JP2004206763A

JP2004206763A - Optical information reproducing device, optical information reproducing unit, optical disk and optical information recording or reproducing method

Info

Publication number: JP2004206763A
Application number: JP2002372820A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Mitsui; 良和三井; Toshinori Sugiyama; 寿紀杉山; Osamu Ishizaki; 修石崎
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical information reproducing device, of which the compensation to the several kinds of wave front aberrations is allowed by one phase correcting element while reducing a spot diameter of a light when the light is converged on an optical disk (optical information recording medium) by using a short wavelength laser beam source such as a blue laser. <P>SOLUTION: This optical information recording/reproducing device is furnished with a laser beam source (semiconductor laser) 11, a collimating lens 12 for converting laser convergent beams to parallel luminous flux, the phase correcting element 20 as a means for compensating the aberration of the laser convergent beams, a phase correcting element control circuit 40 for controlling an applied voltage of the phase correcting element 20, a reflection mirror 14, an objective lens 15 for condensing the luminous flux on the optical disk 30, a beam splitter 13, a condensing lens 16, and a photodetector 17. The wave front aberration which is generated by the combination of a coma aberration generated by the tilt of an optical disk substrate, a spherical aberration generated by the thickness of an adhesive layer or the like, and an astigmatism due to a double refraction of the optical disk substrate, is compensated by the phase correcting element. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体（光ディスク）に記録された情報を読み出して再生する光情報再生装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光記録媒体の大容量化の必要性に応えるべく、ＤＶＤ-Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ-ＲＷ等の光記録媒体（光ディスク）が製品化されている。これらは、例えば、直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に、誘電体層、記録層等を積層し、さらに保護層を形成した後、記録層等を内側に挟み込むようにして、２枚の基板同士を貼り合わせて製造される。このように、ＤＶＤ-Ｒ等のＤＶＤ製品は接着剤層を介して２つの記録層を有する２層ディスク構造を有する製品も開発されている。
【０００３】
これらの大容量のＤＶＤ製品は高密度化され、これらに情報を記録し、または記録された情報を再生するための光ヘッド装置は、光ディスク面上に集光するスポット径を小さくする必要があるために、レーザ光源の波長を６５０ｎｍまたは６３５ｎｍとしたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．６にしている。さらに、次世代の光記録においてはレーザ光源の波長を４０５ｎｍ程度、ＮＡを０．６以上とすることで、より大きな記録密度を得ることが提案されている。
【０００４】
一般に、このような光記録媒体の記録情報を、レーザ光源を用いて再生する場合には、光ディスク基板のわずかな傾きにより発生するコマ収差、光ディスク基板の厚さ等により発生する球面収差等の波面収差が生じ、レーザビームスポット径が大きくなるように作用する。
【０００５】
このような波面収差を補正する方式としては、例えば、対物レンズと光源との間に位相補正素子を設ける方式が報告されている。これは、複屈折性材料である液晶を挟持している一対の基板のそれぞれに、電極が分割されて形成された分割電極に電圧を印加して、光ディスク基板の厚さ等により生じる波面収差とは逆の位相差をかけて収差を補正する方式である（特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２１２６１１号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３３６９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスク基板に集光するスポット径を小さくするためにレーザ光源の短波長化や対物レンズの高ＮＡ化を行うと、光ディスク基板の厚さ等により生じる波面収差がこれまで以上に大きくなり、その結果、スポット径が拡がり、光ディスク基板に記録された情報が再生できないという事態が生じる。これは、例えば、発生するコマ収差量は対物レンズの開口数（ＮＡ）の３乗に比例し、又、球面収差量は対物レンズの開口数（ＮＡ）の４乗に比例し、さらに、これらはレーザ光源の波長に反比例するという特性を有することに起因する。
【０００８】
このようなスポット径が拡がることにより光ディスク基板に記録された情報が再生できないという現象は、接着剤層を挟んで２つの記録層を有する２層ディスク構造であるＤＶＤ製品を、波長が４０５ｎｍ程度の青色レーザ光源を用いて再生するときは極めて顕著になる。すなわち、１層目の記録層に短波長のレーザ光源を集光して焦点を合わせて情報を再生した後、２層目の記録層の再生を行うためには、再びレーザ光源を２層目に集光して焦点を合わせることが必要となり、このとき、一定の厚さ（約２０〜５０μｍ）の接着剤層が存在することにより生じる波面収差のため、波長が６３０〜６５０ｎｍのレーザ光源を用いて再生する場合に比較して、２層目の記録層を再生するためのスポット径が無視できない程度に拡がることとなる。
【０００９】
このような波面収差は、光ディスク基板の傾きにより発生するコマ収差と、１層目と２層目の層間の接着剤層の厚さ等により発生する球面収差とが合成された複雑な収差となって表れ、スポット径を広げる要因となる。さらに、ポリカーボネート等の樹脂から製造された光ディスク基板には、製造時の熱歪等を原因とする複屈折を示し、青色レーザ光源を使用する場合は、このために生じる非点収差がスポット径をさらに広げる要因の一つになる。
【００１０】
このような波面収差を補正するには、前述したような、対物レンズと光源との間に、液晶を用いた位相補正素子を設け、位相差を打ち消す方法が考えられる。しかし、例えば、特許文献１に記載された方法では、球面収差を測定するための干渉計及び画像処理回路を備えた外部測定装置を備える必要がある。また、レンズ等の光学素子により生じる非点収差の補正方法が検討されているものの、光ディスク基板の性質に基づく非点収差の補正方法については言及されていない。
【００１１】
また、特許文献２に記載された方法では、対物レンズのトラック方向の移動量に応じてコマ収差を補正する手段が採られており、その移動量は対物レンズを搭載したアクチエータ駆動回路の出力信号から求めている。しかし、この出力信号と対物レンズのトラック方向の移動量との関係は、レーザ強度、回路ゲイン、光ディスクの反射率、温度などによって変化するために、コマ収差を補正する手段としては極めて煩雑となる。また、光ディスクの傾きを検出するためには、対物レンズのアクチュエータと一体化したチルトセンサを使用する必要があり、装置が大掛かりとなる。さらに、２層ディスク構造であるＤＶＤ製品の接着剤層に基づく波面収差の補正方法については見当されておらず、特許文献１の場合と同様に、光ディスク基板の性質に基づく非点収差の補正方法についても言及されていない。
【００１２】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、例えば青色レーザ等の短波長のレーザ光源を用いて光ディスク（光情報記録媒体）に光を集光させる際、そのスポット径を記録再生が問題なく行えるように収束させることにある。
また、他の目的は、一個の位相補正素子によって、数種類の波面収差に対する補正を可能とする光情報再生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、例えば、青色レーザを用いて２層ディスク構造のＤＶＤ製品を再生する際、光ディスク基板の傾きにより発生するコマ収差と、接着剤層の厚さ等により発生する球面収差と、光ディスク基板の複屈折による非点収差とが複雑に合成されて生じる波面収差を位相補正素子によって補正している。即ち、本発明が適用される光情報再生装置は、波長が５００ｎｍ以下の光源と、開口数が０．６以上である対物レンズと、この光源と対物レンズとの間に設けられ、光源からの収束光の収差を補正するための位相補正素子とを有し、この位相補正素子は、収束光の球面収差及びコマ収差を補正するものであり、また、対物レンズは、光源からの収束光を、透明基板の厚さが０．３ｍｍ以上である光情報記録媒体上に集光させるものであることを特徴としている。
【００１４】
次に、本発明が適用される光情報再生装置は、光源と対物レンズとを用いて光情報記録媒体に記録された情報を読み出す光情報再生装置であって、対物レンズの移動量を検出する移動量検出手段と、光源と対物レンズとの間に設けられ、移動量検出手段により検出された移動量に応じて、光源からの収束光の収差を補正する位相補正手段とを含むことを特徴とするものである。この位相補正手段は、収束光の球面収差、光情報記録媒体の傾き及び対物レンズの移動により生じるコマ収差を補正するものであることを特徴とする。また、移動量検出手段は、非接触で検出が可能であることが必要であり、例えば、発光ダイオードとフォトダイオードとを組み合わせたポジションセンサであることが好ましい。さらに、光源は、波長が５００ｎｍ以下の光源であり、対物レンズは、開口数が０．６以上である対物レンズであることを特徴としている。
【００１５】
次に、本発明が適用される光情報再生装置は、波長が５００ｎｍ以下の光源と、開口数が０．６以上である対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、光源からの収束光の収差を補正するための位相補正素子と、を有し、この対物レンズは、光源からの収束光を、厚さが０．３ｍｍ以上の透明基板に形成された少なくとも２以上の複数の記録層を有する光情報記録媒体上に集光可能であり、この位相補正素子は、光源からの収束光の少なくとも球面収差を補正するに際して、先ず複数の記録層の一つの層に関して、位相補正素子に規定の補正を加えた後、フォーカス調整を行い、その後、複数の記録層のその他の層に関し、球面収差を補正することを特徴とするものである。この場合、位相補正素子は、複数の記録層の各層から得られるトラック横断信号の和もしくは差が最大になるように、球面収差を補正することを特徴としている。
【００１６】
次に、本発明は、波長が５００ｎｍ以下の光源と、この光源からの収束光を光情報記録媒体上に集光させる開口数が０．６以上である対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、光源からの収束光の収差を補正するための位相補正素子と、を有し、光情報記録媒体上に傾き検出領域が形成され、この傾き検出領域から検出される信号に基づき、位相補正素子により収差を補正することを特徴とする光情報再生ユニットとして捉えることができる。この場合、位相補正素子は、収束光の球面収差、光情報記録媒体の傾き及び対物レンズの移動により生じるコマ収差を補正するものであることを特徴とするものである。また、位相補正素子は、傾き検出領域から検出される差信号の振幅が、ユーザデータ領域から検出される差信号の振幅の０．７倍以下であるように前記収差を補正するものである。さらに、この位相補正素子は、傾き検出領域から検出される和信号の一周における平均値が、光情報記録媒体上に形成された鏡面エリアから検出される和信号の値より小さく、且つ、ユーザデータ領域から検出される和信号の一周における平均値の±３ｄＢ以内であるように前記収差を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明が適用される光情報再生ユニットは、波長が５００ｎｍ以下の光源と、光源からのレーザ光を光情報記録媒体上に集光させる開口数が０．６以上である対物レンズと、この光源と前記対物レンズとの間に設けられ、光源からのレーザ光の収差を補正するための位相補正素子とを有し、光情報記録媒体の複屈折に基づき、位相補正素子により収差を補正することを特徴とするものである。この位相補正素子は、レーザ光の球面収差、光情報記録媒体の傾き及び対物レンズの移動により生じるコマ収差を補正するものであり、並びに、レーザ光を直線偏光とした場合に、光情報記録媒体の複屈折により生じる非点収差を補正するものであることを特徴とすることができる。
【００１８】
一方、本発明は、レーザ光源と、対物レンズと、レーザ光源と対物レンズとの間に設けられレーザ光源からの収束光の収差を補正する位相補正素子とを有する光情報再生装置により再生される光ディスクであって、光情報再生装置により再生される情報を記録する記録領域と、位相補正素子による収差の補正に用いられる信号を検出するための傾き検出領域とを有する光ディスクとして捉えることができる。この場合、傾き検出領域は、光ディスク上の最内周と最外周、又は、ゾーン切替部に形成されていることを特徴とするものである。尚、この傾き検出領域は、光ディスク上の判別可能な特定の領域に形成されていることも可能である。さらに、この傾き検出領域は、データ記録領域の最内周と最外周、又は、ゾーン切替部に形成され、且つ、前記検出領域に形成される溝もしくは凹凸パターンのトラックピッチは、ユーザーデータ記録領域におけるトッラクピッチより小さいことを特徴としている。
【００１９】
さらに、本発明は、波長が５００ｎｍ以下の光源からのレーザ光を、位相補正素子及び開口数が０．６以上である対物レンズを通して光情報記録媒体上に集光し、光情報記録媒体上の特定のトラックを追従して検出されるＳＵＭ信号の振幅が最大になるように位相補正素子に電圧を印加して球面収差を補正し、光情報記録媒体上の傾き検出領域から検出されるトラッキングエラー信号の振幅が最大になるように位相補正素子に電圧を印加して光情報記録媒体の傾きによるコマ収差を補正し、対物レンズの移動量に応じた収差を打ち消すように位相補正素子に電圧を印加して対物レンズの移動により生じるコマ収差を補正し、光情報記録媒体上の特定のトラックを追従して検出されるＳＵＭ信号とトラッキングエラー信号とが両者共に最大になるように位相補正素子に電圧を印加して光情報記録媒体の複屈折きにより生じる非点収差を補正することを特徴とする光情報記録又は再生方法として把握されるものである。
【００２０】
尚、本発明が適用される光情報再生装置は、光情報再生装置に光情報記録機能を加えた光情報記録再生装置に対しても同様に適用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態について詳述する。
図１は、本実施の形態が適用される光情報記録再生装置の全体構成を説明するための図である。ここに示されている光情報記録再生装置は、光源としてレーザ光を発光するレーザ光源（半導体レーザ）１１、レーザ光を平行な光束に変換するコリメートレンズ１２、レーザ収束光の収差を補正する手段としての位相補正素子２０、位相補正素子２０の印加電圧を制御する位相補正素子制御回路４０、光束を９０度方向に反射する反射ミラー１４、反射ミラー１４により反射した光束を光ディスク３０に集光する対物レンズ１５、光ディスク３０で反射して元の光路をたどる光束を反射するビームスプリッタ１３、ビームスプリッタ１３から反射した平行な光束を集光する集光レンズ１６、集光レンズ１６を透過した光束が入射するフォトディテクタ１７を備えている。ここで光ディスク３０は、接着剤層を介して２層の記録層を有する２層ディスク構造のＤＶＤ製品である。
【００２２】
レーザ光源１１から発光するレーザ光の波長はおよそ４０５ｎｍで、ほぼ直線的に偏光しかつ発散した光束を発生する。光束はコリメートレンズ１２、ビームスプリッタ１３及び位相補正素子２０を透過して反射ミラー１４で反射して、アクチュエータ（図示せず）に取り付けられた対物レンズ１５により光ディスク３０に集光され光スポットを結ぶ。光ディスク３０で反射した光束は元の光路をたどり、ビームスプリッタ１３の反射面で反射して集光レンズ１６を透過してフォトディテクタ１７に入射する。光ディスク３０により反射された反射光は、光ディスク３０の面上に記録された情報により振幅変調され、フォトディテクタ１７は光強度信号として記録された情報を読み取ることができる。
