(57)【要約】 【課題】   ＰＲＭＬ復号法を用いて、高密度記録されたディジタル信号を安定して再生することができる光記録媒体、その駆動装置およびその再生方法を提供する。【解決手段】  記録媒体の基板の垂直複屈折量を、駆動装置に搭載された光学ピックアップヘッドＰＵＨの対物レンズの開口数ＮＡに対して、１．３×１０−４／ＮＡ以上、３．９×１０−４／ＮＡ以下に制御することによって、記録媒体と駆動装置からなる系の矩形波応答をＰＲ応答に揃えて、ＰＲ等化時のノイズ上昇を抑制する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録マークの形成されている記録層と反対側の基板表面から、開口数ＮＡの対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置から出射された光ビームを入射されて、前記記録マークから読み取り信号を読み取られる光記録媒体であって、前記光ビームが入射される基板表面に垂直な方向の屈折率と該基板表面の面内の屈折率との差の最大値（以下、「垂直複屈折量」という）ｄｎ⊥が、１．３×１０−４／ＮＡ≦ｄｎ⊥≦３．９×１０−４／ＮＡの条件を満たすことを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
前記対物レンズの開口数ＮＡが、０．６０以上であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記記録マークの記録密度が、０．１２０μｍ／ｂｉｔ以上で、０．１５０μｍ／ｂｉｔ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記垂直複屈折量ｄｎ⊥が、１．７×１０−４≦ｄｎ⊥≦６．０×１０−４の条件を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記基板が、ポリカーボネート系樹脂を材料として有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光記録媒体に形成されている記録マークから読み取り信号を読み取る、０．６０以上の開口数の対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置であって、ＰＲ（パーシャルレスポンス）等化器およびＭＬ（最尤）復号器を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
前記ＰＲ等化器が、ＰＲ（１２２２１）クラスのＰＲ等化器であることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ＭＬ復号器が、ビタビ復号器であることを特徴とする請求項６または７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記開口数が、０．６５以上で、０．７５以下であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記光学ピックアップヘッドから出射される光ビームの波長が、４００ｎｍ以上で、４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
リム強度が、５５％以上で、７０％以下であることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１２】
記録媒体の記録マークが形成されている記録層と反対側の基板表面から、開口数ＮＡの対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置から出射された光ビームを入射し、前記記録マークに記録されている変調デジタル信号を再生する再生方法であって、前記記録マークから読み取り信号を読み取る過程と、該読み取り信号をデジタル化する過程と、該デジタル化された読み取り信号からＰＲ波形等化されたデータを得る過程と、該データをＭＬ法を用いて復号する過程とを有し、前記対物レンズの開口数ＮＡが、０．６０以上であり、前記基板の垂直複屈折量ｄｎ⊥が、１．３×１０−４／ＮＡ≦ｄｎ⊥≦３．