。さらに、図16(a)および
(b)に示したように光ディスクを両面化すれば、一枚
の光ディスクで最大4時間の記録が可能となる。
For example, a 4/9 modulation method is used as a modulation method of information to be recorded on the optical disc 100.
Assuming that the track pitch on the track No. 00 is 0.72 μm and the pit pitch is 0.96 μm, the pit density ratio is 3.84 times higher than that of the conventional CD format, and the modulation method is 20 times.
% And the format efficiency are expected to increase by 10%, so that a total capacity increase of about 5.1 times can be expected. As described above, moving image information such as a movie is stored in the S-VH
4.5M including sound when playing back with S-level high image quality
Since the rate is bps, the capacity required for 2 hours of reproduction is 4 GB. With the 5.1 times increase in the capacity, the capacity of 4 Gbytes can be realized on one side of the optical disk. Further, if the optical disk is double-sided as shown in FIGS. 16A and 16B, it is possible to record for a maximum of 4 hours on one optical disk.

【0043】図14に説明を戻すと、光ディスク100
はテーパコーン220にチャッキングされ、スピンドル
モータ201により回転される。スピンドルモータ20
1はスピンドルモータ駆動回路202により駆動され
る。一方、再生光学系は次のように構成される。
Returning to the description of FIG.
Is chucked by the tapered cone 220 and rotated by the spindle motor 201. Spindle motor 20
1 is driven by a spindle motor drive circuit 202. On the other hand, the reproducing optical system is configured as follows.

【0044】光ディスク100に対向して対物レンズ2
03が配置されており、この対物レンズ203はフォー
カスコイル204により光軸方向に、またトラッキング
コイル205によりトラック幅方向に移動可能となって
いる。レーザダイオード(LD)ドライバ206により
駆動されるレーザダイオード207の発振波長は685
nmであり、このレーザダイオード207から出射され
る光ビームはコリメートレンズ208で平行光束とされ
た後、偏光ビームスプリッタ209に入射する。レーザ
ダイオード207から出射される光ビームは一般に楕円
のファーフィールドパターンを有しているので、円形の
パターンが必要な場合はコリメートレンズ208の後に
ビーム整形プリズムを配置すればよい。偏光ビームスプ
リッタ209を通過した光ビームは対物レンズ203に
より絞られ、光ディスク100に入射する。
The objective lens 2 faces the optical disc 100.
The objective lens 203 is movable in the optical axis direction by a focus coil 204 and is movable in the track width direction by a tracking coil 205. The oscillation wavelength of the laser diode 207 driven by the laser diode (LD) driver 206 is 685
The light beam emitted from the laser diode 207 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 208 and then enters the polarization beam splitter 209. Since the light beam emitted from the laser diode 207 generally has an elliptic far field pattern, a beam shaping prism may be arranged after the collimator lens 208 when a circular pattern is required. The light beam that has passed through the polarizing beam splitter 209 is converged by the objective lens 203 and enters the optical disc 100.

【0045】光ディスク100の反射膜で反射された光
は、対物レンズ203を入射光ビームと逆方向に戻り、
偏光ビームスプリッタ209で反射され、集光レンズ2
10およびシリンドリカルレンズ211などの検出光学
系を経て光検出器212に入射する。光検出器212は
例えば4分割光検出器であり、その4つの検出出力はア
ンプと加減算器を含むアンプアレー213に入力され、
ここでフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号およ
び再生信号が生成される。なお、トラッキング誤差信号
は、例えばプッシュプル法と呼ばれる手法により、前述
したプッシュプル信号として得られる。フォーカス誤差
信号およびトラッキング誤差信号は、サーボコントロー
ラ214を経由してフォーカスコイル204およびトラ
ッキングコイル205にそれぞれ供給される。これによ
り、対物レンズ203が光軸方向およびトラック幅方向
に移動され、光ディスク100の記録面である反射膜の
表面に対する光ビームのフォーカシングと、目標トラッ
クに対するトラッキングが行われる。
The light reflected by the reflection film of the optical disc 100 returns through the objective lens 203 in the direction opposite to the incident light beam,
The light is reflected by the polarization beam splitter 209 and is
The light enters a photodetector 212 via a detection optical system such as 10 and a cylindrical lens 211. The photodetector 212 is, for example, a quadrant photodetector, and its four detection outputs are input to an amplifier array 213 including an amplifier and an adder / subtractor.
Here, a focus error signal, a tracking error signal, and a reproduction signal are generated. The tracking error signal is obtained as the above-described push-pull signal by, for example, a method called a push-pull method. The focus error signal and the tracking error signal are supplied to the focus coil 204 and the tracking coil 205 via the servo controller 214, respectively. Thereby, the objective lens 203 is moved in the optical axis direction and the track width direction, and the focusing of the light beam on the surface of the reflective film, which is the recording surface of the optical disc 100, and the tracking on the target track are performed.

【0046】アンプアレー213からの再生信号は信号
処理回路215に入力され、ここで2値化された後、デ
ータパルスの検出が行われる。検出されたデータパルス
は光ディスクコントローラ216に入力され、フォーマ
ットの解読、エラー訂正などが行われた後、動画像情報
のビットストリームとしてMPEG−2デコーダ/コン
トローラ217に入力される。光ディスク100には、
MPEG−2の規格に従って動画像情報を圧縮(符号
化)したデータが記録されているので、MPEG−2デ
コーダ/コントローラ217は入力されたビットストリ
ームを伸長(復号化)して、元の動画像情報を再生す
る。再生された動画像情報はビデオ信号発生回路218
に入力され、ブランキング信号などが付加されて所定の
テレビジョンフォーマットのビデオ信号となる。なお、
MPEG−2に関連した技術は米国特許No.5,31
7,397および米国特許出願No.08/197,8
62に開示されている。
The reproduced signal from the amplifier array 213 is input to a signal processing circuit 215, where the signal is binarized and data pulses are detected. The detected data pulse is input to the optical disk controller 216, where the format is decoded, an error is corrected, and the like, and then input to the MPEG-2 decoder / controller 217 as a bit stream of moving image information. On the optical disc 100,
Since data obtained by compressing (encoding) moving image information in accordance with the MPEG-2 standard is recorded, the MPEG-2 decoder / controller 217 decompresses (decodes) the input bit stream to obtain the original moving image. Play information. The reproduced moving image information is supplied to a video signal generation circuit 218.
And a blanking signal or the like is added to form a video signal of a predetermined television format. In addition,
Techniques related to MPEG-2 are described in U.S. Pat. 5,31
7,397 and U.S. Pat. 08 / 197,8
62.

【0047】以上説明したように、本実施例による光デ
ィスクは、トラックピッチを再生用光ビームのスポット
径より小さな値に設定しつつ、隣接トラックのクロスト
ークを実用上要求されるレベルまで低減できるような最
適なピット形状(ピットの上部幅および下部幅またはピ
ットの上部幅およびピット内壁の角度)を有するため、
従来のCDに比較してトラック密度を約1.5倍も高め
ることができ、また再生信号やトラッキングに用いられ
るプッシュプル信号のレベルも十分に確保することがで
きる。
As described above, the optical disc according to the present embodiment can reduce the crosstalk between adjacent tracks to a practically required level while setting the track pitch to a value smaller than the spot diameter of the reproducing light beam. Pit shape (pit top width and bottom width or pit top width and pit inner wall angle)
The track density can be increased about 1.5 times as compared with the conventional CD, and the level of the reproduction signal and the push-pull signal used for tracking can be sufficiently secured.

