JP3138650B2

JP3138650B2 - 光ディスクの再生方法及び記録方法並びに光ディスク装置

Info

Publication number: JP3138650B2
Application number: JP09009657A
Authority: JP
Inventors: 雅嗣小川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2001-02-26
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: JPH10208261A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、高密度記録に適した光ディスク
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクでは、それに記録された信号
に焦点が合うように集光されたレーザ光を用い、記録さ
れた信号からの反射光の変化又はカー回転角等の物理量
を検出することで再生を行っている。光ディスクには、
ＰＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等と呼ばれる相変化光ディスク
と、ＭＯと呼ばれる光磁気ディスクとに大別される。

【０００３】相変化光ディスクでは、ポリカーボネイト
等を用いた基板上にトラッキングサーボ用の案内溝を設
け、光入射側から見て凹状の部分（ランド）又は凸状の
部分（グルーブ）のどちらかに光スポットを走査し、デ
ータの記録再生を行う。記録膜には相変化材料を用い、
記録データ（記録マーク）は記録マーク位置での反射光
量の変化を検出することによって再生する。

【０００４】光磁気ディスクでは、案内溝の形成、使用
法は上記の相変化ディスクと同じである。ただし、記録
膜には光磁気材料を用い、記録マークの再生はカー回転
角という物理量の変化を検出することで行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、光ディスクの高
密度化を図るために、ランドとグルーブ両方に記録マー
クを形成するランド・グルーブ記録が提案されている。
従来ランド又はグルーブだけに記録していたものを、両
者に記録するので、単純に計算すれば記録容量が２倍に
なるわけである。

【０００６】しかしながら、これは記録マークを形成す
る溝間距離が非常に近くなることを意味し、これに伴
い、隣接する溝（隣接トラック）からの信号の漏れ込み
（クロストーク）が無視できなくなってきている。

【０００７】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、高密度化によ
って生じる隣接トラックからのクロストークを低減でき
ることにより、特に案内溝の存在するランド・グルーブ
記録においてその効果が大きく発揮される、光ディスク
の再生方法及び記録方法並びに光ディスク装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光ディスクの再
生方法は、信号が記録されている面に光スポットの焦点
を合わせないで再生することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の光ディスクの再生方法は、
案内溝を有する光ディスクの再生方法において、光入射
面から見て凹状の溝を再生する場合、信号が記録されて
いる面より光入射側に光スポットの焦点を合わせて再生
することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の光ディスクの再生方法は、
案内溝を有する光ディスクの再生方法において、光入射
面から見て凸状の溝を再生する場合、信号が記録されて
いる面より光入射反対側に光スポットの焦点を合わせて
再生することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の光ディスクの再生方法は、
案内溝を有し、案内溝の凹状の溝と凸状の溝の両方を再
生に使用する光ディスクの再生方法において、光入射面
から見て凹状の溝を再生する場合、信号が記録されてい
る面より光入射側に光スポットの焦点を合わせて再生
し、光入射面から見て凸状の溝を再生する場合、信号が
記録されている面より光入射反対側に光スポットの焦点
を合わせて再生することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の光ディスクの再生方法は、
上記記載の光ディスクの再生方法において、光の波長を
λ、光ヘッドの対物レンズの開口数をＮＡと表現する
と、光スポットの焦点の記録媒体面からのずれの絶対値
Ｓが以下の数式０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦ Ｓ ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² を溝足することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の光ディスクの再生方法は、
上記記載の光ディスクの再生方法において、光スポット
の焦点の記録媒体からのずれの絶対値が０．３μｍから
１．２μｍであることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の光ディスクの記録方法は、
上記の光ディスクの再生方法において、信号の記録時は
焦点位置を上記光ディスクの記録面、つまり記録媒体面
に合わせることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の光ディスク装置は、案内溝
を有し、案内溝の凹状の溝と凸状の溝の両方又は片方を
再生に使用する光ディスクにおいて、光入射面から見て
凹状の溝を再生する場合、信号が記録されている面、つ
まり記録媒体面より光入射側に光スポットの焦点が移動
するように焦点誤差信号にオフセット電圧を加え、光入
射面から見て凸状の溝を再生する場合、信号が記録され
ている面、つまり記録媒体面より光入射反対側に光スポ
ットの焦点が移動するように焦点誤差信号にオフセット
電圧を加えることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の光ディスク装置は、上記記
載の光ディスク装置において、信号の記録時は焦点位置
を上記光ディスクの記録面、つまり記録媒体面に合わせ
るように焦点誤差信号にオフセット電圧を加えることを
特徴とする。

