TW200406121A

TW200406121A - Focus servo device

Info

Publication number: TW200406121A
Application number: TW092117241A
Authority: TW
Inventors: Akinori Ohkubo; Takuma Yanagisawa
Original assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-04-16
Also published as: CN1282952C; RU2005101636A; TWI245567B; EP1533798A4; US7190642B2; RU2321081C2; US20050276175A1; KR100953406B1; MXPA05000025A; KR20050022020A; BR0312051A; WO2004001729A1; JP2004030776A; AU2003243952A1; EP1533798A1; CN1662970A

Description

200406121 玖、發明說明： _ 【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種光碟記錄/再生裝置中的聚焦伺服裝置，特別係關於一種聚焦伺服裝置，其具有一依據聚焦伺服導入區（lead-in range)分析而設定之擷取區（capture range)0 【先前技術】習知光碟記錄/再生裝置中的聚焦伺服之聚焦誤差偵測系統，基本上係設計成增加聚焦誤差偵測的靈敏度，藉以延伸聚焦誤差偵測之範圍。然而，在此種設計中，聚焦伺服之擷取區（在本文中視情況需要而簡稱為「CR(capture r a n g e )」）有所限制，其說明如下。首先，聚焦伺服必須偵測因外部干擾所引起的聚焦位置偏差，並利用一致動器來將聚焦位置偏差維持在聚焦深度内〇關於此點，根據DVD標準中聚焦伺服之定義，光碟之表面偏擺（surface-runout)或表面波動(surface-wobble) 的量最多為正負0.3mm(± 0.3mm)，且聚焦位置係於±0.23 μπι的範圍内，其係為可獲得良好再生信號之聚焦深度。因此，聚焦誤差偵測範圍必須至少為-0 . 2 3 μ m或更低、或 + 0 . 2 3 μ m或更高；否則，焦點會偏離。一般而言，聚焦誤差偵測範圍約為S曲線之聚焦誤差信號（F E S )線性區域中之C R的1 / 2。因此，CR的下限如下： 5 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 CR 下限 dvd 2 0.23x 2 x 2 = 0.92 [μπι]。再者，此一方法就多層光碟而論，聚焦伺服之C R為一層間厚度的1 / 4或更少，例如揭示於日本專利申請公開號 H e i . 8 - 3 1 5 3 7 0。將此方法應用於例如數值孔徑（N A， numerical aperture) 0.6 之 DVD，由於 DVD 標準中將二層之間的厚度定義為約5 5 μ m，因此適用下式： CR 上限 dvd € 55/4 = 13.75 [μπι]。以藍光光碟（BD，Blu-ray Disc)為例，其具有更進一步提升之記錄容量，由於依據聚焦深度ct〇( λ / N A2)之比例， DVD定義的± 0· 23 μπι聚焦餘值係轉換成± 0. 07 μπι，因此 CR必須為0.07x2 χ2 = 0·28μπι或更高。慮及多層光碟，由於依據聚焦深度<(λ/ΝΑ2)之比例，DVD的層間厚度係轉換成約1 7 μ m，因此C R必須為1 7 / 4 = 4 · 2 5 μ m或更低。因此聚焦誤差偵測系統中的CR範圍如下： 0.28 [μπι] S CRbd S 4·25[μιη]0 在D V D中，例如，散焦容許範圍（d e f o c u s m a r g i η )、聚焦伺服之聚焦終止位置（focus close position)等未曾被慮及，這是因為傾斜公差（tilt tolerance)對於再生信號的影響比散焦公差（defocus tolerance)大。圖1所示為DVD與BD中散焦所產生之波前像差 (wavefront aberration) RMS 值(方均根值）[λ]的比較圖。圖1顯示B D之散焦對像差值的影響較D V D為大。