JPH0869638A - 記録媒体のピット形状評価装置と記録媒体の記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクのプリフォーマットのピット形状
と案内溝と案内溝の中心位置からのピットのずれを正確
に検出することを目的とする。 【構成】 案内溝を有する光ディスク１の評価装置であ
って、光ピックアップのフォーカス誤差信号を基に光デ
ィスクにフォーカスをかける手段３、４と、トラッキン
グ誤差信号を得る手段７、８と、光ディスクと光ピック
アップとを相対的に光ディスクのトラックを横断する方
向に振動させる機構１３、１４、１６、１７とを有し、
フォーカスサーボをかけた後、光ディスクをトラックを
横断する方向に振動させて得られる、レーザビームが案
内溝を横切る際に生じるプリフォーマットのピット部分
でのトラッキング誤差信号とピットの無い部分のトラッ
キング誤差信号との関係によってプリフォーマットのピ
ット形状を評価することを特徴とする光ディスクのピッ
ト評価装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや光カード
に等の記録媒体に形成されるプリフォーマットのピット
形状特性評価装置、及びこのプリフォーマットのピット
形状評価手段に基づいて動作する記録媒体の記録再生装
置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】記録媒体には、光ディスクや光カード等が
あり、この記録媒体中、特に光ディスクには、追記形と
消去／再書込可能形があり、両者ともに記録密度がきわ
めて高いので、ディスク製造段階でのディスクの評価が
大切である。例えば、検査項目としては、ディスクの反
り角やトラック偏心等、プリグルーブ反射光量やプリア
ドレス再生振幅、トラッキングエラー等の再生特性、テ
ストトラックに記録した時の記録信号の振幅や周波数特
性、プリアドレス部のエラーやプリグルーブ部の大きな
ドロップアウト等による欠陥セクタ数等が検査される。

【０００３】尚、ここで、案内溝とは、光ディスクの記
録面に、記録密度を上げるためにラジアル方向に、予め
トラック毎にトラックを案内する溝として形成されたも
のをいい、特に、ディスク製造段階で情報記録部分のラ
ンドに対して、予め形成された案内溝をプリグルーブと
いい、また、プリピットとは、例えば、光ディスク１の
１トラックあたり複数のセクタに分割され、各セクタ毎
のアドレスが凹凸ピットの並びとしてセクタの先頭にあ
り、このアドレスをプリアドレスピットと称し、このプ
リアドレスとプリグルーブをまとめてプリフォーマット
ピットといい、これを略してプリピットとも称してい
る。

【０００４】ここでは、特に、案内溝を有する光ディス
クのプリフォーマットピット形状特性評価装置、評価方
法について述べる。たとえば、直径数百オングストロー
ムの電子ビームが系統的に試料の上を掃引して、ビーム
が試料と衝突する点で生じる二次電子や反射電子の強度
を、一次ビーム走査と同期して記録する方式で、電子顕
微鏡によるＳＥＭ(Scanning Electron Microscopy)写真
を、撮影してスケールを当てて評価を行うことがよく知
られている。光ディスクの場合、この電子ビームの代わ
りに、レーザビームを用いて、同様な評価をおこなう。

【０００５】そして、かかる評価の基準に合格した光デ
ィスクが、現実の記録・再生用のディスクとして、使用
されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法によると、ＳＥＭ写真の撮影条件や目視によること
の測定の個人差により測定値が大きくばらつくため、目
安程度でしかなかった。また、ＳＥＭ写真を撮影するた
めに光ディスクのレプリカを取るなど前工程も必要であ
り、何よりも光ディスクを破壊しなければ測定不可能で
あるという問題があった。また、このバラツキを含めた
広範囲の判断基準で、記録媒体の実使用がなされるの
で、記録・再生時の信頼性に十分答えることができなか
った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、かかる
問題を解決するために成されたもので、案内溝を有する
記録媒体のプリフォーマットのピット形状評価装置であ
って、レーザビームの反射光を検出する光ピックアップ
のフォーカス誤差信号に基づいて記録媒体にフォーカス
をかける手段と、レーザビームの反射光から光電変換セ
ンサによりトラッキング誤差信号を得る手段と、記録媒
体と光ピックアップとを相対的に光ディスクのトラック
を横断する方向に振動させる振動機構とを有し、フォー
カスサーボをかけた後、記録媒体をトラックを横断する
方向に振動させ、レーザビームが案内溝を横切る際に生
じるプリフォーマットのピット部分でのトラッキング誤
差信号と前記ピットの無い部分のトラッキング誤差信号
との関係によって前記プリフォーマットのピット形状を
評価することを特徴とする構成により解決するものであ
る。

