CN101320574A - 球面像差和散焦的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光信息记录装置。在重写型光盘装置和光学信息记录再现装置中，不依靠再现信号检测器的位置偏移和光学系统的剩余像差，就能自动地向正确的最佳点调节光学系统。使用跟踪误差信号振幅(PP振幅)同时粗调球面像差和散焦，使用再现信号振幅(RF振幅)进行微调。由于能调整成正确的球面像差的最佳点，因此，能够提高再现信号的可靠性。

Description

球面像差和散焦的调整方法

本发明申请是本申请人于2004年6月28日提交的申请号为200410062033.5发明名称为“光信息记录装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及对光盘装置、光盘介质及使用光的记录介质记录及再现信息的光信息记录装置，特别是涉及具有球面像差校正功能的光学信息记录装置。

背景技术

随着光盘和光学记录介质的高密度化，为了增大光学系统的数值孔径、并使用更短波长的光，由透镜和记录介质的制造公差引起的像差问题逐渐突出。例如，即使是相同波长的光，由记录介质的覆盖层厚度公差引起的球面像差与数值孔径的4次方成比例，急剧变大。此外，通过使用更短波长的光，即使对于相同的制造公差，像差也与波长λ成反比，像差的影响变大。

由于这些因素，在近年的高密度化的光信息记录装置的光头中，就需要具有校正球面像差的功能。而且，在本说明书中，将利用对记录介质照射光的机构和接收来自记录介质的光的机构、对记录介质进行信息的记录或再现的装置一般称作光信息记录装置。

在光信息记录装置中，需要自动调节透镜焦点的同时，还需要自动地调节球面像差。若调节球面像差量，透镜的视在上的焦点(最佳焦点距离)就有若干变化并偏移，因此，为了达到最佳的调整状态，就必须要一边使球面像差量和散焦量(デフオ一カス量)同时变化、一边进行调节。

球面像差量和散焦量的某一方没重合在最佳点上，光斑就不能缩小到高密度记录所需的充分小。此外，如果因制造公差而产生透镜的象散和光检测器的位置偏移，检测信号的零点就偏移，就不能仅用信号电平来判断球面像差量和散焦量的，准确的最佳点。因此，需要一边使球面像差量和散焦量同时变化，一边二维地搜索最佳点。

作为这样的二维的球面像差和散焦的调整方法，如日本专利特开2002-324328号所述，提出了在纵横4个方向、8个方向上二维搜索各值的方法，但是存在搜索需要时间的问题，例如在光盘装置(驱动器)中插入介质后，达到可使用状态的等待时间长。

本发明的第一目的在于提供一种克服上述问题的光盘装置(光信息记录装置)，将例如在光盘装置(驱动器)中插入光盘(介质)后的球面像差和散焦的调整尽量高速化，等待时间短。

此外，在以前提出的方案中具有这样的问题，在插入了未记录的盘(介质)的情况下，由于没有记录了标记的部分，因此，不能利用再现信号振幅(RF振幅)而不受制造公差影响地调整成准确的最佳点。

本发明的第二目的在于提供一种克服上述问题点的光盘装置(光信息记录装置)，在插入了未记录盘(介质)的情况下，能够将上述球面像差校正和散焦同时调整成准确的最佳点。

此外，根据上述目的，能够廉价地提供一种光盘装置(光信息记录装置)，缓和制造公差的限制，能够用更低的成本记录及再现大量的信息，且能够进行可靠性高的信息再现。

专利文献1：

日本专利特开2002-324328号

发明内容

本发明的目的在于提供一种球面像差和散焦的调整方法，其是光信息记录装置的球面像差和散焦的调整方法，该光信息记录装置具有：再现信号的振幅检测单元、跟踪误差信号的振幅检测单元、球面像差量的可变校正单元、以及物镜的散焦的可变控制单元，利用以光学方式对记录介质进行信息的读写的单元，将信息记录或再现于该记录介质；通过进行由上述球面像差量的可变校正单元作出的球面像差校正量的调整和由上述物镜的散焦的可变控制单元作出的散焦的调整，相对于跟踪误差信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线上的跟踪误差信号振幅，相对于最大值来决定在规定范围以内的球面像差校正量和散焦的位置；以上述已决定的球面像差校正量和散焦的位置为起始点，在相对于再现信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线上搜索该再现信号振幅的最大值；并且，求取上述球面像差和散焦的校正量。

本发明的球面像差和散焦的调整方法，使用上述二维曲线上的跟踪信号振幅的最大值作为上述规定范围。

本发明的球面像差和散焦的调整方法，在相对于上述跟踪误差信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线的倾斜方向上，上述二维曲线上的跟踪误差信号振幅相对于最大值进行规定范围以内的球面像差校正量和散焦的搜索。

在本发明中，使用跟踪误差信号振幅(PP振幅)来同时粗调球面像差和散焦，使用再现信号振幅(RF振幅)进行微调。此时，由于若跟踪误差信号振幅使球面像差量变化，则成为最大值的散焦的位置也变化，因此，按照散焦变化量对该球面像差量的比，预先使球面像差量和散焦量按固定比同时变化，来缩短二维搜索所需的时间。

此外，在使用了未记录的光盘(光信息介质)的情况下，球面像差量和散焦量的调节中不出现再现信号振幅，因此，在跟踪误差信号振幅调节到成为大致最大的点的时候，暂时在介质上写入标记，利用从写入的标记得到的再现信号，将球面像差和散焦微调向正确的最佳点。

