JP4231619B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、深さ方向にガイドトラック層と複数の記録層とを有する情報記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行う情報記録再生装置の光ピックアッブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光ピックアップ装置としては、異なる二つの厚みの光ディスクの再生を可能するものが提案されている（例えば特開平１０−１３４４００号公報参照）。この従来の光ピックアップ装置は、光ディスクの厚みの違いに合わせ、コリメータレンズを光軸方向駆動させることにより収束度、発散度を調整し、収差を打ち消すようにしたものである。
【０００３】
また、他の従来の光ピックアップ装置としては、少なくとも２個の記録面とガイド面を備えた光記録媒体に光学的に情報を書き込み、読取り、あるいは消去できるものが提案されている（例えば特開平４−３０１２２６号公報参照）。この従来の他の光ピックアップ装置は、対物レンズに近い側にガイドトラック層を、対物レンズから離れる側に複数の記録層を有する情報記録媒体に対し、ガイド用光源と記録再生用の走査用光源とを用いて情報の記録／再生を行うもので、ガイド用光源からのガイドビームはガイド用コリメータレンズで平行光束に変換した後、ビーム結合素子、ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体のガイドトラック層に集光させている。
【０００４】
また、走査用光源からの走査ビームは、走査用コリメータレンズで平行光束に変換した後、光軸方向偏移器により収束度、発散度を調整して上記ビーム結合素子でガイドビームと結合し、上記ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体の所望の深さの記録層に集光させるようにしている。
【０００５】
このようにして、情報の記録においては、ガイドビームをガイドトラック層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラッキング制御を行うととともに、対物レンズに入射する走査ビームの平行度を光軸方向偏移器で制御しながら、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させて情報を記録し、また所望の深さの記録層に記録されている情報の再生や消去においては、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラッキング制御を行いながら、情報を再生あるいは消去するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の両光ピックアップ装置にあつては、対物レンズに入射するビームの平行度をコリメータレンズまたは光軸方向偏移器で制御するため、対物レンズヘ入射する光は発散光や収集光となり、半導体レーザの拡がり角の取り込み範囲が変わってしまっていた。
【０００７】
このため、記録層により対物レンズの瞳径ａと、この対物レンズへ入つてくる光ビームのガウス分布のとりこみ範囲（１／ｅ2となる強度で定義した径ｗ）との比率ａ／ｗが変わってしまうため、記録層によりスポット径が変わってしまい、例えばグルーブによるトラックエラーの変調度は、スポット径の変動により大きな変動を受けてしまう欠点があった。
【０００８】
同様に、記録媒体から信号を読取りの方においても、上述した現象が発生するという欠点があった。
【０００９】
このような理由から、安定したトラックサーボができず、また、情報信号の記録再生ができないという不具合があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、安定したトラックサーボができ、かつ、安定した情報の記録再生を可能にした光ピックアップ装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、記録層を持つ記録媒体と、レーザ光を発射する半導体レーザ光源と、前記レーザ光について前記記録媒体の記録層内で焦点を結ばせる対物レンズと、前記対物レンズを少なくともフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、前記対物レンズと光源の間に設けた光軸方向変移器と、前記光軸方向変移器の変移を検出する変移検出手段とを備え、対物レンズを所定の記録層にフォーカスサーボをオンした後に、前記光軸方向変移器を光軸方向に可動しディスク厚の異なる上記記録媒体に焦点を結ぶことにより信号の記録および再生を行う情報記録再生装置において、対物レンズの瞳径をａとし、前記光軸方向変移器において平行光とされた後当該対物レンズに入るレーザ光の強度が１／ｅ 2 となるときのスポット径をｗとしたときに、前記瞳径ａと前記スポット径ｗとの比（ａ／ｗ）が、前記記録媒体の半径方向における当該比（ａ／ｗ）より前記記録媒体のトラックの接線方向における当該比（ａ／ｗ）の方が小さくなるように設定され、かつ、前記記録媒体の記録層の位置に応じてトラックエラー信号振幅を測定しその測定結果から最適トラックゲインを得る手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
したがって、請求項１記載の発明によれば、記録層間を移動することにより光が透過するディスク厚が異なり回折スポット径が変動することに対し、上述したように光学系の配置をしたので、半導体レーザ光源の出射端における光の長軸方向がディスクのトラック接線方向となり、トランク接線方向のスポットの大きさの変化量を小さく押さえることができ、ディスク半径方向はスポットの大きさの変化量が大きいがトラックゲインを記録層毎にコントロールして最適なゲインに設定することにより、安定した動作が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、以下第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す光学系の全体の概略構成図である。
【００１６】
この図１において、情報記録媒体１は、複数の記録層２と、記録層２の両面にそれぞれ設けられた保護層３からなる。前記記録層２は、それぞれの記録層にグループを有するガイドトラックと、例えば相変化記録と同じ記録／再生のための記録媒質４とを有する。この実施の形態では、かかる情報記録媒体１の記録媒質４にレーザ光を照射し、フォーカス制御、トランキング制御お行いながら、所望の記録層２に対して情報の記録／再生を行う。
【００１７】
光ピックアップ装置は、レーザ光１０を出射する半導体レーザ光源１１と、この半導体レーザ光源１１を透過または反射させる偏光ビームスプリッタ１３と、このビームスプリッタ１３からのレーザ光１０の光軸を変換し透過するとともに反射光も透過する光軸方向変換器であるコリメータレンズ１４と、このコリメータレンズ１４を光軸方向に駆動するアクチュエータ１５と、前記コリメータレンズ１４から透過してきたレーザ光１０の一部を反射し一部を透過する偏光ビームスプリッタ１６と、この偏光ビームスプリッタ１６からのレーザ光１０を透過し反射光も透過する１／４波長板１７と、この１／４波長板１７を透過してきたレーザ光１０を情報記録媒体１の記録層２に集光し、記録層２から反射してきた反射光を平行光にする対物レンズ１８と、前記偏光ビームスプリッタ１６からの一部のレーザ光１０を反射する臨界角プリズム１９と、この臨界角プリズム１９からの一部のレーザ光１０を電気信号に変換する光検出器２０ａと、前記対物レンズ１８、１／４波長板２７、ビームスプリッタ１４を透過し偏光ビームスプリッタ１３で反射された反射光を集光するシリンドルカルレンズ２１と、このシリンドルカルレンズ２１で集光された反射光を電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオード２２とを備えている。
【００１８】
このように光ピックアップ装置において、一般的に、半導体レーザ光源１１は、その構造上、断面が楕円なレーザ光１０を出射する。その楕円の短軸方向に偏光面があるものとする。また、一般に、上記楕円の短軸方向の光の拡がり角は、例えば９［度］前後、長軸方向の拡がり角は２０［度］前後である。
【００１９】
レーザ光１０は、半導体レーザ光源１１から出射される。このレーザ光１０の偏光面は紙面内にあり、この図１の紙面内の拡がり角（半値全角）が９［度］であり、図１の紙面に垂直が２０［度］となる。
【００２０】
半導体レーザ光源１１から出射したレーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射することになる。このレーザ光１０は、コリメータレンズ１４を光軸方向に駆動させるアクチュエータ１５にて保持されたコリメータレンズ１４で略平行光に変換される。このコリメータレンズ１４を透過するレーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。
