JP2006134498A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 球面収差発生手段の調整によるＤＰＰ信号やＬＰＳ信号の誤差増大を抑えることが可能な光学的情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 半導体レーザ１０１からの光束を０次光及び±１次光の３つの光束に分ける回折格子１０２、回折格子で分割された光束を光ディスク１０１上に集光する対物レンズ１１２、光束に球面収差を発生させる球面収差発生手段１１１、球面収差発生手段の球面収差発生量を調整する第１の調整手段、光検出器３の出力信号に基づいてＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号を演算する演算手段を具備する、そして、第１の調整手段で球面収差発生量を調整した後、演算手段でＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号を演算する場合のＤＰＰ信号又はＬＰＳ信号を最適値に設定するためのゲインＫ１、Ｋ２を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に情報を記録或いは再生する光学的情報記録再生装置に関し、特に、球面収差発生手段の調整及びその調整により影響を受けるディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキングエラー信号或いは対物レンズ位置信号を生成する場合の調整方法に関するものである。

近年、光ディスク装置において、半導体レーザの発振波長が短波長化すると共に、使用する対物レンズが高ＮＡ化している。例えば、ＢＤ（ブルーレイディスク）装置では、波長は４０５ｎｍ、対物レンズＮＡは０．８５である。また、使用する光ディスク媒体も記録再生情報面が１層のディスクだけではなく、複数の層で構成される多層ディスクも現れてきている。

一方、一般に、光ディスクの基板（光透過層）の厚みに設計値に対する誤差があると球面収差が発生し、光記録媒体上でのスポット品位が劣化し（スポットサイズが大きくなり、相対的にピーク強度が低下する）、記録再生性能が低下することが知られている。また、発生する球面収差量は、概ね対物レンズＮＡの４乗に比例し、波長に反比例することが知られている。

従って、ＢＤ装置の場合、ＤＶＤ装置等に比較して非常に球面収差が発生しやすく、光ディスクが交換された場合や、同じ光ディスクでも記録再生位置が大きく変わった場合、或いは複数の情報面をもつ多層の光ディスクで異なる情報面に移動した場合等には、その球面収差を補正する必要がある。

このような球面収差を補正する装置としては、例えば、特開２００２−３２２９７１号公報に開示されたものがある（特許文献１）。同公報のものでは、球面収差補正手段としてコリメートレンズと対物レンズの間に２枚のレンズを配し、一方のレンズをＤＣモータで光軸方向に動かし、レンズ間隔を可変にして球面収差を発生させる。補正はディスクが挿入された時や記録再生動作が所定時間経過した時に、レンズ間隔を変えながら基準信号が最大となる位置を探し、基準信号が最大となる位置でレンズ間隔を固定する、というプロセスで行う。

また、光ディスクのトラッキング誤差検出方法として様々な方法があるが、その一方法として、ディファレンシャルプッシュプル法（以下ＤＰＰ法）が知られている。ＤＰＰ法は複数のビームを所定間隔でディスクに照射し、そのそれぞれの反射光から得られる検出信号を演算することにより、対物レンズの移動によるオフセットを抑制したトラッキングエラー信号を生成する。

また、上記検出信号の演算方法を変えることによって、対物レンズの位置検出信号が生成される。このような技術は、例えば、特開平７−９３７６４号公報（特許文献２）、特開２０００−３３１３５６号公報（特許文献３）等に開示されている。

以下、ＤＰＰ法に関して説明する。まず、光源からの光束を光源と対物レンズ間に配置された波面分割素子により０次光であるメインビーム及び±１次光である２つのサブビームに分け、対物レンズで光ディスクに集光して、メインビーム及び２つのサブビームの光ディスクからの反射光を図８に示すようなフォトディテクターで受光する。０次光のメインビームを受光するメインビーム光検出器１００は縦横４つに分割され、±１次光のサブビームを受光するサブビーム光検出器１０１、１０２は縦２つに分割されている。そして、各分割された素子からの出力をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで示すと、これらの各信号を演算することによりトラッキングエラー信号及びレンズ位置検出信号が生成される。

即ち、メインビームのプッシュプル信号ＭＰＰは、
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
により得られ、サブビームのプッシュプル信号の和ＳＰＰはサブビームそれぞれのプッシュプル信号出力を加算して得られる出力として、
ＳＰＰ＝（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）
により得られる。そして、トラッキングエラー信号ＤＰＰはＳＰＰをＫ０倍した信号とＭＰＰの差動をとり、
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ０×ＳＰＰ
により得られる。

ここで、Ｋ０はメインビームと２つのサブビームの光強度の差異を補正・校正するように決められる定数であり、例えば、対物レンズの移動に伴なうＤＣオフセットが発生しないように設定されている。

一方、レンズ位置検出信号ＬＰＳは、
ＬＰＳ＝ＭＰＰ＋Ｋ０×ＳＰＰ
により得られる。

この時、光ディスク上でのスポットの配置は回折格子の光軸周りの回転調整等により、図９に示すようにメインビームによるメインスポット２００はグルーブ上に、サブビームによるサブスポット２０１、２０２はメインスポットを挟んで対称な位置のランド上になっている。（図９において、ディスクのグルーブ部にハッチングを施す）即ち、グルーブ周期を基準とした時、スポット、サブスポット間間隔は、略グルーブ周期の半分となっている。

この結果、Ｋ０を適当な値に設定することにより、ＤＰＰ信号は期待される最大値に略等しい振幅となり、且つ、対物レンズ位置移動によるオフセットの発生が抑制される。と同時に、ＬＰＳ信号は対物レンズ位置移動による各プッシュプル信号で発生するオフセット成分のみが抽出され、対物レンズ位置移動に対応する信号が得られる。

