具有期望的錐形角凹坑的光碟的製作方法
2023-12-02 21:34:11 1
專利名稱：具有期望的錐形角凹坑的光碟的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以凹坑陣列的形式記錄信息的光碟。
背景技術：
光碟的信息複製裝置的複製參數用NA/λ表示，其中NA為物鏡的孔徑值，λ為讀取光束的波長。因此，光碟的記錄密度和複製密度可通過使NA更大和使λ更小來提高。例如，一可高密度記錄信息的光碟，如DVD(數位化視頻光碟)採用一光碟系統，其中λ＝650nm，NA＝0.6，且從主表面到光碟反射記錄面(信息記錄層)之間的厚度(在下文中稱為光傳輸層厚度)為0.6mm。該DVD的一面可記錄4.7MB的數據，該數據對應大約兩小時長的NTSC視頻信號。
人們一直希望得到一種經濟的高密度只複製光碟。為了記錄一個通過BS(廣播衛星)數字TV廣播得到的電影(大約兩個半小時＝150分鐘)的數字HDTV視頻，需要的存儲能力估計為22.5到27GB(G比特)之間。
另一方面，在這樣一個高密度只複製光碟的信息複製裝置中，物鏡的所謂的聚焦伺服系統和跟蹤伺服系統本質上是為了以一可信賴的方式向光碟寫信啟、或從光碟中讀信息。
下面的說明將描述一種通過例如DVD的複製裝置的相位差方法進行的聚焦伺服系統控制方法。如圖1所示，光學讀取裝置的光束被照射並聚焦在DVD的軌道上。該讀取裝置包括，如，圖2所示的象限圖像檢測器1。該象限圖像檢測器1包括一具有由軌道方向和垂直軌道方向的軸線平分而成的四等分光接收表面1a到1d的光電子器件。在旋轉DVD的記錄層上形成一光斑。該光電子器件接收分別由四個光接收表面1a到1d從DVD上的信息讀取光斑反射的光線，因此，輸出光接收信號Ra到Rd並將其作為分別對應於各由光接收表面1a到1d接收的接收光的量的電信號。該對應於光接收表面1a和1c的光接收信號被輸出到加法器2，而對應光接收表面1b和1d的光接收信號被輸出到加法器3。加法器2和3與一相位比較器4相連，在該比較器中執行計算並通過一低通濾波器獲得一個輸出信號和一個跟蹤誤差檢測信號。雖然並未在圖中示出，RF信號是由從光接收表面1a、1b、1c、1d輸出的和組成。其中，根據由凹坑從光碟上反射到檢測器的光斑的不對稱強度分布，產生相位差跟蹤誤差檢測信號。
在下一代的光碟系統中，要求在高密度只複製光碟的信息複製裝置中應用一種利用象限圖像檢測器的相位差方法。
但是，當相位差方法被用於高密度只複製光碟的信息複製裝置時，如上文所述，為了形成較小的用於記錄凹坑的光束斑，複製波長不得不變得更短而物鏡的NA也不得不變得更大，其中，該凹坑應當儘量小以提高光碟的容量。在這些條件下，光碟上的波前失常形成一個問題。
更明確的說，波前失常為一散焦量或在光傳輸層厚度中誤差的函數，並由下式表達波前失常＝(1-(1-(物鏡的NA)2)1/2)·(散焦的量)/(複製波長)波前失常＝Const·(物鏡的NA)4·(在覆蓋層厚度中的誤差)/(複製波長)由上式可知，複製波長越短且NA越大，波前失常就變得越大。例如，假設散焦的量相等，那麼下一代光碟系統與目前使用的DVD相比，具有超過三折的波前失常。該波前失常反過來影響不同的信號，最值得注意的例子就是通過相位差方法(下文中稱為相位差跟蹤誤差檢測信號)得到的跟蹤誤差檢測信號的增益擾動。
傳統的只複製光碟系統，如DVD中，即使用到相位差方法，由散焦和光傳輸層厚度中的誤差引起的波前失常的量也非常小，對信號的影響也一樣。因此，相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動不應是中心問題。但是，增益波動成為下一代光碟系統的一主要問題。
如上所述，當光碟的容量提高時，由散焦或光傳輸層厚度中的誤差引起的相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動變為一不可迴避的問題，除非解決掉這個問題，否則不可能提高存儲能力
發明內容
本發明將要解決上述問題，因此，本發明的目的是提供一利用具有更大孔徑值並發射更短波長的複製光束的下一代光碟，它可以超過傳統DVD具有更高密度記錄的數據。
