(57)【要約】【課題】  光ディスク装置を大きくしたり厚くしたりすることなく、面倒な対物レンズの交換作業を行うこともなく、共通に情報の記録・再生が可能な各種の光ディスクを提供できるようにする。【解決手段】  基板１０１の表面に所定のトラックピッチＴＰでグルーブ１０３が形成され、その基板１０１の表面に少なくとも記録膜と反射膜とが順次積層されており、対物レンズを介して光ビームが照射されることによって情報の記録又は再生が可能な光ディスク１であり、光ビームの波長をλ［ｎｍ］、対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、トラックピッチＴＰが、ＴＰ＝（０．４５〜０．５０）λ／０．６２３ＮＡ［μｍ］であり、基板１０１の厚さｔが、ｔ＝６００±３０×λ／６５０［μｍ］である。そして、情報がクルーブ１０３によるクルーブトラックに多値記録方式で記録される。【選択図】      図２
2005196831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に所定のトラックピッチでグルーブが形成され、該基板の表面に少なくとも記録膜と反射膜とが順次積層されており、対物レンズを介して光ビームが照射されることによって情報の記録又は再生が可能な光ディスクであって、
前記光ビームの波長をλ［ｎｍ］、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、前記トラックピッチが（０．４５〜０．５０）λ／０．６２３ＮＡ［μｍ］であり、
前記基板の厚さが６００±３０×λ／６５０［μｍ］であって、
情報が前記クルーブによるクルーブトラックに多値記録方式で記録されることを特徴とする光ディスク。
【請求項２】
基板の表面に所定のトラックピッチでグルーブとランドが交互に形成され、該基板の表面に少なくとも記録膜と反射膜とが順次積層されており、対物レンズを介して光ビームが照射されることによって情報の記録又は再生が可能な光ディスクであって、
前記光ビームの波長をλ［ｎｍ］、前記対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、前記トラックピッチが（０．４５〜０．５０）λ／０．６２３ＮＡ［μｍ］であり、
前記基板の厚さが６００±３０×λ／６５０［μｍ］であって、
情報が前記クルーブによるクルーブトラックおよび前記ランドによるランドトラックに多値記録方式で記録されることを特徴とする光ディスク。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光ディスクにおいて、反射光量が最大となる記録マークを連続して記録したトラックを再生したときに得られる再生信号のノイズレベルをＮｍａｘとし、反射光量が最小となる記録マークを連続して記録したトラックを再生したときに得られる再生信号のノイズレベルをＮｍｉｎとしたとき、前記ＮｍａｘとＮｍｉｎとの差ΔＮが、３．９ｄＢ以下であることを特徴とする光ディスク。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ディスクにおいて、反射光量が最大となる記録マークと反射光量が２番目に大きい記録マークとが交互に繰り返しパタンとして記録されたトラックを再生したときに、その繰り返しパタンに対応する周波数でのキャリアレベルと該周波数でのノイズレベルとの差（ＣＮＲ）が、３０ｄＢ以上であることを特徴とする光ディスク。
【請求項５】
請求項４記載の光ディスクにおいて、前記繰り返しパタンが記録されたトラックを再生するときの再生光パワーが、前記差（ＣＮＲ）が最大になる再生光パワーであることを特徴とする光ディスク。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ディスクにおいて、前記基板を２枚互いに前記表面を対向させて貼り合わせたときに、該光ディスクの表面の法線と前記光ビームとのなす角度が±０．２度以内となることを特徴とする光ディスク。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光ディスクにおいて、前記記録膜が相変化記録膜であることを特徴とする光ディスク。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光ディスク記録された情報を再生する光ディスク装置であって、開口数が前記ＮＡの対物レンズを介して前記光ディスクの記録面に波長が前記λの光ビームを照射する手段と、該手段により前記光ディスクに照射された光ビームの反射光を検出して該光ディスクに多値記録されている情報を再生する手段とを具備したことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多値記録方式で情報を記録できるコンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、および大容量光ディスク等の光ディスク、およびその光ディスクに記録されている情報を少なくとも再生することができる光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、主に音楽情報のメディアとして使用されているＣＤと称されるコンパクトディスク、映画等の映像やコンピュータソフトのメディアなどとして急速に普及しているＤＶＤと称されるデジタル・バーサタイル・ディスクがあり、さらに、まだ規格も名称も統一されていないが、記憶容量が２０ＧＢ程度あるいはそれ以上の次世代大容量光ディスク（以下単に「大容量光ディスク」という）も実現している。
