JP3868310B2

JP3868310B2 - Optical information reproducing device

Info

Publication number: JP3868310B2
Application number: JP2002055514A
Authority: JP
Inventors: 伸晃小名木; 康知阿萬; 省蔵村田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003257055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、片側に記録データが凹凸あるいは蛇行する溝として記録されている信号記録面が露出している可撓性光ディスクを用い、この可撓性光ディスクに対して光ビームを出射して、可撓性光ディスクからの再生光ビームにおける光学的変化を検出することにより再生信号を得る光学的情報再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、再生専用の光記録媒体としてはＣＤあるいはＤＶＤなどがある。これらは、透明樹脂からなるディスク基板上に記録信号に応じた凹凸が形成され、この直上にＡｌなどの反射膜が形成され、さらに紫外線硬化樹脂の保護膜が形成されている構成である。
【０００３】
そして再生時には、回折限界まで絞られたレーザ光をディスク基板を通して前記凹凸に照射する。すると、この凹凸に応じて位相干渉が生じ、反射光に凹凸に応じた反射率変化が生じ、この反射光を光電変換素子で受光することによって信号を再生する。
【０００４】
また、本件出願人は、特願２００１−２２８９４３号として、可撓性光ディスクの回転駆動時における面振れを、ベルヌーイの法則を利用した空気流の圧力差によって安定化させるための安定化部材を具備した構成の記録／再生装置を出願した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記光ディスクにおいて信号成分を持つのはディスク基板上の凹凸であって反射膜ではない。しかし、従来の再生用光ディスクは、すべてＡｌなどの金属反射膜が形成されていた。この金属反射膜が存在するため、ディスクの反射率は高くなり、再生信号の処理は容易であった。
【０００６】
しかしながら、ディスク製造に前記のような反射膜を形成するために、従来では真空プロセスが必要となる。この真空プロセスは高価である。よって、光ディスクにおいて反射膜あるいは保護膜の形成、および、その製造プロセスを無くすことがコスト的にも有利である。
【０００７】
本件出願人が出願した前記特願２００１−２２８９４３号の発明に係る記録／再生装置に使用される可撓性光ディスクにおいても、同様に反射膜あるいは保護膜を無くすことが考えられるが、このようにした場合、光ビームの多くが信号記録面ではなく、安定化部材の表面で反射してしまい、再生光ビーム、すなわち再生信号のＳ／Ｎが悪くなり、フォーカス動作が安定しないなどの問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、前記課題を解決し、反射膜あるいは保護膜が形成されていない可撓性光ディスクを用い、前記安定化部材などが設置されてもＳ／Ｎのよい再生信号が得られる構成の光学的情報再生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、片側に記録データが凹凸あるいは蛇行する溝として記録されている信号記録面が露出している可撓性光ディスクを用い、この可撓性光ディスクに対して光ビームを照射して、可撓性光ディスクからの再生光ビームにおける光学的変化を検出することにより再生信号を得る光ピックアップと、可撓性光ディスクの前記信号記録面側とは反対側に設置されて、可撓性ディスクの回転時における面振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化部材とを備えた光学的情報再生装置であって、前記可撓性光ディスクの厚さをｔ，前記可撓性ディスクに対して光ビームを集光させる対物レンズのフォーカス方向のストロークにおける最大値をｄ，フォーカスサーボのエラー信号を発生することができる範囲をｆとするとき、（数２）が成立するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
【数２】
ｄ＋ｆ＜ｔ
前記構成によって、光ビームが可撓性ディスクの信号記録面とは反対側に設置された安定化部材の表面にまで達することがなくなり、したがって、安定化部材からの強い反射光が再生光ビームに干渉することがなくなり、良好な再生信号，フォーカスエラー信号が得られるようになり、フォーカス動作などの再生動作が安定する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学的情報再生装置において、安定化部材の表面における光反射率を低くしたことを特徴とし、この構成によって、安定化部材を設置したことによる再生光ビームへの光学的な影響を最小に抑えることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光学的情報再生装置において、安定化部材の表面における反射率を、可撓性光ディスクの信号記録面における反射率に比べて低くしたことを特徴とし、この構成によって、Ｓ／Ｎのよい再生信号が得られる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の光学的情報再生装置において、安定化部材の表面に、光ビームの波長をλとしたとき、λ／４ｎ（ｎは整数）となる光学膜を形成したことを特徴とし、この構成によって、安定化部材の表面における反射率を最小にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態を説明するための光ディスク再生装置の基本構成図であり、１は可撓性を有するシート状の光ディスク、２は光ディスク１のハブ３を保持するスピンドルシャフト、４はスピンドルシャフト２を回転駆動するスピンドルモータ、６は、光ディスク１に対して光ビームＬａを照射して、光ディスク１からの反射された再生光ビームＬｂに基づき書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、７は光ピックアップ６に設けられた対物レンズ、８は、光ディスク１を介して光ピックアップ６に対向設置され、光ディスク１の面振れを防止するための安定化部材である。
【００１６】
