JP2007507817A - 光ディスクの再生時の厚さ変化補正 - Google Patents

Abstract

光記憶担体は、入射面、情報層、および入射面と情報層の間に設置された透明層を有する。情報層は、読み出し可能データを表す浮き彫り構造を有し、このデータは、透明層を通過した放射線ビームによって読み出される。また前記担体は、従来の導入ゾーンのような再生専用ゾーンを有し、ここには、透明層に厚さ変化が生じ得る少なくとも一つの半径位置を示す情報データが保管される。走査装置に挿入された際には、示された半径位置において、透明層の厚さ測定が行われ、適切な球面収差補正が得られ、光ビームの焦点が情報層上に集束されるように調整される。

Description

本発明は、光記録分野に関し、特に光記録媒体および各種光記録国際規格のいずれかに基づく再生機に関する。

光記録媒体は、いくつかのカテゴリーに分類され、再生専用型（読み出し可能で書き込み不可能）、追記型（1回のみ記録可能）、および書換可能型（記録、消去、再記録可能）の担体がある。光記録担体が光ディスクである場合、前述の形式の光記録担体の各々は、ディスク上に少なくとも一つのトラックを形成する、事前フォーマット製造処理工程に供される。各ディスクカテゴリーにおいて、データは、1または2以上のトラックに設置されるが、このデータ設置方法は、ディスクカテゴリーに応じて変化する。

例えば、再生専用型光ディスクは、スタンプ処理として知られる従来の製造処理プロセスによって、マスターコピーから再生産される。1または2以上のデータトラックは、複数のピット（または窪み）を有するピット列を有し、このピット列は、ディスク層上に不規則な間隔で設置される。ピットとランド（ピットとピットの間のディスク部分）の全長は、アナログデータを含み、ディスクの情報層上にデータの浮き彫りを形成する。

追記型担体の場合、1または2以上のトラックには、有機色素からなる記録可能層がコーティングされる。データは、通常はレーザー等の放射線源を用いて有機色素を物理的に焼失させることにより、記録可能情報層に記録され、これにより層内にマークが形成される。

書換可能型記録担体の場合、1または2以上のトラックには、薄膜層スタックがコーティングされ、このスタックは、少なくとも一つの記録層と、反射層と、通常は1または2以上の誘電体層とを有する。記録層は、複数の材料で構成される共通の化合物を有し、これらの材料は、照射放射線に応じて、複数の異なる状態で存在することができる（結晶質またはアモルファス）。結晶質およびアモルファスの領域は、異なる反射率を有し、アモルファスと結晶質状態の間では、各種出力のレーザーを照射することにより可逆変態が可能であるため、データの記録と消去が可能となる。

追記型および書換可能型ディスクは、再生専用データを保持する浮き彫り構造を有しても良い。そのような領域は、通常、導入ゾーンを含み、制御データおよび／または情報データを有する。

光磁気（MO）ディスクフォーマット、コンパクトディスク（CD）およびデジタル多用途ディスク等の、従来の光ディスクフォーマットでは、通常基板の押出成形によって、透明層が形成され、ディスクは、基板を介して読み出される。ブルーレイ（登録商標）ディスク等の他の種類のディスクでは、透明読み出し層は、薄いポリカーボネート膜の基板への接着によって、あるいは「スピンコート」処理、すなわち情報層の表面にラッカーを設置し、ディスクを回転させることによって、形成される。ディスクの回転に応じた遠心力によって、情報層の表面にラッカーが分散され、透明層が形成される。

そのようなスピンコート技術に関する共通の問題は、特にディスクの半径方向において、透明層の厚さが著しく変動してしまうことである。従来から明らかなように、光走査装置の特性は、ディスクの情報層上に集束されるレーザースポットの球面収差の有無に敏感である。スポット内の球面収差は、ディスクの層間に生じる厚さ変化が補正できない場合に生じる。従って、透明層の予期していない厚さまたは薄さにより、透明層の厚さが所定の限度を越えると、これに伴い、情報層までの距離は、光走査装置において設定されている値よりも小さくまたは大きくなる。この結果、集束放射源の球面収差が増大し、データ信号の劣化、および光ディスクに符号化された信号の検出に使用される検出系に不調が生じる。