そして、ＣＤおよびＤＶＤには、「ライトワンス」と呼ばれる一度だけ書き込める追記型メディアであるＣＤ−ＲおよびＤＶＤ−Ｒと、一定回数まで何度でも書き換え可能なメディアであるＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷおよびＤＶＤ＋ＲＷなどがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に見られるように、波長が約４００ｎｍの単一波長で発光し、かつＲＩＮ（Relative Intensity Noise）が−１１５〜−１３５ｄＢ／Ｈｚのノイズ成分を有する発光素子と、開口数０．７〜０．８の対物レンズとを有する光ピックアップから収束光ビームが照射されることによって、情報の記録又は再生が可能な光ディスクが開示されている。この光ディスクは、基板上に少なくとも記録層と導波層とを順次積層し、その記録層を含む情報記録面には、情報の記録又は再生の際に使用される微細なトラックパターンが形成されている。また、導波層（カバー層）の厚さはチルトマージン及び欠陥の大きさに基づいて８０μｍ〜２００μｍとされている。
【特許文献１】特開２００１−２３２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述のように、光ディスクと称されるものの中には、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等のＣＤ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ等のＤＶＤ、および大容量光ディスクなど種々の規格のものがある。したがって、光ディスクに対して情報を記録したり、その記録情報を再生する光ディスク装置は、種々の光ディスクに対して適用可能であることが望まれている。しかし、対物レンズの開口数が０．８である場合には、光ピックアップのワーキングディスタンスが比較的短いので、ＣＤ−Ｒ／ＲＷのように厚さが比較的ある光ディスクに対しては、光ピックアップから出射される光ビームの焦点を、その光ディスクの情報記録面に合わせることができない場合がある。
【０００５】
したがって、一台の光ディスク装置によって、各種の光ディスクに対してその情報記録面に光ビームの焦点を合わせられるようにするためには、光ディスク装置内に、互いに開口数が異なる複数の対物レンズを搭載しておき、それらを光ディスクの種類に応じて交換するなどの手法が必要となる。しかし、そのようにすると光ディスク装置が大きくなるし、対物レンズの交換作業が面倒になる。
【０００６】
また、光ピックアップのワーキングディスタンスが比較的短いと、対物レンズの表面と光ディスクの表面との距離が比較的近くなる。そのため、対物レンズの表面と光ディスクの表面との間に塵垢が挟まりやすい。塵垢が挟まったまま光ディスクを回転させると、対物レンズや光ディスクに傷がつく場合がある。そうすると、光ディスクに情報を記録したり、光ディスクに記録されている情報を再生したりすることができなくなることがあり、対物レンズを含む光ピックアップや光ディスクの交換が強いられる。
【０００７】
光ピックアップを交換しないようにするために、例えば光ディスクをカートリッジに収納した状態で情報の記録・再生を行うようにすることも考えられる。しかし、その場合には光ディスクの製造コストが嵩むし、カートリッジの分だけ、光ディスク装置が厚くなるという問題がある。
さらに、上記特許文献１に記載されている発明は、発光素子のノイズ成分を少なくすることによって再生信号に重畳されるノイズ成分を減らすようにしているものの、光ディスクに含まれる基板（支持体）のノイズレベル、その基板の機械特性、記録層および反射層の光学的不均一さ等に起因して再生信号に重畳されるノイズ成分を減らすという対策がなされておらず、十分なノイズ対策が講じられてはいなかった。
【０００８】
この発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、光ディスク装置を大きくしたり厚くしたりすることなく、面倒な対物レンズの交換作業を行う必要もなくし、低廉で十分なメディアノイズ対策をした光ディスク、および少なくともその光ディスクに記録された情報を再生できる光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による光ディスクは、基板の表面に所定のトラックピッチでグルーブが形成され、該基板の表面に少なくとも記録膜と反射膜とが順次積層されており、対物レンズを介して光ビームが照射されることによって情報の記録又は再生が可能な光ディスクであって、上記の目的を達成するため、次のように構成したことを特徴とする。