図１において、可撓性を有する光ディスク１は、再生時、スピンドルシャフト２にセットされ、スピンドルモータ４により回転駆動されて、光ピックアップ６と安定化部材８間で回転する。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。したがって、光ディスク１に対して安定化部材８を近づけて、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差による反発力を生成して光ディスク１に与えることにより、光ディスク１が真っ直ぐになろうとする力と、安定化部材８からの反発力の釣り合いによって、大きな面振れを減少させることができる。
【００１７】
そして光ディスク１において、前記のように面振れが安定した部位に対して光ビームＬａを照射し、光ディスク１からの反射された再生光ビームＬｂに基づき書き込まれた情報の読み取りが行われる。
【００１８】
図２は前記光ピックアップを構成する再生手段の説明図であり、フォトダイオードなどからなる光電変換素子１０と再生信号処理回路１１などからなり、光ディスク１の記録面に形成されている記録ビットに対して、半導体レーザなどからなるレーザ光源１２から低出射エネルギの光ビームＬａが出射され、その反射光（再生光ビーム）Ｌｂを対物レンズ７を通し光電変換素子１０で受光し、光電変換素子１０からの出力に再生信号処理回路１１で信号伸張処理などを施して再生信号を生成する。
【００１９】
図３は図１における本実施形態の拡大説明図であり、本実施形態において、光ディスク１は、ポリカーボネート樹脂を成形して下面に信号記録面１ａとして凹凸ピットを形成した。この信号記録面１ａ上には反射膜，紫外線硬化樹脂保護膜などを設けていない。したがって、信号記録面１ａにおける凹凸ピットは露出しており、表面は大気に接している状態である。この部分に光ピックアップ６から出射した光ビームＬａを光スポットとして集光する。
【００２０】
反射膜がある場合は、前記凹凸ピット近傍で最も反射率が高く、数１０％以上ある。よって、光スポットのフォーカシングは簡単であるが、本例の場合には、信号記録面１ａにおけるピット界面は５％〜６％と低反射率である。また、信号記録面１ａの反射率と、信号記録面１ａに対して反対面の光ディスク１における裏面１ｂの反射率とがほとんど同じであるため、裏面１ｂからの反射光が大きいと再生光ビームＬｂにおけるＳ／Ｎが悪くなる。このため光ディスク１の裏面１ｂからの反射光の影響を減らす工夫が必要になる。
【００２１】
また光ディスク１の裏面１ｂ面の近くには安定化部材８が設置されている。この安定化部材８と光ディスク１との距離は数μｍ以下のため、安定化部材８の表面での反射光も信号再生にとって雑音成分となる。
【００２２】
図３に示すように、安定化部材８表面への誤フォーカシングを防ぐために、光ピックアップ６の対物レンズ７のフォーカス方向におけるストロークを２０μｍとした。光ディスク１の厚さｔは本例では７０μｍである。ここで、対物レンズ７のフォーカス動作のためのストローク可能距離最大値をｄ、対物レンズ７と安定化部材８間の距離をＬ、対物レンズ７の作動距離をＷＤとする。またフォーカスサーボのエラー信号を発生できる範囲をｐとして示している。
【００２３】
可撓性を有する光ディスク１は面振れするが、信号記録面１ａが対物レンズ７から最も遠ざかるのは、光ディスク１の裏面１ｂが安定化部材８に接してしまうときである。これが図３に示す状態である。このとき対物レンズ７は最も安定化部材８に接近する。この状態において安定化部材８の表面に光ビームＬａが合焦しなければよい。この場合、安定化部材８の表面に対して光ディスク１の裏面１ｂが接しているので、光ディスク１の裏面１ｂにも合焦しないことになる。
【００２４】
この関係を式に表すと（数３）になる。
【００２５】
【数３】
ＷＤ＋ｄ／２＋ｐ＜Ｌ
対物レンズ７が安定化部材８に最も接近するときは、Ｌ＝ＷＤ−ｄ／２＋ｔである。
【００２６】
したがって、（数４）に示す関係になる。
【００２７】
【数４】
ｄ＋ｐ＜ｔ
いま、安定化部材８の作用にて安定化した光ディスク１は、面振れが１０μｍ以下となるため、光ピックアップ６の対物レンズ７におけるフォーカス方向のストロークを２０μｍにすることができる。よって、ｄ＝２０μｍとした。そして、フォーカスサーボのエラー信号が発生できるのは２０μｍ程度の深さ範囲である。よって、ｐ＝２０μｍである。ここで光ディスク１の厚みｔを７０μｍとした。
【００２８】
すると、（数２）は、（２０＋２０）＜７０となって成立する。
【００２９】
したがって、反射率の低い光ディスク１の信号記録面１ａに対して安定してフォーカシングすることができる。また、安定化部材８の表面と光ディスク１の裏面１ｂのいずれにも、光ピックアップ１の光ビームＬａの集光点が達しないため、再生光ビームＬｂは安定して信号記録面１ａにフォーカスさせることができ、図３にて説明したように、再生光ビームＬｂから検出される再生信号のＳ／Ｎを良好に保つことができる。
【００３０】
光ディスク１の信号記録面１ａに公知のＤＶＤ−ＲＯＭとほぼ同様な記録ピットを形成し、半導体レーザ１２から出射する光ビームＬａの波長が６６０ｎｍ，対物レンズ７がＮＡ０．６５の光ピックアップ６を用いて信号を再生して得られた波形図が図４である。
【００３１】
光ディスク１上のピットに付いてはＤＶＤとほぼ同じ寸法であるが、ピットの深さは異なる。光反射型の再生方法において再生信号の変調度が最大になるのは、ピット部と鏡面部の位相差がλ／４になるときである。普通のＤＶＤでは、ディスク基板の屈折率が１．５程度あるため、６５０ｎｍ／（４×１．５）で、約１１０ｎｍのピット深さが最適となるが，本実施形態のものでは、空気中での位相差が問題になるから、６５０ｎｍ／４で１６０ｎｍのピット深さとし、ピットが最短で０．４μｍ、かつトラックピッチが０．７４μｍとした。再生の線速度は３．５ｍ／ｓ、半導体レーザ１２の再生パワーは２ｍＷとした。また再生信号処理回路１１における信号増幅用のＲＦアンプの利得も２倍程度大きくした。このときの半導体レーザ１２の再生パワーは、反射膜付きの普通のＤＶＤを再生する場合の５倍以上に相当する。
【００３２】
図４にて分かるように、良好なアイパターンが得られている。変調度も６０％以上ある。クロックと信号のジッターもエラーなしで再生できる８．５％が得られた。信号の反射電位は約３００ｍＶである。
【００３３】
比較例として、図５に本実施形態と同じ光ディスクの基板に、Ａｇ反射膜をスパッタリングで１００ｎｍ成膜したディスクの再生信号を示す。反射率が高いため半導体レーザ１２の再生パワーを０．３ｍＷに落としている。このときのジッターは８．０％であった。反射電位は約９００ｍＶである。
