JP2000132868A - 記録再生媒体及びそれを用いる記録再生装置 - Google Patents
記録再生媒体及びそれを用いる記録再生装置Info
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Abstract
検出する。 【解決手段】グルーブ1のグルーブ幅(Gw)と、ラン
ドプリピット3の線走査方向θtにおけるプリピット長
(Lp)と、グルーブ1とランド2との厚み方向のグル
ーブ深さ(Gd;単位μm)を、対物レンズ8の開口数
(NA)と光スポットSPの波長(λ)の関係で、 Gw/(λ/NA)≧0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332−(−2.64Gd+0.127
6) 且つ、 Gw/(λ/NA)≦0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(−4.48Gd+0.211
2) 件を満足する形状に形成する。
Description
可能な光ディスク等の記録再生媒体と、その記録再生媒
体を用いる記録再生装置に関するものである。
像や音声、コンピュータデータ等のマルチメディア情報
を高密度記録することが可能なDVD(デジタルビデオ
ディスク又はデジタルバーサタイルディスク)が知られ
ている。
専用のDVD−ROMのほか、記録再生が可能なDVD
−R(追記型DVD)と、再書き込みが可能な記録再生
型のDVD−RWが知られている。
(Groove)に情報を高精度且つ高密度で記録するため
に、物理フォーマットとして、グルーブ間のランド(La
nd)に、予めアドレス等の各種情報が設定されたランド
プリピット(Land pre-pit)と呼ばれるピットを形成し
ておく方式が提案されている(特開平9−17029号
公報)。
−RWは、ランドプリピットがグルーブに隣接して形成
されている。このため、グルーブ上に光スポットを位置
づけて走査すると、ランドプリピット上にも光スポット
が入射する状態が生じることとなり、ランドプリピット
からの反射光を光検出器などで検出することで、アドレ
ス等の各種情報を有する検出信号を生成できるようにな
っている。
採用するDVD−RとDVD−RWでは、ランドプリピ
ットがグルーブに隣接して形成されているため、光スポ
ットをグルーブ上に位置づけて走査すると、光スポット
がランドプリピットに入射するときには、必然的にグル
ーブにも入射することとなる。
リピットからの反射光だけでなくグルーブからの反射光
が含まれることとなり、光検出器等から出力される検出
信号にも、ランドプリピットからの反射光成分だけでな
くグルーブからの反射光成分が含まれることになる。
成分に対してグルーブからの反射光成分が雑音として作
用し、検出信号中からランドプリピットの情報を高精度
で検出することが困難となる場合が考えられる。
ている情報を上記の光スポットによる走査で読み取る場
合には、ランドプリピットからの反射光の光量に較べ
て、グルーブからの反射光の光量変化が小さいと、グル
ーブからの反射光成分に対してランドプリピットからの
反射光成分が雑音として作用し、上記の検出信号中から
グルーブの情報を高精度で検出することが困難となる場
合が考えられる。
で反射されるそれぞれの反射光の光量が適切でないと、
グルーブの情報とランドプリピットの情報を最適状態で
検出することができなくなり、ひいては、高精度且つ高
密度の記録・再生にとって阻害要因となることが考えら
れる。
因と最適化に関する十分な研究がなされていたとはいえ
なかった。
てなされたものであり、グルーブとランドプリピット及
び光スポットに関する相互間での最適条件を満足する構
造を有して高精度且つ高密度での記録再生を安定的に実
現し得る記録再生媒体と、その記録再生媒体を用いる記
録再生装置を提供することを目的とするものである。
めに本発明は、グルーブと上記グルーブ間のランドに形
成されたランドプリピットとを備え、開口数(NA)の
対物レンズで収束された波長(λ)の光が上記グルーブ
に位置づけて走査される記録再生媒体において、上記グ
ルーブの上記走査される方向に対して略直交する方向の
グルーブ幅(Gw)と、上記ランドプリピットの上記走
