專利名稱：光盤及其信息再現(xiàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以凹坑序列的形式記錄信息的光盤，以及用于安裝這種光盤并使用光束來再現(xiàn)其上的信息的信息再現(xiàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，DVD(數(shù)字通用光盤)是作為一種密集信息記錄的光盤而被研制的。DVD可以通過數(shù)值孔徑NA為0.6的光學(xué)系統(tǒng)用波長為650nm的光束照射光盤，從在一張光盤的一個(gè)表面上記錄2.6MB的數(shù)據(jù)。DVD還能夠在其一個(gè)表面上記錄將近一個(gè)小時(shí)的視頻信號。
同時(shí)，家用磁帶錄像機(jī)的基本記錄時(shí)間為接近兩個(gè)小時(shí)。為了保證磁帶錄像機(jī)對光盤和播放器或信息再現(xiàn)設(shè)備的操作，就需要對光盤記錄更多的數(shù)據(jù)。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)通過充分利用光盤的隨機(jī)存取功能而進(jìn)行的編輯之類的處理，就需要記錄將近三個(gè)小時(shí)的視頻信號。
并且，市場上需要一種用于高密度再現(xiàn)的專門的光盤。BS(廣播衛(wèi)星)的數(shù)字電視廣播所能提供的數(shù)字HDTV(數(shù)字高清晰度電視)的傳送率預(yù)計(jì)為20至24mbps。記錄一個(gè)電影那么多的數(shù)字HDTV視頻信號，即大約兩個(gè)半小時(shí)或150分鐘，需要22.5至27GB＝(20-25Mbps)/(8(bits)/1000×150(min.)×60(sec.)?；旧?，信息再現(xiàn)設(shè)備的再現(xiàn)能力是通過一個(gè)物鏡NA和一個(gè)波長為λ的讀出光束而得到的NA/λ決定的。從而有可能通過增加NA和減小λ來提高光盤的記錄/再現(xiàn)密度。目前的DVD所使用的光盤系統(tǒng)，一般λ＝650nm和NA＝0.6，光盤信息記錄層的最外層表面和反射記錄表面之間的透光層厚度為0.6mm。
例如，日本專利號為2,704,107的專利中公開了一種光盤，其軌道間距為(0.72-0.8)×λ/NA/1.14μm，凹坑寬度或其上部寬度為(0.3-0.45)×λ/NA/1.14μm，凹坑底部寬度或下部寬度為(0.2-0.25)×λ/NA/1.14μm，假設(shè)再現(xiàn)光束的波長為λ[μm]，物鏡的數(shù)值孔徑為NA。在這種光盤系統(tǒng)中，通過在上述軌道間距的范圍中選擇適當(dāng)?shù)陌伎有问?，可以將相鄰軌道間的串?dāng)_抑制在一定的值以內(nèi)。
采用這種相關(guān)技術(shù)，當(dāng)確定軌道間距和凹坑寬度時(shí)，如

圖1所示，單個(gè)頻率的凹坑序列被假定來估計(jì)(作為串?dāng)_)一個(gè)光電檢測器輸出信號中基本頻率成分的信號幅度，該輸出信號是當(dāng)再現(xiàn)光點(diǎn)掃描從軌道中心偏離一個(gè)定量的點(diǎn)時(shí)所獲得的。
為了以更大的密度來記錄數(shù)據(jù)，例如可假定，λ＝405nm且NA＝0.85，則使用這種技術(shù)的光盤可提供特定形式的凹坑，其軌道間距TP為0.301至0.334μm，凹坑上部寬度Wm為125至188nm，凹坑底部寬度Wi為80至100nm。但使用這種技術(shù)的光盤在再現(xiàn)時(shí)，其軌道間距和凹坑寬度的關(guān)系會偏離最佳值。其結(jié)果是，在RF信號性能中表示串?dāng)_信號幅度和主信號幅度的信噪比超過了-9dB，從而不可能保證足夠的系統(tǒng)冗余度。