【００３４】
本実施形態のように、半導体レーザ１２の再生パワーを増して光ビームＬａの絶対光量を大きくし、かつ再生信号に対して再生信号処理回路１１のＲＦアンプでゲイン補正することにより、信号のＳ／Ｎそのものは、従来同様、大きく取り入れることができた。
【００３５】
変調度は位相干渉で生じているため、反射膜の有無にあまり関係しないことが分かる。したがって、光ビームの絶対光量さえ大きくしておけば、可撓性光ディスクを反射型再生専用ディスクとして、反射膜を形成することなく再生することができる。
【００３６】
なお、本実施形態において、再生光ビームＬｂは、フォーカシングが安定に行えるまで半導体レーザ１２の再生パワーを上げていくことが最低条件であるが、装置全体のノイズ（電気系ノイズ）に対してではなく、光ディスク１の再生信号のノイズが装置全体のノイズを支配するまで再生パワーを上げる。このようにすることにより、ディスクのもつ本質的なＳ／Ｎをすべて使い切ることになる。この状態を図６（ａ），（ｂ）に示す。
【００３７】
図６（ａ）は半導体レーザ１２の再生パワーが小さいときの状態を示している。鋭いピークのあるカーブが光ディスク１のもつ固有の信号レベルとノイズを示す。また、点線で示すブロードなピークの無いカーブが装置全体のノイズを示す。再生パワーが小さいと、ディスクの信号ノイズより装置全体のノイズが大きいために、全体のＳ／Ｎは、光ディスク１の信号ピークと装置全体のノイズで決まる。
【００３８】
再生光ビームＬｂを受光して光電変換する光電変換素子１０、あるいは再生信号処理回路１１のＲＦアンプのノイズは受光する光量とはあまり関係が無いのに対し、光ディスク１からの反射光量による電気信号は受光量に比例して増えていく。したがって、再生光ビームＬｂを大きくすると、あるところで、ディスクのノイズが電気系のノイズを上回り、装置全体のＳ／Ｎを光ディスク１が支配するようになる。このことを示すのが図６（ｂ）である。図６（ｂ）のようにした方がＳ／Ｎが良いことは明らかである。
【００３９】
本実施形態では、図６（ｂ）に示す状態まで半導体レーザの再生パワーを上げている。この結果、高価な真空プロセスを省き、樹脂成形のみで製作した再生専用光ディスクを用いて、良好に再生することができるディスク駆動装置が実現したのである。
【００４０】
再生装置の基本設計時には、このようなノイズと信号の周波数スペクトルでの解析を行うが、実際上、図６（ａ）と図６（ｂ）とで異なるのは半導体レーザ１２の再生パワーの大小だけである。したがって、基本設計時には、スペアナを用いて再生装置のノイズ特性を測定し、その後、無反射ＲＯＭディスクを再生し、半導体レーザ１２の再生パワーを変えながらノイズレベルの変化を観察する。再生パワーの上昇と共にＳ／Ｎが飽和していく。飽和した点が図６（ｂ）である。その再生パワーを、その再生装置におけるＲＯＭディスク用の再生パワーとして設定する。
【００４１】
また、実際の商品では、基本設計時に得られた前記のようなデータに基づいて前記再生パワーの初期値を設定する。そして、再生装置あるいはディスクの個体差のばらつきを吸収するため、エラー率を見ながら再生パワーを微調整する回路を必要に応じて設置するとよい。
【００４２】
本実施形態にて用いる可撓性を有する光ディスク１は、表面に反射層，保護層を形成しないため保護のために図７に示すように、カートリッジに入れるとよい。すなわち、光ディスク１は既述したものと同じ構造であって、カートリッジケース２０内に光ディスク１を収納し、摺動可能に設けられたシャッタ板２１で開閉する開口２０ａから光ディスク１が外部に対して露呈するようにしてある。したがって、信号記録面１ａに人間の手が触れることはない。
【００４３】
また、長期にわたって塵埃などが付着しないように、ナイロン繊維などを熱プレスなどで作る不織布２２を内設し、光ディスク１の回転中に軽く触れることにより、光ディスク１に付着した塵埃などを取り除くことができるようにしている。
【００４４】
なお、本実施形態における光ディスク１の場合、全体として樹脂のみであって金属膜がなく、かつ貼り合わせ構造でもない。したがって、従来のような成膜応力などによって数ミリ間隔の基板シートの凸凹変形が生じることもなく、また光ディスク１の表裏共に透湿度が同じであるため、空気中の水分の影響による微小変形も生じない。
【００４５】
このように本実施形態における光ディスク１では、温度あるいは湿度による複雑な変形が極めて少ない。光ディスク１の微妙な凸凹は安定化部材８による空気軸受け作用による面振れ安定化に悪い影響を及ぼすが、本実施形態の光ディスク１は、カートリッジケース２０に収納して保護したことも相俟って、ＪＩＳＣ５０２４の温湿度サイクル試験を実施しても再生に何ら支障なかった。
【００４６】
前記構成の本実施形態において、図１，図３に示す安定化部材８における表面に無反射コートを施した場合について説明する。
【００４７】
光ピックアップ６は、半導体レーザ１２から出射するレーザ光Ｌａの波長を４０５ｎｍ、対物レンズ７のＮＡを０．８５とした。信号ピットは、最短ピット長０．２５μｍ，トラックピッチが０．３５μｍ，ピット深さ０．１μｍとした。信号は１−７変調をかけたランダム信号である。また、可撓性を有する光ディスク１の厚さｔは４０μｍとし、対物レンズ７のストローク量ｄを１００μｍとした。したがって、前記条件においては、光ピックアップ６は物理的に安定化部材８の表面に合焦し得る。
【００４８】
図１，図３に示すように、安定化部材８は、光ディスク１の信号記録面１ａと反対側に設置されており、信号記録面１ａとは微小距離しか離れていない。このため、安定化部材８の表面における反射率が大きいと、最初に信号記録面１ａへのフォーカス動作時に、安定化部材８にフォーカスが入ってしまう恐れがあるため、安定化部材８の材質あるいは表面状態によっては、安定化部材８の表面に対して無反射コーティングを施した方が誤動作が減る。
【００４９】
安定化部材８は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製とし、表面にＺｒＯ₂膜を蒸着した。光学膜厚をλ／４ｎ（ｎは整数）にすると、反射率を極小にすることができる。本例では、光ディスク１が厚さは７０μｍであり、光ビームＬａの波長４０５ｎｍで用い、ＺｒＯ₂の屈折率が約２．０であるため、光学膜厚は５０ｎｍとなる。また、安定化部材８の表面を、ＭｇＦ₂とＴｉＯ₂との多層膜にてコーティングすると、波長４０５ｎｍの光ビームＬａに対して、反射率は５％以下となる。
【００５０】