【０００８】また、本発明は、案内溝を具備する記録媒
体の記録再生装置であって、光電変換素子により得られ
たフォーカス誤差信号に基づいてフォーカスサーボをか
けるフォーカスサーボ機構と、光電変換センサによりト
ラッキング誤差信号を得るトラッキング誤差検出手段
と、記録媒体上のトラックを横断する方向に振動させる
振動機構とを備え、フォーカスサーボをかけた状態で振
動機構を動作させるときのトラッキング誤差信号の振幅
及び／又はオフセットとを検出することを特徴とする。

【０００９】

【作用】故に、この発明の構成は、案内溝を有する記録
媒体のプリフォーマットのピット形状評価装置であっ
て、レーザビームの反射光を検出する光ピックアップの
フォーカス誤差信号に基づいて記録媒体にフォーカスを
かける手段と、レーザビームの反射光から光電変換セン
サによりトラッキング誤差信号を得る手段と、記録媒体
と光ピックアップとを相対的に記録媒体のトラックを横
断する方向に振動させる振動機構とを有し、フォーカス
サーボをかけた後、記録媒体をトラックを横断する方向
に振動させ、レーザビームが案内溝を横切る際に生じる
プリフォーマットのピット部分でのトラッキング誤差信
号とピットの無い部分のトラッキング誤差信号との関係
によってプリフォーマットのピット形状を評価するとい
う動作を維持するように作用する。

【００１０】また、上記振動機構が、発振器からの発振
信号によりドライブされ、ピエゾ素子により記録媒体の
面に平行に振動する作用をおこなうものである。

【００１１】さらに、振動機構が、発振器からの発振信
号によりドライブされ、対物レンズを記録媒体の半径方
向に動かすためのトラッキングアクチュエータを具備す
ることで強制的に案内溝を横切らせてトラッキング誤差
信号を得るという動作を維持するように作用するもので
ある。

【００１２】加えて、本発明の構成から、光電変換素子
により得られたフォーカス誤差信号に基づいてフォーカ
スサーボをかけるフォーカスサーボ機構と、光電変換セ
ンサによりトラッキング誤差信号を得るトラッキング誤
差検出手段と、記録媒体上のトラックを横断する方向に
振動させる振動機構とを備え、フォーカスサーボをかけ
た状態で振動機構を動作させるときのトラッキング誤差
信号の振幅及び／又はオフセットとを検出するという作
用をていじするものである。

【００１３】

【実施例】

［実施例１］以下、本発明の実施例について、記録媒体
中、特に光ディスクのプリフォーマットのピット形状の
評価基準を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１４】図３は、本発明のピット形状の評価原理を
よく表した、光ディスクの形状とトラッキング誤差信号
の波形図である。これは、光ディスク上に形成されたト
ラックに対して、数トラックを直角に見た場合の断面
と、レーザビームが光ディスク上のトラックを、トラッ
クに対し直角に横切った場合のトラッキング誤差信号波
形を示している。

【００１５】同図において、（ａ）は、案内溝のみのデ
ィスクをそのトラックに直角に見た場合の断面図とトラ
ッキング誤差信号波形であり、（ｂ）はプリフォーマッ
トピットのみのディスクをそのトラックに直角の方向か
ら見た断面図とトラッキング誤差信号波形である。