【００２３】
位相補正素子制御回路４０により出力される電圧は、光ディスク３０の樹脂層や接着剤層の厚みにより生じる球面収差、対物レンズの移動又は光ディスクの傾きにより生じるコマ収差、光ディスク基板の複屈折により生じる非点収差の補正量に応じた電圧であり、位相補正素子の電極に印加する電圧となる。この電圧を、一対の透明基板間に挟持された例えば異方性光学媒質に印加して屈折率を制御し入射光の波面を変化させる。
【００２４】
図２は、位相補正素子２０を説明するための図である。ここに示されている位相補正素子２０は、２枚の透明なガラス基板の内面に蒸着された透明電極２１を有する。この透明電極２１は、電極が同心円状の複数の領域に分割され、さらに、同心円状に分割された領域は、網目状に細かく分割された（同心円及び網目は、分割線である）電極形状とされており、この分割された電極部分の電圧を位相補正素子制御回路４０によって可変制御できるように構成されている。この２枚の透明なガラス基板の間に、例えば、エポキシ系接着剤からなるシール材によりネマチック液晶などの液晶が封入されている。
【００２５】
このような位相補正素子２０の、それぞれの分割電極と対向する基板上の電極の間に電圧を印加し、かつ隣接する分割電極間では異なる電圧とすることで、球面収差に対応できる。また、コマ収差や非点収差を補正するためには、それぞれの収差に対応する形状に電極を分割しそれぞれの分割電極に球面収差の場合と同様にして所望の電圧を印加する。
【００２６】
液晶は、印加する電圧を変えることにより、液晶分子の向きを水平配向から垂直配向まで自在に変えられるので、２枚の透明電極に印加する電圧を、分割された各基板の目毎に可変制御することにより、各基板の目部分の液晶の屈折率を自在に変えることができる。
【００２７】
例えば、光ディスク３０の厚みや第１層の記録層と第２層の記録層との層間の接着剤層により発生する球面収差の場合は、位相補正素子２０に同心円状の電圧分布を発生させる。また、光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差の場合は、コマ収差に対応する形状に電極を分割し、その分割電極に電圧を印加して、収差を打ち消すような位相量を与える。
【００２８】
図３(a)〜(ｃ)は、接着剤層により生じる球面収差を説明するための図である。２層ディスク構造における第１層目の記録層にレーザ光源１１の焦点を合わせた後、接着剤層を介して第２層目の記録層にレーザ光源１１のビームスポットをあてると、レーザ光が接着剤層を透過することにより球面収差が生じ、ビームスポット径が拡がる。図３(a)は、２つの記録層の間に存在する接着剤層により生じる球面収差の例を示す。尚、接着剤層の厚さは６０μｍである。発生する球面収差は、光軸から離れるほど大きなものとなり、その大きさは約１．５λ程度である。尚、図中、横軸は、対物レンズ１５の径(mm)を表し、縦軸は位相(μm)を表す。図３(b)は、このような球面収差を打ち消すように位相補正素子２０に電圧を印加して与えられる位相量を示す。図３(a)に示した球面収差と反対の位相量を与えれば、発生した球面収差を打ち消すことができる。図３(c)は、図３(a)と(b)との和、即ち、補正後の収差を示す。この場合、位相補正素子２０の液晶パネルの網目状に分割された透明電極２１により、球面収差は略完全に打ち消されている。球面収差の補正と同様に、光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差、対物レンズの移動により生じるコマ収差を補正する場合も、それぞれ発生する収差を打ち消すような位相量が与えられる。
【００２９】
ここで、対物レンズ１５の移動量に応じたコマ収差が生じる理由を説明する。再生時には、対物レンズ１５はトラッキングサーボ（図示せず）により光ディスク３０のトラッキング方向に常に動いており、また、実際の光ディスク３０にはわずかな偏芯があるために、対物レンズ１５と位相補正素子２０との間に相対的な位置ズレが発生し、そのためにコマ収差が生じる。図４(a)〜(c)は、対物レンズ１５の移動量に応じたコマ収差の補正方法を説明するための図である。図４(a)は、対物レンズ１５が光軸と一致しているときの球面収差（曲線▲２▼破線）と、左側に移動したときの球面収差（曲線▲１▼実線）との例を示す。図４(b)は、対物レンズ１５が光軸と一致しているときの球面収差を打ち消すように与えられる位相量（曲線▲３▼実線）を示す。この場合、対物レンズ１５が移動することにより生じる球面収差の分だけ補正されない位相量が残り、その結果、図４(c)に示すように、コマ収差として生じる。
【００３０】
図５(a-1)〜(ｃ-2)は、光ディスクの複屈折により生じる非点収差を説明するための図である。ポリカーボネート等の樹脂から製造された光ディスク基板には、製造時の熱歪や樹脂配向が残存すること等の理由により複屈折を示し、このために非点収差が生じる。図５(a-1)及び(a-2)は、光ディスク３０の複屈折により生じる非点収差の例を示す。非点収差は、光ディスク３０の同位置において、互いに直交する方向における収差が逆向きになり、馬の鞍型になる。図５(b-1)及び(b-2)は、このような非点収差を打ち消すように位相補正素子２０に電圧を印加して与えられる位相を示し、図５(c-1)及び(c-2)は、補正後の収差を示す。
【００３１】
図６(a)〜(c)は、第１層と第２層との層間の接着剤層の厚さで生じる球面収差と、光ディスク基板の傾きにより生じるコマ収差との合成を説明するための図である。第１層と第２層との層間の厚さで生じる球面収差と、光ディスク基板の傾きにより生じるコマ収差とは、それぞれ独立の原因に基づき生じ、これらは合成された複雑な波面収差となる。図６(a)は、第１層と第２層との層間の厚さで生じる球面収差と、光ディスク基板の傾きにより生じるコマ収差とが合成された波面収差の例を示す。球面収差とコマ収差のプラス側の位相差との合成は、収差がさらに増大し、球面収差とコマ収差のマイナス側の位相差との合成は、収差が減少する。図６(b)は、このような非点収差を打ち消すように位相補正素子２０に電圧を印加して与えられる位相を示し、図６(c)は、補正後の収差を示す。
【００３２】
本実施の形態において、光ディスク３０の第１層の記録層と第２層の記録層との層間の接着剤層により発生する球面収差を補正する方法は、例えば、オシロスコープ等の波形表示画面で、光ディスク３０の特定のトラックを追従して検出されるＳＵＭ（和）信号の振幅からフォーカスオフセットを設定し、位相補正素子２０に球面収差を打ち消すような位相量を発生させるための電圧を印加する操作を繰り返して行う。即ち、球面収差が補正されるとＳＵＭ信号の振幅が最大となる。
【００３３】
光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差を補正する場合は、光ディスク３０上に形成された傾き検出エリアから検出されたトラッキングエラー信号の振幅が大きくなるように、位相補正素子２０に電圧を印加する操作を繰り返して行う。即ち、光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差が補正されるとトラッキングエラー信号の振幅が最大になる。ここで、光ディスク３０上に形成される傾き検出領域は、例えば、ユーザデータ記録エリアより狭いトラックピッチ（ビームスポット径の約３分の２程度）の溝が形成された領域である。傾き検出領域は、光ディスク３０上の、最内周と最外周、又はゾーン切替部に設けられる。
【００３４】
本実施の形態における対物レンズ１５の移動により生じるコマ収差は、予め球面収差と対物レンズ１５の移動量とをキャリブレーションして一義的に求めることができ、移動量に応じてコマ収差を打ち消す位相量を球面収差補正用の波面変化に合成して発生させ、収差を補正する。ここで、対物レンズ１５のトラック方向の移動量を検出する方法は、特に限定されないが、通常、光学的方法、電気的方法、磁気的方法等が挙げられ、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）とそれに対向して、対物レンズ１５の直近に配置した２個のフォトダイオードとを組み合わせたポジションセンサ等の光学的方法が簡便である。
【００３５】
本実施の形態において、光ディスク３０の複屈折により生じる非点収差を補正する場合は、例えば、オシロスコープ等の波形表示画面で、特定のトラックを追従して検出されるＳＵＭ信号とトラッキングエラー信号を同時に測定しながら、合焦点位置で、ＳＵＭ信号とトラッキングエラー信号とが、両者共に最大になるように位相補正素子２０の印加電圧を設定する操作を繰り返す。即ち、光ディスク３０の複屈折により生じる非点収差が補正されると、ＳＵＭ信号とトラッキングエラー信号とが、両者共に最大になる。
【００３６】
次に、本実施の形態が適用される光情報記録再生装置において、波面収差を補正するための操作について説明する。
図７は、本実施の形態における光ディスク３０の第１層と第２層との層間の接着剤層の厚さで生じる球面収差の補正の流れを示したフローチャートである。まず、第１層目の記録層を再生するために、フォーカス制御及びトラッキング制御をＯＮにする（ステップ１０１）。即ち、第１層目の記録層の特定のトラックを追従して読み込み可能な状態にし、ＳＵＭ信号の振幅を検出して合焦点位置を探し（ステップ１０２）、焦点が合わない場合は、フォーカスオフセットを変更し（ステップ１０３）、さらに、ＳＵＭ（和）信号のＰ−Ｐ出力を検出し（ステップ１０４）、最大出力が得られるまで繰り返す（ステップ１０５）。
【００３７】
次に、第２層目の記録層を再生するために、フォーカス制御及びトラッキング制御をＯＮにし（ステップ１０６）、ＳＵＭ信号の振幅を検出する（ステップ１０７）。次に、接着剤層により生じる球面収差を打ち消す位相を与えるように位相補正素子の印加電圧を変更する（ステップ１０８）。そして、再びＳＵＭ信号の振幅を検出し（ステップ１０９）、繰り返し位相補正素子２０の印加電圧を変更して最大出力を求める（ステップ１１０）。即ち、球面収差が打ち消されるときに出力が最大になる。出力が最大になったときの位相補正素子２０の印加電圧のデータを保存して球面収差の補正を終了する（ステップ１１１）。尚、位相補正素子２０に印加する電圧と球面収差補正用の位相データとは、予めキャリブレーションの表を用意しておくことにより、電圧値を保存したデータマップは容易に位相のデータマップに換算することができる。
【００３８】
図８は、本実施の形態における光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差の補正の流れを示したフローチャートである。まず、光ディスク３０上に形成した傾き検出領域からのトラッキングエラー信号の振幅を検出する（ステップ２０１）。そして、位相補正素子２０の印加電圧を変更して（ステップ２０２）、さらに、光ディスク３０上に形成した傾き検出領域からのトラッキングエラー信号の振幅を検出する（ステップ２０３）。光ディスク３０の傾きにより生じるコマ収差がある場合は、コマ収差が無いときに比べてトラッキングエラー信号の振幅が小さくなる。即ち、トラッキングエラー信号の振幅が最大になるように、位相補正素子２０に位相量を与えることによってコマ収差を補正することができる。検出したトラッキングエラー信号の振幅が最大値になるまでこの処理を繰り返し（ステップ２０４）、そのときの位相補正素子２０の印加電圧のデータを保存して（ステップ２０５）、コマ収差の補正を終了する。
【００３９】
尚、このような光ディスク３０の傾きによるコマ収差感度を向上させるため、光ディスク３０上の傾き検出領域に形成した溝のトラックピッチを０．３７５μｍ、溝幅０．２μｍとし、ユーザデータ記録領域のトラックピッチ０．４３μｍ、溝幅０．２２μｍに対して狭トラック化している。光ディスク３０上の傾き検出領域に形成した溝を狭トラック化することにより、僅かなコマ収差の発生でも、トラッキングエラー信号の振幅変動が大きくなり、高感度で光ディスク３０の傾きによるコマ収差の検出が可能になる。このときの狭トラック化の程度は、傾き検出領域の差信号の振幅をユーザデータ記録領域の差信号の０．７倍以下にすれば、効率の良い傾き検出ができることが経験上分かった。また、このような構成により、傾き検出領域の和信号のレベルがユーザデータ記録領域の和信号に対して±３ｄＢ以内に設定され、サーボ回路のゲインを切り替える必要がなく、サーボ回路の負担が低減される。
【００４０】
尚、本実施の形態においては、傾き検出領域とユーザデータ記録領域との溝幅を同一にし、トラックピッチのみを変更することにより、和信号のレベルが±３ｄＢ以内であることが達成できるが、光情報記録再生装置のレーザスポット径とトラックピッチ及び溝幅との組み合わせ次第では、これを達成できない場合が生じる。しかし、その場合は、傾き検出領域とユーザデータ記録領域との溝幅及び深さなどを適宜変更し、和信号のレベルを調整することが可能である。
【００４１】
さらに、本実施の形態においては、傾き検出領域を光ディスク３０の情報記録領域の最内周及び最外周に設置した場合は、ユーザデータ記録領域の内、内周及び最外周の転写性が向上するという副次的な効果が得られる。
【００４２】
図９は、本実施の形態における対物レンズ１５の移動により生じるコマ収差の補正の流れを示したフローチャートである。まず、光ディスク３０の第２層目の記録層を再生する対物レンズ１５のトラック方向の移動量を検出する（ステップ３０１）。次に、対物レンズ１５の移動量に応じて接着剤層により生じる球面収差を補正する位相データを読み込み（ステップ３０２）、コマ収差量を計算し（ステップ３０３）、コマ収差を補正するのに必要な電圧データを保存する（ステップ３０４）。そして、再度球面収差を補正するためのデータを電圧データとして読み込み（ステップ３０５）、位相補正素子２０に、コマ収差を打ち消すように印加電圧を変更して（ステップ３０６）コマ収差の補正を終了する。
【００４３】
図１０及び図１１は、本実施の形態における光ディスク３０の複屈折により生じる非点収差の補正の流れを示したフローチャートである。まず、トラッキング制御をＯＦＦの状態で、フォーカス制御をＯＮにし（ステップ４０１）、トラッキングエラー信号の振幅を検出し（ステップ４０２）、続いて、トラッキング制御をＯＮにして（ステップ４０３）、ＳＵＭ信号の振幅を検出にする（ステップ４０４）。次に、フォーカスオフセットを合焦点位置から０．１〜０．２μｍの範囲内で変更し（ステップ４０５）、再びトラッキング制御をＯＦＦの状態で（ステップ４０６）、フォーカス制御をＯＮの状態でトラッキングエラー信号の振幅の最大値を検出し（ステップ４０７）、続いて、トラッキング制御をＯＮにして（ステップ４０８）、ＳＵＭ信号の振幅を検出する（ステップ４０９）。この操作は、予め決められた規定回数（例えば、５〜１０回）行い（ステップ４１０）、トラッキングエラー信号の出力が最大値となる場合と、ＳＵＭ信号の出力が最大値となる場合とで、それぞれのフォーカスオフセットが一致するまで繰り返す（ステップ４１１）。フォーカスオフセットが一致しない場合は、位相補正素子２０の印加電圧を変更し（ステップ４１２）、再度、同様な操作を行って（ステップ４１３〜ステップ４１９）、トラッキングエラー信号の出力が最大値となる場合と、ＳＵＭ信号の出力が最大値となる場合とで、それぞれのフォーカスオフセットが一致するまで繰り返す。フォーカスオフセットが一致した場合は、位相補正素子２０の印加電圧を保存して（ステップ４２０）非点収差の補正を終了する。
【００４４】
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、青色レーザ等の短波長のレーザ光を光ディスクに光を集光させる際、一個の位相補正素子によって、数種類の波面収差を補正し、そのスポット径を小さくすることが可能である。即ち、本実施の形態が適用される波面収差の補正手段を備える光情報記録再生装置によれば、青色レーザ光（波長４０５ｎｍ程度）により、厚さが０．６ｍｍ±０．０８ｍｍの光ディスクで、その傾きが±１０ｍｒａｄの範囲内において、光情報を再生することが可能である。
【００４５】
尚、本実施の形態では、光ディスクに対して情報を記録再生できる光情報記録再生装置を用いて説明したが、本実施の形態は、記録機能を備えていない光情報再生装置に対しても同様に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、一個の位相補正素子により、数種類の波面収差が補正された光情報再生装置及び光情報記録ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用される光情報記録再生装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】位相補正素子を説明するための図である。
【図３】接着剤層により生じる球面収差を説明するための図である。
【図４】対物レンズの移動量に応じたコマ収差の補正方法を説明するための図である。
【図５】光ディスクの複屈折により生じる非点収差を説明するための図である。
【図６】第１層と第２層との層間の接着剤層の厚さで生じる球面収差と、光ディスク基板の傾きにより生じるコマ収差との合成を説明するための図である。
【図７】本実施の形態における光ディスクの第１層と第２層との層間の接着剤層の厚さで生じる球面収差の補正の流れを示したフローチャートである。
【図８】本実施の形態における光ディスク基板の傾きにより生じるコマ収差の補正の流れを示したフローチャートである。
【図９】本実施の形態における対物レンズの移動により生じるコマ収差の補正の流れを示したフローチャートである。
【図１０】本実施の形態における光ディスクの複屈折により生じる非点収差の補正の流れを示したフローチャート（１）である。
【図１１】本実施の形態における光ディスクの複屈折により生じる非点収差の補正の流れを示したフローチャート（２）である。
【符号の説明】
