(57)【要約】【課題】  この発明は、別途余分な検出部品を用いず、ディスク個体差によって生じる球面収差を補正する装置を提供することを目的とする。【解決手段】  この発明は、対物レンズ群４０を通して光ディスク１上にビームスポットを照射し、その光ディスクからの反射光を２分割受光素子で受光し、各受光素子の受光量に反映した電気的出力の差信号を検出する光ピックアップ４と、球面収差調整機構と、前記光ディスク１の任意の半径位置で前記差信号の振幅がデフォーカスした時の劣化非対称性が最小となる球面収差調整機構の制御信号を検出する手段２１０と、この検出手段から得られた半径位置に対応する制御信号データを格納する手段２０１と、を備え、前記格納手段に格納された半径位置における制御信号データに基づき球面収差調整機構を制御して記録または再生を行う。【選択図】  図１３
2005108334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを通して光ディスク上にビームスポットを照射し、その光ディスクからの反射光を２分割受光素子で受光し、各受光素子の受光量を反映した電気的出力の差信号を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップの対物レンズの射出光の球面収差を変化させる球面収差調整機構と、前記光ディスクの任意の半径位置で、前記差信号が最大となるジャストフォーカス位置を基準として、デフォーカスした場合に発生する前記差信号の劣化度合いの対称性を検出する手段と、球面収差調整機構の制御信号を検出する手段と、半径位置に対応する、前記差信号の劣化度合いが最も対称となる制御信号データを格納する手段と、を備え、前記格納手段に格納された半径位置における、制御信号データに基づき球面収差調整機構を制御して記録または再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記格納手段に、複数の代表的な半径での、前記差信号の劣化度合いが最も対象となる制御信号データを格納させ、そのデータ群から、任意の半径での入力信号を補間あるいは、最寄の半径での値で代用するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記格納手段に、代表的な半径での前記差信号の劣化度合いが最も対象となる制御信号データを格納させ、格納したデータから所定の演算により、任意の半径での入力信号を算出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスク装置に関し、特に、光ディスクのカバーガラスの厚さのずれなどの光ディスクの個体差によって発生する球面収差の影響を緩和する光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録密度は記録再生するビームスポットの大きさλ／ＮＡ（λ：光波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）によりほぼ制限される。従って、光ディスクの大容量化のためには波長を短くするとともに、開口数を大きくすることが必要である。
【０００３】
微小なスポットを得るために、青紫色のように波長の短いレーザとともにＮＡ０．８５といった開口数の大きな対物レンズが採用されている。このとき、ＮＡが大きくなるとそれに伴って、ディスク透過による球面収差とともに、ディスク基板の傾きの誤差で発生するコマ収差により、スポット品位の劣化が顕著になるという問題が発生している。
【０００４】
球面収差とコマ収差を低減するために、厚みが０．１ｍｍと極めて薄いカバーガラスの光ディスクが採用されている。
【０００５】
しかし、ディスク個々やディスク内部で、カバーガラスの厚みに誤差があると、カバーガラスを透過し結像するスポットに球面収差が発生してしまう。球面収差の発生により、結像がぼけてスポット径が大きくなるとともに、中心の光強度は低下する。スポット径が大きくなると、微細な信号を正確に読み取ることができなくなる。光の熱によって記録を行う原理の光ディスクの場合では、光の中心強度が下がれば、その温度が記録に必要な所定の値に達しないので、記録はできないし、所定温度を得るために全体光量をあげれば、所定温度以上となる領域が広がるので、微細な記録はできなくなるという問題がある。
【０００６】
上記の問題に鑑み、基板厚や光学系のずれにともなう球面収差を精度よく、安定に検出し、これを補正する光ディスク装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
斯かる光ディスク装置を図面を参照して説明する。図１７は、従来の球面収差を補正する光ディスク装置の基本的な構成を示す構成図である。半導体レーザ１０１からの光はコリメートレンズ１０２により平行光となり、ビームスプリッタ１０３を透過し、２群２枚の対物レンズ１０６、１０７により光ディスク１０８の記録膜面に、カバーガラス越しに集光されている。２群２枚の対物レンズは第１レンズ１０６が２次元アクチュエータ１０４に搭載され、光軸方向と光ディスクの半径方向に駆動される。第２レンズ１０７は第１レンズと一体となって駆動される球面収差補正用アクチュエータ１０５に搭載され、２枚のレンズの間隔を可変され、その間隔に応じた球面収差を発生させる。