作为其具体结构，在具有再现信号的振幅检测单元、跟踪误差信号的振幅检测单元、球面像差量的可变校正单元、物镜的散焦量的可变控制单元的光信息记录装置中，在跟踪误差信号振幅的最大值搜索中，通过在跟踪误差信号振幅检测的前后，按照由光学系统的特性决定的常数比(数学式＜范围)，同时使散焦量和球面像差校正量变化，自动调整球面像差和散焦。作为理想的比值，采用由下式求得的Δt与Δz的比值的±60％以内的值。

式1：

$\mathrm{\Δz}=-\frac{(n^2-1)}{{4n}^3}\·{\left(\mathrm{NA}\right)}^2\·\mathrm{\Δt}$

其中，n是记录介质的透明层的折射率，NA是物镜的数值孔径，Δt是球面像差的校正量，Δz是物镜的焦点位置的偏移量(散焦量)。

在上述球面像差和散焦的调整中，在散焦量和球面像差校正量的二维曲线上，在跟踪误差信号振幅的最大值搜索中以倾斜方向进行搜索，在再现信号振幅的最大值搜索中以纵横方向进行搜索。

对于重写型的光记录介质，在进行使跟踪误差信号的振幅增加的调整之后，记录标记，其后调整球面像差，使再现信号的振幅最大化，。

此时，作为进行记录的标记图形，使用标记间隔为数据区域的信道间隔的2～4倍的的标记的循环图形。

此外，在再现信号的振幅最大化调整之后，删去为了上述调整而记录的标记。

此外，根据介质的记录再现的信息的位置，预先在内周和外周或介质的两端测定球面像差，用线形内插进行计算，并设定适宜的散焦量和上述球面像差量的校正控制量。具体地说，在使用非旋转型的记录介质的情况下，具有存储介质四角的上述球面像差量的校正控制量最佳值(和上述物镜的散焦量的最佳值)的存储单元，按照进行记录再现的信息距四角的距离的比，内插上述两端的最佳值的值，作为上述散焦量和上述球面像差量的校正控制量。

在使用旋转型的记录介质的情况下，具有存储介质的内周和外周的上述球面像差量的校正控制量最佳值(和上述物镜的散焦量的最佳值)的存储单元，按照记录再现的信息的信道位置，内插上述内周和外周的最佳值的值，作为上述散焦量和上述球面像差量的校正控制量。

在记录介质使用多层记录介质的情况下，按照介质的记录再现的信息位置，预先在内周和外周或介质的两端测量各层的球面像差，用线形内插进行计算，在跳跃之前加算偏移量。(在层间跳跃时，利用上述内周外周的内插值。)

具体地说，具有存储最上层和最下层的上述球面像差量的校正控制量最佳值的存储单元，使用移动目的层的位置处的上述球面像差量的上述最佳值的内插值，作为在多个记录层间移动时设定的球面像差量的校正控制量，使用移动目的层的内周和外周的上述球面像差量的最佳值的内插值，作为在多个记录层间移动时设定的球面像差量的校正控制量，在跳跃前使其变化成该内插值。

此外，在这些记录介质中，在插入已初始化(已记录、已格式化)的盘(记录介质)的情况下，从再现信号振幅的最佳化开始，在插入未初始化的记录介质的情况下，从跟踪误差信号振幅的最佳化调整开始。

发明效果

由于即使有组装公差和光学部件的像差，也能够向正确的球面像差的最佳点进行调整，因此，能够提高再现信号的可靠性。此外，在本发明中，由于对于未记录(未初始化)的重写型光盘介质(记录介质)，也能够向正确的最佳点进行调整，因此，能够对众多种类的记录介质进行记录再现。此外，在本发明中，在调整球面像差时，由于能够先对焦点深度的最佳点偏移进行调整，因此，能够缩短介质插入后的调整的等待时间，能够立即操作。

这样，能够廉价地提供一种具有高记录密度和高可靠性、对应的记录介质种类多、操作性良好的光盘装置。

附图说明

图1是本发明涉及的球面像差和散焦的调整过程的例子。

图2是本发明涉及的具有球面像差校正功能的光信息记录装置的结构例。

图3是示出跟踪误差信号振幅的分布例的图。

图4是示出再现信号振幅的分布例的图。

图5是本发明涉及的球面像差和散焦的调整过程的例子。

图6是本发明涉及的球面像差和散焦的调整过程的例子。

图7是可适用本发明的、具有球面像差校正功能的光学系统的结构例。

图8是跟踪误差信号振幅的分布例的放大图，是等高线图。

图9是跟踪误差信号振幅的分布例的放大图，是等高线图。

图10是存在象散时的跟踪误差信号振幅的分布例。

图11是存在彗形像差时的跟踪误差信号振幅的分布例。

图12是再现信号振幅的分布例的放大图，是等高线图。

图13是存在象散时的再现信号振幅的分布例。

图14是存在彗形像差时的再现信号振幅的分布例。

图15(a)～15(d)是相对于记录标记图形周期变化的、再现信号振幅分布的变化例子。

图16是单层盘的校正方法的说明，是示出坐标配置的图。

图17是单层盘的校正过程的例子。

图18是多层盘的校正方法的说明，是示出坐标配置的图。

图19是多层盘的校正过程的例子。

图20是多层卡式记录介质的校正方法的说明，是示出坐标配置的图。

图21是多层卡式记录介质的校正过程的例子。

具体实施方式

以下，用图1～图21说明本发明的实施方式。为了容易理解，在各图中，对表示相同作用的部分赋予相同标记进行说明。

第一实施例：

重写型光盘的球面像差/散焦调整方法

用图1～图7，说明本发明涉及的具有球面像差校正功能的光盘装置(光信息记录装置)的全体结构例。

首先，图2中示出本发明涉及的具有球面像差校正功能的光盘装置(光信息记录装置)的全体结构例。

(光学系统的整体结构)

