JP2011034617A - Method for correcting coma aberration of objective lens in optical recording and reproducing device, and optical recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光記録再生装置における対物レンズのコマ収差補正方法、及び光記録再生装置に関し、特に、記録層が複数層設けられた光記録媒体に記録または再生を行う際の対物レンズのコマ収差補正方法に関する。 The present invention relates to a method for correcting coma aberration of an objective lens in an optical recording / reproducing apparatus and an optical recording / reproducing apparatus, and in particular, coma aberration of an objective lens when performing recording or reproduction on an optical recording medium provided with a plurality of recording layers. It relates to a correction method.
光記録再生装置の光ピックアップは、光記録媒体の所定の位置に精度よくレーザー光を照射できることが要求される。レーザー光の照射精度を高めるためには、光記録媒体に最も近接した位置に設けられたレンズである対物レンズの位置及び姿勢を高精度で制御することが必要である。 An optical pickup of an optical recording / reproducing apparatus is required to accurately irradiate a predetermined position of an optical recording medium with laser light. In order to increase the irradiation accuracy of the laser beam, it is necessary to control the position and orientation of the objective lens, which is a lens provided closest to the optical recording medium, with high accuracy.
対物レンズの光記録媒体の径方向位置は、トラッキングサーボによって常に補正される。トラッキングサーボの作用によって対物レンズがレンズシフトすると、対物レンズに入射するレーザー光の光軸が対物レンズの中心軸と一致しなくなり、これによってコマ収差が発生する。レンズシフトによって発生するコマ収差を補正する方法として、対物レンズの位置制御を行うアクチュエータのサスペンションワイヤの弾性特性を利用し、対物レンズのレンズシフト量に応じた電圧をチルトコイルに与えて、対物レンズをチルトさせる方式が提案されている(特許文献1)。具体的には、コマ収差は対物レンズのレンズシフト量と略比例する関係にあることから、対物レンズのレンズシフト量に応じてコマ収差を補正するための補正データが所定のメモリー回路に記憶される。対物レンズのレンズシフトが検出されると、この補正データに基づいて対物レンズがチルトされ、レンズシフト量に見合ったコマ収差の補正が行われる。規格の異なる光記録媒体ではコマ収差の大きさと対物レンズのレンズシフト量との関係が異なるため、光記録媒体毎に適切な補正データが記憶される。 The radial position of the optical recording medium of the objective lens is always corrected by the tracking servo. When the objective lens is shifted by the action of the tracking servo, the optical axis of the laser beam incident on the objective lens does not coincide with the central axis of the objective lens, thereby generating coma aberration. As a method of correcting the coma generated by the lens shift, the elastic characteristics of the suspension wire of the actuator that controls the position of the objective lens are used, and a voltage corresponding to the lens shift amount of the objective lens is applied to the tilt coil to Has been proposed (Patent Document 1). Specifically, since the coma aberration is substantially proportional to the lens shift amount of the objective lens, correction data for correcting the coma aberration according to the lens shift amount of the objective lens is stored in a predetermined memory circuit. The When the lens shift of the objective lens is detected, the objective lens is tilted based on the correction data, and the coma aberration corresponding to the lens shift amount is corrected. Since optical recording media of different standards have different relationships between the magnitude of coma and the lens shift amount of the objective lens, appropriate correction data is stored for each optical recording medium.
近年の光記録媒体では記録層が複数層設けられている場合があり、各記録層に対して適切なコマ収差補正を行う必要がある。コマ収差が対物レンズのレンズシフトによって発生する場合、コマ収差の大きさは対物レンズのレンズシフト量と略比例する関係にあることから、コマ収差を補正するには、どの記録層についても、レンズシフトの向きに応じて一律にチルト方向を変え、レンズシフト量に応じてチルト角度を変えることが考えられる。しかし、本願発明者は、同一方向にレンズシフトしても、一の記録層と他の記録層とでコマ収差の分布ないし位相が逆転する場合があることを見出した。このため、記録層によっては対物レンズのチルト方向が本来向くべき方向とは逆になってしまい、補正効果が得られないという問題があった。コマ収差は、球面収差補正が不可欠のブルーレイディスク(登録商標)では特に大きく、無視できない問題である。 In recent optical recording media, a plurality of recording layers may be provided, and it is necessary to correct coma aberration appropriately for each recording layer. When coma occurs due to the lens shift of the objective lens, the magnitude of the coma aberration is substantially proportional to the lens shift amount of the objective lens. It is conceivable to change the tilt direction uniformly according to the direction of the shift and change the tilt angle according to the lens shift amount. However, the inventor of the present application has found that even if the lens is shifted in the same direction, the coma aberration distribution or phase may be reversed between one recording layer and another recording layer. For this reason, depending on the recording layer, the tilt direction of the objective lens is opposite to the direction in which the objective lens should originally face, and there is a problem that a correction effect cannot be obtained. The coma aberration is particularly large in the Blu-ray Disc (registered trademark) where spherical aberration correction is indispensable and is a problem that cannot be ignored.
