JP2005129231A - Device for recording and reproducing optical disk - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスク記録再生装置に係り、特に高密度光ディスクの基板の厚さ分布の特徴を利用して補償を行なう光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置に関する。尚、本願において記録再生装置とは、記録装置、再生装置及びこれらの両装置を含むものとして使用する。 The present invention relates to an optical disc recording / reproducing apparatus, and more particularly, to an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head that performs compensation using the characteristics of the thickness distribution of a substrate of a high-density optical disc. In the present application, the recording / reproducing apparatus is used as including a recording apparatus, a reproducing apparatus, and both of these apparatuses.
光ディスクは、CD(コンパクトディスク)やDVD(デジタルバーサタイルディスク)などに代表されるように、透明基板の表面に微少な凹凸が刻印されることで情報が記録されている。この凹凸形状は、一般的に、プラスチック成形機金型内に、凹凸形状の母型となるスタンパーと呼ばれる型を装着し、射出成形などで作られる。そして、成形された基板上の表面にある凹凸形状の上に、アルミニウムなどの金属を成膜して、反射膜として使用される。この反射膜上には、保護膜と呼ばれる薄い樹脂層を形成したり、ダミー基板と呼ばれる基板を貼り合わせたりして光ディスクとなる。 As represented by CDs (compact discs) and DVDs (digital versatile discs), optical discs record information by imprinting minute irregularities on the surface of a transparent substrate. This uneven shape is generally made by injection molding or the like by mounting a mold called a stamper, which becomes a mother mold of an uneven shape, in a plastic molding die. Then, a metal such as aluminum is formed on the concavo-convex shape on the surface of the molded substrate and used as a reflective film. On this reflective film, a thin resin layer called a protective film is formed, or a substrate called a dummy substrate is bonded to form an optical disk.
ここで、光ディスクの一般的な製造方法について説明する。
まず、表面を平滑にしたガラス盤等の透明な基板上に、レジストを所定の厚さに塗布をする。その後、レジスト中の溶剤を除去してレジストを硬化させる。このレジストが塗布されたガラス盤(レジスト盤と呼ぶ)を回転させながら、カッティング装置に搭載された、所定のレーザ光で、上記レジスト盤上に螺旋状に情報を記録する。このときレーザ光は情報の内容に応じて光が断続的に遮断されたり、連続的な光線であったり、レーザ光が左右に微少に振られたりする。このレーザ光によりレジスト盤上のレジストが感光され、情報がレジスト上に記録される。
Here, a general manufacturing method of an optical disc will be described.
First, a resist is applied to a predetermined thickness on a transparent substrate such as a glass board having a smooth surface. Thereafter, the solvent in the resist is removed to cure the resist. Information is spirally recorded on the resist disk with a predetermined laser beam mounted on a cutting apparatus while rotating a glass disk (referred to as a resist disk) coated with the resist. At this time, the laser light is intermittently interrupted according to the content of information, is a continuous light beam, or the laser light is slightly shaken from side to side. The resist on the resist board is exposed by the laser light, and information is recorded on the resist.
このようなカッティング後、レジストを現像して潜像であった情報をレジストの凹凸形状の溝またはピットとして析出させる。この現像後、レジスト盤を乾燥させ、真空装置内に入れ、真空成膜で薄いニッケル導電膜を上記レジスト上に成膜する。この成膜後、真空装置からレジスト盤を取り出し、これを電気ニッケルメッキ槽に入れてレジスト上に成膜されたニッケル膜上にニッケルを析出させる。均一な厚さのニッケル膜を作成するためにレジスト盤はニッケルメッキ槽内で回転されている。所定の厚さのニッケル皮膜が形成されたならば、このレジスト盤をニッケルメッキ槽から取り出し、このレジスト盤を純水で洗浄する。この洗浄後、レジスト盤からニッケルメッキされた盤をはがす。
このニッケル盤上にはレーザ光で刻印されたレジストの形状が反転した凹凸が形成されている。このニッケル盤を溶剤で洗浄し、付着している残留レジストを除去する。
After such cutting, the resist is developed to deposit information that was a latent image as a groove or pit having a concavo-convex shape of the resist. After this development, the resist board is dried and placed in a vacuum apparatus, and a thin nickel conductive film is formed on the resist by vacuum film formation. After this film formation, the resist board is taken out from the vacuum apparatus, and this is put into an electric nickel plating tank to deposit nickel on the nickel film formed on the resist. In order to form a nickel film having a uniform thickness, the resist board is rotated in a nickel plating tank. When a nickel film having a predetermined thickness is formed, the resist board is taken out of the nickel plating tank, and the resist board is washed with pure water. After this cleaning, the nickel-plated board is peeled off from the resist board.
On this nickel disk, irregularities are formed by inverting the shape of the resist imprinted with laser light. This nickel disk is washed with a solvent to remove the remaining resist.
その後、一つの方法としては、このニッケル盤(マスター)から直接複製を取ってマザーを作る。これをマザー工程と呼び、カッティングされたレジスト盤と同様な凹凸形状を有している。更に、このマザーより複製を取ってスタンパーを作る。このマザー、スタンパーを取るときも、ニッケルメッキはメッキ槽内で回転させながら析出させる。このようにして、マスターと同じ形状の複製(スタンパー)を、マザーから多く取ることが出来る。大量に複製されたスタンパーは射出成形の母型として使用され、これにより短時間に光ディスクの大量生産が可能となる。 After that, one method is to make a mother by copying directly from this nickel board (master). This is called a mother process and has the same uneven shape as the cut resist board. Furthermore, a stamper is made by taking a duplicate from this mother. When removing the mother and stamper, the nickel plating is deposited while rotating in the plating tank. In this way, many copies (stampers) of the same shape as the master can be taken from the mother. The stamper replicated in large quantities is used as a mold for injection molding, which enables mass production of optical discs in a short time.
もう一つの方法としては、上記マスターをそのまま射出成型用の母型として使用する方法である。これらマスターまたはスタンパーは(以下、メタル原盤という)、盤の裏面を研磨機で平坦に研磨される。この裏面研磨は、一般にメタル原盤を回転させて行う。裏面研磨後、メタル原盤は成型用金型に装着される大きさに切断され、母型となる。 As another method, the master is used as it is as a mold for injection molding. These masters or stampers (hereinafter referred to as metal master discs) are polished flat on the back surface of the disc with a polishing machine. This back surface polishing is generally performed by rotating a metal master. After the backside polishing, the metal master is cut into a size that can be mounted on a molding die to become a mother die.
次に、ディスクの成形工程に母型が運ばれる。射出成形機には対向する方向に金型が取り付けられており、金型の一方に母型を装着する。射出成形機に樹脂を供給し、金型内でディスクを成形する。そして、1回の成形ごとに金型を開き、金型内で成形されたディスクが取り出される。取り出されたディスクの情報信号面上に反射膜が成膜され、CDであれば反射膜上に保護膜が、DVDであればダミーディスクと呼ばれるもう一枚の同じ形状をした基板と反射膜を内側にして貼り合わされる。次世代の光ディスクもこれと同様にして作成される。 Next, the mother die is carried to the disk forming process. A mold is attached to the injection molding machine in the opposite direction, and a mother mold is attached to one of the molds. Resin is supplied to the injection molding machine and the disc is molded in the mold. Then, the mold is opened for each molding, and the disk molded in the mold is taken out. A reflective film is formed on the information signal surface of the disc that has been taken out. A protective film is formed on the reflective film in the case of a CD, and another substrate having the same shape and called a dummy disk in the case of a DVD. Bonded inside. The next generation optical disc is produced in the same manner.
ところで、このディスクを再生するときは、凹凸形状が転写されている基板であって凹凸形状が転写されていない対向する表面より再生用レーザ光を照射し、凹凸形状に沿って形成された反射膜より反射された光を検出し、これにより情報の再生がなされる。 By the way, when reproducing this disk, a reflective film formed along the concavo-convex shape by irradiating a reproducing laser beam from the opposite surface on which the concavo-convex shape has been transferred and the concavo-convex shape is not transferred. More reflected light is detected, thereby reproducing information.
