JP2012033213A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
複数の情報記録面を有する多層BDに適用可能な対物レンズのチルト調整、チル
ト補正を行う光学的情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】
情報記録媒体を単位角度チルトさせたときに発生するコマ収差をSCD、対物レンズを単位角度チルトさせたときに発生するコマ収差をSCOと表したとき、情報記録面のカバー層の厚さと、前記SCDに対する前記SCOの比率αの関係が予め求められ記憶手段に記録されている。カバー層が最も薄い情報記録面での比率αをα1と表記したとき、前記α1をもとに前記対物レンズのチルト振り幅θ1を決定し対物レンズのチルト調整を行う。また、目的とする情報記録面での比率αをα2と表したとき、前記α1に対する前記α2の比をもとに前記対物レンズのチルト振り幅θ2を推定し、対物レンズのチルト補正を行う。
【選択図】 図8

Description

本発明は光学的情報記録媒体に情報信号を記録または再生する光ピックアップを搭載した光学的情報記録再生装置に係わる。
一般的に、光学的情報記録媒体がチルトするとコマ収差が発生し、情報記録媒体の情報記録面上の集光スポットが劣化して記録再生が正常に行えなくなる。このコマ収差は対物レンズの(NA)の3乗に比例し、レーザ波長の逆数に比例する。特にBD(Blu-ray Disc)ではDVDに比べて対物レンズのNAが0.85と大きく、レーザ波長が405nmと小さくなるので、BDではこのコマ収差を抑制することが課題となる。
この課題を解決する例として特許文献1では、環境温度変化があったときに適切にコマ収差を低減する技術が開示されており、「対物レンズは、(1)レンズチルト感度が一定以上の場合には、レンズチルト補正が行われ、(2)レンズチルト感度が一定未満の場合には、レンズチルト補正が行われない。」と記載されている。
特開2010−140566号公報
近年、デジタル放送の多チャンネル化、ハイビジョン化が進みハイビジョン対応の映像情報機器が普及している。そのため、個人の取扱うデータ量は増加する一方の状況にある。このような状況下で、BD(Blu-ray Disc)では従来(単層で約25GB、2層で約50GB)よりも大容量化を図るため、3層で約100GB、4層で約128GBの容量を持つ多層BD規格(BDXL)が最近、策定された。
上記特許文献1では、環境温度変化に対するレンズチルト補正について考慮されているが、上記多層BD規格に対応したレンズチルト調整、チルト補正までは考慮されておらず、開示されていない。
本発明の目的は、前記多層BDに適用可能な対物レンズのチルト調整、補正を行う光学的情報記録再生装置を提供することにある。
前記記載の目的は、その一例として本発明の特許請求の範囲に記載の構成、手段により実現可能となる。
本発明によれば、多層BDの情報記録面で適正なコマ収差補正を行うことができ、情報記録面での光スポットの品質を確保して記録再生性能の良い光学的情報記録再生装置を実現することが可能となる。
本実施例において、多層BD用光学的情報記録再生装置を示す図である。 本実施例において、球面収差補正を行った時、BD対物レンズに入射し情 報記録面に照射される光の状態を説明する図である。 本実施例において、情報記録面のカバー層厚さとBDコリメートレンズの 移動量、集光スポットの残留波面収差の関係を示すグラフである。 本実施例において、対物レンズに対する情報記録面のチルト角度θD、情 報記録面に対する対物レンズのチルト角度θLを示す図である。 本実施例において、情報記録面のカバー層厚さ0.1mm、0.0875m mにおいて、(1)BD対物レンズのチルト角度θLと発生する3次コマ収差の関係、 (2)情報記録面のチルト角度θDと発生する3次コマ収差の関係を示すグラフである。 本実施例において、情報記録面のカバー層厚さ0.0845mm、0.06 5mm、0.0535mmにおいて、(1)BD対物レンズのチルト角度θLと発生する 3次コマ収差の関係、(2)情報記録面のチルト角度θDと発生する3次コマ収差の関 係を示すグラフである。 本実施例において、(1)情報記録面、(2)BD対物レンズにおいて、情報記録 面のカバー層厚さと発生する3次コマ収差のチルト感度[λrms値/チルト1度]の 関係を示すグラフである。 本実施例において、情報記録面のカバー層厚さtと比率αの関係を示すグ ラフである。 本実施例において、L3層でのBD対物レンズのチルト調整、目的層でのBD対物レンズのチルト補正を説明する図である。 本実施例において、BD対物レンズのチルト調整を示すフローである。 本実施例において、BD対物レンズのチルト補正を示すフローである。
