(57)【要約】【課題】光ディスク等の情報記録媒体において、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り十分な大きさのＲＦ信号及びプッシュプル信号が生成できるようにし、高記録密度化や大記録容量化を図る。【解決手段】媒体１５のピット１３ａの深さを、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レベルと、情報の再生信号であるＲＦ信号レベルとの兼ね合いで決定する。この深さｄは、媒体１５の屈折率をｎ、光波長をλ、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。プッシュプル信号レベルとＲＦ信号レベルの双方に対して最も好ましいピットの深さｄは、λ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．７ｎの範囲であり、次がλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ及びλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．７ｎの範囲であり、最も規格的に緩いのはλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎの範囲である。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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λ、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／８ｎとし、上限をλ／４．５ｎとする
λ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ
で示される範囲であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
前記ピットの深さｄの下限は、
ｄ＝λ／５．５ｎ
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。
【請求項３】
前記ピットの深さｄの上限は、
ｄ＝λ／４．７ｎ
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。
【請求項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θ〔ｄｅｇ〕、ピットの実際の深さをＤ〔ｎｍ〕とすると、
ｄ＝Ｗ×Ｄ／（Ｗ＋Ｄ／ｔａｎθ）
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報記録媒体。
【請求項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。
【請求項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０．７５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。
【請求項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。
【請求項８】
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ことを特徴とする請求項７に記載の情報再生装置。
【請求項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０．７５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。
【請求項１０】
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０．７５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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ―Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ―Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）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ってきている。
【０００３】
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ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）、記録した情報に対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ー信号の品位等によって決定付けられている。
【０００４】
例えば従来の光ディスクにおいて、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λ／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ル信号はλ／４ｎでは検出されず、λ／８ｎで最大となる。従って現状ではこれら２つの条件から、実際のピットの深さとしてλ／６ｎ近傍の値を用いてきた。ここでλはレーザの波長であり、ｎは記録媒体の屈折率である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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ＮＡ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ようとすると、従来のピットの深さ（λ／６ｎ近傍）の光ディスクでは、ＲＦ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（λ／６ｎ近傍）の光ディスクでは、ＲＦ信号及び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。
【０００６】
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、高記録密度や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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の情報記録媒体は上記課題を解決するために、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λ、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／８ｎとし、上限をλ／４．５ｎとするλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎで示される範囲である。
【０００８】
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λ／８ｎ以上、λ／４．５ｎ以下の範囲であるλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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。
【０００９】
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０．７５以上の光学系、即ち高ＮＡ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λ／４ｎ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λ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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ＲＦ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。
【００１０】
以上の結果、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、高記録密度且つ大記録容量である情報記録媒体が実現される。
【００１１】
本発明の情報記録媒体の一態様は、前記ピットの深さｄの下限は、ｄ＝λ／５．５ｎである。
【００１２】
この態様によれば、ピットの深さｄの下限はλ／５．５ｎであり、λ／４．５ｎ以下の範囲であるλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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ル信号は好適なレベルで出力される。
【００１３】
本発明の情報記録媒体の他の態様は、前記ピットの深さｄの上限は、ｄ＝λ／４．７ｎである。
