TWI258122B

TWI258122B - Optical disk

Info

Publication number: TWI258122B
Application number: TW090127905A
Authority: TW
Inventors: Akinori Ohkubo; Takuma Yanagisawa; Takayuki Nomoto
Original assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2006-07-11
Also published as: CN100356465C; KR20020036734A; EP1205916A2; HK1047349A1; KR100445270B1; US20020060980A1; EP1205916A3; JP2002150614A; US6590857B2; CN1355525A

Description

1258122

五、發明説明本發明係有關一種光碟，立能#m 卞一此5己錄與周圍具有不同反射率之串列記號的資訊，尤有關於—種溝槽記錄型的光碟。以往，業界已曾對光碟大力研發，諸如數位多用途光碟（DVD)等光學媒體乃能以高密门么沒木5己錄資訊。在該等 _中’僅能寫人-：欠型的可錄式數位多用途光碑 (DVD-Rs)及可重寫式的數位多用途光碟（dvd_rWs)，皆被歸類為溝槽記錄型㈣’其係以溝槽來作料軌。該等溝槽記錄型的DVD係在〇.74_的轨距，〇 267陣的資料位元長度，及接近25nm的溝槽深度等之規格下來製成。該dvd 在一面具有4.7GB的容量’而可記錄大約2小時的MpEG2 影像信號。該等DVD的資訊記錄與重現裝置乃具有如下之資料記錄性能：該裝置會依據如第丨圖所示之被形成於“平地，， LDs之間的槽執GV上的資料，來照射並聚焦一記錄光束，而藉著由該DVD檢測一平地凹坑（未示出）來辨認該槽執 GV上的位置。在此時，被該記錄光束照射的部份會被加熱，而形成一記錄記號部份Μ，其反射率會與周圍的槽執部份不同。該資訊記錄與重現裝置具有一拾訊裝置，其含有例如一個四象限光探測器1如第2圖所示。該四象限光探測器1 具有一光電轉換裝置，其具有四個光接收面1 a〜1 d，乃沿該DVD之槽執GV的方向及一垂直該槽執的方向，而被分成四個區塊。該光接收面1 a與1 d係位於該DVD的外執側，而光接收面lb與lc則位於該DVD的内執側。 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、可I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 1258122 的及 A7 B7 五、發明説明（2 一讀取光束產生器會將一讀取光束照在該被一轉軸馬達所驅轉的DVD上，而在該記錄層上形成一射束光點。該光電轉換裝置會在該四個光接收面丨a〜丨d檢測該資訊讀取光點由該DVD反射的光強度，並輸出接收信號Ra〜Rd，或對應於各被光接收面1 a〜1 d所測得之光量的電信號。該接收#號Ra與Rd係對應於位在該DVD外軌側之光接收面j a 與id，將會被供至一加法器2，而接收信號尺|3與^係對應於位在該DVD内執側之光接收面^與卜，將會被供至一加法器3。該加法器2會相加該二光接收面以與^^，而加法器 3會相加該二光接收面Rb與Rc。又，有一減法器4會由該加法器2的輸出信號減去該加法器3的輸出信號，並提供一輸出信號作為一徑向推拉信號。嗣，有一RF信號，雖未示出，可被一總輸出電信號來產生，該總輸出電信號係對應於被該各光接收面la〜Id所分別測出的光量。此外，該推拉信號會回應該光碟的溝槽之不對稱性而改變。因為具有在該等光接收面上之強度分佈的光點，係由該溝槽的折射光所形成。一光點在該等光接收面上的強度分佈不對稱，係因第〇級繞射光與±1級繞射光之間的相位差所致，當該拾訊裝置照射在光碟上之聚焦光點由該溝槽偏移時，即會出現 ± 1級的繞射光。該等傳統的溝槽記錄光碟，例WDVD_R/RW等，僅能以高視感數位傳播品質來記錄稍少於30分鐘的影像。為使新一代光碟記錄系統能達到該高視感數位信號之一實用記錄時間長度，乃必須在該拾訊裝置中使用藍光雷射，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公菱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1258122 A7 B7 五、發明説明具有高數值孔徑NA的接物透鏡，來進一步地減少聚焦光點之直控’而相對地增加該光碟的記錄密度。一般而言，該光碟能藉增加該接物透鏡的數值孔徑NA，及縮短用來記錄 /重現的雷射波長λ，而得提高其記錄密度。此係因為在一光碟上的射束光點會與λ/ΝΑ成正比地縮小。因此，一光碟之β己錄/重現岔度乃能错增大να及減小λ而來改善。目前所用的DVD在雷射光束χ=65〇ηιη，及接物透鏡να=〇·6的光學系統規格下，於一外表面與反射膜（記錄層）之間，具有一厚度為0.6mm的透光層。假若為了提高記號的密度，而使DVD-R/RW的資料位元長度Ik著光點直控而縮小成一類比形式，則其係為 0.117pm/bit。但是此種狀況會由於記錄性質的限制，而難以記錄記號。曾有報告指出該資料位元長度只要接近 0.13〇nm/bit，就會造成可能穩定的記錄/重現。例如，在（1，7) RLL調制的情況下，轉化成一溝道位元長度為86 7^m/bit。由於在一碟片切線方向要增加記號密度會有限制，故記號會沿碟片的徑向來增加密度。即是，必須縮窄其執距 TP。當其執距更為縮窄時，則由一拾訊裝置所獲得的推拉信號，會在該DVD-R/RW之槽深（λ代表所使用的光束波長，而η為該透光層中之折射率）的附近減少，致令其不能獲得實用的追踪信號。因此，其亦難以使該執距細付比此更窄。由於這些因素，故在該傳統及類比形成的軌距ΤΡ中，要增加其記錄密度將會有其限制。 ’、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、訂| 1258122 A7 B7 4 五、發明說明因此，具有由傳統的DVD-R/RW類比形成之縮小構造的光碟’即執距與資料位元長度係被轉變為相對於λ/ΝΑ值而^小者’乃不可能如一具有實用記錄容量之穩定的可錄光碟系統來實際使用。緣是，考量上述各點本發明乃被研發。本發明之一目的係在提種下一代的光碟，其能使用更高數值孔徑的光學系統及更知1波長的重現光束，而以比傳統的DVD更高的密度來記錄資料。本务明的光碟具有一記錄層，可將資訊記錄成一串列交替出現在一溝槽中的記號與非記號等，該溝槽係被設成〇_28μηι或更大的槽執間距，並有一透光層被設來覆蓋該記錄層，而在將具有375nm至415nm波長之光束，以一具有〇_80至0.90之數值孔徑NA的接物透鏡，穿過該透光層來照射該記錄層時，將會重現該資訊；該光碟的特徵在於：該溝槽具有18nm至32nm範圍内的深度。依據本發明的光碟之一態樣，該溝槽乃具有8〇nm至 240nm範圍内的寬度。圖式之簡單說明：弟1圖為一溝槽記錄型光碟之部份放大平面圖；第2圖為一方塊圖示出在一拾訊裝置中之一光探測器的構造；第3圖為本發明之一溝槽記錄型光碟的部份截剖立體示意圖；第4圖為一圖表示出在（i，7) RLL調制情況下2RF調幅本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