すなわち、上記光ビームの波長をλ［ｎｍ］、対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、上記トラックピッチを（０．４５〜０．５０）λ／０．６２３ＮＡ［μｍ］とし、上記基板の厚さを６００±３０×λ／６５０［μｍ］にし、情報が上記クルーブによるクルーブトラックに多値記録方式で記録されるようにした。
【００１０】
上記と同様に構成した光ディスクにおいて、基板の表面に所定のトラックピッチでグルーブとランドが交互に形成され、情報がそのクルーブによるクルーブトラックとランドによるランドトラックとに多値記録方式で記録されるようにしてもよい。
これらの光ディスクにおいて、反射光量が最大となる記録マークを連続して記録したトラックを再生したときに得られる再生信号のノイズレベルをＮｍａｘとし、反射光量が最小となる記録マークを連続して記録したトラックを再生したときに得られる再生信号のノイズレベルをＮｍｉｎとしたとき、ＮｍａｘとＮｍｉｎとの差ΔＮが、３．９ｄＢ以下（ΔＮ≦３．９ｄＢ）であるのが望ましい。
【００１１】
また、反射光量が最大となる記録マークと反射光量が２番目に大きい記録マークとが交互に繰り返しパタンとして記録されたトラックを再生したときに、その繰り返しパタンに対応する周波数でのキャリアレベルと該周波数でのノイズレベルとの差（ＣＮＲ）が、３０ｄＢ以上であるとよい。
その場合、上記繰り返しパタンが記録されたトラックを再生するときの再生光パワーが、上記差（ＣＮＲ）が最大になる再生光パワーであるようにするのが望ましい。
【００１２】
これらの光ディスクにおいて、上記基板を２枚互いにそのグルーブが形成された表面を対向させて貼り合わせたときに、該光ディスクの表面の法線と上記光ビームとのなす角度が±０．２度以内となるようにするのが望ましい。
また、これらの光ディスクにおける上記記録膜は相変化記録膜であるとよい。
【００１３】
この発明による光ディスク装置は、上記光ディスク記録された情報を再生する光ディスク装置であって、開口数が上記ＮＡの対物レンズを介して上記光ディスクの記録面に波長が上記λの光ビームを照射する手段と、該手段により上記光ディスクに照射された光ビームの反射光を検出して該光ディスクに多値記録されている情報を再生する手段とを具備したものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明による光ディスクおよび光ディスク装置によれば、光ディスク装置を大きくしたり厚くしたりすることなく、面倒な対物レンズの交換作業を行うこともなく、共通の光ディスク装置で情報の記録又は再生が可能になる。また、メディアノイズの影響を少なくして多値データを正確に復調することも可能になる。
この発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、および大容量光ディスクの３世代光ディスクすべてに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施例について、図面を参照して説明する。
〔光ディスク装置の実施例〕
図１は、この発明による光ディスク装置の一実施例の概略構成を示すブロック図である。この光ディスク装置は、情報記録媒体である光ディスク１をモータ軸５ａよって回転させるモータ（スピンドルモータ）５と、光ディスク１に対して情報の記録再生を行なうためのピックアップヘッド６を備えている。ピックアップヘッド６には、レーザ光を発生する半導体レーザと、そのレーザ光を収束させて光ビームＬを光ディスク１の情報記録面に照射する対物レンズ７と、光ディスク１からの反射光を電気信号に変換する受光器とを備えた光ピックアップが搭載されている。
【００１６】
さらに、この光ディスク装置には、ピックアップヘッド６の光ピックアップに設けられた半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路１０と、そのレーザ駆動回路１０に対して光ディスク１に記録する情報に基づく記録パルスを発生する記録パルス発生回路１１と、その記録パルス発生回路１１に対して変調信号を送出する変調信号発生器１２と、ピックアップヘッド６から出力される電気信号（再生信号）を増幅する再生信号増幅器１３と、その増幅された再生信号を復調する復調回路１４とが設けられている。
【００１７】
この光ディスク装置にはまた、ピックアップヘッド６の光ピックアップが光ビームＬを光ディスク１のトラックを正確に照射するようにトラッキングするためのトラッキングモータ、そのトラッキングモータと前述したスピンドルモータ５をサーボ制御するサーボシステム、およびこの装置の各部を統括制御するマイクロコンピュータを含むコントローラも設けられているが、図１ではそれらの図示は省略している。
【００１８】
そして、ピックアップヘッド６の光ピックアップには、例えば３つの半導体レーザを備えており、光ディスク１の種別に応じてそれらを選択的に用いるようにしている。その各半導体レーザは、それぞれ波長λが７８０ｎｍ，６５０ｎｍ，４０５ｎｍのレーザ光を出射し、波長λが７８０ｎｍ，６５０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを用いる場合には、対物レンズ７の入射面側の開口制限を行うことによって、光ディスク１の情報記録面に所要の大きさの光スポットを形成できるようにしている。