査される方向におけるプリピット長(Lp)と、上記グ
ルーブと上記ランドとの厚み方向のグルーブ深さ(G
d;単位μm)を、 Gw/(λ/NA)≧0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332−(−2.64Gd+0.127
6) 且つ、 Gw/(λ/NA)≦0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(−4.48Gd+0.211
2) の条件に基づいて形成することとした。
数(NA)の対物レンズで収束された波長(λ)の光が
上記グルーブに位置づけて走査される際に、その光がグ
ルーブとランドプリピットに同時に入射すると、それに
よって生じるグルーブからの反射光とランドプリピット
からの反射光のそれぞれの光量が、グルーブの情報とラ
ンドプリピットの情報とを最適状態で検出することが可
能な光量となる。
と、グルーブと上記グルーブ間のランドにランドプリピ
ットとが形成されている記録再生媒体の上記グルーブに
位置づけて、上記光源からの光を収束して走査する所定
開口数(NA)の対物レンズとを備えた記録再生装置に
おいて、上記波長(λ)と開口数(NA)を、上記記録
再生媒体のグルーブ幅(Gw)と上記ランドプリピット
のプリピット長(Lp)と上記グルーブと上記ランドと
の厚み方向のグルーブ深さ(Gd)に対して、 Gw/(λ/NA)≧0.2093{Lp/(λ/NA)}2−
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332−(−2.64Gd+0.127
6) 且つ、 Gw/(λ/NA)≦0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(−4.48Gd+0.211
2) の条件に基づいて設定した。
と、グルーブからの反射光とランドプリピットからの反
射光のそれぞれの光量を、グルーブの情報とランドプリ
ピットの情報とを最適状態で検出するための光量に設定
することができる。すなわち、グルーブの情報とランド
プリピットの情報とを最適状態で検出することを可能に
する、対物レンズの開口数(NA)と光源の波長(λ)
を設定することができる。
を参照して説明する。尚、光ディスクであるDVD−R
とDVD−RWの実施形態について説明する。図1
(a)は、本実施形態のDVD−RとDVD−RWの基
本構造を模式的に示す斜視図、図1(b)は、本実施形
態のDVD−RとDVD−RWのラジアル方向の縦断面
構造を模式的に示す断面図である。
−RW(以下、これらを光ディスクと総称する)の情報
が書き込まれる領域、すなわち、リードインとリードア
ウト及びプログラム領域には、グルーブ1が、本光ディ
スクの回転中心に設けられている所謂クランピングエリ
ア(図示略)を中心とする螺旋状の連続したトラックに
沿って、又はクランピングエリアを中心とする同心円状
の多数トラックに沿って、一定のトラックピッチで形成
されている。
のトラックの何れのトラックに沿って形成される場合に
も、光走査方向θtに対して略直交する方向(ラジアル
方向)θrの縦断面を見ると、同図(b)に示すよう
に、多数のグルーブ1が一定のトラックピッチで形成さ
れた構造となっている。
ル方向θrにおける各グルーブ1の間を分離するための
ランド2が併設されている。また、ランド2には、物理
フォーマットとして、アドレス等の各種情報が予め設定
されたランドプリピット3が、線走査方向θtに沿って
所定間隔で形成されている。
ト3は、ポリカーボネート等の透明樹脂を材料とする透
明基板4上に形成され、グルーブ1とランド2及びラン
ドプリピット3の下面には、有機色素や無機金属を材料
とする記録層5と、アルミ蒸着や金蒸着による反射層6
が積層され、更に、反射層6の下面にはUV硬化性樹脂
(紫外線硬化性樹脂)等を材料とする保護層7が形成さ
れている。
ックアップ装置等に設けられている対物レンズ8を通し
て、透明基板4側からグルーブ1上にスポット照射され
るようになっている。
ブ1のラジアル方向θrにおける幅(以下、グルーブ幅
という)Gwと、ランドプリピット3の線走査方向θtに
おける長さ(以下、プリピット長という)Lpと、ラン
