JP2005071604A - 光ディスク装置の調整方法及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスオフセットおよび球面収差補正系の調整を高精度で実現することができる。
【解決手段】 対物レンズを通して、光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、情報記録面の情報を再生する光ディスク装置において、フォーカスオフセットを調整する機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構との最適化を行なう調整方法であって、前記フォーカスオフセットを所定の範囲で変化させたときの前記情報記録面上における情報の再生信号の特性を測定し、前記再生信号の特性曲線の対称性を検出するこの検出情報に基づき上記最適化の調整を行なう。
【選択図】 図６

Description

この発明は、光ディスク装置の調整方法及び光ディスク装置に関する。特にこの発明は、高密度化した光ディスクに対する光ビームのフォーカスオフセットおよび球面収差補正系の調整方法に係わる。

光ディスク装置における情報記録時には、光ヘッド装置が、ディスク上の記録トラックに沿って、微小なビームスポットを常に一定に形成する。このために、光ヘッド装置は、フォーカスサーボとトラッキングサーボを行なう。フォーカスサーボは、ディスクに垂直な方向に対物レンズを追従させ、主に、ビームスポット径が最小となるように制御を掛けるものである。一方、トラッキングサーボは最小のビーム径となったビームスポットをデータトラックに追従させるように、ディスク面内においてトラック延伸方向に対する垂直な方向へ制御を掛けるものである。

フォーカスサーボは、ビームスポット径が常にほぼ一定となるように、その追従性能を満たす必要があり、これは焦点深度とよばれる量より十分小さい範囲に制御される必要がある。焦点深度は近似として、光源の波長に比例し、対物レンズの開口数（ＮＡ）の２乗に反比例する性質がある。

光ディスクの情報記録面上に照射される集束光のスポットサイズは、波長に比例し、光を集束させるための対物レンズの絞り角を示すＮＡに反比例する。従って記録密度の向上を目指して集束光のスポットサイズの縮小化を行うためには、波長を短波長化すると共に対物レンズのＮＡを大きくする必要がある。

現在実用化されている光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の場合、光源の波長は６５０ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６である。一方、ＤＶＤをさらに高密度化させる技術開発が各社で進められており、その光源の波長は４０５nm程度、対物レンズのＮＡは０．８５が想定されている。したがって、次世代光ディスクでは上述の焦点深度がその性質からして現行ＤＶＤに比べて大幅に短くなることが分かる。このため、フォーカスサーボには高い追従性能が要求されることになる。

一方、ディスクの反りなどの影響で、ディスクが傾くと基板を通過する光路の非対称性が生じる。この非対称性の影響により、記録面上で集束光にコマ収差が発生する。コマ収差量は近似として、ＮＡ値の３乗に比例するため、高密度化を目指してＮＡ値を大きくするとディスクのわずかな特性変化で非常に大きなコマ収差を発生させてしまう。

また、ディスクの光透過層の厚みが仕様値と異なる場合には、球面収差が発生する。球面収差量は、近似としてＮＡの４乗に比例するため、高密度化のためにＮＡ値を大きくすると、ディスクの厚み誤差による球面収差量は格段に大きくなる。

このために、次世代光ディスクシステムにおいては、球面収差を補正する機構を導入することが考慮されている。当然、記録再生装置では、この球面収差補正機構の微調整制御が必要となる。この微調整制御は、前述のフォーカスサーボのオフセット調整と同様の効果があるため、両者の調整点の最適点を探る必要がある。

高ＮＡ対物レンズを用いた光ディスクシステムにおける、フォーカスサーボのオフセットの最適化調整と球面収差補正機構の最適化調整の方法としては、特開平１０−１８８３０１号公報に開示された方法がある。

これは、２群対物レンズを一体的に動かすことで、まずフォーカスオフセットの最適化調整を行なった後、２群対物レンズのレンズ間距離を動かすことで球面収差補正機構の最適化調整を行なうものである。

また、別の公知例として、K. Takahashi et al., ISOM(International Symposium on Optical Memory) 2001,We-B-02に開示された調整方法がある。これは、フォーカスオフセットの調整とビーム拡大レンズの位置を調整することによる球面収差補正機構の調整を効果的に行なう方法について述べたものである。
特開平１０−１８８３０１号 K. Takahashi et al., ISOM(International Symposium on Optical Memory) 2001,We-B-02

上記の公知例はいずれも光ディスクからの再生されたＲＦ信号の振幅を検出して、フォーカスオフセットあるいは球面収差補正系の調整を行なっている。しかしながら、ＲＦ信号の振幅が最大となる所を最適点として調整した場合、システムマージンの観点からは必ずしも最適とは言えない場合があった。

