JP2009158067A - 球面収差補正装置および球面収差補正方法 - Google Patents

球面収差補正装置および球面収差補正方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減する。
【解決手段】球面収差補正装置は、対物レンズ15を介してレーザ光を光ディスク1に照射するピックアップ3と、光ディスク1からの反射光として対物レンズ15を介して入射するレーザ光を検出する光検出器17と、このレーザ光に対する対物レンズ15の球面収差を補正する液晶パネル14と、様々な光ディスク1の厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するFlash−ROM18と、レーザ光を照射して光ディスク1からの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスク1の厚さに対してFlash−ROM18に保持された関係のデフォーカス位置に対応して球面収差の補正するように液晶パネル14を制御する制御部5とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ディスクに照射される光を集光するレンズの球面収差を補正する球面収差補正装置および球面収差補正方法に関する。
光ディスク装置は、対物レンズを用いてレーザ光源からのレーザ光を光ディスクのデータ記録面に集光し、極めて小さなマーク情報をこのデータ記録面へ記録したりこのデータ記録面から読取ったりするように構成されている。ところが、主に光ディスクの厚さの差異による球面収差特性の変動があると、個別のディスクに対する記録や再生を最適な条件で行うことができない。近年の光ディスクの高密度化に伴い、対物レンズの球面収差の影響は無視できない状況になっている。
そこで、積極的に球面収差を補正することにより安定な記録および再生性能を実現させる技術が一般的に知られている(例えば特許文献1を参照)。また、この球面収差を補正するために液晶パネルを利用する様々な技術が提案されている。
特開2007−188632号公報
ところで、球面収差は、ディスク厚の影響により合焦位置、すなわちデフォーカス位置に対して当然大きな相関を持つ。そのため、デフォーカス位置および球面収差の両方を最適化する調整を行わなくてはならない。光ディスク装置に挿入された光ディスク毎にこの調整を行う場合、この調整時間が光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始を遅らせる結果となる。従来においては、球面収差およびデフォーカス位置を変数とした2次元探査が一般に行われている。この2次元探査では、2つの変数の調整が最適値に収束するまで繰り返される。これは調整時間を長引かせる原因である。また、球面収差およびデフォーカス位置についてそれぞれ独立な調整を行うことも考えられるが、この場合に球面収差およびデフォーカス位置のいずれか一方が最適な状態にならないことがある。
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる球面収差補正装置および球面収差補正方法を提供することを目的とする。
本発明の第1観点によれば、対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射する光照射部と、光ディスクからの反射光として対物レンズを介して入射するレーザ光を検出する光検出部と、このレーザ光に対する対物レンズの球面収差を補正する収差補正部と、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するメモリ部と、レーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御する制御部とを備える球面収差補正装置が提供される。
本発明の第2観点によれば、対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射し、この光ディスクからの反射光として対物レンズを介して入射するレーザ光を検出し、このレーザ光に対する対物レンズの球面収差を収差補正部により補正する球面収差補正方法であって、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予めメモリ部に保持させ、レーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御する球面収差補正方法が提供される。
これら球面収差補正装置および球面収差補正方法では、様々な光ディスク厚に対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係が予めメモリ部に保持される。光ディスクの厚さがレーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより測定されると、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部が制御される。この場合、球面収差およびデフォーカス位置の両方について調整しながら球面収差を補正する必要が無いため、球面収差およびデフォーカス位置の最適化に要する時間を短縮できる。従って、光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる。また、厚さから補正値が算出できるため、未記録ディスクにも適用可能である。
