JP2005332491A - 光情報記録再生装置及び球面収差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの情報記録層から別の情報記録層に焦点位置を層間ジャンプする際に行う球面収差補正を高速に行って層間ジャンプを短時間且つ安定に行うこと。
【解決手段】光情報記録再生装置により複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を、球面収差補正用光学素子を制御して補正する。この時、目標の球面収差補正量に対し、図に示すように、それ以上の補正を可能とする球面収差補正制御信号（通常よりΔＬ長い）をｔ１で印加して前記目標の球面収差補正をｔ２で終了する。これにより球面収差補正を高速に行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、多層光ディスクにデータを記録再生する光学ピックアップを搭載した光情報記録再生装置に係り、特に層間ジャンプ時の球面収差補正方法に関する。

近年、光ディスクなどの記録媒体の記録再生装置に代表される光情報記録再生装置において、光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって大容量光ディスク記録再生装置を実現する手法が提案された。この手法においては、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザーと開口数０．８５の対物レンズが用いられ、１層につき２３Ｇｂｙｔｅｓを超える記録容量を持つ２層ディスク等が実現されている。しかしながら、このような、開口数０．８以上の高開口数対物レンズを備える光情報記録再生装置には、カバー層厚み誤差に起因する球面収差が対物レンズの開口数の４乗に比例して大きくなるため、球面収差を補正する手段を設ける必要がある。また、このような２層ディスクに情報を記録再生する場合、情報信号の層間干渉を防ぐために層間距離を２０μｍ程度確保する必要が生じるが、その層間にあるカバー層で生じる球面収差量を各層ごとに各々補正する手段を設ける必要がある。このような、球面収差を補正する手段として、エキスパンダーレンズを用いる手法や液晶素子を用いる手法などが報告されている。

従来の方法で、層間ジャンプを行う場合に焦点制御信号と球面収差補正信号の２つの信号を制御する必要があるが、図７のように球面収差補正信号を層間ジャンプする先の層に最適化した一定値で制御すると、球面収差補正を行う光学素子の過渡応答特性などにより、制御の開始から終了して、球面収差補正量が安定になるまでにある時間（ｔ１−ｔ２間）が必要となる（例えば特許文献１参照）。一般的に球面収差補正制御にかかる時間の方が焦点制御にかかる時間がより長くなるため（ｔ１＜ｔ２）、その間に焦点制御を行うと層間ジャンプ後の焦点誤差信号またはトラッキング誤差信号が残留球面収差により不安定になり層間ジャンプに失敗する場合がある。また、球面収差補正を焦点制御後に行う場合、焦点制御直後のＲＦ信号は残留球面収差により信号品質が劣化しているため、直ぐにはＲＦ信号を正確に再生することができず、待ち時間が必要となる。
特開平２００２−１５７７５０号公報 （第８−９頁、第１−２図）

従来の上記球面収差を補正する手法を用いて、一つの情報記録層から別の情報記録層に焦点位置を層間移動（層間ジャンプ）を安定に行う方法では、一連の層間ジャンプに要する時間のうち球面収差を補正する時間が球面収差を補正する素子の特性に依存されるため、一連の層間ジャンプを高速に行うことができない。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、一つの情報記録層から別の情報記録層に焦点位置を層間ジャンプする際に行う球面収差補正を高速に行って層間ジャンプを短時間且つ安定に行うことができる光情報記録再生装置及び球面収差補正方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、目標の球面収差補正量に対してそれ以上の補正を可能とする球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正手段を具備することを特徴とする。

また、本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、目標の球面収差補正量に対して制御中変化する球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正手段を具備することを特徴とする。

また、本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、前記球面収差補正制御を行っている期間に前記球面収差補正誤差を検出する誤差検出手段と、球面収差補正制御開始時に球面収差サーボを切り、その後、焦点位置制御を行なってから検出される球面収差誤差信号により球面収差サーボをかける層間ジャンプ制御手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、目標の球面収差補正量に対してそれ以上の補正を可能とする球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行うステップを具備することを特徴とする。

また、本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、目標の球面収差補正量に対して制御中変化する球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正ステップを具備することを特徴とする。

