TWI345236B - High-density dual-layer optical disc - Google Patents

Description

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M:\mm m w ： ： ； ν ；； 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種具有第一與第二記錄層之高密度 光碟，該二層位於平分該碟片厚度之中央平面的一側 靠近一碟片表面。 【先前技術】 第1圖顯示一般DVD(數位多功能碟片）之結構。 1圖所示，該DVD(如參考號碼10所示）具有120毫米 徑與1.2毫米之厚度，且係形成有一直徑為15毫米之 孔，與一直徑為44毫米之夾持區域，且適於由包括在 碟裝置内之轉台與失持器加以夾持。 DVD 10具有一記錄層，其中資料是以一種凹坑 而記錄。DVD 1 0之記錄層係位於離面對一光學檢取 之物鏡1(包括在該光碟裝置中）的碟片表面約0.6毫米 度。DVD 10之光學檢取元件的物鏡1具有之數值孔 NA等於0.6。 第2圖顯示一高密度單層DVD之結構。如第2 示，該高密度單層DVD (如參考號碼20所示）具有120 之直徑與1.2毫米之厚度，且係形成有一直徑為15毫 中心孔，與一直徑為44毫米之夾持區域，且適於由包 一光碟裝置内之轉台與夾持器加以夾持。高密度單層 2 0具有一記錄層，該記錄層係位於離面對一光學檢取 之物鏡2(包括在該光碟裝置中）的碟片表面約0.1毫米 雙層 ，且 如第 之直 中心 一光 模式 元件 之深 徑比 圖所 毫米 米之 括在 DVD 元件 之深 1345236

度。 高密度單層DVD 20之光學檢取元件的物鏡2具有 數值孔徑比NA等於0· 85，其值比DVD 10之物鏡1相 較大。該光學檢取元件之物鏡2採用一波長比DVD 10 於再生或記錄高密度資料之波長要短之短波雷射光束。 意即對於高密度資料之再生或記錄，DVD 1 0會使 具有650奈米波長的一雷射光束，而高密度單層DVD 使用具有405奈米波長的一雷射光束。 藉由放射該短波雷射光束且達到增加該物鏡之數值 徑比（特別是在配置該光學檢取元件之物鏡2使其靠近 密度單層DVD 20記錄層之情形下），此可以藉著在強度 集中雷射光束而在一高資料密度之凹坑上形成一小光 點，且可使該短波雷射光束之透明層長度最小。結果該 射光束效能之變動與像差之發生現象即可減至最低。 近年來，許多公司已開發高密度雙層光碟，例如高 度雙層 DVD或高密度雙層藍光雷射光碟（以下稱為“高 度雙層BD”），以取代該高密度單層DVD。該高密度雙 光碟可長時間記錄且儲存大量視頻與聲頻資料，具有約 高密度單層DVD二倍容量。 然而在上述高密度雙層光碟之情形中，無法有效地 制一在整個光碟各處不可避免產生之波前誤差，此係由 從一透明基材之光入射表面與各個第一與第二記錄層之 材厚度所產生之球面像差，也由於包括在該光學檢取元 内之物鏡傾斜所產生的慧差。因此，在高密度雙層光碟 之 對 用 用 20 孔 1¾ 上 束 雷 密 密 層 為 限 於 基 件 之 6 1345236

