JP4400524B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク装置に係り、特に球面収差補正が必要な多層ディスクにおいてフォーカスジャンプを行う光ディスク装置に関する。

光ディスクには情報記録面を保護するカバー層として、所定の厚さの透過層が記録面を覆うように形成されている。光ディスク装置ではこのカバー層を介して記録面に読取り又は記録レーザービームを照射することにより、この光ディスクに対して情報データの読取りや記録を行うようになっている。

光ディスクの高密度化を実現するためには、レーザー波長の短波長化に加え、光源からの光束をより小さなスポットに集光するために、レンズ開口数を大きくする方法が採用されている。しかし、レンズの開口数が大きくなると、カバー層の厚みむらの影響を受けて球面収差が変動しやすくなる。

かかる球面収差は、レーザービームの焦点が光軸上の一点に結像せず、奥行き方向にずれて結像する現象であり、これにより記録面では焦点が少し丸く広がるので情報読取り感度や情報記録精度を低下させてしまう問題が発生する。
こうした球面収差は、球面収差補正レンズをレーザービームの光路に設け、この補正レンズの位置を移動することにより収差を減少させることができる。

このような球面収差の補正手段を用いたとき、記録層が多層の光ディスクでは、ある記録層から別の記録層にレーザービームの焦点を移動させる（これを「フォーカスジャンプ」と呼ぶ。）際には、球面収差の補正手段も同時に切替え制御する必要が生ずる。これは、記録層を移動させることは、カバー層の厚みが変わることにもなるために、球面収差の値が変わるので、その補正値も変える必要が生ずるためである。

しかしながら、構造上から一般に、フォーカスジャンプでレーザービームの焦点を移動させる応答速度は早いが、球面収差を補正する補正手段の切替え速度は遅い。このために両者の切替え終了のタイミングが一致しないので、フォーカスジャンプ後のフォーカスサーボが不安定になる現象が起きる問題がある。

このような問題に対して、下記特許文献１では、球面収差補正が必要な多層ディスクにおけるフォーカスジャンプの改良技術として、合焦目標となる記録層へフォーカスジャンプを行う場合に、球面収差補正レンズ位置を先に移動開始し、現在合焦している記録層の最適値と目標となる記録層の最適値の中間位置になったときにフォーカスジャンプを行う技術が開示されている。
特開２００３−２２５４５号公報

しかしながら、特許文献１の場合、フォーカスジャンプ前での球面収差補正レンズの移動によるフォーカスエラー信号の振幅変動に加え、フォーカスジャンプ後も球面収差補正レンズの移動によるフォーカスエラー信号の振幅変動が生じるので、このフォーカスエラー信号を用いてレーザービームの焦点位置を制御する形式のフォーカスサーボがフォーカスジャンプ後に長期間不安定となる問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、多層の記録面を有する光ディスクでフォーカスジャンプを行う場合に、球面収差補正レンズの移動期間中にフォーカスサーボが不安定になることなく、また、フォーカスジャンプが終了後は球面収差が最適値に補正されており、フォーカスジャンプ直後から安定にフォーカスサーボが動作するよう改善された光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段として以下に記載の構成からなる。すなわち、光源から出射されるレーザービームを対物レンズを介して複数の記録層を有する光ディスクの各記録層に集光させ、前記各記録層からの戻り光を光検出器で光電変換して得られたフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスエラー制御を行う際、前記レーザービームを前記各記録層に合焦させる前記対物レンズの球面収差補正を行う光ディスク記録再生装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間の前記レーザービームの光路上に配置され、固定された基準となる第１球面収差補正レンズと前記第１球面収差補正レンズに対して移動可能な第２球面収差補正レンズとを有する球面収差補正部と、
前記第１球面収差補正レンズに対する第２球面収差補正レンズの位置と前記各記録層における前記フォーカスエラー信号の振幅との関係を格納したメモリと、
前記複数の記録層の各記録層に前記レーザービームを合焦させるフォーカスジャンプ制御部と、
前記光検出器で光電変換して得られた前記各記録層の前記フォーカスエラー信号の振幅を制御するゲインコントロール部と、
前記複数の記録層のうちの１つの記録層から他の記録層に前記レーザービームの合焦位置を切替える際、前記球面収差補正部により前記第１球面収差補正レンズに対する前記第２球面収差補正レンズの位置を移動させる期間中、前記メモリに格納された関係に基づいて、前記フォーカスエラー信号の振幅を同じにするために第１制御信号を前記ゲインコントロール部に出力し、前記第２球面収差補正レンズの位置の移動終了後、前記他の記録層に前記レーザービームを合焦させる第２制御信号を前記フォーカスジャンプ制御部に出力すると共に、前記他の記録層から得られる前記フォーカスエラー信号の合焦点振幅を前記１つの記録層と同じにさせる第３制御信号を前記ゲインコントロール部に出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置である。

