JP3624422B2

JP3624422B2 - Optical disc substrate and optical disc using the same

Info

Publication number: JP3624422B2
Application number: JP12978293A
Authority: JP
Inventors: 修一五十嵐; 尚富田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JPH06131696A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザ光の照射により情報の記録及び／又は再生が行なわれる光ディスクとその基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光の照射により情報の記録・再生を行う光ディスクとしては、光磁気ディスク、各種追記型光ディスク、デジタルオーディオディスク（いわゆるコンパクトディスク）、光学式ビデオディスク（いわゆるレーザーディスク）等が実用化されている。
【０００３】
これら光ディスクは、いずれも透明基板上に記録層や反射層等の機能膜よりなる記録部が形成されてなる。
上記記録層としては、光磁気ディスクでは、磁気光学特性（カー効果やファラデー効果）を有する垂直磁化膜、たとえばＴｂＦｅＣｏ合金薄膜等の希土類−遷移金属非晶質合金膜が成膜され、追記型光ディスクでは、低融点金属薄膜、相変化膜、有機色素を含有する膜等が成膜される。また、反射層としては、高反射率を有し、かつ熱的に良導体であることからＡｌ反射膜が一般に形成される。
【０００４】
このような光ディスクに対する情報の記録・再生を、ハブチャッキング方式を採用する記録再生システムを例にして説明する。
【０００５】
上記記録再生システムは、図１０に示すように光ディスク１０１を固定するためのディスクテーブル１０２と、固定された光ディスク１０１にレーザ光を照射するための光学ピックアップ装置１０３よりなる。
【０００６】
上記ディスクテーブル１０２には、マグネット１０４が内蔵されており、周囲側の上面部に上記光ディスク１０１が載置される載置部１０５が突設されている。また、その中心部には、スピンドルモータにより回転操作されるスピンドル軸１０６が貫通している。
【０００７】
上記光学ピックアップ装置１０３は、図示しないが半導体レーザ等の光源と光検出部、更に光Ｌを集光する対物レンズ１０７より構成される。この光学ピックアップ装置１０３は、上記光ディスク１０１の下面側にレーザ光を照射するように配置されている。
【０００８】
一方、上記記録再生システムによって記録再生が行われる光ディスク１０１は、厚みが１．２ｍｍの円盤状の透明基板１０８上に記録部１０９が形成され、さらに上記ディスクテーブル１０２に該光ディスクを磁気チャッキングするためのハブ１１０が取付けられている。すなわち、上記光ディスク１０１は中央部がクランピング領域ｃ、この領域ｃを除いた領域が光記録領域ｒとされ、上記ハブ１１０はクランピング領域ｃに取付けられ、上記記録部１０９は光記録領域ｒに形成されている。なお、上記ハブ１１０は、金属材料よりなり、中央部に上記スピンドル軸１０６が挿入するセンターホール１１１が形成されている。
【０００９】
このような光ディスク１０１に対して上記記録再生システムによって情報の記録・再生を行うには、センターホール１１１にスピンドル軸１０６を挿入しつつ、透明基板１０８がディスクテーブル１０２側となるように該光ディスク１０１をディスクテーブル１０２の載置部１０５に載置する。すると、ディスクテーブル１０２に内蔵されたマグネット１０４にハブ１１０が吸引され、光ディスク１０１がディスクテーブル１０２にチャッキングされる。
【００１０】
そして、このようにディスクテーブル１０２にチャッキングされた状態の光ディスク１０１に上記光学ピックアップ装置１０３によって透明基板１０８側からレーザ光を照射する。
【００１１】
上記光学ピックアップ装置１０３では、半導体レーザから発射されたレーザ光は集束レンズ１０７によって集光される。集光されたレーザ光は光ディスク１０１の透明基板１０８を透過して記録部１０９上に焦点を結ぶ。そして、このレーザ光が焦点を結ぶことで形成された微小のビームスポットにより、該ビームスポットの直径ｄに対応した大きさで記録ピットが形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記記録再生システムにおいて、記録密度は、記録ピットがビームスポットの直径ｄに対応した大きさで形成されることから、このビームスポットの直径ｄによってほぼ決定され、記録密度を上げるには、先ずこのビームスポットの直径ｄをできるだけ小さくすることが必要となってくる。
【００１３】
ここで、ビームスポットの直径ｄは、対物レンズの開口数ＮＡと半導体レーザ波長λによって決まり、対物レンズの開口数ＮＡと半導体レーザ波長λによって式１のように表される。
ｄ＝１．２２λ／ＮＡ‥‥‥（１）
【００１４】
式１からわかるように、ビームスポットの直径ｄは半導体レーザ波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることによって小さくすることができる。しかし、レーザ光波長は、原理的、量産性から選択に自ずと限界があり、従来より使用されている８００ｎｍ前後を変えることができない。このため、ビームスポットの直径ｄを縮小するには、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることによって行うしかない。
【００１５】
ところが、上記記録再生システムにおいて対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、ディスクの傾きによって生ずる収差が大きくなり、ディスクの傾きに対する許容度が小さくなる。
【００１６】
すなわち、ディスクの傾きによって生じる収差の大きさは、３次のコマ収差係数Ｗ_３１によって決まり、このＷ_３１は式２のように表される。
Ｗ_３１＝−ｈｎ^２／２・（ｎ^２−１）ｓｉｎθｃｏｓθ／（ｎ^２−ｓｉｎ^２θ）^５／２・（ＮＡ）^３‥‥‥（２）
θ：ディスクの傾き角
ｈ：基板の厚み
ｎ：基板材料の屈折率
【００１７】