【0048】この結果、前述した実施例に示されるよう
に例えばCDサイズでも従来のCDの約5倍の容量を実
現することができ、音声も含めて4Mbpsに圧縮した
高画質VTR並みの品質の動画像情報を2時間分蓄える
ことも可能となり、その実用的効果は極めて大きい。
As a result, as shown in the above-mentioned embodiment, for example, the capacity of about 5 times as large as that of the conventional CD can be realized even in the case of the CD size, and the quality including the voice is as high as that of the high quality VTR compressed to 4 Mbps. Moving image information can be stored for two hours, and its practical effect is extremely large.

【0049】上述した実施例においては、トラックピッ
チ、ピットの上部幅および底部幅の値は、λ/NA
(λ:波長(μm)、NA:対物レンズ開口数に対して
それぞれ定められた範囲の比例係数を乗ずることによっ
て得られる値として設定されている。従って、使用する
光の波長あるいは対物レンズの開口数に依存することな
く、記録の高密度化に有効なパラメータを定めることが
できる。
In the above-described embodiment, the values of the track pitch, the top width and the bottom width of the pit are λ / NA
(Λ: wavelength (μm), NA: set as a value obtained by multiplying the numerical aperture of the objective lens by a proportional coefficient in a predetermined range. Therefore, the wavelength of the light to be used or the aperture of the objective lens is set. It is possible to determine parameters effective for increasing the recording density without depending on the number.

【0050】しかしながら、上述した実施例での条件は
ディスクの傾斜により発生する収差が波長を基準にして
等価であるという条件の基で定められた条件である。こ
のことを図18を参照して詳しく説明する。
However, the conditions in the above-described embodiment are conditions determined based on the condition that the aberration generated by the tilt of the disk is equivalent with respect to the wavelength. This will be described in detail with reference to FIG.

【0051】図18には、ディスクの傾斜により発生す
る収差をいくつかの波長について計算した結果が示され
ている。横軸が半径方向のディスク傾斜角(mrad)であ
り、縦軸は発生した収差のrms(root mean square)
値を、波長を単位として示している。収差のrms値は
ディスク傾斜角度にほぼ比例し、波長に反比例する。傾
斜角度が20mradより小さい辺りでは、収差のrms
値、即ちWrmsが次式のように与えられる。
FIG. 18 shows the results of calculating aberrations caused by the tilt of the disk for several wavelengths. The horizontal axis is the disk tilt angle (mrad) in the radial direction, and the vertical axis is the rms (root mean square) of the generated aberration.
The values are shown in units of wavelength. The rms value of the aberration is substantially proportional to the disk tilt angle and inversely proportional to the wavelength. When the tilt angle is less than 20 mrad, the rms of the aberration
The value, Wrms, is given as:

【0052】 Wrms=3.58×10-3×θ(mrad)/λ(μm) 例えば、波長が0.65μmでディスク傾斜角度が10
mradのとき、Wrms=0.0551λとなる。
Wrms = 3.58 × 10 −3 × θ (mrad) / λ (μm) For example, when the wavelength is 0.65 μm and the disk tilt angle is 10
In the case of mrad, Wrms = 0.0551λ.

【0053】上記実施例の条件は、波長が0.65μm
近辺で10mradの許容傾斜角度が与えられるようにする
条件で求まった値である。従って、この近辺の波長に対
しては10mradの傾斜角が許容され、より短い波長の光
を用いた場合、許容傾斜角度は小さくなる。この関係は
次式により表される。
The condition of the above embodiment is that the wavelength is 0.65 μm.
This is a value obtained under the condition that an allowable inclination angle of 10 mrad is given in the vicinity. Therefore, an inclination angle of 10 mrad is allowed for a wavelength in the vicinity of this, and the allowable inclination angle becomes smaller when light of a shorter wavelength is used. This relationship is expressed by the following equation.

【0054】θ(mrad)=15.4×λ(μm) 図18で説明すると、0.65μmの波長で10mradの
ディスク傾斜がある場合、収差のrms値は0.055
1λとなっている。例えばYVO4とKTPとの組み合
わせによるSHG(Second Harmonic Generation)で発生
した光を用いる場合、光の波長は0.532μmとなる
が、このときに収差を上記条件と同等のrms値、即ち
0.0551λに抑えるためには、許容されるディスク
傾斜角度が8.2mradとなる。更に、例えばGaNなど
の材料系を用いて波長が0.42μmあるいは0.36
μmと小さくなると、許容傾斜角度はそれぞれ6.5mr
adあるいは5.5mradと更に小さくなる。
.Theta. (Mrad) = 15.4.times..lambda. (.Mu.m) Referring to FIG. 18, when there is a disk tilt of 10 mrad at a wavelength of 0.65 .mu.m, the rms value of the aberration is 0.055.
It is 1λ. For example, when using light generated by SHG (Second Harmonic Generation) by a combination of YVO 4 and KTP, the wavelength of the light is 0.532 μm. At this time, the aberration is reduced to an rms value equivalent to the above condition, that is, 0. In order to suppress the angle to 0551λ, the allowable disk tilt angle is 8.2 mrad. Further, for example, a wavelength of 0.42 μm or 0.36
When it is reduced to μm, the allowable inclination angles are 6.5 mr each.
ad or 5.5 mrad.

【0055】このように短波長において記録密度を向上
しようとすると、それに応じて許容ディスク傾斜角度が
小さくなるため、光ディスクの形状精度やスピンドルモ
ータ及ターンテーブルの精度、光ディスクのチャッキン
グ精度などの機械精度に対する要求が厳しくなり、安価
な装置を提供することが難しくなる。
When an attempt is made to improve the recording density at such short wavelengths, the allowable disk tilt angle becomes smaller accordingly. Therefore, the accuracy of the shape of the optical disk, the accuracy of the spindle motor and the turntable, the chucking accuracy of the optical disk, and the like are reduced. The demands on precision have become strict, making it difficult to provide inexpensive devices.

【0056】この実施例は、このような事情を鑑みてな
され、機械精度に対する要求を厳しくすることなく、可
能な限り高い記録密度を有する光ディスク装置を実現し
ている。本実施例では、許容ディスク傾斜角度を、例え
ば10mradと一定に保ったままで高記録密度の光ディス
ク装置が実現される。この場合、各波長において10mr
adで発生する収差量は大きくなるので、それだけの収差
を許容するためには、トラックピッチや検出窓幅などの
記録密度を定めるパラメータの値を大きめに設定してお
く必要がある。図18において、例えば0.532μ
m、0.42μmおよび0.36μmと光の波長を小さ
くし設定した場合、10mradのディスク傾斜で発生する
収差量は0.0673λ、0.0852λおよび0.0
994λと次第に大きくなる。このように大きな収差を
許容することは、0.65μmの光学系に換算すると、
傾斜角度の許容値をそれぞれ12.2mrad,15.5mr
adおよび18.1mradのように大きな値に対応すること
になる。この換算は、収差量と許容傾斜角度との上記比
例関係に基づいて次式のように表される。
This embodiment has been made in view of such circumstances, and realizes an optical disk device having a recording density as high as possible without strict requirements for mechanical accuracy. In the present embodiment, an optical disk device with a high recording density is realized while the allowable disk tilt angle is kept constant, for example, at 10 mrad. In this case, 10mr at each wavelength
Since the amount of aberration generated by ad becomes large, it is necessary to set a relatively large value of a parameter such as a track pitch and a detection window width that determines the recording density in order to allow such aberration. In FIG. 18, for example, 0.532 μm
m, 0.42 μm and 0.36 μm, when the light wavelength is set to be small, the amount of aberration generated at a disk tilt of 10 mrad is 0.0673λ, 0.0852λ and 0.0
It gradually increases to 994λ. Tolerating such large aberrations is equivalent to a 0.65 μm optical system.
Allowable values of inclination angle are 12.2mrad and 15.5mr, respectively.
This would correspond to large values such as ad and 18.1 mrad. This conversion is expressed by the following equation based on the above proportional relationship between the amount of aberration and the allowable tilt angle.

