JP4112331B2 - 光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法および光ピックアップ装置 - Google Patents
光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法および光ピックアップ装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、追記型や書換え可能型等の書込み可能な光ディスクに高密度で記録再生を行う光学的記録再生装置において使用される光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法およびその補償機能を備える光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学式記録媒体としての光ディスクには、その記録面を保護すべく、所定の厚さの透過基板が前記記録面を覆うように形成されている。情報読取手段としての光ピックアップは、この透過基板を介して前記記録面に読取ビーム光を照射した際の反射光量によって、かかる光ディスクから記録情報の読取りを行う。
【０００３】
しかしながら、製造上において、全ての光ディスクの透過基板の厚さを規定値以内に形成することは困難であり、通常、数μｍの厚さ誤差が生じてしまう。そのため、かかる透過基板の厚さ誤差によって、球面収差が発生する。球面収差が生じると、情報読取信号および／またはトラッキングエラー信号の振幅レベルが著しく低下する場合があり、情報読取精度を低下させてしまうという問題がある。つまり、光ディスクが交換されると、前記透過基板の厚みが変わるので、前記球面収差が変化し、そのままでは情報読取精度を低下させてしまうという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、特開２０００−１１３８８号公報では、光ディスクに予め記録されているプリピットデータをリファレンス信号として、光学系に生じている球面収差量に応じた分だけ該球面収差の補正を行い、その補正量を変更しつつ、前記リファレンス信号の振幅レベルを検出し、その振幅レベルが最大となった時の前記補正量を最終的な球面収差補量とし、球面収差を補正する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術では、プリピット信号がないディスクに対しては適用できないという問題がある。また、前記プリピット信号は、セクタマークなど、一般にデータ量としては少なく、その少ないデータ領域だけで正確に球面収差の補正量を検出できない可能性がある。さらにまた、前記追記型や書換え可能型等の書込み可能な光ディスクにおいて、前記プリピット領域ではピット部で光が回折して反射光量が減るか減らないかの違いで記録されるのに対して、記録領域では記録部の吸収が増えたかどうか（濃淡信号）で記録されるので、厳密には記録のメカニズムが異なり、前記プリピット信号から得られたデータを記録領域の補正に用いても、正しく補正を行えない可能性が高い。
【０００６】
そこで、前記書込み可能な光ディスクに対するオフセット補正の代表として、特開昭６４−２７０３０号公報では、光ディスクに対する最適な記録パワー、フォーカスオフセットを補正する方法として、情報読取信号をリファレンス信号とし、セクタ毎に記録パワーを変えて記録し、その後一度に再生して最良に再生できたセクタを検出し、そのセクタの記録パワーを最適値としている。
【０００７】
【特許文献】
特開２０００−１１３８８号公報（公開日：平成１２年１月１４日）
特開昭６４−２７０３０号公報 （公開日：平成 元年１月３０日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上述の従来技術では、複数の記録パワーで複数セクタに記録し、その総てのセクタを再生し、最適補正量を求めるので、時間がかかるという問題がある。
【０００９】
一方、前記プリピット信号以外の信号として、光ピックアップがトラックを横切る際に得られるトラッククロス信号を、前記リファレンス信号として用いることが考えられる。しかしながら、そのような手法では、球面収差やフォーカスオフセットが残った状態でも、信号レベルが最大になることがあり、最適状態に収束させられないという問題がある。
【００１０】
この点について、図１１を用いて詳しく説明する。図１１は、球面収差とフォーカスオフセットとの２種類のパラメータに対するリファレンス信号の信号レベルを、本件発明者が測定した結果を示すグラフである。光ディスクとしては、前記透過基板の厚さが０．１ｍｍ、材質がポリカーボネイトのものを用い、トラックピッチが０．３２μｍ、ディスク溝深さが２１ｎｍであり、測定ピックアップとしては、レーザー波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．８５のものを用いた。
【００１１】
この図１１は、横軸を球面収差量とし、−８０ｍλ〜＋８０ｍλの範囲で６点、縦軸をフォーカスオフセット量とし、−０．２２〜＋０．２２μｍの範囲で１１点、合計６６のデータポイントによる２次元マップで、トラッククロス信号の最大振幅値を表したものである。なお、ｍλは、一般に収差量を表す単位で、λは、レーザー発振波長を表し、１ｍλ＝０．００１λであり、たとえば代表的な青色レーザーの場合、前記４０５ｎｍである。
【００１２】
この図１１から明らかなように、球面収差およびフォーカスオフセットともに、０以外のデータポイントでもリファレンス信号が最大レベルになっている。すなわち、０点を含む右下がりの領域である。すなわち、これは、レンズ間距離が最適でなく、かつピントが合っていなくても、リファレンス信号が最大レベルになってしまうことを表している。したがって、このようなトラッククロス信号を用いて、球面収差やフォーカスオフセットを正確に測定することはできない。
【００１３】
本発明の目的は、書込み可能な光ディスクに対する球面収差およびフォーカスオフセットの補正を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法およびその補償機能を備える光ピックアップ装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、予め定めるフォーカスオフセットを有した状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、前記最小の球面収差発生状態で、フォーカスオフセットを発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、一度の前記最適球面収差検出ステップおよび一度の最適フォーカスオフセット検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ず球面収差を掃引して最適球面収差量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、フォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出する。
【００１６】
こうして、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、予め定める球面収差を有した状態で、フォーカスオフセット発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、前記最小のフォーカスオフセット発生状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、一度の前記最適フォーカスオフセット検出ステップおよび一度の最適球面収差検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ずフォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、球面収差を掃引して最適球面収差量を検出する。
【００１９】
こうして、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００２０】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号の振幅が最大になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の再生信号を直接リファレンス信号とするので、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができる。
【００２２】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号のジッターが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の品質と相関性の高いジッターをリファレンス信号とするので、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号のエラーレートが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の品質と相関性の高いエラーレートをリファレンス信号とするので、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の光ピックアップ装置は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを相殺する球面収差およびフォーカスオフセットを発生させて補償する補償装置を具備する光ピックアップ装置において、前記補償装置は、前記光学記録媒体に予め記録されている記録条件を検出する記録条件検出手段と、前記記録条件検出手段で検出した記録条件に従い、光学記録媒体のテストライト領域に予め定める信号をテストライトするテストライト手段と、前記テストライト領域からの再生信号を用いて、前記の何れか１つの光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う補償手段とを含むことを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補正を行うにあたって、先ず記録条件検出手段が、リードイン情報などから光学記録媒体の記録条件を検出し、その記録条件に従い、テストライト手段がテストライト領域にデータをテストライトし、そのテストライト領域からの再生信号を用いて、補償手段が、上述のような方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う。
【００２８】
したがって、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットのオフセット補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
さらにまた、本発明の光ピックアップ装置では、前記補償手段は、１組のレンズを含むビームエキスパンダであり、該１組のレンズのレンズ間隔を、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応させることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、組立て調整精度が比較的緩く容易に組立てることができるとともに、前記球面収差の補償中、常時電圧を加え続ける必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明の光ピックアップ装置では、前記補償手段は、複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に円環状の透明電極が形成されている液晶パネルと、前記透明電極に、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応する電位を印加する液晶駆動回路とを含むことを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、可動部がないので、ピックアップに外乱が乗ることはない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３４】
