JP2004185750A - Estimation device of birefringence of optical disk and method - Google Patents

Estimation device of birefringence of optical disk and method Download PDF

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憲一 古河
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate the amount of birefringence of an optical disk in a state of rotating the optical disk. <P>SOLUTION: A CPU 47 and and a host PC 60 measure a signal acquired by reflecting from a reference disk by an optical pickup of a polarized optical system while moving the optical pickup OPU of a polarized optical system toward the circumference from an interior of the reference disk in a state of rotating a reference optical disk at a desired rotation speed to be measured, and store the signal as a reference signal. Then, they measure the signal acquired by reflecting from a measurement object optical disk by an optical pickup of a polarized optical system while moving the optical pickup of a polarized optical system toward the circumference from the interior of the measurement object disk in a state of rotating the measurement object optical disk at a desired rotation speed to be measured. Then, the amount of birefringence of measurement object optical disk is estimated from the drop of the signal acquired by the measurement of the reference signal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの複屈折量を推定する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近では、パーソナルコンピュータ等の電子機器には光ディスクドライブ(光ディスク装置)が搭載されることが多い。光ディスクドライブに使用可能な記録媒体として、CD−R(compact disc−recordable)、CD−RW(compact disc−rewritable)が知られている。
【0003】
CD−Rは追記が可能な記録媒体である。CD−Rでは、データを一度だけ書き込むことができ、書いたものは消去したり書換えることはできない。
【0004】
CD−RWは書き換え可能な記録媒体であるが、CD−ROMやオーディオCD(CD−DA)と互換性がある。CD−RWはCD−Rとは異なり記録層に相変化材料を用いている。CD−RWにおいて、レーザ光の照射で消去状態(結晶相)と記録状態(アモルファス相)を記録し、その反射率の違いによってデータを読み取る。CD−RWは、プレス版のCD−ROMや色素を使ったCD−Rに比べて、メディアからの光の反射率が低い。
【0005】
CD−R、CD−RWへの情報(データ)の書込みには専用の装置と書込み用アプリケーションとが必要である。一方、CD−R、CD−RWからの情報(データ)の読出しは通常のCD−ROMドライブで実行できる。CD−R、CD−RW、CD−ROM、およびオーディオCD、ならびにDVD−ROM、DVD−R、DVD−RAM、DVD+RW、DVD−RW等を、ここでは「光ディスク」と総称することにする。
【0006】
さて、このような光ディスクに対して情報(データ)を書き込んだり、それから情報(データ)を読み出すために、光ディスクドライブは、光ディスク上にレーザビームを照射するための記録再生用光ピックアップを備えている。
【0007】
一般に、この種の光ピックアップは、レーザビームを出射するレーザ光源と、この出射されたレーザビームを光ディスクへ導く光学系とを備えている。前述したように、CD−Rでは情報の読出しばかりでなく、情報の書込みをも行うことができる。CD−R用の光ピックアップでは、レーザ光源から出射されるレーザビームの出力を、情報の読出し時と情報の書込み時とで切り替える必要がある。その理由は、情報の書込みを、レーザビームの照射により光ディスクの記録層にピットを形成することで行うからである。情報書込み時におけるレーザ光源から出射されるレーザビームの出力は、情報読出し時における出力に比較して大きく、例えば、10〜20倍程度である。
【0008】
さて、このような光ピックアップにおいて、上記レーザ光源から出射されたレーザビームは光学系を通り、その光学系を構成する対物レンズによって光ディスクの信号記録面上に集光させることによって、情報の記録(書込み)や消去を行う。一方、光ピックアップは、その信号記録面からの反射光(戻り光)を光検出手段である光検出器(フォトディテクタ)で検出することによって、情報の再生を行う。尚、光ピックアップ用の光学系には、偏光光学系と無偏光光学系との2種類がある。ここで、「偏光光学系」とは、レーザビームの偏光方向を変更することが出来る光学系のことをいい、「無偏光光学系」とは、レーザビームの偏光方向が変更しない光学系のことをいう。
【0009】
このように、光ディスクドライブでは、光ピックアップから出射されるレーザビームを使用して光ディスクの記録・再生を行うので、フォーカシング制御とトラッキング制御とが不可欠である。ここで、「フォーカシング制御」とは、光ディスクと対物レンズとの間の距離を一定に保つように制御することをいい、「トラッキング制御」とは、光ディスクのトラック上にレーザビームのビームスポットを追従させるように制御することをいう。このフォーカシング制御とトラッキング制御とを行うために、光ピックアップは、上記対物レンズを上下方向(フォーカス方向)と左右方向(トラッキング方向)に変位させるための光ピックアップアクチュエータを備えている。
【0010】
ところで、光ディスクには「複屈折」と呼ばれる光学的な欠陥が存在する。ここで、「複屈折」とは、光が境界面で屈折したときに2つの屈折光が現れる現象をいう。換言すれば、複屈折は、物質中を光が通過するとき、光の振動面の向きによってその進む速度が異なることをいい、光の振動面の向きによって屈折率が異なることから「複屈折」と呼ばれている。光の進む速度が速い(位相が進む)方位をその位相子の「進相軸」と呼び、反対に遅い(位相が遅れる)方位を「遅相軸」と呼ぶ。進相軸と遅相軸とを総称して、複屈折の「主軸」とも呼ばれる。
【0011】
高分子配向膜、液晶高分子、光学結晶などは、複屈折性を示す。また、等方性の物質(媒質)でも外部から応力・電場・磁場などを加えると、一時的に異方性を示し、複屈折を生じることが知られている(光弾性効果、カー効果、磁気複屈折)。「光弾性効果」とは、光学的に等方な弾性体に機械的な力を加えた時、ひずみや応力により光学的ひずみ、すなわち光学的に異方性を生じ複屈折などを起こす現象をいう。「カー効果」とは、電気光学効果のひとつであって、電場によって物質の屈折率が変わる現象のうち、電場Eの2乗で誘起される複屈折をいう。「磁気複屈折」とは、磁場中にある光学的に透明な物質または透明な磁性体が光学的複屈折を起こす現象で、「コットン−ムートン効果」とも呼ばれる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
偏光光学系の光ピックアップを使用した光ディスクドライブでは、この複屈折現象により光ディスクからの反射信号の減少が起きる。
【0013】
また、書き込み型の光ディスクの場合、書き込み特性の悪化という現象も発生する。これは、複屈折により光学的な歪みが光ディスク中に発生するために起こる。そのため、光ディスクに書き込んだ信号の品質劣化などは、スポットがどの程度歪んでいるか不明なため、予測がつかない。
【0014】
さらに、光ディスクの持つ複屈折の値は、光ディスク毎(すなわち、成形条件や材料などよって)に異なる。また、この複屈折の値は、光ディスクを回転する回転数が上がることに起因して光ディスクにかかる応力によって、光ディスクの位置(場所)によっても異なる。
【0015】
従来、静止した状態の光ディスクの複屈折量を測定する装置は存在する。しかしながら、高速回転中の光ディスクにかかる応力の影響による複屈折を測定する装置は存在しない。