将记录介质即光盘8安装在旋转速度由旋转伺服电路9控制的电动机10上。对该介质照射来自由激光驱动电路11驱动的半导体激光器12的光。半导体激光器12的光通过准直透镜13和光束调整棱镜14后，由反射镜15改变方向，被导入到盘8上。被反射镜15反射的光，通过偏转分光镜16、液晶像差校正元件17、1/4波长板18后，由物镜19聚光照射在盘8上。物镜19安装在促动器20上，能够利用跟踪伺服电路21的信号，在信道方向上驱动焦点位置，还利用焦点伺服电路22的信号，在焦点的聚焦方向上驱动焦点位置。另外，此时利用液晶像差校正元件17来校正因盘8的基板厚度误差和物镜19产生的球面像差。球面像差校正元件根据球面像差校正驱动电路23的控制电压，在光束的内周和外周产生不同的折射率分布，补偿波面的超前和滞后，来补偿球面像差。通过校正球面像差，能够将聚光后的光斑缩小成充分小。利用该光，读取记录在盘8上的微细的标记图形，或记录标记图形。由盘8反射被照射的其中一部分光，再次通过物镜19、1/4波长板18、液晶像差校正元件17，这次被偏转分光镜16分离成朝圆柱形透镜24的方向。分离后的光通过圆柱形透镜24、聚光透镜25，由四分割光检测器26检测出，变换为电信号。用光电流放大器27放大该电信号，以该信号为基础进行加减运算，由跟踪误差信号生成电路28生成跟踪误差信号，由聚焦误差信号生成电路29生成聚焦误差信号，由再现信号生成电路30生成再现信号。利用跟踪误差信号振幅检测电路32检测出跟踪误差信号的信号振幅，然后输出。此外，由再现信号振幅检测电路32检测再现信号的信号振幅，然后输出。以这些信号振幅的信号为基础，由校正量生成电路34进行检测。上述结构除了与球面像差校正有关的部分(液晶像差校正元件17、球面像差校正驱动电路23、校正量生成电路34)之外，与一般的光盘装置的结构相同。

另一方面，得到的跟踪误差信号被提供给跟踪伺服电路21，控制物镜19在信道(track)方向的位置。由散焦量加法电路31，将散焦信号(焦点位置的校正量信号)加在聚焦误差信号上之后，供给到焦点伺服电路22中，控制物镜19的散焦量。此外，再现信号经过等效电路35、电平检测电路36、同步时钟生成电路37，由译码电路38变换成记录的原来的数字信号。这一系列的电路统一由主控制电路39控制。

在校正量生成电路34中，检测跟踪误差信号振幅和再现信号振幅，生成球面像差的校正量信号和散焦信号。下面说明该校正量生成电路34的工作。

(球面像差的校正量生成电路)

校正量生成电路34根据跟踪误差信号振幅和再现信号振幅的动作，起到生成正确的球面像差校正量和散焦量的作用。再有，散焦量是焦点位置的校正量，是指表示将焦距从聚焦误差信号等于零的点重合到偏移多少的点的、焦点位置的深度方向上的偏移量。以下，将该焦点位置的偏移称作散焦。

图3～图4中示出产生球面像差时的跟踪误差信号振幅和再现信号振幅的动作。再有，它们是由光学计算求得的理想状态。

图3是相对于球面像差量和散焦量的跟踪误差信号振幅变化。该分布在倾斜方向上具有细长的峰，成为山脉状的分布。这表示在焦点位置没正确重合的情况下，在与校正了球面像差的正确的对焦位置不同的位置，跟踪误差信号变为峰值。从而，为了向正确的对焦位置调整，就需要一边同时调整球面像差和散焦量、一边向着细长且坡度小的峰的顶点(跟踪误差信号振幅的最大值)进行调整。但是，由于在盘的旋转过程中，跟踪误差信号振幅容易根据位置产生不均，因此，会产生许多只对上述调整不能充分进行调整的情况。此外，由于光学系统的球面像差以外的其他像差(象散等)，有时会引起峰顶位置从正确的对焦位置偏移的情况。

另一方面，图4是相对于球面像差量和散焦量的再现信号振幅的变化。该分布成为在中央具有稍稍尖锐的峰，周围布满许多小矮峰的分布。中央峰不倾斜，故在峰中央附近容易寻找正确的对焦位置。从而可知，为了调整到正确的对焦位置，最好一边交替地调整球面像差量和散焦量，一边向着峰的顶点(再现信号振幅的最大值)进行调整。即使有其他像差(象散等)，峰顶点的位置也稳定在比较正确的对焦位置上。但是，在未记录盘(未初始化、未格式化的盘)中，由于还没写入标记，故无法检测到该再现信号振幅。