【００１７】また、本発明の光ディスク装置は、上記記
載の光ディスク装置において、光の波長をλ、光ヘッド
の対物レンズの開口数をＮＡと表現すると、光スポット
の焦点の記録媒体面からのずれの絶対値Ｓが以下の数式０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦ Ｓ ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² を溝足するように焦点誤差信号にオフセット電圧を加え
ることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の光ディスク装置は、上記記
載の光ディスク装置において、光スポットの焦点の記録
媒体からのずれの絶対値が０．３μｍから１．２μｍに
なるように焦点誤差信号にオフセット電圧を加えること
を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光ディスク
装置の一実施形態を示す構成図である。以下、この図面
に基づき説明する。

【００２０】本実施形態の光ディスク装置は、大きく分
けると、光ヘッド１０とコントローラ（制御手段）１２
とから構成されている。光ヘッド１０は、ランドＬ及び
グルーブＧに記録面を有する光ディスク１４に光スポッ
トＳを照射する光学系（光スポット照射手段）１６と、
記録面から戻る光スポットＳの反射光から焦点誤差信
号、トラッキング誤差信号及び再生信号を検出する光検
出器（焦点誤差信号検出手段）１８と、光ディスク１４
に対する光スポットＳの焦点位置Ｆを変えるレンズアク
チュエータ（焦点位置可変手段）２０とを備えている。
コントローラ（制御手段）１２は、光検出器１８から得
られた焦点誤差信号に基づき、ランドＬに対しては焦点
位置ＦがランドＬよりも近くになるように、グルーブＧ
に対しては焦点位置ＦがグルーブＧよりも遠くになるよ
うに、レンズアクチュエータ２０を制御する。

【００２１】光学系１６は、半導体レーザ１６１、ビー
ムスプリッタ１６２、対物レンズ１６３等から構成され
ている。光検出器１８は、ナイフエッジ方式、非点収差
方式、臨界角方式等の周知技術のいずれを利用するもの
でもよく、焦点位置Ｆと記録面との距離をアナログ信号
として検出できるものである。コントローラ１２は、例
えばマイクロコンピュータ等からなり、焦点誤差信号及
びトラッキング誤差信号を入力して、レンズアクチュエ
ータ２０及びトラッキングアクチュエータ（図示せず）
へ制御信号を出力することにより、光ヘッド１０の位置
を制御するものである。

【００２２】また、コントローラ１２は、図示しない
が、ランド・グルーブ切り替え部及びフォーカスオフセ
ット電圧設定部とを備えている。ランド・グルーブ切り
替え部は、ランドＬを再生するかグルーブＧを再生する
かを決める切替え信号を、フォーカスオフセット電圧設
定部へ出力する。フォーカスオフセット設定部は、切替
え信号に基づきランドＬかグルーブＧかを判断し、それ
に見合ったオフセット電圧をレンズアクチュエータ２０
に加える。これによって、各トラックで最適の再生をす
ることができる。フォーカスオフセット電圧設定部に
は、記録用信号も入力されており、もし記録用信号が入
力されれば、出力を記録時に最適なオフセット電圧に変
更する。

【００２３】図２及び図３は、図１の光ディスク装置に
おける部分拡大断面図である。図４は、従来の光ディス
ク装置における部分拡大断面図である。図５は、反射光
量のフォーカスオフセット依存性の一例を示すグラフで
ある。以下、図１乃至図５に基づき説明する。なお、図
２乃至図４において、光ディスク１４は、基板１４１と
記録膜１４２とから構成されている。また、「フォーカ
スオフセット」とは、ランドＬ又はグルーブＧ（記録
面）と焦点位置Ｆとの距離をいうものとする。

【００２４】コントローラ（制御手段）１２は、光検出
器１８から得られた焦点誤差信号に基づき、次のように
動作する。図２に示すように、ランドＬに対しては焦点
位置ＦがランドＬよりも近くになるように（フォーカス
オフセットが正になるように）、レンズアクチュエータ
２０を制御して、ランドＬから信号を再生する。図３に
示すように、グルーブＧに対しては焦点位置Ｆがグルー
ブＧよりも遠くになるように（フォーカスオフセットが
負になるように）、レンズアクチュエータ２０を制御し
て、グルーブＧから信号を再生する。

