CN1143287C - 光盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光盘，其在基板上形成同心圆状或螺旋状的导向槽的同时，在导向槽间形成压印凹坑。设定凹坑的深度以使凹坑的推挽信号与导向槽的推挽信号为反极性。即，当设重放激光波长为λ，基板折射率为n，道间距为t时，将所述凹坑的深度Dp设为0.32λ/n≤Dp≤0.51λ/n范围，凹坑的宽度Wp设为0.27t≤Wp≤0.36t范围。导向槽的深度Dg及宽度Wg分别设为0.0875λ/n≤Dg≤0.1625λ/n及0.27t≤Wg≤0.36。

Description

光盘
本发明涉及具有导向槽及凹坑的光盘，尤其涉及为获得适当的推挽(push-pull)信号而进行的改进。
例如，所谓ISO标准光盘具有螺旋形的导向槽，在内周或头(header)处的导向槽(groove)之间预先形成压印凹坑(embossshaped pit)。
在这种光盘中，是沿盘片的径向进行光拾取的查找操作，根据来自于导向槽的跟踪误差信号(tracking error signal)(即推挽信号)向目的光道移动。即将阀值设置在推挽信号的中心值(center value)附近，通过检测推挽信号越过该阀值的次数来计算光道数以检出目的光道。同时根据来自于压印凹坑的地址信号检出目的地址，进行信息的记录或重放。
然而，在上述导向槽之间预先形成压印凹坑的光盘中，会存在这种情况：即在含有凹坑的区域中的跟踪误差信号与只有导向槽的区域中信号的振幅相比减少到1/2～1/3。
这是由于以往技术中是优先将来自于凹坑的信息信号的振幅进行放大取出，牺牲了跟踪误差信号。
但是，在前述情况下，若凹坑区域中跟踪误差信号急速减弱，则会发生诸如不能准确进行跟踪，或者产生跟踪计数误差等不良现象。
本发明的目的在于提供这样一种光盘，它可以抑制在导向槽和凹坑同时存在区域内的推挽信号的减小。
为达到上述目的，本发明的光盘，在基板上形成同心圆状或螺旋状的导向槽的同时，在导向槽之间形成压印凹坑，其特征在于，设定凹坑的深度，以使凹坑的推挽信号具有与导向槽的推挽信号相反的极性。
具体地说，设重放激光波长为λ，基板的折射率为n，则令所述凹坑的深度Dp为0.32λ/n≤Dp≤0.51λ/n。
另外，所述光盘中，凹坑的宽度P最好满足0.27t≤Wp≤0.36t，其中t为光道间距离。
其次，导向槽的深度Dg及宽度Wg最好各自满足0.875λ/n≤Dg≤0.1625λ/n及0.27t≤Wg≤0.36t。
本发明由于将凹坑的深度设定在适当的范围内，因此不会对推挽信号造成不良影响，例如，降低了在进行跟踪计数时发生计数错误的可能性，同时也能确保凹坑信息信号的振幅。
总之，采用本发明可以使对激光束光点跟踪最重要的推挽信号的极性及大小在只有导向槽的区域和导向槽之间有凹坑的区域中不产生变化。
由于前述效果在激光束光点扫过光盘的头区域(地址的某个区域)的情况下也能得到，因此在应用推挽信号进行跟踪计数时可以减少计数错误。
图1是描述形成有导向槽及凹坑的光盘基板的表面形状模型图。
图2是说明推挽法原理的模型图。
图3是将导向槽的推挽信号与凹坑的推挽信号进行对比的特性图。
图4是从概念上描述了由于凹坑深度而使推挽信号变化的状态随TCS信号的特性图。
图5是描述具有噪声的推挽信号的典型例的特性图。
图6是描绘通过将凹坑深度调整到适当值从而减少了噪声的推挽信号的特性图。
图7是随着凹坑深度Dp而变化的推挽信号的特性图。
图8是有凹坑的光道与无凹坑的光道相邻的情况下推挽信号状态的特性图。
图9是TCS信号随凹坑深度Dp而变化的特性图。