また、本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、前記球面収差補正制御を行っている期間に前記球面収差補正誤差を検出する誤差検出手段と、球面収差補正制御開始時に球面収差サーボを切るステップと、前記集光スポットの焦点位置制御を行なった後、前記検出される球面収差誤差信号により球面収差サーボをかけるステップとを具備することを特徴とする。

このように本発明では、目標値以上の球面収差補正信号を補正用光学素子、例えば液晶素子に与えることにより或いは、球面収差制御中に球面収差補正信号を変化させて最適化して液晶に与えることにより或いは、球面収差制御開始と共に球面収差サーボを一旦切り、焦点位置制御をかけた時点以降に球面収差サーボを再度かけることにより、球面収差補正の制御時間を短時間として、一連の層間ジャンプ時間を短時間且つ安定に行うことができる。

本発明によれば、目標値以上の球面収差補正信号を補正用光学素子、例えば液晶に与えることにより或いは、球面収差制御中に球面収差補正信号を変化させて最適化して液晶に与えることによって或いは、球面収差制御開始と共に球面収差サーボを一旦切り、焦点位置制御をかけた時点以降に球面収差サーボを再度かけることによって、複数の光情報記録層を有する光記録情報媒体の一つの情報記録層から別の情報記録層へ層間ジャンプする時間がより短くなり、層間ジャンプをより高速に、かつ安定に行うことができる。
また、層間ジャンプが高速になることにより、一つの情報記録層のある位置から別の情報記録層ある位置までに移動して情報を記録、再生する時間（データアクセスタイム）が短くなることで、連続的な情報を記録、再生するための情報保持媒体（メモリやハードディスクなど）の容量を削減することなども可能となり、光情報記録装置全体の製造コストが削減することができると共に、性能向上による他の光情報記録装置との差別化もできる。

一つの情報記録層から別の情報記録層に焦点位置を層間ジャンプする際に行う球面収差補正を高速に行って層間ジャンプを短時間且つ安定に行う目的を、目標値以上の球面収差補正信号を補正用光学素子、例えば液晶に与えることにより或いは、球面収差制御中に球面収差補正信号を変化させて最適化して液晶に与えることによって実現した。

図１は、本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置の構成を示したブロック図である。光情報記録再生装置は、光学ピックアップ１４、レーザーダイオード（ＬＤ）駆動回路１５、マトリクス回路１６、信号処理回路１７、球面収差制御回路１８、アクチュエータ制御回路１９、モータ制御回路２０、スピンドルモータ２１を有して構成される。

次に本実施の形態の動作について説明する。光学ピックアップ１４により光ディスク１１から読み出された再生信号は、マトリクス回路１６で各サーボ誤差信号および、ＲＦ信号とに演算される。演算された各信号は信号処理回路１７により、利得調整と位相補償が施され、モータ制御回路２０を介してスピンドルモータ２１の回転数を制御し、アクチュエータ制御回路１９を介して光学ピックアップ１４の焦点制御、トラッキング制御のアクチュエータを制御し、球面収差制御回路１８を介して光学ピックアップの波面変換素子である液晶素子５（図１参照）を制御し、トラッキング制御の低域成分により、図示しない光学ピックアップ送り制御回路を介して半径方向の送り制御を行っている。また、光学ピックアップ１４の発光出力検出用受光素子１０から得られる信号より、レーザーダイオード（ＬＤ）駆動回路１５で光学ピックアップ１４の半導体レーザー１を制御して、光ディスク８の情報の記録、再生を行っている。

図２は、図１に示した光学ピックアップの構成を示した図である。光学ピックアップ１４は、半導体レーザー１、コリメータレンズ２、回折格子３、偏光ビームスプリッタ４、波面変換素子５、１／４波長板６、高開口数対物レンズ７、光情報記録媒体（光ディスク）８、集光レンズ９、発光出力検出用受光素子１０、集光レンズ１１、マルチレンズ１２、ＲＦ信号検出用受光素子１３を有して構成される。