【００１４】
この態様によれば、ピットの深さｄの上限は、ｄ＝λ／４．７ｎであり、λ／８ｎ以上、λ／４．７ｎ以下の範囲であるλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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ル信号は好適なレベルで出力される。
【００１５】
更に好ましくはλ／５．５ｎ以上、λ／４．７ｎ以下の範囲であるλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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ル信号は更に好適なレベルで出力される。
【００１６】
本発明の情報記録媒体の他の態様は、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θ〔ｄｅｇ〕、ピットの実際の深さをＤ〔ｎｍ〕とすると、ｄ＝Ｗ×Ｄ／（Ｗ＋Ｄ／ｔａｎθ）で定義される見かけ上の深さである。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明の情報記録媒体の他の態様は、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、前記プッシュプル変調度が０．１３以上である。
【００１９】
この態様によれば、見かけ上のピットの深さｄに対し、λ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎで規定される場合、プッシュプル変調度は０．１３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。
【００２０】
本発明の情報再生装置は上記課題を解決するために、上述した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０．７５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。
【００２１】
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０．７５以上の光学系を介して、上記λ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎ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ＲＦ信号とを生成可能となる。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の情報再生装置の一態様では、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。
【００２４】
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、高性能のトラッキング動作が可能となる。
【００２５】
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。
【００２６】
このように構成すれば、受光信号に基づき十分に大きなＲＦ信号及び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って高性能のトラッキング動作が可能となる。
【００２７】
本発明の情報記録装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の情報記録媒体（その各種態様を含む）に情報を記録する情報記録装置であって、開口数ＮＡが０．７５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。
【００２８】
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０．７５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／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎという条件を満たすように記録が行われる。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の情報記録再生装置は上記課題を解決するために、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０．７５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。
【００３１】
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ＲＦ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。
【００３２】
尚、本発明の情報記録再生装置においても、上述した本発明の情報再生装置と同様の各種態様が可能である。
【００３３】
本発明のこのような作用、及び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。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
図１に示すように光ディスク１０は、例えば直径がＤＶＤと同じく１２ｃｍ程度のディスク本体上の記録面に、センターホール１１を中心として内周から外周に向けてリードインエリア１２、データエリア１３、リードアウトエリア１４が設けられている。ＲＯＭ型ディスクであればデータエリア１３にはセンターホール１１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１３ａ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。
【００３７】
特に本発明はピット１３ａ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（プッシュプルエラー信号）の信号レベルと、情報の再生信号であるＲＦ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ア１３に、情報に対応するピット１３ａの長さ、間隔が記録するフォーマッ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１６上の媒体１５の裏面側（基板１６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１５の屈折率をｎ、光波長をλ、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。
【００３８】
ピットの深さに関しては図３に示すように、Ｎｏ１からＮｏ４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ベルと、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Ｎｏ４の下限がλ／５．５ｎ、上限がλ／４．７ｎ、即ちピットの深さｄはλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．７ｎの範囲のディスクであり、次がＮｏ２の下限がλ／５．５ｎ、上限がλ／４．５ｎ、即ちピットの深さｄはλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎの範囲のディスク、及びＮｏ３の下限がλ／８ｎ、上限がλ／４．７ｎ、即ちピットの深さｄはλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．７ｎの範囲のディスクであり、最も規格的に緩いのはＮｏ１の下限がλ／８ｎ、上限がλ／４．５ｎ、即ちピットの深さｄはλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎの範囲のディスクである。
【００３９】
尚、Ｎｏ１及びＮｏ３のディスクの下限がλ／８ｎ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。
【００４０】
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ア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ＲＯＭ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。
【００４１】
（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Ｎｏ１からＮｏ４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。
【００４２】
尚、プッシュプル変調度とはプッシュプル信号の全ＲＦ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ボ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ップが信号をピックアップする際のフォーカス方向の誤差の余裕である。