すなわち、ＲＦ信号の振幅の最大値が得られるようにフォーカスサーボのオフセットと球面収差補正系の最適化調整を行なった場合、ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）信号処理後のビットエラーレート（bER）のフォーカスオフセットマージンが狭くなってしまうという問題が発生することがあることが判っている。このため、特に信号処理にＰＲＭＬを用いる場合には、ＲＦ信号のピーク値を基準とすることはもはや適当ではないのである。

この発明は、対物レンズを光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整するフォーカスオフセット調整機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構とを有し、前記対物レンズを通して、前記光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、反射された光ビームを用いて前記情報記録面の情報を再生する光ディスク装置において、前記球面収差補正機構と前記フォーカスオフセット機構の最適調整状態を得る光ディスク装置の調整方法であって、前記フォーカスオフセット機構により、複数のフォーカスオフセット状態を設定し、前記フォーカスオフセットが設定された各状態において、前記球面収差補正機構により前記球面収差を所定の範囲で変化させ、前記球面収差を変化させたときに前記情報記録面上における情報の再生信号の各特性としては、球面収差量を横軸とし可変周波数オシレータ（ＶＦＯ）信号振幅（あるいはジッタ）の極大値を中心にして前記ＶＦＯ信号の振幅（あるいはジッタ）が変化する曲線として現される特性を検出し、且つ前記各特性の曲線の前記極大値を中心とした対称性としては、前記極大値を中心に±SA０（ある一定値）ずれた球面収差量における前記極大値からの低下量（あるいは増加量）Ａ０とＡ１の差（Ａ０−Ａ１）を検出し、前記差が最も小さい曲線を前記対称性が最良である曲線として判別し、この最良である曲線を得られる前記フォーカスオフセット状態に設定し、球面収差量は前記最良である曲線の極大値を与える状態に設定することを特徴とする。

上記の調整方法及び装置によれば、フォーカスオフセットおよび球面収差補正系の調整を高精度で実現することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、この発明のシステムの能力が及ぶことができるように考慮された点を説明する。

前述したコマ収差はディスクの光透過層厚さに比例する。このため、高密度化を図る次世代の光ディスクにおいてはディスクの傾きに対するマージンを確保するため光透過層厚さを薄くすることが検討されている。具体的には、次世代の光ディスクの光透過層厚さを現行ＤＶＤの０．６mmから０．１mmへ薄くすることが考えられている。

このように、次世代光ディスクにおいて高ＮＡ化に伴うコマ収差増加は光透過層を薄くすることにより補償することが考えられているが、一方で、高ＮＡ化に伴って、光透過層厚さ誤差に伴う球面収差の増加も問題となってくる。球面収差は近似として、ＮＡ値の４乗に比例するためである。光透過層は製造上厚さのばらつきは避けられない。また、記録層を厚み方向に２層化する技術も考えられており、この場合、例えば２層の中間を厚さの仕様値とせざるを得ず、各層に対しては厚み誤差が生ずることになる。厚み誤差による収差は光透過層厚を薄くすることによって補償できないため、次世代光ディスクでは新たに球面収差を補正する機構を光学系に導入することを考えている。これは従来のＤＶＤ、あるいはＣＤシステムにおいては全く導入されなかったものであり、ここに従来システムとの違いがある。

勿論この発明は、光透過層の厚さが現行の０．６ｍｍのものであっても、十分その光ビームのフォーカスオフセットおよび球面収差補正を高精度で実現できることは当然である。

以下、具体的に説明する。

図１は、この発明における光ディスク１の断面図の例を示す。ポリカーボネートから成る基板２上に例えば相変化記録膜を含む情報記録層３が形成される。なお、光ディスク１が再生専用ディスクの場合には相変化記録膜の代わりに金属反射膜による情報記録層３が形成される。次に、この情報記録層３の上に厚さｔの光透過層（カバー層）４が形成されている。カバー層４は例えばプラスチック材料からなる厚さｔのシートであり、これが基板２上に形成された情報記録層３の上に粘着剤や紫外線硬化樹脂を介して接着されている。

図２は、光ディスク１上の情報記録の様子を示す。光ディスク１の情報記録層３上にはらせん状あるいは同心円状の情報記録トラック５が形成されている。光ディスク１には、情報記録トラック５が物理的な凹凸による案内溝により形成され、凹部あるいは凸部、あるいはその両方に情報が例えば相変化によるマークによって記録される。なお、光ディスク１が再生専用ディスクの場合には、情報記録トラック５はプリピットの配列により予め形成されている。情報記録トラック５の構成は、アドレス情報などが予め記録されたヘッダ領域６とユーザ情報を記録するユーザ領域７が交互に配置されている。

