WO2003088225A1 - Information recording medium, information reproducing device, information recorder, and information recording/reproducing device - Google Patents

Description

明細書

情報記録媒体、 情報再生装置、 情報記録装置及び情報記録再生装置 技術分野

本発明は、 光ディスク等の高密度記録或いは大容量記録が可能な情報記録媒体 並びにこのような情報記録媒体に対して情報再生や情報記録が可能な情報再生 装置、 情報記録装置及び情報記録再生装置の技術分野に属する。 背景技術

従来から情報を高密度で記録し、 大量の情報を格納する情報記録媒体、 並びに その記録装置及び再生装置の開発が進められてきているところである。 特に情報 社会の発展により、 取り扱う情報量が増大すると共に携帯して使用する用途が増 大し、 小型で高容量の情報記録媒体が望まれているところである。 このような状 況下において、 その取り扱いが比較的容易な CD— ROM (C omp a c t D i s c一 R e a d On l y Memo r y) 、 MD (Mi n i D i s c) DVD-ROM (D i g i t a l V e r s a t i 1 e— Re a d On 1 y Memo r y) 等の光学的に記録再生が行われる光ディスクの利用が盛んになつ てきている。

ところで、 これら光ディスクの記録密度或いは記録容量を決定する要因は、 記 録再生に用いられる光、 例えば半導体レーザの波長、 この波長に対して実際的に 用いることが可能な光学系の N A (Nume r i c a l Ap e r t u r e) 、 記録した情報に对応する凹部あるいは凸部、 即ちピット形状とその深さ、 及び装 置を制御するためにそのピットから得られるエラ一信号の品位等によつて決定付 けられている。

例えば従来の光デイスクにおいて、 トラックの溝の深さ、 或いはピットの深さ は、 そのピットを情報として再生する信号、 即ち RF信号が最大となるのは L/ 4nである。 しかしながらサーボをかけるためのエラー信号であるプッシュプノレ 信号は； I Z4 nでは検出されず、 λ/8 ηで最大となる。 従って現状ではこれち 2つの条件から、 実際のピットの深ざとして; 1/ 6 η近傍の値を用いてきた。 こ こで; Lはレーザの波長であり、 ηは記録媒体の屈折率である。

しかしながら、 本発明者の研究によれば、 記録密度を上げるために、 例えば Ν Αが 0. 75以上の光学系、 即ち高 NAレンズからなる光学系を光ディスク装置 における再生光学系に採用しょうとすると、 従来のピッ トの深さ （； LZ6 n近傍 ) の光ディスクでは、 信号及びプッシュプル信号の両者を効率良く生成させ ることは困難であるという技術的問題点がある。 特に、 光源として用いるレーザ 光を波長の短い青色光とすると、 従来の 0. 75未満の NAレンズからなる光学 系や、 従来のピットの深さ （;176 n近傍） の光ディスクでは、 RF信号及ぴプ ッシュプル信号の両者を効率良く共に大きな信号として生成させることは困難で ある。 発明の開示

従って、 本発明は、 例えば NAが 0. 75以上の光学系を用いた光ディスク装 置によって十分な大きさの RF信号及びプッシュプル信号の生成を可能ならしめ る、 高記録密度ゃ大記録容量に適した情報記録媒体、 並びにこれに記録された情 報を再生する情報再生装置、 これに情報を記録する情報記録装置、 及びこのよう な記録及び再生の両者を行う情報記録再生装置を提供することを課題とする。 上記課題を解決するために、 第 1の本発明の情報記録媒体は、 開口数 NAが 0 . 75以上である光学系を介して光ビームが照射されることで情報が再生され、 該情報が記録部にピットとして記録される情報記録媒体であって、 前記光ビーム の光波長を L、 前記記録部の屈折率を n、 前記ピッ トの深さを dとすると、 前記 ピッ トの深さ dは、 下限を λ/8 ηとし、 上限を； 1/4. 5 ηとする λ/8 η≤ d≤ λ/ . 5 ηで示される範囲である。

この第 1の本発明の情報記録媒体によれば、 .情報を記録するピットについて、 その深さ dは Ζ8 η以上、 λ/Α. 5 η以下の範囲である λΖ8 η≤(1≤λΖ 4. 5 ηで規定される。 このようなピットは、 光ビームの入射側から見て記録部 に凹状に形成されてもよいし、 凸状に形成されてもよい。 そして、 記録部におけ るピッ トの 「深さ d」 とは、 一方の側を基準とするものであり、 逆側を基準とす れば、 ピットの高さとして捕らえることも可能である。

本発明者による研究によれば、 記録密度を上げるための、 例えば NAが 0. 7 5以上の光学系、 即ち高 N Aレンズを用いた光ディスク装置等の情報再生装置、 情報記録装置、 情報記録再生装置等においては、 ピットが深い程ピッ トの深さが 浅く見え、 エラー信号であるプッシュプル信号は； L Z 4 nでも得られることが確 認されている。 この現象は、 ベクトル解析によっても確認されている。 そして、 本発明における上記 λΖ8 n≤ d≤;i/4. 5 nという条件によれば、 当該情報 記録媒体に記録された情報の再生信号である R F信号と、 光学系の制御信号であ るプッシュプル信号は共に十分な値として出力される。 このような光波長 λを有 する光学系の光源としては、 例えば半導体レーザが挙げられる。 特に半導体レー ザは、 高記録密度の要求に対応して短い波長、 例えば青色を発光するものが好適 に用いられ、 青色の場合でも、 本発明により十分に大きい RF信号とプッシュプ ル信号との両者が得られる。

