JP4565116B2 - 光ディスクの再生方法 - Google Patents

Description

本願発明は、非線形現象を用いた超解像光ディスクの半径方向の高密度化に関するものである。

光ディスクの光学解像限界を超えた高密度化を図るため、読み出しレーザー光のスポット内に光ディスクの接線方向に複数個含まれる記録済みの光学解像限界以下のピット等の一つを、媒体に付加した機能性薄膜の光学特性等によって際だたせ、再生する技術が報告されている（非特許文献１〜３、特許文献１，２（特許文献２は、特許文献１のパテントファミリ）参照）。

これらの光ディスクでは、これまでの光ディスクとの整合性を図るため、フォーカス・トラック制御等の方法は、既存のシステムを利用している。また、これらの再生技術では、接線方向の分解能は高くなるが、半径方向の分解能はそれほど向上しない（スポット径は縮小しない）ため、光ディスクの半径方向においても光学回折限界以下の高密度化を試みると、従来のトラッキング技術での光学的な検出では困難である。

また、これらの光ディスクでは、光学解像限界以上と以下のサイズのピットが混在するため、読み出し信号にも、通常のファーフィールド信号と超解像信号が混在しているため、単純にトラックピッチを詰めても信号のクロストークが大きくなり、実用化は難しい。

そのため、光ディスクの半径方向の高密度化を図る方法として、従来のピットのプリグルーブ基板の一つのトラックに、多数の超解像以下のピットのみを複数列配置し、半径方向の密度を向上させた報告等が行われている（非特許文献４参照）。ここでは、トラックオフセットを調整することにより複数ピット列を独立して検出している。

J.Tominaga etal.:Appl.Phys.Lett.73,2078(1998) T.Kikukawa etal.:Appl.Phys.Lett.81,4697(2002) D.Yoon etal.:Jpn.J.Appl.Phys.43,4945(2004) J.Tomianga etal.:Jpn.J. Appl.Phys.37,L1323(1998) 特開平１０−６７８８３号公報 米国特許第６，２２６，２５８号明細書

ランド・グルーブ等のトラッキング用のガイドを設け、その一つのトラックに複数列の超解像ピットを導入して高密度化を図る方法を、再生専用光ディスクに適用する場合、生産性コスト・構造の複雑さ等の問題や、ランド・グループ構造のため、記録ピットに用いることが出来るスペースが狭くなってしまう問題等がある。そのため、既存の再生専用光ディスクと同様に記録済みのピット自体を用いたトラッキング法による光ディスクの半径方向の高密度化の実現が、真の意味での高密度ディスクの開発において望まれている。

上記課題を解決するために、本発明においては、光ディスクの半径方向に複数個からなるピット列をグループ化し、一つのトラックとして認識させるグループトラッキングの発想を適用した。一つのトラックは、半径方向には光学解像限界以下のサイズ、接線方向には光学解像限界以上と以下、もしくは光学解像限界以下のみのサイズを持つ複数のピット列で構成され、超解像ピット自体の再生は、局所的に発生した熱非線形現象を用いて行うが、トラッキングでは、複数列ピットを一つのトラックとして考え、読み出しレーザー光を移動し検出した、光ディスクからの反射光または透過光を用い、既存の光ディスクで利用されている方法（ファーフィールド光によるトラッキング）により実現する。

この発明は、ランド・グルーブ等のガイドを用いないでディスク半径方向の高密度化した光ディスクを実現する技術であるので、既存の再生専用光ディスクで用いている生産技術と方式をそのまま適用できる利点がある。そのため、本技術を用いたディスク構造は、原盤がより生産しやすいので、生産コスト削減の為に利点がある。また、記録ピットによるトラッキング法を用いているために、ディスク半径方向の高密度化の実現と、ランド・グルーブのガイド構造を除いて記録ピットスペースを広げる事による再生クロストークを改善することが実現でき、よりよい光ディスク特性を得るものである。