【0057】θeq(mrad)=6.5/λ(μm) ただし、θeqは、それぞれの波長で10mradの傾斜があ
る場合に発生する収差と等価な収差が波長0.65μm
の光学系において発生するときの角度を表す。この角度
θeqは波長に反比例して増大する。
Θeq (mrad) = 6.5 / λ (μm) where θeq is an aberration equivalent to the aberration generated when there is a 10 mrad inclination at each wavelength, at a wavelength of 0.65 μm.
Represents the angle when it occurs in the optical system of FIG. This angle θeq increases in inverse proportion to the wavelength.

【0058】このように大きな傾斜角度を許容するに
は、トラックピッチや検出窓幅などの記録密度を定める
パラメータの値を(λ/NA)に比例して設定するより
も大きく設定する必要がある。
In order to allow such a large inclination angle, it is necessary to set parameters such as a track pitch and a detection window width that determine recording density to be larger than those set in proportion to (λ / NA). .

【0059】図19はディスク傾斜角度とウインドウ占
有率の関係を示している。先の実施例の典型的な値とし
て、波長を0.65μm、開口数を0.6、トラックピ
ッチを0.725μm、ピット上部幅を0.35μm、
ピット底部幅を0.2μm、検出窓幅はd=2の変調符
号系を採用すると仮定して、0.134μm、ピット深
さは波長λを基板屈折率nで割った値の1/5とした。
この場合のディスク傾斜角度とウインドウ占有率との関
係が(1.0倍)として示す曲線になる。(1.1倍)
および(1.2倍)として示す曲線はトラックピッチ、
ピット上部幅、ピット底部幅、検出窓幅のそれぞれをす
べて1.1倍および1.2倍に拡大した場合の曲線であ
り、記録密度はそれぞれ1/1.12および1/1.22
に低下するが、そのかわり光ディスクの許容傾斜角度は
増大している。
FIG. 19 shows the relationship between the disk tilt angle and the window occupancy. As typical values of the above embodiment, the wavelength is 0.65 μm, the numerical aperture is 0.6, the track pitch is 0.725 μm, the pit top width is 0.35 μm,
Assuming that a pit bottom width is 0.2 μm and a detection window width is d = 2, a modulation code system is adopted. The pit depth is 0.134 μm, and the pit depth is 1/5 of a value obtained by dividing the wavelength λ by the substrate refractive index n. did.
In this case, the relationship between the disk tilt angle and the window occupancy is a curve shown as (1.0 times). (1.1 times)
The curve shown as and (1.2 times) is the track pitch,
Pit upper width, pit bottom width, the detection window is a curve when expanded to all 1.1-fold and 1.2-fold the respective widths, respectively recording density 1 / 1.1 2 and 1 / 1.2 2
However, the allowable tilt angle of the optical disk increases instead.

【0060】図19の縦軸のウインドウ占有率は、スカ
ラ解析理論に基づいて再生信号を計算して求めた値であ
り、変調符号の制約下で発生する多様なビットパターン
による符号間干渉の他に隣接トラックからのクロストー
クをも考慮し、しかも、それぞれの場合に、最適な等化
回路を用いてジッタの低減を図った場合に達成可能なウ
インドウ占有率の下限を示している。このようなウイン
ドウ占有率の計算はかなり膨大な計算時間を要し、高速
のアルゴリズムに基づく計算プログラムを開発してはじ
めて可能である。また、NAが大きいため、基板傾斜に
起因する収差の計算においても、通常よく用いられる近
似式ではなく、光線追跡に基づくより正確な評価方法を
用いている。
The window occupancy on the vertical axis in FIG. 19 is a value obtained by calculating a reproduced signal based on the scalar analysis theory, and indicates the inter-code interference caused by various bit patterns generated under the restriction of the modulation code. 2 shows the lower limit of the window occupancy that can be achieved when the jitter is reduced by using an optimal equalizing circuit in consideration of crosstalk from an adjacent track. Such a calculation of the window occupancy requires a considerably enormous amount of calculation time, and is possible only by developing a calculation program based on a high-speed algorithm. In addition, since the NA is large, a more accurate evaluation method based on ray tracing is used in the calculation of the aberration caused by the substrate tilt, instead of the approximation formula that is often used.

【0061】図20は、図19から導かれ、ウインドウ
占有率80%を基準として許容ディスク傾斜角に対して
必要な倍率をプロットして得られた図である。
FIG. 20 is a diagram derived from FIG. 19 and obtained by plotting the required magnification with respect to the allowable disk tilt angle based on the window occupancy of 80%.

【0062】以上述べた本実施例によると、短波長光線
を用いる場合の光ディスク装置の設計手順は次のように
なる。まず、図18を参照すると、波長0.65μmで
ディスク傾斜角度10mrad程度の場合に相当する収差以
下に収差が収まるように、ディスク傾斜角度の許容値を
小さく設定することが可能かどうか判断される。可能な
らば、先の実施例に基づいてトラックピッチ、ピット上
部幅、ピット底部幅、検出窓幅などのパラメータが決定
されても良い。しかし、許容ディスク傾斜角をそれほど
小さく設定できない場合には、使用される波長(例えば
0.42μm)と許容ディスク傾斜角度(例えば10.
0mrad)とから許容すべき収差量の値(0.08)が図
18から読み取られ、この収差量(0.08)が波長
0.65μmの光学系で得られる収差量に対応するディ
スク傾斜角度(15.0mrad)が0.65μmの光学系
に換算された許容ディスク傾斜角と考える。図20から
この許容ディスク傾斜角(15.0mrad)を実現するた
めに必要な倍率(1.2)を読み取る。最後に、先の実
施例に従った場合の各パラメータ値にその倍率(1.
2)を乗じて設定することにより、短波長でも実用的な
許容ディスク傾斜角度を確保できる光ディスクを実現で
きる。
According to the above-described embodiment, the design procedure of the optical disk device when using the short-wavelength light beam is as follows. First, referring to FIG. 18, it is determined whether or not it is possible to set the allowable value of the disk tilt angle small so that the aberration falls below the aberration corresponding to the case where the wavelength is 0.65 μm and the disk tilt angle is about 10 mrad. . If possible, parameters such as track pitch, pit top width, pit bottom width, and detection window width may be determined based on the previous embodiment. However, when the allowable disk tilt angle cannot be set so small, the wavelength used (for example, 0.42 μm) and the allowable disk tilt angle (for example, 10.2 μm) are used.
0mrad), the value of an allowable aberration amount (0.08) is read from FIG. 18, and this aberration amount (0.08) is the disk tilt angle corresponding to the aberration amount obtained by the optical system having a wavelength of 0.65 μm. (15.0 mrad) is considered to be an allowable disc tilt angle converted to an optical system of 0.65 μm. From FIG. 20, the magnification (1.2) required to realize the allowable disk tilt angle (15.0 mrad) is read. Finally, each parameter value in the case of following the previous embodiment is assigned to the magnification (1.
By setting by multiplying by 2), it is possible to realize an optical disc capable of securing a practical allowable disc tilt angle even at a short wavelength.

