JP2000285522A - 光ディスク基板 - Google Patents

光ディスク基板

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JP2000285522A
JP2000285522A JP2000084358A JP2000084358A JP2000285522A JP 2000285522 A JP2000285522 A JP 2000285522A JP 2000084358 A JP2000084358 A JP 2000084358A JP 2000084358 A JP2000084358 A JP 2000084358A JP 2000285522 A JP2000285522 A JP 2000285522A
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depth
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crosstalk
substrate
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斗燮 尹
Chang-Min Park
彰民 朴
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    • G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 グルーブ深度が光ピックアップに用いられる
レーザー波長の１/４ｎ乃至１/２ｎ（ｎ：基板の屈折
率）間の値を有するディープグルーブ型光ディスク基板
を提供する。 【解決手段】 傾斜角θで傾いたグルーブ壁を有し、所
定深度で引入形成された多数のディープグルーブと、基
板表面高さで形成された多数のランドとを含んでランド
とグルーブ全てに記録可能になっているとともに、クロ
ストークが最小になるように規格化されたグルーブの深
度Dは以下の式を満足することを特徴とする。 D＝0.4022 − 0.4574×A + 0.6458×A2 ここで、A＝((NA・TP)/λ)×(1/sin2θ) D＝(物理的なグルーブ深度)×(n/λ)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はランド及びグルーブ
が形成された光ディスク基板に係り、詳細にはグルーブ
深度が光ピックアップに用いられるレーザー波長の１/
４n乃至１/２n（n：基板の屈折率）間の値を有するディ
ープグルーブ型光ディスク基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、光ディスクは非接触式で情報
の記録/再生を遂行するディスクプレーヤーの情報記録
媒体として採用される。
【０００３】制限された記録領域内に記録密度を高める
ために、ランドとグルーブ各々に情報を記録できるよう
になった構造の光ディスク基板が提案されたことがあ
る。
【０００４】図１は一般的なランド/グルーブ記録方式
の光ディスク基板を示す概略的な断面図である。示した
ように、光ディスクの基板１は内周から外周側に形成さ
れ、螺旋構造で相互連結された多数のトラック各々には
所定深度で引入された多数のグルーブ３と、光ディスク
の表面高度の多数のランド５が形成されている。
【０００５】特に、２．６ギガバイトDVD-RAMフォーマ
ットブックではランドとグルーブとの幅方向広さ比が約
５０：５０の比率を有する。このように構成されたラン
ド/グルーブ記録の長所としては、ランドとグルーブの
高さ差により隣接トラックから発生する雑音のクロスト
ークを減らしうる点と、ランドとグルーブ全てに記録す
るので記録密度を高められる点及び、プッシュプル（Pu
sh-pull）信号を発生させる光学的トラックピッチがデ
ータトラックピッチの１/２でプッシュプル信号がラン
ドとグルーブ中いずれか一側にのみ記録する方式より相
対的に大きいプッシュプル信号を得られる点が挙げられ
る。
【０００６】一方、前記の構造を有する光ディスクの場
合、記録密度を向上させるためにトラックピッチ（TP）
をさらに減らすべきである。この場合、記録再生特性を
維持するためには記録レーザービームサイズも一緒に小
さくなるべきである。しかし、表１に示したようにDVD
光ディスクの記録容量が増えるにつれて記録ビームサイ
ズに対する相対的なトラックピッチが小さくなって、隣
接トラックの信号が消されるクロス消去現象が発生して
記録密度を高めるのに制約になる。
【０００７】
【表１】
【０００８】ここで、クロス消去の原因としては、照射
される記録ビームによる隣接トラックでの熱吸収と記録
時高温の熱が隣接トラックに伝えられる二つの形態に分
けられる。光ディスクの熱伝逹は主に記録膜を通じてな
されるので、隣接トラック間の距離を遠くすれば熱伝逹
による温度上昇を抑えることができる。
【０００９】このような点を勘案して提案されたものと
してディープグルーブ方式の光ディスクがある。この提
案されたディープグルーブ光ディスク基板はグルーブ深