【００２１】
レーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１３の入射角に対し成分Ｐを有している。そして、偏光ビームスプリッタ１６は、成分Ｐの透過率をＴｐ、成分Ｐの反射率をＲｐとしたときに、例えばＴｐ＝７０［％］、Ｒｐ＝３０［％］の性能を有したものを採用している。これにより、偏光ビームスプリッタ１６に入射したレーザ光１０は、７０［％］が透過し、３０［％］が反射される。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１６を透過したレーザ光１０は、１／４波長板１７を経て、対物レンズ１８により、情報記録媒体１の所望の記録層２の情報トラック上に集光させる。
【００２３】
また、偏光ビームスプリッタ１６で反射したレーザ光１０は、Ｐ偏光で臨界角プリズム１９を通して、光検出器２０ａで受光される。光検出器２０ａは、２分割フォトダイオードからなり、半導体レーザ光源１１からの光量を検出する。この光検出器２０ａからの出力信号は、対物レンズ１８から出射されるレーザ光１０の光量の光量制御を行うために使用される。
【００２４】
また、情報記録媒体１で反射された反射レーザ光は、往路とは、逆の経路をたどって、対物レンズ１８、１／４波長板１７を透過する。この反射レーザ光は、往路と復路とで１／４波長板１７を２回透過するのでＳ偏光状態となり，偏光ビームスプリッタ１６を、例えばＴｓ≧７０［％］として透過させる。この偏光ビームスプリッタ１６を透過した反射レーザ光は、コリメータレンズ１４を経て偏光ビームスプリッタ１３に入射する。このビームスプリッタ１３に入射された反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面で反射される。この偏光ビームスプリッタ１３で反射される反射レーザ光は、シリンドリカルレンズ２０を通つて、ＰＩＮフォトダイオード２２に集光される。このＰＩＮフォトダイオード２２で集光された反射レーザ光は電気信号に変換されて信号処理回路に送られる。
【００２５】
図２は、光ピックアップ装置からの信号を処理する信号処理回路を示すブロック図である。また、図３は、この信号処理回路において得られる位置制御信号の特性を示す特性図であり、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に信号強度をとったものである。
【００２６】
この図２において、信号処理回路３０は、ＰＩＮフォトダイオード２２からの出力信号を増幅するプリアンプ３１と、このプリアンプ３１からの出力信号によりアドレスを読み取るアドレスリード回路３２と、光検出器２０ａからの出力信号を増幅する差動アンプ３３と、この差動アンプ３３からの出力信号によりアクチュエータ１５を駆動するコリメータレンズ駆動回路３４と、プリアンプ３１からの出力信号からサーボ信号を形成するサーボ信号生成回路３５と、このサーボ信号生成回路３５からの信号を基にトラックエラー信号振幅を測定するトラックエラー信号振幅測定回路３６と、サーボ信号生成回路３５からの出力信号を基にサーボ駆動系８を駆動するサーボ駆動回路３７と、アドレスリード回路３２からの出力信号とトラックエラー信号振幅測定回路３６からの出力信号を基に、コリメータレンズ駆動回路３４、トラックエラー信号振幅測定回路３６およびサーボ駆動回路３７を駆動制御するコントローラ３８と、各種定数や処理プログラムが記憶されている記憶回路３９とを備えている。
【００２７】
ＰＩＮフォトダイオード２２からの検出信号は、プリアンプ３１で増幅されてアドレスリード回路３２およびサーボ信号生成回路３５に供給される。サーボ信号生成回路３５では、公知の非点収差法によりフォーカスエラー信号を得てサーボ駆動回路３７に供給する。また、サーボ信号生成回路３５では、記録層２にあらかじめ付けられたトラッキング用のウォブルマークを使ってトラックエラー信号を得て、トラックエラー信号振幅測定回路３６に供給する。このトラックエラー信号振幅測定回路３６で測定されたトラックエラー信号振幅信号は、コントローラ３８に供給された後、トラックエラーの補正に使用される。
【００２８】
また、ＰＩＮフォトダイオード２２からの検出信号は、プリアンプ３１で増幅された後にアドレスリード回路３２に入力され、アドレスリード回路３２でアドレス情報を生成し、そのアドレス情報からコントローラ４８は、ビームスポットの位置情報を得る。
【００２９】
また、トラックエラー信号振幅測定回路３６は、コントローラ３８からの指示によりサーボ信号生成回路からの出力信号からトラックエラー信号の振幅を測定し、この測定値はコントローラ４８により読み取られる。コントローラ４８は、そのトラックエラー信号振幅測定値そのもの、もしくは、それを適当な値に換算し、記憶回路５０に保存するととともに、その振幅測定値に従ってサーボ駆動回路３７のトラックサーボゲインを最適値に調整する。
【００３０】
また、コントローラ３８は、記憶回路３９に記憶されたデータを用い、振幅の測定を行つていない他の記録層の最適ゲイン計算およびその計算に基づくサーボ駆動回路３７のゲイン制御を行うたり、各記録層ごとの振幅測定データに基づき、その間の位置における最適ゲインの計算およびその計算に基づくサーボ駆動回路３７のゲイン制御を行う。
【００３１】
さらに、レーザ光１０を対物レンズ１８で集光してできる情報記録媒体１のディスク内のスポットは、対物レンズ１８を対物レンズ駆動手段により情報記録媒体１に対してフォーカス方向および可動ユニットをボイスコイルモータによりトラッキング方向に駆動して相対位置を制御している。
【００３２】
また、コリメータレンズ１４の位置制御は、臨界角プリズム１９および光検出器２０ａを用いた臨界角法により行っている。具体的には、前記光検出器２０ａからの検出信号を差動アンプ３３で増幅し、コリメータレンズ駆動回路３４に入力する。コリメータレンズ駆動回路３４では、前記光検出器２０ａからの信号とコントローラ３８からの制御信号とを基づいてアクチュエータ１５を駆動する。このようにして、コリメータレンズ１４を駆動すると、レーザ光１０の平行度が変化し、光は収束または発散する。このとき、光検出器２０ａの２分割フォトダイオードの検出信号を差動アンプ３３に入力し、両信号の差をとることにより、図３に示す曲線のような位置制御信号が得られる。したがって、差動アンプ３３の信号強度に応じてコリメータレンズ１４の位置制御を行うことができる。これにより、ビーム焦点位置が情報記録媒体１の記録層２を移動するときに、レーザ光が透過する情報記録媒体１であるディスク厚が変わっても、記録層２に合わせコリメータレンズ１４の位置を変え、球面収差を補正することができる。
【００３３】
また、この図２では示さないが、半導体レーザ光源１１から出射するレーザ光１０の光量の変動は、光検出器２０ａの２分割フォトダイオードの和出力に現れるので、これを利用して制御を行うことができる。
【００３４】
（ディスク内のトラックの半径方向と接線方向のスポット径について）
ところで、ディスク内のスポット径はどうなっているのかを、以下の条件を仮定して計算を行う。なお、図５（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図、図５（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図である。図６（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図、図６（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図である。
【００３５】
次に、条件を述べると、例えばコリメータレンズ１４の焦点距離を１２．２［ｍｍ］、対物レンズ１８の焦点距離を２．６［ｍｍ］とし、ＮＡ数値を０．６とし、対物レンズの瞳径を３．１２［ｍｍ］とし、対物レンズ１８からコリメータレンズ１４までの距
離を５８〜８８［ｍｍ］（対物レンズ１８はその他の光学系と分離してディスク半径方向へ移動可能な図示しない可動部に載っており、ディスク内外周で距離が異なる）。半導体レーザ光源１１の拡がり角の半値全幅は、上述したように垂直方向９［度］、水平方向２０［度］であり、ディスク上における拡がり角の方向は、それぞれ半径方向、トラックと接線方向に対応するように配置されている。
【００３６】
上記コリメータレンズ１４で平行光とされたあとの１／ｅ2となる強度での直径ｗと、対物レンズ１８の瞳径ａと直径ｗとの比（ａ／ｗ）とはそれぞれ以下のようになる。
【００３７】
（１）トラックと接線方向については、
ｗ＝２×１２．２［ｍｍ］×ｓｉｎ（２０／２×１．６９９）
＝７．１３［ｍｍ］
ａ／ｗ＝０．４４
となる。
【００３８】
（２）ディスク半径方向については、
ｗ＝２×１２．２［ｍｍ］×ｓｉｎ（９／２×１．６９９）
＝３．２４［ｍｍ］
ａ／ｗ＝０．９６
となる。
【００３９】
ここで、情報記録媒体１の屈折率をポリカーボネートの値である１．５６とおき、上記値を用いて媒体内で±４０［ｕｍ］スポットを動かした場合のスポット径を計算すると以下のようになる。
【００４０】
（１）トラックと接線方向
