JP2004014042A - 光ディスク装置および光ディスク装置における収差補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクに発生する球面収差を正確かつ安価に補償する。
【解決手段】光ディスク装置は、入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する半導体レーザ１０２と、半導体レーザ１０２から出射されたレーザ光を光ディスク１１２に集光する対物レンズ１１０と、対物レンズ１１０により集光された光が光ディスク１１２から反射した光を半導体レーザ１０２に戻す光路と、半導体レーザ１０２から出射されたレーザ光を受光するレーザ光出力検出用受光素子１２０と、光ディスク１１２に集光するレーザ光の球面収差量を変化させるコリメートレンズ１０４と、球面収差量の変化に対応させて半導体レーザ１０２の出力値をレーザ光出力検出用受光素子１２０を用いて検出して、最大の出力値に対応する球面収差量を発生させるようにコリメートレンズ１０４の位置を制御して球面収差を補償する制御回路３１２とを含む、
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクを再生および記録する光ディスク装置に関し、特に光ディスク装置において発生する収差を補償する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクに記憶されるデータの高密度化および大容量化に伴い、光ディスク上に集光する光スポットを小さくする必要がある。このために、半導体レーザの短波長化および対物レンズの高ＮＡ（開口数）化がより一層求められている。従来のＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）程度の記録密度の光ディスクにおいては、光ディスク表面の保護層となる透明基板の厚み誤差で生じる球面収差は無視できる程小さいため、従来の対物レンズのＮＡで光ディスクの再生記録層に十分小さく集光できていた。ＤＶＤではこの対物レンズのＮＡが約０．６０であったのに対して、近年では、対物レンズのＮＡが約０．８５も必要な高密度光ディスクが開発されている。このように対物レンズの高ＮＡ化が進むと、光ディスク表面の透明基板の厚み誤差により生じる球面収差を無視することができなくなる。
【０００３】
現在、この透明基板の厚みのばらつきにより発生する球面収差を補償する技術が提案されている。特開平１０−１０６０１２号公報は、温度変化によるレンズ球面収差を補正する光ディスク装置を開示する。この公報に開示された光ディスク装置は、レーザ光源と、レーザ光源よりの出射光を対物レンズに導くカップリングレンズと、光ディスクの透明基板を通して光ディスクの情報記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズと、情報記録面からの反射光を受光して信号を出力する光検出器と、レーザ光源およびカップリングレンズのうちの少なくとも一方を光軸方向に駆動する駆動回路と、光検出器の出力信号から光ディスクの種類を判定して、判定結果に応じて予め設定された位置まで駆動回路を駆動させて、駆動後の光検出器の出力信号に基づいて対物レンズの球面収差を補正するように駆動回路を駆動する制御回路とを含む。制御回路は、光検出器の出力信号から得られるＨＦ信号レベル、ＨＦ信号ジッタ、エラーレートのうち、ＨＦ信号レベルが最大となるように、またはＨＦ信号ジッタもしくはエラーレートが最小となるように、レーザ光源およびカップリングレンズのうちの少なくとも一方を光軸方向に駆動する回路を含む。
【０００４】
この公報に開示された光ディスク装置によると、光検出器の出力信号をモニタして得られた、ＨＦ信号レベル、ＨＦ信号ジッタ、エラーレートに基づいて、レーザ光源およびカップリングレンズのうちの少なくとも一方を光軸方向に駆動して、温度変化によって発生するレンズ球面収差が補正することができる。
【０００５】
また、特開２０００−１８２２５４公報は、記録／未記録ディスクに関わらず、その透過基板の厚さ誤差による球面収差を補正するピックアップ装置を開示する。この公報に開示されたピックアップ装置は、記録面上を透過基板で覆われた光ディスクに対して情報の書込みおよび読取りを行なう。このピックアップ装置は、光ビームを第１の所定開口数の対物レンズを介して記録面に照射し、記録面からの反射光を対物レンズを介して得る反射光抽出回路と、反射光抽出回路から得られた反射光のうち、第１の所定開口数より小なる第２の所定開口数以下の部分のみを介して照射された第１照射光による第１反射光を検出し、記録面における第１照射光の焦点ずれを示す第１エラー信号を生成する第１焦点誤差検出回路と、反射光抽出回路から得られた反射光のうち、第２の所定開口数より大なる所定開口数以下の部分を介して照射された第２照射光による第２反射光を検出し、記録面における第２照射光の焦点ずれを示す第２エラー信号を生成する第２焦点誤差検出回路と、第１エラー信号および第２エラー信号の少なくとも一方を用いて球面収差に対応する信号を算出する算出回路とを含む。
【０００６】
この公報に開示されたピックアップ装置によると、光路中に球面収差を検出するホログラム素子を設けて、光ディスクの記録面からの反射光のうち、対物レンズ上で第１の所定開口数より小なる第２の所定開口数以下の部分を透過した第１反射光を検出して第１エラー信号を生成する。また、反射光のうち、対物レンズ上で第２の所定開口数より大なる所定開口数以下の部分を透過した第２反射光を検出して第２エラー信号を生成する。このため、第１エラー信号および第２エラー信号の少なくとも一方を用いて透過基板の厚さの誤差により生じる球面収差を示す信号を算出できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平１０−１０６０１２号公報に開示された光ディスク装置では、記録済み光ディスクを再生することで、初めて球面収差を行うことができるが、データが記録されていない光ディスクではＨＦ信号が再生されないため、球面収差補償を行うことはできない。さらに、記録済み光ディスクでも、光ディスクの傾きや、光ディスク表面上のゴミ、汚れ、および傷によりＨＦ信号が劣化して、正常なジッター、エラーレートを得ることはできない場合があり、球面収差補償を正確に行うことができない場合がある。
【０００８】
また、上述した特開２０００−１８２２５４公報に開示されたピックアップ装置では、球面収差を検出するホログラム素子や受光素子を別途設ける必要があり、部品点数が多くなり、設備価格が高騰する。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、光ディスクの保護層となる透明基板の厚みのばらつきにより生じる球面収差を補償して光ディスクの再生および記録動作を良好に行なうことができる安価な光ディスク装置および光ディスク装置における収差補償方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る光ディスク装置は、入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する半導体レーザと、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、光ディスクを回転するための回転手段と、対物レンズにより集光された光が光ディスクから反射した光を、半導体レーザに戻す光路を形成するための光学手段と、半導体レーザから出射されたレーザ光を受光するための受光手段と、光ディスクに対して、レーザ光に残存するデフォーカス成分を補正するための補正手段と、光ディスクに集光するレーザ光の球面収差量を変化させるための球面収差変化手段と、球面収差量の変化に対応させて、光ディスクからの反射光が半導体レーザに入射することで変動する半導体レーザの複数の出力値を、受光手段を用いて検出して、検出された出力値と球面収差量との関係に基づいて、最大の出力値に対応する球面収差量を発生させるように球面収差変化手段を制御することにより、球面収差を補償するための制御手段とを含む。
【００１１】