【０００８】
光ディスク１０８から反射された光はビームスプリッタ１０３を反射し、光分離ホログラム１０９に入射し、図示しない光軸付近の光と周辺部分の光が、異なる方向に分離され、ともに集光レンズ１１０により、シリンドリカルレンズ１１１を通して光検出器１１２に入射している。
【０００９】
光検出器１１２には複数の受光領域があり、これらの光を複数の受光領域で分割して検出し、光電流に変換する。それらを焦点ずれ信号検出（ＡＦ）回路１１３、トラッキング誤差信号検出（ＴＲ）回路１１４、球面収差信号検出（ＳＡ）回路１１５、再生信号検出（ＲＦ）回路１１６により、電圧信号としてそれぞれの信号を出力する。
【００１０】
焦点ずれ信号は、２次元アクチュエータ１０４の焦点方向の駆動信号としてフィードバックされ、光ディスク上に常に最良な像点が結像されるように制御される。トラッキング誤差信号は２次元アクチュエータ１０４のディスク半径方向への駆動信号としてフィードバックされる。球面収差信号は球面収差補正用アクチュエータ１０５にフィードバックされ、光ディスク１０８のカバーガラスの厚さのばらつきや、レンズ間隔ずれによる球面収差を補償するように制御される。再生信号検出回路１１６においては、電流電圧変換や、波形等化処理、２値化処理等を含み、光ディスクに記録されている信号を再生する。
【００１１】
ところで、球面収差の検出のために光検出器上に集光される光束の内側と外側で独立に焦点ずれ誤差信号を検出してこれらの差信号をとる方法が提案されている。しかし、検出面上では干渉の影響で焦点ずれ信号が劣化し、球面収差を安定に検出できる範囲が狭くなるという問題がある。そこで、上記した装置においては、光検出器１１２に集光する前に光分離ホログラム１０９により光束の内側と外側を別々の光検出器１１２に集光させるようにし、それぞれ独立に焦点ずれ信号を演算したのちにこれらの差を得ることによって球面収差信号を得るように構成している。これにより球面収差信号をより安定に検出している。
【特許文献１】特開２００２−３６７１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した特許文献１に記載の光ディスク装置においては、球面収差信号を安定して検出することができるが、球面収差検出用の光分離ホログラムと特殊な分割パターンの受光素子という余分な検出部品を必要とし、その分装置が複雑になり、コストアップになるなどの難点がある。
【００１３】
また、近年、球面収差補正素子として、液晶素子を用いる提案がなされているが、レーザへの戻り光によるノイズ発生を軽減するために、偏光ビームスプリッタと１／４波長板を用いてアイソレータを構成した光ピックアップにおいて、液晶素子を用い、しかも、特別な装置を用いずに、球面収差検出を行う場合に、以下に述べる困難さが伴う。
【００１４】
これを説明するため、先ず、アイソレータの構成と機能を説明するが、これは周知の技術であるため、簡単な説明とする。
【００１５】
図２において、レーザダイオード２６から出射された光は、偏光ビームスプリッタ３０にとって、Ｐ波直線偏光である。この光は、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０は、光のＰ波成分を所定の割合、例えば９：１で、透過光と反射光に分光し、Ｓ波成分を０：１０で、透過光と反射光に分光する。従って、入射光の１０分の１が反射され、フロントモニタ３２に入射し、残りが透過する。
【００１６】
透過光は、球面収差補正用液晶素子３５を経て１／４（４分の１）波長板３６に入射し、直線偏光が円偏光に変換される。そして光は、対物レンズ４０に入射し、ディスク１の信号面で結像し、反射される。反射光は、往路を逆に辿り、１／４波長板３６を透過する。このとき、円偏光から直線偏光に変換されるが、往路とは逆位相となる。即ち偏光ビームスプリッタ３０に置けるＳ波平面になる。この光は球面収差補正用液晶素子３５を経て再び偏光ビームスプリッタ３０に入射し、１００％反射され、レーザ２６には戻らない。
【００１７】
次に、この発明の前提とする球面収差補正用液晶素子３５について簡単に説明する。この素子は、液晶が、複数の同心円帯状に分割されて封印された構成である。この素子に、屈折率が変化する方向と平行な直線偏光である平行光を入射し、各帯に印加する電圧を適当に制御することで、これに応じて屈折率が変化し、光路長が変化し、結果として透過出口で光波の位相が各帯で異なる。位相のズレを半径方向に変化させれば、球面収差をもった波となる。この球面収差の方向を、ディスクで発生する球面収差と反対とし、大きさを同じくすれば、ディスク上で結像するビームスポットで球面収差が相殺される。しかし、これとは直交する偏光面の光を入射しても機能しない。
【００１８】
次に、問題点を説明する。液晶素子を用いるためには、往路において、１／４波長板を液晶素子の下流に配置しなければならない。すると、ディスクでの反射光は、復路では先に１／４波長板を通るので、液晶素子には、往路で入射した偏光面と直交する偏光面の光となって入射する。そのため、収差を変化させる機能が働かず、波面状態に変化はない。もし、液晶素子が普通のレンズのように往復で作用するのであれば、往路において平行光で入射した光は、復路でも平行光に戻って出射されていく。しかし、液晶素子では、帰りには作用がないので、復路において平行光で出射されない。そして、球面収差補正の度合いに応じて、復路の集光拡散度合いは変わってくる。