度を通常的な光ディスクのグルーブ深度（Gd）をλ/６n
（ここで、λは光ピックアップ用レーザーの波長、nは
光ディスクの屈折率）近くでさらに深くして、熱伝導距
離を長くすることによって、クロス消去とクロストーク
を同時に抑制できるようになっている。
【００１０】しかし、グルーブ深度を深くすれば一定の
深度領域ではトラッキング信号のプッシュプル信号の位
相が逆転される問題がある。
【００１１】図２は４．７ギガバイトDVD-RAM条件での
グルーブ深度に従うプッシュプル（PPR）、分割プッシ
ュプル（DPP：Divided Push-Pull）、オントラック比
（OTR：On Track Ratio）測定値を示すグラフである。
【００１２】前記プッシュプル信号の位相が逆転される
という意味は、図１を参照して説明された通常のグルー
ブではランドをトラッキングする条件がディープグルー
ブではグルーブをトラッキングする条件になったことで
ある。これは実際ドライブでは混用が不可能な条件で、
図１を参照して説明されたDVD-RAMフォーマットではプ
ッシュプル信号の位相を同一にするためにグルーブ深度
をλ/４n以下と規定した。
【００１３】また、前記クロストーク及びプッシュプル
信号はグルーブ壁傾斜角θ（図１参照）に影響を受け
る。ここで、グルーブ壁傾斜角θは図１に示したよう
に、基板の断面でランドまたはグルーブの延長線とグル
ーブ壁の延長線がなす角を意味する。
【００１４】図３は光ピックアップ装置の対物レンズ開
口数NAが０．６で、グルーブ壁傾斜角θが６０°、８０
°の場合のグルーブ深度に従うクロストーク及びプッシ
ュプル信号を示すグラフである。即ち、A、B各々はグル
ーブ傾斜角θが６０°と８０°の場合、各々に対するグ
ルーブ深度に従うクロストーク信号を示すことである。
そして、C、D各々はグルーブ傾斜角θが６０°と８０°
の場合各々に対するグルーブ深度に従うプッシュプル信
号を示すことである。
【００１５】ここで、グルーブ深度は入射光の波長及び
基板の屈折率を勘案して規格化した値である。図面でプ
ッシュプル信号が０になる地点は光学的にグルーブ深度
がλ/４nになる地点である。一方、示したように同一レ
ーザー波長で物理的な深度が同一でも傾斜角θに従って
光学的深度が変わる。また、前述したようにプッシュプ
ル信号はグルーブ深度λ/４nを中心として反転する。そ
して、ディープグルーブでのプッシュプル信号は傾斜角
θにより変化する。
【００１６】図面を調べれば、グルーブ深度が浅い部分
ではグルーブ壁傾斜角θの変換に従うプッシュプル信号
とクロストーク特性の変化量が小さくてグルーブ深度だ
けでプッシュプル信号とクロストーク特性を全て表現で
きる。
【００１７】しかし、グルーブ深度が深い部分ではグル
ーブ壁傾斜角θを６０°とした場合と８０°とした場合
において、プッシュプル信号とクロストーク特性の変化
量が大きくなる問題点がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
点を勘案して案出されたことであって、グルーブ深度が
波長の１/４n以上のディープグルーブ構造においてクロ
ストークとクロス消去特性に優れるように構造が改善し
た光ディスクを提供することに目的がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は傾斜角θで傾いたグルーブ壁を有し、所
定深度で引入形成された多数のディープグルーブと、基
板表面高さで形成された多数のランドとを含んで前記ラ
ンドとグルーブ全てに記録可能になった光ディスク基板
において、クロストークが最小になるように規格化され
たグルーブの深度Dは以下の式を満足することを特徴と
する。
【００２０】D＝0.4022 − 0.4574×A + 0.6458×A2 ここで、A＝((NA・TP)/λ)×(1/sin2θ) D＝(物理的なグルーブ深度)×(n/λ) TP: トラックピッチ NA: 開口数 θ: ランドまたはグルーブの延長線とグルーブ壁の延長
線がなす角 λ: 用いられる光ピックアップ用レーザー光の波長 n: 基板の屈折率である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施形態に対して詳細に説明する。本発
明に係る光ディスク基板は図１を参照して説明されたよ
うに、所定深度で引入形成された多数のディープグルー
ブと、基板表面高さで形成された多数のランドを含んで
構成される。前記ディープグルーブは傾斜角θで傾いた
グルーブ壁を有する。
【００２２】本発明はこのように構成された光ディスク
基板のグルーブ深度及び、傾斜角θを実験結果に基づい
て導出された数式及び条件式で限定することによって、
グルーブ深度がλ/４n以上のディープグルーブ構造でク
ロストーク及びクロス消去特性に優れ、トラッキング特
性を良好にしたことに特徴がある。
【００２３】図４はトラックピッチ０．２６μm、０．
３０μm、０．３４μm、０．４０μm各々で傾斜角θが
６０°と８０°の場合、規格化されたグルーブ深度Dの
変化に従うクロストークを示すグラフである。ここで、
