(57)【要約】【課題】高記録密度の光記録媒体のカバー層の厚さずれがあっても、球面収差を迅速に補正する光情報記録再生装置を提供する。【解決手段】エキスパンダ手段１６を介して出射されるレーザ光を光記録媒体Ｄに集光する対物レンズ２２と、光記録媒体Ｄからの反射光を受光して、光電変換された信号に基づいて光記録媒体Ｄの再生信号の長短周期の振幅比を求め、この結果に基づいてエキスパンダ手段１６をレーザ光の光軸方向に移動させる駆動手段３４と、からなり、駆動手段３４によりエキスパンダ手段１６をレーザ光の光軸方向に移動した位置における、前記レーザ光が合焦する対物レンズ２２の位置前後での前記振幅比の差分値とエキスパンダ１６の移動した位置の相関関係に基づいて、差分値が０となる指示信号を駆動手段３４に出力する収差制御手段３２を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されるレーザ光のビーム幅を調整するビームエキスパンダ手段と、前記ビームエキスパンダ手段から出射される前記ビーム幅が調整された前記レーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記ビームエキスパンダ手段を介して前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力信号に基づいて前記光記録媒体の再生信号の長周期と短周期の振幅比を求める演算回路と、前記ビームエキスパンダ手段を前記レーザ光の光軸方向に移動させる駆動手段と、からなる光情報記録再生装置において、
前記駆動手段により前記ビームエキスパンダ手段を前記レーザ光の光軸方向に移動した位置における、前記レーザ光が合焦する前記対物レンズの位置前後での前記演算回路で求められる前記再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値を求めると共に、前記振幅比の差分値と前記ビームエキスパンダの原点位置から移動した位置までの距離との相関関係を求め、前記相関関係に基づいて、前記差分値が０となる前記ビームエキスパンダ手段の位置を設定する指示信号を前記駆動手段に出力して、前記光記録媒体の回転時に発生する回転振れに伴う収差を除去する収差制御手段を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の光記録媒体に対して情報を記録、または記録された情報を再生する光情報記録再生装置に係り、特に、光ディスクのカバー層の厚みずれによって生ずる球面収差を補正することが可能な光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）等の光記録媒体に代表される低記録密度の光ディスクにおいては、ディスクのカバー層の厚さずれによって生じる球面収差は、無視できていた。しかし、最近の短波長のレーザ光及び高開口数の対物レンズを使った高記録密度の光情報記録再生装置においては、ディスクのカバー層の厚さの誤差許容量が小さくなって、この厚みが設計値からずれると、記録層に結ぶ像にずれが生じ、許容量以上の球面収差が発生してしまう。これによりレーザ光の集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。
【０００３】
この球面収差は光源の波長に反比例し、対物レンズの開口数の４乗に比例するため、光源からのレーザ光の波長が短く、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対するディスクのカバー層の厚さずれのマージンは狭くなる。従って、記録密度を高めるために光源からのレーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数を高くした光情報記録再生装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光ディスクのカバー層の厚さずれによって生じる球面収差を補正することが必要になる。
【０００４】
従来装置では、光ピックアップにおける光検出器の各受光部からの出力に基づいてフォーカス誤差信号、フォーカス和信号を用いた方法が採用されている（例えば特許文献１）。このフォーカス誤差信号は、例えば非点収差法により得られる。具体的には、光路中にある光学素子を光軸方向に移動させると対物レンズにおける倍率が変化して、球面収差が変化する。
【０００５】