以上の結果、 例えば ΝΑが 0. 75以上の光学系を用いた光ディスク装置によ つて十分な大きさの RF信号及ぴプッシ プル信号の生成を可能ならしめる、 高 記録密度且つ大記録容量である情報記録媒体が実現される。

また、 第 1の本発明の情報記録媒体の好ましい態様は、 前記ピットの深さ dの 下限は、 d = l/5. 5 nである。

この態様によれば、 ピットの深さ dの下限は 1/ 5. 5 nであり、 λ/Α. 5 η以下の範囲である λΖ 5. 5 n≤ d≤l/4. 5 nで規定される。 この条件に よれば情報の再生信号である R F信号と、 光学系の制御信号であるプッシュプル 信号は好適なレベルで出力される。

さらに、 第 1の本発明の情報記録媒体の他の好ましい態様は、 前記ピットの深 さ dの上限は、 ά = λ/4. 7 ηである。

この態様によれば、 ピットの深さ dの上限は、 d==;iZ4. 7 nであり、 / 8 n以上、 λ/4. 7 η以下の範囲である； ΙΖ 8 η≤ά≤λ/4. 5 ηで規定さ れる。 この条件によれば情報の再生信号である RF信号と、 光学系の制御信号で あるプッシュプノレ信号は好適なレベルで出力される。

更に好ましくは LZ 5. 5 n以上、 7 η以下の範囲である λΖ 5. 5 η≤ ά≤ λ/4. 5 ηで規定される。 この条件によれば情報の再生信号である R F信号と、 光学系の制御信号であるプッシュプル信号は更に好適なレベルで出力 さ;†1る。 ■

また、 第 1の本発明の情報記録媒体のさらに他の好ましい態様は、 前記ピット の深さ dは、 ピットの平均幅を W 〔nm〕 、 ピットのテーパ角を 0 〔d e g〕 、 ピットの実際の深さを D 〔nm〕 とすると、

で定義 される見かけ上の深さである。 ，

この態様によれば、 記録される情報に対応したピットが基板上にテーパを有し て形成されている場合、 ピットの見かけ上の深さ dは上式で与えられる。 尚、 ピ ットは基板に対して凸形状、 凹形状の何れであっても良い。

さらに、 第 1の本発明の情報記録媒体のさらに他の好ましい態様は、 開口数 N Aが 0. 7 5以上である光学系を介して光ビームが照射されることで情報が再生 され、 該情報が記録部にピットとして記録される情報記録媒体であって、 前記プ ッシュプル変調度が 0. 1 3以上である。

この態様によれば、 見かけ上のピットの深さ dに対し、 λΖ5. 5 n≤ d≤ X /A. 5 nで規定される場合、 プッシュプル変調度は 0. 1 3以上であれば、 光 学系の制御信号であるプッシュプル信号は好適な値として出力される。

次に、 上記課題を解決するために、 第 2の本発明の情報再生装置は、 上述した 第 1の本発明の情報記録媒体 （その各種態様を含む） に記録された情報を再生す る情報再生装置であって、 開口数 NAが 0. 7 5以上の光学系を介して再生用の 光ビームを前記記録部に照射すると共に該光ビームに基づく前記記録部からの光 を受光して受光信号を生成する再生光学手段と、 前記再生光学手段の再生動作を 制御する再生制御手段と、 前記再生光学手段により生成された受光信号を復調す る信号復調手段とを備える。

第 2の本発明の情報再生装置によれば、 再生光学手段は、 再生制御手段による 制御下で、 再生用の光ビームを情報記録媒体の記録部に照射し、 該光ビームに基 づく記録部からの光を受光して、 受光信号を生成する。 ここに 「光ビームに基づ く記録部からの光」 とは、 例えば反射光であるが、 透過光、 回折光等でもよい。 '続いて、 信号復調手段は、 再生光学手段により生成された受光信号を復調する。 ここで特に、'再生光学手段は、 再生用の光ビームを、 開口数 NAが 0 . 7 5以上 の光学系を介して、 上記 λノ 8 n≤d≤ i Z 4 . 5 nという条件を満たす本発明 の情報記録媒体に照射するので、 再生信号により生成された受光信号から、 大き なプッシュルプ信号と R F信号とを生成可能となる。

尚、 情報再生装置は、 情報再生装置を操作する手段、 情報再生装置の動作状態 を表示する手段等を汎用の形態で適宜備える。

また、 第 2の本発明の情報再生装置の好ましい態様では、 前記再生制御手段は 、 前記再生光学手段により生成された受光信号に基づいてトラッキングサーボを 行うトラッキングサーボ手段を含む。

この態様によれば、 受光信号に基づき十分に大きなトラッキング信号を生成し て、 高个生能のトラッキング動作が可能となる。

この態様では、 前記トラッキングサーボ手段は、 プッシュプル或いはディファ レンシャルプッシュプル方式で、 前記トラッキングサーボを行うように構成して もよい。

このように構成すれば、 受光信号に基づき十分に大きな R F信号及ぴプッシュ プル信号が得られ、 更にこのように大きなプッシュプル信号によつて高性能のト ラッキング動作が可能となる。