このＬＰＳ信号は、光ヘッドをディスク半径方向へシークさせる際に発生する対物レンズの振動抑制、或いは光ヘッドの姿勢により対物レンズが自重により変位することの防止に使用される。

また、Ｋ０の調整は、例えば、特開２０００−３３１３５６号公報等に開示されているようにＬＰＳ信号に含まれる交流成分（トラッキング変調成分）が最小となるように調整したり、対物レンズを所定量シフトさせて、ＤＰＰ信号に含まれるＤＣオフセット成分が最小となるようにしている（特許文献４）。
特開２００２−３２２９７１号公報 特開平７−９３７６４号公報 特開２０００−３３１３５６号公報 特開２０００−３３１３５６号公報

特許文献１に記載されているように球面収差発生手段の調整動作によってメインビームとサブビームの間隔が変化することが知られている。特許文献１には、そのような誤差を許容範囲内に収めるための光学系が開示されている。また、球面収差発生手段の位置によってメインビーム及びサブビームの品位が劣化するが、その劣化の割合が異なる場合がある。このような場合には、メイン及びサブビームより得られるＭＰＰ信号と、ＳＰＰ信号の対物レンズ移動によるＤＣオフセットのプッシュプル振幅に対する比率が変わってしまうことがある。

つまり、球面収差発生手段の位置によってＤＰＰ信号の対物レンズ位置シフトによるオフセットや、ＬＰＳ信号のトラッキングエラー成分の混入の割合が変わるということになる。多層のディスクの場合は、球面収差発生手段の位置は大きく異なることになるので、その影響は更に大きくなることが考えられる。

ＤＰＰ信号の対物レンズ位置によるオフセットの発生はトラッキング制御の誤差となり、記録時の隣接トラックへの書き込み、再生信号への隣接トラックからのクロストーク増大等を起こし、記録再生信号の劣化要因となる。また、ＬＰＳ信号へのトラキングエラー成分の混入は、ジーク時等のレンズ位置固定制御への外乱となり、シークを不安定にし、アクセス時間の増大、シーク失敗等の要因となる。

本発明の目的は、球面収差発生手段の調整によるＤＰＰ信号やＬＰＳ信号の誤差増大を抑え、光記録媒体毎或いは光記録媒体の記録再生情報面毎の自動調整を可能とする光学的情報記録再生装置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、光源と、前記光源からの光束を０次光及び±１次光の３つの光束に分ける波面分割素子と、前記波面分割素子で分割された光束を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズの間にあって前記光束に球面収差を発生させる球面収差発生手段と、前記球面収差発生手段の球面収差発生量を調整する第1の調整手段と、前記３つの光束の光記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、前記光検出器の出力信号に基づいてトラッキングエラー信号又は前記対物レンズのトラッキング方向の位置を示す対物レンズ位置信号を演算する演算手段と、前記第１の調整手段により球面収差発生量を調整した後、前記演算手段でトラッキングエラー信号又は対物レンズ位置信号を演算する場合の、前記トラッキングエラー信号又は対物レンズ位置信号を最適値に設定するためのゲインを調整する第２の調整手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、この構成により、球面収差発生手段の状態によらずいつも最適なトラッキングエラー信号、レンズ位置信号が得られる。

また、本発明は、前記第１の調整手段による球面収差発生量の調整は、トラッキング制御がオフの状態で行うことを特徴とする。このような構成により、トラッキングエラーが調整される前にトラッキング制御をオンにする必要がない。

更に、本発明は、前記第１の調整手段による球面収差発生の調整及び前記第２の調整手段によるゲインの調整は、レンズ位置制御がオンの状態で行うことを特徴とする。このような構成により、重力、振動等の外乱による影響を最小限に抑えることができる。

また、本発明は、前記演算手段は、前記検出器からの出力による０次光の反射光より第１のプッシュプル信号ＭＰＰを生成し、前記±１次光の反射光より第２、第３のプッシュプル信号を生成してその和のプッシュプル信号ＳＰＰを生成し、且つ、前記ＭＰＰからＳＰＰにゲインＫ１を与えた信号を減算することによってトラッキングエラー信号ＤＰＰを生成する第１の演算手段と、前記ＭＰＰとＳＰＰにゲインＫ２を与えた信号を加算することによって対物レンズのトラッキング方向の位置を示す対物レンズ位置信号ＬＰＳを生成する第２の演算手段とを有し、前記第２の調整手段は、前記第１、第２の演算手段によりそれぞれトラッキングエラー信号、対物レンズ位置信号を演算する場合の前記Ｋ１、Ｋ２のゲインを調整することを特徴とする。この構成により、メカ等の調整誤差によらず、いつも最適なＤＰＰ、ＬＰＳ信号が得られる。

また、本発明は、前記光記録媒体は、複数の記録再生情報面を持ち、前記球面収差発生手段の調整とその後に行う前記演算手段の調整は、それぞれの記録再生情報面毎に行うことを特徴とする。この構成により、異なる情報面での球面収差補正手段の状況によらず、いつも最適なＤＰＰ、ＬＰＳ信号が得られる。

本発明によれば、球面収差発生量の調整の後でトラッキングエラー信号或いはレンズ位置信号の調整を行うことにより、球面収差発生手段の状態によらずいつも最適なトラッキングエラー信号或いはレンズ位置信号を得ることができる。