【００２５】従来は、図４に示すように、焦点位置Ｆが
ランドＬ（又はグルーブＧ）に一致するように（フォー
カスオフセットが零になるように）して、ランドＬ（又
はグルーブＧ）から信号を再生していた。しかしなが
ら、本発明者が反射光量のフォーカスオフセット依存性
を調べてみたところ、図５に示すように、記録膜上に焦
点がくる場合が最も反射光量が高いわけではないことが
明らかとなった。

【００２６】そこで、本実施形態の光ディスク装置で
は、ランドＬの場合は基板１４１側（図２参照）、グル
ーブＧの場合は記録膜１４２側（図３参照）にオフセッ
トをかけることにより、高い反射光量を得ている、すな
わち信号出力を大きくしている。

【００２７】換言すれば、ランドを再生する場合は記録
面より光入射側に焦点位置をずらし、グルーブを再生す
る場合は記録面より光入射反対側に焦点位置をずらした
再生方法を用いると、信号出力を大きくすることができ
る。これは、よりいっそうの高密度化を可能にすること
を意味する。

【００２８】ところで、従来の光ディスクはランド又は
グルーブのみを記録領域として使用していたが、近年、
その両方を記録に用いるランド・グルーブ記録が盛んに
行われている。ランド・グルーブ記録の場合、隣接する
溝（トラック）までの距離が半分になるので、隣接する
溝からの漏れ込み信号（クロストーク）が大きくなる。
このクロストークは、著しくデータの検出誤りを増加さ
せるため、できるだけ小さくする必要がある。

【００２９】一方、図５から明らかなように、フォーカ
スオフセットに対する反射光量の振る舞いは、ランドと
グルーブとで逆になっている。

【００３０】そこで、フォーカスオフセットの位置を記
録面より光入射側にし、ランドを再生すれば、ランドか
らの再生信号は大きなものが得られる一方、隣接グルー
ブからのクロストークは低いものが得られる。グルーブ
再生の場合は、フォーカスオフセット位置を記録面より
光入射側の反対側にすれば、同様の効果が得られる。

【００３１】このように、ランド・グルーブ記録の場
合、上記のようなフォーカスオフセットをかけた再生方
法を行えば、出力信号の増幅以外に、クロストークの低
減も期待できるのである。これは、さらなる高密度化に
対して非常に有効な方法である。

【００３２】しかし、上記の再生方法を用いると、再生
レーザ光のビーム径が、焦点位置でのビーム径よりも多
少大きくなることになる。一方、記録する場合、ビーム
径が大きいと、隣接する溝にすでに記録されたデータを
破壊してしまう可能性がある。したがって、記録時は、
図４に示すように、焦点位置を記録面に合わせたほうが
好ましい。

【００３３】

【実施例】図６は、本実施例に用いた光ディスクの基本
的な構成を示す概略断面図である。以下、この図面に基
づき説明する。

【００３４】光ディスク３０は、基板３２上に、干渉膜
（誘電体膜）３４、記録膜３６及び保護膜（誘電体膜）
３８が積層されたものである。保護膜３８上には、反射
膜等を形成してもかまわない。記録膜３６としては、磁
性体、相変化材料などが考えられる。

【００３５】記録膜３６を磁性膜とした場合、磁性体も
１層である必要はなくカー回転角の向上を目的として多
層のものを使用してもよい。また、磁性膜を基板３２上
に直接形成してもよい。磁性膜としては希土類金属と鉄
族遷移金属との非晶質合金や、鉄族遷移金属と貴金属と
の周期多層膜や、ＭｎＢｉ合金や酸化物磁性体等を用い
ることができる。ＴｂＦｅＣｏを主成分とする膜は特に
望ましい。また、磁性膜中にはＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔ
ａ、Ｐｔ等の耐食性向上元素を１つ以上添加するのが望
ましい。

【００３６】相変化材料としては、ＧｅＳｂＴｅ系の化
合物が望ましい。また、反射膜としてはＡｌ、ＡｌＴｉ
等が望ましい。

【００３７】基板３２の材質としては、ポリカーボネイ
ト、アクリル等の合成樹脂、ガラスなどが使用でき、こ
れらには樹脂等が被覆されているものを用いてもよい。
基板３２の形状としてはディスク状又はカード状のもの
を用いる。

【００３８】基板３２には、案内溝が形成してあるもの
を用いた。案内溝の幅はランド、グルーブともに０．５
６μｍである。案内溝の断面形状は、比較的矩形に近い
ものであるが、Ｕ字形にも近いのでＵ溝と呼ばれるもの
である。当然、溝形状はＶ字形のＶ溝と呼ばれるもので
もかまわない。また、ランド又はグルーブのみがＶ字形
をしていても構わない。

