JP2006120214A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透明基板の厚み誤差による球面収差を補正し、かつ、対物レンズとカップリングレンズを分離配置して、小型化・薄型化した光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 非点収差法によるフォーカスサーボ方式の光ディスク記録再生装置において、透明基板の設計値からの厚さばらつきを測定し、厚み誤差信号を出力する厚み誤差測定部１０，１１と、レーザ光源１とビームスプリッタ４の間に配置され、前記厚み誤差信号に基づいて、ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズ３を駆動するカップリングレンズ駆動部１４と、レーザ光が光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する厚み誤差補正信号を、フォーカスエラー生成部１３に出力する補正回路部１５を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクを記録および再生する光ディスク装置に関し、特に光ディスクの基板厚のばらつきによって生じる球面収差を補正する技術に関するものである。

光ディスクの記録密度を上げるには、光ディスク上に集光する光スポット径を小さくする必要がある。このため、半導体レーザの短波長化および対物レンズの高ＮＡ（開口数）化が進められている。レーザ光の短波長化、対物レンズの高ＮＡ化が進むと、光ディスクの透明基板厚のばらつき（以下、厚み誤差ともいう。）により生じる球面収差が無視することができなくなり、光スポット径を小さくするには、球面収差の補正が必要となる。
これまでのＣＤやＤＶＤでは、製造技術上、透明基板の許容厚み誤差に余裕を持たせて、球面収差の補正を不要としていた。近年、記録波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５の高密度光ディスクも開発されており、球面収差の補正レンズ（以下カップリングレンズという。）も使われている。

従来の光ディスク装置の球面収差の補正法の１例について説明する。（例えば、特許文献１参照。）図９は、基板厚のばらつきによって生じる球面収差を、カップリングレンズを使用して補正を行う光ディスク装置の光学系および制御系の構成を示す図である。
レーザダイオード１により発光されたレーザ光は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ４を介して、カップリングレンズ３で球面収差が補正され、対物レンズ５によりディスク６上に集光され、微小スポットとなる。そしてディスクより反射された微小スポットの反射光は、対物レンズ、カップリングレンズ、ビームスプリッタ、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８を介して、受光素子上に微小スポットを結ぶ。
カップリングレンズは、対物レンズの前に配置され、往路ではディスクへの入射光の透明基板の厚み誤差による球面収差を補正し、復路ではディスクからの反射光の厚み誤差による球面収差を補正している。
ここで、対物レンズは、可動機構を備え、アクチュエータ駆動回路により駆動されて、トラッキングサーボ、フォーカスサーボを行う。また、カップリングレンズは、可動機構を備え、カップリングレンズ駆動回路により、例えば少し動かしてみて出力の大きい方を選択するいわゆる「山登り法」により、ＲＦ出力が最大になるようにレンズを移動させることで、球面収差を補正する。
以上により、透明基板の厚み誤差によって生じる球面収差を補正し、高密度光ディスクの安定な記録再生が可能となる。
特開平１０−１０６０１２号公報（第３頁、第７頁、第１図）

しかしながら、カップリングレンズを対物レンズの前に配置すると、それぞれ可動機構をもつ対物レンズとカップリングレンズが近接配置されることになり、光ディスク装置を小型化する上で、光学レイアウトに大きな制約を受ける。また、対物レンズと受光素子の距離が短縮できず、超小型対物レンズを使用した場合、回折角度を持つ±１次のサブビ−ムにケラレが発生し、受光素子上でのサブビ−ムスポットの品質が低下し、サ−ボ信号の検出、制御に影響を及ぼしてしまうという欠点がある。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、光ディスク基板厚のばらつきによる厚み誤差によって生じる球面収差を補正して、ディスクのスポット径を小さくするとともに、対物レンズとカップリングレンズ２つの可動機構を分離配置することにより、光学レイアウトの制約をなくして、小型化・薄型化された光ディスク装置を提供することを目的とする。