【００１９】
往路では、光は偏光ビームスプリッタ３０で全反射され、受光素子に入射され、各種信号が得られる。液晶素子による球面収差補正の度合いによって、受光素子への集光度合いも異なるため、フォーカスエラー信号も変化し、これに応じてフォーカスサーボが作動するので、ディスク上ではデフォーカスした像となってしまう。
【００２０】
光ディスク記録再生では、先ず第１にディスク上でフォーカスさせることが大前提であるのに、これが崩れては、球面収差検出も困難である。
【００２１】
この発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものにして、別途余分な検出部品を用いず、ディスク個体差によって生じる球面収差を補正する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明は、対物レンズを通して光ディスク上にビームスポットを照射し、その光ディスクからの反射光を２分割受光素子で受光し、各受光素子の受光量を反映した電気的出力の差信号を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップの対物レンズから射出する光の球面収差を変化させる球面収差調整機構と、前記光ディスクの任意の半径位置で、前記差信号が最大となるジャストフォーカス位置を基準として、デフォーカスした場合に発生する前記差信号の劣化度合いの対称性を検出する手段と、球面収差調整機構の制御信号を検出する手段と、半径位置に対応する前記差信号の劣化度合いが最も対称となる制御信号データを格納する手段と、を備え、前記格納手段に格納された半径位置における制御信号データに基づき球面収差調整機構を制御して記録または再生を行うことを特徴とする。
【００２３】
前記格納手段に、複数の代表的な半径での前記差信号の劣化度合いが最も対称となる制御信号データを格納させ、そのデータ群から、任意の半径での入力信号を補間あるいは、最寄の半径での値で代用するように構成することができる。
【００２４】
前記格納手段に、代表的な半径での前記差信号の劣化度合いが最も対称となる制御信号データを格納させ、格納したデータから所定の演算により、任意の半径での入力信号を算出するように構成してもよい。
【００２５】
上記した構成によれば、別途余分な検出用部品を用いることなく、球面収差補正機構が往路のみで作用して、復路では作用しない機構においても、球面収差の検出と補正を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、この発明によれば、往路のみで作用し、復路では作用しない球面収差補正素子を用いた場合であっても、上記した構成によれば、別途余分な検出用部品を用いることなく、球面収差の検出と補正あるいは、試し書きによる最適補正量を絞り込むための試行錯誤回数を低減することができる。しかも、ガイド溝を持つディスクのみならず、ビット列を持つディスクであっても、差信号が発生するディスクであれば応用できるので、広範囲な物理フォーマットのディスクに応用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１および図２を参照して、この発明が適用される球面収差を検出し、それを修正する光ディスク装置を説明する。
【００２８】
図１に示すように、この実施形態の光ディスク装置においては、信号の記録再生体である光ディスク１が保持部２に保持され、スピンドルモータ３ａによって回転される。そして、光ピックアップ４からの光照射を受け、それによって光ディスク１に信号が記録されあるいは光ディスク１からの信号が再生される。光ピックアップ４は、シャフト５ａによって保持され、シャフト５ａの軸方向に移動可能に保持されている。そのシャフト５ａは、シャフトホルダ５ｂによって保持される。シャフトホルダ５ｂはシャフトホルダシャーシ５ｃ上に固定される。
【００２９】
図２に示すように、光ピックアップ４のハウジング６２内には、信号の記録再生のための光源であるレーザダイオード２６が設けられ、このレーザダイオード２６からの光は回折格子２８に入射される。回折格子２８は入射した光を３つに分け、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０は、光をその偏光に応じて、反射あるいは透過させる。偏光ビームスプリッタ３０の手前側側面には、光量を検出するためのフロントモニタ３２が配置される。また、偏光ビームスプリッタ３０の前方には、放射光を平行光に変換するためのコリメータレンズ３４が設けられ、このコリメータレンズ３４を通過した光は、液晶を用いた球面収差補正素子３５を透過する。この素子の機能については、既述の通りである。直線偏光と円偏光との変換を行う１／４（４分の１）波長板３６に与えられる。
【００３０】
１／４波長板３６を出た光は、反射ミラー３８によって反射されて、対物レンズ群４０を通して、光ディスク１上に結像される。対物レンズ４０は対物レンズホルダ４２によって固定的に保持される。対物レンズホルダ４２は、ワイヤサスペンション４６によって保持され、このワイヤサスペンション４６は、ワイヤサスペンションプレート４８によって保持される。
