WO1998049680A1 - Support d'enregistrement et dispositif de lecture optique - Google Patents

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WO1998049680A1
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objective lens
laser
numerical aperture
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PCT/JP1998/001894
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Inventor
Yoichi Tsuchiya
Original Assignee
Sanyo Electric Co., Ltd.
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    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
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    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam

Definitions

  • the present invention relates to a recording medium and an optical pickup device, and more particularly, to a recording medium having a recording density about twice that of a compact disk and an optical pickup device for reproducing information from the recording medium.
  • Optical discs with a thickness of about 1.2 mm such as CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), that can read information using a semiconductor laser are provided.
  • CD-ROMs Compact Disc-Read Only Memory
  • focus servo control and tracking servo control are performed on an objective lens in an optical pickup device, and a pit array on a signal recording surface is irradiated with a laser beam.
  • the recording density has been increasing to record long moving images.
  • the DVD Digital Video Disc
  • the DVD Digital Video Disc
  • the thickness of the DVD is 0.6 mm, and by bonding these on both sides, 9.4 Gbytes of information can be recorded on one optical disc.
  • double-density CDs having the same diameter and thickness as CDs and having twice the recording density of CDs, and CD- ⁇ having three times the recording density of CDs are currently being developed.
  • LDs laser discs
  • MUSE-LDs that record muse signals are also available.
  • the double-density CD will have a diameter and thickness of C
  • the various optical disks currently provided various values are employed for the wavelength of the semiconductor laser in the optical pickup device, the numerical aperture of the objective lens, the track pitch of the recording medium, the shortest pit length, and the like.
  • the reproduction characteristics of the double-density CD can be improved by setting the specific values of the wavelength of the semiconductor laser, the numerical aperture of the objective lens, the track pitch, and the minimum pit length. Whether it can be optimized has not yet been considered.
  • an object of the present invention is to provide a recording medium having excellent reproduction characteristics and an optical pickup device therefor. Disclosure of the invention
  • a recording medium for an optical pickup device having a laser having a wavelength of ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of NA has the following formula: 0.7 / TP / (E / NA ) Provide a track with a pitch of TP ⁇ m that satisfies ⁇ 0.8.
  • an optical pickup device for a recording medium including a track having a pitch of TP / zm includes a laser and an objective lens.
  • the laser has a wavelength of ⁇ / m.
  • the objective lens focuses the beam from the laser and has a numerical aperture of N A that satisfies the equation: 0.7 TPZ (ZN A) ⁇ 0.8.
  • the laser wavelength ⁇ ⁇ , the numerical aperture of the objective lens ⁇ , and the track pitch ⁇ ⁇ ⁇ m have the above relationship, crosstalk and jitter are suppressed, and a sufficient tracking error signal can be obtained. The reproduction characteristics are improved.
  • a recording medium for an optical pickup device including a laser having a wavelength of ⁇ ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of ⁇ has a formula: 0 ⁇ 40 ⁇ L / (e / NA) ⁇ 0.45
  • the track with the shortest pit length of L ⁇ m is provided.
  • an optical pickup device for a recording medium including a track having a shortest pit length of L // m includes a laser and an objective lens.
  • the laser has a wavelength of
  • the objective lens focuses the beam from the laser and has the formula: 0.40 L / ( ⁇ ZNA) has NA numerical aperture satisfying 0.45.
  • the track pitch ⁇ ⁇ ⁇ satisfies the relationship 0.7 TP / ( ⁇ () ⁇ 0.8, or the shortest pit length L ⁇ m is 0.40 LZ (2 / NA) ⁇ 0. Since it is only necessary to satisfy the relationship of 45, various semiconductor lasers and objective lenses can be used, and as a result, the design of the optical pickup device becomes easy.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of the optical disc according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing a relationship between crosstalk and T PZ ( ⁇ / ⁇ ⁇ ) in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a relationship between a normalized tracking error signal and TP / ( ⁇ / ⁇ ) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between ⁇ and ⁇ in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the modulation factor and L / ( ⁇ / ⁇ ) according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the jitter and the degree of modulation in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between L (shortest pit length) and fly / ⁇ .
  • an optical pickup device 10 is for reproducing a signal from a double-density CD 5 having a recording density twice as high as that of a CD.
  • the semiconductor laser 1 generates a laser beam having a wavelength of ⁇ ⁇ m.
  • the collimator lens 2 makes the laser beam from the semiconductor laser 1 parallel.
  • the half mirror 13 transmits the laser beam from the collimator lens 2 straight, and reflects the laser beam reflected by the double density CD 5 toward the photodetector 7 vertically.
  • the objective lens 4 has a numerical aperture of NA, and focuses the laser beam transmitted through the half mirror 3 on a signal recording surface 55 of double density CD 5.
  • the focusing lens 6 focuses the laser beam reflected by the half mirror 3 on the photodetector 7.
  • the photodetector 7 detects the laser beam from the focusing lens 6, and generates a reproduction signal, a focus error signal, a tracking error signal, and the like in response to the detection.
  • the laser beam generated by the semiconductor laser 1 is collimated by the collimator lens 2, and then enters the objective lens 4 through the half mirror 3. .
  • the laser beam incident on the objective lens 4 is condensed by the objective lens 4 and is irradiated on the signal recording surface 55 through a transparent substrate 56 having a double density CD 5.
  • the laser beam After being reflected by the signal recording surface 55, the laser beam returns to the half mirror 3 through the objective lens 4, and half of the laser beam is reflected in a direction at 90 degrees to the incident direction.