図１は、本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置１の電気的構成を示ブロック図である。ピックアップ２は、スピンドルモータ３によって回転駆動される光学式記録媒体としての光ディスク４に読取ビーム光を照射し、その反射光を受光する。この際、スピンドルモータ３は、光ディスク４を１回転させる度に回転信号ＲＴを発生し、これを制御回路５に供給する。ピックアップ２は、光ディスク４に読取ビーム光を照射した際の反射光を受光し、これを電気信号に変換したものを、フォーカスエラー生成回路１１、トラッキングエラー生成回路１２、およびＲＦ信号生成回路１３にそれぞれ供給する。
【００３５】
ピックアップ２は、レーザ発生素子２１、コリメートレンズ２２、ビームスプリッタ２３、λ／４板２４、ビームエキスパンダ２５、ビームエキスパンダ用アクチュエータ２６、対物レンズ２７、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８、集光レンズ２９、シリンドリカルレンズ３０および光検出器３１から構成されている。レーザ発生素子２１は、所定の光パワーを有するレーザビーム光を発生する。かかるレーザビーム光は、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差に伴う球面収差を補正すべく設けられるビームエキスパンダ２５に入射する。
【００３６】
ビームエキスパンダ２５は、たとえば凹レンズ２５ａと凸レンズ２５ｂとの対で構成されるビーム拡大型のリレーレンズであり、通常は、入射平行光に対してビーム径を拡大させた平行光を出射させるように構成されている。そして、前記凹レンズ２５ａと凸レンズ２５ｂとのレンズ間隔を変化させることによって、対物レンズ２７に入射する光を、発散光あるいは集束光に変換させ、該対物レンズ２７により球面収差を発生させることができる。このような動作によって、ビームエキスパンダ２５を、光ディスク４の透過基板厚のバラツキによる球面収差の補正を行う補正手段として機能させることができる。この場合、ビームエキスパンダ２５と対物レンズ２７とは、相対的な位置ずれによる球面収差発生性能への影響が小さいため、光ピックアップ装置１への組込み調整を比較的容易に行うことができる。
【００３７】
対物レンズ２７は、ビームエキスパンダ２５から供給されるレーザビーム光を、読取ビーム光として光ディスク４の記録面に形成されている記録トラック上に集光する。フォーカシングについては、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８が、サーボループスイッチ３５を介して供給されるフォーカス駆動信号Ｆに応じた分だけ、前記対物レンズ２７を、光ディスク４の記録面に対する垂直方向、いわゆるフォーカス調整軌道上において移動させることで実現される。また、トラッキングについては、前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８が、サーボループスイッチ３６を介して供給されるトラッキング駆動信号Ｔに応じた分だけ、対物レンズ２７の光軸を光ディスク４のディスク半径方向に変位することで実現される。
【００３８】
一方、読取ビーム光を光ディスク４の記録トラック上に照射して得られた反射光は、前記対物レンズ２７、ビームエキスパンダ２５およびλ／４板２４を透過し、ビームスプリッタ２３で方向を変えて、集光レンズ２９、シリンドリカルレンズ３０を介して光検出器３１の受光面に入射する。光検出器３１は、たとえば図２に示すような受光面を有している。
【００３９】
図２は、前記受光面の正面図である。この光検出器３１は、トラック方向に対して図の如く配列された４つの独立した受光素子Ａ〜Ｄを備えている。各受光素子Ａ〜Ｄは、光ディスク４からの反射光を受光して電気信号に変換したものを光電変換信号ＲＡ〜ＲＤとしてそれぞれ出力する。
【００４０】
フォーカスエラー生成回路１１は、前記光検出器３１における各受光素子Ａ〜Ｄの内で、互いに対角に配置されている受光素子同士の出力和をそれぞれ求め、両者の差分値をフォーカスエラー信号ＦＥとして減算器３７に供給する。すなわち、フォーカスエラー生成回路１１は、
ＦＥ＝（ＲＡ＋ＲＣ）−（ＲＢ＋ＲＤ）
なるフォーカスエラー信号ＦＥを減算器３７に供給するのである。
【００４１】
減算器３７は、かかるフォーカスエラー信号ＦＥから、制御回路５から供給されたフォーカス調整軌道上位置信号ＦＰを減算して得たフォーカスエラー信号ＦＥ’を、前記サーボループスイッチ３５に供給する。このフォーカス調整軌道上位置信号ＦＰは、現在のフォーカシングトラッキングアクチュエータ２８を駆動している信号であり、前記フォーカスエラー信号ＦＥから該フォーカス調整軌道上位置信号ＦＰを減算することで、直前の状態からフォーカスエラー信号が０となるためにアクチュエータを動かす信号を得ることができる。この信号が０となった場合はフォーカスエラーがないと判断し、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８は動かず、同じ状態を保持する。
【００４２】
前記サーボループスイッチ３５は、制御回路５から供給されたフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳに応じてオン状態またはオフ状態となる。たとえば、該サーボループスイッチ３５は、フォーカスサーボ・オフを示す論理レベル”０”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳが供給された場合にはオフ状態となる。一方、フォーカスサーボ・オンを示す論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳが供給されると、該サーボループスイッチ３５はオン状態となり、前記フォーカスエラー信号ＦＥ’を前記フォーカス駆動信号Ｆとしてフォーカシングトラッキングアクチュエータ２８に供給を開始する。すなわち、ピックアップ２、フォーカスエラー生成回路１１、減算器３７、およびサーボループスイッチ３５を含む系によって、いわゆるフォーカスサーボループを形成している。かかるフォーカスサーボループによって、対物レンズ２７は、フォーカス調整軌道上で、フォーカス調整軌道上位置信号ＦＰに応じた位置を基準として、フォーカスエラー信号ＦＥに応じた分だけ変位駆動される。
【００４３】
また、トラッキングエラー生成回路１２は、前記光検出器３１の受光素子Ａ〜Ｄの内で、トラック方向に隣接配置されている受光素子同士の出力和を求め、両者の差分値をトラッキングエラー信号ＴＥ’としてサーボループスイッチ３６に供給する。すなわち、トラッキングエラー信号ＴＥ’は、
ＴＥ’＝（ＲＡ＋ＲＤ）−（ＲＢ＋ＲＣ）
から求められる。
【００４４】
サーボループスイッチ３６は、制御回路５から供給されたトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳに応じてオン状態またはオフ状態となる。たとえば、サーボループスイッチ３６は、トラッキングサーボ・オンを示す論理レベル”１”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳが供給された場合にはオン状態となり、前記トラッキングエラー信号ＴＥ’を前記トラッキング駆動信号Ｔとして前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８に供給を開始する。一方、トラッキングサーボ・オフを示す論理レベル”０”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳが供給された場合にはオフ状態となる。この際、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８にはトラッキング駆動信号Ｔは供給されない。
【００４５】
ＲＦ信号生成回路１３は、前記光電変換信号ＲＡ〜ＲＤを互いに加算して得る加算結果を、光ディスク４に記録されている情報データに対応した情報読取信号として求め、これをＲＦ復調回路４０および前記制御回路５にそれぞれ供給する。ＲＦ復調回路４０は、かかる情報読取信号に対して所定の復調処理を施すことによって情報データを再生し、これを再生情報を示すＲＦデータとして出力する。
【００４６】
以下、図３〜図５に、本件発明者による実験結果を示す。図３（ａ）（ｂ）は、ピックアップの球面収差およびフォーカスオフセットが共にない状態で、最適記録パワーにてＲＦ信号を記録（テストライト）し、同記録信号に対して、横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果である。
【００４７】
前記図１１と同様に、光ディスク４としては、前記透過基板の厚さが０．１ｍｍ、材質がポリカーボネイトのものを用い、トラックピッチが０．３２μｍ、ディスク溝深さが２１ｎｍであり、測定ピックアップとしては、レーザー波長が４０５ｎｍ、対物レンズ２７のＮＡは０．８５のものを用いた。また、球面収差量としては、−８０ｍλ〜＋８０ｍλの範囲で６点、フォーカスオフセット量としては、−０．２２〜＋０．２２μｍの範囲で１１点、合計６６のデータポイントによる２次元マップである。
【００４８】
これら図３（ａ）および図３（ｂ）から、ジッターは原点で最も小さく、また最大振幅値は原点で最も大きく、共に原点を中心とした同心円の特性であることが理解される。なお、前記球面収差やフォーカスオフセットがあると、光ディスク４上でビームがぼけた状態にしか絞れなくなり、そのため解像度が下がり、隣接トラックや前後の記録データまで漏れこんでくるため、受光素子Ａ〜Ｄにきれいに結像しなくなり、ジッターとして現れる。
【００４９】
これに対して、図４（ａ）（ｂ）に、ピックアップの球面収差としてＣＧ厚＋７μｍ相当がある状態で、かつフォーカスオフセットが０．１μｍある状態で、最適記録パワーにてＲＦ信号を記録し、同記録信号に対して、横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果を示す。前記ＣＧ厚とは、ディスク記録面の上にある前記透過基板（カバーガラス）の厚みのことで、前記ＣＧ厚＋７μｍとは、設計カバーガラスの厚み＋７μｍのことで、設計カバーガラスの厚みが０．１ｍｍの場合は、０．１０７ｍｍとなる。
【００５０】
この図４（ａ）および図４（ｂ）でも、前記図３の結果と同様に、ジッターは原点で最も小さく、また最大振幅値は原点で最も大きく、共に原点を中心とした同心円の特性であることが理解される。したがって、球面収差およびフォーカスオフセットが共に最適状態でない場合であっても、原点に収束させることが可能であることが理解される。すなわち、フォーカスオフセット補償をするときの球面収差量および球面収差補償をするときのフォーカスオフセット量がいかなる値であっても、１度の補償ステップによって、それぞれの最適値を検出することができる。
【００５１】
また、図５（ａ）（ｂ）に、ピックアップの球面収差として前記ＣＧ厚＋７μｍ相当がある状態で、かつフォーカスオフセットが０．１μｍある状態で、記録パワーを最適パワーより＋２０％大きい状態にてＲＦ信号を記録し、同記録信号に対して横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果を示す。
【００５２】
この図５（ａ）および図５（ｂ）から、テストライトの記録パワーに変動があっても、球面収差とフォーカスオフセットとの関係に影響を与えないことが理解される。
【００５３】
以上のことから、先ず図３から、最適状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも，球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。次に、図４から、球面収差およびフォーカスオフセットが残留する状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合も、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも、球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。続いて、図５から、球面収差およびフォーカスオフセットが残留する状態でさらに記録パワーが最適でない状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合も、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも、球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。