發(fā)明概述因此，考慮到上述的問題而提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種新一代的光盤和信息再現(xiàn)設(shè)備，通過使用更短波長的再現(xiàn)光束和更大數(shù)值孔徑的光學(xué)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的DVD相比能夠?qū)崿F(xiàn)以更高的密度來記錄數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的光盤包括以具有預(yù)定軌道間距的凹坑序列來記錄信息的一個(gè)信息記錄層、和形成在信息記錄層之上的一個(gè)透光層，通過由經(jīng)過物鏡、并穿過透光層到達(dá)信息記錄層的光束使信息被再現(xiàn)，其中，滿足關(guān)系式0.194(λ/NA)2≤TP×Tmin≤0.264(λ/NA)2，假設(shè)軌道間距為TP，凹坑最短長度為Tmin，光束波長為λ，物鏡的數(shù)值孔徑為NA，在軌道間距0.280到0.325μm的范圍內(nèi)、凹坑寬度為120nm或更小。
根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)的一個(gè)方面，凹坑的底部寬度為40nm或更大。
根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)的另一個(gè)方面，光束的波長λ為400到415nm，物鏡的數(shù)值孔徑NA為0.78到0.86。
根據(jù)本發(fā)明的光盤信息再現(xiàn)設(shè)備是一種信息再現(xiàn)設(shè)備，包括用于可旋轉(zhuǎn)地支撐一個(gè)光盤的裝置，該光盤具有以預(yù)定軌道間距的凹坑序列記錄信息的一個(gè)信息記錄層、和形成在信息記錄層之上的一個(gè)透光層；用于發(fā)射光束的光源；一個(gè)物鏡，用于使該光束穿過光盤的透光層聚焦到信息記錄層上；一個(gè)照明光學(xué)系統(tǒng)，用于引導(dǎo)光束射向物鏡；以及一個(gè)檢測光學(xué)系統(tǒng)，其中包括光檢測裝置，用于引導(dǎo)來自信息記錄層的反射光穿過物鏡射向光檢測裝置；用于根據(jù)光檢測裝置的輸出將記錄在光盤上的信息進(jìn)行再現(xiàn)的裝置；其中該光盤滿足關(guān)系式0.194(λ/NA)2≤TP×Tmin≤0.264(λ/NA)2，假設(shè)軌道間距為TP，凹坑最短長度為Tmin，光束波長為λ，物鏡的數(shù)值孔徑為NA，在軌道間距為0.280到0.325μm的范圍內(nèi)、凹坑寬度為120nm或更小。
在根據(jù)本發(fā)明的信息再現(xiàn)設(shè)備的一個(gè)方面中，凹坑的底部寬度為40nm或更大。
在根據(jù)本發(fā)明的信息再現(xiàn)設(shè)備的另一個(gè)方面中，所述光源是一個(gè)藍(lán)色半導(dǎo)體激光器，其波長λ為400到415nm，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA為0.78到0.86。
為了解決前述的問題，本發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種適當(dāng)?shù)墓烙?jì)方法作為在λ＝405nm且NA＝0.85鄰近的系統(tǒng)，并發(fā)現(xiàn)，通過使用與一光盤系統(tǒng)相同的軌道間距和凹坑寬度的范圍使其進(jìn)一步穩(wěn)定。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)軌道間距的范圍應(yīng)當(dāng)設(shè)置在0.280到0.325μm之間，凹坑寬度應(yīng)當(dāng)為120nm或更小。這樣一種光盤在再現(xiàn)時(shí)提供串?dāng)_信號幅度/主信號幅度之值(它表示RF信號特性中的優(yōu)/劣)為-9dB或更低，這是沒有實(shí)際問題的，從而實(shí)現(xiàn)一種穩(wěn)定的系統(tǒng)。
附圖簡述圖1示出了在現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)光盤上的凹坑排列的示意圖，用于估計(jì)相鄰軌道之間的串?dāng)_；圖2是由于光盤傾斜而引起的慧星像差系數(shù)(comma