ド2の底面からグルーブ1の頂面までの高さ(以下、グ
ルーブ深さという)Gdが、後述する最適条件を満足す
るように予め設定されている。
報再生を行うための原理について図2(a)(b)を参
照して説明する。
等により、光源であるレーザダイオードから射出される
所定波長λの光をコリメータレンズで集光し、更にこの
コリメータレンズから射出される光を図1(a)中に示
す対物レンズ8で収束してグルーブ1の頂面上を照射す
ることにより、略円形状の光スポットSPがグルーブ1
の中心(グルーブ幅Gwの中心)に合わせて結ばれるよ
うにする。
より、光スポットSPをグルーブ1に位置づけて相対的
に線走査方向θtに沿って走査させる。また、光スポッ
トSPの直径rをグルーブ幅Gwより大きくすること
で、光スポットSPが部分的にランドプリピット3に照
射されるようにする。
づけて相対的に線走査方向θtに沿って走査させる際
に、光スポットSPがグルーブ1又はグルーブ1及びラ
ンドプリピット3の両方で反射されて生じる反射光を対
物レンズ8で集光し、その集光された反射光を、図2
(b)に示すような光検出器9で受光し、更に、光検出
器9から出力される検出信号を加減算回路10,11,
12等で信号処理することにより、ランドプリピット検
出信号SLpとトラッキングエラー信号STE及びRF信号
SRF等を生成させる。
学的に同一形状で受光感度が共に等しい4個の受光領域
9A,9B,9C,9Dを有する受光素子等で形成する
場合を示している。この場合には、これらの受光領域9
A,9B,9C,9Dの中心位置に、光スポットSPに
よる反射光の中心が来るように予め調整しておく。
示すように、光スポットSPの4等分された各領域A,
B,C,Dからの反射光が各受光領域9A,9B,9
C,9Dに対応づけて入射するようにする。尚、領域A
とDは、光スポットSPがグルーブ1だけに当たる領
域、領域BとCは、光スポットSPがグルーブ1だけで
なくランドプリピット3にも当たる領域を示している。
領域毎に出力される検出信号A,B,C,Dについて、
(A+D)−(B+C)の演算を行い、この演算結果を
所定カットオフ周波数のハイパスフィルタに供給するこ
とで、ランドプリピット3からの情報を表すランドプリ
ピット検出信号SLpを生成する。加減算回路11は、
(A+D)−(B+C)の演算を行うことにより、トラ
ッキングサーボ用のトラッキングエラー信号STEを生成
し、加減算回路12は、(A+B+C+D)の演算を行
うことにより、グルーブ1の情報を表すRF信号SRFを
生成するように構成する。
ンドプリピット3の線走査方向θtにおけるプリピット
長Lpと、ランド2の底面からグルーブ1の頂面までの
グルーブ深さGdの最適条件について説明する。
いてランドプリピット検出信号SLpとRF信号SRF等を
生成する一般的な記録再生装置では、光スポットSPが
グルーブ1とランドプリピット3に同時に結ばれると、
発明が解決しようとする課題において前述したような問
題が発生することが考えられる。
最適設計する前に、問題の発症原因を確認するために、
図3(a)〜(c)に示すような実験結果を求めた。
3を備えたDVD−RWについて、光スポットSPの波
長λと対物レンズ8の開口数NA及び線走査速度をそれ
ぞれ一定にしておき、図2(b)の光検出器9と加減算
器10,12によって実験的に得られた未記録部のラン
ドプリピット検出信号SLpとRF信号SRFの振幅変化を
計測したものである。尚、横軸は時間、縦軸は電圧であ
り、これらの信号SLpとSRFの相対的な変動を示すため
に、各ディメンジョンを等しくしている。
0.3μm、グルーブ幅Gwを0.25μmに設定した
場合を示し、同図(b)は、Lp=0.3μm、Gw=
0.30μmに設定した場合、同図(c)は、Lp=
0.3μm、Gw=0.40μmに設定した場合を示し
ている。
とグルーブ幅Gwが異なると、ランドプリピット3に光
スポットSPが照射された時点tにおけるそれぞれの信
号SLp,SRFの電圧振幅が変動することが確認された。
グルーブ1に情報が書き込まれている光ディスクから読
み出したランドプリピット検出信号SLpとRF信号SRF
の振幅変化を、図3(a)〜(c)に対応させて示した
