JP2006079703A - 光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高記録密度で、かつ、２層の信号記録層を備えた光記録媒体を用いる場合において、各信号記録層について発生する球面収差を、適切に補正することができる光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 ビームエキスパンダ１６のレンズ間距離を３つの距離とし、これら３つの距離のそれぞれについて、フォーカスランプ動作を実行し、第１の信号記録層Ｌ１について、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅を測定し、第２の信号記録層Ｌ２について、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅を測定し、第１の信号記録層Ｌ１について、３つのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅に基づいて、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅が最大となるビームエキスパンダ１６のレンズ間距離を求め、第２の信号記録層Ｌ２について、３つのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅に基づいて、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅が最大となるビームエキスパンダ１６のレンズ間距離を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に対して情報を記録し、または、記録された情報を再生する光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法に関する。

従来、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）等のような光記録媒体を用いた光情報記録再生装置が提案されている。このような従来の光情報記録再生装置においては、記録密度が低いために、特許文献１に記載されているように、光記録媒体において信号記録層上を覆うカバー層の厚みずれによって生じる球面収差については、特に補正することなく、記録及び再生を行うことができていた。

しかし、近年、例えば、４００ｎｍ程度の短波長のレーザ光を光源として用いるとともに、より高い開口数の対物レンズを用いることにより、記録密度を高くした光情報記録再生装置が提案されている。光記録媒体におけるカバー層の厚みずれによって生じる球面収差の発生量は、光源の波長に反比例し、対物レンズの関口数の４乗に比例するため、このような高記録密度の光情報記録再生装置においては、カバー層の厚さの誤差に対する許容量が極めて小さくなる。

すなわち、高記録密度の光情報記録再生装置においては、カバー層の厚みが設計値から僅かでもずれていると、許容量以上の球面収差が発生してしまい、信号記録層上におけるレーザ光の集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化してしまう。

したがって、記録密度を高めるために光源からのレーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数を高くした光情報記録再生装置において、記録再生特性を悪化させないためには、光ディスクのカバー層の厚さずれによって生じる球面収差を補正することが必要になる。

従来、このような光情報記録再生装置において、光源から対物レンズに至る光路上にビームエキスパンダを配置し、このビームエキスパンダにおける各レンズ間の間隔を変えることにより、前述のような球面収差を補正することが提案されている。

このような光情報記録再生装置においては、ビームエキスパンダにおける各レンズ間の間隔を任意の３つの間隔とし、これら各間隔の状態において、対物レンズを光軸方向に移動させて、フォーカス誤差信号について、いわゆるＳ字特性を求める。そして、このＳ字特性より、フォーカス誤差信号の振幅が最大となるビームエキスパンダの各レンズ間の間隔を算定する。ビームエキスパンダの各レンズ間の間隔を、このように算定された間隔とすることにより、球面収差が補正された状態で、光記録媒体に対する記録及び再生を行うことができる。
特許第３３９７２８０号公報

ところで、前述のように記録密度が高密度となされた光記録媒体においては、２層の信号記録層が積層されて形成された２層光ディスクが提案されている。このような２層光ディスクにおいては、例えば、第１の信号記録層が厚さ７５μｍのカバー層によって覆われており、この第１の信号記録層に対して２５μｍの中間層を介して、第２の信号記録層が積層されている。

このような２層光ディスクを用いる場合において、球面収差の補正のために、前述したようにビームエキスパンダにおける各レンズ間の間隔を定めようとする場合、対物レンズを光軸方向に移動（フォーカスランプ動作）させたときに、カバー層の表層、第１の信号記録層及び第２の信号記録層の３箇所において、フォーカス誤差信号のＳ字曲線が発生する。

このように、３箇所においてフォーカス誤差信号のＳ字曲線が発生したとき、２つの信号記録層については、発生するフォーカス誤差信号の振幅は略々等しいため、いずれのＳ字曲線がいずれの信号記録層に対応するものであるかを特定することができない。そのため、各信号記録層のそれぞれについて、ビームエキスパンダの各レンズ間の間隔を適正な間隔とすることができず、球面収差の補正を適切に行うことができない。

そこで、本発明は、前述のような実情に鑑みて提案されるものであって、本発明の目的は、高記録密度で、かつ、２層の信号記録層を備えた光記録媒体を用いる場合において、各信号記録層について発生する球面収差を、適切に補正することができるようになされた光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法を提供することにある。