本発明は、記録層が複数層設けられている光記録媒体において、同一方向にレンズシフトしたときに一の記録層と他の記録層とでコマ収差の分布ないし位相が逆転する場合でも、コマ収差を適切に補正できるコマ収差補正方法及び光記録再生装置を提供することを目的とする。 In an optical recording medium having a plurality of recording layers, the coma aberration distribution or phase is reversed between one recording layer and the other recording layer when the lens is shifted in the same direction. It is an object of the present invention to provide a coma aberration correcting method and an optical recording / reproducing apparatus that can appropriately correct aberrations.
本発明の一実施態様に係る対物レンズのコマ収差補正方法は、複数の記録層を有する光記録媒体にレーザー光を照射して情報の記録または再生を行う際の、レンズシフトによって生じる対物レンズのコマ収差の補正方法である。本方法は、対物レンズを光記録媒体の径方向に、光ピックアップの光軸に対してレンズシフトさせることと、レンズシフトによって生じたコマ収差を補正するために、対物レンズを光記録媒体に対してチルトさせることと、を有している。対物レンズをチルトさせることは、レーザー光を合焦させるべき記録層について、対物レンズのレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差との関係が正極性であるか負極性であるかを求めることと、上記関係に基づいて、レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるようにチルト方向を変えることと、を含んでいる。 According to an objective lens coma correction method according to an embodiment of the present invention, there is provided a method for correcting an objective lens generated by lens shift when information is recorded or reproduced by irradiating an optical recording medium having a plurality of recording layers with laser light. This is a correction method for coma aberration. This method shifts the objective lens in the radial direction of the optical recording medium with respect to the optical axis of the optical pickup and corrects the coma caused by the lens shift with respect to the optical recording medium. And tilting. To tilt the objective lens is to determine whether the relationship between the lens aperture radius position of the objective lens and the coma caused by lens shift is positive or negative for the recording layer on which the laser beam is to be focused. And changing the tilt direction so as to suppress the coma generated as a result of the lens shift based on the above relationship.
対物レンズを光記録媒体の径方向に、光記録媒体に対してレンズシフトさせると、コマ収差が生じる。このとき、対物レンズのレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差の極性との関係は、正極性である場合もあるし、負極性である場合もある。すなわち、一の記録層と他の記録層とで、コマ収差の分布ないし位相の逆転が生じることがある。前者の場合は、仮に対物レンズのレンズ開口半径位置を横軸に、コマ収差量を縦軸にとってグラフを描けば、右上がりのグラフとなり、後者の場合は逆に右下がりのグラフとなる。本発明のコマ収差補正方法によれば、この関係をあらかじめ求めることで、いわばグラフの傾きが0に近づくようにチルト方向を選択することが可能となり、どの記録層に対しても有効にコマ収差を抑制することができる。 When the objective lens is shifted in the radial direction of the optical recording medium with respect to the optical recording medium, coma aberration occurs. At this time, the relationship between the lens opening radius position of the objective lens and the polarity of the coma aberration caused by the lens shift may be positive or negative. In other words, coma aberration distribution or phase inversion may occur between one recording layer and another recording layer. In the former case, if the graph is drawn with the lens aperture radius position of the objective lens as the horizontal axis and the coma aberration amount as the vertical axis, the graph will rise to the right, and in the latter case, the graph will fall to the right. According to the coma aberration correction method of the present invention, by obtaining this relationship in advance, it is possible to select the tilt direction so that the inclination of the graph approaches 0, and effectively the coma aberration for any recording layer. Can be suppressed.
本発明の他の実施態様によれば、複数の記録層を有する光記録媒体が装着可能な光記録再生装置は、レーザー光を出射する光源と、光源から出射されたレーザー光を光記録媒体の特定の記録層に合焦させる、光ピックアップの光軸に対するレンズシフト及び前記光記録媒体に対するチルトが可能な対物レンズと、レーザー光を合焦させるべき記録層について、対物レンズのレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が正極性であるか負極性であるかを求める手段と、上記関係に基づいて、レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるように対物レンズのチルト方向の極性を変えるチルト方向制御手段と、を有している。 According to another embodiment of the present invention, an optical recording / reproducing apparatus to which an optical recording medium having a plurality of recording layers can be mounted includes a light source that emits laser light, and a laser beam emitted from the light source. An objective lens capable of focusing on a specific recording layer and capable of lens shift with respect to the optical axis of the optical pickup and tilting with respect to the optical recording medium; Means for determining whether the relationship with the coma aberration amount caused by the lens shift is positive or negative, and, based on the above relationship, in the tilt direction of the objective lens so as to suppress the coma generated as a result of the lens shift. Tilt direction control means for changing the polarity.
このように、本発明によれば、記録層が複数層設けられている光記録媒体において、同一方向にレンズシフトしたときに一の記録層と他の記録層とでコマ収差の分布ないし位相が逆転する場合でも、コマ収差を適切に補正できるコマ収差補正方法及び光記録再生装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, in an optical recording medium provided with a plurality of recording layers, the distribution or phase of coma aberration between one recording layer and another recording layer when the lens is shifted in the same direction. It is possible to provide a coma aberration correcting method and an optical recording / reproducing apparatus that can appropriately correct coma even in the case of reverse rotation.
