TW200406121A - Focus servo device - Google Patents
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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 (1)
- 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
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