【００１９】
実際に、上記各半導体レーザによっていわゆる３世代の光ディスク（ＣＤ−ＲＷディスク、ＤＶＤ＋ＲＷディスク、大容量光ディスク）に情報の多値記録を行い、その情報を再生したところ、シンボルエラー率（ＳＥＲ［％］）、記録セルのセル長［μｍ］は表１に示す結果となった。
【表１】
2005196831.tif 000003
【００２０】
この表に示されるように、３世代のいずれの光ディスクに対してもシンボルエラー率ＳＥＲは３％以下で、実用上問題ないレベルであり、復調回路１４で多値データの復調を正確に行うことができる。
また、対物レンズ７の開口数は、例えば０．６５としている。さらに、この実施例では、光ディスク１に対して、例えば８値（３ビット）の多値データを記録するようにしている。しかし、このビット数は例示であり、これに限定されるものではない。
【００２１】
〔光ディスの実施例〕
図２は、この発明による光ディスクの一例を示す模式的な断面図である。この図２に示す光ディスク１は、直径１２０ｃｍ、厚さ０．６ｍｍ（６００μｍ）の基板１０１の表面に、グルーブ１０３が連続スパイラル状に形成されている。表面の残りの部分がランド１０４となる。グルーブ１０３は、幅Ｗが０．２μｍ、深さｄが３０ｎｍで、トラックピッチ（グルーブピッチ）ＴＰが０．４μｍ〜０．５μｍである。
さらに、基板１０１の表面には少なくとも記録膜と反射膜とが順次積層する。例えば、図３にその一部拡大断面を示すように、基板１０１の表面に、誘電体膜１１１、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅからなる相変化記録膜１１２、誘電体膜１１３、反射膜１１４を順次積層し、ＤＶＤ−ＲＷやＤＶＤ＋ＲＷのような相変化型光ディスクを作製する。
【００２２】
基板１０１は、ガラス、セラミック、合成樹脂、金属粉またはセラミック粉（珪素、炭素、ガラスなど）などを含有した合成樹脂、金属などを材料としている。記録膜は、相変化記録膜１１２の場合は相変化材料を使用するが、別のタイプの光ディスクの場合には、低粗度金属材料、光学干渉材料、光磁気材料、あるいは色素材料などを用いることもできる。反射膜１１４は、例えばＡｌ、ＡｌＣｒ、ＡｌＴｉ、ＡｌＴａなどの材料によって形成する。このほかにも、ＺｎＳ‐ＳｉＯ２などで反射膜を形成してもよい。
【００２３】
グルーブ１０３は、たとえば紫外線硬化樹脂（２Ｐ）法によって形成される。情報は、ＲＯＭディスクと互換性を有するようにするために、グルーブ１０３によるトラックであるグルーブトラックだけに記録するようにしてもよいし、情報の記録時又は再生時のトラッキングを安定して行えるようにするために、グルーブトラックとグルーブ１０３間に形成されるランド１０４によるトラックであるランドトラックの双方に記録するようにしてもよい。
【００２４】
〔トラックピッチ〕
トラックピッチは、後述するように、情報の記録先をグルーブ１０３だけにするか、グルーブ１０３とランド１０４との双方にするかによって定義が異なる。
この発明では、トラックピッチを記録トラックの間隔として定義している。すなわち、 情報の記録先をグルーブ１０３だけにする場合は隣接するグルーブとの間隔であり、グルーブ１０３とランド１０４との双方にする記録する場合は、グルーブと隣接するランドとの間隔になる。上記のトラックピッチの値は、グルーブ１０３だけを情報の記録先としている場合である。
このトラックピッチの値は、図１に示した光ディスク装置側のピックアップヘッド６から照射される光ビームＬの波長と対物レンズ７の開口数とに依存する。光ビームＬの波長をλ［ｎｍ］とし、対物レンズ７の開口数をＮＡとしたときに、トラックピッチ（グルーブピッチ）の値ＴＰを次の数１によって算出される値にする。
【００２５】
【数１】
2005196831.tif 000004
【００２６】
なお、数１における分母の係数「０．６２３」は、光ビームの波長λが４０５ｎｍ（０．４０５μｍ）で、対物レンズの開口数ＮＡが０．６５の場合のλ／ＮＡに相当する値であり、トラックピッチの値ＴＰは、実際に使用する光ディスク装置におけるλ／ＮＡの値と、λ＝０．４０５μｍ、ＮＡ＝０．６５の場合のλ／ＮＡの値である「０．６２３」との比に依存することになる。すなわち、λ＝０．４０５μｍ、ＮＡ＝０．６５のときのトラックピッチで規格化するための係数が「０．６２３」である。
【００２７】
ここで、数１の分子における「０．４５〜０．５７」の上限と下限の根拠について説明する。トラックピッチの上限値は、光ディスクに要求される情報の記録容量に基づいて決定する必要がある。情報の記録容量は次のようにして算出する。
記録容量［バイト］＝（グルーブ・ランド形成領域の面積［ｍｍ２］×多値記録方式におけるビット数［ビット］×フォーマット効率）／（トラックピッチ［μｍ］×記録セルのセル長［μｍ］×８［ビット／バイト］）
【００２８】
ここで、記録容量として２０ＧＢの要求があり、光ディスク１０の直径が５８ｍｍで、光ディスクの中央部のグルーブとランドが形成されていない領域の直径を２２ｍｍとし、多値記録方式におけるビット数を３ビット（８値）、フォーマット効率を０．７７、記録セルのセル長を０．２３μｍとすると、次のようになる。