本発明によれば、前記光源と前記対物レンズとの間の前記レーザービームの光路上に配置され、固定された基準となる第１球面収差補正レンズと前記第１球面収差補正レンズに対して移動可能な第２球面収差補正レンズとを有する球面収差補正部と、前記第１球面収差補正レンズに対する第２球面収差補正レンズの位置と前記各記録層における前記フォーカスエラー信号の振幅との関係を格納したメモリと、前記複数の記録層の各記録層に前記レーザービームを合焦させるフォースジャンプ制御部と、前記光検出器で光電変換して得られた前記各記録層の前記フォーカスエラー信号の振幅を制御するゲインコントロール部と、前記複数の記録層うちの１つの記録層から他の記録層に前記レーザービームの合焦位置を切替える際、前記メモリに格納された関係に基づいて、前記フォーカスエラー信号の振幅を同じにするために第１制御信号を前記ゲインコントロール部に出力し、前記他の記録層に前記レーザービームを合焦させる第２制御信号を前記フォーカスジャンプ制御部に出力すると共に、前記他の記録層から得られる前記フォーカスエラー信号の合焦点振幅を前記１つの記録層と同じにさせる第３制御信号を前記ゲインコントロール部に出力する制御部と、を備えているので、フォーカスジャンプの直前には、球面収差補正レンズは最適補正位置に移動完了しており、また、球面収差補正レンズの移動期間中はフォーカスエラーが一定になるように制御されているのでフォーカスサーボが不安定になることはない。
更に、フォーカスジャンプの動作と同時にゲインコントロール部のゲインを合焦目標の記録層の最適値に切替えるのでフォーカスジャンプ直後にフォーカスサーボが素早く安定する効果がある。

以下、本発明の実施形態に係る光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示すブロック図、図２は図１における光学系の内部の構成を加えたブロック図、図３は球面収差補正レンズの移動位置におけるフォーカスエラー信号の振幅の関係を示した図、図４はフォーカスジャンプ動作時の各部の信号波形およびタイミングを示した図である。

最初に、図１および図２を用いて本発明に係る光ディスク装置の構成を説明する。
図１において、情報記録媒体である光ディスク２４には第１の記録層（Ｌ０）１と第２の記録層（Ｌ１）２と記録層を保護するカバー層３が設けられている。
カバー層３の下方には、リードスクリュウ２８に嵌合された対物レンズ４を含む光学系２６が設けられており、ステッピングモータ２７が回転することにより対物レンズ４は光ディスク２４の半径方向に移送される。

次に、光学系２６の内部構成について図２を用いて説明する。
レーザーダイオード５から出射されたレーザービームは、球面収差補正レンズ６と７を通りビームスプリッタ１１と対物レンズ４を得て第１の記録層１または第２の記録層２に照射され、これらの記録層からの戻り光は、対物レンズ４とビームスプリッタ１１を介して光学系内の光センサ（ＰＤ）１２により電気信号に変換されてエラー検出部１３に出力される。

球面収差補正レンズ６は固定であるが、球面収差補正レンズ７はリードスクリュウ８と嵌合された支持部材９に取り付けられており、ステッピングモータ１０が回転することにより光軸方向に移動してレーザービームの焦点における球面収差を補正する。

また、エラー検出部１３は、光センサ（ＰＤ）１２により変換された電気信号に基づいてレーザービームの合焦点の位置に対応したフォーカスエラー信号を生成し、次いでフォーカスエラー信号はゲインコントロール部１４を経て加算器２５の一方の入力端子に供給される。