•、tr— 1258122 A7 五、發明説明（信號的變化；第5圖為-圖表示出本發明一光碟實施例在—槽课的情況下’其RF振幅調制因數的分佈；第6圖為一圖表示出本發明另一光碟實施例在3 2 n以槽深的情況下，其RF振幅調制因數的分佈；第7圖為一圖表不出一區域比率與一槽深之間的關係，其中該區域比率係在一代表本發明另一實施例之光碟的記號特性之圖表中，在RF信號振幅調制因數為〇·6及更大的範圍區域，對RF信號振幅調制因數為丨的區域之比；第8圖乃不出本發明另一實施例的光碟之膜層結構圖；第9圖為一圖表示出一膜厚組合數目比率與一槽深的關係，其中該比率係為本發明另一實施例之光碟中，能滿足0.6或更大之調制因數的膜厚組合數目，對一特定的組合總數之比；第10圖為一圖表乃示出在該實施例的光碟中，於一雷射波長λ、物鏡NA及軌距TP為軸所形成的直角座標内，一物鏡ΝΑ與執距ΤΡ的範圍；第11圖為一圖表示出.在第10圖中的PI、Ρ2與Ρ3點處，優良區域對槽深的特性曲線；第12圖為一圖表示出在該實施例之光碟上，於記錄前後-推拉k號振幅相對於一槽深的變化；第13圖為一圖表供說明在差動相位檢測法中，獲取一追蹤誤差信號及不對稱性的方法；及第14圖為一圖表示出當一物鏡移位5%時，一槽寬與不本紙張尺度適财關w^ST^721()X297公爱）