式２からわかるように、Ｗ_３１すなわち収差の増大する割合はＮＡの３乗に比例して増大する。現在用いられている記録再生システム（基板の厚み：１．２ｍｍ）の対物レンズの開口数ＮＡは０．４５であり、この場合上記収差を所定範囲に抑えるためのディスクの傾き角θの許容度は±５ｍｒａｄ程度である。しかし、さらに対物レンズの開口数ＮＡを大きくし、例えば０．５〜０．６以上にすると、傾き角の許容度は非常に小さくなり、実用的な値とはならない。
【００１８】
そこで、このような光ディスクにおいては、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする場合には、式２から基板の厚みｈを小さくすることが必要となってくる。
【００１９】
しかし、基板等の板の曲げ剛性Ｄは、式３で示すように板の厚みｈが小さくなるにつれて急激に小さくなり、板が曲がり易くなる。
Ｄ＝Ｅｈ^３／１２（１−ν^２）‥‥‥（３）
Ｅ：板の縦弾性係数
ｈ：板の厚み
ν：ポアソン比
【００２０】
このため、厚みの薄い基板を使用した場合には、ハブをディスク中心に取り付ける際の接着剤等の応力、光ディスクをディスクテーブルにチャッキングする際のクランピング力によってクランピング領域が容易に変形し、ディスクに反りが生ずる。また、基板を射出成形によって作成する場合には、基板は内周部を機械的に押圧することによって金型から取り出されるが、基板が薄い場合にはその際に変形が生じ易い。さらに、上記金型の内周部にはスタンパを抑える突出部分があり、図１１に示すようにその突出部分に対応して透明基板１０８には溝１１２が形成される。透明基板１１２を薄くするとこの溝１１２部分の厚みが極度に薄くなり、成形性、強度において問題が生じてくる。
【００２１】
そこで、本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ディスクの傾きにより収差が増大する割合が小さく、対物レンズの開口数ＮＡを大きくした場合でも傾き角の許容度を実用範囲内とすることができ、しかも強度が大きく、基板成形時、ハブ取り付け時、ディスクテーブルへのチャッキング時等に変形が生じない光ディスクを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明においては、情報の記録及び／又は再生に際してレーザ光が照射される光記録領域とディスクテーブルにクランピングされるクランピング領域とを有する光ディスク基板上に、少なくとも光磁気記録膜を形成し、クランピング領域の外側から光記録領域の内側にかけて厚さが徐々に小となる傾斜領域を設け、このクランピング領域における光ディスク基板の厚さを１〜２ｍｍ、光記録領域における光ディスク基板の厚さを０．５〜０．９ｍｍとして構成する。
【００２３】
また本発明は、上述の構成の光ディスクにおいて、その光ディスク基板の複屈折による位相遅れを６５ｎｍ以下とする構成とする。
【００２６】
【作用】
本発明においては、光記録領域に対応する光ディスク基板の厚みを薄くしておき、クランピング領域に対応する光ディスク基板の厚さを上記光記録領域に対応する基板の厚さよりも厚くする。
【００２７】
記録再生に際して実際にレーザ光が透過する光記録領域に対応する光ディスク基板の厚さを薄くすると、ディスクの傾きにより収差が増大する割合が小さくなり、ディスクの傾き角に対する許容度が大きくなる。
【００２８】
また、記録再生に際してレーザ光が透過しないクランピング領域に対応する光ディスク基板の厚さを上記光記録領域に対応する厚さよりも大とすると、収差が増加する割合を増大させることなく強度が付加され、基板成形時に変形が生じ難いものとなる。
【００２９】
また更に、クランピング領域と光記録領域との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域を設けることによって、その基板の肉厚部から肉薄部にかけて段差上に厚さを変える場合に比し、厚さの変化をほぼ連続的にすることができる。従ってこの光ディスク基板の射出成形にあたって樹脂等の材料の流速の急激な変化を避けることができ、これにより残留応力の発生を抑制し、光学特性への影響を低減化させることができる。
【００３０】
また更に、その厚さの変化を直線的とすることにより、その流速変化を簡単且つ確実に抑制することができる。
【００３１】
またこの傾斜領域を、透明基板の厚さの１／２以上の曲率を有する断面形状とすることにより同様に、流速の急激な変化を回避して、残留応力の発生を抑制し、光学特性の劣化を回避することができる。
【００３２】
更にまたこのような基板を用いて光ディスクを構成することによって、上述したように基板の収差の増加を大とすることなく強度が付加されることから、高記録密度の光ディスクを製造する際の例えばハブ取付時、ディスクテーブルへのチャッキング時等にクランピング領域に変形が生じることを回避でき、高密度記録の光ディスクを歩留りよく、また光学特性の劣化を伴うことなく生産することができる。
【００３３】
【実施例】
本発明を適用した具体的な実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は本発明にかかる光ディスク基板１上に記録部２が形成されてなる光ディスクの一例の略線的拡大断面図を示すもので、この光ディスクは、光記録領域Ｒとクランピング領域Ｃを有し、光記録領域Ｒに例えば磁性層か又は光磁気記録層、或いは情報に対応した凹凸より成る記録層などが構成された記録部２が形成され、クランピング領域Ｃにハブ３が取り付けられてなる。
【００３５】
このようなディスクでは、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする場合には、ディスクの傾きにより収差が増大する割合を低く抑えるために透明基板１の厚さを薄くすることが必要である。しかし、透明基板の厚さを薄くすると、基板成形時、ハブ取り付け、ディスクテーブルへのチャッキング時にクランピング領域が変形し、ディスクに反りが生じてくる。
【００３６】
そこで、本発明においては、記録再生に際してレーザ光が実際に透過する光記録領域Ｒに対応する透明基板の厚みは薄くしておき、レーザ光が透過しないクランピング領域に対応する透明基板の厚さを上記光記録領域の厚さよりも厚くする。光記録領域Ｒに対応する透明基板の厚みが薄いことにより、ディスクの傾きにより収差が増大する割合が小さくなり、また、クランピング領域Ｃに対応する透明基板の厚みが厚いことにより強度が付加され、変形が生じ難いものとなる。
【００３７】