本願発明における第１の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源（レーザダイオード１）と、前記レーザ光を透過し、光ディスク（ディスク６）の情報面からの戻り光を反射するビームスプリッタ（ビームスプリッタ４）と、前記ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズ（対物レンズ５）と、前記ビームスプリッタで反射された前記戻り光を検知する水平方向と垂直方向に分割された複数分割領域を有する光検出部（受光素子９）と、前記光検出部の複数分割領域で光電変換された信号を演算してフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー生成部（フォーカスエラー生成回路１３）と、前記フォーカスエラー信号により、前記対物レンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動させて前記光ディスクの情報面に前記レーザ光をフォーカスさせる対物レンズ駆動部（アクチュエータ駆動回路１２）とからなり、前記光ディスクの透明基板厚み誤差によって生じる球面収差補正と同時にフォーカスサーボを安定して行わせる光ディスク記録再生装置において、前記光ディスク透明基板の設計値からの厚さばらつきを測定して、厚み誤差信号を出力する厚み誤差測定部（厚みセンサー１０、厚み誤差演算部１１）と、前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記厚み誤差信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズ（カップリングレンズ３）を駆動させるカップリングレンズ駆動部（カップリングレンズ駆動回路１４）と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部（厚み誤差補正値生成回路１５）とを備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置を提供する。
また、本願発明における第２の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源（レーザダイオード１）と、前記レーザ光を透過し、光ディスク（ディスク６）の情報面からの戻り光を反射するビームスプリッタ（ビームスプリッタ４）と、前記ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズ（対物レンズ５）と、前記ビームスプリッタで反射された前記戻り光を検知する水平方向と垂直方向に分割された複数分割領域を有する光検出部（受光素子９）と、前記光検出部の複数分割領域で光電変換された信号を演算してフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー生成部（フォーカスエラー生成回路１３）と、前記フォーカスエラー信号により、前記対物レンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動させて前記光ディスクの情報面に前記レーザ光をフォーカスさせる対物レンズ駆動部（アクチュエータ駆動回路１２）とからなり、前記光ディスク透明基板の厚み誤差によって生じる球面収差補正と同時にフォーカスサーボを安定して行わせる光ディスク記録再生装置において、前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記光検出部の複数分割領域から得られる総和信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズ（カップリングレンズ３）を駆動させるカップリングレンズ駆動部（カップリングレンズ駆動回路１４）と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部（レンズ位置誤差補正値生成回路１６）とを備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置を提供する。

本願発明における第１の発明は、前記光ディスク透明基板の設計値からの厚さばらつきを測定して、厚み誤差信号を出力する厚み誤差測定部と、前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記厚み誤差信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズを駆動させるカップリングレンズ駆動部と、 前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部とを備えるという特徴があり、また第２の発明は、前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記光検出部の複数分割領域から得られる総和信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズを駆動させるカップリングレンズ駆動部と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部とを備えるという特徴があるので、対物レンズ、受光素子間の距離が短縮できて、光学レイアウトの自由度が上がり、性能劣化なしに光ディスク装置の小型化、薄型化を実現できる。

以下に本発明の各実施形態に係る光ディスク装置について図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本願発明の第１実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本願発明の実施形態の光ディスク装置における受光素子のセルの構成および受光素子上の光スポットの形状を示す。
図３は、本願発明の実施形態の光ディスク装置で得られるフォーカスエラー信号の説明図である。
図４は、本願発明の実施形態の光ディスク装置で得られるフォーカスエラー信号の説明図である。
図５は、本願発明の第２実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。
図６は、本願発明の実施形態の光ディスク装置における、カップリングレンズサーボ系のフローチャートである。
図７は、本願発明の第３実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。
図８は、本願発明の第２実施形態の光ディスク装置におけるフロントモニタ受光素子のセルの構成および受光素子上の光スポットの形状を示す。

本発明の第１実施形態における光ディスク装置の光学系は、図１に示すように、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、カップリングレンズ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８、受光素子９、および厚みセンサー１０から構成されている。レーザダイオード１により発光されたレーザ光は、コリメータレンズ２、球面収差補正用のカップリングレンズ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５を介し、厚み誤差による球面収差が補正されて、微小スポットとなってディスク６に集光される。前記ディスクにより反射された反射光は、対物レンズ５、ビームスプリッタ４を介してビームが直角に曲げられ、受光素子用の集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８を介して、受光素子９上にビームスポットを結ぶ。