前述の課題を解決するため、本発明に係る光情報記録再生装置は、以下の構成のいずれかを有するものである。

〔構成１〕
光源とこの光源から出射された光束が入射される複数のレンズを有するビームエキスパンダとこのビームエキスパンダを経た光束が入射されこの光束を光記録媒体の第１または第２の信号記録層に集光させる対物レンズとこの対物レンズ及びビームエキスパンダを介して第１または第２の信号記録層からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ピックアップ装置と、光学ピックアップ装置の光検出器からの出力信号に基づきフォーカス誤差信号を生成する演算回路と、ビームエキスパンダをなす複数のレンズの少なくとも一つを光軸方向に移動させ複数のレンズのレンズ間距離を変化させる駆動手段と、光学ピックアップ装置の対物レンズの光記録媒体に対する距離を制御するとともに駆動手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、レンズ間距離を少なくとも第１乃至第３の３つの距離とし、これら３つ以上の距離のそれぞれにおいて、対物レンズを光軸方向の一方向に移動させることにより、第１及び第２の信号記録層のそれぞれについて、演算回路が生成するフォーカス誤差信号の振幅を測定し、第１の信号記録層について測定された少なくとも３つのフォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第１の信号記録層についてフォーカス誤差信号の振幅が最大となるレンズ間距離を求め、第２の信号記録層について測定された少なくとも３つのフォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第２の信号記録層についてフォーカス誤差信号の振幅が最大となるレンズ間距離を求め、各信号記録層について、駆動手段を介して、レンズ間距離をフォーカス誤差信号の振幅が最大となる距離とすることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する光情報記録再生装置において、フォーカス誤差信号の振幅の測定を、互いに極性が異なり絶対値が略々等しい第１及び第２の閾値を予め設定し、フォーカス誤差信号の値が１回目に第１の閾値となったときから、このフォーカス誤差信号の値が２回目に第２の閾値となったときまでを振幅測定区間として行うよう構成したことを特徴とするものである。

なお、本発明において、前述の振幅測定区間に番号を付加することとし、この番号を、対物レンズが光記録媒体の表層より十分に離れた位置にあるときに０にリセットし、対物レンズを光記録媒体に接近させてゆくときに順次現れるフォーカス誤差信号についての振幅測定区間に順次番号を付すことにより、光記録媒体における表層、第１の信号記録層及び第２の信号記録層についてフォーカス誤差信号の識別を行うことができる。

また、この光情報記録再生装置において、記録再生動作を第１の信号記録層から第２の信号記録層に切替えるとき、及び、記録再生動作を第２の信号記録層から第１の信号記録層に切替えるときには、ビームエキスパンダをなす複数のレンズのレンズ間距離を、第１の信号記録層及び第２の信号記録層について求められたレンズ間距離にそれぞれ切替えるようにすれば、このような層間ジャンプ後のフォーカスサーボ動作を安定に保つことができる。

また、本発明に係る光情報記録再生方法は、以下の構成を有するものである。

〔構成３〕
光源とこの光源から出射された光束が入射される複数のレンズを有するビームエキスパンダとこのビームエキスパンダを経た光束が入射されこの光束を光記録媒体の第１または第２の信号記録層に集光させる対物レンズとこの対物レンズ及びビームエキスパンダを介して第１または第２の信号記録層からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ピックアップ装置を用いて光記録媒体の第１または第２の信号記録層に対して光情報記録または光情報再生を行うにあたって、ビームエキスパンダをなす複数のレンズのレンズ間距離を少なくとも第１乃至第３の３つの距離としこれら３つ以上の距離のそれぞれにおいて対物レンズを光軸方向の一方向に移動させ第１及び第２の信号記録層のそれぞれについてフォーカス誤差信号の振幅を測定し、第１の信号記録層について測定された少なくとも３つのフォーカス誤差信号の振幅に基づいてこの第１の信号記録層についてフォーカス誤差信号の振幅が最大となるレンズ間距離を求め、第２の信号記録層について測定された少なくとも３つのフォーカス誤差信号の振幅に基づいてこの第２の信号記録層についてフォーカス誤差信号の振幅が最大となるレンズ間距離を求め、各信号記録層についてレンズ間距離をフォーカス誤差信号の振幅が最大となる距離とすることを特徴とするものである。

本発明に係る光情報記録再生装置においては、構成１を有する場合において、第１及び第２の信号記録層の各層について、カバー層の厚さずれにより発生する球面収差を短時間で補正することができる。

また、構成２を有する本発明に係る光情報記録再生装置においては、光記録媒体の表層、第１の信号記録層及び第２の信号記録層のぞれぞれについて振幅測定区間が設定され、それぞれに対応したフォーカス誤差信号の振幅を適切に測定することができ、球面収差を短時間で確実に補正することができる。

