JP4136400B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体に対し情報の記録再生を行うピックアップを備える情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の情報記録再生装置の従来例としては、例えば、「光技術コンタクト、通巻４５１、２００１、Ｖｏｌ．３９、Ｐ３４７〜３５２」に記載されたものがある。この従来例は、ビデオ用大容量光ディスクに用いる光ピックアップを備える情報記録再生装置として構成されており、波長４０５ｎｍの青紫ＬＤ（レーザダイオード）と開口数ＮＡ＝０．８５の対物レンズとを用いて、２０〜２５ギガバイト（ＧＢｙｔｅ）の記録容量を有するφ１２０ｍｍサイズの光ディスクに対し情報の記録再生を行う。
【０００３】
図５は上記従来例の情報記録再生装置の光学系の構成を示す図であり、ＬＤ５１から出射した光は、コリメータレンズ５２によって平行光にされた後、ビーム成形プリズム５３によって放射角分布補正が施され、楕円ビームから概ね円形ビームに成形される。ＬＤ５１からの出射光の一部は、偏光ビームスプリッタ５４で反射され、ＡＰＣ用受光素子５５によってモニタされ、発光出力値の制御に利用される。
【０００４】
ビームスプリッタ５４を透過した光は、１／４波長板５６で直線偏光から円偏光に変換された後、２群対物レンズ５７により記録媒体５８上に集光される。記録媒体５８からの戻り光は、偏光ビームスプリッタ５４で反射された後、偏光ビームスプリッタ５９で２分割される。偏光ビームスプリッタ５９で反射された光は、受光素子６０に集光されてナイフエッジ法により記録媒体５８上の焦点誤差信号検出に用いられ、偏光ビームスプリッタ５９を透過した光は、受光素子６１に集光されて再生信号および差動プッシュプル方式のトラックエラー誤差信号の検出に用いられる。上記各検出信号は、波長４０５ｎｍに最適化されたシリコンＰＩＮフォトダイオードによって光電変換される。
【０００５】
上記図５に示す従来例では、記録媒体５８のカバー層の厚さが変化した場合に生じる球面収差を補正するために、エキスパンダレンズ６２を対物レンズ５７および１／４波長板５６間に配置している。このエキスパンダレンズ６２を構成する２枚のレンズの間隔を調整することにより、球面収差を補正することができ、例えば図６に示すような球面収差の補正効果が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記記録媒体５８には０．１ｍｍのＰＣシートが接着されており、接着剤を含めた内外周の厚さの変動は３μｍ程度であり、この収差を補正することになる。しかしながら、上述した光ピックアップに用いられる２群対物レンズは、レンズ単品の肉厚のばらつきや２枚のレンズ間隔のばらつきにより球面収差量が大きくばらついてしまう。通常、この種のレンズでは、現状の部品加工能力から算出すると、レンズ枠のレンズ間隔が１０μｍばらついた場合、０．０４λｒｍｓの球面収差が発生し、また、２群の先玉レンズの肉厚が３μｍ厚く形成された場合、０．０３λｒｍｓの球面収差が発生する。
【０００７】
よって、光ピックアップから出射するスポットの球面収差量として、記録媒体５８にサーボをかけにいったときに１λｒｍｓレベルの極めて大きな収差が発生してしまう。そのため、フォーカス感度低下や合焦ずれが発生し、サーボが不安定となり、プレビットがリードできない状況やトラックエラー信号が発生しない状況に陥るという、大きな問題を招く。その際、例えば、トラックエラー信号振幅が最大になるようにエキスパンダレンズ６２で球面収差補正を行った後、ＲＦ信号振幅が最大になるようにエキスパンダレンズ６２で合焦ずれ補正を行うように、交互に最適条件に追い込んでいく手法を用いた場合には、情報記録再生装置の初期調整時間が長時間化してしまう。
【０００８】
本発明は、効率的に光ピックアップの球面収差補正を行って初期調整時間を短縮し得るとともに、光ピックアップまたはドライブ基板のユニット交換時に調整工程を省略可能な情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、半導体レーザ光源と、高開口率の対物レンズと、球面収差補正素子とを有する光ピックアップを備える情報記録再生装置において、前記光ピックアップにより多層記録媒体より成る情報記録媒体に対し情報の記録再生を行い、前記球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を記憶する記憶手段を前記光ピックアップに設けるとともに、不揮発性メモリの記憶内容を読み出すコントローラを少なくとも含むドライブ基板を備え、前記光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを前記記憶手段として設けるとともに前記ドライブ基板に不揮発性メモリを設けておき、前記バーコードから前記補正電圧値データを読み出して前記不揮発性メモリに書き込むようにしたことを特徴とする。
【００１０】
第１発明によれば、光ピックアップの構成要素の内で最大の球面収差発生要素である高開口率の対物レンズの球面収差量を干渉計等を用いて事前に測定しておき、その球面収差量を打ち消すように球面収差補正素子を動作させて当該光ピックアップに固有の球面収差をキャンセルする球面収差補正を行った後、球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を前記光ピックアップに設けた記憶手段に記憶しておくことにより、サーボ動作が安定化するとともに、記録再生動作時に多層記録媒体より成る情報記録媒体の保護層の厚さのばらつきに関する最適化のみを行えば済むようになり、情報記録再生装置の球面収差補正のための初期調整時間を短縮することが可能になる。