因此，为了在未记录盘中也能正确地调整球面像差，就需要如下2个阶段的调整，即，首先寻找图3的跟踪误差信号振幅的最大值，然后同时调整球面像差量和散焦量两者，在刚刚大致能进行调整时，写入成为再现信号源的标记，利用该标记的再现信号，寻找图4的再现信号振幅的最大值，调整球面像差量和散焦量。图5(流程图)中示出该过程。

基于来自主控制电路39的信号按上述过程进行2个阶段的调整的是校正量生成电路34。作为焦点位置的变化量，输出散焦信号，并向球面像差校正驱动电路23输出球面像差的校正量信号。利用上述过程，同时调整球面像差的校正量信号和散焦信号两者，使得跟踪误差信号振幅最大化，接着，在记录标记之后，通过交替地调整使再现信号振幅最大化，由此将光学系统向校正了球面像差后的正确的对焦位置进行调整，全体上正确地校正控制了球面像差。

再有，作为球面像差的校正量信号和散焦信号的调整法，可以使用例如二维搜索方法。关于本调整中的二维搜索过程的例子，由以后的实施例进行描述。

(效果和补充)

在本方法中，作为记录介质(光盘8)可以使用处于未记录状态且没形成标记(或坑)的介质，因此，具有不需预先形成记录标记(坑)、且成本低的优点。

此外，在本方法中，球面像差校正以外的光学系统的结构与现有的相同，因此，在这些光头中，仍可以使用与现有光学系统相同的部件和电路，故有成本低的优点。

此外，通过利用跟踪误差信号振幅进行粗调，能预先重合到再现信号振幅的中央峰附近，因此，在搜索再现信号振幅的最大值时，能防止聚光在假峰上，故具有调整的可靠性较高的优点。

此外，在有球面像差以外的其它像差的情况中，为了利用再现信号振幅进行再调整，即使在因其它像差而产生跟踪误差信号振幅的峰顶位置偏移的情况下，也能够向正确的对焦位置自动调整光学系统，具有调整的可靠性较高的优点。

即，通过对重写型的光记录介质进行如下的2各阶段的调整，在进行调整使跟踪误差信号振幅最大化之后，记录标记，再进行调整使该标记的再现信号振幅最大化；这样，能够低成本进行高可靠性的自动调整。

再有，在上述四分割光检测器26中附加了跟踪误差信号检测用的光检测器面的差动推挽方式中，也可以使用本方法。在差动推挽方式中，取代上述跟踪误差信号，使用将跟踪误差信号与附加光检测器面的信号进行加减而生成的差动推挽信号。以上叙述的跟踪误差信号的特性，在差动推挽信号中也相同。因此，本方法可以同样地在差动推挽方式中使用。

此外，为了调整而记录的上述标记，可以在进行上述调整之后盖写或删除。图6(流程图)中示出该过程。通过设为该方式，能够避免因调整时临时的标记写入引起的信息重写的不良。

此外，上述说明中示出了假设为光盘而使用旋转型记录介质的例子，但是对卡式的非旋转型记录介质进行信息记录及再现的情况，效果与上述方法相同。在非旋转型记录介质的情况下，跟踪误差信号是指，在(在记录介质上)将数据排列成一直线进行记录/再现时，获得距离上述排列的一直线的中心的偏移量的信号。在卡式介质上，若与光盘同样地在记录膜上形成沟结构，就得到与上述旋转型光盘同样的跟踪误差信号。图中示出的光头和电路仍可以适用。

此外，上述中示出了作为球面像差的校正单元使用液晶像差校正元件17的例子，但也可以取代液晶校正元件而使用透镜的组合。图7是作为球面像差的校正单元使用了可动凸透镜6和凹透镜7的组合的结构例。该情况下，通过使可动凸透镜6按照球面像差校正驱动电路23的输出成比例地变位，利用由透镜间距离的变化而产生的有效的焦点距离变化，能够以焦点位置校正的形式补偿由基板厚度不同而产生的球面像差。再有，该情况下，不需改变上述球面像差和散焦的调整过程，能直接适用。

此外，在上述中，示出了对未记录盘也适用的球面像差校正的过程，但在对已经记录了(已初始化)的盘进行球面像差调整的情况下，由于能检测出已经记录的标记的再现信号，因此，就可以直接从再现信号振幅的调整开始。因此，如图1(流程图)的过程所示，在调整的最初，检测再现信号，判定是已记录还是未记录，由此区分为是从跟踪误差信号振幅的调整开始、还是从再现信号振幅的调整开始，能够缩短对已记录盘的调整时间，并且对于任一种盘都能进行正确的球面像差调整。本发明具有能够缩短对第二次以后使用的盘进行的球面像差的调整时间。

第二实施例：

二维搜索的方法

下面，利用图8～图15(d)说明本发明涉及的球面像差/散焦调整的二维搜索的过程的例子。

(跟踪误差信号振幅的二维搜索方法)

以下，使用图8～图11说明跟踪误差信号振幅的最大化搜索的过程。

首先，图8中用放大了中央附近的等高线图示出先前在图3中示出的跟踪误差信号振幅的分布。再有，由于与先前示出的图3相比，球面像差量的轴的正负相反，所以观察到的斜度为相反。