そして、本発明に係る光情報記録再生方法においては、構成３を有する場合において、第１及び第２の信号記録層の各層について、カバー層の厚さずれにより発生する球面収差を短時間で補正することができる。

すなわち、本発明は、高記録密度で、かつ、２層の信号記録層を備えた光記録媒体を用いる場合において、各信号記録層について発生する球面収差を、適切に補正することができるようになされた光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法を提供することができるものである。

以下に、本発明に係る光情報記録再生装置の最良の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔光情報記録再生装置の構成〕
図１は、本発明に係る光情報記録再生装置の実施例の構成を示す側面図である。

この光情報記録再生装置は、図１に示すように、光学ピックアップ装置１と、この光学ピックアップ装置１からの出力信号に基づきフォーカス誤差信号Ｓ１を生成する演算回路３０Ａと、光学ピックアップ装置１におけるビームエキスパンダ１６のレンズ間距離を変化させる駆動手段３４を構成する駆動回路３６と、この駆動回路３６を制御するとともに光学ピックアップ装置１の対物レンズ２２の光記録媒体に対する距離を制御する制御手段となる収差制御手段３２とを備えている。この収差制御手段３２は、例えば、マイクロコンピュータ等により構成されている。

光学ピックアップ装置１は、光源となる半導体レーザ素子４と、この半導体レーザ素子４から出射された光束が入射されるビームエキスパンダ１６と、このビームエキスパンダ１６を経た光束が入射されこの光束を光記録媒体Ｄの第１または第２の信号記録層に集光させる対物レンズ２２と、この対物レンズ２２及びビームエキスパンダ１６を介して信号記録層からの反射光を受光する光検出器２８とを有している。

すなわち、この光学ピックアップ装置１において、半導体レーザ素子４より出射されたレーザ光Ｌ０は、コリメータレンズ８を経て平行光束となされ、グレーティング１０に入射される。このグレーティング１０は、レーザ光Ｌ０をメインビーム及び２本のサイドビームの少なくとも３本の光束に分割し、いわゆる「３ビーム法」によるトラッキングサーボ動作を可能とするものである。このグレーティング１０を経たレーザ光Ｌ０は、偏光ビームスプリッタ１２に入射される。この偏光ビームスプリッタ１２は、入射光の光軸に対して４５°傾斜した偏光分離膜を有している。レーザ光Ｌ０は、偏光分離膜に対して大部分の成分がＰ偏光となっているため、この偏光分離膜を大部分が透過する。そして、レーザ光Ｌ０の一部は、偏光分離膜によって反射され、レーザモニタ検出器１４に入射される。このレーザモニタ検出器１４は、半導体レーザ素子４の発光出力をモニタするための光検出器である。

偏光ビームスプリッタ１２を透過したレーザ光Ｌ０は、ビームエキスパンダ１６に入射される。このビームエキスパンダ１６は、光軸上に配置された第１凸レンズ１６Ａ及び第２凸レンズ１６Ｂからなり、これら各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の間隔に応じて、入射されたレーザ光Ｌ０のビーム径及び平行度の調整を行う。これら各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の間隔は、駆動回路３６により、駆動機構３８を介して、可変されるようになっている。

すなわち、駆動回路３６及び駆動機構３８は、駆動手段３４を構成している。この駆動手段３４は、収差制御手段３２から送られる後述する指示信号Ｓ２を受け、ビームエキスパンダ１６のいずれかの凸レンズを移動操作する。この駆動手段３４において、駆動回路３６は、指示信号Ｓ２を受けて駆動信号Ｓ３を出力して、駆動機構３８を制御する。駆動機構３８は、駆動信号Ｓ３によって動作するステッピングモータ４２を有している。このステッピングモータ４２には、リードスクリュー４０が連結されている。そして、このリードスクリュー４０には、第１凸レンズ１６Ａ及び第２凸レンズ１６Ｂのうちの一方（１６Ｂ）を保持するレンズホルダ４４のネジ部が螺合されている。すなわち、この駆動機構３８においては、リードスクリュー４０が回転操作されると、一方の凸レンズ１６Ｂは、リードスクリュー４０に沿って、このリードスクリュー４０の回転方向に応じた方向に移動操作される。

そして、第１凸レンズ１６Ａ及び第２凸レンズ１６Ｂの他方（１６Ａ）は、一方の凸レンズ１６Ｂの移動を案内するガイドロッド４６の一端に固定されている。したがって、一方の凸レンズ１６Ｂが移動操作されると、これら第１凸レンズ１６Ａ及び第２凸レンズ１６Ｂ間の間隔が可変される。なお、ガイドロッド４６には、一方の凸レンズ１６Ｂの原点位置を検出するための原点検出器４８が設置されている。この原点検出器４８としては、フォトインタラブタ（光学式検出器）やマイクロスイッチなどを使用することができる。