ここで、受光素子９は、後述するように、非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成、および厚み誤差補正に利用するため、図２に示すように、８分割された受光セルａ〜ｇより構成されている。
また、厚みセンサー１０は、レーザダイオードより発光されたレーザビームのディスク表面での反射光、ディスク記録層での反射光から、透明基板の厚さを検出して出力する。
対物レンズは、可動機構を備え、アクチュエータ駆動回路により駆動されて、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行う。
カップリングレンズ３は、２つのレンズにより構成され、カップリングレンズ駆動回路１４により、カップリングレンズのうち少なくとも一方のレンズを光軸方向に駆動して、球面収差を補正するものである。この時、カップリングレンズの駆動回路への入力をカップリングレンズエラー、駆動された結果をカップリングレンズのレンズ位置といい、実施形態１および実施形態２では、両者は一致するものとする。

本発明の特徴は、カップリングレンズがビームスプリッタの前に配置されていることである。このため、往路の入射光については、基板の厚み誤差による球面収差を補正するが、復路の反射光については球面収差の補正はしていない。受光素子上では球面収差そのものは大きな問題とならないが、カップリングレンズを通っていないため、厚み誤差があるとその分だけフォーカスエラー信号がオフセットするという問題が生じる。そこで、フォーカスエラー信号を補正することにより、復路においてカップリングレンズを通過しないことを可能としたものである。以下、本発明に直接関係する、カップリングレンズ制御系、フォーカスサーボ系について述べる。

ここで、カップリングレンズ制御系、フォーカスサーボ系両方に使われる、厚み誤差に関する信号の流れについて説明する。厚み誤差演算部１１は、厚みセンサー１０から入力した基板厚から、透明基板厚の規定値からのずれ、すなわち厚み誤差を算出して出力する。厚み誤差補正値生成回路１５は、前記厚み誤差より、カップリングレンズ制御系に必要なカップリングレンズエラーを生成して出力するとともに、フォーカスエラー生成に必要なオフセット、およびＫ１，Ｋ２の値をフォーカスサーボ系に出力する。

カップリングレンズ制御系は、厚みセンサー１０、厚み誤差演算部１１、厚み誤差補正値生成回路１５、カップリングレンズ駆動回路１４、可動機構をもつカップリングレンズ３より構成される。
厚みセンサー１０、厚み誤差演算部１１は、透明基板の規定値からの厚み誤差を測定して出力する。厚み誤差補正値生成回路１５は、入力した厚み誤差から、カップリングレンズエラー信号を生成して出力する。ここで、カップリングレンズエラーは、厚み誤差による球面収差をちょうど補正するレンズ位置と対応し、厚み誤差とカップリングレンズエラーの関係は、あらかじめ測定した結果を、前記厚み誤差補正値生成回路に記憶させておくものとする。カップリングレンズ駆動回路１４は、入力した前記カップリングレンズエラー信号により、レンズを駆動することにより球面収差を補正する。この結果、ディスクへの入射光の球面収差は補正されて、フォーカスサーボにより、ディスク上に微小スポットを結ぶことができる。

次にフォーカスサーボ系の信号の流れについて説明する。フォーカスサーボ系は、図１に示すように、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８、受光素子９、フォーカスエラー生成回路１３、アクチュエータ駆動回路１２、可動機構をもつ対物レンズ５、および厚みセンサー１０、厚み誤差演算部１１、厚み誤差補正値生成回路１５を備えている。
そして、ディスク上スポットの反射光は、対物レンズ５を介して、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８により集光され、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されるような、受光素子９上の非点収差法によるスポットとなる。フォーカスエラー生成回路１３は、前記スポットによる受光セルａ〜ｇの各セル出力、および厚み誤差補正値生成回路１５から入力した基板の厚み誤差に基づいて生成されたオフセット、およびＫ１，Ｋ２の値から、後述するように、フォーカスエラー信号を生成して出力する。アクチュエータ駆動回路は、前記フォーカスエラー信号により、対物レンズを駆動する。以上により、非点収差法によるフォーカスサーボ系が形成される。