【００５４】
したがって、球面収差およびフォーカスオフセットを調整するリファレンス信号として、記録パワーが未調整の段階で記録したＲＦ信号を使用することができ、記録状態によらず、球面収差とフォーカスオフセットとをそれぞれ独立に調整することができる。この結果に基づいて、以下に球面収差およびフォーカスオフセットの調整の手順を示す。
【００５５】
図６は、前記球面収差を補正する手順を説明するためのフローチャートである。前記制御回路５は、ピックアップ２を使用した各種記録再生動作を実現すべく、図示を省略しているメインルーチンに従った制御を行う。この際、かかるメインルーチンの実行中に、光ディスク４が記録再生装置に装着されると、実際の記録再生を開始するまでに、この図６に示される手順から成る球面収差補正サブルーチンの実行に移る。
【００５６】
先ず、ステップＳ１で、制御回路５はピックアップ２をディスク最内周位置に移動させ、フォーカスサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳをサーボループスイッチ３５に供給し、かつトラッキングサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳをサーボループスイッチ３６に供給する。
【００５７】
ステップＳ２では、アドレス情報を再生し、再生したアドレス情報を使ってディスク情報の記録されているトラックに移動し、ディスクに対する記録の仕方の情報である記録パワー、記録パルス発生タイミング等を読出す。ここで、前記アドレス情報およびディスク情報は、ディスク作製段階でトラックをＷＯＢＢＬＥさせる周波数変調によって記録されており、その再生は、前記トラッキングエラー信号ＴＥ’と同様に、（ＲＡ＋ＲＤ）と（ＲＢ＋ＲＣ）との差信号から行うことができる。
【００５８】
そして、ステップＳ３では、テストライト領域に移動し、読出した記録条件に合わせてデータをテストライトする。続いて、ステップＳ４では、球面収差補正ルーチンに移り、テストライトしたＲＦ信号の信号振幅が最大になるように、ビームエキスパンダ２５のレンズ２５ａ，２５ｂの間隔を補正する。ステップＳ５では、フォーカスオフセット補正ルーチンに移り、同じくテストライトしたＲＦ信号の信号振幅が最大になるように、フォーカスオフセットを調整する。ステップＳ５の終了後、ステップＳ６にて制御回路５は、記録パワー補正サブルーチンの実行に移り、最適記録パワーを決定し、データの記録再生準備が完了する。
【００５９】
上述のような補正のルーチンを図５で説明すると、ステップＳ３のテストライトにおいて、フォーカスオフセットが０．１μｍ、球面収差としてＣＧ厚＋７μｍ相当があり、さらに記録パワーが最適パワーより＋２０％大きい状態にてＲＦ信号を記録した場合、ステップＳ４にて球面収差のみ０に補正され、ステップＳ５でフォーカスオフセットが０に補正され、図５の同心円中心に収束する。
【００６０】
なお、前記ステップＳ４の球面収差補正ルーチンと、ステップＳ５のフォーカスオフセット補正ルーチンとは、相互に逆の順序で行われても、同様に図５の同心円中心に収束させることができる。
【００６１】
次に、前記ステップＳ４における球面収差補正ルーチンの具体的な手順の例を説明する。図７は、図１に示す光ピックアップ装置１に球面収差が残っている状態で、ビームエキスパンダ２５のレンズ間隔を変化させて球面収差を補正してゆく場合のＲＦ信号のレベルの変化を示すグラフである。図において、横軸には装置の持つ球面収差量をＰ−Ｖ値で示し、縦軸にはＲＦ信号のレベルを示す。前記Ｐ−Ｖ値とは、収差の最大値―最小値であり、±の符号が付く。
【００６２】
参照符ｌ１で示すように、前記球面収差が０の場合、ＲＦ信号レベルは最大となるが、その収差量が光学特性の評価基準値以下である領域では、ＲＦ信号レベルの変化量が極めて少なくなる。この評価基準値としてよく知られているのは、レイリーリミット（波面収差の最大値がλ／４以下（λは光源波長））、またはＳＤ（シュトレールディフィニション）（波面収差の標準偏差がλ／１４以下）であり、この場合集光ビームは、ほぼ理想ビームと判断することができる。
【００６３】
これよる球面収差補正ルーチンの具体的な手順を、図８に示す。予め、図７の４点のサンプリング位置でのレンズ間隔ＳＰ１〜ＳＰ４に対応するレンズ間隔信号ＳＰ（１）〜ＳＰ（４）を内蔵レジスタに格納しておく。
【００６４】
先ず、ステップＳ１１で、制御回路５は、フォーカスサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳをサーボループスイッチ３５に供給する。次のステップＳ１２で、制御回路５は、トラッキングサーボをオフ状態にすべく、論理レベル”０”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳをサーボループスイッチ３６に供給する。また、変数Ｎに１を格納して初期化する。
【００６５】
ステップＳ１３では、制御回路５は、内蔵レジスタに記憶されているレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を読出して、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に供給する。かかるステップＳ１３の実行によって、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に、ビームエキスパンダ２５を、レンズ２５ａ，２５ｂの間隔がレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）の値に応じた間隔になるように駆動する。これによって、対物レンズ２７に非平行光が入射し、レンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）に応じた球面収差が生じるので、球面収差の仮補正がなされることになる。
【００６６】
次に、ステップＳ１４で、制御回路５は、スピンドルモータ３から供給される回転信号ＲＴに基づき、光ディスク４が１回転したか否かの判定を、この光ディスク４が１回転するまで繰返し行う。１回転すると、次のステップＳ１５で、制御回路５は、ＲＦ信号のレベルをＲＦ（Ｎ）として取込む。次のステップＳ１６では、制御回路５は、Ｎの値が”４”になっているか否かを判定する。このステップにてＮが４でないと判定されるとき、ステップＳ１７に進み、制御回路５はＮ＝Ｎ＋１に更新してステップＳ１３に戻り、こうして内蔵レジスタに記憶されているレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を順次読出して球面収差の仮補正を行う。
【００６７】
以下、ステップＳ１３〜Ｓ１７までの動作を繰返し実行する。この間、一連の動作が実施される度にビームエキスパンダ２５による球面収差補正が、そのレンズ間隔をたとえばレンズ間隔信号ＳＰ（１）からＳＰ（４）までに対応させて、４回更新しつつ行われる。このとき補正量としてのレンズ間隔信号ＳＰ（１）、ＳＰ（２）、ＳＰ（３）、ＳＰ（４）の値は、そのときのＲＦ信号レベルの変化が大きい領域の値が望ましい。たとえば最大レンズ間隔近傍値２点と最小レンズ間隔近傍値２点であり、最大レンズ間隔に対応する信号振幅を１６段階に分割した場合、ＳＰ（１）は１段階分、ＳＰ（２）は２段階分、ＳＰ（３）は１５段階分、ＳＰ（４）は１６段階分のレンズ間隔に相当させる。
【００６８】
ステップＳ１６でＮの値が”４”になっていると判定されるとき、ステップＳ１８に進み、制御回路５は、レンズ間隔信号ＳＰ（１）〜ＳＰ（４）に対応する４種類のレンズ間隔ＳＰ１〜ＳＰ４と、各レンズ間隔で取込まれたＲＦ信号のレベルＲＦ１〜ＲＦ４のデータをサンプリングデータとして、図７の近似曲線Ｌ２を演算し、その近似曲線Ｌ２における最大ＲＦ信号レベルＲＦＭＡＸに対応する最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴを求める。
【００６９】
ステップＳ１９では、制御回路５は、この最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴを最終的な球面収差補正を行うレンズ間隔信号として、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に供給する。すなわち、ステップＳ１９の実行によって、最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴに対応するレンズ間隔を最終的なレンズ間隔とし、このレンズ間隔に応じた分だけ対物レンズ２７に球面収差を持たせ、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差によって発生する球面収差を相殺させ、最終的に球面収差を補償するのである。ステップＳ１９の終了後、制御回路５は、この球面収差補正サブルーチンを抜けて、メインルーチンの実行に戻る。
【００７０】
以上のルーチンによって、最適な球面収差補正量を短い探索時間にて正確に検出し、補償を行うことが可能となる。なお、図８に示される動作では、レンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を４回調整するようにしているが、その調整回数は４回に限定されるものではない。また、本実施形態においては、ＲＦ信号の振幅レベルを用いて各種処理を実施しているが、このＲＦ信号の振幅レベルに代わり、前記ジッターやエラーレートを用いるようにしてもよい。
【００７１】
また、図６においては、ビームエキスパンダ２５の駆動レンズを凹レンズ２５ａとし、小さい側のレンズを可動させる構造であるので、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６の推力やサイズを比較的小さく構成することができる効果を得ている。可動させるレンズは、凸レンズ２５ｂ側、あるいは両方でもかまわない。またビームエキスパンダ２５は、凹レンズ２５ａ、凸レンズ２５ｂの順による拡大光学系としているが、凸レンズ２５ｂ、凹レンズ２５ａの順による縮小光学系でも構わない。
【００７２】
なお、最適な球面収差を発生させるときの球面収差補償手段の位置情報、たとえば、ビームエキスパンダ２５である場合には該ビームエキスパンダ２５の位置をメモリ等の記憶手段に記憶しておき、次回の球面収差およびフォーカスオフセット補償ステップにおける球面収差状態として、該状態を用いることが可能である。これによれば、球面収差量として全く根拠のない値を用いる場合に比べて、最適値検出ステップにおける動作時間を短縮できる等のメリットがある。
【００７３】
以上のようにして、書込み可能な光ディスク４に対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。すなわち、前記特開昭６４−２７０３０号では、複数の記録パワーで複数セクタに記録し、その総てのセクタを再生し、最適補正量を求めるのに対して、本発明では、１種類の記録パワーで、１回だけ書込みを行うだけでよく、短時間で補正を行うことができる。
【００７４】
なお、上述の説明では、補正に用いるリファレンス信号として、光ピックアップ装置１として品質を確保しなければならないＲＦ信号の信号振幅を用いており、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができるれども、他にも、前記のように、ＲＦ信号のジッターやエラーレートを用いてもよい。
【００７５】
前記ＲＦ信号の品質と相関性の高いジッターをリファレンス信号とし、該ジッターが最小になるような球面収差やフォーカスオフセットに補正することで、振幅検出程ではないが、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００７６】
また、前記ＲＦ信号の品質と相関性の高いエラーレートをリファレンス信号とし、該エラーレートが最小になるような球面収差やフォーカスオフセットに補正することで、回路規模が大きく、ノイズの影響に弱いけれども、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができ、特にフォーカスオフセットの微妙な調整をする場合有効となる。
【００７７】
さらにまた、前記リファレンス信号として、前記ＲＦ信号の信号振幅、ジッターおよびエラーレートを組合わせて用いてもよい。すなわち、たとえば球面収差の補正に前記ＲＦ信号の信号振幅を用い、フォーカスオフセットの補正に前記ジッターを用いてもよい。