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、tr— 1258122 A7 B7 五、發明説明對稱性的變化區域。現在’本發明之實施例將參照所附圖式來詳細說明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} .訂- 第3圖乃示出一可重寫之相位變化光碟的實施例。該光碟11具有一記錄層15乃為疊層結構，而具有一中間層由一相位變化材料，例如Ag_In-Sb-Te所製成，及玻璃狀的保護層如Zn-Si〇2等來夾合該中間層。有一槽執12及一平執13 没在该記錄層15上。藉著併列的槽軌與平軌，有一雷射束 B會被射入來作為重現或記錄光。資訊會被一光束的光點 SP以一串列記號及非記號（非記錄區）等而來記錄於該記錄層的槽軌12中，該槽執係以一深度Gd及一執距丁卩來形成。该光碟11乃具有一鋁或類似物的反射層16可反射該光束，一聚礙酸酷或類似物之透明基板18，及一黏劑層19。而且，為了保護它們，故有一聚碳酸酯製成的透光層17會被設在其光束入射面上。發明人已想出一種在4〇5nm之雷射波長λ，0.85的物鏡 ΝΑ，0·30μιη的執距ΤΡ，及1〇〇·的槽寬GW之前題下評估ό己錄層之膜厚自由度的方法，並利用它來找出一能更穩定的光學系統之槽深Gd範圍。結果，發現當具有〇28〇μηι 〜0·325μηι的軌距時，須要一〜32nm之範圍内的槽深。發明人要介紹一種薄膜設計自由度乃如記錄層特性之評估函數的概念，而能以電腦模擬來決定該光碟系統之最佳軌距及槽深。在該記錄型碟片中，其記錄記號會依記錄層成分、膜厚、膜層結構等，而以不同方式來改變其特性。發明人乃本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 1258122 A7 —- B7 五、發明説明（7 ) ~~~~~ ' — 針對作為記號特性之兩個變數，即記號反射率與記號相位，來試圖獲取一較大的RF信號振幅調制因數。該記號反射率的疋義為在該光碟上之一記號的反射率除以一非記號區之反射率的商值。該記號相位則定義為該光碟中之該記號與非記號區之間的相位差。該RIMt號振幅調制因數乃定義為一重現的RF信號振幅對該RF信號的最大振幅值之比。該調制因數，例如在第4圖所示的（1，7) RLL調制時，若使用一 RF信號振幅18及最大振幅I8H，則會界定為 I8/I8H。因此，該RF振幅調制因數會被以一由〇至i之值來表示。 RF振幅調制因數會在一以記號反射率作水平軸而以兄唬相位作垂直軸的座標上，示出一對應於槽深的特定分佈圖，其會隨著記號反射率及記號相位而改變。即，每一 RF信號振幅調制因數，皆會依據至少一在記號特性中的槽深，來示出一呈特定分佈形態的曲線圖。例如，第5、6圖乃分別示出在（ΤΡ=〇_3μιη，Gd=8nm，Gw=10〇nm)及（τρ = 〇·3μπι，Gd=32nm，Gw=100nm)的情況下之記號特性，即該RF信號振幅調制因數的分佈曲線圖。於此，發明人乃將在一如第5、6圖中所示之代表該rf 信號振幅調制因數對記號特性之相關曲線中，於該rf信號振幅調制因數為。如的範圍區域，界定為一優良區： W。因為在DVD手冊中要求〇.6或更大的处信號振幅調制因數，該值會被作為-基準。換言之，在一記號反射率小於1且記號相位小於度的整個範圍内，假設代表一優良本紙張尺度適财關家鮮（CNS) A4規格⑽Χ297ϋ} 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、可| 1258122 A7 ———-- B7 五、發明説明（8 ) 區域範圍之比值的函數為Ρ(λ、ΝΑ、TP、Gd)，則該執距 TP及槽深<3(1會被設為能滿足F(X、ΝΑ、TP、Gd)> 〇 5，或者更大’最好為〇·6或更大。第7圖為一曲線圖，示出該實施例的優良區域與槽深之間的關係。由第7圖可見，該優良區域對槽深有一相關性。右要使該記錄層十分地容易設計成具有62.5%或更大的優良區域，一 l8nm至32nm範圍的槽深即可滿足。在一第二實施例中，於各具有一類似於第3圖之記錄層 15的變相光碟上會進行電腦模擬，該記錄層15係由一變相材料的中間層AgInSbTe，及夾合該中間層之二zn-si〇2保護層等所構成，如第8圖所示。在第8圖中，tb t2與t3乃分別代表Zn Si02、AglnSbTe、Zn-Si02等各層的膜厚。該變相光碟係被製成例如下列？1至！>3地來改變該記錄層15的膜厚： P1 · (tl = lOOnm，t2= 7nm，t3 = 3 5nm) P2 · (tl 二 i〇〇nm，t2 = 8nm，t3 = 37nm) · (tl = 80nm ’ t2=6nm，t3 = 38nm) 該等變相光碟的記號特性係落入於第5及6圖中之pi 〜P3的位置上。其可看出該等記號特性會依各膜厚組合而大不相同。又，在第8圖之結構中的膜厚組合，會以u於％〜 l〇5nm，t2於5〜7nm，等之範圍内來變化，而t3固定於35nm 的情況下，來進行電腦模擬。由廣泛的膜厚組合中會選出 8〇〇種態樣，來分別算出該變相光碟的記號特性。