關於傾斜所產生的波前像差RMS值[λ]，DVD與BD具有實質上相同之像差值，如圖2所示。 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 因此，若物鏡之數值孔徑N A增加超過習知D V D的數_值孔徑，且光源波長λ縮短，以便使記錄容量和BD —樣大，則散焦對再生信號的影響會增大，使得在決定系統容許範圍 (system m a r g i η )時，散焦容許範圍變得很重要。此種情況下，習知技術的作法為，若聚焦伺服之CR (即聚焦終止位置）未被考慮到，則聚焦伺服會終止於一從上述最大限度聚焦位置大幅偏離之位置。由於此緣故，散焦容許範圍會降低，導致系統可能無法運作。【發明内容】因此，本發明之目的在於提供一種用於光碟再生裝置之聚焦伺服裝置，其聚焦伺服之擷取區之決定係可在光碟中建立穩定系統，其中物鏡之數值孔徑Ν Α增加、且光源波長 λ縮短，以便增大光碟之記錄容量。本發明之上述目的可藉由一種聚焦伺服裝置而達成，其係用於經由一物鏡而將一光源所發射之光聚焦至一記錄媒體表面上，其中用以導入焦點之擷取區係決定於：一下限，其係依據一平均執行長度週期（average run length period)而決定；及一上限，其係依據一軌距而決定。根據本發明之聚焦伺服裝置，關於導入焦點之擷取區，其上限係由轨距之條件所決定，而其下限係由平均執行長度週期所決定。假定此等條件所決定之範圍做為擷取區，則在使用具有高NA讀取頭光學系統及短波長光源之高記錄密度與高記錄容量之光學記錄媒體中，可將聚焦終止於具有足夠散焦容許範圍之範圍。 7 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 在本發明之聚焦伺服裝置之一種態樣中，假定光气波長為λ、物鏡之數值孔徑為N A、以λ / Ν Α標準化之記錄媒體平均執行長度週期為RL、以λ/ΝΑ標準化之軌距為TP、而聚焦伺服裝置之擷取區為C R [ μ m ]，則適用下列方程式： 0.114/(RL-0.72) + 0.84 $ CRS 18000( TP - 0.69)5 + 3. 13。，根據此一態樣，顯示擷取區特別係為0 . 1 1 4 /( R L -0.7 2 ) + 0.8 4 與 1 8 0 0 0 ( TP - 0.69 )5 + 3. 13 間之範圍。在本發明之聚焦伺服裝置之另一種態樣中，下列方程式適用於平均執行長度週期RL: R L = 2 X {[(平均資料反向區間 /通道位元長度）+ 〇 · 5 ] 之整數部分} x通道位元長度 χΝΑ/λ。根據此一態樣，顯示出平均執行長度週期RL係為2 X {[(平均資料反向區間 /通道位元長度）+ 〇 · 5 ]之整數部分} X通道位元長度 X N A / λ。此一執行長度週期係為決定擷取區之特定範圍的一項因素。附帶一提，此一態樣之意義，不僅包括上述方程式之左側「平均執行長度週期R L」完全對應於右側「2 X {[(平均資料反向區間 /通道位元長度）+ 0.5]之整數部分} X通道位元長度 χΝΑ/λ」，並包括在可獲得足夠聚焦容許範圍之條件下使左側實質上對應於右側。在本發明之聚焦伺服裝置之另一種態樣中，光之波長λ 之範圍係從0 . 3 9 5至0 . 4 1 5 μ in，而物鏡之數值孔徑Ν Α之範圍係從0 . 8 0至0 . 9 0。此外，若標準化軌距T P係為0 . 6 8 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 或更高、且平均執行長度週期RL係為0 · 86或更高，則適用下列方程式：1 · 65 $ CR $ 3. 02。根據此等態樣，可決定讀取頭之擷取區，其係關於一高記錄密度且高記錄容量之光學記錄媒體，使用一短波長光之光源、並具有南ΝΑ。本發明之本質、效用及進一步特徵，由隨後之詳細說明、並參照本發明較佳具體例與隨附圖式當可更加明白。【實施方式】如上述說明，若一高ΝΑ物鏡與一短波長雷射二極體（LD )配合汕一同使用時，例如，因散焦所產生的像差值會增加超過習知DV]) 等的像差值。在此種情況中，像差容許範圍對於bd裝置的穩定度佔有主控地位。再者，已發現當有球面像差時，會發生下列（i) 與（2 )所述之現象’因此必須界定聚焦伺服的擷取區，以確保bd 裝置的再生效能。 (1)若有球面像差，則聚焦終止位置（s曲線中的零點）具有一擷取區相關性。因此，聚焦終止位置可表示成CR之函數，如（A) 式所示。聚焦終止位置（c R ) ....