JP2008515125A - 切り替え可能なダイアフラムとビーム偏向装置とを有する光ディスクドライブのサーボブランチ装置，及びビーム着地位置と球面収差とを測定する方法。 - Google Patents
切り替え可能なダイアフラムとビーム偏向装置とを有する光ディスクドライブのサーボブランチ装置，及びビーム着地位置と球面収差とを測定する方法。 Download PDFInfo
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Abstract
異なる回折次数の光ビームの光路内で，光ドライブのサーボブランチ中に切り替え可能なダイアフラムとビーム偏向装置とが置かれている。この構成は，検知手段へ向けた光ビーム次数の再方向付けを個別に許容し，また要求によって，検知手段での光次数の選択も許容する。装置の検知手段中の検知器の数は，従って削減が可能で，これらの検知器に関連する追加部品の削減もまた可能であり，コスト及び複雑さを省くことができる。このような装置機能を持つ，ビーム着地位置と球面収差とを測定する新しい方法が開発された。
Description
本発明の主題は，情報格納のための光システムの分野に関し，より具体的には光ドライブのサーボブランチ装置に関する。
本発明は，0次の光ビーム及び高次の光ビームを検知するための検知手段を有する光ドライブのサーボブランチ装置に関する。このような装置の実施例は，Encyclopaedia of Optical Engineering DOI: 10.1081/E-EOE 120009664, 2003から知られている。
本発明は，斯様な装置のビーム着地位置を測定する方法にも関する。
本発明は，検知器での光ビームに存在する球面収差を測定する方法にも関する。
斯様な装置は通常，サーボ光路に沿って通過する光ビームを検知する幾つかの個々の検知器を有する。一本の光ビームは，光源とサーボブランチの開始位置との間で回折順に分割され，当該光ビームは1本の0次ビーム及び複数の高次ビームとに分割されたビームを生じる。これらのビームを個々に検知するために検知器のアレイが使われる。検知は，しばしば0次光及びプラスマイナス1次光のみに限られる。既知の装置の問題は，各検知器に対してこれに対応する駆動系と電子回路とがシステムに加えられねばならないことで，従ってコストが増大し，かつ装置内で使用可能なスペースに影響を及ぼす。
高次の光ビームの検知をやはり認めるとしても，サーボブランチ内で必要とされる検知器の数を減らすことが本発明の目的である。
本発明によれば，前記目的は，切り替え可能なダイアフラムとビームを偏向する装置とが0次及び高次の光ビームの光路中に配置されることを特徴とする装置によって実現される。前記切り替え可能なダイアフラムは，選択された光ビーム，又は当該ビームの一部が通過するのを認めつつも，不要な光ビーム，又は当該ビームの一部をブロックする。選択された光ビームを操作するための他の手段を供して，ビーム偏向装置は光路を変更する。このような態様で，各々の次数のビーム，又は一部の次数のビームの着地位置が他の位置に変更され得るので，検知器の必要な個数を削減することが出来る。
装置の他の実施例は，切り替え可能なダイアフラムが少なくとも光ビームの一部の次数のものを選択的にブロックするよう構成されていることを特徴とする。測定を行うとき，光の次数，又は次数の一部を選択的にブロックすることが，よって可能である。この特徴により，光ビームの沢山の部分からの情報が，決定された情報，信号又は測定に従い独立に，或いは組み合わされてアクセスされることを許容する。
装置の他の実施例は，ビーム偏向装置が回折格子を有することを特徴とする。回折格子は，サーボ装置の中の限られたスペースに合うよう十分小さく作り得る。これに加えて，回折格子でのビーム角及び当該ビームの方向の変更は入念に規定でき，かつ制御され得る。前記装置の中で，異なるピッチで幾つかの小さな回折格子，又は回折格子片を配置することも可能であるし，回折格子動作を特定の要件又は選択したビームに合わせることもまた可能である。