次に本実施の形態の動作について説明する。半導体レーザー１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光とされ、トラッキング制御誤差信号を演算するために用いられるサイドスポット生成用の回折格子３を通過し、出射光を分割するための偏光ビームスプリッタ４を真っ直ぐに通過する。偏光ビームスプリッタ４を通過したレーザー光はディスク表面から情報記録層までのカバー層（８ａ）および情報記録層間のカバー層（８ｂ）の厚さ誤差により生じる球面収差を補正するための波面変換素子（ここでは、一例として液晶素子を用いる）５を通過し、レーザー光の直線偏光を円偏光に変換するための１／４波長板６を通過した後、高開口数対物レンズ７によって光情報記録媒体（光ディスク）８上に集光される。これと共に、出射光の一部は、偏光ビームスプリッタ４によって反射した後、集光レンズ９により発光出力検出用受光素子１０へと導かれて、レーザー出力が一定値になるように制御する目的で用いられる。

一方、光ディスク８からの反射光は、高開口数対物レンズ７によって受光され、前記偏光ビームスプリッタ４で反射した後、集光レンズ１１側の検出光路へと導かれる。本例においては、焦点制御誤差方式として非点収差法を、トラッキング制御誤差信号として差動プッシュプル法を用いており、集光レンズ１１、並びにマルチレンズ１２を通った収束光は、サーボ誤差信号及び、ＲＦ信号検出用受光素子１３へと入射し光電変換される。これらの受光素子から、焦点制御誤差信号、トラッキング制御誤差信号、球面収差制御誤差信号、信号処理用のＲＦ信号とその低域成分であるＳＵＭ信号がそれぞれ演算される。

次に、図２に示した光学ピックアップ１４を用いて、情報記録層の第１層目（Ｌａｙｅｒ０、以下Ｌ０と表記）に対するカバー層厚みが１００μｍ、また、第２層目（Ｌａｙｅｒ１、以下Ｌ１と表記）に対するカバー層厚みが７５μｍである２層光学ディスク媒体８に対して、集光スポットの層間ジャンプを行う場合に生じる球面収差を補正する液晶素子５の制御方法の一例として、Ｌ０からＬ１に移動する際の球面収差制御方法について以下に説明する。

図３は本発明の球面収差制御方法の第１の実施例を説明する波形図である。球面収差制御回路１８は、まず、層間ジャンプする先の層に最適化した目標値以上（図中ΔＬの分）の球面収差補正信号を液晶素子５に与える。これにより、球面収差制御の開始（ｔ１）から終了するまでの時間（ｔ３）を短くし、一連の層間ジャンプ時間を短く且つ、安定に行うことができる。但し、ｔ３＜ｔ２（図７参照）

図４は本発明の球面収差制御方法の第２の実施例を説明する波形図である。球面収差制御回路１８は、球面収差補正信号をｔ１からｔ４の間可変させて最適化する。この場合は、高速に球面収差補正を終了（ｔ４）させることができる。また、球面収差制御回路１８により球面収差補正信号の可変量をジャンプする毎に学習させたりすることにより、可変量を制御して、より高速に且つより安定に層間ジャンプ中の球面収差補正を行うことができる。

図５は本発明の球面収差制御方法の第３の実施例を説明する波形図である。球面収差誤差信号を検出する機能がある光学ピックアップ１４においては、通常、図６に示すようにに記録、再生中の信号が最適になるように層間ジャンプ（ｔ１からｔ２）前後にのみ球面収差サーボ切替信号をＯＮにしてサーボをかけ、球面収差補正制御中は（ｔ１からｔ２）球面収差サーボ切替信号をＯＦＦにしてサーボをかけない。

しかし、本実施の形態では図５に示すように、球面収差制御回路１８は、ｔ１で球面収差補正制御を開始し、球面収差サーボ切替信号をＯＦＦにしてサーボを停止する。その後、球面収差制御回路１８はｔ５で焦点位置制御を行い、層間ジャンプする先の層の球面収差誤差信号が検出されたｔ６で球面収差サーボをかける。

ここで、球面収差誤差信号はフォーカスサーボがかかっているレイヤーに対しての球面収差量となるので、球面収差補正量との関係はフォーカスサーボがかかっているレイヤーとの差分となる。図５ではｔ１まではＬ０にフォーカスサーボがかかっているので球面収差誤差信号は０である。ｔ６の時点でＬ１にフォーカスサーボがかかった時に、球面収差補正量がＬ１に対して適正な位置にないので、球面収差誤差信号が発生し、球面収差補正量は球面収差制御により瞬時に引き込まれることになる。

