JP2010500701A - 球面収差補償の調整 - Google Patents

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Abstract

CD用とDVD用とに同一の光路を用いるダブル(CD+DVD)、トリプル(CD+DVD+BD)またはクアドルプル(CD+DVD+BD+HD−DVD)ライターにおける、CDへの書込みのため、球面収差(SA)補正が提供される。1つの光路に統合される多数のレーザー波長を使用し、各波長が異なる開口数を有する光ドライブにおいて、オリジナルの値からより高い値へとシフトされた光路の実効開口数を補償するため、球面収差の補正が行われる。球面収差の補正は、より高い実効NAの影響を除去し、とりわけ書込時において、欠陥が補正される。

Description

本発明は、光ディスク上における光スポット品質の偏りの補償に関するものであり、より詳細には、最適値に達しない開口数を用いることにより引き起こされる球面収差の補償に関するものである。
光ディスクは、光ディスクからの情報の読出しおよび光ディスクへの情報の書込みのため、レーザーダイオードからの予め決められた波長の光を用いる。光ディスクから反射された光は、フォーカシング、トラッキング、およびレーザーパワー特性を制御するために用いられる。ディスク上に合焦させられた光ビームに生じ得る1つの問題は、スポットの球面収差量が、最適な記録のためには大きすぎる収差量となる事態である。球面収差は様々な原因によって生じ得るものであり、その原因には、対物レンズ設計とディスクの実際のカバー層の厚さとの不適合が含まれる。この不適合は、記録に最適なスポットがもたらされるように光学系の特性を適合化させることにより、打ち消すことができる。ブルーレイ用の光学系は、球面収差を補正するための、球面収差(SA)補償サーボを含んでいる。このSAサーボは、コリメート化光学系、またはLCセル、または望遠鏡様光学系を用いて実装することができる。ブルーレイディスク(BD)上に最適な品質で書込みを行うためには、BDドライブ内の球面収差(SA)補償サーボを調整することが重要である。
球面収差は、より短い焦点距離およびより高い開口数を有する光ディスクシステムにおいて、より際立って現れる。球面収差はまた、光ディスクの様々な層から生じ得る。たとえば、光ディスクにおける1つの新たな規格はブルーレイ規格であり、この規格では、大きな開口数、短い焦点距離、および複数の記録層が採用されている。ブルーレイ規格は、超高密度記録といったような、非常に望ましい特徴を提供している。また、ブルーレイ読出装置および書込装置では、CDやDVDといったようなより古い規格も利用できることが、非常に望ましい。
現在、光ドライブは、光ドライブと共に使用される様々なタイプの光ディスクを収容するため、多数の波長を使用する技術を採用している。これらの異なる波長の各々は、典型的には、異なる開口数(NA)を採用している。単一の光路へと統合された共通の光学系の組を共有するため、それぞれ異なる開口数を使用する様々なレーザー波長を持つようになすことは、一般的な実用技術である。そのような書込装置の例としては、CD、DVD、BDおよびHD−DVDと互換性を有するディスクの様々な組合せに対して動作することのできる、ダブル、トリプルおよびクアドルプル(quadruple)ライターが挙げられる。一般的に、これらのダブル、トリプルおよびクアドルプルライターは、十分なビームパワーを獲得するため、最も低いNAを有するレーザー色に関して妥協をしている。最も低いNAを有するレーザー色は、典型的には使用される最も長いレーザー波長であり、それは一般的にはCDに使用されるレーザー波長である。結果として、使用される最も長い波長(典型的にはCDに使用される780nmの赤外波長)の実効NAは、オリジナルの値からより高い値へとシフトされた光路をもたらす(たとえばDVDの値に近づく)。CDの使用に際し、このより高い実効NAの直接的な影響は、とりわけ信号対雑音比(SNR)のみならず絶対的なビームパワーも重要である書込時において、球面収差(SA)の欠陥に対してより敏感になることである。そのため、より高い実効NAの光路が生じる状況においては、SAの補正は、CDに対する性能の向上をもたらす。また、(「通常の」CDまたはデュアルCD/DVDライターのように)より高い実効NAの光路が結果として生じない状況においては、SAの補正は、CDに対する性能の向上をもたらさない。