以下、図面を参照して本発明のコマ収差補正方法及び光記録再生装置の実施形態について説明する。 Embodiments of a coma aberration correcting method and an optical recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施形態に係る光記録再生装置について説明する。図1は、一実施形態に係る光記録再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。 First, an optical recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an optical recording / reproducing apparatus according to an embodiment.
光記録再生装置101は、光ピックアップ1と、光記録媒体2を回転させるためのスピンドルモータ112と、スピンドルモータ112および光ピックアップ1の動作を制御するコントローラ113と、光ピックアップ1にレーザー駆動信号を供給するレーザー駆動回路114と、光ピックアップ1にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路115と、を備えている。後述するように、本実施形態の光記録再生装置101に装着可能な光記録媒体は、複数の記録層を備えた光記録媒体2を含んでいる。本実施形態の光記録再生装置101は光記録媒体に対する記録と再生の両方の機能を有しているが、いずれか一方の機能だけを有する装置も本発明の光記録再生装置に含まれる。
The optical recording / reproducing
コントローラ113にはフォーカスサーボ追従機能、トラッキングサーボ追従機能、チルト機能、レーザーコントロール機能、及び記録層管理機能が含まれている。フォーカスサーボ追従機能が作動すると、回転している光記録媒体2の情報記録面にフォーカスがかかった状態となる。トラッキングサーボ追従機能が作動すると、光記録媒体2の偏芯している信号トラックに対して、レーザー光のスポットが自動追従状態となる。チルト機能が作動すると、対物レンズ14(後述)の光軸方向が光記録媒体2の法線方向を向くように、対物レンズ14のチルト角が自動制御される。フォーカスサーボ追従機能、トラッキングサーボ追従機能、およびチルト機能によって生成された制御信号はレンズ駆動回路115に送られ、レンズ駆動回路115によってフォーカス制御、トラッキング制御、およびチルト制御がおこなわれる。レーザーコントロール機能は、光記録媒体2に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザー駆動信号の生成をおこない、レーザー駆動回路114に供給する。記録層管理機能は複数の記録層のうち、どの記録層に記録再生を行うかを管理する。記録層管理機能は、後述するように、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が正極性であるか負極性かを求めることができる。コントローラ113は、チルト方向制御手段として、後述するように、レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるように対物レンズ14のチルト方向の極性及びチルト角度を制御する機能も備えている。これらの機能は、コントローラ113内に組み込まれた回路として実現されてもよいし、コントローラ113内で実行されるソフトウェアとして実現されても構わない。
The
図2は、光ピックアップの光学系の構成を示す概略図である。光ピックアップ1は、光記録媒体2にデジタル情報の記録または再生を行うことができるように構成されている。光記録媒体2は、DVD(Digital Versatile Disc)−ROM、DVD±R/RW及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体であってもよく、CD(Compact Disc)−ROM、CD−R/RW及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体でもよく、波長405nm付近の青色レーザー光を用いて高密度の記録再生を行うBD(ブルーレイディスク(登録商標))あるいはCB−HD(中国高密度光記録媒体規格)などの再生専用または記録・再生兼用の光記録媒体であってもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the optical pickup. The
光ピックアップ1は、所定波長のレーザー光を出射する光源である半導体レーザー3,4を有している。半導体レーザー3は、DVDを記録再生するための波長650nmのレーザー光(第1のレーザー光)を発光する第1の発光領域と、CDを記録再生するための波長780nmのレーザー光(第2のレーザー光)を発光する第2の発光領域と、を有している。これらの発光領域は所定距離を隔てて形成され、1つのパッケージに収容されている。一方、半導体レーザー4は、BDまたはCB−HDなどの高密度光記録媒体を記録再生するための波長405nmのレーザー光(第3のレーザー光)を発光する。
The
半導体レーザー3及び半導体レーザー4は、半導体レーザー3から出射された第1または第2のレーザー光の光軸と、半導体レーザー4から出射された第3のレーザー光の光軸とが互いに直交するように設けられている。
In the semiconductor laser 3 and the
半導体レーザー3の光出射側の所定位置には、回折格子5が配置されている。回折格子5の片面には、半導体レーザー3から出射された、第1及び第2のレーザー光をそれぞれ3本の光ビーム(0次の主ビームと±1次の副ビーム;図示せず)に分割するように最適化された回折格子パターンが形成されている。回折格子5は、光記録媒体2の表面(情報記録面)において、主ビームの集光位置を中心にトラック線方向に所定距離隔てた対称位置に±1次の副ビームが集光されるように、半導体レーザー3から出射された第1及び第2のレーザー光をそれぞれ分割する。
A
半導体レーザー4の光出射側の所定位置にも、回折格子6が配置されている。回折格子6の片面には、半導体レーザー4から出射された、第3のレーザー光を3本の光ビーム(0次の主ビームと±1次の副ビーム;図示せず)に分割するように最適化された回折格子パターンが形成されている。回折格子6は、光記録媒体2の表面(情報記録面)において、主ビームの集光位置を中心にトラック線方向に所定距離隔てた対称位置に±1次の副ビームが集光されるように、半導体レーザー4から出射された第3のレーザー光を分割する。
A diffraction grating 6 is also disposed at a predetermined position on the light emitting side of the
半導体レーザー3からのレーザー光と半導体レーザー4からのレーザー光とが交差する位置には、ほぼ立方体形状のダイクロイックプリズム7が設けられている。ダイクロイックプリズム7は、第1及び第2のレーザー光をほぼ全通過させ、第3のレーザー光をほぼ全反射させる。