ここで従来の光ディスク再生装置について説明する。
図11は従来の光ディスク再生装置の一例を示す。図示例において光ディスクDはスピンドルモータ2に装着され、このスピンドルモータ2の回転により光ディスクDが回転する。信号を読み出すための光ヘッド4は光ディスクDの半径方向に移動が可能なように移動用フィードモータ6に接続されており、これよりレーザ光Lが光ディスクDに向けて照射される。そして、制御回路8からの再生動作の指令により、まず光ヘッド4が光ディスクDに焦点をあわせに行く。所定の反射光量が得られたら、スピンドルモータ2が回転する。この光ヘッド4は回転している光ディスクD上の反射光量が一定となるように内蔵する対物レンズ12により焦点を合し続け、トラッキングを取るために制御回路8内のトラッキング制御回路(図示せず)が動作し、光ディスクD内の情報信号列に沿ってトラッキングがかけられ、反射光量の変動として、光ディスクD内の情報信号S1が読み出される。得られた情報信号S1は信号処理回路10に導かれる。希望のトラックを再生したいときは制御回路8にその旨の信号を外部より送り、フィードモータ6を用いて希望のトラック付近を再生する。再生より得られるアドレスを信号処理し、希望のトラックか否かを判定し、希望のトラックが再生できるように更にフィードモータ6を動作させる。フィードモータで光ヘッド4がディスク半径上を移動する速度は1秒間に数センチである。このような動作の連続で光ディスクD上の情報信号が再生される。
Here, a conventional optical disk reproducing apparatus will be described.
FIG. 11 shows an example of a conventional optical disk reproducing apparatus. In the illustrated example, the optical disk D is mounted on the
この光ディスクの記録容量は、再生するレーザ光Lの光の波長と再生するときに用いる読み出し用光ヘッド4の対物レンズの開口数により決定される。一方、情報をどの程度正しく読み出すことが出来るかは、光学収差量により決定され、大まかにはそのシステムの光ヘッドの対物レンズの焦点深度に関係する。一般的には、記録容量が増加するにつれて焦点深度が浅くなり、そのため正しく情報を読む事が出来るための基板の厚さ偏差を少なくする必要がある。
The recording capacity of the optical disk is determined by the wavelength of the laser beam L to be reproduced and the numerical aperture of the objective lens of the read
ところで、光ディスクでは、情報の記録密度は、上述したように再生に用いるレーザ光Lの波長と再生に用いる光ヘッド4の対物レンズ12の開口数とで決定される。同一レーザ光を使用した場合、光ヘッド4の対物レンズ12の開口数を大きくすることによって、より高密度に記録された情報を再生することができるようになる。しかしながら、対物レンズ12の開口数を大きくすると、光の光路長が異なることによって生じる、基板厚さムラによる光の収差が、開口数の4乗で増加してしまう。
Incidentally, in the optical disc, the information recording density is determined by the wavelength of the laser beam L used for reproduction and the numerical aperture of the
例えばレーザ光の波長が780nm、開口数が0.45であるCD再生装置では、基板の厚さムラは±100μm以内に抑える必要があった。次に、開発された、波長が635nm、開口数が0.6であるDVD再生装置では基板の厚さムラは±30μm以内に抑える必要があった。このように、高密度ディスクになるに従い、ディスクの製作精度は加速度的に厳しくなる。一方、次世代とうたわれている波長400nmのレーザ光を使用する光ディスクの再生装置の場合、再生時に使用する対物レンズの開口数が、現在のDVDと同一の開口数0.6であっても基板の厚さムラは±20μmとなり、開口数0.8を使用する光ディスクの再生装置では基板の厚さムラはなんと±3μm程度に抑えなければならないと考えられている。また、DVDから規格に採用された2層ディスクの場合は、この厚さムラを2層間においても満足しなくてはならず、現状の延長線の技術を使用した場合、成立が非常に困難となる欠点を有していた。そして、この基板の厚さムラの発生は、前述したような現状のディスク製造方法では避けることができず、この厚さムラを吸収して補償することができる光ヘッドの開発が望まれていた。 For example, in a CD reproducing apparatus in which the wavelength of the laser beam is 780 nm and the numerical aperture is 0.45, it is necessary to suppress the substrate thickness unevenness to be within ± 100 μm. Next, in the developed DVD reproducing apparatus having a wavelength of 635 nm and a numerical aperture of 0.6, it is necessary to suppress the substrate thickness unevenness within ± 30 μm. Thus, as the density of the disk becomes higher, the manufacturing accuracy of the disk becomes increasingly severe. On the other hand, in the case of an optical disk reproducing apparatus using a laser beam having a wavelength of 400 nm, which is said to be the next generation, even if the numerical aperture of the objective lens used at the time of reproduction is the same as that of the current DVD, the substrate is 0.6. The thickness unevenness of the optical disk becomes ± 20 μm, and it is considered that the thickness unevenness of the substrate must be suppressed to about ± 3 μm in an optical disk reproducing apparatus using a numerical aperture of 0.8. Also, in the case of a double-layer disc adopted from DVD as a standard, this thickness variation must be satisfied even in the two layers, and it is very difficult to establish if the current extension line technology is used. Had the disadvantages. The occurrence of the uneven thickness of the substrate cannot be avoided by the current disk manufacturing method as described above, and the development of an optical head capable of absorbing and compensating for the uneven thickness has been desired. .
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、本発明の目的は、光ディスクを形成する基板の厚さムラを吸収して補償することが可能な光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置を提供することにある。 The present invention has been developed in order to effectively solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to absorb and compensate for the uneven thickness of the substrate on which the optical disk is formed. It is an object of the present invention to provide an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head capable of performing the above.
上記した課題を解決するために、本発明は、下記(1)〜(6)の構成を有する光ディスク記録再生装置を提供する。
(1) 光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされた補助レンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
(2) 光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光路長を変えるための2枚の透明電極間に液晶を封入した基板厚さ補償セルよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
(3) 光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされたコリメータレンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
(4) 光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って互いの距離が可変になされた2枚の凸レンズを含むビームエキスパンダよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
(5) 前記基板厚さ補償機構制御部は、前記光ヘッドから読み取られる再生信号の品質を判定する信号品質判定回路と、この信号品質判定回路の出力に基づいて前記基板厚さ補償機構を最適な状態に制御する補償機構駆動制御回路とによりなることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
(6) 前記基板厚さ補償機構制御部は、再生信号の品質の検査を行う時に再生信号の最良点の前後の状態を記憶し、その前後の中間の位置を調整位置として決定することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
In order to solve the above problems, the present invention provides an optical disc recording / reproducing apparatus having the following configurations (1) to (6).
(1) In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the side opposite to the optical disk of the objective lens, in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disk, by allowing movement along the optical axis, A substrate thickness compensation mechanism comprising an auxiliary lens having a variable distance from the objective lens is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit that performs compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary is provided. An optical disc recording / reproducing apparatus.
(2) In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head, on the opposite side of the objective lens from the optical disk, between two transparent electrodes for changing the optical path length in order to compensate for the uneven thickness of the substrate of the optical disk A substrate thickness compensation mechanism comprising a substrate thickness compensation cell enclosing a liquid crystal is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit that performs compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary is provided. Optical disc recording / reproducing apparatus.
(3) In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the side opposite to the optical disk of the objective lens, in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disk, by allowing movement along the optical axis, A substrate thickness compensation mechanism comprising a collimator lens having a variable distance from the objective lens is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit is provided to perform compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary. An optical disc recording / reproducing apparatus.
(4) In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the opposite side of the objective lens from the optical disc, the mutual distance along the optical axis is made variable in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disc. A substrate thickness compensation mechanism comprising a beam expander including two convex lenses is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit is provided for adjusting compensation by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary. Optical disc recording / reproducing apparatus.
(5) The substrate thickness compensation mechanism control unit optimizes the substrate thickness compensation mechanism based on a signal quality judgment circuit for judging the quality of a reproduction signal read from the optical head and the output of the signal quality judgment circuit. The optical disk recording / reproducing apparatus according to any one of (1) to (4), characterized in that the optical disk recording / reproducing apparatus comprises a compensation mechanism drive control circuit for controlling the state to a certain state.
(6) The substrate thickness compensation mechanism control unit stores a state before and after the best point of the reproduction signal when performing inspection of the quality of the reproduction signal, and determines an intermediate position before and after that as an adjustment position. The optical disc recording / reproducing apparatus according to any one of (1) to (5) above.