具体的にCDの場合においては、市販のディスクにおいて、基板厚さに顕著なばらつきが生じ得ることが知られている。ここでいう「顕著な」とは、ドライブ内におけるCDに対するSA補正が、より良好な書込性能をもたらすことを指す。DVDの場合には、NAの変化はより限定的であるかもしれないが、既にシステムのSAに対する敏感さはより高いうえ、(通常のDVDシステムでは)ある許容されたSA誤差をもって二層ディスクが構築されている。したがって、DVDディスクに対してSA補正を適用することにより、マージンの損失を取り戻すことができる。
したがって、上記の理由(BDトリプルライターの使用等)により、CD/DVDの書込みがSA誤差に極めて敏感であるような従来技術のシステムにおいては、問題が存在する。これらの従来技術のシステムは、ロバスト性のために十分なマージンをもって、CDまたはDVDに正しい書込みをすることができない。この問題は、より高い速度(すなわちパワー)で、かつディスクの傾きならびに厚さのばらつきの全範囲に亘って書込みを行う場合に、とりわけ当てはまる。このことは、製品の基本性能に影響を与える、深刻な欠点である。
本願で提供する実施形態は、球面収差(SA)の調整を提供することで、上記で説明した従来技術の欠点に対処する。提供されるSA調整は、CDへの書込みに特に有用であるが、これらの実施形態は、DVDにも有用である。SA補正をもって読出しおよび書込みを行う、CD/DVDシステムが提供される。読出中に計測されるジッタによって、SA補正のための尺度が得られる。書込中において、SA補正が実行および利用される。トリプルライターやクアドルプルライターのような書込システムは、BDのために存在するシステムの電子回路系を用いて、SA補正を実行する。これらのトリプルライターやクアドルプルライターにおいては、このSA補正に対するCDおよびDVDの敏感さは十分高いので、適切な品質の関数としてジッタを用いることにより、信頼性の高い最適化が可能とされる。さらに、この書込みの敏感さにより、SAの最適化は、より高いマージンを有する改善された書込性能をもたらす。
マルチプル光読出/書込システムの概略図 平均的な速度におけるジッタ対球面収差を図解したグラフ 高速におけるジッタ対球面収差を図解したグラフ
CD用とDVD用とに同じ光路を用いるダブル(CD+DVD)、トリプル(CD+DVD+BD)またはクアドルプル(CD+DVD+BD+HD−DVD)ライターにおける、CDへの書込みのため、球面収差(SA)補正が提供される。
図1は、BDドライブ内で使用されるタイプの光学系10の概略図であり、この光学系10は、可動コリメータレンズ(コリメータ)14を採用している。図1は、ブルーレイディスク12の読出しおよび記録を行うのに使われるドライブ内で採用されるタイプの、光学系10を図示している。ここで、図1に示した光学系10は、1つの実施形態を図解したものであり、他の実施形態も考えられる点を理解されたい。たとえば、図1にはHD−DVDレーザーが図示されていないが、HD−DVDを用いた実施形態も考えられることは明らかである。
図1に図示されたブルーレイシステムでは、450nmの光が、ブルーレイレーザー16から発せられ、ビームスプリッタ26により反射されたその光の実質的部分が、コリメータレンズ14を透過する。コリメータレンズ14は、ビームスプリッタ26から入射した光を得て、ミラー24に入射する平行光を形成する。ミラー24は、この平行光を対物レンズ18に向けて反射し、対物レンズ18は、この光ビームをディスク12上に集光する。ディスク12から反射された光は、対物レンズ18により、平行光へと形成される。対物レンズ18の焦点位置は、焦点オフセットサーボ19により調整される。ディスクから反射された光は、対物レンズ18を通過し、ミラー24により反射され、コリメータレンズ14を透過する。反射されコリメータレンズ14を透過した光ビームは、ビームスプリッタ26に向かいながら収束し、ビームスプリッタ26は、この光ビームの実質的部分を、サーボレンズおよび検出器22上へと透過させる。
引続き図1を参照すると、追加のレーザー15および17は、ブルーレイレーザー16とは異なる波長の光を発し、それらの光の実質的部分はやはり、それぞれビームスプリッタ25および27により反射され、コリメータレンズ14を透過する。これらの追加レーザー15および17は、それぞれCDおよびDVDに使用される、赤外波長および赤色波長の光を発する。図1に示した追加レーザー15および17の配置は、一例にすぎない。図1の構成は、ここで開示する実施形態を説明する目的のための、1つの例である。コリメータレンズ14は、ビームスプリッタ25および27から入射した光を得て、ミラー24に入射する平行光を形成する。ミラー24は、この平行光を対物レンズ18に向けて反射し、対物レンズ18は、この光ビームをディスク12上に集光する。ディスク12から反射された光は、対物レンズ18により、平行光へと形成される。対物レンズ18の焦点位置は、焦点オフセットサーボ19により調整される。ディスクから反射された光は、対物レンズ18を通過し、ミラー24により反射され、コリメータレンズ14を透過する。反射されコリメータレンズ14を透過した光ビームは、ビームスプリッタ25および27に向かいながら収束し、ビームスプリッタ25および27は、この光ビームの実質的部分を、サーボレンズおよび検出器22上へと透過させる。