【００３１】
また、図２から分かるように、偏光ビームスプリッタ３０の後面側側面には、非点収差を発生させるシリンドリカルレンズ５８が設けられ、受光センサ６０は、シリンドリカルレンズ５８からの光を受け、その光を電気信号（電流または電圧）に変換する。
【００３２】
ここで、図３ないし図５に従い、通常の信号再生に用いられる光の流れを説明する。
【００３３】
レーザダイオード２６から放射状に出射された光６４ａ、６４ｂおよび６４ｃは球面波であり、回折格子２８を通過することで、それぞれに仮想光源を持った３つの球面波に分かれる。光６４ｃは、コリメータレンズ３４の光軸上のレーザダイオード２６を光源とする０次光の主光線であり、光６４ａおよび光６４ｂは、光軸に関して対称で、ｙｚ平面内に仮想光源を持つ＋１次光および−１次光の光線である。０次光は、光量が大きいメインビームとなり、信号の記録再生に用いられ、±１次光は、光量が小さい２つのサブビームとなり、ディファレンシャル・プッシュプル法と呼ばれるトラッキング・サーボに用いられる。
【００３４】
先ず、０次光の流れを説明する。偏光ビームスプリッタ３０は、光のＰ波成分を所定の割合、たとえば９：１で、透過光と反射光とに分光し、Ｓ波成分を所定の割合、たとえば０：１０で、透過光と反射光とに分光する。この光学系においては、レーザダイオード２６の直線偏光の偏光面をｚｘ平面と平行に配置しているので、レーザダイオード２６から出射される光は、全てＰ波となる。したがって、全光量の１０分の１が反射され、光６６ｃとしてフロントモニタ３２に入射され、残りの光６８ｃが透過する。
【００３５】
フロントモニタ３２に入射した光６６ｃは、電気信号に変換され、オート・パワー・コントロールに利用される。制御回路、たとえば目標光量に対応した電気信号とフロントモニタ３２の出力との差に応じた電気信号をコントローラに与え、それによってレーザ２６に供給する電流値を変化させるサーボ回路によって、この電気信号が所定の値に保たれるようにレーザダイオード２６に供給される電流が制御され、結果的に、対物レンズ４０から出射されるメインビーム７０ｃが、所定の光パワーに保たれる。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ３０を透過した光６８ｃは、コリメータレンズ３４によって、球面波から平面波へ、言い換えれば、放射光から平行光に変換される。方向は、光軸に平行である。
【００３７】
コリメータレンズ３４で変換された平行光は、液晶を用いた球面収差補正用素子を透過する。この素子の機能については、既述の通りである。この素子によって光波の球面収差は変化する。入射光が平行光であれば、出射光は若干拡散あるいは集束する。１／４波長板３６に入射し、直線偏光が円偏光に変換される。円偏光とは、光のＰ波とＳ波の位相が１／４波長ずれた状態を言う。そして光６８ｃは、反射ミラー３８で向きを変え、光７０ｃとして対物レンズ群４０に入射する。この光７０ｃは、ディスク１２の信号面で結像し（光７２ｃ）、反射される（光７４ｃ）。ディスク厚みが不適切な場合、補正がなされていなければ、これによる球面収差が発生するが、補正素子により、あらかじめ、ディスクによる球面収差と逆向きで同量の球面収差を入射光に付加してあるので、ディスク上の結像ではこれらが相殺される。
【００３８】
反射光は、往路を逆に戻り、対物レンズ４０で平行光７６ｃに変換された後、１／４波長板３６を通過する（光７８ｃ）。このとき、さらに位相が１／４波長ずれるので、円偏光から直線偏光に変換されるが、往路と違って、偏光面は、偏光ビームスプリッタ３０におけるＳ波平面、すなわち、ｙｚ平面と平行になる。
【００３９】
次に、１／４波長板３６からの平行光がコリメータレンズ３４で集束光に変換され、球面収差補正素子３５を透過し、光７８ｃとして偏光ビームスプリッタ３０に入射する。光７８ｃはＳ波に直線偏光しているので、偏光ビームスプリッタ３０では、１００％反射され、その反射光８０ｃは受光センサ６０の方向へ向きを変える。
【００４０】
直線偏光面が往路と比べ直交しているため、球面収差補正素子３５の液晶素子は作用しない。もしレンズのように往復路で作用するのであれば、往路で平行光が入射し、例えば拡散光に変換されるなら、復路では集束光で入射し、平行光に変換される。しかし、復路でレンズ作用がなければ、光は素通りし、コリメータレンズ３４へは集束光が入射する。そして、この集束あるいは拡散の度合いは、球面収差補正の度合いに応じて変化する。
【００４１】
受光センサ６０へ向かった光８０ｃは、シリンドリカルレンズ５８に入射する。シリンドリカルレンズ５８の稜線は、光軸をｘ軸方向として、ｘｙ平面と４５度を成す方向に傾いている。したがって、この断面内での光軸上の結像位置は、この断面と垂直な断面内での結像位置とは一致しない。このような非点収差を発生させるのは、フォーカス・サーボに非点収差法を用いるためである。即ち、非点収差とは、１点から出た光がレンズを通った後、１点に収束しない現象である。この現象を意図的に作り出してフォーカスエラー検出を行うのが非点収差法である。
【００４２】