【0063】なお、この実施例の説明では、基板の厚さ
は0.6mmとしたが、収差は基板の厚さに比例するの
で、他の厚さの基板の場合には比例計算によりパラメー
タを定めることができる。例えば基板の厚さが0.4m
mの場合、収差の値は図18の2/3倍となるので、こ
の倍率に従って収差を設定すれば良い。即ち先に述べた
ように収差量が波長に反比例するので、この条件を用い
れば、基板の厚さがγ倍になることは、収差量の観点か
らは波長が1/γ倍になることに相当する。従って、こ
のような条件で換算すれば、上記の設計手順と同様に先
の実施例におけるトラックピッチ、ピットの上部幅およ
び底部幅のパラメータに対する倍率を定めることができ
る。
In the description of this embodiment, the thickness of the substrate is 0.6 mm. However, since the aberration is proportional to the thickness of the substrate, the parameters are calculated by the proportional calculation in the case of a substrate having another thickness. Can be determined. For example, the thickness of the substrate is 0.4 m
In the case of m, the value of the aberration is 2/3 times that of FIG. 18, so that the aberration may be set according to this magnification. That is, since the amount of aberration is inversely proportional to the wavelength as described above, using this condition means that the substrate thickness becomes γ times, which means that the wavelength becomes 1 / γ times from the viewpoint of the amount of aberration. Equivalent to. Therefore, by converting under these conditions, it is possible to determine the magnification for the parameters of the track pitch, the top width and the bottom width of the pits in the previous embodiment, as in the above-described design procedure.

【0064】基板厚を600μm、波長をλμmとした
場合には、上述したようにθeq(mrad)=6.5/λ
(μm)の関係が成り立つが、基板厚がdμmの場合に
は、次式の関係が成り立つ。
When the substrate thickness is 600 μm and the wavelength is λ μm, θeq (mrad) = 6.5 / λ as described above.
(Μm) holds, but when the substrate thickness is d μm, the following equation holds.

【0065】θeq(mrad)=6.5/λ×(d/60
0)(μm)=1.083×10-2×(d/λ) この関係に従って図20のグラフの上部では、d/λで
横軸の目盛りが付けられている。図20のグラフは、波
長0.65μmを例として計算に基づいて作成されてい
るが、図20の上部の目盛りを用いれば、波長0.65
μm系のパラメータを媒介とした換算を意識せず、実際
に使用する基板と波長との比を計算して、必要な倍率を
読み取れば良い。
Θ eq (mrad) = 6.5 / λ × (d / 60
0) (μm) = 1.083 × 10 −2 × (d / λ) In accordance with this relationship, the scale on the horizontal axis is d / λ at the top of the graph of FIG. Although the graph of FIG. 20 is created based on the calculation using the wavelength of 0.65 μm as an example, if the scale at the top of FIG.
What is necessary is just to calculate the ratio between the substrate actually used and the wavelength and read the necessary magnification without being conscious of the conversion using the parameter of the μm system.

【0066】更に具体的には、先の実施例では、トラッ
クピッチ、ピットの上部幅および下部幅及び深さの範囲
は次のように設定されている。
More specifically, in the above embodiment, the ranges of the track pitch, the upper width, the lower width, and the depth of the pits are set as follows.

【0067】 トラックピッチ:(0.72〜0.8)×(λ/NA)1.14μm 上部幅: (0.3〜0.5)×(λ/NA)/1.14μm 下部幅: (0.2〜0.32)×(λ/NA)/1.14μm 深さ : (1/4.2×λ/n)〜(1/5.2×λ/n) 上記式においてnは屈折率であり、各パラメータは波長
が0.65μmの場合の値であり、使用レーザ光の波長
がこの波長より短い場合には、各パラメータに倍数αが
掛けられる。即ち、各係数が次式のようにα倍される。
Track pitch: (0.72-0.8) × (λ / NA) 1.14 μm Upper width: (0.3-0.5) × (λ / NA) /1.14 μm Lower width: ( 0.2 to 0.32) × (λ / NA) /1.14 μm Depth: (1 / 4.2 × λ / n) to (1 / 5.2 × λ / n) In the above formula, n is refraction Each parameter is a value when the wavelength is 0.65 μm, and when the wavelength of the used laser beam is shorter than this wavelength, each parameter is multiplied by a multiple α. That is, each coefficient is multiplied by α as in the following equation.

【0068】 トラックピッチ:(0.72〜0.8)α×(λ/NA)1.14μm 上部幅: (0.3〜0.5)α×(λ/NA)/1.14μm 下部幅: (0.2〜0.32)α×(λ/NA)/1.14μm 深さ : (1/4.2×λ/n)α〜(1/5.2×λ/n)α この倍数αは図20のグラフから読み取ることができる
が、設計などの応用に便利なように近似的な数式で表す
と次のようになる。即ち、横軸を0.65μm換算の許
容ディスク傾斜角θeq(mrad)、縦軸を寸法の倍率αと
すると、αは次式で表される。
Track pitch: (0.72-0.8) α × (λ / NA) 1.14 μm Upper width: (0.3-0.5) α × (λ / NA) /1.14 μm Lower width : (0.2 to 0.32) α × (λ / NA) /1.14 μm Depth: (1 / 4.2 × λ / n) α to (1 / 5.2 × λ / n) α The multiple α can be read from the graph of FIG. 20, but is expressed by an approximate mathematical expression for convenience in application such as design, as follows. That is, if the horizontal axis is the allowable disk tilt angle θeq (mrad) converted to 0.65 μm and the vertical axis is the dimensional magnification α, α is expressed by the following equation.

【0069】α=0.002236×θeq2−0.01
575×θeq+0.934 また、基板厚ds、波長λを用いると、先の式、即ち θeq(mrad)=1.083×10-2×(ds/λ) を上記αの式に代入すると、αは次式の値となる。
Α = 0.002236 × θeq2-0.01
575 × θeq + 0.934 When the substrate thickness ds and the wavelength λ are used, the above equation, that is, θeq (mrad) = 1.083 × 10−2 × (ds / λ) is substituted into the above equation of α. Is the value of the following equation.

【0070】α= 2.6226×10-7×(d/λ)2
−1.7057×10-4(ds/λ)+0.934 上記の式によれば、基板厚と波長の双方を変化させた場
合の最適な倍率を、基板厚と波長の関数として求めるこ
とができる。
Α = 2.6226 × 10 −7 × (d / λ) 2
According to -1.7057 × 10 -4 (ds / λ ) +0.934 above formula, the optimum ratio in the case of changing both the substrate thickness and wavelength, be determined as a function of substrate thickness and wavelength it can.

【0071】上記実施形態は、許容ディスク傾斜角を1
0mradに設定しているが、この発明は他のデイスク
傾斜角にも適用できる。この場合、θeq(mrad)および
αは次式で表される。
In the above embodiment, the allowable disk tilt angle is set to 1
Although set to 0 mrad, the present invention can be applied to other disk inclination angles. In this case, θeq (mrad) and α are represented by the following equations.

