JP2002150569A - 光ディスク、収差補正方法および光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク、収差補正方法および光ディスク装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の大型化やコストの増加を招くことのな
く、透明基板の厚さずれによって発生する球面収差を補
正することができる光ディスクを提供する。 【解決手段】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4の記録面側が透明基板3
により覆われている。情報記録層4の記録面のディスク
最内周領域に形成されたリードイン領域の一部に特定領
域2が設けられ、この特定領域2には、透明基板3の厚
さの規定値からのずれ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。

Description

【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
および光ディスク装置に関するものである。さらには、
そのような光ディスクを用いた情報の記録、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20
0、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20
1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、光ディス
ク、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、本発明の光ディスクは、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において、前記情
報記録層の記録面の特定領域に、前記透明基板の厚さの
変化に応じて生じる前記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ことを特徴とす
る。
【0016】上記の場合、特定領域が、ディスク最内周
領域に形成されたリードイン領域の一部であってもよ
い。
【0017】また、特定領域が、ディスク半径位置の異
なる複数箇所に形成されてもよい。この場合、特定領域
が、ディスク最内周領域に形成されたリードイン領域の
一部、およびディスク最外周領域に形成されたリードア
ウト領域の一部にそれぞれ形成されてもよい。
【0018】また、特定パターンは、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であっても
よい。この場合、特定パターンは、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
むものであってもよい。さらに、互いに周期の異なる複
数のピット列が、同一トラック内で交互に配置されても
よい。
【0019】さらに、特定パターンは、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
されていてもよい。
【0020】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、前記透明
基板の厚さの変化に応じて生じる前記微小スポットの球
面収差を検出可能な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、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】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12に
記載の光ディスク装置。
【0027】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とを有することを特徴とする。
【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】本発明の光ディスクによれば、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。
【0030】本発明のうち、周知のサーボ引き込みやデ
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
を特定領域とするものにおいては、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。
【0031】本発明のうち、特定領域がディスク半径位
置の異なる複数箇所に形成されているものにおいては、
ディスク半径位置の異なる複数の領域について収差補正
を行うことができるので、例えば射出成形で作製された
透明基板のように、ディスク半径方向で基板の厚さが異
なる(半径依存性)ような場合に、そのディスク半径方
向の基板厚さ変化に応じた収差補正が可能である。この
場合、ディスク最内周領域に形成されたリードイン領域
の一部、およびディスク最外周領域に形成されたリード
アウト領域の一部に特定領域をそれぞれ設けておけば、
それら特定領域の特定パターンを再生することにより、
光ディスクの最内周側における球面収差の補正量と最外
周側における球面収差の補正量をそれぞれ得られ、これ
ら補正量からリードイン領域とリードアウト領域の間の
データピットが記録された部分における球面収差の補正
量を補間処理により容易に算出することが可能である。
【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。
【0036】本発明の光ディスク装置および収差補正方
法によれば、上述した本発明の光ディスクにおける作用
による、透明基板の厚さずれにより生じる微小スポット
の球面収差の補正が可能である。
【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VF
O(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2
2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S
4)。
【0069】上記の収差補正動作において、ステップS
2〜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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年11月10日(2000.11.
10)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 光ディスク、収差補正方法および光デ
ィスク装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 7/24 571 G11B 7/24 571B Fターム(参考) 5D029 WA20 WC09 WD30 5D090 AA01 CC01 CC04 CC14 DD03 FF05 FF08 GG25 HH01 LL02 5D118 AA18 AA26 BA01 BF02 BF03 CA11 CD02 CD08 CD11 DC03 DC08 DC16 5D119 AA29 AA41 BA01 DA01 DA05 EA02 EA03 EC01 JA17 JA30 JA43 KA02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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において、 前記情報記録層の記録面の特定領域に、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
    トの球面収差を検出可能な特定パターンが形成されてい
    ることを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項2】 特定領域が、ディスク最内周領域に形成
    されたリードイン領域の一部であることを特徴とする、
    請求項1に記載の光ディスク。
  3. 【請求項3】 特定領域が、ディスク半径位置の異なる
    複数箇所に形成されたことを特徴とする、請求項1に記
    載の光ディスク。
  4. 【請求項4】 特定領域が、ディスク最内周領域に形成
    されたリードイン領域の一部、およびディスク最外周領
    域に形成されたリードアウト領域の一部にそれぞれ形成
    されたことを特徴とする、請求項3に記載の光ディス
    ク。
  5. 【請求項5】 特定パターンは、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であることを特
    徴とする、請求項1に記載の光ディスク。
  6. 【請求項6】 特定パターンは、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
    ことを特徴とする、請求項5に記載の光ディスク。
  7. 【請求項7】 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たこと
    を特徴とする、請求項5に記載の光ディスク。
  8. 【請求項8】 特定パターンは、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
    いることを特徴とする、請求項1に記載の光ディスク。
  9. 【請求項9】 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。
  10. 【請求項10】 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。
  11. 【請求項11】 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9または10に記載の収差補
    正方法。
  12. 【請求項12】 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、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
    を検出可能な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。
  13. 【請求項13】 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12に記載の光ディスク装置。
  14. 【請求項14】 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12に記載の光ディスク装
    置。
  15. 【請求項15】 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12から
    14のいずれか1項に記載の光ディスク装置。
  16. 【請求項16】 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12に記載の光ディス
    ク装置。
  17. 【請求項17】 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とを有す
    ることを特徴とする光ディスク装置。
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