ディスク上のスポットは、対物レンズ18をディスクに対して矢印19で示した方向に移動させる焦点オフセットサーボ19を動作させることにより、焦点外れ状態とすることができる。コリメータサーボによりコリメータレンズ14の位置を変化させると、光ビームを所望のように発散または収束させることができ、このことは、少なくとも一部非平行光であるビームを作り出す。この非平行ビームは、対物レンズ内において、追加の球面収差を発生させる。この追加の球面収差が、対物レンズ18とディスクのカバー層厚さとの間の不適合により発生させられる球面収差に加わる。
図1に示したBDドライブは、従来型の4セグメントフォトダイオード検出素子を採用している。この検出素子は、焦点エラーおよび半径方向トラッキングエラー信号の生成に、一般的に利用されている。球面収差を計測するためにより複雑なフォトダイオード検出素子を採用することは、システムのコスト増大をもたらす。他のフォトダイオード検出素子も利用できると考えられるが、ここでの説明では、追加の検出器を用いない、従来型の4セグメント検出素子を使用することとする。
ROMディスクからの読出しを行う光ディスクシステムでは、読出HF信号のジッタを利用して、焦点オフセットおよびSAサーボを最適化することができる。しかしながら、BD−Rや、書換可能なBD−REや、DVD+Rのような空の記録可能型ディスク上には、HF信号の発生元として利用可能なデータが存在しない。そのため、工場において予め設定された値、または類似のタイプのディスク(CDもしくはDVD)を用いて決められた値が、空の記録可能型および書換可能型光ディスク内で、起動中において、焦点オフセットおよびSAサーボの初期最適値用に使用される。
従来型のブルーレイディスク書込システムは、HF信号の存在を保証していない。これらの現行入手可能なブルーレイ書込システムは、典型的には、SAサーボの最適化にプッシュプル法を採用している。1つの一般的なやり方は、起動中にプッシュプル振幅またはプッシュプルパワーを計測することにより、SAサーボを最適化するやり方である。プッシュプルによる最適化は、さらなる最適化を可能とするのには十分な設定をもたらす。
異なる開口数(NA)を持ち、1つの光路に統合される複数のレーザー波長を有する光ドライブ(たとえばダブル、トリプル、クアドルプルライター等)では、十分なビームパワーを獲得するため、最も低いNAを有するレーザー色に関して妥協をしなければならないのが通例である。最も低いNAを有するレーザー色は、一般的には最も長い波長を発するレーザーの色であり、ほとんどすべての場合、CDに使用される色である。その場合、CDの光路の実効NAが、オリジナルの値からより高い値へとシフトされる事態が生じる(たとえばDVDの値に近づく)。このより高い実効NAの直接的な影響は、とりわけ(信号のSNRのみならず絶対的なビームパワーも重要である)書込時において、SA(球面収差)の欠陥に対してより敏感になることである。これは、この種の高NAの光路内において、SAの補正は、「通常の」CDまたはデュアル(CD/DVD)ライターでは起きないような、CDに対する性能の向上をもたらすことを意味する。具体的にCDの場合においては、市販のディスクにおいて、基板厚さに顕著なばらつきが生じ得ることが知られている。ここでいう「顕著な」とは、ドライブ内におけるディスクごとのSA補正が、より良好な書込性能をもたらすことを指す。DVDの場合には、NAの変化はより限定的であるかもしれないが、既にシステムのSAに対する敏感さがより高いうえ、とりわけ二層ディスクは、(通常のDVDシステムでは)ある許容されたSA誤差をもって構築されている。これらのディスクに対してSA補正を適用することにより、このマージンの損失を取り戻すことができる。