次にフォーカスエラー生成回路１３で生成するフォーカスエラー信号について説明する。
フォーカスエラー信号ＦＥは、オフセット値Ｅｏと８分割受光素子９からのフォーカスエラー信号Ｅｄの和として、ＦＥ＝Ｅｏ＋Ｅｄで表される。
Ｅｏは、カップリングレンズ３による球面収差補正の有無によるオフセットに相当し、後述するように、対物レンズの合焦点位置でフォーカスエラー信号を０とするための補正項を表し、測定した厚み誤差をオフセット値に変換したもので、厚み誤差補正値生成回路１５から入力する。ただしこのときの厚み誤差とオフセット値の関係は、あらかじめ測定した結果を、前記厚み誤差補正値生成回路に記憶させておくものとする。
Ｅｄは、非点収差法によるフォーカスエラー信号に相当するもので、下記の式となる。
Ｅｄ＝（（Ｓｂ＋Ｓｈ）+Ｋ１ｘ（Sａ＋Sｇ））−（（Sｃ＋Sｅ）＋Ｋ２×（Sｆ＋Sｄ））
ただし、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｈは、図２に示す受光素子のセルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈからの出力信号を表す。
また、Ｋ１、Ｋ２は、ゲイン係数で、測定した透明基板の厚み誤差の±の符号、すなわちカップリングレンズの駆動方向により決まるもので、厚み誤差補正値生成回路１５から入力する。例えば、厚み誤差０では、Ｋ１、Ｋ２＝１、厚み誤差が−の時は、Ｋ１＝８、Ｋ２＝１、＋の時は、Ｋ１＝１、Ｋ２＝８のようにする。

次に図３、図４を用いて、前記フォーカスエラー信号の意味を説明する。図３、図４のグラフは、いずれも、縦軸はフォーカスエラー信号のレベル、横軸は制御対象の対物レンズの光軸上の位置を表す。
基板厚が規定値通りの場合のフォーカスエラー信号を、図３（ａ）実線で示す。このとき座標原点では、カップリングレンズのレンズ位置は０で、対物レンズは合焦点位置にあり、フォーカスエラーも０である。
ここで、基板厚み誤差が−５μｍになったとすると、カップリングレンズは、カップリングレンズ制御系により、入射光の球面収差を補正して最良点になるよう駆動される。この時のフォーカスエラー信号を図３（ｂ）破線で示す。前記フォーカスエラー信号は、カップリングレンズにより球面収差の補正を行うと、球面収差は最良点にありかつ入射光側のディスクに対する対物レンズの位置は合焦点であるにもかかわらず、反射光はカップリングレンズを通らないため、受光素子上では、カップリングレンズによる球面収差の補正分だけフォーカスがずれて、フォーカスエラー信号はオフセットすることを示している。
そこで、対物レンズの合焦点位置とフォーカスエラー信号の０点を一致させるため、フォーカスサーボ基準電圧をＥｏだけオフセットさせる。フォーカスサーボ基準電圧をオフセットさせたフォーカスエラー信号を図４（ａ）破線に示す。
さらに、対物レンズ合焦点位置を、フォーカスエラー信号のダイナミックレンジのセンター付近に合わせて波形の対称性を改善するため、前記８分割された受光素子出力を使った演算で、Ｋ１により、セルａ、ｇの出力ゲインを大きくして、図４（ａ）のフォーカスエラー信号の第２象限のピーク部分を持ち上げる。こうして得られた、補正されたフォーカスエラー信号を、図４（ｂ）に示す。
基板厚み誤差が＋５μｍであった場合は、フォーカスエラー信号が−５μｍずれた時と反対方向にずれる。よって、フォーカスサーボ基準電圧のオフセットも＋／−が反対となり、受光素子出力を使った演算では、Ｋ２によりセルｆ、ｄの出力ゲインを大きくして、ダイナミックレンジのセンター付近で対物レンズの合焦点位置とフォーカスエラー信号の０点とを一致させる。