１１…レーザ光源（半導体レーザ）、１２…コリメートレンズ、１３…ビームスプリッタ、１４…反射ミラー、１５…対物レンズ、１６…集光レンズ、１７…フォトディテクタ、２０…位相補正素子、２１…透明電極、３０…光ディスク、４０…位相補正素子制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information reproducing apparatus and the like for reading and reproducing information recorded on an optical information recording medium (optical disk).
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical recording media (optical disks) such as DVD-Rs, DVD-RAMs, and DVD-RWs have been commercialized to meet the need for increasing the capacity of optical recording media. These are formed by stacking a dielectric layer, a recording layer, and the like on a polycarbonate substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 0.6 mm, further forming a protective layer, and then sandwiching the recording layer and the like inside. It is manufactured by bonding two substrates together. As described above, DVD products such as DVD-R and the like have been developed which have a two-layer disc structure having two recording layers via an adhesive layer.
[0003]
These high-capacity DVD products have been increased in density, and an optical head device for recording information thereon or reproducing the recorded information needs to reduce the spot diameter focused on the optical disk surface. For this purpose, the wavelength of the laser light source is set to 650 nm or 635 nm, and the numerical aperture (NA) of the objective lens is set to 0.6. Further, in the next generation of optical recording, it has been proposed to obtain a higher recording density by setting the wavelength of the laser light source to about 405 nm and the NA to 0.6 or more.
[0004]
Generally, when reproducing information recorded on such an optical recording medium by using a laser light source, wavefronts such as coma caused by a slight inclination of the optical disc substrate and spherical aberration caused by the thickness of the optical disc substrate and the like. Aberration occurs and acts to increase the laser beam spot diameter.
[0005]
As a method of correcting such a wavefront aberration, for example, a method of providing a phase correction element between an objective lens and a light source has been reported. This is because a voltage is applied to a divided electrode formed by dividing an electrode on each of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal which is a birefringent material, and a wavefront aberration caused by a thickness of an optical disc substrate or the like is reduced. Is a method of correcting aberration by applying an opposite phase difference (see Patent Document 1 or Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-212611
[Patent Document 2]
JP-A-2002-133697
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the wavelength of the laser light source is shortened or the NA of the objective lens is increased in order to reduce the spot diameter focused on the optical disk substrate, the wavefront aberration caused by the thickness of the optical disk substrate becomes larger than before. As a result, the spot diameter increases and information recorded on the optical disk substrate cannot be reproduced. This is because, for example, the amount of generated coma is proportional to the cube of the numerical aperture (NA) of the objective lens, and the amount of spherical aberration is proportional to the fourth power of the numerical aperture (NA) of the objective lens. Is caused by having a characteristic that is inversely proportional to the wavelength of the laser light source.
[0008]
Such a phenomenon that the information recorded on the optical disk substrate cannot be reproduced due to the spread of the spot diameter is caused by a DVD product having a two-layer disk structure having two recording layers with an adhesive layer interposed therebetween, which has a wavelength of about 405 nm. When reproduction is performed using a blue laser light source, it becomes extremely noticeable. That is, after reproducing the information by focusing and focusing the short-wavelength laser light source on the first recording layer, in order to reproduce the second recording layer, the laser light source is again switched to the second recording layer. At this time, it is necessary to focus and focus the laser light. At this time, a laser light source having a wavelength of 630 to 650 nm is used because of the wavefront aberration caused by the presence of the adhesive layer having a constant thickness (about 20 to 50 μm). The spot diameter for reproducing the second recording layer is expanded to a non-negligible extent as compared with the case of reproducing using the recording layer.
[0009]
Such a wavefront aberration is a complex aberration in which coma caused by the inclination of the optical disk substrate and spherical aberration caused by the thickness of the adhesive layer between the first and second layers are combined. Appear, which causes the spot diameter to increase. Furthermore, an optical disc substrate manufactured from a resin such as polycarbonate exhibits birefringence due to thermal distortion or the like at the time of manufacturing. When a blue laser light source is used, astigmatism caused by this causes the spot diameter to decrease. This is one of the factors that will further expand.
[0010]
In order to correct such a wavefront aberration, a method of providing a phase correction element using liquid crystal between the objective lens and the light source and canceling the phase difference as described above can be considered. However, for example, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to provide an external measurement device including an interferometer for measuring spherical aberration and an image processing circuit. Further, although a method of correcting astigmatism caused by an optical element such as a lens is being studied, no description is given of a method of correcting astigmatism based on the properties of an optical disk substrate.
[0011]
Further, the method described in Patent Document 2 employs means for correcting coma aberration in accordance with the amount of movement of the objective lens in the track direction, and the amount of movement is determined by the output signal of an actuator drive circuit equipped with the objective lens. Seeking from. However, since the relationship between the output signal and the amount of movement of the objective lens in the track direction changes depending on the laser intensity, circuit gain, reflectivity of the optical disk, temperature, etc., it becomes extremely complicated as a means for correcting coma. . Further, in order to detect the tilt of the optical disk, it is necessary to use a tilt sensor integrated with the actuator of the objective lens, and the device becomes large-scale. Further, there is no reference to a method of correcting wavefront aberration based on an adhesive layer of a DVD product having a two-layer disk structure, and as in Patent Document 1, a method of correcting astigmatism based on the properties of an optical disk substrate. Is not mentioned.
[0012]
The present invention has been made to solve such a technical problem, and an object of the present invention is to emit light to an optical disc (optical information recording medium) using a short-wavelength laser light source such as a blue laser. When condensing light, the spot diameter is converged so that recording and reproduction can be performed without any problem.
