WO2007034950A1 - 高密度光ディスク及び再生・トラッキング制御方法 - Google Patents

高密度光ディスク及び再生・トラッキング制御方法 Download PDF

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Kazuma Kurihara
Yuzo Yamakawa
Takashi Nakano
Junji Tominaga
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    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0901Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following only

Definitions

  • the present invention relates to a high density in a radial direction of a super-resolution optical disk using a nonlinear phenomenon.
  • Patent Document 1 is the patent family of Patent Document 1 (Patent Document 2 is the patent family of Patent Document 1)) reference).
  • optical discs contain pits of the size below and below the optical resolution limit, normal far-field signals and super-resolution signals are also mixed in the readout signal, which makes it simple. Even if the track pitch is reduced, the signal crosstalk increases, making it difficult to put it into practical use.
  • Non-Patent Document l J. Tominaga etal .: Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998)
  • Non-Patent Document 2 T. Kikukawa etal .: Appl. Phys. Lett. 81, 4697 (2002)
  • Non-Patent Document 3 D.Yoon etal.:Jpn.J.Appl.Phys.43,4945 (2004)
  • Non-Patent Document 4 J.Tomianga etal.:Jpn.J.Appl.Phys.37,L1323 (1998)
  • Patent Document 1 JP-A-10-67883
  • Patent Document 2 U.S. Patent No. 6,226,258
  • the present invention has applied the idea of group tracking in which a plurality of pit rows having a plurality of forces are grouped in the radial direction of an optical disc and recognized as one track.
  • One track is composed of a plurality of pit rows having a size below the optical resolution limit in the radial direction and above and below the optical resolution limit in the tangential direction, or a size only below the optical resolution limit.
  • Super-resolution pits themselves are reproduced using locally generated thermal nonlinear phenomena.
  • optical disc power is detected by moving the read laser beam and detecting multiple rows of pits as one track. This is realized by the method (tracking by far field light) used in the existing optical disk using the reflected light or transmitted light.
  • the present invention is a technique for realizing a high-density optical disk in the radial direction of the disk without using a guide such as a land group
  • the production technique and method used in an existing read-only optical disk are used as they are.
  • the disk structure using this technology is advantageous for reducing production costs because the master can be produced more easily.
  • the recording pit tracking method is used, it is possible to improve the reproduction crosstalk by expanding the recording pit space by excluding the realization of high density in the disc radial direction and the guide structure of the land group. It can be realized and obtains better optical disk characteristics.
  • FIG. 2a Single disk pattern according to the present invention
  • FIG. 2c Multi-level disk pattern according to the present invention
  • FIG. 4a Signal characteristics of the disc according to the present invention
  • the reproduction signal when the tracking signal is offset [the center of the light spot is on the outer pit row]
  • Example 1 As a method for realizing an optical disk with a high density in the disk radial direction without using a guide such as a land group, a group tracking in which a plurality of pit rows are formed on one track is used.
  • FIG. 2 shows the disk structure of the present invention.
  • the optical resolution limit is ⁇ It is defined in ⁇ (4 ⁇ ). Therefore, the optical resolution limit is 156 nm.
  • the minimum pit size for playback must be 0.2 / zm, which is larger than the optical resolution limit, and is 0.2 m, which is larger than the optical resolution limit for tracking control. Since it is necessary to provide a space, the track pitch including the pit and the space is 0.4 / ⁇ ⁇ , and the minimum recording pit size is 0.2 m. Therefore, the minimum distance between pits is approximately 0.
  • FIG. 2 in the case of the structure of the optical disk of the present invention, group tracking is used. Tracks composed of multiple rows of pits and the pit width are 0.2 m, the same as the minimum pit width of existing tracks shown in Fig. 1. In the case of the optical disc structure of the present invention, the width and interval of the tracks, which are grouped pit rows, are 30% to 200% and 30% to 200% with respect to the spot diameter of the light used for reading, respectively It was confirmed that this is possible.
  • Figure 2a shows an example of a single pit with a size below the optical resolution limit.