次に、 上記課題を解決するために、 第 3の本発明の情報記録装置は、 上述した 第 1の本発明の情報記録媒体 （その各種態様を含む） に情報を記録する情報記録 装置であって、 開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して記録用の光ビームを 前記記録部に照射する記録光学手段と、 記録すべき情報を示す情報信号を記録用 信号に変換する信号変調手段と、 前記信号変調手段により変換された記録用信号 を前記記録光学手段に入力し、 記録動作を制御する記録制御手段とを備える。 第 3の本発明の情報記録装置によれば、 信号変調手段は、 記録すべき情報を示 す情報信号を記録用信号に変換し、 記録制御手段は、 この記録用信号を記録光学 手段に入力する。 記録光学手段は、 記録制御手段による制御下で、 記録用の光ビ ームを情報記録媒体の記録部に照射する。 ここで特に、 記録光学手段は、 記録用 の光ビームを、 開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して、 本発明の情報記録 媒体に照射する。 よって、 例えば青色レーザ光等を用いて、 高密度記録或いは大 容量記録が可能となる。 この際、 例えばレーザパワーの制御、 記録媒体の厚さの 選択、 記録媒体の厚みを記録時にレーザパワーで飛ばすこと等によって、 ピット の深さが上記 λ / 8 n≤ d≤l / 4 . 5 nという条件を満たすように記録が行わ れる。

尚、 情報記録装置は、 情報記録装置を操作する手段、 情報記録装置の動作状態 を表示する手段等を汎用の形態で適宜備える。

次に、 上記課題を解決するために、 第 4の本発明の情報記録再生装置は、 上述 した本発明の情報記録媒体 （その各種態様を含む） に情報を記録し再生する情報 記録再生装置であって、 開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して、 再生時に は再生用の光ビームを前記記録部に照射すると共に該光ビームに基づく前記記録 部からの光を受光して受光信号を生成し、 記録時には記録用の光ビームを前記記 録部に照射する記録再生光学手段と、 前記記録再生光学手段の再生動作を制御す る再生制御手段と、 前記記録再生光学手段により生成された受光信号を復調する 信号復調手段と、 記録すべき情報を示す情報信号を記録用信号に変換する信号変 調手段と、 前記信号変調手段により変換された記録用信号を前記記録再生光学手 段に入力し、 記録動作を制御する記録制御手段とを備える。

第 4の本発明の情報記録再生装置によれば、 上述した本発明の情報記録装置の 場合と同様に記録動作を行い、 上述した本発明の情報再生装置の場合と同様に再 生動作を行う。 従って、 受光信号に基づいて大きな R F信号及び大きなプッシュ プル信号が得られ、 高記録密度且つ大記録容量で情報を記録し、 これを再生可能 となる。 ―

尚、 第 4の本発明の情報記録再生装置においても、 上述した第 2の本発明の情 報再生装置と同様の各種態様が可能である。 本努明のこのような作用、 及ぴ他の利得は次に説明する実施の形態から明らか にされる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の情報記録媒体の実施形態に係わる光ディスクの構成を示す概 略平面図である。 ' 図 2 ( a ) は本発明の情報記録媒体の実施形態に係わる光ディスクのピット形 状を示す部分拡大平面図である。

図 2 ( b ) は図 2 ( a ) の B _ B断面における断面図であって、 ピットの深さ と光ビームとの関係を示す断面図である。

図 3は、 本発明の情報記録媒体が採る、 ピットの深さの上限と下限とによる分 類を示す図表である。

図 4は、 本発明の情報記録媒体のピットの深さの上限について検討するための 、 フ。ッシュプル変調度とピットの深さに関する実験データを示す特性図である。 図 5は、 本発明の情報記録媒体のピットの深さの上限について検討するための 、 プレアビマージンとピットの深さに関する実験データを示す特性図であ'る。 図 6は、 ピットの深さとプッシュプル変調度、 及ぴプレアビマージンの実験結 果をまとめた図表である。 ' ·

図 7は、 本発明の情報記録媒体のピットの深さの下限について検討するための 、 ボトムジッタとデフォーカスマージンに関する実験データを示す特性図である 図 8は、 本発明の情報記録媒体のピットの深さの下限について検討するための 、 ボトムジッタとピットの深さに関する実験データを示す特性図である。

図 9は、 本発明に係わる情報記録装置、 情報再生装置及び情報記録再生装置の 構成について説明するためのブロック図である。

図 1 0は、 テーパ角をパラメータとした、 ピット深さとプッシュプル変調度の 関係を示す図である。

図 1 1 ( a ) は凹形状のピットを示す図である。 図 1 1 ( b ) は凸形状のピットを示す図である。

図 1 2は、 テーパ角をパラメータとした、 換算ピット深さとプッシュプル変調 度の関係を示す図である。

図 1 3は、 ピットの深さの上限について検討するための、 プッシュプル変調度 とピットの深さを示す図である。 発明を実施するための最良の形態

(情報記録媒体の実施形態）

本発明に係わる情報記録媒体の実施形態について、 図 1から図 3を参照して説 明する。 ここで、 図 1は本発明の情報記録媒体の実施形態に係わる光ディスクの 構成を示す図であり、 図 2は本発明の情報記録媒体の実施形態に係わる光ディス クのピット形状とその断面を示す図であり、 図 3は本発明の情報記録媒体が採る 、 ピットの深さの上限と下限とによる分類を示す図である。