光路長変動を含めスポット径は、図５（ａ）に示すように、レンジで２［％］レベルと変動量は小さい。また、このときのａ／ｗの変化は、図６（ａ）に示すように、インナ（ｉｎｎｅｒ）方向あるいはアウタ（ｏｕｔｅｒ）方向に移動するものとしても、０．２８〜０．５５の間の変動
と納まっている。
【００４１】
（２）ディスク半径方向
スポット径は、図５（ｂ）に示すように、レンジで１４［％］と大きな変動となる。また、このときの、ａ／ｗは、図６（ｂ）に示すように、 0．６５〜１．２８の間の変動となつている。ａ／ｗ変化によリ、この半径方向のトラックエラー信号振幅が記録層により大きく変動する。
【００４２】
このように本発明に係る光ピックアップ装置では、前記記録媒体のトラックの接線方向のａ／ｗを、前記記録媒体の半径方向のａ／ｗより小さく設定することにより、トラック接線方向のスポットの大きさ変化量を小さく押さえている。
【００４３】
（最適なトラックゲインの設定）
一方、半径方向については、トラックエラー信号振幅が記録層により大きく変動するのを、そのままにしてサーボをかけると、トラックサーボのゲインが記録層によって大きく異なることになり、サーボが不安定となる不都合がある。
【００４４】
このような不都合については、情報記録媒体１における各記録層ごとのトラックエラー信号を測定し、その測定結果に基づいて、情報記録媒体１の記録層の位置に応じて最適トラックゲインを定めればよい。すなわち、ディスク半径方向については、トラックエラー信号のグインを記録層毎にコントロールすることで、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【００４５】
そこで、図４のフローチャートを実行することにより実現される最適トラッキング設定手段について説明する。
【００４６】
まず、コントローラ３８によりディスクを回転させて半導体レーザ光源１１を点灯する（Ｓ１０１）。次に、コントローラ３８は、図示しないトラッキング方向に移動させる移動手段を駆動制御し、対物レンズ１８を情報記録媒体１のディスクの最外周に移動させる（Ｓ１０２）。コントローラ３８は、対物レンズ１８の駆動手段を駆動制御し情報記録媒体１のディスクの適当な記録面にフォーカスサーボをする（Ｓ１０３）。
【００４７】
コントローラ３８はトラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トランクエラー信号の振幅を測定し、適切なゲイン調整値を求める（Ｓ１０４）。コントローラ３８は、上で求めたゲイン調整値にサーボ駆動回路３７をゲインを調整してトラックサーボをする（Ｓ１０５）。コントローラ３８は、アドレスリード回路３２からのアドレス情報を読取り、情報記録媒体１のどの記録面にいるか判断する（Ｓ１０６）。
【００４８】
コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を制御し、対物レンズ１８により形成されるスポットを情報記録媒体１のディスクの一番上の記録面に移動させる（Ｓ１０７）。コントローラ３８は、トラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、そのトラックエラー信号振幅から最適ゲインを求める（Ｓ１０８）。
【００４９】
次に、コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を駆動制御し、レーザ光１０により形成されるスポットを一つ下の記録層に移動する（Ｓ１０９）。コントローラ３８は、情報記録媒体１のディスクの一番下の記録面になったか判断する（Ｓ１１０）。コントローラ３８、一番下の記録面になっていないと判断したときは（Ｓ１１０；ＮＯ）、再び、ステップ１０８に移動させてステップ１０８以下の処理を実行する。
【００５０】
また、コントローラ３８は、一番下の記録面に達したと判断したときは（Ｓ１１０；ＹＥＳ）、トラックエラー信号振幅測定回路３６を制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、最適ゲイン調整値を求める（Ｓ１１１）。
【００５１】
コントローラ３８は、対物レンズ１８をトラッキング方向に移動させる移動手段を駆動制御し、対物レンズ１８を情報記録媒体１のディスクの最内周に移動させる（Ｓ１１２）。
【００５２】
コントローラ３８はトラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トラックエラー信号の振幅を測定し、適切なゲイン調整値を求める（Ｓ１１３）。
【００５３】
次に、コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を駆動制御し、レーザ光１０により形成されるスポットを一つ上の記録層に移動する（Ｓ１１４）。コントローラ３８は、情報記録媒体１のディスクの一番上の記録面になったか判断する（Ｓ１１０）。コントローラ３８、一番上の記録面になっていないと判断したときは（Ｓ１１５；ＮＯ）、再び、ステップ１１３に移動させて、ステップ１１３以下の処理を実行する。
【００５４】
また、コントローラ３８は、一番上の記録面に達したと判断したときは（Ｓ１１５；ＹＥＳ）、トラックエラー信号振幅測定回路３６を制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、最適ゲイン調整値を求めた後（Ｓ１１６）、処理を終了する。
【００５５】
本発明に係る光ピックアップ装置では、上述したようにして最適ゲイン調整値を求め、設定することができる。
【００５６】
なお、上述したように図４のフローチャートでは、ディスク外周の一番上の層から下の層に向かつてトラックエラー信号振幅をまず測定し、それからディスク内周の一番下の層から上の層に向かつてトラックエラー信号振幅を測定しているが、もちろんディスク内周から振幅測定を開始してもよいし、一番上の層からではなく、一番下の層から振幅測定を開始してもよい。
【００５７】
また、一番上の層におけるディスク内外周の振幅測定を行ってから次の層におけるディスク内外周の振幅測定を行うという手順も考えられる。しかし記録層間のスポットの移動は１［ｍ秒］程度もあれば十分可能であるのに対し、ディスク内外周の移動は数十［ｍ秒］かかるので、デイスクが挿入されてからユーザーが実際にデータの記録再生を開始できるまでの時間をできる限り短縮したいということを考えると、不利な方式である。
【００５８】
また、図４のフローチャートでは全ての層の振幅測定を行つているが、一部の層においてのみ振幅測定を行つて、その測定値から他の層の最適サーボゲインを計算するという方法で、最適サーボゲインを決めるまでの時間を短縮することも可能である。その場合の振幅測定を行う一部の層は、例えば、一番上と一番下の２つの層、一番上と一番下と真ん中の３つの層、上からｍ番目の層とｎ番目の層など、色々な組み合わせが考えられる。
【００５９】
また、一部の層の振幅測定値から他の層の最適サーボゲインを計算する方法は、単純な一次方程式での比例計算やもう少し高次の計算式を使用する方法もあるし、媒体に合わせて装置の記憶装置に記録されている係数を呼び出して使用する方法なども考えられる。その際、層を一つ移動したぐらいでは振幅変化は小さいので、いくつかの層のサーボゲインを同一にするというゾーン切り替え方法も考えられる。
【００６０】
さらに、ディスクの径方向に移動した場合の最適サーボゲインであるが、これは最内周の振幅測定値と最外周の振幅測定値から計算すればよい。その計算方法としては、一部の層の測定結果から全部の層の最適サーボゲインを計算する場合と同様に、単純な一次方程式での比例計算やもう少し高次の計算式を使用する方法もあるし、媒体に合わせて装置の記憶装置に記録されている係数を呼び出して使用する方法なども考えられる。ディスクを径方向に複数のゾーンに分割して、内周から外周までのデータ記録密度を略一定にするＭＣＡＶ方式ディスクを使用する場合は、そのゾーン毎にサーボゲインを切り替える方法も考えられる。
【００６１】
また、ディスクの径方向に移動した場合のトラックエラー信号の振幅変化は記録層を移動した場合の振幅変化よりも小さいので、記録層を移動した場合だけサーボゲイン切り替えを行い、デイスクの径方向に移動した場合はサーボゲインを切り替えないということで制御を簡単にする方式も考えられる。
【００６２】
このようにして最適トラッキング設定手段により得られた最適ゲインをサーボ駆動回路３７に設定することにより、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系全体を示す概略構成図である。図８は、同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の差を取った差信号の特性図で、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に差信号の値をとった図である。図９は、同第２の実施の形態において光検出器から得られた検出信号の特性図であって、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に検出信号の値をとった図である。