９×１０−４／ＮＡの条件を満たすことを特徴とする再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体、それを再生可能な駆動装置およびその再生方法に関し、特に、ＰＲＭＬ（Partial Response and Maximum Likelihood）技術を用いて復号を行う高密度光記録媒体、それを再生可能な駆動装置およびその再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及が目覚しいＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録媒体およびその駆動装置の規格として、再生専用型、追記型、書き換え型で共通に、レーザ波長（λ）：６５０ｎｍ（業務用のオ−サリング用途の追記型では６３５ｎｍ）、対物レンズの開口数（ＮＡ）：０．６、記録層の形成されている基板１枚の厚さ：０．６ｍｍ、記録層一層当たりの記憶容量：４．７ＧＢが定められている。この記憶容量で、ほとんどの映画一本分を収容できる１３３分間の映像、音声、および、字幕を再生することが可能である。一方、高精細（ＨＤ：High Definition）動画像を２時間再生または記録再生するための開発も進められており、そのために必要な記憶容量は、ほぼ１５ＧＢと見積もられている。
【０００３】
このような大記憶容量の実現には、以下の手法が有効である。
（１）レーザ光源の短波長化（例えば、特許文献１、２参照）
（２）対物レンズの高ＮＡ化（同上）
（３）記録マーク密度の向上を可能にする信号処理技術、特に、ＰＲＭＬ技術の適用（例えば、特許文献３参照）
（１）、（２）の手法は、レーザ光源からの集光ビーム径がλ／ＮＡに比例することを利用している。これらの手法を用いることにより、より絞られた集光ビームを用いて、より小さな記録マークを形成することが可能になる。
【０００４】
（３）の手法は、集光ビーム径に比して記録マーク長が短くなったときに起こる符号間干渉に強い読み出し方法を採用するということである。従来、ＤＶＤ記録媒体から信号を再生する際には、閾値電圧と読み出し電圧値とを比較するレベルスライス法という手法を用いてきたが、ＰＲ（Partial Response：パーシャルレスポンス）法とＭＬ（Maximum Likelihood；最尤）復号法とを組み合わせたＰＲＭＬ法を用いると、記録密度が高い場合でもレベルスライス法より安定した再生を行うことができる。
【０００５】
以下に、ＰＲＭＬ法を用いた再生手順について概説する。光学ピックアップヘッド（以下、「ＰＵＨ」という）から読み取られた読み取り信号は、記録マーク長が短く、記録マーク間が狭い場合には、隣接し合う記録マークからの信号の符号間干渉によって、その記録マークやマーク間スペースに相当する再生電圧が小さくなり、また、そのピーク位置が時間軸上をシフトする。この符号間干渉の程度は、再生光学系が同一の場合、記録マークの線方向密度により決まるため、記録マークの線方向密度が高い場合の再生時には、ビタビ復号器で符号間干渉の逆変換に相当する処理を施して所望の信号を得ている。また、ＰＵＨや記録媒体の個体差を吸収する目的で、ＭＬ復号を施す前に、読み取り信号をＰＲ等化器に通す。これは、実際の信号に見られる干渉が、ＰＵＨや媒体の個体差などのために、想定された符号間干渉からずれていた場合に波形を整える役割を担っている。
【特許文献１】特開平０６−１８７６６７号公報
【特許文献２】特許第００３１１６９８６号公報
【特許文献３】特開２０００−１８７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対物レンズのＮＡは、対物レンズの屈折率と、入射ひとみの半径が焦点（物点）に対して張る角の正弦との積で与えられるから、高ＮＡ化には、屈折率が一定とすれば、対物レンズの外周部を通過して基板表面に入射する集光ビームの入射角の増大が伴う。即ち、集光ビームの斜め入射成分が増大する。集光ビームの斜め入射成分が増すと、ディスク基板表面に垂直な方向の屈折率と面内方向の屈折率との差（以下、「垂直複屈折量」という）の影響が増大して、再生信号品質が悪化する。例えば、非点収差によって、再生信号に波形歪みが生じ、ジッタが発生する。そして、波長が短いほど、その影響は大きくなる。
【０００７】
また、斜め入射成分を持つ入射光では、基板の垂直複屈折量が大きいほど、その戻り光の偏光状態が、円偏光から楕円偏光に大きく変化するため、復路において偏光ビームスプリッターで反射されてフォトディテクターに受光されるはずの光量が一部透過してしまい、フォトディテクターに受光される光量が減少するという現象が起こる。さらに、短マークでは長マークよりも回折角が大きくなるため、基板の垂直複屈折量の影響をより大きく受けて受光量減少が顕著となることから、分解能の低下につながることになる。