そして、この球面収差が変化するとフォーカス誤差信号の振幅が変化するので、このような原理を利用して、光路中にある光学素子を所定の範囲で光軸方向に移動させることによって球面収差を所定の範囲で変化させ、この時の球面収差の変化に対するフォーカス誤差信号の振幅の変化を観測する。その後、フォーカス誤差信号の振幅が最大になるように光路中の光学素子を光軸方向の適正位置へ調整する、というものである。
【０００６】
またフォーカス和信号においてもそのレベルを観測して補正する。例えば球面収差が変化するとフォーカスサーボを行った状態でのフォーカス和信号のレベルが変化することを利用し、フォーカスサーボを行い、フォーカス誤差信号が”０”になるように対物レンズの光軸方向における位置を制御し、フォーカスサーボを行った後、光路中の光学素子を所定の範囲で光軸方向に移動させることによって球面収差を所定の範囲で変化させ、この時の球面収差の変化に対するフォーカス和信号レベルの変化を観測する。
【０００７】
その後、フォーカス和信号のレベルが最大になるように光路中の光学素子を光軸方向の適正位置へ調整する。これにより、ディスクのカバー層の厚さずれに起因する球面収差を相殺する球面収差が対物レンズで発生し、総合的な球面収差は”０”になる、というものである。
【特許文献１】特開２００３−１４１７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の装置例では、光路中の光学素子を所定の範囲で光軸方向に移動させて球面収差を所定の範囲で変化させ、この時の球面収差の変化に対するフォーカス誤差信号の振幅の変化を観測する点において、また、フォーカスサーボを行った後、光路中の光学素子を所定の範囲で光軸方向に移動させて球面収差を所定の範囲で変化させ、球面収差の変化に対するフォーカス和信号レベルの変化を観測する点において、ディスクのカバー層の厚さずれが設計上の基準厚さに対して、どの程度ずれているか予測できなければ、光学素子の稼動範囲内全てについて上記信号レベルの観測をしなければならない。そのため、球面収差の調整のために多くの時間が必要となり、高記録密度の光記録媒体に対応する光情報記録再生装置の初期立ち上げ時間が長くなってしまう、という不都合があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、高記録密度の光記録媒体のカバー層の厚さずれがあっても、球面収差を迅速に補正する光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、光源から出射されるレーザ光のビーム幅を調整するビームエキスパンダ手段と、前記ビームエキスパンダ手段から出射される前記ビーム幅が調整された前記レーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記ビームエキスパンダ手段を介して前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力信号に基づいて前記光記録媒体の再生信号の長周期と短周期の振幅比を求める演算回路と、前記ビームエキスパンダ手段を前記レーザ光の光軸方向に移動させる駆動手段と、からなる光情報記録再生装置において、前記駆動手段により前記ビームエキスパンダ手段を前記レーザ光の光軸方向に移動した位置における、前記レーザ光が合焦する前記対物レンズの位置前後での前記演算回路で求められる前記再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値を求めると共に、前記振幅比の差分値と前記ビームエキスパンダの原点位置から移動した位置までの距離との相関関係を求め、前記相関関係に基づいて、前記差分値が０となる前記ビームエキスパンダ手段の位置を設定する指示信号を前記駆動手段に出力して、前記光記録媒体の回転時に発生する回転振れに伴う収差を除去する収差制御手段を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光情報記録再生装置によれば、前記駆動手段により前記ビームエキスパンダ手段を前記レーザ光の光軸方向に移動した位置における、前記レーザ光が合焦する前記対物レンズの位置前後での前記演算回路で求められる前記再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値を求めると共に、前記振幅比の差分値と前記ビームエキスパンダの原点位置から移動した位置までの距離との相関関係を求め、前記相関関係に基づいて、前記差分値が０となる前記ビームエキスパンダ手段の位置を設定する指示信号を前記駆動手段に出力して、前記光記録媒体の回転時に発生する回転振れに伴う収差を除去する収差制御手段を備えているので、高記録密度の光記録媒体のカバー層の厚さずれがあっても、この時に発生する球面収差を迅速に補正して調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る光情報記録再生装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る光情報記録再生装置の一例に示す構成図である。図２は再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値と第２ビームエキスパンダの位置との関係を示す図である。図３は、本発明の実施例の動作を示すフローチャートを示す。