【0016】
また、光ディスクの複屈折は、光ディスクの回転数を上げたときの遠心力による応力で顕著に発生する。そのため、光ディスクを回転させながら光ディスクの複屈折を測定する必要がある。
【0017】
それ故に本発明の課題は、回転中の光ディスクにかかる応力の影響に起因する複屈折を推定することができる、光ディスクの複屈折量推定装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転している状態の測定対象光ディスク(DISC)の複屈折量を、偏光光学系光ピックアップ(OPU)を搭載した光ディスクドライブ(62)を用いて、推定する光ディスクの複屈折量推定装置であって、基準用光ディスクを測定したい回転数で回転させた状態で、偏光光学系光ピックアップを基準用ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、偏光光学系光ピックアップにより基準用ディスクから反射して得られる信号を測定し、基準信号として記憶する基準測定手段(62,60)と、測定対象光ディスクを測定したい回転数で回転させた状態で、偏光光学系光ピックアップを測定対象光ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、偏光光学系光ピックアップにより測定対象光ディスクから反射して得られる信号を測定する測定対象測定手段(60,62)と、基準信号に対する当該測定により得られた信号の減少度合から測定対象光ディスクの複屈折量を推定する推定手段(60,62)とを有することを特徴とする光ディスクの複屈折量推定装置が得られる。
【0019】
上記光ディスクの複屈折量推定装置において、上記基準用光ディスクは、回転力により応力が発生しても複屈折が静止状態に比べて著しく変化しない光ディスクであって良い。このような基準用光ディスクとしては、例えば、ガラス製光ディスクや選別した光ディスクを使用することができる。
【0020】
また、本発明によれば、回転している状態の測定対象光ディスク(DISC)の複屈折量を、偏光光学系光ピックアップ(OPU)を搭載した光ディスクドライブ(62)を用いて、推定する方法であって、基準用光ディスクを偏光光学系光ピックアップによってピックアップして得られる信号と、測定対象光ディスクを偏光光学系光ピックアップによってピックアップして得られる信号と、を比較することによって、測定対象光ディスクの複屈折量を推定する(60,62)ことを特徴とする、光ディスクの複屈折量推定方法が得られる。
【0021】
尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
最初に図1及び図2を参照して、本発明の一実施の形態に係る光ディスクの複屈折量推定装置が適用される光ディスクドライブについて説明する。図1は光ピックアップOPUが内周に移動したときの状態を示し、図2は光ピックアップOPUが外周に移動したときの状態を示している。図1(a)および図2(a)は平面図であり、図1(b)および図2(b)は左側面図である。
【0024】
シャーシ11上には、スピンドルモータ13と送りモータ15とが搭載されている。スピンドルモータ13はその上に取り付けられたターンテーブル17を回転する。ターンテーブル17上には図示しない光ディスクが搭載される。したがって、スピンドルモータ13が回転することにより、ターンテーブル17上に搭載された光ディスクも回転する。
【0025】
送りモータ15の駆動軸には、駆動減速ギヤ19が係合し、この駆動減速ギヤ19は、光ピックアップOPUの一側に形成されたラック21と係合する。光ピックアップOPUは一対のガイドシャフト23a、23bによって案内される。したがって、送りモータ15が回転すると、光ピックアップOPUは一対のガイドシャフト23a,23bに沿って移送される。
【0026】
図3を参照すると、光ピックアップOPUは、半導体レーザ(レーザダイオード)LDと、回折格子GRTと、コリメータレンズCLと、偏光ビームスプリッタPBSと、1/4波長板QWPと、対物レンズOLと、センサレンズSLと、光検出器PDとを有する。また、図示の光ピックアップOPUは、半導体レーザLDから出射されたレーザビームの一部をモニタするためのフロントモニタFMと、半導体レーザLDを駆動するためのレーザドライバ25とを備えている。
【0027】
図示の光ピックアップOPUは、往路/復路の分岐に偏光ビームスプリッタPBSと1/4波長板QWPとを備えているので、偏光光学系光ピックアップと呼ばれる。
【0028】
尚、半導体レーザLDから出射された1本のレーザビームは回折格子GRTで3本のレーザビームに分離される。これら3本のレーザビームは、中央にあるメインビームと、その両側にあるサブビームとから成る。また、半導体レーザLDから出射されるレーザビームは直線偏光である。
【0029】
とにかく、半導体レーザLDから出射され、回折格子GRTで分離された3本のレーザビームは、コリメータレンズCLで平行光にされた後、偏光ビームスプリッタPBSで直角に反射される。この偏光ビームスプリッタPBSで反射されたレーザビームは、1/4波長板QWPで円偏光にされた後、対物レンズOLを介して光ディスクDISCの信号記録面(反射面)へ集光(照射)される。
【0030】
図4に光ディスクDISCへ照射されたレーザビームのスポットを示す。上述したように回折格子GRTで分けられた3本のレーザビームは、光ディスクDISCのピット面上のトラックに、図4(a)に示されるように、3個のスポットを結ぶ。
【0031】
図3に戻って、光ディスクDISCの信号記録面からの反射光(戻り光)は、対物レンズOLを通過し、1/4波長板QWPで往路の偏光方向と90°曲げられ、偏光ビームスプリッタPBSを通過し、センサレンズSLを通して光検出器PDで検出される。
【0032】
図示の光ピックアップOPUでは、トラッキングエラー検出方法として、回折格子を用いて形成された3ビームを用いる方法を採用している。そして、3ビームを用いる方法の中でも、特に、ディファレンシャルプッシュプル法を用いている。
【0033】
詳述すると、前述したように、光源であるレーザダイオードLDから出射された1本のレーザビームは、回折格子GRTによって3本のレーザビームに分離される。従って、光ディスクDISCからの反射光(戻り光)も3本のレーザビームからなる。この3本のレーザビームのうち、中央のメインビームが読取り信号とフォーカスエラー信号を生成するために使用され、両側の2本のサブビームがトラッキングエラー信号を生成するために使用される。
【0034】
図5に反射光(戻り光)を受光するための光検出器PDの構成を示す。図5において、(A)は正面図、(B)は右側面図である。光検出器PDはメインビームを受光するためのメイン受光素子31と、両側の2本のサブビームを受光するための一対のサブ受光素子32、33とを有する。メイン受光素子31は4分割フォトダイオードから構成され、サブ受光素子32、33の各々は2分割フォトダイオードから構成されている。
【0035】
したがって、図4(a)で図示された3個のスポットのうち、中央のスポット(図4(a)でA,B,C,Dの符号が付ってある部分)からの反射光(メインビーム)は、図5に示されるメイン受光素子31によって、図3においてA、B、C、Dの符号で示される4つのメイン電気信号として受光される。また、一方の側のスポット(図4(a)でE,Fの符号が付ってある部分)からの反射光(サブビーム)は、図5に示される一方のサブ受光素子32によって、図3においてE、Fの符号で示される2つのサブ電気信号として受光される。そして、他方の側のスポット(図4(a)でG,Hの符号が付ってある部分)からの反射光(サブビーム)は、図5に示される他方のサブ受光素子33によって、図3においてG、Hの符号で示される2つのサブ電気信号として受光される。
【0036】
次に、図6を参照して、HF信号の反射側信号(以下「I−TOP」と呼ぶ)のレベルを検出する回路について説明する。
【0037】
図示のI−TOPレベル検出回路は、加算回路41と、ピークホールド回路43と、A/D変換回路45とから構成されている。A/D変換回路45は中央処理装置(CPU)47に内蔵されている。
【0038】
加算回路41は、演算増幅器411から構成され、その非反転入力端子+には上述した4つのメイン電気信号が抵抗器422〜425を介して供給され、その反転入力端子−にはHF基準電圧が抵抗器426を介して供給され、その出力端子と反転入力端子−との間には抵抗器427が接続されている。加算回路41の出力端子はピークホールド回路43の入力端子に接続されている。ピークホールド回路43は、加算回路41で加算された信号のピークをホールドし、ピークホールド信号を出力する。ピークホールド回路43の出力端子はA/D変換回路45の入力端子に接続される。A/D変換回路45にはHF基準信号も供給されている。A/D変換回路45は、ピークホールド回路43から出力されたピークホールド信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号はI−TOPのレベルを示すものである。
【0039】
とにかく、I−TOPレベル検出回路は、上述のようにして、I−TOPのレベルを検出する。
【0040】