【００３９】最初の例として、基板３２として、直径１
２０ｍｍ、トラックピッチ０．５６μｍ、基板厚０．６
ｍｍのポリカーボネイト基板を用い、その基板３２に、
干渉膜３４としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を１６０ｎｍ、記
録膜３６としてＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅膜を１０ｎｍ、保護
膜３８としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を３２ｎｍを順次成膜
した。また、今回は保護膜３８の上にＡｉＴｉ膜（図示
せず）を８０ｎｍ更に成膜している。

【００４０】この光ディスク３０にデータを記録して再
生を行った。記録再生は波長６４０ｎｍ、開口数（Ｎ
Ａ）０．６の光ヘッドを用いた。記録マークは０．３７
μｍのものと、１．５μｍのものをそれぞれ別々に記録
し、それぞれの信号とノイズの比（ＣＮ比）を測定し
た。今回の場合、記録時は焦点位置を記録膜面上に合わ
せて行っている。その結果を図７及び図８に示す。

【００４１】例えば、光入射側に焦点を３４０ｎｍずら
した場合、ランドでは、０．３７μｍの記録マークに対
して４９ｄＢ、１．５μｍの記録マークに対して６０ｄ
ＢのＣ／Ｎが得られている。一方、光入射反対側に焦点
を３４０ｎｍずらした場合、グルーブでは、０．３７μ
ｍの記録マークに対して４８ｄＢ、１．５μｍの記録マ
ークに対して５９ｄＢのＣ／Ｎが得られている。

【００４２】次に、ランドとグルーブのクロストークを
測定した。測定には１．５μｍの記録マークを用いた。
隣接する両方のトラックに１．５μｍの記録マークを記
録し、その漏れ込みキャリアを測定する。自身のトラッ
クに１．５μｍの記録マークを記録した場合のキャリア
をその漏れ込みキャリアから引くことでクロストークを
求めた。その結果を図９に示す。

【００４３】例えば、光入射側に焦点を３４０ｎｍずら
した場合、ランドでは、−３０ｄＢのクロストークが得
られている。一方、光入射反対側に焦点を３４０ｎｍす
らした場合、−２９ｄＢのクロストークが得られてい
る。

【００４４】他の例として、干渉膜３４として窒化シリ
コン膜を８０ｎｍ、記録膜３６としてＴｂＴｅＣｏ膜を
５０ｎｍ、保獲膜３８として窒化シリコン膜を８０ｎｍ
を順次成膜したものも作成した。上記の例と同様の実験
を行い、同様の結果を得た。

【００４５】

【比較例】次に、比較例について図面を参照して説明す
る。今回の場合、従来例に相当するのが図７、８、９の
フォーカスオフセット値が０のときである。

【００４６】図５，７，８及び９から明らかなように、
ランド、グルーブそれぞれに適したフォーカスオフセッ
トを与えた方が、Ｃ／Ｎ、クロストークとも向上してい
ることがわかる。これらの図によれば、好ましいフォー
カスオフセットの範囲は、１００ｎｍから７００ｎｍの
範囲である。これらのグラフを作成する際に使用した光
スポットの波長（λ）、対物レンズの開口数（ＮＡ）
は、前述の通り、λ＝６４０ｎｍ、ＮＡ＝０．６である
から、好ましいフォーカスオフセットの範囲を、λ、Ｎ
Ａを用いて表現すれば、この範囲は、０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦ Ｓ ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² となる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、ランドに対しては焦点
位置がランドよりも近い状態で信号を再生することによ
り、ランドからの反射光量を増大できるので出力信号を
増大でき、これに加えグルーブからの反射光量を低減で
きるのでグルーブとのクロストークを低減できる。ま
た、グルーブに対しては焦点位置がグルーブよりも遠い
状態で信号を再生することにより、グルーブからの反射
光量を増大できるので出力信号を増大でき、これに加え
ランドからの反射光量を低減できるのでランドとのクロ
ストークを低減できる。したがって、ランド及びグルー
ブを今まで以上に高密度化できるので、光ディスクのさ
らなる大容量化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ディスク装置の一実施形態を示
す構成図である。

【図２】図１の光ディスク装置における部分拡大断面図
である。

【図３】図１の光ディスク装置における部分拡大断面図
である。

【図４】従来の光ディスク装置における部分拡大断面図
である。

【図５】反射光量のフォーカスオフセット依存性の一例
を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例に用いた光ディスクの基本的な
構成を示す概略断面図である。