このビームエキスパンダ１６を透過したレーザ光Ｌ０は、立ち上げミラー１８によって立ち上げられ、１／４波長板２０に入射される。この１／４波長板２０は、直線偏光であったレーザ光Ｌ０を、円偏光状態に変換するものである。そして、この１／４波長板２０を透過したレーザ光Ｌ０は、対物レンズ２２に入射される。この対物レンズ２２は、レーザ光Ｌ０を、光記録媒体である２層光ディスクＤの第１または第２の信号記録層上に集光して照射し、これら信号記録層上に光スポットを形成する。

図２は、２層ディスクの構成を示す断面図である。

２層ディスクＤにおいては、図２に示すように、基板１０１の主面部に第２の信号記録層Ｌ２が形成され、この第２の信号記録層Ｌ２に対して、中間層１０２を介して、第１の信号記録層Ｌ１が形成されている。そして、第１の信号記録層Ｌ１は、カバー層１０３によって覆われている。光学ピックアップ装置１によるレーザ光Ｌ０の照射は、カバー層１０３の側から行われる。すなわち、第１の信号記録層Ｌ１に対しては、カバー層１０３を透過したレーザ光Ｌ０が照射される。また、第２の信号記録層Ｌ２に対しては、カバー層１０３、第１の信号記録層Ｌ１及び中間層１０２を透過したレーザ光Ｌ０が照射される。

この２層ディスクＤの全体の厚さは、１．２ｍｍ程度である。そして、中間層１０２の厚さは、２５μｍ程度であり、カバー層１０３の厚さは、７５μｍ程度である。

２層光ディスクＤの信号記録層Ｌ１，Ｌ２上に照射されたレーザ光Ｌ０は、この信号記録層Ｌ１，Ｌ２によって反射され、反射光束として、対物レンズ２２、１／４波長板２０、立ち上げミラー１８、ビームエキスパンダ１６を経て、偏光ビームスプリッタ１２に戻る。この反射光束は、１／４波長板２０を透過したとき、往路のレーザ光Ｌ０の偏光方向に対して直交する方向の直線偏光となされている。したがって、この反射光束は、偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離膜に対してＳ偏光となっており、この偏光分離膜によって反射され、検出レンズ２４に入射される。

この検出レンズ２４は、反射光束を収束させて、シリンドリカルレンズ２６に入射させる。このシリンドリカルレンズ２６は、反射光束に非点収差を付与して透過させる。シリンドリカルレンズ２６を経た反射光束は、光検出器２８の受光面上に集光される。この光検出器２８は、複数の受光領域を有しており、これら各受光領域における各光検出信号に基づいて、フォーカス誤差信号Ｓ１、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号等を生成できるようになっている。

フォーカス誤差信号Ｓ１を生成するには、光軸を中心として放射状に４分割された受光領域における光検出信号を用いて、いわゆる「非点収差法」によって生成する。また、トラッキング誤差信号を生成するには、グレーティング１０によって分割されたサイドビームの反射光束を受光する受光領域における光検出信号を用いて、いわゆる「３ビーム法」によって生成する。このようなフォーカス誤差信号Ｓ１やトラッキング誤差信号の生成は、光検出器２８からの光検出信号に基づいて、演算回路３０Ａによって行われる。

この光情報記録再生装置において、フォーカス誤差信号Ｓ１及びトラッキング誤差信号は、記録再生動作中において光学ピックアップ装置１の対物レンズ２２の移動制御のために使用される。また、この光情報記録再生装置においては、２層光ディスクＤが装着されたときに、フォーカス誤差信号Ｓ１が層別信号発生回路３０Ｂに送られ、この送別信号発生回路３０Ｂにおいて、フォーカス誤差信号Ｓ１に基づいて、層別信号Ｓ４が生成される。

〔光情報記録再生装置の動作〕
この光情報記録再生装置においては、２層光ディスクＤが装着されたときには、収差制御手段３２により、ビームエキスパンダ１６の一方の凸レンズ１６Ｂの位置が、光軸上の少なくとも３点の位置に移動され、このビームエキスパンダ１６における各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離が第１乃至第３の３つの距離のいずれかに切替えられる。

また、２層光ディスクＤが装着されたときには、収差制御手段３２により、対物レンズ２２が移動操作される。このときの対物レンズ２２の移動操作は、この対物レンズ２２が２層光ディスクＤから最も離れた位置（最下点）を起点とし、この対物レンズ２２が２層光ディスクＤの表層に接近して所定の信号が得られる位置までに亘って、往復移動される。対物レンズ２２が２層光ディスクＤの表層に接近して得られる所定の信号とは、後述するように、第２の信号記録層Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅を示す信号である。