【００１６】（ｃ）は（ａ）の案内溝と案内溝と間の中
心位置に（ｂ）のプリフォーマットピットを形成したデ
ィスクのそのトラックに直角の方向から見た場合の断面
図とトラッキング誤差信号波形であるが、案内溝と案内
溝の中心位置にプリフォーマットピットが形成されてい
るため、両者のトラッキング誤差信号の位相差が１８０
度ずれたものとなり、（ａ）と（ｂ）のトラッキング誤
差信号の和信号として、トラッキング誤差信号の振幅が
低下する。

【００１７】また、（ｄ）は（ｂ）よりも切り立ったプ
リフォーマットピットのみのディスクをトラックに直角
の方向から見た断面図とトラッキング誤差信号波形であ
る。プリフォーマットピットのトラッキング誤差信号の
振幅は、プリフォーマットピットの立ち度合いに依存し
ており、この場合のトラッキング誤差信号の振幅は
（ｂ）の場合よりも低下する。

【００１８】（ｅ）は（ｃ）と同様に、（ａ）の案内溝
と案内溝の中心位置に（ｄ）の立っているプリフォーマ
ットピットを形成したディスクをそのトラックに直角の
方向から見た断面図とトラッキング誤差信号波形である
が、（ｄ）のトラッキング誤差信号が（ｂ）よりも小さ
いため結果的にトラッキング誤差信号の振幅は（ｃ）よ
りも大きくなる。このことから、同形状の案内溝のディ
スク上に形成されたプリフォーマットピットの立ち度合
いは、トラッキング誤差信号の振幅により測定が可能で
ある。この場合、ピット形状があまりに切り立っていれ
ば、振幅は大きくなるが、ピットの読み取りが困難とな
ることもあり、またピット形状がねていると振幅が低下
するとともに隣接トラックの信号ピットへのクロストー
クに影響して性能が取れなくなり、適切な振幅範囲を検
出することが必要である。そうして、所定の振幅範囲に
てトラッキング誤差信号を検出できれば、使用可能な光
ディスクとして扱える。

【００１９】（ｆ）は案内溝の中心位置からずらした
（ｂ）と同じ形状のプリフォーマットピットのみのディ
スクをそのトラックに直角の方向から見た断面図とトラ
ッキング誤差信号である。

【００２０】（ｇ）は（ａ）の案内溝と案内溝の中心位
置からずれた位置に（ｆ）のプリフォーマットピットを
形成したディスクをトラックに直角の方向から見た断面
図とトラッキング誤差信号であるが、案内溝と案内溝の
中心位置からずれた位置にプリフォーマットピットが形
成されているため両者のトラッキング誤差信号の位相差
は１８０度にはならず、（ｇ）のトラッキング誤差信号
はひずみにより図ではプラス側に若干オフセットしてい
る。このことから、同形状の案内溝のディスク上に形成
されたプリフォーマットピットの案内溝と隣接する案内
溝との中心位置からのずれ量は、トラッキング誤差信号
のオフセット量により測定が可能である。

【００２１】上記に示した図３の（ａ）〜（ｇ）によ
り、光ディスクの案内溝とプリフォーマットのピットの
形状とトラッキング誤差信号の波形との関係を、予めコ
ンピュータの演算処理上のメモリに保持しておき、以下
の実施例により、光ディスクの特性としてトラッキング
誤差信号を取り込み、そのメモリの内容と比較すれば、
光ディスクのプリフォーマットのピットの形状等の評価
を正確に行えるものである。

【００２２】図１は本発明の特徴をよく表す光ディスク
のピット評価装置の構成を説明する概念図である。同図
において、１は評価される被測定物である光ディスク、
２はレーザービームを光ディスク１に照射しその反射光
をも集光する対物レンズ、３は光ディスク１に対して対
物レンズ２を垂直方向にフォーカスサーボ制御する制御
機構、４は制御機構３の制御信号によりフォーカスサー
ボをかけるため、対物レンズ２を垂直方向に振動移動す
るフオーカスサーボ用アクチュエータ、５はレーザビー
ムを分割するビームスプリッタ、６は光ディスク１によ
って反射、回折したレーザービームをビームスプリッタ
５を介して集光する集光レンズ、７は集光レンズ６によ
って集光されたレーザービームを電気信号に光電変換す
る二分割フォトダイオードを含む光電変換センサであ
る。