図３は、データのレイアウトの例を示す。ヘッダ領域６の各構成部分の内容は次の通りである。

ＶＦＯフィールドは、読取りチャネルビットを位相同期させる位相同期ループ内の可変周波数発振器に対して、同期を与えるためのフィールドである。ＶＦＯは、Variable Frequency Oscillator（可変周波数オシレータ）の略である。ＡＭフィールドは、次のＰＩＤフィールドのために、光ディスク装置にバイト同期を与えるためのフィールドである。ＡＭは、1Address Marak(アドレスマーク)の略であり、ＰＩＤはPhiscal Identification Data(物理識別データ)の略である。ＰＩＤフィールドは、予備領域、ＰＩＤ番号、セクタタイプ、レイヤ番号、セクタ番号などからなるデータが格納されているフィールドである。ＩＥＤ(ID Error Detection code; ＩＤ誤り検出符号)フィールドは、ＰＩＤフィールドのデータに発生した誤りを検出するためのフィールドである。ＰＡ（Postamble）フィールドは、先行するＩＥＤフィールドの最後のバイトを変調方式に基いて完結させるためのデータからなるフィールドである。ＴＭ(Track-center Mark)フィールドは、トラックの物理的中心を検出するための信号を記録するためのフィールドである。

一方、ユーザ領域７の各構成部分の内容は次の通りである。

ＧＡＰ１フィールドは、ヘッダ領域の再生から続くＧＵＡＲＤ(ガード)フィールド書き込みまでの時間的余裕を与えるフィールドである。ＧＵＡＲＤ２フィールドは繰返しオーバーライトによる続くPSフィールド、DATAフィールドの開始端劣化を防ぐためのデータを記録し、また、読取りチャネルビットの位相同期ループの可変周波数発振器に同期を与えるためのフィールドである。ＰＳフィールドは、続くデータフィールドのためのバイト同期を与えるためのフィールドである。ＤＡＴＡフィールドは、ユーザデータを記録するためのフィールドである。ＰＡフィールドは、先行するＤＡＴＡフィールドに続いて変調方式に基づいてバイトを完結させるためのデータからなるフィールドである。ＧＵＡＲＤ２フィールドは、ＤＡＴＡフィールドの終端劣化を防ぐためのデータを記録し、また、実際の記録データ長の理想値からのずれを補償するためのフィールドである。ＧＡＰ２フィールドは、回転むらによる実際のデータ長のばらつきを補償するためのフィールドである。

図４を参照し、次に、本ディスクを記録再生する光ディスク装置の光ヘッドの構成例を説明する。

光源には短波長の半導体レーザ２０が用いられる。その出射光の波長は、例えば３９５ｎｍ〜４１５ｎｍの範囲の紫色波長帯のものである。半導体レーザ光源２０からの出射光１００は、コリメートレンズ２１により平行光となり偏光ビームスプリッタ２２、λ／４板２３を透過する。そして、リレーレンズ系２４を透過した後、対物レンズ２５に入射する。

その後、対物レンズ２５の出射光は、光ディスク１のカバー層４を透過し、情報記録層３に集光される。光ディスク１の情報記録層３による反射光１０１は、再び光ディスク１のカバー層４を透過し、対物レンズ２５、リレーレンズ系２４、λ／４板２３を透過し、偏光ビームスプリッタ２２で反射された後、光検出系２６を透過して光検出器２７に入射する。

光検出器２７の受光部は通常複数に分割されており、それぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧に変換された後、演算回路１１により処理され、HF信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などとして出力される。演算回路１１で得られた、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、また後述する調整用の信号がサーボ・ドライバ１２に供給される。

対物レンズ２５は、光軸方向へ移動可能であり、フォーカス制御される。対物レンズ２５の移動は、駆動部２９により制御される。

ここで、リレーレンズ系２４はボトムレンズ２４ａ、トップレンズ２４ｂにより構成され、トップレンズ２４ｂは光軸方向に移動可能である。トップレンズの移動は駆動部２８により行われる。

リレーレンズ系２４は、カバー層４の厚さが規定値（例えば１００[μm]）の時には対物レンズ２５にほぼ平行光として入射するように設計されている。しかし、カバー層４の厚さが規定値からずれている場合にはカバー層４の厚み誤差に起因する球面収差が生じる。このとき、光ディスク１の情報記録層３上の集光スポット形状が歪むため、安定かつ正確な記録再生が困難となる。一方、対物レンズ２５への入射光を収束光あるいは発散光にすることにより、球面収差が生じる。また、リレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂを光軸方向に移動することにより、対物レンズ２５への入射光を収束光あるいは発散光にすることができる。