この光情報記録再生装置においては、このように対物レンズ２２を移動操作することによって、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の測定を行う。このフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の測定は、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第１の距離とした状態で、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２について測定され、次に、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第２の距離とした状態で、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２について測定され、さらに、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第３の距離とした状態で、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２について測定される。これらのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の測定は、後述するように、層別信号発生回路３０Ｂによって生成される層別信号Ｓ４に基づいて行われる。

以下、まず、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離が第１の距離となっている状態におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定について説明する。

図３は、層別信号発生回路３０Ｂの構成を示すブロック図である。

図４は、層別信号Ｓ４の生成についてのタイミングチャートである。

この層別信号発生回路３０Ｂは、演算回路３０Ａにより得られたフォーカス誤差信号Ｓ１に基づいて、層別信号Ｓ４を演算する回路である。この層別信号発生回路３０Ｂにおいては、図３に示すように、フォーカス誤差信号Ｓ１と、予め設定された第１の閾値３１及び第２の閾値３２とから、第１及び第２の２つのコンパレータ３３，３４により、図４中の（ａ）に示す第１のコンパレート信号３５及び図４中の（ｂ）に示す第２のコンパレート信号３６が生成される。

図５は、フォーカス誤差信号Ｓ１と対物レンズの位置との関係を示すグラフである。

第１及び第２の閾値は、図５に示すように、互いに極性が異なり、絶対値が略々等しい値となっている。この実施形態においては、第１の閾値が正の値、第２の閾値が負の値であるものとして説明する。

第１のコンパレート信号３５は、図３に示すように、第１の立ち上がり検出回路３７に送られる。この第１の立ち上がり検出回路３７は、第１のコンパレート信号３５に基づき、フォーカス誤差信号Ｓ１が第１の閾値を超える立ち上がりエッジを検出し、立ち上がり検出信号３８を出力する。この立ち上がり検出信号３８は、フォーカス誤差信号Ｓ１の立ち上がりエッジにおいて極性反転する信号である。

また、第１のコンパレート信号３５は、図３に示すように、第１の立ち下がり検出回路３９に送られる。この第１の立ち下がり検出回路３９は、第１のコンパレート信号３５に基づき、フォーカス誤差信号Ｓ１が第１の閾値より下がる立ち下がりエッジを検出し、立ち下がり検出信号４０を出力する。この立ち下がり検出信号４０は、フォーカス誤差信号Ｓ１の立ち下がりエッジにおいて極性反転する信号である。

第２のコンパレート信号３６は、図３に示すように、第２の立ち上がり検出回路４１に送られる。この第２の立ち上がり検出回路４１は、第２のコンパレート信号３６に基づき、フォーカス誤差信号Ｓ１が第２の閾値を超える立ち上がりエッジを検出し、立ち上がり検出信号４２を出力する。この立ち上がり検出信号４２は、フォーカス誤差信号Ｓ１の立ち上がりエッジにおいて極性反転する信号である。

また、第２のコンパレート信号３６は、図３に示すように、第２の立ち下がり検出回路４３に送られる。この第２の立ち下がり検出回路４３は、第２のコンパレート信号３６に基づき、フォーカス誤差信号Ｓ１が第２の閾値より下がる立ち下がりエッジを検出し、立ち下がり検出信号４４を出力する。この立ち下がり検出信号４４は、フォーカス誤差信号Ｓ１の立ち下がりエッジにおいて極性反転する信号である。

第１の立ち上がり検出回路３７からの立ち上がり検出信号３８と、第２の立ち上がり検出回路４１からの立ち上がり検出信号４２とは、図３に示すように、第１の論理和回路４５に送られる。この第１の論理和回路４５からの出力は、第１のトグル回路４６に送られる。

また、第１の立ち下がり検出回路３９からの立ち下がり検出信号４０と、第２の立ち下がり検出回路４３からの立ち下がり検出信号４４とは、第２の論理和回路４７に送られる。この第２の論理和回路４７からの出力は、第２のトグル回路４８に送られる。

そして、図４中の（ｃ）に示す第１のトグル回路４６からの出力及び図４中の（ｄ）に示す第２のトグル回路４８からの出力は、第３の論理和回路４９に送られる。この第３の論理和回路４９からの出力は、図４中の（ｅ）に示すように、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅を測定するための振幅測定区間を定める振幅測定区間信号となる。すなわち、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間は、フォーカス誤差信号Ｓ１の値が初めに（１回目に）第１の閾値となったとき（立ち上がり）から、このフォーカス誤差信号Ｓ１の値が２回目に第２の閾値となったとき（立ち上がり）までの区間となる。