以上のように、本発明の第1実施形態によれば、上記した構成があるので、非点収差法によるフォーカスエラー信号検出方法を利用して、復路においてカップリングレンズを通過しないことを可能にした。

本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。
本発明における光ディスク装置の光学系は、図５に示すように、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、カップリングレンズ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８、受光素子９から構成されている。
前記光学系を第１実施形態と比較すると、厚みセンサー１０が削除されている。そして後述するように、厚みセンサーにより厚み誤差を測定する代わりに、受光素子９で検出したＲＦ出力（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ出力：受光セル出力の総和を表す。）を最大とするようにカップリングレンズを駆動することにより、球面収差を補正する。このため、サーボ系の信号処理系統は変わるが、厚みセンサーを削除した以外、光学素子は第１実施形態と同一であり、基本的な方式は変わらない。以下、本実施形態に直接関係する、カップリングレンズサーボ系、フォーカスサーボ系について述べる。

カップリングレンズのサーボ系は、受光素子９、レンズ位置誤差補正値生成回路１６、カップリングレンズ駆動回路１４、可動機構をもつカップリングレンズ３、およびシステムコントローラ１７より構成される。一般に、球面収差があると、フォーカスずれと同様、ディスク上のスポット径が大きくなり、反射光が広がって、受光素子上の反射光出力が小さくなる。そこで、カップリングレンズのサーボ系は、ＲＦ出力を最大とするように、カップリングレンズを駆動するものである。ところが、反射光はカップリングレンズを通っていないため、フォーカスとカップリングレンズを独立には制御できない。そこで、本実施形態では、以下述べるように、システムコントローラに従ってレンズ位置誤差補正値生成回路により、ディスク挿入時に初期設定を行い、フォーカスサーボをかけた後、定常状態に入って制御することとする。以下図６のフローチャートに従って説明する。

ディスク挿入時の初期設定ステップでは、カップリングレンズのレンズ位置を仮定して振ってみて、ＲＦ出力が最大となるレンズ位置を検出し、これを初期設定値とするものである。具体的には、まず、レンズ位置をＰ１（例えば、０）にセットして（ステップ３、ｉ＝１）、フォーカスサーボをかけ、この時のレンズ位置とＲＦ出力の関係を記憶する（ステップ４）。次に、レンズ位置をＰｉ（例えば、±１、±２、±３、…）と順次変化させて（ステップ２、３）、フォーカスサーボをかけ、この時のレンズ位置とＲＦ出力の関係を記憶し（ステップ４）する。全てのテストが終わったら（ステップ５）、これら測定したＲＦ出力のうち、出力が最も大きくなるＲＦ出力Ｌｍを求め（ステップ６）、この時のレンズ位置Ｐｍを初期設定値としてセットする（ステップ７）。このレンズ位置Ｐｍは、透明基板の厚み誤差を補正したカップリングレンズのレンズ位置である。
なお、レンズ位置のセットとは、第１実施形態とまったく同様、レンズ位置に相当するカップリングレンズエラー、オフセット、Ｋ１、Ｋ２をカップリングレンズサーボ系、フォーカスサーボ系に送って、カップリングレンズを駆動して球面収差を補正し、フォーカスサーボをかけるものである。このため、前もって測定した値を、レンズ位置誤差補正回路に記憶させておくものとする。