さらに、不揮発性メモリの記憶内容を読み出すコントローラを少なくとも含むドライブ基板を備えており、前記光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを前記記憶手段として設けるとともに前記ドライブ基板に不揮発性メモリを設けておき、前記バーコードから前記補正電圧値データを読み出して前記不揮発性メモリに書き込むようにしたため、情報記録再生装置において光ピックアップまたはドライブ基板を交換した場合であっても、光ピックアップ毎にバーコードとして記憶しておいた補正電圧値データを読み出してドライブ基板の不揮発性メモリに格納しておくことにより、最適な状態で情報記録再生装置を動作させることができるようになるとともに、光ピックアップまたはドライブ基板のユニット交換を行う際に調整工程を省略できるようになる。また、前記情報記録媒体は多層記録媒体より成るから、多層記憶媒体のそれぞれの記録層における球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を記憶手段に記憶しておくことにより、それぞれの記録層においてサーボ動作を安定化するとともにそれぞれの記録層に関する情報記録再生装置の初期調整時間を短縮することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の参考例の情報記録再生装置の主要部の構成を示す図であり、図２は参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のためのシステム構成を示す図である。なお、本参考例の情報記録再生装置においては、上述した図５に示す従来例の光学系と同様の構成の光学系を用いるものとするが、これに限定されるものではなく、他の構成の光学系を用いることも可能である。
【００２０】
本参考例の情報記録再生装置は、図１に示すように、光ピックアップ１と、ドライブ基板２とを具備して成る。光ピックアップ１は、上述した図５に示す従来例と同様の構成の光学系（ここでは図示せず）を備える他、ＬＤドライバ３と、エキスパンダレンズを駆動するエキスパンダアクチュエータ４と、エキスパンダアクチュエータ４の駆動電圧を記憶する記憶手段としての不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ、以下、ＲＯＭと呼ぶ）５と、対物レンズを駆動する対物アクチュエータ６とを具備して成る。ドライブ基板２は、装置全体の制御を行うためのドライブコントローラ７と、ドライブコントローラ７の制御の下で対物アクチュエータ６を駆動する対物アクチュエータドライバ８と、ドライブコントローラ７の制御の下でエキスパンダアクチュエータ４を駆動するレンズドライバ９とを具備して成る。なお、本実施形態では、高開口数の対物レンズとしてＮＡ＝０．８５の対物レンズ５７を用いているが、ＮＡ＝０．６以上であれば、他の高開口数の対物レンズを用いてもよい。
【００２１】
本参考例の情報記録再生装置は、後述するようにして球面収差の測定およびそれに対応する球面収差補正電圧値の記憶を済ませた光ピックアップ１を複数個用意しておき、それらの中から任意の光ピックアップ１を選択してドライブ基板２に接続することによりユニット交換可能に構成するものとする。光ピックアップ１およびドライブ基板２の接続状態において電源を投入すると、ドライブ基板２に設けられたドライブコントローラ７は、光ピックアップ１に設けられたＲＯＭ５に記憶されている球面収差補正電圧値を読みに行き、読み取った球面収差補正電圧値をエキスパンダレンズの駆動電圧に加算した後にエキスパンダアクチュエータ４を動作させるような指令をレンズドライバ９に送出する。なお、ドライブ基板２には、光ピックアップ１の動作に関する多数の機能が内蔵されている。
【００２２】
本参考例の情報記録再生装置では、光ピックアップの球面収差の測定および補正を行う際には、図２に示すシステムを使用するものとする。図２に示すシステムでは、光ピックアップ１から出射した開口率ＮＡ＝０．８５の集光スポットを、情報記録媒体の保護層と同様の透過性を有する厚さ０．１ｍｍ±０．１μｍのカバーガラス（図示せず）を介して、チルトを保証しながら、顕微鏡の対物レンズ１０に入射させる。この場合、顕微鏡の対物レンズ１０としては開口率ＮＡ＝０．９以上のものを用いるものとし、本参考例では開口率ＮＡ＝０．９５のものを用いている。
【００２３】
顕微鏡の対物レンズ１０に入射した光束は、顕微鏡の対物レンズ１０がコリメータとして機能するため、平行光束に変換される。この平行光束を干渉計１１に入射させる。干渉計１１としては、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの帯域での平行光束の波面を測定し得る干渉計を用いるものとし、本参考例では、「米国Sextant Labs，lnc.から発売されているレーザ干渉システム」を使用している。この干渉計１１は、干渉計コントローラ１２の制御の下で、ピエゾ素子を動作させたり、アライメントを行ったりする。
【００２４】
次に、本参考例における光ピックアップの球面収差の測定および補正について図３および図５に基づいて説明する。図３は参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のための制御プログラムを示すフローチャートである。光ピックアップを図２のように設置した後、まず、ステップ３１では、ＬＤ（図５のＬＤ５１）をＯＮにすることにより、対物レンズ（図５の対物レンズ５７）の出射光量が１ｍｗ程度になるようにＬＤから光束を出射させる。このＬＤのＯＮ指令は、ドライブコントローラ７から光ピックアップ１のＬＤドライバ３に送出するものとする。次のステップ３２では、エキスパンダアクチュエータ４の駆動電圧をニュートラル（例えば０ボルト）に設定する。この駆動電圧の設定指令は、ドライブコントローラ７からレンズドライバ９に送出するものとする。
【００２５】
次のステップ３３では、干渉計アライメントを行う。この干渉計アライメントは、まず、ドライブコントローラ７から干渉計コントローラ１２に送出されるモード切替指令に基づき光学アライメントモードヘの切替動作を行い、次に、ドライブコントローラ７から光ピックアップを移動させるための図示しない３軸自動ステージに送出される駆動指令に基づき、干渉計コントローラ１２におけるアライメント出力残差が最小となるように、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブルを移動させることにより行う。このステップ３３の実行により、干渉縞出しが完了する。
