专利名称：具有期望的锥形角凹坑的光盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以凹坑阵列的形式记录信息的光盘。
背景技术：
光盘的信息复制装置的复制参数用NA/λ表示，其中NA为物镜的孔径值，λ为读取光束的波长。因此，光盘的记录密度和复制密度可通过使NA更大和使λ更小来提高。例如，一可高密度记录信息的光盘，如DVD(数字化视频光盘)采用一光盘系统，其中λ＝650nm，NA＝0.6，且从主表面到光盘反射记录面(信息记录层)之间的厚度(在下文中称为光传输层厚度)为0.6mm。该DVD的一面可记录4.7MB的数据，该数据对应大约两小时长的NTSC视频信号。
人们一直希望得到一种经济的高密度只复制光盘。为了记录一个通过BS(广播卫星)数字TV广播得到的电影(大约两个半小时＝150分钟)的数字HDTV视频，需要的存储能力估计为22.5到27GB(G比特)之间。
另一方面，在这样一个高密度只复制光盘的信息复制装置中，物镜的所谓的聚焦伺服系统和跟踪伺服系统本质上是为了以一可信赖的方式向光盘写信启、或从光盘中读信息。
下面的说明将描述一种通过例如DVD的复制装置的相位差方法进行的聚焦伺服系统控制方法。如图1所示，光学读取装置的光束被照射并聚焦在DVD的轨道上。该读取装置包括，如，图2所示的象限图像检测器1。该象限图像检测器1包括一具有由轨道方向和垂直轨道方向的轴线平分而成的四等分光接收表面1a到1d的光电子器件。在旋转DVD的记录层上形成一光斑。该光电子器件接收分别由四个光接收表面1a到1d从DVD上的信息读取光斑反射的光线，因此，输出光接收信号Ra到Rd并将其作为分别对应于各由光接收表面1a到1d接收的接收光的量的电信号。该对应于光接收表面1a和1c的光接收信号被输出到加法器2，而对应光接收表面1b和1d的光接收信号被输出到加法器3。加法器2和3与一相位比较器4相连，在该比较器中执行计算并通过一低通滤波器获得一个输出信号和一个跟踪误差检测信号。虽然并未在图中示出，RF信号是由从光接收表面1a、1b、1c、1d输出的和组成。其中，根据由凹坑从光盘上反射到检测器的光斑的不对称强度分布，产生相位差跟踪误差检测信号。
在下一代的光盘系统中，要求在高密度只复制光盘的信息复制装置中应用一种利用象限图像检测器的相位差方法。
但是，当相位差方法被用于高密度只复制光盘的信息复制装置时，如上文所述，为了形成较小的用于记录凹坑的光束斑，复制波长不得不变得更短而物镜的NA也不得不变得更大，其中，该凹坑应当尽量小以提高光盘的容量。在这些条件下，光盘上的波前失常形成一个问题。
更明确的说，波前失常为一散焦量或在光传输层厚度中误差的函数，并由下式表达波前失常＝(1-(1-(物镜的NA)2)1/2)·(散焦的量)/(复制波长)波前失常＝Const·(物镜的NA)4·(在覆盖层厚度中的误差)/(复制波长)由上式可知，复制波长越短且NA越大，波前失常就变得越大。例如，假设散焦的量相等，那么下一代光盘系统与目前使用的DVD相比，具有超过三折的波前失常。该波前失常反过来影响不同的信号，最值得注意的例子就是通过相位差方法(下文中称为相位差跟踪误差检测信号)得到的跟踪误差检测信号的增益扰动。
传统的只复制光盘系统，如DVD中，即使用到相位差方法，由散焦和光传输层厚度中的误差引起的波前失常的量也非常小，对信号的影响也一样。因此，相位差跟踪误差检测信号的增益波动不应是中心问题。但是，增益波动成为下一代光盘系统的一主要问题。
如上所述，当光盘的容量提高时，由散焦或光传输层厚度中的误差引起的相位差跟踪误差检测信号的增益波动变为一不可回避的问题，除非解决掉这个问题，否则不可能提高存储能力
发明内容
本发明将要解决上述问题，因此，本发明的目的是提供一利用具有更大孔径值并发射更短波长的复制光束的下一代光盘，它可以超过传统DVD具有更高密度记录的数据。
为了实现上述和其他目的，本发明提供一种光盘，该光盘包括一信息记录层，其上以预定轨道间距的以凹坑阵列的形式记录信息，和一形成在信息记录层上并具有0.13mm或更小的薄膜厚度的光传输层，当波长范围为400nm到415nm的光束从孔径范围为0.75到0.86的物镜透过光传输层照射到信息记录层时，记录的信息被复制，其中凹坑的锥形角为55度或更高，锥形角为凹坑的锥形表面和凹坑的底面之间形成的夹角。