【0072】 θeq(mrad)=1.083×10-3×(θAd/λ) 但し、θA(mrad)は許容ディスク傾斜角でる。Θ eq (mrad) = 1.083 × 10 −3 × (θ A d / λ) where θ A (mrad) is an allowable disk tilt angle.

【0073】α= 2.623×10-9×(θAd/
λ)2−1.706×10-5(θAd/λ)+0.93
4 最近では、チルトサーボ技術の向上によりチルトを0mr
adに近づけることができるようになった。チルトが小さ
くなるに従って記録密度を向上できることは明らかであ
る。そこで、次に、チルトが10mrad以下の小さい値の
場合においてαを決定する実施形態を説明する。
[0073] α = 2.623 × 10 -9 × ( θ A d /
λ) 2 −1.706 × 10 −5A d / λ) +0.93
4 Recently, the tilt has been reduced to 0mr by improving the tilt servo technology.
You can now get closer to ad. Obviously, the recording density can be improved as the tilt becomes smaller. Therefore, next, an embodiment in which α is determined when the tilt is a small value of 10 mrad or less will be described.

【0074】例えば、波長λ=0.65(μm)、基板
厚ds=600(μm)の場合に換算して、約7mrad相
当以下の残留チルトでシステムが設計される場合には、
新たな式が望まれる。より正確には、(θAds/λ)の値が
6500程度以下の値までチルトが抑制される系では、
下記に示す新たな式でシステム設計することが望まし
い。但し、単位はθAがmrad、dとλは共にμmとし
たときの値で代入するものとする。
For example, when the system is designed with a residual tilt of about 7 mrad or less in terms of a wavelength λ = 0.65 (μm) and a substrate thickness ds = 600 (μm),
A new formula is desired. More precisely, in a system in which the tilt is suppressed to a value of about 6500 or less (θ A ds / λ),
It is desirable to design the system using the new formula shown below. However, the unit is a value when θA is mrad and ds and λ are both μm.

【0075】α=3.617×10-14×(θAds/λ)
+1.248×10-9×(θAds/λ)+0.865 上記新たな式に基づいた許容チルト角に対する倍率の関
係が図21(a)、(b)に示されている。但し、同図
において横軸は、波長λ=0.65(μm)、基板厚d
s=600(μm)としたときの有効な許容チルト角θ
A(mrad)を示し、縦軸は、αの値を示す。横軸(θA
が0のときに、α=0.865となるのが上記の新たな
式で求められるグラフである。
Α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3
+ 1.248 × 10 -9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865 magnification relationship to the allowable tilt angle based on the new formula FIG. 21 (a), the shown in (b). However, in the figure, the horizontal axis represents the wavelength λ = 0.65 (μm) and the substrate thickness d.
Effective allowable tilt angle θ when s = 600 (μm)
A (mrad), and the vertical axis indicates the value of α. Horizontal axis (θ A )
Is 0.865, α = 0.865 is the graph obtained by the above new equation.

【0076】図21(a)によると、チルト角θAが1
0(mrad)まではα値は図20とほぼ同じ軌跡をとる。
チルト角θAが10(mrad)以降になると、図21
(b)に示されるようにα値が小さくなっている。
According to FIG. 21A, the tilt angle θA is 1
Up to 0 (mrad), the α value follows almost the same locus as in FIG.
When the tilt angle θA becomes 10 (mrad) or more, FIG.
As shown in (b), the α value is small.

【0077】ところで、HD−DVDの目標とする仕様
は波長λ=0.410(μm)、開口数NA=0.6,
トラックピッチPt=0.4(μm)、基板厚ds=6
00(μm)である。この仕様を不踏まえてチルト角θ
Aが0のとき、上記の新たな式により得られたα=0.
865に基づいてPtを求めると以下のようになる。
By the way, the target specifications of HD-DVD are wavelength λ = 0.410 (μm), numerical aperture NA = 0.6,
Track pitch Pt = 0.4 (μm), substrate thickness ds = 6
00 (μm). Considering this specification, tilt angle θ
When A is 0, α = 0.
When Pt is obtained based on 865, it is as follows.

【0078】 Pt=(0.72〜0.8)×α×(λ/NA)/1.14(μm) =(0.72〜0.8)×0.865×(0.410/0.6)/ 1.14(μm)=0.37〜0.41 即ち、HD−DVDの目標、即ちPt=0.4(μm)
が達成できる。
Pt = (0.72-0.8) × α × (λ / NA) /1.14 (μm) = (0.72-0.8) × 0.865 × (0.410 / 0) .6) /1.14 (μm) = 0.37-0.41 That is, the target of HD-DVD, that is, Pt = 0.4 (μm)
Can be achieved.

【0079】次に、例えば4mrad程度の残留チルトがあ
る場合を想定する。この場合、θA=4mrad、λ=0.
41μm、ds=600μmとする。
Next, it is assumed that there is a residual tilt of, for example, about 4 mrad. In this case, θ A = 4 mrad, λ = 0.
41 μm and ds = 600 μm.

【0080】 (θAds/λ)=4×600/0.41=5853 α=3.617×10-14×(5853)2+1.248×10-9× (5853)2+0.865=0.915 θA=4mrad、即ちα=0.915のとき、 Pt=(0.72〜0.8)×α×(λ/NA)/1.14(μm) =(0.72〜0.8)×0.915×(0.410/0.6)/ 1.14(μm)=0.39〜0.44 となり、HD−DVD仕様の目標、即ちPt=0.4
(μm)が達成できる。
(ΘAds / λ) = 4 × 600 / 0.41 = 5853 α = 3.617 × 10 −14 × (5853) 2 + 1.248 × 10 −9 × (5853) 2 + 0.865 = 0. 915 θ A = 4 mrad, that is, when α = 0.915, Pt = (0.72-0.8) × α × (λ / NA) /1.14 (μm) = (0.72-0.8 ) × 0.915 × (0.410 / 0.6) /1.14 (μm) = 0.39-0.44, and the target of the HD-DVD specification, that is, Pt = 0.4
(Μm) can be achieved.

【0081】上述したチルト補正を行うためのチルトサ
ーボ機構としては、次のような装置を用いることができ
る。
The following device can be used as the tilt servo mechanism for performing the above-described tilt correction.

【0082】図22に示すように対物レンズ203は、
内周部301aが通常のレンズ、外周部301bが円環
状のプリズムとなっている。ここで、対物レンズ203
のうち内周部301aは記録または再生あるいはその両
方を行うための光ビーム(以下、記録/再生用光ビーム
という)の集束に用いられ、外周部301bは光ヘッド
に対する光ディスク10の傾き(以下、光ディスクチル
トという)を検出するためのチルト検出用光ビームの照
射に用いられる。
As shown in FIG. 22, the objective lens 203 is
The inner peripheral portion 301a is a normal lens, and the outer peripheral portion 301b is an annular prism. Here, the objective lens 203
The inner peripheral portion 301a is used for focusing a light beam (hereinafter, referred to as a recording / reproducing light beam) for performing recording and / or reproducing, and the outer peripheral portion 301b is used for tilting the optical disk 10 with respect to the optical head (hereinafter, referred to as an inclination). It is used for irradiation of a tilt detection light beam for detecting optical disc tilt.