本発明の光ディスク記録再生装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。即ち光ディスクを構成する基板の厚さ変動(ムラ)はディスク円周方向に少ないことを利用することで、比較的動作速度が遅い基板厚さ補償用の回路を用いても、良好な基板厚さ補償が出来、基板厚さムラによる再生信号劣化が少なく、再生信号の品質を良好に維持することができる。 According to the optical disk recording / reproducing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. That is, by utilizing the fact that the thickness variation (unevenness) of the substrate constituting the optical disk is small in the circumferential direction of the disk, even if a circuit for compensating the substrate thickness whose operation speed is relatively slow is used, a good substrate thickness Compensation can be performed, deterioration of the reproduction signal due to substrate thickness unevenness is small, and the quality of the reproduction signal can be maintained well.
以下に、本発明に係る光ディスク記録再生装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は光ディスクの周方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフ、図2は光ディスク1枚毎の基板の厚さバラツキ(光ディスク上の同一位相位置)の一例を示すグラフ、図3は光ディスクの半径方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフである。
Hereinafter, an embodiment of an optical disk recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a graph showing an example of substrate thickness unevenness in the circumferential direction of the optical disc, FIG. 2 is a graph showing an example of substrate thickness variation (same phase position on the optical disc) for each optical disc, and FIG. It is a graph which shows an example of the thickness nonuniformity of the board | substrate in the radial direction.
まず、本発明装置を説明するに先立ち、前述したような光ディスクの製造方法によって、CDやDVDを初めとする光ディスクの基板がどのような厚さ分布を示すか調査を行なったので、その厚さ分布(ムラ)の調査結果について説明する。ここでは一例としてCDディスクの基板の厚さムラとDVDディスクの基板の厚さムラを示している。例えばCDディスクの基板においては、基板円周上の厚さバラツキは10μm程度(図1中のCDディスク基板)であるが、基板1枚ごとの平均厚さのバラツキ、または、ディスク基板の同一半径同一位相位置の厚さバラツキは70μm程度(図2中のCDディスク基板)もあり、ディスク基板の半径方向の厚さムラは20μm程度(図3中のCDディスク基板)であった。また、例えばDVDディスクの基板においては、基板円周上の厚さバラツキは5μm程度(図1中のDVDディスク基板)であるが、基板1枚ごとの平均厚さのバラツキまたは、ディスク基板の同一半径同一位相位置の厚さバラツキは20μm程度(図2中のDVDディスク基板)であり、ディスク半径方向の厚さムラは15μm程度(図3中のDVDディスク基板)であった。 First, before explaining the apparatus of the present invention, the thickness distribution of the optical disk substrate such as CD and DVD was investigated by the optical disk manufacturing method as described above. The investigation result of distribution (unevenness) will be described. Here, as an example, the uneven thickness of the substrate of the CD disk and the uneven thickness of the substrate of the DVD disk are shown. For example, in a CD disk substrate, the thickness variation on the substrate circumference is about 10 μm (the CD disk substrate in FIG. 1), but the average thickness variation for each substrate or the same radius of the disk substrate The thickness variation at the same phase position was about 70 μm (CD disk substrate in FIG. 2), and the thickness unevenness in the radial direction of the disk substrate was about 20 μm (CD disk substrate in FIG. 3). Further, for example, in the DVD disk substrate, the thickness variation on the substrate circumference is about 5 μm (DVD disk substrate in FIG. 1), but the average thickness variation for each substrate or the same disk substrate. The variation in thickness at the same phase in the radius was about 20 μm (DVD disc substrate in FIG. 2), and the thickness variation in the disc radial direction was about 15 μm (DVD disc substrate in FIG. 3).
このようにディスク基板の厚さムラが基板面内で特徴ある分布を有している原因は、光ディスクの製造上の特定工程を経ることで、ディスクが生産されるからであることが分かった。 Thus, it has been found that the reason why the uneven thickness of the disk substrate has a characteristic distribution in the substrate surface is that the disk is produced through a specific process in manufacturing the optical disk.
つまり、原因の一つはメタル原盤を製作するメッキ工程にある。つまりメッキはメッキ槽内で回転しながらメッキ取りが行われ、メタル原盤の裏ズリも回転によって研磨されるからである。このメタル原盤が回転されながら製造されると言うことは、出来上がったメタル原盤の回転方向の厚さムラは少なくなることを示していることが判明した。 In other words, one of the causes is the plating process for producing the metal master. That is, the plating is performed while rotating in the plating tank, and the backside of the metal master is also polished by the rotation. It has been found that the fact that this metal master is manufactured while being rotated indicates that the thickness unevenness in the rotating direction of the finished metal master is reduced.
原因のもう一つは、母型を取り付けた金型での射出成形にある。メッキ工程では回転動作によってメッキ取りがなされるので、メタル原盤の厚さムラは円周方向で少なく、直径方向で大きくなっている。また、用いるメタル原盤が異なれば、メタル原盤の平均厚さ、または同一半径同一位相での厚さは異なってしまう。このような特徴を有したメタル原盤が成形工程の母型として使用されると、一般に金型内の平坦度は非常に良好なため、成形された基板はメタル原盤の厚さムラの分布を受け継ぐようになる。更に、成形では成型時の樹脂射出量のバラツキにより、基板1枚ごとに使用する樹脂量は微妙に異なり、これが成形された基板の厚さの1枚ごとのバラツキとなって発生することが分かった。 Another cause is injection molding with a mold fitted with a mother die. In the plating process, plating is performed by a rotating operation, so that the thickness unevenness of the metal master is small in the circumferential direction and large in the diameter direction. In addition, if the metal master to be used is different, the average thickness of the metal master or the thickness at the same radius and the same phase will be different. When a metal master having such characteristics is used as a matrix for the molding process, the flatness in the mold is generally very good, so the molded substrate inherits the uneven thickness distribution of the metal master. It becomes like this. Furthermore, in molding, the amount of resin used for each substrate varies slightly due to variations in the amount of resin injected during molding, and this is found to occur as variations in the thickness of the molded substrate. It was.
つまり、基板厚さのバラツキは、生産工程の都合から、基板の円周方向では少なく、基板の直径方向では大きく、基板1枚ごとでは更に大きい事が分かった。さらにDVDディスクにおいては、片面から基板内の異なる厚さのところに2層の情報記録層を有する2層ディスクが登場した。このことは、現在の製造工程の特性にプラスして、ディスク構成の都合から基板厚さが異なる物があることを示している。このような2層ディスクの構造は次世代光ディスクにも踏襲されることが確実である。 That is, it was found that the variation in the substrate thickness is small in the circumferential direction of the substrate, large in the diameter direction of the substrate, and larger in each substrate, for convenience of the production process. Further, in the DVD disc, a double-layer disc having two information recording layers at different thicknesses in the substrate from one side has appeared. This indicates that there is a thing with different substrate thickness due to the convenience of the disk configuration, in addition to the characteristics of the current manufacturing process. Such a double-layer disc structure is surely followed by the next generation optical disc.
しかし、光ディスクの情報信号は、基板上に円周方向に情報が刻印されている。これはCD、DVD、次世代とも共通である。つまりディスクから情報を再生する場合は、先程述べたように、1周中の厚さムラが少ない方向に再生される。そして、再生時、早送りやトラックジャンプ、または異なるディスクを再生する場合、2層ディスクに於いて異なる層を再生する場合、のみ基板の厚さムラが大きな変化をすることが判明した。 However, the information signal of the optical disk is imprinted on the substrate in the circumferential direction. This is common to CD, DVD, and the next generation. That is, when information is reproduced from the disc, as described above, the information is reproduced in a direction in which the thickness unevenness in one round is small. It has been found that, when reproducing, fast-forwarding, track jumping, or reproducing different discs, the thickness unevenness of the substrate changes greatly only when different layers are reproduced in a two-layer disc.