このようにして、安定化部材８の表面における再生光ビームＬｂの反射率が光ディスク１表面の反射率以下になったため、フォーカスの引き込みはきわめて安定化し、安定したフォーカス，トラッキングが可能であった。
【００５１】
光ピックアップ６の仕様上、安定化部材８の表面あるいは光ディスク１の裏面１ｂに合焦する構造であっても、安定化部材８表面に無反射コートを施すことにより、再生安定性を向上することができた。
【００５２】
光ピックアップ６の半導体レーザの再生パワーを１．５ｍＷ以上にした場合に、ジッターは最小になって安定した。したがって、再生パワー１．５ｍＷでディスクノイズリミットの再生を行うことができていることになる。再生信号のジッターは９％以下で十分エラーを小さくできる信号が得られた。
【００５３】
このように本実施形態では、安定化部材８の表面における反射率を低くしたこと、および既述したような光ディスク１の厚みと対物レンズ７のフォーカス方向におけるストロークとの関連構成を採用して、物理的に安定化部材８の表面には合焦できないことの両方の要因によって、透明な光ディスク１の表面の信号記録面１ａ部分にフォーカスを、最も安定にかつ簡便に合わせることができる。
【００５４】
フォーカス方向の対物レンズ７におけるフォーカス方向のストロークは、光ディスク１の厚み以下であれば、安定化部材８上に合焦することは物理的に無い。また対物レンズ７の焦点深度は数μｍ以下であるので、焦点深度を考慮する必要はほとんど無い。対物レンズ７におけるフォーカス方向のストロークは、光ディスク１の厚みより１０〜２０μｍ以上小さければ、安定化部材８の表面へのフォーカスの合焦はほぼ生じない。したがって、反射率の低い光ディスク１の信号記録面１ａに対して安定したフォーカシングが行える。
【００５５】
本光ディスク１のピット面（信号記録面１ａ）の反射率は、６％程度であったが、安定化部材８の表面は無反射コートされていて５％以下の反射率である。したがって、光ディスク１から反射される再生光ビームＬｂのほとんどは光ディスク１から戻り、安定化部材８の表面から戻る光はほとんど無かった。この状態において、光ビームＬａを出射したまま、安定化部材８のあり／なしで、光ピックアップ６への戻り光を測定したところほとんど差が無かった。このことは、再生光ビームはほとんど光ディスク１の信号記録面１ａから戻っていることを意味する。
【００５６】
したがって、本実施形態における構成の光ディスク１を再生したとき、安定したフォーカシング，トラッキングが行え、データとクロック間のジッターを１０％以下で安定して信号を再生することができた。この光ディスク１をＪＩＳＣ５０２４の温湿度サイクル試験に投入した。その結果、特に光ディスク１の平坦性に問題は生ぜず、サイクル試験後に安定した安定化部材８によるデスク面振れ抑圧作用が働き、良好に信号を再生することができた。
【００５７】
光ディスク１の信号記録面１ａにおける記録データの形成方法としては、既述したような凹凸を形成する方法の他に、蛇行する溝として記録する方法などがあるが、記録データの記録方法によらず前記と同様の効果が得られる。
【００５８】
前記のような本実施形態における再生専用光ディスクから再生信号を得るための装置としては、再生時に既述した実施形態の機能を具備する構成であればよく、再生専用装置であっても、また記録／再生の両機能を備えた装置においても適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学的情報再生装置によれば、可撓性光ディスクには特別な形成膜がないため、製造コストの低い可撓性光ディスクを用いることが可能になり、また光ビームが可撓性ディスクの信号記録面とは反対側に設置された安定化部材の表面にまで達することがなくなり、したがって、安定化部材からの強い反射光が再生光ビームに干渉することがなくなるため、良好な再生信号，フォーカスエラー信号が得られるようになり、フォーカス動作などの再生動作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための光ディスク再生装置の基本構成図
【図２】図１の光ディスク再生装置における再生手段の説明図
【図３】図１の光ディスク再生装置における拡大説明図
【図４】本発明の実施形態における再生信号の波形図
【図５】本発明の実施形態の比較例における再生信号の波形図
【図６】信号レベルと周波数との関係を示す図
【図７】本発明の実施形態における光ディスクをカートリッジに収納した例を示す断面図
【符号の説明】
１光ディスク
１ａ信号記録面
６光ピックアップ
７対物レンズ
８安定化部材
１０光電変換素子
１１再生信号処理回路
１２レーザ光源（半導体レーザ）
Ｌａ光ビーム（出射光）
Ｌｂ再生光ビーム（反射光）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a flexible optical disc in which a signal recording surface on which recording data is recorded on one side as irregularities or meandering grooves is exposed, and a light beam is emitted to the flexible optical disc to allow The present invention relates to an optical information reproducing apparatus that obtains a reproduction signal by detecting an optical change in a reproduction light beam from a flexible optical disk.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are CDs and DVDs as read-only optical recording media. These have a structure in which irregularities corresponding to a recording signal are formed on a disk substrate made of a transparent resin, a reflective film such as Al is formed immediately above, and a protective film of ultraviolet curable resin is further formed.