領域中急需能夠解決此波前誤差之方法。 【發明内容】 本發明的一目的在於提供一種具有一第一與一第二 錄層之新穎高密度雙層光碟，該光碟經配置使得因為從 透明基材之光入射表面到各個第一與第二記錄層間的基 厚度所產生之波前誤差減至最小。該高密度雙層光碟的 實例為一高密度雙層DVD或高密度雙層藍光碟片。 本發明之一目的在於提供一種具有一第一與一第二 錄層之新穎高密度雙層光碟，該光碟經配置使得因為從 透明基材（覆蓋層）之光入射表面到各個第一與第二記錄 間的基材厚度變化所產生之球面像差，及因為包括在該 學檢取元件内之物鏡傾斜所產生的慧差而在整個光碟上 造成之波前誤差減至最小。 依據本發明，上述與其他目的之達成可藉由提供一 具有一第一與第二記錄層（位於平分該碟片厚度之中央 面的一側且靠近一碟片表面）之高密度雙層光碟，一從一 明基材之光入射表面到該第一記錄層之第一基材厚度， 對應於將從一高密度單層光碟之一透明基材的光入射表 到一記錄層之基材厚度，減去該第一與第二記錄層間距 之半所獲得的一值；及一從該透明基材之光入射表面到 第二記錄層之第二基材厚度，會對應於將從該高密度單 光碟内該透明基材之光入射表面到該記錄層之基材厚度 上該第一與第二記錄層間距離之半所獲得的一值。 記 該 材 記 該 層 光 所 種 平 透 會 面 離 該 層 加 7 1345236

依據本發明，上述與其他目的之達成可藉由提供一種 具有第一與第二記錄層（位於平分該碟片厚度之中央平面 的一側且靠近一光入射表面）之高密度雙層光碟，一從該透 明基材之光入射表面到該第一記錄層之第一基材厚度具有 多於70微米（最小值）之值，及一從該透明基材之光入射表 面到該第二記錄層之第二基材厚度具有少於 108微米（最 大值）之值，且該第一與第二記錄層間距離具有在19微米土 5微米範圍内的一值。 較佳的是在該高密度單層光碟内從該透明基材之光入 射表面到該記錄層之基材厚度可為0.1毫米。該第一與第 二記錄層間之距離可為0.02毫米。該第一與該第二基材厚 度可分別為0.09毫米與0.11毫米。

較佳的是，該第一基材厚度與第二基材厚度可變動地 設定至一限度，使得該透明基材之折射率η係在1.4 5至 1.70之範圍内。當該透明基材之折射率η等於1.6時，該 第一基材厚度與第二基材厚度可分別設定為 79.5微米±5 微米與9 8.5微米± 5微米。 【實施方式】 在說明依據本發明的一新穎高密度雙層光碟前，首先 將說明一般高密度雙層DVD或高密度雙層BD。 一般高密度雙層 DVD(如參考號碼30所指）具有120 毫米之直徑與1.2毫米之厚度，且形成有一直徑為15毫米 之中心孔，與一直徑為44毫米之夾持區域且適於由包括在 8 1345236

一光碟裝置之轉台與爽持器加以夾持。高密度Ί 至少包含一第一記錄層，其係依據一般高密>! 之記錄層而形成；及一與該第一記錄層隔開0· 之第二記錄層。詳言之，如第3圖所示，高密 30之第一記錄層係位於距離面對一光學檢取 2(包括在該光碟裝置中）之一碟片表面約 0.1 處，而該第二記錄層係位於距離該碟片表面約 深度處。 該高密度雙層光碟之光學檢取元件的物鏡 於0.85的數值孔徑比ΝΑ，且採用波長為405 光束 4，用於將高密度資料再生自或記錄至該 記錄層，與高密度單層DVD 20係相同方式。 當該光學檢取元件採用0.85之數值孔徑tt 之波長用於將高密度資料再生自或記錄至該記 為從一透明基材之該光入射表面到記錄層間之 成之離焦裕度係可依據下列方程式1而明顯地 DFM= Α /((ΝΑ)4 Δ t).................方程式（1) 其中』為波長、ΝΑ為數值孔徑比，而At 基材之光入射表面到記錄層間基材厚度之變量 應注意與一般DVD比較下，增加物鏡之數 減低波長可導致由於從一透明基材之該光入射 記錄層間之基材厚度變化所造成離焦裕度的明 離焦裕度之明顯減少極端地造成系統雜訊增加 同時，在該第一記錄層係形成於離該基材 變層DVD 30 笔單層 DVD 02毫求距離 度雙層DVD 元件之物鏡 毫米之深度 0.12毫米之 2具有一等 奈米之雷射 第一與第二 *與405奈米 錄層時，因 基材厚度造 減低。 為從一透明 〇 值孔徑比與 表面到該等 顯減少。此 〇 0.1毫米處 9 1345236 而該第二記錄層係位於離該基材0.08毫米處之情形時，此 配置比該第一記錄層離0.1毫米而該第二記錄層離0.12毫 米之情形，可提供較佳之DFM(離焦裕度）保證。 因此基於DFM之考量，需求該第二記錄層之厚度少於 該第一記錄層。 意即，該第二記錄層係位於0.1毫米之厚度内。