実験に使われたレーザー波長は４１０nmで、開口数NAは
０．６５である。
【００２４】図５は開口数０．６０、０．６３、０．６
５、０．６７各々で規格化されたグルーブ深度Dの変化
に従うクロストークを示すグラフである。ここで、実験
に使われたレーザー波長は４１０nmで、トラックピッチ
TPは０．３４μmで、傾斜角θは７０゜である。
【００２５】図４及び図５を参照すれば、本発明に係る
光ディスク基板の重要条件は隣接トラックにより発生す
るクロストークを減らすことであって、クロストークに
影響を与える因子としてはグルーブ深度、グルーブ傾斜
角、トラックピッチ、開口数があることが分かる。これ
らによる影響を定性的に表現すれば次の通りである。
【００２６】グルーブ深度はクロストークに一番影響を
たくさん及ぼす因子で浅いグルーブと深いグルーブ二つ
の領域で各々相殺効果が一番良い点に存在する。トラッ
クピッチTPは小さくなるほどクロストーク最小点が浅い
厚さに移動し、グルーブ傾斜角θは角度が大きくなるに
つれてクロストーク最小点が浅い厚さに移動する。開口
数NAは大きくなるにつれてクロストーク最小点が深い厚
さに移動する傾向があり、クロストーク最小点のグルー
ブ深度マージンが広くなる。
【００２７】前記のグルーブ深度、トラックピッチ、傾
斜角及び開口数の定性的な関係を数式化すれば次の通り
である。即ち、ディープグルーブ領域でNAを０．６乃至
０．６７、TPを０．２６μm乃至０．４０μm、傾斜角θ
を５０°乃至８８°の範囲で各々変化させた計算結果に
基づいてクロストーク最小点のグルーブ深度を数式
（１）のように数式化した。
【００２８】 D＝0.4022 − 0.4574×A + 0.6458×A2 ・・・・・・（１） ここで、D＝(物理的なグルーブ深度)×(n/λ) A＝((NA・TP)/λ)×(1/sin2θ) θ: ランドまたはグルーブの延長線とグルーブ壁の延長
線がなす角
【００２９】前記のように計算結果により算出された値
で絶対基準を設定するには限界があるので、前記の数学
式（１）を満足させるグルーブ深度Dを基準としてプッ
シュプル信号が逆転されない有効グルーブ深度Deffで選
定することが望ましい。即ち、プッシュプル信号が０に
なるグルーブ深度とクロストーク最小点の差が一番小さ
な条件が概略１５nm（規格化された値に変えて表現すれ
ば概略０．０８４４である）であるのでクロストーク最
小点±０．０８４４・NA領域をディープグルーブでクロ
ストークを相殺する領域として定義できる。従って、有
効グルーブ深度Deffは数式（２）を満足することが望ま
しい。
【００３０】 Deff＝D±０．０８４４・NA ・・・・・・（２）
【００３１】前記グルーブ傾斜角θ及びトラックピッチ
TPの範囲は次のように決まる。まず、本発明のような光
ディスク基板においてトラックピッチの下限値は理論上
ランドまたはグルーブの記録面が記録マークの幅以上で
あればよい。従って、トラックピッチの下限値はグルー
ブ傾斜角θに従って変化する。
【００３２】これを勘案して、最小記録マーク幅に従う
トラックピッチとグルーブ傾斜角θの組合は数学式
（３）の条件を満足すべきである。
【００３３】 tanθ≧D/(TP −Wm) ・・・・・・（３） ここで、Wmは最小記録マークの幅である。
【００３４】前記グルーブ構造の他の制約条件としては
クロストーク最小深度を挙げられる。ここで、クロスト
ークの最小点はトラックピッチとグルーブ傾斜角θによ
り影響を受けるが、クロストークの最小点が一定の深度
以上になればプッシュプル信号が小さくなってトラッキ
ングができない。即ち、グルーブ深度が１３５nm以上で
はプッシュプル信号が０．２以下に落ちるため、前記の
数式（２）のマージンを考慮してクロストーク最小点の
深度を１２０nmで限定することが望ましい。即ち、数式
（４）の条件式を満足することが望ましい。
【００３５】 sin2θ≧1.25×((NA・TP)/λ) ・・・・・・（４）
【００３６】従って、TP及びグルーブ傾斜角θは、前記
数式（３）及び数式（４）の条件を全て満足する範囲内
で決まることが望ましい。
【００３７】一方、前記グルーブ傾斜角θの上限値は９
０°以上になれず、トラックピッチTPの上限値は記録光
学系の光学的限界により決まる。即ち、記録容量、光ピ
ックアップ条件、コード条件により決まる。これを式で
表現すれば数式（５）と同一である。
【００３８】 ここで、光ディスク上の記録可能な面積はπ(R0 2−Ri 2)
で、最小バイト長さは((λ/2・NA)/2)÷m×kであり、必
要データ量は使用者データ×余分データ×スペア空間を
意味する。
【００３９】そして、Roは光ディスクの記録可能な面積
中外側半径であり、Riは内側半径である。また、mは最
小マーク当りチャンネルビット数で、kはバイト当りチ
ャンネルビット数である。
【００４０】４．７ギガバイトDVD-RAM規格に提示され
たセクター構造（２６９７バイト/セクター）、記録半
径２４１００μm〜５７５００μm、３%のスペア空間を
基準とする時、前記の数学式（４）に従う計算によれ
ば、１５ギガバイトを貯蔵するためには最大０．４７３