【００１３】
まず、図１に示すように、この光情報記録再生装置２は、光源である例えば半導体レーザ素子４より出射されるレーザ光Ｌ１を、光記録媒体である例えば光ディスクＤへ導き、この反射光を検出する光ピックアップを構成する光学系６を有している。具体的には、この光学系６は以下に示す光学部品を有している。図中、８はレーザ光Ｌ１を平行光化するコリメータレンズ、１０はグレーティング、１２はレーザ光Ｌ１を偏光させつつその一部を反射する偏光ビームスプリッタ、１４はレーザ光Ｌ１の一部を受けるレーザモニタ検出器、１６は上記偏光ビームスプリッタ１２を通過した光を透過してビームの幅調整を行うビームエキスパンダ手段であり、このビームエキスパンダ手段１６は光軸上に配置された第１ビームエキスパンダレンズ１６Ａと第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂとを有している。
【００１４】
また、１８はビームエキスパンダ手段１６を透過したレーザ光Ｌ１を立ち上げる立ち上げミラー、２０は立ち上げミラー１８からのレーザ光Ｌ１を通す１／４波長板、２２は１／４波長板２０を通過したレーザ光Ｌ１を光ディスクＤに集光して光スポットを形成する対物レンズである。また、２４は上記光ディスクＤにて反射されて戻ってきて更に上記偏光ビームスプリッタ１２にて反射された光を通す検出レンズ、２６は検出レンズ２４を通過した反射光を通すシリンドリカルレンズ、２８はシリンドリカルレンズ２６を通過した反射光を受ける光検出器であり、この光検出器２８は例えば周知の４分割センサ等よりなる。
【００１５】
上記光検出器２８の検出信号に基づいて、再生信号やトラッキング信号等の必要な信号が図示しない回路により得られるが、ここでは演算回路３０で再生信号の長周期と短周期の振幅比が求められ、この演算回路３０から指示信号Ｓ１として出力される。３２は収差制御手段であり、例えばマイクロコンピュータ等により構成されている。この収差制御手段３２では、後述する実施例に示すような動作を行って、上記ビームエキスパンダ手段１６及び対物レンズ２２に関する指示信号Ｓ２を出力するようになっている。
【００１６】
３１は、上記指示信号Ｓ２を受けて対物レンズ２２を上下動させるアクチュエータ駆動回路である。
３４は、上記指示信号Ｓ２を受けて上記ビームエキスパンダ手段１６を移動させる駆動手段であり、この駆動手段３４は、上記指示信号Ｓ２を直接的に受けて駆動信号Ｓ３を出力する駆動回路３６と、上記ビームエキスパンダ手段１６を実際に動かす駆動機構３８とにより構成されている。
【００１７】
上記駆動機構３８は、リードスクリュー４０が連結されて上記駆動信号Ｓ３によって動作するステッピングモータ４２を有している。そして、このリードスクリュー４０には、上記第１及び第２ビームエキスパンダレンズ１６Ａ、１６Ｂの内の一方のレンズである第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを保持するレンズホルダ４４のネジ部が螺合されており、上記リードスクリュー４０の正逆回転によってこれに沿って移動できるようになっている。これに対して、上記第１ビームエキスパンダレンズ１６Ａは、上記レンズ１６Ｂの移動を案内するガイドロッド４６の一端に固定されており、このガイドロッド４６には、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの原点位置を検出するための原点検出器４８が設置されている。
【００１８】
ここで上記収差制御手段３２について説明する。
収差制御手段３２は、前記ビームエキスパンダ手段１６の第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを前記光軸上で２点の位置に移動し、この２点の位置でのレーザ光が合焦する対物レンズ２２の位置前後での前記演算回路３０で求められる再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値を求めると共に、この差分値と第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの位置との相関関係を求め、この相関関係に基づいて、前記した差分値が０となる第２エキスパンダレンズ１６Ｂの位置を設定する指示信号Ｓ２を駆動手段３４及びアクチュエータ駆動回路３１に出力するものである。
