CN1722265A - 记录媒体及在记录媒体上记录信息的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种记录媒体及在记录媒体上记录信息的系统，该记录再生媒体由透明基板、记录层、反射层和保护层所构成，包括有纹和在上述纹之间的表面形成的表面预置槽，其纹宽Gw，表面预置槽的线扫描方向的预置槽长Lp以及所述纹和表面在厚度方向上的纹深Gd，利用物镜的数值孔径NA和光点的波长λ之间的如下关系式来表示：Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)} 2－0.4342Lp/(λ/NA)+0.332－(－2.64Gd+0.1276)且Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)} 2－0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(－4.48Gd+0.2112)。

Description

记录媒体及在记录媒体上记录信息的系统
本发明是1999年10月25日申请的200410079786.7“记录媒体及在记录媒体上记录信息的系统”发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种能够写入信息的光盘等的记录再生媒体和使用该记录再生媒体的记录再生装置。
这种记录再生媒体包括能够高密度记录画像、声音、计算机数据等多种媒体信息DVD(数码视频光盘或数码万能光盘)。
背景技术
DVD中除了已普及的再生专用的DVD-ROM外还有能够记录再生的DVD-R(补写式DVD)和能够重新写入的记录再生式的DVD-RW。
在特开平9-17029号公报上公开的DVD-R和DVD-RW为了在纹上高精度且高密度记录信息、作为物理格式可以采用在纹的表面上预先设定有地址等各种信息的被称为表面预置槽的方式。
也就是说，这种方式的DVD-R和DVD-RW表面预置槽与纹邻接形成，如果将光点定位在纹上扫描的话，那么，表面预置槽上也会产生光点入射的状态，利用光探测器等探测来自表面预置槽的反射光，就会产生有地址等各种信息的探测信号。
然而，采用上述方式的DVD-R和DVD-RW，因为表面预置槽与纹邻接形成，所以如果把光点定位在纹上扫描的话，那么当光点射入表面预置槽时，必然也会射入到纹上。
因此，上述反射光中，不只是来自于表面预置槽的反射光，而且还包含有来自于纹的反射光，光探测器所输出的探测信号中除了表面预置槽的反射光的成分以外还有纹的反射光成分。
相对于表面预置槽的反射光成分，纹的反射光成分作为噪音起作用，因此很难从探测信号中高精度地探测表面预置槽的信息。
相反，当利用上述光点扫描读取纹上所记录的信息时，与来自表面预置槽的反射光的光量相比较，如果来自于纹上的反射光的光量变化太小的话，相对于来自纹上的反射光成份，表面预置槽的反射光成分作为噪音起作用、很难从上述探测信号中高精度探测来自纹的信息。
如果由纹和表面预置槽反射的各种反射光的光量不适当的话，那么就不能以最佳状态探测出纹上的信息和表面预置槽的信息，成为影响高精度、高密度记录、再生的主要因素。
但是，并不是说以前对这种状况产生的原因及最佳处理方法已进行过充分的研究。
发明内容
本发明的目的是：提供一种有能够满足纹和表面预置槽以及有关光点相互之间的最佳条件的结构，能稳定实现高精度、高密度记录再生的记录再生媒体和使用记录再生媒体的记录再生装置。
为达到上述目的，本发明提供一种由透明基板、记录层、反射层和保护层所构成记录再生媒体，包括有纹和上述纹之间表面形成的表面预置槽，用数值孔径(NA)的物镜聚光的波长(λ)的光，定位在上述纹上进行扫描，相对于上述纹的扫描方向呈正交方向上的纹宽(Gw)和在上述表面预置槽的扫描方向的预置槽长(Lp)，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)＝0.2093{Lp/(λ/NA)}2
         -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332
而相对于上述纹的扫描方向呈正交方向的纹宽(Gw)和在上述表面预置槽的扫描方向的预置槽的长(Lp)，上述纹和上述表面在厚度方向上的纹深(Gd)，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)}2
         -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332-(-2.64Gd+0.1276)
且
  Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)}2
            -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(-4.48Gd+0.2112)