ここで、上記光記録領域Ｒに対応する透明基板の厚みは、０．５〜０．９ｍｍが適当である。
この範囲は、対物レンズの開口数ＮＡを０．５〜０．６としたときに、従来の光ディスクの記録再生システム、すなわち対物レンズの開口数０．４５、基板の厚さが１．２ｍｍである場合と同等の光学的安定性が得られる基板の厚さである。
【００３８】
すなわち、図２に、対物レンズの開口数ＮＡと、計算により求めた対物レンズの開口数が０．４５、基板の厚さが１．２ｍｍである場合と同等の光学的安定性が得られる基板の厚さを示す。
図２からわかるように、対物レンズの開口数ＮＡを０．５〜０．６としたときには、基板の厚さを０．５〜０．９ｍｍとすることにより、従来の記録再生システムと同等の光学的安定性が得られ、ディスクの傾きに対する許容度が実用範囲内となる。
【００３９】
一方、クランピング領域に対応する光ディスク基板の厚さは、強度を十分に付加し、変形を確実に防止するとともにディスクカートリッジサイズ等の制約を考慮して１〜２ｍｍとすることが好ましい。
【００４０】
以上の膜厚条件を満たす光ディスク基板の変形強度を光記録領域に対応する部分の厚さが０．８ｍｍ、クランピング領域に対応する部分の厚さが１．２ｍｍである光ディスク基板（実施例サンプル）と、光記録領域に対応する部分、クランピング領域に対応する部分の両部分に亘って厚さが０．８ｍｍである光ディスク基板（比較例サンプル）について、クランピング力と基板反り角度の関係を調べることによって検討した。その結果を図３に示す。
【００４１】
図３を見ると、比較例サンプルはクランピング力の増大に伴って反り角度が大きく増大し、実用上必要な３００ｇ重のクランピング力によっても３ｍｒａｄ以上の反りが発生する。これに対し、実施例サンプルのクランピング力による反り角度は比較例サンプルの１／２以下となっている。
【００４２】
また、参考のため従来の光ディスク基板、すなわち光記録領域に対応する部分、クランピング領域に対応する部分の両部分に亘って厚さが１．２ｍｍである光ディスク基板のクランピング力と基板反り角度の関係を図４に示すが、これと比較してわかるように実施例サンプルは従来の透明基板に匹敵する強度を有している。
【００４３】
このことからクランピング領域に対応する光ディスク基板の厚さを光記録領域に対応する光ディスク基板の厚さよりも大きくすることは変形の生じ難い光ディスクを得る上で有効であることがわかる。
【００４４】
次に、図５の断面図を参照して本発明の他の実施例を説明する。この場合、クランピング領域Ｃの外周側から光記録領域Ｒの内周側にかけて厚さが徐々に小となる傾斜領域Ｇを設け、特にこの例においては、傾斜領域Ｇの厚さを直線的に変化させて構成する。図５において、図１に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
このように、傾斜領域Ｇを設けることによって、光ディスク基板１を例えばポリカーボネイト（ＰＣ）等の樹脂より構成し、これを射出成形によって形成する場合に、肉厚部から肉薄部にかけての溶融樹脂の流速の変化が緩和される。従って溶融樹脂の流速が急激に変化することによって生じる剪断応力の急激な変化を回避することができ、また例えば上述のＰＣ等の光弾性係数の大きな樹脂においては複屈折の増大などの不都合が生じることを回避できることとなる。
【００４６】
また、図６においては、傾斜領域Ｇの断面形状を曲線状とし、その曲線部の曲率を、光記録領域Ｒとクランピング領域Ｃとの厚さの差δの１／２以上とした場合の断面図を示す。図６において、図１に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４７】
この場合においても同様に、その製造工程における射出成形時の溶融樹脂の流速の急激な変化を回避し、剪断応力の急激な変化、複屈折の増大等を抑制することができる。
【００４８】
尚、図５においてディスク基板の直径を８６ｍｍ、内周穴の内径を１５．４ｍｍ、肉薄部即ち光記録領域Ｒの厚さｔ_１を０．８ｍｍ、肉厚部即ちクランピング領域Ｃの厚さｔ_２を１．２ｍｍ、またこのクランピング領域Ｃの外周部の直径を３２ｍｍとして構成し、一方図７に示すように、肉厚部から肉薄部にかけて段差状に厚さが変化して成る光ディスク基板を、上述の例と同様の寸法に選定して形成した。そして、これら各光ディスク基板に対し、中心から半径３０ｍｍの位置において、平行光を基板面に対し垂直な方向に入射して、その光の複屈折による位相遅れいわゆるレターデイション（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）を測定した。
【００４９】
このとき、図５に示すように肉厚部と肉薄部との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域Ｇが設けられる場合はこの位相遅れは１０ｎｍ程度と極めて低く、段差部を有する図７に示す例においては、位相遅れは約８０ｎｍとなった。
【００５０】
従って、位相遅れが１００ｎｍ以下程度とされるコンパクトディスク等においては、図７に示すように段差部を有する形状であっても充分に光学的特性の劣化を招くことなく、光記録領域Ｒの厚さの低減化、即ち高記録密度化をはかることができる。
【００５１】
しかしながら、例えば相変化材料を記録層として用いるいわゆる追記型光ディスクとか、光磁気ディスク等においては、複屈折の位相遅れを６０ｎｍ程度以下とすることが望ましいとされており、厚さが徐々に変化する傾斜領域を設ける構成がより最適となる。以下これを説明する。
【００５２】
光磁気ディスクにおいて、複屈折の位相遅れが再生信号に与える影響を計算により求めた。この場合の光学系の構成を図８に示す。まず、光磁気ディスクは、光ディスク基板１の一方の面に光磁気記録膜５、いわゆるＭＯ膜が形成されて構成されており、光学系は、光磁気ディスクのＭＯ膜５に対して光ディスク基板１側から斜め方向にレーザ光を照射させ、光ディスク基板１を通してＭＯ膜５で反射されたレーザ光を、λ／２板７を介してＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）６によって２つの光束に分離させるように構成されている。ＰＢＳ６によって互いに分離された２つの光束は、それぞれ光検出器（例えばフォトダイオードにて構成される）Ｅ１及びＥ２に入射されて、光量に応じた信号レベルの電気信号に変換されるようになっている。
