JP2007026610A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閉ループ状態でループゲインを測定するときに球面収差補正レンズを移動した場合にも、ループゲイン測定の精度が下がることのない格別の測定手段による球面収差補正を備えた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】フォーカスサーボ手段のサーボループ内に外乱を加えるための信号を出力する信号発生器（１８）と、外乱が加わったことによるフォーカスエラーの変化状況に基づき、フォーカスサーボ手段のループゲインを算出するループゲイン算出部（１９）と、ループゲイン算出部が算出したループゲインに基づき、前記信号発生器の出力する信号の振幅を制御するレベル制御部（２３）と、ループゲイン算出部が算出したループゲインに基づき、前記球面収差補正レンズの位置を制御する球面収差補正制御部（２２）とから構成された光ディスク装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光ディスク装置に係り、特に、球面収差補正を実施する光ディスク装置に関する。

光ディスクには情報記録面を保護するカバー層として、所定の厚さの透過層が記録面を覆うように形成されている。光ディスク装置ではこのカバー層を介して記録面に読取りまたは記録レーザービームを照射することにより、この光ディスクに対して情報データの読取りや記録を行うようになっている。

光ディスクの高密度化を実現するためには、レーザー波長の短波長化に加え、光源からの光束をより小さなスポットに集光するために、レンズ開口数を大きくする方法が採用されている。しかし、レンズの開口数が大きくなると、カバー層の厚みむらの影響を受けて球面収差が変動しやすくなる。

かかる球面収差は、レーザービームの焦点が光軸上の一点に結像せず、奥行き方向にずれて結像する現象であり、これにより記録面では焦点が少し丸く広がるので情報読取り感度や情報記録精度を低下させてしまう問題が発生する。
こうした球面収差は、球面収差補正レンズをレーザービームの光路に設け、この補正レンズの位置を移動することにより収差を減少させることができる。

この球面収差を自動的に補正する手段として、光ディスク装置のフォーカスサーボをかけた状態でフォーカスサーボ系のループゲインを測定し、ループゲインが最大となるように球面収差補正レンズの位置を移動する技術が下記特許文献１に開示されている。
特開２００４−２４１１００号公報

特許文献１では、フォーカスサーボのループゲインは、閉ループ状態において、ループ中に設けられた加算点に外乱として正弦波を加え、加算点前後のフォーカスエラーの振幅比から算出して求める方法が採られている。
このときの検出されるフォーカスエラーの出力変化は、ループゲインの大小に拘らず常に一定であり、かつ入力した外乱信号の振幅の大きさに比例する特性がある。したがって、入力した外乱信号の振幅が一定でループゲインを算出するとループゲインの大小によって測定精度に精度差が生ずることになる。

特許文献１では、測定で得たループゲインの値を用いて球面収差補正レンズの移動を行うが、球面収差補正レンズが最適補正位置より移動することでフォーカスエラーの最大出力振幅が低下しループゲインの値は変わり、特に外乱信号の振幅が比較的大きくてループゲインが小さくなった場合のループゲインの測定精度が劣化する問題を有している。
このように、従来の閉ループ状態でループゲインを測定する方法では、球面収差補正レンズを移動した場合には、球面収差補正レンズの移動でループゲインが変化するため、ループゲイン測定の精度が下がり良好な球面収差補正ができないという欠点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、フォーカスサーボが閉ループ状態であって、ループゲインを測定するときに球面収差補正レンズを移動した場合にも、ループゲイン測定の精度が下がることのない格別の測定手段による球面収差補正を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段として以下に記載の構成からなる。すなわち、
光源から出射されるレーザービームを対物レンズを介して光ディスクの記録層に集光させ、前記記録層からの戻り光を光検出器で光電変換して得られたフォーカスエラー信号に基づいて閉ループによりフォーカスエラー制御を行いながら、前記レーザービームを前記記録層に合焦させる前記対物レンズの球面収差補正を行う光ディスク装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間の前記レーザービームの光路上に配置された球面収差補正レンズを駆動する球面収差補正制御部（２２）と、
前記フォーカスエラー制御及び前記球面収差補正を行うためのループゲイン測定用信号を生成する信号発生器（１８）と、
前記ループゲイン測定用信号の信号レベルを調整するレベル制御部（２３）と、
前記ループゲイン測定用信号に前記フォーカスエラー信号と予め設定した基準電圧との差信号を加算した加算信号を出力する加算器（１５）と、
前記加算信号に対する前記差信号の比を求め、前記比が大きいときは、大きなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを大きくし、前記比が小さいときは、小さなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを小さくして、前記球面収差補正制御部および前記レベル制御部に算出信号を出力するループゲイン算出部と、を有することを特徴とする光ディスク装置である。