まず、 本発明の情報記録媒体について、 ディスク形態に適用した例について説 明する。 尚、 ディスク形態に限ることなくテープ形態、 カード形態等に適用でき ることは当然である。

図 1に示すように光ディスク 1 0は、 例えば直径が D V Dと同じく 1 2 c m程 度のディスク本体上の記録面に、 センターホール 1 1を中心として内周から外周 に向けてリードインエリア 1 2、 データエリア 1 3、 リードアウトエリア 1 4が 設けられている。 R OM型ディスクであればデータエリア 1 3にはセンターホー ル 1 1を中心としてスパイラル状、 或いは同心円状に情報に対応したピット 1 3 aが記録されている。 また、 記録可能なディスクではスパイラル状、 或いは同心 円状に情報が記録される。 尚、 本発明はこのような 3つのエリアに区分されてい るものに限定されない。 .

特に本発明はピット 1 3 aの深さに関していて、 プッシュプル方式或いはディ ファレンシャルプッシュプル方式でサーボをかける場合のプッシュプル信号 （プ ッシュブルエラ一信号） の信号レベルと、 情報の再生信号である R F信号レベル との兼ね合いで決定する。 その形状は例えば図 2 ( a ) に示すようにデータエリ ァ 1 3に、 情報に対応するピット 1 3 aの長さ、 間隔が記録するフォーマツトに 対応して配置されている。 また、 その断面は図 2 (a) の B— Bにおける断面と して図 2 (b) に示すように、 基板 1 6上の媒体 1 5の裏面側 （基板 1 6と接す る側） に深さが dの凹部として設けられている。 この深さ dは媒体 1 5の屈折率 を n、 光波長を； L、 光学系の開口率を 0. 75としたディスクシステムに最適と なるように設定されている。

ピットの深さに関しては図 3に示すように、 No 1から No 4のディスクに分 類されるように、 その深さの下限と上限の組み合わせがある。 プッシュプル信号 レべノレと、 情報の再生信号である RF信号レベルの双方に対して最も好ましいの は No 4の下限が; IZ5. 5 n、 上限が λ/4. 7 η、 即ちピットの深さ dは; L /5. 5 η≤ ά≤λ/4. 7 ηの範囲のディスクであり、 次が No 2の下限が /5. 5 n、 上限が; L/4. 5 n、 即ちピットの深さ dは； L/5. 5 η≤ ά≤λ /4. 5 ηの範囲のディスク、 及び No 3の下限が λ/8 η、 上限が λ/4. 7 η、 即ちピットの深さ dは; LZ8 n^ d^^ ^. 7 nの範囲のディスクであり 、 最も規格的に緩いのは No 1の下限が λ/8 n、 上限が； /4. 5 n、 即ちピ ットの深さ dは; L/8 n≤ d /4. 5 ηの範囲のディスクである。

尚、 No 1及び No 3のディスクの下限が 8 ηであることついては従来の 光ディスクで用いられている、 プッシュプル信号の最も良い条件である。 この条 件が本発明'の情報記録媒体に導入されても、 再生の RF信号が低下をするとして も光ディスクの再生制御においては問題がない。

このピットの深さ dの範囲は、 特に ROM型光ディスクに導入して高密度、 高 容量を実現することに効果が大きいが、 再生装置の条件や能力、 再生動作に係わ る条件（例えば光ディスクと光ピックァップの取り付け角度誤差、 トラックジャ ンプ等の再生状態）、 情報が記録されている R OM型光ディスクを大量に生産す る過程での製造における条件 （例えば光ディスクの厚みむら等） を十分に勘案さ れ、 決定されている。

尚、 このピットの深さ dの決定方法に関しては、 各種実験データに基づき次の段 以降で詳しく説明する。 - (ピットの深さの決定方法）

次に、 図 4から図 8を参照して上述した N o 1から N o 4のディスクに分類さ れたピットの深さの決定方法について説明する。 ここで、 図 4は本発明の情報記 録媒体のピットの深さの上限について検討するための、 プッシュプル変調度とピ ットの深さに関する実験データであり、 図 5はピッ トの深さの上限について検討 するための、 プレアビマージンとピットの深さに関する実験データであり、 図 6 はピットの深さとプッシュプル変調度と及びプレアビマージンの実験結果をまと めた表である。 また、 図 7は発明の情報記録媒体のピットの深さの下限について 検討するための、 ボトムジッタとデフォーカスマージンに関する実験データであ り、 図 8はピットの深さの下限について検討するための、 ボトムジッタとピット の深さに関する実験データである。

尚、 プッシュプル変調度どはプッシュプル信号の全 R F信号に対する比率であ り、 プレアビマージンとは所定条件で光ディスクを再生したときの、 再生が不能 となるまでのサーポゲインの余裕度を示す。 また、 ボトムジッタとはジッタがそ れ以上大きくなると信号を正しく復元できないとするジッタ量であり、 デフォー カスマージンとは光ピックアツプが信号をピックァップする際のフォーカス方向 の誤差の余裕である。

(ピッ トの深さ dの上限に関する説明）

( 1 ) プッシュプル変調度からの検討

図 4はプッシュプル信号の全振幅が全光検出振幅に対する割合を測定した図で ある。 光ディスクと光ピックアップは位置関係、 傾きに誤差のない状態で再生さ れ、 測定される。