【００２３】また、８は光電変換センサ７により得られ
た２つの電気信号の差からトラッキング誤差信号を生成
する差動アンプ、９は差動アンプ８から得られたトラッ
キング誤差信号を取り込むデジタルオシロスコープ、１
０はデジタルオシロスコープ９を制御し、データ処理す
るコンピュータである。

【００２４】さらに、１１は印加電界に応じて機械的な
ひずみを生成する圧電素子たるピエゾ素子１３を振動さ
せるための基準発振信号を発生する発振器、１２はピエ
ゾ素子１３を振動させるピエゾ素子ドライバ、１３はピ
エゾ素子ドライバ１２により基準信号の電界を印加さ
れ、光ディスク１を載置したアーム１４を振動させるピ
エゾ素子、１４はピエゾ素子１３によって軸心の垂直方
向に振動させることができ、光ディスク１を軸心で支持
するアーム、１５はレーザビームの光源であるレーザダ
イオードである。

【００２５】以下、上記構成の動作を説明する。まず、
フォーカシングサーボは、例えば非点収差法で光ディス
クの反射光を、４分割フォトディテクタ等の光電変換素
子で検出して、フォーカスアクチュエータ４によって対
物レンズ２を光ディスクの面の垂直方向に移動可能とし
て、４分割フォトディテクタの検出出力が真円となる位
置に対物レンズ２を位置して、レーザビームのフォーカ
ス焦点を光ディスク上に取れるように制御するものであ
る。

【００２６】そこで、トラッキング誤差信号を正確に検
出するために、フォーカス制御機構３によってフォーカ
スサーボをかけた状態で、レーザダイオード１５から出
射されたレーザビームはビームスプリッタ５を通り、対
物レンズ２によって光ディスク１に照射される。光ディ
スク１に設けられた案内溝及びプリグルーブとプリアド
レスを含むプリフォーマットのピットにより反射・回折
した反射光は、ビームスプリッタ５により反射され、集
光レンズ６により集光された後、二分割フォトダイオー
ドを具備する光電変換センサ７に照射され、案内溝、プ
リピットの左右に別れた一次回折光量を検出する。この
検出した光量を電気信号に変換して、差動アンプ８によ
って電気信号を演算することにより、トラッキング誤差
信号を作り出す。

【００２７】次に、発振器１１からの基準発振信号は、
ピエゾドライバ１２によって増幅され、ピエゾ素子１３
を振動させ、その機械的振動がアーム１４を駆動し、光
ディスク１の面と平行する面で光ディスク１をラジアル
方向に振動させる。光ディスク１がピエゾ素子１３によ
り光ディスク面に平行に振動すると、光ディスクに偏心
状態を生起し、レーザービームが案内溝、プリフォーマ
ットピットを横切り、例えば、図３の（ａ）〜（ｇ）に
示すようなトラッキング誤差信号を生成し、そのトラッ
キング誤差信号をデジタルオシロスコープ９によりデジ
タル化して、また発振器１１の発振信号も同様にデジタ
ル化して、コンピュータ１０にそれぞれ入力する。

【００２８】これらのデジタル信号を処理して、プリフ
ォーマットピットの特性を評価する。

【００２９】コンピュータ１０では、デジタル化したト
ラッキング誤差信号のデータを、発振信号と対比しつ
つ、光ディスクの反射率で規格化した後、微分すること
でトラッキング誤差信号のピーク値とボトム値を検出
し、トラッキング誤差信号の振幅とオフセットを計算す
る。オフセットからは、特に図３の（ｇ）で示したプリ
フォーマットピットの案内溝と隣接する案内溝との間の
中心位置からの位置ずれを検出し、一方振幅からは案内
溝のみのトラッキング誤差信号との振幅低下率を計算す
ることによりプリフォーマットピットの立ち度合いを求
めることができる。