第１の発明によると、半導体レーザは、入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する。最も多く光ディスクからの反射光が半導体レーザに入射されたとき、半導体レーザから出力されるレーザ光は最大の出力になる。光ディスクからの反射光が最も多く半導体レーザに入射される条件は、たとえば光ディスクと集光レンズとの焦点距離が合っている時であって、光ディスクに集光されるレーザ光の球面収差がないときである。すなわち、球面収差があると、半導体レーザに入射する戻り光にも球面収差が残存し、半導体レーザの内部に入射する光量が減少する。このため、半導体レーザから出射されるレーザ光の出力は、球面収差のない時の方が球面収差がある時よりも大きい。このとき、予め、光ディスクに集光されるレーザ光に残存するデフォーカス成分が補正され、デフォーカスによる光ディスクから半導体レーザに入射される戻り光量の減少の影響が排除されている。そのため、球面収差変化手段により球面収差量を種々変化させて、レーザ光の出力値を検知する。デフォーカス成分が残存しないで、レーザ光の出力値が最大になるときは、球面収差が最小となり、且つ焦点距離が合っている状態である。このため、レーザ光の出力値が最大になるように球面収差変化手段を制御することにより球面収差を補償することができる。これにより、この光ディスク装置によると、ＨＦ信号のジッターおよびエラーレートを用いる従来の球面収差補償方法に比べて、光ディスクの傾きや、光ディスク表面のゴミ、傷および汚れがあっても、レーザ光の出力値が最大になる球面収差変化手段の設定は影響を受けないため正確に球面収差を補償できる。さらに出力値を検出するための回折格子や受光素子を別途追加する必要もないため、コストメリットも大きい。その結果、光ディスクの保護層となる透明基板の厚みのばらつきにより生じる球面収差を補償して光ディスクの再生および記録動作を良好に行なうことができる安価な光ディスク装置を提供できる。
【００１２】
第２の発明に係る光ディスク装置は、第１の発明の構成に加えて、半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズをさらに含む。球面収差変化手段は、コリメートレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるための手段を含む。
【００１３】
第２の発明によると、コリメートレンズの位置を移動させて球面収差を除去する場合に、コリメートレンズの位置とレーザ光の出力値とを対応させて検出して、出力値が最大になるコリメートレンズの位置を特定することで、球面収差の補償を行なうことができる。
【００１４】
第３の発明に係る光ディスク装置は、第１の発明の構成に加えて、半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズと、コリメートレンズと対物レンズとの間に設けられた、球面収差を発生させる２以上のレンズから構成されるレンズ群とをさらに含む。球面収差変化手段は、レンズ群を構成する少なくとも１のレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるための手段を含む。
【００１５】
第３の発明によると、レンズ群のうち少なくとも１のレンズの位置を移動させて球面収差を除去する場合に、移動するレンズの位置とレーザ光の出力値とを対応させて検出して、出力値が最大になるレンズの位置を特定することで球面収差の補償を行なうことができる。
【００１６】
第４の発明に係る光ディスク装置は、第１〜第３のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた直流バイアス電流を印加することにより、半導体レーザを駆動するための駆動手段をさらに含む。
【００１７】
第４の発明によると、半導体レーザに直流バイアス電流を印加させて半導体レーザを駆動させることにより半導体レーザから出射されるレーザ光を用いて、球面収差の補償を行なうことができる。
【００１８】
第５の発明に係る光ディスク装置は、第１〜第３のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた直流バイアス電流に、予め定められた振幅および周期を有する高周波電流を加えた電流を印加することにより、半導体レーザを駆動するための駆動手段をさらに含む。
【００１９】
第５の発明によると、半導体レーザに直流バイアス電流に高周波電流を加えた電流を印加させて半導体レーザを駆動させることにより半導体レーザから出射されるレーザ光を用いて、球面収差の補償を行なうことができる。このとき、高周波電流を重畳して印加することにより、半導体レーザのレーザノイズの影響を減少させることができ、より正確に球面収差を補償することができる。
【００２０】
第６の発明に係る光ディスク装置は、第４または第５の発明の構成に加えて、駆動手段に接続され、直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するように、駆動手段を制御するための電流制御手段をさらに含む。
【００２１】
第６の発明によると、直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するため、半導体レーザの発光による発熱および駆動手段による発熱に基づく半導体レーザに印加される駆動電流の変動がなくなり、より安定した球面収差の補償を行なうことができる。
【００２２】
第７の発明に係る光ディスク装置は、第１〜第３のいずれかの発明の構成に加えて、光ディスクにデータを記録および再生するために、予め定められた条件を満足する電流を半導体レーザに印加することにより、半導体レーザを駆動するための第１の駆動手段と、第１の駆動手段とは異なる条件を満足する電流を半導体レーザに印加することにより、半導体レーザを駆動するための第２の駆動手段とをさらに含む。
【００２３】
第７の発明によると、第１の駆動手段は、たとえばデータの再生時および記録時に、半導体レーザに高周波重畳電流を印加し、第２の駆動手段は、球面収差補償時に、半導体レーザに直流バイアス電流のみを印加する。これにより、データの再生時および記録時には、高周波重畳電流の影響によりレーザノイズが低減させることができるとともに、球面収差補償時には戻り光による影響が大きく検知できるためレーザ光の出力値の取得が容易となり、データの記録時および再生時にはレーザノイズを低減しつつ、球面収差補償時にはより容易に球面収差の補償を行なうことができる。
【００２４】
第８の発明に係る光ディスク装置は、第１の発明の構成に加えて、受光手段は、半導体レーザから出射された光であって、光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させて光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む。
【００２５】
第８の発明によると、光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させるため、光ディスクからは直流成分のみを含む光が反射される。このため、半導体レーザに入射する戻り光による影響も直流成分のみとなる。その結果、検出するレーザ光の出力値も直流成分のみとすることができる。
【００２６】
第９の発明に係る光ディスク装置は、第８の発明の構成に加えて、受光手段は、回転手段による光ディスクの回転を停止させた状態で、光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む。
【００２７】
第９の発明によると、光ディスクを回転させることなく、光ディスクの表面の一点のみにレーザ光を集光させる。これにより、光ディスクの表面上の反射率のムラ、表面のゴミ、汚れおよび傷等による反射光量の変動に起因する測定誤差を削除できるので、容易かつ正確に球面収差の補償を行なうことができる。
【００２８】
第１０の発明に係る光ディスク装置は、第１の発明の構成に加えて、受光手段は、半導体レーザから出射された光であって、光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させて光ディスクから反射した光を、ピット信号として受光するための手段を含む。
【００２９】
第１０の発明によると、光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させるため、光ディスクからは直流成分と交流成分とを含む光が反射される。このため、半導体レーザに入射する戻り光による影響も直流成分と交流成分とが含まれる。従って検出するレーザ光の出力値にも直流成分と交流成分とが含まれる。ピットによる反射光の変動量をレーザ光出力検出用受光素子により検出し、レーザ受光素子の応答速度に応じて、ピット信号の振幅の平均値や最大値を検出して、球面収差の補償を行なうことができる。
【００３０】
第１１の発明に係る光ディスク装置は、第８または第１０の発明の構成に加えて、受光手段は、回転手段により光ディスクを回転させた状態で、光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む。
【００３１】
第１１の発明によると、光ディスクが回転することにより生じるレーザ光の出力値のばらつきを平均化して、より正確に球面収差の補償を行なうことができる。
【００３２】
第１２の発明に係る収差補償方法は、入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する半導体レーザと、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、光ディスクを回転するための回転手段と、対物レンズにより集光された光が光ディスクから反射した光を、半導体レーザに戻す光路を形成するための光学手段とを含む光ディスク装置における収差補償方法である。この収差補償方法は、半導体レーザから出射されたレーザ光を受光する受光ステップと、光ディスクに対して、レーザ光に残存するデフォーカス成分を補正する補正ステップと、光ディスクに集光するレーザ光の球面収差量を変化させる球面収差変化ステップと、球面収差量の変化に対応させて、光ディスクからの反射光が半導体レーザに入射することで変動する半導体レーザの複数の出力値を、受光ステップにて検出して、検出された出力値と球面収差量との関係に基づいて、最大の出力値に対応する球面収差量を発生させるように球面収差変化ステップを制御することにより、球面収差を補償する制御ステップとを含む。