【００５３】
このような構成において、複屈折が生じる場合の再生信号と複屈折が生じない場合の再生信号との比を、複屈折の位相遅れとアジマス角（入射光の偏光方向に対する複屈折の方位角）を変動させた場合の変化を計算により求めた。この結果を図９に示す。この例では、複屈折の位相遅れをダブルパスとして計算した。
【００５４】
上述の図５において説明した本実施例においては複屈折の位相差がダブルパスで２０ｎｍ程度であることから、アジマス角０゜〜１５゜の範囲で殆ど再生信号に変動が生じないことがわかる。
【００５５】
一方、段差状に厚さが変化する上述の図７において説明した例においては、再生信号強度は６０〜７０％程度となってしまい、５０％以下となる恐れがあることがわかる。
【００５６】
従って、特に光磁気ディスクに本発明を適用する場合には、肉厚部と肉薄部との間に傾斜領域を求めることが望ましいことがわかる。
【００５７】
なお、このような光ディスク基板の材料としては、通常、光ディスクに使用されている基板材料であればいずれでもよく、たとえば、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂あるいはアモルファスポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
【００５８】
上記光記録領域に形成される上記記録部は、記録層、反射層等の機能膜よりなるものである。
上記記録層、反射層は用途に応じて任意選択することができる。例えば、デジタルオーディオディスクや、いわゆるＣＤ−ＲＯＭ等においては、凹凸パターンが転写されたディスク基板上にＡｌ等の金属反射膜が成膜される。光磁気ディスクでは、磁気光学特性（カー効果やファラデー効果）を有する垂直磁化膜、たとえばＴｂＦｅＣｏ系非晶質薄膜等の希土類−遷移金属合金非晶質膜等が成膜される。その他、低融点金属薄膜、相変化膜、有機色素を含有する膜等を記録層とする光ディスクにも適用可能である。
【００５９】
また、上記クランピング領域に取付けられるハブも、ここでは金属材料よりなり、下端側が閉じられた円筒状のものを使用したが、これに限らず光記録媒体において用いられるハブがいずれも適用可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、光ディスク基板のクランピング領域に対応する厚さを光記録領域に対応する厚さよりも大とするので、これを用いて光ディスクを形成した場合に、ディスクの傾きにより収差が増大する割合が低く抑えられ、対物レンズの開口数ＮＡを大きくした場合でも、ディスクの傾き角の許容度を実用範囲内とすることができる。しかも強度が大きく、基板成形時、ハブ取り付け時、ディスクテーブルへのチャッキング時にクランピング領域が変形することがない。したがって、本発明によればディスクの記録再生システムの高密度記録化が可能となる。
【００６１】
また更に、クランピング領域と光記録領域との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域を設けることによって、この光ディスク基板の射出成形にあたって樹脂等の材料の流速の急激な変化を避けることができ、これにより残留応力の発生を抑制し、光学特性への影響を低減化させることができる。
【００６２】
また更に、その厚さの変化を直線的とすることにより、その流速変化を簡単且つ確実に抑制することができる。
またこの傾斜領域を、透明基板の厚さの１／２以上の曲率を有する断面形状とすることにより同様に、流速の急激な変化を回避して、残留応力の発生を抑制し、光学特性の劣化、特に複屈折による位相遅れを充分小とすることができ、特に光磁気ディスクに適用して好適となる。
【００６３】
そしてこのようなディスク基板を用いて高記録密度の光ディスクを構成する場合に、その製造の際の例えばハブ取付時、ディスクテーブルへのチャッキング時等におけるクランピング領域の変形を回避して、光学特性の良好な光ディスクを歩留りよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ディスクの一例を示す断面図である。
【図２】対物レンズの開口数ＮＡとディスクの傾き角の許容度が実用範囲となる透明基板の厚さの関係を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例のクランピング力と透明基板の反り角度の関係を示す特性図である。
【図４】比較例のクランピング力と透明基板の反り角度の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の他の実施例の略線的拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の略線的拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施例の略線的拡大断面図である。
【図８】光磁気信号強度の計算に用いた光学装置の構成図である。
【図９】光磁気信号の複屈折の位相遅れとアジマス角依存性を示す図である。
【図１０】従来の光ディスクの記録再生システムを説明する模式図である。
【図１１】従来の光ディスクの要部概略断面図である。
【符号の説明】
１光ディスク基板
２記録部
Ｒ光記録領域
Ｃクランピング領域[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an optical disc and its substrate on which information is recorded and / or reproduced by laser light irradiation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, magneto-optical discs, various write-once optical discs, digital audio discs (so-called compact discs), optical video discs (so-called laser discs), etc. have been put to practical use as optical discs for recording and reproducing information by laser irradiation. ing.