【００３０】この評価装置を検証するために、トラック
ピッチ１．６μｍで案内溝とその隣接する案内溝との間
のトラック中心に対してプリフォーマットピットの位置
を故意に±０．１μｍずらした5.25″ディスクを試作
し、上述の手順を用いて測定した。その結果、位置ずれ
０のプリフォーマットピットのオフセットはほぼ０（図
３の（ｅ））であり、位置ずれ０．１μｍのピットのオ
フセットはトラッキング誤差信号振幅に対して７％程度
で検出でき（図３の（ｇ））、十分な精度と再現性を持
って測定することができた。

【００３１】また、上記光ディスクの試作品には、原盤
カッティング時のビーム操作によりねかせたピット、及
び位置ずれと立ち度合いの両方が組み合わされたピット
も形成した。これを使用して測定したところ、立ち度合
いは角度１０°程度の差異まで判別でき（図３の（ｂ）
と（ｄ））、また位置ずれと立ち度合いの分離もトラッ
キング誤差信号の振幅により、またそのオフセットによ
り、良好に行うことができた。

【００３２】こうして、プリフォーマットのピットがな
い場合とピットがある場合、及びそのピットの立ち度合
い等とから、予めその光ディスクの特性を確認できれ
ば、そのトラック位置によって、予め欠陥セクタや代替
えセクタを特定することができる。従って、上記ではピ
ット形状評価装置について説明したが、本発明はそれだ
けではなく、光ディスク記録再生装置にも、本発明を適
用できるものである。すなわち、フォーカスサーボ機構
とトラッキングサーボ機構とを備え、さらに、ピエゾ素
子１３及びピエゾ素子ドライバ１２と発振器１１とを具
備することによって、本発明を適用し、トラッキング誤
差信号に基づいて、予め光ディスクの欠陥度合いを確認
しておき、その欠陥部分に応じた情報を記録・再生する
ことによって、極端な場合は欠陥のあるセクタを欠陥セ
クタと判定して他の箇所を使用して、光ディスク記録再
生装置に適用できる。その結果、情報及び装置の信頼性
を極めて高く活用できるものである。

【００３３】［実施例２］図２は、本発明の特徴を良く
表す光ディスクのプリフォーマットのピット形状評価装
置の第二の実施例の構成を説明するための概略図であ
る。同図において、１６は発振器１１からの振動信号に
基づいて、トラッキングアクチュエータ１７を光ディス
クの面に平行な方向に駆動するドライバ、１７は対物レ
ンズ２を光ディスクの半径方向に動かすためのトラッキ
ングアクチュエータである。

【００３４】この実施例２は、実施例１の場合と同様、
制御機構３を含めたフォーカスサーボをかけた後、光デ
ィスク１に光源としてのレーザダイオード１５からレー
ザビームを照射し、ドライバ１６により駆動されたトラ
ッキングアクチュエータ１７が、対物レンズ２をディス
ク半径方向に振動させることによって対物レンズ２から
の照射点が光ディスク上のトラックを横切ることとな
り、トラッキング誤差信号を生成する。そのトラッキン
グ誤差信号は、光ディスクのトラックを横切る毎に図３
の（ａ）〜（ｇ）のような、各案内溝とプリフォーマッ
トの形状に応じた誤差信号を出力するので、プリフォー
マットのピットの立ち度合い及び案内溝と隣接する案内
溝との中心位置からのピットのずれ程度等のプリフォー
マットピットの形状とその位置等の特性を評価すること
ができる。

【００３５】この例では、実施例１のように、ピエゾ素
子１３が必要でないため、またその分スピンドルモータ
によりディスクを安定に回転させることができるので、
安定した動作と、構成的に安価に、評価システムを構成
できるメリットがある。