  • Figure 2b shows an example of a random pattern with a pit width that is less than or equal to the optical resolution limit in the optical disk radial direction only.
  • Figure 2c shows an example of a group of pit sizes that are smaller than or equal to the optical resolution limit for multilevel reproduction as a single size that exceeds the optical resolution limit. In the case of Fig. 2a-Fig. 2c, we confirmed that this can be demonstrated.
  • FIG. 3 shows the calculation result of the push-pull tracking signal when the existing disk structure and the disk structure of the present invention are used.
  • the 1-pit row is a conventional super-resolution optical disc
  • the 3-pit row is a super-resolution optical disc developed in the present invention with a higher density in the radial direction.
  • FIG. 4a shows an example of a reproduction signal characteristic when the disc structure of the present invention is used.
  • An optical disk having a super-resolution function film in which pits having different periods were recorded in three groups of pits grouped in the disk structure of the present invention was produced and reproduced. It was confirmed that when the beam spot center is tracking controlled at the center of the grouped three rows of pits, a reproduction signal of only the center pit row can be obtained.
  • FIG. 4b shows the temperature distribution when the beam spot center is controlled to track in the center of the three rows of pits.
  • the temperature in the center of the three rows of pits is higher than the temperature of the adjacent pit row. Can be confirmed. It was also calculated by calculation that only the central pit row can be reproduced if the temperature difference between the central pit row and the adjacent pit row is large.
  • signal crosstalk between an arbitrary recording pit row and the adjacent recording pit row can be obtained at about 30 dB or less.
  • FIG. 5 shows that tracking control is applied from the outside to the center of the three rows of pit groups in which the centers of reproduction beams used for reproduction (super-resolution reproduction occurs only at the center) are grouped. This is the playback signal when offset control is performed.
  • Figure 5a shows the tracking control so that the center of the reconstructed beam is outside the grouped three rows of pits.
  • Figure 5b shows the tracking control so that the center of the playback beam is between the outside and the center of the grouped three rows of pits.
  • Figure 5c shows the case where tracking control is performed so that the center of the reproduction beam is in the center of the grouped three rows of pits.
  • Figure 5a-Example 5c also reproduces the pit row at an arbitrary position by performing tracking control so that the center of the beam used for reproduction matches the pit row of each grouped pit group. Can be confirmed.
  • FIG. 6 shows the calculation result of the track pitch dependence of the push-pull signal in the grouped three pit rows.
  • the horizontal axis is the track pitch of the group track, normalized by the spot diameter.
  • the track width of the grouped pit rows is 200 ⁇ ! ⁇ 700 nm, and 30% to 110% with respect to the spot diameter of 632 nm. From this result, it can be confirmed that a good push-pull signal can be obtained when the track width and interval of the grouped pit rows are in the range of 30% to 200% with respect to the light spot diameter.
  • any pit string can be reproduced by tracking control even when the number of grouped pit strings is four.
  • Figure 7 shows the temperature distribution when the beam spot center is tracking-controlled in one pit row in the group of four pit rows. As in Fig. 4b, where there are three pit rows, it can be seen that the temperature inside the pit of the track row at the center of the spot is higher than the temperature of the adjacent pit row. From this result, it was demonstrated that even when there are four pit rows, playback signal characteristics equivalent to three pit rows can be obtained.
  • Fig. 8 shows the temperature difference between the pit row at the center of the spot and the adjacent pit row.
  • Figures 8a and 8b show the case of 3 pit rows and 4 pit rows, respectively.
  • a large temperature difference means that a reproduction signal of only a desired read pit row can be obtained, and a crosstalk of adjacent pit row force is small!
  • the temperature difference between Fig. 8a and Fig. 8b is almost the same, and it was confirmed that even when there are four pit rows, the reproduction signal characteristics equivalent to three pit row forces S can be obtained.