縦軸はプッシュプル変調度、 横軸はピッ トの深さ dが係わる； L Z ( d X η ) であ る。 即ち、

プッシュプル変調度 =プッシュプル振幅 Ρ— Ρ /オントラック S UMレべ ノレである。

また、 ピットの深さ dは、 光波長； I、 媒体の屈折率 n、 係数 Nとして

ά = λ / (N X η ) 、 〔従って Ν二； L Z ( d X n ) 〕 で決定される。 ここで導入される Nの範囲を最適の範囲に定めることで、 ピット の深さ dの範囲を最適に定めることになる。

さて、 プッシュプ^/変調度はサーボをかけるためのエラー信号として 0. 12 以上であることが望ましい。 従って、 図 4より Ν==λΖ (d Χη) が略 4. 2以 上であること、 即ち、 dはぇノ （4. 2 Xn) 以下であることが要求される。 即 ちプッシュプル変調度の検討から、 ピットの深さ dの上限は λ / ( 4. 2 X η) となる。 実際に使用するディスクシステムの光波長 、 媒体の屈折率 ηを代入す ,ることで例えば d = 60 nra等の値が導き出される。

(2) プレアビ実験からの検討

プレアビ実験とは、 光ディスクと光ピックアップに係わるプレイ条件、 例えば ディスクの各種誤差、 光ディスクと光ピックァップの相対的誤差があるときにお いてプレイが可能であるか否かを判定する実験である。 これらの条件を本願では 摂動条件と記す。

次の 2つの摂動条件下で実験を行った。 またその結果を図 5に示す。

<摂動条件 A〉

デフォーカス ±0. 2 μ m

± 2 μ m

'角 0. 5度

タンジェンシャルチルト角 0. 3度

デフォーカス ±0. 2 μπι

厚み誤差 ± 4 μ m

ラディア/レチノレト角 0. 44度

タンジェンシャルチノレト角 0. 2度

ここで、 デフォーカスとは焦点深度の誤差であり、 厚み誤差とは媒体の厚みの バラツキによる誤差であり、 ラディアルチルト角とは光ディスクの直径方向の傾 きの角度であり、 タンジェンシャルチルト角とは光ディスクのトラックの接線方 向の傾きの角度である。

くプレアビ実験条件 > 上記摂動条件 A、 摂動条件 Bの夫々の条件において以下の 3つの実験を行った。

1 . トラッキングのオン/オフの動作を繰り返し、 オフ状態からオン状態に引 き込むことが確実に行われるか否かの確認、。 この際、 トラッキングサーボは、 D P P (ディファレンシャルプッシュプル） により行うものとする。

2 . 静止画像の再生、 即ち同一！ラックを繰り返して再生が確実に行われるか 否かの確認。 ·

3 . 1 トラックリバースジャンプ、 即ち 1 トラックを飛び越えて一つ前のトラ ックに引き込むことが確実に行われるか否かの確認。 このジャンプは、 キック & ブレーキの通常のジャンプ方式を用いる。 この条件は上記 2つのブレアビ実験条 件よりも厳しい。 .

<プレアビ実験結果 >

上述した摂動条件で上記 3つのプレアビ実験を行い、 その全てにおいて動作が 完全に行うことを確認した。 その後、 夫々の摂動条件において装置の再生の安定 度を調べるために、 摂動条件を加えた状態で、 トラッキングサーボゲインを落と し、 プレアビ実験が破綻するゲインの低下量を測定した。 図 5にその結果をプレ アビマージンとして示す。 図 5において縦軸は d B表示のプレアビマージンであ り、 横軸はピッ トの深さ dが係わる ( d X η ) である。

図 6にピットの深さ dをパラメータとして上記プッシュプル変調度の実験、 プ レアビ実験の結果をまとめて表記している。 ブレアビマージン Aとは摂動条件 A で実験した結果であり、 プレアビマージン Bと 摂動条件 Bで実験した結果であ る。 プッシュプレ変調度は無次元であり、 プレアビマージン A及びブレアビマー ジン Bは d Bで表示される.。 ピットの深さ dに対する実際に測定された数値が表 記されていて、 ピットの深さ dの上限の具体的な数値の検討に用いられる。

上述した摂動条件で行われた上記 3つのブレアビ実験条件におけるブレアビ実 験が通常の使用時において生じるとして、 装置の動作の安定度を確保するために プレアビマージンのゲイン余裕を 3 d B程度は確保すると、 図 5より摂動条件 A では、 X / ( d X n ) = 4 . 5以上であるから、 ピットの深さ dの上限は又 / ( 4 . 5 X n ) となり、 一方、 摂動条件 Bでは、 λ / ( d Χ η ) = 4 . 7以上であ るから、 ピッ トの深さ dの上限はえ （4. 7 X n) となる。

以上、 プッシュプル変調度からの検討、 及びプレアビ実験からの検討に基づき 、 好ましいピットの深さ dの上限は (4. 5 X η) で得られる値であり、 よ り好ましくは Ζ (4. 7 Χη) で得られる値である。