次に、発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の光ディスク装置の一実施形態を示すブロック図である。図中１は光ディスク、２は光ディスク１に情報を記録或いは再生する光ヘッド、３は光ヘッド内の光検出器である。また、Ａ〜Ｈはその光検出器３の分割パターンのひとつずつの検出素子を示す。４〜１３はＤＰＰ信号及びＬＰＳ信号を生成するための加減乗算等を行う演算回路、１４はＤＰＰ信号を入力とするトラッキング制御回路、１５はＬＰＳ信号を入力とするレンズ位置制御回路、１６はスイッチ、１７はトラッキングアクチュエータを駆動するためのドライバー回路、１８はコントローラ、１９はスピンドル、２０は球面収差発生手段を動作させるためのドライバー回路、２１はＭＰＰ信号振幅測定回路である。

図２は光ヘッド２を示す図である。半導体レーザ１０１から出射したビームは、回折格子１０２で３ビームに分けられ、コリメータ１０３で平行光とされ、ビーム整形付き偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。ビームの一部は反射されてＡＰＣ用センサ１０５に入射し、半導体レーザ１０１からの出射光量のモニターに利用される。透過したビームは１／４波長板１０６、レンズ１０７、レンズ１０８を介して、対物レンズ１１２により光ディスク１上で光透過層を経て記録層面へ集光され、情報の再生、記録に利用される。光ディスク１で反射されたビームは、ビーム整形付き偏光ビームスプリッタ１０４で反射させられ、センサレンズ１１４を介して光検出器３入射し、情報信号の再生に利用される。

ここで、レンズ１０７、レンズ１０８のうち、レンズ１０７は固定、レンズ１０８は光軸方向に移動可能で、電磁駆動手段１１０によりレンズ１０７との光軸方向の間隔が可変するように保持され、球面収差発生手段１１１を形成している。レンズ１０７、レンズ１０８の形状、硝材は、レンズ間隔が変わった時に球面収差のみが発生するように構成されている。電磁駆動手段１１０としてはステッピングモータが用いられ、リードスクリューによりミクロンオーダーでレンズ１０８を移動させるものである。

この際、レンズ１０８の移動２０μｍにつき、光ディスク１上の最適なフォーカス位置が１μｍ程度変わるように設計されている。この割合は光学系の設計によるもので、使用目的により最適な割合に決定される。

また、回折格子１０２で分けられた３つのビームは光ディスク１で反射され、再び光ヘッド２に戻り、光検出器３で受光される。０次回折光は光検出器３の８分割された素子のうち、ＡＢＣＤの素子上で、２つの１次回折光はＥＦ及びＨＧの素子で受光される。光検出器３のＡ及びＤの出力は加算回路５で、Ｂ及びＣの出力は加算回路６でそれぞれ加算された後、減算回路８で減算され、メインビームのプッシュプル信号ＭＰＰとなる。また、Ｅ及びＦの出力は減算回路４で、Ｇ及びＨの出力は減算回路７でそれぞれ減算され、２つのサブビームそれぞれのプッシュプル信号となり、更に加算回路９でこれらのプッシュプル信号を加算することで、サブビームのプッシュプル信号の和ＳＰＰとなる。

ＳＰＰ信号は、乗算回路１０でゲインＫ１を乗算された後、減算回路１２でＭＰＰ信号から減算され、トラッキングエラー信号ＤＰＰとなる。また、ＳＰＰ信号は乗算回路１１でゲインＫ２を乗算された後、加算回路１３でＭＰＰ信号と加算することで、対物レンズ１１２のトラッキング方向の位置を示す対物レンズ位置信号ＬＰＳとなる。

ＤＰＰ信号は、トラッキング制御回路１４を経てスイッチ１６に入力され、ＬＰＳ信号はレンズ位置制御回路１５を経てスイッチ１６のもう一方の端子に入力される。スイッチ１６はコントローラ１８で制御され、トラッキング制御時はトラッキング制御回路１４側、レンズ位置制御時はレンズ位置制御回路１５側に接続され、更にドライバー１７を介して光ヘッド２内のトラッキングアクチュエータに接続され、それぞれの制御ループを構成する。また、コントローラ１８は光ヘッド２内の図２に示す球面収差発生手段１１１を、ドライバー回路２０をコントロールすることで球面収差を最適な状態に調整する。

次に、球面収差、ＤＰＰ、ＬＰＳの調整方法を図３のフローチャートに沿って説明する。本実施形態の光ディスク装置が起動すると、コントローラ１８はスピンドル１９の起動、レーザ点灯、フォーカス引き込み等を行う。以上の調整は光ディスク１にフォーカス制御がかかっている状態で行う。フォーカス制御については詳述しないが、光検出器３の４つのＡＢＣＤ出力より一般的な非点収差法によってフォーカス誤差信号を検出し、フォーカス制御を行う。

調整は球面収差補正から始める。球面収差補正ルーチンがスタートすると、まず、球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）を予め決められたスタート位置とする（Ｓ１）。例えば、媒体基板厚が標準である場合に、媒体面上で球面収差がなくなるような収差を与える設計値上の基準位置から所定量外れた位置とする。

この球面収差発生量を−４とする。これは、例えば、１単位当たりレンズ１０８を１０μｍ移動させるものとする。この際、上述のように２０μｍで焦点位置１μｍなので、焦点位置では、０．５μｍ単位となる。−４はレンズ１０７に近づく方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では媒体基板厚が厚い方向に２μｍ増えた時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

次に、コントローラ１８はメインビームのプッシュプル信号であるＭＰＰ信号の出力信号振幅をＭＰＰ信号振幅測定回路２１より入力し、補正量−４と関連付けて評価指標としてメモリ等に記憶させる（Ｓ２）。

次に、コントローラ１８は球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）がエンド位置であるかを確認する（Ｓ３）。エンド位置は球面収差発生量にして＋４とし、レンズ１０７から遠ざかる方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では媒体基板厚が薄い方向に２μｍ減った時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