(A) ⑺若有球面像差，則光碟上再生光束形狀的變化會相關於散焦方向’因此，再生信號的劣化具有不同主要因素，說明如下。第一，在正方向上（光碟與物鏡彼此遠離的方向），串音的增加係為再生信號劣化的主要因素。因此，串音可表示成執距（π) 的函數，如（B)式所示。 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 9 200406121 串音（TP) 第二，在負方向上（光碟與物鏡彼此靠近的方向），信號振幅的劣化係為再生信號劣化的主要因素。因此，信號振幅可表示成標準化平均執行長度週期（R L )的函數，如（c) 式所示。信號振幅（RL) ....(C) 從此等函數（A )、（ B )與（C )，可設定一擷取區之範圍，其可獲得穩定之再生信號。標準化平均執行長度週期將於後文中參照圖1〇進行說明。 (具體例）參照圖3至圖12說明一具體例。圖3係為一聚焦誤差信號與一擷取區之間的關係示意圖。圖4係為利用像散法（astigmatism method)之聚焦誤差信號計算方法的示意圖。圖5係為搁取區與聚焦飼服終止位置的相關性曲線圖。圖6係為串音之目標函數臨界值曲線圖。圖7係為標準化平均丁 J 1口琥振巾田之目標函數臨界值曲線圖。圖8係為串音盘^古赛恭* “唬振“化之間的關係示意圖。圖9係為標準化執距與將成為再生限制惻歙焦位置的相關性曲绩 Θ。圖1 0係為標準化平均執行長 ' 耳… 期與將成為再生限制之負側聚焦位置的相關性曲線圖。目η 、 ^ 1係為擷取區之上限值圖形。圖 12係為擷取區之下限值圖形。夕 Θ (聚焦飼服終止位置研究）邊又來5兒’聚焦秩·差信號（Q、口現UES)之獲得方式為 q 將一偵測 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 10 200406121 器上之一光束點強度分佈Ku，V)積分。此處，I() ，”诉馮偵測器上之一再生光束點強度分佈，其可利用波動光學而以方程式G) 表示。附帶一提，u與v為偵測器上的座標，而χ與y係為光瞳上的座標。 7 v)" | ί C r*exP[ί2π +VF + (X^y) + ^〇ut (x, y)}]dcdyj2 (1) 此處 (x，y):無像差入射光 .· · · ( 2 ) ’(x，y):出射光瞳（exit pupil)上之波前 • ·. · ( 3 ) ’ 及 (χ，y):出射光瞳與偵測器之間產生的波前 ....(4) 一波前像差w (X，y)可藉由幾何光學而以方程式（5)表示用到傑爾尼克（Zernike)多項式Unn、像差係數k、及散焦分析方程式Wdef(x，y)。，利波前 ....(5) 此處，4 m為非負整數，n^m，n_m為偶數，且Αηκ為常數。再者’像差特徵係取決於m的值。例如，適用下式： (n，m) = (2， 1):散焦 (2，2) ·像散（三維） (2，0):像散（三維） (3， 2)·慧星像差（c〇ma aberrati〇n)(三維） (3, 1 ) ··慧星像差（三維） 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 11 200406121 (4， 2 ):球面像差（三維） · 以此舉例說明一具有記錄容量2 7 G B之藍光光碟（B D )，例如揭示於NIKKEI ELECTRONICS No. 817中，此光碟中，軌距TP為0.32 μπι，且最短I己錄I己號(recording mark) 長度為0.138 μπι。附帶一提，此光碟系統之儲存容量大約為例如一 4 · 7 G Β 單面單層D V D儲存容量的5 · 7倍大，可記錄二小時以上的數位高晝質影片。為了實現此種大記錄容量，構成讀取頭之物鏡的數值孔徑NA係設定成較高，且光源波長λ係設定成較短。由於此緣故，即使是相同的散焦量，散焦對於BD記錄信號劣化的影響比對DVD嚴重，使得散焦容許範圍處於更困難的條件。因此，對於光碟系統的穩定度而言，聚焦伺服終止處的聚焦位置（即，聚焦終止位置）變得更重要。 (獲得聚焦終止位置之研究）聚焦終止位置係為FES為零之聚焦位置。FES之S曲線的觀念係顯示於圖3。如圖3所示，擷取區係決定為對應於S曲線振幅峰對峰（P - P )值之聚焦位置之距離。一般而言，當產生球面像差時，其S曲線形狀會不同於無像差之情況，因此，從最佳影像點量測到的聚焦終止位置係不同於無像差之情況，如圖3所示。目前，在正（+)極性方向（傳送層之厚度增加的方向）上具有球面像差之聚焦終止位置之研究。