【００６４】
この第２の実施の形態が第１実施の形態と異なる部分のみを以下では説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図７に示す第２実施の形態において、情報記録媒体１は、グルーブを有するガイドトラック層５と、該ガイドトランク層５上に記録／再生用レーザ光の吸収層６を介して設けられた記録媒質４が分割されて，複数の記録層２を形成するようになつている。
【００６６】
この第２の実施の形態では、この情報記録媒体１に、ガイドトラック層５からフォーカス制御およびトラッキング制御を行うためにサーボ用レーザ光（第１のビーム）４０を照射するとともに、記録／再生用レーザ光（第２のビーム）１０とを照射して所望の記録層に対して情報の記録／再生を行うことを特徴としている。
【００６７】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態における偏光ビームスプリッタ１６に代えてダイクロイックプリズム２３を使用している。当該ダイクロイックプリズム２３と対物レンズ１８との間にビームスプリッタ２４を設けている。
【００６８】
１／４波長板１６は、コリメータレンズ１４とダイクロイックプリズム２３の間に配置される。なお、サーボ用レーザ光３０の波長は、記録／再生用レーザ１０の波長よりも長くする。
【００６９】
また、サーボ用レーザ光４０および記録／再生用レーザ光１０は、ビームスプリンタ２４で反射させ、対物レンズ１８に入射する。
【００７０】
一方、ビームスプリッタ２４を透過したサーボ用レーザ光４０は、集光レンズ２５およびシリンドリカルレンズ２６を通つて、光検出器２０ｂに集光される。集光レンズ２５は、対物レンズ１８と同じ径の絞り２７が配置されている（対物レンズの絞りは省略されている）。光検出器２０ｂは４分割フォトダイオードである。また、ビームスプリンタ２４および対物レンズ１８の検出系は、分離光学系の可動部に配置されている。このとき、ビームスプリッタ２４から対物レンズ１８までの距離と、ビームスプリッタ２４から集光レンズ２５までの光学距離は同距離であるため、発散、収東による対物レンズ１８の透過光と同じ光量の変動を光検出器２０ｂで検出することができる。
【００７１】
サーボ用レーザ光４０は、光源ユニット４１から出射される。この光源ユニット４１は、半導体レーザ光源４２と、光検出器４３と、ホログラム４４とから構成されている。この光源ユニット４１からのサーボ用レーザ光４０は、コリメータレンズ４５で略平行光にされた後、ダイクロイックプリズム２３、ビームスプリッタ２４で反射され、対物レンズ１８により情報記録媒体１のガイドトラック５に集光される。
【００７２】
また、情報記録媒体１で反射されるサーボ用レーザ光４０は、往路とは逆の経路をたどつて、対物レンズ１８、ビームスプリッタ２４、ダイクロイックプリズム２３およびコリメータレンズ４５を介して光源ユニット４１のホログラム４４に入射させて回折させ、その回折光を光検出器４３で受光して、公知のビームサイズ法やフーコー法などによリフォーカスエラー信号を検出し、プッシュプル法などによりトラッキングエラー信号を検出する。
【００７３】
なお、光検出器４３からの検出信号の差を取ると、図８に示すような検出差信号Ｄが得られるので、この検出差信号Ｄによりコリメータレンズ４５を駆動すればよい。
【００７４】
また、光検出器４３からの検出信号Ｓａ，Ｓｂは、図９に示すように、コリメータレンズ４５が収束側に移動すればするほど高くなり（出射光量が大きくなり）、コリメータレンズ４５が発散側に移動すればするほど低くなる（出射光量が小さくなる）。また、
光検出器４３からの検出信号の特性は、図９に示すように、内周側の検出信号Ｓａのほうが変化率が大きく、外周側検出信号Ｓｂのほうが変化率が小さい。この光検出器４３の検出信号ＳａまたはＳｂの特性を使用し、コリメータレンズ４３の位置に対する半導体レーザ光源４２の出射光量を制御すればよい。
【００７５】
なお、サーボ用レーザ光４０側のコリメータレンズ４５の駆動に応じて、対物レンズ１８の位置を動かすことにより、相対的に記録／再生用レーザ光１０の情報記録媒体１のディスク内のスポット位置を移動させることができる。
【００７６】
この第２の実施の形態において、トラックエラー信号の測定と最適ゲインの設定方法に関しては、第１の実施の形態と同じである。
【００７７】
以上説明したように本発明の第２の実施の形態によれば、記録再生のビームがどの記録層に対しても平行光であるので、どの記録層に対してもスポットの形状が同じとなり、そのためどの記録層からもデータ信号品質が得られるという点が第１の実施の形態に対する大きな特長である。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、前記サーボ用の光源ユニット４１からのサーボ用レーザ光４０の光軸を変換するコリメータレンズ（光軸方向変換器）４５をアクチュエータで移動させるようにしたが、信号記録再生用の半導体レーザ光源１１からのレーザ光１０の光軸を変換するコリメータレンズ（光軸方向変移器）１４をアクチュエータで移動させるようにしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、情報記録媒体の記録層間を移動することにより光が透過するディスク厚が異なり回折スポット径が変動することに対して、半導体レーザ光源の出射端における光強度分布の長軸方向がディスクのトラック接線方向となるように光学系を配置したので、トラック接線方向のスポットの大きさの変化量を小さく押さえることができる。
【００８０】
また、本発明によれば、ディスク半径方向については、最適トラッキング設定手段により情報記録媒体の記録層毎に最適な最適トラッキングゲインを設定できるので、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す光学系の全体の概略構成図である。
【図２】同第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置からの信号を処理する信号処理回路を示すブロック図である。
【図３】同第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置の信号処理回路において得られる位置制御信号の特性を示す特性図である。
【図４】同第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置の最適トラッキング設定手段にを説明するためのフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図、図５（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図である。
【図６】図６（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図、図６（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系全体を示す概略構成図である。
【図８】同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の差を取った差信号の特性図である。
【図９】同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の和を取った和信号の特性図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ 記録層
３ 保護層
４ 記録媒質
５ ガイドトラック層
６ 吸収層
８ サーボ駆動系
１０，４０ レーザ光
１１ 半導体レーザ光源
１３ 偏光ビームスプリッタ
１４，４５ コリメータレンズ（光軸方向変移器）
１５ アクチュエータ
１６ 偏光ビームスプリッタ
１７ １／４波長板
１８ 対物レンズ
１９ 臨界角プリズム
２０ａ，２０ｂ 光検出器
２１ シリンドルカルレンズ
２２ ＰＩＮフォトダイオード
２３ ダイクロイックプリズム
２４ ビームスプリッタ
２５ 集光レンズ
３１ プリアンプ
３２ アドレスリード回路
３３ 差動アンプ
３４ コリメータレンズ駆動回路
３５ サーボ信号生成回路
３６ トラックエラー信号振幅測定回路
３７ サーボ駆動回路
３８ コントローラ
３９ 記憶回路
４１ 光源ユニット
４２ 半導体レーザ光源
４３ 光検出器
４４ ホログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、深さ方向にガイドトラック層と複数の記録層とを有する情報記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行う情報記録再生装置の光ピックアッブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光ピックアップ装置としては、異なる二つの厚みの光ディスクの再生を可能するものが提案されている（例えば特開平１０−１３４４００号公報参照）。この従来の光ピックアップ装置は、光ディスクの厚みの違いに合わせ、コリメータレンズを光軸方向駆動させることにより収束度、発散度を調整し、収差を打ち消すようにしたものである。