aberrationcoefficient)之變化的曲線圖；圖3是根據(jù)光盤中的散焦量的波前像差系數(shù)的變化的曲線圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的凹坑排列的典型示意圖，具有最短凹坑長度的凹坑以單周期排列在光盤的軌道上，用于以串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的估計(jì)量計(jì)算主信號和串?dāng)_信號；圖5是根據(jù)本發(fā)明的凹坑排列的典型示意圖，具有最長凹坑長度的凹坑以單周期排列在光盤的軌道上，用于以串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的估計(jì)量計(jì)算主信號和串?dāng)_信號；圖6是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.044μm2之情況下的三維曲線圖，示出了當(dāng)軌道間距和凹坑寬度改變時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值的變化；圖7是對應(yīng)于圖6的二維曲線圖；圖8是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.050μm2之情況下的三維曲線圖，示出了當(dāng)軌道間距和凹坑寬度改變時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值的變化；圖9是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.060μm2之情況下的三維曲線圖，示出了當(dāng)軌道間距和凹坑寬度改變時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值的變化；圖10是對應(yīng)于圖8的二維曲線圖；
圖11是對應(yīng)于圖9的二維曲線圖；圖12是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.194(λ/NA)2之情況下，當(dāng)數(shù)值孔徑分別被給定為0.78時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的比值的變化的三維曲線圖；圖13是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.194(λ/NA)2之情況下，當(dāng)數(shù)值孔徑被分別給定為0.86時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的比值的變化的三維曲線圖；圖14是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.194(λ/NA)2之情況下，當(dāng)光束波長被分別給定為415nm時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值的變化的三維曲線圖；圖15是在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為0.194(λ/NA)2之情況下，當(dāng)光束波長被分別給定為400nm時(shí)、串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值的變化的三維曲線圖；圖16到圖19是分別對應(yīng)于圖12到圖15的二維曲線圖；圖20是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光盤上的凹坑形式的典型示意圖；圖21示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光盤中、主信號幅度Main(Tmin)、串?dāng)_信號幅度Cross Talk(Tmax)和串?dāng)_信號幅度/主信號幅度(CrossTalk/Main)的變化的曲線圖，其中凹坑上部寬度固定為100nm，凹坑下部寬度從0變換至100nm；圖22至24分別示出了本發(fā)明實(shí)施例的光盤的主盤的典型截面示意圖；圖25是光盤信息再現(xiàn)設(shè)備的再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的一種模型的典型示意圖，圖中示出具有光學(xué)讀取裝置的信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，作為一個(gè)實(shí)施例的示例。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式首先說明的是本發(fā)明所考慮的基本思路。本發(fā)明人通過采用電子束記錄器(以下簡稱為EBR)來生產(chǎn)光盤，以便制作出寬度很窄的凹坑(Y.kojima，H.Kitahara，O.Kasono，M.Katsumura和Y.Wada“高密度電子束”，Jpn.J.Appl.Phys.37(1998)p2137-2143)。同樣，本發(fā)明的光盤系統(tǒng)的最佳軌道間距和凹坑寬度是通過光學(xué)仿真來確定的。