若采用这种结构的记录再生媒体，当用数值孔径(NA)物镜会聚的波长(λ)的光定位在上述纹上扫描，如果光同时射入纹和表面预置槽的话，那么由此而产生的纹的反射光和表面预置槽的反射光的光量就成为能以最佳状态探测纹的信息和表面预置槽的信息的光量。
本发明的记录再生装置包括有可发射出一定波长(λ)的光的光源与所定数值孔径为(NA)的物镜，该物镜在形成有纹和上述纹之间的表面的预置槽的记录再生媒体的纹上定位并会聚上述光源射出的光且进行扫描；上述波长(λ)和数值孔径(NA)，与上述记录再生媒体的纹宽(Gw)以及上述表面预置槽的预置槽长(Lp)相对应，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)＝0.2093{Lp/(λ/NA)}2-0.4342Lp/(λ/NA)+0.332。
在发射出特定波长(λ)光的光源及纹与上述纹之间的表面上形成表面预置槽的记录再生媒体的上述纹上定位，在备有会聚上述光源所发射的光进行扫描的所定的数值孔径(NA)的物镜的记录再生装置，使上述波长(λ)和数值孔径(NA)与上述记录再生媒体的纹宽(Gw)和上述表面预置槽的预置槽长(Lp)和上述纹与上述表面在厚度方向的纹深度(Gd)可由下式表示：
Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)}2
         -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332-(-2.64Gd+0.1276)
且
  Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)}2
            -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(-4.48Gd+0.2112)
若采用这种结构记录再生装置，就可以把纹的反射光和表面预置槽的反射光的光量设定为以最佳状态探测纹的信息和表面预置槽的信息用的光量。也就是说，可以以最佳状态探测纹的信息和表面预置槽的信息。可以设定物镜的数值孔径(NA)和光源的波长(λ)。
如上所述，关于用所定数值孔径的物镜会聚的所定的波长的光定位在纹上进行扫描的记录再生媒体，基于所定的最佳条件形成纹宽，表面预置槽长和纹深；所以从纹反射出来的反射光，及从表面预置槽反射的反射光的各光量，能对纹的信息及表面预置槽的信息在最佳状态下进行探测。从而稳定的实现高精度、高密度的记录与再生。
另外，在发射所定波长光的光源，及纹与纹之间的表面上形成表面预置槽的记录再生媒体的上述纹上定位并在备有会聚上述光源射出的光扫描的所定数值孔径物镜的记录再生装置，使上述的波长和数值孔径与记录再生媒体的纹宽及表面预置槽的预置槽长，纹与表面的厚度方向上的纹相对应并基于所定的最佳条件设定，所以可以把纹的反射光和预置槽的反射光的各光量，纹的信息和表面预置槽的信息的光量，设定为高精度探测结果，可以安定实现以高精度且高密度的记录与再生。
附图说明
图1本发明实施形态的光盘的构造模式示意图
图2本发明实施形态读取光盘上表面预置槽信息的原理示意图。
图3读取没有记录状态光盘的表面预置槽的探测信号和RF信号的波形图
图4读取已有记录状态的光盘的表面预置槽的探测信号和RF信的波形图
图5判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图6判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图7判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图8判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图9判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图10判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图11判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图12判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
图13判断能否在最佳状态探测表面预置槽的探测信号和RF信号的说明示意图
符号说明
1-纹                      2-表面
3-表面预置槽              4-透明基板
5-记录层                  6-反射层
7-保护层                  8-物镜
9-光探测器                10～12-计算回路
SP-光点
具体实施方式
以下参照附图说明本发明实施形态。就光盘DVD-R和DVD-RW的实施形态进行说明，图1(a)为本发明实施形态DVD-R和DVD-RW的基本构造的模式示意斜视图，图1(b)为本发明实施形态DVD-R和DVD-RW的径向的截面构造模式示意截面图。