従って、光ヘッドに、比較的動作速度の遅い基板厚さ補償機構を設け、上述したように早送り時、トラックジャンプ時、または異なるディスクを再生する時、2層ディスクの層間を再生する時のように、比較的基板厚さが異なるところを再生したときのみ上記基板厚さ補償機構を動作させれば充分に基板厚さによる光学収差を補正する効果があることが分かった。 Therefore, a substrate thickness compensation mechanism having a relatively slow operation speed is provided in the optical head, and as described above, when fast-forwarding, track jumping, or when reproducing a different disk, when reproducing between layers of a two-layer disk. In addition, it has been found that if the substrate thickness compensation mechanism is operated only when a portion having a relatively different substrate thickness is reproduced, the optical aberration due to the substrate thickness is sufficiently corrected.
例えば、通常に情報信号を再生している場合は高密度ディスクとなっても基板厚さの変動が少ないので収差に与える影響は少なく、光ヘッド自身が移動するような早送り、トラックジャンプ、ディスクのかけ替え、または光ヘッドが移動しなくても、異なる層を再生する場合の時は基板厚さの変動による収差が大きくなる傾向を有している。このような傾向を利用し、光ヘッド内に基板厚さを補償する機構を設けることで、ディスクが高密度となったときの基板厚さに起因する収差を減じることができる。 For example, when reproducing information signals normally, even if it is a high-density disk, there is little influence on aberrations because there is little fluctuation in the substrate thickness, and fast feed, track jump, disk Even when switching or reproducing the different layers, the aberration due to the variation of the substrate thickness tends to increase even when the optical head does not move. By utilizing such a tendency and providing a mechanism for compensating the substrate thickness in the optical head, it is possible to reduce the aberration caused by the substrate thickness when the disk has a high density.
この場合、ディスク円周上の情報を再生するときに得られる信号の交番周期よりもはるかに遅い周期で光ヘッドの収差補正をすることで、十分な効果が得られる。基板の厚さムラの性質から、ディスク円周方向に沿って情報を再生しているときには光ヘッドは収差補正を行わず、これに対してトラックジャンプ時、サーチ時、ディスクを載せ変えた時、2層ディスクで層間再生時、などの時に収差補正を行う。このような動作での収差補正用の回路としての応答時間は0.1秒〜0.5秒、またはそれ以下の遅い速度でも十分であり、収差を補償する基板の厚さも、5〜50μm程度の範囲で十分である。 In this case, a sufficient effect can be obtained by correcting the aberration of the optical head at a period much slower than the alternating period of the signal obtained when reproducing information on the disk circumference. Due to the uneven thickness of the substrate, the optical head does not correct aberrations when reproducing information along the circumferential direction of the disk. Aberration correction is performed at the time of interlayer reproduction on a two-layer disc. In such an operation, a response time as a circuit for correcting aberrations is sufficient even at a slow speed of 0.1 seconds to 0.5 seconds or less, and the thickness of the substrate for compensating the aberration is also about 5 to 50 μm. A range of is sufficient.
このような観点から、光ヘッドに基板の100μm程度の厚さ変動による、光学収差を除去(補償)する機構を設けることで、次世代と呼ばれる青色レーザ光を用いた高密度光ディスクの再生装置は、ディスク製造上の条件を厳しくしなくても生産できるメリットを有するようになるし、DVDで導入された2層ディスクも、次世代に向けて、3層、4層と多層化ディスクが製造できることが可能となる長所を有するようになる。 From this point of view, a high-density optical disk reproducing apparatus using blue laser light called the next generation is provided by providing a mechanism for removing (compensating) optical aberration due to a thickness variation of about 100 μm of the substrate in the optical head. And it has the merit that it can be produced without strict disc manufacturing conditions, and the dual-layer disc introduced in DVD can also produce multi-layer discs with 3 layers and 4 layers for the next generation Has the advantage of being possible.
このように、本発明は基板の厚さバラツキを補正するものであるから、基板厚さのバラツキは0.1mm以下のものに対して良好な効果が発揮できる。 As described above, since the present invention corrects the substrate thickness variation, the substrate thickness variation of 0.1 mm or less can exhibit a good effect.
本発明は次世代のみならず、現在のDVD2層ディスクでも効果がある。例えば、DVD規格の最小基板厚さである基板厚さが0.57mmの時に光学収差が最小となる光ヘッドを用いた再生装置があった場合、DVD規格の最大基板厚さである基板厚さが0.63mmの基板を有する光ディスクから情報を再生した場合、DVD信号再生時の信号ジッターが、0.9%劣化することを抑えることが出来る。 The present invention is effective not only for the next generation but also for current DVD double-layer discs. For example, when there is a reproducing apparatus using an optical head that minimizes optical aberration when the substrate thickness, which is the minimum substrate thickness of the DVD standard, is 0.57 mm, the substrate thickness, which is the maximum substrate thickness of the DVD standard. When information is reproduced from an optical disk having a substrate with a thickness of 0.63 mm, it is possible to suppress a 0.9% deterioration in signal jitter during DVD signal reproduction.
再生レーザ光の波長が635nmである光ヘッドの対物レンズの開口数(NA)0.6の再生装置においてこの程度の信号劣化量であるから、青色レーザ光の波長を有する次世代の再生装置であれば、DVDと同様の基板厚さムラがあれば、信号劣化量は3%を超えてしまうと考えられる。従って、特に次世代の青色レーザ光の波長の光ディスクでは、このような基板の厚さムラに対する光学収差の増加による再生信号の劣化は大きく、本発明の機構を用いないと基板厚さの制御をDVDに比べて遥かに厳しく制御しなくてはならなくなってしまう。 In a reproducing apparatus having a numerical aperture (NA) 0.6 of the objective lens of an optical head whose wavelength of the reproducing laser beam is 635 nm, the signal degradation amount is about this level. Therefore, in the next generation reproducing apparatus having the wavelength of the blue laser beam. If there is a substrate thickness unevenness similar to that of a DVD, the signal deterioration amount is considered to exceed 3%. Therefore, especially in the next generation of blue laser light wavelength optical disk, the degradation of the reproduction signal due to the increase in optical aberration due to the uneven thickness of the substrate is large, and the substrate thickness can be controlled without using the mechanism of the present invention. It must be controlled much more strictly than DVD.
しかし本発明に述べたとおり、基板の厚さムラの性質を利用し、光ヘッドに基板厚さ補償機構を搭載することで、次世代ディスクの実現の可能性が飛躍的に向上する事となる。しかもその基板厚さ補償機構は上述したように応答速度が比較的に遅くても可能なために、安価に実現することが可能である。 However, as described in the present invention, the possibility of realizing the next generation disk will be dramatically improved by using the substrate thickness compensation mechanism in the optical head by utilizing the property of the substrate thickness unevenness. . In addition, the substrate thickness compensation mechanism can be realized at a low cost because it is possible even when the response speed is relatively slow as described above.
このような基板厚さ補償機構は次のような機構乃至構造が考えられる。
(1)テーパ状、または階段状に厚さが異なる板厚補償板を光ヘッドの対物レンズと光ディスクとの間に装着し、この板厚補償板を連続的に移動させることで基板厚さの補償を行う。板厚補償板が動作するときは、ディスクが再生動作に入った時と、光ヘッド自体が移動する時と、2層以上の多層ディスクの層をジャンプし他の層に移動する時のみである。
Such a substrate thickness compensation mechanism may have the following mechanism or structure.
(1) A plate thickness compensation plate having different thicknesses in a taper shape or a step shape is mounted between the objective lens of the optical head and the optical disc, and the thickness of the substrate is adjusted by continuously moving the plate thickness compensation plate. Compensate. The plate thickness compensation plate operates only when the disk enters the reproducing operation, when the optical head itself moves, and when the layer of two or more multilayer disks jumps and moves to another layer. .
(2)光ヘッドの対物レンズを2枚組とし、両対物レンズの間隔を連続的に変化させて、基板厚さの補償をする。対物レンズが補償動作をするときは、上記(1)で述べた時と同じである。 (2) The objective lens of the optical head is made into a set of two, and the distance between both objective lenses is continuously changed to compensate for the substrate thickness. When the objective lens performs the compensation operation, it is the same as that described in (1) above.
