JP2010192061A - 記録型光ディスク媒体およびフォーマット - Google Patents

Abstract

【課題】
グルーブ記録方式の記録型光ディスク媒体において，情報を記録すると，マークに生じる光学的な位相差によって案内溝の深さが実効的に変化して，プッシュプル信号振幅が減少し，トラッキングサーボを不安定化させることがあった。
【解決手段】
案内溝の深さとマークの位相差の極性に応じて，案内溝の形状を決定する。また，マークの位相差に関する情報をバーストカッティング領域に予め記録しておく。
【選択図】図１

Description

本発明は，記録時および記録後におけるトラッキングサーボの安定化を実現する記録型光ディスク媒体およびフォーマットに関する。

ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ−Ｒに代表される記録型光ディスクでは，情報の記録は，レーザ光をディスクの情報記録面に集光して照射し微小なマークを形成することによって行われる。また，情報の再生は，マークとマーク間（スペース）の反射率の違いによる反射光強度の変化を検出することによって行われる。
図３は記録型光ディスク媒体の断面模式図である。円盤状の樹脂製の基板に，らせん状の溝が形成されている。本明細書では，図示したようにレーザ光入射側から見てくぼんでいる溝を凹形状の溝，突き出ている溝を凸形状の溝と呼ぶことにする。
レーザ光の集光点はトラッキングサーボによって案内溝に追従するように制御される。集光点の案内溝からのずれを表すトラッキング誤差信号としては一般的にプッシュプル信号が用いられる。プッシュプル信号は，ディスクからの反射光を，ディスク半径方向に対応して２分割された光検出器で受光し，各検出器の出力信号の差を取ることで生成される。
記録型光ディスクに情報を記録する方式として，案内溝にのみ記録するグルーブ記録方式と，案内溝と案内溝間の両方に記録するランド／グルーブ記録方式の２種類があり，Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃではグルーブ記録方式が採用されている。多くのＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ媒体では，プッシュプル信号振幅と再生信号レベルのバランスを考慮して，案内溝の深さが０．１λ／ｎ程度に設定される。
Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃについては，非特許文献１に詳細に記載されている。

Blu-ray Disc Founders；White Paper: BD R - Physical Specifications (February 2006)

グルーブ記録方式の記録型光ディスクにおいて，情報を記録すると，その部分のプッシュプル信号振幅が減少し，トラッキングサーボが不安定になる場合があった。これは，マーク部に生じる光学的な位相差によって案内溝の深さが実効的に変化し，プッシュプル信号振幅が変化するためである。
図１は，案内溝の深さとプッシュプル信号振幅の関係を，回折光学シミュレータを用いて計算し，結果をプロットしたものである。ここで，λはレーザ光の波長，ｎはカバー層の屈折率である。また，プッシュプル信号振幅は全光量信号（ＳＵＭ信号）の大きさで規格化されている。図１に示されるように，プッシュプル信号振幅は案内溝の深さに応じて変化する。図２は，案内溝の深さと全光量信号の大きさの関係をプロットしたものである。
例えば，図１において，案内溝の深さが０．１λ／ｎの場合，マークの位相差によって案内溝の深さが実効的に浅くなるとプッシュプル信号振幅が減少する。このように，マークの位相差によって案内溝の深さがどう変化するかは，未記録状態での案内溝の深さ，案内溝の形状（凹または凸），およびマークの位相差の極性によって決まる。
文献１の追記型Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃでは，案内溝の形状として，凹と凸のいずれも認められており，媒体製造元が任意に選ぶことができる。しかしながら，これはマークの位相差の極性とグルーブ形状の関係を考慮して規定されたものではない。
本発明の目的は，記録によるプッシュプル信号振幅の減少を抑制し，トラッキングサーボの安定化に寄与する記録型光ディスク媒体およびフォーマットを提供することにある。

上記の課題を解決するために，本発明では以下の手段を用いる。
（１）案内溝の形状の規定１
案内溝と案内溝間のうち，案内溝にのみ情報を記録する記録型光ディスク媒体において， 凹形状の溝にのみ情報を記録した場合と，凸形状の溝にのみ情報を記録した場合のそれぞれについて記録部のプッシュプル信号振幅を測定し，プッシュプル信号振幅が大きい方の溝を案内溝として用いる。情報を記録する際のレーザ光パワーとしては，例えば記録再生特性が最良（ジッタ最小，エラーレート最小等）となるパワーを用いる。
こうすることで，情報を記録することによってその部分のプッシュプル信号振幅が著しく減少してトラッキングサーボが不安定化するのを防ぐことができる。それは，一方の溝に情報を記録したときにプッシュプル信号振幅が減少するように実効的な溝深さが変化する場合，もう一方の溝に情報を記録すると溝深さは逆方向に変化するからである。
ここで，マークの位相差や案内溝の深さを制御することによっても同様の効果を得ることができるが，これらは記録特性や媒体製造の容易さ等に関わるパラメータであり，記録部のプッシュプル信号振幅だけを考慮して設計することはできないことから適当ではない。