【０００３】
また、他の従来の光ピックアップ装置としては、少なくとも２個の記録面とガイド面を備えた光記録媒体に光学的に情報を書き込み、読取り、あるいは消去できるものが提案されている（例えば特開平４−３０１２２６号公報参照）。この従来の他の光ピックアップ装置は、対物レンズに近い側にガイドトラック層を、対物レンズから離れる側に複数の記録層を有する情報記録媒体に対し、ガイド用光源と記録再生用の走査用光源とを用いて情報の記録／再生を行うもので、ガイド用光源からのガイドビームはガイド用コリメータレンズで平行光束に変換した後、ビーム結合素子、ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体のガイドトラック層に集光させている。
【０００４】
また、走査用光源からの走査ビームは、走査用コリメータレンズで平行光束に変換した後、光軸方向偏移器により収束度、発散度を調整して上記ビーム結合素子でガイドビームと結合し、上記ガルバノミラーおよび対物レンズを経て情報記録媒体の所望の深さの記録層に集光させるようにしている。
【０００５】
このようにして、情報の記録においては、ガイドビームをガイドトラック層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラッキング制御を行うととともに、対物レンズに入射する走査ビームの平行度を光軸方向偏移器で制御しながら、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させて情報を記録し、また所望の深さの記録層に記録されている情報の再生や消去においては、走査ビームを所望の深さの記録層に集光させ、その戻り光に基づいてフォーカス制御およびトラッキング制御を行いながら、情報を再生あるいは消去するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の両光ピックアップ装置にあつては、対物レンズに入射するビームの平行度をコリメータレンズまたは光軸方向偏移器で制御するため、対物レンズヘ入射する光は発散光や収集光となり、半導体レーザの拡がり角の取り込み範囲が変わってしまっていた。
【０００７】
このため、記録層により対物レンズの瞳径ａと、この対物レンズへ入つてくる光ビームのガウス分布のとりこみ範囲（１／ｅ2となる強度で定義した径ｗ）との比率ａ／ｗが変わってしまうため、記録層によりスポット径が変わってしまい、例えばグルーブによるトラックエラーの変調度は、スポット径の変動により大きな変動を受けてしまう欠点があった。
【０００８】
同様に、記録媒体から信号を読取りの方においても、上述した現象が発生するという欠点があった。
【０００９】
このような理由から、安定したトラックサーボができず、また、情報信号の記録再生ができないという不具合があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、安定したトラックサーボができ、かつ、安定した情報の記録再生を可能にした光ピックアップ装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、記録層を持つ記録媒体と、レーザ光を発射する半導体レーザ光源と、前記レーザ光について前記記録媒体の記録層内で焦点を結ばせる対物レンズと、前記対物レンズを少なくともフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、前記対物レンズと光源の間に設けた光軸方向変移器と、前記光軸方向変移器の変移を検出する変移検出手段とを備え、対物レンズを所定の記録層にフォーカスサーボをオンした後に、前記光軸方向変移器を光軸方向に可動しディスク厚の異なる上記記録媒体に焦点を結ぶことにより信号の記録および再生を行う情報記録再生装置において、対物レンズの瞳径をａとし、前記光軸方向変移器において平行光とされた後当該対物レンズに入るレーザ光の強度が１／ｅ 2 となるときのスポット径をｗとしたときに、前記瞳径ａと前記スポット径ｗとの比（ａ／ｗ）が、前記記録媒体の半径方向における当該比（ａ／ｗ）より前記記録媒体のトラックの接線方向における当該比（ａ／ｗ）の方が小さくなるように設定され、かつ、前記記録媒体の記録層の位置に応じてトラックエラー信号振幅を測定しその測定結果から最適トラックゲインを得る手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
したがって、請求項１記載の発明によれば、記録層間を移動することにより光が透過するディスク厚が異なり回折スポット径が変動することに対し、上述したように光学系の配置をしたので、半導体レーザ光源の出射端における光の長軸方向がディスクのトラック接線方向となり、トランク接線方向のスポットの大きさの変化量を小さく押さえることができ、ディスク半径方向はスポットの大きさの変化量が大きいがトラックゲインを記録層毎にコントロールして最適なゲインに設定することにより、安定した動作が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、以下第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す光学系の全体の概略構成図である。
【００１６】
この図１において、情報記録媒体１は、複数の記録層２と、記録層２の両面にそれぞれ設けられた保護層３からなる。前記記録層２は、それぞれの記録層にグループを有するガイドトラックと、例えば相変化記録と同じ記録／再生のための記録媒質４とを有する。この実施の形態では、かかる情報記録媒体１の記録媒質４にレーザ光を照射し、フォーカス制御、トランキング制御お行いながら、所望の記録層２に対して情報の記録／再生を行う。
【００１７】
光ピックアップ装置は、レーザ光１０を出射する半導体レーザ光源１１と、この半導体レーザ光源１１を透過または反射させる偏光ビームスプリッタ１３と、このビームスプリッタ１３からのレーザ光１０の光軸を変換し透過するとともに反射光も透過する光軸方向変換器であるコリメータレンズ１４と、このコリメータレンズ１４を光軸方向に駆動するアクチュエータ１５と、前記コリメータレンズ１４から透過してきたレーザ光１０の一部を反射し一部を透過する偏光ビームスプリッタ１６と、この偏光ビームスプリッタ１６からのレーザ光１０を透過し反射光も透過する１／４波長板１７と、この１／４波長板１７を透過してきたレーザ光１０を情報記録媒体１の記録層２に集光し、記録層２から反射してきた反射光を平行光にする対物レンズ１８と、前記偏光ビームスプリッタ１６からの一部のレーザ光１０を反射する臨界角プリズム１９と、この臨界角プリズム１９からの一部のレーザ光１０を電気信号に変換する光検出器２０ａと、前記対物レンズ１８、１／４波長板２７、ビームスプリッタ１４を透過し偏光ビームスプリッタ１３で反射された反射光を集光するシリンドルカルレンズ２１と、このシリンドルカルレンズ２１で集光された反射光を電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオード２２とを備えている。
【００１８】
このように光ピックアップ装置において、一般的に、半導体レーザ光源１１は、その構造上、断面が楕円なレーザ光１０を出射する。その楕円の短軸方向に偏光面があるものとする。また、一般に、上記楕円の短軸方向の光の拡がり角は、例えば９［度］前後、長軸方向の拡がり角は２０［度］前後である。
【００１９】
レーザ光１０は、半導体レーザ光源１１から出射される。このレーザ光１０の偏光面は紙面内にあり、この図１の紙面内の拡がり角（半値全角）が９［度］であり、図１の紙面に垂直が２０［度］となる。
【００２０】
半導体レーザ光源１１から出射したレーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１３にＰ偏光で入射することになる。このレーザ光１０は、コリメータレンズ１４を光軸方向に駆動させるアクチュエータ１５にて保持されたコリメータレンズ１４で略平行光に変換される。このコリメータレンズ１４を透過するレーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。
【００２１】
レーザ光１０は、偏光ビームスプリッタ１３の入射角に対し成分Ｐを有している。そして、偏光ビームスプリッタ１６は、成分Ｐの透過率をＴｐ、成分Ｐの反射率をＲｐとしたときに、例えばＴｐ＝７０［％］、Ｒｐ＝３０［％］の性能を有したものを採用している。これにより、偏光ビームスプリッタ１６に入射したレーザ光１０は、７０［％］が透過し、３０［％］が反射される。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１６を透過したレーザ光１０は、１／４波長板１７を経て、対物レンズ１８により、情報記録媒体１の所望の記録層２の情報トラック上に集光させる。
【００２３】