このため、リレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂをカバー層４の厚み誤差量に応じて光軸方向に移動させ、対物レンズ２５への入射光を収束光あるいは発散光にすることにより、カバー層４の厚み誤差により生じる球面収差を補正することができる。

具体的には、カバー層４の厚みが既定値よりも厚い場合、カバー層４の厚み誤差量に応じて対物レンズ２５への入射光が発散光になるようにリレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂを光軸方向に移動させればよい。また、カバー層４の厚みが既定値よりも薄い場合、カバー層４の厚み誤差量に応じて対物レンズ２５への入射光が収束光になるようにリレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂを光軸方向に移動させればよい。

このように次世代光ディスク装置においては光ディスク１のカバー層４の規定値からの厚み誤差に伴う球面収差を補正する手段を備えることが前提として考えている。

図５は、本発明の光ディスク装置における制御系のブロック図であり、これを用いてサーボ系の動作を説明する。光ヘッド３０では、光ディスク１からの反射光によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）とトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）が生成され出力される。フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、ビームスポットの情報記録層３に垂直な方向のずれを検出し電気信号に変換したものである。

フォーカスエラー検出方法としては、公知の非点収差法、ナイフエッジ法、スポットサイズ検出法などが用いられる。フォーカスエラー検出にどの方法を用いるかは本発明の本質とは関係なく、どの方式を用いても良い。トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、ビームスポットの情報記録トラック５の中心からのずれを検出し、電気信号に変換したものである。トラッキングエラー検出方法としては、公知のプッシュプル法やＤＰＰ（Differential Push-Pull）法、ＤＰＤ(Differential Phase Detection)法などが用いられる。トラッキングエラー検出にどの方法を用いるかは本発明の本質とは関係なく、どの方式を用いても良い。

光ディスク１が光ディスク装置に装填されると、光ディスク１が図示しないスピンドルモータにより線速度一定あるいは回転数一定制御により回転させられる。フォーカスエラー信号は、位相補償回路３１を経由し増幅器３２で適切な信号増幅が行なわれた後、フォーカス駆動回路３３へ入力される。

CPU３４はディスクの回転、光源レーザの点灯等の事前処理の終了後、フォーカス駆動回路３３にバス４０を介しフォーカスオン信号を入力し、フォーカス駆動回路３３から対物レンズアクチュエータ３５のフォーカスコイルへの駆動信号を出力させ、フォーカス制御を掛ける。次に、トラッキングエラー信号は、位相補償回路３６を経由し増幅器３７で適切な信号増幅が行なわれた後、トラッキング駆動回路３８へ入力される。

CPU３４はフォーカスロックの確認後、トラッキング駆動回路３８にバス４０を介しトラッキングオン信号を入力し、対物レンズアクチュエータ３５のトラッキングコイルへの駆動信号を出力させ、トラッキング制御を行なう。球面収差を補正するリレーレンズ系２４はトップレンズ２４ｂがアクチュエータ４１により光軸方向に駆動される。CPU３４は後述する方法に従って、リレーレンズ駆動回路４２にバス４０を介して球面収差調整信号を入力し、アクチュエータ４１を駆動させ球面収差補正量の調整を行なう。

また、CPU３４はオフセット付加回路４３に信号を入力することによりフォーカス制御のオフセット調整を行なうことができる。これをフォーカスオフセットの調整と呼び、サーボ制御ループに意図的にオフセットを付加することで、ビームスポット位置を光ディスク１上で上下(光ディスク１に垂直な方向)に調整することが可能となる。

一方、光ディスク１の情報記録層３からの再生信号(ＨＦ信号)は光ヘッド３０から出力されバス４０を通してＣＰＵ３４へ送出される。また、ＨＦ信号はエンベロープ検出回路４４にも入力され、その信号振幅が検出され、バス４０を介してＣＰＵ３４へ送られる。

次に、本発明のフォーカスオフセット調整と球面収差補正系の調整の最適化方法について述べる。

光ディスク１が光ディスク装置に装填されると上述のフォーカスおよびトラッキング制御が行なわれる。光ディスク１は、図２、図３に示すような構造となっており、フォーカスオフセットと球面収差補正系の調整はヘッダ領域６の再生信号を用いて最適化される。ヘッダ領域６は光ディスク１上に予めプリピットとして記録されたデータ領域であるため、これらの調整のために改めてデータを記録する必要がないという利点がある。

このヘッダ領域６の再生信号の中でも、上述のＶＦＯフィールドの信号振幅を用いると都合が良い。これは、ＶＦＯフィールドは、１）ヘッダ領域６の他のフィールドよりも通常長いデータ長を有する、２）単一周波数の信号の繰返しデータで構成されるため信号振幅が一定である、という点で調整用信号として利用しやすいといえる。