如第一实施例中所述，跟踪误差信号振幅的分布是，相对于球面像差量和散焦量，在倾斜方向上具有细长峰，成为山脉状的分布。因此，根据球面像差量，峰取最大值的散焦量是不同的。因此，在搜索峰时，每当球面像差量变化时，就必须改变散焦量，搜索出在倾斜方向上成为最大的点并进行比较。

作为例子，若将图中白圆圈(a)的位置作为搜索的起始点，则最初使球面像差量变化，搜索跟踪误差信号振幅成为最大的(b)点。由于(b)已经位于山脉的峰上，因此，若从此仅调节散焦量，则不论变化至左右(b1)、(b2)的哪一个，跟踪误差信号振幅都变得比(b)小。因此，为了找到跟踪误差信号振幅比(b)大的的点，需要像(c)、(c’)那样向倾斜方向移动。从(c)找到振幅进一步变大的(d)，再从(d)找到(e)，这样找到振幅成为最大值的峰顶点。

这样地，在跟踪误差信号振幅的二维搜索中，为了正确地进行搜索，就需要包括对于基板厚度误差和散焦、在倾斜方向上二维地搜索信号振幅更大的一方的过程。在该搜索中，如图8的箭头所示，在上述二维曲线中如(b)→(c)、(d)→(e)所示地成为在倾斜方向上移动的轨迹。将其称作在倾斜方向上搜索。

在跟踪误差信号振幅的检测中，通常地，在盘的一次旋转内，根据旋转角度，部分时候有盘的翘起等，由于该原因，产生与焦点重合的部分和难以重合的部分，较多情况下在一周内的跟踪误差信号振幅不均匀，因此，较多情况下，在一次的振幅检测中等待盘旋转“一圈”，使得能够正确地检测一周全体。因此，检测点越多，搜索(调整)就越需要时间。因此，与上述同样地，通过在一次检测中直接搜索倾斜方向，缩短搜索所需时间的效果很大。

再有，上述的跟踪误差信号振幅的最大化，也可以不完全成为最大值。图8的中央峰的强度(十字中心处的强度)是0.626(任意强度)，但由图8可知，若能够调整到振幅0.60以上，就能够从正确的对焦位置，收在剩余球面像差量8μm(基板厚度换算)以内，散焦误差±0.7μm以内。在利用跟踪误差信号振幅的调整中，若将误差缩小在该范围内，则在以后的再现信号振幅的分布中，就进入中央峰的缓坡中，就能够在搜索再现信号振幅的最大值时，收束在正确的峰顶上。即，即使不完全是最大值，若能够调整到最大值的96％以上，就能得到本说明书中记载的期待效果。在本说明书中，将包括上述调整在内的、使振幅增加的调整称作“最大化”。

在搜索时，在倾斜方向的斜度偏移了理想斜度的情况下，根据图9，若将斜度的比值收纳在正确比值的±60％的范围内，收束速度就能得到4个方向搜索的速度的一倍以上。此外，若从理想的斜度收到±25％的范围内，收束速度就能保证最快时(±0％)的一半以上。从而，作为倾斜方向的斜度，期望从正确比值收在这些范围内。

理想地，该倾斜方向的斜度例如能由下面的比例式得到。

式1：

$\mathrm{\Δz}=-\frac{(n^2-1)}{{4n}^3}\·{\left(\mathrm{NA}\right)}^2\·\mathrm{\Δt}$

其中，Δz是散焦量，Δt是基板厚度误差，n是基板的折射率，NA是透镜的数值孔径。这是假设在直到与数值孔径NA相当的光瞳半径内的光分布为均匀的情况下，利用基板厚度误差Δt所产生的球面像差，求出Δz作为近轴像点(高斯像点)和理想像点的差了。在n＝1.6、NA＝0.85时如式2所式，

式2：

$\mathrm{\Δz}=-0.0688\·\mathrm{\Δt}=-\frac{\mathrm{\Δt}}{14.5}$

成为与固定系数成比例的常数比的关系。对于基板厚度误差14.5μm，若按散焦量1μm的比率，使相当的球面像差量和散焦量同时变化而进行校正驱动，就能够几乎不脱离跟踪误差信号振幅为最大的山脉状的峰顶而移动。但是，在入射到透镜中的光束的光量分布均匀的情况下，上式才成立，在分布不均匀的情况下，由于实质的数值孔径(NA)的值(主要)变小，因此数值变化。此外，还受到信道间隔与光斑的分辨率的比的影响。因此，例如在实际的光头中，有时上述比值(14.5)实际上会在25左右和至近二分之一的值之间变化。因此，由上述数学式得到的值是参考值，实际斜度的比值使用对各自设计的光头进行实测求得的值。

下面，图10～图11中示出球面像差以外的像差由光学系统的部件误差和位置调整误差产生时的跟踪误差信号振幅的分布的等高线图。图10是产生了象散时的分布，图11是产生了彗形像差时的分布，但在产生了象散的情况下，分布的峰的中心向左侧偏移，即使调整到峰顶点(跟踪误差信号振幅的最大点)，有时也不能调整到正确的对焦位置上。因此，可知需要如下所述的利用再现信号振幅的调整。

在本方法中，由于在球面像差调整的第一调整、即跟踪误差信号振幅的最佳点搜索中，能进行高速化调整，因此，具有能够缩短加载之后或初始化时的等待时间的优点。

(再现信号振幅的二维搜索方法)