[0003]
At the time of reproduction, the unevenness is irradiated through the disk substrate with a laser beam focused to the diffraction limit. Then, phase interference occurs according to the unevenness, and a reflectance change according to the unevenness occurs in the reflected light, and a signal is reproduced by receiving the reflected light with a photoelectric conversion element.
[0004]
Further, the present applicant has, as Japanese Patent Application No. 2001-228943, provided with a stabilizing member for stabilizing the surface vibration during rotation of the flexible optical disk by the pressure difference of the air flow using Bernoulli's law. An application was made for a recording / reproducing apparatus having the above structure.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the signal component in the optical disc is unevenness on the disc substrate, not the reflection film. However, all conventional reproducing optical disks have a metal reflective film such as Al formed thereon. Since this metal reflective film is present, the reflectivity of the disk is high, and the processing of the reproduction signal is easy.
[0006]
However, a vacuum process is conventionally required to form the reflective film as described above in the manufacture of the disk. This vacuum process is expensive. Therefore, it is advantageous in terms of cost to eliminate the formation of the reflective film or the protective film and the manufacturing process for the optical disk.
[0007]
In the flexible optical disk used in the recording / reproducing apparatus according to the invention of the Japanese Patent Application No. 2001-228934 filed by the present applicant, it is conceivable to eliminate the reflective film or the protective film in the same manner. In this case, many of the light beams are reflected not on the signal recording surface but on the surface of the stabilizing member, and the S / N of the reproduction light beam, that is, the reproduction signal is deteriorated, and the focus operation is not stable. .
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, use a flexible optical disc on which a reflective film or a protective film is not formed, and obtain a reproduction signal with a good S / N even if the stabilizing member is installed. An optical information reproducing apparatus is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 uses a flexible optical disk in which a signal recording surface on which recording data is recorded as a concave / convex or meandering groove is exposed on one side. An optical pickup for obtaining a reproduction signal by irradiating a light beam to the optical disc and detecting an optical change in the reproduction light beam from the flexible optical disc, and the side opposite to the signal recording surface side of the flexible optical disc And an optical information reproducing device comprising a stabilizing member that stabilizes surface deflection during rotation of the flexible disk by a pressure difference of the air flow, wherein the thickness of the flexible optical disk is t, d is the maximum value in the focus direction stroke of the objective lens that focuses the light beam on the flexible disk, and a focus servo error signal can be generated. Range when the a f that is characterized by being configured to (Expression 2) is established.
[0010]
[Expression 2]
d + f <t
With this configuration, the light beam does not reach the surface of the stabilizing member installed on the side opposite to the signal recording surface of the flexible disk. Therefore, the strong reflected light from the stabilizing member becomes the reproduction light beam. There is no interference and a good reproduction signal and focus error signal can be obtained, and the reproduction operation such as the focus operation is stabilized.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the optical information reproducing apparatus according to the first aspect, the light reflectance on the surface of the stabilizing member is lowered. With this configuration, the reproducing by installing the stabilizing member is performed. The optical influence on the light beam can be minimized.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the optical information reproducing apparatus according to the second aspect, the reflectance on the surface of the stabilizing member is lower than the reflectance on the signal recording surface of the flexible optical disk. With this configuration, a reproduction signal with a good S / N can be obtained.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical information reproducing apparatus according to the second or third aspect, wherein the optical component is λ / 4n (n is an integer) on the surface of the stabilizing member when the wavelength of the light beam is λ. The film is formed, and this configuration can minimize the reflectance on the surface of the stabilizing member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical disk reproducing apparatus for explaining an embodiment of the present invention. 1 is a sheet-like optical disk having flexibility, 2 is a spindle shaft for holding a hub 3 of the optical disk 1, and 4 is A spindle motor 6 that rotationally drives the spindle shaft 2 serves as a reproducing unit that irradiates the optical disk 1 with a light beam La and reads information written based on the reproduced light beam Lb reflected from the optical disk 1. The optical pickup 7 is an objective lens provided on the optical pickup 6, and 8 is a stabilizing member that is disposed opposite to the optical pickup 6 through the optical disk 1 and prevents surface vibration of the optical disk 1.
[0016]
In FIG. 1, a flexible optical disk 1 is set on a spindle shaft 2 during reproduction, and is rotated by a spindle motor 4 to rotate between an optical pickup 6 and a stabilizing member 8. The rotating optical disk 1 itself is small but rigid, and when it rotates, it has a force to turn straight due to the action of centrifugal force. Therefore, by bringing the stabilizing member 8 closer to the optical disc 1 and generating a repulsive force due to the pressure difference of the air flow based on Bernoulli's law and applying it to the optical disc 1, the force that the optical disc 1 tries to straighten, Due to the balance of the repulsive force from the stabilizing member 8, the large runout can be reduced.
[0017]
Then, the optical beam 1 is irradiated with the light beam La on the portion where the surface shake is stable as described above, and the written information is read based on the reproduction light beam Lb reflected from the optical disc 1.
[0018]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the reproducing means constituting the optical pickup, which is composed of a photoelectric conversion element 10 made of a photodiode and the like, a reproduction signal processing circuit 11 and the like, and for recording bits formed on the recording surface of the optical disc 1. Then, a light beam La with low emission energy is emitted from a laser light source 12 made of a semiconductor laser or the like, and the reflected light (reproduction light beam) Lb is received by the photoelectric conversion element 10 through the objective lens 7, and from the photoelectric conversion element 10. The reproduction signal processing circuit 11 performs a signal expansion process on the output of the output signal to generate a reproduction signal.