μmまでトラックピッチを広げることができる。この計
算結果は波長４００nm、開口数０．６を有する光ピック
アップを使用した場合に対することである。
【００４１】そして、波長４００nm、開口数０．６５の
光ピックアップを使用した場合、１８ギガバイトを貯蔵
するためには最大０．４２７μmまでトラックピッチを
広げることができる。
【００４２】図６及び図７はオシロスコープを通じて測
定したジッタ特性を示す波形図であって、図６は既存構
造の浅い深度を有するグルーブ構造に対することで、図
７はグルーブ傾斜角８０°を有するディープグルーブ構
造に対することである。
【００４３】表２に示したように同一グルーブ傾斜角に
対してはシェローグルーブとディープグルーブでジッタ
特性が類似に測定されることが分かる。
【００４４】一方、本発明のディープグルーブを有する
光ディスク基板において、ディープグルーブによるプッ
シュプル信号の反転に従う４．７ギガバイトDVD-RAMと
の互換性問題はヘッダピットの位置を変えることによっ
て解決できる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
【発明の効果】前記のように構成された本発明に係る光
ディスクは数式（１）乃至数式（４）に示したように、
グルーブ深度及びグルーブ傾斜角を限定することによっ
て、１５ギガバイト乃至１８ギガバイト容量の光ディス
ク具現時最大トラックピッチを概略０．４２μm以上に
広げることができる。また、ディープグルーブ構造でク
ロストーク及びクロス消去特性及びトラッキング特性を
良好にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なランド/グルーブ記録方式の光ディ
スク基板を示す部分断面図である。
【図２】 ４．７ギガバイトDVD-RAM条件でのグルーブ
深度に従うプッシュプル（PPR）、分割プッシュプル（D
PP：Divided Push-Pull）、オントラック比（OTR：On T
rack Ratio）測定値を示す図である。
【図３】 光ピックアップ装置の対物レンズ開口数NAが
０．６で、グルーブ壁傾斜角θが６０°、８０°の場合
のグルーブ深度に従うクロストーク及びプッシュプル信
号を示す図である。
【図４】 トラックピッチ０．２６μm、０．３０μm、
０．３４μm、０．４０μm各々で傾斜角θが６０°と８
０°の場合、規格化されたグルーブ深度Dの変化に従う
クロストークを示す図である。
【図５】 開口数０．６０、０．６３、０．６５、０．
６７各々で規格化されたグルーブ深度Dの変化に従うク
ロストークを示す図である。
【図６】 シェロー（shallow）グルーブ構造に対する
オシロスコープを通じて測定したジッタ特性を示す波形
図である。
【図７】 本発明に係るディープグルーブ構造の光ディ
スク基板に対するオシロスコープを通じて測定したジッ
タ特性を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 基板 ５ ランド θ 傾斜角 ＴＰ トラックピッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 傾斜角θで傾いたグルーブ壁を有し、所
    定深度で引入形成された多数のディープグルーブと、基
    板表面高さで形成された多数のランドとを含んで前記ラ
    ンドとグルーブ全てに記録可能になった光ディスク基板
    において、 クロストークが最小になるように規格化されたグルーブ
    の深度Dは以下の式を満足することを特徴とする光ディ
    スク基板。 D＝0.4022 − 0.4574×A + 0.6458×A2 ここで、A＝((NA・TP)/λ)×(1/sin2θ) D＝(物理的なグルーブ深度)×(n/λ) TP: トラックピッチ NA: 開口数 θ: ランドまたはグルーブの延長線とグルーブ壁の延長
    線がなす角 λ: 用いられる光ピックアップ用レーザー光の波長 n: 基板の屈折率である。
  2. 【請求項２】 有効グルーブ深度Deffは以下の式を満足
    することを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの基
    板。 Deff＝D±０．０８４４・NA
  3. 【請求項３】 前記傾斜角θ及びトラックピッチTPは次
    の各条件式を満足することを特徴とする請求項１または
    請求項２に記載の光ディスク基板。 tanθ≧D/(TP −Wm) ここで、Wmは最小記録マークの幅である。 sin2θ≧1.25×((NA・TP)/λ)
JP2000084358A 1999-03-25 2000-03-24 光ディスク基板 Withdrawn JP2000285522A (ja)

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EP (1) EP1039451A3 (ja)
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