【００７８】
本発明の実施の他の形態について、図９および図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００７９】
図９は、本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置５１の電気的構成を示ブロック図である。この光ピックアップ装置５１において、前述の光ピックアップ装置に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この光ピックアップ装置５１では、前記のビームエキスパンダ２５に代えて、前記λ／４板２４と対物レンズ２７との間に、液晶パネル５２が設けられていることである。前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８は、これらの対物レンズ２７および液晶パネル５２を一体で変位駆動する。
【００８０】
前記液晶パネル５２は、前記ビームエキスパンダ２５と同様に、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差に伴う球面収差を補正すべく設けられるものであり、制御回路５５から液晶ドライバ５３に与えられる球面収差補正信号ＳＡに基づいて駆動される。
【００８１】
図１０は、前述のレーザビーム光の光軸方向から眺めた液晶パネル５２の構造を示す正面図である。この図１０に示されるように、液晶パネル５２は、円形の透明電極Ｅ１、円環状の透明電極Ｅ２、および複屈折特性を有する液晶分子が充填された液晶層ＣＬとから構成される。前記対物レンズ２７のレンズ径が３０００μｍである場合に、たとえば、透明電極Ｅ１の直径は約１６００μｍであり、透明電極Ｅ２の外径は約２８００μｍである。なお、透明電極Ｅ１およびＥ２の中心軸は、ともにレーザビーム光の光軸中心上となるように配置される。
【００８２】
透明電極Ｅ１には、所定の電位として、たとえば２Ｖが固定印加されており、透明電極Ｅ２には、前記液晶ドライバ５３からの液晶駆動電位ＣＶが印加される。この際、液晶層ＣＬ内に充填されている液晶分子のうち、透明電極Ｅ２に覆われた円環状の領域に存在する液晶分子のツイスト角が液晶駆動電位ＣＶに応じた分だけ推移する。よって、図１０に示されるように、レーザビーム光によるビームスポットＳＰＴが液晶パネル５２に照射されると、透明電極Ｅ２に覆われた領域を透過する光と、他の領域を透過する光とに液晶駆動電位ＣＶに応じた分の位相差が生じる。つまり、液晶パネル５２は、レーザ発生素子２１から供給されるレーザビーム光の波面に、前述のような位相差をもたせて透過出力するのである。
【００８３】
かかる動作により、液晶パネル５２は、光ディスク４の透過基板厚のバラツキによる球面収差の補正を行う。このように液晶パネル５２による球面収差補正では、透過基板厚のバラツキによる球面収差を相殺しうる所望の球面収差量を機械的な動きなしに即座に発生することができるため、ピックアップに外乱が乗ることがなく、補正のための球面収差量を正確に管理することができる。しかしながら、ビームエキスパンダ２５に比べて、組立て調整精度が必要になり、また収差補正中常に液晶に電圧をかけ続ける必要があり、消費電力が高くなる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ず球面収差を掃引して最適球面収差量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、フォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出する。
【００８５】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００８６】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ずフォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、球面収差を掃引して最適球面収差量を検出する。
【００８７】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００８８】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号の振幅が最大になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００８９】
それゆえ、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができる。
【００９０】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号のジッターが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００９１】
それゆえ、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００９２】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号のエラーレートが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００９３】
それゆえ、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができる。
【００９４】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、球面収差およびフォーカスオフセットの補正を行うにあたって、先ず記録条件検出手段が、リードイン情報などから光学記録媒体の記録条件を検出し、その記録条件に従い、テストライト手段がテストライト領域にデータをテストライトし、そのテストライト領域からの再生信号を用いて、補償手段が、上述のような方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う。
【００９５】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットのオフセット補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップ装置を実現することができる。
【００９６】
さらにまた、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、前記補償手段を、１組のレンズを含むビームエキスパンダで構成し、該１組のレンズのレンズ間隔を、最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応させる。
【００９７】
それゆえ、組立て調整精度が比較的緩く容易に組立てることができるとともに、前記球面収差の補償中、常時電圧を加え続ける必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【００９８】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、前記補償手段を、複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に円環状の透明電極が形成されている液晶パネルと、前記透明電極に、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応する電位を印加する液晶駆動回路とで構成する。
【００９９】
それゆえ、可動部がないので、ピックアップに外乱が乗ることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置の電気的構成を示ブロック図である。
【図２】光検出器の受光面の正面図である。
【図３】球面収差とフォーカスオフセットとがない状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果を示す図である。
【図４】前記球面収差とフォーカスオフセットとがある状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果の一例を示した図である。
【図５】前記球面収差とフォーカスオフセットとがある状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果の他の例を示した図である。
【図６】球面収差とフォーカスオフセットとを補正するフローチャートの一例を示した図である。
【図７】球面収差が残っている場合に、ビームエキスパンダのレンズ間隔を変化させて球面収差を補正してゆくときのＲＦ信号のレベルの変化を示すグラフである。
【図８】ビームエキスパンダによる球面収差補正サブルーチンのフローチャートの一例を示した図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置の電気的構成を示ブロック図である。
【図１０】図９で示す光ピックアップ装置における液晶パネルの構造を示す正面図である。
【図１１】球面収差とフォーカスオフセットとの関係を測定したグラフである。
【符号の説明】
１，５１ 光ピックアップ装置
２ ピックアップ
３ スピンドルモータ
４ 光ディスク
５，５５ 制御回路（記録条件検出手段、テストライト手段、補償手段）
１１ フォーカスエラー生成回路
１２ トラッキングエラー生成回路
１３ ＲＦ信号生成回路（補償手段）
２１ レーザ発生素子（テストライト手段）
２２ コリメートレンズ
２３ ビームスプリッタ
２４ λ／４板
２５ ビームエキスパンダ（補償手段）
２５ａ 凹レンズ
２５ｂ 凸レンズ
２６ ビームエキスパンダ用アクチュエータ（補償手段）
２７ 対物レンズ
２８ フォーカシングトラッキングアクチュエータ
２９ 集光レンズ
３０ シリンドリカルレンズ
３１ 光検出器
３５ フォーカスサーボスイッチ
３６ トラッキングサーボスイッチ
３７ 減算器
４０ ＲＦ信号復調回路
５２ 液晶パネル（補償手段）
５３ 液晶ドライバ（補償手段、液晶駆動回路）
Ｅ１，Ｅ２ 透明電極
ＣＬ 液晶層
【発明の属する技術分野】
本発明は、追記型や書換え可能型等の書込み可能な光ディスクに高密度で記録再生を行う光学的記録再生装置において使用される光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法およびその補償機能を備える光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学式記録媒体としての光ディスクには、その記録面を保護すべく、所定の厚さの透過基板が前記記録面を覆うように形成されている。情報読取手段としての光ピックアップは、この透過基板を介して前記記録面に読取ビーム光を照射した際の反射光量によって、かかる光ディスクから記録情報の読取りを行う。
【０００３】
しかしながら、製造上において、全ての光ディスクの透過基板の厚さを規定値以内に形成することは困難であり、通常、数μｍの厚さ誤差が生じてしまう。そのため、かかる透過基板の厚さ誤差によって、球面収差が発生する。球面収差が生じると、情報読取信号および／またはトラッキングエラー信号の振幅レベルが著しく低下する場合があり、情報読取精度を低下させてしまうという問題がある。つまり、光ディスクが交換されると、前記透過基板の厚みが変わるので、前記球面収差が変化し、そのままでは情報読取精度を低下させてしまうという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、特開２０００−１１３８８号公報では、光ディスクに予め記録されているプリピットデータをリファレンス信号として、光学系に生じている球面収差量に応じた分だけ該球面収差の補正を行い、その補正量を変更しつつ、前記リファレンス信号の振幅レベルを検出し、その振幅レベルが最大となった時の前記補正量を最終的な球面収差補量とし、球面収差を補正する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術では、プリピット信号がないディスクに対しては適用できないという問題がある。また、前記プリピット信号は、セクタマークなど、一般にデータ量としては少なく、その少ないデータ領域だけで正確に球面収差の補正量を検出できない可能性がある。さらにまた、前記追記型や書換え可能型等の書込み可能な光ディスクにおいて、前記プリピット領域ではピット部で光が回折して反射光量が減るか減らないかの違いで記録されるのに対して、記録領域では記録部の吸収が増えたかどうか（濃淡信号）で記録されるので、厳密には記録のメカニズムが異なり、前記プリピット信号から得られたデータを記録領域の補正に用いても、正しく補正を行えない可能性が高い。