[0019]
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of the present embodiment in FIG. 1. In this embodiment, the optical disk 1 is formed by molding polycarbonate resin to form concave and convex pits as the signal recording surface 1a on the lower surface. On this signal recording surface 1a, no reflective film, UV curable resin protective film, etc. are provided. Therefore, the uneven pits on the signal recording surface 1a are exposed, and the surface is in contact with the atmosphere. The light beam La emitted from the optical pickup 6 is condensed on this portion as a light spot.
[0020]
When there is a reflective film, the reflectance is the highest in the vicinity of the concavo-convex pits, being several tens of percent or more. Therefore, focusing of the light spot is simple, but in this example, the pit interface on the signal recording surface 1a has a low reflectance of 5% to 6%. Further, since the reflectance of the signal recording surface 1a and the reflectance of the back surface 1b of the optical disc 1 opposite to the signal recording surface 1a are almost the same, if the reflected light from the back surface 1b is large, the reproduction light beam Lb The S / N at is deteriorated. For this reason, a device for reducing the influence of the reflected light from the back surface 1b of the optical disc 1 is required.
[0021]
Further, a stabilizing member 8 is installed near the back surface 1b of the optical disc 1. Since the distance between the stabilizing member 8 and the optical disk 1 is several μm or less, the reflected light on the surface of the stabilizing member 8 also becomes a noise component for signal reproduction.
[0022]
As shown in FIG. 3, in order to prevent erroneous focusing on the surface of the stabilizing member 8, the stroke of the objective lens 7 of the optical pickup 6 in the focus direction is set to 20 μm. The thickness t of the optical disk 1 is 70 μm in this example. Here, it is assumed that the maximum strokeable distance for the focusing operation of the objective lens 7 is d, the distance between the objective lens 7 and the stabilizing member 8 is L, and the working distance of the objective lens 7 is WD. In addition, a range where a focus servo error signal can be generated is indicated by p.
[0023]
The flexible optical disk 1 is shaken, but the signal recording surface 1a is farthest from the objective lens 7 when the back surface 1b of the optical disk 1 is in contact with the stabilizing member 8. This is the state shown in FIG. At this time, the objective lens 7 is closest to the stabilizing member 8. In this state, it is sufficient that the light beam La is not focused on the surface of the stabilizing member 8. In this case, since the back surface 1b of the optical disc 1 is in contact with the surface of the stabilizing member 8, the back surface 1b of the optical disc 1 is not focused.
[0024]
This relationship is expressed by the following equation (3).
[0025]
[Equation 3]
WD + d / 2 + p <L
When the objective lens 7 is closest to the stabilizing member 8, L = WD-d / 2 + t.
[0026]
Therefore, the relationship shown in (Expression 4) is obtained.
[0027]
[Expression 4]
d + p <t
Now, since the optical disc 1 stabilized by the action of the stabilizing member 8 has a surface shake of 10 μm or less, the stroke in the focus direction of the objective lens 7 of the optical pickup 6 can be set to 20 μm. Therefore, d = 20 μm. A focus servo error signal can be generated in a depth range of about 20 μm. Therefore, p = 20 μm. Here, the thickness t of the optical disk 1 was set to 70 μm.
[0028]
Then, (Expression 2) is established as (20 + 20) <70.
[0029]
Therefore, it is possible to stably focus on the signal recording surface 1a of the optical disc 1 having a low reflectance. Further, since the condensing point of the light beam La of the optical pickup 1 does not reach either the front surface of the stabilizing member 8 or the back surface 1b of the optical disc 1, the reproduction light beam Lb is stably focused on the signal recording surface 1a. As described with reference to FIG. 3, the S / N of the reproduction signal detected from the reproduction light beam Lb can be kept good.
[0030]
A recording pit substantially similar to a known DVD-ROM is formed on the signal recording surface 1a of the optical disc 1, and an optical pickup 6 having a wavelength of the light beam La emitted from the semiconductor laser 12 of 660 nm and an objective lens 7 of NA 0.65 is used. FIG. 4 is a waveform diagram obtained by reproducing the signal.
[0031]
The pits on the optical disc 1 have almost the same dimensions as the DVD, but the pit depth is different. In the light reflection type reproducing method, the modulation degree of the reproduction signal is maximized when the phase difference between the pit portion and the mirror surface portion is λ / 4. In a normal DVD, since the refractive index of the disk substrate is about 1.5, the pit depth of about 110 nm is optimal at 650 nm / (4 × 1.5). Therefore, the pit depth is 650 nm / 4 and 160 nm, the shortest pit is 0.4 μm, and the track pitch is 0.74 μm. The linear velocity of reproduction was 3.5 m / s, and the reproduction power of the semiconductor laser 12 was 2 mW. The gain of the signal amplification RF amplifier in the reproduction signal processing circuit 11 is also increased by about twice. The reproduction power of the semiconductor laser 12 at this time corresponds to five times or more that when reproducing an ordinary DVD with a reflective film.
[0032]
As can be seen in FIG. 4, a good eye pattern is obtained. The degree of modulation is also 60% or more. The clock and signal jitter was 8.5% which can be reproduced without error. The reflected potential of the signal is about 300 mV.
[0033]
As a comparative example, FIG. 5 shows a reproduction signal of a disk in which an Ag reflection film is formed to 100 nm by sputtering on the same optical disk substrate as in this embodiment. Since the reflectance is high, the reproduction power of the semiconductor laser 12 is reduced to 0.3 mW. The jitter at this time was 8.0%. The reflected potential is about 900 mV.
[0034]
As in this embodiment, the reproduction power of the semiconductor laser 12 is increased to increase the absolute light amount of the light beam La, and the gain of the reproduction signal is corrected by the RF amplifier of the reproduction signal processing circuit 11 to thereby reduce the S of the signal. / N itself was able to be taken in as much as before.