Another object of the present invention is to provide an optical information reproducing apparatus capable of correcting several types of wavefront aberrations with one phase correction element.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides, for example, when reproducing a DVD product having a two-layer disc structure using a blue laser, the coma aberration generated due to the tilt of the optical disc substrate and the thickness of the adhesive layer, etc. The phase correction element corrects the wavefront aberration caused by the complex combination of the generated spherical aberration and the astigmatism due to the birefringence of the optical disk substrate. That is, the optical information reproducing apparatus to which the present invention is applied is provided with a light source having a wavelength of 500 nm or less, an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more, and provided between the light source and the objective lens. A phase correction element for correcting the aberration of the convergent light, the phase corrector correcting spherical aberration and coma of the convergent light, and the objective lens converts the convergent light from the light source. The light is focused on an optical information recording medium having a transparent substrate thickness of 0.3 mm or more.
[0014]
Next, an optical information reproducing apparatus to which the present invention is applied is an optical information reproducing apparatus that reads information recorded on an optical information recording medium using a light source and an objective lens, and detects an amount of movement of the objective lens. A moving amount detecting unit; and a phase correcting unit provided between the light source and the objective lens for correcting aberration of convergent light from the light source according to the moving amount detected by the moving amount detecting unit. It is assumed that. This phase correction means is characterized in that it corrects spherical aberration of convergent light, tilt of the optical information recording medium and coma caused by movement of the objective lens. Further, the movement amount detection means needs to be capable of non-contact detection, and for example, is preferably a position sensor combining a light emitting diode and a photodiode. Further, it is characterized in that the light source is a light source having a wavelength of 500 nm or less, and the objective lens is an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more.
[0015]
Next, an optical information reproducing apparatus to which the present invention is applied is provided with a light source having a wavelength of 500 nm or less, an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more, and a light source and an objective lens. A phase correction element for correcting the aberration of the convergent light, and the objective lens converts the convergent light from the light source into at least two or more pluralities formed on a transparent substrate having a thickness of 0.3 mm or more. The phase correction element can collect light on an optical information recording medium having a recording layer, and when correcting at least spherical aberration of convergent light from a light source, first, a phase correction element is used for one of a plurality of recording layers. After the prescribed correction is made, focus adjustment is performed, and then spherical aberration is corrected for the other layers of the plurality of recording layers. In this case, the phase correction element corrects spherical aberration so that the sum or difference of track crossing signals obtained from each of the plurality of recording layers is maximized.
[0016]
Next, the present invention provides a light source having a wavelength of 500 nm or less, an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more for converging convergent light from the light source on an optical information recording medium, and a light source and an objective lens. A phase correction element for correcting the aberration of the convergent light from the light source, wherein a tilt detection area is formed on the optical information recording medium, and based on a signal detected from the tilt detection area. The optical information reproducing unit is characterized in that the aberration is corrected by the phase correction element. In this case, the phase correction element is characterized in that it corrects spherical aberration of convergent light, tilt of the optical information recording medium, and coma caused by movement of the objective lens. Further, the phase correction element corrects the aberration such that the amplitude of the difference signal detected from the tilt detection area is 0.7 times or less the amplitude of the difference signal detected from the user data area. Further, in this phase correction element, the average value in one round of the sum signal detected from the tilt detection area is smaller than the value of the sum signal detected from the mirror surface area formed on the optical information recording medium, and the user data The aberration is corrected so as to be within ± 3 dB of the average value in one round of the sum signal detected from the area.
[0017]
The optical information reproducing unit to which the present invention is applied includes a light source having a wavelength of 500 nm or less, an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more for condensing laser light from the light source on an optical information recording medium, A phase correction element provided between the light source and the objective lens for correcting aberration of laser light from the light source, wherein the aberration is corrected by the phase correction element based on birefringence of the optical information recording medium. It is characterized by doing. This phase correction element corrects the spherical aberration of the laser light, the tilt of the optical information recording medium and the coma aberration caused by the movement of the objective lens, and, when the laser light is linearly polarized, the optical information recording medium For correcting astigmatism caused by the birefringence of
[0018]
On the other hand, the present invention is reproduced by an optical information reproducing apparatus having a laser light source, an objective lens, and a phase correction element provided between the laser light source and the objective lens for correcting aberration of convergent light from the laser light source. The optical disc can be regarded as an optical disc having a recording area for recording information reproduced by the optical information reproducing apparatus and an inclination detection area for detecting a signal used for correcting aberration by the phase correction element. In this case, the tilt detection area is formed on the innermost and outermost circumferences of the optical disc or in the zone switching section. It should be noted that the tilt detection area may be formed in a specific area on the optical disc that can be determined. Further, the tilt detection area is formed at the innermost and outermost circumferences of the data recording area, or at the zone switching section, and the track pitch of the groove or uneven pattern formed in the detection area is set at the user data recording area. It is smaller than the track pitch in.
[0019]
Further, the present invention focuses laser light from a light source having a wavelength of 500 nm or less on an optical information recording medium through a phase correction element and an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more, and A voltage is applied to the phase correction element so that the amplitude of the SUM signal detected following a specific track is maximized, spherical aberration is corrected, and a tracking error detected from the tilt detection area on the optical information recording medium. A voltage is applied to the phase correction element so that the signal amplitude is maximized, the coma aberration due to the tilt of the optical information recording medium is corrected, and the voltage is applied to the phase correction element so as to cancel the aberration according to the moving amount of the objective lens. The SUM signal and the tracking error signal detected by following a specific track on the optical information recording medium are both maximized by correcting the coma aberration caused by the movement of the objective lens. Are those recognized as the optical information recording or reproducing method and corrects astigmatism caused by-out the birefringence of the optical information recording medium by applying a voltage to the phase correcting element as.
