(57)【要約】【課題】3次元ピット選択方式ディスクに対して，狭トラック化を可能にする媒体構造とそれに対応する光ディスク装置を提供する。【解決手段】データピット中にのみ超解像物質を形成し，超解像物質が低温状態においてピット部とスペース部の反射率及び光学位相差が十分に小さく，高温状態において，少なくともピットとスペースとの光学位相差が前記値に比較して絶対値で大きくなるようにする。これによって，概ね１データトラック幅のみを高温状態とすることができる適正な再生パワーを照射することによって，回線限界以下のトラックピッチでも良好なプッシュプル信号を得ることができる。同時に，ＤＰＰ方式との切り替え手段，レンズシフトによるプッシュプル信号のオフセット補正手段，プッシュプル信号の整形手段，再生パワーの学習手段等の機能をもつ光ディスク装置によって本発明の光ディスク媒体に対応し，大容量化を実現する光ディスク装置を提供する。【選択図】図１
2008287795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の情報トラックに変調符号に従ってデータがマーク及びスペースとして形成され，高温状態と低温状態とで光学定数が異なる薄膜物質を前記マーク内に形成した光ディスク媒体であって，
前記低温状態において，前記マークの光学反射率及び光学位相は前記スペースの光学反射率及び光学位相に略等しく，
前記高温状態において，前記マークの光学反射率及び光学位相のうち少なくとも光学位相は前記スペースの光学位相と異なり，
集光された光ビームの照射によって，前記マークが前記高温状態となることにより，プッシュプル信号を検出可能としたことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項２】
請求項１記載の光ディスク媒体において，前記情報トラックに周期的にミラー部が設けられていることを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項３】
複数の情報トラックに変調符号に従ってデータがマーク及びスペースとして形成され，高温状態と低温状態とで光学定数が異なる薄膜物質が前記マーク内に形成され，前記低温状態において，前記マークの光学反射率及び光学位相は前記スペースの光学反射率及び光学位相に略等しく，前記高温状態において，前記マークの光学反射率及び光学位相のうち少なくとも光学位相は前記スペースの光学位相と異なる光ディスク媒体のトラッキング方法であって，
レーザ光源から出射された光ビームを集光して前記光ディスク媒体上にフォーカス合わせされた光スポットを形成する工程と，
前記レーザ光源の出射パワーを変化させながら，光検出器で得られるプッシュプル信号の振幅を計測する工程と，
前記プッシュプル信号の振幅を前記レーザ光源の出射パワーで割って，規格化プッシュプル信号の振幅を求める工程と，
前記規格化プッシュプル信号の振幅が略最大となるように前記レーザ光源の出射パワーを決定する工程と，
前記プッシュプル信号を用いてトラッキング制御を実施する工程と
を有することを特徴とするトラッキング方法。
【請求項４】
請求項３記載のトラッキング方法において，
前記プッシュプル信号に基づいてトラッキング制御用対物レンズアクチュエータに流される駆動電流を検出する工程と，
前記駆動電流から前記プッシュプル信号のオフセットに相当する信号を求め，前記プッシュプル信号にオフセットを印加して前記プッシュプル信号のオフセットを補正する工程と
を有することを特徴とするトラッキング方法。
【請求項５】
請求項３記載のトラッキング方法において，
前記光ディスクの情報トラックには周期的にミラー部が形成されており，
前記ミラー部におけるプッシュプル信号を計測する工程と，
前記ミラー部で計測したプッシュプル信号がゼロに近づくように前記プッシュプル信号にオフセットを印加する工程と
を有することを特徴とするトラッキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，記録媒体上に物理的性質が他の部分とは異なる記録マークを形成し，情報を記憶する光ディスク媒体及びその媒体から情報を再生する光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク媒体としてはCD-R/RW，DVD-RAM，DVD±R/RW，Blu-ray Disc（以下BD），HD DVD等多くのものが存在し，データ層を2層持つ媒体も含めて広く一般に普及している。対応する光ディスク装置としては，CD-R/RW，DVD-RAM，DVD±R/RWの記録/再生に対応した，いわゆるDVDスーパーマルチドライブが普及している。今後はBDやHD DVDに対応する高機能ドライブが普及してゆくものと考えられる。
【０００３】