本紙張尺度適用中國國家標準（⑽）从規2獻297公爱） · u — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、可| 1258122 A7 ί-—_____ Β7 五、發明説明(7) ~~~ '— ' ~~~~ 第9圖為該計算結果的曲線圖’乃示出該膜厚組合數目比率與一槽深之間的關係，其中該比率係為具有滿足RF信號振幅調制因數〇.6或更大之記號特性的膜厚組合數目，對該被選出之組合總數的比率。由第9圖所示可知，當該槽深增加而大於32_時，則具有U或更大之RF信號振幅調制因數之記號特性的膜厚組合數目會立刻減少。即是，由其可知，在一代表記號特性之二維圖表例如第5、6圖中，若滿sRF信號振幅調制因數〇·6或更大之範圍的區域愈廣，則在疊層設計中的膜厚選擇性，即自由度，將會更多。比較第7與第9圖，並將膜厚設計自由度納入考量將可暸解，在该優良區域與具有可滿足預定調制因數之記號特性的膜厚組合比率之間，會有一關連。因此，乃可認為在表示一 RF信號振幅調制因數對記號特性的相關圖表，如第 5、6圖中，能滿足rf信號振幅調制因數〇·6或更大之區域（優良區域）的比率’即為薄膜設計的自由度。此通常對其它的記錄層是確實的，而不論在該實施例中所述的記錄層成分、橼造、及膜厚範圍。上述貝Μ例已示出一雷射波長人為4〇 5nm，物鏡ΝΑ為 0_85，及軌矩TP為〇.〇3〇μπι的例子。發明人亦曾進一步對物鏡ΝΑ為0.80至0.690，雷射波長λ為375nm至415nm，及執距TP為0.3 25 μηι至0.280 μηι的情況，來進行優良區域與槽深之相關性的電腦模擬。結果，乃證實在下列公式（丨）至（3) 範圍内的類似標準：本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公爱） 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1258122 A7 一-_— B7 五、發明説明（10) 0.28^ ΤΡ(μηι)^ 0.325 ...(1) 375 ^ λ(ηηι)^ 415 ...(2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0.8SNAS0.9 ...(3) 但是，當槽深為18nm時，若欲以〇.丨2或更大的推拉信遽振幅來穩定地進行追蹤，則能滿足於此的範圍可用TP、 λ、NA作為變數，而以如下公式（4)來表示： 8000ΤΡ(μηι)-9λ(ηηι)+3600ΝΑ^ 1745 ...(4) 即’假使在該等公式（1)至（4)的範圍内，則能以i8nm 或更大的槽深來進行穩定的追蹤。第1〇圖乃示出在一具有雷射波長λ、物鏡NA及執距τρ 來作為各軸之直角座標上的公式（1)至（4)之範圍。該公式（4) 的周界面為在第1〇圖中包含P1、^與^之一平面。在具有第10圖所示的ΝΑ、λ、TP之公式（1)至（4)範圍内’該優良區域對槽深的相關性，乃被採取第丨〇圖中的 P1、P2及P3點等作為例子而來算出。第1丨圖係表示其計算結果’乃示出一優良區域與一槽深之間的關係。在此情況下’由第11圖可看出，若該槽深在PUi(TP；=〇.28|Lim，να = 0.8)為 32nm 或者更小，及在 PLfi(^=415nm，ΝΑ=0.8) 為18nm或者更大時，一6〇%或者更大的優良區域將可被達成。已證貫若該槽深為3 2nm或者更小時，即使在第1 〇圖所示之公式（1)至（4)的範圍内，便於膜厚設計的優良區域係為 50%或者更大。一 0.12或更大的推拉信號振幅範圍會被用來作為 DVD-R/RW之標準的目標值。由該標準手冊中，在記錄之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公贊） -13 1258122 A7 b7 五、發明說明（12) +料性會被依據該DPD追縱誤差信號檢測法來計出，而估算出一適當的槽寬GW。 X I、、從w吳差L號係以如下方式來產生，即在第2圖所示的才口 Λ裝置中，該四象限光探測器以灿+似及⑸他的垂肖輪出會被供至一相位比較器(未示出)。在此情況下，其 j蹤誤差信號強度Th Τ2的變化，會在如第13圖所示之由 -杈向光點位置的基準點。至一執距±τρ的範圍内被測出，而在改變該槽寬時可由下列公式來獲得不對稱性。不對稱性=(Τ1-Τ2)/(Τ1+Τ2) ❹第14圖為一圖表示出一槽寬與不對稱性當在物鏡移位 5%時，由於計算結果而改變的區域。於該圖中，區域1表不在槽深為32nm之前述範圍内的不對稱性變化區域。而區或2表示在槽深為！ 8nm之前述範圍内的不對稱性變化區 I 域。因為必須將不對稱性實際減至一絕對值0·2或者更小，由第14圖可知，該槽寬(3冒乃被限制於5〇〜26〇nm的範圍内，更好係在8〇〜24〇11111的範圍内。因此，藉著以DpD 來獲取一追蹤誤差信號，而限制其槽寬，則該不對稱性將可被抑止在一實用的範圍内。雖上述實施例係以第8圖所示的膜層結構作例子來說 I 月但本發明亦能同樣地實施於其它薄膜成分，膜層結構或膜厚範圍的情況。即，本發明不僅可實施於使用變相材料膜的光碟上，亦可實施於使用有機顏料膜的光碟上。 I 除了單層結構的光碟外，本發明亦可同樣地實施於具 L_^ '/、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董) "77~---