[0003]
Each of these optical disks has a recording portion formed of a functional film such as a recording layer or a reflective layer on a transparent substrate.
As the recording layer, in a magneto-optical disk, a perpendicular magnetization film having magneto-optical characteristics (Kerr effect or Faraday effect), for example, a rare earth-transition metal amorphous alloy film such as a TbFeCo alloy thin film is formed, and a write-once optical disk Then, a low melting point metal thin film, a phase change film, a film containing an organic dye, and the like are formed. As the reflective layer, an Al reflective film is generally formed because it has a high reflectivity and is a good thermal conductor.
[0004]
Information recording / reproduction with respect to such an optical disc will be described by taking a recording / reproduction system employing a hub chucking method as an example.
[0005]
As shown in FIG. 10, the recording / reproducing system includes a disk table 102 for fixing an optical disk 101 and an optical pickup device 103 for irradiating the fixed optical disk 101 with laser light.
[0006]
The disk table 102 incorporates a magnet 104, and a mounting portion 105 on which the optical disk 101 is mounted protrudes from the upper surface portion on the peripheral side. Further, a spindle shaft 106 that is rotated by a spindle motor passes through the central portion thereof.
[0007]
Although not shown, the optical pickup device 103 includes a light source such as a semiconductor laser, a light detection unit, and an objective lens 107 that condenses the light L. The optical pickup device 103 is arranged so as to irradiate the lower surface side of the optical disc 101 with laser light.
[0008]
On the other hand, in the optical disc 101 on which recording / reproduction is performed by the recording / reproducing system, a recording unit 109 is formed on a disc-shaped transparent substrate 108 having a thickness of 1.2 mm, and the optical disc is magnetically chucked on the disc table 102. A hub 110 is attached. That is, the optical disc 101 has a clamping area c at the center and an optical recording area r except for the area c, the hub 110 is attached to the clamping area c, and the recording unit 109 has an optical recording area r. Is formed. The hub 110 is made of a metal material, and a center hole 111 into which the spindle shaft 106 is inserted is formed at the center.
[0009]
In order to record / reproduce information to / from such an optical disc 101 by the recording / reproducing system, the optical disc 101 is placed so that the transparent substrate 108 is on the disc table 102 side while inserting the spindle shaft 106 into the center hole 111. Is mounted on the mounting portion 105 of the disk table 102. Then, the hub 110 is attracted to the magnet 104 built in the disc table 102, and the optical disc 101 is chucked on the disc table 102.
[0010]
Then, the optical pickup device 103 irradiates laser light from the transparent substrate 108 side onto the optical disk 101 that is chucked on the disk table 102 in this way.
[0011]
In the optical pickup device 103, the laser light emitted from the semiconductor laser is collected by the focusing lens 107. The condensed laser light is transmitted through the transparent substrate 108 of the optical disc 101 and focused on the recording unit 109. A recording pit having a size corresponding to the diameter d of the beam spot is formed by the minute beam spot formed by focusing the laser beam.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the recording / reproducing system, since the recording pit is formed with a size corresponding to the diameter d of the beam spot, the recording density is substantially determined by the diameter d of the beam spot. First, it is necessary to make the diameter d of the beam spot as small as possible.
[0013]
Here, the diameter d of the beam spot is determined by the numerical aperture NA of the objective lens and the semiconductor laser wavelength λ, and is expressed by Equation 1 by the numerical aperture NA of the objective lens and the semiconductor laser wavelength λ.
d = 1.22λ / NA (1)
[0014]
As can be seen from Equation 1, the diameter d of the beam spot can be reduced by shortening the semiconductor laser wavelength λ and increasing the numerical aperture NA of the objective lens. However, the wavelength of the laser beam is naturally limited from the viewpoint of principle and mass productivity, and the conventionally used wavelength of about 800 nm cannot be changed. For this reason, the only way to reduce the diameter d of the beam spot is to increase the numerical aperture NA of the objective lens.
[0015]
However, when the numerical aperture NA of the objective lens is increased in the recording / reproducing system, the aberration caused by the tilt of the disk increases, and the tolerance for the tilt of the disk decreases.
[0016]
In other words, the magnitude of the aberration caused by the tilt of the disk is determined by the third-order coma aberration coefficient W ₃₁ , and this W ₃₁ is expressed as Equation 2.
_{^{^{W 31 = -hn 2/2 ·}}} (n 2 -1) sinθcosθ / (n 2 -sin 2 θ) 5/2 · (NA) 3 ‥‥‥ (2)
θ: disk tilt angle h: substrate thickness n: refractive index of substrate material
As can be seen from Equation 2, W _31, that is, the rate of increase of aberration increases in proportion to the third power of NA. The numerical aperture NA of the objective lens of the recording / reproducing system currently used (substrate thickness: 1.2 mm) is 0.45. In this case, the tolerance of the tilt angle θ of the disc for suppressing the aberration to a predetermined range. Is about ± 5 mrad. However, if the numerical aperture NA of the objective lens is further increased, for example, 0.5 to 0.6 or more, the tolerance of the tilt angle becomes very small and it does not become a practical value.
[0018]
Therefore, in such an optical disc, when the numerical aperture NA of the objective lens is increased, it is necessary to reduce the thickness h of the substrate from Equation 2.
[0019]
However, the bending rigidity D of a board such as a substrate is abruptly reduced as the thickness h of the board is reduced as shown in Equation 3, and the board is easily bent.