A substantially cubic dichroic prism 7 is provided at a position where the laser beam from the semiconductor laser 3 and the laser beam from the
ダイクロイックプリズム7を通過または反射したレーザー光は偏光ビームスプリッタ8に入射する。偏光ビームスプリッタ8に入射したレーザー光の90%程度は偏光ビームスプリッタ8で反射し、立ち上げミラー11に入射する。偏光ビームスプリッタ8に入射したレーザー光の残りの10%程度は通過して、フロントモニタ用光検出器15に入射する。フロントモニタ用光検出器15は、半導体レーザー3,4から出射された第1〜第3のレーザー光の光強度を計測する。半導体レーザー3,4の出力は、フロントモニタ用光検出器15の出力に基づいて調整される。
The laser light that has passed through or reflected by the dichroic prism 7 enters the
立ち上げミラー11に入射したレーザー光は、立ち上げミラー11で反射し、コリメートレンズ9に入射する。レーザー光は、半導体レーザー3,4を出射した後コリメートレンズ9に入射するまでは発散ビームであるが、コリメートレンズ9によって、概ね平行ビーム光に変換させられる。
The laser light incident on the rising mirror 11 is reflected by the rising mirror 11 and enters the collimating lens 9. The laser light is a divergent beam until it enters the collimating lens 9 after being emitted from the
コリメートレンズ9を通過したレーザー光は、液晶素子10に入射する。液晶素子10は、所定の形状に分割された透明電極(図示せず)を備えている。透明電極は、例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO:Indium Tin Oxide)や酸化錫等からなる。液晶素子10の各領域に電圧が印加されると、通過するレーザー光に適切な位相差が与えられ、光路上に生じる球面収差等の各種の波面収差を補正および最適化することができる。
The laser light that has passed through the collimating lens 9 enters the
液晶素子10を通過したレーザー光は4分の1波長板12に入射し、レーザー光の主ビーム及び±1次の副ビーム(以下、「往路レーザー光」という。)が直線偏光から円偏光に変換させられる。また、可動部には温度補償素子13が取付けられ、エキスパンダーレンズ13’が一体的に形成されている。エキスパンダーレンズ13’は、使用する光源の波長に応じて、各々特定のレンズパワーを有し、対物レンズ14への入射光の波面(角度)を変化させ、対物レンズ14の倍率を変換させる。温度補正素子13は、対物レンズ14の温度変化によって生じる球面収差に対して、これを打ち消す方向に球面収差を発生させて、全体としての球面収差量を均一な値に保つ。本実施形態では、温度補正素子13は独立した素子として対物レンズ14よりも光源に近い側に設けられているが、対物レンズ14そのものがこの機能を有していてもよい。4分の1波長板12を通過したレーザー光は対物レンズ14に入射し、光記録媒体2の情報記録面に集光される。記録時には、集光されたレーザー光が情報記録面の所定のビットに記録を書き込み、記録動作が終了する。
The laser beam that has passed through the
再生時には、光記録媒体2に集光したレーザー光は情報記録面で反射し、逆方向にさらに進行する。まず、光記録媒体2で反射したレーザー光は、対物レンズ14で略平行ビームに変換させられる。レーザー光は引き続き4分の1波長板12に入射し、円偏光から往路レーザー光の偏光方位と直交する方向の直線偏光に変換させられる。4分の1波長板12を通過したレーザー光は液晶素子10を通ってコリメートレンズ9に入射し、収束ビームに変換させられる。コリメートレンズ9を通過したレーザー光は立ち上げミラー11で反射し、偏光ビームスプリッタ8に入射する。偏光ビームスプリッタ8は、コリメートレンズ9からの戻り光を内部の接合面で通過させて、アナモフィックレンズ16に入射させる。アナモフィックレンズ16は、偏光ビームスプリッタ8から入射したレーザー光に焦点ずれ誤差検出のための非点収差を与え、受光素子17上に結像させる。受光素子17は、受光したレーザー光を分割された受光領域(図示せず)毎に独立に光電変換して、電気信号を出力する。
During reproduction, the laser beam condensed on the
対物レンズ14は、コントローラ113に接続されたフォーカスコイル(図示せず)によって光軸方向に移動可能であり、コントローラ113に接続されたトラッキングコイル21によって光記録媒体2の径方向に、光ピックアップ1の光軸に対して移動(トラッキング)可能であり、コントローラ113に接続されたチルトコイル22によって光記録媒体2に対してチルト可能である。 次に、コマ収差の補正方法について説明する。本発明は複数の記録層を有する光記録媒体に広く適用することができるが、説明を簡単にするため、光記録媒体が2層の記録層を有する場合について説明する。
The
前述のように、同一方向に対物レンズをレンズシフトしても、一の記録層と他の記録層とでコマ収差の分布ないし位相が逆転する場合がある。そのような場合の一例として、球面収差の補正を行う場合がある。すなわち、コマ収差の分布ないし位相の逆転は、(1)複数の記録層を有する光記録媒体において、一の記録層と他の記録層とで球面収差の位相が反転する場合であって、(2)球面収差の補正を行い、(3)さらにその状態でトラッキングを行ったときに発生する。そこでまずこの現象について説明する。 As described above, even if the objective lens is shifted in the same direction, the distribution or phase of coma aberration may be reversed between one recording layer and another recording layer. One example of such a case is when spherical aberration is corrected. That is, coma aberration distribution or phase reversal is (1) in an optical recording medium having a plurality of recording layers, where the phase of spherical aberration is reversed between one recording layer and another recording layer. 2) It occurs when spherical aberration is corrected, and (3) tracking is performed in that state. First, this phenomenon will be described.