図1は本実施例の多層BD用光学的情報記録再生装置を示し、点線部116で囲まれた部分が本実施例の光ピックアップを示す。
BDレーザ光源101から波長405nm帯の直線偏光の発散ビーム光が出射され、偏光ビームスプリッタ102、反射ミラー103、BD補助レンズ104を経てBDコリメートレンズ105により略平行な光ビームに変換される。前記BDコリメートレンズ105は、例えばステッピングモータを用いた球面収差補正駆動手段106により矢印107の光軸108方向に移動する。前記BDコリメートレンズ105から出射した光ビームは、1/4波長板109により円偏光に変換され、BD立上げミラー110により垂直に光路を曲げられた後、開口数0.85のBD対物レンズ111で集光され、情報記録媒体112の情報記録面113に照射される。
前記情報記録面113で反射した光ビームは、前記BD対物レンズ111、前記BD立上げミラー110を経て前記1/4波長板109により直線偏光に変換され、前記BDコリメートレンズ105、前記BD補助レンズ104、前記反射ミラー103を経て前記偏光ビームスプリッタ102の反射面で反射され、多分割回折素子114に入射する。光ビームは前記多分割回折素子114により複数の光ビームに分割され、BD光検出器115に到達する。本実施例ではサーボ信号の検出方式として、例えばフォーカス誤差信号にナイフエッジ法、トラッキング誤差信号にプッシュプル方式を用い、前記情報記録媒体213の情報記録面214に照射された集光スポットの位置を制御する。なお、前記ナイフエッジ法や前記プッシュプル方式は公知技術であるため、ここでは説明を省略する。
前記BDレーザ光源101から出射して前記ビームスプリッタ102、前記反射ミラー103の上方を通過した光ビームは前方モニタ117により受光され、その検出信号が(図示しない)BDレーザ駆動制御回路にフィードバックされ、前記BDレーザ光源101の出射光強度が制御される。
本実施例の光ピックアップには、前記情報記録媒体112を単位角度チルトさせた場合に発生するコマ収差をSCDと表し、前記BD対物レンズ111を単位角度チルトさせた場合に発生するコマ収差をSCOと表したとき、前記情報記録面113のカバー層の厚さと、前記SCDに対する前記SCOの比率α(=SCO/SCD)の関係情報が予め求められており、ピックアップ情報記憶手段121に記録されている。
また、前記コリメートレンズの位置情報あるいはステッピングモータの駆動パルス数と、前記比率αの関係情報が予め求められており、ピックアップ情報記憶手段121に記録されるようにしても良い。
前記ピックアップ情報記憶手段121はピックアップコントローラ122に接続されており、ピックアップコントローラ122は、後ほど説明するチルト調整、チルト補正時に前記ピックアップ情報記憶手段121から前記比率αに関する情報を呼び出すことが可能となっている。
前記光ピックアップコントローラ122には、信号処理回路123、フォーカス制御回路118、トラッキング制御回路119、チルト制御回路120が接続されている。前記フォーカス制御回路118、トラッキング制御回路119、チルト制御回路120はBD対物レンズ111を保持し駆動する(図示しない)アクチュエータに接続されている。BD光検出器115からフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、情報再生信号、チルト検出信号が出力され、信号処理回路123に伝送される。信号処理回路123ではこれらの信号を処理し、光ピックアップコントローラ122を通して最適な信号をフォーカス制御回路118、トラッキング制御回路119、チルト制御回路120に伝送して(図示しない)アクチュエータを駆動させ、情報記録媒体112の情報記録面113での光スポットの位置制御を行う。また、信号処理回路123は表示手段124と接続されており、ユーザが装置を制御する場合は、(図示しない)ユーザ入力手段から信号処理回路123に指令を送ることで制御し、その処理状態は表示手段124に表示される。
図2は前記球面収差補正駆動手段106により球面収差補正が行われたとき、BD対物レンズ111に入射し、情報記録媒体112の情報記録面113に照射される光の状態を示している。以下、本実施例では、表面202から近い順に4つの情報記録面L3、L2、L1、L0を持つ4層情報記録媒体を例にして説明する。