フォーカス誤差信号Ｓ１の値は、図５に示すように、Ｓ字曲線を描いて増減するので、この振幅測定区間には、フォーカス誤差信号Ｓ１が極大値をとるときと、極小値をとるときとが含まれる。したがって、この振幅測定区間において、これら極大値と極小値との差、すなわち、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅を求めることができる。

そして、振幅測定区間信号は、図３に示すように、カウンタ回路５０に送られる。このカウンタ回路５０は、図４に示すように、振幅測定区間信号に対して、区間ごとに層別番号を付与して、層別信号Ｓ４として出力する。このカウンタ回路５０によるカウントは、対物レンズ２２の移動（フォーカスランプ）に対応して、対物レンズ２２が２層光ディスクＤから最も離れた位置（最下点）にあるときに０にリセットされ、対物レンズ２２が２層光ディスクＤに接近してゆくとき、この２層光ディスクＤの表層についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“１”、第１の信号記録層Ｌ１についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“２”、第２の信号記録層Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“３”とカウントアップされる。

このように、第２の信号記録層Ｌ２についての振幅測定区間が終了したときに、収差制御手段３２は、対物レンズ２２の移動方向を反転させ、２層光ディスクＤより離間させる方向への移動を開始する。そして、カウンタ回路によるカウントは、対物レンズ２２が２層光ディスクＤより離間してゆくとき、第２の信号記録層Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“４”、第１の信号記録層Ｌ１についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“５”、２層光ディスクＤの表層についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間を“６”とカウントアップされる。そして、カウンタ回路によるカウントは、対物レンズ２２が２層光ディスクＤから最も離れた位置（最下点）に至ったときに０にリセットされる。

なお、図３に示すように、対物レンズ２２が２層光ディスクＤから最も離れた位置（最下点）に至ったことは、対物レンズ位置検出回路５１が検出する。そして、この対物レンズ位置検出回路５１からの検出信号（リセット信号）が、カウンタ回路５０に送られる。

このようにして、図４に示すように、層別番号が“１”と“６”である２層光ディスクＤの表層におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間、層別番号が“２”と“５”である第１の信号記録層Ｌ１におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間、及び、層別番号が“３”と“４”である第２の信号記録層Ｌ２におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定区間が定められる。このような層別信号Ｓ４の出力は、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の検出が完了されるまで、繰り返し行われる。

そして、この光情報記録再生装置においては、層別番号が“２”と“５”である振幅測定区間において、収差制御手段３２により、第１の信号記録層Ｌ１におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の測定が行われる。また、層別番号が“３”と“４”である振幅測定区間において、収差制御手段３２により、第２の信号記録層Ｌ２におけるフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅の測定が行われる。この振幅測定は、各振幅測定区間において、フォーカス誤差信号Ｓ１の最大値及び最小値を計測し、〔振幅値＝最大値−最小値〕によって求める。また、この振幅測定は、所定の回数を繰り返し行い、各測定結果を平均化することにより、測定された振幅値として保存（記憶）する。このようにして、第１及び第２の信号記録層Ｌ１，Ｌ２についてのフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅が測定され、測定値が保存される。

そして、この光情報記録再生装置においては、次に、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第２の距離として、前述と同様にして、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定を行う。

さらに、この光情報記録再生装置においては、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第３の距離として、前述と同様にして、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅測定を行う。

次に、この光情報記録再生装置においては、第１の信号記録層Ｌ１についてビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第１乃至第３の距離としたときの３つの振幅値に基づいて、第１の信号記録層Ｌ１についての各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の最適距離が求められ、また、第２の信号記録層Ｌ２についてビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を第１乃至第３の距離としたときの３つの振幅値に基づいて、第２の信号記録層Ｌ２についての各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の最適距離が求められる。これら最適距離とは、フォーカス誤差信号の振幅値を最大とすることができる距離である。

図６は、ビームエキスパンダ１６における各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離と、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値との関係を示すグラフである。

前述のように、この光情報記録再生装置においては、ビームエキスパンダ１６における各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を変化させると、発生する球面収差量が変化し、さらに、図６に示すように、球面収差発生量が変化すると、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値が変化する。したがって、ビームエキスパンダ１６における各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離の変化と、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値との間には、一定の関係がある。そして、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値は、球面収差発生量が“０”になる位置で最大値をとる。

