JP2005346829A

JP2005346829A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2005346829A
Application number: JP2004165011A
Authority: JP
Inventors: Masaru Dowaki; 優堂脇
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: JP4133933B2

Abstract

【課題】大容量で且つ安定してトラッキング可能な青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体を得ること。
【解決手段】（１）ピットが形成される領域が互いに等しい面積のセルからなり、各々のセルの面積に対するピットの面積占有率に応じてＮ値（Ｎは３以上の自然数）に面積変調されたピットが形成されている光記録媒体であって、該ピットが該光記録媒体に設けられたグルーブ又はランド上に形成されている青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体。
（２）再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、グルーブの深さｄ_Ｇが、λ／２５ｎ≦ｄ_Ｇ≦λ／８．３ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）を満足する（１）記載の多値光記録媒体。
（３）再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、ピットの深さｄ_ｐが、λ／４ｎ≦ｄ_ｐ≦λ／３．６ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）を満足する（１）又は（２）記載の多値光記録媒体。
【選択図】図１

Description

本発明は、青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体に関するものである。

従来、光ディスクにおいては、スパイラル状又は同心円状のトラック上に、２値のデジタルデータが、エンボス加工等による凹凸のピット（ＲＯＭディスク）や無機・有機記録膜への穴形成（追記型ディスク）、結晶状態の違い（相変化ディスク）などによって記録されている。これらの記録データを再生する際には、トラック上にレーザ光を照射して、その反射光の強度差等を検出し再生信号を得る。そして得られた再生信号を、例えば一定のしきい値で判断して、２値のデータを検出している。特に、ＲＯＭディスクは、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のように、原盤に形成された凹凸のピットを、成形板に転写することにより、安価、かつ大量に作成でき、配布用として使用される。原盤の凹凸ピットは、ガラス基板等の上にレジストを形成し、これにレーザ光を照射して潜像を形成し、現像して形成される。

このような光ディスクの容量を増加させる方法としては、情報を再生するためのレーザ光の波長λと、集光レンズの開口数ＮＡで決まる記録面上のスポット径を小さくすることによって分解能を高めピットを微細化したりトラックピッチを詰めたりする方法がある。現状では、波長λは４０５ｎｍ程度、開口数ＮＡは０．８５程度が限界であるが、ＮＡが大きくなるに伴い光ディスクの傾き等により発生する様々な光学的収差の劣化量が大きくなるため、光ディスク表面から記録面までの層厚みを薄くする必要がある。しかし、現在広く使われているＤＶＤ媒体の層厚みより薄くなり、ＮＡも異なる（ＤＶＤドライブのＮＡは０．６５）ため、互換が取り難いという問題が生じる。

光ディスクの容量を増加させるもう一つの方法として、２値データではなく３値以上の多値データを記録する方法が考案されている。特許文献１には、ピットの深さを複数段階にすることによって多値情報を得る方法が記載されており、また、特許文献２にはピットの大きさや深さを複数段階にすることによって多値情報を得る方法が記載されている。また、特許文献３には多値情報を記録するＲＯＭディスクにおいて、多値パターンと多値パターンの間を浅い溝でつなぐことにより、トラッキング特性を改善する方法が記載されている。
しかしながら、特許文献１、特許文献２においてはピットの深さを複数段階にしているため、多値データ毎にプッシュプル信号の振幅が変動し、安定してプッシュプル信号を確保することが困難である。また、特許文献３においては、ほぼ同じ振幅のプッシュプル信号が出るように多値パターンと溝の深さを最適化しているが、多値データ毎のプッシュプル信号の振幅がほぼ同じになるようなピットの深さにすると溝の深さが浅くなってプッシュプル振幅を確保するのが難しく、逆にプッシュプル振幅を確保できるような溝の深さにするとピットの深さが浅くなって多値データ毎のプッシュプル信号の振幅が異なってしまい、安定してプッシュプル信号の振幅を確保することが困難である。以上のように、特許文献１〜３においては安定してトラッキングするのが困難である。

特開平８−７７５９９号公報特開平６−１２４４５０号公報特開２００３−２３３９３２号公報

本発明は、上記のような事情の下になされたもので、大容量で且つ安定してトラッキング可能な青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体の提供を目的とする。