【００４３】
（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λ／（ｄ×ｎ）である。即ち、
プッシュプル変調度＝プッシュプル振幅Ｐ−Ｐ／オントラックＳＵＭレベル
である。
【００４４】
また、ピットの深さｄは、光波長λ、媒体の屈折率ｎ、係数Ｎとして
ｄ＝λ／（Ｎ×ｎ）、〔従ってＮ＝λ／（ｄ×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。
【００４５】
さて、プッシュプル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Ｎ＝λ／（ｄ×ｎ）が略４．２以上であること、即ち、ｄはλ／（４．２×ｎ）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×ｎ）となる。実際に使用するディスクシステムの光波長λ、媒体の屈折率ｎを代入することで例えばｄ＝６０ｎｍ等の値が導き出される。
【００４６】
（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ア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。
【００４７】
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。
【００４８】
＜摂動条件Ａ＞
デフォーカス　　　　　　　　±０．２μｍ
厚み誤差　　　　　　　　　　±２μｍ
ラディアルチルト角　　　　　０．５度
タンジェンシャルチルト角　　０．３度
＜摂動条件Ｂ＞
デフォーカス　　　　　　　　±０．２μｍ
厚み誤差　　　　　　　　　　±４μｍ
ラディアルチルト角　　　　　０．４４度
タンジェンシャルチルト角　　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。
【００４９】
＜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。
【００５０】
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、ＤＰＰ（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。
【００５１】
２．静止画像の再生、即ち同一ト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。
【００５２】
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つのプレアビ実験条件よりも厳しい。
【００５３】
＜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ｄＢ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λ／（ｄ×ｎ）である。
【００５４】
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。プレアビマージン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とは摂動条件Ｂで実験した結果である。プッシュプル変調度は無次元であり、プレアビマージンＡ及びプレアビマージンＢはｄＢ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。
【００５５】
上述した摂動条件で行われた上記３つのプレアビ実験条件におけるプ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３ｄＢ程度は確保すると、図５より摂動条件Ａでは、λ／（ｄ×ｎ）＝４．５以上であるから、ピットの深さｄの上限はλ／（４．５×ｎ）となり、一方、摂動条件Ｂでは、λ／（ｄ×ｎ）＝４．７以上であるから、ピットの深さｄの上限はλ／（４．７×ｎ）となる。
【００５６】
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λ／（４．５×ｎ）で得られる値であり、より好ましくはλ／（４．７×ｎ）で得られる値である。
【００５７】
（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。光ディ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カ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いに独立ではなく、相互に夫々のマージンに影響を与えている。
【００５８】
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カ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ォ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びデフォーカス量である±０．２μｍ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。
【００５９】
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＝λ／（Ｎ×ｎ）、従ってＮ＝λ／（ｄ×ｎ）よりＮ＝５．５以下、即ちｄ＝λ／（５．５×ｎ）がピットの深さｄの下限となる。なお、λ／８ｎ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。
【００６０】
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λ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎとし、好ましくはλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．７、或いはλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎであり、更に好ましくはλ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．７であることが示される。
【００６１】
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い。
【００６２】
まず図１０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１１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Ｗｉ（Ｗｍ＞Ｗｉ）であって、テーパ角はディスク半径方向断面４１とディスクトラック方向断面４２に示されるようにθ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Ｗｉであり、下部幅は
Ｗｍ（Ｗｍ＞Ｗｉ）であって、同様にテーパ角θを有している。
【００６３】
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、プッシュプ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。
【００６４】
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〔ｄｅｇ〕、ピットの実際のをＤ〔ｎｍ〕とすると
ｄ＝Ｗ×Ｄ／（Ｗ＋Ｄ／ｔａｎθ）
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１２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１０と比較することで明らかである。
【００６５】
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１３は横軸をλ／（ｄ×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λ／５．５ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎであることから、図１３よりプッシュプル変調度は０．１３以上であればよいことが分かる。
【００６６】
（情報記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置の情報記録に関する機能で構成される。
【００６７】
情報記録再生装置２０は、上述したピットの深さｄを有する光ディスク１０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２１、光ピックアップ２２、スライダ２３等が機構部としてあり、ＲＦ信号処理部２４、復調部２５、変調部３３、レーザ駆動部３４等が信号系としてあり、エラー信号検出部２６、トラッキングサーボ部２７、フォーカスサーボ部２８、スライダサーボ部２９、スピンドルサーボ部３０等がサーボ系としてあり、更に出力部３１、入力部３２、操作入力部３６、表示部３７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３５が備わる。
