ES2309629T3 - Sustrato de disco optico y disco optico. - Google Patents
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Abstract
Un sustrato (2) de disco óptico teniendo una apertura central, una zona de sujeción (22) que rodea la apertura central sustancialmente concéntricamente, y una zona de información (212) que rodea la zona de sujeción (22) sustancialmente concéntricamente, la zona de sujeción (22) siendo de un grosor mayor que la zona de información (212) caracterizado porque el material de la zona de sujeción (22) que sobresale en altura más allá de la zona de información (212) se forma de una pluralidad de entrantes (221) en su periferia exterior para proporcionar un perfil con forma de diente.
Description
Sustrato de disco óptico y disco óptico.
Esta invención se refiere a un sustrato de disco
óptico y a un disco óptico, que incluye dicho sustrato del
disco.
Un disco óptico puede almacenar datos con
diferentes formatos, tales como imágenes, imágenes digitalizadas por
ordenador, y texto; por lo tanto, el disco óptico es el medio de
almacenamiento más práctico de la nueva generación de medios de
almacenamiento ópticos. Asimismo, el disco óptico se puede aplicar a
muchos campos, entre los que se incluyen los archivos de
bibliotecas, copias de seguridad de datos, publicaciones
electrónicas, almacenamiento de información de imágenes, y el manejo
de archivos médicos personales. Existe una pluralidad de tipos de
discos ópticos disponibles que se encuentran clasificados en
general, de acuerdo a sus características de
lectura-escritura; en particular, todos los tipos
pueden ser leídos de forma múltiple, algunos son sólo lectura,
otros pueden ser escritos una vez y otros pueden ser escritos de
forma múltiple. La invención es aplicable a todos estos tipos.
La figura 1A, es una vista desde arriba de un
disco óptico 1 convencional. El disco óptico 1 es anular y está
dividido en una parte de soporte 11 en el lado interior del círculo
y una parte de grabación 12 en el lado exterior del círculo. La
figura 1B ilustra la estructura detallada de un disco óptico 1; que
incluye un sustrato 14, una capa de pintura 15, y una lámina de
compensación 16. La capa de pintura 15 incluye una capa de grabación
151, una capa de reflexión 152, y una capa de protección 153, que se
encuentran apiladas de forma secuencial sobre el sustrato 14
formando la parte de grabación 12. La lámina de compensación 16 y el
sustrato 14 unidos formando el disco óptico 1. El sustrato 14 tiene
un grosor de 0,6 mm y la lámina de compensación 16 también tiene un
grosor de 0,6 mm, esto hace que la parte de soporte 11 del disco
óptico 1 tenga un grosor de 1,2 mm para que una unidad de discos
ópticos se sujete a éste.
El documento de la patente
EP-A-1 291 874 describe un disco
óptico que consta de un sustrato transparente de manera sustancial,
del cual una superficie soporta unas estructuras de datos ópticos
que comprenden hoyos y mesetas dispuestos en una pauta radial fuera
de la zona de sujeción del disco. En la zona de sujeción la
estructura de sobresalientes se dispone encima de la primera
superficie haciendo el grosor de sujeción mayor que el grosor del
resto del disco. Sólo una parte de la zona de sujeción está cubierta
de sobresalientes, que emulan un disco con una zona de sujeción de
gran grosor.
Sin embargo, al fabricar los discos ópticos
surge un gran número de problemas. Los problemas más importantes que
se tienen que señalar son los siguientes:
El disco necesita ser plano de manera que el
ángulo de incidencia del rayo láser sea constante; un disco óptico
rotatorio que esté alabeado producirá una dispersión irregular e
imprevisible del haz de luz reflejado provocando una
lectura-escritura errónea o imposible. Asimismo, el
disco debe permanecer plano durante el intervalo de revoluciones al
que se somete durante el uso normal.
La birrefringencia se define como la distorsión
de luz causada por las tensiones que se crean durante el proceso de
fabricación dentro del material de plástico que forma el disco
óptico. Los fabricantes deben medir la birrefringencia y asegurarse
de que sus discos moldeados se encuentren dentro de las
especificaciones. Si no se hace de esta manera, se fabrican discos
cuyo nivel de error es inadmisiblemente alto.
Los costes del material se reducen de forma
evidente cuando se utiliza menos material en la fabricación del
producto; además, al simplificar el proceso de fabricación y la
complejidad del producto en sí, se reduce el coste de fabricación
del producto. Esto es importante dado el número de discos ópticos
que se fabrican.
Los discos ópticos son productos de consumo que
normalmente deben funcionar en ambientes domésticos. La presencia de
partículas de polvo/suciedad en el aire puede favorecer un margen de
error mayor al proceder a la lectura-escritura de
dichos discos ópticos.
