(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録または再生するための微小スポットが形成される情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面の特定領域に、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置した特定パターンを形成する第１のステップと、
前記微小スポットを形成する集光レンズをその光軸に沿って移動させながら前記特定パターンを再生して、各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をそれぞれ求める第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各ピット列の再生信号の振幅変化から、最大振幅を与えるフォーカスオフセット量をそれぞれ求める第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各ピット列のフォーカスオフセット量の差が最小となるように前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正する第４のステップとを含むことを特徴とする収差補正方法。
【請求項２】
情報を記録または再生するための微小スポットが形成される情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面の特定領域に、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置された特定パターンを形成する第１のステップと、
前記第１の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅と前記第２の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅との比が所定の値となるように前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正する第２のステップとを含むことを特徴とする収差補正方法。
【請求項３】
情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器の信号出力の周波数特性が所定の周波数特性となるように補正して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の収差補正方法。
【請求項４】
情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面上に情報を記録または再生するための微小スポットを形成する、光軸に沿って移動可能な集光レンズと、
前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節する収差補正素子と、
前記情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器と、
前記光検出器から出力される、前記情報記録層の記録面の特定領域に形成された、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置してなる特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように、前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する制御手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
制御手段は、集光レンズをその光軸に沿って移動させながら、光検出器の出力から、情報記録層の記録面の特定領域に形成された、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置してなる特定パターンの再生信号を得、該得られた再生信号から、各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をそれぞれ求め、該求めた各ピット列の再生信号の振幅変化から、最大振幅を与えるフォーカスオフセット量をそれぞれ求める収差検出手段と、
前記収差検出手段にて求められた各ピット列のフォーカスオフセット量の差が最小となるように収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する入射角度制御手段とを有することを特徴とする、請求項４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面上に情報を記録または再生するための微小スポットを形成する、光軸に沿って移動可能な集光レンズと、
前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節する収差補正素子と、
前記情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器と、
前記光検出器から出力される、前記情報記録層の記録面の特定領域に形成された、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置されてなる特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように、前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する制御手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
制御手段は、