【0083】半導体レーザ光源207から出射される光
ビームの一部は、対物レンズ203の内周部301aに
より情報記録面321に記録/再生用光ビームとして集
束・照射され、他の一部、つまり記録/再生用光ビーム
として使用されず従来は光量損となっていた領域のビー
ムは、対物レンズ203の外周部301bにより平行光
のチルト検出用光ビームとして情報記録面321に照射
される。情報記録面321に照射された光ビームは情報
記録面321で反射され、その反射光は対物レンズ20
3の内周部301aを照射光と逆方向に通過してハーフ
ミラー209に導かれ、ハーフミラー209で反射され
た後、集光レンズレンズ210およびシリンドリカルレ
ンズ211などの検出光学系をを介してディスクチルト
検出機能を有する光検出器315に入射する。
A part of the light beam emitted from the semiconductor laser light source 207 is focused and irradiated as a recording / reproducing light beam on the information recording surface 321 by the inner peripheral portion 301a of the objective lens 203, and the other part, that is, A beam in a region which has not been used as a recording / reproducing light beam and which has conventionally lost a light amount is irradiated on the information recording surface 321 as a parallel light tilt detecting light beam by the outer peripheral portion 301b of the objective lens 203. The light beam applied to the information recording surface 321 is reflected by the information recording surface 321 and the reflected light is reflected by the objective lens 20.
3 is guided to the half mirror 209 after passing through the inner peripheral portion 301a in the direction opposite to the irradiation light, and is reflected by the half mirror 209, and then through a detection optical system such as the condenser lens lens 210 and the cylindrical lens 211. The light enters a photodetector 315 having a disc tilt detection function.

【0084】光検出器315は、図23(a)または
(b)に示すように5つの検出領域d0,d1〜d4を
有し、記録/再生用光ビームとチルト検出用光ビームの
それぞれの反射光を検出する。すなわち、中央の主検出
領域d0は記録/再生用光ビームの反射光を検出し、周
辺の90ー間隔で配置された4つの副検出領域d1〜d
4はチルト検出用光ビームの反射光を検出する。図23
(a)では副検出領域d1〜d4はそれぞれ一つの検出
面で構成されているが、図23(b)ではそれぞれが二
分割検出面からなる。光検出器315の主検出領域d0
および副検出領域d1〜d4にそれぞれ対応する出力信
号は、図示しない演算回路に入力され、主検出領域d0
に対応する出力信号から情報記録面321に記録された
情報の再生信号が求められ、また副検出領域d1〜d4
に対応する4つの出力信号に対する演算によってディス
クチルトが検出される。このチルト検出により得られる
チルト方向とチルト量に応じてサーボコントローラ21
4がゴーカスコイル204を駆動することによりチルト
補正が行われる。
The photodetector 315 has five detection areas d0, d1 to d4 as shown in FIG. 23 (a) or (b), and each of the recording / reproducing light beam and the tilt detecting light beam. Detect reflected light. That is, the central main detection area d0 detects the reflected light of the recording / reproducing light beam, and the four sub-detection areas d1 to d arranged at 90-degree intervals around.
Reference numeral 4 detects reflected light of the tilt detection light beam. FIG.
In FIG. 23A, each of the sub-detection areas d1 to d4 is composed of one detection surface, but in FIG. Main detection area d0 of photodetector 315
The output signals respectively corresponding to the sub-detection areas d1 to d4 are input to an arithmetic circuit (not shown), and output to the main detection area d0.
From the output signal corresponding to the sub-detection areas d1 to d4.
The disc tilt is detected by the operation on the four output signals corresponding to. The servo controller 21 according to the tilt direction and the tilt amount obtained by the tilt detection.
4 drives the gokas coil 204 to perform tilt correction.

【0085】上記のようなチルトサーボ機構は、例え
ば、「“Fast Disk Skew Servo for Optical Disk Pick
up” SYMPOSIUM OPTICAL MEMORY 1994、Higher Density
Optical Recording Technologies and Their Applican
t, July 11-13, 1994, International Conference Cent
er, pp.83-84」に開示されたアクチュエータにより光学
ピックアップのレンズを制御するサーボ装置、または
「“Tilt Servo using a Liquid Crystal Device”INTE
RNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY AND OPTICAL
DATA STORAGE, 1996 Technical Digest Series Vol.12,
pp.351-353」に開示された液晶を用いたチルトサーボ
機構を用いても良い。
The tilt servo mechanism as described above is described in, for example, ““ Fast Disk Skew Servo for Optical Disk Pickup ”.
up ”SYMPOSIUM OPTICAL MEMORY 1994, Higher Density
Optical Recording Technologies and Their Applican
t, July 11-13, 1994, International Conference Cent
er, pp.83-84 ”, a servo device that controls the lens of an optical pickup using the actuator disclosed in“ Tilt Servo using a Liquid Crystal Device ”INTE.
RNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY AND OPTICAL
DATA STORAGE, 1996 Technical Digest Series Vol.12,
pp. 351-353 ", a tilt servo mechanism using liquid crystal may be used.

【0086】記録密度を向上させるための補助的技術と
してクロストークキャンセラーを用いることを考えられ
る。このクロストークキャンセラーは、再生すべきピッ
ト列の両側に配列されるピット列の情報を取り込み、こ
の情報を用いてクロストークをキャンセルする装置であ
る。具体的には、図25に示されるように3本のビーム
がメイントラック、内周トラックおよび外周トラックを
走査し、これにより得られるメイン信号、内周トラック
信号および外周トラック信号が図26に示されるように
3つのFIR(Finite Impulse Response)フィルタ40
1,402および403にそれぞれ供給される。FIR
フィルタ401,402および403は内周及び外周ト
ラックの信号を所定時間ずつ時間をずらし、それにより
得られる信号に減衰係数をかけて擬似的なクロストーク
信号を生成する。生成された擬似的なクロストーク信号
が減算器404においてメイン信号から減算される。こ
れによりクロストークが除去された再生信号がクロスト
ークキャンセラーから出力される。
It is conceivable to use a crosstalk canceller as an auxiliary technique for improving the recording density. This crosstalk canceller is a device that takes in information of pit rows arranged on both sides of a pit row to be reproduced and cancels crosstalk using this information. Specifically, as shown in FIG. 25, three beams scan the main track, the inner track and the outer track, and the resulting main signal, inner track signal and outer track signal are shown in FIG. Three FIR (Finite Impulse Response) filters 40
1, 402 and 403 respectively. FIR
The filters 401, 402, and 403 shift the signals of the inner and outer tracks by a predetermined time, and apply a damping coefficient to the resulting signal to generate a pseudo crosstalk signal. The generated pseudo crosstalk signal is subtracted from the main signal in the subtractor 404. Thereby, the reproduction signal from which the crosstalk has been removed is output from the crosstalk canceller.

【0087】上記のようなクロストークキャンセラーを
使用すると、高記録密度の記録媒体でピット列間の間隔
が狭く、クロストークが生じても、このクロストークが
キャンセルされる。従って、本発明にクロストークキャ
ンセラーを組み合わされば、さらに記録密度の向上が達
成できる。
When the above-described crosstalk canceller is used, the interval between pit rows is narrow on a recording medium having a high recording density, and even if crosstalk occurs, the crosstalk is canceled. Therefore, if a crosstalk canceller is combined with the present invention, the recording density can be further improved.