  • the light is focused on the photodetector 7 by the focusing lens 6.
  • the photodetector 7 detects the intensity of the laser beam reflected from the signal recording surface 55, and generates a reproduction signal, a focus error signal, a tracking error signal, and the like according to the intensity.
  • the double-density CD 5 has a circular transparent substrate 56 formed of a polycarbonate resin or the like. On the main surface of the transparent substrate 56, a large number of pits 57 are formed in a spiral shape. A row of these pits 57 forms a track 58. Therefore, here, one track 58 runs spirally. The spacing between adjacent tracks 58 is called the track pitch.
  • This Rack 58 has a track pitch of TP / m.
  • the original recording signal is modulated by the EFM method, and the pit 57 has various lengths since the pit 57 is formed according to the modulated signal.
  • the 3-bit pit 59 is the shortest of the pits 57.
  • the length of such a pit 59 is called the shortest pit length.
  • track 58 has a shortest pit length of Lm.
  • the track pitch TP and the shortest pit length L are determined so that the recording density is twice the CD, and the track pitch TP and the shortest pit length L are determined based on the determined track pitch TP and shortest pit length L.
  • the wavelength of the semiconductor laser 1 and the numerical aperture of the objective lens 4 suitable for reproducing the double-density CD 5 are determined.
  • Table 1 below shows the wavelength ⁇ ( ⁇ ) of the semiconductor laser 1 used in the first embodiment, the numerical aperture ⁇ of the objective lens 4, ⁇ , the track pitch ⁇ ⁇ , and ⁇ ⁇ ( ⁇ / ⁇ ). .
  • Table 1 shows not only the above-mentioned parameters used for reproducing double-density CD5, but also for comparison, the parameters used for reproducing CD, LD, MUSE-LD, CD-ct, and DVD. One is also shown.
  • CD playback uses a semiconductor laser with a wavelength of 0.780 // m (780 nm) and an objective lens with a numerical aperture of 0.45, and the track pitch TP is set to 1.6 / zm.
  • ⁇ / ⁇ is 1.73
  • TP / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.925.
  • the track pitch of a CD is For example, it is shown in Table 1 of “Electronic Technology”, Nikkan Kogyo Shimbun, 1996, Vol. 38, No. 8, p.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.780 m and an objective lens having a numerical aperture of 0.50 are used, and the track pitch TP is set to 1.6 ⁇ . Is done. In this case, ⁇ is 1.56 and ⁇ ⁇ ( ⁇ / ⁇ ) is 1.026.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.670 or 0.685 ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of 0.55 are used, and the track pitch TP Is set to 1.1 m.
  • the wavelength of the semiconductor laser is 0.67 O ⁇ m
  • lZNA is 1.218
  • TPZ (ZNA) is 0.90.
  • the wavelength of the semiconductor laser is 0.685 / im
  • ⁇ / ⁇ is 1.245
  • T P / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.88.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.685 or 0.680 ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of 0.55 are used. Set to 1.0 / zm.
  • f / NA is 1.245
  • TP / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.80.
  • Wavelength of semiconductor laser one The case of 0. 6 70 ⁇ ⁇ , ⁇ / / NA is l. 2 1 8 next, ⁇ V / ( ⁇ / ⁇ ) becomes 0.8 2.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.635 or 0.650 ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of 0.60 are used, and the track pitch TP Is set to 0.74 / m.
  • the wavelength of the semiconductor laser is 0.635 ⁇ m, ⁇ , ⁇ is 1.058, and T P / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.6992.
  • the wavelength of the semiconductor laser is 0.650 / xm, ⁇ is 1.083, and T P / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.683.
  • the track pitch of DVDs is also shown in Table 1 of the "Electronic Technology" mentioned above.
  • the semiconductor laser 1 having a wavelength of 0.780 ⁇ m (780 nm), and 0.5 2
  • the objective lens 4 having a numerical aperture of 1 is used, and the track pitch TP of the double-density CD 5 is set to 1.
  • f / NA is 1.50
  • TP / ( ⁇ / NA) is 0.73.
  • the recording density in the track running direction should be twice that of the CD
  • the recording density in the cross direction of the track should be less than that of the CD.
  • a method of doubling is conceivable.
  • Figure 3 shows the relationship between crosstalk and TPZ (ZNA) measured using a semiconductor laser 1 with a wavelength of 0.780 ⁇ m and an objective lens 4 with a numerical aperture of 0.52.
  • Crosstalk indicates the rate at which signals from adjacent tracks are mixed into regular signals, and decreases as the value of TPZ ( ⁇ / ⁇ ) increases. If the crosstalk value exceeds 80%, the jitter will increase and an appropriate reproduced signal cannot be obtained. Therefore, it is desirable that 0.7 ⁇ ( ⁇ / ⁇ ).
  • Fig. 4 shows the relationship between the tracking error signal standardized on the basis of CD and TP / ( ⁇ / ⁇ ).
  • the tracking error signal is a well-known control signal generated by the photodetector 7 for tracking servo control, and the standardized tracking error signal is obtained from a CD having a track pitch of 1.6 ⁇ . It shows the magnitude of the tracking error signal obtained from this double-density CD 5 when the magnitude of the tracking error signal is "1". If the relationship of 0.7 ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ , 30 ⁇ ) 0.8 is satisfied, the normalized tracking error signal falls within the range of 30 to 50% and is obtained from the double-density CD. By amplifying the tracking error signal about twice, tracking servo control can be performed without being affected by noise. Therefore, such double-density CD 5 can easily ensure compatibility with CD.