除DFM外，在考慮各層之厚度時同時須考慮一球面像 差、慧差與該等WFE。 首先，當假設從一透明基材之光入射表面到第一記錄 層之基材厚度係〇. 1毫米而形成在該記錄層上一光束點之 波前誤差為 0，則隨著從該透明基材之光入射表面到第二 記錄層之基材厚度而變化的波前誤差如第 4圖之圖表所 示。例如，當從該透明基材之光入射表面到第二記錄層之 基材厚度為0.08毫米或0.12毫米時，該波前誤差具有約 0.1 8 λ rms 之值。

一般而言，全像差應具有低於0.07λ rms之值，以免 在一光學系統中產生大量之誤差。在實驗中，其顯示如果 在一真實系統中檢取系統之全像差具有低於 0.075 A rms 之值，則該檢取系統將沒有問題。 本發明現將考慮低於0.075 λ rms之情況。 如第4圖所示，在從基材至第二記錄層之厚度係0.08 毫米或0.12毫米時，此值超過真實系統中可接受之0.075 Λ rms甚多。 如上述，當分別設定從該透明基材之光入射表面到第 10 1345236 一與第二記錄層之基材厚度為0.1毫米與0.12毫米，或分 別設定為0.1毫米與〇. 〇 8毫米時，該波前誤差約是真實系 統中無法接受之〇.18λ rms。

同時，如上述可有數種解決方案以補償該波前誤差。 意即，藉由精細地調整包括在該光碟裝置内之準直鏡3位 置，或藉由額外地安裝一液晶元件與其類似者至該光碟裝 置，當從該透明基材之光入射表面到第二記錄層之基材厚 度為 0.08毫米或 0.12毫米時，該波前誤差會減低至約 0.045 λ rms 〇 第5圖顯示依據本發明之高密度雙層光碟的構造。如 第5圖中所示之高密度雙層DVD (如參考號碼40所指）具有 第一與第二記錄層。從一透明基材之光入射表面到該第一 記錄層之第一基材厚度‘tl’，會對應於將從在一般高密度 單層光碟内之一透明基材的光入射表面到一記錄層之基材 厚度，減去該第一與第二記錄層間距離之半所獲得的一值。

從該透明基材之光入射表面到該第二記錄層之第二基 材厚度‘t2’，會對應於將從在該一般高密度單層光碟内該 透明基材之光入射表面到該記錄層之基材厚度，加上該第 一與第二記錄層間距離之半所獲得的一值。 意即，本發明之高密度雙層DVD或高密度雙層BD具 有120毫米之直徑與1.2毫米之厚度，且形成有一直徑為 15毫米之中心孔與一直徑為44毫米之夾持區域，及適於 由包括在一光碟裝置内之轉台與夾持器加以夾持。本發明 之高密度雙層DVD 40係設置有一第一記錄層，該第一記 11 1345236

錄層係位於距離面對一光學檢取元件之物I 光碟裝置中）的一碟片表面約0.09毫米之深 二記錄層係位於距離該光學檢取元件之物鏡 約0.1 1毫米之深度處。 因此，在上述參考第4圖之情況下，當 透明基材之光入射表面到第一與第二記錄層 0.09毫米與0.11毫米時，該波前誤差只有約 接近在真實系統中可接受之0.075 λ rms。 細地調整準直鏡3之位置與安裝一額外之液 前誤差會減低至約 0.025又 rms。以此方式 限制由於從該透明基材之光入射表面到記錄 度產生之波前誤差。 第6 A至6 C圖係係用於比較因物鏡傾斜 差變化，與該高密度雙層光碟内從該透明基 面到記錄層間基材厚度之變化的圖表。請參 圖，在一包括於一光學檢取元件内之物鏡未 由於從一透明基材（即覆蓋層）的光入射表面 基材厚度變化所產生的球面像差，定義了分ί 至6C圖中之線①。