このような、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離に対するフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値の特性は、２次関数、３次関数、または、三角関数などの所定の関数によって近似できる。そのため、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を任意の３つの距離として、それぞれについてフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値を測定し、２次関数等の所定の関数における変化率が０となる点を求めれば、この振幅値が最大値をとる位置を算出することができる。

例えば、図６において、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離が第１乃至第３の距離である３つの測定点が点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３であるとする。図６では、これら測定点において、測定された２層光ディスクＤの表層及び各信号記録層Ｌ１，Ｌ２におけるフォーカス誤差信号の振幅値をプロットしている。この場合、３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置及び各点に対応する各振幅値から、以下の計算により、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の最適距離を算出することができる。

３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のｘ座標上の位置及びｙ座標上の対応する振幅値を、それぞれ（ｘ_１，ｙ_１）、（ｘ_２，ｙ_２）、（ｘ_３，ｙ_３）とすると、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値のビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離に対する特性を２次関数で近似した場合、以下の関係が成立する。

ｙ_１＝Ａｘ_１ ^２＋Ｂｘ_１＋Ｃ ・・・（式１）
ｙ_２＝Ａｘ_２ ^２＋Ｂｘ_２＋Ｃ ・・・（式２）
ｙ_３＝Ａｘ_３ ^２＋Ｂｘ_３＋Ｃ ・・・（式３）
まず、これら３つの式を解いて、３つの係数Ａ，Ｂ，Ｃを求める。３つの係数Ａ，Ｂ，Ｃが求まれば、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離（Ｘ）に対するフォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値（Ｙ）を以下の関数により表記することができる。

Ｙ＝ＡＸ^２＋ＢＸ＋Ｃ ・・・（式４）
フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値（Ｙ）の変化率（Ｙ´）が０となる点（Ｘ_０）は、以下のように求められる。

Ｙ´＝２ＡＸ_０＋Ｂ＝０ ・・・（式５）
Ｘ_０＝｛−Ｂ／（２Ａ）｝ ・・・（式６）
そして、球面収差を“０”にするビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂ間の最適距離Ｘ_Ｐは、以上のように求められた係数Ａ、Ｂ及びＸ_０に基づいて、以下の式により算出する。

Ｘ_Ｐ＝ｋＸ_０＝ｋ｛−Ｂ／（２Ａ）｝ ・・・（式７）
ここで、ｋは補正係数である。この補正係数ｋは、フォーカス誤差信号Ｓ１の振幅値の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離に対する特性に起因する係数で、最大値を軸とした場合に前後が非対称であることによる計算誤差を補正する係数である。このような補正係数ｋは、光学ピックアップ装置１における光学系の特性によって定まるものなので、光学系の特性に応じて、予め求めておくことができる。

そして、このようにして得られた適正位置に基づいて、収差制御手段３２は、駆動手段３４の駆動回路３６に向けて、指示信号Ｓ２を出力し、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離が求められた最適距離に設定されるように、第２凸レンズ１６Ｂを移動させ、球面収差の補正操作が完了する。

なお、この光情報記録再生装置において、電源投入後の初期準備においては、一方の凸レンズ１６Ｂを原点まで移動させるとよい。このとき、原点検出器４８が位置を検出するまで一方の凸レンズ１６Ｂを移動させ、その後、逆方向に、原点検出器４８が未検出状態となるまで移動させる。この位置において、一方の凸レンズ１６Ｂの移動ステップ数を“０”にリセットする。また、原点検出器４８の検出から未検出までのステップ数を、一方の凸レンズ１６Ｂの移動操作に関するバックラッシュ量として保存する。このように、バックラッシュ量を保存しておくことにより、一方の凸レンズ１６Ｂの移動方向が反転されたときにも、バックラッシュをキャンセルして、一方の凸レンズ１６Ｂを正確な位置に移動させることができる。

そして、このリセット位置から、一方の凸レンズ１６Ｂを、カバー層の厚さずれが０（設計基準である厚さ）である場合に対応する位置まで移動させる。この位置において、フォーカスランプを行う上で必要なパラメーターのキャリブレーションを行い、フォーカスランプ動作を開始することが望ましい。

なお、以上の説明では、ビームエキスパンダ１６の各凸レンズ１６Ａ，１６Ｂのレンズ間距離を３つの異なる距離として、それぞれにおいてフォーカス誤差信号の振幅を測定するようにしているが、３つの距離に限らず、それ以上の数の距離において、フォーカス誤差信号の振幅を測定するようにしてもよい。

また、本発明は、情報の記録及び再生を行う装置及び方法に限らず、記録のみを行う記録装置及び記録方法、再生のみを行う再生装置及び再生方法としても適用できることは言うまでもない。