(ピットの深さの下限に関する説明）

ピットの深さの下限はボトムジッタに関する検討により求める。 ボトムジッタ とは光ディスク装置において再生信号が有する時間軸方向のゆれ、 即ちジッタが それ以上大きくなると信号を正しく復元できないとするジッタである。 光デイス ク再生系のボトムジッタ（結果的にピットの深さの下限を決定する）を決めるため には、 デフォーカス量、 ディスクの厚さ誤差、 ラディアルチルト、 タンジェンシ ャルチルト等の要因を検討することが必要である。 ボトムジッタにはデフォー力 スが最も大きな影響を与えるものであるが、 これらの要因の影響は互レヽに独立で はなく、 相互に夫々のマージンに影響を与えている。

図 7はこの最も大きな要因であるラジアルチルト、 タンジェンシャルチルト及 びディスクの厚さ誤差を所望の摂動条件で加えた時のデフォーカスとボトムジッ タの関係について着目し測定したものであり、 実測値は前記摂動条件下での信号 復元可能限界のデフォー力ス値とボトムジッタの関係をプロットしたものである 。 横軸はデフォーカス量、 縦軸はボトムジッタである。 かかる摂動条件下でデフ オーカス量をシステムマージンの主な要因として捉えると、 図 7から前述した摂 動条件及ぴデフォーカス量である ±0. 2 μιηに対してボトムジッタは 6. 5% 以内であれば信号の復元は行えることを示している。

図 8はボトムジッタとピットの深さの関係について、 光ディスク製造時のマス タリング工程からスタンパ作成、 ディスク成形まで各工程の製造マージンを積み 上げたジッタ量とピットの深さ dの関係について示している。 図 7よりボトムジ ッタは 6. 5%以内とすると、 図 8よりピッ トの深さ dは d = ;i/ (NXn) 、 従って Ν=λ/ (d X n) より N=5. 5以下、 即ち d =え Z (5. 5 Xn) が ピッ トの深さ dの下限となる。 なお、 ； L/8 nより浅いピット深さでは、 RF信 号出力が低下し、 システムマージンが確保できず、 好ましくない。 以上詳細に説明したように、 本発明に係わる情報記録媒体のピットの深さ dは 、 その範囲を； LZ 8 η≤ ά≤ λ/4. 5 ηとし、 好ましくは λ / 8 n≤ d≤ λ / 4. 7、 或いば; I Ζ 5. 5 η≤ d≤ λ/4. 5 ηであり、 更に好ましくは 5 . 5 η≤ ά≤ λ/4. 7であることが示される。

次に、 ピットが基板上にテーパを有して形成されている場合のプッシュプル変 調度について説明する。 この場合、 ピットは凸形状、 凹形状の何れであっても良 レ、。

まず図 1 0に示すように、 ピット深さ 〔nm〕 に対するプッシュプル変調度は テーパ角に依存することが知られた。 即ち上述したピットの深さ dの範囲がテー パ角によって変わることになる。 図 1 1はテーパ角を有するピットの形状につい て示す図である。 同図 （a) は凹形状のピットであって、 上部幅は Wmであり、 下部幅は W i (Wm>W i ) であって、 テーパ角はディスク半径方向断面 4 1と ディスクトラック方向断面 42に示されるように 0の角度を有している。 また、 同図 （b) は凸形状のピットであって、 上部幅は W iであり、 下部幅は

Wm (Wm>W i ) であって、 同様にテーパ角 0を有している。

' 実際のピット形成においてテーパが生じることは一般的であり、 このテーパ角 Θによってピット深さ 〔nm〕 に対するプッシュプル変調度が変化することにな る。 従って、 次のように見かけ上のピットの深さを導入して、 プッシュ少ル変調 度のテーパ角 Θに対する依存性を除去しようとするものである。

即ち、 ピットの深さ dは、 ピットの平均幅を W 〔nm〕 、 ピットのテーパ角を Θ 〔d e g〕 、 ピットの実際のを D 〔nm〕 とすると

d=WXD/ (W+D/tan θ )

で表される見かけ上の深さであると定義する。 このように定義することにより、 図 1 2に示すように換算ピット深さ d [nm] に対するプッシュプル変調度は、 テーパ角にほとんど依存しなくなることが分かる。 これは図 1 0と比較すること で明らかである。

従って、 上述したようにピットの深さ dを導入することで、 ピットを形成する テーパ角を考慮することなく、 最適のピットの深さ dの範囲を設定することが可 能となる。 図 1 3は横軸を X n )としたときのプッシュプル変調度を縦軸 に表した図である。 ピットの深さ dはえ Z 5 . 5 η≤ ά≤λ / 4 . 5 ηであるこ とから、 図 1 3よりプッシュプル変調度は 0 . 1 3以上であればよいことが分か る。

(情報 録再生装置の実施形態）

本発明に係わる情報記録再生装置の実施形態について図 9を参照して説明する 。 尚、 本発明に係わる情報再生装置は情報記録再生装置の情報再生に関する機能 で構成され、 また、 情報記録装置は情報記録再生装 の情報記録に関する機能で 構成される。