また，どちらの溝を案内溝とするかは，媒体製造時に予め決められるべきものである。従って，アドレス情報が，案内溝をディスク半径方向にウォブルさせることによって記録される方式の場合には，上記方法によって案内溝と定められた側の溝がウォブルされることになる。
（２）案内溝の形状の規定２
溝深さが０〜０．２λ／ｎの範囲であって，マークの位相差の極性が凹のときには凹形状の溝を案内溝とし，マークの位相差の極性が凸のときには凸形状の溝を案内溝とする。
ここで，マークの位相差の極性とは，レーザ光入射側から見てマークが窪んで見えるか突き出て見えるかの違いに対応する。ここでは，マーク部で反射するレーザ光の光学的距離が未記録部と比較して大きくなる場合は凹，小さくなる場合は凸ということにする。
溝深さとプッシュプル信号振幅の関係は図１のグラフのようになる。この結果に基づいて案内溝の形状を決定する。まず，溝深さは０〜０．２λ／ｎの範囲とする。この理由として，溝深さが０．２〜０．３λ／ｎの範囲では，図２に示されるように，全光量信号がミラー部（溝のない部分）の０．２倍未満と小さく，信号再生特性の観点から不十分だからである。０．３λ／ｎ以上の範囲については，溝が深くなることによる媒体製造時における溝の転写性の観点から適当ではない。以上の理由から溝深さを０〜０．２λ／ｎの範囲とした。なお，０．３λ／ｎは，λ＝４０５ｎｍ，ｎ＝１．６の場合に約７６ｎｍである。
ここで，図１に示されるように，溝深さが０〜０．２λ／ｎの範囲のとき，溝深さが増加するほどプッシュプル信号振幅が増加する。従って，図４のように，マークの位相差の極性が凹のときには凹形状の溝に，極性が凸のときには凸形状の溝に情報を記録することにより実効的に溝深さが増加する方向となるため，記録部のプッシュプル信号振幅の減少を抑制することができる。
例えば，溝深さが０．１λ／ｎの媒体において，マークの位相差の極性が凹の場合，凸形状の溝にマークが存在すると溝深さは実効的に小さくなりプッシュプル信号振幅は減少する方向である。一方，凹形状の溝の場合は，溝深さは大きくなりプッシュプル信号振幅は増加する方向である。従って，この場合には案内溝を凹形状にする。
マークの位相差の極性は，光スポットが案内溝を横切るときのディスク半径方向のプッシュプル信号と，光スポットがマーク列に追従しているときのディスク接線方向のプッシュプル信号を比較することによって判別することができる。
（３）マーク位相差情報の記録
マークの位相差に関する情報を，光ディスク媒体上のバーストカッティング領域に格納する。バーストカッティング領域には，高パワーのレーザ光を照射することによってバーコード状のマークが形成され，媒体固有識別情報等が記録される。一般的に，バーストカッティング領域はユーザデータ記録領域の内周側に設けられる。
バーストカッティング領域ではディスク半径方向に同一の構造となっており，トラッキングサーボが掛かっていなくても情報を読み取ることができるため，凹溝と凸溝のどちらの溝にトラッキングサーボを掛けるべきかを，記録するのに適している。
バーストカッティング領域に格納されるマークの位相差に関する情報として，例えば，タンジェンシャルプッシュプル信号の極性と振幅を用いる。
ドライブ装置は，マークの位相差に関する情報を取得することによって，記録動作時のパラメータを調整することができる。例えば，記録パワー学習の際，ドライブ装置のトラッキングサーボ能力に応じて記録パワーを変化させる範囲を設定するのに用いることができる。

本発明の記録型光ディスク媒体およびフォーマットによれば，記録部のプッシュプル信号振幅の減少を防止することができるため，記録中および記録後のトラッキングサーボの安定化に寄与することができる。

案内溝の深さとプッシュプル信号振幅の関係を示した図。 案内溝の深さと溝部の全反射光量の関係を示した図。 記録型光ディスク媒体の断面構造を示した模式図。 マークの位相差の極性と案内溝の形状の関係を示した図。 本発明の記録型光ディスクを用いた光ディスク装置の構成を示した図。