ものである。図4(a)〜(c)の実験結果から明らか
なように、プリピット長Lpとグルーブ幅Gwが異なる
と、記録済みの光ディスクの場合にも、ランドプリピッ
ト3に光スポットSPが照射された時点におけるそれぞ
れの信号SLp,SRFの電圧振幅が変動することが確認さ
れた。
ドプリピット3及び光スポットSPの大きさとの相関関
係に基づいていること着目して、グルーブ幅Gwとプリ
ピット長Lp及びグルーブ深さGdの幾何学的関係を、光
スポットSPの大きさと連関させて最適化することとし
た。
レンズ8の開口数NAと光スポットSPの波長λとの比
(λ/NA)でその光スポットSPの大きさと近似し直
径rとし、更に、直径rとグルーブ幅Gwとの比(Gw/
r)が、次式(1)(2)を同時に満足する範囲内にな
るように、上記のグルーブ幅Gw、プリピット長Lp、グ
ルーブ深さGd(但し、単位はμm)、開口数NA及び
波長λを決定することにより、光ディスクを最適設計す
ることができる。
計すると、図2(b)に示したような一般的な記録再生
装置に適用した場合に、光スポットSPがグルーブ1と
ランドプリピット3に同時に照射されたときでも、その
反射光からランドプリピット検出信号SLpとRF信号S
RFを高い精度で検出することが可能となる。
(1)(2)を検証する。図5〜図8は、グルーブ幅G
w、プリピット長Lp、グルーブ深さGd、波長λ及び開
口数NAを様々に変化させ、それによって得られたラン
ドプリピット検出信号SRFをどの程度高い精度で検出す
ることができたかを実験によって求めた特性図である。
プリピット検出信号SLPとRF信号SRFをどの程度高い
精度で検出することができたか判定するための基準とし
て、横軸をグルーブ幅Gwに対する直径rの比、すなわ
ち、Gw/(λ/NA)とし、縦軸をランドプリピット
検出信号SLpの電圧振幅(LPP level)に対するRF信
号SRFのオフセットレベル(offset)の比(LPP level
/offset)とし、更に、グルーブ深さGdとプリピット
長Lpを変化させることとした。
3(a)〜(c)に示したRF信号SRFの交流成分をR
F信号SRFの直流成分で規格化したパラメータ、電圧振
幅(LPP level)は、ランドプリピット検出信号SLpを
RF信号SRFの直流成分で規格化したパラメータであ
る。
をSRF(AC)で表すものとすると、オフセットレベル(of
fset)は次式(3)で、電圧振幅(LPP level)は次式
(4)で、更に、比(LPP level/offset)は次式
(5)でそれぞれ表される。 offset=(SRF(AC)/SRF) …(3) LPP level=(SLP/SRF) …(4) LPP level/offset=(SLP/SRF(AC)) …(5) そして、図4〜図8において、グルーブGdを20nm
〜35nmの範囲で5nmずつ変化させ、更に、図4
は、Lp/(λ/NA)=0.128に設定し、図5
は、Lp/(λ/NA)=0.2515に設定し、図6
は、Lp/(λ/NA)=0.3815に設定し、図7
は、Lp/(λ/NA)=0.505に設定し、図8
は、Lp/(λ/NA)=0.635にそれぞれ設定し
て計測したときの結果を示している。
ランドプリピット検出信号SLpとRF信号SRFをどの程
度高い精度で検出できたか表す「 LPP level/offset」
の値が約10のときを境にして計測結果が大きく変化
し、「 LPP level/offset」が最大値になるときが、最
も良い設計条件であることが確認された。
ランドプリピット検出信号SLpとRF信号SRFとを高い
精度で検出するための変曲点であることが確認された。
このように、2つの変曲点の範囲内では、得られる特性
が良いので、この範囲内の値を使うことで、良好な記録
媒体が得られる。
果に基づいて、グルーブ深さGdをパラメータとしたと
きのLp/(λ/NA)とGw/(λ/NA)の関係を求
めたのが、図9〜図12に示す特性図である。
す曲線Gwoは、図5〜図8中の「LPP level/offset」
が最大値になる場合をプロットして示し、2点鎖線で示
す曲線G+と実線で示す曲線G-は、図5〜図8中の「LP
P level/offset」が約10なる場合をプロットして示