情報記録再生装置 2 0は、 上述したピットの深さ dを有する光ディスク 1 0か ら記録された情報を再生し、 又は上述したピットの深さ dで情報を記録する。 そ の構成は、 スピンドルモータ 2 1、 光ピックアップ 2 2、 スライダ 2 3等が機構 部としてあり、 R F信号処理部 2 4、 復調部 2 5、 変調部 3 3、 レーザ駆動部 3 4等が信号系としてあり、 エラー信号検出部 2 6、 トラッキングサーボ部 2 7、 フォーカスサーボ部 2 8、 スライダサーボ部 2 9、 スピンドルサーボ部 3 0等が サーボ系としてあり、 更に出力部 3 1、 入力部 3 2、 操作入力部 3 6、 表示部 3 7等がインターフェースとしてある。 また、 上記各構成要素を制御する制御部 3 5が備わる。

スピンドルモータ 2 1は、 光ディスク 1 0を装着し所定の回転速度、 即ち所定 の回転数、 或いは所定の線速度で回転させる。 その回転制御は再生された信号か らエラー信号検出部 2 6で各種同期信号に基づき回転誤差が検出され、 その誤差 に基づいてスピンドルサーボ部 3 0で制御信号が生成され、 スピンドルモータ 2 1に入力されて回転が制御される。

光ピックアップ 2 2は、 光ディスク 1 0から情報を読み出し、 或いは情報を書 き込む手段であって、 読み出し用と書き込み用を共通に、 或いは個別に設ける。 用いるレーザの波長； Iは例えば青色レーザの波長程度であり、 その開口数 N Aは 0 . 7 5程度とする。 この条件により直径 1 2 c mの光ディスク 1 0に 2 5 G B y t e程度の情報を記録することが可能となる。 光ピックアップ 2 2は光ディスク 1 0のピット 1 3 b上にレーザ光を集光し、 その反射されてくる光を検出して情報を読み出すため、 ピット 1 3 b上にレーザ 光を集光し追随するためにはフォーカス方向とトラッキング方向にレーザ光の集 光位置を制御する必要がある。 これらの制御は光ピックアップ 2 2で再生された 信号からエラー信号検出部 2 6でフォーカスとトラッキングの誤差が検出され、 その誤差に基づいてフォーカスサーボ部 2 8とトラッキングサーポ部 2 7で夫々 の制御信号が生成され、 光ピックアップ 2 2に入力されて制御される。

本実施形態では特に、 プッシュプル方式或いはディファレンシャルプッシュプ ル方式で、 エラー信号検出部 2 6により制御信号の一つとしてプッシュプル信号 (即ち、 プッシュプルエラー信号或いはトラッキングエラー信号） を生成し、 こ れに基づいてトラッキングサーボ部 2 7においてトラッキングサーボが行われる 。 ここで、 本実施形態では、 光ディスク 1 0のピッ卜の深さは、 上述の λ / 8 η ≤ d≤λ / 4 . 5 ηとレヽぅ条件を満たすので、 十分に大きなプッシュプル信号が 生成され、 これにより、 高性能のトラッキング動作が可能となる。

またトラツキング制御についてはスライダ 2 3によるディスク半径方向の位置 制御を加えるようにしても良い。

スライダ 2 3は、 光ピックアップ 2 2を光ディスク 1 0の半径方向に移動させ る送り機構であって、 光ピックアップ 2 2を目的位置に速やかに移動する。 例え ば光ピックアップ 2 2を搭載した基台をスクリュウネジで送る機構等が汎用され ている。 スライダ 2 3による光ピックアップ 2 2の位置制御は、 光ピックアップ 2 2を目的の位置にすばやく移動させる他に、 光ディスク 1 0の再生が進むに連 れて内側から外側に向かって光ピックアップ 2 2をゆつくり送る動作も行う。 こ の制御は再生された信号からエラ一信号検出部 2 6でトラッキングエラーの蓄積 される誤差 （トラッキングエラーの直流成分） が検出され、 その誤差に基づいて スライダサーボ部 2 9で制御信号が生成され、 スライダ 2 3に入力されて制御さ れる。

R F信号処理部 2 4は、 光ピックアップ 2 2により再生された R F信号を後段 での信号処理に適した信号に整形する。 ここで本実施形態では特に、 光 1 0のピットの深さは、 上述の； Z 8 n≤ d≤ /4. 5 nという条件を満たす ので、 十分に大きな R F信号が生成され、 これにより、 最終的には、 高 S ZN比 (Signal to Noise Ratio) の再生が可能とされる。 - 復調部 2 5は、 R F信号処理部 2 4で前段処理された信号から信号を復元する ところであり、 変調されたフォーマットに基づいて元の情報に復元する。 ここで はエラー訂正機能をも備えていて、 復元された信号は出力部 3 1を介して音に関 する情報であればスピーカ、 映像に関する情報であればモニター； データに関す る情報であればパソコン等に出力される。

変調部 3 3は、 入力部 3 2から記録用信号として入力された信号を所定のフォ 一マットに変換して記録用信号を生成する。 エラー訂正用の信号処理も加えられ るものである。 記録用信号に変調された信号はレーザ駆動部 3 4に入力され、 光 ピックアップ 2 2のレーザを変調して、 光ディスク 1 0に照射させ、 情報を記録 する。

制御部 3 5は、 C P U等を備え各機能部からの情報に基づき、 また操作入力部 3 6からの操作指示に基づき、 情報記録再生装置 2 0の全体の動作を制御し、 情 報記録再生装置 2 0の作動状態を表示部 3 7に表示させる。 操作入力部 3 6は所 定の機械的な入力手段で構成されていても良く、 また、 リモートコントロールの 構成でも良い。 表示部 3 7は。 1\ 液晶表示装置、 E L表示装置等が利用可能 である。