装置の他の実施例は，ビーム偏向装置が回折された次数の光を検知手段の中の選択された位置に向けて操作するよう構成されていることを特徴とする。ビームが同じ目標に到達するために，例えばより密度の高い回折格子のピッチを用いて，高次の光ビームは低次のオーダーのビームより大きな角度で回折されねばならないかも知れない。異なる回折格子片を使用したり，各々の回折格子に特定の光の次数を指定することにより，特定のビーム偏向が達成できる。このように，検知器は特定の光ビーム次数に対する目標物として指名されることが出来る。回折格子の場合，当該回折格子は前記ビームを必要とされる方向に導くよう配置することが出来る。このような態様により，選択したビームを同一の検知器上に入射させることが可能である。これはシステム中で検知器の必要とされる数を1個の主検知器に集約することになり，従って製造のコストを低減しかつ装置内でのスペースを節約するであろう。アプリケーションの要件によっては，検知器の数をより限られた数，例えば3個から2個へ減らすこともまた可能であろう。
本発明の他の実施例は，装置が光ビームの前記光路中に置かれたサーボレンズを更に有することを特徴とし，当該サーボレンズと検知器との間の前記光路中の回折次数の光が物理的に分けられている位置に，切り替え可能なダイアフラムが置かれている。これは，切り替え可能なダイアフラムは，ビームの水平方向の移動量がビーム直径より大きな位置にあることを事実上意味する。個々の次数の光が分離測定のためにブロックされることを許容するには，ダイアフラムのこの位置が最も適する位置であることがわかった。
本発明の他の実施例は，装置が光ビームの光路中に置かれたサーボレンズを更に有することを特徴とし，当該サーボレンズと検知器との間の前記光路中の回折次数の光が物理的に分けられている位置に，ビーム偏向装置が置かれている。これは，当該ビームの水平方向の移動量がビーム直径より大きい位置にビーム偏向装置があることを事実上意味する。当該次数の光が偏向されねばならない角度により，また装置の物理的な構成に依存して，ビーム偏向装置の位置は，切り替え可能なダイアフラムの何れかの側にある。
本発明の他の実施例は，切り替え可能なダイアフラムがエレクトロウェッティングに基づくことを特徴とする。斯様なダイアフラムは，電圧をどのように与えるかにより異なる領域をブロックしたり又は通過させたりするよう操作され，よって機械的なダイアフラムでは必要とされるかも知れない外周リングとの物理的な接続の必要がないので，エレクトロウェッティングのダイアフラムは0次の主ビームが検知器からブロックされねばならない状況において非常に役に立つ。
本発明の他の実施例は，切り替え可能なダイアフラムが液晶に基づくダイアフラムであることを特徴とする。当該ダイアフラムは，前記エレクトロウェッティング型ダイアフラムの長所を持つが，しかし，現在の技術を持ってすればより熟達した製造プロセスの元で構築され，それゆえより大量に生産することができる。
本発明の他の実施例は，切り替え可能なダイアフラムが円形であることを特徴とする。切り替え可能なダイアフラムが円形であるという要件は，システム中の球面収差の測定に関係する。この収差は円対称であり，よって測定対象となる光は円形のフレーム内に都合よく捕捉される。この収差の効果は，レンズのより外側からの光線を，レンズの中央部を通過する光線とは異なる集束位置にフォーカスすることであり，従って光ビームを歪める。球面収差の測定は全ての光ドライブに適用可能であるが，使われている光の波長，及び走査している対物レンズ又は当該レンズのセットの開口比によっては，ある種のタイプの光ドライブにはより重要である。
本発明の実施例において，
- 選択された検知器へ高次ビームを偏向するステップと，
- 測定すべき次数の光を選択するステップと，
- 不要な次数の光を検知から除くためにビームをブロックするステップと，
- 必要とする一つの次数又は複数の次数の光からビーム強度信号及びトラッキング誤差信号を測定するステップと，
- 必要な回数だけ個々の測定をするためにビームをブロックするステップ及び測定するステップを繰り返し，
- 平均化された信号を得るために平均化するステップと，
- 平均化された信号からの平均ビーム着地位置ドリフトを計算するステップと，
- ビーム着地位置オフセットに対する訂正を行うステップとを有するビーム着地位置の測定方法が開発されることが可能である。
- 選択された検知器へ高次ビームを偏向するステップと，
- 測定すべき次数の光を選択するステップと，
- 不要な次数の光を検知から除くためにビームをブロックするステップと，
- 必要とする一つの次数又は複数の次数の光からビーム強度信号及びトラッキング誤差信号を測定するステップと，
- 必要な回数だけ個々の測定をするためにビームをブロックするステップ及び測定するステップを繰り返し，
- 平均化された信号を得るために平均化するステップと，