従来、CDおよびDVDへの書込時には、SA調整は行われない。これは、CDはSAに対する深刻な敏感さの問題を有さないのが通常であり、また、DVDは、DVD規格内において、SAの誤差を許容するように設計されているためである。そのため、従来型のCD/DVD読出および書込システム内には、SA補正機構は存在しない。したがって、SAの計測は存在せず、SA補正は行われない。SAの計測に最も近い機構としてかかるシステム内において現行存在する機構は、ジッタの特定であり、その結果として得られる敏感さは、信頼性の高い補正の実行を可能とするには低すぎる。しかしながら、これらの対象の光書込システムのうち特定のもの(たとえばトリプルライターやクアドルプルライター)には、SA補正システムが実際に存在し(たとえばBD用のもの)、かつCDならびにDVDのSA補正に対する敏感さは十分に高いので、適切な品質の関数としてジッタを使用することにより、信頼性の高い最適化を行う余地がある。さらに、書込みの敏感さの程度は、SAの最適化が、より高いマージンを有する改善された書込性能をもたらす程度であることが分かった。
1つの実施形態では、最適なSA補正の調整は、工場におけるテスト書込みの再読出中に、ジッタを計測することにより見出される。(予想されることであるが、)読出しのための最適値は、書込みのための最適値に対応することが分かった。そのため、再読出しの最適化に基づいて、書込みのための最適なSAが生成される。したがって、このプロセスは、所与のタイプのすべてのディスクに使用され得る基本的な最適値(たとえばCD−R/RWのためのCD値)をもたらす。
図2および図3は、球面収差量に対する、ジッタの計測の例を図示している。図2には、図1に示したのと同一または類似のシステムにおける平均的な速度に対し、球面収差の関数として、ジッタが付与されている。図3には、図1に示したのと同一または類似のシステムにおける高速に対し、球面収差の関数として、ジッタが付与されている。
別の実施形態では、最適なSA補正の調整は、起動時および/または最適パワー計算時(OPC時)において、ドライブ自体での読出中にジッタを計測することにより見出される。この形態は、所与のドライブに合致する、ディスクに対する精確な補正をもたらす。
このシステムは、既知の方法を用いる従来型のSA補正アクチュエータのような機構を採用している。
このシステムは、CD/DVDのR/RW型の光ディスクと互換性を有する。これらCD/DVDのR/RW型の光ディスクは、ばらつきのある基板厚さを有している。これらの基板厚さのばらつきは、事実上、実効書込パワーに影響を与える、ばらつきのある球面収差を生成する。ディスクに亘って最も大きな厚さのばらつきを有するようなディスクは、最も大きな量のSA収差のばらつきを生成する。ディスクの読出性能、とりわけジッタが特定される。読出中のジッタが予め決められた範囲内の値となるように、SA補正アクチュエータが調整される。この範囲は、最も低いジッタの近傍の範囲とされる。既存のシステムの電子回路系および光学系を使用し、様々なSA補正の値における反復読出しを用いることにより、図2および図3に示す結果が得られる。SA補正の最適値は、最小量のジッタを有する値である。これらのディスクへの書込中において、システムは、ジッタの最小量に対して読出中に特定されたのと同一の予め決められた範囲に、SA補正アクチュエータを調整する。ジッタを観測することにより読出中に特定されたのと同一のSA補正が、書込みのために使用される。
SA補正アクチュエータへのドライブ信号は、書込前または書込中においてアクチュエータ設定を変更する信号を有する。この信号は、一般的に、起動中またはOPC工程中において、SAアクチュエータ上においてaの形態を有する。
1つの実施形態では、CD/DVDディスクがドライブ内に載置され、速度が設定される。まず、ディスクに書込済みのデータがあるか否かが確認される。この確認は、ディスクの起動時に行われる。
データが既にディスクに書き込まれている場合には、そのデータを読み出すことができる。このデータの読出中において、複数の異なるSA補正値が使用され、それらのSA補正値を用いて読み出されたデータについて、ジッタが計測される。ロバスト性のため、この処理は、(1)(工場で決められたまたは予め決められた)公称調整位置から、一方の方向に離れていくように段階的に調節していく段階、および(2)公称調整位置から、他方の方向に離れていくように段階的に調節していく段階という、2段階に分けて行われる。
この処理は、図2および図3に示すような二次曲線を生成するのに利用できる、生データのジッタ値をもたらす。この曲線の最小値(球面収差の軸に最も近い点)を用いて、そのディスクのための最適SA補正値を特定することができ、また最適な読出/書込速度も特定することができる。ここで、読出時および書込時の両方において有効なスポット収差の影響に加えて、最適値からのメインビームパワーの損失の影響があるため、読出用のSA補正曲線は、一般的に、書込用の補正曲線よりも幅広である点は、留意する価値がある。