【００２６】
次のステップ３４では、光ピックアップの球面収差ＳＡを測定する。この球面収差測定は、ドライブコントローラ７から干渉計コントローラ１２に送出される収差測定指令に基づき実施するものとする。次のステップ３５では、球面収差ＳＡが±０．０５λ（絶対値で表わした場合、０．００３５λｒｍｓ）の範囲内に入っているか否かを判定する。この判定は、ドライブコントローラ７が干渉計コントローラ１２から当該データを読み出すことに行うものとする。
【００２７】
上記ステップ３５の判定において、ＮＯ（ＳＡは上記範囲外）であれば、予め求めて記憶しておいたエキスパンダレンズの移動量とそれに対応する駆動電圧のデータおよびエキスパンダレンズの移動量（またはそれに対応する駆動電圧）と球面収差との関係を示すデータ（その一例を図３のステップ３５中に併記して示す）に基づき、当該球面収差を打ち消すためのエキスパンダレンズの補正電圧値を算出する。例えば、＋０．０８λｒｍｓの球面収差がある場合、その球面収差を打ち消すための補正電圧値は１．５Ｖと算出される。この補正電圧値を用いて、次のステップ３７でエキスパンダレンズの駆動電圧を変更する。この駆動電圧の変更は、ドライブコントローラ７が上記補正電圧値をレンズドライバ９に指令することにより行うものとし、それによりレンズドライバ９からのエキスパンダアクチュエータ４に対する指令電圧が変更されることになる。なお、上記ステップ３５の判定がＹＥＳ（ＳＡは上記範囲内）であれば、上記補正が不要であるため、制御を直ちに後述するステップ３８に進める。
【００２８】
上記ステップ３７の実行後に制御が戻るステップ３３では、再び光学アライメントモードに戻り、アライメントの微調整を行った後、ステップ３４で球面収差を測定してから、ステップ３５で上記球面収差量の判定を行う。以下、ステップ３５の判定がＹＥＳになるまで上記ステップ３３−３４−３５のＮＯ−３６−３７−３３のループを繰り返すことにより球面収差の測定およびそれに対応するエキスパンダレンズの駆動電圧の補正を行う。
【００２９】
上記補正の結果、球面収差ＳＡが±０．０５λ（絶対値で表わした場合、０．００３５λｒｍｓ）の範囲内となったとき、制御をステップ３８に進める。ステップ３８では、上述のようにして確定したエキスパンダレンズの駆動電圧の光ピックアップ１のＲＯＭ５への書き込みを行う。この駆動電圧の書き込みは、ドライブコントローラ７からの指令により行うものとする。そして、次のステップ３９では、ドライブコントローラ７からＬＤをＯＦＦする指令を光ピックアップ１のＬＤドライバ３に出して、制御を終了する。
【００３０】
本参考例によれば、光ピックアップ１の構成要素の内で最大の球面収差発生要素である高開口率（ＮＡ＝０．８５）の対物レンズ５７の部品精度や組み付け精度のばらつきに起因する球面収差のばらつきを除去するため、対物レンズ５７の球面収差量を干渉計１１等を用いて事前に測定しておき、その球面収差量を打ち消すようにエキスパンダレンズ６２を動作させてその光ピックアップに固有の球面収差をキャンセルする球面収差補正を行った後、エキスパンダレンズ６２の駆動電圧の補正電圧値（球面収差補正電圧値）を光ピックアップ１に設けたＲＯＭ５に記憶しておき、光ピックアップ１とドライブ基板２との組付時にＲＯＭ５に記憶された補正電圧値を読み出してエキスパンダレンズ６２の駆動電圧を補正することにより光ピックアップ毎の球面収差補正を行うから、情報記録媒体の挿入時にサーボ動作が不安定になることはなく、信号の読み出しを確実に行うことができる。また、情報記録媒体の保護層の厚さのばらつきに関する最適化のみを記録再生動作時に行えば済むようになるので、情報記録再生装置の球面収差補正のための初期処理時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００３１】
また、ドライブ基板側にＲＯＭを設けて光ピックアップ側に球面収差補正電圧値の記憶手段であるＲＯＭ等を設けない構成を採用した場合には、保守部品である光ピックアップ１、ドライブ基板２の何れか一方を交換する毎に、情報記録再生装置全体として球面収差を測定し、その球面収差に対する球面収差補正電圧値を求めてそれにより補正を行う必要があるが、本参考例によれば、保守部品として複数の光ピックアップ１および複数のドライブ基板２を用意しておいてユニット交換を行うシステム構成とした場合、光ピックアップ毎に球面収差補正を行うための球面収差補正電圧値が記憶されているので、保守等によりドライブ基板２の交換や光ピックアップ１の交換を行う場合であっても、光ピックアップ毎に記憶された球面収差補正電圧値を何れのドライブ基板２でも直ちに読み出すことが可能であることから、球面収差補正のための一連の調整工程を行うことなく情報記録再生装置を最適な状態で動作させることが可能になる。
【００３２】
なお、上記参考例では、球面収差補正電圧値をＲＯＭに記憶するようにしたが、これに限定されるものではなく、変形または変更することが可能である。例えば、光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを設けるとともにドライブ基板にＲＯＭを設けておき、光ピックアップをドライブ基板に組み付けるときに光ピックアップ上のバーコードから補正電圧値データを読み出してドライブ基板上のＲＯＭに書き込むようにしてもよい。
また、上記参考例では、球面収差補正手段としてエキスパンダレンズを使用したが、これに限定されるものではなく、他の手段を用いることが可能である。例えば、「ＯＤＳ２００１（22-25 Apri1 2001 La Fonda Hotel Sante Fe, New Mexico）P103−105 」に記載されている液晶素子により球面収差補正を行う手法を用いてもよい。その場合、液晶ドライバの補正電圧値を上記と同様にＲＯＭ等の記憶手段に記憶するようにしてもよい。