本発明は、このI−TOPのレベルと測定対象光ディスクDISCの複屈折量とが相関関係にあることを利用して、測定対象光ディスクの複屈折量(実際には、「相対的な複屈折量」)を推定するものである。すなわち、I−TOPのレベルが高ければ複屈折量が小さく、I−TOPのレベルが低ければ複屈折量が大きくなる。そして、本発明では、回転力(遠心力)により応力が発生しても複屈折が静止状態に比べ著しく変化しない基準用光ディスクを使用する。そのような基準用光ディスクとしては、例えば、ガラス製光ディスクや選別した光ディスクを使用することができる。したがって、本発明では、この応力の影響を受けない基準用光ディスクから偏光光学系光ピックアップOPUで測定されたI−TOPのレベルを基準レベルにして、この基準レベルと応力の影響を受ける測定対象光ディスクDISCから偏光光学系光ピックアップOPUで測定されたI−TOPのレベルの減少度合い(比率)から相対的な複屈折量を推定するものである。
【0041】
前述したように、従来の光ディスクの複屈折量測定装置は、静止した状態の被測定光ディスクの複屈折量を測定するものである。これに対して、本発明による光ディスクの複屈折量推定装置は、基準用光ディスクを用いて、回転している状態の測定対象光ディスクDISCの複屈折量を推定するものである。本発明では、回転している状態の測定対象光ディスクDISCの複屈折量を、基準用光ディスクと偏光光学系光ピックアップOPU(図3)を搭載した光ディスクドライブ(図1、図2)とを用いて、推定する。すなわち、本発明による光ディスクの複屈折量推定装置は、基準用光ディスクを測定したい回転数で回転させた状態で、偏光光学系光ピックアップを基準用ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、偏光光学系光ピックアップにより基準用ディスクから反射して得られる信号を測定し、基準信号として記憶する基準測定手段と、測定対象光ディスクを測定したい回転数で回転させた状態で、偏光光学系光ピックアップを測定対象光ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、偏光光学系光ピックアップにより測定対象光ディスクから反射して得られる信号を測定する測定対象測定手段と、基準信号に対する当該測定により得られた信号の減少度合から測定対象光ディスクの複屈折量を推定する推定手段とを備えている。
【0042】
図7に本発明の一実施の形態に係る複屈折量推定装置の構成の一例を示す。図示の複屈折量推定装置は、スピンドルモータ13を駆動するためのスピンドルドライバ51と、送りモータ15の送り制御と偏光光学系光ピックアップOPUのフォーカシング制御およびトラッキング制御とを行うBTLドライバ53と、上記加算回路41とピークホールド回路43を含むアナログシグナルプロセッサ(ASP)55とを有する。アナログシグナルプロセッサ55は、レーザドライバ25(図3)を制御して、半導体レーザLDから出射されるレーザビームの光量を制御できる。
【0043】
アナログシグナルプロセッサ55とBTLドライバ53とスピンドルドライバ51とは、中央処理装置47によって制御される。中央処理装置47は、CD−DSP471と、ENDEC472と、G/A473と、マイクロコントローラ474と、ダイナミックRAM475やフラッシュメモリ476などのメモリとを有する。
【0044】
中央処理装置47は、ATAPIインタフェース(IF)57を介してホストパーソナルコンピュータ(PC)60に接続されている。ホストPC60は、図示しないメモリを備えている。中央処理装置47とホストPC60との組み合わせが、上述した基準測定手段、測定対象測定手段、および推定手段として働く。
【0045】
尚、偏光光学系光ピックアップOPU、アナログシグナルプロセッサ55、スピンドルモータ13、送りモータ15、BTLドライバ53、スピンドルモータ51、CPU47、およびATAPIインタフェース57とによって読み取り装置(光ディスクドライブ)62が構成されている。
【0046】
中央処理装置47はBTLドライバ53へ送り指令を送出する。この送り指令に応答して、BTLドライバ53は送りモータ15を駆動して、偏光光学系光ピックアップOPUを光ディスクDISCの内周から外周へ向かって移動させることができる。
【0047】
また、中央処理装置47はスピンドルドライバ51へ回転数指令を送出する。この回転数指令に応答して、スピンドルドライバ51は、その回転数指令で指定された回転数でスピンドルモータ13を回転し、それにより、光ディスクDISCを異なる複数の回転数で回転させることができる。
【0048】
偏光光学系光ピックアップOPUにより光ディスクDISCから反射して得られる信号は、アナログシグナルプロセッサ55を介して中央処理装置47に取り込まれる。このとき、アナログシグナルプロセッサ55内のピークホールド回路43によって、I−TOPのレベルが中央処理装置47に取り込まれる。この取り込まれたI−TOPのレベルは、中央処理装置47からATAPIインタフェース57を介してホストPC60へ転送される。
【0049】
図8に、基準用光ディスクおよび測定対象光ディスクを測定したい回転数で回転させたときに、偏光光学系光ピックアップOPUを基準用光ディスクおよび測定対象光ディスクの内周から外周へ向かって移動させたときに得られたI−TOPのレベルを示す。このようにして得られたI−TOPのレベルのデータは、中央処理装置47からホストPC60へ転送されてそのメモリ(図示せず)にログファイルとして保存され、図示しない表示装置上に画面として表示される。
【0050】
I−TOPのレベルが減少していれば、ホストPC60は測定対象光ディスクDISCの回転応力による複屈折の影響であると判断(判定)出来る。
【0051】
図8から明らかなように、光ディスクが基準用光ディスクのときには、偏光光学系光ピックアップOPUの位置に拘らず、偏光光学系光ピックアップOPUから得られるI−TOPのレベルは変化しないことが分かる。換言すれば、基準用光ディスクでは、回転力(遠心力)により応力が発生しても複屈折が静止状態に比べ著しく変化しない。そこで、本発明では、後述するように、このとき得られるI−TOPのレベルを基準信号として用いる。
【0052】
これに対して、光ディスクが測定対象光ディスクのときには、偏光光学系光ピックアップOPUの位置に依存して、偏光光学系光ピックアップOPUから得られるI−TOPのレベルが変化することが分かる。
【0053】
以上のことを考慮に入れて、本発明の実施の形態では、次に述べるように、測定対象光ディスクDISCの複屈折量を測定、推定する。
【0054】
基準用光ディスクが読み取り装置62のターンテーブル17に装着された後、中央処理装置47は、先ず、回転数指令をスピンドルドライバ51へ送出して、基準用光ディスクを測定したい回転数(例えば、48倍速)で回転させた状態で、送り指令をBTLドライバ53へ送出して、偏光光学系光ピックアップOPUを基準用光ディスクの内周から外周へ予め決められた位置(アドレス)へ移動させて、当該位置で偏光光学系光ピックアップOPUにより基準用光ディスクから反射して得られる信号(I−TOPのレベル)をピークホールド回路43を介して測定し、そのアドレスごとのI−TOPのレベルをホストPC60にATAPIインタフェース57を介して転送し、ホストPC60内のメモリ(図示せず)に基準信号として記憶(保存)させる。
【0055】
次に、測定対象光ディスクDISCが読み取り装置62のターンテーブル17に装着された後、中央処理装置47は、回転数指令をスピンドルドライバ51へ送出して、測定対象光ディスクDISCを測定したい回転数(例えば、48倍速)で回転させた状態で、送り指令をBTLドライバ53へ送出して、偏光光学系光ピックアップOPUを測定対象光ディスクDISCの内周から外周へ予め決められた位置(アドレス)へ移動させて、当該位置で偏光光学系光ピックアップOPUにより測定対象光ディスクDISCから反射して得られる信号(I−TOPのレベル)をピークホールド回路43を介して測定し、そのアドレスごとのI−TOPのレベルをホストPC60にATAPIインタフェース57を介して転送する。
【0056】
ホストPCは、保存されている基準信号と当該測定により得られた信号のそれぞれの偏光光学系光ピックアップOPUの位置でのレベルを比較して、その減少度合から測定対象光ディスクDISCの複屈折量を推定する。信号レベルの低下と測定対象光ディスクDISCの複屈折量との間には相関があるため、測定対象光ディスクDISCの絶対的な複屈折量の測定値へ換算することが可能となる。
【0057】
図9に光検出器PDへの戻り光の光量と光ディスクDISCの複屈折量の依存関係を図示する。図9において、縦軸は光検出器PDへの戻り光の光量を最大値を1に規格化して示し、横軸は光ディスクDISCの複屈折量[nm]を示している。ここでは、1/4波長板QWPから光ディスクDISCへ向けて出射される出射光が完全円偏光であるとし、また、半導体レーザLDから出射されるレーザビームの波長が785nmであると仮定する。
【0058】
図9から明らかなように、光検出器PDへの戻り光の光量が少なくなるにつれて、光ディスクDISCの複屈折量が大きくなることが分かる。尚、光検出器PDへの戻り光の光量が零のとき、光ディスクDISCの複屈折量は392.5[nm]である。
【0059】