次世代の大容量光ディスクとして超解像技術やSIL（Solid Immersion Lens）などが提案されているが，超解像技術の中の１つとして，特開2006-107588号公報に記載されたものがある。これは溶融時に光学特性が変化する相変化記録膜をピットに埋め込むことによって超解像再生を行い，かつ記録マーク同士を空間的に分離することによって記録マーク間の熱的な干渉や超解像領域の揺らぎを低減するものである。こうした構成によって線密度とトラック密度が同時に向上でき，光ディスクの記録容量を大幅に増加させることが可能である。また，データピットの間の領域の透過率を大きくすることによってデータ面の平均透過率を大きくできるので，光利用効率が高く多層化にも有利である。以下，この方式を3次元ピット選択方式と呼ぶことにする。ピット内に記録膜を埋め込む手段としては，特開2005-100526号公報に記載の相変化エッチング法（結晶とアモルファスのエッチング速度の違いを利用する方法）やCMP（Chemical Mechanical Polishing）法等の物理的研磨加工法を利用することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開2006-107588号公報
【特許文献２】特開2005-100526号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ディスクのトラッキング制御方法として代表的なものには，案内溝の回折光を利用するプッシュプル法及びピットエッジ部の再生信号の位相差を利用するDPD（Differential  Phase Detection）法がある。プッシュプル法は記録型光ディスクに用いられ，光ディスク媒体の偏心に対するオフセット発生を抑圧するDPP（Differential Push-Pull）法が広く一般に用いられている。DPD法はデータピット列が形成された再生専用光ディスクのトラッキング方法として広く用いられている。従来の光ディスクのトラックピッチは概ね光スポット径の1/2程度である。トラックピッチを小さくすると，プッシュプル法ではトラック誤差信号の振幅が減少し，DPD法でも隣接トラックとのクロストークの影響等によりトラック誤差信号の品質が劣化するため，何れの場合にも安定なトラッキング制御を実現できなくなる。また，DPD法では記録マーク（ピット）を小さくすると，エッジ部で発生する位相差が小さくなって安定なトラック誤差信号が得られなくなる。特開2006-107588号公報によれば，波長405nmの半導体レーザを光源として開口数0.85の光ヘッドを用い，トラックピッチ0.24μmの3次元ピット選択方式ディスクに対して通常のROMと同じDPD法によりトラッキング制御を実施している。光ヘッドはBD対応の仕様であるため，通常のトラックピッチ0.32μmに対して1.5倍の狭トラック化を実現しているが，トラッキング制御の安定性についての記述がない。前述の理由によってさらなる狭トラック化は困難と考えられる。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決し，3次元ピット選択方式ディスクに対して，狭トラック化を可能にする媒体構造とそれに対応する光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光ディスク媒体は，情報トラックに変調符号に従ってデータがマーク及びスペースとして形成されており，高温状態と低温状態とで光学定数が異なる薄膜物質をマーク内に形成したものである。かつ，マークの光学反射率及び光学位相は，低温状態においてスペースの光学反射率及び光学位相に概ね等しくし，マークの光学反射率及び光学位相のうち少なくとも光学位相は，高温状態においてスペースの光学位相と異なるようにすることにより，照射する光ビームのパワーを適当に選択することによって，光スポット中央部のみが高温状態となり，回折限界を超えた狭トラックピッチの条件でもプッシュプル信号を得られるようにしたものである。
【０００８】
本発明のトラッキング方法は本発明の光ディスク媒体に対応し，プッシュプル信号の振幅が最大となるように，照射する光ビームのパワーを決定し，このとき得られたプッシュプル信号を用いて，トラッキング制御を実施するものである。
【０００９】
以上により，本発明の課題を解決することができ，3次元ピット選択方式ディスクのトラック密度を高めつつ，安定なトラック制御を実現する光ディスク媒体を提供することができた。対応する光ディスク装置としては，プッシュプル方式のトラック誤差信号を用いたトラッキング制御を基本とするが，従来の光ディスク媒体でDPP方式によるトラッキングを実施する場合には，その切り替え手段を設けることによって，どちらの媒体にも対応する光ディスク装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光ディスク媒体及び光ディスク装置によって，超解像効果を活用した大容量光ディスクシステムを提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によって，安定なトラッキングが可能になったとしても，データトラックの狭トラック化によって隣接トラックからのクロストークによって再生データの品質が劣化したのでは意味がない。また，具体的なディスクの構成と再生方法についても提供する必要がある。
【００１２】
以下に，本発明の光ディスク媒体とトラッキング方法を実現する上での課題と解決手段を詳細に示す。本発明を実現する上での課題は，(1)データトラックの狭トラック化によるデータトラック間クロストークの低減，(2)具体的なディスクの構成と作成方法の提供，(3)従来方式で得られるプッシュプル信号に対する本発明の効果の定量化である。以下，これらの解決手段について説明する。