【００３６】また、この第二実施例においても、上記第
一実施例と同様に、光ディスク記録再生装置に適用でき
ることはもちろんである。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、フォーカス
サーボをかけた後、記録媒体、特に光ディスクをトラッ
クを横断する方向に振動させ、レーザビームがトラック
を横切る際に生じる案内溝及びプリフォーマットのピッ
ト部分でのトラッキング誤差信号と、ピットのない部分
のトラッキング誤差信号を計測することによって、高精
度な、非破壊のプリフォーマットのピット形状の測定が
簡単に行える。

【００３８】特に、記録媒体の光ディスク上に予め形成
されたプリフォーマットのピットの位置と立ち度合いと
を予め確認できるので、欠陥部分を除外して光ディスク
への書込、読み出しができ、信頼性高い情報の採受を可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成を表す概略図であ
る。

【図２】本発明の第二実施例の構成を表す概略図であ
る。

【図３】本発明における原理的な特性を示すディスク形
状図とトラッキング誤差信号の波形図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 対物レンズ ３ フォーカスサーボ機構 ４ フォーカスアクチュエータ ５ ビームスプリッタ ６ 集光レンズ ７ 二分割フォトダイオード ８ 差動アンプ ９ デジタルオシロスコープ １０ コンピュータ １１ 発振器 １２ ピエゾドライバ １３ ピエゾ素子 １４ アーム １５ レーザダイオード １６ トラッキングアクチュエータドライバ １７ トラッキングアクチュエータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内溝を有する記録媒体のピット形状評
   価装置であって、レーザビームの反射光を検出する光ピ
   ックアップのフォーカス誤差信号に基づいて前記記録媒
   体にフォーカスをかける手段と、前記レーザビームの反
   射光から光電変換センサによりトラッキング誤差信号を
   得る手段と、前記記録媒体と前記光ピックアップとを相
   対的に前記記録媒体のトラックを横断する方向に振動さ
   せる振動機構とを有し、フォーカスサーボをかけた後、
   前記記録媒体をトラックを横断する方向に振動させ、前
   記レーザビームが案内溝を横切る際に生じるプリフォー
   マットのピット部分でのトラッキング誤差信号と前記ピ
   ットの無い部分のトラッキング誤差信号との関係によっ
   て前記プリフォーマットのピット形状を評価することを
   特徴とする記録媒体のピット形状評価装置。
2. 【請求項２】 前記振動機構は、発振器からの発振信号
   によりドライブされ、ピエゾ素子により前記記録媒体の
   面に平行に振動することを特徴とする請求項１記載の記
   録媒体のピット形状評価装置。
3. 【請求項３】 前記振動機構は、発振器からの発振信号
   によりドライブされ、対物レンズを記録媒体の半径方向
   に動かすためのトラッキングアクチュエータを具備する
   ことを特徴とする請求項１記載の記録媒体のピット形状
   評価装置。
4. 【請求項４】 案内溝を具備する記録媒体の記録再生装
   置であって、光電変換素子により得られたフォーカス誤
   差信号に基づいてフォーカスサーボをかけるフォーカス
   サーボ機構と、光電変換センサによりトラッキング誤差
   信号を得るトラッキング誤差検出手段と、前記記録媒体
   上のトラックを横断する方向に振動させる振動機構とを
   備え、前記フォーカスサーボをかけた状態で前記振動機
   構を動作させるときの前記トラッキング誤差信号の振幅
   及び／又はオフセットとを検出することを特徴とする記
   録媒体の記録再生装置。
5. 【請求項５】 前記振動機構は、発振器からの発振信号
   によりドライブされ、ピエゾ素子により前記記録媒体の
   面に平行に振動することを特徴とする請求項４記載の記
   録媒体の記録再生装置。
6. 【請求項６】 前記振動機構は、発振器からの発振信号
   によりドライブされ、対物レンズを前記記録媒体の半径
   方向に動かすためのトラッキングアクチュエータを具備
   することを特徴とする請求項４記載の記録媒体の記録再
   生装置。