Landscapes

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

Abstract

 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。  本発明においては、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の移動の検出を、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により実現する。    

Description

明 細 書
高密度光ディスク及び再生 ·トラッキング制御方法
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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)。
[0003] 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 、)ため、光ディスクの半径方向にぉ 、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。
[0004] 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。
[0005] 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 グループ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。
[0006] 非特許文献 l :J.Tominaga etal.:Appl.Phys.Lett.73,2078(1998)
非特許文献 2 : T.Kikukawa etal.:Appl.Phys.Lett.81,4697(2002)
非特許文献 3: D.Yoon etal.:Jpn.J.Appl.Phys.43,4945(2004) 非特許文献 4 :J.Tomianga etal.:Jpn.J. Appl.Phys.37,L1323(1998)
特許文献 1 :特開平 10— 67883号公報
特許文献 2 :米国特許第 6, 226, 258号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] ランド 'グループ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つ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イス クの半径方向の高密度化の実現力 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。
課題を解決するための手段
[0008] 上記課題を解決するために、本発明にお ヽては、光ディスクの半径方向に複数個 力もなるピット列をグループィ匕し、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、光ディスク力ゝ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。
発明の効果
[0009] この発明は、ランド'グループ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 、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、本技術を用いたデイス 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 ·グループのガイド構造を除 、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。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]既存ディスクのディスクパターン
[図 2a]本願発明に係る単一ディスクパターン
[図 2b]本願発明に係るランダムディスクパターン
[図 2c]本願発明に係る多値ィ匕ディスクパターン
[図 3]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
[図 4a]本願発明に係るディスクの信号特性
[図 4b]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
[図 5a]本願発明に係るディスクにお 、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]
[図 5b]同上 [光スポットの中心が中央と外側ピット列の間]
[図 5c]同上 [光スポットの中心が中央のピット列上]
[図 6]プッシュプル信号のトラックピッチ依存性
[図 7]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
[図 8a]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
[図 8b]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
発明を実施するための最良の形態
[0011] 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。
実施例 1 [0012] ランド'グループ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イス 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。
[0013] 図 2に本発明のディスク構造を示す。
[0014] 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 ) :40 5nm、開口数 (NA) : 0. 65を用いた場合、光学解像限界は、 λ Ζ(4ΝΑ)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. 2 /z m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. 2 m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. 4 /ζ πι、最小記録ピットサ ィズは、 0. 2 mである。そのため、ピットとピットの最小間隔は、およそ 0. であ る。
[0015] しカゝしながら、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. 2 m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の場合にぉ 、て実証できることを確認した。
[0016] 本実施例にお!、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。
[0017] 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。
[0018] 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ツキ 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
[0019] 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。グループィ匕 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。
[0020] 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 iEした。
[0021] 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。
[0022] 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 )がグループィ匕された 3列のピット群の外側から中央にトラッキング制御が力かるように 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 の実施例力も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。
[0023] また、本発明を用いた光ディスク構造にお!ヽて、磁性材料を用いた超解像光デイス 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ィ匕し、 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ィ匕再生を行うことが可能なことも確認した。
[0024] 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、 200ηπ!〜 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。
[0025] 本発明を用いた光ディスク構造において、グループィ匕されたピット列が 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。
[0026] 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、隣接ピット列力ものクロストークが小さ!、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 力 S3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

請求の範囲
[1] 光ディスクであって、ランド及びグループが形成されて 、な 、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いることを特徴とする光 ディスク。
[2] 請求項 1に記載の光ディスクであって、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、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たこと を特徴とする光ディスク。
[3] 請求項 1に記載の光ディスクにお 、て、上記ピットによりピット列が形成され、該ピット 列は、半径方向にグループィ匕されて ヽることを特徴とする光ディスク。
[4] 請求項 3に記載の光ディスクにお 、て、グループィ匕されたピット列で構成されたトラッ 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 2
00%及び 30%から 200%であることを特徴とする光ディスク。
[5] 請求項 3に記載の光ディスクにおいて、上記一つのグループの中に少なくとも二つ以 上のピット列を含むことを特徴とする光ディスク。
[6] 請求項 4に記載の光ディスクの制御方法において、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ことを 特徴とする光ディスクの制御方法。
[7] 請求項 4に記載の光ディスクの記録及び再生方法であって、請求項 6に記載のトラッ ク制御方法を行い、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 た光ディスクの記録及び再生方法。
[8] 請求項 3に記載の光ディスクにおける多値ィ匕再生方法であって、請求項 6に記載の 光ディスクのトラック制御方法を行うことを特徴とする光ディスクの多値ィ匕再生方法。
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