次に定常状態におけるサーボ系について説明する。定常状態のカップリングレンズサーボ系は、前記初期設定からスタートして、レンズ位置を振りながら、ＲＦ出力が最大となるように、カップリングレンズを制御して、透明基板の厚み誤差による球面収差を補正するものである。本実施形態では、一定周期で、山登り法によりカップリングレンズ位置を微小量Δｐずつ動かして、ＲＦ出力が大きくなるように変化させていくものとし、以下フローチャートにより説明する。
まず、直前のレンズ位置Ｐｂ、直前のＲＦ出力Ｌｂ、現在のレンズ位置Ｐｐ、現在のＲＦ出力Ｌｐ、および次のレンズ位置Ｐｎの記憶領域を確保する。び少量Δｐを決める。そして準備として、初期設定値Ｐｍ，Ｌｍを現在のＰｐ，Ｌｐとして、次のレンズ位置をＰｐと微小量の和とする（ステップ８）。そして次のレンズ位置Ｐｎをセットする（ステップ９）。サーボがかかるのを待って、直前のＰｂ，ＬｂをＰｐ、Ｌｐに更新して、新しいＰｐ、Ｌｐを記憶する（ステップ１０）。次のカップリングレンズのレンズ位置は、現在のＲＦ出力を直前のＲＦ出力と比較して（ステップ１１）、現在のＲＦ出力の方が大きい場合は、ステップ１２にとび、現在の位置に前回からの変化と同じ方向に微小量Δ変化させたものとし（ステップ１２）、現在のＲＦ出力の方が小さい場合は、ステップ１３にとび、現在の位置に前回からの変化と逆の方向に微小量Δ変化させたものとして（ステップ１３）、ステップ９に戻る。以上により、一定周期で、レンズ位置を少しずつ動かして、ＲＦ出力最大値を得て、球面収差を補正することができる。フォーカスサーボ系は、第１実施形態と全く同様に動作する。

以上のように、本発明の第２実施形態によれば、上記した構成があるので、厚みセンサーを使用しないで、復路においてカップリングレンズを通過しないことが可能となる。

本発明の第３実施形態について図７、図８を用いて説明する。
これまで、カップリングレンズを駆動すると、カップリングレンズエラーどおりにレンズ位置が決まるものとしてきた。本実施形態では、駆動側ではレンズ位置が決められない場合のため、第２実施形態の構成にレンズ位置の検出系を付加することにより、カップリングレンズ駆動回路２１でレンズ位置が決まるようにしたものである。
本発明における光ディスク装置の光学系は、図７に示すように、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、カップリングレンズ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５、集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８、受光素子９、および集光レンズ１８、シリンドリカルレンズ１９、フロントモニタ２０から構成されている。
前記光学系を第２実施形態と比較すると、違いは、ビームスプリッタ４から集光レンズ１８、シリンドリカルレンズ１９を介して、フロントモニタ２０に集光される光ビームの系統が追加されたことである。本実施形態の球面収差補正方式は、基本的には、第２実施形態と同じであるため、メインの系統の光ビームは図５と全く変わらない。以下、本実施形態に直接関係する、カップリングレンズのレンズ位置検出系について述べる。

レーザダイオード１により発光されたレーザ光は、コリメータレンズ２、球面収差補正用のカップリングレンズ３を通って、ビームスプリッタ４によりビームが直角に曲げられ、集光レンズ１８、シリンドリカルレンズ１９により非点収差を持つ光スポットとして、フロントモニタの受光素子２０に集光される。集光された光スポットは、カップリングレンズによる球面収差補正を受けているため、その補正量により、レンズ位置に応じて、非点収差法によるフォーカスエラー同様、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなスポット形状となる。また、フロントモニタの受光素子は、図８に示すように4分割されたセルから構成されている。カップリングレンズ駆動回路２１は、前記フロントモニタの各セルの出力を入力し、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）により非点収差量を演算する。カップリングレンズのレンズ位置は、前もって測定して、カップリングレンズ駆動回路に記憶しておいた非点収差量とレンズ位置の換算表を使って検出することができる。さらに、カップリングレンズ駆動回路２１は、入力したカップリングレンズエラーと、検出したレンズ位置が一致するようカップリングレンズを駆動することにより、カップリングレンズエラーとレンズ位置が一致するカップリングレンズ駆動回系を構成することができる。以上を除いたカップリングレンズサーボ系、フォーカスサーボ系は、第２実施形態と全く同一である。

以上のように、本発明の第３実施形態によれば、上記した構成があるので、カップリングレンズエラーによって直接レンズ位置が決まらないようなカップリングレンズの場合でも、厚みセンサーを使用しないで、復路においてカップリングレンズを通過しないことが可能となる。

以上のように、上記構成の本発明による光ディスク装置においては、光ディスクの透明基板のばらつきによって生じる厚み誤差による球面収差を補正するとともに、その光学レイアウト上、復路においてカップリングレンズを通過しないことが可能となり、対物レンズ、受光素子間の距離が短縮できて、光学レイアウトの自由度が上がり、性能劣化なしに光ディスク装置の小型化、薄型化を実現できる。