[0035]
It can be seen that the degree of modulation is caused by phase interference and is not so much related to the presence or absence of the reflective film. Therefore, as long as the absolute light quantity of the light beam is increased, the flexible optical disk can be reproduced as a reflective read-only disk without forming a reflective film.
[0036]
In this embodiment, the minimum requirement for the reproducing light beam Lb is to increase the reproducing power of the semiconductor laser 12 until the focusing can be performed stably. However, the reproduction power is increased until the noise of the reproduction signal of the optical disk 1 dominates the noise of the entire apparatus. By doing so, all the essential S / N of the disk is used up. This state is shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
[0037]
FIG. 6A shows a state where the reproduction power of the semiconductor laser 12 is small. A curve with a sharp peak indicates the inherent signal level and noise of the optical disc 1. Moreover, the curve without the broad peak shown with a dotted line shows the noise of the whole apparatus. If the reproduction power is small, the noise of the entire apparatus is larger than the signal noise of the disk, so the overall S / N is determined by the signal peak of the optical disk 1 and the noise of the entire apparatus.
[0038]
The noise of the photoelectric conversion element 10 that receives the reproduction light beam Lb and performs photoelectric conversion, or the noise of the RF amplifier of the reproduction signal processing circuit 11 has little relation to the amount of light received, whereas the electric signal due to the amount of light reflected from the optical disc 1 Increases in proportion to the amount of light received. Therefore, when the reproduction light beam Lb is increased, the noise of the disk exceeds that of the electric system at a certain point, and the optical disk 1 dominates the S / N of the entire apparatus. This is shown in FIG. 6 (b). It is clear that the S / N ratio is better in the case of FIG.
[0039]
In this embodiment, the reproduction power of the semiconductor laser is increased to the state shown in FIG. As a result, a disk drive device has been realized that can be reproduced favorably using a read-only optical disk manufactured by only resin molding, omitting an expensive vacuum process.
[0040]
At the time of basic design of the reproducing apparatus, analysis is performed on the frequency spectrum of such noise and signal. In practice, however, the difference between FIG. 6A and FIG. 6B is the magnitude of the reproducing power of the semiconductor laser 12. Only. Therefore, at the time of basic design, the noise characteristics of the reproducing device are measured using a spectrum analyzer, and then the non-reflective ROM disk is reproduced, and the change in the noise level is observed while changing the reproducing power of the semiconductor laser 12. As the reproduction power increases, S / N becomes saturated. A saturated point is shown in FIG. The reproduction power is set as the reproduction power for the ROM disk in the reproduction apparatus.
[0041]
In an actual product, the initial value of the reproduction power is set based on the data obtained at the time of basic design. A circuit that finely adjusts the reproduction power while observing the error rate may be installed as necessary in order to absorb variations in individual differences between reproduction apparatuses or disks.
[0042]
The flexible optical disk 1 used in this embodiment is preferably formed in a cartridge as shown in FIG. 7 for protection because a reflective layer and a protective layer are not formed on the surface. That is, the optical disk 1 has the same structure as described above, and the optical disk 1 is stored in the cartridge case 20 and is opened and closed by the shutter plate 21 slidably provided. It is supposed to be exposed. Therefore, a human hand does not touch the signal recording surface 1a.
[0043]
Further, in order to prevent dust or the like from adhering for a long period of time, a non-woven fabric 22 made of nylon fiber or the like by hot pressing or the like is provided and lightly touched during rotation of the optical disc 1 to remove dust or the like attached to the optical disc 1. I can do it.
[0044]
In addition, in the case of the optical disk 1 in this embodiment, it is only resin as a whole, there is no metal film, and it is not a bonding structure. Therefore, unevenness of the substrate sheet at intervals of several millimeters does not occur due to film-forming stress as in the prior art, and the moisture permeability is the same on both the front and back of the optical disc 1, so that minute deformation due to the influence of moisture in the air is also possible. Does not occur.
[0045]
As described above, the optical disk 1 according to the present embodiment has very little complicated deformation due to temperature or humidity. Although the subtle unevenness of the optical disk 1 has a bad influence on the stabilization of the surface runout due to the air bearing function of the stabilizing member 8, the optical disk 1 of the present embodiment is also housed in the cartridge case 20 and protected. Even if the temperature / humidity cycle test of JIS C5024 was carried out, there was no problem in regeneration.
[0046]
In the present embodiment having the above-described configuration, a case where a non-reflective coating is applied to the surface of the stabilizing member 8 shown in FIGS. 1 and 3 will be described.
[0047]
In the optical pickup 6, the wavelength of the laser beam La emitted from the semiconductor laser 12 is 405 nm, and the NA of the objective lens 7 is 0.85. The signal pits had a minimum pit length of 0.25 μm, a track pitch of 0.35 μm, and a pit depth of 0.1 μm. The signal is a random signal subjected to 1-7 modulation. The thickness t of the flexible optical disc 1 was 40 μm, and the stroke amount d of the objective lens 7 was 100 μm. Accordingly, the optical pickup 6 can be physically focused on the surface of the stabilizing member 8 under the above conditions.
[0048]
As shown in FIGS. 1 and 3, the stabilizing member 8 is disposed on the opposite side of the signal recording surface 1a of the optical disc 1, and is only a minute distance away from the signal recording surface 1a. For this reason, if the reflectance on the surface of the stabilization member 8 is large, the stabilization member 8 may be focused during the first focusing operation on the signal recording surface 1a. Depending on the surface state, the malfunction is reduced when the antireflection coating is applied to the surface of the stabilizing member 8.
[0049]
The stabilizing member 8 was made of stainless steel (SUS304), and a ZrO ₂ film was deposited on the surface. When the optical film thickness is λ / 4n (n is an integer), the reflectance can be minimized. In this example, the optical disk 1 has a thickness of 70 μm, is used at a wavelength of 405 nm of the light beam La, and the refractive index of ZrO ₂ is about 2.0, so the optical film thickness is 50 nm. Further, when the surface of the stabilizing member 8 is coated with a multilayer film of MgF ₂ and TiO ₂ , the reflectance becomes 5% or less with respect to the light beam La having a wavelength of 405 nm.