^{D = Eh 3/12 (1} -ν 2) ‥‥‥ (3)
E: longitudinal elastic modulus of the plate h: thickness of the plate ν: Poisson's ratio
For this reason, when a thin substrate is used, the clamping area is easily deformed by stresses such as adhesive when the hub is attached to the center of the disk and clamping force when the optical disk is chucked on the disk table. The disc is warped. Further, when the substrate is formed by injection molding, the substrate is taken out from the mold by mechanically pressing the inner peripheral portion. However, when the substrate is thin, deformation is likely to occur at that time. Further, the inner peripheral portion of the mold has a protruding portion for suppressing the stamper, and a groove 112 is formed in the transparent substrate 108 corresponding to the protruding portion as shown in FIG. When the transparent substrate 112 is thinned, the thickness of the groove 112 portion becomes extremely thin, which causes a problem in moldability and strength.
[0021]
Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and the rate of increase in aberration due to the tilt of the disk is small, and even when the numerical aperture NA of the objective lens is increased, the tilt angle tolerance is increased. An object of the present invention is to provide an optical disc that can be within a practical range, has high strength, and does not deform when a substrate is molded, a hub is attached, a disc table is chucked, and the like.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention , at least on an optical disk substrate having an optical recording area irradiated with laser light for recording and / or reproducing information and a clamping area clamped on a disk table, A magneto-optical recording film is formed, and an inclined area whose thickness gradually decreases from the outside of the clamping area to the inside of the optical recording area. The thickness of the optical disk substrate in this clamping area is 1 to 2 mm. The thickness of the optical disk substrate in the region is set to 0.5 to 0.9 mm.
[0023]
According to the present invention, in the optical disc having the above-described configuration, the phase delay due to birefringence of the optical disc substrate is set to 65 nm or less.
[0026]
[Action]
In the present invention, the thickness of the optical disk substrate corresponding to the optical recording area is reduced, and the thickness of the optical disk substrate corresponding to the clamping area is made thicker than the thickness of the substrate corresponding to the optical recording area.
[0027]
When the thickness of the optical disk substrate corresponding to the optical recording area through which laser light is actually transmitted during recording / reproduction is reduced, the rate of increase in aberration due to the tilt of the disk decreases, and the tolerance for the tilt angle of the disk increases.
[0028]
Further, if the thickness of the optical disk substrate corresponding to the clamping area where the laser beam is not transmitted during recording and reproduction is larger than the thickness corresponding to the optical recording area, strength is added without increasing the rate of increase in aberration. Deformation hardly occurs during substrate molding.
[0029]
Furthermore, by providing an inclined area where the thickness gradually changes between the clamping area and the optical recording area, compared to when changing the thickness on the step from the thick part to the thin part of the substrate, The thickness change can be made almost continuous. Therefore, a rapid change in the flow rate of a material such as a resin can be avoided during the injection molding of the optical disk substrate, thereby suppressing the occurrence of residual stress and reducing the influence on the optical characteristics.
[0030]
Furthermore, by making the change in thickness linear, the change in flow velocity can be easily and reliably suppressed.
[0031]
In addition, by making this inclined region into a cross-sectional shape having a curvature of 1/2 or more of the thickness of the transparent substrate, a sudden change in the flow velocity is avoided, the occurrence of residual stress is suppressed, and the optical characteristics are reduced. Degradation can be avoided.
[0032]
Furthermore, by constructing an optical disk using such a substrate, strength is added without increasing the aberration of the substrate as described above. For example, when manufacturing an optical disk with a high recording density, It is possible to avoid deformation in the clamping area when the hub is attached, chucking to the disk table, etc., and a high-density recording optical disk can be produced with good yield and without deterioration of optical characteristics.
[0033]
【Example】
Specific embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of an optical disk in which a recording section 2 is formed on an optical disk substrate 1 according to the present invention. This optical disk has an optical recording area R and a clamping area C. Then, a recording portion 2 having, for example, a magnetic layer, a magneto-optical recording layer, or a recording layer made of unevenness corresponding to information is formed in the optical recording region R, and the hub 3 is attached to the clamping region C. Become.
[0035]
In such a disc, when the numerical aperture NA of the objective lens is increased, it is necessary to reduce the thickness of the transparent substrate 1 in order to keep the rate of increase in aberration due to the tilt of the disc low. However, if the thickness of the transparent substrate is reduced, the clamping region is deformed when the substrate is molded, the hub is attached, and the disc table is chucked, and the disc is warped.
[0036]
Therefore, in the present invention, the thickness of the transparent substrate corresponding to the optical recording region R through which the laser beam is actually transmitted during recording / reproduction is reduced, and the thickness of the transparent substrate corresponding to the clamping region through which the laser beam is not transmitted. Is made thicker than the thickness of the optical recording area. Since the thickness of the transparent substrate corresponding to the optical recording region R is thin, the rate of increase in aberration due to the tilt of the disk is reduced, and the strength is added due to the thick thickness of the transparent substrate corresponding to the clamping region C. Deformation hardly occurs.
[0037]
Here, the thickness of the transparent substrate corresponding to the optical recording region R is suitably 0.5 to 0.9 mm.
In this range, when the numerical aperture NA of the objective lens is 0.5 to 0.6, the conventional optical disc recording / reproducing system, that is, the numerical aperture of the objective lens is 0.45 and the thickness of the substrate is 1.2 mm. It is the thickness of the substrate that can provide optical stability equivalent to a certain case.