加算器２５の他方の入力端子には、目標となる合焦点位置に相当する基準電圧が与えられており、フォーカスエラー信号との差分である位置誤差電圧が次の位相補償回路１６に供給される。
位相補償回路１６の出力は、スイッチ１８の接点ａを通じてアクチュエータドライバ１９に加えられフォーカスアクチュエータ１５を駆動することにより第１の記録層１もしくは第２の記録層２へ合焦するように制御される。

第１の記録層１もしくは第２の記録層２への合焦点切替えは、フォーカスジャンプ制御部２１からのジャンプパルス出力をスイッチ１８の接点ｂを通してアクチュエータドライバ１９でフォーカスアクチュエータ１５を駆動することにより行われる。
ゲインコントロール部１４やフォーカスジャンプ制御部２１、スイッチ１８等の設定や切替えタイミングはマイクロプロセッサで構成された制御部２０によって制御される。
また、図１に示すように、光学系２６も制御部２０からの制御命令によりステッピングモータ２７が回転することにより移送される。

次に本実施例におけるフォーカスジャンプを行う手順について説明する。
図３は球面収差補正レンズ７の位置（横軸）と第１の記録層（Ｌ０）１と第２の記録層（Ｌ１）２におけるフォーカスエラー信号の振幅（縦軸）の関係を示した図である。
各記録層においては、球面収差補正が最適に調整された状態ではフォーカスエラー信号の振幅は最大となるが、第１の記録層（Ｌ０）と第２の記録層（Ｌ１）では反射率の違いにより、フォーカスエラー信号の振幅の最大値が異なっている。そこでゲインコントロール部１４の制御により各記録層のフォーカスエラー信号の最大振幅が等しくなるように補正を行う。

図３において、現在合焦している記録層が（Ｌ１）層の場合は、球面収差補正レンズ７はｌｐ１の位置にあり、フォーカスエラー信号の最大振幅が（Ｌ０）層に対し低下しているため、ゲインコントロール部１４で（Ｌ０）層と同レベルになるようにゲインを上げる（（イ）点）。

この状態で（Ｌ１）層から（Ｌ０）層にフォーカスジャンプを行う場合は、まず、制御部２０からの制御によりステッピングモータドライバ２２を駆動して球面収差補正レンズ７の位置をｌｐ１よりｌｐ０に移動する。この移動の状態を示したのが図４（ｄ）の特性カーブである。

この移動期間中はフォーカスエラー信号の振幅は徐々に下降するので、この振幅の下降に伴いループゲインが低下してしまいフォーカスサーボが不安定となる現象が起きる。
そこで、移動と同時に球面収差補正レンズ７の位置に応じてゲインコントロール部１４を制御し、図３（ロ）（ハ）（ニ）点に示すように常にフォーカスエラー信号の振幅が一定になるようゲインを補正する。このゲインの補正を示したのが図４（ｅ）の特性カーブである。この補正によりフォーカスサーボが不安定となる現象を回避できる。

このとき、ゲインの補正には球面収差補正レンズ７の位置とフォーカスエラー信号の振幅との関係を表すデータ（図３のデータ）が必要になるので、このデータをメモリ２３に記憶して置き逐次読み出して使用する。

球面収差補正レンズ７の位置ｌｐ０への移動が完了した時点で、制御部２０からの制御命令によりスイッチ１８を接点ａから接点ｂに切替えると同時に、フォーカスジャンプ制御部２１より図４（ａ）に示す加速パルスが加えられ、対物レンズ４が図４（ｃ）に示すように（Ｌ１）層より（Ｌ０）層に向かって瞬時に移動を始める。

また、この時、制御部２０からの制御で、図４（ｆ）に示すタイミングで合焦目標とする（Ｌ０）層においてフォーカスサーボで最適とされるゲインがゲインコントロール部１４に設定される。

対物レンズ４の合焦位置が（Ｌ０）層に近づき、図４（ｂ）に示すように（Ｌ０）層のフォーカスエラーが検出された時点で、図４（ａ）に示す様にフォーカスジャンプ制御部２１より減速パルスが出力される。これにより対物レンズ４の合焦位置は図４（ｃ）に示すように速度が十分抑えられた状態で（Ｌ０）層に到達できる。