光盤傾斜時(shí)出現(xiàn)的慧星像差W31是由以下公式得到的W31=(n2-1)·Dth·(NA)32n3λ·Dti]]>這里，n是光盤基片的折射率，Dth是光盤基片的厚度，NA是數(shù)值孔徑，Dti是光盤傾斜角度，λ是光束的波長。
在傳統(tǒng)的DVD中，再現(xiàn)光束發(fā)送中所穿過的基片厚度為0.6mm。相應(yīng)地，系統(tǒng)再現(xiàn)容限已由光盤相對于光束軸的傾斜度來決定，特別是由徑向的傾斜而引起的慧星像差。對于一個(gè)系統(tǒng)，徑向傾斜特性中最嚴(yán)格的是，軌道間距和凹坑寬度必須被充分優(yōu)化以減少串?dāng)_。
在本發(fā)明的光盤系統(tǒng)中，若慧星像差被認(rèn)為是由于光盤傾斜引起的，則當(dāng)采用透光層的厚度如圖2所示為0.1mm時(shí)，對本例中的光盤(NA，λ)＝(0.85，405nm)和傳統(tǒng)的DVD(NA，λ)＝(0.60，650nm)之間進(jìn)行比較，由于光盤傾斜而引起的慧星像差W31減小了。
另一方面，在散焦中的波前像差是由以下公式得到的W20=1-1-(NA)2λ·Ddef]]>由上述公式可看出，通過在此時(shí)光盤為(NA，λ)＝(0.85，405nm)的情況下，由于相同的散焦量Ddef而引起的波前像差量W20被增加到傳統(tǒng)的DVD(NA，λ)＝(0.60，650nm)(參見圖3)的約3.8倍。即在本發(fā)明的光盤系統(tǒng)中，散焦特性決定了系統(tǒng)再現(xiàn)容限。在散焦時(shí)，串?dāng)_信號增加了，符間干擾(被解釋為相切的串?dāng)_)也增加了。從而，對于散焦特性嚴(yán)格的光盤系統(tǒng)，需要對軌道間距和凹坑寬度最優(yōu)化，以充分減少串?dāng)_，同時(shí)減少符間干擾。
通常，符間干擾(inter-symbol interference)可通過增加主信號的幅度而被抑制。
因此，本發(fā)明建立了一種計(jì)算模型，用于確定軌道間距和凹坑寬度，如下(1)增加在軌道間距TP和最短凹坑長度Tmin的乘積為恒定(即記錄密度是恒定的)(以下簡寫為TP×Tmin)的情況；(2)估計(jì)值給定的，它不作為由再現(xiàn)光點(diǎn)從軌道中心偏離至軌道間的點(diǎn)而得到的信號幅度，而是作為串?dāng)_信號幅度/主信號幅度；(3)為計(jì)算主信號，所采用的準(zhǔn)則是，凹坑長度最短的凹坑以單周期被排列在軌道上，如圖4所示。這是因?yàn)椋诖藯l件下不容易出現(xiàn)符間干擾。同時(shí)，為計(jì)算一個(gè)串?dāng)_信號，就需要使凹坑長度最長的凹坑以單周期被排列在軌道上，如圖5所示。這是因?yàn)椋诖藯l件下不容易出現(xiàn)串?dāng)_。當(dāng)再現(xiàn)光束掃描一個(gè)距離軌道上的點(diǎn)正好是一個(gè)軌道間距的點(diǎn)時(shí)，串?dāng)_信號幅度作為一個(gè)信號幅度被給出。此外，凹坑的截面形式是傾斜的表面，其一側(cè)表面的寬度為0，即從頂表面至底表面的傾斜角度為90度。凹坑截面中具有傾斜表面角的情況將在以下說明。
使用此計(jì)算模型，在(NA，λ)＝(0.85，405nm)且TP×Tmin＝0.044μm2的情況下，改變軌道間距(μm)和凹坑寬度(nm)，對串?dāng)_信號幅度/主信號幅度(dB)的變化進(jìn)行仿真，然后估計(jì)所確定的軌道間距和凹坑寬度的范圍。TP×Tmin＝0.044μm2的值會被記錄下來，該數(shù)據(jù)約為27GB，在調(diào)制(1，7)RLL下，以12cm直徑的光盤來記錄。這種密度足夠記錄2小時(shí)30分鐘之量的HDTV視頻圖像，如上所述。