２０×１０９［バイト］＝π（５８２−２２２）［ｍｍ２］×３［ビット］×０．７７／
ＴＰ［μｍ］×０．２３［μｍ］×８［ビット／バイト］
【００２９】
この式を次のように変換して、トラックピッチＴＰを算出することができる。
ＴＰ［μｍ］＝π（５８２−２２２）［ｍｍ２］×３［ビット］×０．７７／
２０×１０９［バイト］×０．２３［μｍ］×８［ビット／バイト］
＝（３．１４×２８８０×３×０．７７）／（２０×１０９×０．２３×８）
＝２０８９０／３６．８×１０９＝０．５７×１０−６[ｍ]＝０．５７［μｍ］
この値（０．５７［μｍ］）をトラックピッチの上限値にしないと、光ディスクの情報記録容量が２０ＧＢ未満になってしまう。よって、λ＝０．４０５μｍ、ＮＡ＝０．６５のときのトラックピッチの上限値は、０．５７μｍとする。
【００３０】
一方、トラックピッチの下限値は、情報の記録又は再生時に安定したトラッキングを行うことができる条件で決定する必要がある。トラックピッチを変化させてグルーブを形成した種々の光ディスクを図１に示した光ディスク装置とを用いて、トラックピッチの下限値を実験によって算出した。
【００３１】
図４は、トラックピッチの下限値を決定するためのトラッキングの実験結果を示す図である。図４の横軸はトラックピッチ（ＴＰ）［μｍ］を示し、縦軸はＰＰｂの値を示している。このＰＰｂとは、光ディスク装置のピックアップヘッドにおける受光器の２つの領域で検出される信号の和によるプッシュプル信号の振幅の２倍をグルーブ信号（グルーブ側の領域のみで検出される信号）のレベルで規格化した値のことをいう。このＰＰｂの値が０．２５以上あれば、安定したトラッキングを行うことができる。
【００３２】
したがって、図３から、この場合トラックピッチは０．４５μｍ以上とする必要があることが判る。
よって、λ＝０．４０５μｍ、ＮＡ＝０．６５のときのトラックピッチの下限値は、０．４５μｍとする。
このようにして、トラックピッチの上限値と下限値を求めた結果、数１に示したトラックピッチＴＰを規定する数式が導出された。
【００３３】
図５は、光ディスクのトラックピッチの説明をするための図であり、（ａ）は光ディスクの部分的な平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線に沿う断面図である。なお、図３に示した各膜は図示を省略している。
この図５の（ａ）には、光ディスク１における情報の記録先をグルーブ１０３だけとする場合のトラックピッチＴＰａと、情報の記録先をグルーブ１０３とランド１０４との双方にする場合のトラックピッチＴＰｂとを示している。トラックピッチＴＰａは、グルーブ１０３の両側に隣接しているランド１０４の幅方向の中心線間の距離で示すことができる。トラックピッチＴＰｂは、互いに隣接するグルーブ１０３とランド１０４の各幅方向の中心線間の距離で示すことができる。
【００３４】
〔基板の厚さ〕
図２に示した光ディスク１の基板１０１の厚さｔが設計値に対してずれていると、基板１０１の記録面での光ビームのスポット形状が変化し、スポット中心の光強度低下、スポット径の増加、サイドローブの強度増加等が生じるため、良好な記録再生特性が得られなくなる。したがって、基板厚の誤差を規定する必要がある。
【００３５】
図６は、基板１０１の厚さの誤差と光スポットでの波面収差との関係を示す線図である。この図６の横軸は基板厚誤差［μｍ］を示し、縦軸は波面収差［λｒｍｓ］を示している。光ディスクとしては、ＤＶＤ＋ＲＷディスクと大容量光ディスク（記録容量２０ＧＢ程度の光ディスク）とを用い、△のプロット点はＤＶＤ＋ＲＷディスクの場合、■のプロット点は大容量光ディスクの場合を示している。
【００３６】
光ディスク装置は図１に示したものを用いたが、半導体レーザは各ディスクで異なるものを用い、ＤＶＤ＋ＲＷディスクでは光ビームＬの波長が６５０ｎｍ、大容量光ディスクでは光ビームＬの波長が４０５ｎｍのものとした。
この図６に示すように、基板厚誤差が大きくなるにつれて、光スポットでの波面収差もそれにほぼ比例して大きくなる。また、大容量光ディスク、すなわち光ビームの波長が４０５ｎｍの場合の方が、基板厚誤差の増加に対する光スポットでの波面収差の増加率が大きい。したがって、大容量光ディスクを用いる場合を考慮して、ＤＶＤ＋ＲＷディスク用に定められている基板厚仕様書の内容に基づいて光ディスクの基板の厚さを定量化する。
【００３７】
なお、ＤＶＤ＋ＲＷディスク用に定められている基板厚仕様書では、図２に示した基板１０１の厚さｔは、［０．６０±０．０３ｍｍ］とされている。ＤＶＤ＋ＲＷディスクの基板厚誤差が±０．０３ｍｍ（＝３０μｍ）のときに、対応する光スポットでの波面収差は、図６から０．０４２λとなる。
そこで、光スポットでの波面収差が０．０４２λのときに、対応する大容量光ディスクの基板厚誤差を求めると、ほぼ±０．０２ｍｍ（＝２０μｍ）以下にすればよいことが分かった。
【００３８】
また、基板厚誤差は、半導体レーザの波長比から求めてもよい。この場合には、
基板厚誤差＝３０［μｍ］×４０５［ｎｍ］／６５０［ｎｍ］
となるから、１８．７［μｍ］となる。これは上記の場合のほぼ２０[μｍ]と同様の結果となった。定常化すると、波長λにおける基板厚誤差は、±３０λ／６５０μｍと表すことができる。