厚さ変化を検出して、放射線が厚さの異なる透明層を通過することにより生じる球面収差を補正するためのいくつかの経験的な方法が開発されている。これらの方法のいくつかを以下に示す。

米国特許出願第2002／0054554号には、光ディスクのテスト領域を走査して、再生信号の強度を測定する方法が示されている。このテスト領域は、少なくとも第1および第2のピット列を有し、第1のピット列の周期は、第2のピット列の周期とは異なっている。周期の差異のため、第1のピット列に対応する再生信号の強度は、第2のピット列に対応する再生信号の強度とは異なる。透明層の厚さが、ディスク形に沿って均一な場合、強度信号が集束される位置、すなわち最大強度位置は、2つのピット列で同等になることが予想される。しかしながら、透明層の厚さがディスクの径に沿って異なっている場合、第1のピット列に対応して最大信号の生じる位置は、第2のピット列に対応して最大信号の生じる位置とは異なる。従って、それぞれのピット列に対応する最大信号強度が得られる位置の間の差を用いて厚さ変化を同定することができる。この方法では、各ディスクが再生機または走査装置に挿入される度に、テスト領域を評価する必要がある上、テスト領域外の領域の厚さデータは、推定または外挿して求める必要がある。複数のテスト領域を評価する必要がある場合、前記方法では、多くの時間がかかってしまう。また、テスト領域は、ディスク上の領域を占有するため、十分なデータ容量が得られなくなってしまう。

本願の参照文献として取り入れられている米国特許第6,381,208号には、ディスクが製作されてから、透明層の厚さおよび屈折率に関するデータを測定する方法が示されている。この厚さデータは、その後光ディスクの情報層の記録可能部分に記録される。光走査装置は、ディスクを走査する際に、厚さデータを読み取り、このデータを用いてレンズ位置が調整され、厚さ変化に起因した球面収差が補正される。データは、ディスクの半径方向に沿った各位置での平均厚さおよび厚さの不均一性がわかるように保管され、光走査装置は、参照表にアクセスして、厚さの関数としてのレンズ配置を判断するように配置されている。従って、一度走査装置が、ディスクに保管された厚さおよび屈折率に関する情報を読み取ると、それに対応するレンズ配置データが参照表から読み出される。

同じ出願人の、本願の参考文献として取り入れられている欧州特許出願第02080326.8号（代理人登録番号NL021422）は、参考文献となる。この資料では、ディスクの再生専用ゾーンに、透明層の厚さ変化を表す浮き彫り構造を提供することが提案されている。浮き彫り構造は、ディスクが新規製造または再製作される際のスタンプ処理の段階で、ディスクに設置される。この提案された解決法は、透明層の厚さの大まかな変化を把握するという前提、および、あるディスクと同じ製造処理プロセスの別のディスクとでは、ディスクの厚さプロファイルは、あまり変化しないという前提に基づいている。
米国特許出願第2002／0054554号明細書 米国特許第6,381,208号明細書

上記3つの解決法には、それぞれ解決すべき問題がある。例えば、第2の解決法では、厚さプロファイルをディスクごとに測定して、各ディスクに記録する必要があるため、製造コストが高くなる。第3の解決法では、信頼できるデータ組を得るまでに、必然的に異なる半径位置での多くの測定が必要となる。

そこで本願発明者らは、複雑な測定あるいは余分な製造処理ステップを設けずに、これらの問題を軽減する別の解決法について検討した。

前述のように本願では、入射面と、読み出し可能なデータを表す浮き彫り構造を有する情報層と、を有する光記録担体が提供される。また担体は、入射層と情報層の間に透明層を有し、この透明層を介して、情報層からデータが読み出される。さらに担体は、導入ゾーンを有し、この導入ゾーンは、透明層の厚さ変化が生じ得る少なくとも一つの半径位置についての情報データを有する。