以上、 情報記録再生装置の構成について説明したが、 情報再生装置としては入 力部 3 2、 変調部 3 3、 レーザ駆動部 3 4を除いたシステムで構成でき、 情報記 録装置としては R F信号処理部 2 4、 復調部 2 5、 出力部 3 1を除いたシステム で構成できる。 また、 情報の記録時にピットの深さ dを本発明が定めた範囲に制 御するために、 レーザ光の強度をその深さのピットが形成されるように制御する ことの他に、 例えば媒体として記録層の厚さをピットの深さ dと同一の記録層と 基板層の多重構造とし、 記録に際して記録層を完全に飛ばして実現することが可 能である。

以上説明した情報記録再生装置の構成はこれに限らず、 本発明のピットの深さ の条件に基づいて情報が記録された光ディスクの再生、 或いは本発明のピットの 深さの条件に基づいて情報を記録できる構成であれば、 如何なる構成をとること も可能である。 · . 本発明は、 上述した実施形態に限られるものではなく、 請求の範囲及ぴ明細書 全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり 、 そのような変更を伴う情報記録媒体、 情報記録装置、 情報再生装置及び情報記 録再生装置もまた本発明の技術思想に含まれるものである。

以上詳細に説明したように本発明によれば、 例えば N Aが 0 . 7 5以上の光学 系を用いた光ディスク装置によつて十分な大きさの R F信号及ぴプッシュプル信 号の生成が可能である、 高記録密度且つ大記録容量の情報記録媒体を実現できる 。 更に、 このような情報記録媒体に係る再生や記録を好適に実行可能な情報再生 装置、 情報記録装置及び情報記録再生装置を実現できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 開口数 NAが 0. 75以上である光学系を介して光ビームが照射される ことで情報が再生され、 該情報が記録部にピットとして記録される情報記録媒体 であって、

前記光ビームの光波長を I、 前記記録部の屈折率を n、 前記ピットの深さを d とすると、

前記ピットの深さ dは、 下限を; L/8 nとし、 上限を; LZ4. 5 nとする λ/8 η≤ά≤λ/4. 5 η

で示される範囲であることを特徴とする情報記録媒体。

2. 前記ピットの深さ dの下限は、

ά = λ/5. 5 η

であることを特徴とする請求項 1に記載の情報記録媒体。

3. 前記ピットの深さ dの上限は、

ά = λ/4. 7 η

であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の情報記録媒体。

4. 前記ピットの深さ dは、 ピットの平均幅を W [nm] , ピットのテーパ 角を 0 〔d e g〕 、 ピットの実際の深さを D 〔nm〕 とすると、

で表される見かけ上の深さであること

を特徴とする請求項 1から請求項 3のいずれか一項に記載の情幸艮記録媒体。

5. 開口数 NAが 0. 75以上である光学系を介して光ビームが照射される ことで情報が再生され、 該情報が記録部にピットとして記録される情報記録媒体 であって、

前記プッシュプル変調度が 0. 13以上であること

を特徴とする請求項 4に記載の情報記録媒体。

6. 請求項 1から請求項 5のいずれか一項に記載の情報記録媒体に記録され た情報を再生する情報再生装置であって、

開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して再生用の光ビームを前記記録部に 照射すると共に該光ビームに基づく前記記録部からの光を受光して受光信号を生 成する再生光学手段と、

前記再生光学手段の再生動作を制御する再生制御手段と、

前記再生光学手段により生成された受光信号を復調する信号復調手段と を備えることを特徴とする情報再生装置。

7 . 前記再生制御手段は、 前記再生光学手段により生成された受光信号に基 づいてトラッキングサーボを行うトラッキングサーボ手段を含むことを特徴とす る請求項 6に記載の情報再生装置。

8 . 前記トラッキングサーボ手段は、 プッシュプノレ或いはディファレンシャ ルプッシュプル方式で、 前記トラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項 7に記載の情報再生装置。

9 . 請求項 1から請求項 5のいずれか一項に記載の情報記録媒体に情報を記 録する情報記録装置であって、

開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して記録用の光ビームを前記記録部に 照射する記録光学手段と、

記録すべき情報を示す情報信号を記録用信号に変換する信号変調手段と、 前記信号変調手段により変換された記録用信号を前記記録光学手段に入力し、 記録動作を制御する記録制御手段と

を備えることを特徴とする情報記録装置。

1 0 . 請求項 1から請求項 5のいずれか一項に記載の情報記録媒体に情報を 記録し再生する情報記録再生装置であって、

開口数 NAが 0 . 7 5以上の光学系を介して、 再生時には再生用の光ビームを 前記記録部に照射すると共に該光ビームに基づく前記記録部からの光を受光して 受光信号を生成し、 記録時には記録用の光ビームを前記記録部に照射する記録再 生光学手段と、

前記記録再生光学手段の再生動作を制御する再生制御手段と、 前記記録再生光学手段により生成された受光信号を復調する信号復調手段と、 記録すべき情報を示す情報信号を記録用信号に変換する信号変調手段と、 前記信号変調手段により変換された記録用信号を前記記録再生光学手段に入力 し、 記録動作を制御する記録制御手段と

を備えることを特徴とする情報記録再生装置。