【図７】本発明の実施例における、０．３７μｍ記録マ
ークに対するＣＮ比のフォーカスオフセット依存性を示
すグラフである。

【図８】本発明の実施例における、１．５μｍ記録マー
クに対するＣＮ比のフォーカスオフセット依存性を示す
グラフである。

【図９】本発明の実施例における、１．５μｍ記録マー
クに対するクロストークのフォーカスオフセット依存性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０光ヘッド１２コントローラ（制御手段）１４光ディスク１６光学系（光スポット照射手段）１８光検出器（焦点誤差信号検出手段）２０レンズアクチュエータ（焦点位置可変手段）ＬランドＧグルーブＳ光スポットＦ焦点位置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ランドに記録面を有する光ディスクに光ス
ポットを照射する光スポット照射手段と、前記記録面から戻る前記光スポットの反射光から焦点誤
差信号を検出する焦点誤差信号検出手段と、前記光ディスクに対する前記光スポットの焦点位置を変
える焦点位置可変手段と、前記焦点誤差信号検出手段から得られた焦点誤差信号に
基づき、前記焦点位置可変手段を制御する制御手段と、を備えた光ディスク装置であり、前記制御手段は、光の波長をλ、光ヘッドの対物レンズ
の開口数をＮＡと表現すると、前記光スポットの焦点位
置の前記記録面からのずれの絶対値をＳとすると、絶対
値Ｓが次式０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦Ｓ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² を溝足するように、前記焦点誤差信号にオフセット電圧
を加え、前記焦点位置が前記ランドから光スポット入射
側に近くなるように前記焦点位置可変手段を動作させる
オフセット付加手段をさらに備える、ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】グルーブに記録面を有する光ディスクに光
スポットを照射する光スポット照射手段と、前記記録面から戻る前記光スポットの反射光から焦点誤
差信号を検出する焦点誤差信号検出手段と、前記光ディスクに対する前記光スポットの焦点位置を変
える焦点位置可変手段と、前記焦点誤差信号検出手段から得られた焦点誤差信号に
基づき、前記焦点位置可変手段を制御する制御手段と、を備えた光ディスク装置において、前記制御手段は、光の波長をλ、光ヘッドの対物レンズ
の開口数をＮＡと表現すると、前記光スポットの焦点位
置の前記記録面からのずれの絶対値をＳとすると、絶対
値Ｓが次式０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦ Ｓ ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² を溝足するように、前記焦点誤差信号にオフセット電圧
を加え、前記焦点位置が前記グルーブから光スポット入
射側の反対側に遠くなるよう前記焦点位置可変手段を動
作させるオフセット付加手段をさらに備える、ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】ランド及びグルーブに記録面を有する光デ
ィスクに光スポットを照射する光スポット照射手段と、前記記録面から戻る前記光スポットの反射光から焦点誤
差信号を検出する焦点誤差信号検出手段と、前記光ディスクに対する前記光スポットの焦点位置を変
える焦点位置可変手段と、前記焦点誤差信号検出手段から得られた焦点誤差信号に
基づき、前記焦点位置可変手段を制御する制御手段と、を備えた光ディスク装置において、前記制御手段は、光の波長をλ、光ヘッドの対物レンズ
の開口数をＮＡと表現すると、前記光スポットの焦点位
置の前記記録面からのずれの絶対値をＳとすると、絶対
値Ｓが次式０．０５λ／（ＮＡ） ² ≦ Ｓ ≦ ０．４λ／（ＮＡ） ² を溝足するように、前記焦点誤差信号にオフセット電圧
を加え、前記ランドに対しては前記焦点位置が前記ラン
ドから光スポット入射側に近くなるように前記焦点位置
可変手段を動作させ、前記グルーブに対しては前記焦点
位置が前記グルーブから光スポット入射側の反対側に遠
くなるよう前記焦点位置可変手段を動作させるオフセッ
ト付加手段をさらに備える、ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記焦点誤差信号検出手
段から得られた焦点誤差信号に基づき、信号の記録時に
は前記焦点位置が前記記録面に一致するように前記焦点
位置可変手段を制御する、請求項１，２又は３記載の光
ディスク装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記光スポットの焦点位
置の前記記録面からのずれの絶対値が０．３μｍから
１．２μｍになるように、前記焦点誤差信号にオフセッ
ト電圧を加える、請求項１，２又は３記載の光ディスク
装置。