本発明によれば、光源と対物レンズとの間のレーザービームの光路上に配置された球面収差補正レンズを駆動する球面収差補正制御部と、ループゲイン測定用信号を生成する信号発生器と、前記ループゲイン測定用信号の信号レベルを調整するレベル制御部と、前記ループゲイン測定用信号にフォーカスエラー信号と予め設定した基準電圧との差信号を加算した加算信号を出力する加算器と、前記加算器の出力信号に対する前記差信号の比を求め、前記比が大きいときは、大きなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを大きくし、前記比が小さいときは、小さなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを小さくして、前記球面収差補正制御部および前記レベル制御部に算出信号を出力するループゲイン算出部と、を有する格別な構成があるので、フォーカスサーボが閉ループ状態であって、ループゲインを算出するときに球面収差補正レンズを移動した場合にも、ループゲイン測定の精度が下がることがないので球面収差補正が良好に行える。

以下、本発明の実施形態に係る光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示すブロック図、図２はループゲインの測定精度を説明するためのフォーカスエラー信号の波形図、図３は閉ループ状態でループゲインの測定方法を説明する図、図４は球面収差補正レンズの移動位置におけるフォーカスエラー信号振幅およびジッタの関係を示した図である。

最初に、図１を用いて本発明に係る光ディスク装置の構成を説明する。
図１において、情報記録媒体である光ディスク２４には記録層１と記録層を保護するカバー層２が設けられている。
カバー層２の下方には、対物レンズ４が設けられており、対物レンズ４はフォーカスアクチュエータ２０により光軸方向に移送される。

レーザーダイオード５から出射されたレーザービームは、球面収差補正レンズ６と７を通りビームスプリッタ１１と対物レンズ４を得て記録層１に照射され、記録層１からの戻り光は、対物レンズ４とビームスプリッタ１１を介して光学系内の光センサ（ＰＤ）１２により電気信号に変換されてエラー検出部３に出力される。

球面収差補正レンズ６は固定であるが、球面収差補正レンズ７はリードスクリュウ８と嵌合された支持部材９に取り付けられており、ステッピングモータ１０が回転することにより光軸方向に移動してレーザービームの焦点における球面収差を補正する。

また、エラー検出部３は、光センサ（ＰＤ）１２により変換された電気信号に基づいてレーザービームの合焦点の位置に対応したフォーカスエラー信号を生成し加算器１７の一方の入力端子に供給される。

加算器１７の他方の入力端子には、目標となる合焦点位置に相当する基準電圧が与えられており、フォーカスエラー信号との差分である位置誤差電圧が次の位相補償回路１６に供給される。
位相補償回路１６の出力は、加算器１５を経てゲインコントロールアンプ１４に加えられ、次いでアクチュエータドライバ１３でフォーカスアクチュエータ２０を駆動することによりレーザービームを記録層１へ合焦するように制御される。
このように本実施形態におけるフォーカスサーボは、レーザーダイオード５から出射されたレーザービームが対物レンズ４を経由し、記録層１で反射したレーザービームが光センサ（ＰＤ）１２で電気信号に変換され、エラー検出部３を経て、加算器１７で基準電圧との差分を得、この差分信号に基づきゲインコントロールアンプ１４、アクチュエータドライバ１３によりフォーカスアクチュエータ２０を駆動してレーザービームを記録層１へ合焦するように対物レンズ４の位置を制御する閉ループサーボが構成されている。