- 平均化された信号からの平均ビーム着地位置ドリフトを計算するステップと，
- ビーム着地位置オフセットに対する訂正を行うステップとを有するビーム着地位置の測定方法が開発されることが可能である。
サーボブランチ中の検知器で検知された光ビームの位置は，理想的には中央であるべきであるが，しかし実際には完全にその場所にはならない。このスポットの実際の位置は，この相違を訂正するため，かつ光ドライブの性能を改善するために決定されねばならない。 ビーム着地位置ドリフトは温度変化に起因して生じるかも知れないし，又は装置のライフタイムの間に生じるアライメントの変化に起因して生じるかもしれない，それで定期的に検査されねばならない。
プラスマイナス1次回折ビーム及び0次ビームの検知は，サーボブランチ内での前記スポット位置の情報を供することが出来る。これらのビーム位置は，しばしば3個の検知器（各々のビームに対し1個）を使用して得られる。本発明によって，これら複数のビームは1個の主検知器へと導かれることが可能で，従って同一の検知器で測定され得るが，しかし必要とされる切り替え可能なダイアフラムを用いて選択したビームをブロックすることにより独立して測定されることも可能である。
本発明の実施例において，
- 0次ビームの全ては通過するが高次の光は通過しないように測定されるビームを制限するステップと，
- 0次ビームの全てを検知するステップと，
- フォーカス誤差信号を測定するステップと，
- ビーム断面の外環部をブロックされるように0次ビームを制限するステップと，
- 前記ビームの残っている中央部を検知するステップと，
- 新たなフォーカス誤差信号を測定するステップと，
- これらのフォーカス誤差信号の差異を決定するステップと，
- これらのフォーカス誤差信号のばらつきによって規定される球面収差を計算するステップとを有する球面収差の測定方法が開発されることができる。
- 0次ビームの全ては通過するが高次の光は通過しないように測定されるビームを制限するステップと，
- 0次ビームの全てを検知するステップと，
- フォーカス誤差信号を測定するステップと，
- ビーム断面の外環部をブロックされるように0次ビームを制限するステップと，
- 前記ビームの残っている中央部を検知するステップと，
- 新たなフォーカス誤差信号を測定するステップと，
- これらのフォーカス誤差信号の差異を決定するステップと，
- これらのフォーカス誤差信号のばらつきによって規定される球面収差を計算するステップとを有する球面収差の測定方法が開発されることができる。
本発明においてビーム制限は，切り替え可能なダイアフラムによって遂行される。当該ダイアフラムは，0次光ビームの一部の速くかつ容易な選択を可能にする。他の長所は，フォーカス誤差信号の測定のために当該検知器は少なくとも二つの区画を有するという条件では，1個の検知器しか必要としないことである。よって当該検知器は複雑である必要はなく，また沢山の区画に分割されている必要はなく，スペースの要件や，コスト及び複雑さを低減する。0次光ビーム全体及び当該ビームの軸平行光線は同一の検知器で異なる時間に測定することができる。
本発明の上記及び他の態様と方法とが図を参照して更に明らかにされ，かつ説明されるであろう。
図１に表示される本発明の実施例は，幾つかの要素を有する。
1から8まで番号付けされた要素は，1のレーザから8の検知器への順でシステムを通過する光路の表示を与える。要素9及び10は本発明によって追加された要素である。
これらの要素は，レーザ1からの光がディスク6へと装置の光学系を通過し，そののち当該光はディスク6から検知器8へ戻る機能を組み合わせる。前記のプロセスの始まりで，レーザ・ダイオード1からの光は回折格子2を通過し，1本の0次ビームと複数の高次のビームとに回折される。通常は，0次及びプラスマイナス1次の三つの光ビームのみが考慮される。これら三つのビームはディスク6への読出しと記録とのための0次の主スポットと，ビーム着地位置又は他の測定に使うことが出来る二つの近隣のスポットとを供するからである。ディスク6から反射されたビームを検知器8へ導くために，ビームスプリッタ3が装置に加えられている。レーザ・ダイオード1は拡散ビームを出射し，よって当該拡散ビームを良く集束されたものにするため光路はコリメータレンズ4を含むことを要する。このように形成された当該ビームは，その後対物レンズ5に入射して前記ディスク6上に集束される。光はディスク6から反射され，装置のサーボブランチ中をサーボレンズ7へ向けて光を導くビームスプリッタ3へと戻る。サーボレンズ7は，当該光を検知器8へと導き，かつ集束させる。上述のようなシステムは，現行の技術で知られている光ドライブの要素を有する。本発明の実施例として，切り替え可能なダイアフラム9及びビーム偏向装置10がサーボレンズ7と検知器8との間のサーボブランチに加えられている。もしも所望であれば，切り替え可能なダイアフラム9とビーム偏向装置10との位置は交換もまた可能である。