光検出器から出力される、情報記録層の記録面の特定領域に形成された、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置されてなる特定パターンの再生信号から、前記第１の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅と前記第２の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅との比を求める収差検出手段と、
前記収差検出手段にて求められた振幅比が所定の値となるように収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する入射角度制御手段とを有することを特徴とする、請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
光検出器の信号出力の周波数特性が所定の周波数特性となるように補正する可変周波数特性アンプをさらに有することを特徴とする、請求項４から７のいずれか１項に記載の光ディスク装置。
【請求項９】
特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように設定された収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節値を格納する記憶手段をさらに有し、
制御手段は、情報記録層の記録面に形成された前記特定パターン以外のピット列の再生にあたって、該ピット列についての調節値を、その周期およびディスク半径位置に応じて前記記憶手段に格納された調節値から補間算出し、該補間算出した調節値で前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を行うように構成されたことを特徴とする、請求項４または６に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を微小スポットに集光して情報の記録または再生が行われる光ディスク装置に関するものである。さらには、そのような情報の記録、再生において微小スポットに生じる収差を補正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触で高密度記録のできる情報記録媒体として光ディスクが知られており、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などが実用化されている。このような光ディスクを用いた高密度記録では、大容量化、高密度化を行うために、微小スポットを形成するために使用する光学系の集光レンズの開口数がますます大きくなってきている。例えば、ＣＤでは０．４５だった開口数は、高密度となったＤＶＤでは０．６となっており、今後は、さらに０．８以上の開口数の大きな集光レンズを用いることが検討されている。
【０００３】
ところで、光ディスクにおける情報の記録、再生は、一般に、光ディスクの情報記録層上に微小スポットを形成することにより行われる。図１５は、従来の光ディスクの情報記録層上に微小スポットが形成される様子を示す模式図である。
【０００４】
図１５を参照すると、光ディスク１００は、一般に実用化されている光ディスクであって、情報記録層１０２の表面が保護用の透明基板１０１で覆われた構造になっている。集光レンズ１０３は周知の光ディスク装置の記録・再生部の光学系を構成するものであって、情報再生用または情報記録用のレーザ光がこの集光レンズ１０３によって集光されて、光ディスク１００の情報記録層１０２表面で微小スポットが形成される。光ディスク１００は、マイクロメータオーダ以下の微小構造を持つ情報記録層１０２が透明基板１０１によって保護された構造となっており、これにより情報の記録や再生の信頼性を確保することができる。
【０００５】
上記のように集光レンズ１０３で集光されたレーザ光が透明基板１０１を通って情報記録層１０２表面に微小スポットを形成する構成において、集光レンズ１０３の開口数を大きくすると、透明基板１０１の厚さが設計値からずれた場合のスポットに発生する収差の影響が大きくなるため、微小スポットの形成が難しくなる。例えば、開口数が０．８５になると、透明基板の厚さのずれの許容値は数μｍ以下になると言われている。
【０００６】
以下、透明基板の厚さのずれが許容値内の場合と、許容値から外れた場合の球面収差の微小スポットへの影響について説明する。
【０００７】
図１６は、透明基板の厚さのずれが許容値内（透明基板の厚さがほぼ設計値（規定値）内）である場合の、焦点ずれの変化に対するスポット強度分布の変化を示したものである。この場合は、合焦点の前後でほぼ対称なビーム径変化を示す。ここで、合焦点は、集光レンズを含む光学系における物体側（光ディスク側）の焦点の合う位置をいい、カメラでいうとろの合焦点に相当する。
【０００８】
ところが、基板厚さが許容値を超えると、同心円状の波面変動となる球面収差が発生する。図１７は、透明基板の厚さのずれが許容値を超えた場合の、焦点ずれの変化に対するスポット強度分布の変化を示したものである。この場合は、焦点ずれの変化に対するスポット強度分布が合焦点前後で非対称に変化し、あるところではサイドローブが大きくなったり、ビーム径が大きくなったりと、スポット強度分布は不規則な変化を示す。このような条件では、良好な再生信号を得ることが難しくなる。
【０００９】
上記のことから、透明基板の厚さのずれが許容値を超えるような場合には、何らかの方法で透明基板の厚さずれによる収差量を検出して、その影響を補正をすることが求められる。
【００１０】
そこで、特開２０００−２０９９９号公報に記載されているような収差検出装置が提案されている。図１８は、同公報に記載された収差検出装置の概略構成を示す模式図である。
【００１１】