本発明に係る光情報記録再生装置の実施例の構成を示す側面図である。 前記光情報記録再生装置において使用する２層ディスクの構成を示す断面図である。 前記光情報記録再生装置における層別信号発生回路の構成を示すブロック図である。 前記光情報記録再生装置における層別信号の生成についてのタイミングチャートである。 前記光情報記録再生装置におけるフォーカス誤差信号と対物レンズの位置との関係を示すグラフである。 前記光情報記録再生装置におけるビームエキスパンダの各凸レンズのレンズ間距離とフォーカス誤差信号の振幅値との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 光学ピックアップ装置
４ 半導体レーザ素子
８ コリメータレンズ
１０ グレーティング
１２ 偏光ビームスプリッタ
１４ レーザモニタ検出器
１６ ビームエキスパンダ
１６Ａ 第１凸レンズ
１６Ｂ 第２凸レンズ
１８ 立ち上げミラー
２０ １／４波長板
２２ 対物レンズ
２４ 検出レンズ
２６ シリンドリカルレンズ
２８ 光検出器
３０Ａ 演算回路
３０Ｂ 層別信号発生回路
３２ 収差制御手段
３４ 駆動手段
３６ 駆動回路
３８ 駆動機構
４０ リードスクリュー
４２ ステッピングモータ
４４ レンズホルダ
４６ ガイドロッド
Ｄ ２層光ディスク
Ｓ１ フォーカス誤差信号
Ｓ２ 指示信号
Ｓ３ 駆動信号
Ｓ４ 層別信号

Claims (3)

1. 光源と、この光源から出射された光束が入射される複数のレンズを有するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダを経た光束が入射されこの光束を光記録媒体の第１または第２の信号記録層に集光させる対物レンズと、この対物レンズ及び前記ビームエキスパンダを介して前記第１または第２の信号記録層からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ピックアップ装置と、
   前記光学ピックアップ装置の光検出器からの出力信号に基づき、フォーカス誤差信号を生成する演算回路と、
   前記ビームエキスパンダをなす前記複数のレンズの少なくとも一つを光軸方向に移動させ、前記複数のレンズのレンズ間距離を変化させる駆動手段と、
   前記光学ピックアップ装置の対物レンズの前記光記録媒体に対する距離を制御するとともに、前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記レンズ間距離を少なくとも第１乃至第３の３つの距離とし、これら３つ以上の距離のそれぞれにおいて、前記対物レンズを光軸方向の一方向に移動させることにより、前記第１及び第２の信号記録層のそれぞれについて、前記演算回路が生成するフォーカス誤差信号の振幅を測定し、
   前記第１の信号記録層について測定された少なくとも３つの前記フォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第１の信号記録層について前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる前記レンズ間距離を求め、
   前記第２の信号記録層について測定された少なくとも３つの前記フォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第２の信号記録層について前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる前記レンズ間距離を求め、
   前記各信号記録層について、前記駆動手段を介して、前記レンズ間距離を前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる距離とする
   ことを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 前記フォーカス誤差信号の振幅の測定を、互いに極性が異なり絶対値が略々等しい第１及び第２の閾値を予め設定し、前記フォーカス誤差信号の値が１回目に第１の閾値となったときから、このフォーカス誤差信号の値が２回目に第２の閾値となったときまでを振幅測定区間として行うよう構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
3. 光源と、この光源から出射された光束が入射される複数のレンズを有するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダを経た光束が入射されこの光束を光記録媒体の第１または第２の信号記録層に集光させる対物レンズと、この対物レンズ及び前記ビームエキスパンダを介して前記第１または第２の信号記録層からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ピックアップ装置を用いて、前記光記録媒体の第１または第２の信号記録層に対して光情報記録または光情報再生を行うにあたって、
   前記ビームエキスパンダをなす前記複数のレンズのレンズ間距離を少なくとも第１乃至第３の３つの距離とし、これら３つ以上の距離のそれぞれにおいて、前記対物レンズを光軸方向の一方向に移動させ、前記第１及び第２の信号記録層のそれぞれについて、フォーカス誤差信号の振幅を測定し、
   前記第１の信号記録層について測定された少なくとも３つの前記フォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第１の信号記録層について前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる前記レンズ間距離を求め、
   前記第２の信号記録層について測定された少なくとも３つの前記フォーカス誤差信号の振幅に基づいて、この第２の信号記録層について前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる前記レンズ間距離を求め、
   前記各信号記録層について、前記レンズ間距離を前記フォーカス誤差信号の振幅が最大となる距離とする
   ことを特徴とする光情報記録再生方法。

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