【００６８】
スピンドルモータ２１は、光ディスク１０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２６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３０で制御信号が生成され、スピンドルモータ２１に入力されて回転が制御される。
【００６９】
光ピックアップ２２は、光ディスク１０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λは例えば青色レーザの波長程度であり、その開口数ＮＡは０．７５程度とする。この条件により直径１２ｃｍの光ディスク１０に２５ＧＢｙｔｅ程度の情報を記録することが可能となる。
【００７０】
光ピックアップ２２は光ディスク１０のピット１３ｂ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１３ｂ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２２で再生された信号からエラー信号検出部２６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２８とトラッキングサーボ部２７で夫々の制御信号が生成され、光ピックアップ２２に入力されて制御される。
【００７１】
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２６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２７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１０のピットの深さは、上述のλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎという条件を満たすので、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。
【００７２】
またトラッキング制御についてはスライダ２３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。
【００７３】
スライダ２３は、光ピックアップ２２を光ディスク１０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２２を目的位置に速やかに移動する。例えば光ピックアップ２２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２３による光ピックアップ２２の位置制御は、光ピックアップ２２を目的の位置にすばやく移動させる他に、光ディスク１０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２２をゆっ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ー信号検出部２６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２９で制御信号が生成され、スライダ２３に入力されて制御される。
【００７４】
ＲＦ信号処理部２４は、光ピックアップ２２により再生されたＲＦ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、光ディスク１０のピットの深さは、上述のλ／８ｎ≦ｄ≦λ／４．５ｎという条件を満たすので、十分に大きなＲＦ信号が生成され、これにより、最終的には、高Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）の再生が可能とされる。
【００７５】
復調部２５は、ＲＦ信号処理部２４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３１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。
【００７６】
変調部３３は、入力部３２から記録用信号として入力された信号を所定のフォー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３４に入力され、光ピックアップ２２のレーザを変調して、光ディスク１０に照射させ、情報を記録する。
【００７７】
制御部３５は、ＣＰＵ等を備え各機能部からの情報に基づき、また操作入力部３６からの操作指示に基づき、情報記録再生装置２０の全体の動作を制御し、情報記録再生装置２０の作動状態を表示部３７に表示させる。操作入力部３６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３７はＣＲＴ、液晶表示装置、ＥＬ表示装置等が利用可能である。
【００７８】
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３２、変調部３３、レーザ駆動部３４を除いたシステムで構成でき、情報記録装置としてはＲＦ信号処理部２４、復調部２５、出力部３１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。
【００７９】
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。
【００８０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び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。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】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り、図２（ｂ）は同図（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】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】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を示す特性図である。
【図５】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】ピットの深さとプッシュプル変調度、及び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】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】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】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１０】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１１】ピットの形状を示す図であって、（ａ）は凹形状のピットを示す図であり、（ｂ）は凸形状のピットを示す図である。
【図１２】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１３】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。
【符号の説明】
１０・・・光ディスク
１１・・・センターホール
１２・・・リードインエリア
１３・・・データエリア
１４・・・リードアウトエリア
１５・・・媒体
１６・・・基板
２０・・・情報記録再生装置
２１・・・スピンドルモータ
２２・・・光ピックアップ
２３・・・スライダ
２４・・・ＲＦ信号処理部
２５・・・復調部
２６・・・エラー信号検出部
２７・・・トラッキングサーボ部
２８・・・フォーカスサーボ部
２９・・・スライダサーボ部
３０・・・スピンドルサーボ部
３１・・・出力部
３２・・・入力部
３３・・・変調部
３４・・・レーザ駆動部
３５・・・制御部
３６・・・操作入力部
３７・・・表示部
４０・・・ピット
４１・・・ディスク半径方向断面
４２・・・ディスクトラック方向断面
【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】
2004005864.tif 000009
【図８】
2004005864.tif 000010
【図９】
2004005864.tif 000011
【図１０】
2004005864.tif 000012
【図１１】
2004005864.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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