図１８を参照すると、この収差検出装置は、光ディスクからの反射光を検出する光学系内に干渉光学系を組み込み、干渉によって生じる強度分布の変化によって収差量を検出するものであって、干渉板２００、収束レンズ２０１、分割光検出器２０２を有する。光ディスクからの反射光、すなわち、集光レンズで集光された光のうち光ディスクで反射された光が再び集光レンズを通って、その一部が分割された光が干渉板２００に入射する。干渉板２００では、入射した反射光は分割され、分割された光は空間的に少しずらした状態で重ね合わされる。この重ね合わされた光が、収束レンズ２０１によって分割光検出器２０２に導かれる。収差が発生すると干渉条件が変わり、分割光検出器２０２で光強度分布の変化として観測することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、光ディスクのさらなる大容量化、高密度化を行うために微小スポッを形成する集光レンズの開口数を大きくする場合、光ディスクの情報記録層を保護する透明基板の厚さのずれが許容値を超える場合には、何らかの方法で透明基板の厚さずれによる収差量を検出して、その影響を補正してやる必要がある。
【００１３】
上述した特開２０００−２０９９９号公報に記載の収差検出装置は、上記の課題を解決することはできるものの、光ディスク装置の光学系に収差を検出するための新たな光学系を備える必要があるため、装置の大型化やコストの増加を招くという新たな問題を生じる。
【００１４】
本発明の目的は、上記透明基板の厚さずれによって発生する球面収差を補正することができ、装置の大型化やコストの増加を招くことのない、収差補正方法および光ディスク装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の収差補正方法は、情報を記録または再生するための微小スポットが形成される情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面の特定領域に、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置した特定パターンを形成する第１のステップと、
前記微小スポットを形成する集光レンズをその光軸に沿って移動させながら前記特定パターンを再生して、各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をそれぞれ求める第２のステップと、
前記第２のステップで求めた各ピット列の再生信号の振幅変化から、最大振幅を与えるフォーカスオフセット量をそれぞれ求める第３のステップと、
前記第３のステップで求めた各ピット列のフォーカスオフセット量の差が最小となるように前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正する第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の収差補正方法は、情報を記録または再生するための微小スポットが形成される情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面の特定領域に、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置された特定パターンを形成する第１のステップと、
前記第１の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅と前記第２の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅との比が所定の値となるように前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正する第２のステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
上記収差補正方法のいずれにおいても、情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器の信号出力の周波数特性が所定の周波数特性となるように補正して、前記透明基板の厚さの規定値からのずれに応じて生じる前記微小スポットの球面収差を補正するステップをさらに含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明の光ディスク装置は、情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面上に情報を記録または再生するための微小スポットを形成する、光軸に沿って移動可能な集光レンズと、前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節する収差補正素子と、前記情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器と、前記光検出器から出力される、前記情報記録層の記録面の特定領域に形成された、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置してなる特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように、前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
上記の場合、制御手段は、集光レンズをその光軸に沿って移動させながら、光検出器の出力から、情報記録層の記録面の特定領域に形成された、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置してなる特定パターンの再生信号を得、該得られた再生信号から、各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をそれぞれ求め、該求めた各ピット列の再生信号の振幅変化から、最大振幅を与えるフォーカスオフセット量をそれぞれ求める収差検出手段と、前記収差検出手段にて求められた各ピット列のフォーカスオフセット量の差が最小となるように収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する入射角度制御手段とを有していてもよい。