下面，用图12～图15(d)，说明跟踪误差信号振幅的最大化搜索的过程。

首先，图12中示出先前在图4中示出的再现信号振幅的分布的等高线图，其放大了中央附近。

如第一实施例所述，对于球面像差量和散焦量，再现信号振幅的分布是在中央具有稍稍尖锐的峰、在周围布满许多小假峰。中央峰不倾斜，因此，通过独立交替地变化球面像差量和散焦量而进行调整，可寻找正确的对焦位置(中央峰的顶点)。

作为例子，若将图中白圆圈(e)的位置作为起始点进行搜索，则最初使球面像差量变化，寻找再现信号振幅成为最大的(f)点。若从此开始仅调节散焦量，就找到更接近峰顶点的(g)点，作为再现信号振幅更大的点。这样地，若搜索的起始点与中央峰附近重合，就通过使球面像差量和散焦量交替变化，就能够向振幅成为最大的峰顶点调整，使得再现信号振幅变得更大。从而可知，为了向正确的对焦位置调整，最好一边交替地调整球面像差量和散焦量，一边向着峰顶点(再现信号振幅的最大值)进行调整。这样，在再现信号振幅的二维搜索中，通过单纯地交替调整基板厚度误差和散焦，能进行大致最快的搜索。如图4的箭头所示，这样的交替调整在上述二维曲线上成为纵横移动的轨迹。将其称作在纵横方向上搜索。

下面，图13～图14中示出球面像差以外的像差由光学系统的部件误差和位置调整误差产生时的再现信号振幅的分布的等高线图。图13是产生了象散时的分布，图14是产生了彗形像差时的分布，但是，今后即使有这些像差，分布的峰中心也与图表的中心大致一致，通过调整到峰顶点(再现信号振幅的最大点)，能够调整到正确的对焦位置上。从而可知，若用再现信号振幅进行微调，就能够正确地校正在利用跟踪误差信号振幅的粗调中产生的误差。

下面，在图15(a)～(d)中示出为了得到该再现信号而改变写入的标记图形的周期时的再现信号振幅分布的等高线图。这些图是将标记部和空白部(不记录标记的部分)的长度比设为1∶1、用作为循环图形进行记录时的再现信号的振幅如图15(a)(b)(c)(d)所示地将标记周期(标记部分与空白部分的长度之和)变化为信道间隔的1.5倍、2倍、4倍、6倍时的分布。信道间隔通常设置为比光斑直径小10～20％的值，这对记录密度而言效率良好。因此，在一般的光盘装置或光记录介质中，数据区域的信道间隔成为反映光斑的分辨率的值。

在标记周期短的图15(a)中，由于分布变得稍稍倾斜，以与跟踪误差信号振幅的二维搜索同样的理由，在交替调整球面像差量和散焦量的上述调整过程中，搜索速度降低一些。另一方面，在标记周期长的图15(d)中，分布的峰中心(顶点：最大点)比图表的中心向右下侧稍微偏移(从正确的对焦位置偏移)。因此，可知在搜索再现信号振幅的最大值来搜索正确的对焦位置的情况下，记录的标记的长度以信道间隔的2～4倍左右为适合。此外，在该附近，由于峰周围的线密度高，相对于球面像差量和散焦量的变化的再现信号振幅变化也大，因此，调整灵敏度增大，容易进行调整。最好是位于2倍与4倍中间的3倍附近。

因此，通过将记录的标记周期设定为适合的长度、，将标记间隔等于数据区域的信道间隔的2～4倍的标记的循环图形用作记录的标记图形，能够用再现信号振幅的最大化搜索简单地调整到正确的对焦位置。这样，由于调整灵敏度增高，不容易受噪声等的影响，因此，有能够实现用于调整的控制结构的低成本化的优点。

再有，上述中，考虑将信道间隔作为标记的长度基准的原因是，通常信道间隔反映了光斑直径，所以可看作光斑的分辨率的基准之一。

如上所述，在球面像差和散焦的调整中，在图8～图15(d)中示出的散焦量和球面像差校正量的二维曲线上，通过在跟踪误差信号振幅的最大值搜索时在倾斜方向上搜索、在再现信号振幅的最大值搜索时切换为纵横方向的搜索，能够同时将搜索时间抑制成较短，并且可确保调整的可靠性。

(效果、补充)

如上所述，由于在跟踪误差信号振幅的分布和再现信号振幅的分布中有形状的差异，因此，在两者的最大值搜索中，切换搜索法可实现调整的高速化。在上述球面像差和散焦的调整中，在散焦量和球面像差校正量的二维曲线上，通过在跟踪误差信号振幅的最大值搜索时在倾斜方向(相对于两轴倾斜的方向)上进行搜索、在再现信号振幅的最大值搜索时在纵横方向(与两轴垂直或平行的方向)上进行搜索，从整体上能够可靠且高速地进行光学系统的调整。

在本方法中，对于未记录的记录介质，在将球面像差调整进行高可靠化的基础上，能够使全体的调整高速化。因此，具有能够高效率调节球面像差量和散焦量，能够大幅度地缩短调整光轴所需的时间的优点。此外，具有能够缩短加载之后或初始化时的等待时间的优点。

再有，在球面像差和散焦之外，有时还进行倾斜(光头与记录介质的相对斜度)的调整，该情况下，也可以构成加上倾斜(二个自由度)调整的三维/四维搜索的结构，但该情况下，例如，在抽出四个自由度中的球面像差量和散焦量的二个自由度作为二维曲线的情况下，也可以与上述同样地，对于球面像差量和散焦量进行倾斜方向及纵横方向的搜索。