図６には、ヘッダ領域６のＶＦＯフィールドの信号振幅を用いたフォーカスオフセットと球面収差補正系の調整手順を示す。まず、球面収差補正系であるリレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂの位置を初期位置に移動させる（ＳＴ１）。次に、フォーカスオフセットの値を初期値に定める（ＳＴ２）。ここでヘッダ領域を再生し（ＳＴ３）、ＶＦＯフィールドの信号振幅を測定する（ＳＴ４）。次に、フォーカスオフセット量の最終値判定を行い（ＳＴ５）、最終値の場合はステップＳＴ６に進み、最終値でない場合は、フォーカスオフセット量を１ステップ増加させてステップＳＴ３へ戻る。

１つのリレーレンズ位置で、フォーカスオフセット量を目標の範囲内で変化させ終わったら、リレーレンズの最終位置判定を行い（ＳＴ６）、最終位置に到達した場合は次ステップＳＴ７に進み、最終位置でない場合は、リレーレンズ位置を１ステップ増加させてＳＴ３へ戻る。

設定したリレーレンズ位置範囲内で、フォーカスオフセット量をパラメータとしてＶＦＯフィールド信号振幅を測定し終わったら最適値判定に移る。まず、各リレーレンズ位置毎にフォーカスオフセット量 対 ＶＦＯ信号振幅特性曲線を作成する（ＳＴ７）。これにより、図７に示すような特性曲線が複数得られる。複数の特性曲線は、図示していないが、ピークの位置が互いに異なり、かつ曲線の傾斜が異なる曲線となる。

次に各特性曲線のピーク値を中心に±ＦoだけずれたポイントにおけるＶＦＯ信号振幅のピーク値からの低下量Ａ０、Ａ１を計算する（ＳＴ８）(図７参照)。図７の１つの特性曲線の例では、振幅のピーク値が２０３ｍＶ、オフセット位置＋Ｆoにおける振幅がＡ０、オフセット位置−Ｆoにおける振幅がＡ１として示している。

このような取り決めに基いて、全てのリレーレンズ位置の各特性曲線の｜ＡＯ−Ａ１｜を求める。そして、複数得られた｜ＡＯ−Ａ１｜の内、最小となる｜ＡＯ−Ａ１｜を検出する。そして｜ＡＯ−Ａ１｜が最小となる特性曲線を与えるリレーレンズ位置を最適位置とするものである（ＳＴ９）。

フォーカスオフセット量の最適値は、上記の処理で求めた最適リレーレンズ位置において最大のＶＦＯ信号振幅を与えるフォーカスオフセット量とする（ＳＴ１０）。

以上の手順により、フォーカスオフセット調整と球面収差補正系（リレーレンズ系）の調整の最適値が求まる。このように、単純にＶＦＯ信号振幅のピーク値を与えるリレーレンズ位置とフォーカスオフセット量を最適値とするのではなく、フォーカスオフセット量 対 ＶＦＯ信号振幅特性の対称性を高く保つという観点で最適値を求める。この考え方により、ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）信号処理後のビットエラーレート（bER）のフォーカスオフセットマージンを広くすることが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態として、再生信号のジッタを基準として用いた球面収差補正系とフォーカスオフセットの調整方法を説明する。測定対象の再生信号としては、上述の実施形態と同じくヘッダ領域６の再生信号を用いる。ただし、ＶＦＯフィールドは単一周波数信号で構成されているため、ジッタ変化が乏しいと考えられるので、この場合はヘッダ領域６全体のジッタを用いる。ジッタ測定が行なわれる場合には、図５に示したエンベロープ検出回路４４に代わり、ジッタ検出回路がもうけられる。

図８には、本実施形態の球面収差補正系とフォーカスオフセットの調整手順を示す。まず、球面収差補正系であるリレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂの位置を初期位置に移動させる（ＳＴ１）。次に、フォーカスオフセットの値を初期値に定める（ＳＴ２）。ここでヘッダ領域を再生し（ＳＴ３）、ヘッダ領域のジッタ値を測定する（ＳＴ４）。

次に、フォーカスオフセット量の最終値判定を行い（ＳＴ５）、最終値の場合はステップＳＴ６に進み、最終値でない場合は、フォーカスオフセット量を１ステップ増加させてステップＳＴ３へ戻る。１つのリレーレンズ位置でフォーカスオフセット量を目標の範囲内で変化させ終わったら、リレーレンズの最終位置判定を行い（ＳＴ６）、最終位置に到達した場合は次ステップ（ａ）に進み、最終位置でない場合は、リレーレンズ位置を１ステップ増加させてステップＳＴ３へ戻る。