图1(a)中，在可以写入DVD-R和DVD-RW(以简称为光盘)的信息的领域，也就是说写入和读出以及程序领域，纹1是沿着设置在本光盘旋转中心以所谓箝位区域(图示略)为中心连续的螺旋状磁道，或沿着以箝位区域为中心呈同心圆状的多个磁道，按一定的磁道间隔而形成的。
沿着上述呈螺旋状的磁道和同心圆状的磁道的任何一种形成时，相对于光扫描方向θt呈正交方向(径向方向)θr的纵截面如图1(b)所示，大多数纹1的结构都按一定的磁道间隔形成。
在纹1的两侧，同时设有分离径向方向θr的各纹1间隔用的表面2，表面2中作为物理格式，可预先设定地址等各种信息的表面预置槽3，沿着线扫描方向θt，按所规定间隔形成。
纹和表面2以及表面预置槽3可在由聚碳酸酯等透明树脂材料制成的透明基板4上形成的。纹1和表面2以及表面预置槽3的下面堆积有以有机色素，无机金属为材料制成的记录层5和由铝蒸发、金蒸发制成的反射层6，反射层6的下面有由UV硬质树脂等材料制成的保护层7。
进行记录或再生用的光通过设置在光拾音装置上的物镜8，从透明基板4侧向纹1进行点照射。
在这种结构的光盘上，纹1的径向方向θr的宽(以下简称纹宽)Gw和表面预置槽3的线扫描方向θt的长度(以下简称槽长)Lp和从表面2的底面至纹1顶面的高(以下简称纹深)Gd可预先设定；以其所满足后述的最佳条件。
其次，采用本光盘进行信息记录和信息再生的原理请参照图2(a)、2(b)进行说明。
图2(a)中利用光拾音装置等，用准直仪透镜汇聚激光二极管光源发射的特定波长λ的光，进而，再用图1(a)中所示的物镜8会聚准直仪透镜射出的光，向纹1的顶面照射，略呈圆形的光点SP与纹1的中心(纹宽Gw的中心)相一致。
然后，使光盘旋转，把光点SP定位在纹1上，沿线扫描方向θt进行扫描使光点SP的直径r比纹宽Gw大，所以光点SP有一部分照射在表面预置槽3上。
使光点SP定位在纹1上，按线扫描方向θt进行扫描时，光点SP由纹1或纹1及表面预置槽3的两方反射，用物镜8会聚所产生的反射光，用图2(b)所示的光探测器9接收会聚的反射光利用计算回路10、11、12等对光探测器9所输出的探测信号进行信号处理，生成表面预置槽探测信号SLP和跟踪误差信号STE和RF信号SRF。
这里是表示光探测器9利用同一几何形状、有4个光接收灵敏度相同的光接收区域9A、9B、9C、9D的光接收元件制作的情况。这时，要预先将接收光领域9A、9B、9C、9D的中心位置调节成可接收来自于光点SP的反射光的中心的位置。
也就是说，如图2(a)、2(b)所示，来自于光点SP的分成4等分的A、B、C、D各区域的反射光相应的射入9A、9B、9C、9D各光接收区域，区域A和D则为光点SP所到达的纹1的区域，区域B和C，光点SP不仅到达纹1而且还到达表面预置槽3。
计算回路10是对光探测器9向各领域输出的探测信号A、B、C、D进行运算，运算式为(A+D)-(B+C)，计算结果输送给具有截止频率的高通滤波器，生成表示表面预置槽信息的表面预置槽的探测信号SLP。计算回路11通过(A+D)-(B+C)式子进行计算，产生跟踪伺服系统用的跟踪误差信号STE，计算回路12通过(A+B+C+D)计算式子进行计算，生成表示纹1信息的RF信号SRF。
现就纹1的纹宽Gw和表面预置槽3的线扫描方向θt的预置槽长Lp和表面2的底面至纹1的顶面的纹深Gd的最佳条件进行说明。
根据参照图2(b)所说明的原理，生成表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的一般的记录再生装置，如果光点SP同时凝结在纹1和表面预置槽3上，就会产生前述的本发明所要解决问题。
发明人在对光盘的构造进行最佳设计之前、为了弄请问题发生的原因，求出了图3(a)-(c)所示的实验结果。
图3(a)-(b)是关于具有表面预置槽3的DVD-RW，分别对光点SP的波长λ和物镜8的数值孔径NA及线扫描速度进行了确定，利用图2(b)的光探测器9和计算回路10、12，对实验得到的未记录部分的表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的振幅变化进行了测定、横轴为时间，纵轴为电压，为了表示信号SLP与SRF的相对变化，各尺度要相等。
图3(a)表示预置槽Lp为0.3μm、纹宽Gw为0.25μm时的情况。
图3(b)表示Lp＝0.3μm、Gw＝0.30μm时的情况。
图3(c)表示Lp＝0.3μm、Gw＝0.40μm时的情况。
从实验结果可发现，如果预置槽长Lp和纹宽Gw不同，光点SP照射在表面预置槽3上的点t的各信号SLP、SRF的电压振幅会发生变化。
图4(a)-(c)分别表示，从信息可写入纹1的光盘上读出的表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的振幅变化，与图3(a)-(c)相对应。从图4(a)-(c)的实验结果可以看出，如果预置槽Lp和纹宽Gw不相同，已记录信息的光盘，光点SP照在表面预置槽3某一时刻的信号SLP、SRF的电压振幅也会发生变化。