(3)光ヘッドの対物レンズと光ディスクの間に、小さなセルをおき、このセル内に分子構造が屈折率異方性を有する材料を挿入し、電界の変化で分子の向きを変えて、セル内の光路長を変化させることで、見かけの基板厚さを補正する。その代表例の材料として液晶材料がある。この液晶の分子構造には、シッフ塩基系、エステル系、ピリミジン系等があり、機能的にはネマチック性液晶、強誘電性液晶、マルチプレックス駆動用、アクティブマトリクス用などがある。一般的な材料では例えば、厚さ1mmのセルを作り、この中にクロルベンゼンなどの、分極率が高く、ベンゼン環のような光学異方性の大きな材料を封入し、セル内に電界をかけることで、セル内のクロルベンゼンの分子の向きを一定方向にさせ、セル内の光学的な長さを変化させることが出来る。このセル内の屈折率が0.1変化すると、光学的な長さが100μm変化したことと等価である。このセルが補償動作する時は、上記(1)で述べた時と同じである。 (3) A small cell is placed between the objective lens of the optical head and the optical disk, a material having a refractive index anisotropy in the molecular structure is inserted into the cell, and the direction of the molecule is changed by changing the electric field. The apparent substrate thickness is corrected by changing the inner optical path length. A typical example is a liquid crystal material. The molecular structure of this liquid crystal includes a Schiff base type, an ester type, a pyrimidine type, and the like, and functionally includes a nematic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, a multiplex drive, and an active matrix. As a general material, for example, a cell having a thickness of 1 mm is formed, and a material having a high polarizability such as chlorobenzene and a large optical anisotropy such as a benzene ring is enclosed therein, and an electric field is applied to the cell. Thus, the orientation of chlorobenzene molecules in the cell can be made constant, and the optical length in the cell can be changed. A change of 0.1 in the refractive index in the cell is equivalent to a change in optical length of 100 μm. When this cell performs the compensation operation, it is the same as that described in (1) above.
これ以外の方法としては、対物レンズの後方に、1枚以上の補助レンズを設置し、対物レンズとその補助レンズとの間の距離を可変する事で同様な効果が得られる。このような補助レンズとしては、コリメーターレンズの使用、ビームエキスパンダーの使用などが考えられる。 As another method, the same effect can be obtained by installing one or more auxiliary lenses behind the objective lens and changing the distance between the objective lens and the auxiliary lens. As such an auxiliary lens, use of a collimator lens, use of a beam expander, or the like can be considered.
そして、このような光ヘッドを使用することで、一方の光ディスクについては、基板厚さの変動を、基板の円周方向と、基板の直径方向、基板1枚ごとの厚さ平均値と3種に分けて設定することが出来、光ディスクの生産性が飛躍的に向上し、かつ再生信号の品質も高品質が確保されることとなる。例えば現在市販されているDVDにおいては、基板厚さの円周方向の厚さムラを3μmPP、基板円周方向の厚さムラを100μmPP(PP:ピークツウピーク)、ディスク1枚ごとの平均厚さムラを100μmPPとすれば、基板厚さ補償の光ヘッドの性能と相まって、現状では成熟したCDの生産設備を使用しても、基板厚さから生じるジッター劣化量は、0.2%以下と飛躍的に向上することとなる。尚、上記厚さムラに関し、CD生産設備を用いた時には、円周方向の厚さムラが50μm程度と悪い値を示す金型も存在するので、ただ単に成熟したCD設備を用いても十分満足のいく次世代ディスクが得られない場合もあり、従って、金型の円周上における平坦性が数μmであることを確認しておくことが必要である。 By using such an optical head, with respect to one optical disk, the variation in the substrate thickness is determined in terms of the circumferential direction of the substrate, the diameter direction of the substrate, and the thickness average value for each substrate. Thus, the productivity of the optical disk is dramatically improved, and the quality of the reproduction signal is ensured. For example, in a commercially available DVD, the thickness unevenness in the circumferential direction of the substrate thickness is 3 μm PP, the thickness variation in the circumferential direction of the substrate is 100 μm PP (PP: peak-to-peak), and the average thickness for each disk. If the unevenness is set to 100 μm PP, coupled with the performance of the optical head for compensating the substrate thickness, even if a mature CD production facility is used at present, the jitter degradation resulting from the substrate thickness will jump to 0.2% or less. Will be improved. Regarding the above thickness unevenness, when CD production equipment is used, there are molds that show a bad value of thickness unevenness in the circumferential direction of about 50 μm, so even using a mature CD equipment is sufficiently satisfactory. Therefore, it is necessary to confirm that the flatness on the circumference of the mold is several μm.
例えば次世代の青色レーザ光を用いた再生装置において、レーザ光の波長400nm付近、光ヘッドの対物レンズの開口数0.6のシステムで、再生面側から再生できる情報層が1層の場合の単層ディスクであって、再生の光透過膜厚さ0.6mmの場合、用いる基板の厚さムラを、ディスク円周方向において±5μm〜±3μm、ディスク直径方向及びディスク間の厚さ変化を±30μm〜±20μmの範囲とすると、次世代での実現の可能性が高い数値である。また2層ディスクの場合ディスク円周方向の厚さムラは±4μmであり、2層の中間層の平均厚さが40μm〜20μmと言う範囲は単層ディスクと同様実現性の高い数値である。 For example, in a reproducing apparatus using a next-generation blue laser beam, the information layer that can be reproduced from the reproducing surface side is one layer in a system having a laser beam wavelength of about 400 nm and an optical head objective lens numerical aperture of 0.6. When the playback optical transmission film thickness is 0.6 mm, the thickness variation of the substrate used is ± 5 μm to ± 3 μm in the disk circumferential direction, the disk diameter direction and the thickness change between the disks. If the range is ± 30 μm to ± 20 μm, this is a numerical value that is highly likely to be realized in the next generation. In the case of a two-layer disc, the thickness unevenness in the disc circumferential direction is ± 4 μm, and the range where the average thickness of the two intermediate layers is 40 μm to 20 μm is a highly feasible numerical value as in the case of a single-layer disc.
この場合、単層ディスクでの基板厚さ変化は、例えば上記のディスク円周方向の厚さムラが±4μmで、ディスク直径方向及びディスク間の厚さ変化が20μmの場合は、厚さ最大44μmであり、2層ディスクの場合は同様に上記の中間層の平均厚さが30μmで円周方向の厚さムラが±4μmの時は厚さ変化は最大68μmとなり、単層盤のジッター劣化は2%、2層盤のジッター劣化は4%と見積もられる。次世代の信号もDVDと同様な信号方式を用いるとすると、ジッターはDVD規格と同じ8%以下とする必要があり、このためには、記録容量を減少させるか、ディスクの反りなど、レーザ光が情報記録面に垂直に当たらない事による信号劣化量を少なくする手段、つまりディスクの反り角を減少させるなどの手段を講じなくてはならないと言う欠点が解消できる。このように、基板厚さのバラツキを、光ヘッドで補うことの効果はディスク生産の効率を向上させ、つ安心して高容量の情報を記録することが出来る。この説明では本発明の動作は再生ジッタ−を測定しながら、本発明装置の最良動作点を求めることを説明したが、再生ジッタ−を用いるのは一つの例であって、例えば信号処理を行った後のエラー率を測定することで行っても良いし、最短ピット長より得られる、周期の揺らぎを測定することでも可能である。このことを実施例を挙げてさらに詳しく説明をする。 In this case, the substrate thickness change in the single-layer disc is, for example, when the thickness unevenness in the disc circumferential direction is ± 4 μm, and the thickness change between the disc diameter direction and the disc is 20 μm, the maximum thickness is 44 μm. Similarly, in the case of a two-layer disc, when the average thickness of the intermediate layer is 30 μm and the thickness unevenness in the circumferential direction is ± 4 μm, the thickness change is 68 μm at maximum, and the jitter deterioration of the single layer disc is The jitter degradation of 2% and 2 layer board is estimated to be 4%. If the next-generation signal uses the same signal system as DVD, the jitter must be 8% or less, which is the same as the DVD standard. For this purpose, laser light such as reduction in recording capacity or warping of the disk is required. However, it is possible to eliminate the disadvantage that means for reducing the amount of signal deterioration caused by not being perpendicular to the information recording surface, that is, means for reducing the warp angle of the disk, etc. must be taken. As described above, the effect of compensating for the variation in the substrate thickness with the optical head can improve the efficiency of disk production, and can record high-capacity information with peace of mind. In this explanation, the operation of the present invention has been described to obtain the best operating point of the device of the present invention while measuring the reproduction jitter. However, the use of the reproduction jitter is one example, for example, signal processing is performed. This can be done by measuring the error rate thereafter, or by measuring the period fluctuation obtained from the shortest pit length. This will be described in more detail with reference to examples.