圖6示出了仿真結(jié)果的三維曲線圖。從圖中可看出，在軌道間距0.24到0.36μm、凹坑寬度10到190nm的范圍中，可確定表示底部值的分布是在軌道間距為0.3μm且凹坑寬度為10到40nm附近。
類似的，圖7示出了該仿真結(jié)果的等值線圖?？梢哉J(rèn)為，在串?dāng)_信號幅度/主信號幅度為-8到-9dB或更低(串?dāng)_信號為主信號的三分之一或更小)的情況下，幾乎沒有實(shí)際的問題。凹坑寬度如果更大一般會有利于S/N的抑制，因?yàn)楂@取主信號之絕對幅度的能力會變大。軌道間距如果更寬將有利于尋跡伺服系統(tǒng)。即，在圖7中，期望的是，提供的串?dāng)_信號幅度/主信號幅度為-9dB或更低，并且是在盡可能靠右上方的區(qū)域中。
由上述討論可看出，若不考慮實(shí)際問題而選擇軌道間距和凹坑寬度，則得到圖7中粗線標(biāo)出的矩形區(qū)域A，即軌道間距為0.27到0.325μm且凹坑寬度為120nm或更小的范圍內(nèi)。
然后，在增加TP×Tmin的值(即減少記錄容量)的情況下進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算。
圖8和圖9的三維曲線圖分別示出仿真結(jié)果，其中TP×Tmin的值分別為0.050μm2和0.060μm2。從這些三維曲線圖可看出，分布范圍是在串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值較低的情況下軌道間距和凹坑寬度的范圍中的分布。類似的，圖10和11分別為對應(yīng)于圖8和9的等值線圖，從中可看出，即使TP×Tmin的值增加，串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值仍然能夠保持很小，位于圖10和11中的粗線區(qū)域A中，即在軌道間距為0.27到0.325μm且凹坑寬度為120nm或更小的范圍以內(nèi)。也就是說，應(yīng)該理解的是，當(dāng)TP×Tmin＝0.044μm2(對應(yīng)于27GB的記錄容量)時(shí)，如果限于選擇范圍，增加TP×Tmin(即減少記錄容量)是完全沒有問題的。
這里，TP×Tmin的值用(λ/NA)2來表示，從0.44μm2到0.060μm2的TP×Tmin的取值范圍被給定為從0.194(λ/NA)2到0.264(λ/NA)2的范圍。
由上述討論可看出，對于從0.194(λ/NA)2到0.264(λ/NA)2的TP×Tmin的值，串?dāng)_和符間干擾可被抑制到很小的程度，從而使得軌道間距范圍為0.270到0.325μm且凹坑寬度范圍為120nm或更小不會存在實(shí)際問題。若使用(1，7)RLL調(diào)制，上述范圍對應(yīng)于在直徑12cm的光盤中約27.1到19.9GB的數(shù)據(jù)記錄。
然后，考慮改變數(shù)值孔徑NA和光束波長λ的影響。這種情況下，TP×Tmin給定為0.194(λ/NA)2，作為在上述考慮中最嚴(yán)格的條件。
圖12和圖13示出了對于數(shù)值孔徑NA為0.78和0.86，即(NA，λ)＝(0.78，405nm)和(NA，λ)＝(0.86，405nm)的仿真結(jié)果的三維曲線圖。同時(shí)，圖14和圖15示出了對于光束波長λ為415nm和400nm，即(NA，λ)＝(0.85，415nm)和(NA，λ)＝(0.85，400nm)的仿真結(jié)果的三維曲線圖。由這些三維曲線圖可看出，即使數(shù)值孔徑NA和光束波長λ改變，在串?dāng)_信號幅度/主信號幅度的值很小的情況下軌道間距和凹坑寬度的范圍中的分布是基本合乎要求的。類似的，圖16到19分別為對應(yīng)于圖12到15的等值線圖，從這些圖中可看出，尤其是當(dāng)給定NA＝0.78時(shí)，如圖16所示，需要將軌道間距的下限從0.27μm縮減為0.28μm。除此之外，可以看出，軌道間距和凹坑寬度的范圍是沒有問題的。
通過總結(jié)上述結(jié)果，應(yīng)該理解以下內(nèi)容。
在一個(gè)光盤系統(tǒng)中，利用TP×Tmin為0.194(λ/NA)2到0.264(λ/NA)2的范圍內(nèi)、NA選自0.78到0.86且波長λ選自400到415nm的條件，通過設(shè)置軌道間距范圍為0.280到0.325μm且凹坑寬度范圍為120nm或更小，串?dāng)_和符間干擾可被抑制到很小的程度，從而使得不會有實(shí)際的問題。