【００１３】
(1)データトラックの狭トラック化によるデータトラック間クロストークの低減
3次元ピット選択方式ディスクでは，ピットに埋め込まれた相変化記録膜の溶融時の光学特性変化を利用して光学分解能より小さなマークを超解像再生する。一方，光学分解能よりも大きなマークがあると，通常の光ディスクと同様の信号が得られる。以下，これらを超解像再生及び常解像再生とよぶことにする。データトラックを狭トラック化した場合，再生中のトラックは光エネルギーが強く超解像再生をしているが，隣接トラックでは光エネルギーが弱いため，常解像再生状態にある。隣接データトラックの常解像再生信号はクロストークとして当該トラックの超解像再生信号に漏れ込むため，これが大きいと再生信号品質が劣化してしまう。この問題を解決するには常解像再生信号をできるだけ小さく，好ましくはゼロにすればよい。常解像再生信号を小さくして超解像再生信号へのクロストークを低減する技術のことを，以下では常解像キャンセル技術と呼ぶ。
【００１４】
図２は常解像キャンセルの概念をまとめたものであり，２つのタイプが考えられる。ここで，スペース部の反射率をRs，マークが結晶状態の反射率をRc，溶融状態の反射率をRmとする。タイプ１の構成は，Rs=Rcとするものである。これによって，常解像再生信号の振幅（Rc-Rs）はゼロにでき，超解像再生信号の振幅（Rs-Rm）を確保することが可能になる。タイプ２の構成は，ピットとスペースの物理的な段差やピットとスペースの膜構成に依存する光学的な位相差を利用するものである。このときRs<Rcとし，ピット部での回折によって対物レンズの開口外に回折された光量と反射率差（Rc-Rs）に相当する光量を等しくすることによって常解像再生信号の振幅をゼロにすることができる。超解像再生時には，マークの反射率が変化することによって，上の光量バランスが崩れ，これが信号振幅として検出される。一般的には図にしめすようにRs=Rmとすることによって，大きな超解像再生信号の振幅を大きくすることができる。この要件は本発明について必須となるものではないことを付記しておく。
【００１５】
図３は，常解像信号の振幅とマークの反射率及び実効ピット深さ（マークの光学的位相差/2）の関係を示すものである。ここではHopkinsの手法に基づく線形回折シミュレータを用い，光源の波長405nm，対物レンズの開口数0.85，マークの幅0.16μm，マークの長さ0．60μmとしたときの計算結果を示している。図中のSc及びSsは，それぞれ光ヘッドで検出したマーク（結晶状態）及びスペースの信号強度を表しており，回折の効果を含んだ計算結果である。常解像キャンセルの条件はSc=Ssである。タイプ１の条件は反射率比Rc/Rs=1，かつ実効ピット深さ=0λの1点であるのに対して，図に見られるようにタイプ２の場合には反射率比Rc/Rsと実効ピット深さの組み合わせが広い領域に広がっている。この結果は，タイプ２の方がディスク構成の自由度が大きく，作成し易いことを示すものである。
【００１６】
ディスクの構造を定めるためにはマーク部とスペース部の反射率と位相を計算する必要がある。3次元ピット選択方式ディスクのマーク部の反射率と位相を計算するには従来の方法に比較して工夫が必要である。図４はCMP加工された3次元ピット選択方式ディスクの光学計算のモデルである。ここでは，特性行列を用いた通常の多層膜干渉計算手法を用いる。光入射側のカバー層（図中ではBD光学系に対応してUV樹脂）中に位相計算のための基準面を仮想的に設け，ピット部とスペース部のそれぞれの膜構成に従って特性行列を用いた干渉計算を行い複素振幅反射率を求め，ピット部の反射率，スペース部の反射率，スペース部に対するピット部の実効ピット深さ（光学位相）を計算する。これによって，基板に形成したピットの物理的な深さとマークとスペースのそれぞれの膜構成に応じた反射率と位相とを算出することができ，結果を前述の線形回折シミュレータに入力することによって再生信号を算出することができる。図中のディスク構成は，以下の検討での基本的な構成である。基板としては最短ピット長0.15μm，ピット深さ68nmのPC基板，反射膜としてAgPdCu合金薄膜，記録膜としてBiGeSbTe合金薄膜，保護膜としてAl2O3薄膜を用いた。
【００１７】
図５は，試作したディスクのスペース部とマーク部の反射率の設計結果と実測結果をまとめたものである。実験に用いた光ヘッドは，光源の波長λ=405nm，対物レンズの開口数NA=0.85のものであり，集光スポットの1/e2径（λ/NA）は約476nmである。実験に用いたディスクはAgPdCu合金薄膜の厚さを10nmから200nm，BiGeSbTe合金薄膜の厚さを10nmから30nm，Al2O3薄膜の厚さを10nmから90nmの範囲で変化させたものを複数枚準備した。スペース部の反射率に関しては，設計値と実測値がよく一致している。ピット部の反射率に関しては，設計値よりも実測値の方が全体に小さくなっているが，これは主にピットの大きさが波長よりも小さいため，平坦な無限に広い多層膜をモデルとする多重干渉計算のモデルとのずれが生じるためと考えている。上に示した計算手法によって膜構成の設計が十分に実現でき，実験によって修正を加えれば常解像信号の振幅をゼロに近づけることが可能であることが確認できた。この結果からスペース部の反射率に対して，約10%程度の超解像信号の振幅が得られることが判った。
