CN1860531A - 用于再现光盘的厚度变化校正 - Google Patents

Abstract

一种光学存储载体被设置为拥有入射面和信息层以及入射层和信息层之间的透明层。该信息层拥有表示可读数据的浮雕结构，该可读数据通过聚焦辐射束穿过透明层可以被读取。该载体也包括只读区诸如传统的导入区，在导入区处信息数据被存储指示至少一个半径，在至少一个半径处透明层的厚度变化潜在地发生。当将该载体插入扫描装置时，在所指示的半径处执行对透明层厚度的测量，并且能够推断出合适的球面像差校正以及调整光束在信息层上的聚焦。

Description

用于再现光盘的厚度变化校正

本发明涉及光学记录领域，并且更具体而言涉及基于众多国际光学记录标准中的一个的光学记录介质和播放器。

光学记录介质分为几个种类，包括只读型(能读，但不能写)、可记录型(仅仅可写入一次)和可重写型(写入、可擦除和可重写)载体。当光学记录载体是光盘时每一种前述类型的光学记录载体经历预成形的制造过程，该制造过程在光盘上产生至少一个轨道。对于每一种盘类别，数据可以被放置在一个或者多个轨道上，并且数据被如此放置的方法根据盘类别而变化。

例如，只读型光盘通过公知的制造过程如叫做冲压的方法从原版拷贝中复制。一个或者多个数据轨道包括凹坑串，凹坑串包括多个凹坑(或者压痕)，其被不规则地放置在盘层上。凹坑和平台(凹坑之间的盘部分)的长度包括模拟数据并且在盘的信息层上形成数据浮雕(relief)。

对于可记录型载体，一个或者多个轨道被以由有机染料构成的可记录层涂覆。可以通过利用辐射源(典型地为激光器)物理地灼烧有机染料而将数据写到可记录信息层上，由此在其中产生标记。

对于可重写型记录载体，一个或者多个轨道被以一个薄膜叠层涂覆，该薄膜叠层包括至少一个记录层、一个反射层和通常一个或者多个介电层。记录层包括由多种材料组成的混合物，该多种材料取决于施加到其上的辐射级别能够以多个不同的状态存在(晶态或者非晶态)。因为晶态和非晶态区域具有不同的反射级并且非晶和晶态之间的可逆转变通过施加不同级的激光功率是可行的，所以写入和擦除数据是可行的。

可记录型和可重写型盘也可以包括保持只读数据的浮雕结构；这样的区域典型地包括导入区并且包含控制数据和/或信息数据。

在传统的光盘格式像磁光(MO)盘格式、致密盘(CD)和数字多功能盘(DVD)格式中，透明层通常由注模基底制成并且该盘被经由基底读出。在其它类型的盘诸如蓝光^TM盘中，透明读出层或者通过将薄聚碳酸酯薄片粘结到基底上形成，或者通过“旋涂”工艺形成，该“旋涂”工艺涉及将漆加到信息层的表面并且旋转该盘。与旋转该盘相关联的离心力使得漆分布到信息层的整个表面上而形成透明层。

使用多种技术如旋涂技术的共同问题是存在透明层厚度的明显变化，特别是在盘的径向上的明显变化。如本领域的普通技术员所熟知的，光学扫描装置的性能对于聚焦在盘的信息层上的激光光点中的球面像差的存在是灵敏的。当发生在盘的层间的厚度变化没有被补偿时在光点中会产生球面像差。因此如果由于透明层不可预料的厚区域或者薄区域而使透明层的厚度超出了预定的限制，那么到信息层的距离可以相应地小于或者超过光学扫描装置为此而被设计的距离。这会导致聚焦的辐射源中的球面像差的增加，并且导致数据信号的劣化以及用于检测编码在光盘上的信号的检测系统发生故障。