如上所述，聚焦終止位置係為FES為零之聚焦位置，FES 12 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 係藉由計算方程式（1)中的再生光束點強度分佈而獲彳寻。& 果有像差，則方程式（1)中的Win (X， y)與W()ut (x， y)之值將會不等於零。若具有傳送層厚度誤差為球面像差，利用上述傑_尼克多項式Unni及像差係數Ann»，方程式（3)中的ψίη(χ 丫）將具有一 A21U2I + A42U42 + A63U63 + A84U84 +···項，且在玉欠焦卜況下，Win (X， y)將具有一 Wdef (X， y)項。因此，方程式 (3 )可以方程式（6 )表示。

Win (X, y) = A21U2I + A42U42 + A63U63 + A84U84+ Wdef (x, y) 附帶一提，上述方程式中對應於球面像差之A n m與U n m可以下列方程式（7)與（8)表示，如果同時考慮到n= 8與m = 4。 4, (6) ΝΑ4 20480λπΛ χ(ΐ280τι8 -\γ 576η6ΝΑ2 + 320η4ΝΑ4 +200η2ΝΑ6 +135ΝΑΛ -ηλ0 (m〇 + 576NA2 -l· 320ΝΑ4 +200ΝΑ6 +135Α^8)}δΓ ΝΑ4 86016«ΠΛ χ{ΐ792«8 -l· 1344η6ΝΑ2 +960ηΑΝΛΑ +ΊΟΟη2ΝΑ6 + 525ΝΑΖ -η10 (1792 + 1344AC42 +-960Α^4 +700iV^6 +525Α^8)}δΓ

_ ΝΑ6 (288/16 + 360η4ΝΑ2 +350η2ΝΑ4 +315ΝΑ6 -η1 (288 + 360A^42 +350AC44 + 315Α^46)}δΓ 4 -~92i60«nA Λ4 ....(7) ΝΛΖ (88λ4 ^\SAn2NA2 +189Μ44 -η10 (δ8 + 154Λ^2 +189Λ^4)}δΓ 157696«ι1Λ U2i=2t2-1 U42 = 6t2-6t+l U6 3 =2 0 t3-30t2+12t-l U 8 4 = 7 0 t4-1 40t3 + 90t2-20t+l ♦··· (8) 在方程式（7 )中，N A為物鏡之數值孔徑，n為傳送層的折射率，λ為光源波長[μπι]，而ΔΤ為傳送層的厚度誤差

312/發明說明書(補件)/92-09/921172W 13 200406121 [μιη ]。關於厚度誤差的極性，厚度增加的方向係視為_正向。再者，方程式（8)中的t係滿足t = X2 + y2。對應於散焦之Wdei (X， y)可以方程式（9)與（10)表示。

散焦。=將M S值縮到最小而移動之焦點移動量[μ m ] • (10) 此處，方程式（9 )中的散焦係為從空氣中最佳影像點所量測到的散焦量[μ m ]，而，關於散焦的極性，物鏡與記錄表面彼此遠離的方向視為正向。在一聚焦光學系統中直到達到偵測器前，帶有具上述Win (X，y)相同量之球面像差。再者，若像散法係使用於聚焦誤差信號偵測，例如，則產生士 4 5度方向之像散，並帶有一對應項Was(x，y，CR)，因而w〇ut(x，y)可以方程式（11) 表示。 .(11) w〇ut (x, y) = win (x, y) + Was (x, y, CR) 此處，Was (X， y， CR)可以方程式（12)表示。

Was (x, y, CR) = ΝΑ2 / λ-CR-xy . (i 從方程式（11)與（12)可知，(χ, y)可表示成CR的函數，如方程式（1 3 )所示。 .... (13) wout (x，y) = w’out (x，y，CR) 因此，方程式（1 )可以方程式（1 4 )表示，因此，可得知 I ( u， v )係為相關於C R之函數。