既存ディスクのディスクパターン 本願発明に係る単一ディスクパターン 本願発明に係るランダムディスクパターン 本願発明に係る多値化ディスクパターン 既存ディスク構造と本願発明に係るディスク構造におけるトラッキングエラー信号の計算値 本願発明に係るディスクの信号特性 ３列のピットの中央にビームのスポット中心がトラッキング制御するようにした場合の温度分布 本願発明に係るディスクにおいて、トラッキング信号にオフセットをかけた時の再生信号[光スポットの中心が外側のピット列上] 同上[光スポットの中心が中央と外側ピット列の間] 同上[光スポットの中心が中央のピット列上] プッシュプル信号のトラックピッチ依存性 ４列のピットの一つにビームのスポット中心がトラッキング制御するようにした場合の温度分布 ３列ピットの中央にビームのスポット中心が制御するようにした場合のスポット中心のピット列と隣接ピット列の温度差 ４列ピットの一つにビームのスポット中心が制御するようにした場合のスポット中心のピット列と隣接ピット列の温度差

以下に、本願発明を実施するための最良の形態を説明する。

ランド・グルーブ等のガイドを用いないでディスク半径方向の高密度化した光ディスクを実現する方法として、一つのトラックに複数のピット列が構成されたグループトラッキングを用いた。

図２に本発明のディスク構造を示す。

たとえば、図1に示すように、一般的な光ディスクの構造においては、波長（λ）:４０５ｎｍ、開口数（ＮＡ）：０．６５を用いた場合、光学解像限界は、λ／（４ＮＡ）で定義される。そのため、光学解像限界は、１５６ｎｍである。再生するための最小ピットサイズは、光学解像限界以上のサイズである０．２μｍである必要があり、また、トラッキング制御のために光学解像限界以上のサイズである０．２μｍのスペースを設ける必要があるために、ピットとスペースを合わせたトラックピッチは、０．４μｍ、最小記録ピットサイズは、０．２μｍである。そのため、ピットとピットの最小間隔は、およそ０．２μｍである。

しかしながら、図２に示すように、本発明の光ディスクの構造の場合、グループトラッキングを用いている。複数列のピットで構成されたトラックとピット幅は、図１で示した既存のトラックの最小ピット幅と同じ０．２μｍになるように構成されている。また、本発明の光ディスク構造の場合、グループ化されたピット列であるトラックの幅及び間隔は、読み出しに用いる光のスポット径に対して、それぞれ３０％から２００％及び３０％から２００％で可能であることを確認した。図２ａは、光学解像限界以下のサイズの単一ピットで構成した例である。図２ｂは、光ディスク半径方向のみ光学解像限界以下のサイズのピット幅を持つランダムパターンで構成した例である。図２ｃは、多値化再生用に光学解像限界以下のサイズのピットサイズ群を一つの光学解像限界以上のサイズとしてまとめた例である。図２ａ−図２ｃの場合において実証できることを確認した。

本実施例においては、複数列で構成されるピット列は３本で行った。また、複数列で構成される光ディスクの半径方向のピットサイズは光学解像限界以下で構成した。

図３に既存のディスク構造と本発明のディスク構造を用いた場合のプッシュプルトラッキング信号の計算結果を示す。１ピット列はいままでの超解像光ディスクであり、３ピット列は本発明で開発した半径方向に高密度化した超解像光ディスクである。

図３から、グループトラッキングを用いることにより、複数列のピットを一つのトラックとして認識し、トラッキングが可能な事が算出された。また、プッシュプルによるトラッキングエラー信号は、既存のディスク構造とほとんど同じレベルであることが算出された。

また、図４ａに、本発明のディスク構造を用いた時の再生信号特性の一例を示す。本発明のディスク構造のグループ化された３列のピットにそれぞれ異なった周期のピットが記録された超解像機能膜を有する光ディスクを作製し、再生した。グループ化された３列のピットの中央にビームのスポット中心がトラッキング制御するようにした場合、中央ピット列のみの再生信号が得られる事が確認された。

本発明の光ディスク構造の超解像再生で利用している局所的な光学的非線形現象は高温領域で発生する。図４ｂは、３列のピットの中央にビームのスポット中心がトラッキング制御するようにした場合の温度分布であり、３列ピットの中央のピット内温度は、隣接ピット列の温度よりも高いことが確認できる。中央ピット列と隣接ピット列との温度差が大きければ、中央ピット列のみの再生が可能であることを計算によっても実証した。