本発明の実施例において，ビーム着地位置測定のために，装置が1個の主検知器を持つ測定方法を組み込むことが可能である。ビーム着地位置測定は，たまにだけ行わねばならぬ動作である。前記ビームは理想的にはシステムの中央にあるべきであるが，しかし実際は常に小さな差がある。温度変化，又はライフタイムの間に起きるアライメントの変化は，この差を変える原因となり得る。だから前記ビーム着地位置は監視されねばならない。ビームの着地位置が既知のときは，中央位置からのずれに対する訂正が可能であり，よってシステム性能の最適化を可能にする。
図2a及び図2bにおいては，サーボブランチの検知端での光システムの区間のみが示されている。本発明でのビーム着地の方法を例示するために，装置を通過する光が0次のビーム及びプラスマイナス1次のビーム（及び以下の議論では無視されている高次のビーム）を有し，当該光が当該装置のサーボブランチを通過している装置を想定する。光ビームは，サーボレンズ11又は18を通過し，検地手段15，16，17又は25へと導かれる。
現行技術では，3スポット・プッシュプル法がビーム着地位置を測るのに使われ得る。この状況は図2aに示されている。ビーム着地位置の測定のため，1次ビーム13及び14からの補助スポットが二つの追加された2分割検知器16及び17を各々用いて検知される。これらの検知器は，コストをかなり増す追加の駆動系と電子回路（図示せず）を必要とし，そして装置中に余分なスペースを取る。
前記1次ビーム13と14とは補助検知器16と17とに各々入射するのに対して，0次ビーム12は主検知器15上に集束される。通常，主検知器15は4分割されていて，そして補助検知器16と17とは2等分されている。より多分割の検知器を使うことも可能であるが，しかしこれは装置の複雑さ及びコストもまた増してしまうことであろう。それぞれの検知器上での種々異なるビームの位置が決定され，ビーム座標に対する値を得るための計算が行われる。この訂正はシステム性能を最適にするために使われる。
本発明の実施例が図2bに示される。0次ビーム19及びプラスマイナス1次ビーム20，21は各々偏向され，全てのビームは主検知器25に入射する。異なるビーム次数からの信号を分離するために，他の次数の測定が行われている間，切り替え可能なダイアフラム24は不要な次数からの光をブロックするために使われる。標準の構成においては，高周波信号と通常のフォーカス誤差及びトラッキング信号との検知のために主ビーム19が4分割検知器25上に当たっている間，2本の1次ビーム20及び21は前記ダイアフラム24によってブロックされている。そののち，主ビーム19はブロックされ，2本の1次ビーム20及び21が前記検知器へ当たるようビーム偏向装置，ここでは回折格子片22及び23を使って偏向される。測定が行われる。得られたデータはそのあと平均化され，平均ビーム着地ドリフトが導きだされ，そして訂正されることができる。この結果が，3スポット・プッシュプル法のようではあるが1個の検知器のみしか必要とされず，これゆえ装置を簡略化させ，そして装置コストを低減するビーム着地測定である。
上述の方法において，主検知器は0次の光を検知するために通常使われる中央部の検知器として説明された。選択されたビーム偏向装置及び切り替え可能なダイアフラムの配置によっては，異なる検知器位置を選ぶことも可能であり，また高次のビームを上述のように偏向することに加え，0次ビームを前記異なる位置にある検知器に向けて導き直すことも可能である。代わりに，装置内の検知器の数は減らすことが出来るが，1個の検知器にまで減らすことは必要でなく，導かれるビームで選択される。
本発明によるビーム着地位置測定の方法は図3のフローチャートとして例示されている。