したがって、基板の厚さを６００±３０×λ／６５０［μｍ］にするのがよい。基板をこの厚さにすれば、光ディスクの記録面に光スポットの焦点合わせを行えるため、情報を良好に記録又は再生することが可能になる。これにより、光スポットの中心光強度の低下や、光スポット径の拡大、サイドローブ強度の増加等の不具合を防止できる。
【００３９】
〔メディアノイズ〕
図７は多値記録方式の原理を説明するための図であり、（ａ）は記録マークの模式図、（ｂ）は（ａ）に対応する反射光量の変化を示す線図である。
図７の（ａ）に示すように、光ディスクの記録トラック２００には複数の記録セル２０７が形成されている。その各記録セル２０７には、アモルファス相の記録マーク２０１〜２０５が形成されている。各記録セル２０７内の各記録マーク２０１〜２０５の周囲は、結晶相２０６となっている。記録マーク２０１〜２０５は、いくつかの大きさに分類されている。
【００４０】
この例では情報を３ビット記録しており、８タイプの大きさ（面積）の異なる記録マークで情報の内容を示すようにしている。すなわち、記録対象の情報の内容に応じて、８タイプのいずれかの大きさで情報が書き込まれる。ここでは、例えば記録マーク２０２は、面積が２番目に小さい多値データ１を示し、記録マーク２０３を面積が最大である多値データ７を示している。なお、８タイプの多値データの各々は、多値データ０〜多値データ７と称しており、データに付している数は面積に比例して大きくなる。また、記録トラック２００に記録した情報を再生する場合には、再生光スポット２０８を、記録トラック２００に照射した状態で、再生光スポット２０８と記録トラック２００とを相対的に移動させる。なお、図中のＤは再生光スポット２０８の直径を示している。
【００４１】
図７の（ｂ）には、光スポット２０８を記録トラック２００に照射したときの反射光量を示している。ここでは、横軸に時間を示し、縦軸に反射光量を示している。
この図に示すように、光ディスクからの反射光量は、記録マーク２０１〜２０５の大きさに反比例して少なくなる。この例では、各記録セル２０７の長手方向の中心点に光スポット２０８の中心点が位置する時点を、それぞれ反射光量のサンプリング点（●で示す）としている。
上記のように、記録マーク２０１〜２０５の大きさに応じて反射光量が変化しており、その反射光量の相違から、光ディスクに記録されている情報の内容を判定することが可能である。
【００４２】
ただし、再生信号のノイズがサンプリング結果に重畳されるので、再生信号のノイズレベルが高いと、読みとった情報の内容を誤って判定することがある。そこで、光ディスクに起因するノイズを低減する必要がある。そのため、以下のような実験を行った。
すなわち、面粗さが異なる3種類のサンプルスタンパ（以下スタンパと呼ぶ）を作製した。スタンパとは、光ディスク基板を作製するための金型のことである。
スタンパは、通常図１４にその製作工程を示すように、ガラス原盤上にフォトレジスト層を形成し、これを露光して現像することによってグルーブおよびランドを形成する。次に、このガラス原盤をニッケル（Ｎｉ）電鋳した後、ガラス原盤から剥離して、そのニッケル表面上にグルーブおよびランドが転写されたスタンパが得られる。この方法では、スタンパの面粗さはフォトレジスト層の面粗さと同等になる。
【００４３】
一方、スタンパの面粗さを改善するために、図１５にその製作工程示すように、現像後に形成されたフォトレジスト層からなるランドをマスクとしてガラス原盤をドライエッチングし、次にレジスト層を除去するアッシングを行い、ガラス原盤上にグルーブおよびランドを形成し，このガラス原盤を電鋳してスタンパを作製するドライエッチング法がある。この方法によるスタンパの面粗さは、ガラス原盤の面粗さと同等になり、図１４に示した通常の方法で作製したスタンパの面粗さより小さくできる。
【００４４】
前述した面粗さが異なる3種類のサンプルスタンパとして、第１のサンプルスタンパは高解像度タイプのフォトレジストを用いて、ドライエッチング法により作製した。第２のサンプルスタンパは、高解像度タイプのフォトレジストを用いて，通常の方法で作製した。第４のサンプルスタンパは、高感度タイプのフォトレジストを用いて，通常の方法で作製した。高解像度タイプのフォトレジストは、高感度タイプのそれに比べてレジストの粒子が細かい。したがって、フォトレジスト層の面粗さも小さい。スタンパの面粗さは、第１のサンプルスタンパが最も小さく、第３のサンプルスタンパが最も大きい（粗い）。
【００４５】
第１〜第３のサンプルスタンパからそれぞれ光ディスク基板Ａ、ＢおよびＣを作製し、これらの基板に誘電体膜、相変化記録膜，誘電体膜、反射膜を順次積層してサンプルディスクＳＤ1、ＳＤ2およびＳＤ３を作製でした。
そして、各サンプルディスクＳＤ1〜ＳＤ３に、同一の多値データを連続して記録し、その再生信号のセル周波数におけるノイズレベルをスペクトラムアナライザで測定した。
【００４６】
図８は、各サンプルディスクＳＤ１〜ＳＤ３の多値データ０〜７とノイズレベルとの関係を示す図である。図８の横軸には多値データ０〜７を示し、縦軸にはノイズレベルＮ［ｄＢ］を示している。各サンプルディスクＳＤ１〜ＳＤ３のいずれも、多値データが小さくなる（記録マークの面積が小さくなる）ほど、ノイズレベルが高くなる。しかし、サンプルディスクＳＤ３では、多値データ０を連続して記録したときのノイズレベルＮ０と、多値データ７を連続して記録したときのノイズレベルＮ７とのノイズレベル差ΔＮ＝Ｎ０−Ｎ７を小さくすることができた。