光８０ｃは、コリメータレンズ３４とシリンドリカルレンズ５８とによって、受光センサ６０付近の光軸上で集光する。結像ではなく、「集光」という言葉を使ったのは、非点収差法によって、受光センサ６０に集光される光は非点隔差を持つため結像しないからである。受光センサ６０は、前述のシリンドリカルレンズ５８によって規定された２断面での、それぞれの結像点のおよそ中間位置に置かれる。
【００４３】
光８０ｃは、図６に示す、光軸位置に配置された４分割センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄに、集光される。この受光センサ６０は、記録信号を再生するためと同時に、フォーカス・サーボ用に用いるために４分割されている。４分割センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ上の信号の形は、対物レンズの焦点がディスク反射面に合っているときには平行ビームとなって戻るので、ビーム像が円形になる。レンズが近すぎる時発散反射するので、焦線が後方にずれて像が前述の４５度方向に長い楕円になる。逆に遠すぎる時は、集束反射するので、焦線が前方にずれて像が先の楕円長手方向と直交する方向に長い楕円となる。４分割センサの６０ａ、６０ｃが誤差増幅器の例えば＋側入力に与えられ、４分割センサ６０ｂ、６０ｄが誤差増幅器の例えば−側入力に与えられる。合焦点時には、４つのセンサ６０ａ〜６０ｄの出力が等しくなるため、フォーカスエラー信号はゼロとなり、光ディスクが近すぎるとき、または遠すぎるときは、センサ出力に差が出て誤差増幅器からの出力が＋−変化する。この誤差増幅器からのエラー電圧をゼロに近づけるというようにフォーカスコイルの駆動回路に送り、対物レンズを動かす。例えば、＋のエラー電圧がフォーカスコイルの駆動回路に送られた場合は、近づきすぎを意味してるから対物レンズを遠ざけ、−のエラー電圧が出たら逆に近づけるというように対物レンズ群４０を駆動し、絶えずエラー電圧をゼロに近づける操作を行う。
【００４４】
メインビームでのプッシュプル法を説明する。ビーム７６ｃがトラックの左右どちらかにずれたとき、回折現象により反射光の強度分布は非対称となる。完全にオントラックの時は均等になる。プッシュプル法は、１本のメインビームを用いて、ビームスポット上のピット進行方向に対して２分割したフォトダイオードを設け、受光量のバランスからトラッキングエラーを検出するものである。ここでは、分割センサ６０ａと６０ｂを一体とし、６０ｃと６０ｄを一体とする。オントラック時には、ピットの影が両フォトダイオードに均等にかかるため、エラー検出用差動アンプの出力はゼロとなる。ビームが左右にずれると、左右のフォトダイオードの受光量が相対的に増減し、それぞれ＋、−の出力電圧としてトラッキングエラー信号が得られる。フォトダイオードの分割方向については、周知であるため、ここでは説明を省略する。
【００４５】
球面収差補正の度合によってコリメータへ入射する光の平行度合、つまり、拡散あるいは集束度合が変化するため、受光素子へ向かう光の光軸方向の結像位置が変化する。その結果として、ディスク上でフォーカスしていても、フォーカスエラー信号は０にならず、この状態にフォーカスサーボが作用すると、ディスク上ではデフォーカスしてしまう。そのため、トラッキングサーボが働いていない場合のプッシュプル信号振幅は小さくなる。
【００４６】
±１次元はディファレンシャル・プッシュプル法と呼ばれるトラッキング・サーボに用いられるが、本発明の本質には無関係であり、周知の技術であるため、ここではその説明を省略する。
【００４７】
続いて、球面収差について説明するが、まず、光ディスク１のカバーガラスが厚くなった場合のディスク信号面でのスポットの劣化を説明し、カバーガラスの影響を、収差補正レンズの移動により相殺する方法を説明する。
【００４８】
まず、ディスク１のカバーガラスが厚くなった場合のスポットについて考える。図８は、ディスク１のカバーガラス１２ａの厚みが正常で球面収差がない場合の光線の状態を示す。図８に示すように、スポットの焦点Ａは、所定の位置で集光される。
【００４９】
ディスク１２のカバーガラス１２ａが厚くなった場合の光線の状態を図９に示す。図９に示すように、この例では、スポットの焦点Ａは、所定の位置より前方で集光されるが、フォーカスサーボにより対物レンズ群４０はディスク１２に近づきディスク信号面近傍で集光する。しかし、近軸光と周辺光の像点一致しないので、スポットは大きくなる。
【００５０】
次に、球面収差補正素子３５を作用させた場合のスポットについて考える。図１０は第１対物レンズ４０ａへの入射光が平行でなくなったため、球面収差が発生している状態を示す。このような場合には、スポットの焦点Ａは、所定の位置とは異なる位置で集光される。図１０に示す例では、スポットの焦点Ａは、所定の位置より前方で集光される場合を示している。この場合もフォーカスサーボが正しく働けば、対物レンズ群４０はディスク１２に近づきディスク信号面近傍で集光する。しかし、近軸光と周辺光の像点一致しないので、スポットは大きくなる。
【００５１】
図９に示すようなディスクのカバーガラス１２ａの厚み誤差によって発生した球面収差を相殺するために、図１０で示したのとは逆方向に球面収差を補正すれば良い。この結果、図１１に示すように、カバーガラス１２ａの厚み誤差によって発生した球面収差が相殺でき、近軸光と周辺光の像点を一致できる。