本願発明者らは、この解決法では、ディスクを再生するときに、導入ゾーンから読み出される情報データに基づいて収差補正を改善することができることを見出した。表示データは、例えば製造段階において、ディスク複製機によって担体に記載される。走査装置に担体が挿入されると、情報データから半径位置が抽出され、次にこの半径位置において厚さ変化測定試験が開始される。担体が挿入された走査装置は、情報データによって示された1または2以上の半径位置でのみ、その厚さ変化測定を行い、測定結果に基づいて、他の半径位置での厚さ変化を内挿または外挿する。本発明の1または2以上の実施例の利点は、厚さ変化の検出に関する提案された方法は、簡単で、高精度になることである。

本発明のこれらのおよび他の態様は、以降の実施例を参照した記載から明らかである。

以下、一例としての添付図面を参照して、本発明をより詳細に記載する。

図面において、同一のまたは対応する形状を含む部品には、同じ参照符号が付されている。

図1には、光ディスク10を作動する光走査装置100の概略図を示す。光走査装置100は、例えば半導体レーザー等の発散放射線ビーム160を放射する放射線源110を有する。例えば半透明板のようなビームスプリッタ130は、発散ビーム160をレンズ系の方に透過するように配置される。レンズ系は、コリメータレンズ120と、対物レンズ150とを有し、対物レンズ150は、光軸182に沿って配置される。

コリメータレンズ120は、放射線源110から放射される発散ビーム160を実質的に平行なビーム162に変換するように配置される。対物レンズ150は、入射平行ビーム162を、選定された開口数（NA）を有する集束ビーム164に変換するように配置され、ビームは、光ディスク10の層上にスポット166（以下に詳細を示すように、特に情報層16）を形成する。検出系170および第2のコリメータレンズ140は、ビームスプリッタ130とともに、主情報信号、集束スポットおよびトラックスポット166を検出するために提供されており、これにより、最終的に誤差信号が発生し、この信号を用いて、対物レンズ150の光軸および半径方向位置が機械的に調整される。

また光システム100は、球面収差補正器180を有し、この補正器は、補正信号発生器182によって作動される。補正器180は、多くの形態のうちのいかなる形態であっても良く、例えば可変焦点液晶レンズであっても良い。あるいは、補正器180は、2つの複合対物レンズ150のレンズ間隔を調整するように配置されても良く、またはコリメータレンズ120と放射線源110の間の間隔を調整するように配置されても良い。

光ディスク10は、透明層14を有し、この透明層の片側には、少なくとも一つの情報層16が配置され、さらに光ディスク10は、透明層の反対側に入射面12を有する。情報層16は、反射層（図示されていない）を有する。情報層16の透明層14とは反対の側は、保護層18によって、環境側の影響を受けないようになっている。透明層14は、情報層16および／または反射層の機械的支持を提供することにより、光ディスク10の基板として機能しても良い。あるいは、透明層14は、情報層16を保護する役割のみを有しても良く、この情報層16は、多層化光ディスクの場合、最上部情報層に相当する。この場合、機械的支持は、情報層の反対側の層によって提供されても良い。例えば、保護層18または別の情報層および最上部情報層に接続された透明層によって、機械的支持が提供される。多層化光ディスクの場合、第1の透明層の後部には、2または3以上の情報層が配置され、情報層は、別の透明層によって、別の情報層から分離される。各情報層は、入射面12に対して、ディスク内の異なる深さ位置に設置される。

透明層14は、集束ビーム164が通過する際に、実質的に屈折媒体となる。前述のような、透明層14を形成する際に使用されるスピンコート処理によって、透明層14の厚さが著しく変化するという問題のため、ディスク10全体にわたって、情報層16と入射面12の間の距離が変化してしまう。半径方向において層14の厚さが不均一である場合、半径方向に沿った各位置でのスポット166での球面収差の度合いが変化する。その結果、ある半径方向位置では、データと制御信号の両方が劣化することが予想される。