另一方面，在制造專門的再現(xiàn)光盤時(shí)，激光束記錄器(以下簡稱為LBR)已經(jīng)被用于形成凹坑。然而，對于LBR，僅限于形成凹坑寬度＝200nm左右的凹坑。
然而EBR的使用使得實(shí)現(xiàn)上述凹坑寬度成為可能。與采用LBR形成的凹坑相比，使用EBR形成的凹坑在凹坑傾斜部分中要窄小得多。然而不可能的是，使凹坑的上部寬度和下部寬度(底部寬度)符合上述考慮中所采用的模型。
因此，當(dāng)凹坑上部寬度固定時(shí)，已經(jīng)考慮到對縮小凹坑下部寬度的影響。圖20是說明本發(fā)明光盤中的凹坑形式的示意圖。在此情況下，凹坑10的外圍邊緣的傾斜是梯度遞減的，其底部基本是平坦的。標(biāo)號11是凹坑10在光盤徑向(軌道寬度方向)中的截面圖，12是在光盤圓周方向(軌道方向)上的截面圖，Wm是凹坑10的上部開口在軌道寬度方向上的長度(上部寬度)，Wi是凹坑10的底部在軌道寬度方向上的長度(下部寬度)。假定(NA，λ)＝(0.85，405nm)且TP×Tmin＝0.194(λ/NA)2，通過使凹坑的上部寬度Wm固定為100μm，凹坑的下部寬度Wi從大于0變?yōu)?00nm，如圖20所示。對于這種光盤，一種具有軌道間距＝0.30μm、最短凹坑長度＝0.147μm的光盤與之對應(yīng)。
圖21示出這種仿真結(jié)果的曲線圖。由圖可看出，若凹坑上部寬度固定，則主信號幅度Main(Tmin)和串?dāng)_信號幅度Cross Talk(Tmax)的變化是相似的。因此，可以理解的是，即使凹坑下部寬度變窄了，串?dāng)_信號幅度/主信號幅度(Cross-Talk/Main)的值幾乎沒有變化。
也就是說，應(yīng)該理解的是，上述軌道間距和凹坑寬度的范圍是有效的，不依賴于凹坑下部寬度的取值。
然而，若凹坑下部寬度過于狹窄，則在制造專門的再現(xiàn)光盤中形成凹坑時(shí)會發(fā)生變化，從而難以獲得有良好再現(xiàn)能力的凹坑形式。也就是說，在制造主盤時(shí)，由于保護(hù)材料的類型、薄膜厚度的分布和成形條件的改變，凹進(jìn)側(cè)面的傾斜角度是很難控制的，從而造成凹坑凹進(jìn)面沒有形成底部的情況。
以下將詳細(xì)說明若凹坑下部寬度變窄、凹坑的形成就很難穩(wěn)定的原因。
在由EBR的光盤制造中，主盤上被施加一層保護(hù)層。它被旋轉(zhuǎn)著，通過向主盤照射電子束進(jìn)行曝光。然后，保護(hù)層被顯影，從而在曝光區(qū)域形成對應(yīng)于凹坑的凹進(jìn)。
圖22和23示出了主盤截面的典型示意圖，一個(gè)凹坑的凹進(jìn)面通常與深度方向成一定的角度形成。這個(gè)角度的改變不僅僅依賴于保護(hù)層的類型，還依賴于曝光強(qiáng)度分布、顯影處理等等，從而很難做精確控制。某種程度上來說變化是不可避免的。
圖22和23分別表示凹進(jìn)面的斜度改變的情況，假定凹坑深度為64nm，凹坑上部寬度為110nm。
圖22表示側(cè)面傾斜角度從75度角的中心已改變±10度的方式。凹坑下部寬度依賴于該斜度而改變，即側(cè)面斜度為75度時(shí)，寬度為76nm，65度時(shí)為50nm，85度時(shí)為99nm。
同時(shí)，圖23表示側(cè)面的傾斜角度從50度角已改變±10度作為中心的方式。當(dāng)側(cè)面的傾斜角度為50度時(shí)，凹坑下部寬度為2.6nm，幾乎提供一個(gè)三角形的截面。因此，當(dāng)傾斜角為60度時(shí)，凹坑下部寬度為36nm。然而，在40度的情況下，凹坑不能形成要求的深度64nm(λ/6.25)。由此可看出，在主盤的制造中，若凹坑的下部寬度過于狹窄，則很難穩(wěn)定地形成具有所要求的深度的凹坑。