加算器１５のもう一方の入力には、信号発生器１８から出力された正弦波信号がレベル制御部２３によりレベルを制御された状態で入力される。また、図１に示すように、加算器１５の入出力信号は同時にループゲイン算出部１９に入力され、ここでループゲインが算出される。ループゲイン算出部１９で算出されたループゲインは、前記レベル制御部２３とゲインコントロールアンプ１４および球面収差補正制御部２２に供給される構成になっている。

次に球面収差の補正とループゲインの測定方法について説明する。
まず、球面収差の補正について説明する。図４は球面収差補正レンズの移動位置におけるフォーカスエラー信号振幅およびジッタの関係を示した図であるが、一般に球面収差補正レンズを移動させて球面収差が最適に補正されるレンズ位置はフォーカスエラーの振幅が最大値を示すｌｐ０の点であり、この位置ではジッタも最良となる。

球面収差補正方法の一つとして、上記のフォーカスエラーの振幅が最大値を示す位置に補正レンズを移動する方法がある。
これは、まずフォーカスサーボを開ループとしてからランプ信号を加え、対物レンズを所定の範囲移動させてフォーカスエラーの振幅を測定するいわゆるフォーカスサーチを行い、このとき球面収差補正レンズを移動させてフォーカスエラーの振幅最大値が得られる位置に球面収差補正レンズ位置を追い込み固定し、その後に閉ループのフォーカスサーボに戻すものである。この方法は、球面収差補正レンズの初期設定として有効であるが、常時補正は行えないものである。

そこで、閉ループのフォーカスサーボ状態での球面収差補正方法は、前記従来例の説明にあるように、フォーカスサーボのループゲインを測定してループゲインが最大になるように球面収差補正レンズ位置を移動する方法が採られる。

ここで上記フォーカスサーチ時のフォーカスエラーの振幅とループゲインの関係を図２の波形図を用いて説明する。図２において、実線で示したｆｅの振幅の正弦波状信号は、球面収差補正レンズが最適位置にセットされたときのフォーカスサーチで得られるフォーカスエラーの波形である。また、破線で示したｆｅ’の振幅の正弦波状信号は、球面収差補正レンズが最適位置からずれているときのフォーカスサーチで得られるフォーカスエラーの波形である。当然ながら、球面収差補正レンズが最適補正位置からずれているときはフォーカスエラーの正弦波状信号は振幅が小さくなる。

同図で分るように、この２つの正弦波状信号は、ゼロクロス付近の傾斜が異なってくるので、この傾斜角度、すなわちループゲイン（オープンループゲイン）を測定することで、上記のフォーカスエラーの振幅が推定できることになる。

次に、図３を用いて閉ループのフォーカスサーボにおいて上記ループゲインを測定する方法を説明する。
図３において、ゲイン「Ｈ」３１は図１のエラー検出部３におけるゲインを、ゲイン「Ｇ」３２はフォーカスアクチュエータ２０やアクチュエータドライバ１３およびゲインコントロールアンプ１４によるトータルのゲインを指すものである。また、図１と同じ構成要素は同一符号を付してある。

同図で、ループ途中に加算点１５を設け、信号発生器１８より正弦波Ｅｇを加え、加算点１５の入出力信号の比Ｅａ／Ｅｂを測定することによりオープンループゲイン「G・H」を求めることができる。
図２において、ゼロクロス近傍のｆｇの振幅で示した範囲は、上記正弦波Ｅｇを加えたときのフォーカスエラーを示したものである。

ここでＨつまりエラー検出回路３の出力振幅は、ループが閉じた状態ではループゲイン「Ｇ・Ｈ」の値に拘らず常に一定であり、かつ信号発生器１８の出力振幅に比例する。
図１の球面収差補正レンズ７を移動するとフォーカスサーチ動作時のフォーカスエラーの振幅も図２の点線で示した振幅ｆｅ’の波形のように振幅が変化すると同時に、図３のゲイン「Ｈ」の値も変わるためループゲイン「Ｇ・Ｈ」も変化する。しかし、先に述べたようにエラー検出回路３の出力振幅はループゲインの変化に拘らず一定となるため、図２に示すようにループゲインの値によりｆｇの振幅比率が異なる状態が発生する。