次に、図10を参照して、光検出器PDへの戻り光の光ディスクDISCの複屈折依存について説明する。1/4波長板QWPに対して光が垂直に入射し、直線偏光の方向がX(ラジアル)方向に平行で、光ディスクDISCに複屈折がないという理想的な場合を想定する。この場合、1/4波長板QWPを透過した光は円偏光となる。ここでは、仮に円偏光が右回りとする。光ディスクDISCで反射された光は左回りの円偏光となって1/4波長板QWPに入射する。この1/4波長板QWPの出射光はY(タンジェンシャル)方向に平行な直線偏光となって、偏光ビームスプリッタPBSを100%近く透過し、光検出器PDに入射する。以降、この状態を1として規格化して考察を進める。
【0060】
次に、光ディスクDISCの複屈折により位相がδラジアン進んだ状態を想定する。以下では、▲1▼0<δ<π/2の時、▲2▼δ=π/2の時、▲3▼π/2<δ<πの時、▲4▼δ=πの時の4通りの場合に分けて説明する。
【0061】
▲1▼0<δ<π/2の時
光ディスクDISCで反射された光は左回りの楕円偏光となって1/4波長板QWPに入射し、1/4波長板QWP内部のある位置で直線偏光となる。その後、1/4波長板QWPの出射光は右回りで位相が入射光からπ/2進んだ楕円偏光となって出射される。偏光ビームスプリッタPBSを透過する光の光量は、楕円のY方向の成分で現されるので、光検出器PDの入射光の光量はcos(δ/2)となる。
【0062】
▲2▼δ=π/2の時
光ディスクDISCで反射された光はY方向に平行な直線偏光となって1/4波長板QWPに入射し、1/4波長板QWPから右回りの円偏光となって出射される。従って、光検出器PDの入射光の光量は同様にcos(π/4)≒0.707となる。
【0063】
▲3▼π/2<δ<πの時
光ディスクDISCで反射された光は右回りの楕円偏光となって1/4波長板QWPに入射し、1/4波長板QWP内部のある位置で円偏光となる。その後、1/4波長板QWPの出射光は右回りで位相が入射光からπ/2進んだ楕円偏光となって出射される。従って、光検出器PDの入射光の光量はcos(δ/2)となる。
【0064】
▲4▼δ=πの時
光ディスクDISCで反射された光は右回りの円偏光となって1/4波長板QWPに入射し、1/4波長板QWPからX方向に平行な直線偏光となって出射される。従って、光検出器PDの入射光の光量は同様にcos(π/2)=0となる。
【0065】
以上をまとめて表およびグラフ化したものを、それぞれ、図11および図12に図示する。図11は光ディスクの複屈折量と、位相ズレおよび光検出器の入射光量との関係を示す表である。図12は光検出器の入射光量と光ディスクの複屈折量との関係を示す図である。
【0066】
Y方向が長径となる楕円偏光は、光ディスクDISCの複屈折により進む位相δが0からπの範囲にある場合を示している。この場合は、図12に示したグラフの光ディスクDISCの複屈折量が0nmから392.5nmの部分に相当する。
【0067】
一方、X方向が長径となる楕円偏光は、光ディスクDISCの複屈折により進む位相δがπ以上又はマイナスになった場合を示している。この場合は、図12に示したグラフの光ディスクDISCの複屈折量が392.5nmから785nmの部分に相当する。
【0068】
このようにして、本発明による複屈折量推定装置では、基準用光ディスクを用いて偏光光学系光ピックアップOPUからみた回転中の測定対象光ディスクDISCの複屈折量を推定することができる。また、本発明による複屈折量推定装置において使用する光ディスクドライブ62は、上述したように、既存の光ディスクドライブをそのまま使用するか或いは僅かに改造したものを使用することができる。従って、非常に安価に複屈折量推定装置を製造することができる。
【0069】
本発明は上述した実施の形態に限定せず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が可能なのは勿論である。例えば、上述した実施の形態では、ホストPC60と読み取り装置62とを組み合せて複屈折量推定装置を構成した例について説明したが、読み取り装置62内に内蔵されたCPU47をファームウェア(F/W)でデータの保存、比較を全て行い、液晶表示装置(LCD)などの表示装置をCPU47から制御することでデータを表示する一体型の装置で複屈折量推定装置を構成しても良い。また、上述した実施の形態では、I−TOPレベル検出回路は、加算回路41とピークホールド回路43とを備えているが、ピークホールド回路43を省略して、加算回路41の出力を直接CPU47へ供給するようにしても良い。この場合、CPU47内部において、A/D変換回路45で変換されたディジタル信号からピーク信号(I−TOPのレベル)を検出するようにすれば良い。また、上述した実施の形態では、偏光光学系光ピックアップにより基準用光ディスクおよび測定対象光ディスクから反射して得られる信号として、I−TOPのレベルを用いた場合についてのみ説明しているが、HF信号の振幅等を使用しても良いのは勿論である。
【0070】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、静止している状態の光ディスクではなく、回転している状態の光ディスクの複屈折量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る光ディスクの複屈折量推定装置が適用される光ディスクドライブの、光ピックアップが内周に移動したときの状態を示した図で、(a)は平面図、(b)は左側面図である。
【図2】図1に図示した光ディスクドライブの、光ピックアップが外周に移動したときの状態を示した図で、(a)は平面図、(b)は左側面図である。
【図3】図1および図2に示した光ディスクドライブに使用される、偏光光学系光ピックアップの構成を示すブロック図である。
【図4】光ディスクへ照射されたレーザビームのスポットを示す図で、(a)は平面図、(b)は概略断面図である。
【図5】図3に示す偏光光学系光ピックアップに用いられる、反射光(戻り光)を受光するための光検出器の構成を示す図で、(A)は正面図、(B)は右側面図である。
【図6】HF信号の反射側信号(I−TOP)のレベルを検出するI−TOPレベル検出回路の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の一実施の形態に係る複屈折量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図8】基準用光ディスクおよび測定対象光ディスクを測定したい回転数で回転させたときに、偏光光学系光ピックアップを基準用光ディスクおよび測定対象光ディスクの内周から外周へ向かって移動させたときに得られたI−TOPのレベルを示す図である。
【図9】光検出器への戻り光の光量と光ディスクの複屈折量の依存関係を示す図である。
【図10】光検出器への戻り光の光ディスクの複屈折依存を説明するための図である。
【図11】光ディスクの複屈折量と、位相ズレおよび光検出器の入射光量との関係を示す表である。
【図12】光検出器の入射光量と光ディスクの複屈折量との関係を示す図である。
【符号の説明】
OPU 偏光光学系光ピックアップ
DISC 測定対象光ディスク
13 スピンドルモータ
15 送りモータ
47 中央処理装置(CPU)
51 スピンドルドライバ
53 BTLドライバ
55 アナログシグナルプロセッサ(ASP)
60 ホストパーソナルコンピュータ(PC)
62 読み取り装置(光ディスクドライブ)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for estimating the amount of birefringence of an optical disc.
[0002]
[Prior art]
Recently, electronic devices such as personal computers are often equipped with optical disk drives (optical disk devices). As recording media usable for the optical disk drive, a compact disc-recordable (CD-R) and a compact disc-rewritable (CD-RW) are known.
[0003]
CD-R is a recordable recording medium. With a CD-R, data can be written only once, and what has been written cannot be erased or rewritten.
[0004]
The CD-RW is a rewritable recording medium, but is compatible with a CD-ROM and an audio CD (CD-DA). Unlike CD-R, CD-RW uses a phase-change material for the recording layer. In a CD-RW, an erased state (crystalline phase) and a recorded state (amorphous phase) are recorded by laser light irradiation, and data is read based on the difference in reflectance. A CD-RW has a lower reflectance of light from a medium than a press-type CD-ROM or a CD-R using a dye.