[0020]
The optical information reproducing apparatus to which the present invention is applied can be similarly applied to an optical information recording / reproducing apparatus in which an optical information recording function is added to the optical information reproducing apparatus.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an optical information recording / reproducing apparatus to which the present embodiment is applied. The optical information recording / reproducing apparatus shown here includes a laser light source (semiconductor laser) 11 that emits laser light as a light source, a collimating lens 12 that converts the laser light into a parallel light beam, and a unit that corrects the aberration of the laser convergent light. Phase correction element 20, a phase correction element control circuit 40 for controlling an applied voltage of the phase correction element 20, a reflection mirror 14 for reflecting a light beam in a 90-degree direction, and a light beam reflected by the reflection mirror 14 for focusing on the optical disk 30. The objective lens 15, the beam splitter 13 that reflects the light beam reflected on the optical disk 30 and follows the original optical path, the condensing lens 16 that condenses the parallel light beam reflected from the beam splitter 13, and the light beam that has passed through the condensing lens 16 It has a photodetector 17 for incidence. Here, the optical disc 30 is a DVD product having a two-layer disc structure having two recording layers via an adhesive layer.
[0022]
The laser light emitted from the laser light source 11 has a wavelength of about 405 nm, and generates an almost linearly polarized and divergent light beam. The light flux passes through the collimator lens 12, the beam splitter 13, and the phase correction element 20, is reflected by the reflection mirror 14, and is condensed on the optical disc 30 by the objective lens 15 attached to an actuator (not shown) to form a light spot. . The light beam reflected by the optical disk 30 follows the original optical path, is reflected by the reflection surface of the beam splitter 13, passes through the condenser lens 16, and enters the photodetector 17. The reflected light reflected by the optical disk 30 is amplitude-modulated by information recorded on the surface of the optical disk 30, and the photodetector 17 can read the information recorded as a light intensity signal.
[0023]
The voltage output by the phase correction element control circuit 40 includes a spherical aberration caused by the thickness of the resin layer and the adhesive layer of the optical disc 30, a coma caused by moving the objective lens or the tilt of the optical disc, and a non-linear aberration caused by the birefringence of the optical disc substrate. This is a voltage corresponding to the amount of correction of the astigmatism, and is a voltage applied to the electrode of the phase correction element. This voltage is applied to, for example, an anisotropic optical medium sandwiched between a pair of transparent substrates to control the refractive index and change the wavefront of the incident light.
[0024]
FIG. 2 is a diagram for explaining the phase correction element 20. The phase correction element 20 shown here has a transparent electrode 21 deposited on the inner surfaces of two transparent glass substrates. This transparent electrode 21 has an electrode shape in which the electrode is divided into a plurality of concentric circles, and the concentrically divided region is finely divided in a mesh shape (the concentric circles and the mesh are division lines). The voltage of the divided electrode portion can be variably controlled by the phase correction element control circuit 40. A liquid crystal such as a nematic liquid crystal is sealed between the two transparent glass substrates by, for example, a sealing material made of an epoxy-based adhesive.
[0025]
By applying a voltage between the divided electrodes of the phase correction element 20 and an electrode on the substrate facing the divided electrodes and setting different voltages between the adjacent divided electrodes, it is possible to cope with spherical aberration. In order to correct coma and astigmatism, electrodes are divided into shapes corresponding to the respective aberrations, and a desired voltage is applied to each of the divided electrodes in the same manner as in the case of spherical aberration.
[0026]
Since the direction of liquid crystal molecules can be freely changed from horizontal alignment to vertical alignment by changing the applied voltage, the voltage applied to the two transparent electrodes can be variably controlled for each divided substrate. By doing so, it is possible to freely change the refractive index of the liquid crystal in the eye portion of each substrate.
[0027]
For example, in the case of spherical aberration caused by the thickness of the optical disc 30 or an adhesive layer between the first recording layer and the second recording layer, a concentric voltage distribution is generated in the phase correction element 20. In the case of coma caused by the inclination of the optical disk 30, the electrodes are divided into shapes corresponding to the coma, and a voltage is applied to the divided electrodes to give a phase amount that cancels the aberration.
[0028]
FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining the spherical aberration caused by the adhesive layer. When the laser light source 11 is focused on the first recording layer in the two-layer disc structure, and then the laser light source 11 is focused on the second recording layer via the adhesive layer, the laser light is emitted. By transmitting through the adhesive layer, spherical aberration occurs, and the beam spot diameter increases. FIG. 3A shows an example of spherical aberration caused by an adhesive layer existing between two recording layers. Note that the thickness of the adhesive layer is 60 μm. The generated spherical aberration increases as the distance from the optical axis increases, and the magnitude is about 1.5λ. In the drawing, the horizontal axis represents the diameter (mm) of the objective lens 15, and the vertical axis represents the phase (μm). FIG. 3B shows a phase amount given by applying a voltage to the phase correction element 20 so as to cancel such spherical aberration. If a phase amount opposite to the spherical aberration shown in FIG. 3A is given, the generated spherical aberration can be canceled. FIG. 3C shows the sum of FIGS. 3A and 3B, that is, the aberration after correction. In this case, the spherical aberration is almost completely canceled by the transparent electrodes 21 of the phase correction element 20 divided into a mesh shape of the liquid crystal panel. Similarly to the correction of the spherical aberration, when correcting the coma caused by the tilt of the optical disk 30 and the coma caused by the movement of the objective lens, a phase amount is provided to cancel the generated aberration.
[0029]
Here, the reason why coma aberration occurs according to the amount of movement of the objective lens 15 will be described. At the time of reproduction, the objective lens 15 is always moving in the tracking direction of the optical disc 30 by a tracking servo (not shown), and since the actual optical disc 30 has slight eccentricity, the objective lens 15 and the phase correction element 20, a relative displacement occurs, which causes coma aberration. FIGS. 4A to 4C are diagrams for explaining a method of correcting coma aberration according to the amount of movement of the objective lens 15. FIG. 4A shows an example of the spherical aberration when the objective lens 15 coincides with the optical axis (curve (2) broken line) and the spherical aberration when the objective lens 15 moves to the left (curve (1) solid line). Show. FIG. 4B shows a phase amount (curve {circle around (3)} solid line) given to cancel the spherical aberration when the objective lens 15 coincides with the optical axis. In this case, a phase amount that is not corrected remains by the amount of the spherical aberration caused by the movement of the objective lens 15, and as a result, as shown in FIG.