【００１９】
次に、以上のように構成された本発明の動作について説明する。
まず一般的な動作について説明する。
半導体レーザ素子４から出射されたレーザ光Ｌ１はコリメータレンズ８で平行光化され、偏光ビームスプリッタ１２により、レーザモニタ検出器１４側と対物レンズ２２側に向かう光に分けられる。対物レンズ２２側に向かう光はビームエキスパンダ手段１６の第１ビームエキスパンダレンズ１６Ａ及び第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを透過し、全反射の立ち上げミラー１８により光ディスクＤの面上に向けて折り曲げられ、１／４波長板２０を透過して対物レンズ２２により光ディスクＤ上に集光される。
【００２０】
この光ディスクＤからの反射光は対物レンズ２２を逆向きに透過し、上記した光路を偏光ビームスプリッタ１２まで逆向きに進み、この偏光ビームスプリッタ１２により折り曲げられて、検出レンズ２４、シリンドリカルレンズ２６を透過して光検出器２８で受光される。そして、所定の検出信号Ｓｏは演算回路３０へ入力される。尚、再生信号やトラッキング誤差信号は図示しない他の回路で形成される。
【００２１】
第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂが第１の位置におけるレーザ光が合焦する対物レンズ２２の位置前後での光検出器２８の各受光部からの出力に基づいて、演算回路３０で演算を行なって、再生信号の長周期と短周期の第１の振幅比を求める。この後、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂが第２の位置におけるレーザ光が合焦する対物レンズ２２の位置前後での光検出器２８の各受光部からの出力に基づいて、演算回路３０で演算を行なって、再生信号の長周期と短周期の第２の振幅比を求める。
【００２２】
そして、収差制御手段３２で、演算回路３０で求められた第１、第２の振幅比の差分値を求めると共に、この差分値と第２ビームエキスパンダ１６Ｂの位置との相関関係を求め、前記した差分値が０となる第２エキスパンダレンズ１６Ｂの位置を設定する指示信号Ｓ２をアクチュエータ駆動回路３１及び駆動手段３４に出力する。
アクチュエータ駆動回路３１はレーザ光が光ディスクＤに合焦するように対物レンズ２２を駆動する。
【００２３】
駆動回路３６は収差制御手段３２より出力される指示信号Ｓ２に基づいて駆動信号Ｓ３をステッピングモータ４２へ出力し、これを駆動してリードスクリュー４０を回転する。このリードスクリュー４０の回転に伴って第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを光軸方向に沿って移動すると、球面収差が変化することになる。このように球面収差が変化すると上記指示信号Ｓ１の振幅比が変化し、この振幅比の差分値は球面収差の量が”０”になる位置で球面収差を０にする。
【００２４】
図２に示すように、再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値と第２ビームエキスパンダの位置との関係は、直線関係にあり、再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値を０にする指示信号Ｓ２を出力することにより第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの位置を設定することにより球面収差を補正することができる。
【００２５】
さて、上記したような特性を前提とし、以下に実施例の動作について説明する。
＜実施例＞
以下では、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの第１の位置をＸａ、第２の位置をＸｂ、第１の位置における前記した振幅比の差分値をＹａ、第２の位置における前記した振幅比の差分値をＹｂ。図２における傾き（Ｙｂ−Ｙａ／Ｘｂ−Ｘａ）を相関係数Ｋとする。対物レンズ２２を合焦位置から光ディスクＤ側に接近する方向の移動距離と遠ざける方向の移動距離は、等距離とする。
【００２６】