  • the double-density CD 5 has a track pitch of TP // m that satisfies the equation: 0.7 ⁇ TT / (e / NA) ⁇ 0.8 , Crosstalk and jitter are suppressed, and the reproduction characteristics are improved.
  • TP // m that satisfies the equation: 0.7 ⁇ TT / (e / NA) ⁇ 0.8 , Crosstalk and jitter are suppressed, and the reproduction characteristics are improved.
  • compatibility with a CD can be easily secured.
  • the track pitch TP is mainly set to a desired value, but in the second embodiment, the shortest pit length is set to a desired value instead of the track pitch TP.
  • Table 2 below shows the wavelength of the semiconductor laser used for reproducing the double-density CD 5, the numerical aperture ⁇ of the objective lens 4, ⁇ / ⁇ , the shortest pit length L, and LZ ( ⁇ / ⁇ ). .
  • Table 2 shows not only the parameters described above for double-density CD5, but also the parameters for CD, LD, MUSE-LD, and DVD for comparison.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.780 // m and an objective lens having a numerical aperture of 0.45 are used for CD reproduction, and the shortest pit length L is Set to 0.833 ⁇ m.
  • ⁇ / ⁇ is 1.73
  • L / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.481.
  • Electric Technology indicates a minimum pit length of 0.834 ⁇ m for CDs.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.780 ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of 0.50 are used, and the shortest pit length L is set to 0.543 jum.
  • ⁇ / ⁇ is 1.56
  • L / ( ⁇ / ⁇ ) is 0.348.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.670 ⁇ m and an objective lens having a numerical aperture of 0.55 are used, and the shortest pit length is 0.486 / im.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 0.635 or 0.650 / X m and an objective lens having a numerical aperture of 0.60 are used, and the shortest pit length L is 0.4. Set to ⁇ m.
  • is 1.058 and LZ ( ⁇ ) is 0.378.
  • LZ ((/ ⁇ ) is 0.369.
  • the “electronic technology” mentioned above indicates that the minimum bit length of a DVD is 0.400 ⁇ m.
  • a semiconductor laser 1 having a wavelength of 0.780 / m (780 nm) and an objective lens 4 having a numerical aperture of 0.52 are used.
  • the shortest pit length L is set to 0.618 ⁇ m. In this case, ⁇ / ⁇ is 1.50, and L, ( ⁇ / ⁇ ) is 0.421.
  • the shortest pit length L of the double density CD 5 is examined based on the average value of 1.3 mZ seconds.
  • FIG. 6 shows the relationship between the modulation degree of the double density CD 5 and LZ ( ⁇ / ⁇ ).
  • the degree of modulation is the ratio of the signal intensity of the shortest pit length (3 ⁇ ) to the signal intensity of the longest pit length (11 T).
  • the modulation factor is in the range of 40 to 50%.
  • Fig. 7 shows the relationship between the jitter and the modulation factor of the 3 ⁇ signal.
  • the 3 ⁇ jitter is about 25 nanoseconds.
  • the error rate will be practically acceptable.
  • the modulation depth that can be actually used is 40% or less. Desirably, it is also within a large range.
  • L / (e / NA) is 0.45, it is desirable that L / (e / NA) ⁇ 0.45.
  • FIG. 8 The condition of 0.40 ⁇ L / ( ⁇ / ⁇ ) and 0.45 described above is shown in FIG.
  • the shortest pit length L, the semiconductor laser The wavelength of 1 and the numerical aperture NA of the objective lens 4 are set to desired values in the region 80 excluding the straight lines 81 and 82. Therefore, the reproduction characteristics of the double-density CD 5 are improved.
  • the double-density CD 5 has the shortest pit length of L ⁇ m satisfying the following equation: 0.40 ⁇ L / ( ⁇ / ⁇ ) ⁇ 0.45
  • the reproduction characteristics are improved, for example, jitter is suppressed.
  • the track pitch TP is set to a desired value
  • the shortest pit length L is set to a desired value
  • Both the track pitch TP and the shortest pit length L are set to desired values.
  • the track pitch TP ⁇ m of the double density CD 5 is The formula: 0.7 TP / (E / NA) satisfies 0.8, and the shortest pit length L / zm satisfies the formula: 0.40 ⁇ L / (; L / NA) ⁇ 0.45.
  • the aperture of the objective lens 4 is The number NA satisfies the formula: 0.7 to TPZ ( ⁇ / ⁇ ) ⁇ 0.8, and the formula: 0.40 to LZ ( ⁇ / ⁇ ) ⁇ 0.45.
  • the double-density CD 5 is expressed by the following equation: 0.7 ⁇ T
  • the recording medium of the present invention is useful not only as an optical disk for karaoke and games, but also as an optical disk for movies and audio.