已经发展了几种实验方法，用于检测厚度变化和补偿由辐射束穿过厚度变化的透明层产生的球面像差。下面描述了其中的一些方法。

US2002/0054554描述了一种扫描光盘的测试区域同时测量再现信号的振幅的方法。这个测试区域包括至少第一和第二凹坑串，并且第一凹坑串的周期不同于第二凹坑串的周期。由于周期的不同，对应于第一凹坑串的重放信号的振幅不同于对应于第二凹坑串的重放信号的振幅。如果跨越盘的半径透明层的厚度是一致的，那么对于两个凹坑串在该处振幅信号被聚焦的点即最大振幅的点将被预期为是相同的。然而，如果跨越盘的半径透明层的厚度是变化的，那么产生对应于第一凹坑串的最大信号的点不同于产生对应于第二凹坑串的最大信号的点。因此，产生对应于各个凹坑串的最大信号振幅的点之间的不同能够被用于识别厚度变化。在这种解决方案中，对于每一个盘无论何时插入到播放器或者扫描装置中时测试区域必须被分析，并且对于测试区域之外的区域的厚度数据必须被假定或者内插。如果需要分析多个测试区域，那么所描述的处理将是费时的。此外，测试区域占据盘上的空间，而本来该空间可以提供有用的数据容量。

US6,381,208描述了一种在制造了盘之后测量与透明层的厚度和折射率相关的数据的方法，其以引用的方式合并于此。这个厚度数据其后被写到光盘上，写到信息层的可写部分上。当光学扫描装置扫描光盘时，厚度数据被读取并且被用于调整扫描装置的透镜的位置，从而有效地补偿与厚度变化相关的球面像差。该数据被以平均厚度和沿着盘半径的不同距离处的厚度的不匀度的形式存储，并且光学扫描装置被配置为存取详述为厚度函数的透镜配置的查找表。因此，一旦扫描装置已经读取了存储在盘上的厚度和折射率信息，那么就能够从查找表中取回对应于该信息的透镜配置数据。

也可以参考同一受让人的欧洲专利申请02080326.8(代理案号NL021422)，其以引用的方式合并于此。这个文献提出在盘的只读区中包括浮雕结构，其表示透明层的厚度变化。在冲压工艺期间当盘最初被制造或者再现时该浮雕结构可以被添加到盘上。这个已提出的解决方案基于下面的前提：对于明确的制造工艺透明层厚度的粗略变化能够被预先知道，并且出自同一制造工艺的盘的厚度分布彼此不会有很大变化。

上面详述的三种解决方案的每一种都存在需要被克服的缺点。例如，第二个解决方案导致额外的制造费用，因为每一个盘的厚度分布必须被测量并且写入到每一个盘中。在第三个解决方案中，隐含地要求在能够获得可靠的一组数据之前可能需要对于不同的半径进行大量的测量。

因此本发明者已经寻求了一种可选的解决方案：其减少了这些缺点而不用增加复杂的测量或者额外的制造步骤。

因此提出了一种光学记录载体，其包括入射面和信息层，该信息层包括表示可读数据的浮雕结构。该记录载体也包括位于入射层和信息层之间的透明层，透过透明层数据可以从信息层被读取。该记录载体另外包括导入区，该导入区包括指示至少一个半径的信息数据，在该至少一个半径处透明层的厚度潜在地发生变化。

本发明者已经认识到这个解决方案允许在播放光盘时基于从导入区读取的信息数据而改进像差校正。指示性数据例如在制造阶段由盘复制器刻写在载体上。当将该载体插进扫描装置时，半径被从信息数据中提取并且随后能够在这个半径位置处执行用于测量厚度变化的测试。在其中插入了记录载体的扫描装置可以仅仅在由信息数据指示的一个或者更多半径处集中它的厚度变化测量，并且对于其它的半径基于测量结果内插或者外推厚度变化。本发明的一个或者多个实施例的优势是简化并且精确化了已提出的检测厚度变化的方法。

本发明的这些和其他方面从参考下面描述的实施例来看将是明显的并且将参考下面的实施例进行阐释。

现在参考附图借助于实例以更具体的细节解释本发明，其中：

图1是连同本发明的记录载体一起运行的光学扫描装置的示意图；

图2是沿着光盘的导入区中的数据轨道的示意性横截面图；

图3是沿着光盘的导入区中的数据轨道的另一个示意性横截面图；

图4是示出了透明层的半径厚度分布的图示的图表；

图5是示出了透明层的估计厚度分布相对于本发明的光学记录载体的真实厚度分布的偏离的图表。

附图中具有相似或者相应特征的元件由相同的参考数字标示。

图1示出了光学扫描装置100的示意图，使用该光学扫描装置100光盘10被设置为运行。光学扫描装置100包括发射离散辐射束160的辐射源110，例如半导体激光器。分束镜130(例如半透明板)被设置为朝向透镜系统传送离散辐射束160。透镜系统包括沿着光轴182设置的准直透镜120和物镜150。