Cuando gira el disco óptico, se pueden generar
efectos de resonancia o vibración tales como que el ángulo de
incidencia del rayo láser se haga variable provocando la dispersión
irregular e imprevisible del haz de luz reflejado haciendo errónea o
imposible la lectura-escritura.
El objetivo de la presente invención es resolver
estos problemas de una manera óptima.
La invención resuelve los problemas
anteriormente mencionados de la siguiente manera.
El disco óptico de acuerdo con la presente
invención consta de un sustrato que tiene una apertura central junto
con una zona de sujeción que la rodea de manera concéntrica y está
dispuesta encima de él. Alrededor de la zona de sujeción se
encuentra la zona de información concéntrica. El disco óptico de la
invención incluye una capa de pintura que se forma en la superficie
de la zona de información del sustrato de disco óptico para la
grabación de datos. La zona de sujeción tiene un grosor mayor que el
grosor del resto del disco, de manera que se forma un disco con
forma de zona sobresaliente que es paralela al resto del disco. El
material que constituye la estructura sobresaliente de la zona de
sujeción se forma de una pluralidad de entrantes en la periferia
exterior, proporcionando un perfil con forma de diente que posee
superficies inclinadas que se aboyan a la superficie de la zona de
información. La presencia de la pluralidad de entrantes es la que
forma la base de esta invención.
Debido a la presencia de la pluralidad de
entrantes con forma de diente, las tensiones internas dentro del
disco óptico, que resultan del proceso de inyección y del proceso de
enfriamiento posterior, son más bajas. Esto conlleva una
birrefringencia más baja; la tendencia de la estructura a alabearse
se reduce debido al efecto de "rigidización" de los entrantes,
especialmente a velocidades de rotación altas del disco y es
evidente que se necesita menos material comparado con la cantidad
que se necesitaba en la formación de la zona de sujeción de un
disco simple de forma plana. Asimismo, la estructura moldeada de una
pieza elimina la necesidad de superficies de unión, simplificando el
proceso de fabricación y proporcionando una estructura más rígida.
Además, al tener los entrantes un plano inclinado sobre partes
sobresalientes permite que el molde de inyección se rellene con
material plastificado de manera más uniforme, haciendo el proceso de
moldeo por inyección más fácil y proporcionando un límite "libre
de rebabas" entre las partes superiores e inferiores. La
presencia de los entrantes rotatorios provoca corrientes de aire que
son paralelas a la zona de información y la atraviesan, de manera
que la tendencia a que se depositen partículas de polvo/suciedad en
la zona de la información se reduce. La presencia de estas
corrientes de aire proporciona a su vez un factor creciente de
amortiguación que reduce la probabilidad de resonancias/vibraciones
dentro del sistema. La presencia de estas resonancias/vibraciones
no deseadas puede influir en la precisión y en el enfoque del rayo
láser.
Se han llevado a cabo amplias investigaciones
experimentales para determinar los valores óptimos de varios
parámetros y estos valores constituyen los valores preferidos de las
características específicas detalladas en las reivindicaciones.
El resultado neto de la aplicación de la
invención es que un producto superior se fabrica con menor coste y
que el número de discos rechazados durante la fase de control de
calidad se reduce de manera significativa.
La figura 1A ilustra una vista desde arriba de
un disco óptico convencional.
La figura 1B ilustra una vista en sección de un
disco convencional.
La figura 2A ilustra una vista desde arriba de
un sustrato de disco óptico de acuerdo a la realización preferida de
la invención.
La figura 2B ilustra una vista en sección de un
sustrato de disco óptico de acuerdo a la realización preferida de la
invención.
La figura 2C ilustra una vista en sección de un
sustrato de disco óptico de acuerdo con otra realización preferida
de la invención.
La figura 3 ilustra una vista en sección de un
disco óptico de acuerdo con la realización preferida de la
invención.
La figura 4 ilustra una vista en sección de un
disco óptico de acuerdo con otra realización preferida de la
invención.
La figura 5A es un diagrama característico
óptico que muestra un índice de refracción doble relativo
(birrefringencia) de un disco óptico convencional.
La figura 5B es un diagrama característico
óptico que muestra un índice de refracción doble relativo
(birrefringencia) de un disco óptico de acuerdo con la realización
preferida de la invención.
El sustrato de disco óptico y el disco óptico de
acuerdo con la realización preferida de la invención será descrito
más adelante haciendo referencia a los dibujos, en los que los
números de referencia indican los componentes correspondientes.