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| 1258122 A7 13 五、發明説明（有-雙層或更多層的記錄層之一光碟上。 _ =在—表面上具有記錄層的光碟外，本發明亦可同 ’ Λ施於在雙面皆具有記錄層的光碟上。在本發明中，該槽深係被設於18nm〜32nm的範圍内，俾可獲得足夠振幅的推拉信號。因此，即使其軌距比傳統的娜卿之__ λ/ΝΑ轉換值更窄，但仍可進行穩定的追椒。結果’其記錄密度會增加，而可促成能獲得足夠調制因數的記錄層設計。依據本發明，由於在-dpd追縱信號中的不對稱性可藉製成5〇nm〜26Gnm的槽寬而來抑止，故在_使用該追縱信號之DPD法的專用重現器上來重現—已記錄的光碟時，其可相容性乃可充分地確立。 —可瞭解以上說明及所附圖式已敘述本發明目前之較佳貫施例。當然，各種修正、添加、及變化設計等，將可由專業人士參考以上教示而得知，但仍不超出本發明的精神與範疇。故，應可瞭解本發明並不受限於所揭實施例等，而可被實施於申請專利範圍的整個範_内。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 1258122 A7 B7五、發明説明（l4) 元件標號對照 1·.·四象限光探測器 2、3…加法器 4.. .減法器 Π...光碟 12.. .槽軌 13.. .平軌 15…記錄層 16…反射層 18.. .透明基板 19.. .黏劑層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 17

Claims

1258122 A8 B8 C8 D8 夂、t請專利範圍 h —種光碟，包含：一基材；一記錄層設在該基材上，乃具有一溝槽被設成〇·280μιη或更大的槽軌間距，而可將資訊記錄成一連串交替出現於該溝槽中的記號與非記號等；一透光層被設來覆蓋該記錄層；其特徵在於：當以一數值孔徑ΝΑ為0.80至〇·9〇的接物透鏡’來將具有375nm至415nm範圍内之波長的光束’牙過该透光層照射於該記錄層，而來進行資料重現的情況下’該溝槽係具有18nm至32nm的深度。 2·如申請專利範圍第！項之光碟，其中該溝槽具有8〇nm至 240nm範圍内的寬度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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