したものである。更に、2点鎖線で示す曲線G+は、図
5〜図8中の右側の位置で約10になる場合、実線で示
す曲線G-は、図5〜図8中の左側の位置で約10にな
る場合である。
と曲線G-で挟まれた範囲Gw+とGw-が、最適設計のた
めの条件であることが分かる。尚、図9〜図12中の1
点鎖線で示す曲線Gwoはほとんど変化せず、次式(6)
で近似することができる。 Gw/(λ/NA)=0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −0.4342Lp/(λ/NA)+0.332 …(6) また、図9〜図12により、曲線G+とG-は、曲線Gwo
を平行移動させたものにほぼ等しいことが分かる。した
がって、その平行移動量をそれぞれの範囲Gw+とGw-と
して、図9〜図12の結果を、グルーブ幅GdとGw+/
(λ/NA)の関係と、グルーブ深さGdとGw-/(λ
/NA)の関係に転写して表すと、図13に示す結果が
得られ、図13中の曲線Gw+と曲線Gw-で挟まれた範囲
が最適設計のための条件となる。尚、図13中の曲線G
w+は次式(7)で、曲線Gw-は次式(8)で近似するこ
とができる。 Gw/(λ/NA)=-4.48Gd+0.2112 …(7) Gw/(λ/NA)=-2.64Gd+0.1276 …(8) そして、図13の曲線Gw+と曲線Gw-で挟まれた範囲を
求めた結果、上記式(1)(2)が得られた。すなわ
ち、上記式(6)が最も良い設計条件であることから、
これを基準として上記式(7)と(8)を適用すると、
上記式(1)(2)が最適設計条件として求められる。
記式(1)(2)の条件に基づいて、グルーブ1のグル
ーブ幅Gwと、ランドプリピット3のプリピット長Lp
と、グルーブ深さGdと、光スポットSPの大きさ(直
径r)の形状が決められているので、グルーブ1とラン
ドプリピット3で反射される反射光を常に最適な光量に
設定することができる。すなわち、グルーブ1の情報と
ランドプリピット3の情報を高精度で検出することがで
きように、グルーブ1とランドプリピット3で反射され
る反射光を常に最適な光量に設定することができる。そ
して、グルーブ1の情報とランドプリピット3の情報を
高精度で検出することができるため、高密度での記録・
再生を安定的に実現し得る光ディスクを提供することが
できる。
録再生媒体に備えられている光源の射出光の波長と対物
レンズの開口数を設定することにより、高密度の光ディ
スクを用いて安定的に記録・再生を行うための記録再生
媒体を実現することができる。
定開口数の対物レンズで収束された所定波長の光がグル
ーブに位置づけて走査される記録再生媒体において、グ
ルーブ幅と、プリピット長と、グルーブ深さを、所定の
最適条件に基づいて形成したので、グルーブからの反射
光とランドプリピットからの反射光のそれぞれの光量
が、グルーブの情報とランドプリピットの情報とを最適
状態で検出することが可能となり、ひいては高精度且つ
高密度での記録・再生を安定的に実現することができ
る。
ルーブとグルーブ間のランドにランドプリピットとが形
成されている記録再生媒体の上記グルーブに位置づけ
て、上記光源からの光を収束して走査する所定開口数の
対物レンズとを備えた記録再生装置において、上記の波
長と開口数を、記録再生媒体のグルーブ幅とランドプリ
ピットのプリピット長と、グルーブとランドとの厚み方
向のグルーブ深さに対して、所定の最適条件に基づいて
設定したので、グルーブからの反射光とランドプリピッ
トからの反射光のそれぞれの光量を、グルーブの情報と
ランドプリピットの情報とを最適状態で検出するための
光量に設定することができる。この結果、高精度且つ高
密度での記録・再生を安定的に実現することができる。
図である。
の情報を読み出すための原理を説明するための説明図で
ある。
プリピット検出信号とRF信号の波形を示す波形図であ
る。
ドプリピット検出信号とRF信号の波形を示す波形図で
ある。
状態で検出されたかを判断するための説明図である。
が最適状態で検出されたかを判断するための説明図であ
る。
が最適状態で検出されたかを判断するための説明図であ
る。
が最適状態で検出されたかを判断するための説明図であ
る。