Como se muestra en las figuras 2A y 2B, el
sustrato 2 de disco óptico de acuerdo con la realización preferida
de la invención incluye un sustrato anular 21 y una parte que
sobresale 22. El sustrato anular 21 se proporciona con una parte de
soporte 211 en el lado interior y una parte de grabación 212 en el
lado exterior. La parte de grabación 212 tiene una superficie de
grabación 212a, en la cual se forma una capa de pintura que se
describirá posteriormente. La parte que sobresale 22 está dispuesta
sobre la parte de soporte 211 y tiene una superficie de soporte 22a.
El grosor entre los 0,6 mm y los 1,6 mm se alcanza mediante el
solapamiento de la parte que sobresale 22 sobre la parte de soporte
211 de sustrato anular 21. Dicho grosor permite que la unidad motriz
de disco óptico se sujete sobre la superficie de soporte 22a para
las operaciones de lectura-escritura cuando el disco
óptico se coloca en la unidad motriz de disco óptico. Por otro lado,
la parte de grabación 212 del sustrato anular 21 tiene un grosor
entre 0,55 mm y 0.65 mm, y por lo tanto, la superficie de soporte
22a y la superficie de grabación 212a no son coplanares. En otras
palabras, el plano P1, sobre el cual se ubica la superficie de
soporte 22a difiere del plano P2, sobre el cual se ubica la
superficie de grabación 212a. Los dos planos pueden estar en el
mismo lado del sustrato anular 12 como se muestra en la figura 2B, o
pueden estar en diferentes lados del sustrato anular 12 como se
muestra en la figura 2C. Asimismo, una pluralidad de entrantes 221,
que se forman alrededor del borde de la parte que sobresale de
manera que la parte que sobresale 22 pueda tener forma de rueda
dentada o de pétalo, están dispuestas en la periferia exterior de la
parte que sobresale 22. Hay que indicar que el sustrato anular 21 y
la parte que sobresale 22 pueden moldearse en una pieza, por ejemplo
mediante el moldeo por inyección, o puede ensamblarse mediante la
adhesión de uno a la otra, por lo cual se prefiere el moldeo en una
pieza. El diámetro del sustrato anular 21 está entre 70 mm y 90 mm,
con preferencia de 80 mm, o entre 110 mm y 130 mm, con preferencia
de 120 mm. También son posibles otras dimensiones.
El sustrato de disco óptico de acuerdo con la
realización de la invención incluye además, un plano inclinado 222
que se extiende desde el plano P1, en el cual se ubica la superficie
de soporte 22a, hasta el plano P2 donde se ubica la superficie de
grabación 212a, y se sitúa entre la periferia exterior de la parte
que sobresale 22 y la parte de grabación 212.
Las figuras 3 y 4 ilustran dos discos ópticos 3
y 4, respectivamente, de acuerdo con las realizaciones de la
invención. El disco óptico 3 y 4 incluye cada uno un sustrato de
disco óptico 2 y una capa de pintura 35 y 45 respectivamente. La
característica estructural del sustrato de disco óptico 2 es como se
mencionó anteriormente y no se describirá más a continuación, y la
capa de pintura 35 se forma en la superficie de grabación 212a para
la grabación de datos. Diferentes discos ópticos con capas de
pintura 35, 45 de diferentes composiciones se utilizan en diferentes
aplicaciones. Por ejemplo, la capa de pintura 35 que se muestra en
la figura 3 se forma apilando la capa de grabación 351, la capa de
reflexión 352 y la capa de protección 353 de manera secuencial
sobre la superficie de grabación 212a, donde la capa de grabación
351 se compone de tinturas y la capa de reflexión 352 se compone de
material de tipo metálico. La capa de pintura 45 que se muestra en
la figura 4 se forma de una primera capa dieléctrica 451, una capa
de grabación 452, una segunda capa dieléctrica 453, una capa
aislante 454, una capa de reflexión 455 y una capa de protección 456
siendo apiladas de manera secuencial en la superficie de grabación
212a, donde la primera capa dieléctrica 451 y la segunda capa
dieléctrica 453 se componen de un material de tipo de baja constante
dieléctrica, la capa de grabación 452 (capa de cambio de fase) se
compone de un material de tipo de aleación entre sus capas de
separación superiores e inferiores, la capa aislante 454 se compone
de material de tipo metálico y no metálico, y la capa de reflexión
455 se compone de material de tipo metálico. El disco óptico 4
fabricado de lo mismo es un disco óptico tipo cambio de fase.