14 3 Π/發明說明書(補件)/92-09/92117241 .... (14) 200406121 關於使用如圖4所示之四區塊偵測器1 0之像散法中的 F E S，獲得F E S之方法為，利用偵測I ( u，ν，C R )之相關偵測元件1 0 a至1 0 d所偵測到的值（S 1至S 4 )，以加法器1 1 計算（S 1 + S 3 )，以加法器1 2計算（S 2 + S 4 )，並以減法器 13計算（S1+S3) - (S2 + S4)。以上述方法所得到FES等於零的聚焦位置，即為聚焦伺服之終止位置，因此可知聚焦伺服終止位置具有一 CR相關性。根據文獻 Jpn· J· Phys. Vol. 39 (2000)ρρ 775-778, 在具有0 . 1 mm傳送層之光碟中，如同在一 BD中，做為BD 中假設之球面像差量，光碟表面中傳送層的厚度分散預計為大約土 3 μ m。此外，物鏡與其他光學系統之球面像差餘值的R M S值約為2 0 m λ，此一球面像差量係轉換成約士 2 μ m 之厚度誤差。因此，最差的情況係假設球面像差相當於為 5 μπι之厚度誤差。因此，若方程式（7)中ΔΤ = + 5 [ μπι ]，則藉由計算方程式（1 4 )，可獲得一表示聚焦伺服終止位置之C R相關性的函數，並可以下列方程式（1 5 )中的近似函數表示。 fclose(CR)= —0.29/(CR+0.5)2一〇·〇38 [μιη] ( 1 5) 圖5顯示將方程式（1 5 )展開成為圖形，其中縱軸係為聚焦伺服終止位置[μ m ]，橫軸係為擷取區[μ m ]。圖5中的零點係為最佳影像點。 (再生信號劣化因素之目標函數研究）接下來，研究再生信號劣化之因素，以便獲得再生限制之聚焦位置。假設串音之增加與信號強度之劣化係成為再 15 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 生信號劣化的因素。代表相關特徵之目標函數如下' (i )串音目標函數 _ 串音的產生，係由於一相鄰執之信號滲漏至一再生執之信號中。此處，串音量係隨著軌距TP而變化，並可以方程式（1 6 )表示。串音（TP) =相鄰軌上之光強度 /再生軌上之光強度 [dB] .... (16) 上述方程式特別係為以方程式（1 7 )所表示之函數。 2x J ci(TP) = —

Main Track

j^J J^/(^,7)exp[^(w，x + vy)]^^| du'dv' J j^J JT j^/(x,^)exp[z27r(w,x + v^)]^y| du'dV (17) 此處，u’與ν’為標準化λ/ΝΑ之光碟上的座標，其中，ν’ 為徑向座標而u ’為正切方向座標。在方程式（1 7 )中，分子的積分範圍（A d j a c e n t _ T r a c k )係為對應於相鄰軌之徑向範圍，而分母的積分範圍（Main_Track)係為對應於再生軌之徑向範圍。再者，f ( X，y )係為出射光瞳上的複合振幅分佈，其可利用方程式（2 )與（3 )而以方程式（1 8 )表示。 f (x, y) = τ (χ, γ)βχρ{ΐ2π· win (x, y)} (χ2 + y2 ^ 1) =〇 (χ2 + y2 > 1) .... (18) (i i )信號振幅目標函數影響信號振幅劣化者，係為MTF (調制轉換函數， Modulation Transfer Function)之劣化。此處，標準化平均執行長度週期R L係定義為方程式（1 9 )，而對應於週期 16 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 之頻率的MTF係用於表示信號振幅之目標函數。附帶一提，[χ ] 意指一不大於X之最大整數。平均資料反向區間係為一距離所表不之區間，在此區間中，若再生信號被二進位化，則丨與〇之資料被反向。

標準化平均執行長度週期RL =2 X {[(平均資料反向區間/通道位元長度）+ 〇· 5 ]之整數部分} x通道位元長度χΝΑ/λ .... (19) 假設對應於標準化平均執行長度週期RL之標準化頻率§係以方程式（20)表示，則MTF可以方程式（21)表示。此處，f*係為共軛複數函數。 s = 1 /標準化平均執行長度週期 .... (20) .... (21) fintf[s)= 利用上述方程式，信號振幅之函數可以方程式（2 2)表示標準化平均信號振幅（s)

=考慮像差之fmtf (s) /無像差之fmtf (s) [dB] .... (22) (具體實施例）以下說明-具體實施例，其中，&等串音與信號振幅之目標函數係應用於一具有27GB記錄容量之藍光光碟。一當各目標函數之值成為再生限制時所獲得之臨界值，基本上係用做為當利用DVD參數進行一純量繞射模擬時抖動（jUte 3 U/發明說明書(補件)/92-09/92117241 17 200406121 為1 5 %之值由於串音主要是由徑向傾斜(徑向方向上的傾斜)所產