【００１８】
以下， FDTD（Finite Differential Time Domain）法による電磁界計算の結果について述べる。ここでは計算の簡略化のためタイプ１の常解像キャンセル構造についての結果を中心に示すが，タイプ２の常解像キャンセルについても，基本的に計算手法は変わらない。
【００１９】
図６は，FDTD法によって電磁界計算を実施した結果の一例を示す図である。ここでは，反射膜でコーティングされたピット内に相変化記録膜を配置し，その膜厚方向（図中Z方向）の位置によって電界強度分布が変化する様子を示している。図６(b)がタイプ１の構成に対する適正な条件であり，マークによる回折が最小でかつマークとスペースの反射率が等しくなっている。このとき，膜厚方向に対してスペース部の反射膜とピット内の記録膜が概ね同じ位置にある。これがタイプ１の常解像キャンセル構造の要点である。
【００２０】
図７は，繰り返し信号のマーク長と信号振幅の関係をFDTD法で計算した結果を示す図である。ここでは図６(b)のモデルの結果を示す。図に示すように，通常のROMディスクに比較して，常解像キャンセル構造の3次元ピット選択ディスクでは，BDに対して線密度を4倍にした100GBの条件でも十分な信号振幅が得られることが判った。
【００２１】
(2)具体的なディスクの構成と作成方法の提供
CMP加工を前提として具体的なディスクの構成を考える。CMP加工を施すとディスク表面を平坦に加工することができる。前述のように常解像キャンセル構造を用いれば狭トラック化しても再生信号へのクロストークの影響が小さく，かつ良好なプッシュプル信号を得ることができる。
【００２２】
試作したディスクの断面のSEM（Scanning Electron Microscopy）写真を図８に示す。これは図４に模式的に示した構成を具体化したものである。
【００２３】
こうした構成において，マークの反射率と位相の具体的な調整方法について述べる。図９は，マークとスペースの反射率と位相の調整方法とその結果をまとめたものである。図９(a)に示すように，基本的なマークの構成は，ピット内に反射膜/保護膜(干渉膜)/記録膜を積層したものである。スペースの反射率は，反射膜の材料と膜厚を選択することによって選択可能である。マークの反射率は，図９(b)に示すように，記録膜の膜厚d1によって主に調整することができる。またマーク部の位相については，図９(c)に示すように，保護膜(干渉膜)の膜厚d2によって主に調整することが可能である。もしこうした調整によって良好な結果が得られない場合には，反射膜の構成を見直して，同じ工程を繰り返せば最終的には満足いくディスク構成を得ることができる。
【００２４】
(3)従来方式で得られるプッシュプル信号に対する本発明の効果の定量化
熱シミュレーションと光学シミュレーションを用いて本発明の効果を定量化する。図１０は熱シミュレーションの結果である。ここではトラックピッチを160nmとし，データトラックにはBiGeSbTe合金薄膜（厚さ30nm，幅80nm）を記録膜として埋め込んだ構成について，前述のFDTD法を応用した熱シミュレーションを実施した結果を示す。光源の波長は405nm，対物レンズの開口数は0.85，光ビームの走査速度は5m/s，マーク長及びスペース長はそれぞれ600nm，データトラックにはマークとスペースが交互に配置されており，かつ半径方向（トラックに直交する方向）に各マークは揃って配置した。図１０(a)は，データトラックの中央を光ビームが走査する場合の計算結果である。光エネルギーの吸収体がマーク内に形成された記録膜だけであるため，温度分布はこれを反映したものとなっている。図１０(b)は，データトラックとデータトラックの中間を光ビームが走査する場合の計算結果である。光ビームに最隣接する２つのデータトラックが高温になっていることが判る。ここに示したように，光ビームのパワーを適当に定めることによって，光ビームがデータトラックの中心にあるときには記録膜の温度が融点以上になり，かつ光ビームがデータトラックの間にあるときには，隣接するトラックの記録膜の温度が融点以下になる条件を定めることができる。
【００２５】
図１１は回折計算を用いてプッシュプル信号を計算した結果である。図１１(a) は，超解像を用いない従来の光ディスクのトラック溝から得られるプッシュプル信号を示している。プッシュプル信号の振幅はトラックピッチ320nmの条件で得られる振幅が±１となるように規格化してある。トラック溝はトラックピッチに対してデューティ50%のU溝とし，溝深さはλ/8とした。図に見られるように，トラックピッチの減少と共にプッシュプル信号の振幅は小さくなり，トラックピッチが240nm以下では回折限界のため振幅が概ねゼロになってしまう。図１１(b) は，本発明の光ディスク媒体から得られるプッシュプル信号である。ここで，熱シミュレーションの結果を参考にして，光スポット中心から±0.4トラックピッチ幅の領域が溶融により光学定数が変化するものとした。溶融状態におけるマークの位相は30nm厚のBiGeSbTe合金薄膜を用いた設計結果からλ/40とした。図にみられるように，光ビームによって1本のデータトラックのみを溶融することによって，トラックピッチが200nmの条件でも従来の光ディスク媒体のトラックピッチ320nmの条件で得られるプッシュプル信号と同等の振幅のプッシュプル信号が得られることが判る。