上記課題は次の１）〜５）の発明（以下、本発明１〜５という）によって解決される。
１）ピットが形成される領域が互いに等しい面積のセルからなり、各々のセルの面積に対するピットの面積占有率に応じてＮ値（Ｎは３以上の自然数）に面積変調されたピットが形成されている光記録媒体であって、該ピットが該光記録媒体に設けられたグルーブ又はランド上に形成されていることを特徴とする青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体。
２）再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、グルーブの深さｄ_Ｇが次の式を満足することを特徴とする１）記載の多値光記録媒体。
λ／２５ｎ≦ｄ_Ｇ≦λ／８．３ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）
３）再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、ピットの深さｄ_Ｐが次の式を満足することを特徴とする１）又は２）記載の多値光記録媒体。
λ／４ｎ≦ｄ_ｐ≦λ／３．６ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）
４）ピットが、円形パターンで形成されていることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の多値光記録媒体。
５）ピットが、セルの中心位置に形成されていることを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の多値光記録媒体。

以下、上記本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の多値光記録媒体は、３９０〜４２０ｎｍ程度の青色波長の光により安定に再生することができるものである。青色波長の光を用いること及び多値記録を行うことにより、従来に比べて記録容量を大幅に増加させることができる。
図１は、本発明の再生専用の多値光記録媒体の一例を示す概略図である。ここで、図１（ａ）は多値ピットがグルーブ上に形成され、図１（ｂ）は多値ピットがランド上に形成されているが、面積の等しいセルの中心位置に径の異なる円形のピットが形成されている点は同じである。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ピットの径を異ならせることによってセルの面積に対するピットの面積占有率が異なり、３値以上の多値に変調されている。
このような再生専用の多値光記録媒体の妥当性を立証するために、波長４０５ｎｍのレーザ光をＮＡ０．６５の対物レンズを備えたピックアップ装置を用いて再生した場合について検証を行った。より詳しくは、図１（ａ）、（ｂ）におけるグルーブ幅、ランド幅、トラックピッチを、それぞれ仮に３００ｎｍ、１５０ｎｍ、４５０ｎｍとし、様々なピット深さ（ｄ_ｐ）、ピット径、グルーブ深さ（ｄ_Ｇ）を有する多値光記録媒体について検証を行った。

図２（ａ）〜（ｃ）は、トラックエラー信号の検出方法としてプッシュプル法を用いた場合のプッシュプル信号振幅を求めた結果である。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれグルーブ深さが１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍとなっている。なお、プッシュプル信号振幅は、和信号即ち再生信号で正規化している。
図２（ａ）によれば、ピット深さ、ピット径によらず、ほぼ２０％のプッシュプル信号振幅が安定して得られている。また、図２（ｂ）によれば、ピット深さ、ピット径によらず、ほぼ４０％のプッシュプル信号振幅が安定して得られている。また、図２（ｃ）によれば、ピット深さ、ピット径によらず、ほぼ６０％のプッシュプル信号振幅が安定して得られている。
一方、図３（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）〜（ｃ）に対応した再生信号である。なお、再生信号は、ミラー面（グルーブ及びピットの無い面）からの反射光量で正規化している。図３（ａ）〜（ｃ）を比較すると、グルーブ深さが深くなるに従って、最も大きい再生信号と最も小さい再生信号の差であるダイナミックレンジが狭くなっている。ダイナミックレンジが狭くなると、ピットの変調数を減らさざるを得なくなり、大容量化の観点から好ましくない。

以上、グルーブ深さに着目すると、ダイナミックレンジを十分に確保して大容量化に配慮しながら、プッシュプル信号振幅が安定して得られるグルーブ深さは１０〜３０ｎｍである。この深さは、図１に示した多値光記録媒体の記録面に貼り合わせる基板の屈折率をｎとすると（一般的に基板に用いられるポリカーボネート樹脂の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．６２１程度）、λ／２５ｎ〜λ／８．３ｎに相当する。経験的には４０％程度の信号振幅が安定して得られればトラッキング可能であるから、グルーブ深さは２０ｎｍ程度が好ましい。この深さは、λ／１２．５ｎに相当する。なお、基板を貼り合わせる際の接着剤には、基板と同等の屈折率のものを選択して用いる。
またピット深さに着目すると、図２（ａ）〜（ｃ）によれば、ピット深さが５０〜７０ｎｍの時にピット深さのばらつきに対する正規化再生信号の変化が比較的小さくて好ましいが、図３（ａ）〜（ｃ）によれば、ピット深さが６０〜７０ｎｍの時にピット径によらずほぼ同等の正規化プッシュプル信号振幅が得られるから、６０〜７０ｎｍの範囲がより好ましい。この深さは、λ／４ｎ〜λ／３．６ｎに相当する。ピット深さをこのような値にすることにより、面積変調されたピット間で正規化プッシュプル信号振幅のばらつきを抑えることができ、安定したトラッキングが可能となる。
そして、上記の例のように４０５ｎｍで安定に再生可能なグルーブ深さ及び／又はピット深さに設定された多値光記録媒体は、波長３９０〜４２０程度の青色波長のレーザ光により安定に再生することができる。