(第1実施例)
図4は本発明の光ディスク記録再生装置の一実施例を示すブロック構成図、図5は図4中の光ヘッドの第1例を示す部分拡大図、図6は板厚補償板を示す平面図である。尚、図11に示した従来装置と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
(First embodiment)
4 is a block diagram showing an optical disk recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a partially enlarged view showing a first example of the optical head in FIG. 4, and FIG. 6 is a plan view showing a plate thickness compensation plate. It is. The same components as those in the conventional apparatus shown in FIG.
図示するように、この光ディスク記録再生装置20において、2は光ディスクDを回転させるスピンドルモータであり、4は内部に対物レンズ12を有する光ヘッドであり、この光ヘッド4は移動用フィードモータ6によって正逆回転される長ネジ14に螺合されて、光ディスクDの半径方向へ移動できるようになっている。10は信号処理回路であり、上記光ヘッド4から読み出した情報信号S1に所定の処理を加える。8は制御回路であり、上記信号処理回路10で得られた一部の信号に基づいて上記光ヘッド4や移動用フィードモータ6を制御する。尚、この制御回路10は、スピンドルモータ2の回転数等も制御する。
As shown in the figure, in this optical disk recording / reproducing
そして、上記光ヘッド4には、レーザ光の光路途中であって光ディスクDの基板の厚さバラツキ(ムラ)を補償する本発明の特徴とする基板厚さ補償機構22が設けられる。24はこの基板厚さ補償機構22を必要時に動作させて補償調整を行わせしめる基板厚さ補償機構制御部である。この基板厚さ補償機構制御部24は、上記光ヘッド4にて読み取られた再生信号の品質を判定する信号品質判定回路26と、この信号品質判定回路26の出力に基づいて上記基板厚さ補償機構22を具体的に最適な状態に制御する補償機構駆動制御回路28とにより構成されている。
The
上記基板厚さ補償機構22は、この実施例では光ヘッド4の先端側に設けられている。具体的には、この基板厚さ補償機構22は対物レンズ12と光ディスクDとの間の光路途中に回転可能に配置された透明な円板状の板厚補償板30を有しており、この板厚補償板30は、例えばステップモータ等のように回転数及び停止位置(回転角度)の制御が可能な補償回転モータ32により回転可能に設けられている。
The substrate
そして、この板厚補償板30は、図6に示すように、周方向に段階的に少しずつ板厚が異ならせてあり、図示例では板厚補償板30の回転中心を中心として6つの扇状のエリア30A〜30Fに区画されている。各エリアの板厚は、例えば10μmずつ異なるようになっており、例えばエリア30Aは100μm、エリア30Bは110μm、エリア30Cは120μm、エリア30Dは130μm、エリア30Eは140μm、エリア30Fは150μmにそれぞれ設定されている。
As shown in FIG. 6, the
尚、板厚のエリア数や隣接エリア間の厚みの差は上記した数値例に限定されず、ディスク基板の補償すべき厚さムラに依存して任意に決定される。
また、このように板厚を段階的に変化させるのではなく、周方向に沿ってテーパ状に変化させるように構成してもよい。
The number of plate thickness areas and the difference in thickness between adjacent areas are not limited to the numerical examples described above, but are arbitrarily determined depending on the thickness unevenness to be compensated for the disk substrate.
In addition, the plate thickness may be changed in a tapered manner along the circumferential direction, instead of changing the plate thickness stepwise.
図5において、対物レンズ12には、図示しないフォーカスコイルと磁気相互作用を行なうボイスコイル16が取り付けられており、周知のように対物レンズ12を光ディスクDの方向に接近離間させてフォーカスをとるようになっている。また、光ディスクDに向けて射出されるレーザ光Lは、光ディスクDの基板18側から入射されて、その情報が読み出される。
In FIG. 5, the
次に、以上のように構成された本発明装置の動作について説明する。 Next, the operation of the device of the present invention configured as described above will be described.
まず、光ディスクDをスピンドルモータ2に装着し、スピンドルモータ2の回転により光ディスクDを回転する。情報信号を読み出すための光ヘッド4は光ディスクDの半径方向に移動が可能なように移動用フィードモータ6に接続されており、ディスク半径方向へ移動可能となっている。制御回路8からの再生動作の指令により、まず光ヘッド4が光ディスクDに焦点をあわせに行く。そして、所定の反射光量が得られたら、スピンドルモータ2が回転する。光ヘッド4は回転している光ディスクD上の反射光量が一定となるように焦点を合し続け、トラッキングを取るために制御回路8中の図示しないトラッキング制御回路が動作し、ディスク内の情報信号列に沿ってトラッキングがかけられ、反射光量の変動としてディスク内の情報信号が読み出される。得られた情報信号S1は信号処理回路10に導かれる。この信号処理回路10で得られた信号は信号品質判定回路26に送られる。
First, the optical disk D is mounted on the
この信号品質判定回路26では最適な信号品質であるかを調べるために、補償機構駆動制御回路28に対して基板厚さ補償機構22を動作させる指令を送出する。この指令により、図5に示す補償回転モータ32は駆動して板厚補償板30が回転する。これにより、板厚補償板30にはレーザ光Lが通過しているので、このレーザ光Lが通る板厚補償板30の各エリア30A〜30Fの厚さに応じてその光路長が実質的に少しずつ変化することになる。それと共に得られた再生信号は信号品質判定回路26により、板厚補償板30を動作させる前に比べて信号品質が向上したか否かを判定する。更に板厚補償板30を回転させる指令が送出され、同様に再生信号品質を判定する。この判定操作は、各エリア30A〜30F毎に行なって最高品質のエリアを求めるようにしてもよいし、次のように、1つのエリアずつ信号品質の判定を行なうようにしてもよい。例えば先ほどより再生信号品質が向上していたならば、最適点を求めるため、再度、補償回転モータ32を動作させ、再生信号品質判定を行う。
The signal quality judgment circuit 26 sends a command for operating the substrate
先ほどより再生信号品質が低下したならば、先ほどの位置にエリアを戻し、一連の動作が終了する。更に希望のトラックを再生したいときは制御回路8にその旨の信号を送り、フィードモータ6を用いて希望のトラック付近へ光ヘッド4を移動させて再生する。再生により得られるアドレスを信号処理し、希望のトラックか否かを判定し、希望のトラックが再生できるように更にフィードモータ6を動作させる。希望のアドレスが得られたら、再度、基板厚さ補償機構22を前述のように動作させ、先ほどと同様な動作を実施する。この時フィードモータ6で光ヘッド4がディスク半径上を移動する速度は1秒間に数センチ程度である。このような動作の連続で光ディスク上の情報信号を再生することができる。尚、図4において、信号処理回路10からは、再生信号は後段の図示しない通常の再生系へ送られるのは勿論である。
If the reproduction signal quality is further lowered, the area is returned to the previous position, and the series of operations is completed. Further, when it is desired to reproduce a desired track, a signal to that effect is sent to the
以上のように、再生信号の品質が良好となる位置(エリア)で板厚補償板30を停止するようにしたので、ディスク基板の膜厚のムラがあってもこれを補償して吸収することができる。このような基板厚さムラの補償調整を行なう時期は、例えば以下の3項目の時である。
As described above, since the plate
(1)再生装置に光ディスクが装着されて再生を始めるために、光ディスクをクランプしたターンテーブルが回転し、光ヘッドが焦点を結ぶための動作を開始した後。
(2)光ディスクが再生されており、ランダムアクセスなどで光ヘッドが移動した後。
(3)多層ディスクの再生時であって、再生の情報層を移動するための命令が出されたとき。
(1) After the turntable that clamps the optical disk rotates and the optical head starts an operation for focusing, in order to start playback after the optical disk is mounted on the playback device.
(2) After the optical disk is being played and the optical head is moved by random access or the like.
(3) At the time of reproducing a multi-layer disc, when an instruction for moving the information layer for reproduction is issued.