ディスクに全く書込みがされていない場合は、工場出荷時のSA補正値が適用される。(たとえば上記の書込みがされていないディスクの場合のように)実際の書込みについてより精確なSAの値を見出すことが望ましい場合には、起動後に見出されたまたは使用された設定を用いて、最適パワー制御(OPC)を実行することができる。その場合、テストデータが最適パワーで書き込まれたOPC部分に対して、SA補正の計測処理が繰り返される。これにより、そのドライブ上でそのディスクに対して使用することのできる、SA補正の最適値が得られる。
ディスク全体に亘って改善された書込みを提供する別の実施形態としては、較正管理の休止時間中に、可変のSA補正値を適用することによる形態が挙げられる。角速度一定(CAV)の周期中において、可変のSA補正値は、非常に良好な最適化結果をもたらす。この方策は、CDタイプのディスクと、DVDタイプのディスクとでは、異なるかもしれない。なぜならば、CDにおける較正管理はシームレスなリンクを暗に意味し、これは、DVDにおけるリンク手法(規格の一部)ほどロバストではないからである。さらに、DVDの方が敏感さは高く、とりわけスペーサのばらつきがあるDL(二層)タイプにおいては高いので、この形態をDVDに適用する理由は十分ある。
最後に、読出用のSA補正の最適値と、書込用のSA補正の最適値とが一致しないシステムが存在する可能性もある。この問題を回避する方法は、常に(上記したような)追加のOPC測定を利用する方法である。
上記の実施形態は、光書込システムおよび高速書込システムにおいて採用され得る。また、上記の複数の実施形態は、個別に用いられてもよいし、CD、DVD、BDおよびHD−DVD書込システムを使用する光書込システムにおいて、組み合わされて用いられてもよい。赤外はCDにより使用される色であり、赤色はDVDにより利用され、青色はブルーレイディスク(BD)により使用され、赤色はHD−DVDによっても利用される。
上記の実施形態は、青色もしくは赤色を赤外と共に用いるダブルライター、青色、赤色ならびに赤外を用いるトリプルライター、または青色と赤色(DVD用ならびにHD−DVD用)と赤外とを用いるクアドルプルライターを含むが、それらに限定されない光書込システムにおいて、個別に、または組み合わされて使用され得る。
上記の説明は、本発明の発明者が最も好む実施形態を、詳述したものである。これらの実施形態のバリエーションも、当業者には明らかであり、したがって本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定されるべきである。

Claims (20)

  1. 同一の光路を伝搬する、異なる波長を有する複数の光源を使用する光書込システムにおいて、球面収差を補正する方法であって、
    球面収差の補正設定を反復的に変更しながら、光ディスクからデータを読み出す工程と、
    各反復について、ジッタを計測する工程と、
    球面収差補正の最適設定を選択する工程と、
    前記最適設定を書込みに適用する工程とを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記読み出す工程が、予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記読み出す工程が、前記光ディスクの平均的な速度において読出しを行う処理をさらに含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 前記読み出す工程が、前記光ディスクの高速速度において読出しを行う処理をさらに含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  5. 前記計測する工程が、ブロックを1つずつ読み出すのに使用される前記予め決められた方法でジッタを計測する処理と、ECC補正の平均の数を前記光ディスク上に保存する処理とを含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  6. 前記読み出す工程が、予め決められた球面収差補正量で読出しを開始して、続いて、予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行うことにより、前記予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更することを特徴とする請求項2記載の方法。