生’因此增加徑向傾斜而研究之。結果，如圖6所示'，當徑向傾斜為0 @ W 數w ·…為15%’且此時的串音目標函 u振巾4利用散焦進行研究。使用散焦的原因在於，使用正切傾斜（即’正切方向上的傾斜曰〜警冉生# 5虎中的相位移位，因此信號振幅之劣化無法精衣不再生#號的劣化。若其被散焦，串音亦發生，# 士承> #、也y —貝糸進仃於其執距寬於DVD執距的情況下，藉此減少串音的影響。如此，當 “、、為〇. 9 // m時，抖動為15%，如圖7所示。此時’信號振幅目標函數為—3dB。因此’藉由獲取當串音目標函數與信…目標函數分位置，可獲得將成為再別為圖6與圖7之臨界值時的聚生限制之聚焦位置。中，軌距TP為0.32 1 3 8 # m。如此，標準化 TP係為0 · 6 7 2，標準化平均執行長度週期RL為0.868，因為其係依據1 7 P P做為編碼方法如此，利用方程式（1 7 ) 與（2 2 )’改變聚焦位置並評價串立、 3與信號振幅可得到圖8 所示之結果。圖8顯示將成為再生於方程式（23)與（24)中。正（+ )向再生限制聚焦位置 =+ 0 . 0 5 /z m 在具有27GB記錄容量之藍光光碟 // m，最短記錄記號長度Tmin為限制之聚焦位置可顯示 b 3£4· 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 18 ... (23) 200406121 如此，串音增加係為主控因素。胃負（-）向再生限制聚焦位置 =-0.21 μπι .... (24) 如此，信號強度之劣化係為主控因素。此結果決定再生限制聚焦位置之因素係隨著聚焦方向而改變。利用以上獲得之將成為再生限制之聚焦位置，可獲得可穩定再生之最大限度聚焦伺服終止位置。因此，若使用之聚焦伺服的 CR可使聚焦終止在此最大限度聚焦伺服終止位置處，則可獲得穩定再生信號，並避免聚焦伺月艮之偏移。接著，依據上述條件，將可獲得擷取區之特定值。再生限制聚焦位置與最大限度聚焦伺服終止位置之間，需要約0 . 1 1 μ m之散焦容許範圍。其詳細内容為一伺月艮餘值（servo residual) 0.04 μπι、一電性系統補償（offset of an electric system) 0.02 μπι、及一讀取頭調整誤差 0 . 0 5 μ m，總計為 0 . 1 1 μ m。從方程式（2 3 )之再生限制聚焦位置所估計的散焦容許範圍為-0 . 0 6 μπι。將此值代入方程式（1 5 )，可得到對應於正向（+)再生限制之CR值為3.13 μπι。此值為CR之上限。以相同的方式，從方程式（2 4 )之再生限制聚焦位置所估計的散焦容許範圍為-0 . 1 0 μπι。將此值代入方程式（1 5 )，可得到對應於負向（-)再生限制之CR值為1 . 6 6 μπι。此值 19 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 為CR之下限。因此，CR範圍可以方程式（25)表示。. 1 . 66 ^ CR [ μιη ] ^ 3. 1 3 .... (25) 將聚焦伺服設計在CR滿足方程式（2 5 )之範圍，使得聚焦伺服關閉的聚焦位置處為可獲得穩定再生信號之位置，藉此得到一光碟之穩定記錄/再生系統。至目前為止，已說明了具有27 GB記錄容量之藍光光碟之C R。此C R可以軌距或標準化平均執行長度週期之函數表示，其說明如後。如上所述，將成為正向再生限制之聚焦位置係具有一執距相關性，這是因為串音為主控因素，並且，其可利用標準化軌距Τ Ρ而以方程式（2 6 )之近似函數表示，標準化轨距 ΤΡ係以λ/ΝΑ標準化，做為一參數。圖9係為方程式（26) 之圖形，圖9中之0點係為最佳影像點。聚焦 +(ΤΡ)=280(ΤΡ-0·7)5+0·05[μ m] ...(26) 關於將成為負向再生限制之聚焦位置[μιη ]，因為信號振幅之惡化係為主控因素，其可利用標準化平均執行長度週期R L而以方程式（2 7 )之近似函數表示，標準化平均執行長度週期R L係以λ / Ν Α標準化，做為一參數。圖1 0係為方程式（2 7 )之圖形，圖1 0中之零點係為，最佳影像點。聚焦 _(RL) = 0.054/(RL-0.45)-0.34[// m] ...(27)