而在該光學檢取元件内之物鏡具有少於 角的狀態下產生之慧差，定義了分別顯示在： 中之線②。由於該球面像差與慧差在整個光 之波前誤差，定義了分別顯示於第6Α與6C 在第6Α與6C圖中，線①是應用第4圖 l 2(包括在該 度處，而該第 2的碟片表面 分別設定從該 之基材厚度為 0.0 8 λ rms， 再者，藉著精 晶元件’該波 ，即可有效地 層間之基材厚 造成之波前誤 材之光入射表 考第6A至6C 傾斜之狀態， 到記錄層之間 顯示在第6A 〇 . 6度之傾斜 赛6A與6C圖 碟各處所造成 圖中之線③。 中之圖表所繪 12 1345236

出，而線②是由下列方程式（2)所獲得。 ② =t(n2-l/2n2)NA3a...............方程式（2) 其中‘t’為厚度、‘η’為折射率、NA為物鏡之數 比，‘ a ’為傾斜量。 通常，考慮一般光學系統之最大傾斜量為 〇 . 6 該慧差係根據該值應用於方程式。 意即，該波前誤差之值係根據方程式（3)計算出 ③ 二，（①2 +②2).........................方程式（3) 其中，①：在物鏡未傾斜之狀態下由於從一透 的光入射表面到記錄層之間基材厚度變化所產生的 差，②：在少於0.6度（最大值）傾斜角之狀態下所 慧差，及③：由於該球面像差與慧差對整個光碟所 波前誤差。 因此，如第 6A圖所示，從該透明基材之光入 分別到第一與第二記錄層之基材厚度必須設定在< 微米至1 0 8微米間，以滿足真實系統中可接受之最 誤差值 0.075A rms。 此結果係考慮了表示光碟折射性之折射率而 值。 特別的是，該結果是根據1.60之折射率。 再者，如第 6B圖所示，從該透明基材之光入 分別到第一與第二記錄層之基材厚度必須設定在介 微米至1 0 6.5微米間，以滿足真實系統中可接受之 前誤差值0.075又 rms。 值孔徑 ，因此 明基材 球面像 產生之 造成之 射表面 卜於 70 大波前 獲得的 射表面 於 68.5 最大波 13 1345236 因此，如第 6C圖所示，從該透明基材之光入射表 分別到第一與第二記錄層之基材厚度必須設定在介於7 微米至11 0 · 5微米間，以滿足真實系統中可接受之最大 前誤差值〇·〇75λ rms。 以下將詳加說明之。

第 7圖係顯示應用至依據本發明之高密度雙層光 時，從一透明基材之光入射表面到第一與第二記錄層間 基材厚度的範圍表。如第6A至6C圖所示，從該透明基 之光入射表面到記錄層之基材厚度，係依據該透明基材 一折射率而變動地設定。 例如，當該透明基材之折射率η為1.60時，從該透 基材之光入射表面到該該等記錄層之基材厚度，必須設 在介於約70微米至1 08微米間，以滿足0.075 λ rms之 大波前誤差值。

面 1.4 波 碟 之 材 之 明 定 最 材 材 約 波 5C 材 足 層 如果對其他折射率考慮相同之情況件，當該透明基 之折射率η等於1.45時（如第5B圖所示），從該透明基 的光入射表面到該等記錄層之基材厚度必須設定在介於 68.5微米至106.5微米間，以滿足0.075又rms之最大 前誤差值。 此外，當該透明基材之折射率η等於1.75時（如第 圖所示），從該透明基材的光入射表面到該等記錄層之基 厚度必須設定在介於約1 1 〇. 5微米至7 1 · 4微米間，以滿 0.075 Λ rms之最大波前誤差值。 結論是，從該透明基材之光入射表面到該第一記錄 14 1345236 之基材厚度係在約108微米+2.5(或-1.5)微米（最大值）之範 圍内，而從該透明基材之光入射表面到該第二記錄層之基 材厚度係在約70微米+1.4(或-1.5)微米（最小值）之範圍内。