【００３３】
第１２の発明によると、半導体レーザは、入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する。最も多く光ディスクからの反射光が半導体レーザに入射されたとき、半導体レーザから出力されるレーザ光は最大の出力になる。光ディスクからの反射光が最も多く半導体レーザに入射される条件は、たとえば光ディスクと集光レンズとの焦点距離が合っている時であって、光ディスクに集光されるレーザ光の球面収差がないときである。すなわち、球面収差があると、半導体レーザに入射する戻り光にも球面収差が残存し、半導体レーザの内部に入射する光量が減少する。このため、半導体レーザから出射されるレーザ光の出力は、球面収差のない時の方が球面収差がある時よりも大きい。このとき、予め、光ディスクに集光されるレーザ光に残存するデフォーカス成分が補正され、デフォーカスによる光ディスクから半導体レーザに入射される戻り光量の減少の影響が排除されている。そのため、球面収差変化ステップにて球面収差量を種々変化させて、レーザ光の出力値を検知する。デフォーカス成分が残存しないで、レーザ光の出力値が最大になるときは、球面収差がなく、焦点距離が合っている状態である。このため、レーザ光の出力値が最大になるように球面収差変化ステップを制御することにより球面収差を補償することができる。これにより、この光ディスク装置を用いた収差補償方法によると、ＨＦ信号のジッターおよびエラーレートを用いる従来の球面収差補償方法に比べて、光ディスクの傾きや、光ディスク表面のゴミ、傷および汚れがあっても、レーザ光の出力値が最大になる球面収差変化ステップにおける設定は影響を受けないため正確に球面収差を補償できる。さらに出力値を検出するための回折格子や受光素子を別途追加する必要もないため、コストメリットも大きい。その結果、光ディスクの保護層となる透明基板の厚みのばらつきにより生じる球面収差を補償して光ディスクの再生および記録動作を良好に行なうことができる安価な収差補償方法を提供できる。
【００３４】
第１３の発明に係る収差補償方法は、第１２の発明の構成に加えて、球面収差変化ステップは、コリメートレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるステップを含む。
【００３５】
第１３の発明によると、光ディスク装置は、半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズをさらに含む。コリメートレンズの位置を移動させて球面収差を除去する場合に、コリメートレンズの位置とレーザ光の出力値とを対応させて検出して、出力値が最大になるコリメートレンズの位置を特定することで、球面収差の補償を行なうことができる。
【００３６】
第１４の発明に係る収差補償方法は、第１２の発明の構成に加えて、球面収差変化ステップは、レンズ群を構成する少なくとも１のレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるステップを含む。
【００３７】
第１４の発明によると、光ディスク装置は、半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズと、コリメートレンズと対物レンズとの間に設けられた、球面収差を発生させる２以上のレンズから構成されるレンズ群とをさらに含む。レンズ群のうち少なくとも１のレンズの位置を移動させて球面収差を除去する場合に、移動するレンズの位置とレーザ光の出力値とを対応させて検出して、出力値が最大になるレンズの位置を特定することで球面収差の補償を行なうことができる。
【００３８】
第１５の発明に係る収差補償方法は、第１２〜第１４のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた直流バイアス電流を印加することにより、半導体レーザを駆動する駆動ステップをさらに含む。
【００３９】
第１５の発明によると、半導体レーザに直流バイアス電流を印加させて半導体レーザを駆動させることにより半導体レーザから出射されるレーザ光を用いて、球面収差の補償を行なうことができる。
【００４０】
第１６の発明に係る収差補償方法は、第１２〜第１４のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた直流バイアス電流に、予め定められた振幅および周期を有する高周波電流を加えた電流を印加することにより、半導体レーザを駆動する駆動ステップをさらに含む。
【００４１】
第１６の発明によると、半導体レーザに直流バイアス電流に高周波電流を加えた電流を印加させて半導体レーザを駆動させることにより半導体レーザから出射されるレーザ光を用いて、球面収差の補償を行なうことができる。このとき、高周波電流を重畳して印加することにより、半導体レーザのレーザノイズの影響を減少させることができ、より正確に球面収差を補償することができる。
【００４２】
第１７の発明に係る収差補償方法は、第１５または第１６の発明の構成に加えて、直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するように、駆動ステップを制御する電流制御ステップをさらに含む。
【００４３】
第１７の発明によると、直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するため、半導体レーザの発光による発熱および駆動手段による発熱に基づく半導体レーザに印加される駆動電流の変動がなくなり、より安定した球面収差の補償を行なうことができる。
【００４４】
第１８の発明に係る収差補償方法は、第１２の発明の構成に加えて、受光ステップは、半導体レーザから出射された光であって、光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させて光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む。
【００４５】
第１８の発明によると、光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させるため、光ディスクからは直流成分のみを含む光が反射される。このため、半導体レーザに入射する戻り光による影響も直流成分のみとなる。その結果、検出するレーザ光の出力値も直流成分のみとすることができる。
【００４６】
第１９の発明に係る収差補償方法は、第１８の発明の構成に加えて、受光ステップは、回転手段による光ディスクの回転を停止させた状態で、光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む。
【００４７】
第１９の発明によると、光ディスクを回転させることなく、光ディスクの表面の一点のみにレーザ光を集光させる。これにより、光ディスクの表面上の反射率のムラ、表面のゴミ、汚れおよび傷等による反射光量の変動に起因する測定誤差を削除できるので、容易かつ正確に球面収差の補償を行なうことができる。
【００４８】
第２０の発明に係る収差補償方法は、第１２の発明の構成に加えて、受光ステップは、半導体レーザから出射された光であって、光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させて光ディスクから反射した光を、ピット信号として受光するステップを含む。
【００４９】
第２０の発明によると、光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかにレーザ光を集光させるため、光ディスクからは直流成分と交流成分とを含む光が反射される。このため、半導体レーザに入射する戻り光による影響も直流成分と交流成分とが含まれる。従って検出するレーザ光の出力値にも直流成分と交流成分とが含まれる。ピットによる反射光の変動量をレーザ光出力検出用受光素子により検出し、レーザ受光素子の応答速度に応じて、ピット信号の振幅の平均値や最大値を検出して、球面収差の補償を行なうことができる。
【００５０】
第２１の発明に係る収差補償方法は、第１８または第２０の発明の構成に加えて、受光ステップは、回転手段により光ディスクを回転させた状態で、光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む。
【００５１】
第２１の発明によると、光ディスクが回転することにより生じるレーザ光の出力値のばらつきを平均化して、より正確に球面収差の補償を行なうことができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００５３】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に係る光ディスク装置について説明する。この光ディスク装置は、半導体レーザを含む。この半導体レーザの特性について説明する。