【００２６】
以上のように，本発明の光ディスク媒体によって，従来の約2/3程度の狭トラック化（200nm/320nm）が実現できることがシミュレーションにより検証された。
【００２７】
以下，本発明の詳細を，実施例を用いて説明する。
【００２８】
図１は，本発明による光ディスク媒体のトラック構成例を示す図である。マーク内にのみ高温時に光学定数が変化する物質を埋め込み，かつ低温時には常解像キャンセルを実現する媒体構成によって，狭トラック化が可能となる。図1(a)は本発明に好適な光ディスク媒体の情報トラックを示す摸式図である。前述のように，マーク内にのみ高温時に光学定数が変化する物質が埋め込まれたものである。図１（ｂ）は検出されるプッシュプル信号を示している。前述のように，照射するレーザ光のパワーが小さい（図中，Read Power=Low）のときには，通常の回折現象に基づくプッシュプル信号が得られる。一方，照射するレーザ光のパワーが適正に大きい（図中，Read Power=High）のときには，レーザスポット直下のマークのみ，光学定数が変化して，超解像効果に基づく大きく良好なプッシュプル信号が得られる。これらは，図１１に示した計算結果を抜粋したものである。
【００２９】
次に，本発明の光ディスク装置の実施例について説明する。図１２は，一般に用いられるDPP方式のトラッキングに対応した3ビーム光ヘッドの光検出器とその検出信号を示す図である。光検出器113はメインビーム用の4分割検出器（A,B,C,D）と２つのサブビーム用の2分割検出器（E,F，G,H）から構成され，それぞれI-V変換アンプを介して電圧信号に変換した後，データ再生用のRF信号51，メインビームのプッシュプル信号52，非点収差方式のフォーカス誤差信号53，サブビームのプッシュプル信号54及び55が生成される。一般の光ディスク装置では回路規模の削減のためにサブビーム用の2分割検出器をそれぞれ（E＋G），(F+H)のように直接電気的に接続して合計のサブビームのプッシュプル信号を生成する場合も多いが，本発明の光ディスク装置ではウォブル信号を再生するためにそれぞれ独立の電気信号として取り出す必要がある。BDに対応した光学系の場合，使用する光源は波長405nmの半導体レーザ，図示していない対物レンズの開口数は0.85のものを用いればよい。
【００３０】
１つの半導体レーザ光源から3つのビームを生成して光ディスク上に光スポットを形成する方法について簡単に述べる。ここでは，回折格子を用いた方法について述べる。半導体レーザから出射したレーザ光は等間隔にピッチをもつ回折格子を透過するときに回折次数０及び±１の３つ角度に分離される。０次回折光をメインスポットに，±１次回折光をサブスポットに対応させるような光学系を用いることによって簡単に3つの光スポットをディスク上に形成することができる。この手法は光ディスク装置において広く一般に用いられている手法である。
【００３１】
図１３は，トラック誤差信号生成回路の構成例を示す図である。トラック誤差信号生成回路80は，オフセット調整回路81〜83，ゲイン調整回路84〜86，サブビームプッシュプル信号用の加算器87，DPP信号を生成するための減算器88，及びDPP信号とプッシュプル信号を選択的に切り替えるスイッチ89から構成される。超解像を用いない従来の光ディスク装置ではDPP信号によってトラッキング制御をするため，本回路ではメインビームのプッシュプル信号MPPと２つのサブビームのプッシュプル信号SPP1及びSPP2を用い，それぞれオフセット調整とゲイン調整をした後，（MPP-SPP）としてDPP信号を算出する。このときオフセット調整やゲイン調整はCPU140の指示によって制御される。生成されたDPP信号，もしくはプッシュプル信号はトラッキング制御に用いられる。本発明の光ディスク媒体を再生する場合には，サブビームのパワーがメインビームに比較して約1/10程度と小さく，サブビームによってマークを溶融することができないため，メインビームのプッシュプル信号によってトラッキング制御を実行する必要がある。これはCPU140の指示によってスイッチ89をON/OFFして制御される。
【００３２】
図１４は，本発明の光ディスク装置のトラッキング制御回路の構成例を示すブロック図である。図において，光検出器113で検出された反射光は電気信号に変換された後，トラック誤差信号生成回路80に送られ，トラック誤差信号が生成される。これをサーボゲイン制御回路91，位相フィルター92，電流ドライバ93を介して対物レンズアクチュエータ114を制御することによって，トラッキング制御が実施される。本発明では，メインビームのプッシュプル信号によってトラッキング制御を実施する。1ビームのプッシュプル信号をつかうトラッキング方式では，ディスクの偏心に追従して対物レンズ移動することによってトラック誤差信号にオフセットが発生することが知られている。これに対応するためオフセット制御回路95は，ディスクの偏心等によって生じるトラック誤差信号のオフセットを補正する機能を有し，加算器96を介してトラッキング制御ループに加えることによって，所定のデータトラックの再生を実現する。オフセット制御回路95の具体的な構成については次に示す。