以下、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置について添付図面を参照して説明する。
図1はこの光ディスク装置の構成を示す。光ディスク装置は、光ディスク1から記録情報を再生するためにスピンドルモータ2、ピックアップ3、制御部5、RAM6、ドライバ7、RFアンプ8、Flash−ROM18、およびドライバ19を備える。光ディスク1は光ディスク装置への挿入に伴ってスピンドルモータ2に回転自在に装着される。スピンドルモータ2には、スピンドルモータ2の回転角に応じた回転角信号を発生する周波数ジェネレータが設けられ、この回転角信号は制御部5に供給される。制御部5は回転角信号と内部基準周波数とを比較し、この比較結果の誤差信号でスピンドルモータ2を所定の回転方向と回転数に設定するようにドライバ7を制御する。回転角を予めディスクに形成されたウォブル信号から生成することで、線速度を一定に制御することも出来る。ピックアップ3は光ディスク1のデータ記録面に対向するように設けられ、この光ディスク1のデータ記録面にレーザ光を照射すると共にこのデータ記録面からの反射光を受光する。ピックアップ3は図示しないスレッドモータにより回転されるリードスクリュー等の移動機構によって光ディスク1の半径方向に移動可能である。ピックアップ3で受光された反射光は光電変換された後RFアンプ8で増幅および信号処理され、制御部5に供給される。制御部5は光ディスク1から記録情報を再生するために必要な制御を行うものである。Flash−ROM18は制御部5の制御プログラムや初期データを保持する。RAM6は制御部5によって処理される様々なデータを保存する。
ピックアップ3はレーザ光源11、コリメートレンズ12、ビームスプリッタ13、液晶パネル14、対物レンズ15、アクチュエータ16、光検出器17、および液晶パネル制御用のドライバ19を含む。レーザ光源11、およびアクチュエータ16はドライバ7により駆動され、液晶パネル14はドライバ19により駆動される。レーザ光源11はDVD,HD_DVDのような光ディスク1の種類に対応して設けられる複数の半導体レーザ(レーザダイオード)を含む。このレーザ光源11からのレーザ光はコリメートレンズ12により平行光に変換され、ビームスプリッタ13および液晶パネル14を透過して対物レンズ15に入射する。対物レンズ15は入射光を集光して光ディスク1のデータ記録面に照射する。このデータ記録面からの反射光は対物レンズ15および液晶パネル14を介してビームスプリッタ13に入射し、このビームスプリッタ13で光検出器17に導かれる。光検出器17はデータ記録面からの反射光を光電変換して高周波(RF)信号としてRFアンプ8に供給する。RFアンプ8はこのRF信号の波形を位相補償のためにイコライズするRF信号波形等化回路8A、このRF信号からローパスフィルタ(LPF)を介してフォーカスエラーを検出するフォーカスエラー回路8B、およびこのRF信号からローパスフィルタ(LPF)を介してトラッキングエラーを検出するトラッキングエラー検出回路8Cを含む。これら回路8A〜8Cからの出力信号は制御部5により処理され、ドライバ7およびドライバ19を制御するために用いられる。アクチュエータ16はこのドライバ7により駆動され、フォーカス調整のために対物レンズ15の位置をレーザ光の光軸方向(フォーカス方向)において変化させ、トラッキング調整のために対物レンズ15の位置を光ディスク1の半径方向(トラック方向)において変化させる。
液晶パネル14は対物レンズ15の球面収差を補正するための収差補正部である。この液晶パネル14には、複数の制御電極が対物レンズ15の中心に対して同心円状に設けられ、これら制御電極の印加電圧を球面収差の補正値に対応する勾配に設定される。液晶パネル14はドライバ19により駆動される。
また、Flash−ROM18は様々な光ディスク1の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係を関係式として保持するメモリ部としても用いられる。制御部5は光ディスク1からの記録情報の再生に先立って、レーザ光をピックアップ3から照射して光ディスク1からの反射光を検出することにより光ディスク1の厚さを測定し、測定された光ディスク1の厚さに対してFlash−ROM18から得られる関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るようにドライバ19を介して液晶パネル14を制御する。
図2は光ディスク1の厚さと対物レンズ15の球面収差との関係を学習する動作モードで行われる学習処理を示す。この学習処理は通常光ディスク装置の出荷前に行われる。