ｔ１はマイコンやＤＳＰ等の信号処理回路により発生される層間ジャンプ開始のタイミングで、ｔ１−ｔ５間はタイマー等により一定時間（温度等により可変できる）待った後、ｔ５の時点でフォーカスジャンプを行い、目的のレイヤーにフォーカスサーボがかかり、その後、ｔ６において球面収差サーボをかけたときに目的のレイヤーに対する球面収差が残っているので球面収差制御により急速に引き込む（ｔ６−ｔ７）。このように、球面収差制御を行っている時に、球面収差サーボを入れ切れすることにより、一連の層間ジャンプを高速に行うことができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば上記実施の形態では、情報記録層Ｌ０からＬ１への層間ジャンプを実施例として示したが、同様の手法を用いることで、Ｌ１からＬ０の層間ジャンプも実現できる。

また、上記実施の形態では、球面収差を補正する手段としての波面変換素子を液晶素子として示しているが、エキスパンダーレンズやその他の球面収差補正手段を用いることでも実現できる。

さらに、上記実施の形態では、２層の情報記録層を有する光情報記録媒体を例示しているが、３層以上の記録層を有する光情報記録媒体においても、同様の手法により層間ジャンプ中の球面収差補正を高速に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置の構成を示したブロック図である。 図１に示した光学ピックアップの構成を示した図である。 本発明の球面収差制御方法の第１の実施例を説明する波形図である。 本発明の球面収差制御方法の第２の実施例を説明する波形図である。 本発明の球面収差制御方法の第３の実施例を説明する波形図である。 従来の球面収差制御方法を説明する波形図である。 従来の球面収差制御方法を説明する波形図である。

符号の説明

１……半導体レーザー、２……コリメータレンズ、４……偏向ビームスプリッタ、５……波面変換素子、７……高開口数対物レンズ、８……光情報記録媒体（光ディスク）、１４……光学ピックアップ、１８……球面収差制御回路、１９……アクチュエータ制御回路。

Claims (8)

1. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、
   目標の球面収差補正量に対してそれ以上の補正を可能とする球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正手段を具備する、
   ことを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、
   目標の球面収差補正量に対して制御中変化する球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正手段を具備する、
   ことを特徴とする光情報記録再生装置。
3. 前記球面収差補正制御中に変化する球面収差補正制御信号の変化量とその際にかかった球面収差補正終了までの時間を記憶し、この記憶データに基づいて球面収差補正終了までの時間を最も短くすることができる球面収差補正制御信号の変化量を求める学習手段を具備することを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
4. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生すると共に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する機能を有する光情報記録再生装置であって、
   前記球面収差補正制御を行っている期間に前記球面収差補正誤差を検出する誤差検出手段と、
   球面収差補正制御開始時に球面収差サーボを切り、その後、焦点位置制御を行なってから検出される球面収差誤差信号により球面収差サーボをかける層間ジャンプ制御手段と、 を具備することを特徴とする光情報記録再生装置。
5. 前記球面収差補正用光学素子は波面変換素子であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
6. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、
   目標の球面収差補正量に対してそれ以上の補正を可能とする球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行うステップを具備する、
   ことを特徴とする球面収差補正方法。
7. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、
   目標の球面収差補正量に対して制御中変化する球面収差補正制御信号を前記球面収差補正用光学素子に印加して前記目標の球面収差補正を行う球面収差補正ステップを具備する、
   ことを特徴とする球面収差補正方法。
8. 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体の目標の記録層に集光スポットを形成して信号を記録、再生する際に、前記情報記録層ごとに異なる厚さからなる光透過保護層で生じる球面収差を球面収差補正用光学素子を制御して補正する球面収差補正方法であって、
   前記球面収差補正制御を行っている期間に前記球面収差補正誤差を検出する誤差検出手段と、
   球面収差補正制御開始時に球面収差サーボを切るステップと、
   前記集光スポットの焦点位置制御を行なった後、前記検出される球面収差誤差信号により球面収差サーボをかけるステップと、
   を具備することを特徴とする球面収差補正方法。

Images