[0038]
That is, FIG. 2 shows a substrate in which the optical stability equivalent to that obtained when the numerical aperture NA of the objective lens, the numerical aperture of the objective lens obtained by calculation is 0.45, and the thickness of the substrate is 1.2 mm is obtained. Indicates the thickness.
As can be seen from FIG. 2, when the numerical aperture NA of the objective lens is 0.5 to 0.6, the thickness of the substrate is 0.5 to 0.9 mm, which is equivalent to the conventional recording / reproducing system. Optical stability is obtained, and the tolerance for the tilt of the disk is within the practical range.
[0039]
On the other hand, it is preferable that the thickness of the optical disk substrate corresponding to the clamping region is set to 1 to 2 mm in consideration of restrictions such as the disk cartridge size while sufficiently adding strength and preventing deformation.
[0040]
The deformation strength of the optical disk substrate satisfying the above film thickness is the optical disk substrate in which the thickness corresponding to the optical recording area is 0.8 mm and the thickness corresponding to the clamping area is 1.2 mm (Example sample) ) And a portion corresponding to the optical recording region and a portion corresponding to the clamping region, the relationship between the clamping force and the substrate warping angle for the optical disk substrate (comparative sample) having a thickness of 0.8 mm. Was examined by examining. The result is shown in FIG.
[0041]
Referring to FIG. 3, the warp angle of the comparative example sample greatly increases as the clamping force increases, and a warp of 3 mrad or more occurs even with a 300 g weight clamping force necessary for practical use. On the other hand, the warp angle due to the clamping force of the example sample is 1/2 or less that of the comparative example sample.
[0042]
For reference, a conventional optical disk substrate, that is, a clamping force and a substrate warp angle of an optical disk substrate having a thickness of 1.2 mm over both the portion corresponding to the optical recording area and the portion corresponding to the clamping area. This relationship is shown in FIG. 4. As can be seen from the comparison, the example sample has a strength comparable to the conventional transparent substrate.
[0043]
From this, it can be seen that increasing the thickness of the optical disk substrate corresponding to the clamping area to be larger than the thickness of the optical disk substrate corresponding to the optical recording area is effective in obtaining an optical disk that is hardly deformed.
[0044]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. In this case, an inclined region G having a thickness that gradually decreases from the outer peripheral side of the clamping region C to the inner peripheral side of the optical recording region R is provided. In particular, in this example, the thickness of the inclined region G is linearly set. Change and configure. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG.
[0045]
Thus, by providing the inclined region G, when the optical disk substrate 1 is made of a resin such as polycarbonate (PC) and formed by injection molding, the flow rate of the molten resin from the thick part to the thin part is formed. The change of is eased. Therefore, it is possible to avoid a sudden change in shear stress caused by a rapid change in the flow rate of the molten resin, and inconveniences such as an increase in birefringence occur in a resin having a large photoelastic coefficient such as the above-mentioned PC. This can be avoided.
[0046]
In FIG. 6, the cross-sectional shape of the inclined region G is curved, and the curvature of the curved portion is equal to or greater than ½ of the thickness difference δ between the optical recording region R and the clamping region C. A cross-sectional view is shown. In FIG. 6, parts corresponding to those in FIG.
[0047]
In this case as well, a sudden change in the flow rate of the molten resin during injection molding in the manufacturing process can be avoided, and a sudden change in shear stress, an increase in birefringence, and the like can be suppressed.
[0048]
In FIG. 5, the diameter of the disk substrate is 86 mm, the inner diameter of the inner peripheral hole is 15.4 mm, and the thickness t ₁ of the thin portion, that is, the optical recording region R is set to 0. The thickness t ₂ of the thick portion, that is, the clamping region C is 1.2 mm, and the diameter of the outer peripheral portion of the clamping region C is 32 mm. On the other hand, as shown in FIG. An optical disk substrate in which the thickness changes in a stepped manner over the thin portion was selected and formed with the same dimensions as in the above example. Then, with respect to each of these optical disk substrates, parallel light was incident in a direction perpendicular to the substrate surface at a radius of 30 mm from the center, and the phase delay due to the birefringence of the light, so-called retardation was measured. .
[0049]
At this time, as shown in FIG. 5, in the case where an inclined region G in which the thickness gradually changes is provided between the thick portion and the thin portion, this phase delay is as extremely low as about 10 nm. In the example shown, the phase delay is about 80 nm.
[0050]
Therefore, in a compact disk or the like having a phase delay of about 100 nm or less, the thickness of the optical recording region R does not sufficiently deteriorate the optical characteristics even if the shape has a stepped portion as shown in FIG. It is possible to reduce the thickness, that is, to increase the recording density.
[0051]
However, in a so-called write-once optical disk using a phase change material as a recording layer, a magneto-optical disk, or the like, it is desirable that the phase lag of birefringence is about 60 nm or less, and the thickness gradually changes. The configuration in which the inclined region is provided is more optimal. This will be described below.
[0052]
In the magneto-optical disk, the influence of the birefringence phase delay on the reproduction signal was obtained by calculation. The configuration of the optical system in this case is shown in FIG. First, the magneto-optical disk is configured by forming a magneto-optical recording film 5, a so-called MO film, on one surface of the optical disk substrate 1, and the optical system has an optical disk substrate 1 with respect to the MO film 5 of the magneto-optical disk. The laser beam is irradiated obliquely from the side, and the laser beam reflected by the MO film 5 through the optical disk substrate 1 is separated into two light beams by a PBS (polarizing beam splitter) 6 through a λ / 2 plate 7. It is configured. The two light beams separated from each other by the PBS 6 are respectively incident on photodetectors E1 and E2 (configured by photodiodes, for example), and converted into electric signals having a signal level corresponding to the amount of light. Yes.