【００５２】
図７はディスク１上の記録がなされる溝であるグルーブ１２２にビームスポット７２ｃ（図３、図４）が照射された状態を示す。光ディスク１上には、メインビームと２つのサブビームが照射される。光ディスク１からの反射光は、前述のように、４分割受光センサ６０ａ〜６０ｄに集光され、図６のセンサ（Ａ＋Ｂ）からの電気的出力とセンサ（Ｃ＋Ｄ）からの電気的出力との差信号はプッシュプル信号と呼ばれている。図７において、スポット７２ｃがグルーブ１２２やこれに隣接する溝のランド１２１の中心では、プッシュプル信号は０となるが、その間では光量分布の不均衡が最大となり、プッシュプル信号は極大極小値をとるので、スポット移動距離に対して正弦波状の変化を示す。
【００５３】
なお、その他のプッシュプル信号に関しては、センサ組み合わせや分割方向も含めて、周知の技術であり、この発明に直接関係しないので、ここでは説明を省略する。
【００５４】
ここで、球面収差検出の原理を、図７と図１４を用いて説明する。先に述べたように、図７は、ディスクを半径方向に切断した断面と平面とを示した図で、下からビームがグルーブに照射された状態を表している。そして、球面収差があり、ビームスポットが絞れていない状態でビームが溝を横断したとき発生するプッシュプル信号振幅は、球面収差がなく絞れている状態の時の振幅と比べ小さくなる。
【００５５】
図１４は、球面収差を光線の軌跡によって表した模式図である。尚、図１４においては、簡略化するために、カバーガラスは省略している。図１４に示すように、光線の包絡線である火線が、スポットサイズに相当すると考えると、スポットが最も絞られた最小錯乱円となるフォーカス方向位置を基準として、スポットサイズはその前後において非対称となる。従って、デフォーカスをさせた場合のプッシュプル振幅も、最もスポットが絞られたフォーカス方向位置を基準として、その前後において非対称となる。これが対称となった場合、球面収差がない状態で、この非対称が最も小さくなった状態が、球面収差が最小になった状態と考えられる。
【００５６】
したがって、第１対物レンズ４０への入射光の広がり方を変え、それによる球面収差と、カバーガラス１２ａの厚み誤差による球面収差が重畳、あるいは相殺することで、光ディスク１上のスポット径が変化する。この状態でデフォーカスさせ、プッシュプル振幅が最大となったフォーカス位置から前後に等量だけデフォーカスさせた時の振幅を比較する。そして振幅の劣化が最も均等になった状態が、最良のスポット品位であり、球面収差が補正された状態といえる。
【００５７】
実際に球面収差調整機構、この実施形態では球面収差補正素子３５に与える入力信号を変化させることで、非対称が最小となるような球面収差調整機構の入力信号を、光ディスクの半径位置ごとに求めることができる。
【００５８】
図１５は、最適な球面収差補正の場合と、補正値をそこから互いに逆方向で同量だけオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）した場合の、プッシュプル振幅値のデフォーカス特性を示す模式図である。図１６は、最大値となるＸ軸に関しての曲線の対象性を明確にするため、各々の最大値で標準化したしたものである。球面収差補正にオフセットを与えた場合には、互いに逆向きの非対称となる。
【００５９】
本発明によって得られた球面収差補正量と実際に記録して最適となる補正量に差がある場合は、その量をあらかじめ補正しておくことができる。また、本発明の方法によって、最適な補正量に近づけておき、そこから、試し書きによる最適補正量の絞込みを行うことができる。これにより試し書き回数を削減でき時間を短縮できる。
【００６０】
その具体的な方法を説明する。半径方向に最内周と最外周との間で、光ディスク１のカバーガラス１２ａの厚み変動の影響が認識できる程度の間隔で、ピックアップ４を移動させる。光ディスク１上のビームスポットは結像されるように、フォーカスサーボが作動している。尚、トラッキングサーボは作動させずに、ビームスポットは溝あるいはピット列を追従せず、光ディスクが偏芯しているためこれらを横断する状態とする。
【００６１】
ある刻みで球面収差調整機構の入力信号、この実施形態では球面収差補正素子３５に与える入力信号を変化させる。そのときのプッシュプル信号振幅を測定し、非対称性を検出する方法が先ず挙げられる。
【００６２】
このような方法によって、各半径と、非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号との対データ群を得、そのデータを記憶装置に格納する。そして、記録／再生時には、このデータに基づき、球面収差調整機構の入力信号を制御し、光ディスクのカバーガラスの厚みによる球面収差を相殺させる。
【００６３】
球面収差調整機構の入力信号とは、たとえば、球面収差補正素子３５の液晶素子に加える電圧である。
【００６４】
上記したように、任意の半径位置で信号を記録あるいは再生する際に、データ群から、その半径位置に相当する、非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号を算出、あるいは、任意の半径から最寄の半径位置のデータで代用して、その半径における非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号を算出する。