【０００６】
そこで、前記書込み可能な光ディスクに対するオフセット補正の代表として、特開昭６４−２７０３０号公報では、光ディスクに対する最適な記録パワー、フォーカスオフセットを補正する方法として、情報読取信号をリファレンス信号とし、セクタ毎に記録パワーを変えて記録し、その後一度に再生して最良に再生できたセクタを検出し、そのセクタの記録パワーを最適値としている。
【０００７】
【特許文献】
特開２０００−１１３８８号公報（公開日：平成１２年１月１４日）
特開昭６４−２７０３０号公報 （公開日：平成 元年１月３０日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上述の従来技術では、複数の記録パワーで複数セクタに記録し、その総てのセクタを再生し、最適補正量を求めるので、時間がかかるという問題がある。
【０００９】
一方、前記プリピット信号以外の信号として、光ピックアップがトラックを横切る際に得られるトラッククロス信号を、前記リファレンス信号として用いることが考えられる。しかしながら、そのような手法では、球面収差やフォーカスオフセットが残った状態でも、信号レベルが最大になることがあり、最適状態に収束させられないという問題がある。
【００１０】
この点について、図１１を用いて詳しく説明する。図１１は、球面収差とフォーカスオフセットとの２種類のパラメータに対するリファレンス信号の信号レベルを、本件発明者が測定した結果を示すグラフである。光ディスクとしては、前記透過基板の厚さが０．１ｍｍ、材質がポリカーボネイトのものを用い、トラックピッチが０．３２μｍ、ディスク溝深さが２１ｎｍであり、測定ピックアップとしては、レーザー波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．８５のものを用いた。
【００１１】
この図１１は、横軸を球面収差量とし、−８０ｍλ〜＋８０ｍλの範囲で６点、縦軸をフォーカスオフセット量とし、−０．２２〜＋０．２２μｍの範囲で１１点、合計６６のデータポイントによる２次元マップで、トラッククロス信号の最大振幅値を表したものである。なお、ｍλは、一般に収差量を表す単位で、λは、レーザー発振波長を表し、１ｍλ＝０．００１λであり、たとえば代表的な青色レーザーの場合、前記４０５ｎｍである。
【００１２】
この図１１から明らかなように、球面収差およびフォーカスオフセットともに、０以外のデータポイントでもリファレンス信号が最大レベルになっている。すなわち、０点を含む右下がりの領域である。すなわち、これは、レンズ間距離が最適でなく、かつピントが合っていなくても、リファレンス信号が最大レベルになってしまうことを表している。したがって、このようなトラッククロス信号を用いて、球面収差やフォーカスオフセットを正確に測定することはできない。
【００１３】
本発明の目的は、書込み可能な光ディスクに対する球面収差およびフォーカスオフセットの補正を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法およびその補償機能を備える光ピックアップ装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、予め定めるフォーカスオフセットを有した状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、前記最小の球面収差発生状態で、フォーカスオフセットを発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、一度の前記最適球面収差検出ステップおよび一度の最適フォーカスオフセット検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ず球面収差を掃引して最適球面収差量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、フォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出する。
【００１６】
こうして、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、予め定める球面収差を有した状態で、フォーカスオフセット発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、前記最小のフォーカスオフセット発生状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、一度の前記最適フォーカスオフセット検出ステップおよび一度の最適球面収差検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ずフォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、球面収差を掃引して最適球面収差量を検出する。
【００１９】
こうして、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００２０】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号の振幅が最大になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の再生信号を直接リファレンス信号とするので、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができる。
【００２２】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号のジッターが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の品質と相関性の高いジッターをリファレンス信号とするので、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、再生された信号のエラーレートが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、光ピックアップ装置として品質を確保しなければならない記録情報の品質と相関性の高いエラーレートをリファレンス信号とするので、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の光ピックアップ装置は、集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを相殺する球面収差およびフォーカスオフセットを発生させて補償する補償装置を具備する光ピックアップ装置において、前記補償装置は、前記光学記録媒体に予め記録されている記録条件を検出する記録条件検出手段と、前記記録条件検出手段で検出した記録条件に従い、光学記録媒体のテストライト領域に予め定める信号をテストライトするテストライト手段と、前記テストライト領域からの再生信号を用いて、前記の何れか１つの光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う補償手段とを含むことを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補正を行うにあたって、先ず記録条件検出手段が、リードイン情報などから光学記録媒体の記録条件を検出し、その記録条件に従い、テストライト手段がテストライト領域にデータをテストライトし、そのテストライト領域からの再生信号を用いて、補償手段が、上述のような方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う。
【００２８】
したがって、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットのオフセット補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
さらにまた、本発明の光ピックアップ装置では、前記補償手段は、１組のレンズを含むビームエキスパンダであり、該１組のレンズのレンズ間隔を、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応させることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、組立て調整精度が比較的緩く容易に組立てることができるとともに、前記球面収差の補償中、常時電圧を加え続ける必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明の光ピックアップ装置では、前記補償手段は、複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に円環状の透明電極が形成されている液晶パネルと、前記透明電極に、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応する電位を印加する液晶駆動回路とを含むことを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、可動部がないので、ピックアップに外乱が乗ることはない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３４】
図１は、本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置１の電気的構成を示ブロック図である。ピックアップ２は、スピンドルモータ３によって回転駆動される光学式記録媒体としての光ディスク４に読取ビーム光を照射し、その反射光を受光する。この際、スピンドルモータ３は、光ディスク４を１回転させる度に回転信号ＲＴを発生し、これを制御回路５に供給する。ピックアップ２は、光ディスク４に読取ビーム光を照射した際の反射光を受光し、これを電気信号に変換したものを、フォーカスエラー生成回路１１、トラッキングエラー生成回路１２、およびＲＦ信号生成回路１３にそれぞれ供給する。
【００３５】
ピックアップ２は、レーザ発生素子２１、コリメートレンズ２２、ビームスプリッタ２３、λ／４板２４、ビームエキスパンダ２５、ビームエキスパンダ用アクチュエータ２６、対物レンズ２７、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８、集光レンズ２９、シリンドリカルレンズ３０および光検出器３１から構成されている。レーザ発生素子２１は、所定の光パワーを有するレーザビーム光を発生する。かかるレーザビーム光は、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差に伴う球面収差を補正すべく設けられるビームエキスパンダ２５に入射する。
【００３６】
ビームエキスパンダ２５は、たとえば凹レンズ２５ａと凸レンズ２５ｂとの対で構成されるビーム拡大型のリレーレンズであり、通常は、入射平行光に対してビーム径を拡大させた平行光を出射させるように構成されている。そして、前記凹レンズ２５ａと凸レンズ２５ｂとのレンズ間隔を変化させることによって、対物レンズ２７に入射する光を、発散光あるいは集束光に変換させ、該対物レンズ２７により球面収差を発生させることができる。このような動作によって、ビームエキスパンダ２５を、光ディスク４の透過基板厚のバラツキによる球面収差の補正を行う補正手段として機能させることができる。この場合、ビームエキスパンダ２５と対物レンズ２７とは、相対的な位置ずれによる球面収差発生性能への影響が小さいため、光ピックアップ装置１への組込み調整を比較的容易に行うことができる。
【００３７】
対物レンズ２７は、ビームエキスパンダ２５から供給されるレーザビーム光を、読取ビーム光として光ディスク４の記録面に形成されている記録トラック上に集光する。フォーカシングについては、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８が、サーボループスイッチ３５を介して供給されるフォーカス駆動信号Ｆに応じた分だけ、前記対物レンズ２７を、光ディスク４の記録面に対する垂直方向、いわゆるフォーカス調整軌道上において移動させることで実現される。また、トラッキングについては、前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８が、サーボループスイッチ３６を介して供給されるトラッキング駆動信号Ｔに応じた分だけ、対物レンズ２７の光軸を光ディスク４のディスク半径方向に変位することで実現される。