【００３３】
図４は本発明の第１実施形態の情報記録再生装置の主要部の構成を説明するための図であり、（ａ）は第１実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体の構成を示す断面図であり、（ｂ）は第１実施形態の情報記録再生装置において光ピックアップの球面収差の測定に使用する顕微鏡対物レンズを例示する斜視図であり、（ｃ）は第１実施形態の情報記録再生装置における多層情報記録媒体の各層に対する球面収差補正電圧値を例示する図である。
【００３４】
本実施形態の情報記録再生装置は、情報記録媒体として多層情報記録媒体を使用するシステム構成を採用している。なお、多層情報記録媒体の各記録層に対しそれぞれ球面収差補正を行う従来技術としては、例えば特開平１０−２６９６１１号公報に記載されたものがある。
【００３５】
本実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体は、図４（ａ）に示すように、入射側に厚さ１００μｍのディスク保護層があり、そのディスク保護層の図示上端部に記録層の第１層が存在する。ディスク保護層の上部には厚さ３０μｍのポリカーボート製のスベーサ層が３層重ねて形成され、各スペーサ層の間にはそれぞれ、記録層の第２層、第３層、第４層が形成されている。
【００３６】
本実施形態の情報記録再生装置で使用する頗微鏡対物レンズ１０の４個の対物レンズには、図４（ｂ）に示すように、１００μｍのカバーガラス１３Ａ、１３０μｍのカバーガラス１３Ｂ、１６０μｍのカバーガラス１３Ｃおよび１９０μｍのカバーガラス１３Ｄがそれぞれ固定されており、各カバーガラスはそれそれ、上記多層情報記録媒体の記録層の第１層〜第４層の中央値となる厚さに対応している。
【００３７】
上記顕微鏡対物レンズ１０は、顕微鏡レボルバに取り付けられているので、自動的に回転送りすることにより、それぞれのカバーガラスにおける球面収差を測定して対応する球面収差補正電圧値を求めて光ピックアップ１のＲＯＭ５に書き込むことができる。ＲＯＭ５に書き込むデータは例えば図４（ｃ）に示すようなものであり、記録層番号と球面収差補正電圧値とが関連付けて書き込まれることになる。このような各記録層の球面収差補正電圧値の書き込みは、カバーガラスを交換する毎に上述した図３の制御プログラムを実行し、図３の制御プログラムを合計４回実行することにより実現することができる。なお、本実施形態では、光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを設けるとともにドライブ基板にＲＯＭを設けておき、光ピックアップをドライブ基板に組み付けるときに光ピックアップ上のバーコードから補正電圧値データを読み出してドライブ基板上のＲＯＭに書き込むようにしてもよい。
【００３８】
以上のようにして球面収差補正電圧値を記憶したＲＯＭ５の記憶内容は、光ピックアップ１をドライブ基板２に接続した後に、ドライブコントローラ７により記録層毎に読み出されるので、所望の記録層へのアクセス時には、上記参考例と同様にして当該球面収差補正電圧値を反映させた駆動電圧でエキスパンダレンズ６２が駆動されることになる。
【００３９】
本実施形態によれば、多層情報記録媒体を使用する構成の情報記録再生装置において、光ピックアップの対物レンズの球面収差を考慮して各記録層における最適な球面収差補正電圧値を予め光ピックアップ上のＲＯＭに記憶しておくから、ドライブ基板接続後の初回動作において、それぞれの記録層におけるサーボ動作の安定性を図ることができるとともに、それぞれの記録層における最適化時間（球面収差補正のための初期処理時間）を大幅に短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の情報記録再生装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】 参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のためのシステム構成を示す図である。
【図３】 参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のための制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】 （ａ）は第１実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体の構成を示す断面図であり、（ｂ）は第１実施形態の情報記録再生装置において光ピックアップの球面収差の測定に使用する顕微鏡対物レンズを例示する斜視図であり、（ｃ）は第１実施形態の情報記録再生装置における多層情報記録媒体の各層に対する補正電圧値を例示する図である。
【図５】 本発明の参考例および第１実施形態ならびに従来例の情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
【図６】 図５の構成におけるエキスパンダレンズによる球面収差の補正効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光ピックアップ
２ ドライブ基板
３ ＬＤドライバ
４ エキスパンダアクチュエータ
５ 不揮発性メモリ（ＲＯＭ）
６ 対物アクチュエータ
７ ドライブコントローラ
８ 対物アクチュエータドライバ
９ レンズドライバ
１０ 顕微鏡の対物レンズ
１１ 干渉計
１２ 干渉計コントローラ
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ カバーガラス
５１ ＬＤ
５７ 高開口数の対物レンズ
５８ 情報記録媒体