設定したリレーレンズ位置範囲内で、フォーカスオフセット量をパラメータとしてヘッダ領域のジッタ値を測定し終わったら最適値判定に移る。

まず、各リレーレンズ位置毎にフォーカスオフセット量 対 ジッタ値特性曲線を作成する（ＳＴ７）。これにより、図９に示すような特定曲線が複数得られる。

各特性曲線のボトム値を中心に±Ｆoだけずれたポイントにおけるジッタ値を定める。つぎに各ジッタ値がボトム値から増加した増加量Ｊ０、Ｊ１を計算する（ＳＴ８）(図９参照)。

このような取り決めに基いて、全リレーレンズ位置の特性曲線の｜ＪＯ−Ｊ１｜をもとめる。このように得られた複数の｜ＪＯ−Ｊ１｜うちから最小の｜ＪＯ−Ｊ１｜を検出する。そして｜ＪＯ−Ｊ１｜が最小となる特性曲線を与えたリレーレンズ位置を最適位置とする（ＳＴ９）。フォーカスオフセット量の最適値はこの最適リレーレンズ位置において最小のジッタ値を与えるフォーカスオフセット量とする（ＳＴ１０）。以上の手順により、フォーカスオフセット調整と球面収差補正系（リレーレンズ系）の調整の最適値が求まる。

図１０には、さらに本発明の別の実施形態を示す。この例では、ヘッダ領域6のＶＦＯフィールドの信号振幅を用いたフォーカスオフセットと球面収差補正系の調整手順を示す。この例では、図５のエンベロープ検出回路４４は、そのまま用いられる。

まず、球面収差補正系であるリレーレンズ系２４のトップレンズ２４ｂの位置を初期位置に移動させる（ＳＴ１）。次に、フォーカスオフセットの値を初期値に定める（ＳＴ２）。

ここでヘッダ領域を再生し（ＳＴ３）、ＶＦＯフィールドの信号振幅を測定する（ＳＴ４）。次に、フォーカスオフセット量の最終値判定を行い（ＳＴ５）、最終値の場合はＳＴ６に進み、最終値でない場合は、フォーカスオフセット量を１ステップ増加させてＳＴ３へ戻る。１つのリレーレンズ位置でフォーカスオフセット量を目標の範囲内で変化させ終わったら、リレーレンズの最終位置判定を行い（ＳＴ６）、最終位置に到達した場合は次ステップ（ａ）に進み、最終位置でない場合は、リレーレンズ位置を１ステップ増加させてステップＳＴ３へ戻る。

設定したリレーレンズ位置範囲内で、フォーカスオフセット量をパラメータとしてＶＦＯフィールド信号振幅を測定し終わったら最適値判定に移る。

まず、各リレーレンズ位置毎にフォーカスオフセット量 対 ＶＦＯ信号振幅特性曲線を作成する（ＳＴ７）。これにより、図１１に示すような複数の特性曲線を得る。ここで、各特性曲線のピーク値を中心に±Ｆoだけずれたポイントにおける特性曲線の接線の傾きＳ０、Ｓ１を計算する（ＳＴ８）(図１１参照)。この傾きＳ０、Ｓ１の計算は、ＣＰＵ３４において実行される。

上記の取り決めに基いて、全リレーレンズ位置の特性曲線の｜ＳＯ＋Ｓ１｜をもとめる。このように得られた複数の｜ＳＯ＋Ｓ１｜うちから最小の｜ＳＯ＋Ｓ１｜を検出する。そして｜ＳＯ＋Ｓ１｜が最小となる特性曲線を与えたリレーレンズ位置を最適位置とする（ＳＴ９）。フォーカスオフセット量の最適値はこの最適リレーレンズ位置において最大のＶＦＯ信号振幅を与えるフォーカスオフセット量とする（ＳＴ１０）。

以上の手順により、フォーカスオフセット調整と球面収差補正系（リレーレンズ系）の調整の最適値が求まる。本実施形態によっても、フォーカスオフセット量対ＶＦＯ信号振幅特性の対称性を高く保つという観点で最適値を求めることができ、ＰＲＭＬ（Partial Response Maximum Likelihood）信号処理後のビットエラーレート（bER）のフォーカスオフセットマージンを広くすることが可能となる
なお、上記実施形態では、球面収差補正系としてリレーレンズ系を考え、そのトップレンズ２４ｂの位置調整を仮定したが、本発明の調整方法は球面収差補正系の種類にはよらず、例えば、公知の球面収差補正手段である、２群対物レンズのレンズ間距離調整や、対物レンズ以前の光学系に設けた液晶素子による球面収差補正などを用いても同等の効果が期待できる。また、上述の説明では、測定対象の再生信号としてプリピットを再生した信号を用いることとしたが、プリピットを有しない光ディスクの場合には、光ディスク装置で記録したマーク列による再生信号を用いても本発明は有効であることは明らかである。