【００５４】
半導体レーザは、光ディスクに向けて出射する主出射面と、それに相対する裏面とに反射膜が形成された共振器の構造を有する。このため、内部で発生した光は、主出射面と裏面とにより反射を繰り返して増幅し、ある閾値にて発振したレーザ光を出射する。その際に、主出射面の反射率を裏面の反射よりも低くすることで、裏面側からの出射光量に比べて主出射面側からの出射光量が多くすることができる。
【００５５】
さらに、半導体レーザから出射される光出力は、閾値以上の範囲で動作電流に比例して大きくなり、光ディスクの再生および記録が可能となる光出力を得ることができる。逆に、主出射面の反射膜の反射率が低いことにより光ディスクからの戻り光の影響も受けやすい。このため、光ディスクにより反射された戻り光の一部が主出射面に入射した場合、主出射面の反射膜により一部は反射され、一部は透過されて半導体レーザ内部に光が侵入し、半導体レーザ内部の光が主出射面と裏面とによる反射が再び繰り返されて増幅し、その結果主出射面から出射されるレーザ光も増幅される。この戻り光による半導体レーザの光出力の変動現象は、半導体レーザの構造、共振器長、端面反射率、発振スペクトル、光学系の光路長、および温度等の様々な条件によって変わってくる。発生した半導体レーザの戻り光に対する光出力の変動はレーザノイズとなる。
【００５６】
現在、このレーザノイズの対策として、シングルモードスペクトルの半導体レーザでは、高周波重畳電流を印加して、発振スペクトルをマルチモード化することでレーザノイズを低減させる方法が一般的に採用されている。但し、上記方法でも戻り光による半導体レーザの光出力の変動を完全に押さえることは難しい。
【００５７】
ここで仮に、半導体レーザに入射する戻り光量を一定とすると、戻り光の有無による半導体レーザの動作電流Ｉ_ｏｐ−光出力Ｐ_０特性は図１（Ａ）に示すようになる。戻り光があるときの動作電流Ｉ_ｏｐ−光出力Ｐ_０特性は、戻り光のないときに比べて、発振開始電流Ｉ_ｔｈが小さくなり、かつ発振後のＰ_０／（Ｉ_ｏｐ−Ｉ_ｔｈ）の傾き（微分効率）ηも小さくなる。つまり、それぞれの直線が交わらない動作電流の領域において、その動作電流を一定（Ｉ_０）にすれば戻り光の有無で光出力Ｐ_０がＰ_１とＰ_２に変わる。これは、上述した説明の通り、半導体レーザに入射する戻り光量に依存するもので、半導体レーザに入射する戻り光量が変動すると、動作電流Ｉ_ｏｐ−光出力Ｐ_０特性も変動する。図１（Ａ）の戻り光有りの動作電流Ｉ_ｏｐ−光出力Ｐ_０特性は、戻り光量が多くなるほど、発振開始電流Ｉ_ｔｈと微分効率ηが小さくなり、逆に戻り光量が少なくなるほど、発振開始電流Ｉ_ｔｈと微分効率ηが大きくなる。
【００５８】
但し、動作電流を一定（Ｉ_０）としたとき、図１（Ｂ）に示すように、戻り光がない場合の光出力は光出力Ｐ_１となり、一定の直流成分の戻り光量がある場合の光出力Ｐ_０は光出力Ｐ_２となり、発振開始電流Ｉ_ｔｈ及び微分効率ηは、それぞれ戻り光量が多くなるほど光出力Ｐ_１に対する光出力Ｐ_２が大きくなるような値となる。一定の直流成分の戻り光量を最大値とし、一定の周期と振幅をもつ交流成分の戻り光がある場合の光出力Ｐ_０は、光出力Ｐ_２から戻り光と同じ周期で一定の振幅ΔＰだけ低くなるような交流成分を含む光出力となる。
【００５９】
次に、集光レンズによる戻り光量の影響について説明する。一定の直線成分のみの戻り光が有る場合を想定すると、半導体レーザより出射されたレーザ光が集光レンズにて光ディスクに集光され、集光レンズと光ディスク間の距離を変動できる光学系を用いると、光ディスクから反射される光が最大となる条件は、集光レンズと光ディスクとの間の距離で、光ディスク反射面にレーザ光の焦点が結ばれる時である。ただし、その焦点は、デフォーカスおよび収差がない状態とする。その戻り光が最大となる点から集光レンズと光ディスク間距離がずれることで、光ディスクからの反射光は徐々に減少する。
【００６０】
この現象を利用して、半導体レーザの動作電流を一定とし、光ディスクの距離を変化させたときの半導体レーザから出射される光出力は、図２のようになり、集光レンズと光ディスク間距離が集光レンズの焦点距離ｆ_０にて光出力が最大になる。
【００６１】
さらに、光ディスクに集光するレーザ光に収差が発生すると、光ディスクからの反射光にも収差成分が残り、半導体レーザに入射する戻り光にも収差成分が残る。半導体レーザに入射する光の収差成分が大きくなる程、半導体レーザの内部に侵入する光量が少なくなり、その結果主出射面から出射される光出力も変動することになる。これを利用して、半導体レーザの動作電流を一定とし、収差発生手段により与えられた収差を変化させたときの半導体レーザから出射される光出力は図３のようになり、収差量が最小つまり「０」となる収差発生手段「Ｌ_０」の設定にて光出力が最大となる。
【００６２】
半導体レーザの動作電流を直流バイアス電流のみとした場合はもちろん、高周波重畳電流でも、条件によっては戻り光に対してレーザノイズの影響が減少した場合でも、現象としては、戻り光のないものに近くになり、同じような特性になる。ただし、半導体レーザの動作電流を、直流バイアス電流のみとした場合でも、高周波重畳電流とした場合でも、光の有無に関わらず光出力も動作電流も変動しない点が一点（Ｉａ、Ｐａ）だけ存在する。この一点（Ｉａ、Ｐａ）から離れるほど、戻り光の有無による光出力の変動量が大きくなる。
【００６３】
本実施の形態における光ディスク装置は、このような半導体レーザの特性を利用したものである。半導体レーザの動作電流を一定とし、光ディスクに対して集光レンズによりレーザ光を合焦した後、収差を変動させる手段を用いて光ディスクに集光するレーザ光に収差を発生させる。その収差量を可変させることで、半導体レーザに入射するレーザ光の収差量を変動させ、その結果半導体レーザから出射される光出力が変動する。その光出力の変動量を、収差の変動量もしくは収差に対応する収差変動手段の設定値の変動量に対応してモニターし、光出力の変動量が最大となるように、収差の変動量もしくは収差に対応する収差変動手段を設定することで、光ディスクに集光するレーザ光の収差を最小にすることができる。
【００６４】
図４に、本実施の形態に係る光ディスク装置内に搭載された光ピックアップ装置１００の構成図を示す。この光ディスク装置は、コリメートレンズ１０４を光軸に平行な方向に移動させて、光ディスク１１２に集光されたレーザ光に発生する球面収差を補償する。
【００６５】
図４に示した光ピックアップ装置１００は、半導体レーザ１０２と、半導体レーザ１０２から出射されたレーザ光を平行な光にするためのコリメートレンズ１０４と、平行な光を光ディスク１１２に集光する対物レンズ１１０と、平行な光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光ビームスプリッター１０６（以下、「ＰＢＳ」と略す。）と、半導体レーザ１０２より出射された光をＰＢＳ１０６より分離された直線偏光を円偏光にする１／４波長板１０８と、往路においてＰＢＳ１０６より分離された偏光光を電気信号に変換するレーザ光出力検出用受光素子１２０と、光ディスク１１２の再生記録面１１２Ａにより反射された光信号を検出する信号検出用受光素子１１８と、信号検出用受光素子１１８に光を集光させるための集光レンズ１１４と、集光レンズ１１４により集光される光に非点収差を発生させるシリンドリカルレンズ１１６とを含む。
【００６６】
信号検出用受光素子１１８の形状は、サーボ信号の検出方法により様々な提案ができるが、ここでは説明を簡略化するために、たとえば１ビーム方式を使用できる４分割形状を採用すると想定する。この４分割受光素子の出力信号の演算で、非点収差法によりフォーカスエラー信号を、プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を、総和でトータル信号を検出できる。
【００６７】
従来は、ＰＢＳ１０６により分離された直線偏光の偏光方向に対して、１／４波長板１０８の結晶軸を４５°傾けることで円偏光にして、光ディスク１１２からの反射光を半導体レーザ１０２に戻さない構造であった。
【００６８】
しかし、本実施の形態に係る光ディスク装置においては、光ディスク１１２からの反射光の一部を半導体レーザ１０２に入射させる必要がある。このため、ＰＢＳ１０６より分離された直線偏光の偏光方向に対して、１／４波長板１０８の結晶軸の回転を４５°からずらす。これにより、両偏光成分が等しくない大きさの偏光光を通すことで、光ディスク１１２からの反射光をＰＢＳ１０６で分離した復路光に偏光成分を残し、半導体レーザ１０２に光ディスク１１２からの反射光を入射させることができる。もしくは、１／４波長板１０８の結晶軸方向を１／４波長板１０８に入射する直線偏光の偏光方向に対して４５°のままにして、ＰＢＳ１０６の偏光の透過率および反射率の設定を、それぞれ１００％から低く設定する。これにより、光ディスク１１２からの反射光をＰＢＳ１０６で分離した復路光に偏光成分を残し、半導体レーザ１０２に光ディスク１１２からの反射光を入射させることができる。本実施の形態に係る光ディスク装置は、このような光学系により、半導体レーザ１０２の戻り光による光出力の変動の現象を発生させ、球面収差を補償する。