【００４７】
図９は、ノイズレベル差ΔＮとシンボルエラー率（ＳＥＲ）との関係を示す図であり、その横軸はノイズレベル差ΔＮ［ｄＢ］を示し、縦軸はＳＥＲ［％］を示している。
ここでは、各サンプルディスクＳＤ１〜ＳＤ３に多値のランダムデータを記録し、７タップのトランスバーサルフィルタにより波形等化処理を行った後にＳＥＲを測定した。
ノイズレベル差ΔＮが大きいディスクは、多値データ０〜２の分布の偏差が他の多値レベルの分布の偏差と比べて大きくなるために、ＳＥＲが増加すると考えられる。ＳＥＲが３％以下であれば、エラー訂正後に多値データの所要の復調を行えるので、図９から、ノイズレベル差ΔＮを３．９ｄＢ以下にすればよいことがわかる。
【００４８】
サンプルディスクＳＤ〜ＳＤ３のそれぞれのＳＥＲについて測定した結果が、表２に示すようになり、これをノイズレベル差ΔＮを横軸としてプロットしたグラフが図９である。したがって、３枚のサンプルディスクＳＤ〜ＳＤ３の測定結果でありるが、図９における線は一本になっている。
【表２】
2005196831.tif 000005
【００４９】
図８を参照して説明したように、多値データが小さいと、多値データが大きい場合に比べて、再生信号のノイズレベルが相対的に高い。特に、多値データ０〜２の場合の再生信号のノイズレベルは、多値データ３〜７の場合の再生信号のノイズレベルに比べて高い。再生した情報の内容を誤って判定することがないようにするために、キャリアレベル／ノイズレベル（Ｃ／Ｎ）比を良好にする必要がある。Ｃ／Ｎ比を良好にするには、キャリアレベルとノイズレベルとの差（以下「ＣＮＲ」と称する）を大きくすればよい。
ここで、各サンプルディスクＳＤ１〜ＳＤ３に多値データ０と多値データ１とを交互に記録していき、その再生信号のセル周波数におけるＣＮＲの再生光パワー依存性について調べた。
【００５０】
図１０は、再生光パワーとＣＮＲとの関係を示す線図であり、横軸は再生光パワーＰｒ［ｍＷ］を示し、縦軸はＣＮＲ［ｄＢ］を示している。
この図１０に示すように、再生光パワーを０．４ｍＷ程度から上昇させていくとＣＮＲも上昇していく。再生光パワーが０．７ｍＷ付近から０．９ｍＷ付近まではＣＮＲは横這いになる。さらに再生光パワーを上昇させるとＣＮＲは減少していく。この現象は再生光劣化が原因であり、再生光によって記録マークが再結晶化することに起因して生じる。
上記のように、Ｃ／Ｎ比を良好にするためにはＣＮＲを大きくすればよいので、再生光パワーＰｒを０．７〜０．９［ｍＷ］内で選択すればよいが、再生光劣化を考慮すると低い方がよいので、０．７［ｍＷ］に近い方が好ましい。
【００５１】
〔チルトマージン〕
図１１は、再生チルトマージンを測定するために作成した光ディスクの模式的な断面図である。この光ディスク１００は、図２および図３に示した光ディスク１と同様な基板１０１を有する相変化型光ディスク１ａと、基板１０２を有する相変化型光ディスク１ｂとを、グルーブ１０３とランド１０４を形成した記録面側を互いに対向させて、接着層１０５によって接着して作製したものである。基板１０１，１０２は、それぞれ直径が１２０ｍｍ、厚さが０．６ｍｍであり、全体の厚さは１．２ｍｍになる。
グルーブは幅約０．２０μｍで深さ約３０ｎｍ、トラックピッチを０．４μｍ〜０．５μｍにしている。また、記録セルの周方向の長さは０．２３μｍである。
【００５２】
図１２は、図１１に示した光ディスク１００に情報を記録する際に、光ディスク装置で使用するクロックパルスＣＬＫと記録データパルスＬｖ２と記録パルスとの関係を示すタイミング図である。なお、この図１３における記録パルスは、多値データ２の場合の記録パルス波形を示している。また、クロックパルスＣＬＫはパルスａ〜ｅからなり、記録データパルスＬｖ２はパルスｆからなる。パルスｆがハイレベルになっている時間は、クロックパルスＣＬＫの４パルス分に対応する時間である。記録パルスはパルスｇからなる。パルスｇがハイレベルになっている時間は、クロックパルスＣＬＫの０．５周期分に相当する時間であり、ローレベルになっている時間は、クロックパルスＣＬＫの１．５周期分に相当する時間である。
【００５３】
また、記録パルスは、いずれも記録データパルスＬｖ２の立ち上がり地点を基準として、時間Ｔａの経過時までは消去パワーＰｅとし、時間Ｔｂ経過時までは記録パワーＰｗとし、それから時間Ｔｃ経過時まではバイアスパワーＰｂとし、その後は再び消去パワーＰｅとする。
ここで、データの記録又は再生の際には、たとえば４０５ｎｍの波長の光ビームを出射する半導体レーザを用い、対物レンズの開口数を０．６５とし、記録線速度を６．０ｍ／ｓとした。時間Ｔａは例えば１クロック周期に相当する時間とし、時間Ｔｂはたとえば１．５クロックに対応する時間とし、時間Ｔｃはたとえば３クロックに対応する時間としている。線速度６．０ｍ／ｓにおける代表的なパワー条件としては、例えば消去パワーＰｅは４．５ｍＷ、記録パワーＰｗは９．０ｍＷ、バイアスパワーＰｂは０．１ｍＷである。
【００５４】