対物レンズ４の合焦位置が（Ｌ０）層に到達した時点で、制御部２０により、スイッチ１８は接点ｂが接点ａに切替えられ、（Ｌ０）層の最適ループゲインを確保した状態でフォーカスサーボを再度ループオン状態にする。

以上詳述したように、本発明では、フォーカスジャンプ動作の前に球面収差補正レンズ７の移動を開始し、移動期間中はメモリ２３からのデータに基づきフォーカスエラーが一定になるようにゲインコントロール部１４を制御し、移動終了後に、フォーカスジャンプ制御部２１を駆動してフォーカスジャンプをさせ、同時にゲインコントロール部１４のゲインを所定の最適ゲインに切替えるという格別な構成である。

これによりフォーカスジャンプの直前には、球面収差補正レンズ７は最適補正位置に移動完了しており、また、球面収差補正レンズ７の移動期間中はフォーカスエラーが一定になるように制御されているのでフォーカスサーボが不安定になることはない。
更に、フォーカスジャンプの動作と同時にゲインコントロール部１４のゲインを合焦目標の記録層の最適値に切替えるのでフォーカスジャンプ直後にフォーカスサーボが素早く安定するものである。

本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。 図１における光学系の内部の構成を加えたブロック図である。 球面収差補正レンズの移動位置におけるフォーカスエラー信号の振幅の関係を示した図である。 フォーカスジャンプ動作時の各部の信号波形およびタイミングを示した図である。

符号の説明

１ … 記録層（Ｌ０）
２ … 記録層（Ｌ１）
３ … カバー層
４ … 対物レンズ
５ … レーザーダイオード
６，７ … 球面収差補正レンズ
８，２８ … リードスクリュウ
９ … 球面収差補正レンズ支持部材
１０，２７ … ステッピングモータ
１１ … ビームスプリッタ
１２ … 光センサ（ＰＤ）
１３ … フォーカスエラー検出部
１４ … ゲインコントロール部
１５ … フォーカス アクチュエータ
１６ … 位相補償器
１７，２２ … ステッピングモータ ドライバ
１８ … スイッチ
１９ … アクチュエータ ドライバ
２０ … 制御部
２１ … フォーカスジャンプ制御部
２３ … メモリ
２４ … 光ディスク
２５ … 加算器
２６ … 光学系

Claims (1)

1. 光源から出射されるレーザービームを対物レンズを介して複数の記録層を有する光ディスクの各記録層に集光させ、前記各記録層からの戻り光を光検出器で光電変換して得られたフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスエラー制御を行う際、前記レーザービームを前記各記録層に合焦させる前記対物レンズの球面収差補正を行う光ディスク記録再生装置において、
   前記光源と前記対物レンズとの間の前記レーザービームの光路上に配置され、固定された基準となる第１球面収差補正レンズと前記第１球面収差補正レンズに対して移動可能な第２球面収差補正レンズとを有する球面収差補正部と、
   前記第１球面収差補正レンズに対する第２球面収差補正レンズの位置と前記各記録層における前記フォーカスエラー信号の振幅との関係を格納したメモリと、
   前記複数の記録層の各記録層に前記レーザービームを合焦させるフォーカスジャンプ制御部と、
   前記光検出器で光電変換して得られた前記各記録層の前記フォーカスエラー信号の振幅を制御するゲインコントロール部と、
   前記複数の記録層のうちの１つの記録層から他の記録層に前記レーザービームの合焦位置を切替える際、前記球面収差補正部により前記第１球面収差補正レンズに対する前記第２球面収差補正レンズの位置を移動させる期間中、前記メモリに格納された関係に基づいて、前記フォーカスエラー信号の振幅を同じにするために第１制御信号を前記ゲインコントロール部に出力し、前記第２球面収差補正レンズの位置の移動終了後、前記他の記録層に前記レーザービームを合焦させる第２制御信号を前記フォーカスジャンプ制御部に出力すると共に、前記他の記録層から得られる前記フォーカスエラー信号の合焦点振幅を前記１つの記録層と同じにさせる第３制御信号を前記ゲインコントロール部に出力する制御部と、
   を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。