Los discos ópticos 3 y 4 pertenecen a diferentes
categorías de discos ópticos. La invención se dirige a dichas
categorías y no está limitado a las mismas, e incluye discos ópticos
de dos lados, discos ópticos de doble capa y discos ópticos de doble
capa y dos lados (esto es; cuatro superficies de grabación).
Además de cumplir el requisito de rigidez
estructural y resistencia al alabeo, el sustrato de disco óptico y
el disco óptico de la invención también tienen mejores
características ópticas. Con referencia a las figuras 5A y 5B, la
figura 5A es un diagrama de las características ópticas que ilustra
el índice de refracción doble relativo (birrefringencia) de un disco
óptico sin los entrantes 221, y la figura 5B es un diagrama de las
características ópticas que ilustra el índice de refracción doble
relativo de un disco óptico de la invención. Los valores medios del
índice de refracción doble relativo de los discos ópticos
convencionales con radios de 22,8 mm, 40,0 mm, y 57,3 mm son 74 nm,
10, nm, y -25 nm, respectivamente, mientras que los valores medios
del índice de refracción doble relativo de los discos ópticos de
acuerdo con la invención con los mismos radios son de -19 nm, -8 nm,
y -24 nm, respectivamente, los cuales son más bajos que aquellos de
los de los discos ópticos convencionales y de ese modo tienen
mejores características ópticas.
De acuerdo con el sustrato de disco óptico y el
disco óptico de la invención, el grosor solapado de la parte de
soporte del sustrato de disco óptico sobre la parte que sobresale es
suficientemente grande para que sea sujeto directamente por la
unidad motriz de disco óptico, y de esta manera no se necesite una
lámina de compensación para aumentar el grosor del disco óptico.
Además, la rigidez del sustrato del disco óptico con una parte de
soporte de mayor grosor puede evitar el alabeo del sustrato anular,
de manera que el sustrato de disco óptico puede ser fabricado más
fácilmente y se puede obtener un rendimiento más alto. Los entrantes
de la parte que sobresale reducen el coste material de fabricación
del sustrato de disco óptico mientras que se mantiene la rigidez del
sustrato de disco óptico, y la tensión interna del sustrato de disco
óptico se reduce de esa manera debido a que el proceso de
plastificación es más homogéneo; por lo tanto, el sustrato de disco
óptico tiene características ópticas más perfectas. Asimismo, el
plano inclinado en la periferia exterior de la parte que sobresale
permite que el molde se rellene con el material plastificado de
manera más uniforme durante el proceso de moldeo por inyección, lo
cual reduce la producción de productos rechazados durante la fase de
control de calidad, y sucesivamente baja el coste de producción.
Claims (10)
1. Un sustrato (2) de disco óptico teniendo una
apertura central, una zona de sujeción (22) que rodea la apertura
central sustancialmente concéntricamente, y una zona de información
(212) que rodea la zona de sujeción (22) sustancialmente
concéntricamente, la zona de sujeción (22) siendo de un grosor mayor
que la zona de información (212) caracterizado porque el
material de la zona de sujeción (22) que sobresale en altura más
allá de la zona de información (212) se forma de una pluralidad de
entrantes (221) en su periferia exterior para proporcionar un perfil
con forma de diente.
2. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con la reivindicación 1 caracterizado porque el perfil con
forma de diente tiene superficies inclinadas (222).
3. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con la reivindicación 2 caracterizado porque el número de
entrantes (221) es mayor que 3.
4. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con la reivindicación 3 caracterizado porque el ángulo de
inclinación del perfil (222) está entre 20º y 60º, preferentemente
30º, de manera que el borde inclinado se apoye contra la zona de
información (12) en un ángulo preferible de 150º.
5. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1-4
caracterizado porque el perfil tiene forma de rueda dentada o
de pétalo.
6. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1-5
caracterizado porque la zona de sujeción (22) tiene un grosor
mayor que el de la zona de información (212), preferiblemente el
doble.
7. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1-6
caracterizado porque la estructura de sobresalientes (22) de
la zona de sujeción y el resto del sustrato del disco (21) están
moldeados en una pieza.
8. El sustrato de disco óptico (2) de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1-7
caracterizado porque la estructura de sobresalientes de la
zona de sujeción (22) se extiende sobre el lado de la superficie de
la zona de información (212) o sobre el lado de superficie
opuesto.
9. El sustrato de disco óptico (2) con las zonas
de información (212, 212a) en ambas superficies teniendo estructuras
de sobresalientes de la zona de sujeción (22), como se define en
cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que se
disponen en ambas superficies.
10. Un disco óptico (3, 4) incluyendo un
sustrato (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-9 y una capa de pintura (35,45) formada en la
superficie de la zona de información (212) para la grabación de
datos.
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