(1)の現象については以下のとおりである。まず、図3(a)に示すように、対物レンズ14が、光記録媒体2が備える2つの記録層2a,2bの中間の深さ位置d3で合焦している場合を考える。なお、光記録媒体2の表面から記録層2aまでの部分は保護層2xであり、記録層2aと記録層2bの間も保護層2yとなっている。記録層2a,2bは金属の薄い膜であるため、深さ位置d1と記録層2aは図面上同視することができる。同様に、深さ位置d2と記録層2bも図面上同視することができる。*対物レンズ14のレンズ開口外周側に入射したレーザー光は、中心付近に入射したレーザー光と比べて屈折角が大きいため、深さ位置d3の手前で合焦する。このため、対物レンズ14には球面収差が生じる。
The phenomenon (1) is as follows. First, as shown in FIG. 3A, a case is considered in which the
そこで、図3(b)に示すように、深さ位置d3で球面収差が最小となるように対物レンズ14を設計しておく。実際に記録層2a,2bに対して記録再生を行う際には、深さ位置d1,d2が合焦位置となるため、改めて球面収差の補正が必要となるが、深さ位置d3で球面収差が最小となるように球面収差補正を行っておくことで、深さ位置d1,d2に合焦させる際の球面収差の補正量が少なくて済む。
Therefore, as shown in FIG. 3B, the
図3(c)は、図3(b)中のA部の拡大図であり、記録層2a,2bに対して記録再生を行う場合の状況を示している。同図にはレンズ開口外周側に入射したレーザー光だけを表示している。深さ位置d3で球面収差が最小となるように球面収差補正を行った状態(図3(b))でも、実際には光記録媒体2の表面(保護層2xの表面)でレーザー光の屈折が生じていることに注意すべきである(光路B3)。記録層2aに対して記録再生を行うときは、フォーカスサーボを作動させて、対物レンズ14を光記録媒体2から離すように移動させる(光路B1)。光路B1に示すように、レーザー光は深さ位置d1よりも手前側で合焦し、再び拡散して深さ位置d1に入射する。この結果、深さ位置d1に合焦されたビームスポットには球面収差が生じる。一方、記録層2bに対して記録再生を行うときは、フォーカスサーボを働かせて、対物レンズ14を光記録媒体2に近づけるように移動させる。この結果、同図の光路B2に示すように、レーザー光は光記録媒体2の表面で屈折し、合焦しないまま深さ位置d2に到達する(合焦点がレーザー光の進行方向に関して深さ位置d2よりも前方となる。)。この場合でも、対物レンズ14には球面収差が生じるが、光路B1は一旦収束しているのに対し、光路B2は収束していない。このため、光路B1と光路B2とでは球面収差の位相が反転している。
FIG. 3C is an enlarged view of a portion A in FIG. 3B, and shows a situation in which recording / reproduction is performed on the recording layers 2a and 2b. In the figure, only the laser beam incident on the outer peripheral side of the lens opening is displayed. Even when the spherical aberration is corrected so that the spherical aberration is minimized at the depth position d3 (FIG. 3B), the laser light is actually refracted on the surface of the optical recording medium 2 (the surface of the
このことをさらに図4,5を参照して説明する。図4(a)は、深さ位置d1における対物レンズ14のレンズ開口半径位置と球面収差との関係を示すグラフである。横軸は対物レンズ14の外周位置を基準に規準化している。縦軸の波面収差は位相差のない理想的な波面(位相の等しい点をつないだ面)からの波高値として示し、波長を1として規準化している。波面収差は対物レンズ14の中心軸に関して点対称もしくは同心円状に生じており、この波面収差が球面収差であることがわかる。図4(a)に示した球面収差のパターン(レンズ中心位置で上向きに凸)を以降の説明では「正」の球面収差と呼ぶ。同様に、図5(a)は、深さ位置d2における対物レンズ14のレンズ開口半径位置と球面収差との関係を示すグラフである。図5(a)に示した球面収差のパターンは図4(a)のパターンと位相が逆転している(レンズ中心位置で上向きに凸)。図5(a)に示した球面収差のパターン以降の説明では「負」の球面収差と呼ぶ。このように、記録層2aと記録層2bとでは球面収差の位相が逆転している。以上が、(1)についての説明である。
This will be further described with reference to FIGS. FIG. 4A is a graph showing the relationship between the lens aperture radius position of the
次に、(2)の球面収差の補正について説明する。まず、「正」の球面収差が生じている場合は、図4(a)に細線で示したような階段状の補正パターンが重畳されるように、レーザー光の位相を液晶素子10で調整する。この結果、図4(b)に示したように球面収差が補正される。「負」の球面収差が生じている場合も同様であり、図5(a)に細線で示したような階段状の補正パターンが重畳されるように、レーザー光の位相を液晶素子10で調整する。この結果、図5(b)に示したように球面収差が補正される。
Next, the correction of spherical aberration (2) will be described. First, when “positive” spherical aberration occurs, the phase of the laser beam is adjusted by the
次に、(3)の現象について説明する。まず、記録層2aに対して記録再生を行う場合を考える。上述のように球面収差が補正された状態で、対物レンズ14が記録層2aの記録対象ビットまたは再生対象ビットに追従するために光記録媒体2の径方向にレンズシフトしたとする。このとき液晶素子10の補正パターンは図4(a)の細線のままであり、一方、対物レンズ14の球面収差パターンは対物レンズ14のレンズシフトに伴い、径方向に平行移動する。この結果、図4(c)に示すように波面収差の点対称性ないし同心円性が崩れ、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が1次直線状となる。これはコマ収差が生じていることを意味している。つまり、球面収差の補正をした状態でレンズシフトを行うと、コマ収差が生じることがわかる。この図では、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が正極性の関係、すなわち、右上がりのグラフとなっている。この場合を以降の説明では「正」のコマ収差と呼ぶ。なお、図4(c)では、+0.1mmの対物レンズシフトを想定した場合の収差曲線を示しており、発生したコマ収差量は−0.081[mλrms]相当であった。これはブルーレイディスクの傾き量に換算して−0.92[deg]相当となる。