隨著凹坑寬度變得更窄，使用由主盤制成的盤基(stumper)而進(jìn)行樹脂的注入模壓就變得很困難。通過實(shí)驗(yàn)得到的極限檢測結(jié)果是，對于深度60nm(λ/6.66)、傾斜角度約為90度的凹坑，最小寬度為40nm。因此，應(yīng)該考慮的是，此成形是可能的，其中凹坑下部寬度為40nm或更大且凹坑上部寬度大于此寬度?；谶@種設(shè)想，假定凹坑下部寬度為40nm，對主盤的截面做出設(shè)想。在此情況下為61度。假定由圖24所示，傾斜角偏離作為中心的點(diǎn)±10度。這樣，當(dāng)凹坑下部寬度為40nm時(shí)，即使由于制造中的變化使傾斜角被減少了10度，凹進(jìn)的底部也不可能變淺。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)之重復(fù)的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，光盤的凹坑下部寬度應(yīng)當(dāng)大于或等于40nm。
綜合上述的所有考慮可發(fā)現(xiàn)以下內(nèi)容。
在一個(gè)光盤系統(tǒng)中，利用在TP×Tmin為0.194(λ/NA)2到0.264(λ/NA)2的范圍內(nèi)、NA從0.78到0.86且波長λ為400到415nm的條件，通過設(shè)置軌道間距為0.280到0.325μm、凹坑寬度為120nm或更小，以及凹坑下部寬度為40nm或更大，能夠穩(wěn)定地制造專門的再現(xiàn)光盤，這種光盤具有的串?dāng)_和符間干擾被抑制在很小的程度，而不會有實(shí)際問題。該凹坑寬度是一個(gè)凹坑最大寬度。
圖25是根據(jù)本發(fā)明的光盤信息再現(xiàn)設(shè)備的再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，示出配置有光學(xué)讀取裝置的光學(xué)記錄/再現(xiàn)設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)。一個(gè)光學(xué)讀取器具有藍(lán)色半導(dǎo)體激光器LD1，用于發(fā)射短波長的藍(lán)光部分，該藍(lán)光部分的波長約為400nm到415nm，最好為405nm左右。
該光學(xué)讀取器具有一個(gè)極化光束分離器13，一個(gè)校準(zhǔn)透鏡14，一個(gè)1/4波長板15和兩組透鏡單元16。通過上述照明光學(xué)系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器LD1發(fā)出的激光束被校準(zhǔn)透鏡14轉(zhuǎn)化為一校準(zhǔn)光束。該光束然后穿過極化光束分離器13并通過1/4波長板15被傳送，并由物鏡單元16會聚到置于其焦點(diǎn)周圍的光盤5上。因此，在光盤5的信息記錄表面的凹坑序列上形成一個(gè)光點(diǎn)。
除了上述照明光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)讀取器還包括一個(gè)光檢測光學(xué)系統(tǒng)，例如檢測透鏡17。在該光檢測光學(xué)系統(tǒng)中也使用了物鏡單元16、1/4波長板15和極化光束分離器13。光盤5上反射的光由物鏡單元16進(jìn)行會聚，并穿過1/4波長板15，然后通過極化光束分離器13使其射向檢測聚焦透鏡17。由檢測透鏡17聚集的會聚光通過散光發(fā)生元件(未示出)，例如圓柱形透鏡或多重透鏡，以在光電檢測器的光接收表面19的中心或其周圍形成光點(diǎn)。
同時(shí)，光電檢測器的光接收表面19與解調(diào)器30和誤差檢測電路31連接。該誤差檢測電路31與用于驅(qū)動一機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電路33連接，該機(jī)構(gòu)包括用于物鏡單元的尋跡控制和聚焦控制的致動器26。
該光電檢測器向解調(diào)電路30和誤差檢測電路31提供一個(gè)電信號，該電信號相關(guān)于光接收表面19的中心或其周圍形成的光點(diǎn)圖像。解調(diào)電路30基于該電信號產(chǎn)生一個(gè)記錄信號。誤差檢測電路31根據(jù)該電信號產(chǎn)生聚焦誤差信號、尋跡誤差信號、和其他伺服信號，并通過相對該致動器的驅(qū)動電路33將各驅(qū)動信號提供給各致動器。這些致動器根據(jù)各驅(qū)動信號在伺服控制下驅(qū)動物鏡單元16等。