以下，本発明の実施の形態を，図面を参照して説明する。
（実施例１）
図３は，本発明の記録型光ディスクの記録面の断面模式図である。

本発明の，一実施例の光ディスクの部分拡大図を図４に示す。情報トラックは，ディスク状基板上に，スパイラル状に設けられたグルーブで構成されている。本実施例ではランド部には情報は記録しない。トラック間隔（隣接グルーブ中心間の平均距離）は０．３２ミクロンである。グルーブ部は基板上に設けられた溝部となっており，該溝部の深さは約２０ｎｍである。本実施例は波長約４０５ｎｍ，開口比約０．８５の光ヘッドにて記録再生を行なうことを想定しているため，この２０ｎｍの溝深さは波長の１２分の１の光学距離にほぼ等しい。溝部は，振幅約１５ｎｍｐｐで半径方向にウォブルして形成されている。
（実施例２）本発明の光ディスク装置の基本構成
実施例１の記録型光ディスク媒体を用いた光ディスク装置の基本構成を，図５を用いることにより説明する。図５は，装置の基本構成を模式的に示した図である。レーザダイオード１０７から出射した直線偏光のレーザ光１０８は，コリメートレンズ１０９を通過することで平行な光束となり，偏光ビームスプリッタ１１０に入射する。偏光ビームスプリッタ１１０は，ある方向の直線偏光をほぼ損失無く透過させ，それとは９０°だけ偏光方向がずれた直線偏光をほぼ損失無く反射させる光学素子である。ここでは，レーザダイオード１０７から出射したレーザ光の偏光方向の場合に透過するようになっている。偏光ビームスプリッタ１１０を透過した直線偏光のレーザ光は，１／４波長板１１１を通過することで円偏光に変わる。このレーザ光は，アクチュエータ１１３で位置制御された対物レンズ１１２により，Ｌ０層１０３に合焦されて反射する。このとき同時に，Ｌ１層１０５においても，レーザ光の一部が反射する。Ｌ０層１０３及びＬ１層１０５で反射したレーザ光は，再び１／４波長板１１１を通過することにより直線偏光に戻るが，偏光方向はレーザダイオード１０７から出射された元のレーザ光から９０°だけずれる。このため偏光ビームスプリッタ１１０により反射され，直角方向に進行方向を変える。進行方向を変えたレーザ光は，絞り込みレンズ１１４により光検出器面上に集光される。この時，Ｌ０層１０３で反射したレーザ光は第１の光検出器１１５上に合焦する。一方，Ｌ１層１０５で反射したレーザ光は，検出器面上に合焦せず，大きな光スポットとなり，第１の光検出器１１５及び第２の光検出器１１６の両方に入射する。第１の光検出器１１５は，図９のように，ディスクの半径方向及び周方向に対応してそれぞれ２分割，計４分割された構造となっている。４分割された各光検出器Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの出力信号ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ及びＩＤを演算したＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＤ，及び（ＩＡ＋ＩＤ）−（ＩＢ＋ＩＣ） は，それぞれ再生ＲＦ信号及びトラッキング誤差信号として使用される。

以上に記載した実施形態は本発明の好適な具体例であるが，本発明の範囲はこれらの形態に限られたものではない。
本発明は，トラッキング方式が差動プッシュプル方式の場合にも適用できる。差動プッシュプル信号に対しても同様である。

１０１…２層光ディスク媒体，１０２…基板，１０３…Ｌ０層，１０４…中間層，１０５…Ｌ１層，１０６…カバー層，１０７…レーザダイオード，１０８…レーザ光，１０９…コリメートレンズ，１１０…偏向ビームスプリッタ，１１１…１／４波長板，１１２…対物レンズ，１１３…アクチュエータ，１１４…絞り込みレンズ，１１５…第１の光検出器，１１６…第２の光検出器，

Claims (4)

1. レーザ光を照射して，案内溝と案内溝間のうち案内溝にのみマークを形成することにより情報を記録する記録型光ディスク媒体において，
   前記レーザ光の入射側からみて凸形状の凸溝と凹形状の凹溝のうち，記録部の規格化プッシュプル信号振幅がより大きい方の溝を案内溝として用いることを特徴とする記録型光ディスク媒体。
2. レーザ光を照射して，案内溝と案内溝間のうち案内溝にのみマークを形成することにより情報を記録する記録型光ディスク媒体において，
   前記レーザ光の波長をλ，カバー層の屈折率をｎとしたとき，前記案内溝の深さが０〜０．２λ／ｎの範囲であって，前記マークの位相差の極性が凹のときには凹形状の溝を案内溝とし，前記マークの位相差の極性が凸のときには凸形状の溝を案内溝とすることを特徴とする記録型光ディスク媒体。
3. 請求項１または２に記載の記録型光ディスク媒体において、
   前記マークの位相差の情報が，媒体固有識別情報記録領域に記録されていることを特徴とする記録型光ディスク媒体。
4. 請求項３に記載の記録型光ディスク媒体において、
   前記媒体固有識別情報記録領域はバーストカッティング領域であることを特徴とする記録型光ディスク媒体。

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