【０００８】
さらに、垂直複屈折量の影響が大きく、記録媒体と再生装置とからなる系の分解能が低くなっている場合には、ＰＲＭＬ法を用いて再生する際、安定した再生を行うことが困難になるという問題が存在する。図１は、記録媒体と駆動装置（再生装置あるいは記録再生装置）とからなる１つの系の矩形波応答（ＰＲ等化器およびＭＬ復号器を通っていない：以下、「系の応答」という）を示している。曲線Ａは、この再生系において、そのＰＲ等化器を通したときに最適の再生信号になると想定された想定（計算）上の系の応答（以下、「ＰＲ応答」という）である。ところが、曲線Ｃに示すように、垂直複屈折量の影響が強く、分解能が低くなっている場合には、系の応答が曲線Ａからはずれてしまい、ＰＲ等化器を通すとＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）が低下してしまう。逆に、曲線Ｂに示すように、垂直複屈折の影響が弱く、分解能が高くなりすぎると、やはり、系の応答が曲線Ａからはずれてしまい、ＰＲ等化器を通すとＳＮＲが低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＰＲＭＬ法を用いて光記録媒体の記録信号の再生を行うときに、安定して再生することができる高密度光記録媒体、その駆動装置およびその再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によれば、記録マークの形成されている記録層と反対側の基板表面から、開口数ＮＡの対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置から出射された光ビームを入射されて、前記記録マークから読み取り信号を読み取られる光記録媒体であって、前記光ビームが入射される基板表面に垂直な方向の屈折率と該基板表面の面内の屈折率との差の最大値（以下、「垂直複屈折量」という）ｄｎ⊥が、１．３×１０−４／ＮＡ≦ｄｎ⊥≦３．９×１０−４／ＮＡの条件を満たすことを特徴とする光記録媒体、が提供される。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、前記光記録媒体に形成されている記録マークから読み取り信号を読み取る、０．６以上の開口数の対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置であって、ＰＲ（パーシャルレスポンス）等化器およびＭＬ（最尤）復号器を有することを特徴とする駆動装置、が提供される。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、記録マークの形成されている記録層と反対側の基板表面から、開口数ＮＡの対物レンズを有する光学ピックアップヘッドを具備した駆動装置から出射された光ビームを入射し、前記記録マークに記録されている変調デジタル信号を再生する再生方法であって、前記記録マークから読み取り信号を読み取る過程と、該読み取り信号をデジタル化してデジタル信号を得る過程と、該デジタル信号からＰＲ波形等化されたデータを得る過程と、該データをＭＬ法を用いて復号することによって前記変調デジタル信号の再生信号を得る過程とを有し、前記対物レンズの開口数ＮＡが、０．６０以上であり、前記基板の垂直複屈折量ｄｎ⊥が、１．３×１０−４／ＮＡ≦ｄｎ⊥≦３．９×１０−４／ＮＡの条件を満たすことを特徴とする再生方法、が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る高密度記録媒体、その駆動装置およびその再生方法は、記録媒体基板の垂直複屈折量を制御して系の応答をＰＲ応答に近くするものであるから、ＰＲ等化の際のノイズ上昇が抑制され、したがって、安定した再生が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上述したように、ＰＲＭＬ法を用いて光記録信号の再生を行うときに、安定して再生することができる基板の垂直複屈折量には、その上限と下限とが存在する。本発明者は、その基板の垂直複屈折量の上限と下限とが、対物レンズの開口数と一定の関係を有することを見出したので、以下に詳述する。
【００１５】