エンド位置でない場合には、エンド位置になるまで球面収差補正量を１づつ増加させ（Ｓ４）、ＭＰＰ信号振幅測定回路２１でＭＰＰ信号振幅を測定し、補正量と関連づけて記憶させる（Ｓ２）。補正量を１づつ増加させているので、レンズ１０８を１０μｍづつ動かし、その場所でのＭＰＰ信号振幅を測定していることになる。

ＭＰＰ信号振幅測定回路２１は、ＭＰＰ信号の振幅をピークホールド回路とボトムホールド回路等で求めるような構成のもので良い。また、ＭＰＰ振幅をＡＤ変換器で取り込み、ＭＡＸ値とＭＩＮ値を記憶しておくような方法でも良い。

補正量を横軸にＭＰＰ振幅値を縦軸にグラフ化すると図７の○で示すようなグラフとなる。最適な球面収差補正量を求めるために記憶された補正量に関連づけられたＭＰＰ振幅値を使用する。ＭＰＰ振幅値が基準値を越える２箇所の補正量を求め、この２箇所の補正量の中央値を最適な球面収差補正量とする。離散的な補正量から最適な球面収差補正量を正確に求めるため、各補正量から線形補間等で基準値を超える補正量を求める。

図７の○の例では、マイナス側で基準値と交差する補正量は−３．０、プラス側では３．３であるので、最適な球面収差補正量は０．１５と求まる。求まった補正量を球面収差発生手段１１１に設定する（Ｓ５）。以上により球面収差の補正が終わる。

続いて、ＤＰＰ、ＬＰＳ信号のＫ１、Ｋ２の調整を行う。まず、Ｋ２の調整から行う。Ｋ２はまず設計上考えられる最も小さい値の初期値に設定する（Ｓ６）。その状態で、コントローラ１８はＬＰＳのトラッキングエラー変調成分を観測し、所定量（約０）以下であるかを判断する（Ｓ７）。変調成分の観測方法としては、ＬＰＳのピークホールド値とボトムホールド値を観測し、その差が所定量以下かで判断する。最大値、最小値を検出しその差でも良い。

所定量以下でない場合には、Ｋ２の値を所定量増加させ、再度ＬＰＳのトラッキングエラー成分を検出し、所定量以下になるまで繰り返す（Ｓ８）。所定量以下になったところのＫ２の値を最適値とする（Ｓ９）。この時点で、ＬＰＳ信号の０点はほぼ工場調整時の中心位置になっている。

次に、コントローラ１８はレンズ位置制御の目標値を０として、レンズ位置制御回路１５側にスイッチ１６を接続し、レンズ位置制御ループをオンとする。これにより、対物レンズはＬＰＳ０となる点へ固定される（Ｓ１０）。この時のレンズ位置制御の制御帯域は５００Ｈｚ程度とし、重力、振動等の外乱に十分耐えられる程度の帯域とする。

続いて、コントローラ１８はレンズ位置制御の目標値を０を中心とした所定振幅で所定周波数の正弦波に変更する。所定周波数は、例えば１０Ｈｚ、振幅は対物レンズが±１５０μｍ程度移動する値とする（Ｓ１１）。コントローラ１８はＫ１の値として設計上の最適値を初期値として設定する（Ｓ１２）。

この時のＫ１の初期値をＫ２の最適値としても良い。光学系等が正しく調整されている場合はＫ１とＫ２は等しい。Ｋ１とＫ２の差は調整誤差分であり、調整誤差が所定範囲内であれば、Ｋ１の初期値としてＫ２の最適値を与えることは、その後のＫ１の調整の収束時間短縮につながることになる。

コントローラ１８はＤＰＰ信号の最大値と、最小値の中間値であるオフセット量を検出し、後述するようにレンズ位置目標値の極性と、オフセットの極性からＫ１の大きさを増減させる。オフセット量の検出はＤＰＰ信号をピークホールドとボトムホールドし、その中間値をオフセット量とすればよい。

Ｋ１の大きさの増減は、例えば、メインビーム（ＭＰＰ）及びサブビーム（ＳＰＰ）のＤＣオフセットが、対物レンズが内周側に移動するとマイナスで、外周側でプラスに変化するとして、また、レンズ位置制御の目標値が内周側でマイナス、外周側の時にプラスだとすると、ＤＰＰ信号はＭＰＰ−Ｋ１×ＳＰＰなので、レンズ位置制御目標値がプラスの時にＤＰＰのオフセットがプラスということは、補正が足りないということで、Ｋ１を大きくすれば良い。

逆に、レンズ位置制御目標値がプラスの時に、ＤＰＰのオフセットがマイナスの場合は、補正しすぎということでＫ１を小さくすればよい。レンズ位置目標値がマイナスの場合はこの逆でＤＰＰのオフセットがマイナスということは補正が足りないということで、Ｋ１を大きく、ＤＰＰのオフセットがプラスの場合は、補正しすぎということでＫ１を小さくすればよい。

正弦波一周期の間、ＤＰＰのオフセットの変化量が所定範囲（０近辺の範囲）内となるまで、これを繰り返す（Ｓ１３、Ｓ１４）。所定範囲内となったらその時のＫ１の値を最適値とする（Ｓ１５）。このように調整することで、ゲインＫ１、Ｋ２をＬＰＳ、ＤＰＰそれぞれの最適値に調整することが可能である。

本実施形態においては、トラッキング制御がオフ状態で、すべての調整が完了するので、調整の終わっていないＤＰＰ信号でトラッキング制御をオンする必要がない。また、球面収差の調整を先に行い、その後、ＤＰＰ、ＬＰＳの調整を行うことにより、調整終了後には球面収差、ＤＰＰ、ＬＰＳ信号すべてが最適値になっており、すぐに記録再生動作に移ることができる。