【００２５】
また、本発明の光ディスク装置は、情報記録層の記録面側が透明基板により覆われた光ディスクの、前記情報記録層の記録面上に情報を記録または再生するための微小スポットを形成する、光軸に沿って移動可能な集光レンズと、前記集光レンズに入射する光ビームの発散または収束する角度を調節する収差補正素子と、前記情報記録層の記録面に形成されたピットからの反射光を検出する光検出器と、前記光検出器から出力される、前記情報記録層の記録面の特定領域に形成された、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置されてなる特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように、前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
上記の場合、制御手段は、光検出器から出力される、情報記録層の記録面の特定領域に形成された、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが一定周期で交互に配置されてなる特定パターンの再生信号から、前記第１の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅と前記第２の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅との比を求める収差検出手段と、前記収差検出手段にて求められた振幅比が所定の値となるように収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する入射角度制御手段とを有していてもよい。
【００２６】
上記の各発明の光ディスク装置において、特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように設定された収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節値を格納する記憶手段をさらに有し、制御手段は、情報記録層の記録面に形成された前記特定パターン以外のピット列の再生にあたって、該ピット列についての調節値を、その周期およびディスク半径位置に応じて前記記憶手段に格納された調節値から補間算出し、該補間算出した調節値で前記収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節を行うように構成してもよい。
【００２７】
また、光検出器の信号出力の周波数特性が所定の周波数特性となるように補正する可変周波数特性アンプをさらに有していてもよい。
【００２８】
上記のとおりの本発明によれば、以下のような作用を奏することで、前述の課題を解決するとができる。
【００２９】
本発明によれば、記録面の特定領域に、透明基板の厚さの規定値からのずれ（以下、基板厚さずれという。）に応じて生じる微小スポットの球面収差を検出可能な特定パターンが形成されているので、この特定パターンを再生することで球面収差を検出することが可能である。この特定パターンの再生には、従来の再生用光学系を用いることができるので、球面収差を検出するために、新たな光学系を設ける必要はない。
【００３２】
本発明のうち、特定パターンが互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置したパターンからなるものにおいては、ピット列の周期に応じて異なる信号振幅の再生信号が得られ、これら各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をとると、それぞれの振幅変化の最大振幅を与える焦点ずれ量（フォーカスオフセット量）に顕著な違いが生じる。これらフォーカスオフセット量は、透明基板の厚さずれによって発生した微小スポットの球面収差に相当する。よって、各ビット列間のフォーカスオフセット量の差が最小となるように補正することで、球面収差を補正することが可能である。
【００３３】
本発明のうち、特定パターンが、情報記録層の記録面に記録される符号化データの最小周期と最大周期を含むものにおいては、符号化データの記録ピットの全ての周期について補間処理により収差補正を行うことが可能である。
【００３４】
本発明のうち、特定パターンとして、互いに周期の異なる複数のピット列が同一トラック内で全周にわたって交互に配置されているものにおいては、周方向の透明基板の厚さ変化に応じた球面収差の補正が可能である。
【００３５】
本発明のうち、特定パターンとして、第１の長さのピットまたはピット間のスペースと、第２の長さのピットまたはピット間のスペースとが、一定周期で交互に配置されているものにおいては、第１の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅と第２の長さのピットまたはピット間のスペースでの再生信号の振幅との比が、透明基板の厚さずれによって生じる球面収差に応じて変化する。よって、それらピットまたはスペース間の再生信号の振幅比を所定の値内に納まるようにすることで、球面収差を補正することが可能である。
【００３７】
本発明の光ディスク装置のうち可変周波数特性アンプを有するものにおいては、球面収差がそれほど大きくない範囲では、光ディスクから再生された信号振幅は高域側が強調されるような変化を示す（詳細は後述の実施形態を参照）ことに着目し、この周波数特性の変化を所定の周波数特性（収差のない本来の周波数特性）となるように可変周波数特性アンプによって補正される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態の光ディスクの概略構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。図１を参照すると、光ディスク１は、２枚の透明基板３で情報記録層４を挟んだ構造になっており、その記録面には同心円またはスパイラル状の情報トラックが形成される。ここでは、透明基板３は情報記録層４の表裏面にそれぞれ設けられているが、記録面側のみ設けるようにしてもよい。また、情報記録層４は多層構造のものであってもよい。情報記録層４としては、透明基板表面にエンボスピットを設けらたものや、レーザ照射により記録面の状態が変化するような記録媒体を用いたものなどがある。