電源投入後、初期準備の実行を行う。この初期準備では、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの位置を原点まで移動させる。このとき原点検出器４８が検出するまで移動させ、その後、逆方向に原点検出器４８が未検出になるまで移動させる。この位置において移動ステップ数を”０”にセットする。また原点検出器４８の検出から未検出までのステップ数をバックラッシュ量として保存する。第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂをこの位置からカバー層の厚さずれが”０”である場合の位置まで移動させる。この位置において、フォーカス、トラックサーボをかける上で必要なフォーカス残留オフセットを取り除くパラメータのキャリブレーションを行い、レーザ光が光ディスクＤ上で合焦する位置でフォーカスサーボをかける。
【００２７】
次に、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを原点側に近づく方向の第１の位置Ｘａに移動させる。そして、この第１の位置Ｘａにおいて、収差制御手段３２から対物レンズ２２を合焦位置よりも光ディスクＤ側に接近する方向に移動させる指示信号Ｓ２をアクチュエータ駆動回路３１へ出力すると共に、演算回路３０で演算された再生信号の長周期と短周期の第１の振幅比Ｙａ１を収差制御手段３２に保存する。
【００２８】
次に、この第１の位置Ｘａにおいて、収差制御手段３２から対物レンズ２２を合焦位置よりも光ディスクＤ側に遠ざかる方向に移動させる指示信号Ｓ２をアクチュエータ駆動回路３１へ出力すると共に、演算回路３０で演算された再生信号の長周期と短周期の第２の振幅比Ｙａ２を収差制御手段３２に保存する。
【００２９】
次に、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを原点側に遠ざかる方向の第２の位置Ｘｂに移動させる。そして、この第２の位置Ｘｂにおいて、収差制御手段３２から対物レンズ２２を合焦位置よりも光ディスクＤ側に接近する方向に移動させる指示信号Ｓ２をアクチュエータ駆動回路３１へ出力すると共に、演算回路３０で演算された再生信号の長周期と短周期の第１の振幅比Ｙｂ１を収差制御手段３２に保存する。
【００３０】
次に、この第２の位置Ｘｂにおいて、収差制御手段３２から対物レンズ２２を合焦位置よりも光ディスクＤ側に遠ざかる方向に移動させる指示信号Ｓ２をアクチュエータ駆動回路３１へ出力すると共に、演算回路３０で演算された再生信号の長周期と短周期の第２の振幅比Ｙｂ２を収差制御手段３２に保存する。
【００３１】
更に、収差制御手段３２で第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂの第１、第２の位置Ｘａ、Ｘｂにおける対物レンズ２２を合焦位置から接近する方向と遠ざける方向に移動させた時の振幅比のそれぞれの差分値Ｙａ＝Ｙａ１−Ｙａ２、Ｙｂ＝Ｙｂ１−Ｙｂ２を求め、図２に示す相関関係を求める。
【００３２】
この図２に示す相関関係に基づいて、前記した差分値が０となる第２エスパンダレンズ１６Ｂの位置を設定する指示信号Ｓ２を出力し、第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを適正位置へ移動させて、これにより球面収差の補正操作を終了する。
以上のように、計算結果から得られた適正位置へ第２ビームエキスパンダレンズ１６Ｂを移動させることにより、短時間で光ディスクのカバー層の厚さずれにより生じる球面収差を”０”にすることが可能となる。以後は、通常の再生動作や記録動作へ移行することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る光情報記録再生装置の一例に示す構成図である。
【図２】再生信号の長周期と短周期の振幅比の差分値と第２ビームエキスパンダの位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
２…光情報記録再生装置、４…半導体レーザ素子、８…コリメータレンズ、１０…グレーティング、１２…偏光ビームスプリッタ、１４…偏光ビームスプリッタ、１６…ビームエキスパンダ手段、１６Ａ…第１ビームエキスパンダレンズ、１６Ｂ…第２ビームエキスパンダレンズ、２２…対物レンズ、２８…光検出器、３０…演算回路、３１…アクチュエータ駆動回路、３２…収差制御手段、３４…駆動手段、３６…駆動回路、３８…駆動機構、４０…リードスクリュー、４２…ステッピングモータ、Ｄ…光ディスク（光記録媒体）、Ｓ１…指示信号、Ｓ２…指示信号、Ｓ３…駆動信号。
【図１】
2006147068.tif 000003
【図２】
2006147068.tif 000004