本願発明の実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。（実施例１） 本願発明の実施形態の光ディスク装置における受光素子のセルの構成および受光素子上の光スポットの形状を示し、（Ａ）は、光ディスクの基板厚が正規の場合、（Ｂ）は、正規の基板厚より薄い場合、（Ｃ）は、正規の基板厚より厚い場合を表す。 本願発明の実施形態の光ディスク装置で得られるフォーカスエラー信号の説明図である。 本願発明の実施形態の光ディスク装置で得られるフォーカスエラー信号の説明図である。 本願発明の実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。（実施例２） 本願発明の実施形態の光ディスク装置における、カップリングレンズサーボ系のフローチャートである。 本願発明の実施形態の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。（実施例３） 本願発明の実施形態の光ディスク装置におけるフロントモニタ受光素子のセルの構成および受光素子上の光スポットの形状を示す。 従来の光ディスク装置における、球面収差補正にかかわる光学系および制御系の構成を示す図である。

符号の説明

１ レーザダイオード、３ カップリングレンズ、４ ビームスプリッタ、５ 対物レンズ、６ ディスク、７ 集光レンズ、８ シリンドリカルレンズ、９ 受光素子、１０ 厚みセンサー、１１ 厚み誤差演算部、１２ アクチュエータ駆動回路、１３ フォーカスエラー生成回路、１４ カップリングレンズ駆動回路、１５ 厚み誤差補正値生成回路、１６ レンズ位置誤差補正値生成回路、１７ システムコントローラ、 １８ 集光レンズ、１９ シリンドリカルレンズ、２０ フロントモニタ、２１ カップリングレンズ駆動回路、２２ フォーカスエラー生成回路、２３ カップリングレンズエラー生成回路

Claims (2)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を透過し、光ディスクの情報面からの戻り光を反射するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズと、前記ビームスプリッタで反射された前記戻り光を検知する水平方向と垂直方向に分割された複数分割領域を有する光検出部と、前記光検出部の複数分割領域で光電変換された信号を演算してフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー生成部と、前記フォーカスエラー信号により、前記対物レンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動させて前記光ディスクの情報面に前記レーザ光をフォーカスさせる対物レンズ駆動部とからなり、前記光ディスクの透明基板厚み誤差によって生じる球面収差補正と同時にフォーカスサーボを安定して行わせる光ディスク記録再生装置において、
   前記光ディスク透明基板の設計値からの厚さばらつきを測定して、厚み誤差信号を出力する厚み誤差測定部と、
   前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記厚み誤差信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズを駆動させるカップリングレンズ駆動部と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部と、
   を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
2. レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を透過し、光ディスクの情報面からの戻り光を反射するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズと、前記ビームスプリッタで反射された前記戻り光を検知する水平方向と垂直方向に分割された複数分割領域を有する光検出部と、前記光検出部の複数分割領域で光電変換された信号を演算してフォーカスエラー信号を出力するフォーカスエラー生成部と、前記フォーカスエラー信号により、前記対物レンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動させて前記光ディスクの情報面に前記レーザ光をフォーカスさせる対物レンズ駆動部とからなり、前記光ディスク透明基板の厚み誤差によって生じる球面収差補正と同時にフォーカスサーボを安定して行わせる光ディスク記録再生装置において、
   前記レーザ光源と前記ビームスプリッタとの間に配置され、前記光検出部の複数分割領域から得られる総和信号に基づいて、前記光ディスク透明基板の厚さばらつきにより前記レーザ光源から出射するレーザ光が前記光ディスクの情報面で生じる球面収差を補正するカップリングレンズを駆動させるカップリングレンズ駆動部と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記光ディスクの情報面で球面収差を生じることなく照射された際、前記フォーカスエラー信号に、球面収差補正により生じるフォーカスエラーのオフセットを補正する前記厚み誤差補正信号を、前記フォーカスエラー生成部に出力する補正回路部と、
   を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
   
   
   

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