在本发明的光盘中，凹坑的锥形角为80度或更高。
在本发明的光盘中，凹坑的锥形角为凹坑的一半或近似一半高度位置处的锥形表面的切线与凹坑的底面之间形成的夹角。
在本发明的光盘中，轨道间隔的范围为0.280到0.325μm。
图1示出光盘上用于估算现有技术中相邻轨道之间串扰的光盘上的凹坑阵列；图2为一方块图，示出读取器中的图像检测装置的电路结构；图3示出在一标准相位差跟踪误差检测信号的变化；图4A和4B示出根据在光盘中的散焦量，相位差跟踪误差检测信号的增益波动的变化；图5示出当在光盘的光传输层厚度中没有误差的情况下，相位差跟踪误差检测信号的增益波动和凹坑锥形角之间的关系；图6示出当在光盘的光传输层厚度中具有误差的情况下，相位差跟踪误差检测信号的增益波动和凹坑锥形角之间的关系；图7示出当光盘倾斜时，对应光传输层厚度的波前失常的量的变化；图8A和8B为示出本发明实施例中光盘上的凹坑的形状；图9A和9B分别示出预期的跟踪误差信号和从锥形角小于预期值的凹坑序列得到的跟踪信号的波形的例子；图10示出当凹坑具有曲面锥形表面时，锥形角的定义；实施例说明下面将说明本发明一实施例。
利用本发明中使用的复制光学系统进行一模拟，其中复制波长为400到415nm，物镜的NA为0.75到0.86。本实施例中，模拟是根据J.O.S.A.1979年第69卷第一期中的“光盘激光读出系统的散射理论”的标量散射理论的模拟估算而进行的。
当由图2中所示的电路所得的相位差跟踪误差检测信号为聚焦状态时，形成图3中所示的波形。但是，当上述系统中的复制波长更短且物镜的NA大于如DVD的光盘的NA时，正由于此散焦的影响变得更为显著。这种散焦增加了相位差跟踪误差检测信号的增益波动，并使图4A中所示的波形变为图4B中所示的那样。
因此，本发明的发明人在符合制造下一代高密度可记录光盘的要求的同时，注意到凹坑的锥形角，并通过模拟发现了增益波动与凹坑锥形角之间的关系。该凹坑的形状，特别是该锥形角将在下面进行详述。
图5示出在光盘的光传输层中没有误差的情况下，增益波动与凹坑锥形角之间关系的模拟结果。图中示出增益波动根据凹坑的锥形角而变化。其中，当锥角变化达到±0.2μm时，发生增益波动，并且由散焦量造成的波前失常与光行差容许偏差相当。该锥形角的定义为，如图8A所示的由凹坑10的锥形表面10a和凹坑10的底面10b所形成的夹角θ。另外，凹坑的锥形表面事实上经常具有一如图10所示的曲线截面。在这种情况下，锥形角可被定义为在深度为D的凹坑的深度一半的高度位置的锥形表面处的切线P与地面之间的夹角θ。
而且，在图5中给出一些凹坑的宽度，但很难察觉宽度的影响。因此，一旦凹坑的锥形角被确定，就可能得到一没有任何增益波动的令人满意的相位差跟踪误差检测信号。不影响复制的增益波动的量估计将达到-1db，并且从图5中可以很容易看出来，实际可应用的凹坑锥形角为55度或更大。当锥形角低于55度时，跟踪误差信号波动的幅度将波动，例如与图9A所示的预期的跟踪误差信号相对的图9B中所示的信号。这种幅度波动实际上不利于包括轨道跳跃的读出操作。
因此，可知通过将凹坑的锥形角设置为55度或更高，可以得到不被散焦干扰的稳定的相位差跟踪误差检测信号。
上面说明描述了在光传输层厚度没有误差时的情况，下面将说明当光传输层厚度有误差时的情况。
由于上述情况的系统中的复制波长较短且物镜的NA较大，因此在光传输层厚度中的误差的影响与散焦的影响相比都较显著。因此，在光传输层厚度中有误差的情况下，假设散焦引起的增益波动将变大。这样，当光盘的光传输层厚度的误差为±7μm时，进行一关于增益波动和凹坑锥形角之间关系的模拟，其结果如图6所示。这里，光传输层厚度的误差为±7μm，波前失常与光行差容许偏差相等。