准直透镜120被设置为将辐射源110发射的离散辐射束160转换成基本上准直的光束162。具有选定的数值孔径(NA)的物镜150被设置为将入射的准直光束转换成会聚光束164，该会聚光束164在光盘10的层上形成光点166(特别是信息层16上，下面以更具体地进行描述)。检测系统170和第二准直透镜140与分束镜130一起被提供以检测主信息信号、聚焦和跟踪光点166以便最终产生误差信号，该误差信号被用于机械地调整物镜150的轴向和径向位置。

光学系统100也包括球面像差补偿器180，该球面像差补偿器180由补偿信号发生器182操作。补偿器180可以采取任何多种不同形式，例如可变聚焦液晶透镜。可选地，补偿器180可以被设置为调整复合物镜150的两个透镜之间的间隔，或者调整准直透镜120和辐射源110之间的间隔。

光盘10包括透明层14，在透明层14的一侧设置至少一个信息层16，并且在它的另一侧另外包括入射面12。信息层16包括反射层(未示出)。信息层16的背对透明层14的那一侧由保护层18保护从而免受环境影响。通过给信息层16和/或反射层提供机械支撑而使透明层14充当光盘10的基底。可选地，在多层光盘的情况下，透明层14可以具有保护信息层16的单一功能，该信息层16是最上面的信息层，而机械支撑由信息层16的另一侧上的层提供，例如由保护层18或者由另外的信息层和连接到最上面的信息层的透明层支撑。在多层光盘的情况下，两个或者更多的信息层被排列在第一透明层之下，并且一个信息层由另外的透明层与另一个信息层相隔开。每一个信息层被定位在光盘中的关于入射面12的不同深度处。

透明层14基本上表现为用于使会聚光束164穿过的折射介质。如上所述，用于产生透明层14的旋涂工艺具有的问题是透明层14的厚度将发生很大变化，致使信息层16和入射面12之间的距离在盘10上发生变化。如果层14的厚度在半径方向上是不均匀的，那么沿着径向的不同点处的光点166中的球面像差的程度将变化。结果在确定的半径位置处数据和控制信号都被预期为是弱的。

图2示出了穿过光盘10的导入区中的数据轨道的一部分部分的横截面图。导入区包括用于当将盘10插入扫描装置100中时初始化扫描装置100的控制数据，并且该导入区被定位在盘10的可读部分的最内部圆周。盘10包括一个浮雕结构，其形式为一连串不同长度的凹槽21a、21b、21c、21d和沿着数据轨道以一连串平台22a、22b、22c、22d交替地插入的间隔。保持数据的浮雕结构由冲压注模工艺从在它的表面上具有相应图案的母版形成。

图3阐释了用在盘10的不同实施例中的导入区的可选格式，在这个图中其以径向切面被示出。导入区包括以平台/凹槽结构形式的浮雕结构。每一个凹槽31可以形成螺旋或者圆形轨道。数据被以高频调制的摆动图案的形式保存在平台/凹槽结构中，由此根据保存在摆动图案中的只读数据凹槽从它的整个路径交替地轻微弯曲到每一侧。此外，保存数据的浮雕结构由在它的表面上具有相应的图案的母版形成。