【００３８】
一方、読取ビーム光を光ディスク４の記録トラック上に照射して得られた反射光は、前記対物レンズ２７、ビームエキスパンダ２５およびλ／４板２４を透過し、ビームスプリッタ２３で方向を変えて、集光レンズ２９、シリンドリカルレンズ３０を介して光検出器３１の受光面に入射する。光検出器３１は、たとえば図２に示すような受光面を有している。
【００３９】
図２は、前記受光面の正面図である。この光検出器３１は、トラック方向に対して図の如く配列された４つの独立した受光素子Ａ〜Ｄを備えている。各受光素子Ａ〜Ｄは、光ディスク４からの反射光を受光して電気信号に変換したものを光電変換信号ＲＡ〜ＲＤとしてそれぞれ出力する。
【００４０】
フォーカスエラー生成回路１１は、前記光検出器３１における各受光素子Ａ〜Ｄの内で、互いに対角に配置されている受光素子同士の出力和をそれぞれ求め、両者の差分値をフォーカスエラー信号ＦＥとして減算器３７に供給する。すなわち、フォーカスエラー生成回路１１は、
ＦＥ＝（ＲＡ＋ＲＣ）−（ＲＢ＋ＲＤ）
なるフォーカスエラー信号ＦＥを減算器３７に供給するのである。
【００４１】
減算器３７は、かかるフォーカスエラー信号ＦＥから、制御回路５から供給されたフォーカス調整軌道上位置信号ＦＰを減算して得たフォーカスエラー信号ＦＥ’を、前記サーボループスイッチ３５に供給する。このフォーカス調整軌道上位置信号ＦＰは、現在のフォーカシングトラッキングアクチュエータ２８を駆動している信号であり、前記フォーカスエラー信号ＦＥから該フォーカス調整軌道上位置信号ＦＰを減算することで、直前の状態からフォーカスエラー信号が０となるためにアクチュエータを動かす信号を得ることができる。この信号が０となった場合はフォーカスエラーがないと判断し、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８は動かず、同じ状態を保持する。
【００４２】
前記サーボループスイッチ３５は、制御回路５から供給されたフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳに応じてオン状態またはオフ状態となる。たとえば、該サーボループスイッチ３５は、フォーカスサーボ・オフを示す論理レベル”０”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳが供給された場合にはオフ状態となる。一方、フォーカスサーボ・オンを示す論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳが供給されると、該サーボループスイッチ３５はオン状態となり、前記フォーカスエラー信号ＦＥ’を前記フォーカス駆動信号Ｆとしてフォーカシングトラッキングアクチュエータ２８に供給を開始する。すなわち、ピックアップ２、フォーカスエラー生成回路１１、減算器３７、およびサーボループスイッチ３５を含む系によって、いわゆるフォーカスサーボループを形成している。かかるフォーカスサーボループによって、対物レンズ２７は、フォーカス調整軌道上で、フォーカス調整軌道上位置信号ＦＰに応じた位置を基準として、フォーカスエラー信号ＦＥに応じた分だけ変位駆動される。
【００４３】
また、トラッキングエラー生成回路１２は、前記光検出器３１の受光素子Ａ〜Ｄの内で、トラック方向に隣接配置されている受光素子同士の出力和を求め、両者の差分値をトラッキングエラー信号ＴＥ’としてサーボループスイッチ３６に供給する。すなわち、トラッキングエラー信号ＴＥ’は、
ＴＥ’＝（ＲＡ＋ＲＤ）−（ＲＢ＋ＲＣ）
から求められる。
【００４４】
サーボループスイッチ３６は、制御回路５から供給されたトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳに応じてオン状態またはオフ状態となる。たとえば、サーボループスイッチ３６は、トラッキングサーボ・オンを示す論理レベル”１”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳが供給された場合にはオン状態となり、前記トラッキングエラー信号ＴＥ’を前記トラッキング駆動信号Ｔとして前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８に供給を開始する。一方、トラッキングサーボ・オフを示す論理レベル”０”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳが供給された場合にはオフ状態となる。この際、フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８にはトラッキング駆動信号Ｔは供給されない。
【００４５】
ＲＦ信号生成回路１３は、前記光電変換信号ＲＡ〜ＲＤを互いに加算して得る加算結果を、光ディスク４に記録されている情報データに対応した情報読取信号として求め、これをＲＦ復調回路４０および前記制御回路５にそれぞれ供給する。ＲＦ復調回路４０は、かかる情報読取信号に対して所定の復調処理を施すことによって情報データを再生し、これを再生情報を示すＲＦデータとして出力する。
【００４６】
以下、図３〜図５に、本件発明者による実験結果を示す。図３（ａ）（ｂ）は、ピックアップの球面収差およびフォーカスオフセットが共にない状態で、最適記録パワーにてＲＦ信号を記録（テストライト）し、同記録信号に対して、横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果である。
【００４７】
前記図１１と同様に、光ディスク４としては、前記透過基板の厚さが０．１ｍｍ、材質がポリカーボネイトのものを用い、トラックピッチが０．３２μｍ、ディスク溝深さが２１ｎｍであり、測定ピックアップとしては、レーザー波長が４０５ｎｍ、対物レンズ２７のＮＡは０．８５のものを用いた。また、球面収差量としては、−８０ｍλ〜＋８０ｍλの範囲で６点、フォーカスオフセット量としては、−０．２２〜＋０．２２μｍの範囲で１１点、合計６６のデータポイントによる２次元マップである。
【００４８】
これら図３（ａ）および図３（ｂ）から、ジッターは原点で最も小さく、また最大振幅値は原点で最も大きく、共に原点を中心とした同心円の特性であることが理解される。なお、前記球面収差やフォーカスオフセットがあると、光ディスク４上でビームがぼけた状態にしか絞れなくなり、そのため解像度が下がり、隣接トラックや前後の記録データまで漏れこんでくるため、受光素子Ａ〜Ｄにきれいに結像しなくなり、ジッターとして現れる。
【００４９】
これに対して、図４（ａ）（ｂ）に、ピックアップの球面収差としてＣＧ厚＋７μｍ相当がある状態で、かつフォーカスオフセットが０．１μｍある状態で、最適記録パワーにてＲＦ信号を記録し、同記録信号に対して、横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果を示す。前記ＣＧ厚とは、ディスク記録面の上にある前記透過基板（カバーガラス）の厚みのことで、前記ＣＧ厚＋７μｍとは、設計カバーガラスの厚み＋７μｍのことで、設計カバーガラスの厚みが０．１ｍｍの場合は、０．１０７ｍｍとなる。
【００５０】
この図４（ａ）および図４（ｂ）でも、前記図３の結果と同様に、ジッターは原点で最も小さく、また最大振幅値は原点で最も大きく、共に原点を中心とした同心円の特性であることが理解される。したがって、球面収差およびフォーカスオフセットが共に最適状態でない場合であっても、原点に収束させることが可能であることが理解される。すなわち、フォーカスオフセット補償をするときの球面収差量および球面収差補償をするときのフォーカスオフセット量がいかなる値であっても、１度の補償ステップによって、それぞれの最適値を検出することができる。
【００５１】
また、図５（ａ）（ｂ）に、ピックアップの球面収差として前記ＣＧ厚＋７μｍ相当がある状態で、かつフォーカスオフセットが０．１μｍある状態で、記録パワーを最適パワーより＋２０％大きい状態にてＲＦ信号を記録し、同記録信号に対して横軸を球面収差量、縦軸をフォーカスオフセット量とし、それぞれリファレンス信号として、ＲＦ信号のジッターと最大振幅値とを２次元マップで表した測定結果を示す。
【００５２】
この図５（ａ）および図５（ｂ）から、テストライトの記録パワーに変動があっても、球面収差とフォーカスオフセットとの関係に影響を与えないことが理解される。
【００５３】
以上のことから、先ず図３から、最適状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも，球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。次に、図４から、球面収差およびフォーカスオフセットが残留する状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合も、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも、球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。続いて、図５から、球面収差およびフォーカスオフセットが残留する状態でさらに記録パワーが最適でない状態で記録されたＲＦ信号をリファレンス信号にした場合も、ジッター最小およびＲＦ信号振幅最大とも、球面収差が０、かつフォーカスオフセットが０の状態のみであることが理解される。
【００５４】
したがって、球面収差およびフォーカスオフセットを調整するリファレンス信号として、記録パワーが未調整の段階で記録したＲＦ信号を使用することができ、記録状態によらず、球面収差とフォーカスオフセットとをそれぞれ独立に調整することができる。この結果に基づいて、以下に球面収差およびフォーカスオフセットの調整の手順を示す。
【００５５】
図６は、前記球面収差を補正する手順を説明するためのフローチャートである。前記制御回路５は、ピックアップ２を使用した各種記録再生動作を実現すべく、図示を省略しているメインルーチンに従った制御を行う。この際、かかるメインルーチンの実行中に、光ディスク４が記録再生装置に装着されると、実際の記録再生を開始するまでに、この図６に示される手順から成る球面収差補正サブルーチンの実行に移る。
【００５６】
先ず、ステップＳ１で、制御回路５はピックアップ２をディスク最内周位置に移動させ、フォーカスサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳをサーボループスイッチ３５に供給し、かつトラッキングサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳをサーボループスイッチ３６に供給する。
【００５７】
ステップＳ２では、アドレス情報を再生し、再生したアドレス情報を使ってディスク情報の記録されているトラックに移動し、ディスクに対する記録の仕方の情報である記録パワー、記録パルス発生タイミング等を読出す。ここで、前記アドレス情報およびディスク情報は、ディスク作製段階でトラックをＷＯＢＢＬＥさせる周波数変調によって記録されており、その再生は、前記トラッキングエラー信号ＴＥ’と同様に、（ＲＡ＋ＲＤ）と（ＲＢ＋ＲＣ）との差信号から行うことができる。
【００５８】
そして、ステップＳ３では、テストライト領域に移動し、読出した記録条件に合わせてデータをテストライトする。続いて、ステップＳ４では、球面収差補正ルーチンに移り、テストライトしたＲＦ信号の信号振幅が最大になるように、ビームエキスパンダ２５のレンズ２５ａ，２５ｂの間隔を補正する。ステップＳ５では、フォーカスオフセット補正ルーチンに移り、同じくテストライトしたＲＦ信号の信号振幅が最大になるように、フォーカスオフセットを調整する。ステップＳ５の終了後、ステップＳ６にて制御回路５は、記録パワー補正サブルーチンの実行に移り、最適記録パワーを決定し、データの記録再生準備が完了する。
【００５９】