[0005]
Writing information (data) to a CD-R or CD-RW requires a dedicated device and a writing application. On the other hand, reading of information (data) from a CD-R or CD-RW can be executed by a normal CD-ROM drive. The CD-R, CD-RW, CD-ROM, audio CD, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM, DVD + RW, DVD-RW, and the like are collectively referred to herein as "optical disks".
[0006]
Now, in order to write information (data) to and read information (data) from or to such an optical disk, the optical disk drive is provided with a recording / reproducing optical pickup for irradiating a laser beam onto the optical disk. .
[0007]
Generally, this type of optical pickup includes a laser light source that emits a laser beam, and an optical system that guides the emitted laser beam to an optical disk. As described above, the CD-R can perform not only reading of information but also writing of information. In an optical pickup for a CD-R, the output of a laser beam emitted from a laser light source needs to be switched between when reading information and when writing information. The reason is that writing of information is performed by forming pits in the recording layer of the optical disk by irradiating a laser beam. The output of the laser beam emitted from the laser light source at the time of writing information is larger than the output at the time of reading information, for example, about 10 to 20 times.
[0008]
Now, in such an optical pickup, a laser beam emitted from the laser light source passes through an optical system, and is condensed on a signal recording surface of an optical disk by an objective lens constituting the optical system, thereby recording information ( Write) and erase. On the other hand, the optical pickup reproduces information by detecting reflected light (return light) from the signal recording surface with a photodetector (photodetector) as light detecting means. Note that there are two types of optical systems for optical pickups, a polarizing optical system and a non-polarizing optical system. Here, “polarizing optical system” refers to an optical system that can change the polarization direction of a laser beam, and “non-polarizing optical system” refers to an optical system that does not change the polarization direction of a laser beam. Say.
[0009]
As described above, in the optical disk drive, recording and reproduction of the optical disk are performed using the laser beam emitted from the optical pickup, so that focusing control and tracking control are indispensable. Here, “focusing control” refers to controlling the distance between the optical disc and the objective lens to be constant, and “tracking control” refers to following a beam spot of a laser beam on a track of the optical disc. It means to control to make it. In order to perform the focusing control and the tracking control, the optical pickup includes an optical pickup actuator for displacing the objective lens in a vertical direction (focus direction) and a horizontal direction (tracking direction).
[0010]
By the way, an optical disc has an optical defect called “birefringence”. Here, "birefringence" refers to a phenomenon in which two refracted lights appear when light is refracted at the boundary surface. In other words, birefringence means that when light passes through a substance, the speed at which the light travels varies depending on the direction of the vibrating surface of the light. is called. An azimuth in which light travels fast (phase advances) is called a “fast axis” of the retarder, and an azimuth that is slow (phase lags) is called a “slow axis”. The fast axis and the slow axis are collectively referred to as the "principal axis" of birefringence.
[0011]
A polymer alignment film, a liquid crystal polymer, an optical crystal and the like exhibit birefringence. Also, it is known that when an isotropic substance (medium) is applied with stress, an electric field, a magnetic field, or the like from the outside, it temporarily exhibits anisotropy and generates birefringence (photoelastic effect, Kerr effect, Magnetic birefringence). The "photoelastic effect" is a phenomenon in which, when a mechanical force is applied to an optically isotropic elastic body, strain or stress causes optical distortion, that is, optically anisotropic and birefringence. Say. The “Kerr effect” is one of the electro-optic effects, and refers to a birefringence induced by the square of the electric field E among phenomena in which the refractive index of a substance is changed by an electric field. “Magnetic birefringence” is a phenomenon in which an optically transparent substance or a transparent magnetic substance in a magnetic field causes optical birefringence, and is also called “Cotton-Mouton effect”.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In an optical disk drive using an optical pickup of a polarization optical system, a reflection signal from an optical disk is reduced due to the birefringence phenomenon.
[0013]
Further, in the case of a writable optical disk, a phenomenon that writing characteristics are deteriorated also occurs. This occurs because optical distortion occurs in the optical disk due to birefringence. Therefore, it is unclear how much the spot is distorted, and the quality degradation of the signal written on the optical disc cannot be predicted.
[0014]
Further, the value of the birefringence of the optical disc differs for each optical disc (that is, depending on molding conditions, materials, and the like). The value of the birefringence also differs depending on the position (location) of the optical disk due to the stress applied to the optical disk due to the increase in the number of rotations of the optical disk.
[0015]
Conventionally, there is an apparatus for measuring a birefringence amount of a stationary optical disc. However, there is no device that measures birefringence due to the effect of stress applied to an optical disk rotating at high speed.
[0016]
Further, birefringence of the optical disk is remarkably generated by a stress caused by a centrifugal force when the rotation speed of the optical disk is increased. Therefore, it is necessary to measure the birefringence of the optical disk while rotating the optical disk.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to provide a birefringence amount estimation device for an optical disc which can estimate birefringence caused by the effect of stress applied to a rotating optical disc.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the amount of birefringence of an optical disk under measurement (DISC) in a rotating state is estimated using an optical disk drive (62) equipped with a polarization optical system optical pickup (OPU). In a quantity estimating apparatus, the reference optical disk is rotated at the rotation speed to be measured, and the polarization optical system optical pickup is moved from the inner circumference to the outer circumference of the reference disk while the reference optical disk is being rotated. Measuring means (62, 60) for measuring a signal reflected from the optical disk and storing the signal as a reference signal, and measuring the polarization optical system optical pickup while rotating the optical disk to be measured at the desired rotational speed. While moving from the inner circumference to the outer circumference of the target optical disk, the light is reflected from the target optical disk by the polarization optical system optical pickup. A measuring object measuring means (60, 62) for measuring the obtained signal and an estimating means (60, 62) for estimating the birefringence of the optical disk to be measured from the degree of reduction of the signal obtained by the measurement with respect to the reference signal An apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disc, characterized in that the apparatus has:
[0019]
In the apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disc, the reference optical disc may be an optical disc whose birefringence does not change significantly as compared with a stationary state even when a stress is generated by a rotational force. As such a reference optical disk, for example, a glass optical disk or a selected optical disk can be used.
[0020]
Further, according to the present invention, a method of estimating the amount of birefringence of a rotating optical disk to be measured (DISC) using an optical disk drive (62) equipped with a polarization optical system optical pickup (OPU) is provided. Then, by comparing the signal obtained by picking up the reference optical disk with the polarizing optical system optical pickup and the signal obtained by picking up the measuring object optical disk with the polarizing optical system optical pickup, the duplication of the measuring object optical disk is performed. A method for estimating the amount of birefringence of an optical disc, characterized in that the amount of refraction is estimated (60, 62).
[0021]
It should be noted that the reference numerals in the parentheses are provided for easy understanding, are merely examples, and are not limited to these.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
First, an optical disk drive to which an apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disk according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a state when the optical pickup OPU moves to the inner periphery, and FIG. 2 shows a state when the optical pickup OPU moves to the outer periphery. 1 (a) and 2 (a) are plan views, and FIGS. 1 (b) and 2 (b) are left side views.
[0024]
On the chassis 11, a spindle motor 13 and a feed motor 15 are mounted. The spindle motor 13 rotates a turntable 17 mounted thereon. An optical disk (not shown) is mounted on the turntable 17. Therefore, when the spindle motor 13 rotates, the optical disk mounted on the turntable 17 also rotates.
[0025]
A drive reduction gear 19 is engaged with the drive shaft of the feed motor 15, and the drive reduction gear 19 is engaged with a rack 21 formed on one side of the optical pickup OPU. The optical pickup OPU is guided by a pair of guide shafts 23a and 23b. Therefore, when the feed motor 15 rotates, the optical pickup OPU is transported along the pair of guide shafts 23a and 23b.