【００４０】
光ディスク１の記録面の最内周には特定領域２（図１（ａ）のハッチングで示しめした領域）が設けられており、この特定領域２には、透明基板３の基板厚さずれによって発生する球面収差を検出するための特定パターンが形成されている。図２は、その特定パターンの一例を示す模式図である。この例では、特定パターンは、周期の異なる２種類のピット列５、６を交互に形成した構成になっている。ピット列５の周期は、ピット列６の周期より大きい。このような特定パターンは、エンボスピットとしてあらかじめ形成してもよく、また、周知の光ディスク装置で光ディスク１の情報記録層４に書き込むようにしてもよい。また、この特定領域２の特定パターンは、周知の光ディスク装置の読み取り用光学系を介して再生することができる。
【００４１】
次に、特定領域の特定パターンから球面収差を検出する原理について説明する。
【００４２】
図３は、周期の異なる２種類のピット列５、６を交互に形成した特定パターンを再生した信号の波形図である。図３に示すように、再生信号の振幅は、周期の大きなピット列５の部分では大きくなり、周期の小さなピット列６の部分では小さくなる。このように、特定パターンからは、ピット列の周期に応じた異なる信号振幅が得られる。
【００４３】
図４は、球面収差がない場合の、特定パターンの再生信号の焦点のずれ量に対する振幅の変化を示す図である。図４中、実線は長周期のピット列５の再生信号の振幅変化を示し、波線は短周期のピット列６の再生信号の振幅変化を示す。この例では、再生光学系の集光レンズをその光軸方向に前後に移動させることで焦点をずらし、そのときの各ピット列５、６の再生信号の振幅変化をとっている。この例から分かるように、収差がない場合は、再生スポットが再生光学系の焦点からずれた場合の再生信号の振幅の変化は、合焦点前後でほぼ対称となる。
【００４４】
図５は、球面収差がない場合における再生スポットの焦点のずれ量に対する再生信号の振幅の変化を示す図である。図５中、実線は長周期のピット列５の再生信号の振幅変化を示し、波線は短周期のピット列６の再生信号の振幅変化を示す。この例も、上記図４の場合と同様に再生光学系の焦点をずらしながら、各ピット列５、６の再生信号の振幅変化をとっている。この例から分かるように、透明基板の厚さがずれて収差が発生すると、焦点ずれ量に対する再生信号の振幅の変化は長周期のピット列５と短周期のピット列６とで異なる。特に、最大振幅を与える焦点ずれ量（フォーカスオフセット量）に顕著な違いが生じる。図５の例では、長周期のピット列５の再生信号においては、合焦点より手前側（再生光学系の焦点より手前側）で最大振幅が与えられ、短周期のピット列６の再生信号においては、合焦点より奥側（再生光学系の焦点より奥側）で最大振幅が与えられる。これは、図１７で示したようにビーム形状の変化が合焦点の前後で非対称になること、見かけ上の振幅が最大となるビーム形状条件がピット周期によって異なること、の２つ点に起因する。
【００４５】
上記の図５に示した、長周期のピット列５と短周期のピット列６のそれぞれの最大振幅を与える焦点ずれ量（フォーカスオフセット量）が、透明基板の基板厚さずれによって発生した、補正すべき球面収差に相当する。よって、図５に示した長周期のビット列５および短周期のビット列６のそれぞれの再生信号の振幅変化が、図４に示した振幅変化に近づくように、光学系自体の球面収差を補正し、あるいは、ビット列からの反射光を検出する光検出器の信号出力の周波数帯域での補正を行うことで、透明基板の基板厚さずれによって発生した球面収差の微小スポットへの影響を取り除くことができる。
【００４６】
以上のように、本形態の光ディスク１では、ディスク側に球面収差検出用の特定パターンを設けており、球面収差を検出するためにあらたな光学系を設けることなく、従来の光ヘッドの光学系で基板厚さずれを検出することができる。また、このような特定パターンは、データ量としてもわずかなものであるため、ディスク容量を損なうこともない。
【００４７】
また、本形態の光ディスク１によれば、ディスクの記録面の特定領域２に特定パターンを設けるだけで良いので、そのディスク作製にあたっては、既存の方法を採用することができ、コストが高くなることはない。
【００４８】
さらに、図５に示したような、長短周期のピット列の再生信号の振幅の変化は、基板厚さが厚い方にずれた場合と薄い方にずれた場合とでは、最大振幅を与える焦点ずれの符号が反転するため、収差の絶対値だけでなく符号による判別も行うことができる利点がある。
【００４９】
上述した本実施形態の光ディスクにおいて、特定領域２は、基板厚さずれによる球面収差を検出することができるのであれば、ディスク上のどの位置に設けてもよいが、球面収差をより効果的に補正することができるように設けることが望ましい。例えば、図１（ａ）に示したように、光ディスク装置がサーボの引き込みやディスク情報の取得を行う最内周のリードイン領域の一部を特定領域２とする場合は、ディスク再生の最初の段階で基板厚さずれによる球面収差の検出を行うことができる。また、透明基板３の基板厚さずれが光ディスク１の全面にわたってほぼ等しい場合は、特定領域２は光ディスク１の適当な一箇所に設けるだけで十分である。透明基板３の基板厚さが均一でない場合、その基板厚さの変化を考慮して特定領域２を設けることが望ましい。例えば、透明基板３を射出成形で作製する場合は、半径方向に溶融樹脂を流すため、ディスク半径方向で基板の厚さが異なる（半径依存性）。このような場合は、ディスク半径方向に複数の特定領域を設けることが望ましい。
【００５０】