图6揭示出增益波动变得更大。但是，当在光传输层厚度中没有误差的情况下，增益波动根据锥形角波动。图6情况中也给出一些凹坑宽度，而且其影响也很难察觉。因此，我们可以知道，即使当光传输层厚度有误差时，只要通过设定锥形角，就可能得到没有增益波动的满意的相位差跟踪误差检测信号。而且，如图6所示，通过将凹坑的锥形角设定为80度或更高，就可能得到既不受散焦又不受光传输层厚度的误差影响的更稳定的相位差跟踪误差检测信号。
另外，除了散焦和光传输层厚度中的误差引起的波前失常以外，光盘倾角的影响也应被考虑。
光盘倾角引起的波前失常也可由下面等式表示波前失常＝Const·(物镜的NA)3·(覆盖层厚度)·(光盘倾角)/(复制波长)当物镜的NA变得更大和复制波长变得更短时，波前失常也会变得更大。
作为对策，光传输层厚度被作的更薄。因此，当本实施例中光盘系统中的光盘倾角为0.7度时，进行一关于光传输层厚度和波前失常量之间关系的模拟，且结果如图7所示。从图7中很明显可看出，考虑到当波前失常量被抑制到DVD的波前失常的程度(直线B)时系统可以令人满意的事实，0.13mm或更小的光传输层厚度对于本发明的光盘系统(曲线A)来说是足够的。其中，DVD的直线B为当波长为650nm、NA为0.60且光传输层厚度被固定为0.6mm时的情况下所得的结果。
上述说明描述了凹坑(凹入的凹坑)形成在从图8A所述的复制光学系统的光盘的后部的情况。令人欣慰的是，但是，本发明可适用于凹坑(凸起的凹坑)形成在图8B所示的光盘的前部时的情况。而且此时，锥形角为由凹坑10的锥形表面10a和凹坑10的底面10b形成的夹角。
上述说明描述了由图2的电路得到的相位差跟踪误差检测信号。同样令人欣慰的是，但是，本发明不局限于前述的电路，也可用于利用通过多分离检测器得到的信号之间的相位差而实现的其他方法的跟踪误差检测信号。
就像已经讨论的那样，通过将记录在光盘上的凹坑的锥形角设定为55度或更高，可能得到一即使在利用蓝光源和具有大NA的物镜的大容量只复制光盘系统中也不受散焦影响的、稳定的相位差跟踪误差检测信号。而且，通过将凹坑的锥形角设为80度或更大，可能得到一即不受散焦也不受光传输层厚度中的误差影响的稳定的相位差跟踪误差检测信号。
当记录凹坑时，例如，当光盘被电子束记录器控制时，在主光盘上施加一阻抗力，并当主光盘转动时，使主光盘暴露在电子束的照射之下，这以后，阻抗力增加。其结果是，在暴露部分形成对应凹坑的凹入部分。在形成凹入部分的过程中，该凹坑可通过调节参数，如阻抗层的厚度、电子束的照射时间等实现所需的锥形角。
如前所述，本发明的光盘可通过将记录在光盘上的凹坑的锥形角设定为55度或更高，来抑制相位差跟踪误差检测信号的增益波动，从而与DVD相比可能显著的增加信息记录密度。
权利要求
1.一种光盘，该光盘包括一以特定轨道间距的凹坑阵列记录信息的信息记录层，和一形成在信息记录层上并具有0.13mm或更小的波膜厚度的光传输层的光盘，当波长范围为400nm到415nm的光束从孔径范围为0.75到0.86的物镜透过光传输层照射到信息记录层时，记录的信息被复制，其中凹坑的锥形角为55度或更高，锥形角为凹坑的锥形表面和凹坑的底面之间形成的夹角。
2.根据权利要求1所述的光盘，其特征在于，所述凹坑的锥形角为80度或更高。
3.根据权利要求1或2所述的光盘，其特征在于，所述凹坑的锥形角为凹坑的一半或近似一半高度位置处的锥形表面的切线与凹坑的底面之间形成的夹角。
4.根据权利要求1到3中任一个所述的光盘，其特征在于，轨道间隔的范围为0.280到0.325μm。
全文摘要
本发明涉及一种下一代光盘,该光盘通过利用更大孔径值并发射更短波长的复制光束可以实现以超过传统DVD的更高密度记录数据。该光盘包括一以预定轨道间距的凹坑阵列记录信息的信息记录层,和一形成在信息记录层上并具有0.13mm或更小的波膜厚度的光传输层的光盘。当波长范围为400nm到415nm的光束从孔径范围为0.75到0.86的物镜透过光传输层照射到信息记录层时,记录的信息被复制。该光盘中,凹坑的锥形角为55度或更高。
文档编号G11B7/00GK1366303SQ0114545
公开日2002年8月28日 申请日期2001年12月15日 优先权日2000年12月15日
发明者野本贵之, 柳泽琢磨, 和田泰光, 大泽诚一, 横川文彦 申请人:日本先锋公司