Landscapes

  • Optical Head (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

明細書 記録媒体および光ピックァップ装置 技術分野
この発明は、 記録媒体および光ピックアップ装置に関し、 さらに詳しくは、 コ ンパク トディスクの約 2倍の記録密度を有する記録媒体、 およびその記録媒体か ら情報を再生する光ピックアップ装置に関する。 背景技術
CD-ROM (コンパク トディスク一リードオンリ一メモリ) のように半導体 レーザを用いて情報を読出すことが可能な約 1. 2 mm厚の光ディスクが提供さ れている。 この種の光ディスクから情報を再生するためには、 光ピックアップ装 置において対物レンズにフォーカスサ一ボ制御およびトラッキングサーボ制御を 行ない、 信号記録面のピット列にレーザビームを照射する。 最近では、 長時間の 動画を記録するために高密度化が進んでいる。
たとえば、 CD— ROMと同じ直径 1 2 cmの光ディスクに、 片面で 4. 7 G バイ トの情報を記録する DVD (デジタルビデオディスク) 規格が提案されてい る。 DVDの厚さは 0. 6mmであり、 これらを両面に貼り合わせることにより、 1枚の光ディスクに 9. 4 Gバイ トの情報を記録することができる。 また、 CD と同じ直径および厚さを有し、 CDの 2倍の記録密度を有する倍密度 CD、 およ び CDの 3倍の記録密度を有する CD— αが現在開発されている。 さらに、 LD (レ一ザディスク) 、 およびミューズ信号を記録した MUSE— LDも提供され ている。
今後、 これら多種類の光ディスクの中で、 倍密度 CDは、 直径および厚さが C
Dと同じであることから、 高密度化の要請とプレーヤ側の要請とを同時に満たす 光ディスクとして注目を集め、 たとえばカラオケ用の光ディスクとして用いられ たり、 ゲーム用の光ディスクとして用いられることが予想される。 その場合、 厚 さを CDと同じ 1. 2mmにしたままで高密度化を図る方が現行の光ディスクと の互換性を確保することができる。
現在提供されている種々の光ディスクに対しては、 光ピックアップ装置におけ る半導体レーザの波長、 対物レンズの開口数、 記録媒体のトラックピッチ、 最短 ピット長などについて種々の値が採用されている。 しかしながら、 倍密度 CDに 対しては、 半導体レーザの波長、 対物レンズの開口数、 トラックピッチ、 最短ピ ット長などを具体的にどのような値に設定すれば、 倍密度 CDの再生特性を最適 化することができるのかについてはいまだ検討されていない。
そこで、 この発明は、 優れた再生特性を有する記録媒体、 およびそのための光 ピックァップ装置を提供することを目的とする。 発明の開示
この発明の 1つの局面に従うと、 λ mの波長を有するレーザと、 NAの開口 数を有する対物レンズとを有する光ピックアップ装置用の記録媒体は、 式: 0. 7く TP/ (え/ NA) < 0. 8を満たす T P μ mのピッチを有するトラックを 備える。
一方、 TP/zmのピッチを有するトラックを含む記録媒体用の光ピックアップ 装置は、 レーザと、 対物レンズとを備える。 レーザは、 え / mの波長を有する。 対物レンズは、 レーザからのビームを合焦し、 かつ式: 0. 7く TPZ (え ZN A) < 0. 8を満たす N Aの開口数を有する。
レーザの波長 λ μιη、 対物レンズの開口数 ΝΛ、 およびトラックのピッチ Τ Ρ μ mが上記のような関係を有するため、 クロストークおよびジッタが抑えられ、 十分なトラッキングェラ一信号が得られるなど、 再生特性が向上する。
この発明のもう 1つの局面に従うと、 λ μ mの波長を有するレーザと、 ΝΛの 開口数を有する対物レンズとを含む光ピックァップ装置用の記録媒体は、 式: 0 · 40<L / (え/ NA) < 0. 45を満たす L^mの最短ピット長を有するトラ ックを備える。
一方、 L//mの最短ピット長を有するトラックを含む記録媒体用の光ピックァ ップ装置は、 レーザと、 対物レンズとを備える。 レーザは、 の波長を有す る。 対物レンズは、 レーザからのビームを合焦し、 かつ式: 0. 40く L/ (λ ZNA) く 0. 4 5を満たす N Aの開口数を有する。
最短ピット長 L /x m、 レーザの波長 λ /χ ηι、 および対物レンズの開口数 ΝΛが 上記のような関係を有するため、 ジッタが抑えられ、 十分な変調度が得られるな ど、 再生特性が向上する。
また、 トラックピッチ Τ Ρ μ ηιが 0. 7く T P/ (λΖΝΑ) < 0. 8の関係 を満たすか、 または最短ピット長 L μ mが 0. 4 0く LZ (2/NA) < 0. 4 5の関係を満たしさえすればよいので、 種々の半導体レーザおよび対物レンズを 用いることができ、 その結果、 光ピックアップ装置の設計が容易となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の実施の形態による光ピックアップ装置の構成を示す図であ る。
図 2は、 この発明の実施の形態による光ディスクの構成を示す平面図である。 図 3は、 この発明の第 1の実施の形態におけるクロストークと T PZ (λ/Ν Α) との関係を示すグラフである。
図 4は、 この発明の第 1の実施の形態における規格化されたトラツキングェラ 一信号と T P/ (λ/ΝΑ) との関係を示すグラフである。
図 5は、 この発明の第 1の実施の形態における Τ Ρと λΖΝΛとの関係を示す グラフである。
図 6は、 この発明の第 2の実施の形態における変調度と L/ (λ/ΝΑ) との 関係を示すグラフである。