また、偏光ビームスプリッタ１６で反射したレーザ光１０は、Ｐ偏光で臨界角プリズム１９を通して、光検出器２０ａで受光される。光検出器２０ａは、２分割フォトダイオードからなり、半導体レーザ光源１１からの光量を検出する。この光検出器２０ａからの出力信号は、対物レンズ１８から出射されるレーザ光１０の光量の光量制御を行うために使用される。
【００２４】
また、情報記録媒体１で反射された反射レーザ光は、往路とは、逆の経路をたどって、対物レンズ１８、１／４波長板１７を透過する。この反射レーザ光は、往路と復路とで１／４波長板１７を２回透過するのでＳ偏光状態となり，偏光ビームスプリッタ１６を、例えばＴｓ≧７０［％］として透過させる。この偏光ビームスプリッタ１６を透過した反射レーザ光は、コリメータレンズ１４を経て偏光ビームスプリッタ１３に入射する。このビームスプリッタ１３に入射された反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面で反射される。この偏光ビームスプリッタ１３で反射される反射レーザ光は、シリンドリカルレンズ２０を通つて、ＰＩＮフォトダイオード２２に集光される。このＰＩＮフォトダイオード２２で集光された反射レーザ光は電気信号に変換されて信号処理回路に送られる。
【００２５】
図２は、光ピックアップ装置からの信号を処理する信号処理回路を示すブロック図である。また、図３は、この信号処理回路において得られる位置制御信号の特性を示す特性図であり、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に信号強度をとったものである。
【００２６】
この図２において、信号処理回路３０は、ＰＩＮフォトダイオード２２からの出力信号を増幅するプリアンプ３１と、このプリアンプ３１からの出力信号によりアドレスを読み取るアドレスリード回路３２と、光検出器２０ａからの出力信号を増幅する差動アンプ３３と、この差動アンプ３３からの出力信号によりアクチュエータ１５を駆動するコリメータレンズ駆動回路３４と、プリアンプ３１からの出力信号からサーボ信号を形成するサーボ信号生成回路３５と、このサーボ信号生成回路３５からの信号を基にトラックエラー信号振幅を測定するトラックエラー信号振幅測定回路３６と、サーボ信号生成回路３５からの出力信号を基にサーボ駆動系８を駆動するサーボ駆動回路３７と、アドレスリード回路３２からの出力信号とトラックエラー信号振幅測定回路３６からの出力信号を基に、コリメータレンズ駆動回路３４、トラックエラー信号振幅測定回路３６およびサーボ駆動回路３７を駆動制御するコントローラ３８と、各種定数や処理プログラムが記憶されている記憶回路３９とを備えている。
【００２７】
ＰＩＮフォトダイオード２２からの検出信号は、プリアンプ３１で増幅されてアドレスリード回路３２およびサーボ信号生成回路３５に供給される。サーボ信号生成回路３５では、公知の非点収差法によりフォーカスエラー信号を得てサーボ駆動回路３７に供給する。また、サーボ信号生成回路３５では、記録層２にあらかじめ付けられたトラッキング用のウォブルマークを使ってトラックエラー信号を得て、トラックエラー信号振幅測定回路３６に供給する。このトラックエラー信号振幅測定回路３６で測定されたトラックエラー信号振幅信号は、コントローラ３８に供給された後、トラックエラーの補正に使用される。
【００２８】
また、ＰＩＮフォトダイオード２２からの検出信号は、プリアンプ３１で増幅された後にアドレスリード回路３２に入力され、アドレスリード回路３２でアドレス情報を生成し、そのアドレス情報からコントローラ４８は、ビームスポットの位置情報を得る。
【００２９】
また、トラックエラー信号振幅測定回路３６は、コントローラ３８からの指示によりサーボ信号生成回路からの出力信号からトラックエラー信号の振幅を測定し、この測定値はコントローラ４８により読み取られる。コントローラ４８は、そのトラックエラー信号振幅測定値そのもの、もしくは、それを適当な値に換算し、記憶回路５０に保存するととともに、その振幅測定値に従ってサーボ駆動回路３７のトラックサーボゲインを最適値に調整する。
【００３０】
また、コントローラ３８は、記憶回路３９に記憶されたデータを用い、振幅の測定を行つていない他の記録層の最適ゲイン計算およびその計算に基づくサーボ駆動回路３７のゲイン制御を行うたり、各記録層ごとの振幅測定データに基づき、その間の位置における最適ゲインの計算およびその計算に基づくサーボ駆動回路３７のゲイン制御を行う。
【００３１】
さらに、レーザ光１０を対物レンズ１８で集光してできる情報記録媒体１のディスク内のスポットは、対物レンズ１８を対物レンズ駆動手段により情報記録媒体１に対してフォーカス方向および可動ユニットをボイスコイルモータによりトラッキング方向に駆動して相対位置を制御している。
【００３２】
また、コリメータレンズ１４の位置制御は、臨界角プリズム１９および光検出器２０ａを用いた臨界角法により行っている。具体的には、前記光検出器２０ａからの検出信号を差動アンプ３３で増幅し、コリメータレンズ駆動回路３４に入力する。コリメータレンズ駆動回路３４では、前記光検出器２０ａからの信号とコントローラ３８からの制御信号とを基づいてアクチュエータ１５を駆動する。このようにして、コリメータレンズ１４を駆動すると、レーザ光１０の平行度が変化し、光は収束または発散する。このとき、光検出器２０ａの２分割フォトダイオードの検出信号を差動アンプ３３に入力し、両信号の差をとることにより、図３に示す曲線のような位置制御信号が得られる。したがって、差動アンプ３３の信号強度に応じてコリメータレンズ１４の位置制御を行うことができる。これにより、ビーム焦点位置が情報記録媒体１の記録層２を移動するときに、レーザ光が透過する情報記録媒体１であるディスク厚が変わっても、記録層２に合わせコリメータレンズ１４の位置を変え、球面収差を補正することができる。
【００３３】
また、この図２では示さないが、半導体レーザ光源１１から出射するレーザ光１０の光量の変動は、光検出器２０ａの２分割フォトダイオードの和出力に現れるので、これを利用して制御を行うことができる。
【００３４】
（ディスク内のトラックの半径方向と接線方向のスポット径について）
ところで、ディスク内のスポット径はどうなっているのかを、以下の条件を仮定して計算を行う。なお、図５（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図、図５（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図である。図６（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図、図６（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図である。
【００３５】
次に、条件を述べると、例えばコリメータレンズ１４の焦点距離を１２．２［ｍｍ］、対物レンズ１８の焦点距離を２．６［ｍｍ］とし、ＮＡ数値を０．６とし、対物レンズの瞳径を３．１２［ｍｍ］とし、対物レンズ１８からコリメータレンズ１４までの距
離を５８〜８８［ｍｍ］（対物レンズ１８はその他の光学系と分離してディスク半径方向へ移動可能な図示しない可動部に載っており、ディスク内外周で距離が異なる）。半導体レーザ光源１１の拡がり角の半値全幅は、上述したように垂直方向９［度］、水平方向２０［度］であり、ディスク上における拡がり角の方向は、それぞれ半径方向、トラックと接線方向に対応するように配置されている。
【００３６】
上記コリメータレンズ１４で平行光とされたあとの１／ｅ2となる強度での直径ｗと、対物レンズ１８の瞳径ａと直径ｗとの比（ａ／ｗ）とはそれぞれ以下のようになる。
【００３７】
（１）トラックと接線方向については、
ｗ＝２×１２．２［ｍｍ］×ｓｉｎ（２０／２×１．６９９）
＝７．１３［ｍｍ］
ａ／ｗ＝０．４４
となる。
【００３８】
（２）ディスク半径方向については、
ｗ＝２×１２．２［ｍｍ］×ｓｉｎ（９／２×１．６９９）
＝３．２４［ｍｍ］
ａ／ｗ＝０．９６
となる。
【００３９】
ここで、情報記録媒体１の屈折率をポリカーボネートの値である１．５６とおき、上記値を用いて媒体内で±４０［ｕｍ］スポットを動かした場合のスポット径を計算すると以下のようになる。
【００４０】
（１）トラックと接線方向
光路長変動を含めスポット径は、図５（ａ）に示すように、レンジで２［％］レベルと変動量は小さい。また、このときのａ／ｗの変化は、図６（ａ）に示すように、インナ（ｉｎｎｅｒ）方向あるいはアウタ（ｏｕｔｅｒ）方向に移動するものとしても、０．２８〜０．５５の間の変動
と納まっている。
【００４１】
（２）ディスク半径方向
スポット径は、図５（ｂ）に示すように、レンジで１４［％］と大きな変動となる。また、このときの、ａ／ｗは、図６（ｂ）に示すように、 0．６５〜１．２８の間の変動となつている。ａ／ｗ変化によリ、この半径方向のトラックエラー信号振幅が記録層により大きく変動する。
【００４２】
このように本発明に係る光ピックアップ装置では、前記記録媒体のトラックの接線方向のａ／ｗを、前記記録媒体の半径方向のａ／ｗより小さく設定することにより、トラック接線方向のスポットの大きさ変化量を小さく押さえている。