变化的原因是基于纹1和表面预置槽3及光点SP的大小之间关系，使纹宽Gw和预置槽长Lp及纹深Gd的几何关系与光点SP的大小相关连，并使之最合理。
首先说明最佳条件的结论。根据物镜8的数值孔径NA和光点SP的波长λ比(λ/NA)，近似求出光点SP的大小(直径r)，直径r和纹宽Gw的比(Gw/r)要同时达到满足下式(1)、(2)的范围，可以通过确定上述纹宽Gw，表面预置槽长Lp、纹深Gd(单位μm)、数值孔径NA以及波长λ来对光盘进行最佳设计。
Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)}2
         -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332-(-2.64Gd+0.1276)……(1)
且
  Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)}2
            -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(-4.48Gd+0.2112)……(2)
如果根据上述公式(1)(2)的条件设计光盘的话，那么适用于图2(b)所示的一般记录再生装置时，既使光点SP同时照射到纹1和表面预置槽3，也能从其反射光中高精度探测出表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF。
接着，参照图5～图13，对上述公式(1)、(2)进行验证。图5～图8表示特性图是使纹宽Gw、预置槽长Lp、纹深Gd、波长λ及数值孔径NA发生各种变化，通过实验求出用多大的精度可以探测所得到的表面预置槽的探测信号SRF。
而且，在图5～图8中，判定以多大的精度探测表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的标准，横轴作为纹宽与直径r的比，即，Gw/(λ/NA)、纵轴为表面预置槽探测信号SLP的电压振幅(LPP level)与RF信号SRF的补偿电平(offset)的比(LPP level/offset)，再进一步使纹深Gd和预置槽长发生变化。
另外，补偿电平表示用RF信号SRF的直流成分将图3(a)～(c)所示的RF信号SRF的交流成分标准化后的参数，电压振幅(Lpp level)表示用RF信号SFF的直流成分把表面预置槽探测的信号SLP标准化后的参数。
更具体的来说，如果以SRF(AC)表示RF信号SRF的交流成分的话，那么补偿电平可用公式(3)，电压振幅(LPP level)可用公式(4)，两者之比可用公式(5)来分别表示。
offest＝(SRF(AC)/SRF)……………(3)
LPP level＝(SLP/SRF)……………(4)
Lpp level/offset＝(SLP/SRF(AC))………………(5)
在图5～图8中，使纹深(Gd)在20nm～35nm的范围按5nm单位进行变化，更进一步，图5表示Lp/(λ/NA)＝0.128，图6表示Lp/(λ/NA)＝0.2515，图7表示Lp/(λ/NA)＝0.3815，图8表示Lp/(λ/NA)＝0.505时的测定结果。
从图5～图8可以看出，以多大精度才能探测表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的(LPP level/offset)值大约在10时，则为临界，其计测的结果有很大变化，当(LPP level/offset)为最大时，确认为最佳设计条件。
即，认为LPP level/offset≈10是高精度探测表面预置槽探测信号SLP和RF信号SRF的变化点。因此，在2个变化点的范围内所得到的特性十分良好，所以采用此范围的值，可得到良好的记录媒体。
在这里，根据图5～图8上所表示的实验结果，求出把纹的深度Gd作为参数时的Lp/(λ/NA)和Gw/(λ/NA)之间的关系，就是图9～图12所示的特性图。
还有，在图9～图12中，用点划线表示的曲线Gwo是用曲线表示图5～图8中的(LPP level/offset)为最大值时的情况。用双点划线表示的曲线G+和用实线表示的曲线G-是用曲线表示图5～图8中(LPP level/offset)约为10时的情况。更进一步，用双点划线所表示的曲线G+，是表示在图5～图8中的右侧的位置上大约为10时的情况；用实线所表示的曲线G-，则表示在图5～图8中的左侧位置上约为10时的情况。
因此，在图9～图12中，认为曲线G+和曲线G-之间的范围Gw+和Gw-，为最佳设计的条件。还有，图9～图12中用点划线表示的曲线Gwo，基本上不变化，可用公式(6)近似表示。
Gw/(λ/NA)＝0.2093{Lp/(λ/NA)}2-0.4342Lp/(λ/NA)+0.332……(6)