サーボブランチ中の0次ビーム及び高次のビームは，検知手段へ向かう途中でサーボレンズを通過する。本発明によれば，前記検知手段は単一の検知器，又は削減された数の検知器を有する。当該検知器は選択が可能で，ビーム偏向装置によって光ビームはこの検知器26へ向かって導かれることができる。ビーム偏向装置は例えば回折格子でも良いし，回折格子片でも良いし，レンズ又は鏡でも良いが，しかし前記装置の目的は各々のビーム次数の光の方向を残りの次数の光とは独立して制御することである。
ビーム着地位置の測定のために，現在の技術においては3ビーム，0次及びプラスマイナス1次とを選ぶのが普通である。原則として，情報を得るためにもっと高次の光を使うことは可能であり，本発明の実行と共に各々の次数の光はもはや専用の検知器を必要としないので，より高次の光を使う可能性は増す。従って 本方法における次のステップは，どの光次数を測定すべきかを選択しなければならない（ステップ27）。
検知器ですべての次数の光を一緒に測定することは可能であるが，しかしより良い実施は次数を選択し，各々の次数の光を別々に測定し，そしてその後，測定結果を平均化することである。次数の分割を実現するために，本発明はブロック機構，即ち不要な次数の光をブロックする間，一つの次数のみ又は選択されたビーム次数の集合のみが通過するのを認めるようセットアップされることができる切り替え可能なダイアフラムを供する。このように本方法においては，不要な次数の光は検知から除かれ（ステップ28），必要な次数又は複数の次数の光からのビーム強度信号及びトラッキング誤差信号が測定されるステップ（ステップ29）を含む。
他の次数の光もやはり測定しなければならないかのチェックが，そのあとに行われる（ステップ30）。もし行う場合，ステップ28，29及び30がこれ以上の測定が必要でなくなるまで繰り返される。次に，平均化された信号が，集められた全てのデータから得られる（ステップ31）。この平均化信号は，平均化されたビーム着地ドリフトの計算にそれから使われる（ステップ32）。この計算は 光ドライブの性能を最適化するのに必要なビーム着地オフセットの訂正のための入力を供する（ステップ33）。
本発明による球面収差測定のための方法が，図4のフローチャートとして例示されている。
球面収差は主読取りスポット及び主書込みスポットのぼけの原因となり，装置の性能に影響するので，当該収差は多くのタイプの光ドライブで重要な問題である。前記装置に存在する当該収差の程度の測定はこれゆえ重要である。レンズ上に入射した光線の位置に依存し，レンズ中央からの距離によって，球面収差は異なる光線の焦点位置を変えてしまう原因となる。球面収差はビーム全体の性質であり，軸並行光線と周辺光線との合焦点の差として規定されている。
本発明による装置において，異なるビームによって観測される球面収差の量を違え，従って異なるビームの焦点位置が同じにならないように光ビームの一部をブロックするために前記ダイアフラムを配置することが可能である。この違いは測定可能で，装置に存在する球面収差の量と関連づけることが可能である。
装置中の光ビームの幾つかの次数を用いる本発明によって，球面収差の測定が可能であるが，しかしより慣例的には，0次ビームの測定に専念することにより同収差は測定可能である。
前記測定プロセスの第1ステップは高次ビームが検知器へ向かう光路を通過するのを防ぐために当該高次ビームを制限することであり，また0次の光が開口部を全て満たすように切り替え可能なダイアフラムの開口量をセットすることでもある（ステップ34）。0次ビームからの光は，その後検知される（ステップ35）。フォーカス誤差信号が収差のあるビームのこの区間の合焦点位置を決めるために測定される（ステップ36）。当該ビームの外環部がブロックされ，0次ビームを更に制限するために開口量を，次に変化させる（ステップ37）。すると合焦点位置は，ビームの残された中央部の新たに検知された合焦点の位置へと変化する（ステップ38）。こうして新たなフォーカス誤差信号が測定される（ステップ39）。ステップ36及び39において測定されたフォーカス誤差信号の差が決定される。この差が当該システムの球面収差の量を規定し，そののち計算することが出来る（ステップ41）。
この方法は装置内に本発明による切り替え可能なダイアフラムが存在することに依存するが，しかしこの方法はまた，両方の測定を行うために例えば幾つかの区画に分割されている1個の検知器のみしか必要としないビーム偏向装置の効果も利用している。
1. レーザ・ダイオード
2. 回折格子
3. ビームスプリッタ
4. 視準レンズ
5. 対物レンズ
6. ディスク
7. サーボレンズ
8. 検知手段
9. 切り替え可能なダイアフラム