また、図６、図８、図１０に示した実施の形態では、リレーレンズ位置を初期位置に設定したあと、フォーカスオフセットを所定の範囲で変化させて、第１の特性を得、次に、リレーレンズ位置を第２位置に設定したあと、フォーカスオフセットを所定の範囲で変化させて、第２の特性を得、このような測定を繰り返えして複数の特性を検出する手順であった。つまりリレーレンズ位置が固定された状態で、フォーカスオフセットを変化させることで１つの特性を曲線を得る手法である。しかし本発明は、このような手順である必要はない。

つまり、まずフォーカスオフセットの初期状態を設定し、次に、リレーレンズ位置を所定の範囲で変化させて、第１の特性を得、次にフォーカスオフセットの第２状態を設定し、次に、リレーレンズ位置を所定の範囲で変化させて、第２の特性を得、このような測定を繰り返して、複数の特性を検出するという方法であってもよい。

また、図６、図８、図１０に示した実施の形態は独立しているように説明したが、任意のものを組み合せた実施の形態であってもよい。そして、特性曲線の対称性から決定したリレーレンズ位置、ジッタの少ないことに基いて決定したリレーレンズ位置、さらには、特性曲線の傾斜が少ないことに基いて決定したリレーレンズ位置が判明したところで、多数決に基いて最終的なリレーレンズ位置を決定してもよく、或はその平均的なリレーレンズ位置を決定するようにしてもよい。

上記したようにこの発明においては、対物レンズを通して、光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、前記情報記録面の情報を再生する光ディスク装置において、前記対物レンズを前記光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整する機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構との最適化を行なうものである。この調整方法において、特にこの発明では、フォーカスオフセットを所定の範囲で変化させたときの前記情報記録面上における情報の再生信号の特性を測定し、前記再生信号の特性曲線の対称性を検出するものである。

このように再生信号特性の対称性に注目することでフォーカスオフセットマージンが広くなるように、フォーカスオフセットと球面収差補正系の最適化が可能となる。

またこの発明では、再生信号の特性として、前記光ディスクのプリピットヘッダ領域におけるＶＦＯ信号の再生信号振幅を用いるものである。これは、ＶＦＯ信号は比較的長いデータが記録されおり、また、信号振幅が一定であるため調整用信号として利用しやすいからである。

さらにまた、上記実施例では、再生信号の特性として、前記光ディスクのプリピットヘッダ領域の再生信号ジッタを用いる。

また光ディスクの情報記録面の情報の再生にＰＲＭＬ信号処理を用いてもよい。ＰＲＭＬ信号処理を用いてユーザデータを再生する光ディスク装置に適用可能であるからである。この場合は、特にＰＲＭＬ信号処理後のエラーレートのフォーカスオフセットマージンを確保することが出来る。

また、対物レンズを通して、光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、前記情報記録面の情報を再生する光ディスク装置において、前記対物レンズを前記光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整する機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構を有し、前記フォーカスオフセットを所定の範囲で変化させ、前記情報記録面上における情報の再生信号の特性を測定し、前記再生信号の特性曲線の対称性を検出することを手段を有する。

以上説明したようにこの発明の調整方法及び装置によれば、フォーカスオフセットおよび球面収差補正系の調整を高精度で実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る光ディスクの断面の例を図。 本発明に係る光ディスク上の情報記録形態の例を示す図。 本発明の光ディスク上のデータレイアウトの例を示す図。 本発明の光ディスク装置の光ヘッドの構成例を示す図。 本発明の光ディスク装置の制御系の一例を示すブロック図。 本発明の光ディスク装置の調整方法の一例を説明するフロー図。 図６の調整方法を説明するために示した特性曲線の一例を示す図。 本発明の光ディスク装置の調整方法の他の例を説明するフロー図。 図８の調整方法を説明するために示した特性曲線の例を示す図。 本発明の光ディスク装置の調整方法のさらに他の例を説明するためのフロー図。 図１０の調整方法を説明するために示した特性曲線の例を示す図。

符号の説明

１…光ディスク、２…基板、３…情報記録層、４…カバー層、５…情報記録トラック、６…ヘッダ領域、７…ユーザ領域、１１…演算回路、１２…サーボ・ドライバ、２０…半導体レーザ、２１…コリメートレンズ、２２…ビームスプリッタ、２３…λ／４板、２４…リレーレンズ系、２５…対物レンズ、２６…光検出系、２７…光検出器、３０…光ヘッド、３１…位相補償回路、３６…位相補償回路、３２、３７…増幅器、３３、３８、４２…駆動回路、３４…ＣＰＵ、４４…エンベロープ検出回路。