Next, the phenomenon (3) will be described. First, consider a case where recording / reproduction is performed on the
記録層2bに対して記録再生を行う場合も同様である。この場合も、図5(c)に示すように波面収差の点対称性が崩れ、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が1次直線状となる。ただし、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係は負極性の関係、すなわち、右下がりのグラフとなっている。この場合を以降の説明では「負」のコマ収差と呼ぶ。図5(c)では、+0.1mmの対物レンズシフトを想定した場合の収差曲線を示しており、発生したコマ収差量は+0.081[mλrms]相当であった。これはブルーレイディスクの傾き量に換算して+0.92[deg]相当となる。
The same applies when recording / reproduction is performed on the
このように、球面収差の補正をした状態でレンズシフトを行うとコマ収差が生じるが、その位相は球面収差の位相の正負と相関関係にあり、球面収差の位相が正であるときにはコマ収差も正となり、球面収差の位相が負であるときにはコマ収差も負となる。 As described above, coma aberration occurs when the lens shift is performed with the spherical aberration corrected, but the phase is correlated with the positive / negative of the phase of the spherical aberration, and when the phase of the spherical aberration is positive, the coma aberration is also increased. When it is positive and the phase of the spherical aberration is negative, the coma aberration is also negative.
以上の現象に基づき、本実施形態では、コマ収差を補正するために対物レンズ14を光記録媒体2に対してチルトさせる際に、対物レンズ14のレンズ開口半径位置とレンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が正極性であるか負極性であるかをあらかじめ検出している。検出は、実際にはどの記録層に対して記録再生を行うかの情報が分かれば足りる。なぜなら、本実施形態では、記録層2aが記録再生の対象となっている場合は正極性の関係であり、記録層2bが記録再生の対象となっている場合は負極性の関係になっているからである。なお、上記の検出はコントローラ113の記録層管理機能によって実行される。
Based on the above phenomenon, in the present embodiment, when the
そして、本実施形態では、上記の関係に基づいて、レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるようにチルト方向の極性を変えている。具体的には、レーザー光を合焦させるべき記録層が中間の深さ位置d3よりも対物レンズ14側にあるときと、対物レンズ14とは反対側にあるときとで、チルト方向の極性を変える。すなわち、記録層2aが記録再生の対象となっている場合は、図4(c)のレンズ開口半径位置0付近の右上がりのグラフの傾きを0に近づける向き(同図に矢印で示す。)にチルトさせ、記録層2bが記録再生の対象となっている場合は図5(c)のレンズ開口半径位置0付近の右下がりのグラフの傾きを0に近づける向き(同図に矢印で示す。)にチルトさせる。
In the present embodiment, the polarity in the tilt direction is changed based on the above relationship so as to suppress coma generated as a result of lens shift. Specifically, the polarity in the tilt direction is different between when the recording layer on which the laser beam is focused is on the
対物レンズ14のチルト角度は、球面収差の補正量に応じて変化させることが望ましい。コマ収差の大きさは球面収差の補正量と略比例関係にあるためである。ここで、コマ収差の大きさは収差の最大値と最小値の差分(図4(a),5(c)における“c”)を意味し、球面収差の補正量は補正パターンの収差換算値(図4(a),5(c)における“H”)を意味する。
It is desirable to change the tilt angle of the
図6には、コントローラ113に含まれる、このようなチルト角度制御を行う制御機構のブロック図を示している。正負の両端子からトラッキングコイル21に印加されている駆動電圧を検出し、それぞれにG1のゲインを乗じて、チルトコイル22の駆動電圧に加算重畳する。チルトコイル22には、通常は光記録媒体2の傾き量に応じた駆動電圧が印加されている。ゲインG1は、トラッキングコイル21の感度によって定まる、規準移動量の電圧換算値V(Trk)に対する、チルトコイルの感度によって定まる、(その規準移動量によって発生したコマ収差の)補正に必要なチルトコイル電圧V(Tilt)の比率(V(Tilt)/V(Trk)として得ることができる。補正に必要なチルト角度は、レンズシフト量に対する、レンズシフトによって発生するコマ収差量から算出される。コマ収差量は球面収差の補正量とレンズシフト量から計算で見積もることができる。このようにして算出されるゲインG1は、使用する光ピックアップ、再生する光ディスク、およびその再生環境(例えば周囲の温度など)によって変化する球面収差補正量に応じて、異なった値をとるため、必要に応じて適宜アップデートされる。また、球面収差を補正する方向に応じてゲインの極性を変更できるように、増幅回路G1の両端にスイッチSを設けている。
FIG. 6 shows a block diagram of a control mechanism included in the
このように本実施形態では、対物レンズ14をチルトさせる際には、対物レンズ14のチルト角度を制御するチルトコイル22の駆動電圧に、コマ収差の大きさに比例しかつ球面収差の補正方向に応じて極性の異なるゲインを乗じた電圧を、対物レンズ14のトラッキング量を制御するトラッキングコイルの駆動電圧に重畳する。球面収差の補正方向とは、液晶素子10による補正パターンの向きを意味する。具体的には、図4(a)に示す正の球面収差を補正する場合の球面収差の補正方向はレンズ開口半径位置0付近で下向きとなり、図5(a)に示す負の球面収差を補正する場合の球面収差の補正方向はレンズ開口半径位置0付近で上向きとなる。この補正パターンのいずれが適用されているかが分かれば、コマ収差の位相が予測できる。具体的には、下向きの補正パターンの場合には正のコマ収差が(図4のパターン)、上向きの補正パターンの場合には負のコマ収差が(図5のパターン)予測され、それによって、ゲインの正負が決定されることになる。