图10是形象地描述TCS信号与推挽信号的导向槽宽度及深度的依存关系的特性图。
图1是形成了导向槽G及压印凹坑P的光盘基板表面形状的模型图。这里，形成凹坑P的区域相当于头区域。进一步，在所述基板上用与用途相对应的结构镀上反射膜、记录膜以及介电膜、保护膜等等就形成了光盘。
当激光束以聚焦状态(in-focus state)照射在光盘上并沿盘的半径方向扫描时，就可以观测到推挽信号。另外图中，箭头A表示扫描导向槽区域的状态，箭头B表示扫描凹坑区域的状态。
推挽法是，将光盘光道上反射衍射光以相对于光道中心对称配置的二分光检测器PD上的两个接收光部件的输出差取出，进而探测出跟踪误差的方法。
图2为原理说明图。
当激光光点(laser spot)的中心与导向槽G的中心一致时，可以获得左右对称的反射衍射光，但是存在偏移的情况下，左右变得不对称，从而由二分光检测器PD所得到的光强度会产生偏离。
将从两个光检测器得到的差值信号作为有极性的推挽信号，可用于跟踪。
另外，在进行光道访问，光点越过光道时由两个检测器得到的输出信号差呈S曲线。
例如，图3所示是从导向槽得到的推挽信号(S曲线)及从凹坑得到的推挽信号(S曲线)，将两者叠加就是实际的从头区域获得的推挽信号。
本发明人研究发现，推挽信号随导向槽或凹坑的深度变化而发生变化，以λ/4(其中λ为激光波长)为界进行极性反转。
现在，让我们看一看来自于导向槽的推挽信号与来自于凹坑的推挽信号相同时的情况。由于导向槽的信号是原始的推挽信号，故如图4，把导向槽的深度设定为使推挽信号最大的λ/8值。
如图3A所示，从导向槽得到的推挽信号在导向槽的中心越过基线(中值线base-line)。此时越过的方向是向上。(设此时的推挽信号极性为正)。
另一方面如图3B所示，凹坑位于相邻导向槽的中间，在假设凹坑的深度使得推挽信号为正的情况下，从凹坑得到的推挽信号如图3B的S线，并且与先前描述的从导向槽获得的推挽信号相同，推挽信号在凹坑的中心越过基线的方向是向上的，但是在导向槽的中心却是向下的。
结果，在导向槽中心，从导向槽获取的推挽信号被来自于凹坑的推挽信号抵消，从而急剧地减弱了推挽信号，可以观测到大量噪声。
实际观测到的信号如图5所示。该图5示出了在凹坑区域(附带头的导向槽区域：与箭头B相应)观测的推挽信号的状态。
从图可见，来自于凹坑P的信号作为噪声N叠加到推挽信号PP上，从而使得例如通过推挽信号进行跟踪计数时引起计数错误的可能性增加。
与此相反，设置凹坑的深度使得推挽信号为负的情况下，由凹抗得到的推挽信号如图3B的曲线M所示，在导向槽中心，光点延图中自左向右方向移动时，推挽信号越过基线的方向是向上。这与从导向槽得到的推挽信号方向相同，因而不会造成导向槽推挽信号的急速减弱。
图6所示是按照这种设定的在凹坑区域(具有头的导向槽区域：与箭头B相应)观测到的推挽信号的状态，几乎看不到噪声N。
基于这种认识，具体研究了当凹坑深度发生变化时推挽信号(P-P)、TCS(越道信号track-across signal)是如何变化的。
研究时，采用了如表1所示的参数。另外，分析中采用了衍射的标量分析方法。
                    表1
    重放光学系统激光波长：680nm透镜NA：0.55透镜填料：1.0/1.0光盘材料：聚碳酸酯(折射率n＝1.59)道间距：1.10μm导向槽宽度：0.3μm导向槽深度：λ/8导向槽形状：抛物线凹坑深度0，λ/4，7λ/24，λ/3，3λ/8凹坑宽度：0.2μm凹坑边缘倾斜：0.05μm
图7所示是随凹坑的深度Dp而变化的推挽信号情况，图中的右端及左端对应于光道的中心，因此图7表示的是越过一个光道时推挽信号的信号强度(纵轴表示)