図2には、光ディスク10の導入ゾーン内のデータトラックの一部を通る断面を示す。導入ゾーンは、ディスク10が走査装置100に挿入された際に、走査装置100を初期化する制御データを有し、このデータは、ディスク10の読み出し可能部分の最内周部に設置される。ディスク10は、データトラックに沿って、一連のランド22a、22b、22c、22dの間に、各長さおよび間隔で、交互に設置された一連のピット21a、21b、21c、21dの形態の浮き彫り構造を有する。データを保持する浮き彫り構造は、被処理面と対応するパターンを有するマスターから、スタンプ押出成形処理プロセスによって形成される。

図3には、ディスク10の別の実施例において用いられる導入ゾーンの別のフォーマットを示す。この図において、ディスクは半径方向の断面で示されている。導入ゾーンは、ランド／グルーブ構造で構成される浮き彫り構造を有する。各グルーブ31は、螺旋状または円状のトラックを形成する。データは、高周波変調ウォブルパターン状のランド／グルーブ構造内に保時され、これによりグルーブは、ウォブルパターンに保持された再生専用データに対応した全体経路から、各側に交互にわずかに蛇行する。ここで再度、データを保持する浮き彫り構造は、その表面と対応するパターンを有するマスターによって形成される。

以下の説明では、ディスク10が再生専用フォーマットであると仮定するが、本発明は、導入ゾーンに少なくとも再生専用部分が含まれている、追記型および書換可能型の光記憶担体にも及ぶ。

ディスク10の導入ゾーンは、厚さ変化の生じやすい半径値を少なくとも1つ示す情報データを有する。情報データは、絶対値または相対値としての実際の半径値を有しても良く、あるいは例えば、被評価対象の半径方向位置に対するポインタを有する。走査装置100は、前述のように情報データに基づいて、透明層14の評価を行い、厚さを測定する。情報データは、ディスク複製器によって製造された日時で特徴付けを行っても良く、ディスク10のみの特性、および／または同じ製造処理プロセスを用いて製造された他のディスクの特性に基づいて定められる。所与の製造処理プロセスにおいて、製造ディスクの異なる半径位置で規則的に測定が行われ、測定された厚さが許容厚さ変化範囲から外れた場合は、ディスク半径位置が適切に明示される。同じ製造処理プロセスで製造された全てのディスクまたは光記憶担体は、同じ情報データを担持し、あるいは情報データは、全段階にわたるスピンコート法のような製造段階の違い、使用材料、室温等を考慮して、適合される。例えば、透明層の厚さが、同じ処理プロセスで製造されたディスクの特定の半径位置で、大きく何回も変化することが観測された場合、この値は、これらのディスクの情報データに自動的に導入される。あるいは、製造処理プロセス情報が、情報データ内に設置され、情報データにアクセスする走査装置は、厚さ変化の生じる可能性のある半径位置等の製造処理プロセス情報に関する特性を検索するように構成される。

本発明は、少なくとも一つの半径位置、または例えば製造処理識別番号またはポインタのような、少なくともこの半径位置の検索につながる情報を記録することを含むことに留意する必要がある。本発明は、製造段階での表示半径位置で生じる厚さ変化を含むものではないが、実際の厚さ、またはその近似値は、走査装置100による操作および測定後、最終的にディスク10に記録される。

別の一例としての実施例では、情報データは、さらに対応する半径位置で生じ得る厚さ変化の変動レベルを表す影響指標を有しても良い。例えば、製造処理プロセスによって、全ての製造ディスクにおいて、所与の半径位置で繰り返しずれが生じる場合、導入ゾーンに、その半径位置がシビアとして記録される。影響指標は、走査装置100で球面収差を補正するかどうか、あるいは、例えば第1の補正試行が失敗した後、前方ジャンプ支持の問題であるかどうかを定める際に援用される。