因此參考第8圖所示，依據本發明一具體實施例之高 密度雙層光碟構造，從該透明基材的光入射表面到該第一 記錄層之基材厚度係設定在一 70微米值（最小值），而從該 透明基材之光入射表面到該第二記錄層之基材厚度係設定 為一 108微米值（最大值），同時該第一與第二記錄層間之 距離係設定在1 9微米± 5微米之範圍内。 現在，將在下文更詳細加以說明。 該第一與第二記錄層可用該等值的一平均加以區分， (意即以89微米（=70+1 08/2)當作一界線），例如當第一記錄 層具有70微米之最小值時，該第二記錄層必須具有一 89 微米之界線值，而當第二記錄層具有108微米之值時，該 第一記錄層必須具有一 89微米之界線值。

因此，該第一記錄層與第二記錄層間之距離可被設定 為19微米。且如果考慮製造誤差裕度，其可被設定成現行 系統中可接受之1 9微米±5微米之值。 雖然可考慮比上述之值的範圍較寬之厚度，然在考慮 用於製造該記錄層之技術時，需求其誤差裕度為±5微米。 因此，如果企求各層間距離係以1 9微米為代表時，各層間 之平均值將最為穩定。意即，8如果分別計算各層之平均 值，該平均值分別為7 9.5微米與9 8.5微米。依據此結果， 從該透明基材之光入射表面到各個第一與第二記錄層之基 15 1345236 材厚度可分別設定在7 9 5微米± 5微米與9 8.5微米± 5微米。

因此，如第8圖所示，當該透明基材之折射率η等於 1.60時，從該透明基材的光入射表面分別到第一與第二記 錄層之基材厚度，係分別設定在7 9 · 5微米與9 8.5微米， 而第一與第二記錄層間之距離係設定在1 9微米± 5微米之 範圍内。在此情形下，依據所許可± 5微米之距離限制，從 該透明基材之光入射表面分別到該第一與第二記錄層之基 材厚度，係分別設定在7 9 · 5微米± 5微米與9 8 · 5微米± 5微 米。 依據該高密度雙層光碟之組態，可以有效地限制由於 從該透明基材的光入射表面分別到第一與第二記錄層之基 材厚度變化所產生的球面像差，及由於該物鏡之傾斜產生 之慧差在整個光碟各處所造成之波前誤差。

雖然本文所揭示之本發明較佳具體實施例僅供示範目 的，熟知本項技術人士應暸解各種修改、增加與替代均係 可行且不脫離本發明揭示於隨附申請專利範圍之範疇與精 神。 由以上說明可明顯得知，本發明提供一種高密度雙層 光碟，用於最小化由於從一透明基材的光入射表面分別到 第一與第二記錄層之基材厚度變化所產生的球面像差，及 由於該物鏡之傾斜產生之慧差在整個光碟各處所造成之波 前誤差，及能夠更準確地將信號記錄至或再生自該光碟。 【圖式簡單說明】 16 1345236