另外，图中实线a表示导向槽区域(凹坑深度Dp＝0，对应于图1中的箭头A所指方向)的推挽信号，其它线b，c，d，e是含有深度不同的凹坑的区域的推挽信号。(图中线b表示深度为λ/4n时的推挽信号，线c表示凹坑深度为7λ/24n时的推挽信号，线d表示凹坑深度为λ/3n时的推挽信号，线e表示凹坑深度为3λ/8n时的推挽信号。)
由此可知，当凹坑深度Dp＝3λ/8n时，凹坑区推挽信号与导向槽区推挽信号几乎具有相同的强度。
另外，对于具有凹坑的光道与没有凹坑的光道相邻排列时的情况，得到同样的推挽信号如图8所示。
图8中，线f表示仅是导向槽的状态下的推挽信号，线g表示具有凹坑的光道与没有凹坑的光道相邻排列时的推挽信号。凹坑的深度Dp为3λ/8n。
这种情况下也几乎看不出凹坑对推挽信号的影响，即使一侧有凹坑，一侧无凹坑的光道相邻排列，推挽的偏移量也在0.01μm以下，远小于道间距。
另一方面，图9所示是凹坑深度Dp变化时的TCS信号。由此图可以看出随着凹坑深度Dp的不同凹坑调制度变化的情况。
由此可知，凹坑的调制度在凹坑深度Dp接近λ/4n时最大(ISM/IOL＝0.89：各光道上有凹坑时ISM/IOL＝0.84)，并且，当凹坑深度Dp＝3λ/8n时减少25％(ISM/IOL＝0.54：各光道上有凹坑时ISM/IOL＝0.51)。
以往考虑到数据精度等，将凹坑深度设为λ/4n以使凹坑信息信号的振幅最大，但是在本发明中，考虑到用于跟踪的推挽信号，所以将凹坑深度Dp设置在3λ/8n附近。
这种情况下，虽然如前所述多少降低了凹坑的调制度，但这种程度的凹坑调制度的减少还是容许的。顺便说一下，在ISO标准(例如ISO-IEC-DIS 14517：直径为130mm、盘存储容量为2.6GB的光磁盘盒)中的容许界限是0.45≤ISM/IOL≤0.95。
图10所示的是用等高(值)线示出的以导向槽的深度与宽度为参数的推挽信号与TCS信号的变化状态。(条件如下所述)<条件>
光盘：    道间距        1.1μm
          光道形状      抛物线
          聚碳酸脂基板  (折射率1.58)
光学系统：波长λ        680nm
          NA            0.55
由图10可知随着导向槽的变深，推挽信号的极性逐步反转的状态。
本发明就是将这种推挽信号的反转现象应用到凹坑，以抑制凹坑区的推挽信号的减弱。
凹坑的调制度设置为最大对应于TCS信号变大。考虑到在导向槽宽度0.3～0.4μm的范围，在反转推挽区中且TCS信号变大是当导向槽深度为140～220nm的范围，故最好设置这种深度的凹坑。
因此，图10中当纵轴为凹坑宽度，横轴为凹坑深度时，最好将凹坑深度设定为对应于图中斜线区域中的深度。
具体地说，从图10可知：为了既确保TCS信号强度又确保推挽信号强度，最好将凹坑深度Dp设定为0.32λ/n～0.51λ/n。

Claims (1)

1.一种光盘，其中在基板上形成同心圆状或螺旋状的导向槽，在这些导向槽间形成压印凹坑，其特征在于，
设定凹坑的深度以使凹坑推挽信号与导向槽的推挽信号为反极性，
设重放激光束波长为λ，基板折射率为n，凹坑的道间距为t，则将所述凹坑的深度Dp设定在0.32λ/n≤Dp≤0.51λ/n的范围，将凹坑的宽度Wp设定在0.27t≤Wp≤0.36t的范围，导向槽的深度Dg及宽度Wg分别设定在0.0875λ/n≤Dg≤0.1625λ/n及0.27t≤Wg≤0.36t的范围。
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