図１は、本発明に係る再生方法の再生手順を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１において、ＰＵＨから光記録媒体にレーザビームを照射して、光記録媒体に記録されている変調デジタル信号を、アナログ信号として読み取る。読み取られたアナログ信号は、増幅器や低域通過フィルタなどを通された後、ステップＳ１０２において、ＡＤ変換器によってデジタル化される。次に、ステップＳ１０３において、デジタル化された読み取り信号がＰＲ等化器によって処理され、ＰＲ波形等化されたデータが得られる。次いで、ステップＳ１０４において、それらの波形等化されたデータが、ＭＬ復号器であるビタビ復号器によって、光記録媒体に記録されている変調デジタル信号の再生信号として復号される。最後に、ステップＳ１０５において、後段の処理を行って、本発明に係る再生方法の再生手順を完了する。ステップＳ１０５における後段の処理には、エラー訂正、音声映像画像の復号もしくは、ビットエラー率（以下、「ｂＥＲ」という）の測定等が含まれる。
【００１６】
光記録媒体としては、再生専用型の光ディスクを用いた。基板材料としては、ポリカーボネート系樹脂を用い、ディスク厚は、０．６ｍｍとした。この基板に、記録マークとしてピット列をエンボス記録して記録層を形成した。ピット列のディスク半径方向の間隔は、０．４μｍとした。ピット列の記録データとしては、（１−７）変調方式に基づいて変調されたランダムデータを用いた。以下の実施例において、基板の垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係を、対物レンズの開口数を変化させて調べた。分解能は、再生信号の読み取り電圧から、再生時間換算でそれぞれ２Ｔ、８Ｔ（Ｔはクロック周期）の長さを持つ最短マークと最長マーク（以下、それぞれ、「２Ｔマーク」、「８Ｔマーク」という）との振幅比をデシベル換算して求めた。垂直複屈折が大きいほど、マーク長の短い２Ｔマークの再生信号の読み取り電圧の振幅が小さくなり、分解能の値が小さくなる。ｂＥＲは、光ディスクに記録される元データ［（１−７）変調方式に基づいて変調されたランダムデータ］とビタビ復号により２値化されたデータとを比較することにより行った。垂直複屈折量は、ポリカーボネート系樹脂の分子量を変えることによって変化させた。また、その面内複屈折量（基板表面内の２つの軸方向の屈折率の差）は、１．０×１０−５に揃えた。全ての基板は、同一のスタンパを用いて作製された。ＰＵＨの光源には、波長４０５ｎｍの半導体レーザを用い、その再生パワーを０．５ｍＷに設定した。しかしながら、波長、再生パワーは、この値に限られるわけではなく、波長に関しては、少なくとも４００〜４１０ｎｍの範囲で同様の結果を得ている。リム強度は、おおむね、ラジアル方向で６０％、タンジェンシャル方向で６２％である。しかしながら、少なくとも５５〜７０％のリム強度において、測定結果に大きな変化は見られなかった。また、ピット列の記録密度を変化させて、いくつかのＰＲ方式における適合性も検討した。
【００１７】
以下の実施例に具体的に示すように、本発明に係る記録媒体の基板は、再生に用いる対物レンズの開口数ＮＡに対して、その垂直複屈折量が１．３×１０−４／ＮＡ以上かつ３．９×１０−４／ＮＡ以下のもので、再生に用いる光の波長に対して概略吸収のないものが好適である。また、ＰＲクラスとしてＰＲ（１２２２１）を用いる場合には、記録マークの記録密度は、０．１２０〜０．１５０μｍ／ｂｉｔの範囲にあることが望ましい。この記録密度範囲を超えると、ほかのＰＲクラスを用いた方が、そのＰＲ応答が、より系の応答に近くなる。
なお、記録媒体は、再生専用型に限られることはなく、追記型や書き換え型の記録媒体であってもよい。また、基板厚は、必ずしも０．６ｍｍである必要はなく、１．２ｍｍあるいは０．１ｍｍあるいはそれ以外の厚さであってもよい。
【００１８】
また、本発明において、以下の式で定義されるＦ（ｄｎ⊥）を、記録媒体を評価する評価指標として用いることができる。
Ｆ（ｄｎ⊥）＝∫［Ｓｍｐ（ｄｎ⊥）−ＳｍｐＰＲｃｌａｓｓ］２ｄｔ