10. ビーム偏向装置
11. サーボレンズ
12. 0次ビーム
13. 1次ビーム
14. 1次ビーム
15. 主検知器
16. 補助検知器
17. 補助検知器
18. サーボレンズ
19. 0次ビーム
20. 1次ビーム
21. 1次ビーム
22. 回折格子片
23. 回折格子片
24. ダイアフラム
25. 主検知器
2. 回折格子
3. ビームスプリッタ
4. 視準レンズ
5. 対物レンズ
6. ディスク
7. サーボレンズ
8. 検知手段
9. 切り替え可能なダイアフラム
10. ビーム偏向装置
11. サーボレンズ
12. 0次ビーム
13. 1次ビーム
14. 1次ビーム
15. 主検知器
16. 補助検知器
17. 補助検知器
18. サーボレンズ
19. 0次ビーム
20. 1次ビーム
21. 1次ビーム
22. 回折格子片
23. 回折格子片
24. ダイアフラム
25. 主検知器
Claims (12)
- 0次の光ビームと高次の光ビームとを検知するための検知手段を有する光ディスクドライブのサーボブランチ装置において，切り替え可能なダイアフラムとビーム偏向装置とが前記0次及び高次の光ビームの光路中に置かれていることを特徴とするサーボブランチ装置。
- 前記切り替え可能なダイアフラムは，複数の次数の光の少なくとも1部を選択的にブロックする請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 前記ビーム偏向装置は，回折格子を有する請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 前記ビーム偏向装置は，回折された次数の光を前記検知手段の中の選択した位置に向ける請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 光ビームの前記光路中に置かれたサーボレンズを更に有し，当該サーボレンズと検知手段との間の前記光路中の複数の回折次数の光が物理的に分けられている位置に切り替え可能なダイアフラムが置かれた請求項1に記載の装置。
- 光ビームの前記光路中に置かれたサーボレンズを更に有し，当該サーボレンズと前記検知手段との間の前記光路中の複数の回折次数の光が物理的に分けられている位置に，前記ビーム偏向装置が置かれた請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 前記切り替え可能なダイアフラムは，エレクトロウェッテイングに基づくダイアフラムである請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 前記切り替え可能なダイアフラムは，液晶に基づくダイアフラムである請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 前記切り替え可能なダイアフラムは円形をしている請求項1に記載のサーボブランチ装置。
- 請求項1に記載のサーボブランチ装置を有する光ディスクドライブ。
- ‐選択された検知器へ高次ビームを偏向するステップと，
‐測定すべき次数の光を選択するステップと，
‐不要な次数の光を検知から除くためにビームをブロックするステップと，
‐必要とする一つの次数，又は複数の次数からビーム強度信号及びトラッキング誤差信号を測定するステップと，
‐必要な回数だけ個々の測定をするためにビームをブロックするステップ及び測定するステップを繰り返し，
‐平均化された信号を得るために平均化するステップと，
‐平均化された信号からの平均ビーム着地位置ドリフトを計算するステップと，
‐ビーム着地位置オフセットに対する訂正を行うステップとを有するビーム着地位置性能の
測定方法。 - ‐0次ビームの全ては通過するが高次の光は通過しないように測定されるビームを制限するステップと，
‐0次ビームの全てを検知するステップと，
‐フォーカス誤差信号を測定するステップと，
‐ビーム断面の外環部がブロックされるように0次ビームを制限するステップと，
‐前記ビームの残っている中央部を検知するステップと，
‐新たなフォーカス誤差信号を測定するステップと，
‐これらのフォーカス誤差信号の差異を決定するステップと，
‐これらのフォーカス誤差信号のばらつきによって規定される球面収差を計算するステップとを有する球面収差の測定方法。
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