[0053]
In such a configuration, the ratio between the reproduction signal when birefringence occurs and the reproduction signal when birefringence does not occur is expressed by the phase lag of birefringence and the azimuth angle (azimuth angle of birefringence with respect to the polarization direction of incident light). The change when fluctuating was calculated. The result is shown in FIG. In this example, the birefringence phase lag was calculated as a double pass.
[0054]
Since the phase difference of the birefringent is 20nm approximately in double pass in the embodiment described in FIG. 5 of the above, it can be seen that the change in the most reproduced signal at an azimuth angle of 0 ° to 15 ° range does not occur.
[0055]
On the other hand, in the example described in FIG. 7 in which the thickness changes stepwise, it can be seen that the reproduction signal intensity is about 60 to 70% and may be 50% or less.
[0056]
Accordingly, it can be seen that it is desirable to obtain an inclined region between the thick portion and the thin portion, particularly when the present invention is applied to the magneto-optical disk.
[0057]
In addition, as a material of such an optical disk substrate, any material can be used as long as it is a substrate material usually used for an optical disk, and examples thereof include a polycarbonate resin, a polymethyl methacrylate resin, and an amorphous polyolefin resin.
[0058]
The recording portion formed in the optical recording area is composed of a functional film such as a recording layer or a reflective layer.
The recording layer and the reflective layer can be arbitrarily selected depending on the application. For example, in a digital audio disk, a so-called CD-ROM or the like, a metal reflective film such as Al is formed on a disk substrate to which the concavo-convex pattern is transferred. In the magneto-optical disk, a perpendicular magnetization film having magneto-optical characteristics (Kerr effect or Faraday effect), for example, a rare earth-transition metal alloy amorphous film such as a TbFeCo-based amorphous thin film is formed. In addition, the present invention can also be applied to an optical disc having a recording layer of a low melting point metal thin film, a phase change film, a film containing an organic dye, or the like.
[0059]
Also, the hub attached to the clamping area is made of a metal material and has a cylindrical shape with its lower end closed. However, the present invention is not limited to this, and any hub used in an optical recording medium is applicable. is there.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the thickness corresponding to the clamping area of the optical disk substrate is made larger than the thickness corresponding to the optical recording area, so that the optical disk was formed using this. In this case, the rate of increase in aberration due to the tilt of the disk is kept low, and even when the numerical aperture NA of the objective lens is increased, the tolerance of the tilt angle of the disk can be within the practical range. In addition, the strength is high, and the clamping region does not deform when the substrate is molded, when the hub is attached, or when chucking the disc table. Therefore, according to the present invention, high-density recording of a disk recording / reproducing system is possible.
[0061]
Furthermore, by providing an inclined area where the thickness gradually changes between the clamping area and the optical recording area, it is possible to avoid a rapid change in the flow rate of a material such as a resin during the injection molding of the optical disk substrate. As a result, the generation of residual stress can be suppressed, and the influence on the optical characteristics can be reduced.
[0062]
Furthermore, by making the change in thickness linear, the change in flow velocity can be easily and reliably suppressed.
In addition, by making this inclined region into a cross-sectional shape having a curvature of 1/2 or more of the thickness of the transparent substrate, a sudden change in the flow velocity is avoided, the occurrence of residual stress is suppressed, and the optical characteristics are reduced. Degradation, particularly the phase lag due to birefringence, can be made sufficiently small, and is particularly suitable for application to magneto-optical disks.
[0063]
When a high recording density optical disk is constructed using such a disk substrate, the deformation of the clamping area during the manufacture, for example, when mounting a hub, chucking to a disk table, etc. is avoided. An optical disk with good characteristics can be manufactured with a high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an optical disk of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the numerical aperture NA of the objective lens and the thickness of the transparent substrate in which the tolerance of the tilt angle of the disk is within the practical range.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a clamping force and a warp angle of a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a clamping force and a warp angle of a transparent substrate in a comparative example.
FIG. 5 is a schematic enlarged sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic enlarged cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic enlarged sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical device used for calculation of magneto-optical signal intensity.
FIG. 9 is a diagram showing the phase lag and azimuth angle dependence of birefringence of a magneto-optical signal.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a conventional optical disc recording / reproducing system.
FIG. 11 is a schematic sectional view of a main part of a conventional optical disc.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical disk board | substrate 2 Recording part R Optical recording area C Clamping area

Claims

情報の記録及び／又は再生に際してレーザ光が照射される光記録領域とディスクテーブルにクランピングされるクランピング領域とを有する光ディスク基板上に、少なくとも光磁気記録膜が形成されて成り、
上記クランピング領域の外側から上記光記録領域の内側にかけて厚さが徐々に小となる傾斜領域が設けられて成り、
上記クランピング領域における上記光ディスク基板の厚さが１〜２ｍｍ、上記光記録領域における上記光ディスク基板の厚さが０．５〜０．９ｍｍとされて成ることを特徴とする光ディスク。 At least a magneto-optical recording film is formed on an optical disk substrate having an optical recording area irradiated with laser light for recording and / or reproducing information and a clamping area clamped on a disk table ,
An inclined region having a thickness that gradually decreases from the outside of the clamping region to the inside of the optical recording region is provided.
An optical disc comprising: the optical disc substrate having a thickness of 1 to 2 mm in the clamping region; and the optical disc substrate having a thickness of 0.5 to 0.9 mm in the optical recording region.

上記光ディスク基板の複屈折による位相遅れが６５ｎｍ以下とされて成ることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。2. The optical disk according to claim 1, wherein a phase delay due to birefringence of the optical disk substrate is 65 nm or less.