ここで、Ｓｍｐ（ｄｎ⊥）、ＳｍｐＰＲｃｌａｓｓは、それぞれ、系の応答、用いたＰＲクラスに対するＰＲ応答である。この２つの量の残差の２乗の時間積分として定義されるＦ（ｄｎ⊥）は、系の応答がＰＲ応答に近いほど小さくなるから、記録媒体を評価する評価指標として用いることが可能である。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１として、対物レンズのＮＡを０．６５とし、ＰＲクラスとしてＰＲ（１２２２１）を用い、垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係を調べた。基板に形成された最短マークである２Ｔマークの長さは、０．２μｍであった。再生は、線速６．６ｍ／ｓの速度で行った。この場合、クロック周期Ｔは１５．１５ｎｓ、記録密度は０．１３μｍ／ｂｉｔとなる。表１に、本実施例において得られた垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係を示す。
【００２０】
【表１】
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垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係（実施例１）
【００２１】
表１より、ｂＥＲの閾値を５．０×１０−５とすると、本実施例で用いた対物レンズのＮＡ：０．６５、ＰＲ（１２２２１）クラスの組み合わせでは、許容される垂直複屈折量の範囲は、２．０×１０−４〜６．０×１０−４であることが明らかである。垂直複屈折量が上記の範囲を超えると、ＰＲ等化器による再生信号劣化が起こり、ｂＥＲが閾値を超えてしまう。
【実施例２】
【００２２】
本発明の実施例２として、対物レンズのＮＡを０．７５とし、ＰＲクラスとしてＰＲ（１２２２１）を用いた。記録密度は０．１５μｍ／ｂｉｔである。表２に、本実施例において得られた垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係を示す。
【００２３】
【表２】
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垂直複屈折量と分解能およびｂＥＲとの関係（実施例２）
【００２４】
表２より、ｂＥＲの閾値を５．０×１０−５とすると、本実施例で用いた対物レンズのＮＡ：０．７５、ＰＲ（１２２２１）クラスの組み合わせでは、許容される垂直複屈折の範囲は、１．７×１０−４〜５．２×１０−４であることが明らかである。
【００２５】
本実施例の垂直複屈折量の許容範囲は、実施例１の垂直複屈折量の許容範囲よりも狭い。それは、垂直複屈折量の影響は、ＮＡが大きいほど、大きく現れるからである。したがって、信号劣化は、ＮＡが大きいほど顕著になる。しかしながら、この垂直複屈折の範囲をＮＡ当りに換算すると、それらの範囲は、１．３×１０−４／ＮＡ〜３，９×１０−４／ＮＡと、実施例１と実施例２とで完全に一致する。
【実施例３】
【００２６】
本発明の実施例３として、記録密度を変化させ、いくつかのＰＲクラスで波形等化を行い、そのときのｂＥＲを調べた。基板の垂直複屈折は、同一とした。対物レンズのＮＡは、実施例１と同じく、０．６５である。表３に、測定結果を示す。
【００２７】
【表３】
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記録密度およびＰＲクラスとｂＥＲとの関係（実施例３）
【００２８】
表３より、ｂＥＲの閾値を５．０×１０−５とすると、ＰＲクラスはＰＲ（１２２２１）で、記録密度範囲は０．１２０〜０．１５０μｍ／ｂｉｔが許容範囲である。また、表３は、ＰＲクラスを最適化することによって、本発明の垂直複屈折およびＮＡの範囲内で、広い記録密度に渡って安定した再生ができることを示している。
【００２９】
以上の実施例においては、開口数として０．６５および０．７５、ＰＲクラスとしてＰＲ（１２２２１）を中心に実施例をあげたが、開口数およびＰＲクラスは、これらに限られるものではない。開口数およびＰＲクラスが異なれば、それに応じて、垂直複屈折量の好適な範囲が決まる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】再生系の応答の分解能（垂直複屈折量）依存性を説明するための、再生系の応答とＰＲ応答との比較図。
【図２】本発明に係る再生方法の再生手順を説明するためのフローチャート。
【図１】
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【図２】
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