上記3つの動作をした後、再生信号品質の検査を行なって厚さムラの補償調整を行なう。すなわち、再生信号の品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合、板厚調整板30を所定の角度ずつ(エリアの開き角に対応)回転させながら、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に板厚補償板30を固定する。
After the above three operations, the reproduction signal quality is inspected to compensate for thickness unevenness compensation. That is, the quality of the reproduction signal is inspected, and if it is determined that the quality is not appropriate, the reproduction signal obtained is inspected while rotating the plate
このように板厚補償板30を操作することにより、光ディスクの再生信号の品質を基板の厚さムラに関係なく大幅に改善することができた。ここで、実際に光ディスクを作成し、従来の再生装置と本発明装置を用いて評価を行なったので、その評価結果について説明する。
By operating the plate
まず、評価に用いた光ディスクの製造過程について説明する。
まず、青色レーザ光用の情報が刻印されたスタンパー(トラックピッチが0.36μm、最短ピット長が0.24μm)を、DVD成型用金型に装着し、射出成形により次世代光ディスクを多数作成した。異なる種類のメタルマスター(トラックピッチ、最短ピット長は同じ)も使用した。メタルマスターの1周中の厚さムラはどれも3μmPPであった。しかし、マスターの平均厚さムラは10μmあった。これを金型に装着し、成形をしたところ、成形された基板の厚さは0.6mmであり、基板全面での厚さバラツキは30μmであった。しかし、ある1周を測定した場合の1周中の厚さムラは3μmpp以下であった。この基板の信号情報面上にアルミニウム反射膜を成膜し、0.6mm厚さのダミー基板をアルミニウム反射膜上に接着し、単層貼り合わせ光ディスクを試作した。
First, the manufacturing process of the optical disk used for the evaluation will be described.
First, a stamper (track pitch is 0.36 μm, shortest pit length is 0.24 μm) engraved with information for blue laser light was mounted on a DVD molding die, and many next-generation optical discs were produced by injection molding. . Different types of metal masters (track pitch and shortest pit length are the same) were also used. All the thickness irregularities during one round of the metal master were 3 μm PP. However, the average thickness unevenness of the master was 10 μm. When this was mounted on a mold and molded, the thickness of the molded substrate was 0.6 mm, and the thickness variation across the entire surface of the substrate was 30 μm. However, the thickness unevenness during one round when measuring one round was 3 μmpp or less. An aluminum reflective film was formed on the signal information surface of this substrate, a dummy substrate having a thickness of 0.6 mm was adhered on the aluminum reflective film, and a single-layer bonded optical disk was prototyped.
このような光ディスクを信号面が成形されている反対側の基板面より、再生波長が400nm、開口数が0.6を有する光ヘッドを搭載した次世代再生装置(基板厚さ補償機構なし)で再生したところ、信号品質の指標であるジッターは、光ディスクによっては2%も劣化した。また、同様にして成形した基板の1枚の信号面上に銀の半透明膜を成膜し、もう1枚の基板の信号面にはアルミニウムの反射膜を成膜し、互いの信号面を内側とし、紫外線硬化樹脂を用いて接着し、2層光ディスクを作成した。紫外線硬化樹脂で形成された2層の接着層の厚さは40μmであった。この2層光ディスクは読み取り面側から見て最初の層(1層目)の読み取り面からの厚さは平均して0.6mmであるが読み取り面側から見て2番目の層(2層目)の読み取り面からの厚さは平均して0.64mmであった。40μmの厚さを有した2層目の再生信号は5%もジッターが劣化した。このように、基板厚さ補償機構22が付いていない再生装置では、再生信号の品質が大幅に劣化した。
A next-generation reproducing apparatus (without a substrate thickness compensation mechanism) equipped with an optical head having such an optical disk having a reproduction wavelength of 400 nm and a numerical aperture of 0.6 from the opposite substrate surface on which the signal surface is molded. When reproduced, jitter, which is an indicator of signal quality, deteriorated by 2% depending on the optical disk. Similarly, a silver translucent film is formed on one signal surface of a substrate molded in the same manner, an aluminum reflective film is formed on the signal surface of the other substrate, and the signal surfaces of each other are formed. A two-layer optical disc was prepared by bonding the inner side using an ultraviolet curable resin. The thickness of the two adhesive layers formed of the ultraviolet curable resin was 40 μm. In this two-layer optical disc, the thickness of the first layer (first layer) viewed from the reading surface side is 0.6 mm on average, but the second layer (second layer) viewed from the reading surface side. ) From the reading surface on average was 0.64 mm. The jitter of the reproduction signal of the second layer having a thickness of 40 μm deteriorated by 5%. As described above, in the reproducing apparatus without the substrate
これに対して、前述した本発明装置を用いて上記光ディスクの情報を再生したところ、上記単層光ディスクのジッター劣化は0.3%と改善され、上記2層光ディスクのジッター劣化も同様に0.3%と良好であった。 On the other hand, when the information of the optical disc was reproduced using the above-described apparatus of the present invention, the jitter degradation of the single-layer optical disc was improved to 0.3%, and the jitter degradation of the double-layer optical disc was also reduced to 0. It was as good as 3%.
尚、図6に示したように板厚補償板30は、一周中の厚さが例えば最も薄いところで100μm(エリア30A)、最も厚いところで150μm(エリア30F)で円周上に厚さが段階的に変化しているものを用いたが、この板厚補償板30はこの形状に限ることなく、例えば短冊状であって、左右方向に変位するタイプであってもかまわない。また、板厚補償板30の厚さ分布は、厚さが連続的に変化しているものであってもかまわないし、また、例えば5μm単位で厚さが不連続に変化しているものであってもかまわない。 上記第1例では、基板厚さ補償機構22の一部に板厚補償板30を用いたが、これに限定されず、以下に示す第2例2〜第5例に示すように構成してもよい。
As shown in FIG. 6, the
(実施例2)
図7は、光ヘッドの第2例を示す部分拡大図である。
ここでは、板厚補償板30に代えて、対物レンズ12に並列させて補助対物レンズ40を設け、この補助対物レンズ40に補助ボイスコイル42を結合し、両レンズ12、40との間隔を変化できるようにしている。この補助ボイスコイル42は、図4中の補償機構駆動制御回路28からの制御指令によって動作される。この場合には、補助ボイスコイル42に制御電流を流して再生信号が最良となる位置で補助対物レンズ40を停止する。この場合にも、補償調整動作は、第1例で説明したような前記(1)〜(3)の3態様の時に行えばよい。
(Example 2)
FIG. 7 is a partially enlarged view showing a second example of the optical head.
Here, instead of the
この第2例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、補助対物レンズ40を保持している補助ボイスコイル42に電流を流し、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に補助対物レンズ40の位置を固定した。
In this second example, when the reproduction signal quality is inspected and it is determined that the quality is not appropriate, a current is passed through the
このように補助対物レンズ40の位置を操作することにより、先に評価用に用いた光ディスクに関して、単層光ディスクのジッター劣化は0.3%と改善され、2層光ディスクのジッター劣化も同様に0.3%と良好であった。
By manipulating the position of the auxiliary
(実施例3)
図8は光ヘッドの第3例を示す部分拡大図である。ここでは、板厚補償板30に代えて、対物レンズ12の手前(光ディスクの位置とは反対側)の光路途中に、基板厚さ補償セル46を挿入してある。この補償セル46は中に平行な2枚の透明電極48、50を有した形状であり、透明電極48、50間の厚さは0.1mm程度である。屈折率変化が0.2程度の液晶52を透明電極48、50間に満たしてある。この透明電極48、50に印加する電圧Vを変化させることで、液晶52の分子配列が変化して光路長が変わり、最大でディスク板厚20μmに相当する板厚変化を補正できるものである。この場合も、駆動制御回路28からのの指令信号で、透明電極48、50に加わる電圧を制御する。そして、再生信号が良好となる位置で印加電圧を固定する。この場合にも、補償調整動作は、第1例で説明したような(1)〜(3)の3態様の時に行えばよい。
(Example 3)
FIG. 8 is a partially enlarged view showing a third example of the optical head. Here, instead of the plate
この第3例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、透明電極48、50に電圧が印加され、基板厚さ補償セル46の印加電圧を変化させ、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に基板厚さ補償セル46の印加電圧Vを固定した。
In this third example, when the reproduction signal quality is inspected and it is determined that the quality is not appropriate, a voltage is applied to the
このように基板厚さ補償セル46を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクに関しては、単層光ディスクのジッター劣化は0.3%に改善され、2層光ディスクのジッター劣化も同様に0.3%と良好であった。
By operating the substrate
(実施例4)
図9は光ヘッドの第4例を示す概略構成図であり、ここでは光ヘッドの本発明の説明に必要とする主要部品のみ記しており、ビームスプリッタや光検出器等の他の部品の記載は省略してある。
Example 4
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a fourth example of the optical head. Here, only main components necessary for explaining the present invention of the optical head are shown, and other components such as a beam splitter and a photodetector are described. Is omitted.