図４は、グルーブ幅を３００ｎｍ、グルーブ深さを２０ｎｍ、ピット深さを６０ｎｍとして、ピット径を変化させた時の再生信号の変化を求めた結果である。なお、再生信号は、ミラー面（グルーブ及びピットの無い面）からの反射光量で正規化している。
ここで、ピット形状が円形の場合、最大のピット径は図１に示すように、グルーブ幅又はセル長のどちらかによって制限される。今、仮にセル長を２４０ｎｍとすると、最大のピット径はセル長によって制限される。従ってダイナミックレンジを決定する最大の再生信号はピット径が０ｎｍの時に得られ、最小の再生信号はピット径が２４０ｎｍの時に得られる。そこで図４中のレベル０〜レベル７は多値レベル数を８値として、ダイナミックレンジを均等に分割して決定されている。この時のそれぞれのピット径は、０ｎｍ，７２ｎｍ，１０３ｎｍ，１２８ｎｍ，１５３ｎｍ，１７７ｎｍ，２０３ｎｍ，２３３ｎｍである。これによりＮ＝８値の多値の再生信号を生成でき大容量化が達成できる。

これらの各ピットは円形で且つ深さが同一であるから、レーザ露光により容易に形成することができ、また、各々のセルの中心位置に形成されているので、再生時において一定のサンプリング周期で再生信号を容易に得ることができる。また、セル長を２４０ｎｍより大きくし、ピット径をグルーブ幅まで拡大すれば、図４において更にダイナミックレンジを確保できるが、その場合は光記録媒体における記録密度が低下してしまう。そこでセル長やトラックピッチを広げることなく、即ち記録密度を低下させることなく、ダイナミックレンジを確保するために、図５に示すようにピット形状を楕円形とすることによってピットの面積を大きくしても良い。楕円形のピットはレーザ露光によって比較的容易に形成することができる。
なお、上記の説明において用いた円形や楕円形のピットという用語は、必ずしも幾何学的に完全な円や楕円のみを指す訳ではなく、通常の方法で光を照射することにより得られる多少の歪を持った略円形や略楕円形のピットも含むことは言うまでもない。

本発明１〜３によれば、グルーブ又はランドから安定してプッシュプル信号の振幅を確保でき、かつピットからプッシュプル信号を発生させないようにすることができるので、大容量で且つ安定してトラッキング可能な青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体を得ることができる。
更に、本発明４によれば、レーザ露光により容易にピットを形成することができる。但し、実際に原盤を作製する際には、光記録媒体を回転させながらレーザ光を照射して潜像を形成すること、及びレーザビームの強度分布が楕円分布を有することから、回転方向又は半径方向に楕円形状となる場合もある。
更に、本発明５によれば、再生時において一定のサンプリング周期で再生信号を得ることができる。

本発明の多値光記録媒体の一例を示す概略図。（ａ）グルーブ上に多値ピットを設けた場合、（ｂ）ランド上に多値ピットを設けた場合。図１（ａ）、（ｂ）におけるグルーブ幅、ランド幅、トラックピッチを固定し、様々なピット深さ、ピット径、グルーブ深さを有する多値光記録媒体について検証を行った結果を示す図。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれピット深さが１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍの場合である。図２（ａ）〜（ｃ）に対応した再生信号を示す図。グルーブ幅を３００ｎｍ、グルーブ深さを２０ｎｍ、ピット深さを６０ｎｍとして、ピット径を変化させた時の再生信号の変化を求めた結果を示す図。ピット形状を楕円形状とする場合を示す図。

符号の説明

Ｌランド
Ｇグルーブ

Claims

ピットが形成される領域が互いに等しい面積のセルからなり、各々のセルの面積に対するピットの面積占有率に応じてＮ値（Ｎは３以上の自然数）に面積変調されたピットが形成されている光記録媒体であって、該ピットが該光記録媒体に設けられたグルーブ又はランド上に形成されていることを特徴とする青色波長対応の再生専用の多値光記録媒体。
再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、グルーブの深さｄ_Ｇが次の式を満足することを特徴とする請求項１記載の多値光記録媒体。
λ／２５ｎ≦ｄ_Ｇ≦λ／８．３ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）
再生時に照射されるレーザ光の波長をλ、光記録媒体の基板の屈折率をｎとしたとき、ピットの深さｄ_ｐが次の式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の多値光記録媒体。
λ／４ｎ≦ｄ_ｐ≦λ／３．６ｎ（λ＝３９０〜４２０ｎｍ）
ピットが、円形パターンで形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の多値光記録媒体。
ピットが、セルの中心位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の多値光記録媒体。