此外，在本方法中，由于可不依靠盘光学系统的象散就能够向正确的最佳点调整球面像差，因此，作为介质，能够利用具有容易产生像差的厚塑料层(覆盖层、基板层)的介质。由于不依靠像差而得到稳定的光斑，因此，具有可进行更高密度的记录的优点。

(第三实施例：利用内插值的球面像差调整)

下面，用图2和图16～图21，说明具有介质的透明层厚度随记录介质的信息记录位置而发生变化时的球面像差校正功能的光信息记录装置的结构例。

(记录层仅有一层或同一记录层内的校正)

首先，用图16～图17说明根据记录层为一层或同一记录层内的记录介质的透明层厚度不均来校正球面像差的光信息记录装置的结构例。

图16是作为记录介质使用了记录层仅是一层的旋转型记录介质时的球面像差的调整方法。图17(流程图)是其调整的过程。利用第一和第二实施例中记载的方法测量内周侧(A)和外周侧(B)点的球面像差量和散焦量。作为A点和B点，理想的是在盘的数据记录区域的最内周附近和最外周附近取。将在A点得到的球面像差量设为SA1、散焦量设为DF1，同样地，将在B点得到的球面像差量设为SA2、散焦量设为DF2。

此时，利用下式求记录介质(盘)上的任意位置Px的球面像差量SAx，

式3：

$\mathrm{SAx}=\mathrm{SA}1\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}2\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}$

$\mathrm{DFx}=\mathrm{DF}1\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}2\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}$

在上述式子中，Px1、Px2、Px分别是各盘上的任意位置的半径。按照图2的结构例说明其具体的结构。主控制电路39将进行记录再现的数据的盘上位置的半径Px、已测定的内周点(A)、外周点(B)的半径P1、P2提供给校正量生成电路34。在校正量生成电路34中，按照上式，计算半径Px上的记录再现数据的位置中的球面像差量SAx和散焦量DFx，分别向球面像差校正驱动电路23和散焦量加法运算电路31输出。这样，就近似线性地校正记录介质(盘)上的任意位置的球面像差。

在记录介质使用卡式的非旋转型记录介质的情况下，或者在使用具有多个记录层的多层介质的情况下，也同样地，按照坐标对XY位置、半径方向(信道数)或层的层叠方向等各方向进行内插，计算出球面像差量和散焦量，进行校正，在使用多维地存储信息的、形状不同的记录介质的情况下，也能够同样地在任意位置近似线性地校正球面像差，并记录再现数据。

即，在该结构中，在介质的内周和外周测量上述球面像差量的校正控制量的最佳值(和上述物镜的散焦量的最佳值)，按照记录再现的信息的信道位置，内插上述内周和外周的最佳值的值，作为上述散焦量和上述球面像差量的校正控制量。

此外，例如在记录介质是多层光盘的情况下，具有如下构成。

是使用了图18所示的旋转型多层记录介质1的情况下的球面收差的调整方法。图19(流程图)是其调整的过程。若各层的间隔相同，在对层叠方向5上的层数为N层时的第Pz层的记录层进行记录再现的情况下，利用第一和第二实施例中记载的方法，测量最上层(第一层)和最下层(第N层)的数据记录区域的内周点和外周点的球面像差量和散焦量。分别将其设为SA1T、SA2T、SA1B、SA2B、DF1T、DF2T、DF1B、DF2B。

此时，如下式所示，用内插值求记录介质上任意位置的第Px、Pz层中的球面像差量SAxz和散焦量DFxz。

式4：

$\mathrm{SAxz}=(\mathrm{SA}1T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}2T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}+(\mathrm{SA}1B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}2B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

$\mathrm{DFxz}=(\mathrm{DF}1T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}2T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}+(\mathrm{DF}1B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}2B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

按照图2的结构例说明其具体结构。主控制电路39具有存储进行记录再现的数据在记录介质上的位置Px、Py和已测量的最上层和最下层的球面像差量和散焦量SA1T、SA2T、SA1B、SA2B、DF1T、DF2T、DF1B、DF2B的存储单元，将这些值提供给校正量生成电路34，校正量生成电路34按照上式，计算位置第Px、Pz层上的记录再现数据的位置中的球面像差量SAxz和焦散量DFxz，分别向球面像差校正驱动电路23和散焦量加法运算电路31输出。这样，近似线性地校正记录介质上的任意位置的球面像差。

即，在该结构中具有存储介质的内周和外周的上述球面像差量的校正控制量最佳值(和上述物镜的散焦量最佳值)的存储单元，按照进行记录再现的信息的信道位置，内插上述内周和外周的最佳值的值，作为上述散焦量和上述球面像差量的校正控制量。

此外，在该结构中具有存储对于层的重合方向的最上层和最下层的上述球面像差量的校正控制量最佳值的存储单元，作为在多个记录层间移动时设定的球面像差量的校正控制量，使用移动目的层的位置处的上述球面像差量的上述最佳值的内插值。