在下面的描述中，假定盘10是只读格式的盘，但是本发明也包括可记录和可重写光学存储载体，对于可记录和可重写光学存储载体导入区具有至少一个只读部分。

盘10的导入区包括表示至少一个半径值的信息数据，在该至少一个半径处厚度变化可能发生。信息数据可以包括绝对形式或者相对形式的实际半径值，或者可以包括例如指向测试能够被执行的半径位置处的指针。如下面所解释的，基于信息数据扫描装置100运行测试并且测量透明层14的厚度。该信息数据在由盘复制器制造时可以被特征化，并且基于仅仅盘10的特征和/或使用相同的制造工艺制造的其他盘的特征该信息数据可以被确定。对于一个给定的制造工艺，测量可以在已生产的盘上的不同半径处有规律地执行，并且已测量的厚度不包括在可接受的厚度变化范围内的盘半径会被适当地标记。由相同的制造工艺生产的所有盘或者光学存储载体可以携载相同的信息数据，或者可选地信息数据可以随着时间而被调整以便考虑在不同制造阶段诸如旋涂、使用材料、室温等等的变化。例如，如果能够观察到透明层的厚度在根据相同的制造工艺制造的盘的特定半径值处粗略地并且重复地变化，那么这个值可以自动地被包括在这些盘的信息数据中。可选地，可以将制造工艺提交到信息数据中，并且将具有存取信息数据的入口的扫描装置配置为取回与制造工艺相关的特征，诸如在该处厚度变化潜在地发生的半径值。

必须注意本发明包括仅仅写入至少一个半径值或者写入至少导致取回这个半径值的信息，例如制造工艺标识号或者指针。本发明不包括包含在制造期间已指示的半径处发生的厚度变化，尽管由扫描装置100扫描和测量之后实际厚度或者其近似值可以被最终写到盘10上。

在另一个示例实施例中，信息数据可以另外包括一个严重性指针，其表示在相关半径值处潜在地发生的厚度变化的粗度级别。例如，如果制造工艺被认为是对于所有已生产的盘在给定的半径位置处引起反复出现偏离，那么在导入区中该半径位置将被标记为是严重的。该严重性指针可以帮助确定扫描装置100是否应该尽力校正球面像差或者是否应该发出向前跳过的指令，例如在第一次不成功的校正努力之后向前跳过。

当盘10被插进扫描装置100之后，控制单元190从信息数据提取至少一个半径值。控制单元190可以命令扫描装置100的检测系统170访问并且读取盘10的导入区。然后控制单元170控制在所指示的半径位置处的对透明层14的厚度测量。基于所测量的厚度，校正单元195控制对在半径值处发生的球面像差的最佳校正的偏离。在只读盘的情况下，通过利用多种球面像差补偿设置读取在半径值处的数据同时检测主信息信号中的抖动值并且将该设置优化为最低抖动值，最佳校正可以被确定。对于光盘，可以首先使用一种标准的球面像差补偿设置在所指示的半径值处而将数据写入光盘中，接着在读回该数据的同时对球面像差补偿设置进行最优化。一旦找到了最优的补偿设置，那么使用为读出数据所获得的最优设置可以重写该数据，并且使用新的重新写入的数据可以重复地执行该最优化过程。

上面描述的补偿方法在这里给出仅仅作为阐释目的并且不应该被用于限制本发明的范围。本发明不局限于补偿球面像差的特定方法并且可以使用不脱离本发明范围的任何方法。

在还有的另一个示例性实施例中，提供了包括至少第一和第二信息层以及相应的第一和第二透明层的多层光盘。每一个透明层已经被通过旋涂施加到各自相关的信息层的顶部上，并且每一个透明层具有相应的厚度变化分布。两个透明层的厚度变化分布可以不同或者可以相似。因此，该盘的一个或者多个只读部分包括本发明的半径值。对于两个透明层半径值可以不同。

图4和图5表示盘10的厚度变化分布的例子。图4示出了按μm的厚度比按mm的盘半径。图5示出了对于不同的盘半径所估计的厚度的偏离。如在图4的图表中所看到的，透明层14的实际厚度(由圆点表示)关于半径值显著地变化。如果扫描装置100将被施加简单的球面像差，那么扫描装置100应该典型地测量两个距离处的厚度变化：盘10的内部半径位置处的和盘10的外部圆周上的厚度变化。然后扫描装置100可以从这两个值推断透明层14的厚度并且而后可以假定图4中由虚线表示的跨越盘10的透明层14的恒定厚度。如图4所示，这样的假定显著地不同于由图4中的圆点表示的跨越盘10的实际厚度变化。例如，在半径53mm处，当实际厚度是26μm时而预测了22μm的厚度。在本发明中，存储在盘10(盘10的厚度变化分布如图4所示)的导入区中的信息数据表示半径23mm、53mm和58mm，在半径23mm、53mm和58mm处应该执行测试。扫描装置100当读取盘10时分别测量半径23mm、53mm和58mm处的透明层的厚度并且对于在范围〔23；58〕内的其他半径插入各自的厚度值。在这个实施例中，基于由点A、B和C表示的三个已测量的厚度以线性推断法确定跨越盘10的厚度分布400。