Claims (3)

1. 対物レンズを光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整するフォーカスオフセット調整機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構とを有し、前記対物レンズを通して、前記光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、反射された光ビームを用いて前記情報記録面の情報を再生する光ディスク装置において、
   前記球面収差補正機構と前記フォーカスオフセット機構の最適調整状態を得る光ディスク装置の調整方法であって、
   前記フォーカスオフセット機構により、複数のフォーカスオフセット状態を設定し、
   前記フォーカスオフセットが設定された各状態において、前記球面収差補正機構により前記球面収差を所定の範囲で変化させ、
   前記球面収差を変化させたときに前記情報記録面上における情報の再生信号の各特性としては、球面収差量を横軸とし可変周波数オシレータ（ＶＦＯ）信号振幅（あるいはジッタ）の極大値を中心にして前記ＶＦＯ信号の振幅（あるいはジッタ）が変化する曲線として現される特性を検出し、
   且つ前記各特性の曲線の前記極大値を中心とした対称性としては、前記極大値を中心に±SA０（ある一定値）ずれた球面収差量における前記極大値からの低下量（あるいは増加量）Ａ０とＡ１の差（Ａ０−Ａ１）を検出し、前記差が最も小さい曲線を前記対称性が最良である曲線として判別し、
   この最良である曲線を得られる前記フォーカスオフセット状態に設定し、球面収差量は前記最良である曲線の極大値を与える状態に設定することを特徴とする光ディスク装置の調整方法。
2. 対物レンズを光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整するフォーカスオフセット調整機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構とを有し、前記対物レンズを通して、前記光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、反射された光ビームを用いて前記情報記録面の情報を再生する場合、前記球面収差補正機構と前記フォーカスオフセット機構の最適調整状態を得る調整手段を有する光ディスク装置であって、
   前記フォーカスオフセット機構により、複数のフォーカスオフセット状態を設定する手段と、
   前記フォーカスオフセットが設定された各状態において、前記球面収差補正機構により前記球面収差を所定の範囲で変化させる手段と、
   前記球面収差を変化させたときに前記情報記録面上における情報の再生信号の各特性としては、球面収差量を横軸とし可変周波数オシレータ（ＶＦＯ）信号振幅（あるいはジッタ）の極大値を中心にして前記ＶＦＯ信号の振幅（あるいはジッタ）が変化する曲線として現される特性を検出する手段と、
   且つ前記各特性の曲線の前記極大値を中心とした対称性としては、前記極大値を中心に±SA０（ある一定値）ずれた球面収差量における前記極大値からの低下量（あるいは増加量）Ａ０とＡ１の差（Ａ０−Ａ１）を検出し、前記差が最も小さい曲線を前記対称性が最良である曲線として判別する手段と、
   この最良である曲線を得られる前記フォーカスオフセット状態に設定する手段と、
   球面収差量は前記最良である曲線の極大値を与える状態に設定する手段と
   を有することを特徴とする光ディスク装置。
3. 対物レンズを光ディスクの情報記録面に対して垂直方向に駆動してフォーカスオフセットを調整するフォーカスオフセット調整機構と、前記情報記録面に照射された光ビームに生ずる球面収差を補正する球面収差補正機構とを有し、前記対物レンズを通して、前記光ディスクの情報記録面に光ビームを照射し、反射された光ビームを用いて前記情報記録面の情報を再生する場合、前記球面収差補正機構と前記フォーカスオフセット機構の最適調整状態を得る調整手段を有する光ディスク装置であって、
   前記フォーカスオフセット機構により、複数のフォーカスオフセット状態を設定する手段と、
   前記フォーカスオフセットが設定された各状態において、前記球面収差補正機構により前記球面収差を所定の範囲で変化させる手段と、
   前記球面収差を変化させたときに前記情報記録面上における情報の再生信号の各特性としては、球面収差量を横軸とし可変周波数オシレータ（ＶＦＯ）信号振幅（あるいはジッタ）の極大値を中心にして前記ＶＦＯ信号の振幅（あるいはジッタ）が変化する曲線として現される特性、を検出する手段と、
   且つ前記各特性の曲線の前記極大値を中心とした対称性としては、前記極大値を中心に±SA０（ある一定値）ずれた球面収差量における曲線に対する接線の傾きＳ０とＳ１との和（Ｓ０＋Ｓ１）を検出し、前記和が最も小さい曲線を前記対称性が最良である曲線として判別する手段と、
   この最良である曲線を得られる前記フォーカスオフセット状態に設定する手段と
   球面収差量は前記最良である曲線の極大値を与える状態に設定する手段と
   を有することを特徴とする光ディスク装置。

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