[0050]
In this way, the reflectivity of the reproduction light beam Lb on the surface of the stabilizing member 8 is less than or equal to the reflectivity of the surface of the optical disc 1, so that the focus pull-in is extremely stabilized and stable focus and tracking are possible.
[0051]
Even if the structure of the optical pickup 6 is focused on the surface of the stabilizing member 8 or the back surface 1b of the optical disc 1, the reproduction stability can be improved by applying a non-reflective coating to the surface of the stabilizing member 8. I was able to.
[0052]
When the reproducing power of the semiconductor laser of the optical pickup 6 was 1.5 mW or more, the jitter was minimized and stabilized. Therefore, the disk noise limit can be reproduced with a reproduction power of 1.5 mW. The reproduced signal had a jitter of 9% or less, and a signal capable of sufficiently reducing the error was obtained.
[0053]
As described above, in this embodiment, the reflectance on the surface of the stabilizing member 8 is lowered, and the related configuration between the thickness of the optical disc 1 and the stroke in the focus direction of the objective lens 7 as described above is adopted. Due to both factors that the surface of the stabilizing member 8 cannot be focused physically, the signal recording surface 1a portion of the surface of the transparent optical disc 1 can be focused most stably and easily.
[0054]
If the stroke in the focus direction of the objective lens 7 in the focus direction is equal to or less than the thickness of the optical disc 1, there is no physical focus on the stabilizing member 8. Further, since the focal depth of the objective lens 7 is several μm or less, there is almost no need to consider the focal depth. If the stroke in the focus direction of the objective lens 7 is smaller than the thickness of the optical disc 1 by 10 to 20 μm or more, the focus on the surface of the stabilizing member 8 hardly occurs. Therefore, stable focusing can be performed on the signal recording surface 1a of the optical disc 1 having a low reflectance.
[0055]
The reflectivity of the pit surface (signal recording surface 1a) of the present optical disc 1 was about 6%, but the surface of the stabilizing member 8 is coated with antireflection and has a reflectivity of 5% or less. Therefore, most of the reproduction light beam Lb reflected from the optical disc 1 returns from the optical disc 1 and almost no light returns from the surface of the stabilizing member 8. In this state, the return light to the optical pickup 6 was measured with and without the stabilizing member 8 with the light beam La emitted, and there was almost no difference. This means that the reproducing light beam is almost returned from the signal recording surface 1a of the optical disc 1.
[0056]
Therefore, when the optical disc 1 having the configuration of the present embodiment is reproduced, stable focusing and tracking can be performed, and a signal can be stably reproduced with a jitter between data and a clock of 10% or less. This optical disk 1 was put into a temperature and humidity cycle test of JIS C5024. As a result, there was no problem with the flatness of the optical disc 1 in particular, and the desk surface vibration suppression action by the stabilizing member 8 that was stable after the cycle test worked and signals could be reproduced well.
[0057]
As a method of forming recording data on the signal recording surface 1a of the optical disc 1, there is a method of recording as a meandering groove in addition to the method of forming irregularities as described above, but it is not dependent on the method of recording data. The same effect as described above can be obtained.
[0058]
An apparatus for obtaining a reproduction signal from the reproduction-only optical disk in the present embodiment as described above may be a structure having the functions of the above-described embodiments at the time of reproduction. The present invention can also be applied to an apparatus having both functions of / reproduction.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical information reproducing apparatus of the present invention, since the flexible optical disc has no special film, it is possible to use a flexible optical disc with low manufacturing cost. The light beam does not reach the surface of the stabilizing member installed on the side opposite to the signal recording surface of the flexible disk, and therefore strong reflected light from the stabilizing member may interfere with the reproduction light beam. Therefore, a good reproduction signal and focus error signal can be obtained, and the reproduction operation such as the focus operation can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical disk reproducing apparatus for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of reproducing means in the optical disk reproducing apparatus of FIG. 1. FIG. FIG. 4 is a waveform diagram of a reproduction signal in an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram of a reproduction signal in a comparative example of the embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view showing an example in which an optical disk according to an embodiment of the present invention is housed in a cartridge.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical disk 1a Signal recording surface 6 Optical pick-up 7 Objective lens 8 Stabilizing member 10 Photoelectric conversion element 11 Reproduction signal processing circuit 12 Laser light source (semiconductor laser)
La light beam (emitted light)
Lb Reproduction light beam (reflected light)

Claims

Using a flexible optical disc with a signal recording surface on which recording data is recorded on one side as uneven or meandering grooves, and irradiating the flexible optical disc with a light beam, An optical pickup that obtains a reproduction signal by detecting an optical change in the reproduction light beam of the optical disc, and a surface vibration that occurs when the flexible disc is rotated are installed on the opposite side of the signal recording surface side of the flexible optical disc. An optical information reproducing device comprising a stabilizing member that stabilizes the air flow by a pressure difference of the air flow,
The range in which the thickness of the flexible optical disk is t, the maximum value in the focus direction stroke of the objective lens for focusing the light beam on the flexible disk is d, and the error signal of the focus servo can be generated. The optical information reproducing apparatus is configured so that (Equation 1) is established when f is f.

2. The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the light reflectance on the surface of the stabilizing member is lowered.

3. The optical information reproducing apparatus according to claim 2, wherein a reflectance on the surface of the stabilizing member is lower than a reflectance on the signal recording surface of the flexible optical disk.

4. The optical information reproducing apparatus according to claim 2, wherein an optical film having a wavelength of λ / 4n (n is an integer) is formed on the surface of the stabilizing member, where λ is the wavelength of the light beam. .