すなわち、ループゲインが低い場合には、ゼロクロス近傍の傾斜のリニアな範囲が狭くなるためにｆｇの測定値とループゲインの関係がリニアでなくなるので、ｆｇを用いて算出するループゲインの値の精度が悪くなる。
そこで、本実施例では、ループゲインの値に応じて、ｆｇの値すなわち加算器１５に加える信号発生器１８の出力信号レベルを変えることで、図２のｆｇ’に示すようなレベルにすることでリニアな範囲を使ってループゲインを算出するようにするものである。

この動作を行うため、本実施例では、フォーカスサーボをかけた状態で球面収差補正のために球面収差補正レンズ７を移動した場合、ループゲイン算出回路１９で算出された結果が予め定められたループゲインより低い場合には、ゲインコントロールアンプ１４のゲインを上げ、また高い場合には下げるように制御して、球面収差補正レンズ７の位置に拘らず常に実際のループゲインが一定になるようにすると同時に、ループゲインの測定手段でループゲインの最大値が判明した後、その最大値からの低下量に比例して、ループゲイン測定用の信号発生器１８の信号の出力振幅をレベル制御部２３により制御して加算器１５に加えるようにしている。

以上に詳述したように、本発明は、球面収差補正レンズ７を移動した場合におけるフォーカスエラーのフォーカスサーチ動作時の最大振幅変化に比例した形で、ループゲイン測定用に外乱信号として加える正弦波信号の出力振幅も制御しているために、閉ループ状態のフォーカスサーボにおいても、常にフォーカスエラーのゼロクロス近傍の傾斜角度に比例したループゲインを精度よく測定できので、これにより球面収差の補正が良好に行える。

本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。 ループゲインの測定精度を説明するためのフォーカスエラー信号の波形図である。 閉ループ状態でループゲインの測定方法を説明する図である。 球面収差補正レンズの移動位置におけるフォーカスエラー信号振幅およびジッタの関係を示した図である。

符号の説明

１ … 記録層
２ … カバー層
３ … エラー検出回路
４ … 対物レンズ
５ … レーザーダイオード
６、７ … 球面収差補正レンズ
８ … リードスクリュウ
９ … 支持部材
１０ … ステッピングモータ
１１ … ビームスプリッタ
１２ … 光センサ（ＰＤ）
１３ … アクチュエータドライバ
１４ … ゲインコントロールアンプ
１５、１７ … 加算器
１６ … 位相補償器
１８ … 信号発生器
１９ … ループゲイン算出部
２０ … フォーカスアクチュエータ
２１ … ステッピングモータドライバ
２２ … 球面収差補正制御部
２３ … レベル制御部
２４ … 光ディスク

Claims (1)

1. 光源から出射されるレーザービームを対物レンズを介して光ディスクの記録層に集光させ、前記記録層からの戻り光を光検出器で光電変換して得られたフォーカスエラー信号に基づいて閉ループによりフォーカスエラー制御を行いながら、前記レーザービームを前記記録層に合焦させる前記対物レンズの球面収差補正を行う光ディスク装置において、
   前記光源と前記対物レンズとの間の前記レーザービームの光路上に配置された球面収差補正レンズを駆動する球面収差補正制御部と、
   前記フォーカスエラー制御及び前記球面収差補正を行うためのループゲイン測定用信号を生成する信号発生器と、
   前記ループゲイン測定用信号の信号レベルを調整するレベル制御部と、
   前記ループゲイン測定用信号に前記フォーカスエラー信号と予め設定した基準電圧との差信号を加算した加算信号を出力する加算器と、
   前記加算信号に対する前記差信号の比を求め、前記比が大きいときは、大きなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを大きくし、前記比が小さいときは、小さなレベルの算出信号を生成すると共に前記ループゲイン測定用信号のレベルを小さくして、前記球面収差補正制御部および前記レベル制御部に算出信号を出力するループゲイン算出部と、
   を有することを特徴とする光ディスク装置。