図 7は、 この発明の第 2の実施の形態におけるジッタと変調度との関係を示す グラフである。
図 8は、 L (最短ピット長) とえ/ ΝΛとの関係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。 なお、 図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。
最初に、 後述する第 1から第 3の実施の形態に共通する光ディスクおよびその ための光ピックアツプ装置にっレ、て説明する。
図 1を参照して、 この発明の実施の形態による光ピックアップ装置 1 0は、 C Dの 2倍の記録密度を有する倍密度 C D 5から信号を再生するためのものであつ て、 半導体レーザ 1と、 コリメ一タレンズ 2と、 ハーフミラー (または偏向ビー ムスプリッタ) 3と、 対物レンズ 4と、 集光レンズ 6と、 光検出器 7とを備える。 半導体レーザ 1は、 λ μ mの波長を有するレーザビームを生成する。 コリメ一 タレンズレンズ 2は、 半導体レーザ 1からのレーザビームを平行にする。 ハーフ ミラ一 3は、 コリメータレンズ 2からのレーザビームを真っ直ぐに透過させると ともに、 倍密度 C D 5で反射したレーザビームを光検出器 7に向けて垂直に反射 させる。 対物レンズ 4は、 N Aの開口数を有し、 ハーフミラー 3を透過したレ一 ザビームを倍密度 C D 5の信号記録面 5 5上に合焦する。 集光レンズ 6はハーフ ミラー 3で反射したレーザビームを光検出器 7に集光させる。 光検出器 7は、 集 光レンズ 6からのレ一ザビームを検出し、 これに応じて再生信号、 フォーカスェ ラー信号、 トラッキングエラー信号などを生成する。
上記のように構成された光ピックアップ装置 1 0においては、 半導体レーザ 1 によって生成されたレ一ザビームはコリメ一タレンズ 2によって平行にされた後、 ハ一フミラー 3を通って対物レンズ 4に入射する。 対物レンズ 4に入射したレー ザビームは対物レンズ 4によって集光され、 倍密度 C D 5の透明基板 5 6を通つ て信号記録面 5 5に照射される。 レ一ザビームはこの信号記録面 5 5で反射され た後、 対物レンズ 4を通ってハーフミラー 3に戻り、 レ一ザビームの半分が入射 方向に対して 9 0度をなす方向に反射され、 さらに集光レンズ 6によって光検出 器 7に集光される。 光検出器 7においては、 信号記録面 5 5から反射したレーザ ビームの強度が検出され、 その強度に応じて再生信号、 フォーカスエラー信号、 トラツキングェラ一信号などが生成される。
一方、 倍密度 C D 5は図 2に示されるように、 ポリカーボネート樹脂などで形 成された円形の透明基板 5 6を有する。 この透明基板 5 6の主表面上には、 多数 のピット 5 7がスパイラル状に形成されている。 これらピット 5 7の列がトラッ ク 5 8を形成する。 したがって、 ここでは 1本のトラック 5 8がスパイラル状に 走っている。 隣接するトラック 5 8の間隔はトラックピッチと呼ばれる。 このト ラック 58は TP / mのトラックピッチを有する。 また、 もとの記録信号は EF M方式で変調され、 その変調された信号に応じてピット 57が形成されているた め、 ピット 57は種々の長さを有する。 たとえばもとの記録信号が 3 T— 1 1 T の RL L方式で符号化される場合は、 3ビットのピット 59がピット 57の中で もっとも短くなる。 このようなピット 59の長さは最短ピット長と呼ばれる。 こ こでは、 トラック 58は L mの最短ピット長を有する。
後述する第 1から第 3の実施の形態は、 記録密度が CDの 2倍になるようにト ラックピッチ TPおよび最短ピット長 Lを決定し、 その決定したトラックピッチ TPおよび最短ピット長 Lに基づいて倍密度 CD 5の再生に適した半導体レーザ 1の波長および対物レンズ 4の開口数を決定している。
[第 1の実施の形態]
次の表 1は、 第 1の実施の形態で用いられる半導体レーザ 1の波長 λ (μπι) 、 対物レンズ 4の開口数 ΝΑ、 λΖΝΑ、 トラックピッチ Τ Ρ、 および Τ ΡΖ (λ /ΝΑ) を示す。 この表 1には倍密度 CD 5の再生に用いられる上述したパラメ ータだけでなく、 これとの比較のために CD、 LD、 MUSE— LD, CD— ct、 および DVDの再生に用いられるパラメ一タも示されている。
表 1
Figure imgf000007_0001
表 1に示されるように、 CDの再生には、 0. 780 //m (780 nm) の波 長を有する半導体レーザ、 および 0. 45の開口数を有する対物レンズが用いら れ、 トラックピッチ TPは 1. 6 /zmに設定される。 この場合、 λ/ΝΑは 1. 73となり、 TP/ (λ/ΝΑ) は 0. 925となる。 CDのトラックピッチは、 たとえば 「電子技術」 , 日刊工業新聞社, 1 9 9 6, V o l . 3 8, No.8, p . 5 3の表 1に示されている。
また、 LDの再生には、 0. 7 8 0 mの波長を有する半導体レ一ザ、 および 0. 5 0の開口数を有する対物レンズが用いられ、 トラックピッチ T Pは 1. 6 μ πιに設定される。 この場合、 λΖΝΛは 1. 5 6となり、 Τ ΡΖ (λ/ΝΑ) は 1. 0 2 6となる。
また、 MUS E— LDの再生には、 0. 6 7 0または 0. 6 8 5 μ mの波長を 有する半導体レーザ、 および 0. 5 5の開口数を有する対物レンズが用いられ、 トラックピッチ T Pは 1. 1 mに設定される。 半導体レーザの波長が 0. 6 7 O μ mの場合、 ;lZNAはl . 2 1 8となり、 T P Z (え ZN A) は 0. 9 0と なる。 半導体レ一ザの波長が 0. 6 8 5 /imの場合、 λ/ΝΑは 1. 24 5とな り、 T P/ (λ/ΝΑ) は 0. 8 8となる。