【００４３】
（最適なトラックゲインの設定）
一方、半径方向については、トラックエラー信号振幅が記録層により大きく変動するのを、そのままにしてサーボをかけると、トラックサーボのゲインが記録層によって大きく異なることになり、サーボが不安定となる不都合がある。
【００４４】
このような不都合については、情報記録媒体１における各記録層ごとのトラックエラー信号を測定し、その測定結果に基づいて、情報記録媒体１の記録層の位置に応じて最適トラックゲインを定めればよい。すなわち、ディスク半径方向については、トラックエラー信号のグインを記録層毎にコントロールすることで、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【００４５】
そこで、図４のフローチャートを実行することにより実現される最適トラッキング設定手段について説明する。
【００４６】
まず、コントローラ３８によりディスクを回転させて半導体レーザ光源１１を点灯する（Ｓ１０１）。次に、コントローラ３８は、図示しないトラッキング方向に移動させる移動手段を駆動制御し、対物レンズ１８を情報記録媒体１のディスクの最外周に移動させる（Ｓ１０２）。コントローラ３８は、対物レンズ１８の駆動手段を駆動制御し情報記録媒体１のディスクの適当な記録面にフォーカスサーボをする（Ｓ１０３）。
【００４７】
コントローラ３８はトラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トランクエラー信号の振幅を測定し、適切なゲイン調整値を求める（Ｓ１０４）。コントローラ３８は、上で求めたゲイン調整値にサーボ駆動回路３７をゲインを調整してトラックサーボをする（Ｓ１０５）。コントローラ３８は、アドレスリード回路３２からのアドレス情報を読取り、情報記録媒体１のどの記録面にいるか判断する（Ｓ１０６）。
【００４８】
コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を制御し、対物レンズ１８により形成されるスポットを情報記録媒体１のディスクの一番上の記録面に移動させる（Ｓ１０７）。コントローラ３８は、トラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、そのトラックエラー信号振幅から最適ゲインを求める（Ｓ１０８）。
【００４９】
次に、コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を駆動制御し、レーザ光１０により形成されるスポットを一つ下の記録層に移動する（Ｓ１０９）。コントローラ３８は、情報記録媒体１のディスクの一番下の記録面になったか判断する（Ｓ１１０）。コントローラ３８、一番下の記録面になっていないと判断したときは（Ｓ１１０；ＮＯ）、再び、ステップ１０８に移動させてステップ１０８以下の処理を実行する。
【００５０】
また、コントローラ３８は、一番下の記録面に達したと判断したときは（Ｓ１１０；ＹＥＳ）、トラックエラー信号振幅測定回路３６を制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、最適ゲイン調整値を求める（Ｓ１１１）。
【００５１】
コントローラ３８は、対物レンズ１８をトラッキング方向に移動させる移動手段を駆動制御し、対物レンズ１８を情報記録媒体１のディスクの最内周に移動させる（Ｓ１１２）。
【００５２】
コントローラ３８はトラックエラー信号振幅測定回路３６を測定制御し、トラックエラー信号の振幅を測定し、適切なゲイン調整値を求める（Ｓ１１３）。
【００５３】
次に、コントローラ３８は、コリメータレンズ駆動回路３４を駆動制御し、レーザ光１０により形成されるスポットを一つ上の記録層に移動する（Ｓ１１４）。コントローラ３８は、情報記録媒体１のディスクの一番上の記録面になったか判断する（Ｓ１１０）。コントローラ３８、一番上の記録面になっていないと判断したときは（Ｓ１１５；ＮＯ）、再び、ステップ１１３に移動させて、ステップ１１３以下の処理を実行する。
【００５４】
また、コントローラ３８は、一番上の記録面に達したと判断したときは（Ｓ１１５；ＹＥＳ）、トラックエラー信号振幅測定回路３６を制御し、トラックエラー信号振幅を測定し、最適ゲイン調整値を求めた後（Ｓ１１６）、処理を終了する。
【００５５】
本発明に係る光ピックアップ装置では、上述したようにして最適ゲイン調整値を求め、設定することができる。
【００５６】
なお、上述したように図４のフローチャートでは、ディスク外周の一番上の層から下の層に向かつてトラックエラー信号振幅をまず測定し、それからディスク内周の一番下の層から上の層に向かつてトラックエラー信号振幅を測定しているが、もちろんディスク内周から振幅測定を開始してもよいし、一番上の層からではなく、一番下の層から振幅測定を開始してもよい。
【００５７】
また、一番上の層におけるディスク内外周の振幅測定を行ってから次の層におけるディスク内外周の振幅測定を行うという手順も考えられる。しかし記録層間のスポットの移動は１［ｍ秒］程度もあれば十分可能であるのに対し、ディスク内外周の移動は数十［ｍ秒］かかるので、デイスクが挿入されてからユーザーが実際にデータの記録再生を開始できるまでの時間をできる限り短縮したいということを考えると、不利な方式である。
【００５８】
また、図４のフローチャートでは全ての層の振幅測定を行つているが、一部の層においてのみ振幅測定を行つて、その測定値から他の層の最適サーボゲインを計算するという方法で、最適サーボゲインを決めるまでの時間を短縮することも可能である。その場合の振幅測定を行う一部の層は、例えば、一番上と一番下の２つの層、一番上と一番下と真ん中の３つの層、上からｍ番目の層とｎ番目の層など、色々な組み合わせが考えられる。
【００５９】
また、一部の層の振幅測定値から他の層の最適サーボゲインを計算する方法は、単純な一次方程式での比例計算やもう少し高次の計算式を使用する方法もあるし、媒体に合わせて装置の記憶装置に記録されている係数を呼び出して使用する方法なども考えられる。その際、層を一つ移動したぐらいでは振幅変化は小さいので、いくつかの層のサーボゲインを同一にするというゾーン切り替え方法も考えられる。
【００６０】
さらに、ディスクの径方向に移動した場合の最適サーボゲインであるが、これは最内周の振幅測定値と最外周の振幅測定値から計算すればよい。その計算方法としては、一部の層の測定結果から全部の層の最適サーボゲインを計算する場合と同様に、単純な一次方程式での比例計算やもう少し高次の計算式を使用する方法もあるし、媒体に合わせて装置の記憶装置に記録されている係数を呼び出して使用する方法なども考えられる。ディスクを径方向に複数のゾーンに分割して、内周から外周までのデータ記録密度を略一定にするＭＣＡＶ方式ディスクを使用する場合は、そのゾーン毎にサーボゲインを切り替える方法も考えられる。
【００６１】
また、ディスクの径方向に移動した場合のトラックエラー信号の振幅変化は記録層を移動した場合の振幅変化よりも小さいので、記録層を移動した場合だけサーボゲイン切り替えを行い、デイスクの径方向に移動した場合はサーボゲインを切り替えないということで制御を簡単にする方式も考えられる。
【００６２】
このようにして最適トラッキング設定手段により得られた最適ゲインをサーボ駆動回路３７に設定することにより、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系全体を示す概略構成図である。図８は、同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の差を取った差信号の特性図で、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に差信号の値をとった図である。図９は、同第２の実施の形態において光検出器から得られた検出信号の特性図であって、横軸にコリメータレンズの移動量を、縦軸に検出信号の値をとった図である。
【００６４】
この第２の実施の形態が第１実施の形態と異なる部分のみを以下では説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図７に示す第２実施の形態において、情報記録媒体１は、グルーブを有するガイドトラック層５と、該ガイドトランク層５上に記録／再生用レーザ光の吸収層６を介して設けられた記録媒質４が分割されて，複数の記録層２を形成するようになつている。
【００６６】
この第２の実施の形態では、この情報記録媒体１に、ガイドトラック層５からフォーカス制御およびトラッキング制御を行うためにサーボ用レーザ光（第１のビーム）４０を照射するとともに、記録／再生用レーザ光（第２のビーム）１０とを照射して所望の記録層に対して情報の記録／再生を行うことを特徴としている。
【００６７】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態における偏光ビームスプリッタ１６に代えてダイクロイックプリズム２３を使用している。当該ダイクロイックプリズム２３と対物レンズ１８との間にビームスプリッタ２４を設けている。