が最適状態で検出されたかを判断するための説明図であ
る。
とが最適状態で検出されたかを判断するための説明図で
ある。
とが最適状態で検出されたかを判断するための説明図で
ある。
とが最適状態で検出されたかを判断するための説明図で
ある。
とが最適状態で検出されたかを判断するための説明図で
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 グルーブと、前記グルーブ間のランドに
形成されたランドプリピットとを備え、開口数(NA)
の対物レンズで収束された波長(λ)の光が前記グルー
ブに位置づけて走査される記録再生媒体において、 前記グルーブの前記走査される方向に対して略直交する
方向のグルーブ幅(Gw)と、前記ランドプリピットの
前記走査される方向におけるプリピット長(Lp)が、 Gw/(λ/NA)=0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332 の条件に基づいて形成されていることを特徴とする記録
再生媒体。 - 【請求項2】グルーブと、前記グルーブ間のランドに形
成されたランドプリピットとを備え、開口数(NA)の
対物レンズで収束された波長(λ)の光が前記グルーブ
に位置づけて走査される記録再生媒体において、 前記グルーブの前記走査される方向に対して略直交する
方向のグルーブ幅(Gw)と、前記ランドプリピットの
前記走査される方向におけるプリピット長(Lp)と、
前記グルーブと前記ランドとの厚み方向のグルーブ深さ
(Gd;単位μm)が、 Gw/(λ/NA)≧0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332−(−2.64Gd+0.127
6) 且つ、 Gw/(λ/NA)≦0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(−4.48Gd+0.211
2) の条件に基づいて形成されていることを特徴とする記録
再生媒体。 - 【請求項3】 前記記録再生媒体は、前記光によって前
記グルーブに情報を記録又は情報を再記録させる光ディ
スクであることを特徴とする請求項1又は2に記載の記
録再生媒体。 - 【請求項4】 所定波長(λ)の光を射出する光源と、 グルーブと前記グルーブ間のランドにランドプリピット
とが形成されている記録再生媒体の前記グルーブに位置
づけて、前記光源からの光を収束して走査する所定開口
数(NA)の対物レンズとを備えた記録再生装置におい
て、 前記波長(λ)と開口数(NA)は、 前記記録再生媒体のグルーブ幅(Gw)と、前記ランド
プリピットのプリピット長(Lp)に対して、 Gw/(λ/NA)=0.2093{Lp/(λ/NA)}2−
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332 の条件に基づいて設定されていることを特徴とする記録
再生装置。 - 【請求項5】 所定波長(λ)の光を射出する光源と、 グルーブと前記グルーブ間のランドにランドプリピット
とが形成されている記録再生媒体の前記グルーブに位置
づけて、前記光源からの光を収束して走査する所定開口
数(NA)の対物レンズとを備えた記録再生装置におい
て、 前記波長(λ)と開口数(NA)は、 前記記録再生媒体のグルーブ幅(Gw)と、前記ランド
プリピットのプリピット長(Lp)と、前記グルーブと
前記ランドとの厚み方向のグルーブ深さ(Gd;単位μ
m)に対して、 Gw/(λ/NA)≧0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332−(−2.64Gd+0.127
6) 且つ、 Gw/(λ/NA)≦0.2093{Lp/(λ/NA)}2 −
0.4342Lp/(λ/NA)+0.332+(−4.48Gd+0.211
2) の条件に基づいて設定されていることを特徴とする記録
再生装置。 - 【請求項6】 前記記録再生媒体は、前記光によって前
記グルーブに情報を記録又は情報を再記録させる光ディ
スクであることを特徴とする請求項4又は5に記載の記
録再生装置。
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