【００３３】
図１５は，本発明に好適なオフセット制御回路の構成を示す実施例である。図中，オフセット制御回路95は電流モニタ9501，ローパスフィルター9502，ゲイン設定器9503から構成される。前述の電流ドライバ93から対物レンズアクチュエータに流す駆動電流量は電流モニタ9501で例えば電圧信号として検出される。この信号はディスク回転周波数の数倍から10倍程度のカットオフ周波数を有するローパスフィルター9502を通過させることにより，ディスクの偏心に伴う平滑化された駆動電流を検出する。こうして得られた駆動電流に，対物レンズアクチュエータの電流感度の設計値を乗ずることによって，ディスクの偏心に伴う対物レンズアクチュエータの移動量を検出することができる。一方，対物レンズアクチュエータの移動量とプッシュプル信号のオフセット量の関係は予め光学設計により求めることができる。従って，検出された駆動電流から対物レンズアクチュエータの半径方向への移動に伴って生じるプッシュプル信号のオフセット量を相殺するように，ゲイン調整器9503にて駆動電流に適当なゲインを乗じることによってオフセット補正量を出力することが可能である。
【００３４】
ここでは，対物レンズアクチュエータの電流感度とプッシュプル信号のオフセット量としてそれぞれ設計値を用いる例を示した。しかしながら，これらの値は使用する部品ごとにバラツキがある。そこで，ドライブ装置では実際に対物レンズアクチュエータに電流を流した電流量とプッシュプル信号に発生するオフセット量を実測して校正することが望ましい。この場合先ず，オートフォーカス制御だけを実施している状態で，CPU140の指示によりスイッチ9505を切り替えて正弦波発信器9506の出力を電流ドライバ93に接続し，駆動電流波形をAD変換器9507で取得する。同時にプッシュプル信号波形をAD変換器9508で取得する。これらの取得値をCPU140で処理することによって所望の校正が実現できる。
【００３５】
このとき得られる信号を模式的に図１６に示す。図１６(a)は駆動電流の摸式図であり，これから駆動電流の振幅を求める。図１６(b)はプッシュプル信号の摸式図であり，これからオフセット量を求める。対物レンズアクチュエータの移動によって図１６(b)のようなプッシュプル信号が得られること，またエンベロープ変動もしくは，平均値変動がオフセット量を表すことについては，当業者にとって常識的事柄であるためここでは詳細には説明しない。このようにして正弦波発信器9506の出力を変化させながら，一連の測定を繰り返すことによって観測された駆動電流量とプッシュプル信号のオフセットの関係を求めることができる。この関係を利用すれば，トラッキング制御中に補正すべきオフセット量，即ちゲイン調整器9503にて設定するゲイン量（図１６の場合は負の値）を設定することが容易にできる。
【００３６】
図１７は，本発明に好適なオフセット補正機能を実現する光ディスク媒体の構成を示す実施例である。これはよく知られたコンポジット・ミラー方式を応用したものである。図中，データトラックには周期的にミラー部が設けられている。トラッキング制御にオフセットが発生している場合には，ミラー部におけるプッシュプル信号がゼロにならない。このため間欠的にオフセットの測定を行って，測定値がゼロに近づくようにトラッキングオフセットを印加すればオフセット制御が実現できる。ここで各ミラー部の間隔は偏心の測定をするのに十分に細かければよく，一周あたり10から20個程度のミラー部があれば十分である。この周期は一般的な光ディスクにおける情報セクタの長さと同等である。従って，ミラー部の配置周期は概ねセクタ単位（DVDフォーマットの場合は2kB，Blu-ray Discフォーマットの場合には4kB）程度にすることが好ましいと言える。ミラー部の長さは使用する光スポット径に比較して２倍以上長い必要があり，使用する変調方式に応じて通常２〜数バイトの長さである。また，データトラックにはデータアドレスの他にデータトラックをウォブルさせることによりアドレス情報を記録することができる。
【００３７】
図１８は，本発明に好適なオフセット制御回路の構成を示す別の実施例である。これは図１７の光ディスク媒体に対応するものである。MPP信号52はバンドパスフィルター951を通過した後，2値化器952によりクロックごとに２値化される。クロックは2値化信号からPLL(Phase Locked Loop)回路953により生成される。同時に2値化結果からアドレスデコーダ954によりセクタアドレス情報が読み取られ，セクタの切り替え位置であるミラー部のタイミングがミラー位置検出器955によって決定される。MPP52はミラー位置において，レベルホールド回路956により取り出され，ローパスフィルター処理等の平均化処理器957により平滑化される。こうして得られた信号は対物レンズアクチュエータの移動によって生じたプッシュプル信号のオフセットを反映したものであるので，前述の例と同様にゲイン調整回路958によって適当なゲインを乗じる（前後の回路に他のゲイン機構がない場合には−１でよい）ことにより，オフセット補正量を生成することが可能となる。