上述のような補正のルーチンを図５で説明すると、ステップＳ３のテストライトにおいて、フォーカスオフセットが０．１μｍ、球面収差としてＣＧ厚＋７μｍ相当があり、さらに記録パワーが最適パワーより＋２０％大きい状態にてＲＦ信号を記録した場合、ステップＳ４にて球面収差のみ０に補正され、ステップＳ５でフォーカスオフセットが０に補正され、図５の同心円中心に収束する。
【００６０】
なお、前記ステップＳ４の球面収差補正ルーチンと、ステップＳ５のフォーカスオフセット補正ルーチンとは、相互に逆の順序で行われても、同様に図５の同心円中心に収束させることができる。
【００６１】
次に、前記ステップＳ４における球面収差補正ルーチンの具体的な手順の例を説明する。図７は、図１に示す光ピックアップ装置１に球面収差が残っている状態で、ビームエキスパンダ２５のレンズ間隔を変化させて球面収差を補正してゆく場合のＲＦ信号のレベルの変化を示すグラフである。図において、横軸には装置の持つ球面収差量をＰ−Ｖ値で示し、縦軸にはＲＦ信号のレベルを示す。前記Ｐ−Ｖ値とは、収差の最大値―最小値であり、±の符号が付く。
【００６２】
参照符ｌ１で示すように、前記球面収差が０の場合、ＲＦ信号レベルは最大となるが、その収差量が光学特性の評価基準値以下である領域では、ＲＦ信号レベルの変化量が極めて少なくなる。この評価基準値としてよく知られているのは、レイリーリミット（波面収差の最大値がλ／４以下（λは光源波長））、またはＳＤ（シュトレールディフィニション）（波面収差の標準偏差がλ／１４以下）であり、この場合集光ビームは、ほぼ理想ビームと判断することができる。
【００６３】
これよる球面収差補正ルーチンの具体的な手順を、図８に示す。予め、図７の４点のサンプリング位置でのレンズ間隔ＳＰ１〜ＳＰ４に対応するレンズ間隔信号ＳＰ（１）〜ＳＰ（４）を内蔵レジスタに格納しておく。
【００６４】
先ず、ステップＳ１１で、制御回路５は、フォーカスサーボをオン状態にすべく、論理レベル”１”のフォーカスサーボスイッチ信号ＦＳをサーボループスイッチ３５に供給する。次のステップＳ１２で、制御回路５は、トラッキングサーボをオフ状態にすべく、論理レベル”０”のトラッキングサーボスイッチ信号ＴＳをサーボループスイッチ３６に供給する。また、変数Ｎに１を格納して初期化する。
【００６５】
ステップＳ１３では、制御回路５は、内蔵レジスタに記憶されているレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を読出して、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に供給する。かかるステップＳ１３の実行によって、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に、ビームエキスパンダ２５を、レンズ２５ａ，２５ｂの間隔がレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）の値に応じた間隔になるように駆動する。これによって、対物レンズ２７に非平行光が入射し、レンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）に応じた球面収差が生じるので、球面収差の仮補正がなされることになる。
【００６６】
次に、ステップＳ１４で、制御回路５は、スピンドルモータ３から供給される回転信号ＲＴに基づき、光ディスク４が１回転したか否かの判定を、この光ディスク４が１回転するまで繰返し行う。１回転すると、次のステップＳ１５で、制御回路５は、ＲＦ信号のレベルをＲＦ（Ｎ）として取込む。次のステップＳ１６では、制御回路５は、Ｎの値が”４”になっているか否かを判定する。このステップにてＮが４でないと判定されるとき、ステップＳ１７に進み、制御回路５はＮ＝Ｎ＋１に更新してステップＳ１３に戻り、こうして内蔵レジスタに記憶されているレンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を順次読出して球面収差の仮補正を行う。
【００６７】
以下、ステップＳ１３〜Ｓ１７までの動作を繰返し実行する。この間、一連の動作が実施される度にビームエキスパンダ２５による球面収差補正が、そのレンズ間隔をたとえばレンズ間隔信号ＳＰ（１）からＳＰ（４）までに対応させて、４回更新しつつ行われる。このとき補正量としてのレンズ間隔信号ＳＰ（１）、ＳＰ（２）、ＳＰ（３）、ＳＰ（４）の値は、そのときのＲＦ信号レベルの変化が大きい領域の値が望ましい。たとえば最大レンズ間隔近傍値２点と最小レンズ間隔近傍値２点であり、最大レンズ間隔に対応する信号振幅を１６段階に分割した場合、ＳＰ（１）は１段階分、ＳＰ（２）は２段階分、ＳＰ（３）は１５段階分、ＳＰ（４）は１６段階分のレンズ間隔に相当させる。
【００６８】
ステップＳ１６でＮの値が”４”になっていると判定されるとき、ステップＳ１８に進み、制御回路５は、レンズ間隔信号ＳＰ（１）〜ＳＰ（４）に対応する４種類のレンズ間隔ＳＰ１〜ＳＰ４と、各レンズ間隔で取込まれたＲＦ信号のレベルＲＦ１〜ＲＦ４のデータをサンプリングデータとして、図７の近似曲線Ｌ２を演算し、その近似曲線Ｌ２における最大ＲＦ信号レベルＲＦＭＡＸに対応する最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴを求める。
【００６９】
ステップＳ１９では、制御回路５は、この最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴを最終的な球面収差補正を行うレンズ間隔信号として、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６に供給する。すなわち、ステップＳ１９の実行によって、最適レンズ間隔信号ＳＰＢＥＳＴに対応するレンズ間隔を最終的なレンズ間隔とし、このレンズ間隔に応じた分だけ対物レンズ２７に球面収差を持たせ、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差によって発生する球面収差を相殺させ、最終的に球面収差を補償するのである。ステップＳ１９の終了後、制御回路５は、この球面収差補正サブルーチンを抜けて、メインルーチンの実行に戻る。
【００７０】
以上のルーチンによって、最適な球面収差補正量を短い探索時間にて正確に検出し、補償を行うことが可能となる。なお、図８に示される動作では、レンズ間隔信号ＳＰ（Ｎ）を４回調整するようにしているが、その調整回数は４回に限定されるものではない。また、本実施形態においては、ＲＦ信号の振幅レベルを用いて各種処理を実施しているが、このＲＦ信号の振幅レベルに代わり、前記ジッターやエラーレートを用いるようにしてもよい。
【００７１】
また、図６においては、ビームエキスパンダ２５の駆動レンズを凹レンズ２５ａとし、小さい側のレンズを可動させる構造であるので、ビームエキスパンダ駆動アクチュエータ２６の推力やサイズを比較的小さく構成することができる効果を得ている。可動させるレンズは、凸レンズ２５ｂ側、あるいは両方でもかまわない。またビームエキスパンダ２５は、凹レンズ２５ａ、凸レンズ２５ｂの順による拡大光学系としているが、凸レンズ２５ｂ、凹レンズ２５ａの順による縮小光学系でも構わない。
【００７２】
なお、最適な球面収差を発生させるときの球面収差補償手段の位置情報、たとえば、ビームエキスパンダ２５である場合には該ビームエキスパンダ２５の位置をメモリ等の記憶手段に記憶しておき、次回の球面収差およびフォーカスオフセット補償ステップにおける球面収差状態として、該状態を用いることが可能である。これによれば、球面収差量として全く根拠のない値を用いる場合に比べて、最適値検出ステップにおける動作時間を短縮できる等のメリットがある。
【００７３】
以上のようにして、書込み可能な光ディスク４に対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。すなわち、前記特開昭６４−２７０３０号では、複数の記録パワーで複数セクタに記録し、その総てのセクタを再生し、最適補正量を求めるのに対して、本発明では、１種類の記録パワーで、１回だけ書込みを行うだけでよく、短時間で補正を行うことができる。
【００７４】
なお、上述の説明では、補正に用いるリファレンス信号として、光ピックアップ装置１として品質を確保しなければならないＲＦ信号の信号振幅を用いており、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができるれども、他にも、前記のように、ＲＦ信号のジッターやエラーレートを用いてもよい。
【００７５】
前記ＲＦ信号の品質と相関性の高いジッターをリファレンス信号とし、該ジッターが最小になるような球面収差やフォーカスオフセットに補正することで、振幅検出程ではないが、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００７６】
また、前記ＲＦ信号の品質と相関性の高いエラーレートをリファレンス信号とし、該エラーレートが最小になるような球面収差やフォーカスオフセットに補正することで、回路規模が大きく、ノイズの影響に弱いけれども、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができ、特にフォーカスオフセットの微妙な調整をする場合有効となる。
【００７７】
さらにまた、前記リファレンス信号として、前記ＲＦ信号の信号振幅、ジッターおよびエラーレートを組合わせて用いてもよい。すなわち、たとえば球面収差の補正に前記ＲＦ信号の信号振幅を用い、フォーカスオフセットの補正に前記ジッターを用いてもよい。
【００７８】
本発明の実施の他の形態について、図９および図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００７９】
図９は、本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置５１の電気的構成を示ブロック図である。この光ピックアップ装置５１において、前述の光ピックアップ装置に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この光ピックアップ装置５１では、前記のビームエキスパンダ２５に代えて、前記λ／４板２４と対物レンズ２７との間に、液晶パネル５２が設けられていることである。前記フォーカシングトラッキングアクチュエータ２８は、これらの対物レンズ２７および液晶パネル５２を一体で変位駆動する。
【００８０】
前記液晶パネル５２は、前記ビームエキスパンダ２５と同様に、光ディスク４の透過基板の厚さ誤差に伴う球面収差を補正すべく設けられるものであり、制御回路５５から液晶ドライバ５３に与えられる球面収差補正信号ＳＡに基づいて駆動される。
【００８１】
図１０は、前述のレーザビーム光の光軸方向から眺めた液晶パネル５２の構造を示す正面図である。この図１０に示されるように、液晶パネル５２は、円形の透明電極Ｅ１、円環状の透明電極Ｅ２、および複屈折特性を有する液晶分子が充填された液晶層ＣＬとから構成される。前記対物レンズ２７のレンズ径が３０００μｍである場合に、たとえば、透明電極Ｅ１の直径は約１６００μｍであり、透明電極Ｅ２の外径は約２８００μｍである。なお、透明電極Ｅ１およびＥ２の中心軸は、ともにレーザビーム光の光軸中心上となるように配置される。
【００８２】
透明電極Ｅ１には、所定の電位として、たとえば２Ｖが固定印加されており、透明電極Ｅ２には、前記液晶ドライバ５３からの液晶駆動電位ＣＶが印加される。この際、液晶層ＣＬ内に充填されている液晶分子のうち、透明電極Ｅ２に覆われた円環状の領域に存在する液晶分子のツイスト角が液晶駆動電位ＣＶに応じた分だけ推移する。よって、図１０に示されるように、レーザビーム光によるビームスポットＳＰＴが液晶パネル５２に照射されると、透明電極Ｅ２に覆われた領域を透過する光と、他の領域を透過する光とに液晶駆動電位ＣＶに応じた分の位相差が生じる。つまり、液晶パネル５２は、レーザ発生素子２１から供給されるレーザビーム光の波面に、前述のような位相差をもたせて透過出力するのである。
【００８３】
かかる動作により、液晶パネル５２は、光ディスク４の透過基板厚のバラツキによる球面収差の補正を行う。このように液晶パネル５２による球面収差補正では、透過基板厚のバラツキによる球面収差を相殺しうる所望の球面収差量を機械的な動きなしに即座に発生することができるため、ピックアップに外乱が乗ることがなく、補正のための球面収差量を正確に管理することができる。しかしながら、ビームエキスパンダ２５に比べて、組立て調整精度が必要になり、また収差補正中常に液晶に電圧をかけ続ける必要があり、消費電力が高くなる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ず球面収差を掃引して最適球面収差量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、フォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出する。