【００６９】
半導体レーザ１０２より出射された往路光のうち、ＰＢＳ１０６により反射された直線偏光光をレーザ光出力検出用受光素子１２０にて受光し、光ディスク１１２からの反射光の一部を半導体レーザ１０２に入射させることで、半導体レーザ１０２の光出力の変動を確認することができる。
【００７０】
図５に、本実施の形態に係る光ディスク装置のブロック図を示す。このブロック図は、図４の光ピックアップ装置１００と、光ピックアップ装置１００に搭載され、対物レンズ１１０の位置をフォーカス方向およびトラッキング方向に動かす対物レンズ駆動アクチュエータ２００と、対物レンズ駆動アクチュエータ２００に電流を印加するアクチュエータ駆動回路３０２と、半導体レーザ１０２を駆動させるレーザ駆動回路３００と、レーザ受光素子１２０から得られた光出力信号を増幅させる光出力信号処理回路３１４と、信号検出用受光素子１１８から得られた信号を増幅および演算してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号のサーボ信号を生成するサーボ信号生成回路３０４と、サーボ信号生成回路３０４で生成されたフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボを行うフォーカスサーボ回路３０６Ｂと、トラッキングエラー信号に基づいてトラッキングサーボを行うトラッキングサーボ回路３０６Ａと、フォーカスエラー信号に直流成分のフォーカスバイアスを印加し対物レンズ１１０の位置を光軸と平行な方向に移動させるフォーカスバイアス回路３０８と、コリメートレンズ１０４の位置を光軸に平行な方向に移動させるコリメートレンズ駆動アクチュエータ２０２と、コリメートレンズ駆動アクチュエータ２０２を電気信号にて駆動させるコリメートレンズ駆動回路３１６と、コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号と光出力信号処理回路３１４から出力される光出力信号とをサンプル情報として対応させて記憶するメモリ回路３１０と、サンプル情報によりコリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号を制御する制御回路３１２と、デフォーカス検出回路（図示しない）とを含む。
【００７１】
制御回路３１２は、取得したサンプルについての情報に基づいて、この光ディスク装置の全体を制御するとともに、光軸に平行な方向におけるコリメートレンズ１０４の位置を制御する。
【００７２】
以下の説明においては、レーザ駆動回路３００は、半導体レーザの発光による発熱による駆動電流の変化がなく、常に一定の直流バイアス電流を半導体レーザ１０２に印加するＡＣＣ（Ａｕｔｏ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路について述べるが、本発明はこれに限定されない。発熱による影響が少ない領域であればＡＣＣ方式にする必要はなく、例えば熱が伝わらない程極めて短時間で所定電流を印加する方式等でもよい。また、記録対応の光ディスク装置で一般的に使用されている所定の直流バイアス電流に所定の振幅と周期の交流成分をもつ高周波電流を印加した高周波重畳電流を半導体レーザ１０２に印加しても構わない。ただし、再生および記録時と球面収差補償時との半導体レーザの駆動方式を統一することで部品点数を低減させることができるが、戻り光の影響も同時に低減されることに注意する必要がある。
【００７３】
図６を参照して、本実施の形態に係る光ディスク装置の制御回路３１２で実行される処理の制御構造をフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、制御回路３１２は、半導体レーザ１０２を点灯させる。Ｓ１０２にて、制御回路３１２は、光ディスク１１２を予め定められた回転数で回転させる。Ｓ１０４にて、制御回路３１２は、対物レンズ１１０から出射されるレーザ光が、光ディスク１１２の予め定められたマーク長のエンボスピットからなるピット領域に集光する位置に、光ピックアップ装置１００を移動させる。
【００７５】
このエンボスピットには、様々なものがあるが、たとえばアドレス信号として２Ｔ信号および３Ｔ信号のような短いマーク長の信号を組み合わせたものを用いる。このように構成されたピット領域で、この２Ｔ信号もしくは３Ｔ信号の直流成分の信号をレーザ光出力検出用受光素子１２０を通って光出力信号処理回路３１４が抽出することで、サンプル情報の光出力信号とすることができる。このとき、レーザ光出力検出用受光素子１２０もしくは光出力信号処理回路３１４の応答周波数を、再生される２Ｔ信号および３Ｔ信号の周波数よりも極めて低くすることにより、平均化された光出力信号を検出して、サンプル情報の光出力信号を得る方法がある。
【００７６】
Ｓ１０６にて、制御回路３１２は、光ディスク１１２のピット領域にレーザ光の焦点が追従するようにフォーカスサーボをかける。Ｓ１０８にて、制御回路３１２は、デフォーカスを検出する。Ｓ１１０にて、制御回路３１２は、フォーカスバイアス回路３０８を用いてフォーカスサーボ回路３０６Ｂにフォーカスバイアスを印加してデフォーカスを補正する。
【００７７】
このＳ１０８のデフォーカスの検出とＳ１１０のデフォーカスの補正には、様々な方法がある。たとえば、サーボ信号生成回路３０４から生成されたトラッキングエラー信号の信号振幅をモニターし、トラッキングエラー信号振幅とフォーカスバイアスとを対応させ、トラッキングエラー信号振幅が最大となるフォーカスバイアスを求めることでデフォーカスを検出できる。フォーカスバイアス回路３０８を用いて、そのフォーカスバイアスをフォーカスサーボ回路３０６Ｂに印加することでデフォーカスを補正できる。
【００７８】
Ｓ１１２にて、制御回路３１２は、変数Ｎを初期化（Ｎ＝０）する。Ｓ１１４にて、制御回路３１２は、変数Ｍを初期化（Ｍ＝０）する。Ｓ１１６にて、制御回路３１２は、レーザ光出力検出用受光素子１２０を用いて、光出力信号Ｐ（Ｍ）を検出する。Ｓ１１８にて、制御回路３１２は、コリメートレンズ１０４の位置に対応したコリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号Ｃ（Ｎ）を検知して、これらを対応させて、メモリ回路３１０に（Ｃ（Ｎ）、Ｐ（Ｍ））を記憶する。
【００７９】
Ｓ１２０にて、制御回路３１２は、変数Ｍに１を加算する。Ｓ１２２にて、制御回路３１２は、変数Ｍと定数Ｊとが等しいか否かを判断する。変数Ｍと定数Ｊとが等しいと（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２２にてＮＯ）、処理はＳ１１６へ戻され、次のＭについての処理が、Ｍ＝Ｊを満足するまで実行される。その結果、メモリ回路３１０には、Ｊ組のデータ（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（０）、Ｐ（Ｊ−１））が記憶される。
【００８０】
Ｓ１２４にて、制御回路３１２は、Ｐ（０）〜Ｐ（Ｊ−１）のＪ個の光出力信号の平均値Ｐ（Ｎ）を算出する。Ｓ１２６にて、制御回路３１２は、メモリ回路３１０に、サンプル情報として（Ｃ（Ｎ）、Ｐ（Ｎ））を記憶する。Ｓ１２８にて、制御回路３１２は、コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号をβだけ追加で印加してコリメートレンズ１０４の位置を移動させる。
【００８１】
Ｓ１３０にて、制御回路３１２は、変数Ｎに１を加算する。Ｓ１３２にて、制御回路３１２は、変数Ｎが定数Ｋ以上であるか否かを判断する。変数Ｎが定数Ｋ以上であると（Ｓ１３２にてＹＥＳ）、処理はＳ１３４へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３２にてＮＯ）、処理はＳ１１４へ戻され、次のＮについての処理がＮ≧Ｋを満足するまで実行される。その結果、メモリ回路３１０には、少なくともＫ組のサンプル情報（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））が記憶される。
【００８２】
Ｓ１３４にて、制御回路３１２は、Ｋ組のサンプル情報（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））に基づいて、最大の光出力信号Ｐｍａｘを特定する。Ｓ１３６にて、制御回路３１２は、最大の光出力信号Ｐｍａｘが特定できたか否かを判断する。最大の光出力信号Ｐｍａｘが特定できると（Ｓ１３６にてＹＥＳ）、処理はＳ１３８へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３６にてＮＯ）、処理はＳ１２８へ戻され、コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号をさらにβだけ追加で印加してコリメートレンズ１０４の位置を移動させて、最大の光出力信号Ｐｍａｘを特定する。