なお、球面収差補正手段として、図２のような光学系を用いたが、液晶素子等球面収差発生により、ＤＰＰ信号に影響の出る系であれば、どのようなものでも適用可能である。更に、Ｋ１調整時に対物レンズを所定量移動させなければならないが、先に調整したＬＰＳ信号によりレンズ位置制御をかけながら所定量移動させることができるので、重力、振動等の外乱によらず、安定して動作範囲内での調整が可能となる。

また、Ｋ１調整時のレンズ位置制御の目標値を正弦波としたが、ランプ波、三角波、方形波等所定量対物レンズ位置を移動させることができる波形であれば何でもよい。更に、本実施形態において、球面収差補正動作中からＫ２の調整が終わるまでの間も、目標値を０としたレンズ位置制御をオンとしておくことも可能である。この場合、トラッキングエラー変調成分の高い周波数成分に応答しないように、レンズ位置制御の制御帯域は１００Ｈｚ程度として、重力による対物レンズの移動を抑える程度とするのが良い。

このようにすることで、球面収差、ＤＰＰ、ＬＰＳのどの調整においても、レンズ位置制御がオンとすることができ、重力、振動等の外乱によらず、安定して動作範囲内での調整が可能となる。

また、図１でのＭＰＰ信号、ＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号の演算回路は、再生専用ディスクのようにＫ１、Ｋ２の調整時からレーザパワーやディスクの反射率が変化しない場合には良いが、記録再生可能なディスクのように記録パワーによるレーザパワーの変化やディスク内の記録、未記録状態での反射率の変化等がある場合には、図４に示す演算回路の構成が必要である。

図４について簡単に説明する。図１の演算回路と異なるところは、２１〜２６の加算回路及び除算回路が追加されているところである。ＭＰＰ信号は、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を加算回路２５の出力｛（Ａ＋Ｄ）＋（Ｂ＋Ｃ）｝で除算（除算回路２６）したものであり、ＳＰＰ信号は、（Ｅ−Ｆ）信号を加算回路２１の出力（Ｅ＋Ｆ）で除算（除算回路２３）したものと、（Ｇ−Ｈ）信号を加算回路２２の出力（Ｇ＋Ｈ）で除算（除算回路２４）したものを加算回路９で加算したものとなる。３つのビームそれぞれのプッシュプル信号をそれぞれのビームの総和信号で除算することで、ビーム毎に正規化している。

このように構成することで、レーザパワーの変化やディスク内の反射率の変化によらず、ＭＰＰ信号の振幅が得られ、ディスク毎に正確な球面収差の補正が可能であると共に、Ｋ１、Ｋ２の調整で最適なＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号が得られる。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図５において図１と異なる点はＭＰＰ信号振幅測定回路２１の代わりに再生信号振幅測定回路２２がある点である。再生信号振幅測定回路２２は光検出器３で受光された０次回折光、つまり、光検出器３の８分割された素子のうち、ＡＢＣＤの素子の出力の和を入力信号として、その信号のピークホールド値とボトムホールド値より振幅を求める。

次に、本実施形態の動作を図６のフローチャートに従って説明する。まず、本実施形態の光ディスク装置が起動すると、コントローラ１８はスピンドル１９の起動、レーザ点灯、フォーカス引き込み等を行う。フォーカス引き込みは、所定のパターンが記録されている領域で行う。フォーカス制御については詳述しないが、光検出器の４つのＡＢＣＤ出力より一般的な非点収差法によってフォーカス誤差信号を検出し、フォーカス制御を行う。

球面収差補正ルーチンがスタートすると、まず、コントローラ１８はＫ１及びＫ２に設計上の最適値を設定し、スイッチ１６をトラッキング制御回路１４側に接続し、トラッキング制御をオンとする（Ｓ１）。トラッキング制御に用いるＤＰＰ信号は調整されたものではないので、対物レンズの移動によってオフセットが生じる可能性があるが、この状態で記録再生をするわけではないので問題ないレベルである。

調整は、まず、球面収差補正から始める。球面収差発生手段１１１（固定側のレンズ１０８）を予め決められたスタート位置とする（Ｓ２）。これは、第１の実施形態と同様に媒体基板厚が標準である場合に、媒体面上で球面収差がなくなるような収差を与える設計値上の基準位置から所定量外れた位置とする。この球面収差発生量を−４とする。これは、例えば、１単位当たりレンズ１０８を１０μｍ移動させるものとする。−４はレンズ１０７に近づく方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では媒体基板厚が厚い方向に２μｍ増えた時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

次に、コントローラ１８は再生再生信号振幅測定回路２２の出力である再生信号振幅値を補正量−４と関連付けて評価指標としてメモリ等に記憶させる（Ｓ３）。また、コントローラ１８は球面収差球面発生手段１１１（固定側レンズ１０８）がエンド位置であるかを確認する（Ｓ４）。エンド位置は球面収差発生量にして＋４とし、レンズ１０７から遠ざかる方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では媒体基板厚が薄い方向に２μｍ減った時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

エンド位置でない場合には、エンド位置になるまで球面収差補正量を１づつ増加させ（Ｓ５）、再生信号振幅測定回路２２で再生信号振幅振幅を測定し、補正量と関連づけて記憶させる（Ｓ３）。補正量を１づつ増加させているので、レンズ１０８を１０μｍづつ動かし、その場所での再生信号振幅を評価していることになる。