【0088】[0088]

【発明の効果】本発明により、再生用光ビームのビーム
スポット径に比較してトラックピッチやピットピッチを
小さく設定しても隣接トラック間のクロストークを実用
上問題ない程度まで小さくでき、従来に比較して高密度
・大容量化が可能な光ディスクおよび光ディスク装置を
提供できる。
According to the present invention, even if the track pitch and pit pitch are set smaller than the beam spot diameter of the reproducing light beam, the crosstalk between adjacent tracks can be reduced to a practically acceptable level. It is possible to provide an optical disk and an optical disk device capable of increasing the density and capacity in comparison.

【0089】また、ディスクのチルト角が10mrad以下
において高密度記録が可能な光ディスクおよび光ディス
ク装置を提供できる。
Further, it is possible to provide an optical disk and an optical disk device capable of high-density recording when the disk has a tilt angle of 10 mrad or less.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る光ディスク上のピット
形状を説明するための模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a pit shape on an optical disc according to one embodiment of the present invention.

【図2】光ディスク装置における再生光学系の概略を示
す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of a reproduction optical system in the optical disk device.

【図3】光ディスクから検出される再生信号およびプッ
シュプル信号レベルを計算するための光ディスク上のピ
ット配列を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a pit array on an optical disc for calculating a level of a reproduction signal and a push-pull signal detected from the optical disc.

【図4】ピットのトラック幅方向の大きさとピットの深
さをパラメータとして計算によって得られた再生信号レ
ベルとプッシュプル信号レベルとの関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a reproduction signal level and a push-pull signal level obtained by calculation using a pit size in a track width direction and a pit depth as parameters.

【図5】再生光学系のMTFと隣接トラック間のクロス
トークの評価のために用いた光ディスク上のピット配列
を示す模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a pit arrangement on an optical disk used for evaluating MTF of a reproduction optical system and crosstalk between adjacent tracks.

【図6】ピットの上部幅Wmおよび下部幅Wiを種々変
化させた場合の再生光学系のMTFと隣接トラック間の
クロストーク特性のピット形状依存性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the pit shape dependency of the MTF of the reproducing optical system and the crosstalk characteristics between adjacent tracks when the upper width Wm and the lower width Wi of the pit are variously changed.

【図7】図6と同じ条件であるが、λを0.650μm
としたときの再生光学系のMTFと隣接トラック間のク
ロストーク特性のピット形状依存性を示す図。
FIG. 7 shows the same conditions as in FIG. 6, except that λ is 0.650 μm.
FIG. 9 is a diagram showing the pit shape dependency of the MTF of the reproduction optical system and the crosstalk characteristics between adjacent tracks when the above condition is satisfied.

【図8】ピットの上部幅Wmおよびピットの内壁の角度
θを種々変化させた場合の再生光学系のMTFと隣接ト
ラック間のクロストーク特性のピット形状依存性を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing the pit shape dependency of the MTF of the reproducing optical system and the crosstalk characteristics between adjacent tracks when the upper width Wm of the pit and the angle θ of the inner wall of the pit are variously changed.

【図9】図8と同じ条件でピット10の上部幅Wmを
0.35μmで一定としたときの再生光学系のMTFと
隣接トラック間のクロストーク特性のピット形状依存性
を示す図。
9 is a diagram showing the pit shape dependence of the MTF of the reproducing optical system and the crosstalk characteristics between adjacent tracks when the upper width Wm of the pit 10 is fixed at 0.35 μm under the same conditions as in FIG.

【図10】再生光学系のMTFと隣接トラック間のクロ
ストーク特性のチルト依存性を示す図。
FIG. 10 is a diagram illustrating tilt dependency of crosstalk characteristics between an MTF of a reproduction optical system and an adjacent track.

【図11】基板厚1.2mmの光ディスクを用いた場合
の対物レンズのNAによるチルト依存性を示す図。
FIG. 11 is a view showing tilt dependence of the NA of an objective lens when an optical disk having a substrate thickness of 1.2 mm is used.

【図12】基板厚0.6mmの光ディスクを用いた場合
の対物レンズのNAによるチルト依存性を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the tilt dependence of the NA of an objective lens when an optical disk having a substrate thickness of 0.6 mm is used.

【図13】実際のピットの断面輪郭を示す。FIG. 13 shows a cross-sectional profile of an actual pit.

【図14】実際ピットの溝幅とモデルピットの溝幅との
関係を示す。
FIG. 14 shows a relationship between an actual pit groove width and a model pit groove width.

【図15】実際ピットの傾斜角とモデルピットの傾斜角
の関係を示す。
FIG. 15 shows a relationship between an actual pit inclination angle and a model pit inclination angle.

【図16】本発明の一実施例に係る光ディスクの構造を
示す斜視図および断面図。
FIG. 16 is a perspective view and a sectional view showing the structure of an optical disc according to one embodiment of the present invention.

【図17】本発明の一実施例に係る光ディスク装置の構
成を示すブロック図。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of an optical disc device according to one embodiment of the present invention.

【図18】光ディスクの傾斜と収差との関係を示すグラ
フ図。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the tilt of the optical disc and aberration.

【図19】ディスク傾斜角度とウインドウ占有率の関係
を示すグラフ図。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the disk tilt angle and the window occupancy.

【図20】許容ディスク傾斜角と基板/波長と倍率との
関係を示すグラフ図。
FIG. 20 is a graph showing a relationship between an allowable disk tilt angle, a substrate / wavelength, and a magnification.

【図21】許容ディスク傾斜角と基板/波長と倍率との
関係を示すグラフ図。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between an allowable disk tilt angle, a substrate / wavelength, and a magnification.

【図22】チルト検出機構が設けられるときの対物レン
ズの構成を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an objective lens when a tilt detection mechanism is provided.

【図23】チルト検出機能を有する光検出器の構成を示
す図。
FIG. 23 illustrates a configuration of a photodetector having a tilt detection function.

【図24】3ビームでトラックを走査している状態を示
す図
FIG. 24 is a diagram showing a state where a track is scanned by three beams.

【図25】クロストークキャンセラーのブロック図。FIG. 25 is a block diagram of a crosstalk canceller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ピット 11…ピット内壁 12…ピット底部 13…半径方向のピット断面 14…トラック方向のピット断面 22…偏光ビームスプリッタ 23…対物レンズ 25…光ディスク 30,31…ビームスポット Reference Signs List 10 pit 11 pit inner wall 12 pit bottom 13 pit cross section in radial direction 14 pit cross section in track direction 22 polarizing beam splitter 23 objective lens 25 optical disk 30, 31 beam spot