図６および図７に特定領域の具体的な配置例を示す。図６の例では、光ディスク１の最内周のリードイン領域（データの始まりを示す領域）と最外周のリードアウト領域（データの終わりを示す領域）のそれぞれに特定領域２が設けられている。この場合、ディスク半径方向の厚さ依存性がほぼ一定であれば、２カ所の基板厚さずれ量からその中間領域の厚さずれ量を容易に推定することができる。図７の例は、回転方向の特定位置に内周から外周にわたって特定領域を設けた実施例である。この例では、どの半径位置でも厚さずれを検出できる利点がある。
【００５１】
なお、光ディスク１の記録層が多層媒体の場合は、各層に特定領域を設けておき、それぞれの層で収差ずれ量を求めることも可能である。また、多層媒体の場合で、各情報記録層の層間隔の精度が十分得られている場合は、所定の層（１層）にのみ特定領域を設けておき、他の情報記録層については、その所定の層における補正量に固定値のずれ分だけ加えるようにしてもよい。
【００５２】
特定領域に形成される特定パターンの周期としては、一般に記録データに使われる符号化ピット列の最小周期と最大周期を選べば、感度の高い検出が可能である。例えば、ＣＤ方式の場合、ディスクの円周に沿って少しずつ長さの異なったピットが形成されるが、そのピットの長さは全部で９とおりある。この場合、最小ピット、最大ピットの長さはそれぞれ基本単位の３倍の長さ、１１倍の長さに相当する。特定領域に形成される特定パターンの周期として、この最小ピットと最大ピットの周期を用いることで、残りの７パターンのピットの周期についても網羅されることになり、球面収差の影響を効率的に取り除くことができる。さらに、特定パターンの周期として３種類以上の周期を利用すれば、球面収差による影響を各周期について細かく補正することができ、信号全体でばらつきの少ない検出が可能となる。
【００５３】
図２に示した特定パターンの例では、隣接トラックにも同じパターンを形成しているが、このようなパターンは、収差量変化範囲が大きく、収差量の検出時のビーム径の拡大で隣接トラックからのクロストークが大きくなる場合に有効となる。また、光ディスクの偏心量を上回る多数本のトラックに同一の特定パターンを形成しておけば、フォーカスサーボだけでトラックサーボを使わない状態で、収差量を検出することも可能となる。なお、収差量変化が余り大きくない場合は、隣接トラックとの記録パターが異なっていてもよい。
【００５４】
また、トラック一周内に複数の周期のピット列を形成しておけば、トラックを移動することなく一回転で異なる周期の振幅データを取得することができる利点がある。さらに、同一周回の複数箇所に同一周期のピット列を配して、それぞれの位置からの振幅データの平均を取れば、回転にともなうばらつき成分を平均することができ、精度の高い収差検出が可能となる。
【００５５】
特定パターンとしては、図８に示すように、長さの異なるピット７、８（ピット７＞ピット８）を一定周期で交互に配列したパターンも利用可能である。この場合は、ピット列を再生したときのそれぞれのピットでの信号振幅の比が、想定される振幅比からずれることで、収差の発生量を検出することができる。検出できる収差の範囲は、先の複数周期のパターンを利用するものに比べて狭くなるが、パターン長が短くて検出できる利点がある。
【００５６】
なお、上述の説明では、ピットの長さが変化するものとして説明しているが、長さが変化するものがピットでなくスペースであってもよい。この場合は、信号が反転するだけである。
【００５７】
さらに、特定パターンとしては、読み出しの際の媒体から発生する磁界の微分値に比例した出力電圧のピーク位置に対応したピークパルスを発生するＶＦＯ（Variable Frequency Oscillator）回路によって、一定の短周期で形成されたＶＦＯパターンのピット列と、それに続く長マークパターンを含むランダムパターンのピット列の組み合わせを利用する方法もある。収差量がそれほど大きくない場合は、ランダムパターンのエンベロープ振幅（波形の振幅値を時間軸に沿って結んだ包絡線）は、長周期パターンの再生振幅と同等と見なすことができるため、短周期のＶＦＯパターンの再生振幅と組み合わせて、先の長短周期による場合と同じ原理で、基板厚さずれよる収差検出が可能となる。この場合は、特定パターンをプリフォーマットのデータと兼用できる利点がある。ただし、従来の記録型媒体に用いられているようなアドレスヘッダ領域は、ＶＦＯパターンの長さに比べてランダム領域となるアドレス領域の長さが短すぎ、また、長マークパターンの頻度も一定とならないため、そのままの状態で特定パターンとして利用することは難しい。
【００５８】
次に、上述した光ディスクを用いて情報の記録、再生の際の収差補正を行うことができる光ディスク装置について説明する。
【００５９】
図９は、本発明の光ディスクを用いた収差補正を行うことが可能な光ディスク装置の光ヘッドの一実施形態を示す構成図である。この光ディスク装置は、レーザ光源１０を備え、このレーザ光源１０から出射されたレーザ光の進行方向に、ビームスプリッタ１１、収差補正素子１４、集光レンズ１３が順次配設されている。この集光レンズ１３にてレーザ光が集光され、記録媒体である光ディスク１の情報記録層４の記録面に微小スポットが形成されるようになっている。また、光ディスク１からの反射光は再度、集光レンズ１３、収差補正素子１４を順次通ってビームスプリッタ１１に入射するようになっており、この入射光のうちビームスプリッタ１１にて反射された光の進行方向に光検出器１２が配設されている。光検出器１２の出力には、可変周波数特性アンプ１５が設けられている。実際の光学系では、フォーカスエラーやトラックエラーを検出するための光学系が組み込まれるが、本発明の原理とは関係ないので、ここでは省略している。なお、このエラー検出系には、従来の光学系をそのまま利用できる。また、集光光学系には、コリメートレンズを用いるもの、偏光ビームスプリッタと１／４波長板で反射光を効率よく分離する構成などを使用することができる。