６２ エキスパンダレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体に対し情報の記録再生を行うピックアップを備える情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の情報記録再生装置の従来例としては、例えば、「光技術コンタクト、通巻４５１、２００１、Ｖｏｌ．３９、Ｐ３４７〜３５２」に記載されたものがある。この従来例は、ビデオ用大容量光ディスクに用いる光ピックアップを備える情報記録再生装置として構成されており、波長４０５ｎｍの青紫ＬＤ（レーザダイオード）と開口数ＮＡ＝０．８５の対物レンズとを用いて、２０〜２５ギガバイト（ＧＢｙｔｅ）の記録容量を有するφ１２０ｍｍサイズの光ディスクに対し情報の記録再生を行う。
【０００３】
図５は上記従来例の情報記録再生装置の光学系の構成を示す図であり、ＬＤ５１から出射した光は、コリメータレンズ５２によって平行光にされた後、ビーム成形プリズム５３によって放射角分布補正が施され、楕円ビームから概ね円形ビームに成形される。ＬＤ５１からの出射光の一部は、偏光ビームスプリッタ５４で反射され、ＡＰＣ用受光素子５５によってモニタされ、発光出力値の制御に利用される。
【０００４】
ビームスプリッタ５４を透過した光は、１／４波長板５６で直線偏光から円偏光に変換された後、２群対物レンズ５７により記録媒体５８上に集光される。記録媒体５８からの戻り光は、偏光ビームスプリッタ５４で反射された後、偏光ビームスプリッタ５９で２分割される。偏光ビームスプリッタ５９で反射された光は、受光素子６０に集光されてナイフエッジ法により記録媒体５８上の焦点誤差信号検出に用いられ、偏光ビームスプリッタ５９を透過した光は、受光素子６１に集光されて再生信号および差動プッシュプル方式のトラックエラー誤差信号の検出に用いられる。上記各検出信号は、波長４０５ｎｍに最適化されたシリコンＰＩＮフォトダイオードによって光電変換される。
【０００５】
上記図５に示す従来例では、記録媒体５８のカバー層の厚さが変化した場合に生じる球面収差を補正するために、エキスパンダレンズ６２を対物レンズ５７および１／４波長板５６間に配置している。このエキスパンダレンズ６２を構成する２枚のレンズの間隔を調整することにより、球面収差を補正することができ、例えば図６に示すような球面収差の補正効果が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記記録媒体５８には０．１ｍｍのＰＣシートが接着されており、接着剤を含めた内外周の厚さの変動は３μｍ程度であり、この収差を補正することになる。しかしながら、上述した光ピックアップに用いられる２群対物レンズは、レンズ単品の肉厚のばらつきや２枚のレンズ間隔のばらつきにより球面収差量が大きくばらついてしまう。通常、この種のレンズでは、現状の部品加工能力から算出すると、レンズ枠のレンズ間隔が１０μｍばらついた場合、０．０４λｒｍｓの球面収差が発生し、また、２群の先玉レンズの肉厚が３μｍ厚く形成された場合、０．０３λｒｍｓの球面収差が発生する。
【０００７】
よって、光ピックアップから出射するスポットの球面収差量として、記録媒体５８にサーボをかけにいったときに１λｒｍｓレベルの極めて大きな収差が発生してしまう。そのため、フォーカス感度低下や合焦ずれが発生し、サーボが不安定となり、プレビットがリードできない状況やトラックエラー信号が発生しない状況に陥るという、大きな問題を招く。その際、例えば、トラックエラー信号振幅が最大になるようにエキスパンダレンズ６２で球面収差補正を行った後、ＲＦ信号振幅が最大になるようにエキスパンダレンズ６２で合焦ずれ補正を行うように、交互に最適条件に追い込んでいく手法を用いた場合には、情報記録再生装置の初期調整時間が長時間化してしまう。
【０００８】
本発明は、効率的に光ピックアップの球面収差補正を行って初期調整時間を短縮し得るとともに、光ピックアップまたはドライブ基板のユニット交換時に調整工程を省略可能な情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、半導体レーザ光源と、高開口率の対物レンズと、球面収差補正素子とを有する光ピックアップを備える情報記録再生装置において、前記光ピックアップにより多層記録媒体より成る情報記録媒体に対し情報の記録再生を行い、前記球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を記憶する記憶手段を前記光ピックアップに設けるとともに、不揮発性メモリの記憶内容を読み出すコントローラを少なくとも含むドライブ基板を備え、前記光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを前記記憶手段として設けるとともに前記ドライブ基板に不揮発性メモリを設けておき、前記バーコードから前記補正電圧値データを読み出して前記不揮発性メモリに書き込むようにしたことを特徴とする。
【００１０】
第１発明によれば、光ピックアップの構成要素の内で最大の球面収差発生要素である高開口率の対物レンズの球面収差量を干渉計等を用いて事前に測定しておき、その球面収差量を打ち消すように球面収差補正素子を動作させて当該光ピックアップに固有の球面収差をキャンセルする球面収差補正を行った後、球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を前記光ピックアップに設けた記憶手段に記憶しておくことにより、サーボ動作が安定化するとともに、記録再生動作時に多層記録媒体より成る情報記録媒体の保護層の厚さのばらつきに関する最適化のみを行えば済むようになり、情報記録再生装置の球面収差補正のための初期調整時間を短縮することが可能になる。さらに、不揮発性メモリの記憶内容を読み出すコントローラを少なくとも含むドライブ基板を備えており、前記光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを前記記憶手段として設けるとともに前記ドライブ基板に不揮発性メモリを設けておき、前記バーコードから前記補正電圧値データを読み出して前記不揮発性メモリに書き込むようにしたため、情報記録再生装置において光ピックアップまたはドライブ基板を交換した場合であっても、光ピックアップ毎にバーコードとして記憶しておいた補正電圧値データを読み出してドライブ基板の不揮発性メモリに格納しておくことにより、最適な状態で情報記録再生装置を動作させることができるようになるとともに、光ピックアップまたはドライブ基板のユニット交換を行う際に調整工程を省略できるようになる。