(A)は前記BDコリメートレンズ105が基準位置にある場合を示しており、BD対物レンズ111に平行光201が入射する。その後、例えば表面から87.5μm
の位置203(L0とL1の間)に集光する。
(B)は前記BDコリメートレンズ105が矢印204の方向、すなわち光軸108に沿ってBD対物レンズ111から離れる方向に移動させた場合を示しており、BD対物レンズ111に入射する光が前記平行光201から発散光205に変換され、
例えば、前記87.5μmよりもカバー層の厚いL0層の位置206に集光する。
(C)は前記BDコリメートレンズ105が矢印207の方向、すなわち光軸108に沿ってBD対物レンズ111に近づく方向に移動させた場合を示しており、BD対物レンズ111に入射する光が前記平行光201から収束光205に変換され、例えば、前記87.5μmよりもカバー層の薄いL3層の位置209に集光する。
なお、前記BDコリメートレンズ105の移動量を変えることにより前記L3層以外のL1層、L2層にも集光させることができる。
図3(A)は前記図2で説明したように球面収差補正を行ったとき、情報記録面L0、L1、L2、L3のカバー層厚さと必要なBDコリメートレンズ105の移動量の関係を計算した例を示している。ここで、情報記録面L0、L1、L2、L3のカバー層厚さはそれぞれ0.1mm、0.0845mm、0.065mm、0.054mmとした。BDコリメートレンズ105の移動量の+は前記図2(B)の矢印207の方向を示し、移動量の−は前記図2(C)の矢印204の方向を示す。
移動量の0は前記図2(A)の場合を示し、このとき情報記録面のカバー層厚さは
0.0875mm(BD対物レンズ111の設計基準カバー層厚さ)である。
情報記録面のカバー層厚さと必要なBDコリメートレンズ105の移動量は線形関係
にあり、BDコリメートレンズ105の移動量1mmあたりカバー層厚さ0.032mmに相当する球面収差を補正することが可能である。
図3(B)は球面収差補正を行ったとき、情報記録面のカバー層厚さと、各情報記録面L0、L1、L2、L3に照射される集光スポットの残留波面収差を計算した例を示している。残留波面収差が0.01λrms以下に抑制されていることがわかる。
図4(A)はBD対物レンズ111に対して情報記録媒体112の情報記録面11
3が角度θDだけチルトした状態を、図4(B)は情報記録媒体112の情報記録面113に対してBD対物レンズが角度θLだけチルトした状態を示している。
図5、図6は図4(A)(B)の状態において、情報記録媒体112の情報記録面113における集光スポットに発生する3次コマ収差を計算した例を示している。
図5(A)は4層情報記録媒体の4つの情報記録面L3、L2、L1、L0のうち、
L0層(0.1mm)において、(1)BD対物レンズ111のチルト角度θLと発生する3次コマ収差を、(2)情報記録媒体112(ディスク)のチルト角度θDと発生する3次コマ収差を計算した例を示す。図5(B)はBD対物レンズ111の設計基準カバー層厚さである0.0875mmにおいて、(1)BD対物レンズ111のチルト角度θLと発生する3次コマ収差を、(2)情報記録媒体112(ディスク)のチルト角度θDと発生する3次コマ収差を計算した例を示す。
図6(C)はL1層(0.0845mm)において、(1)BD対物レンズ111のチルト角度θLと発生する3次コマ収差を、(2)情報記録媒体112(ディスク)のチルト角度θDと発生する3次コマ収差を計算した例を示す。図6(D)はL2層(0.065mm)において、(1)BD対物レンズ111のチルト角度θLと発生する3次コマ収差を、(2)情報記録媒体112(ディスク)のチルト角度θDと発生する3次コマ収差を計算した例を示す。図6(E)はL3層(0.0535mm)において、(1)BD対物レンズ111のチルト角度θLと発生する3次コマ収差を、(2)情報記録媒体112(ディスク)のチルト角度θDと発生する3次コマ収差を計算した例を示す。
図5、図6の計算結果から、L0層(0.1mm)では、(2)情報記録媒体112(ディスク)の方が(1)BD対物レンズ111よりもチルト角度に対する3次コマ収差の勾配が大きくなっており、BD対物レンズ111の設計基準カバー層厚さである0.0875mmでは、(1)BD対物レンズ111と(2)情報記録媒体112(ディスク)とでチルト角度に対する3次コマ収差の勾配がほぼ等しくなっている。さらに、L1層(0.0845mm)、L2層(0.065mm)、L3層(0.0535mm)では、(1)BD対物レンズ111の方が(2)情報記録媒体112(ディスク)よりもチルト角度に対する3次コマ収差の勾配が大きくなっている。特にL3層(0.0535mm)において、(1)BD対物レンズ111と(2)情報記録媒体112(ディスク)とでチルト角度に対する3次コマ収差の勾配の差が最も大きくなっている。