【００６０】
収差補正素子１４は、集光レンズへの入射光ビームの発散または収束する角度を変化させるものである。図１０に、収差補正素子の一例を示す。この収差補正素子は、凹レンズ１６と凸レンズ１７を組み合わせた素子である。凹レンズ１６と凸レンズ１７の間隔を変化させることで、集光レンズへの入射光ビームの発散収束角度を変化させることができる。これにより、集光レンズへのビームの入射角度を制御することができ、集光レンズ自身が発生する球面収差を利用した、基板厚さずれによる収差の補正を行うことが可能となる。
【００６１】
図１１は、収差補正素子の別の実施例である、液晶を用いた可変焦点レンズの概略構成図である。この可変焦点レンズは、同心円状の電極パターン１８をもつ液晶素子１９より構成される。このレンズでは、電極パターン１８にかける電圧によって、液晶透過光の位相変化量を制御することができる。基板厚さのずれによる波面収差は、図１２に示す実線のように、ディスク半径方向に対して、ある位置（合焦点近傍）を境に波面収差の正負が反転し、内周側では正、外周側では負となる。特に、外周側においては、波面収差は外周側へ行くにしたがって急激に増大する傾向を示す。このような半径位置依存性に対して、図１２中のハッチング領域で示したような、液晶による液晶透過光の位相変化量の制御を行うことで、実質的に収差がない場合とほとんど同等な集光スポットを得ることができる。
【００６２】
収差補正素子としては、上記以外に、２枚の凸レンズを組み合わせたもの、ホログラムレンズなどを用いることもできる。集光光学系にコリメートレンズを用いるものにおいては、コリメートレンズ自身の位置を光軸方向に移動することで、同様の効果を得ることができる。
【００６３】
制御部２０は、光検出器１２から出力される、光ディスク１の情報記録層４の記録面の特定領域に形成された特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように、収差補正素子１４による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御するものである。この制御部２０は、収差検出部２１および入射角度制御部２２を有し、それぞれの動作は、特定パターンが図２に示したものであるか、それとも図８に示したものであるかによって異なる。
【００６４】
特定パターンが図２に示したものである場合は、収差検出部２１が、まず、集光レンズ１４をその光軸に沿って移動させながら、光検出器１２の出力から、情報記録層４の記録面の特定領域に形成された、互いに周期の異なる複数のピット列を交互に配置してなる特定パターンの再生信号を得、該得られた再生信号から、各ピット列の再生信号の焦点ずれ量に対する振幅変化をそれぞれ求め、該求めた各ピット列の再生信号の振幅変化から、最大振幅を与えるフォーカスオフセット量をそれぞれ求める。そして、入射角度制御部２２が、収差検出部２１にて求められた各ピット列のフォーカスオフセット量の差が最小となるように収差補正素子１４による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する。
【００６５】
特定パターンが図８に示したものである場合は、収差検出部２１が、まず、光検出器１２から出力される、情報記録層４の記録面の特定領域に形成された、第１の長さのピット７（またはピット間のスペース）と第２の長さのピット８（またはピット間のスペース）とが一定周期で交互に配置されてなる特定パターンの再生信号から、ピット７（またはピット間のスペース）での再生信号の振幅とピット８（またはピット間のスペース）での再生信号の振幅との比を求める。そして、入射角度制御部２２が、収差検出部２１にて求められた振幅比が所定の値となるように収差補正素子１４による入射光ビームの発散または収束角度の調節を制御する。
【００６６】
図１３は、可変周波数特性アンプによる補正の原理を示す図である。発生する球面収差がそれほど大きくない範囲では、光ディスクから再生された信号振幅は図１３の実線から点線のように高域側が強調されるような変化を示す。従って、この周波数特性の変化を本来の周波数特性（図１３中、実線で示す）に近づくように可変周波数特性アンプの特性を決めれば、再生信号特性を補正することができる。この可変周波数特性アンプによる収差補正は、基板厚さずれが大きい場合には対応が難しいが、従来の光ヘッド光学系をそのまま利用できる利点がある。
【００６７】
次に、この光ディスク装置における収差補正動作について説明する。図１４は、図９に示した光ディスク装置の光ヘッドを用いた球面収差の補正手順を示すフローチャート図である。
【００６８】
光ディスク１がセットされると（ステップＳ１）、まず収差補正が無い状態でサーボを投入して特定パターンが再生される（ステップＳ２）。この特定パターン再生は、集光レンズ１３をその光軸に沿って前後に移動させながら行う。透明基板３の厚さずれによって球面収差が生じている場合は、再生信号の振幅変化は、図５に示したように、長周期のピット列５と短周期のピット列６とで異なる振幅変化を示す。次いで、それぞれのピット列の再生信号振幅変化について、最大振幅を与える焦点ずれ量を求める（ステップＳ３）。そして、この求めた各ピット列の焦点ずれ量の差が最小となるように収差補正素子１４による収差補正を行う（ステップＳ４）。
【００６９】
上記の収差補正動作において、ステップＳ２〜Ｓ４の収差補正処理で十分な収差補正が行うことができない場合は、これらのステップＳ２〜Ｓ４の処理を複数回繰り返して最適状態に近づけることも可能である。
【００７０】
また、収差補正と同時に焦点ずれ量（フォーカスオフセット量）も最適化すれば、より理想に近い集光スポットを得ることができる。この場合は、収差補正、焦点ずれ量補正、収差補正、焦点ずれ量補正というように、収差補正と焦点ずれ量補正の処理を交互に繰り返して最適化を進める方法や、収差と焦点ずれ量を同時に変化させて、最適条件に追い込む方法などが考えられる。
【００７１】