本 發 明 上 述 與 其 他 S 的 特 色與 其 他優 勢 可 從 下 列 結 合 隨 附 圖 式 之 詳 細 說 明 中 清 楚 地 瞭解 J 其中 > 第 1 圖 顯 示 一 普 通 DVD之構造； 第 2 圖 顯 示 一 般 高 密 度 單 層 DVD之構造； 第 3 圖 顯 示 可 說 明 本 發 明 的 一高 密 度雙 層 光 碟 之 構 造 範 例 > 第 4 圖 係 用 於 比 較 因 球 面 像 差造 成 之波 前 誤 差 變 化 ， 與 該 高 密 度 雙 層 光 碟 内 從 — 透 明 基材 之 光入 射 表 面 到 記 錄 層 間 基 材 厚 度 之 變 化 的 圖 式 j 第 5 圖 顯 示 依 據 本 發 明 之 — 高密 度 雙層 光: 的： 構： 造 第 6A至< 5C 圖 係 用 於 比 較 因 物鏡 傾 斜造 成 之 波 前 誤 差 變 化 5 與 該 尚 密 度 雙 層 光 碟 内 從 一透 明 基材 之 光 入 射 表 面 到 記 錄 層 間 基 材 厚 度 之 變 化 的 圖 式； 第 7 圖 係 顯 示 應 用 於 依 據 本 發明 之 該1¾ 密 度 雙 層 光 碟 時 y 從 一 透 明 基 材 之 光 入 射 表 面 到第 — 與第 二 記 錄 層 間 之 基 材 厚 度 的 範 圍 圖 表 > 第 8 圖 顯 示 依 據 本 發 明 一 具 體實 施 例之 密 度 雙 層 光 碟 的 構 造 〇 [ 元 件 代 表 符 號 簡 單 說 明 ] 1 物 鏡 2 物鏡 3 準 直 鏡 4 雷射 光 束 10 數 位 多 功 能 光 碟 20 高密 度 單層 DVD 30 尚 密 度 雙 層 DVD 40 南密 度 雙層 DVD 17

Claims (1)

1345236 —Ί ‘， . 年月曰修正替換页I ，. 第和叫號蔚隙^年p月修正 十、申請專利範圍二 . - - · _ = .——... .1· 一種高密度記錄媒體，包括： 該1 2己錄媒體的一光入射表面（light incident surface)與該光、 入射表面的一相反表面（opposite surface); 一基材（substrate)，其包含一透明層； 一第一記錄層，其位於接近該光入射表面的地方；以及 一第二記錄層’其位於該第一記錄層與該相反表面之間， 其中從該光入射表面至該第一記錄層的最小厚度與從該 φ 光入射表面至該第二記錄層的最大厚度係取決於該透明層 的折射率’且當該透明層的折射率在1.45至1.70之範圍中 增加時’該最小厚度與最大厚度變大，且該第一與第二記錄 層之間的距離為大於14微米之一值。 2·如申請專利範圍第1項所述之高密度記錄媒體，其中該第 一與第二記錄層之間的距離小於24微米。 3.如申請專利範圍第1項所述之高密度記錄媒體其中當該 透明層的折射率為1·45時’該最小與最大厚度具有最小 值。 18 1 ’如申請專利範圍第3項所述之高密度記錄媒體，其中該最 小厚度的最小值為6 8.5微米。 2 ’如申請專利範圍第4項所述之高密度記錄媒體其中該最 大厚度的最大值為110.5微米。 1345236 年月日修正奴」 6.—種用於記錄至一光學記錄媒體或自一光學記錄媒體再 生之裝置，包括： —光學檢取器，其記錄資料至該光學記錄媒體或自該光學 記錄媒體再生資料； —控制器’其控制該檢取器記錄資料至該光學記錄媒體的 轉第〜一與第二記錄層或自該光學記錄媒體的該第—與第二 記錄層再生資料， 其中該記錄媒體包含··該記錄媒體的一光入射表面， 該光入射表面，的一相.反表面； —基材，其包含一透明層； —第一記錄層，其位於接近該光入射表面的地方；以及 —第二記錄層，其位於該第一記錄層與該相反表面之間， 更進一步其中從該光入射表面至該第一 甲°己錄層的最小厚度 /、從該光入射表面至該第二記錄層 。取人厚度係取決 透明層的折射率，且當該透明層的折射率在145至 、" 範圍中增加時’該最小厚度與最大厚至uo之 _ 乂踅大’且該第一與第 —記錄層之間的距離為大於14微米之—值。 ” 7·如申請專利範圍第6項所述之裝置，A U β 八γ β第—盘篦-却 錄層之間的距離為小於24微米之—值。 ’、一 Β 8.如申請專利範圍第6項所述之裝置， ^ ^ . 八中田該透明層的折 為5時，該最小與最大厚度具有最小值。 9·如申請專利範圍第8項所述之， 小值為68.5微米。 度的最 19 1345236 89.12.2 2 10.如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該最大厚度的 最大值為110.5微米。

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