【００８３】
Ｓ１３８にて、制御回路３１２は、最大の光出力信号Ｐｍａｘに対応するサンプル情報（Ｃａ、Ｐａ）を特定する。この特定されたＣａを用いて、コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号を決定して、コリメートレンズ１０４の位置を設定する。これにより、球面収差が最小になる。
【００８４】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る光ディスク装置の動作について説明する。
【００８５】
光ディスク１１２を光ディスク装置にセットして、半導体レーザ１０２を点灯させて（Ｓ１００）、光ディスク１１２を回転させる（Ｓ１０２）。光ピックアップ装置１００を移動させる（Ｓ１０４）。このとき、対物レンズ１１０から出射されるレーザ光が、光ディスク１１２の予め定められたマーク長のエンボスピットからなるピット領域に集光する。
【００８６】
光ディスク１１２のピット領域にレーザ光の焦点が追従するようにフォーカスサーボがかけられ（Ｓ１０６）、デフォーカスが検出される（Ｓ１０８）。フォーカスバイアス回路３０８を用いてフォーカスサーボ回路３０６Ｂにフォーカスバイアスが印加されてデフォーカスが補正される（Ｓ１１０）。
【００８７】
レーザ光出力検出用受光素子１２０を用いて、光出力信号Ｐ（０）が検出され（Ｓ１１６）、コリメートレンズ１０４の位置に対応したコリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号Ｃ（０）に対応させて、メモリ回路３１０に（Ｃ（０）、Ｐ（０））が記憶される（Ｓ１１８）。このような動作が、コリメートレンズ１０４を固定した状態で（Ｊ−１）回だけ繰返して行なわれる。この結果、メモリ回路３１０には、Ｊ組のデータ（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（０）、Ｐ（Ｊ−１））が記憶される。Ｐ（０）〜Ｐ（Ｊ−１）のＪ個の光出力信号の平均値Ｐ（０）が算出され（Ｓ１２４）、メモリ回路３１０に、サンプル情報として（Ｃ（０）、Ｐ（０））が記憶される（Ｓ１２６）。
【００８８】
なお、このＳ１２６においてメモリ回路３１０に記憶される（Ｃ（０）、Ｐ（０））と、Ｓ１１８においてメモリ回路３１０に記憶される（Ｃ（０）、Ｐ（０））とは、Ｓ１２６においてメモリ回路３１０に記憶されるＰ（０）が平均値である点で、異なるものである。
【００８９】
コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号をβだけ追加で印加してコリメートレンズ１０４の位置を移動させて（Ｓ１２８）、Ｓ１１４〜Ｓ１２６までの動作が行なわれる。このような動作が、コリメートレンズ１０４を電気信号βに対応する分だけ移動させながら（Ｋ−１）回だけ繰返して行なわれる。この結果、メモリ回路３１０には、Ｋ組のサンプル情報（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））が記憶される。このとき、コリメートレンズ１０４の位置に対して、図７に示すような半導体レーザ１０２の光出力信号が得られる。
【００９０】
Ｋ組のサンプル情報（Ｃ（０）、Ｐ（０））〜（Ｃ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））に基づいて、最大の光出力信号Ｐｍａｘが特定されると（Ｓ１３６にてＹＥＳ）、最大の光出力信号Ｐｍａｘに対応するサンプル情報（Ｃａ、Ｐａ）が特定される（Ｓ１３８）。この特定されたＣａを用いて、コリメートレンズ駆動回路３１６に印加する電気信号を決定して、コリメートレンズ１０４の位置を設定する。これにより、球面収差が最小になる。
【００９１】
以上のようにして、本実施の形態に係る光ディスク装置によると、光ディスクからの反射光が最も多く半導体レーザに入射される条件は、光ディスクと集光レンズとの焦点距離が合っている時であって、光ディスクに集光されるレーザ光の球面収差が最小のときである。コリメートレンズを光軸に平行な方向に移動させて、レーザ光の出力値を検知する。レーザ光の出力値が最大になるように、コリメートレンズの位置を特定する。この位置にコリメートレンズを設定することにより、球面収差を補償することができる。その結果、光ディスクの保護層となる透明基板の厚みのばらつきにより生じる球面収差を補償して光ディスクの再生および記録動作を良好に行なうことができる安価な光ディスク装置およびその光ディスクを用いた収差補償方法を提供することができる。
【００９２】
＜第１の実施の形態　変形例＞
上述したフローチャートにおいては、同じコリメートレンズ１０４の位置で何点かサンプル情報を測定して、その平均値をそのコリメートレンズ１０４の位置でのサンプル情報とすることで安定して球面収差を補償するが、本発明はこれに限定されない。サンプル取得数を減らすことにより、補償に要する時間の短縮を図ることも可能である。このとき、サンプル数を１としてもよい。
【００９３】
また、上述したフローチャートにおいては、エンボスピットによる光出力信号の直流成分のみを抽出してサンプル情報の光出力信号としたが、本発明はこれに限定されない。エンボスピットによる光出力信号の振幅成分、さらには直流成分と振幅成分を加算した最大値をサンプル情報の光出力信号として、球面収差補償を行なうことも可能である。ただし、レーザ受光素子１２０および光出力信号処理回路３１４の応答周波数の値を検出したいピット信号の周波数に併せて考慮する必要がある。
【００９４】
また、上述したフローチャートにおいては、光ディスク１１２のエンボスピット領域を用いたが、本発明はこれに限定されない。光ディスク１１２の再生および記録領域でのピット信号を用いても、球面収差を補償することができる。さらに、光ディスクのミラー領域や再生記録領域の未記録領域等のピットのない領域を用いても球面収差補償は可能である。この場合、球面収差補償信号となる光出力信号は直流成分のみとなる。特にミラー面であればディスクの回転の必要もなくなり、光ディスクの傾きや表面のゴミ、汚れ、傷等の影響もないため、データを複数とって平均化する必要もなく、容易に球面収差を補償することができる。
【００９５】
このような変形例によっても、第１の実施の形態に係る光ディスク装置およびその装置を用いた収差補償方法と同様の効果を実現できる。
【００９６】
＜第２の実施の形態＞
以下に、本発明の第２の実施の形態に係る光ディスク装置について説明する。本実施の形態に係る光ディスク装置は、前述の第１の実施の形態に係る光ディスク装置がコリメートレンズを光軸に平行な方向に移動させて球面収差を補償していたことに対して、対物レンズ１１０とコリメートレンズ１０４との間に少なくとも２枚のレンズからなる球面収差補償用レンズ群を設置して、そのレンズ群の中の１枚の補償レンズを光軸方向に移動させて球面収差を補償する。
【００９７】
図８に、本実施の形態に係る光ディスク装置のブロック図を示す。この光ディスク装置は、光ディスク１１２に集光されたレーザ光に発生する球面収差を、２枚の球面収差補正用レンズ群４００のレンズ間距離を変えることで、球面収差を発生させ、結果的に光ディスク１１２の再生記録面１１２Ａにて発生した球面収差を補償する。なお、図８に示すブロック図の中で、前述の図５に示したブロック図と同じブロックについては同じ参照符号を付してある。それらのブロックの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９８】
図８に示した光ディスク装置のブロック図は、図５に示した光ディスク装置のブロック図に、球面収差補償レンズ群４００と、この球面収差補償レンズ群４００のうち１枚のレンズの位置を光軸に平行な方向に移動させる補償レンズ駆動アクチュエータ４０２と、補償レンズ駆動アクチュエータ４０２を電気信号にて駆動させる補償レンズ駆動回路５００とを追加したものである。
【００９９】
この光ディスク装置は、補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号と光出力信号処理回路３１４から出力される光出力信号とをサンプル情報として対応させてメモリ回路３１０に記憶して、記憶されたサンプル情報に基づいて補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号を制御回路３１２により制御して、球面収差補償レンズ群４００の位置を制御する。
【０１００】
図９を参照して、本実施の形態に係る光ディスク装置の制御回路３１２で実行される処理の制御構造をフローチャートを用いて説明する。なお、図９に示すフローチャートの中で前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については、同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがってそれらについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１０１】