また、 CD- αの再生には、 0. 6 8 5または 0. 6 8 0 μ mの波長を有する 半導体レーザ、 および 0. 5 5の開口数を有する対物レンズが用いられ、 トラッ クピッチ T Pが 1. 0 /z mに設定される。 半導体レーザの波長が 0. 6 8 5 m の場合、 え/ NAは 1. 24 5となり、 T P/ (λ/ΝΑ) は 0. 8 0となる。 半導体レ一ザの波長は 0. 6 70 μ πιの場合、 λ//NAはl . 2 1 8となり、 Τ V / (λ/Ν) は 0. 8 2となる。
また、 DVDの再生には、 0. 6 3 5または 0. 6 5 0 μ mの波長を有する半 導体レ一ザ、 および 0. 6 0の開口数を有する対物レンズが用いられ、 トラック ピッチ T Pが 0. 7 4 / mに設定される。 半導体レ一ザの波長が 0. 6 3 5〃 m の場合、 λ,ΝΑは 1. 0 5 8となり、 T P/ (λ/ΝΑ) は 0. 6 9 9 2とな る。 半導体レ一ザの波長が 0. 6 5 0 /x mの場合、 λΖΝΑは 1. 0 8 3となり、 T P/ (λ/ΝΑ) は 0. 6 8 3となる。 DVDのトラックピッチも上述した 「電子技術」 の表 1に示されている。
これに対して、 この発明の第 1の実施の形態による倍密度 CD 5の再生には、 0. 7 8 0 μ m (7 8 0 nm) の波長を有する半導体レーザ 1、 および 0. 5 2 の開口数を有する対物レンズ 4が用いられ、 倍密度 CD 5のトラックピッチ T P は 1. に設定される。 この場合、 え/ NAは 1. 5 0となり、 T P/ (λ /NA) は 0. 73となる。
記録密度を CDのおよそ 2倍にするためには、 トラックの走行方向 (接線方 向) の記録密度を CDの 倍にし、 かつトラックの横断方向 (半径方向) の記 録密度を CDの ?倍にする方法が考えられる。 記録密度を CDの 2倍近くにす るために、 接線方向の記録密度を 倍にし、 かつ半径方向の記録密度を VT 倍 にした場合、 トラックピッチ TPは 1. 1 9 3 (= 1. 6/VL8) / mとなる。 この場合、 倍密度 C D 5の記録密度は厳密には C Dの 1. 8 9 7 ( = 2 X V ) 倍となる。 したがって、 CDのおよそ 2倍の記録密度を有する倍密度 C D 5を実現するためには、 トラックピッチ TPは 1. 1 9 3 /imよりも狭く、 つ まり式: TPく 1. 1 9 3 mを満たしていることが望ましい。 よって、 関係 式: TP/ (λ/ΝΑ) < 0. 80 (= 1. 1 9 3/1. 5) が成立する。 波長 0. 780 μ mの半導体レ一ザ 1および開口数 0. 5 2の対物レンズ 4を 用いて測定したクロストークと TPZ (え ZNA) との関係を図 3に示す。 クロ ストークは、 隣接トラックからの信号が正規の信号に混入する割合を示すもので あるから、 TPZ (λ/ΝΑ) の値が大きくなるにつれて小さくなる。 クロス ト ークの値が 80%を超えるとジッタが大きくなり、 適切な再生信号が得られない ので、 0. 7 <ΤΡΖ (λ/ΝΑ) であることが望ましい。
CDを基準に規格化されたトラッキングエラー信号と TP/ (λ/ΝΑ) との 関係を図 4に示す。 トラッキングエラー信号はトラッキングサ一ボ制御のために 光検出器 7によって生成される周知の制御信号であり、 規格化されたトラツキン グエラ一信号は、 1. 6 μπιのトラックピッチを有する CDから得られる トラッ キングエラ一信号の大きさを 「1」 とした場合にこの倍密度 CD 5から得られる トラッキングエラー信号の大きさを示すものである。 0. 7く Τ ΡΖ (λ,Ν Α) く 0. 8の関係式が成立する場合、 規格化されたトラッキングエラ一信号は 30〜 50%の範囲内に収まり、 倍密度 CDから得られたトラッキングエラ一信 号を約 2倍に増幅すれば、 ノイズの影響をさほど受けることなく トラッキングサ ーボ制御を行なうことができる。 したがって、 このような倍密度 CD 5は CDと の互換性を容易に確保することができる。
上述したように、 CDの 2倍の記録密度を有する倍密度 CD 5を実現するため には、 トラックピッチ TP、 半導体レーザ 1の波長え、 および対物レンズ 4の開 口数 NAの間に、 0. 7く ΤΡΖ (λΖΝΑ) < 0. 8の関係が成立することが 望ましい。 上記表 1に示されるように、 倍密度 CD以外の光ディスクにおいては、 上述した関係が成立しないので、 この関係は倍密度 CD 5の再生特性を向上させ るための特有の条件である。
図 5においては、 TP/ (λ/ΝΑ) =0. 8を表わす直線 51、 および TP / (λ/ΝΑ) =0. 7を表わす直線 52が示されている。 ΤΡ= 1. 0 μ mで ありかつ λ/ΝΑ= 1. 25である場合は直線 51上に位置する。 ΤΡ= 1. 1 μπιでありかつえ ΖΝΑ= 1. 57である場合は直線 52上に位置する。 したが つて、 トラックピッチ ΤΡ、 半導体レーザ 1の波長え、 および対物レンズ 4の開 口数 Ν Αを直線 5 1および 52を除く領域 50内に人るように設定すれば、 倍密 度 C D 5の再生特性を最適化することができる。