この学習処理が制御部5において開始されると、光ディスク1の挿入がステップS1で確認され、ステップS2でレーザ光源11が点灯され、ステップS3で光ディスク1の厚さが測定される。光ディスク1の厚さは、例えば光ディスク1の表面からの反射光の検出に要する時間と光ディスク1のデータ記録面からの反射光の検出に要する時間との時間差を検出し、この時間差をピックアップ3から光ディスク1の表面およびデータ記録面までの距離の差として換算することにより測定される。ステップS4では、この測定結果の厚さがFlash−ROM18に保存される。続くステップS5で対物レンズ15がフォーカスオン状態に設定され、ステップS6で球面収差の調整が液晶パネル14を用いて球面収差調整処理として行われ、このフォーカスオン状態で最適な収差補正値がFlash−ROM18に保存される。ステップS8では、光ディスク1がさらにもう1つのデータ記録面を持つ二層ディスクであるかチェックされる。ここで二層ディスクであることが確認されると、これらの層間距離がステップS9で上述したような時間差検出方式で測定され、この測定結果がステップS10でFlash−ROM18に保存される。この後、測定対象をもう1つのデータ記録面へ変更するレイヤーチェンジがステップS11で行われ、変更先のデータ記録面について球面収差の調整がステップS12で球面収差調整処理として行われ、この結果として得られる最適な収差補正値がステップS13でFlash−ROM18に保存される。
ステップS8で二層ディスクでないことが確認された場合や、ステップS13の実行が完了した場合には、ステップS14で厚さの異なる様々な光ディスク1の全てについて調整が終了したかチェックされる。他の光ディスク1が残っていれば、ステップS15で光ディスク1がイジェクトされる。これに続いて、ステップS16で他の光ディスク1へのディスク交換が行われたことが確認されると、ステップS2が再び実行される。他方、ステップS14で全ての光ディスク1について調整が終了したことが確認されると、学習処理が終了する。
尚、ピックアップ3が層間分離の悪いものである場合には、時間差検出方式による厚さ測定の精度が低下するため、実際にフォーカスサーボをかけた状態でアクチュエータ16の駆動電圧を観測することにより厚さの測定が行われる。ここで、面ブレ成分によるノイズを除去するには、例えば光ディスク1の回転に同期した信号を使用して周内の同一点での値を観測すればよい。また、RFアンプ8に設けられるローパスフィルタ(LPF)のカットオフ値を下げて一周分の平均値を使用して面ブレの影響を除去してもよい。二層ディスクの場合、保存データは絶対値であってもよいし、0層からの差分値としてもよい。また、二層ディスクに限定するものではなく、多層ディスクに対して同様の手法が適用可能である。
上述のような学習処理では、厚さおよび層間距離の異なる様々な光ディスク1について距離と液晶パネル14による球面収差の補正値との関係が繰り返し取得される。学習処理の処理対象となる光ディスク1は任意であり、数種類の光ディスク1を処理対象とすることで精度の高い関係式が導出される。但し、処理対象の数と学習時間とはトレードオフの関係にある。
図3は図2に示すステップS6およびステップS12で行われる球面収差調整処理をさらに詳細に示す。この球面収差調整処理では、調整指標を光検出器17から得られるRF信号の振幅(RF振幅)としているが、トラッキングエラー振幅、Byte Error Rate、Address (ATIP/ADIP/LPP/WAP等)読み率等を使用してもよい。また、RF振幅が最良の結果となる補正値と、トラッキングエラーが最良の結果となる補正値の中間というように、それぞれの指標を組み合わせてもよい。図3の場合、最初に球面収差の補正値を(−2,−1,0,1,2)の5stepで変化させて最良の結果となるものを算出し、続いてデフォーカス値を(−2,−1,0,1,2)の5stepで変化させて最良の結果となるデフォーカス位置を算出する。こうした一連の動作を繰り返して球面収差の補正値が収束した時点で調整が終了する。この際、step数およびstep幅は任意であり、各stepにおける補正値は連続値である必要はなく、必ずしも5stepの中に最良点が無くてもよい。また、ループ回数に応じて、step数およびstep幅を変更してもよい。また、「光情報処理装置および光情報処理方法(特開2007−188632号公報)」で紹介されるように球面収差およびデフォーカスを(X,Y)軸とした平面上の点におけるRF振幅等の指標をある範囲内で全て測定し、その中から最良となる補正値を算出してもよい。
球面収差調整処理が実際に開始されると、ステップS21で球面収差補正値ステップが−2に設定され、この補正値による球面収差調整がステップS22で行われ、この結果として得られるRF振幅がステップS23で測定される。この測定結果はステップS24でFlash−ROM18に保存される。これに続き、球面収差補正値stepがステップS25で+1だけ増大され、ステップS26でstep=2になったかチェックされる。step=2でなければ、ステップS22〜S26が繰り返される。ステップS6でstep=2になると、RF振幅が最大となる補正値SAmaxがステップS27で探索され、ステップS28でSAmaxが出力される。続いてSA調整フラグ=1であるかステップS29でチェックされる。