Ｓ１１６にて、制御回路３１２は、レーザ光出力検出用受光素子１２０を用いて、光出力信号Ｐ（Ｍ）を検出する。Ｓ２００にて、制御回路３１２は、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズの位置に対応した補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号Ｂ（Ｎ）を検知して、これらを対応させて、メモリ回路３１０に（Ｂ（Ｎ）、Ｐ（Ｍ））を記憶する。
【０１０２】
Ｓ１２４にて、制御回路３１２は、Ｐ（０）〜Ｐ（Ｊ−１）のＪ個の光出力信号の平均値Ｐ（Ｎ）を算出する。Ｓ２０２にて、制御回路３１２は、メモリ回路３１０に、サンプル情報として（Ｂ（Ｎ）、Ｐ（Ｎ））を記憶する。Ｓ２０４にて、制御回路３１２は、補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号をγだけ追加で印加して球面収差補償レンズ群４００の中の１のレンズの位置を光軸と平行な方向に移動させる。
【０１０３】
Ｓ２０６にて、制御回路３１２は、Ｋ組のサンプル情報（Ｂ（０）、Ｐ（０））〜（Ｂ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））に基づいて、最大の光出力信号Ｐｍａｘを特定する。
【０１０４】
Ｓ２０８にて、制御回路３１２は、最大の光出力信号Ｐｍａｘに対応するサンプル情報（Ｂａ、Ｐａ）を特定する。この特定されたＢａを用いて、補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号を決定して、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズの位置を設定する。これにより、球面収差が最小になる。
【０１０５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る光ディスク装置の動作について説明する。
【０１０６】
光ディスク１１２を光ディスク装置にセットして、半導体レーザ１０２を点灯させて（Ｓ１００）、光ディスク１１２を回転させる（Ｓ１０２）。光ピックアップ装置１００を移動させる（Ｓ１０４）。このとき、対物レンズ１１０から出射されるレーザ光が、光ディスク１１２の予め定められたマーク長のエンボスピットからなるピット領域に集光する。
【０１０７】
光ディスク１１２のピット領域にレーザ光の焦点が追従するようにフォーカスサーボがかけられ（Ｓ１０６）、デフォーカスが検出される（Ｓ１０８）。フォーカスバイアス回路３０８を用いてフォーカスサーボ回路３０６Ｂにフォーカスバイアスが印加されてデフォーカスが補正される（Ｓ１１０）。
【０１０８】
レーザ光出力検出用受光素子１２０を用いて、光出力信号Ｐ（０）が検出され（Ｓ１１６）、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズの位置に対応した補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号Ｂ（０）に対応させて、メモリ回路３１０に（Ｂ（０）、Ｐ（０））が記憶される（Ｓ２００）。このような動作が、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズを固定した状態で（Ｊ−１）回だけ繰返して行なわれる。この結果、メモリ回路３１０には、Ｊ組のデータ（Ｂ（０）、Ｐ（０））〜（Ｂ（０）、Ｐ（Ｊ−１））が記憶される。Ｐ（０）〜Ｐ（Ｊ−１）のＪ個の光出力信号の平均値Ｐ（０）が算出され（Ｓ１２４）、メモリ回路３１０に、サンプル情報として（Ｂ（０）、Ｐ（０））が記憶される（Ｓ２０２）。
【０１０９】
なお、このＳ２０２においてメモリ回路３１０に記憶される（Ｃ（０）、Ｐ（０））と、Ｓ２００においてメモリ回路３１０に記憶される（Ｃ（０）、Ｐ（０））とは、Ｓ２０２においてメモリ回路３１０に記憶されるＰ（０）が平均値である点で、異なるものである。
【０１１０】
補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号をγだけ追加で印加して球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズの位置を移動させて（Ｓ２０４）、Ｓ１１４〜Ｓ２０２までの動作が行なわれる。このような動作が、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズを電気信号γに対応する分だけ移動させながら（Ｋ−１）回だけ繰返して行なわれる。この結果、メモリ回路３１０には、Ｋ組のサンプル情報（Ｂ（０）、Ｐ（０））〜（Ｂ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））が記憶される。このとき、補償レンズの位置に対して、図１０に示すような半導体レーザ１０２の光出力信号が得られる。
【０１１１】
Ｋ組のサンプル情報（Ｂ（０）、Ｐ（０））〜（Ｂ（Ｋ−１）、Ｐ（Ｋ−１））に基づいて、最大の光出力信号Ｐｍａｘが特定されると（Ｓ１３６にてＹＥＳ）、最大の光出力信号Ｐｍａｘに対応するサンプル情報（Ｂａ、Ｐａ）が特定される（Ｓ２０６）。この特定されたＣａを用いて、補償レンズ駆動回路５００に印加する電気信号を決定して、球面収差補償レンズ群４００のうち移動させるレンズの位置を設定する。これにより、球面収差が最小になる。
【０１１２】
以上のようにして、本実施の形態に係る光ディスク装置によると、光ディスクからの反射光が最も多く半導体レーザに入射される条件は、光ディスクと集光レンズとの焦点距離が合っている時であって、光ディスクに集光されるレーザ光の球面収差が最小のときである。レーザ光の出力値が最大になるように、球面収差補償レンズ群のうち移動させるレンズの位置を特定する。この位置に球面収差補償レンズ群のうち移動させるレンズを設定することにより、球面収差を補償することができる。その結果、光ディスクの保護層となる透明基板の厚みのばらつきにより生じる球面収差を補償して光ディスクの再生および記録動作を良好に行なうことができる安価な光ディスク装置およびその光ディスクを用いた収差補償方法を提供することができる。
【０１１３】
＜第２の実施の形態　変形例＞
本実施の形態に係る光ディスク装置は、半導体レーザと信号検出用受光素子とを独立して配置して球面収差補償手段を構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、半導体レーザと信号検出用受光素子が一体型になった光集積ユニット等でも他構成の光学系であっても、光ディスクからの反射光の一部が半導体レーザに戻る光路さえ構成している光学系であれば、本発明を適用することは可能である。また、光ディスク表面の透明基板厚の異なる光ディスクを１台の光ディスク装置で再生および記録をする場合でも同様に適用可能となる。
【０１１４】
さらに、本実施の形態に係る光ディスク装置も、前述の第１の実施の形態の変形例と同様の変形例があり、このような変形例によっても、第２の実施の形態に係る光ディスク装置およびその装置を用いた収差補償方法と同様の効果を実現できる。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体レーザの動作電流と光出力との関係を示す図である。
【図２】集光レンズおよび光ディスクの距離と半導体レーザの光出力との関係を示す図である。
【図３】収差発生部の設定値と半導体レーザの光出力との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置に搭載されている光ピックアップ装置の光学系のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置において実行されるプログラムのフローチャートである。
【図７】コリメートレンズの位置を移動させたときの半導体レーザの光出力信号特性を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る光ディスク装置において実行されるプログラムのフローチャートである。
【図１０】球面収差補償レンズの位置を移動させたときの半導体レーザの光出力信号特性を示す図である。
【符号の説明】
１００　光ピックアップ装置、１０２　半導体レーザ、１０４　コリメートレンズ、１０６　偏光ビームスプリッター、１０８　１／４波長板、１１０　対物レンズ、１１２　光ディスク、１１２Ａ　再生記録面、１１２Ｂ　透明基板、１１４　集光レンズ、１１６　シリンドリカルレンズ、１１８　信号検出用受光素子、１２０　レーザ光出力検出用受光素子、２００　対物レンズ駆動アクチュエータ、２０２　コリメートレンズ駆動アクチュエータ、３００　レーザ駆動回路、３０２　アクチュエータ駆動回路、３０４　サーボ信号生成回路、３０６　サーボ信号処理回路、３０６Ａ　トラッキングサーボ回路、３０６Ｂ　フォーカスサーボ回路、３０８　フォーカスバイアス回路、３１０　メモリ回路、３１２　制御回路、３１４　光出力信号処理回路、３１６　コリメートレンズ駆動回路、４００　球面収差補償レンズ群、４０２　補償レンズ可動アクチュエータ、５００　補償レンズ駆動回路。