前記図5、図6で得られた計算結果から、(1)BD対物レンズ111と(2)情報記録媒体112(ディスク)について、情報記録面のカバー層厚さと、チルト1度あたりに発生する3次コマ収差で表される3次コマ収差のチルト感度[λrms/チルト1度]の関係を求めると、図7のグラフのようになる。701が情報記録媒体112(ディスク)での特性を、702がBD対物レンズ111での特性を示している。上記701は情報記録面のカバー層厚さが厚くなると線形に増加し、上記702は情報記録面のカバー層厚さが厚くなると線形に減少する。なお、前記701と前記702が交差し、3次コマ収差のチルト感度が等しいカバー層厚さは0.0875mmであり、この値はBD対物レンズ111の設計基準カバー層厚さと等しい。
前記図7で得られた計算結果から、横軸を情報記録面のカバー層厚さt、縦軸を、
既に図1を用いて説明したSCD(前記情報記録媒体112を単位角度チルトさせた場合に発生する3次コマ収差)に対するSCO(前記BD対物レンズ111を単位角度チルトさせた場合に発生する3次コマ収差)の比率α(=SCO/SCD)の関係で示すと図8のようになる。同図の801は前記tとαの特性曲線を示しており、
本実施例では曲線801を以下の[数式1]に示す2次曲線で近似することができる。
α=A×t^2+B×t+C [数式1]
ここで、A=365.2、B=−32.8、C=1.09
なお、L0層ではα>1であり、L1層、L2層、L3層ではα<1、t=0.0875mmではα=1である。上記αは[数式1]の形式で予め前記ピックアップ情報記憶手段121に記録されている。
前記ピックアップ情報記憶手段121は前記ピックアップコントローラ122と接続されており、前記ピックアップコントローラ122は、後ほど図9から図11を用いて説明するチルト調整、チルト補正時に前記ピックアップ情報記憶手段121から前記比率αに関する情報を呼び出すことが可能となっている。
前記情報記録面のカバー層厚さtが最も薄いL3層における前記比率αをα1、目的とする(L2層、L1層、L0層のいずれかの)情報記録面における前記比率αをα2と表記すると、曲線801は既知であるから、L2層では802、L1層では803、L0層では804のように係数K=α2/α1を算出することができる。
図9(A)は本実施例の多層BD用光学的情報記録再生装置の初期調整時に、
カバー層厚さが最も薄いL3層でBD対物レンズ111をチルト調整する状態を示している。BD対物レンズ111のチルト振り幅をθ1、前記情報記録面のチルトを
θDと表記すると、前記チルト振り幅θ1は前記α1をもとに以下の[数式2]で表され決定される。
θ1=α1×θD [数式2]
図9(B)は本実施例の多層BD用光学的情報記録再生装置の実動作時に、目的層901でBD対物レンズ111をチルト補正する状態を示している。目的層901でのBD対物レンズ111のチルト振り幅をθ2、前記情報記録面のチルトをθDと表記すると、前記チルト振り幅θ2は前記係数K=α2/α1にもとに以下の[数式3]
で示すように推定される。
θ2=K×θD ここで、K=α2/α1 [数式3]
このチルト補正は例えば、特に前記情報記録媒体112の回転数が変化したとき、あるいは光ピックアップ116の周囲温度が変化したときを契機として行われる。もちろん、通常時に行っても構わない。
図10は本実施例におけるBD対物レンズのチルト調整を示すフローである。
(a)は従来のBD2層媒体の場合を、(b)はBD3層媒体の場合を、(c)はBD4層媒体の場合を示しており、四角で囲まれた各ブロックに記載された内容に従ってチルト調整が実行される。これらは光学的情報記録再生装置の初期調整時に行われる。 図11は本実施例におけるBD対物レンズのチルト補正を示すフローであり、四角で囲まれた各ブロックに記載された内容に従ってチルト補正が実行される。
これらは光学的情報記録再生装置の初期調整後、実動作時に行われる。
前記チルト調整およびチルト調整は、BD対物レンズを主に情報記録媒体の半径方向に対してチルトさせることを想定しているが、さらに情報記録媒体の接線方向に対してチルトさせるようにしても構わない。
以上、本発明の実施例について説明してきたが、以下、利点について説明する。
本発明では対物レンズをチルトさせたときに3次コマ収差を最も大きく発生させることが可能であるカバー層厚さが最も薄い情報記録面でチルト調整を行うようにした。