[0026]
Referring to FIG. 3, the optical pickup OPU includes a semiconductor laser (laser diode) LD, a diffraction grating GRT, a collimator lens CL, a polarizing beam splitter PBS, a quarter-wave plate QWP, an objective lens OL, and a sensor. It has a lens SL and a photodetector PD. The illustrated optical pickup OPU includes a front monitor FM for monitoring a part of the laser beam emitted from the semiconductor laser LD, and a laser driver 25 for driving the semiconductor laser LD.
[0027]
The illustrated optical pickup OPU is called a polarization optical system optical pickup because it includes a polarization beam splitter PBS and a 波長 wavelength plate QWP at the branch of the forward path / return path.
[0028]
Incidentally, one laser beam emitted from the semiconductor laser LD is separated into three laser beams by the diffraction grating GRT. These three laser beams consist of a main beam at the center and sub-beams on both sides of the main beam. The laser beam emitted from the semiconductor laser LD is linearly polarized light.
[0029]
Anyway, the three laser beams emitted from the semiconductor laser LD and separated by the diffraction grating GRT are collimated by the collimator lens CL and then reflected at right angles by the polarization beam splitter PBS. The laser beam reflected by the polarizing beam splitter PBS is circularly polarized by the quarter-wave plate QWP, and then condensed (irradiated) on the signal recording surface (reflection surface) of the optical disc DISC via the objective lens OL. You.
[0030]
FIG. 4 shows a spot of the laser beam applied to the optical disc DISC. As described above, the three laser beams divided by the diffraction grating GRT connect three spots to the track on the pit surface of the optical disc DISC as shown in FIG.
[0031]
Returning to FIG. 3, the reflected light (return light) from the signal recording surface of the optical disc DISC passes through the objective lens OL, is bent 90 ° with respect to the polarization direction of the outward path by the quarter-wave plate QWP, and is polarized by the polarization beam splitter PBS. And is detected by the photodetector PD through the sensor lens SL.
[0032]
The illustrated optical pickup OPU employs a method using three beams formed using a diffraction grating as a tracking error detection method. Among the methods using three beams, the differential push-pull method is particularly used.
[0033]
More specifically, as described above, one laser beam emitted from the laser diode LD as a light source is separated into three laser beams by the diffraction grating GRT. Therefore, the reflected light (return light) from the optical disc DISC also includes three laser beams. Of the three laser beams, the central main beam is used to generate a read signal and a focus error signal, and the two sub beams on both sides are used to generate a tracking error signal.
[0034]
FIG. 5 shows a configuration of a photodetector PD for receiving reflected light (return light). 5A is a front view, and FIG. 5B is a right side view. The photodetector PD has a main light receiving element 31 for receiving a main beam, and a pair of sub light receiving elements 32 and 33 for receiving two sub beams on both sides. The main light receiving element 31 is constituted by a four-division photodiode, and each of the sub light receiving elements 32 and 33 is constituted by a two-division photodiode.
[0035]
Therefore, of the three spots shown in FIG. 4A, the reflected light (main part) from the center spot (the part marked with A, B, C, and D in FIG. 4A). 5) are received by the main light receiving element 31 shown in FIG. 5 as four main electric signals indicated by reference numerals A, B, C, and D in FIG. The reflected light (sub-beam) from the spot on one side (the portion denoted by reference signs E and F in FIG. 4A) is transmitted by one sub-light receiving element 32 shown in FIG. Are received as two sub-electrical signals indicated by symbols E and F. Then, the reflected light (sub-beam) from the other side spot (the part marked with G and H in FIG. 4A) is reflected by the other sub-light receiving element 33 shown in FIG. Are received as two sub-electric signals indicated by G and H symbols.
[0036]
Next, a circuit for detecting the level of a reflection-side signal (hereinafter, referred to as “I-TOP”) of the HF signal will be described with reference to FIG.
[0037]
The illustrated I-TOP level detection circuit includes an addition circuit 41, a peak hold circuit 43, and an A / D conversion circuit 45. The A / D conversion circuit 45 is built in a central processing unit (CPU) 47.
[0038]
The adder circuit 41 includes an operational amplifier 411. The four main electric signals described above are supplied to the non-inverting input terminal + thereof through the resistors 422 to 425, and the HF reference voltage is supplied to the inverting input terminal thereof. It is supplied via a resistor 426, and a resistor 427 is connected between its output terminal and the inverting input terminal-. The output terminal of the adding circuit 41 is connected to the input terminal of the peak hold circuit 43. The peak hold circuit 43 holds the peak of the signal added by the addition circuit 41 and outputs a peak hold signal. An output terminal of the peak hold circuit 43 is connected to an input terminal of the A / D conversion circuit 45. The A / D conversion circuit 45 is also supplied with an HF reference signal. The A / D conversion circuit 45 converts the peak hold signal output from the peak hold circuit 43 into a digital signal. This digital signal indicates the level of the I-TOP.
[0039]
Anyway, the I-TOP level detection circuit detects the level of I-TOP as described above.
[0040]
The present invention utilizes the fact that the level of the I-TOP and the birefringence of the optical disc DISC to be measured are correlated, and the birefringence of the optical disc to be measured (actually, “relative birefringence )). That is, the higher the level of I-TOP, the smaller the amount of birefringence, and the lower the level of I-TOP, the larger the amount of birefringence. In the present invention, a reference optical disk is used in which birefringence does not significantly change even when stress is generated due to rotational force (centrifugal force) as compared with a stationary state. As such a reference optical disk, for example, a glass optical disk or a selected optical disk can be used. Therefore, in the present invention, the level of the I-TOP measured by the polarization optical system optical pickup OPU from the reference optical disk which is not affected by the stress is set as the reference level, and the optical disk to be measured which is affected by the reference level and the stress is determined. The relative birefringence is estimated from the degree of decrease (ratio) of the I-TOP level measured by the polarization optical system optical pickup OPU from the DISC.
[0041]
As described above, the conventional optical disc birefringence measuring apparatus measures the birefringence of a measured optical disc in a stationary state. On the other hand, the apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disk according to the present invention estimates the amount of birefringence of an optical disk DISC in a rotating state using a reference optical disk. In the present invention, the amount of birefringence of the optical disc DISC to be measured in a rotating state is determined by using a reference optical disc and an optical disc drive (FIGS. 1 and 2) equipped with a polarization optical system optical pickup OPU (FIG. 3). ,presume. That is, the apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disc according to the present invention moves the polarization optical system optical pickup from the inner circumference to the outer circumference of the reference disc while rotating the reference optical disc at the rotation speed to be measured. A reference measuring means for measuring a signal reflected from a reference disk by a polarization optical system optical pickup and storing the signal as a reference signal, and a polarization optical system optical pickup with the target optical disk rotated at a desired rotational speed. Measuring means for measuring a signal obtained by being reflected from the optical disk to be measured by the polarization optical system optical pickup while moving the optical disk from the inner circumference to the outer circumference of the optical disk to be measured, and a signal obtained by the measurement with respect to the reference signal. Estimating means for estimating the amount of birefringence of the optical disk to be measured from the degree of signal decrease.
[0042]
FIG. 7 shows an example of a configuration of a birefringence amount estimation device according to an embodiment of the present invention. The illustrated birefringence amount estimating apparatus includes a spindle driver 51 for driving the spindle motor 13, a BTL driver 53 for performing feed control of the feed motor 15 and focusing control and tracking control of the polarization optical system optical pickup OPU, An analog signal processor (ASP) 55 including an addition circuit 41 and a peak hold circuit 43 is provided. The analog signal processor 55 controls the laser driver 25 (FIG. 3) to control the amount of laser beam emitted from the semiconductor laser LD.
[0043]
The analog signal processor 55, the BTL driver 53, and the spindle driver 51 are controlled by the central processing unit 47. The central processing unit 47 has a CD-DSP 471, an ENDEC 472, a G / A 473, a microcontroller 474, and a memory such as a dynamic RAM 475 and a flash memory 476.
[0044]
The central processing unit 47 is connected to a host personal computer (PC) 60 via an ATAPI interface (IF) 57. The host PC 60 has a memory (not shown). The combination of the central processing unit 47 and the host PC 60 functions as the above-described reference measurement unit, measurement target measurement unit, and estimation unit.