[0030]
FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining astigmatism caused by birefringence of the optical disk. An optical disc substrate made of a resin such as polycarbonate exhibits birefringence due to reasons such as thermal distortion and resin orientation remaining at the time of manufacture, which causes astigmatism. FIGS. 5A-1 and 5A-2 show examples of astigmatism caused by birefringence of the optical disc 30. FIG. In the astigmatism, at the same position on the optical disc 30, the aberrations in the directions orthogonal to each other are reversed, and the horse becomes saddle-shaped. FIGS. 5 (b-1) and 5 (b-2) show phases given by applying a voltage to the phase correction element 20 so as to cancel such astigmatism, and FIGS. c-2) indicates the aberration after the correction.
[0031]
FIGS. 6A to 6C are views for explaining the combination of spherical aberration caused by the thickness of the adhesive layer between the first layer and the second layer and coma caused by the inclination of the optical disk substrate. FIG. Spherical aberration caused by the thickness between the first layer and the second layer and coma caused by the tilt of the optical disk substrate are caused by independent factors, and these are combined complex wavefront aberrations. FIG. 6A shows an example of a wavefront aberration in which a spherical aberration generated by a thickness between the first layer and the second layer and a coma aberration generated by an inclination of the optical disk substrate are combined. The combination of the spherical aberration and the phase difference on the positive side of the coma aberration further increases the aberration, and the combination of the spherical aberration and the phase difference on the negative side of the coma aberration reduces the aberration. FIG. 6B shows the phase given by applying a voltage to the phase correction element 20 so as to cancel such astigmatism, and FIG. 6C shows the aberration after correction.
[0032]
In the present embodiment, a method of correcting a spherical aberration generated by an adhesive layer between the first recording layer and the second recording layer of the optical disc 30 is described in, for example, a waveform display screen of an oscilloscope or the like. An operation of setting a focus offset from the amplitude of a SUM (sum) signal detected by following a specific track of the optical disk 30 and applying a voltage for generating a phase amount to cancel the spherical aberration to the phase correction element 20 Is repeated. That is, when the spherical aberration is corrected, the amplitude of the SUM signal becomes maximum.
[0033]
When correcting coma caused by the tilt of the optical disk 30, an operation of applying a voltage to the phase correction element 20 is performed so that the amplitude of the tracking error signal detected from the tilt detection area formed on the optical disk 30 increases. Repeat. That is, when the coma caused by the tilt of the optical disk 30 is corrected, the amplitude of the tracking error signal becomes maximum. Here, the tilt detection area formed on the optical disc 30 is, for example, an area in which a groove having a track pitch (about two-thirds of the beam spot diameter) smaller than the user data recording area is formed. The tilt detection area is provided on the innermost and outermost circumferences of the optical disc 30 or in the zone switching unit.
[0034]
The coma aberration caused by the movement of the objective lens 15 in the present embodiment can be uniquely obtained by previously calibrating the spherical aberration and the movement amount of the objective lens 15, and the phase for canceling the coma aberration according to the movement amount The amount is combined with the wavefront change for spherical aberration correction and generated to correct the aberration. Here, the method of detecting the amount of movement of the objective lens 15 in the track direction is not particularly limited, but usually includes an optical method, an electric method, a magnetic method, and the like. An optical method such as a position sensor in which two photodiodes arranged opposite and in close proximity to the objective lens 15 are combined is simple.
[0035]
In this embodiment, when correcting astigmatism caused by birefringence of the optical disc 30, for example, a SUM signal and a tracking error signal detected by following a specific track are simultaneously displayed on a waveform display screen of an oscilloscope or the like. While measuring, the operation of setting the applied voltage of the phase correction element 20 is repeated so that the SUM signal and the tracking error signal are both maximized at the focal point position. That is, when the astigmatism caused by the birefringence of the optical disc 30 is corrected, both the SUM signal and the tracking error signal become maximum.
[0036]
Next, an operation for correcting wavefront aberration in the optical information recording / reproducing apparatus to which the present embodiment is applied will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of correcting spherical aberration caused by the thickness of the adhesive layer between the first layer and the second layer of the optical disc 30 in the present embodiment. First, to reproduce the first recording layer, the focus control and the tracking control are turned on (step 101). That is, a specific track on the first recording layer is made readable so that it can be read, and the amplitude of the SUM signal is detected to search for the in-focus position (step 102). Is changed (step 103), the PP output of the SUM (sum) signal is detected (step 104), and the process is repeated until the maximum output is obtained (step 105).
[0037]
Next, in order to reproduce the second recording layer, the focus control and the tracking control are turned on (step 106), and the amplitude of the SUM signal is detected (step 107). Next, the voltage applied to the phase correction element is changed so as to give a phase that cancels out spherical aberration caused by the adhesive layer (step 108). Then, the amplitude of the SUM signal is detected again (step 109), and the applied voltage of the phase correction element 20 is changed to obtain the maximum output (step 110). That is, the output becomes maximum when the spherical aberration is canceled. The data of the voltage applied to the phase correction element 20 when the output reaches the maximum is stored, and the correction of the spherical aberration is completed (step 111). The voltage applied to the phase correction element 20 and the phase data for spherical aberration correction are prepared in advance in a calibration table, so that the data map storing the voltage values can be easily converted into a phase data map. can do.
[0038]
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of correcting coma caused by the inclination of the optical disc 30 in the present embodiment. First, the amplitude of the tracking error signal from the tilt detection area formed on the optical disk 30 is detected (step 201). Then, the voltage applied to the phase correction element 20 is changed (step 202), and the amplitude of the tracking error signal from the tilt detection area formed on the optical disk 30 is detected (step 203). When there is coma caused by the inclination of the optical disc 30, the amplitude of the tracking error signal becomes smaller than when there is no coma. That is, coma aberration can be corrected by giving a phase amount to the phase correction element 20 so that the amplitude of the tracking error signal is maximized. This process is repeated until the detected amplitude of the tracking error signal reaches the maximum value (step 204), and the data of the voltage applied to the phase correction element 20 at that time is stored (step 205), and the correction of coma aberration ends. .