下面說明根據(jù)本發(fā)明的光盤結(jié)構(gòu)。一透光樹脂(如聚碳酸酯或丙烯酸樹脂)制成的圓形基片在其一個(gè)表面上沉積有鋁或類似材料的反射膜，該圓形基底具有如上述的模壓凹坑，其上形成有一厚度為0.1mm的透光層。讀取是在透光層側(cè)進(jìn)行。同時(shí)，通過熱固型的粘接層或類似層使兩個(gè)基片相對并粘接在一起，可以形成雙面盤。該光盤的中心開有一個(gè)夾持孔，在其周圍設(shè)有一個(gè)夾持區(qū)。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光盤具有軌道間距和凹坑寬度最優(yōu)化的凹坑形式，從而將再現(xiàn)的RF信號特性中表示優(yōu)和劣的串?dāng)_信號幅度/主信號幅度降低到-9dB或更低，從而保證了足夠的系統(tǒng)容限，與DVD相比，大大增加了信息記錄密度。
權(quán)利要求
1.一種光盤，包括一個(gè)信息記錄層和一個(gè)透光層，該信息記錄層以具有預(yù)定軌道間距的凹坑序列來記錄信息，該透光層形成在所述信息記錄層之上，以便通過由經(jīng)過物鏡、并穿過所述透光層射向所述信息記錄層的光束使信息被再現(xiàn)，其特征在于，滿足關(guān)系式0.194(λ/NA)2≤TP×Tmin≤0.264(λ/NA)2，假設(shè)軌道間距為TP，凹坑最短長度為Tmin，光束波長為λ，所述物鏡的數(shù)值孔徑為NA，以及在軌道間距為0.280到0.325μm的范圍內(nèi)、凹坑寬度為120nm或更小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤，其特征在于凹坑的底部寬度為40nm或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光盤，其特征在于光束的波長λ為400到415nm，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA為0.78到0.86。
4.一種信息再現(xiàn)設(shè)備，包括用于可旋轉(zhuǎn)地支撐一個(gè)光盤的裝置，該光盤具有以預(yù)定軌道間距的凹坑序列記錄信息的一個(gè)信息記錄層、和形成在所述信息記錄層之上的一個(gè)透光層；用于發(fā)射光束的光源；一個(gè)物鏡，用于使該光束穿過所述光盤的所述透光層聚焦到所述信息記錄層上；一個(gè)照明光學(xué)系統(tǒng)，用于引導(dǎo)該光束射向所述物鏡；以及一個(gè)檢測光學(xué)系統(tǒng)，其中包括光檢測裝置，用于引導(dǎo)來自所述信息記錄層的反射光穿過所述物鏡射向所述光檢測裝置；用于根據(jù)所述光檢測裝置之輸出將記錄在所述光盤上的信息進(jìn)行再現(xiàn)的裝置；其特征在于，所述光盤滿足關(guān)系式0.194(λ/NA)2≤TP×Tmin≤0.264(λ/NA)2，假設(shè)軌道間距為TP，凹坑最短長度為Tmin，光束波長為λ，所述物鏡的數(shù)值孔徑為NA，在軌道間距為0.280到0.325μm的范圍內(nèi)、凹坑寬度為120nm或更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信息再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于凹坑的底部寬度為40nm或更大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的信息再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于所述光源是一個(gè)藍(lán)色半導(dǎo)體激光器，其波長λ為400到415nm，所述物鏡的數(shù)值孔徑NA為0.78到0.86。
全文摘要
一種光盤，包括以具有預(yù)定軌道間距的凹坑序列來記錄信息的一個(gè)信息記錄層、和形成在信息記錄層之上的一個(gè)透光層，以便通過由經(jīng)過物鏡、并穿過透光層射向信息記錄層的光束使信息被再現(xiàn)。該光盤的特征在于滿足關(guān)系式0.194(λ/NA)
文檔編號G11B7/005GK1419691SQ01807099
公開日2003年5月21日 申請日期2001年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者柳澤琢磨, 野本貴之, 和田泰光, 橫川文彥, 大沢誠一 申請人:先鋒株式會社