また、前記情報記録媒体は多層記録媒体より成るから、多層記憶媒体のそれぞれの記録層における球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を記憶手段に記憶しておくことにより、それぞれの記録層においてサーボ動作を安定化するとともにそれぞれの記録層に関する情報記録再生装置の初期調整時間を短縮することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の参考例の情報記録再生装置の主要部の構成を示す図であり、図２は参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のためのシステム構成を示す図である。なお、本参考例の情報記録再生装置においては、上述した図５に示す従来例の光学系と同様の構成の光学系を用いるものとするが、これに限定されるものではなく、他の構成の光学系を用いることも可能である。
【００２０】
本参考例の情報記録再生装置は、図１に示すように、光ピックアップ１と、ドライブ基板２とを具備して成る。光ピックアップ１は、上述した図５に示す従来例と同様の構成の光学系（ここでは図示せず）を備える他、ＬＤドライバ３と、エキスパンダレンズを駆動するエキスパンダアクチュエータ４と、エキスパンダアクチュエータ４の駆動電圧を記憶する記憶手段としての不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ、以下、ＲＯＭと呼ぶ）５と、対物レンズを駆動する対物アクチュエータ６とを具備して成る。ドライブ基板２は、装置全体の制御を行うためのドライブコントローラ７と、ドライブコントローラ７の制御の下で対物アクチュエータ６を駆動する対物アクチュエータドライバ８と、ドライブコントローラ７の制御の下でエキスパンダアクチュエータ４を駆動するレンズドライバ９とを具備して成る。なお、本実施形態では、高開口数の対物レンズとしてＮＡ＝０．８５の対物レンズ５７を用いているが、ＮＡ＝０．６以上であれば、他の高開口数の対物レンズを用いてもよい。
【００２１】
本参考例の情報記録再生装置は、後述するようにして球面収差の測定およびそれに対応する球面収差補正電圧値の記憶を済ませた光ピックアップ１を複数個用意しておき、それらの中から任意の光ピックアップ１を選択してドライブ基板２に接続することによりユニット交換可能に構成するものとする。光ピックアップ１およびドライブ基板２の接続状態において電源を投入すると、ドライブ基板２に設けられたドライブコントローラ７は、光ピックアップ１に設けられたＲＯＭ５に記憶されている球面収差補正電圧値を読みに行き、読み取った球面収差補正電圧値をエキスパンダレンズの駆動電圧に加算した後にエキスパンダアクチュエータ４を動作させるような指令をレンズドライバ９に送出する。なお、ドライブ基板２には、光ピックアップ１の動作に関する多数の機能が内蔵されている。
【００２２】
本参考例の情報記録再生装置では、光ピックアップの球面収差の測定および補正を行う際には、図２に示すシステムを使用するものとする。図２に示すシステムでは、光ピックアップ１から出射した開口率ＮＡ＝０．８５の集光スポットを、情報記録媒体の保護層と同様の透過性を有する厚さ０．１ｍｍ±０．１μｍのカバーガラス（図示せず）を介して、チルトを保証しながら、顕微鏡の対物レンズ１０に入射させる。この場合、顕微鏡の対物レンズ１０としては開口率ＮＡ＝０．９以上のものを用いるものとし、本参考例では開口率ＮＡ＝０．９５のものを用いている。
【００２３】
顕微鏡の対物レンズ１０に入射した光束は、顕微鏡の対物レンズ１０がコリメータとして機能するため、平行光束に変換される。この平行光束を干渉計１１に入射させる。干渉計１１としては、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの帯域での平行光束の波面を測定し得る干渉計を用いるものとし、本参考例では、「米国Sextant Labs，lnc.から発売されているレーザ干渉システム」を使用している。この干渉計１１は、干渉計コントローラ１２の制御の下で、ピエゾ素子を動作させたり、アライメントを行ったりする。
【００２４】
次に、本参考例における光ピックアップの球面収差の測定および補正について図３および図５に基づいて説明する。図３は参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のための制御プログラムを示すフローチャートである。光ピックアップを図２のように設置した後、まず、ステップ３１では、ＬＤ（図５のＬＤ５１）をＯＮにすることにより、対物レンズ（図５の対物レンズ５７）の出射光量が１ｍｗ程度になるようにＬＤから光束を出射させる。このＬＤのＯＮ指令は、ドライブコントローラ７から光ピックアップ１のＬＤドライバ３に送出するものとする。次のステップ３２では、エキスパンダアクチュエータ４の駆動電圧をニュートラル（例えば０ボルト）に設定する。この駆動電圧の設定指令は、ドライブコントローラ７からレンズドライバ９に送出するものとする。
【００２５】
次のステップ３３では、干渉計アライメントを行う。この干渉計アライメントは、まず、ドライブコントローラ７から干渉計コントローラ１２に送出されるモード切替指令に基づき光学アライメントモードヘの切替動作を行い、次に、ドライブコントローラ７から光ピックアップを移動させるための図示しない３軸自動ステージに送出される駆動指令に基づき、干渉計コントローラ１２におけるアライメント出力残差が最小となるように、Ｘ，Ｙ，Ｚテーブルを移動させることにより行う。このステップ３３の実行により、干渉縞出しが完了する。
【００２６】