【００３８】
図１９は，本発明の光ディスク装置のトラッキング制御回路の構成例を示す別のブロック図である。図１４との差異は，プッシュプル信号の波形整形器800を備えている点にある。図１１に示したように本発明の光ディスク媒体では，超解像効果によって狭トラック条件でも良好なプッシュプル信号が得られるが，これはデータトラックとデータトラックの間において信号がゼロとなる特性を有する。こうした信号は，例えばシーク時にトラック横断数を計測する場合やトラッキング制御をONする瞬間等，従来の連続した正弦波状のプッシュプル信号に対応した各種回路をそのまま使った場合に動作が不安定になることが予測される。本発明の光ディスク媒体に特有なプッシュプル信号を従来の正弦波状のプッシュプル信号に整形する機能を有する波形整形器800を用いることによって，これらの問題に対応することができる。これにより，シーク時のトラック横断数を計測するトラック・クロス・カウンタ850は従来の正弦波を前提とした方式のものをそのまま用いることができる。トラック横断数の計測方法としては，例えば微分してゼロクロス点をカウントする等が広く一般に用いられている。
【００３９】
図２０は，本発明のプッシュプル信号の波形整形器の構成を示すブロック図である。波形整形器800はローパスフィルター801とスイッチ802から構成され，これらの動作はCPU140により制御される。ローパスフィルターの作用によって高域の成分を平滑化することにより，容易に正弦波状の波形に整形することが可能である。しかしながら，ローパスフィルターによって位相遅れが生じるため，トラッキング制御が安定した後には，ローパスフィルターを介さないプッシュプル信号によりトラッキング制御を実施する必要がある。従って，スイッチ802の制御方法としてはシーク開始時にローパスフィルター801の出力を選択するようにし，シーク後にトラッキング制御を開始した適当な時間を待った後にローパスフィルター801をバイパスするように選択を切り替えればよい。待ち時間はトラッキングサーボの制御帯域から10ms程度の固定値でもよいし，より精密にはトラック誤差信号がある値以内（例えばトラックピッチの1/4以下のずれ程度）に静定したことを判定した後にスイッチ801を切り替えるようにすればよい。なお，本発明の光ディスク媒体のように超解像現象を利用したトラッキングを実施しないCDやDVD等の光ディスク媒体のトラッキング制御を実施する場合には，スイッチ802はローパスフィルター801をバイパスするように選択しておかなくてはならないのは言うまでもない。  
【００４０】
次に，本発明の光ディスク装置のデータ再生回路について述べる。図２１は，本発明の光ディスク装置に好適なデータ再生回路の構成例を示す図である。図示していない光ヘッドで検出したRF信号51はアナログ等化器10で等化処理とAGC処理が施された後，デジタル信号処理部20に入力する。デジタル信号処理部20内では，入力したRF信号をADコンバータ21でクロックごとにデジタル信号化した後，DC補正器22でDC補正を施し，FIRフィルター23でデジタル等化されてビタビ復号器40によって2値化され，2値化出力58として取り出される。ビタビ復号器40の内部構成については本発明の範囲を超えるので詳細には記述しないが，2値化ビット列とPRクラスの畳み込みから生成される目標信号と再生信号とを比較して，誤差が最小になる2値化ビット列を逐次選択してゆくものである。FIRフィルター23のタップ係数の学習処理はLSE制御部24により実施される。クロック信号を生成するPLL（Phase Locked Loop）回路30は位相検出器31，ローパスフィルター32，VCO(Voltage Controlled Oscillator)33から構成される。こうした構成によって，RF信号51から2値化データ58を得ることができる。これを図示していない論理フォーマットデコーダに入力することによって，復調処理が施され光ディスク媒体に記録されたデータを再生することが可能である。
【００４１】
次に，本発明の光ディスク装置における再生パワーの学習機能について述べる。本発明の光ディスク媒体では光スポットの温度分布を利用して，光スポットの中心付近のみ超解像物質の光学特性を変化させることによって，回折限界を超える狭トラック化を実現する。こうした効果を継続するには，照射するレーザビームのパワーを適正な値に保つ必要がある。
【００４２】