補正量を横軸に再生信号振幅値を縦軸にグラフ化すると図７の○で示すようなグラフとなる。最適な球面収差補正量を求めるために記憶された補正量に関連づけられた再生信号振幅値を使用する。再生信号振幅値が基準値を越える２箇所の補正量を求め、この２箇所の補正量の中央値を最適な球面収差補正量とする。離散的な補正量から最適な球面収差補正量を正確に求めるため、各補正量から線形補間等で基準値超える補正量を求める。

図７の○の例では、マイナス側で基準値と交差する補正量は−３．０、プラス側では３．３であるので、最適な球面収差補正量は０．１５と求まる。求まった補正量を球面収差発生手段１１１に設定する（Ｓ６）。

本実施形態においては、球面収差補正のための再生信号は、トラッキング制御が最適でない状態で再生動作が行われているが、トラッキング制御が再生信号の最適位置で行われていなくても、球面収差補正の最適位置で、再生信号が最大になることは変わらない。つまり、球面収差調整時には、再生信号の振幅だけ観測できれば良いので、トラッキングが最適である必要はない。以上により球面収差の補正が終わる。

次に、ＤＰＰ、ＬＰＳのゲインＫ１、Ｋ２の調整を行う。まず、Ｋ２の調整から行う。Ｋ２は、まず、設計上考えられる最も小さい値の初期値に設定する（Ｓ７）。次に、コントローラ１８はレンズ位置制御の目標値を０として、レンズ位置制御回路１５側にスイッチ１６を接続し、トラッキング制御をオフとすると同時にレンズ位置制御ループをオンとする（Ｓ８）。この時のレンズ位置制御の制御帯域は、１００Ｈｚ程度として重力による対物レンズの移動を抑える程度とする。

この場合、レンズ位置制御の帯域を下げているので、トラッキングエラー変調成分の高い周波数成分には応答しない。その状態で、コントローラ１８はＬＰＳのトラッキングエラー変調成分を観測し、所定量（約０）以下かを判断する（Ｓ９）。

コントローラ１８は所定量以下でない場合には、Ｋ２の値を所定量増加させ、再度ＬＰＳのトラッキングエラー成分を検出し、所定量以下になるまで繰り返し（Ｓ１０）、所定量以下になったところのＫ２の値を最適値とする（Ｓ１１）。

次に、コントローラ１８はレンズ位置制御回路１５をコントロールし、レンズ位置制御の制御帯域を上げる。この時は５００Ｈｚ程度とする（Ｓ１２）。この時点で、ＬＰＳ信号の０点はほぼ工場調整時の中心位置になっており、ＬＰＳの対物レンズ位置と出力の関係も、ほぼ工場調整時の値となっている。

続いて、コントローラ１８はレンズ位置制御の目標値を０を中心とした所定振幅で所定周波数の正弦波に変更する。所定周波数は、例えば１０Ｈｚ、振幅は対物レンズが±１５０ｕｍ程度移動する値とする（Ｓ１３）。

コントローラ１８はＫ１の値として設計上の最適値を初期値として設定する（Ｓ１４）。この時のＫ１の初期値をＫ２の最適値としても良い。光学系等が正しく調整されている場合は、Ｋ１とＫ２は等しい。Ｋ１とＫ２の差は調整誤差分であり、調整誤差が所定範囲内であれば、Ｋ１の初期値としてＫ２の最適値を与えることは、その後のＫ１の調整の収束時間短縮につながる。

コントローラ１８はＤＰＰ信号の最大値と最小値の中間値であるオフセット量を検出し、レンズ位置目標値の極性と、オフセットの極性から、Ｋ１の大きさを増減させる。これらの方法は第１の実施形態と同様である。

正弦波一周期の間、ＤＰＰのオフセットの変化量が所定範囲（０近辺の範囲）内となるまで、これを繰り返す（Ｓ１５、Ｓ１６）。所定範囲内となったらその時のＫ１の値を最適値とする（Ｓ１７）。このように調整することで、ゲインＫ１、Ｋ２をＬＰＳ、ＤＰＰそれぞれの最適値に調整することが可能である。

本実施形態においては、ＤＰＰ、ＬＰＳ調整前にトラッキング制御をオンにして、球面収差補正の調整を行っているので、ディスク上の光ビーム形状等によりＭＰＰ信号振幅最大となる球面収差補正位置と、再生信号振幅最大となる球面収差補正位置が異なる場合でも、再生信号が最適となる球面収差補正位置に調整が可能となる。

また、Ｋ２調整時にもレンズ位置制御をかけながら調整を行うので、重力等により対物レンズ位置が動作補償範囲外に入ってしまう場合においても、対物レンズをほぼ中心にもってくることができ、正確な調整が可能となる。また、先に調整したＬＰＳ信号によりレンズ位置制御をかけながら、重力、振動等の外乱によらず、安定して動作範囲内での調整が可能となる。

更に、第１の実施形態でも述べたように、ＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号の演算回路を図４のように構成することにより、レーザパワーの変化、ディスク内の反射率変化によらず、ディスク毎の1度のＫ１、Ｋ２の調整で最適なＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号が得られることは同様である。

また、なんらかの原因で球面収差補正の再調整が必要になった場合、その時のＫ１、Ｋ２の初期値は、前回の調整結果である最適値を設定し、球面収差、Ｋ１、Ｋ２の再調整を行うと、球面収差補正調整時のトラッキング制御をより安定な状態とすることができる。

更に、まず、Ｋ２の調整（図６のＳ７からＳ１１まで）を行い、得られたＫ２の値をＫ１、Ｋ２両方に設定して（図６のＳ１）から、球面収差の調整を行うようにすることで、トラッキング制御は対物レンズ移動によるオフセット発生の少ない安定した制御が期待できる。この場合においても図６のフローに基づいて再度Ｋ２の調整を行う。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の構成は図１と同様であるが、光ディスク１が２層の情報面を持つ光ディスクであることが第１の実施形態と異なっている。その他の構成要素は第１の実施形態と同じである。