Claims (21)

1. 入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクを回転するための回転手段と、
   前記対物レンズにより集光された光が前記光ディスクから反射した光を、前記半導体レーザに戻す光路を形成するための光学手段と、
   前記半導体レーザから出射されたレーザ光を受光するための受光手段と、
   前記光ディスクに対して、前記レーザ光に残存するデフォーカス成分を補正するための補正手段と、
   前記光ディスクに集光するレーザ光の球面収差量を変化させるための球面収差変化手段と、
   前記球面収差量の変化に対応させて、前記光ディスクからの反射光が前記半導体レーザに入射することで変動する半導体レーザの複数の出力値を、前記受光手段を用いて検出して、前記検出された出力値と前記球面収差量との関係に基づいて、最大の出力値に対応する球面収差量を発生させるように前記球面収差変化手段を制御することにより、球面収差を補償するための制御手段とを含む、光ディスク装置。
2. 前記光ディスク装置は、前記半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズをさらに含み、
   前記球面収差変化手段は、前記コリメートレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるための手段を含む、請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記光ディスク装置は、前記半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズと、前記コリメートレンズと前記対物レンズとの間に設けられた、球面収差を発生させる２以上のレンズから構成されるレンズ群とをさらに含み、
   前記球面収差変化手段は、前記レンズ群を構成する少なくとも１のレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるための手段を含む、請求項１に記載の光ディスク装置。
4. 前記光ディスク装置は、予め定められた直流バイアス電流を印加することにより、前記半導体レーザを駆動するための駆動手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の光ディスク装置。
5. 前記光ディスク装置は、予め定められた直流バイアス電流に、予め定められた振幅および周期を有する高周波電流を加えた電流を印加することにより、前記半導体レーザを駆動するための駆動手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の光ディスク装置。
6. 前記光ディスク装置は、前記駆動手段に接続され、前記直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するように、前記駆動手段を制御するための電流制御手段をさらに含む、請求項４または５に記載の光ディスク装置。
7. 前記光ディスク装置は、
   前記光ディスクにデータを記録および再生するために、予め定められた条件を満足する電流を前記半導体レーザに印加することにより、前記半導体レーザを駆動するための第１の駆動手段と、
   前記第１の駆動手段とは異なる条件を満足する電流を前記半導体レーザに印加することにより、前記半導体レーザを駆動するための第２の駆動手段とをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の光ディスク装置。
8. 前記受光手段は、前記半導体レーザから出射された光であって、前記光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかに前記レーザ光を集光させて前記光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む、請求項１に記載の光ディスク装置。
9. 前記受光手段は、前記回転手段による前記光ディスクの回転を停止させた状態で、前記光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む、請求項８に記載の光ディスク装置。
10. 前記受光手段は、前記半導体レーザから出射された光であって、前記光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかに前記レーザ光を集光させて前記光ディスクから反射した光を、ピット信号として受光するための手段を含む、請求項１に記載の光ディスク装置。
11. 前記受光手段は、前記回転手段により前記光ディスクを回転させた状態で、前記光ディスクから反射した光を、受光するための手段を含む、請求項８または１０に記載の光ディスク装置。
12. 入射された光により出射するレーザ光の出力が変動する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクを回転するための回転手段と、前記対物レンズにより集光された光が前記光ディスクから反射した光を、前記半導体レーザに戻す光路を形成するための光学手段とを含む光ディスク装置における収差補償方法であって、
    前記半導体レーザから出射されたレーザ光を受光する受光ステップと、
    前記光ディスクに対して、前記レーザ光に残存するデフォーカス成分を補正する補正ステップと、
    前記光ディスクに集光するレーザ光の球面収差量を変化させる球面収差変化ステップと、
    前記球面収差量の変化に対応させて、前記光ディスクからの反射光が前記半導体レーザに入射することで変動する半導体レーザの複数の出力値を、前記受光ステップにて検出して、前記検出された出力値と前記球面収差量との関係に基づいて、最大の出力値に対応する球面収差量を発生させるように前記球面収差変化ステップを制御することにより、球面収差を補償する制御ステップとを含む、光ディスク装置における収差補償方法。
13. 前記光ディスク装置は、前記半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズをさらに含み、
    前記球面収差変化ステップは、前記コリメートレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるステップを含む、請求項１２に記載の収差補償方法。
14. 前記光ディスク装置は、前記半導体レーザからの出射光を平行な光に変換するコリメートレンズと、前記コリメートレンズと前記対物レンズとの間に設けられた、球面収差を発生させる２以上のレンズから構成されるレンズ群とをさらに含み、
    前記球面収差変化ステップは、前記レンズ群を構成する少なくとも１のレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより球面収差量を変化させるステップを含む、請求項１２に記載の収差補償方法。
15. 前記収差補償方法は、予め定められた直流バイアス電流を印加することにより、前記半導体レーザを駆動する駆動ステップをさらに含む、請求項１２〜１４のいずれかに記載の収差補償方法。
16. 前記収差補償方法は、予め定められた直流バイアス電流に、予め定められた振幅および周期を有する高周波電流を加えた電流を印加することにより、前記半導体レーザを駆動する駆動ステップをさらに含む、請求項１２〜１４のいずれかに記載の収差補償方法。
17. 前記収差補償方法は、前記直流バイアス電流が予め定められた電流値を維持するように、前記駆動ステップを制御する電流制御ステップをさらに含む、請求項１５または１６に記載の収差補償方法。
18. 前記受光ステップは、前記半導体レーザから出射された光であって、前記光ディスクのエンボスピットが存在しない領域およびデータの未記憶領域のいずれかに前記レーザ光を集光させて前記光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む、請求項１２に記載の収差補償方法。
19. 前記受光ステップは、前記回転手段による前記光ディスクの回転を停止させた状態で、前記光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む、請求項１８に記載の収差補償方法。
20. 前記受光ステップは、前記半導体レーザから出射された光であって、前記光ディスクのエンボスピットが存在する領域およびデータの記憶領域のいずれかに前記レーザ光を集光させて前記光ディスクから反射した光を、ピット信号として受光するステップを含む、請求項１２に記載の収差補償方法。
21. 前記受光ステップは、前記回転手段により前記光ディスクを回転させた状態で、前記光ディスクから反射した光を、受光するステップを含む、請求項１８または２０に記載の収差補償方法。

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