此處，由於上述所需之聚焦容許範圍係為0 . 1 1 μ m，C R 20 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 值[μιη ]可採取的範圍且可確保所需散焦容許範圍的範_ 圍，可利用方程式（15)、（16)與（27)而以方程式（28)表示。聚焦_(RL) +容許範圍S fclose(CR)S聚焦+ (ΤΡ)-容許範圍 ...（28) 因此，可選擇滿足方程式（2 9 )之關係式之C R範圍。 0.054/(RL-0.45)-0. 23^ -0.29/(CR+0.5)2-0.038 ^ 280CTP-0. 7)5-0. 06 ...(29) 藉由獲得滿足此關係式之CR [ μιη ]，可得到圖1 1所示標準化執距之擷取區上限值、及圖1 2所示標準化平均執行長度之擷取區下限值。利用CR之上限值與下限值之函數，可得到方程式（30)所表示的CR範圍。 CR下限值（RL) S CR S CR上限值（ΤΡ) • ••(30) 再者，利用從方，程式（2 9 )推導出之CR上限值與下限值近似函數，方程式（30)可以方程式（31)表示。 0. 114/(RL-0. 72 ) + 0. 84 ^ ΟΚ[μπι] ^ 1 80 0 0 (ΤΡ-0. 69)5 + 3. 13 ....(31 ) 因此，在滿足方程式（2 9 )之範圍或滿足方程式（3 1 )之範圍内選取CR值，藉此可實現確保再生效能之聚焦伺服。在藍光系統中，光源波長λ之範圍係介於0 . 3 9 5與0 . 4 1 5 μ m之間，而數值孔徑Ν Α之範圍係介於0 . 8 0與0 . 9 0之間。如此，散焦容許範圍尤其狹窄，但利用本發明之聚焦伺服，可提供穩定的系統。 21 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 在目前的主要技術中，若轨距為0 . 2 9 μ m以下，很難穩定地準備一記錄媒體。再者，若讀取頭使用光源波長λ為 0.405 μιη，且物鏡的數值孔徑ΝΑ為0.85，在一記錄記號中最短記錄記號為0 . 1 3 8 μπι以下的情況下，很難獲得穩定的再生信號。求得根據此等限制值而標準化之軌距ΤΡ 與平均執行長度週期RL，TP係為0.60以上，而RL為0.86 以上。特別地，在上述標準化軌距TP與標準化平均執行長度週期RL之範圍中，若聚焦伺服之擷取區CR[ μπι]的範圍滿足1 · 6 5 S C R $ 3 · 0 2，如上所述，即使存在有例如球面像差之公差，仍可確保足夠的散焦容許值，因而可提供穩定之系統。在上述具體例中，係說明具有2 7 G Β記錄容量之藍光光碟。然而，本發明可應用於任何記錄媒體之軌距與記錄線性密度、編碼方法、記錄媒體形式等等。再者，其不僅可應用於一可重複讀寫形式，亦可應用於一單寫多讀形式、及僅供再生使用之媒體。更進一步地，其不僅可應用於一單層記錄層，亦可應用於多層。在此具體例中，像散法係舉利用於聚焦誤差偵測方法。然而，本發明不僅可應用於聚焦誤差偵測方法，亦可應用於其他方法。雖然上述具體例係說明光碟，本發明亦可應用於任何形狀之媒體，例如一卡形記錄媒體及一立體記錄媒體。 (光碟記錄/再生裝置）本發明之光碟記錄/再生裝置2 0將參照圖1 3進行說明。 22 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 一光碟2 1具有一表面偏擺或表面波動在標準所指定# 圍内，一讀取頭2 2具有上述之擷取區以控制聚焦伺服來自讀取頭2 2之一聚焦誤差信號及一循軌誤差 (t r a c k i n g e r r 〇 r )信號可被一聚焦誤差/循軌誤差偵路2 3偵測到。偵測循執誤差信號的方法例如係為三絮 (three s p o t m e t h o d )，偵測聚焦誤差信號的方法例為像散法’但可使用任何方法。亦具有一主軸馬達伺用於控制旋轉數為預定旋轉數。旋轉數之誤差可利用生信號之時脈或一馬達用頻率產生器而獲得。基於此等誤差信號，讀取頭2 2之物鏡位置，係參照伺服與循軌伺服，而藉由一驅動控制器2 4在一讀取頭電路2 5中控制，一主軸馬達2 7之旋轉係藉由一馬達控制電路2 6而控制。再者，設有一定位伺服，用於利滑動器而決定讀取頭2 2在光碟徑向上之位置，而位置制係利用讀取頭2 2位置資訊、光碟之軌道位址信號| 本發明之聚焦伺服裝置係設有上述擷取區，將此裝用於具有27 GB記錄容量之藍光光碟，可實現聚焦伺其穩定之導入。顯然地，應用本發明聚焦伺服裝置之光碟記錄/再生 2 0不僅設有聚焦伺服系統、循軌伺服系統、與主軸馬服系統，亦設有其他光碟記錄/再生裝置所需之機構，一記錄/再生信號處理系統及一信號輸入/輸出系統。本發明可在不離開本發明之精神或本質的範圍内以特定形式予以具體化。因此本具體例應被視為舉例性 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 }靶等。測電 b法如係服，一再聚焦控制驅動用一之控 ° 置應服及裝置達伺例如其他而非 23 200406121 限制性者，本發明之範圍為由隨附之申請專利範圍所！1艮定而並非由上述說明所限制，因此申請專利範圍之意義與均等範圍内的所有變化均包含在其中。 2 0 0 2年6月2 5日所申請之日本專利申請第2 0 0 2 - 1 8 5 2 5 1 號之全部揭示，包括說明書、申請專利範圍、圖式及摘要，係併入於此以供參考。【圖式簡單說明】圖1係為散焦與所產生像差值之間的關係圖；圖2係為傾斜與所產生像差值之間的關係圖；圖3係為一聚焦誤差信號與一擷取區之間的關係示意圖；圖4係為利用像散法之聚焦誤差信號計算方法的示意圖；圖5係為擷取區與聚焦伺服終止位置的相關性曲線圖；圖6係為串音之目標函數臨界值曲線圖；圖7係為標準化平均信號振幅之目標函數臨界值曲線圖；圖8係為串音與信號振幅劣化之間的關係示意圖；圖9係為標準化軌距與將成為再生限制之正（+)向聚焦位置的相關性曲線圖；圖1 0係為標準化平均執行長度週期與將成為再生限制之負（-)向聚焦位置的相關性曲線圖；圖1 1係為擷取區之上限值圖形；圖1 2係為擷取區之下限值圖形；及 24 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 200406121 圖1 3係為一光碟記錄/再生裝置之實施例的示意圖 (元件符號說明 ) 10 四區塊偵測器 10a 偵測元件 10b 偵測元件 10c 偵測元件 1 Od 偵測元件 11 加法器 12 加法器 13 減法器 20 光碟記錄 /再生裝置 21 光碟 22 讀取頭 23 聚焦誤差 /循軌誤差偵測電路 24 驅動控制器 25 讀取頭控制電路 26 馬達驅動控制電路 27 主軸馬達 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241