SA調整フラグ=1であれば、ステップS30でSAmax =SA0であるかさらにチェックされる。SAmax =SA0が確認されると、この調整処理が終了する。他方、ステップS29でSA調整フラグ=1でないことが確認された場合、またはSAmax =SA0でないことが確認された場合には、ステップST31でSAmaxがSA0として保存され、ステップS32でSA調整フラグが1に設定される。この後、ステップS34でデフォーカスstepが−2に設定され、この点で得られるRF振幅がステップS35で測定される。この測定結果はステップS36でFlash−ROM18に保存される。これに続き、デフォーカスstepがステップS37で+1だけ増大され、ステップS38でstep=2になったかチェックされる。step=2でなければ、ステップS34〜S38が繰り返される。ステップS38でstep=2になると、RF振幅が最大となる補正値FBmaxがステップS39で探索され、ステップS40でFBmaxが出力される。この後、再びステップS21が実行される。
上述のようにしてデフォーカス位置および球面収差の最適な関係が様々な光ディスク1の厚さに対して得られ、この関係がFlash−ROM18に関係式として保持される。
図4は記録情報を再生する動作モードで光ディスク1の挿入時に行われる初期調整処理を示す。この初期調整処理が制御部5において開始されると、ステップS51で光ディスク1の種類が判別され、この光ディスク1の種類に対応してレーザ光源11に設けられた半導体レーザがステップS52で選択され、ステップS53でレーザ光源11が点灯され、さらにピックアップ3がステップS54で初期半径位置に移動される。これに続くステップS55では、光ディスク1が半径方向において複数の領域に分割され、これら領域の各点において厚さの測定が行われる。ここでは、測定点が5箇所に設定されている。ステップS55で光ディスク1の厚さが1測定点において測定されると、この測定結果により検出可能な光ディスク1の傾きに応じてチルト調整がステップS56で行われ、厚さの測定がステップS57で再度行われる。この後、ステップS58で測定結果の厚さに応じた補正値が予め学習処理でFlash−ROM18に保存された関係式から算出され、これが測定点を含む光ディスク1の領域について液晶パネル14にステップS59で出力され、さらにこの補正値が各種補正用にRAM6にステップS60で格納される。ステップS61では、各種調整がこの補正値に基いて行われる。この後、ピックアップ3がステップS62で次の領域の測定点に対向する半径位置に移動され、厚さの測定が5箇所で済んだかステップS63でチェックされる。済んでいなければ、ステップS55〜S63が繰り返される。厚さの測定が5箇所の全てで済んだことが確認されると、初期調整処理が終了する。
上述の初期調整処理において、最適な球面収差の補正値は関係式から一義的に算出されるため、光ディスク1に記録されている必要はなく、未記録のディスクに対しても補正することが可能である。また、測定点が5箇所に設定されているが、測定点の場所や領域分割の方法も任意である。さらに、光ディスク1に傾きがあると、厚さの測定において誤差を生じてしまう。特に光ディスク1の外周部での測定では、チルト調整によりこの傾きの影響を除去することが好ましい。これに対して傾きの影響が比較的小さい光ディスク1の内周部についてはこのチルト調整を省略してチルト調整に要する時間を短縮してもよい。
本実施形態では、様々な光ディスク1の厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係が予めFlash−ROM18のようなメモリ部に保持される。光ディスク1の厚さがレーザ光を照射して光ディスク1からの反射光を検出することにより測定されると、測定された光ディスクの厚さに対しFlash−ROM18に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように液晶パネル14が制御される。この場合、球面収差およびデフォーカス位置の両方について調整しながら球面収差を補正する必要が無いため、球面収差およびデフォーカス位置の最適化に要する時間を短縮できる。従って、光ディスク1に対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる。
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
この実施形態では、Flash−ROM18が学習処理の結果として得られる様々な光ディスク1の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係式を保持するが、様々な光ディスク1の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係を関係式の代りにデータテーブルとして保持するようにしてもよい。また、Flash−ROM18はフラッシュROM18以外の不揮発性メモリに置き替えてもよい。さらに、学習処理は光ディスク装置の出荷前だけでなく、ユーザによって光ディスク装置の出荷後に行われてもよい。この場合、出荷後に行われる学習処理の結果はフラッシュROM18のような不揮発性メモリに限られず、例えばDRAMであるRAM6に保存されてもよい。加えて、学習処理の結果が光ディスク装置の出荷後において例えばファームウェアの更新として上述のFlash−ROM18のような不揮発性メモリに保存されてもよい。