為了實現上述和其他目的，本發明提供一種光碟，該光碟包括一信息記錄層，其上以預定軌道間距的以凹坑陣列的形式記錄信息，和一形成在信息記錄層上並具有0.13mm或更小的薄膜厚度的光傳輸層，當波長範圍為400nm到415nm的光束從孔徑範圍為0.75到0.86的物鏡透過光傳輸層照射到信息記錄層時，記錄的信息被複製，其中凹坑的錐形角為55度或更高，錐形角為凹坑的錐形表面和凹坑的底面之間形成的夾角。
在本發明的光碟中，凹坑的錐形角為80度或更高。
在本發明的光碟中，凹坑的錐形角為凹坑的一半或近似一半高度位置處的錐形表面的切線與凹坑的底面之間形成的夾角。
在本發明的光碟中，軌道間隔的範圍為0.280到0.325μm。
圖1示出光碟上用於估算現有技術中相鄰軌道之間串擾的光碟上的凹坑陣列；圖2為一方塊圖，示出讀取器中的圖像檢測裝置的電路結構；圖3示出在一標準相位差跟蹤誤差檢測信號的變化；圖4A和4B示出根據在光碟中的散焦量，相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動的變化；圖5示出當在光碟的光傳輸層厚度中沒有誤差的情況下，相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動和凹坑錐形角之間的關係；圖6示出當在光碟的光傳輸層厚度中具有誤差的情況下，相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動和凹坑錐形角之間的關係；圖7示出當光碟傾斜時，對應光傳輸層厚度的波前失常的量的變化；圖8A和8B為示出本發明實施例中光碟上的凹坑的形狀；圖9A和9B分別示出預期的跟蹤誤差信號和從錐形角小於預期值的凹坑序列得到的跟蹤信號的波形的例子；圖10示出當凹坑具有曲面錐形表面時，錐形角的定義；實施例說明下面將說明本發明一實施例。
利用本發明中使用的複製光學系統進行一模擬，其中複製波長為400到415nm，物鏡的NA為0.75到0.86。本實施例中，模擬是根據J.O.S.A.1979年第69卷第一期中的「光碟雷射讀出系統的散射理論」的標量散射理論的模擬估算而進行的。
當由圖2中所示的電路所得的相位差跟蹤誤差檢測信號為聚焦狀態時，形成圖3中所示的波形。但是，當上述系統中的複製波長更短且物鏡的NA大於如DVD的光碟的NA時，正由於此散焦的影響變得更為顯著。這種散焦增加了相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動，並使圖4A中所示的波形變為圖4B中所示的那樣。
因此，本發明的發明人在符合製造下一代高密度可記錄光碟的要求的同時，注意到凹坑的錐形角，並通過模擬發現了增益波動與凹坑錐形角之間的關係。該凹坑的形狀，特別是該錐形角將在下面進行詳述。
圖5示出在光碟的光傳輸層中沒有誤差的情況下，增益波動與凹坑錐形角之間關係的模擬結果。圖中示出增益波動根據凹坑的錐形角而變化。其中，當錐角變化達到±0.2μm時，發生增益波動，並且由散焦量造成的波前失常與光行差容許偏差相當。該錐形角的定義為，如圖8A所示的由凹坑10的錐形表面10a和凹坑10的底面10b所形成的夾角θ。另外，凹坑的錐形表面事實上經常具有一如圖10所示的曲線截面。在這種情況下，錐形角可被定義為在深度為D的凹坑的深度一半的高度位置的錐形表面處的切線P與地面之間的夾角θ。
而且，在圖5中給出一些凹坑的寬度，但很難察覺寬度的影響。因此，一旦凹坑的錐形角被確定，就可能得到一沒有任何增益波動的令人滿意的相位差跟蹤誤差檢測信號。不影響複製的增益波動的量估計將達到-1db，並且從圖5中可以很容易看出來，實際可應用的凹坑錐形角為55度或更大。當錐形角低於55度時，跟蹤誤差信號波動的幅度將波動，例如與圖9A所示的預期的跟蹤誤差信號相對的圖9B中所示的信號。這種幅度波動實際上不利於包括軌道跳躍的讀出操作。
因此，可知通過將凹坑的錐形角設置為55度或更高，可以得到不被散焦幹擾的穩定的相位差跟蹤誤差檢測信號。
上面說明描述了在光傳輸層厚度沒有誤差時的情況，下面將說明當光傳輸層厚度有誤差時的情況。
由於上述情況的系統中的複製波長較短且物鏡的NA較大，因此在光傳輸層厚度中的誤差的影響與散焦的影響相比都較顯著。因此，在光傳輸層厚度中有誤差的情況下，假設散焦引起的增益波動將變大。這樣，當光碟的光傳輸層厚度的誤差為±7μm時，進行一關於增益波動和凹坑錐形角之間關係的模擬，其結果如圖6所示。這裡，光傳輸層厚度的誤差為±7μm，波前失常與光行差容許偏差相等。