As described above, in this embodiment, when the
図7には、コントローラ113に含まれる、他の実施形態に係る制御機構のブロック図を示している。正負の両端子からトラッキングコイル21に印加されている駆動電圧を検出し、それぞれにG2のゲインを乗じて、チルトコイル22の駆動電圧に加算重畳する。ゲインG2は、上述したV(Tilt)/V(Trk))と、液晶素子10における球面収差補正量SA((図7の式中のSA)から算出され、球面収差補正量SAは正負の極性を含み、正負いずれかの値が設定される。液晶素子による球面収差の補正量が大きいほど、レンズシフト時に発生するコマ収差の量も大きくなる。
FIG. 7 shows a block diagram of a control mechanism included in the
このように本実施形態では、対物レンズ14をチルトさせる際には、対物レンズ14のチルト角度を制御するチルトコイルの駆動電圧に、球面収差の補正量に比例したゲインを乗じた電圧を、対物レンズ14のレンズシフト量を制御するトラッキングコイルの駆動電圧に重畳する。この方法によれば、球面収差の補正量の正負でチルト方向が決定されるので、図6に示す実施形態のようなスイッチSは不要である。アクチュエータの入力電圧をデジタル制御で実施する場合、本実施形態のような演算が有効である。
As described above, in the present embodiment, when the
なお、以上説明した実施形態では、球面収差補正手段として液晶素子を用いていたが、エキスパンダーレンズを光軸方向に動かして補正する、あるいはコリメートレンズを光軸方向に動かして補正するといった方法でも球面収差の補正は可能であり、これらの手段を用いた場合でも上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the embodiment described above, the liquid crystal element is used as the spherical aberration correcting means. However, the spherical lens can be corrected by moving the expander lens in the optical axis direction or by correcting the collimator lens in the optical axis direction. Aberrations can be corrected, and even when these means are used, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
また、本発明は記録層が3層以上ある光記録媒体に対しても適用可能である。その場合、あらかじめ実行する球面収差の補正は、3層以上の記録層の中間位置を基準として行えばよい。 The present invention is also applicable to an optical recording medium having three or more recording layers. In that case, the spherical aberration correction performed in advance may be performed with reference to the intermediate position of three or more recording layers.
1 光ピックアップ
2 光記録媒体
2a,2b 記録層
3,4 半導体レーザー
5,6 回折格子
7 ダイクロイックプリズム
8 偏光ビームスプリッタ
9 コリメートレンズ
10 液晶素子
11 立ち上げミラー
12 4分の1波長板
14 対物レンズ
15 フロントモニタ用光検出器
16 アナモフィックレンズ
17 受光素子
21 トラッキングコイル
22 チルトコイル
101 光記録再生装置
113 コントローラ
d1,d2,d3 深さ位置
1
2a,
21 Tracking coil 22
Claims (10)
対物レンズを光記録媒体の径方向に、光ピックアップの光軸に対してレンズシフトさせることと、
前記レンズシフトによって生じたコマ収差を補正するために、前記対物レンズを前記光記録媒体に対してチルトさせることと、
を有し、
前記対物レンズをチルトさせることは、レーザー光を合焦させるべき前記記録層について、前記対物レンズのレンズ開口半径位置と前記レンズシフトにより生じるコマ収差との関係が正極性であるか負極性であるかを求めることと、前記関係に基づいて、前記レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるようにチルト方向の極性を制御することと、を含む、対物レンズのコマ収差補正方法。 A method for correcting coma aberration of an objective lens caused by lens shift when irradiating a laser beam to an optical recording medium having a plurality of recording layers to record or reproduce information,
Shifting the objective lens in the radial direction of the optical recording medium with respect to the optical axis of the optical pickup;
Tilting the objective lens relative to the optical recording medium in order to correct coma caused by the lens shift;
Have
When the objective lens is tilted, the relationship between the lens opening radius position of the objective lens and the coma aberration caused by the lens shift is positive or negative with respect to the recording layer on which laser light is focused. And controlling the polarity of the tilt direction so as to suppress the coma aberration generated as a result of the lens shift based on the relationship.