また、液晶パネル14は、凹レンズとこの凹レンズの位置をレーザ光の光軸方向において変化させることにより対物レンズ15の球面収差を補正する収差補正部に置き替えてもよい。この場合には、収差補正部を駆動するドライバ19はピックアップ3に含まれなくてもよい。
さらに、上述の実施形態では、光ディスク装置が光ディスク1から記録情報を再生するように構成されていたが、さらに情報を記録するように構成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係るこの光ディスク装置の構成を示す図である。 図1に示す光ディスクの厚さと対物レンズの球面収差との関係を学習する動作モードで行われる学習処理を示す図である。 図2に示す球面収差調整処理をさらに詳細に示す図である。 記録情報を再生する動作モードで図1に示す光ディスクの挿入時に行われる初期調整処理を示す図である。
符号の説明
1…光ディスク、3…ピックアップ、5…制御部、6…RAM、7…ドライバ、8…RFアンプ、11…レーザ光源、14…液晶パネル、15…対物レンズ、16…アクチュエータ、17…光検出器、18…Flash−ROM、19…ドライバ。

Claims (10)

  1. 対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射する光照射部と、前記光ディスクからの反射光として前記対物レンズを介して入射するレーザ光を検出する光検出部と、このレーザ光に対する前記対物レンズの球面収差を補正する収差補正部と、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するメモリ部と、レーザ光を照射して前記光ディスクからの反射光を検出することにより前記光ディスクの厚さを測定し、測定された前記光ディスクの厚さに対して前記メモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように前記収差補正部を制御する制御部とを備えることを特徴とする球面収差補正装置。
  2. 前記メモリ部は様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を関係式として保持することを特徴とする請求項1に記載の球面収差補正装置。
  3. 前記メモリ部は様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を保持する不揮発性メモリであることを特徴とする請求項1に記載の球面収差補正装置。
  4. 前記収差補正部は液晶パネルにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の球面収差補正装置。
  5. 前記収差補正部は凹レンズとこの凹レンズの位置を前記レーザ光の光軸方向において変化させる構成であることを特徴とする請求項1に記載の球面収差補正装置。
  6. 対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射し、前記光ディスクからの反射光として前記対物レンズを介して入射するレーザ光を検出し、このレーザ光に対する前記対物レンズの球面収差を収差補正部により補正する球面収差補正方法であって、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予めメモリ部に保持させ、レーザ光を照射して前記光ディスクからの反射光を検出することにより前記光ディスクの厚さを測定し、測定された前記光ディスクの厚さに対して前記メモリ部から得られる関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御することを特徴とする球面収差補正方法。
  7. 様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を学習処理で取得し、この最適な関係を関係式として前記メモリ部に保持させることを特徴とする請求項6に記載の球面収差補正方法。
  8. 前記メモリ部として不揮発性メモリを設け、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を出荷前の学習処理で取得し、この最適な関係を前記不揮発性メモリに保持させることを特徴とする請求項6に記載の球面収差補正方法。
  9. 前記収差補正部は液晶パネルにより構成されることを特徴とする請求項6に記載の球面収差補正方法。
  10. 前記収差補正部は凹レンズとこの凹レンズの位置を前記レーザ光の光軸方向において変化させる構成であることを特徴とする請求項6に記載の球面収差補正方法。
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