なお、上述の収差補正フローは、特定パターンが図２に示したものの場合の処理の流れであり、特定パターンが図８に示したものの場合は、図１４に示したステップＳ３およびＳ４の処理が以下のような処理となる。
【００７２】
ステップ２にて得られた、ピット７（またはピット間のスペース）およびピット８（またはピット間のスペース）の再生信号から、ピット７（またはピット間のスペース）での再生信号の振幅とピット８（またはピット間のスペース）での再生信号の振幅との比を求め、該振幅比が所定の値となるように収差補正素子１４による収差補正を行う。
【００７３】
以上のようにして、特定パターンによる収差補正を行った後、光ディスク１の情報記録層４に記録されたデータピットの再生が行われる。通常は、光ディスク装置内に、上述の補正処理によって、特定パターンの再生信号の振幅が所定の振幅となるように設定された収差補正素子による入射光ビームの発散または収束角度の調節値を格納する記憶部（半導体メモリーなど）を有し、制御部２１が、情報記録層４の記録面に形成された特定パターン以外のピット列の再生にあたって、該ピット列についての調節値を、その周期およびディスク半径位置に応じて上記記憶部に格納された調節値から補間算出し、該補間算出た調節値で収差補正素子１４による入射光ビームの発散または収束角度の調節を行う。
【００７４】
上述の収差補正動作において、光ディスク１の特定領域２をディスク半径方向で複数領域に設けて、あらかじめそれぞれの位置での収差補正量を求めておき、予め決められた関数で特定パターンの無い半径位置での補正量を補間算出することもできる。一般の射出成形基板では、半径方向で基板厚さがリニアに変化してると仮定しても、かなりの程度で補正することが可能である。また、スピンコートで形成したような透明基板（透明膜）の場合は、最外周部のみ急速に厚くなる特性を示すので、その特性を考慮して特定領域２を設けて補正を施すようにすればよい。
【００７５】
光ディスク１が記録可能なものの場合で、特定パターンがあらかじめ形成されていない場合は、まず、収差補正無しの条件で、特定パターンの記録動作を行った後に、その記録したパターンを再生して収差補正を行うことも可能である。また、記録可能な光ディスクでは、記録パワー校正などを行うために、テスト記録専用の領域をリードインの中などに設けている場合が多いので、この領域を利用して特定パターンの記録を行うこともできる。
【００７６】
上述した光ディスク装置では、光ディスク１の透明基板の基板厚さのずれによって発生する球面収差を補正する手段として、光学的な収差補正素子１４と、光検出器１２の信号出力の周波数帯域での補正を行う可変周波数特性アンプ１５の双方を示しているが、どちらか一方だけを設けた構成としても良い。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ディスクの特定領域に特定パターンを形成するだけで、光ヘッド側に収差を検出するための特別な光学系を設けることなく、基板厚さずれによる球面収差を検出して補正することが可能なため、装置の大型化やコストの増加を招くことのない、製品化が容易な光ディスクおよび光ディスク装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光ディスクの概略構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】特定パターンの一例を示す模式図である。
【図３】周期の異なる２種類のピット列を交互に形成した特定パターンの再生信号の振幅を示す波形図である。
【図４】球面収差がない場合の、図３に示す特定パターンの再生信号の焦点のずれ量に対する振幅の変化を示す図である。
【図５】球面収差がない場合の、図３に示す特定パターンの再生信号の焦点のずれ量に対する振幅の変化を示す図である。
【図６】特定領域の一配置例を示す模式図である。
【図７】特定領域の一配置例を示す模式図である。
【図８】特定パターンの一例を示す模式図である。
【図９】本発明の光ディスクを用いた収差補正を行うことが可能な光ディスク装置の光ヘッドの一実施形態を示す構成図である。
【図１０】収差補正素子の一例を示す構成図である。
【図１１】収差補正素子の別の例である、液晶を用いた可変焦点レンズの概略構成を示す模式図である。
【図１２】波面収差とディスク半径位置との関係を示す特性図である。
【図１３】図９に示す可変周波数特性アンプによる補正の原理を説明するための特性図である。
【図１４】図９に示した光ディスク装置の光ヘッドを用いた球面収差の補正手順を示すフローチャート図である。
【図１５】従来の光ディスクの情報記録層上に微小スポットが形成される様子を示す模式図である。
【図１６】透明基板の厚さのずれが許容値内である場合の、焦点ずれの変化に対するスポット強度分布の変化を示す模式図である。
【図１７】透明基板の厚さのずれが許容値を超えた場合の、焦点ずれの変化に対するスポット強度分布の変化を示す模式図である。
【図１８】特開２０００−２０９９９号公報に記載された収差検出装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１、１００  光ディスク
２  特定領域
３、１０１  透明基板
４、１０２  情報記録層
５〜８  ピット列
１０  レーザ光源
１１  ビームスプリッタ
１２  光検出器
１３、１０３  集光レンズ
１４  収差補正素子
１５  可変周波数特性アンプ
１６  凹レンズ
１７  凸レンズ
１８  電極パターン
１９  液晶素子
２０  制御部
２１  収差検出部
２２  入射角度制御部
２００干渉板
２０１  収束レンズ
２０２  分割光検出器
【図１】
0003769666.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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