[0039]
In order to improve the coma aberration sensitivity due to the tilt of the optical disc 30, the track pitch of the groove formed in the tilt detection area on the optical disc 30 is set to 0.375 μm, the groove width is set to 0.2 μm, and the track of the user data recording area is set. The track is narrowed for a pitch of 0.43 μm and a groove width of 0.22 μm. By narrowing the track formed in the tilt detection area on the optical disc 30, even if a slight coma occurs, the amplitude fluctuation of the tracking error signal becomes large, and the detection of the coma due to the tilt of the optical disc 30 can be performed with high sensitivity. Will be possible. Experience has shown that the degree of narrowing of the track at this time can be detected efficiently if the amplitude of the difference signal in the tilt detection area is 0.7 times or less the difference signal in the user data recording area. Further, with such a configuration, the level of the sum signal in the tilt detection area is set within ± 3 dB with respect to the sum signal in the user data recording area, and there is no need to switch the gain of the servo circuit, thereby reducing the load on the servo circuit. Is done.
[0040]
In the present embodiment, it is possible to achieve that the level of the sum signal is within ± 3 dB by making the groove widths of the inclination detection area and the user data recording area the same and changing only the track pitch. Depending on the combination of the laser spot diameter, track pitch and groove width of the optical information recording / reproducing device, this may not be achieved in some cases. However, in this case, the level of the sum signal can be adjusted by appropriately changing the groove width and the depth between the inclination detection area and the user data recording area.
[0041]
Further, in the present embodiment, when the tilt detection areas are set at the innermost circumference and the outermost circumference of the information recording area of the optical disc 30, the transferability of the inner circumference and the outermost circumference of the user data recording area is improved. Is obtained.
[0042]
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of correcting coma caused by movement of the objective lens 15 in the present embodiment. First, the amount of movement in the track direction of the objective lens 15 for reproducing the second recording layer of the optical disc 30 is detected (step 301). Next, phase data for correcting spherical aberration caused by the adhesive layer according to the amount of movement of the objective lens 15 is read (step 302), the amount of coma is calculated (step 303), and it is necessary to correct coma. Voltage data is stored (step 304). Then, data for correcting spherical aberration is read again as voltage data (step 305), and the applied voltage is changed by the phase correction element 20 so as to cancel coma (step 306), and correction of coma is completed. .
[0043]
FIGS. 10 and 11 are flowcharts showing a flow of correcting astigmatism caused by birefringence of the optical disc 30 in the present embodiment. First, with the tracking control turned off, the focus control is turned on (step 401), the amplitude of the tracking error signal is detected (step 402), and then the tracking control is turned on (step 403), and the SUM signal is turned on. The amplitude is detected (step 404). Next, the focus offset is changed within the range of 0.1 to 0.2 μm from the focus position (step 405), and the tracking control is turned off again (step 406), and the tracking error is turned on when the focus control is turned on. The maximum value of the signal amplitude is detected (step 407), and then the tracking control is turned on (step 408), and the amplitude of the SUM signal is detected (step 409). This operation is performed a predetermined number of times (for example, 5 to 10 times) (step 410), and when the output of the tracking error signal becomes the maximum value and when the output of the SUM signal becomes the maximum value, It repeats until each focus offset matches (step 411). If the focus offsets do not match, the applied voltage of the phase correction element 20 is changed (step 412), and the same operation is performed again (steps 413 to 419), and the output of the tracking error signal reaches the maximum value. And the case where the output of the SUM signal reaches the maximum value, is repeated until the respective focus offsets match. If the focus offsets match, the voltage applied to the phase correction element 20 is stored (step 420), and the correction of astigmatism is terminated.
[0044]
As described in detail above, according to the present embodiment, when condensing light with a short wavelength laser light such as a blue laser on an optical disc, a single phase correction element corrects several types of wavefront aberrations, It is possible to reduce the spot diameter. That is, according to the optical information recording / reproducing apparatus provided with the wavefront aberration correcting means to which the present embodiment is applied, an optical disk having a thickness of 0.6 mm ± 0.08 mm by blue laser light (wavelength: about 405 nm) Optical information can be reproduced within the range of ± 10 mrad.
[0045]
Although the present embodiment has been described using an optical information recording / reproducing apparatus capable of recording / reproducing information on / from an optical disc, the present embodiment is also applicable to an optical information reproducing apparatus having no recording function. Can be applied to
[0046]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, an optical information reproducing apparatus and an optical information recording unit in which several types of wavefront aberrations are corrected by one phase correction element are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an overall configuration of an optical information recording / reproducing apparatus to which the present embodiment is applied;
FIG. 2 is a diagram for explaining a phase correction element.
FIG. 3 is a diagram for explaining spherical aberration caused by an adhesive layer.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of correcting coma aberration according to the amount of movement of an objective lens.
FIG. 5 is a diagram for explaining astigmatism caused by birefringence of the optical disc.
FIG. 6 is a diagram for explaining the synthesis of spherical aberration caused by the thickness of the adhesive layer between the first layer and the second layer and coma caused by the inclination of the optical disk substrate.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of correcting spherical aberration caused by a thickness of an adhesive layer between a first layer and a second layer of the optical disc in the present embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of correcting coma caused by the inclination of the optical disk substrate in the present embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of correcting coma caused by movement of an objective lens in the present embodiment.
FIG. 10 is a flowchart (1) showing a flow of correcting astigmatism caused by birefringence of the optical disc in the present embodiment.
FIG. 11 is a flowchart (2) showing a flow of correcting astigmatism caused by birefringence of the optical disc in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
11: Laser light source (semiconductor laser), 12: Collimating lens, 13: Beam splitter, 14: Reflecting mirror, 15: Objective lens, 16: Condensing lens, 17: Photodetector, 20: Phase correction element, 21: Transparent electrode, 30 ... optical disk, 40 ... phase correction element control circuit