光ディスク１は、ディスク表面から７５μｍのところにある第１情報面と、２５μｍの中間層を挟んで、ディスク表面から１００μｍのところにある第２の情報面の２つの情報面からなる。光ヘッド２の構成も図２と同じように構成されている。

球面収差発生手段１１１は、２層のディスクに対応できるように十分広い収差発生範囲を持ち、ステッピングモータを用いてリードスクリューによりミクロンオーダーでレンズ１０８を移動させるものである。

ＤＰＰ信号、ＬＰＳ信号の演算方法は、第１の実施形態と同じである。ＤＰＰ信号はトラッキング制御回路１４を経てスイッチ１６に入力され、ＬＰＳ信号はレンズ位置制御回路１５を経てスイッチ１６のもう一方の端子に入力される。スイッチ１６はコントローラ１８で制御され、トラッキング制御時はトラッキング制御回路１４側、レンズ位置制御時はレンズ位置制御回路１５側に接続され、ドライバ１７を介して光ヘッド２内のトラッキングアクチュエータに接続され、それぞれの制御ループを構成する。

また、コントローラ１８は光ヘッド２内の図２に示す球面収差発生手段１１１を、ドライバ回路２０をコントロールすることで球面収差を最適な状態に調整する。

次に、それぞれの情報面毎の球面収差、ＤＰＰ、ＬＰＳの調整方法を、図１０のフローチャートに沿って説明する。光ディスク装置が起動すると、コントローラ１８はスピンドル１９の起動、レーザー点灯、フォーカス引き込み等を行う。最初のフォーカス引き込みは、ディスク表面から遠い第２の情報面で行う。調整は光ディスク１の第２の情報面にフォーカス制御がかかっている状態で行う。フォーカス制御については詳述しないが、光検出器の４つのＡＢＣＤ出力より一般的な非点収差法によってフォーカス誤差信号を検出し、フォーカス制御を行う。

調整は、まず、球面収差補正から始める。球面収差補正ルーチンがスタートすると、まず、球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）を予め決められたスタート位置とする（Ｓ１）。これは、例えば、第２の情報面の媒体基板厚が標準である場合、第２の情報面上で球面収差がなくなるような収差を与える設計値上の基準位置から所定量外れた位置とする。この球面収差発生量を−４とする。

これは、例えば、１単位当たりレンズ１０８を１０μｍ移動させるものとする。第１の実施形態と同様に２０μｍで、焦点位置１μｍなので、焦点位置では、０．５μｍ単位となる。−４はレンズ１０７に近づく方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では第２の情報面までの媒体基板厚が厚い方向に２μｍ増えた時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

次に、コントローラ１８はメインビームのプッシュプル信号であるＭＰＰ信号の出力信号振幅をＭＰＰ信号振幅測定回路２１より入力し、補正量−４と関連付けて評価指標としてメモリ等に記憶させる（Ｓ２）。

次に、コントローラ１８は球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）がエンド位置であるかどうかを確認する（Ｓ３）。エンド位置は、球面収差発生量にして＋４とし、レンズ１０７から遠ざかる方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では第２の情報面の媒体基板厚が薄い方向に２μｍ減った時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

エンド位置でない場合には、エンド位置になるまで球面収差補正量を１づつ増加させ（Ｓ４）、ＭＰＰ信号振幅測定回路２１でＭＰＰ振幅を測定し、補正量と関連づけて記憶させる（Ｓ２）。補正量を１づつ増加させているので、レンズ１０８を１０μｍづつ動かし、その場所でのＭＰＰ振幅を測定していることになる。

ＭＰＰ信号振幅測定回路２１の構成は第１の実施形態と同様である。また、補正量とＭＰＰ振幅値より最適な球面収差補正量を決定する方法も第１の実施形態と同じである。次に、決定した補正量を第２の情報面の補正量として記憶させる（Ｓ５）。以上により球面収差の補正が終わる。

続いて、ＤＰＰ、ＬＰＳ信号のＫ１、Ｋ２の調整を行う。この調整方法は、第１の実施形態の調整方法と同じなので、ここでは説明を省略する（Ｓ６）。Ｋ１、Ｋ２の値を決定すると、その値を第２の情報面の値として記憶させる（Ｓ７）。

次に、トラッキング制御はオフの状態のままで、球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）を第１の情報面の設計上の最適値として第１の情報面へフォーカスジャンプを行う（Ｓ８）。フォーカスジャンプが終了すると、球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）を予め決められた第１の情報面のスタート位置とする（Ｓ９）。

スタート位置は、例えば、第１の情報面の媒体基板厚が標準である場合、第１の情報面上で球面収差がなくなるような収差を与える設計値上の基準位置から所定量外れた位置である。ここでの基準位置は、最初に行った第２の情報面の基準位置とは異なる。第２の情報面と第１の情報面とは、２５μｍ離れていて、第１の情報面はディスク表面に近い側であるので、第２の情報面での基準位置から第１の情報面での基準位置は５００μｍレンズ１０７から遠ざかる方向に離れている。第１の情報面のスタート位置はこの位置から所定量外れた位置から始まる。

この球面収差発生量を−４とする。−４はレンズ７に近づく方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では第１の情報面までの媒体基板厚が厚い方向に２μｍ増えた時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

次に、コントローラ１８はメインビームのプッシュプル信号であるＭＰＰ信号の出力信号振幅をＭＰＰ信号振幅測定回路２１より入力し、補正量−４と関連付けて評価指標としてメモリ等に記憶させる（Ｓ１０）。次に、コントローラ１８は球面収差発生手段１１１（可動側のレンズ１０８）がエンド位置であるかを確認する（Ｓ１１）。