[0045]
A reading device (optical disk drive) 62 is constituted by the polarization optical system optical pickup OPU, analog signal processor 55, spindle motor 13, feed motor 15, BTL driver 53, spindle motor 51, CPU 47, and ATAPI interface 57. .
[0046]
The central processing unit 47 sends a sending command to the BTL driver 53. In response to this feed command, the BTL driver 53 drives the feed motor 15 to move the polarization optical system optical pickup OPU from the inner circumference to the outer circumference of the optical disc DISC.
[0047]
Further, the central processing unit 47 sends a rotation speed command to the spindle driver 51. In response to the rotation speed command, the spindle driver 51 rotates the spindle motor 13 at the rotation speed specified by the rotation speed command, thereby rotating the optical disc DISC at a plurality of different rotation speeds.
[0048]
A signal obtained by being reflected from the optical disc DISC by the polarization optical system optical pickup OPU is taken into the central processing unit 47 via the analog signal processor 55. At this time, the level of the I-TOP is taken into the central processing unit 47 by the peak hold circuit 43 in the analog signal processor 55. The captured I-TOP level is transferred from the central processing unit 47 to the host PC 60 via the ATAPI interface 57.
[0049]
FIG. 8 shows a case where the polarization optical system optical pickup OPU is moved from the inner circumference to the outer circumference of the reference optical disk and the measurement target optical disk when the reference optical disk and the measurement target optical disk are rotated at the rotation speed to be measured. The obtained I-TOP level is shown. The I-TOP level data thus obtained is transferred from the central processing unit 47 to the host PC 60, stored in its memory (not shown) as a log file, and displayed as a screen on a display device (not shown). Is done.
[0050]
If the level of the I-TOP has decreased, the host PC 60 can determine (determine) that it is the influence of the birefringence due to the rotational stress of the optical disc DISC to be measured.
[0051]
As is clear from FIG. 8, when the optical disk is the reference optical disk, the level of the I-TOP obtained from the polarization optical system optical pickup OPU does not change regardless of the position of the polarization optical system optical pickup OPU. In other words, in the reference optical disk, even if stress is generated due to rotational force (centrifugal force), the birefringence does not change significantly compared to the stationary state. Therefore, in the present invention, as described later, the level of the I-TOP obtained at this time is used as a reference signal.
[0052]
On the other hand, when the optical disk is the optical disk to be measured, the level of the I-TOP obtained from the polarization optical system optical pickup OPU changes depending on the position of the polarization optical system optical pickup OPU.
[0053]
In consideration of the above, in the embodiment of the present invention, the amount of birefringence of the optical disc DISC to be measured is measured and estimated as described below.
[0054]
After the reference optical disc is mounted on the turntable 17 of the reading device 62, the central processing unit 47 first sends a rotation speed command to the spindle driver 51, and the rotation speed (for example, 48 × speed) at which the reference optical disc is to be measured is measured. ), The feed command is sent to the BTL driver 53, and the polarization optical system optical pickup OPU is moved from the inner circumference to the outer circumference of the reference optical disc from a predetermined position (address) to the position. , A signal (I-TOP level) obtained by reflection from the reference optical disk by the polarization optical system optical pickup OPU is measured via the peak hold circuit 43, and the I-TOP level for each address is sent to the host PC 60 by the ATAPI. The data is transferred via the interface 57 and stored as a reference signal in a memory (not shown) in the host PC 60. Storage) makes.
[0055]
Next, after the measurement target optical disc DISC is mounted on the turntable 17 of the reading device 62, the central processing unit 47 sends a rotation speed command to the spindle driver 51, and the rotation speed (for example, the rotation speed at which the measurement target optical disc DISC is to be measured) , 48 ×), and sends a feed command to the BTL driver 53 to move the polarization optical system optical pickup OPU from the inner circumference to the outer circumference of the optical disc DISC to be measured to a predetermined position (address). At this position, a signal (I-TOP level) obtained by reflection from the optical disc DISC to be measured by the polarization optical system optical pickup OPU is measured via the peak hold circuit 43, and the level of the I-TOP for each address is measured. To the host PC 60 via the ATAPI interface 57.
[0056]
The host PC compares the level of the stored reference signal and the level of the signal obtained by the measurement at the position of the polarization optical system optical pickup OPU, and determines the amount of birefringence of the optical disc DISC to be measured from the degree of decrease. presume. Since there is a correlation between the decrease in the signal level and the birefringence amount of the optical disc DISC to be measured, it is possible to convert the signal into a measured value of the absolute birefringence of the optical disc DISC to be measured.
[0057]
FIG. 9 illustrates the dependence of the amount of returning light to the photodetector PD and the amount of birefringence of the optical disc DISC. In FIG. 9, the vertical axis represents the amount of return light to the photodetector PD with the maximum value normalized to 1, and the horizontal axis represents the birefringence [nm] of the optical disc DISC. Here, it is assumed that the light emitted from the quarter-wave plate QWP toward the optical disc DISC is perfectly circularly polarized light, and that the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser LD is 785 nm.
[0058]
As is clear from FIG. 9, it is found that the birefringence of the optical disc DISC increases as the amount of return light to the photodetector PD decreases. When the amount of light returning to the photodetector PD is zero, the birefringence of the optical disc DISC is 392.5 [nm].
[0059]
Next, the dependence of the return light to the photodetector PD on the birefringence of the optical disc DISC will be described with reference to FIG. It is assumed that light is perpendicularly incident on the quarter-wave plate QWP, the direction of linearly polarized light is parallel to the X (radial) direction, and the optical disc DISC has no birefringence. In this case, light transmitted through the quarter-wave plate QWP becomes circularly polarized light. Here, it is assumed that the circularly polarized light is clockwise. The light reflected by the optical disc DISC is turned into counterclockwise circularly polarized light and enters the quarter-wave plate QWP. The light emitted from the quarter-wave plate QWP becomes linearly polarized light parallel to the Y (tangential) direction, transmits nearly 100% through the polarization beam splitter PBS, and enters the photodetector PD. Hereinafter, this state is set to 1 and standardized for consideration.
[0060]
Next, it is assumed that the phase is advanced by δ radians due to the birefringence of the optical disc DISC. In the following, 4) when (1) 0 <δ <π / 2, (2) when δ = π / 2, (3) when π / 2 <δ <π, and (4) when δ = π A description will be given separately for the following cases.
[0061]
{Circle around (1)} When 0 <δ <π / 2, the light reflected by the optical disk DISC is converted into left-handed elliptically polarized light, enters the quarter-wave plate QWP, and is straightened at a certain position inside the quarter-wave plate QWP. It becomes polarized light. Thereafter, the outgoing light from the quarter-wave plate QWP is emitted as elliptically polarized light in a clockwise direction with a phase advanced by π / 2 from the incident light. Since the amount of light transmitted through the polarization beam splitter PBS is represented by a component in the Y direction of the ellipse, the amount of light incident on the photodetector PD is cos (δ / 2).
[0062]
{Circle around (2)} When δ = π / 2, the light reflected by the optical disc DISC is converted into linearly polarized light parallel to the Y direction, enters the quarter-wave plate QWP, and rotates clockwise from the quarter-wave plate QWP. And emitted. Therefore, the light amount of the incident light on the photodetector PD is also cos (π / 4) ≒ 0.707.
[0063]
{Circle around (3)} When π / 2 <δ <π, the light reflected by the optical disc DISC becomes clockwise elliptically polarized light, enters the quarter-wave plate QWP, and forms a circle at a certain position inside the quarter-wave plate QWP. It becomes polarized light. Thereafter, the outgoing light from the quarter-wave plate QWP is emitted as elliptically polarized light in a clockwise direction with a phase advanced by π / 2 from the incident light. Therefore, the light quantity of the incident light on the photodetector PD is cos (δ / 2).