この第4例では、板厚補償板30に代えて、レーザ光素子56から照射されたレーザ光Lを平行光に揃えるコリメータレンズ58に上記板厚補償板30の機能を持たせている。具体的には、このコリメータレンズ58に補助ボイスコイル60を取り付けて光路方向へ微少距離だけ移動可能とし、このコイル60に補償機構駆動制御回路28(図4参照)からの制御信号を流すことにより、上記コリメータレンズ58を光路方向へ前後に移動調整させる。そして、この制御信号S2で、信号の再生信号が最良となる位置に上記コリメータレンズ58を停止させるようにコントロールする。この場合も、補償調整動作は、第1例で説明したような前記(1)〜(3)の3態様の時に行えばよい。
In the fourth example, the plate
この第4例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、コリメータレンズ58を保持している補助ボイスコイル60に電流が流れ、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置にコリメータレンズ58の位置を固定した。
In the fourth example, when the reproduction signal quality is inspected and it is determined that the quality is not appropriate, a current flows through the
このようにコリメーターレンズ58の位置を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクは、単層光ディスクのジッター劣化は0.3%と改善され、2層光ディスクのジッター劣化も同様に0.3%と良好であった。
By manipulating the position of the
(実施例5)
図10は光ヘッドの第5実施例を示す概略構成図であり、ここでは光ヘッドの本発明の説明に必要とする主要部品のみ記しており、ビームスプリッタや光検出器等の他の部品の記載は省略してある。
(Example 5)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of the optical head. Here, only the main parts necessary for the description of the present invention of the optical head are shown, and other parts such as a beam splitter and a photodetector are shown. The description is omitted.
この第5例では、板厚補償板30に代えて、レーザ光素子56から照射されるレーザ光Lの光路であって、コリメータレンズ58の後段に2枚の凸レンズ62、64よりなるビームエキスパンダ66を介設し、2枚の凸レンズ62、64の内の一方のレンズ、例えば凸レンズ64に補助ボイスコイル68を取り付けて光路方向へ微少距離だけ移動可能とする。これにより、両凸レンズ62、64間の距離dが可変となってレーザ光の平行度を変化させるようになっている。
In this fifth example, instead of the plate
そして、このコイル68に補償機構駆動制御回路28(図4参照)からの制御信号を流すことにより、上記凸レンズ64を光路方向へ前後に移動調整させる。そして、この制御信号S2で、信号の再生信号が最良となる位置に上記凸レンズ64を停止させるようにコントロールする。この場合も、補償調整動作は、第1例で説明したような前記(1)〜(3)の3態様の時に行えばよい。
Then, a control signal from the compensation mechanism drive control circuit 28 (see FIG. 4) is supplied to the
この第5例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、ビームエキスパンダ66の凸レンズ64を保持している補助ボイスコイル68に電流が流れ、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に上記凸レンズ64
の位置を固定した。
In this fifth example, when the reproduction signal quality is inspected and it is determined that the quality is not appropriate, a current flows through the
The position of was fixed.
このように上記凸レンズ64の位置を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクは、単層光ディスクのジッター劣化は0.3%と改善され、2層光ディスクのジッター劣化も同様に0.3%と良好であった。
この第5例のようなビームエキスパンダ66を利用する構造は、例えば記録用の光ヘッドを用いて本動作を行う場合、記録用光ヘッドは一般的に、レーザ光Lのビーム整形を行っているため、実施例4のようなコリメーターレンズ58を用いる手段が使用できないような場合に特に有効である。
By manipulating the position of the
In the structure using the
尚、以上の各実施例は主に再生装置を例にとって説明したが、本発明装置は記録装置にも適応できることは勿論である。ここに例を挙げて記録装置での動作説明を行う。 Although the above embodiments have been described mainly using the reproducing apparatus as an example, it goes without saying that the apparatus of the present invention can also be applied to a recording apparatus. Here, the operation of the recording apparatus will be described with an example.
記録装置での基板補償動作としては大きく分けて2つの方法がある。一つは記録時点で、記録に必要な、アドレス情報、記録タイミング情報などが、ディスク情報面より光ヘッドに情報として入力される。この入力された情報の信号品質が良好となるように光ヘッドの基板補償動作を行うことで本発明の効果を得ることができる。もう一つの方法は、光ディスクの記録時に信号が良好に記録されたかどうかを確認するベリファイ動作を記録時に間欠的に行う動作をする記録方法がある。この間欠的に行う記録情報の品質確認動作時に本発明の基板補償動作を行うことで本発明の効果を得ることができる。 There are two main types of substrate compensation operations in the recording apparatus. One is the time of recording, and address information, recording timing information, and the like necessary for recording are input as information from the disk information surface to the optical head. The effect of the present invention can be obtained by performing the substrate compensation operation of the optical head so that the signal quality of the input information is good. As another method, there is a recording method in which a verify operation for confirming whether or not a signal has been recorded satisfactorily during recording on an optical disc is performed intermittently during recording. The effect of the present invention can be obtained by performing the substrate compensation operation of the present invention during the intermittently performed recording information quality confirmation operation.
2…スピンドルモータ、4…光ヘッド、6…移動用フィードモータ、8…制御回路、10…信号処理回路、12…対物レンズ、20…光ディスク記録再生装置、22…基板厚さ補償機構、24…基板厚さ補償機構制御部、26…信号品質判定回路、28…補償機構駆動制御回路、30…板厚補償板、32…補償回転モータ、40…補償対物レンズ、46…基板厚さ補償セル、58…コリメータレンズ、66…ビームエキスパンダ、D…光ディスク。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされた補助レンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。 In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the side opposite to the optical disk of the objective lens, in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disk, by allowing movement along the optical axis, A substrate thickness compensation mechanism comprising an auxiliary lens having a variable distance from the objective lens is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit that performs compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary is provided. An optical disc recording / reproducing apparatus.
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光路長を変えるための2枚の透明電極間に液晶を封入した基板厚さ補償セルよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。 In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head, on the opposite side of the objective lens from the optical disk, between two transparent electrodes for changing the optical path length in order to compensate for the uneven thickness of the substrate of the optical disk A substrate thickness compensation mechanism comprising a substrate thickness compensation cell enclosing a liquid crystal is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit that performs compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary is provided. Optical disc recording / reproducing apparatus.
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされたコリメータレンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。 In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the side opposite to the optical disk of the objective lens, in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disk, by allowing movement along the optical axis, A substrate thickness compensation mechanism comprising a collimator lens having a variable distance from the objective lens is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit is provided to perform compensation adjustment by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary. An optical disc recording / reproducing apparatus.
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って互いの距離が可変になされた2枚の凸レンズを含むビームエキスパンダよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。 In an optical disc recording / reproducing apparatus having an optical head for focusing laser light on the optical disc by an objective lens in order to record / reproduce information with respect to the optical disc,
In the middle of the optical path of the laser beam of the optical head and on the opposite side of the objective lens from the optical disc, the mutual distance along the optical axis is made variable in order to compensate for the thickness unevenness of the substrate of the optical disc. A substrate thickness compensation mechanism comprising a beam expander including two convex lenses is provided, and a substrate thickness compensation mechanism control unit is provided for adjusting compensation by operating the substrate thickness compensation mechanism when necessary. Optical disc recording / reproducing apparatus.
The substrate thickness compensation mechanism control unit stores a state before and after the best point of the reproduction signal when inspecting the quality of the reproduction signal, and determines an intermediate position before and after that as an adjustment position. Item 6. The optical disc recording / reproducing apparatus according to any one of Items 1 to 5.
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