なお、図示しない再生パワーＰｒはたとえば０．７ｍＷとする。記録マークの面積は、主に、時間Ｔｃ−時間Ｔｂで示すことができるパルス幅を調整することによって制御している。すなわち、記録パルスがハイレベルである記録パワーＰｗとしている時間を変えることで記録マークの面積を制御している。
【００５５】
図１３は、光ディスク１００の半径方向に対する対物レンズ７の角度（ｒａｄ．ｔｉｌ）［ｄｅｇ］とＳＥＲ［％］との関係を示す線図である。ここでは、横軸は角度を示し、縦軸はＳＥＲを示している。この図１３に示すように、ＳＥＲは、０ｄｅｇ付近で最小となり、そこからプラス方向にずれても、マイナス方向にずれても大きくなる。
既述のように、ＳＥＲを３％以下にすれば、エラー訂正後に多値データの復調を行えるので、この例に示した条件では、ラジアルチルトマージン、すなわち光ディスクの面方向の法線とディスク装置側から照射した光ビームの光軸とのなす角度が±２ｄｅｇ以内にすればよいことが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明は、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等のＣＤ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ等のＤＶＤ、および大容量光ディスクなど種々の規格の光ディスク（いわゆる３世代光ディスク）に適用可能である。そして、授受の光ディスクに対して、共通の光ディスク装置によって、情報を記録したり、その記録情報を再生するすることができ、その光ディスク装置を小型化でき、光ディスクの種類による面倒な切り換え操作も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明による光ディスクを用いる光ディスク装置の一実施例の要部を示すブロック図である。
【図２】図１に示した光ディスクの模式的な断面図である。
【図３】同じくその記録面の膜構成を示す一部拡大断面図である。
【図４】トラックピッチの下限値を決定するためのトラッキングの実験結果を示す線図である。
【図５】トラックピッチの説明するための光ディスクの一部の平面図とそのＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００５８】
【図６】光ディスクの基板厚誤差と光スポットによる波面収差との関係を示す線図である。
【図７】多値記録方式の原理を説明するための記録マークとその反射光の関係を示す図である。
【図８】３種類のサンプルディスクに記録した多値データ０〜７とそれを再生したときの再生信号のノイズレベルとの関係を示す線図である。
【図９】ノイズレベル差ΔＮとシンボルエラー率（ＳＥＲ）との関係を示す線図である。
【００５９】
【図１０】再生光パワーとＣＮＲとの関係を示す線図である。
【図１１】再生チルトマージンを測定するために作製した光ディスクの模式的な断面図である。
【図１２】図１１に示した光ディスクに情報を記録する際の光ディスク装置におけるクロックパルスＣＬＫと記録データパルスＬｖ２と記録パルスとの関係を示すタイミング図である。
【図１３】光ディスクの半径方向に対する対物レンズの角度とＳＥＲとの関係を示す線図である。
【図１４】通常のスタンパ製作方法を説明するための工程図である。
【図１５】ドライエッチング法によるスタンパ製作方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１００：光ディスク    ５：モータ（スピンドルモータ）    ６：ピックアップヘッド    ７：対物レンズ    １０：レーザ駆動回路    １１：記録パルス発生回路    １２：変調信号発生器    １３：再生信号増幅器    １４：復調回路
１０１，１０２：基板    １０３：クルーブ    １０４：ランド    １０５：接着層
２００：記録トラック    ２０１〜２０５：記録マーク    ２０６：結晶層    ２０７：記録セル    ２０８：再生光スポット
【図１】
2005196831.tif 000006
【図２】
2005196831.tif 000007
【図３】
2005196831.tif 000008
【図４】
2005196831.tif 000009
【図５】
2005196831.tif 000010
【図６】
2005196831.tif 000011
【図７】
2005196831.tif 000012
【図８】
2005196831.tif 000013
【図９】
2005196831.tif 000014
【図１０】
2005196831.tif 000015
【図１１】
2005196831.tif 000016
【図１２】
2005196831.tif 000017
【図１３】
2005196831.tif 000018
【図１４】
2005196831.tif 000019
【図１５】
2005196831.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月5日(2004.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005196831.tif 000021