【００６８】
１／４波長板１６は、コリメータレンズ１４とダイクロイックプリズム２３の間に配置される。なお、サーボ用レーザ光３０の波長は、記録／再生用レーザ１０の波長よりも長くする。
【００６９】
また、サーボ用レーザ光４０および記録／再生用レーザ光１０は、ビームスプリンタ２４で反射させ、対物レンズ１８に入射する。
【００７０】
一方、ビームスプリッタ２４を透過したサーボ用レーザ光４０は、集光レンズ２５およびシリンドリカルレンズ２６を通つて、光検出器２０ｂに集光される。集光レンズ２５は、対物レンズ１８と同じ径の絞り２７が配置されている（対物レンズの絞りは省略されている）。光検出器２０ｂは４分割フォトダイオードである。また、ビームスプリンタ２４および対物レンズ１８の検出系は、分離光学系の可動部に配置されている。このとき、ビームスプリッタ２４から対物レンズ１８までの距離と、ビームスプリッタ２４から集光レンズ２５までの光学距離は同距離であるため、発散、収東による対物レンズ１８の透過光と同じ光量の変動を光検出器２０ｂで検出することができる。
【００７１】
サーボ用レーザ光４０は、光源ユニット４１から出射される。この光源ユニット４１は、半導体レーザ光源４２と、光検出器４３と、ホログラム４４とから構成されている。この光源ユニット４１からのサーボ用レーザ光４０は、コリメータレンズ４５で略平行光にされた後、ダイクロイックプリズム２３、ビームスプリッタ２４で反射され、対物レンズ１８により情報記録媒体１のガイドトラック５に集光される。
【００７２】
また、情報記録媒体１で反射されるサーボ用レーザ光４０は、往路とは逆の経路をたどつて、対物レンズ１８、ビームスプリッタ２４、ダイクロイックプリズム２３およびコリメータレンズ４５を介して光源ユニット４１のホログラム４４に入射させて回折させ、その回折光を光検出器４３で受光して、公知のビームサイズ法やフーコー法などによリフォーカスエラー信号を検出し、プッシュプル法などによりトラッキングエラー信号を検出する。
【００７３】
なお、光検出器４３からの検出信号の差を取ると、図８に示すような検出差信号Ｄが得られるので、この検出差信号Ｄによりコリメータレンズ４５を駆動すればよい。
【００７４】
また、光検出器４３からの検出信号Ｓａ，Ｓｂは、図９に示すように、コリメータレンズ４５が収束側に移動すればするほど高くなり（出射光量が大きくなり）、コリメータレンズ４５が発散側に移動すればするほど低くなる（出射光量が小さくなる）。また、
光検出器４３からの検出信号の特性は、図９に示すように、内周側の検出信号Ｓａのほうが変化率が大きく、外周側検出信号Ｓｂのほうが変化率が小さい。この光検出器４３の検出信号ＳａまたはＳｂの特性を使用し、コリメータレンズ４３の位置に対する半導体レーザ光源４２の出射光量を制御すればよい。
【００７５】
なお、サーボ用レーザ光４０側のコリメータレンズ４５の駆動に応じて、対物レンズ１８の位置を動かすことにより、相対的に記録／再生用レーザ光１０の情報記録媒体１のディスク内のスポット位置を移動させることができる。
【００７６】
この第２の実施の形態において、トラックエラー信号の測定と最適ゲインの設定方法に関しては、第１の実施の形態と同じである。
【００７７】
以上説明したように本発明の第２の実施の形態によれば、記録再生のビームがどの記録層に対しても平行光であるので、どの記録層に対してもスポットの形状が同じとなり、そのためどの記録層からもデータ信号品質が得られるという点が第１の実施の形態に対する大きな特長である。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、前記サーボ用の光源ユニット４１からのサーボ用レーザ光４０の光軸を変換するコリメータレンズ（光軸方向変換器）４５をアクチュエータで移動させるようにしたが、信号記録再生用の半導体レーザ光源１１からのレーザ光１０の光軸を変換するコリメータレンズ（光軸方向変移器）１４をアクチュエータで移動させるようにしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、情報記録媒体の記録層間を移動することにより光が透過するディスク厚が異なり回折スポット径が変動することに対して、半導体レーザ光源の出射端における光強度分布の長軸方向がディスクのトラック接線方向となるように光学系を配置したので、トラック接線方向のスポットの大きさの変化量を小さく押さえることができる。
【００８０】
また、本発明によれば、ディスク半径方向については、最適トラッキング設定手段により情報記録媒体の記録層毎に最適な最適トラッキングゲインを設定できるので、安定したサーボ信号、記録再生信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す光学系の全体の概略構成図である。
【図２】同第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置からの信号を処理する信号処理回路を示すブロック図である。
【図３】同第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置の信号処理回路において得られる位置制御信号の特性を示す特性図である。
【図４】同第１の実施の形態に係る光ピックアップ装置の最適トラッキング設定手段にを説明するためのフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図、図５（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とスポット径の関係を示す特性図である。
【図６】図６（ａ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の接線方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図、図６（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置による場合のディスク内の半径方向におけるスポットの位置とａ／ｗとの関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系全体を示す概略構成図である。
【図８】同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の差を取った差信号の特性図である。
【図９】同第２の実施の形態において光検出器で得られた検出信号の和を取った和信号の特性図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ 記録層
３ 保護層
４ 記録媒質
５ ガイドトラック層
６ 吸収層
８ サーボ駆動系
１０，４０ レーザ光
１１ 半導体レーザ光源
１３ 偏光ビームスプリッタ
１４，４５ コリメータレンズ（光軸方向変移器）
１５ アクチュエータ
１６ 偏光ビームスプリッタ
１７ １／４波長板
１８ 対物レンズ
１９ 臨界角プリズム
２０ａ，２０ｂ 光検出器
２１ シリンドルカルレンズ
２２ ＰＩＮフォトダイオード
２３ ダイクロイックプリズム
２４ ビームスプリッタ
２５ 集光レンズ
３１ プリアンプ
３２ アドレスリード回路
３３ 差動アンプ
３４ コリメータレンズ駆動回路
３５ サーボ信号生成回路
３６ トラックエラー信号振幅測定回路
３７ サーボ駆動回路
３８ コントローラ
３９ 記憶回路
４１ 光源ユニット
４２ 半導体レーザ光源
４３ 光検出器
４４ ホログラム
Claims (1)
- 記録層を持つ記録媒体と、レーザ光を発射する半導体レーザ光源と、
前記レーザ光について前記記録媒体の記録層内で焦点を結ばせる対物レンズと、
前記対物レンズを少なくともフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、
前記対物レンズと光源の間に設けた光軸方向変移器と、
前記光軸方向変移器の変移を検出する変移検出手段と
を備え、
対物レンズを所定の記録層にフォーカスサーボをオンした後に、前記光軸方向変移器を光軸方向に可動しディスク厚の異なる上記記録媒体に焦点を結ぶことにより信号の記録および再生を行う情報記録再生装置において、
対物レンズの瞳径をａとし、前記光軸方向変移器において平行光とされた後当該対物レンズに入るレーザ光の強度が１／ｅ 2 となるときのスポット径をｗとしたときに、前記瞳径ａと前記スポット径ｗとの比（ａ／ｗ）が、前記記録媒体の半径方向における当該比（ａ／ｗ）より前記記録媒体のトラックの接線方向における当該比（ａ／ｗ）の方が小さくなるように設定され、かつ、前記記録媒体の記録層の位置に応じてトラックエラー信号振幅を測定しその測定結果から最適トラックゲインを得る手段
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
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