図２２は，本発明の光ディスク装置に好適な再生パワーの学習機能を示すブロック図である。図中，光ディスク媒体100に照射されるレーザパワー（再生パワー）は光源である半導体レーザ112に流す電流量によって制御される。この電流はCPU140の指示によってレーザドライバ116により駆動される。一方，トラック誤差信号生成回路の出力はAD変換器860によりデジタル化されCPU140に取り込まれる。こうした構成において，再生パワーとトラック誤差信号の関係を図２３(a)に模式的に示す。図に見られるように，再生パワーとトラック誤差信号を再生パワーで割った規格化トラック誤差信号との関係は，照射された光ビームのスポットによって概略1データトラックの幅分だけ溶融可能な条件において規格化トラック誤差信号の振幅が最大となる関係である。学習過程ではオートフォーカス制御のみを実施している状態で，再生パワーを変化させながら規格化トラック誤差信号の振幅を測定し，これが概ね最大となるように適正な再生パワーを定める処理を実施すればよい。また，CAV（Constant Angular Velocity）制御等，光ディスク媒体の半径位置によって線速度が変化するような高速転送再生を実施する場合には，図２３(b)に示すように，線速度と適正な再生パワーの関係を予め求めておき，線速度に応じて適正な再生パワーを使用すればよい。また，ドライブ環境温度の変化や，光ディスク媒体に形成された超解像材料の溶融感度の面内バラツキ等の影響によって，適正な再生パワーが変化する場合もある。これに対応するには適宜，上記学習処理を実施して常に再生パワーが適正な条件に保たれるようにすることも光ディスク装置の性能の安定化にとって有効な手法である。
【００４３】
最後に，本発明の光ディスク装置の全体構成について述べる。図２４は，本発明の光ディスク装置の構成例を示す模式図である。装置に装着された光ディスク媒体100は，スピンドルモータ160により回転される。再生時には，CPU140によって指令された光強度になるようにレーザパワー／パルス制御器120が光ヘッド110内のレーザドライバ116を介して半導体レーザ112に流す電流を制御し，レーザ光114を発生させる。レーザ光114は対物レンズ111によって集光され，光スポット101を光ディスク媒体100上に形成する。この光スポット101からの反射光115は対物レンズ111を介して，光検出器113で検出される。光検出器は複数に分割された光検出素子から構成されている。再生信号処理回路130は，光ヘッド110で検出された信号を用いて，光ディスク媒体100上に記録された情報を再生する。本発明のトラック誤差信号生成回路，トラッキング制御回路及びデータ再生回路はシステム制御回路200に内蔵される。こうした構成によって，本発明の光ディスク装置は，本発明の光ディスク媒体からデータ再生，ウォブルアドレス再生，トラッキング制御を実現することができる。以上の構成によって本発明の光ディスク装置を提供することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は，超解像効果を使った大容量光ディスク媒体とそれに対応する光ディスク装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光ディスク媒体のトラック構成例を示す図。
【図２】常解像キャンセルの概念図。
【図３】常解像信号の振幅とマークの反射率及び実効ピット深さの関係を示す図。
【図４】本発明の光ディスク媒体の光学計算のモデル図。
【図５】試作ディスクのスペース部とマーク部の反射率の設計結果と実測結果を示す図。
【図６】FDTD法による電磁界計算の結果を示す図。
【図７】繰り返し信号のマーク長と信号振幅の関係をFDTD法で計算した結果を示す図。
【図８】本発明の光ディスク媒体の断面のSEM写真。
【図９】本発明の光ディスク媒体の反射率と位相の調整方法とその結果を示す図。
【図１０】本発明の光ディスク媒体の熱シミュレーションの結果を示す図。
【図１１】本発明の光ディスク媒体のプッシュプル信号を計算した結果を示す図。
【図１２】DPP方式のトラッキングに対応した3ビーム光ヘッドの光検出器とその検出信号を示す図。
【図１３】本発明のトラック誤差信号生成回路の構成例を示す図。
【図１４】本発明の光ディスク装置のトラッキング制御回路の構成例を示す図。
【図１５】本発明に好適なオフセット制御回路の構成例を示す図。
【図１６】対物レンズアクチュエータの駆動電流とプッシュプル信号を表す模式図。
【図１７】本発明に好適なオフセット補正機能を実現する光ディスク媒体の構成例を示す図。
【図１８】本発明に好適なオフセット制御回路の別の構成例を示す図。
【図１９】本発明の光ディスク装置のトラッキング制御回路の構成例を示す図。
【図２０】本発明のプッシュプル信号の波形整形器の構成例を示すブロック図。
【図２１】本発明の光ディスク装置に好適なデータ再生回路の構成例を示す図。
【図２２】本発明の光ディスク装置に好適な再生パワーの学習機能を示すブロック図。
【図２３】再生パワーとトラック誤差信号の関係を示す摸式図。
【図２４】光ディスク装置の構成例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４６】
１００ 光ディスク
１０１ 光スポット
１１０ 光ヘッド
１１１ 対物レンズ
１１２ 半導体レーザ
１１３ 光検出器
１１４ レーザ光
１１５ 反射光
１１６ レーザドライバ
１２０ レーザパワー／パルス制御器
１３０ 再生信号処理器
１４０ ＣＰＵ
１６０ スピンドルモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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