圖6揭示出增益波動變得更大。但是，當在光傳輸層厚度中沒有誤差的情況下，增益波動根據錐形角波動。圖6情況中也給出一些凹坑寬度，而且其影響也很難察覺。因此，我們可以知道，即使當光傳輸層厚度有誤差時，只要通過設定錐形角，就可能得到沒有增益波動的滿意的相位差跟蹤誤差檢測信號。而且，如圖6所示，通過將凹坑的錐形角設定為80度或更高，就可能得到既不受散焦又不受光傳輸層厚度的誤差影響的更穩定的相位差跟蹤誤差檢測信號。
另外，除了散焦和光傳輸層厚度中的誤差引起的波前失常以外，光碟傾角的影響也應被考慮。
光碟傾角引起的波前失常也可由下面等式表示波前失常＝Const·(物鏡的NA)3·(覆蓋層厚度)·(光碟傾角)/(複製波長)當物鏡的NA變得更大和複製波長變得更短時，波前失常也會變得更大。
作為對策，光傳輸層厚度被作的更薄。因此，當本實施例中光碟系統中的光碟傾角為0.7度時，進行一關於光傳輸層厚度和波前失常量之間關係的模擬，且結果如圖7所示。從圖7中很明顯可看出，考慮到當波前失常量被抑制到DVD的波前失常的程度(直線B)時系統可以令人滿意的事實，0.13mm或更小的光傳輸層厚度對於本發明的光碟系統(曲線A)來說是足夠的。其中，DVD的直線B為當波長為650nm、NA為0.60且光傳輸層厚度被固定為0.6mm時的情況下所得的結果。
上述說明描述了凹坑(凹入的凹坑)形成在從圖8A所述的複製光學系統的光碟的後部的情況。令人欣慰的是，但是，本發明可適用於凹坑(凸起的凹坑)形成在圖8B所示的光碟的前部時的情況。而且此時，錐形角為由凹坑10的錐形表面10a和凹坑10的底面10b形成的夾角。
上述說明描述了由圖2的電路得到的相位差跟蹤誤差檢測信號。同樣令人欣慰的是，但是，本發明不局限於前述的電路，也可用於利用通過多分離檢測器得到的信號之間的相位差而實現的其他方法的跟蹤誤差檢測信號。
就像已經討論的那樣，通過將記錄在光碟上的凹坑的錐形角設定為55度或更高，可能得到一即使在利用藍光源和具有大NA的物鏡的大容量只複製光碟系統中也不受散焦影響的、穩定的相位差跟蹤誤差檢測信號。而且，通過將凹坑的錐形角設為80度或更大，可能得到一即不受散焦也不受光傳輸層厚度中的誤差影響的穩定的相位差跟蹤誤差檢測信號。
當記錄凹坑時，例如，當光碟被電子束記錄器控制時，在主光碟上施加一阻抗力，並當主光碟轉動時，使主光碟暴露在電子束的照射之下，這以後，阻抗力增加。其結果是，在暴露部分形成對應凹坑的凹入部分。在形成凹入部分的過程中，該凹坑可通過調節參數，如阻抗層的厚度、電子束的照射時間等實現所需的錐形角。
如前所述，本發明的光碟可通過將記錄在光碟上的凹坑的錐形角設定為55度或更高，來抑制相位差跟蹤誤差檢測信號的增益波動，從而與DVD相比可能顯著的增加信息記錄密度。
權利要求
1.一種光碟，該光碟包括一以特定軌道間距的凹坑陣列記錄信息的信息記錄層，和一形成在信息記錄層上並具有0.13mm或更小的波膜厚度的光傳輸層的光碟，當波長範圍為400nm到415nm的光束從孔徑範圍為0.75到0.86的物鏡透過光傳輸層照射到信息記錄層時，記錄的信息被複製，其中凹坑的錐形角為55度或更高，錐形角為凹坑的錐形表面和凹坑的底面之間形成的夾角。
2.根據權利要求1所述的光碟，其特徵在於，所述凹坑的錐形角為80度或更高。
3.根據權利要求1或2所述的光碟，其特徵在於，所述凹坑的錐形角為凹坑的一半或近似一半高度位置處的錐形表面的切線與凹坑的底面之間形成的夾角。
4.根據權利要求1到3中任一個所述的光碟，其特徵在於，軌道間隔的範圍為0.280到0.325μm。
全文摘要
本發明涉及一種下一代光碟,該光碟通過利用更大孔徑值並發射更短波長的複製光束可以實現以超過傳統DVD的更高密度記錄數據。該光碟包括一以預定軌道間距的凹坑陣列記錄信息的信息記錄層,和一形成在信息記錄層上並具有0.13mm或更小的波膜厚度的光傳輸層的光碟。當波長範圍為400nm到415nm的光束從孔徑範圍為0.75到0.86的物鏡透過光傳輸層照射到信息記錄層時,記錄的信息被複製。該光碟中,凹坑的錐形角為55度或更高。
文檔編號G11B7/00GK1366303SQ0114545
公開日2002年8月28日 申請日期2001年12月15日 優先權日2000年12月15日
發明者野本貴之, 柳澤琢磨, 和田泰光, 大澤誠一, 橫川文彥 申請人:日本先鋒公司