图5示出了上面描述的方法的各自厚度分布的偏离。圆点表示如果仅仅考虑两个半径处(在两个末端处)的厚度所预测的厚度相对于实际厚度的偏离，而三角形表示根据本发明预期的厚度分布相对于实际厚度分布的偏离。如同所看到的，如在信息数据中表示的在半径43mm处执行的附加厚度测量允许获得相对更接近的透明层14跨越盘10的表面的厚度变化。

在上面的描述中，并且所附权利要求中，术语“浮雕结构”已经被用于描述其中的或者下面的结构：具有高度变化的表面。这样的高度变化在本领域中也叫做压纹，并且由于冲压工艺期间使用的母版中的相应高度变化而产生。这样一种浮雕结构可以包括凹坑/平台串、凹槽中的摆动图案、这样的情形的结合和/或由冲压在表面上的高度变化所提供的其他特征。

应该理解涉及任何一个实施例所描述的任何特征都可以被单独使用，或者与所描述的其他特征相结合使用，并且也可以结合任何其他的实施例使用。另外，上面未描述的等同实施例和修改在不偏离本发明范围的情况下也可以被使用，其被限定在所附的权利要求书中。

Claims (13)

1.一种用在光学扫描装置中的光学存储载体，该载体包括：

入射面；

包括表示可读数据的浮雕结构的信息层；

定位在入射层和信息层之间的透明层，透过该透明层数据从信息层被读取；以及

包括指示至少一个半径的信息数据的导入区，在该至少一个半径处透明层的厚度变化潜在地发生。

2、如权利要求1所述的光学存储载体，其中信息数据是永久性的。

3、如权利要求1所述的光学存储载体，其中信息数据包括半径。

4、如权利要求1所述的光学存储载体，其中信息数据包括指向半径的指针。

5、如权利要求1所述的光学存储载体，其中信息数据另外包括表示在半径处潜在发生的厚度变化的粗度的严重性指示符。

6、如权利要求1所述的光学存储载体，其中在载体的制造期间信息数据被记录在导入区中。

7、如权利要求1所述的光学存储载体，其中该半径在对由与制造该载体相同的制造工艺制造的载体上执行的测试中被推断出。

8、一种装置，其包括：

用于接收光学存储载体的接受器，该光学存储载体包括入射层、包含表示可读数据的浮雕结构的信息层和定位在入射层和信息层之间的透明层，透过该透明层数据从信息层和导入区被读取；

用于穿过透明层将光束聚焦在信息层上的辐射束装置；

用于在以信息数据指示的半径处测量透明层厚度的测量单元；

用于基于所测量的厚度调整半径处的光束在信息层上的聚焦的伺服机构。

9、如权利要求8所述的装置，其中该测量单元被调整为基于所测量的厚度通过内插法或者外推法对于其他半径推断各自的厚度。

10、如权利要求8所述的装置，其中该伺服机构基于各自推断出的厚度调整各自半径处的聚焦。

11、如权利要求8所述的装置，其中该测量单元被调整为在另一个半径处执行另一个对透明层厚度的测量。

12、一种用于检测光学存储载体上的厚度变化的方法，该方法包括：

使能够接收光学存储载体，该光学存储载体包括入射层、包含表示可读数据的浮雕结构的信息层和定位在入射层和信息层之间的透明层，透过该透明层数据从信息层被读取；

使能够存取存储在光学存储载体的导入区中的信息数据，该信息数据指示载体上的半径，在该半径处透明层的厚度变化潜在地发生；

在所指示的半径处执行对透明层的厚度变化的测量；和

基于所测量的厚度变化，校正穿过透明层聚焦在信息层上的辐射束的聚焦，辐射束经由入射面抵达载体上。

13、如权利要求12所述的方法，另外包括：

基于在以信息数据指示的半径处测量的厚度变化，通过内插法或者外推法确定未以信息数据指示的另一个半径处的透明层的厚度变化

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