次のステップ３４では、光ピックアップの球面収差ＳＡを測定する。この球面収差測定は、ドライブコントローラ７から干渉計コントローラ１２に送出される収差測定指令に基づき実施するものとする。次のステップ３５では、球面収差ＳＡが±０．０５λ（絶対値で表わした場合、０．００３５λｒｍｓ）の範囲内に入っているか否かを判定する。この判定は、ドライブコントローラ７が干渉計コントローラ１２から当該データを読み出すことに行うものとする。
【００２７】
上記ステップ３５の判定において、ＮＯ（ＳＡは上記範囲外）であれば、予め求めて記憶しておいたエキスパンダレンズの移動量とそれに対応する駆動電圧のデータおよびエキスパンダレンズの移動量（またはそれに対応する駆動電圧）と球面収差との関係を示すデータ（その一例を図３のステップ３５中に併記して示す）に基づき、当該球面収差を打ち消すためのエキスパンダレンズの補正電圧値を算出する。例えば、＋０．０８λｒｍｓの球面収差がある場合、その球面収差を打ち消すための補正電圧値は１．５Ｖと算出される。この補正電圧値を用いて、次のステップ３７でエキスパンダレンズの駆動電圧を変更する。この駆動電圧の変更は、ドライブコントローラ７が上記補正電圧値をレンズドライバ９に指令することにより行うものとし、それによりレンズドライバ９からのエキスパンダアクチュエータ４に対する指令電圧が変更されることになる。なお、上記ステップ３５の判定がＹＥＳ（ＳＡは上記範囲内）であれば、上記補正が不要であるため、制御を直ちに後述するステップ３８に進める。
【００２８】
上記ステップ３７の実行後に制御が戻るステップ３３では、再び光学アライメントモードに戻り、アライメントの微調整を行った後、ステップ３４で球面収差を測定してから、ステップ３５で上記球面収差量の判定を行う。以下、ステップ３５の判定がＹＥＳになるまで上記ステップ３３−３４−３５のＮＯ−３６−３７−３３のループを繰り返すことにより球面収差の測定およびそれに対応するエキスパンダレンズの駆動電圧の補正を行う。
【００２９】
上記補正の結果、球面収差ＳＡが±０．０５λ（絶対値で表わした場合、０．００３５λｒｍｓ）の範囲内となったとき、制御をステップ３８に進める。ステップ３８では、上述のようにして確定したエキスパンダレンズの駆動電圧の光ピックアップ１のＲＯＭ５への書き込みを行う。この駆動電圧の書き込みは、ドライブコントローラ７からの指令により行うものとする。そして、次のステップ３９では、ドライブコントローラ７からＬＤをＯＦＦする指令を光ピックアップ１のＬＤドライバ３に出して、制御を終了する。
【００３０】
本参考例によれば、光ピックアップ１の構成要素の内で最大の球面収差発生要素である高開口率（ＮＡ＝０．８５）の対物レンズ５７の部品精度や組み付け精度のばらつきに起因する球面収差のばらつきを除去するため、対物レンズ５７の球面収差量を干渉計１１等を用いて事前に測定しておき、その球面収差量を打ち消すようにエキスパンダレンズ６２を動作させてその光ピックアップに固有の球面収差をキャンセルする球面収差補正を行った後、エキスパンダレンズ６２の駆動電圧の補正電圧値（球面収差補正電圧値）を光ピックアップ１に設けたＲＯＭ５に記憶しておき、光ピックアップ１とドライブ基板２との組付時にＲＯＭ５に記憶された補正電圧値を読み出してエキスパンダレンズ６２の駆動電圧を補正することにより光ピックアップ毎の球面収差補正を行うから、情報記録媒体の挿入時にサーボ動作が不安定になることはなく、信号の読み出しを確実に行うことができる。また、情報記録媒体の保護層の厚さのばらつきに関する最適化のみを記録再生動作時に行えば済むようになるので、情報記録再生装置の球面収差補正のための初期処理時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００３１】
また、ドライブ基板側にＲＯＭを設けて光ピックアップ側に球面収差補正電圧値の記憶手段であるＲＯＭ等を設けない構成を採用した場合には、保守部品である光ピックアップ１、ドライブ基板２の何れか一方を交換する毎に、情報記録再生装置全体として球面収差を測定し、その球面収差に対する球面収差補正電圧値を求めてそれにより補正を行う必要があるが、本参考例によれば、保守部品として複数の光ピックアップ１および複数のドライブ基板２を用意しておいてユニット交換を行うシステム構成とした場合、光ピックアップ毎に球面収差補正を行うための球面収差補正電圧値が記憶されているので、保守等によりドライブ基板２の交換や光ピックアップ１の交換を行う場合であっても、光ピックアップ毎に記憶された球面収差補正電圧値を何れのドライブ基板２でも直ちに読み出すことが可能であることから、球面収差補正のための一連の調整工程を行うことなく情報記録再生装置を最適な状態で動作させることが可能になる。
【００３２】
なお、上記参考例では、球面収差補正電圧値をＲＯＭに記憶するようにしたが、これに限定されるものではなく、変形または変更することが可能である。例えば、光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを設けるとともにドライブ基板にＲＯＭを設けておき、光ピックアップをドライブ基板に組み付けるときに光ピックアップ上のバーコードから補正電圧値データを読み出してドライブ基板上のＲＯＭに書き込むようにしてもよい。
また、上記参考例では、球面収差補正手段としてエキスパンダレンズを使用したが、これに限定されるものではなく、他の手段を用いることが可能である。例えば、「ＯＤＳ２００１（22-25 Apri1 2001 La Fonda Hotel Sante Fe, New Mexico）P103−105 」に記載されている液晶素子により球面収差補正を行う手法を用いてもよい。その場合、液晶ドライバの補正電圧値を上記と同様にＲＯＭ等の記憶手段に記憶するようにしてもよい。
【００３３】
図４は本発明の第１実施形態の情報記録再生装置の主要部の構成を説明するための図であり、（ａ）は第１実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体の構成を示す断面図であり、（ｂ）は第１実施形態の情報記録再生装置において光ピックアップの球面収差の測定に使用する顕微鏡対物レンズを例示する斜視図であり、（ｃ）は第１実施形態の情報記録再生装置における多層情報記録媒体の各層に対する球面収差補正電圧値を例示する図である。