以上のようにこの第 1の実施の形態によれば、 倍密度 CD 5が式: 0. 7<T Ρ/ (え/ NA) < 0. 8を満たす TP //mのトラックピッチを有するため、 ク ロストークおよびジッタが抑えられ、 再生特性が向上する。 また、 十分な大きさ のトラッキングエラ一信号が得られるため、 CDとの互換性を容易に確保するこ とができる。
[第 2の実施の形態]
上記第 1の実施の形態においては主としてトラックピッチ T Pを所望の値に設 定したが、 この第 2の実施の形態においてはトラックピッチ TPの代わりに最短 ピット長を所望の値に設定する。
次の表 2は、 倍密度 CD 5の再生に用いられる半導体レーザの波長え、 対物レ ンズ 4の開口数 ΝΑ、 λ/ΝΑ, 最短ピッ ト長 L、 および LZ (λ/ΝΑ) を示 す。 この表 2には倍密度 CD 5用の上記のようなパラメータだけでなく、 比較の ために CD、 LD、 MUS E— LD、 および D V D用のパラメ一タも示されてい る。 表 2
Figure imgf000011_0001
表 2に示されるように、 CDの再生には、 0. 780 // mの波長を有する半導 体レーザ、 および 0. 45の開口数を有する対物レンズが用いられ、 最短ピッ ト 長 Lが 0. 833 μ mに設定される。 この場合、 λ/ΝΑは 1. 73となり、 L / (λ/ΝΑ) は 0. 481となる。 上述した 「電子技術」 には CD用の最短ピ ット長として 0. 834 μ mが示されている。
また、 LDの再生には、 0. 780 μ mの波長を有する半導体レーザ、 および 0. 50の開口数を有する対物レンズが用いられ、 最短ピッ ト長 Lが 0. 543 jumに設定される。 この場合、 λ/ΝΑは 1. 56となり、 L/ (λ/ΝΑ) は 0. 348となる。
また、 MUS Ε— LDの再生には、 0. 670 μ mの波長を有する半導体レ一 ザ、 および 0. 55の開口数を有する対物レンズが用いられ、 最短ピット長しが 0. 486 /imに設定される。 この場合、 λ ΝΑは 1. 21 8となり、 ΝΖ (2/ΝΑ) は 0. 399となる。
また、 DVDの再生には、 0. 635または 0. 650 /X mの波長を有する半 導体レーザ、 および 0. 60の開口数を有する対物レンズが用いられ、 最短ピッ ト長 Lは 0. 4 μ mに設定される。 半導体レーザの波長が 0. 635 /xmの場合、 λΖΝΑは 1. 058となり、 LZ (え ΖΝΑ) は 0. 378となる。 半導体レ ザの波長が 0. 650 μπιの場合、 λ/ΝΑは 1. 083となり、 LZ (え/ ΝΑ) は 0. 369となる。 上述した 「電子技術」 には DVDの最短ピッ ト長と して 0. 400 μ mが示されている。
これに対し、 倍密度 CD 5の再生には、 0. 780 / m (780 nm) の波長 を有する半導体レーザ 1、 および 0. 52の開口数を有する対物レンズ 4が用い られ、 最短ピット長 Lが 0. 6 1 8 μ mに設定される。 この場合、 λ/ΝΑは 1. 50となり、 L, (λ/ΝΑ) は 0· 4 1 2となる。
CDの線速度は 1. 2〜1. 4 mZ秒であるから、 その平均値である 1. 3 m Z秒を基準として倍密度 CD 5の最短ピット長 Lについて検討する。 半径方向の 記録密度を CDの 倍にし、 接線方向の記録密度を CDの 倍にするために は、 線速度が 1. 3m/秒のとき、 CDの最短ピット長は約 0. 9 μ πιであるの で、 倍密度 CD 5の最短ピット長は 0. 6 73 (= 0. 9 /VI.8) となる。 したがって、 C Dのおよそ 2倍の記録密度を有する倍密度 C D 5を実現するため には、 L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5 (=0. 6 73/1. 5) であることが望ま しい。
この倍密度 CD 5の変調度と LZ (λ/ΝΑ) との関係を図 6に示す。 ここで、 変調度は最長ピット長 (1 1 T) の信号強度に対する最短ピット長 (3 Τ) の信 号強度の比である。 図 6から明らかなように、 0. 40<LZ (λ ΝΑ) < 0. 4 5であれば、 変調度は 40〜50%の範囲内になる。
3 Τの信号のジッタと変調度との関係を図 7に示す。 図 7から明らかなように、 変調度が約 40%のとき、 3 Τジッタは約 2 5ナノ秒となる。 一般に CDの再生 時にジッタが約 3◦ナノ秒よりも小さければ、 エラー率は実用上差し支えない程 度となる。 ドライブ装置を構成する上で、 光ディスクおよび光ピックアップ装置 の初期パラメータには機構精度の誤差のために 2割のマ一ジンが与えられるとす ると、 実際に使用可能な変調度は 40%よりも大きい範囲内にあることが望まし レ、。 図 6に示されるように変調度が 40%よりも大きくなる場合は LZ (λ/Ν A) >0. 4となる。 上述したように L/ (え /NA) の上限は 0. 4 5である から、 0. 40く L/ (え/ NA) < 0. 4 5であることが望ましい。
上述した 0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) く 0. 4 5の条件が図 8に示される。 図 8において、 LZ (λ/ΝΑ) = 0. 4 5の直線 8 1が示され、 L Ζ (λ/Ν A) =0. 40の直線 8 2が示されている。 L (最短ピット長) =0. 6 1 μ τη でありかつえ/ ΝΑ= 1. 3 5である場合は直線 8 1上に位置する。 L (最短ピ ット長) =0. 6 2 //mでありかつ λΖΝΑ= 1. 1 5である場合は直線 8 2上 に位置する。 この第 2の実施の形態においては、 最短ピット長 L、 半導体レーザ 1の波長え、 および対物レンズ 4の開口数 NAが直線 8 1および 8 2を除く領域 80内の所望の値に設定される。 したがって、 この倍密度 CD 5の再生特性が向 上する。