【００８５】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００８６】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、光ピックアップの球面収差および合焦ずれを補償するにあたって、本件発明者は、球面収差とフォーカスオフセットとの２つをパラメータとして、それぞれを変化させ、何れか一方が最適値でなくても、それに影響なく、何れか他方の最適値を求めることができることに着目し、再生を行いつつ、先ずフォーカスオフセットを掃引して最適フォーカスオフセット量を検出し、続いて、その最適球面収差量を用いて、球面収差を掃引して最適球面収差量を検出する。
【００８７】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットの補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる。
【００８８】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号の振幅が最大になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００８９】
それゆえ、正確な補償を行うことができるとともに、複雑な信号処理を必要とせず、簡単な回路で実現することができる。
【００９０】
また、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号のジッターが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００９１】
それゆえ、信号処理が比較的シンプルで、かつより精度の高い補償を行うことができる。
【００９２】
さらにまた、本発明の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法は、以上のように、再生された信号のエラーレートが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させる。
【００９３】
それゆえ、最も精度が高く、感度が高い補償を行うことができる。
【００９４】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、球面収差およびフォーカスオフセットの補正を行うにあたって、先ず記録条件検出手段が、リードイン情報などから光学記録媒体の記録条件を検出し、その記録条件に従い、テストライト手段がテストライト領域にデータをテストライトし、そのテストライト領域からの再生信号を用いて、補償手段が、上述のような方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う。
【００９５】
それゆえ、書込み可能な光ディスクに対して、球面収差およびフォーカスオフセットのオフセット補償を、短時間で、かつ正確に行うことができる光ピックアップ装置を実現することができる。
【００９６】
さらにまた、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、前記補償手段を、１組のレンズを含むビームエキスパンダで構成し、該１組のレンズのレンズ間隔を、最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応させる。
【００９７】
それゆえ、組立て調整精度が比較的緩く容易に組立てることができるとともに、前記球面収差の補償中、常時電圧を加え続ける必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
【００９８】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、前記補償手段を、複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に円環状の透明電極が形成されている液晶パネルと、前記透明電極に、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応する電位を印加する液晶駆動回路とで構成する。
【００９９】
それゆえ、可動部がないので、ピックアップに外乱が乗ることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置の電気的構成を示ブロック図である。
【図２】光検出器の受光面の正面図である。
【図３】球面収差とフォーカスオフセットとがない状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果を示す図である。
【図４】前記球面収差とフォーカスオフセットとがある状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果の一例を示した図である。
【図５】前記球面収差とフォーカスオフセットとがある状態でテストライトを行い、再生した信号における両者の関係を測定した結果の他の例を示した図である。
【図６】球面収差とフォーカスオフセットとを補正するフローチャートの一例を示した図である。
【図７】球面収差が残っている場合に、ビームエキスパンダのレンズ間隔を変化させて球面収差を補正してゆくときのＲＦ信号のレベルの変化を示すグラフである。
【図８】ビームエキスパンダによる球面収差補正サブルーチンのフローチャートの一例を示した図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置の電気的構成を示ブロック図である。
【図１０】図９で示す光ピックアップ装置における液晶パネルの構造を示す正面図である。
【図１１】球面収差とフォーカスオフセットとの関係を測定したグラフである。
【符号の説明】
１，５１ 光ピックアップ装置
２ ピックアップ
３ スピンドルモータ
４ 光ディスク
５，５５ 制御回路（記録条件検出手段、テストライト手段、補償手段）
１１ フォーカスエラー生成回路
１２ トラッキングエラー生成回路
１３ ＲＦ信号生成回路（補償手段）
２１ レーザ発生素子（テストライト手段）
２２ コリメートレンズ
２３ ビームスプリッタ
２４ λ／４板
２５ ビームエキスパンダ（補償手段）
２５ａ 凹レンズ
２５ｂ 凸レンズ
２６ ビームエキスパンダ用アクチュエータ（補償手段）
２７ 対物レンズ
２８ フォーカシングトラッキングアクチュエータ
２９ 集光レンズ
３０ シリンドリカルレンズ
３１ 光検出器
３５ フォーカスサーボスイッチ
３６ トラッキングサーボスイッチ
３７ 減算器
４０ ＲＦ信号復調回路
５２ 液晶パネル（補償手段）
５３ 液晶ドライバ（補償手段、液晶駆動回路）
Ｅ１，Ｅ２ 透明電極
ＣＬ 液晶層
Claims (8)
- 集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、
前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、
前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、
予め定めるフォーカスオフセットを有した状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、
前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、
前記最小の球面収差発生状態で、フォーカスオフセットを発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、
前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、
一度の前記最適球面収差検出ステップおよび一度の最適フォーカスオフセット検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法。 - 集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する方法において、
前記光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを補償する情報が予め記録されていない前記記録媒体に予め定める一種類の記録パワーで信号を一回だけ記録するステップと、
前記反射光から前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を再生するステップと、
予め定める球面収差を有した状態で、フォーカスオフセット発生させ、該フォーカスオフセット量を変化させるステップと、
前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記フォーカスオフセットが最小となるときのフォーカスオフセット発生状態を検出する最適フォーカスオフセット検出ステップと、
前記最小のフォーカスオフセット発生状態で、球面収差を発生させ、該球面収差量を変化させるステップと、
前記記録媒体に予め定める記録パワーで記録した情報を参照して前記球面収差が最小となるときの球面収差発生状態を検出する最適球面収差検出ステップと、
一度の前記最適フォーカスオフセット検出ステップおよび一度の最適球面収差検出ステップを順次行うことによって得られた球面収差量およびフォーカスオフセット量を用いて球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行うことを特徴とする光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法。 - 再生された信号の振幅が最大になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法。
- 再生された信号のジッターが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法。
- 再生された信号のエラーレートが最小になるような球面収差および／またはフォーカスオフセットを発生させることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法。
- 集光されたビーム光を光学記録媒体の記録面に照射し、該記録面からの反射光量によって記録情報の読取りを行う際に、光学系に生じる球面収差およびフォーカスオフセットを相殺する球面収差およびフォーカスオフセットを発生させて補償する補償装置を具備する光ピックアップ装置において、
前記補償装置は、
前記光学記録媒体に予め記録されている記録条件を検出する記録条件検出手段と、
前記記録条件検出手段で検出した記録条件に従い、光学記録媒体のテストライト領域に予め定める信号をテストライトするテストライト手段と、
前記テストライト領域からの再生信号を用いて、前記請求項１〜５の何れか１項に記載の光ピックアップの球面収差合焦ずれ補償方法によって、前記球面収差およびフォーカスオフセットの補償を行う補償手段とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記補償手段は、１組のレンズを含むビームエキスパンダであり、該１組のレンズのレンズ間隔を、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応させることを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
- 前記補償手段は、
複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に円環状の透明電極が形成されている液晶パネルと、
前記透明電極に、前記最適球面収差検出ステップによって得られた球面収差量に対応する電位を印加する液晶駆動回路とを含むことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
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