另外，从图9～图12可以看出，曲线G+和G-，基本上等于使曲线Gwo平行移动。所以，设平行移动量为各自的范围Gw+和Gw-，如果用纹宽Gd和Gw+/(λ/NA)的关系，纹深Gd和Gw-/(λ/NA)的关系来表示图9-图12的结果，那么就，可以得到图13所示的结果，图13中，曲线Gw+和曲线Gw-之间的范围，为最佳设计的条件。还有，图13中的曲线Gw+可以用公式(7)，曲线Gw-可以用公式(8)来表示。
Gw/(λ/NA)＝-4.48Gd+0.2112…………(7)
Gw/(λ/NA)＝-2.64Gd+0.1276…………(8)
而且，求出图13的曲线Gw+和曲线Gw-之间的范围的结果，可以得到上述公式(1)、(2)。即，因为公式(6)为最佳设计条件，所以以此为基准采用公式(7)和(8)，可以作为最佳设计条件求出公式(1)、(2)。
因此本实施形态的光盘，因为可以基于公式(1)、(2)的条件确定纹1的纹宽Gw和表面预置槽3的预置槽长Lp、纹深Gd与光点SP的大小(直径r)的形状。所以可以把纹1和表面预置槽3所反射的反射光能设定为最佳光量。即，为了能以高精度探测纹1的信息与表面预置槽3的信息，常常把纹1与表面预置槽3所反射的反射光能设定为最佳光量。而且，因为能高精度地探测纹1的信息与表面预置槽3的信息，所以能提供高密度的记录与再生的光盘。
另外，基于公式(1)、(2)，通过对记录再生媒体所配备的光源的射出光的波长和物镜的数值孔径进行设定，可以运用高密度的光盘制作能稳定地记录、再生的记录再生媒体。

Claims (5)

1、一种记录再生媒体，由透明基板、记录层、反射层和保护层所构成，该记录再生媒体包括有纹和在上述纹之间的表面形成的表面预置槽，用数值孔径为NA的物镜聚光的波长λ的光，定位在上述纹上进行扫描，
其特征在于：相对于上述纹的扫描方向呈正交方向上的纹宽Gw和在上述表面预置槽的扫描方向的预置槽长Lp，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)＝0.2093{Lp/(λ/NA)}2
          -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332。
2、一种记录再生媒体，由透明基板、记录层、反射层和保护层所构成，该记录再生媒体包括有纹和在上述纹之间的表面所形成的表面预置槽，用数值孔径为NA的物镜聚光的波长λ的光，定位在上述纹上进行扫描，
其特征在于：相对于上述纹的扫描方向呈正交方向上的纹宽Gw和在上述表面预置槽的扫描方向的预置槽长Lp，上述纹和上述表面在厚度方向上的纹深Gd，可用下式表示
Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)}2
          -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332-(-2.64Gd+0.1276)
且，
Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)}2
          -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(-4.48Gd+0.2112)。
3、根据权利要求1或2所述的记录再生媒体，其特征在于：它是一种利用上述光把信息记录或再记录在上述纹上的光盘。
4、一种记录再生装置，包括有可发射出一定波长λ的光的光源与所定数值孔径为NA的物镜，该物镜在形成有纹和上述纹之间的表面的预置槽的记录再生媒体的纹上定位并会聚上述光源射出的光且进行扫描，
其特征在于：上述波长λ和数值孔径NA，与上述记录再生媒体的纹宽Gw以及上述表面预置槽的预置槽长Lp相对应，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)＝0.2093{Lp/(λ/NA)}2-0.4342Lp/(λ/NA)+0.332。
5、一种记录再生装置，包括有可发射出一定波长λ的光的光源与所定数值孔径为NA的物镜，该物镜在形成有纹和上述纹之间的表面的预置槽的记录再生媒体的纹上定位并会聚上述光源射出的光且进行扫描，
其特征在于：上述波长λ和数值孔径NA与上述记录再生媒体的纹宽Gw，以及上述表面预置槽的预置槽长Lp，以及上述纹和上述表面在厚度方向上的纹深Gd，可用下式表示：
Gw/(λ/NA)≥0.2093{Lp/(λ/NA)}2
          -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332-(-2.64Gd+0.1276)
且
Gw/(λ/NA)≤0.2093{Lp/(λ/NA)}2
          -0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(-4.48Gd+0.2112)。
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