【００６５】
任意の半径位置で信号の記録や再生を行う際には、その半径位置における、非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号となるように、設定して、記録や再生を行う。
【００６６】
実際に球面収差を補正する液晶素子の構造については、各種既存技術として報告されており、この発明は特定の方法にこだわらない。また、往復路両方で作用するような、例えば、２個のレンズを組みあわせたビームエキスパンタによる球面収差補正機構を用いても良い。
【００６７】
次に、上記した球面収差補正方法を用いた光ディスク装置の構成を図１３に示す。図１３は、球面収差を補正する光ディスク装置の基本的な実施形態を示す構成図である。
【００６８】
光検出器としての受光素子６０には複数の受光領域があり、これらの光を複数の受光領域で分割して検出し、光電流に変換する。それらを検出回路２１０に与える。検出回路２１０は、同期信号検出回路２１１、焦点ずれ信号（フォーカスエラー）信号検出回路２１２、トラッキングエラー信号検出（ＴＲ）回路２１３、アドレス検出回路２１４、再生信号検出（ＲＦ）回路２１５により、電圧信号としてそれぞれの信号を出力する。また、フロントモニタに入射した光は、レーザパワー検出回路２１６にて電気信号に変換される。
【００６９】
これら検出回路２１０の各回路からの検出信号が、マイコンなどで構成される制御部２００に与えられ、制御部２００は、これら検出回路２１０からの信号に高じて制御ドライバ２２０を制御する。
【００７０】
制御ドライバ２２０は、スピンドルモータ３ａを制御するスピンドルサーボ回路２２１、焦点ずれを制御するフォーカスサーボ回路２２２、トラックずれを制御するトラックサーボ回路２２３、球面収差用アクチュエータを制御する球面収差補正制御回路２２４、レーザパワーをコントロールするレーザパワー制御回路２２５、スレッドモータを制御するスレッドモータ制御回路２２６、を備える。
【００７１】
スピンドルサーボ回路２２１は、同期信号に基づき、制御部２００により、線速度一定になるようにスピンドルモータを制御する。
【００７２】
フォーカスエラー信号に基づき、制御部２００は、フォーカスサーボ回路２２２を制御し、２次元アクチュエータの焦点方向の駆動信号としてフィードバックし、光ディスク上に常に最良な像点が結像されるように制御する。トラッキングエラー信号に基づき、制御部２００は、トラックサーボ回路２２３を制御し、２次元アクチュエータのディスク半径方向への駆動信号としてフィードバックしてトラッキング制御する。球面収差補正制御回路２２４は、光ディスクのカバーガラスの厚さのばらつきによる球面収差を補償するように制御される。再生信号検出回路においては、電流電圧変換や、波形等化処理、２値化処理等を含み、光ディスクに記録されている信号を再生する。レーザパワー制御回路２２５は、目標光量に対応した電気信号とフロントモニタの出力との差に応じた電気信号が制御部２００に与えられ、それによってレーザに供給する電流値を変化させる。スレッドモータ制御回路２２６は、制御部２００により、光ピックアップ４を所定のアドレス位置になるように、スレッドモータ２３０を制御する。
【００７３】
上記した光ディスク装置において、半径方向に最内周と最外周との間で、制御部２００がスレッドモータ制御回路２２６を制御し、光ディスク１のカバーガラス１２ａの厚み変動の影響が認識できる程度の間隔で、ピックアップ４を移動させる。光ディスク１上のビームスポットは結像されるように、フォーカスサーボ回路２２２は制御され、フォーカスサーボが作動している。尚、トラッキングサーボ回路２２３は作動させずに、ビームスポットは溝あるいはピット列を追従せず、光ディスクが偏芯しているためこれらを横断する状態とする。
【００７４】
ある刻みで球面収差調整機構の入力信号、この実施形態では球面収差補正素子３５に与える入力信号を変化させる。そして広い範囲でデフォーカスさせ、プッシュプル信号振幅を測定し、それが最大となるフォーカス位置を求める。さらに、フォーカスエラー信号が等量だけ変化するように、デフォーカスさせ、プッシュプル振幅を測定する。そして、振幅劣化の非対称性が最小になる球面収差補正素子３５に与える入力信号を求める。この半径位置における、振幅劣化の非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号の値を制御部２００内の記憶部２０１に格納する。
【００７５】
順次、光ディスク１の半径方向に光ピックアップ４を移動させ、各半径位置における、非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号の値を制御部２００内の記憶部２０１に格納して行く。このようにして、記憶部２０１に、各半径位置に対応する非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号の値をテーブルとして保存する。
【００７６】
任意の半径位置で信号の記録や再生を行う際には、予め記憶部２０１に格納されたテーブルからその半径位置における、非対称性が最小となる球面収差調整機構の入力信号を求め、球面収差補正制御回路２２４を制御し、球面収差補正用素子に与える入力信号を制御して記録や再生を行う。