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対物レンズを介して光ビームが照射され
ることにより再生される情報が所定のトラックピッチで
ピットの列として記録される基板と、前記基板に形成さ
れる反射層とを有する光ディスクにおいて、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数を
NAとしたとき、前記トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光ディ
スクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスク。
1. An optical disk having a substrate on which information reproduced by irradiating a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, and a reflective layer formed on the substrate. In the above, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is set in a range of (0.72 to 0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm. When the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disk, represented by × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865, wherein an allowable inclination angle θA is 7 mrad or less.
【請求項2】 情報が所定のトラックピッチでピットの
列として記録される基板および該基板に形成される反射
層により構成される光ディスクと、前記光ディスクに対
向して設けられる対物レンズと、前記対物レンズを介し
て光ビームを前記光ディスクに照射する手段と、前記照
射手段により前記光ディスクに照射された光ビームの反
射光を検出して前記光ディスクに記録されている情報を
再生する手段とにより構成される光ディスク装置におい
て、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数を
NAとしたとき、前記トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光ディ
スクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスク装置。
2. An optical disk comprising a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch and a reflective layer formed on the substrate, an objective lens provided to face the optical disk, and the objective Means for irradiating the optical disc with a light beam via a lens, and means for detecting reflected light of the light beam illuminated on the optical disc by the irradiation means and reproducing information recorded on the optical disc. When the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm. Assuming that the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disc device represented by × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865, and having an allowable inclination angle θA of 7 mrad or less.
【請求項3】 互いに対面しており、対物レンズを介し
て光ビームが照射されることにより再生される情報が所
定のトラックピッチでピットの列として記録される一対
の透明基板と、前記透明基板の対向面にそれぞれ形成さ
れる一対の反射層とを有する光ディスクにおいて、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数を
NAとしたとき、前記トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、光ディスクの厚みをdsμm、光ディ
スクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 で示され、許容傾斜角θAは7mrad以下であることを特
徴とする光ディスク。
3. A pair of transparent substrates which face each other, and on which information reproduced by irradiation with a light beam via an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch. An optical disc having a pair of reflective layers formed on the opposing surfaces respectively, wherein the track pitch is (0.72 to 0.8) when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA. ) Is set in the range of α × (λ / NA) /1.14 μm, where the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ ) 3 +1.248
An optical disk, represented by × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865, wherein the allowable inclination angle θA is 7 mrad or less.
【請求項4】 対物レンズを介して光ビームが照射され
ることにより再生される情報が所定のトラックピッチで
ピットの列として記録される基板と、前記基板に形成さ
れる反射層とを有する光ディスクにおいて、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数
をNAとしたとき、前記トラックピッチが(0.72〜
0.8)α×(λ/NA)/1.14μmの範囲に設定
され、前記ピットの各々は(0.3〜0.50)α×
(λ/NA)/1.14μmの範囲の上部幅および
(0.2〜0.32)α×(λ/NA)/1.14μm
の範囲の下部幅を有する断面台形状ピットであり、光デ
ィスクの厚みをdsμm、光ディスクの許容傾斜角をθA
とすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク。
4. An optical disk having a substrate on which information reproduced by irradiating a light beam through an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, and a reflective layer formed on the substrate. In the above, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is (0.72 to 0.72).
0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, and each of the pits is (0.3-0.50) α ×
Upper width in the range (λ / NA) /1.14 μm and (0.2-0.32) α × (λ / NA) /1.14 μm
Is a trapezoidal pit having a lower width in the range of, the thickness of the optical disk is dsμm, and the allowable tilt angle of the optical disk is θA.
Then, α = 3.617 × 10 −14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disc characterized by the following formula: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.
【請求項5】 情報が所定のトラックピッチでピットの
列として記録される基板および該基板に形成される反射
層とを有する光ディスクと、前記光ディスクに対向して
設けられる対物レンズと、前記対物レンズを介して光ビ
ームを前記光ディスクに照射する手段と、前記照射手段
により前記光ディスクに照射された光ビームの反射光を
検出して前記光ディスクに記録されている情報を再生す
る手段とにより構成される光ディスク装置において、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数
をNAとしたとき、前記トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、 前記ピットの各々は(0.3〜0.50)α×(λ/N
A)/1.14μmの範囲の上部幅および(0.2〜
0.32)α×(λ/NA)/1.14μmの範囲の下
部幅を有する断面台形状ピットであり、光ディスクの厚
みをdsμm、光ディスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク装置。
5. An optical disk having a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch and a reflective layer formed on the substrate, an objective lens provided to face the optical disk, and the objective lens Means for irradiating the optical disc with a light beam through the optical disc, and means for detecting reflected light of the light beam applied to the optical disc by the irradiation means and reproducing information recorded on the optical disc. In the optical disk device, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is in the range of (0.72 to 0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm. And each of the pits is (0.3-0.50) α × (λ / N
A) An upper width in the range of 1.14 μm and (0.2 to
0.32) These are pits having a trapezoidal cross section having a lower width in the range of α × (λ / NA) /1.14 μm. If the thickness of the optical disk is ds μm and the allowable tilt angle of the optical disk is θA, α = 3.617. × 10 -14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disk device characterized by being determined by the formula: × 10 -9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.
【請求項6】 対物レンズを介して光ビームが照射され
ることにより再生される情報が所定のトラックピッチで
ピットの列として記録される基板と、前記基板に形成さ
れる反射層とを有する光ディスクにおいて、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数
をNAとしたとき、前記トラックピッチが(0.72〜
0.8)α×(λ/NA)/1.14μmの範囲に設定
され、前記ピットの各々は(0.3〜0.50)×(λ
/NA)/1.14μmの範囲の上部幅および(0.2
〜0.32)×(λ/NA)/1.14μmの範囲の下
部幅を有する断面台形状ピットであり、光ディスクの厚
みをdsμm、光ディスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク。
6. An optical disc having a substrate on which information reproduced by irradiating a light beam via an objective lens is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, and a reflective layer formed on the substrate. In the above, when the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is (0.72 to 0.72).
0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm, and each of the pits is (0.3 to 0.50) × (λ
/NA)/1.14 μm top width and (0.2
.About.0.32) .times. (. Lambda./NA)/1.14 .mu.m, and is a trapezoidal section pit having a lower width. When the thickness of the optical disk is ds .mu.m and the allowable tilt angle of the optical disk is .theta. × 10 -14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disc characterized by the following formula: × 10 −9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.
【請求項7】 情報が所定のトラックピッチでピットの
列として記録される基板と、前記基板に形成される反射
層とを有する光ディスクと、前記光ディスクに対向して
設けられる対物レンズと、前記対物レンズを介して光ビ
ームを前記光ディスクに照射する手段と、前記照射手段
により前記光ディスクに照射された光ビームの反射光を
検出して前記光ディスクに記録されている情報を再生す
る手段とにより構成される光ディスク装置において、 前記光ビームの波長をλnm、前記対物レンズの開口数を
NAとしたとき、前記トラックピッチが (0.72〜0.8)α×(λ/NA)/1.14μm の範囲に設定され、 前記ピットの各々は(0.3〜0.50)×(λ/N
A)/1.14μmの範囲の上部幅および(0.2〜
0.32)×(λ/NA)/1.14μmの範囲の下部
幅を有する断面台形状ピットであり、光ディスクの厚み
をdsμm、光ディスクの許容傾斜角をθAとすると、 α=3.617×10-14×(θAds/λ)+1.248
×10-9×(θAds/λ)+0.865 によって求められることを特徴とする光ディスク装置。
7. An optical disk having a substrate on which information is recorded as a row of pits at a predetermined track pitch, a reflective layer formed on the substrate, an objective lens provided to face the optical disk, and the objective Means for irradiating the optical disc with a light beam via a lens, and means for detecting reflected light of the light beam illuminated on the optical disc by the irradiation means and reproducing information recorded on the optical disc. When the wavelength of the light beam is λ nm and the numerical aperture of the objective lens is NA, the track pitch is (0.72-0.8) α × (λ / NA) /1.14 μm. And each of the pits is (0.3 to 0.50) × (λ / N
A) An upper width in the range of 1.14 μm and (0.2 to
0.32) × (λ / NA) /1.14 μm, which is a trapezoidal pit having a lower width in the range. 10 -14 × (θ A ds / λ) 3 +1.248
An optical disc device characterized by being obtained by the formula: × 10 -9 × (θ A ds / λ) 2 +0.865.
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