ディスク10が走査装置100に導入されたとき、制御ユニット190は、情報データから少なくとも一つの半径値を抽出する。制御ユニット190は、走査装置100の検出系170に対して、ディスク10の導入ゾーンにアクセスして読み出しを行うように指令しても良い。次に、制御ユニット170は、示された半径位置での透明層14の厚さ測定を制御する。測定された厚さに基づいて、補正ユニット195は、その半径値で生じる球面収差の最適補正のずれを制御する。再生専用型ディスクの場合、最適補正は、その半径値でのデータを読み出し、各種球面収差補正設定値を用いることによって定められる。一方、主情報信号内のジッター値が検出され、ジッター値が最小となるように設定値が最適化される。光ディスクの場合、データは、ディスクの示された半径位置に記録されても良く、最初に標準的な球面収差補正設定値が用いられ、次にデータが読み出される間に、球面収差補正設定値の最適化が行われる。一度、球面収差の最適設定値が見出されると、得られたデータの読み出し用の最適設定値を用いてデータが再記録され、新たな再起録データを用いて、繰り返し最適化が実施される。

前述の補正方法は、一例を示すため示されたものであり、本発明の範囲を限定するために使用されたものではない。本発明は、球面収差を補正する特定の方法に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱しないで、いかなる方法をも使用することができる。

さらに別の実施例では、少なくとも第1および第2の情報層と、対応する第1および第2の透明層とを有する多層化光ディスクが提供される。各透明層は、スピンコート法によって、それぞれの対応する情報層の上部に設置され、対応する厚さ変化プロファイルを有する。2つの透明層のプロファイルは、異なっていても、同様であっても良い。従って、ディスクの1または2以上の再生専用部分は、本発明の半径値を有する。半径値は、両方の透明層で異なっていても良い。

図4および図5には、ディスク10の厚さ変化プロファイルの一例を示す。図4には、単位mmのディスク半径に対する、単位μmの厚さが示されている。図5には、異なるディスク半径位置における予測厚さからの偏差を示す。図4からわかるように、プロットで示されている透明層14の実際の厚さは、半径値によって顕著に変化する。走査装置100が単純な球面収差を適用する場合、通常走査装置100は、2つの位置で厚さを測定する：ディスク10の内側半径位置と、ディスク10の外側周囲部である。次に走査装置100は、これらの2つの値から透明層14の厚さを外挿し、次に、図4に波線で示されているように、ディスク10全体にわたって、透明層14の厚さが一定であると仮定する。図4に示すように、そのような仮定は、図4に点で示すディスク10の全体にわたる実際の厚さ変化とは大きく食い違っている。例えば、半径位置が53mmでは、実際の厚さは26μmであるが、厚さは22μmであると予想される。本発明では、ディスク10の導入ゾーンに保管された、図4に示すようなプロファイルの情報データは、評価が実施された半径位置23、53および58mmの値を表示する。ディスク10を読み出す際、走査装置100は、半径位置23、53および58mmで透明層14の各厚さを測定し、その範囲内の他の半径位置でのそれぞれの厚さ値を外挿する。この実施例では、ディスク10にわたる厚さプロファイル400は、点A、BおよびCの3つの測定厚さに基づく直線外挿によって定められる。

図5には、前述の2つの方法における厚さプロファイの偏差を示す。丸プロットは、2つの半径位置（両端の2点）での値から得た予想厚さと実際の厚さとの偏差を示しており、三角プロットは、本発明による予想厚さプロファイルと実際の厚さプロファイルの偏差を示している。図から明らかなように、情報データに示されている半径位置43mmでの厚さプロファイルの追加測定によって、ディスク10の表面全体にわたって、透明層14の厚さ方向変化についての比較的良好な近似が得られている。

前述の記載および添付の特許請求の範囲の記載において、「浮き彫り構造」という用語は、高さ変化を有する表面内の構造または高さ変化を有する表面に追随した構造を表すために使用される。従来よりそのような高さ変化は、エンボス化とも呼ばれ、スタンプ処理操作時に使用されるマスターに対応する高さ変化によって生じる。そのような浮き彫り構造は、ピット／ランド列、グルーブ内のウォブル、それらの組み合わせおよび／または表面のスタンプ処理による高さ変化によって提供される他の形状であっても良い。