【００３４】
本実施形態の情報記録再生装置は、情報記録媒体として多層情報記録媒体を使用するシステム構成を採用している。なお、多層情報記録媒体の各記録層に対しそれぞれ球面収差補正を行う従来技術としては、例えば特開平１０−２６９６１１号公報に記載されたものがある。
【００３５】
本実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体は、図４（ａ）に示すように、入射側に厚さ１００μｍのディスク保護層があり、そのディスク保護層の図示上端部に記録層の第１層が存在する。ディスク保護層の上部には厚さ３０μｍのポリカーボート製のスベーサ層が３層重ねて形成され、各スペーサ層の間にはそれぞれ、記録層の第２層、第３層、第４層が形成されている。
【００３６】
本実施形態の情報記録再生装置で使用する頗微鏡対物レンズ１０の４個の対物レンズには、図４（ｂ）に示すように、１００μｍのカバーガラス１３Ａ、１３０μｍのカバーガラス１３Ｂ、１６０μｍのカバーガラス１３Ｃおよび１９０μｍのカバーガラス１３Ｄがそれぞれ固定されており、各カバーガラスはそれそれ、上記多層情報記録媒体の記録層の第１層〜第４層の中央値となる厚さに対応している。
【００３７】
上記顕微鏡対物レンズ１０は、顕微鏡レボルバに取り付けられているので、自動的に回転送りすることにより、それぞれのカバーガラスにおける球面収差を測定して対応する球面収差補正電圧値を求めて光ピックアップ１のＲＯＭ５に書き込むことができる。ＲＯＭ５に書き込むデータは例えば図４（ｃ）に示すようなものであり、記録層番号と球面収差補正電圧値とが関連付けて書き込まれることになる。このような各記録層の球面収差補正電圧値の書き込みは、カバーガラスを交換する毎に上述した図３の制御プログラムを実行し、図３の制御プログラムを合計４回実行することにより実現することができる。なお、本実施形態では、光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを設けるとともにドライブ基板にＲＯＭを設けておき、光ピックアップをドライブ基板に組み付けるときに光ピックアップ上のバーコードから補正電圧値データを読み出してドライブ基板上のＲＯＭに書き込むようにしてもよい。
【００３８】
以上のようにして球面収差補正電圧値を記憶したＲＯＭ５の記憶内容は、光ピックアップ１をドライブ基板２に接続した後に、ドライブコントローラ７により記録層毎に読み出されるので、所望の記録層へのアクセス時には、上記参考例と同様にして当該球面収差補正電圧値を反映させた駆動電圧でエキスパンダレンズ６２が駆動されることになる。
【００３９】
本実施形態によれば、多層情報記録媒体を使用する構成の情報記録再生装置において、光ピックアップの対物レンズの球面収差を考慮して各記録層における最適な球面収差補正電圧値を予め光ピックアップ上のＲＯＭに記憶しておくから、ドライブ基板接続後の初回動作において、それぞれの記録層におけるサーボ動作の安定性を図ることができるとともに、それぞれの記録層における最適化時間（球面収差補正のための初期処理時間）を大幅に短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の情報記録再生装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】 参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のためのシステム構成を示す図である。
【図３】 参考例の情報記録再生装置における光ピックアップの球面収差の測定および補正のための制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】 （ａ）は第１実施形態の情報記録再生装置で使用する多層情報記録媒体の構成を示す断面図であり、（ｂ）は第１実施形態の情報記録再生装置において光ピックアップの球面収差の測定に使用する顕微鏡対物レンズを例示する斜視図であり、（ｃ）は第１実施形態の情報記録再生装置における多層情報記録媒体の各層に対する補正電圧値を例示する図である。
【図５】 本発明の参考例および第１実施形態ならびに従来例の情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
【図６】 図５の構成におけるエキスパンダレンズによる球面収差の補正効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光ピックアップ
２ ドライブ基板
３ ＬＤドライバ
４ エキスパンダアクチュエータ
５ 不揮発性メモリ（ＲＯＭ）
６ 対物アクチュエータ
７ ドライブコントローラ
８ 対物アクチュエータドライバ
９ レンズドライバ
１０ 顕微鏡の対物レンズ
１１ 干渉計
１２ 干渉計コントローラ
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ カバーガラス
５１ ＬＤ
５７ 高開口数の対物レンズ
５８ 情報記録媒体
６２ エキスパンダレンズ
Claims (1)
- 半導体レーザ光源と、高開口率の対物レンズと、球面収差補正素子とを有する光ピックアップを備える情報記録再生装置において、
前記光ピックアップにより多層記録媒体より成る情報記録媒体に対し情報の記録再生を行い、前記球面収差補正素子の球面収差補正電圧値を記憶する記憶手段を前記光ピックアップに設けるとともに、不揮発性メモリの記憶内容を読み出すコントローラを少なくとも含むドライブ基板を備え、
前記光ピックアップに補正電圧値データを記憶したバーコードを前記記憶手段として設けるとともに前記ドライブ基板に前記不揮発性メモリを設けておき、前記バーコードから前記補正電圧値データを読み出して前記不揮発性メモリに書き込むようにしたことを特徴とする情報記録再生装置。
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