[0064]
{Circle around (4)} When δ = π, the light reflected by the optical disk DISC is converted into clockwise circularly polarized light, enters the quarter-wave plate QWP, and becomes linearly polarized light parallel to the X direction from the quarter-wave plate QWP. And is emitted. Therefore, the light quantity of the incident light on the photodetector PD is also cos (π / 2) = 0.
[0065]
Tables and graphs that summarize the above are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. FIG. 11 is a table showing the relationship between the amount of birefringence of the optical disk, the phase shift, and the amount of incident light on the photodetector. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of incident light on the photodetector and the amount of birefringence on the optical disk.
[0066]
The elliptically polarized light whose major axis is in the Y direction indicates a case where the phase δ advanced by the birefringence of the optical disc DISC is in the range of 0 to π. In this case, the birefringence of the optical disc DISC in the graph shown in FIG. 12 corresponds to the portion where the birefringence is from 0 nm to 392.5 nm.
[0067]
On the other hand, the elliptically polarized light whose major axis is in the X direction indicates a case where the phase δ advanced by the birefringence of the optical disc DISC becomes π or more or becomes negative. In this case, the birefringence of the optical disc DISC in the graph shown in FIG. 12 corresponds to the portion from 392.5 nm to 785 nm.
[0068]
In this way, the birefringence amount estimating apparatus according to the present invention can estimate the birefringence amount of the rotating optical disc DISC as viewed from the polarization optical system optical pickup OPU using the reference optical disc. As described above, the optical disk drive 62 used in the birefringence amount estimating apparatus according to the present invention can use an existing optical disk drive as it is or use a slightly modified one. Therefore, the birefringence amount estimation device can be manufactured at very low cost.
[0069]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the host PC 60 and the reading device 62 are combined to form a birefringence amount estimation device has been described. However, the CPU 47 built in the reading device 62 is controlled by firmware (F / W). The birefringence amount estimating device may be configured by an integrated device that displays all data by controlling all display devices such as a liquid crystal display device (LCD) from the CPU 47 by storing and comparing data. In the above-described embodiment, the I-TOP level detection circuit includes the addition circuit 41 and the peak hold circuit 43. However, the peak hold circuit 43 is omitted and the output of the addition circuit 41 is directly sent to the CPU 47. You may make it supply. In this case, the CPU 47 may detect a peak signal (I-TOP level) from the digital signal converted by the A / D conversion circuit 45. Further, in the above-described embodiment, only the case where the level of the I-TOP is used as the signal obtained by reflection from the reference optical disk and the optical disk to be measured by the polarization optical system optical pickup is described. Of course, the amplitude or the like may be used.
[0070]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to estimate the birefringence amount of a rotating optical disc, not a stationary optical disc.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state of an optical disk drive to which an apparatus for estimating the amount of birefringence of an optical disk according to an embodiment of the present invention is applied when an optical pickup moves to an inner periphery; FIG. 3B is a left side view.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a state of the optical disk drive shown in FIG. 1 when an optical pickup moves to an outer periphery, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a left side view.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a polarization optical system optical pickup used in the optical disk drive shown in FIGS. 1 and 2;
4A and 4B are diagrams showing spots of a laser beam applied to an optical disk, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a schematic sectional view.
5A and 5B are diagrams illustrating a configuration of a photodetector for receiving reflected light (return light) used in the polarization optical system optical pickup illustrated in FIG. 3, wherein FIG. 5A is a front view and FIG. FIG.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an I-TOP level detection circuit that detects a level of a reflection side signal (I-TOP) of the HF signal.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a birefringence amount estimation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows the results obtained when the polarizing optical system optical pickup is moved from the inner circumference to the outer circumference of the reference optical disk and the optical disk to be measured when the optical disk for measurement and the optical disk to be measured are rotated at the rotation speed to be measured. It is a figure which shows the level of I-TOP.
FIG. 9 is a diagram showing a dependence relationship between the amount of returning light to the photodetector and the amount of birefringence of the optical disk.
FIG. 10 is a diagram for explaining dependence of return light to a photodetector on birefringence of an optical disk.
FIG. 11 is a table showing a relationship between a birefringence amount of an optical disc, a phase shift, and an incident light amount of a photodetector.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of incident light on a photodetector and the amount of birefringence on an optical disk.
[Explanation of symbols]
OPU Polarized optical system optical pickup DISC Optical disk 13 to be measured Spindle motor 15 Feed motor 47 Central processing unit (CPU)
51 Spindle driver 53 BTL driver 55 Analog signal processor (ASP)
60 Host personal computer (PC)
62 Reading device (optical disk drive)

Claims (5)

回転している状態の測定対象光ディスクの複屈折量を、偏光光学系光ピックアップを搭載した光ディスクドライブを用いて、推定する光ディスクの複屈折量推定装置であって、
基準用光ディスクを測定したい回転数で回転させた状態で、前記偏光光学系光ピックアップを前記基準用ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、前記偏光光学系光ピックアップにより前記基準用ディスクから反射して得られる信号を測定し、基準信号として記憶する基準測定手段と、
前記測定対象光ディスクを前記測定したい回転数で回転させた状態で、前記偏光光学系光ピックアップを前記測定対象光ディスクの内周から外周へ向かって移動させながら、前記偏光光学系光ピックアップにより前記測定対象光ディスクから反射して得られる信号を測定する測定対象測定手段と、
前記基準信号に対する当該測定により得られた信号の減少度合から前記測定対象光ディスクの複屈折量を推定する推定手段と
を有することを特徴とする光ディスクの複屈折量推定装置。
An apparatus for estimating the birefringence of an optical disc that estimates the amount of birefringence of an optical disc to be measured in a rotating state, using an optical disc drive equipped with a polarization optical system optical pickup,
While the reference optical disk is rotated at the rotation speed to be measured, the polarization optical system optical pickup is moved from the inner circumference to the outer circumference of the reference disk while the polarization optical system optical pickup is moved from the reference disk. Reference measuring means for measuring a signal obtained by reflection and storing the signal as a reference signal;
While the optical disk to be measured is being rotated at the rotation speed to be measured, the polarization optical system optical pickup is moved from the inner periphery to the outer periphery of the optical disk to be measured while the polarization optical system optical pickup is used to measure the measurement object. Measuring object measuring means for measuring a signal obtained by reflection from the optical disc;
Estimating means for estimating the amount of birefringence of the optical disk to be measured from the degree of decrease in the signal obtained by the measurement with respect to the reference signal.
前記基準用光ディスクが、回転力により応力が発生しても複屈折が静止状態に比べて著しく変化しない光ディスクである、請求項1に記載の光ディスクの複屈折量推定装置。The optical disc birefringence amount estimating device according to claim 1, wherein the reference optical disc is an optical disc whose birefringence does not significantly change as compared with a stationary state even when a stress is generated by a rotational force. 前記基準用光ディスクがガラス製光ディスクである、請求項2に記載の光ディスクの複屈折量推定装置。The optical disc birefringence amount estimation device according to claim 2, wherein the reference optical disc is a glass optical disc. 前記基準用光ディスクが選別した光ディスクである、請求項2に記載の光ディスクの複屈折量推定装置。The optical disc birefringence amount estimating apparatus according to claim 2, wherein the reference optical disc is a selected optical disc. 回転している状態の測定対象光ディスクの複屈折量を、偏光光学系光ピックアップを搭載した光ディスクドライブを用いて、推定する方法であって、
基準用光ディスクを前記偏光光学系光ピックアップによってピックアップして得られる信号と、前記測定対象光ディスクを前記偏光光学系光ピックアップによってピックアップして得られる信号と、を比較することによって、前記測定対象光ディスクの複屈折量を推定することを特徴とする、光ディスクの複屈折量推定方法。
A method of estimating the amount of birefringence of an optical disk to be measured in a rotating state using an optical disk drive equipped with a polarization optical system optical pickup,
By comparing a signal obtained by picking up the reference optical disk with the polarization optical system optical pickup and a signal obtained by picking up the measurement target optical disk with the polarization optical system optical pickup, the signal of the measurement target optical disk is compared. A method for estimating a birefringence of an optical disc, comprising estimating a birefringence.
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