エンド位置は、球面収差発生量にして＋４とし、レンズ１０７から遠ざかる方向に基準位置から４０μｍレンズ１０８を移動させた状態である。この状態は、設計上では第１の情報面が、媒体基板厚が薄い方向に２μｍ減った時に、球面収差が最適な状態になる位置である。

エンド位置でない場合には、エンド位置になるまで球面収差補正量を１づつ増加させ（Ｓ１２）、ＭＰＰ信号振幅測定回路２１でＭＰＰ振幅を測定し、補正量と関連づけて記憶させる（Ｓ１０）。補正量を１づつ増加させているので、レンズ１０８を１０μｍづつ動かし、その場所でのＭＰＰ振幅を測定していることになる。

ＭＰＰ信号振幅測定回路２１の構成は第１の実施形態と同じである。また、補正量とＭＰＰ振幅値より最適な球面収差補正量を決定する方法も第１の実施形態と同じである。決定した補正量を第１の情報面の補正量として記憶させる（Ｓ１３）。以上により球面収差の補正が終わる。

続いて、ＤＰＰ、ＬＰＳ信号のＫ１、Ｋ２の調整を行う。この調整方法は、第１の実施形態の調整方法と同じなので、ここでは説明を省略する（Ｓ１４）。Ｋ１、Ｋ２の値を決定すると、その値を第１の情報面の値として記憶させる（Ｓ１５）。以上で、各情報面の球面収差補正量と、ＤＰＰ、ＬＰＳのゲインＫ１、Ｋ２の調整を終了する。各情報面での記録再生は、各情報面毎の調整値を用いて行う。

本実施形態においては、トラッキング制御がオフ状態で、それぞれの情報面すべての調整が完了するので、調整の終わっていないＤＰＰ信号でトラッキング制御をオンする必要がない。また、各情報面毎に球面収差の調整を先に行い、その後、ＤＰＰ、ＬＰＳの調整を行うことにより、調整終了後には、球面収差、ＤＰＰ、ＬＰＳ信号すべてが最適値になっており、すぐに記録再生動作に移ることができる。

また、本実施形態では球面収差補正手段として、図２のような光学系を用いたが、液晶素子等球面収差発生によりＤＰＰ信号に影響の出る系であれば、どのようなものでも適用可能である。また、本実施形態では、２層の光ディスクを例に挙げて説明したが、２層に限定することなく何層でも層毎に調整を行うことで対応可能である。

本発明の光学的情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 図１の光ヘッドを示す構成図である。 第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。 演算手段の別の構成例を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。 球面収差補正量と信号振幅の関係を示す図である。 フォトディテクターの構成を示す図である。 光ディスク上でのスポット配置を示す図である。 本発明の第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光ヘッド
３ 光検出器
４，７，８，１２ 減算器
５，６，９，１３ 加算器
１０、１１ 乗算器
１４ トラッキング制御回路
１５ レンズ位置制御回路
１６ スイッチ
１７ ドライバー
１８ コントローラ
１９ スピンドル
２０ ドライバー
２１ ＭＰＰ振幅測定回路
２２ 再生信号振幅測定回路
１０１ 半導体レーザ
１０２ 回折格子
１０３ コリメータ
１０４ 偏光ビームスプリッタ
１０５ ＡＰＣ用センサ
１０６ １／４波長板
１０７、１０８ レンズ
１１０ 電磁駆動手段
１１１ 球面収差発生手段
１１４ センサレンズ

Claims (5)

1. 光源と、前記光源からの光束を０次光及び±１次光の３つの光束に分ける波面分割素子と、前記波面分割素子で分割された光束を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズの間にあって前記光束に球面収差を発生させる球面収差発生手段と、前記球面収差発生手段の球面収差発生量を調整する第１の調整手段と、前記３つの光束の光記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、前記光検出器の出力信号に基づいてトラッキングエラー信号又は前記対物レンズのトラッキング方向の位置を示す対物レンズ位置信号を演算する演算手段と、前記第１の調整手段により球面収差発生量を調整した後、前記演算手段でトラッキングエラー信号又は対物レンズ位置信号を演算する場合の、前記トラッキングエラー信号又は対物レンズ位置信号を最適値に設定するためのゲインを調整する第２の調整手段とを備えたことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
2. 前記第１の調整手段による球面収差発生量の調整は、トラッキング制御がオフの状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
3. 前記第１の調整手段による球面収差発生の調整及び前記第２の調整手段によるゲインの調整は、レンズ位置制御がオンの状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
4. 前記演算手段は、前記検出器からの出力による０次光の反射光より第１のプッシュプル信号ＭＰＰを生成し、前記±１次光の反射光より第２、第３のプッシュプル信号を生成してその和のプッシュプル信号ＳＰＰを生成し、且つ、前記ＭＰＰからＳＰＰにゲインＫ１を乗算した信号を減算することによってトラッキングエラー信号ＤＰＰを生成する第１の演算手段と、前記ＭＰＰとＳＰＰにゲインＫ２を乗算した信号を加算することによって対物レンズのトラッキング方向の位置を示す対物レンズ位置信号ＬＰＳを生成する第２の演算手段とを有し、前記第２の調整手段は、前記第１、第２の演算手段によりそれぞれトラッキングエラー信号、対物レンズ位置信号を演算する場合の、前記ゲインＫ１、Ｋ２を調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
5. 前記光記録媒体は、複数の記録再生情報面を持ち、前記球面収差発生手段の調整とその後に行う前記演算手段の調整は、それぞれの記録再生情報面毎に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的情報記録再生装置。