Claims

A light source having a wavelength of 500 nm or less;
An objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more,
A phase correction element provided between the light source and the objective lens, for correcting aberration of convergent light from the light source,
The phase correction element is for correcting spherical aberration and coma of the convergent light,
The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the objective lens focuses the convergent light from the light source on an optical information recording medium having a transparent substrate having a thickness of 0.3 mm or more.

An optical information reproducing apparatus that reads information recorded on an optical information recording medium using a light source and an objective lens,
Movement amount detection means for detecting the movement amount of the objective lens,
A phase correction unit provided between the light source and the objective lens and configured to correct aberration of converged light from the light source in accordance with a movement amount detected by the movement amount detection unit. Optical information reproducing device.

3. The optical information reproducing apparatus according to claim 2, wherein the phase correction unit corrects spherical aberration of the convergent light, tilt of an optical information recording medium, and coma caused by movement of the objective lens.

The light source is a light source having a wavelength of 500 nm or less,
The optical information reproducing apparatus according to claim 2, wherein the objective lens has an aperture of 0.6 or more.

A light source having a wavelength of 500 nm or less;
An objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more,
A phase correction element provided between the light source and the objective lens, for correcting aberration of convergent light from the light source,
The objective lens is capable of converging convergent light from the light source onto an optical information recording medium having at least two or more recording layers formed on a transparent substrate having a thickness of 0.3 mm or more,
When correcting at least spherical aberration of convergent light from the light source, the phase correction element first performs a focus correction after applying a prescribed correction to the phase correction element with respect to one of the plurality of recording layers. And an optical information reproducing apparatus for correcting spherical aberration with respect to other layers of the plurality of recording layers thereafter.

6. The optical information reproducing apparatus according to claim 5, wherein the phase correction element corrects the spherical aberration such that the sum or difference of track crossing signals obtained from each of the plurality of recording layers is maximized. apparatus.

A light source having a wavelength of 500 nm or less;
An objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more for converging convergent light from the light source on the optical information recording medium on which the user data area is formed,
A phase correction element provided between the light source and the objective lens, for correcting aberration of convergent light from the light source,
An optical information reproducing unit, wherein an inclination detection area is formed on the optical information recording medium, and the aberration is corrected by the phase correction element based on a signal detected from the inclination detection area.

The optical information reproducing unit according to claim 7, wherein the phase correction element corrects spherical aberration of the convergent light, tilt of an optical information recording medium, and coma caused by movement of the objective lens.

The phase correction element corrects the aberration such that the amplitude of the difference signal detected from the tilt detection area is 0.7 times or less the amplitude of the difference signal detected from the user data area. The optical information reproducing unit according to claim 7, wherein

The phase correction element may be configured such that an average value in one round of the sum signal detected from the tilt detection region is smaller than a value of the sum signal detected from a mirror surface area formed on the optical information recording medium, and 8. The optical information reproducing unit according to claim 7, wherein the aberration is corrected so as to be within ± 3 dB of an average value in one round of the sum signal detected from the area.

A light source having a wavelength of 500 nm or less;
An objective lens having a numerical aperture for condensing laser light from the light source on an optical information recording medium of 0.6 or more,
A phase correction element provided between the light source and the objective lens for correcting aberration of laser light from the light source,
An optical information reproducing unit, wherein the aberration is corrected by the phase correction element based on birefringence of the optical information recording medium.

The phase correction element corrects spherical aberration of the laser beam, coma caused by tilt of the optical information recording medium and movement of the objective lens, and astigmatism caused by birefringence of the optical information recording medium. The optical information reproducing unit according to claim 11, wherein:

An optical disc reproduced by an optical information reproducing apparatus having a laser light source, an objective lens, and a phase correction element provided between the laser light source and the objective lens for correcting aberration of light from the laser light source. ,
A recording area for recording information reproduced by the optical information reproducing device;
An optical disc having a tilt detection area for detecting a signal used for correcting aberration by the phase correction element.

The tilt detection area is formed in the innermost and outermost circumferences of the data recording area, or in the zone switching section, and the track pitch of the groove or the concave / convex pattern formed in the detection area is a track in the user data recording area. 14. The optical disc according to claim 13, wherein the pitch is smaller than the pitch.

Laser light from a light source having a wavelength of 500 nm or less is focused on an optical information recording medium through a phase correction element and an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more,
A spherical aberration is corrected by applying a voltage to the phase correction element so that the amplitude of the SUM signal detected by following a specific track on the optical information recording medium is maximized,
Applying a voltage to the phase correction element so as to maximize the amplitude of the tracking error signal detected from the tilt detection area on the optical information recording medium, and correcting coma due to the tilt of the optical information recording medium,
Applying a voltage to the phase correction element so as to cancel the aberration according to the amount of movement of the objective lens, corrects coma caused by the movement of the objective lens,
A voltage is applied to the phase correction element so that both a SUM signal and a tracking error signal detected by following a specific track on the optical information recording medium are maximized, and is caused by birefringence of the optical information recording medium. An optical information recording or reproducing method characterized by correcting astigmatism.