  7. 前記読み出す工程が、前記予め決められた球面収差補正量で読出しを開始して、続いて、前記予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行い、続いて、前記予め決められた範囲とは反対方向の別の予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行うことにより、前記予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更することを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 前記球面収差補正の最適設定を選択する工程が、計測されたジッタの最小量を選択する処理を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 前記球面収差補正の最適設定を選択する工程が、計測されたジッタの量が小さい範囲を選択する処理を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  10. 前記球面収差補正の最適設定を選択する工程が、赤外波長を有する光の補正に使用される前記球面収差補正の最適設定を選択する処理を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  11. 複数の異なる波長が伝播する光路を有する光書込システムにおいて生じる、球面収差を補正するシステムであって、
    前記光路を伝播する光を発する、異なる波長を有する複数の光源を持つ光学系と、
    球面収差の補正設定を反復的に変更しながら、光ディスクからデータを複数回読み出すように構成された読出システムと、
    球面収差を計測し、前記データの反復的な読出しから、球面収差補正の最適設定を特定するようにプログラミングされた処理装置と、
    前記球面収差補正の最適設定を用いて、前記光ディスクにデータを書き込む書込システムとを含むことを特徴とするシステム。
  12. 前記読出システムが、予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更するように構成されていることを特徴とする請求項11記載のシステム。
  13. 前記読出システムが、前記光ディスクの平均的な速度において読出しを行うように構成されていることを特徴とする請求項11記載のシステム。
  14. 前記読出システムが、前記光ディスクの高速速度において読出しを行うように構成されていることを特徴とする請求項11記載のシステム。
  15. 前記処理装置が、前記予め決められた方法でジッタを計測することにより、球面収差を計測するようにプログラミングされていることを特徴とする請求項12記載のシステム。
  16. 前記読出システムが、予め決められた球面収差補正量で読出しを開始して、続いて、予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行うことにより、前記予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更することを特徴とする請求項12記載のシステム。
  17. 前記読出システムが、前記予め決められた球面収差補正量で読出しを開始して、続いて、前記予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行い、続いて、前記予め決められた範囲とは反対方向の別の予め決められた範囲に亘って球面収差補正を変更しながら反復読出しを行うことにより、前記予め決められた方法で球面収差の補正設定を変更することを特徴とする請求項16記載のシステム。
  18. 前記処理装置が、前記データの反復的な読出しから、前記球面収差補正の最適設定を特定するに際し、前記球面収差補正の最適設定の選択が、計測されたジッタの最小量を選択する処理を含むことを特徴とする請求項11記載のシステム。
  19. 前記処理装置が、計測されたジッタの量が小さい範囲を選択することにより、前記球面収差補正の最適設定を特定することを特徴とする請求項11記載のシステム。
  20. 前記処理装置が、赤外波長を有する光のための、前記球面収差補正の最適設定を特定することを特徴とする請求項11記載のシステム。
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