前述のいずれかの実施例に関するいかなる形状を単独で使用しても、あるいは前述の他の形状と組み合わせて使用しても良く、また、いかなる他の実施例の組み合わせが使用されても良いことは明らかである。さらに、本発明の範囲から逸脱しないで、示されていない等価物および変更例を使用することも可能である。本発明は、特許請求の範囲によって定められる。

本発明の記録担体とともに作動する光走査装置の概略図である。 光ディスクの導入ゾーンのデータトラックに沿った概略断面図である。 光ディスクの導入ゾーンのデータトラックに沿った別の概略断面図である。 透明層の半径方向の厚さプロファイルを示すグラフである。 本発明の光記録担体の透明層の厚さ予測値と真値との偏差を示す図である。

Claims (13)

1. 光走査装置に使用される光記憶担体であって、
   入射表面と、
   読み出し可能データを表す浮き彫り構造を有する情報層と、
   前記入射面と前記情報層との間に設置された透明層であって、前記情報層から前記データが読み出される際に通過される透明層と、
   前記透明層に厚さ変化が生じ得る少なくとも一つの半径位置を示す情報データを有する導入ゾーンと、
   を有する光記憶担体。
2. 前記情報データは、恒久的であることを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
3. 前記情報データは、前記半径位置を有することを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
4. 前記情報データは、前記半径位置を示すポインタを有することを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
5. さらに前記情報データは、前記半径位置で生じ得る前記厚さ変化の大きさを表す影響指標を有することを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
6. 前記情報データは、当該担体の製造段階において、前記導入ゾーンに記載されることを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
7. 前記半径は、当該担体と同じ製造処理によって製造される担体では、評価の実施から除外されることを特徴とする請求項1に記載の光記憶担体。
8. 入射層、読み出し可能データを表す浮き彫り構造を有する情報層、前記入射層と前記情報層の間に設置された透明層であって、前記情報層から前記データが読み出される際に通過される透明層および導入ゾーンを有する光記憶担体を受ける容器と、
   前記透明層を通る光ビームを、前記情報層上に集束させる放射線ビーム配置と、
   前記情報データに示された前記半径位置において、前記透明層の厚さを測定する測定ユニットと、
   測定された前記厚さに基づいて、前記半径位置において、前記情報層上に前記光ビームの焦点を調整するサーボと、
   を有する装置。
9. 前記測定ユニットは、前記測定された厚さに基づいて内挿または外挿を行うことによって、他の半径位置でのそれぞれの厚さを算出するように適合されていることを特徴とする請求項8に記載の装置。
10. 前記サーボは、それぞれの得られた厚さに基づいて、それぞれの半径位置において、前記焦点を調整することを特徴とする請求項8に記載の装置。
11. 前記測定ユニットは、別の半径位置において、前記透明層の前記厚さの別の測定を行うように適合されていることを特徴とする請求項8に記載の装置。
12. 光記憶担体の厚さ変化を検出する方法であって、
    入射層、読み出し可能データを表す浮き彫り構造を有する情報層、前記入射層と前記情報層の間に設置された透明層であって、前記情報層から前記データが読み出される際に通過される透明層を有する前記光記憶担体を受けるステップと、
    前記光記憶担体の導入ゾーンに保管された情報データにアクセスするステップであって、前記情報データは、前記透明層に厚さ変化が生じ得る前記担体の半径位置を表すところのステップと、
    示された径において、前記透明層の前記厚さ変化の測定を実施するステップと、
    放射線ビームの焦点が、前記透明層を通り、前記情報層に集束するように補正を行うステップであって、前記放射線ビームは、前記測定された厚さ変化に基づいて、前記入射面を通り、前記担体に到達するところのステップと、
    を有する方法。
13. さらに、前記情報データには示されていない別の半径位置において、前記情報データに示された前記半径位置において測定された前記厚さ変化に基づく外挿または内挿によって、前記透明層の前記厚さ変化を定めるステップを有することを特徴とする請求項12に記載の方法。

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