前記対物レンズをチルトさせることは、レーザー光を合焦させるべき記録層が前記中間の深さ位置よりも前記対物レンズ側にあるときと、前記対物レンズとは反対側にあるときとで、前記チルト方向の極性を変えることを含む、請求項1に記載のコマ収差補正方法。 In advance, the spherical aberration of the objective lens is corrected so as to be minimized at an intermediate depth position among the plurality of recording layers,
The objective lens is tilted when the recording layer on which the laser beam is to be focused is on the objective lens side with respect to the intermediate depth position, and when the recording layer is on the side opposite to the objective lens, The coma aberration correction method according to claim 1, comprising changing a polarity in a tilt direction.
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光を前記光記録媒体の特定の記録層に合焦させる、前記光ピックアップの光軸に対するレンズシフト及び前記光記録媒体に対するチルトが可能な対物レンズと、
レーザー光を合焦させるべき前記記録層について、前記対物レンズのレンズ開口半径位置と前記レンズシフトにより生じるコマ収差量との関係が正極性であるか負極性であるかを求める手段と、
前記関係に基づいて、前記レンズシフトの結果生じたコマ収差を抑えるように前記対物レンズのチルト方向の極性を変えるチルト方向制御手段と、
を有する、
光記録再生装置。 An optical recording / reproducing apparatus to which an optical recording medium having a plurality of recording layers can be mounted,
A light source that emits laser light;
An objective lens capable of focusing a laser beam emitted from the light source on a specific recording layer of the optical recording medium, allowing a lens shift with respect to an optical axis of the optical pickup and a tilt with respect to the optical recording medium;
Means for determining whether the relationship between the lens aperture radius position of the objective lens and the amount of coma generated by the lens shift is positive or negative for the recording layer to be focused with laser light;
Based on the relationship, a tilt direction control unit that changes the polarity of the tilt direction of the objective lens so as to suppress coma aberration generated as a result of the lens shift;
Having
Optical recording / reproducing device.
前記チルト方向制御手段は、レーザー光を合焦させるべき前記記録層が前記中間の深さ位置よりも前記対物レンズ側にあるときと、前記対物レンズとは反対側にあるときとで、前記チルト方向の極性を変える、請求項6に記載の光記録再生装置。 Spherical aberration correction means for correcting the spherical aberration of the objective lens so as to be minimized at an intermediate depth position of the plurality of recording layers,
The tilt direction control means includes the tilt direction when the recording layer on which laser light is to be focused is on the objective lens side with respect to the intermediate depth position and when the recording layer is on the side opposite to the objective lens. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 6, wherein the direction polarity is changed.
前記対物レンズの前記レンズシフト量を制御するトラッキングコイルと、
を有し、
前記チルト方向制御手段は、前記対物レンズのレンズシフト量に相当するトラッキングコイルの駆動電圧に、前記球面収差の補正方向に応じて極性の異なるゲインを乗じた電圧を、前記対物レンズのチルト量を制御するチルトコイルの駆動電圧に加算重畳する、請求項8に記載の光記録再生装置。 A tilt coil for controlling the tilt angle of the objective lens;
A tracking coil for controlling the lens shift amount of the objective lens;
Have
The tilt direction control means obtains the tilt amount of the objective lens by using a voltage obtained by multiplying a tracking coil drive voltage corresponding to the lens shift amount of the objective lens by a gain having a polarity different depending on the correction direction of the spherical aberration. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the optical recording / reproducing apparatus adds and superimposes on a drive voltage of a tilt coil to be controlled.
前記対物レンズの前記トラッキング量を制御するトラッキングコイルと、
を有し、
前記チルト方向制御手段は、前記対物レンズのレンズシフト量に相当するトラッキングコイルの駆動電圧に、正負の極性を含む球面収差の補正量に比例したゲインを乗じた電圧を、前記対物レンズの前記チルト量を制御するチルトコイルの駆動電圧に加算重畳する、請求項8に記載の光記録再生装置。 A tilt coil for controlling the tilt angle of the objective lens;
A tracking coil for controlling the tracking amount of the objective lens;
Have
The tilt direction control means obtains a voltage obtained by multiplying a driving voltage of a tracking coil corresponding to a lens shift amount of the objective lens by a gain proportional to a correction amount of spherical aberration including positive and negative polarities, and the tilt of the objective lens. 9. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the optical recording / reproducing apparatus adds and superimposes on a drive voltage of a tilt coil for controlling the amount.
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