Claims

200406121 拾v申請專利範圍： 1 . 一種聚焦伺服裝置，用於經由一物鏡而將一光源所射之一光聚焦至一記錄媒體表面上，其中一用以導入焦之擷取區係決定於：一下限，其係依據一平均執行長度週期而決定；及一上限，其係依據一軌距而決定。 2. 如申請專利範圍第1項之聚焦伺服裝置，其中，假光之一波長為λ、物鏡之一數值孔徑為NA、以λ/ΝΑ標準之記錄媒體平均執行長度週期為RL、以λ/ΝΑ標準化之距為 Τ Ρ、而該聚焦伺服裝置之擷取區為 C R [ μ m ]，則適下列方程式： 0. 114 / ( RL - 0. 72 ) + 0. 84 ^ CR ^ 18000 ( TP - 0.69 )5 + 3.13° 3. 如申請專利範圍第2項之聚焦伺服裝置，其中，下方程式適用於平均執行長度週期RL : RL = 2x{[(平均資料反向區間 /通道位元長度）+ 0. 之整數部分}x通道位元長度X ΝΑ/λ 。 4. 如申請專利範圍第3項之聚焦伺服裝置，其中，光波長λ之範團係從0.395至0.415//m，而物鏡之數值孔 N A之範圍係從0 . 8 0至0 . 9 0。 5. 如申請專利範圍第4項之聚焦伺服裝置，其中，若準化執距TP係為0 . 6或更高、且平均執行長度週期RL 為0 . 8 6或更高，則適用下列方程式： 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 發點定化執用列 5] 之徑標係 26 200406121 1.65 ^ CR ^ 3.02° 312/發明說明書(補件)/92-09/92117241 27