また、任意の記録ピット列とその隣接する記録ピット列との信号クロストークは、およそ−３０ｄＢ以下得られることが判明した。

また、図５は、再生に用いる再生ビームの中心（超解像再生は中心のみで発生する）がグループ化された３列のピット群の外側から中央にトラッキング制御がかかるようにオフセット制御をした時の再生信号である。図５ａは、再生ビームの中心がグループ化された３列のピット群の外側になるように、トラッキング制御をした時である。図５ｂは、再生ビームの中心がグループ化された３列のピット群の外側と中央の間になるように、トラッキング制御をした時である。図５ｃは、再生ビームの中心がグループ化された３列のピット群の中央になるように、トラッキング制御をした時である。図５ａ−図５ｃの実施例からグループ化されたピット群のおのおのピット列に再生の為に用いるビームの中心を一致させるようにトラッキング制御を行う事で、任意の位置のピット列の再生が可能なことが確認できる。

また、本発明を用いた光ディスク構造において、磁性材料を用いた超解像光ディスクの場合においても同様の効果を確認した。さらに、図２ｃに示したように、これら前述したグループトラッキングに光学解像限界以下のサイズを持つピットをグループ化し、光学解像限界以上の１つのピットとして認識させるグループ化ピットを用いることによる再生を行うことで多値化再生を行うことが可能なことも確認した。

図６は、グループ化された３本のピット列におけるプッシュプル信号のトラックピッチ依存性の計算結果である。横軸は、グループトラックのトラックピッチであり、スポット径で規格化している。グループ化されたピット列のトラック幅は、２００ｎｍ〜７００ｎｍであり、スポット径６３２ｎｍに対して、３０％〜１１０％となる。この結果から、グループ化されたピット列のトラック幅および間隔は、光のスポット径に対して、３０％から２００％の範囲で、良好なプッシュプル信号が得られることが確認できる。

本発明を用いた光ディスク構造において、グループ化されたピット列が４本の場合でも、トラッキング制御により任意のピット列の再生が可能であることを確認した。図７は、４本のピット列群の中の一つのピット列にビームのスポット中心がトラッキング制御されている場合の温度分布である。ピット列が３本の場合である図４ｂと同様に、スポット中心のトラック列のピット内部の温度は隣接するピット列の温度よりも高いことが分かる。この結果より、ピット列が４本の場合においても、ピット列が３本と同等の再生信号特性が得られることを実証した。

図４ｂ、図７の結果をさらに詳細に検討するため、スポット中心のピット列と隣接ピット列との温度差を図８に示す。図８ａ、図８ｂは、それぞれ３本のピット列、４本のピット列の場合である。ここで、温度差が大きいことは、所望の読み出しピット列のみの再生信号が得られることを意味し、隣接ピット列からのクロストークが小さいことを意味する。図８ａ、図８ｂの温度差は、ほぼ同じであり、ピット列が４本の場合においても、ピット列が３本と同等の再生信号特性が得られることが確認できた。

Claims (1)

1. 光ディスクの再生方法であって、
   上記光ディスクは、
   ランド及びグルーブが形成されていないディスク基板に半径方向のサイズが光学解像限界以下であるピットのみが施されており、接線方向のピット長も光学解像限界以下のピットを含み、かつ、非線形現象を用いた超解像再生をもたらす機能薄膜構造を付加し、
   上記ピットにより複数のピット列が形成され、該複数のピット列は半径方向にグループ化されていて、該グループ化された各列のピットに互いに独立した周期のピットが記録され、
   グループ化されたピット列で構成されたトラックの幅及び間隔が、読み出しに用いる光のスポット径に対して、それぞれ３０％から２００％及び３０％から２００％である光ディスクであり、
   レーザー光の半径方向への移動度を反射光又は透過光強度の変化として検出し、トラッキングエラー信号とするトラック制御を行い、
   局所的な非線形現象による再生と光学的なトラッキング法を用い、
   グループ化された各ピット列に再生の為に用いるビームの中心を一致させるようにトラッキング制御を行うことで、任意の位置のピット列の再生を行うことを特徴とする光ディスクの再生方法。