【００７７】
このように制御することで、カバーガラス１２ａの厚みの変動による球面収差を相殺して良好な記録／再生が行える。
【００７８】
上記した実施形態における記憶部２０１に、複数の代表的な半径での、非対称性が最小となる、球面収差補正機構の入力信号を記憶させ、そのデータ群から、任意の半径での入力信号を、補間あるいは、最寄の半径での値で代用するように構成することができる。
【００７９】
この方法では、任意の半径での入力値を決定するに際して、データ群が記憶されている記憶部にアクセスが必要であるため、記録スピードや再生スピードが高速になった場合、これを妨げる可能性がある。
【００８０】
このような欠点を解決するためには、半径の全領域に渡って、最適な入力値を近似式で求める方法が有効である。光ディスク１のカバーガラス１２ａの厚み誤差は、連続的な変化を示すと予想され、それによって発生する球面収差量も連続的であると考えられる。従って、これを補正する入力信号も連続的な変化をすると考えられるため、その量は、半径を変数とした２次式あるいは３次式といったｎ次式で近似できる。
【００８１】
例えば、２次式であれば係数は３つであり、これを求めるには、少なくとも３組のデータがあれば良い。３次式であれば係数は４つであり、これを求めるには、少なくとも４組のデータがあれば良い。これら係数を求め、常時計算に使用できるように、レジスタに記憶保持しておく。係数は少ないので、負担は少ない。
【００８２】
任意の半径での入力信号を求めるには、その半径を近似式に代入すれば良い。この際、記憶部にアクセスする必要がないため、記録や再生のシーケンスを遅延することはない。また、データ取得量を大幅に削減できるため、事前にデータを取得する時間を短縮できだけでなく、記憶部に負担がかからないといった長所もある。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明にかかる光ディスク装置の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明にかかる光ディスク装置の光ピックアップの構成を示す要部斜視図である。
【図３】この発明にかかる光ディスク装置の光学系におけるビームの関係を示す説明図である。
【図４】この発明にかかる光ディスク装置の光学系におけるｙｚ平面におけるビームの関係を示す説明図である。
【図５】この発明にかかる光ディスク装置の光学系におけるｘｙ平面におけるビームの関係を示す説明図である。
【図６】この発明にかかる光ディスク装置の光学系における受光センサの分割配置の関係を示す説明図である。
【図７】ディスク上の記録がなされる溝であるグルーブにビームスポットが照射された状態を示す説明図である。
【図８】ディスクのカバーガラスの厚みが正常で球面収差がない場合の光線の状態を示す模式図である。
【図９】ディスクのカバーガラスが厚くなった場合の光線の状態を示す模式図である。
【図１０】球面収差がある状態の光線の状態を示す模式図である。
【図１１】球面収差を補正した状態の光線の状態を示す模式図である。
【図１２】ディスクのカバーガラスが厚くなった場合で球面収差を相殺したの光線の状態を示す模式図である。
【図１３】この発明に係る面収差を補正する光ディスク装置の基本的な実施形態を示す構成図である。
【図１４】球面収差を光線の軌跡によって表した模式図である。
【図１５】最適な球面収差補正の場合と、補正値をそこから互いに逆方向で同量だけオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）した場合の、プッシュプル振幅値のデフォーカス特性を示す模式図である。
【図１６】最大値となるＸ軸に関しての曲線の対象性を明確にするため、各々の最大値で標準化した特性図である。
【図１７】従来の球面収差を補正する光ディスク装置の基本的な構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  光ディスク
４  光ピックアップ
４０  対物レンズ群
６０  受光センサ（素子）
２００  制御部
２１０  検出回路
２２０  制御ドライバ
【図１】
2005108334.tif 000003
【図２】
2005108334.tif 000004
【図３】
2005108334.tif 000005
【図４】
2005108334.tif 000006
【図５】
2005108334.tif 000007
【図６】
2005108334.tif 000008
【図７】
2005108334.tif 000009
【図８】
2005108334.tif 000010
【図９】
2005108334.tif 000011
【図１０】
2005108334.tif 000012
【図１１】
2005108334.tif 000013
【図１２】
2005108334.tif 000014
【図１３】
2005108334.tif 000015
【図１４】
2005108334.tif 000016
【図１５】
2005108334.tif 000017
【図１６】
2005108334.tif 000018
【図１７】
2005108334.tif 000019