以上のようにこの第 2の実施の形態によれば、 倍密度 CD 5が式: 0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5を満たす L μ mの最短ピット長を有するため、 ジッ タが抑えられるなど、 再生特性が向上する。
[第 3の実施の形態]
上記第 iの実施の形態ではトラックピッチ T Pが所望の値に設定され、 上記第 2の実施の形態では最短ピット長 Lが所望の値に設定されているが、 この第 3の 実施の形態ではトラックピッチ T Pおよび最短ピット長 Lの両方が所望の値に設 定される。
すなわち、 λ μ mの波長を有する半導体レーザ 1、 および N Aの開口数を有す る対物レンズ 4が用いられる場合において、 この第 3の実施の形態による倍密度 CD 5のトラックピッチ TP μ mは式: 0. 7く T P / (え/ N A) く 0 · 8を 満たし、 かつ最短ピット長 L/zmは式: 0. 40 < L/ (;L/NA) < 0. 4 5 を満たす。 換言すると、 倍密度 CD 5のトラックピッチが TP /imであり、 かつ 最短ピット長が L μ mである場合において、 半導体レーザ 1の波長がえ / xmであ るときは、 対物レンズ 4の開口数 NAは式: 0. 7く TPZ (λ/ΝΑ) < 0. 8を満たし、 かつ式: 0. 40く LZ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5を満たす。
以上のようにこの第 3の実施の形態によれば、 倍密度 CD 5が式: 0. 7 <T
Ρ/ (λ/ΝΑ) < 0. 8を満たす TP /xmのトラックピッチ、 および式: 0· 40 < L/ ( ZNA) < 0. 4 5を満たす L μ mの最短ピット長を有するため、 クロストークおよびジッタが低减されるなど、 再生特性が向上する。 また、 十分 な大きさのトラッキングエラ一信号が得られるので、 C Dとの互換性を容易に確 保することが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない と考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範 囲によって示され、 特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更 が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性
この発明の記録媒体は、 カラオケ、 ゲーム用の光ディスクの他、 映画、 オーデ ィォ用の光ディスクとしても有用である。

Claims

請求の範囲
1. え / / mの波長を有するレーザ (1 ) と、 N Aの開口数を有する対物レンズ (4) とを含む光ピックアップ装置 (1 0) 用の記録媒体 (5) であって、 次の式
0. 7く TPZ {λ/ΝΑ) < 0. 8
を満たす TP /zmのピッチを有するトラック (5 8) を備える、 記録媒体。
2. TP /xmのピッチを有するトラック (58) を含む記録媒体 (5) 用の光ピ ックアップ装置 (1 0) であって、
え μ mの波長を有するレーザ (1 ) と、
前記レーザ (1) からのビームを合焦し、 かつ次の式
0. 7く TP/ (1/NA) < 0. 8
を満たす N Aの開口数を有する対物レンズ (4) とを備える、 光ピックアップ
3. え / Z mの波長を有するレーザ (1 ) と、 NAの開口数を有する対物レンズ (4) とを含む光ピックアップ装置 (1 0) 用の記録媒体 (5) であって、 次の式
0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5
を満たす L//mの最短ピット長を有するトラック (58) を備える、 記録媒体。
4. L μ mの最短ピット長を有する トラック (58) を含む記録媒体 (5) 用の 光ピックアップ装置 (1 0) であって、
λ / mの波長を有するレ一ザ (1) と、
前記レーザ (1) からのビームを合焦し、 かつ次の式
0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5
を満たす NAの開口数を有する対物レンズ (4) とを備える、 光ピックアップ
5. え μ mの波長を有するレ一ザ (1 ) と、 NAの開口数を有する対物レンズ (4) とを含む光ピックアップ装置 (1 0) 用の記録媒体 (5) であって、 次の式
0. 7 <T P/ (λ/ΝΑ) < 0. 8
0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5
を満たす TP /z mのピッチおよび L μ mの最短ピット長を有するトラック (5 8) を備える、 記録媒体。
6. TP / mのピッチおよび L μ mの最短ピット長を有するトラック (58) を 含む記録媒体 (5) 用の光ピックアップ装置 (1 0) であって、
λ //mの波長を有するレーザ (1 ) と、
前記レーザ (1) からのビームを合焦し、 かつ次の式
0. 7 <ΎΡ/ (1/NA) < 0. 8
0. 40 < L/ (λ/ΝΑ) < 0. 4 5
を満たす ΝΑの開口数を有する対物レンズ (4) とを備える、 光ピックアップ
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