さらに、目的とする情報記録面で対物レンズのチルト補正状態を推定できるようにした。そのため、以下に示すメリットがある。
(1)すべての情報記録面ではなく、1つの情報記録面でのみ対物レンズチルト調整を行えば良いので、光学的情報記録再生装置の初期調整時間を短縮することができる。
(2)対物レンズをチルトさせた時、情報記録媒体との衝突を最も確実に回避できる。
(3)目的とする情報記録面で対物レンズのチルト補正を迅速に行うことができる。
(4)情報記録媒体に対する対物レンズのチルト振り幅を最も小さくでき、チルト駆動手段であるアクチュエータの負担を低減することができる。
(5)アクチュエータのチルト駆動電圧を最も小さく設定でき、コイル発熱による対物レンズ周辺の温度上昇を抑制することができる。
よって、多層BDの情報記録面で適正なコマ収差補正を行うことができ、情報記録面での光スポットの品質を確保して記録再生性能の良い光学的情報記録再生装置を実現することが可能となる。
以上、本発明の内容について説明してきたが、適用範囲はこれらに限定されるものではない。例えば、BD6層媒体、BD8層媒体といった情報記録面の数がより多い情報記録媒体に対しても適用可能である。BD光学系だけでなく、DVD/CD光学系を追加し、BD/DVD/CD媒体に対応可能な光ピックアップ(BD専用対物レンズとDVD/CD互換対物レンズの2対物レンズを搭載、あるいはBD/DVD/CD互換の1対物レンズを搭載)およびこの光ピックアップを搭載した光学的情報記録再生装置に適用しても良い。さらに、BD対物レンズ111の設計基準カバー層厚さを0.0875mmに限定せず、これと異なる値であっても構わない。球面収差補正駆動手段106はコリメートレンズに限定されず、ビームエキスパンダあるいは液晶レンズあるいは波面補正ミラーといった方法であっても構わない。
101 BDレーザ光源
106 球面収差補正駆動手段
111 BD対物レンズ
112 情報記録媒体
116 光ピックアップ
121 ピックアップ情報記憶手段
122 ピックアップコントローラ
120 チルト制御回路

Claims (6)

  1. レーザ光源と、前記レーザ光源から出射した光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光し照射する対物レンズと、前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路に設けた球面収差補正手段と、前記対物レンズのチルト駆動手段を有する光ピックアップと、前記光ピックアップの制御手段を備えた光学的情報記録再生装置において、
    前記情報記録媒体を単位角度チルトさせた場合に発生するコマ収差をSCDと表記し、前記対物レンズを単位角度チルトさせた場合に発生するコマ収差をSCOと表記したとき、
    前記情報記録面のカバー層の厚さと、前記SCDに対する前記SCOの比率α(=SCO/SCD)の関係が予め求められて記憶手段に記録されており、
    前記カバー層が最も薄い情報記録面での前記比率αをα1と表記したとき、前記
    α1をもとに前記対物レンズのチルト振り幅θ1を決定して前記対物レンズのチルト調整を行い、目的とする情報記録面での前記比率αをα2と表したとき、前記α1に対する前記α2の比をもとにして前記対物レンズのチルト振り幅θ2を推定し前記対物レンズのチルト補正を行う光学的情報記録再生装置。
  2. 請求項1において、前記情報記録媒体は複数の情報記録面を有する多層情報記録媒
    体である光学的情報記録再生装置。
  3. 請求項1において、前記対物レンズのチルト振り幅θ1の決定は、前記光学的情報記録再生装置の初期調整時に行われる光学的情報記録再生装置。
  4. 請求項1において、前記制御手段は前記記憶手段と接続されており、前記記憶手段から前記比率αに関する情報を呼び出す光学的情報記録再生装置。
  5. 請求項1において、前記比率αは前記カバー層厚さとの関係情報として前記記憶手段に記録されている光学的情報記録再生装置。
  6. 請求項1において、前記球面収差補正手段はモータによりコリメートレンズを光軸方向に移動させる機構であり、前記比率αが前記コリメートレンズの位置情報あるいはモータの駆動パルス数との関係情報として前記記憶手段に記録されている光学的情報記録再生装置。
JP2010169977A 2010-07-29 2010-07-29 光学的情報記録再生装置 Pending JP2012033213A (ja)

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