此外，例如在非旋转型的多层记录介质的情况下，具有如下构成。

图20是使用卡式多层记录介质2时的球面像差调整方法的例子。图21(流程图)是其调整的过程。若设各层的间隔相同，在对X轴方向3的位置为Px、Y轴方向4的位置为Py、层叠方向5上的层数为N层时的第Pz层的记录层进行记录再现的情况下，利用第一和第二实施例中记载的方法，测量的最上层(第一层)和最下层(第N层)的数据记录区域的四角(两端)的点(Px1、Py1)、(Px2、Py1)、(Px1、Py2)、(Px2、Py2)的球面像差量和散焦量。分别将其设为SA1T、SA2T、SA3T、SA4T、DF1T、DF2T、DT3T、DT4T、SA1B、SA2B、SA3B、SA4B、DF1B、DF2B、DF3B、DF4B。

此时，如下式所示，利用内插值求记录介质上的任意位置Px、Py、第Pz层的球面像差量Saxyz和散焦量Dfxyz。

式5：

$\mathrm{SAxyz}=(\mathrm{SA}1T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}2T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}$

$+(\mathrm{SA}3T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}4T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}-\mathrm{Py}1}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}$

$+(\mathrm{SA}1B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}2B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

$+(\mathrm{SA}3B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{SA}4B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}-\mathrm{Py}1}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

$\mathrm{DFxyz}=(\mathrm{DF}1T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}2T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}$

$+(\mathrm{DF}3T\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}4T\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}-\mathrm{Py}1}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{N-\mathrm{Pz}}{N-1}$

$+(\mathrm{DF}1B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}2B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

$+(\mathrm{DF}3B\frac{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1}+\mathrm{DF}4B\frac{\mathrm{Px}-\mathrm{Px}1}{\mathrm{Px}2-\mathrm{Px}1})\frac{\mathrm{Py}-\mathrm{Py}1}{\mathrm{Py}2-\mathrm{Py}1}\frac{\mathrm{Pz}-1}{N-1}$

按照图2的结构例说明其具体结构。主控制电路39将进行记录再现的数据在记录介质上的位置Px、Py、层数Pz和已测量的四角(两端)的点的位置Px1、Px2、Py1、Py2、层叠数N提供给校正量生成电路34，校正量生成电路34按照上式，计算位置Px、Py、层数Pz上的记录再现数据位置的球面像差量SAxyz和散焦量DFxyz，分别向球面像差校正驱动电路23和散焦量加法运算电路31输出。这样，近似线性地校正记录介质上任意位置的球面像差。

即，在该结构中具有对于一层记录层、存储介质四角的上述球面像差量的校正控制量最佳值(和上述物镜的散焦量最佳值)的存储单元，按照进行记录再现的信息距四角的距离的比，内插上述两端的最佳值的值，作为上述散焦量和上述球面像差量的校正控制量。

此外，在该结构中具有存储对于层的重合方向的最上层和最下层的上述球面像差量的校正控制量最佳值的存储单元，作为在多个记录层间移动时设定的球面像差量的校正控制量，使用移动目的层的位置处的上述球面像差量的上述最佳值的内插值。

(效果)

在本方法中，能够这样地在任意位置近似线性地校正球面像差。具有能够将任意信道半径的球面像差调整成正确值、在多层盘的多层间跳跃时也能够正确地调整球面像差的优点。由于在这些记录介质中能够正确地调整球面像差，因此，具有能够进行良好的信号记录/再现的优点。

(整体效果)

以上，在本发明中，在光信息记录装置中进行球面像差校正的调整时，能够在更短时间内、以更高的可靠性在任意的位置更正确地调整球面像差。

在这样的具有球面像差校正功能的光信息记录装置的光头中，已提出了许多结构，但本方式在具有一般的跟踪误差信号检测功能的、几乎所有的光头中都能直接利用，可以进行正确的球面像差校正调整，具有成本小的优点。

此外，与日本专利特开2002-358677这样的利用光束分割进行动态的球面像差检测/校正驱动的方式相比较，由于不需要搭载许多光检测器和光电放大器，故能够实现电路全体的低噪声。

因此，能够廉价地提供具有球面像差校正功能、且可靠性更高的光盘装置(光信息记录装置)。

Claims (3)

1.一种球面像差和散焦的调整方法，其是光信息记录装置的球面像差和散焦的调整方法，该光信息记录装置具有：再现信号的振幅检测单元、跟踪误差信号的振幅检测单元、球面像差量的可变校正单元、以及物镜的散焦的可变控制单元，利用以光学方式对记录介质进行信息的读写的单元，将信息记录或再现于该记录介质，其特征在于，

通过进行由上述球面像差量的可变校正单元作出的球面像差校正量的调整和由上述物镜的散焦的可变控制单元作出的散焦的调整，相对于跟踪误差信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线上的跟踪误差信号振幅，相对于最大值来决定在规定范围以内的球面像差校正量和散焦的位置；

以上述已决定的球面像差校正量和散焦的位置为起始点，在相对于再现信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线上搜索该再现信号振幅的最大值；

并且，求取上述球面像差和散焦的校正量。

2.根据权利要求1所述的球面像差和散焦的调整方法，其特征在于，

使用上述二维曲线上的跟踪信号振幅的最大值作为上述规定范围。

3.根据权利要求1或2所述的球面像差和散焦的调整方法，其特征在于，

在相对于上述跟踪误差信号振幅的散焦和球面像差校正量的二维曲线的倾斜方向上，上述二维曲线上的跟踪误差信号振幅相对于最大值进行规定范围以内的球面像差校正量和散焦的搜索。

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