JP4527591B2 - 情報記録再生方法及び情報記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は，光を照射することにより情報の記録または再生を行う情報記録再生システムにおいて，情報の記録または再生を，誤り無く行えるように，フォーカスオフセット量及び球面収差量を適切に調整することを可能にする，情報記録再生方法及び情報記録再生装置に関する。

ＣＤ・ＤＶＤなどで知られる光ディスクは，大容量・低価格でランダムアクセス可能な情報記録媒体として消費者に支持され，広く普及している。最近では，パーソナルコンピュータやオーディオビジュアル機器の高機能化に伴って，ユーザが取り扱う情報量は飛躍的に増大しており，これを受けて，光ディスクには，大量の情報記録媒体として更なる大容量化が要求されている。

光ディスクにおける情報の記録は，記録データに基づいて変調されたレーザ光を，光ディスク媒体の情報記録面に照射し，発生した熱によって情報記録面の状態の変化を生じさせることで行われる。一方，情報の再生は，レーザ光を情報記録面に照射することで，情報記録面の状態の変化による，反射率の変化を検出することで行われる。

光ディスクでは，レーザ光を記録媒体上に集光することで形成される光スポットによって与えられた熱によって，情報記録面の状態を変化させることで情報を記録し，状態の変化によって生じた反射率変化を，光スポットで読み取ることで情報を再生する。このため，光スポットのサイズを微小化することで，光ディスクの情報記録密度を向上させることができ，ディスク１枚当たりの記録容量を増大させることができる。情報記録面上に形成される光スポットの直径は，レーザ光の波長をλ，対物レンズの開口数をＮＡとすると，λ／ＮＡに比例することが知られている。このため，光ディスクの情報記録密度の向上に対しては，レーザ光の短波長化と対物レンズの高開口数化が有効である。

最近では，ＤＶＤ（情報記録面当たりの記録容量＝４．７ＧＢ）で用いられていた波長λ＝６５０ｎｍの赤色半導体レーザと開口数ＮＡ＝０．６の対物レンズに替えて，λ＝４０５ｎｍの青色半導体レーザとＮＡ＝０．８５の対物レンズを用いて，光スポットを微小化する技術によって，情報記録面当たり約２５ＧＢの記録容量を有する高密度光ディスクが開発された。

しかしながら，記録密度の高密度化のために対物レンズのＮＡを増大させるに伴って，球面収差による光スポットの歪みが問題となる。球面収差は，近似的に，ＮＡの４乗に比例するため，高ＮＡの対物レンズを用いる光ディスクシステムでは，僅かなカバー層厚さ誤差に対しても大きな球面収差が発生し，再生信号品質が著しく劣化する。

よく用いられる基準として，情報を誤り無く再生するためには，ＲＭＳ波面収差を０．０７λｒｍｓ以内に抑える必要があるとされる。この基準によると，ディスクのカバー層厚さの誤差をおおよそ±４μｍ以内に抑える必要がある。このため，ディスク製造工程において，カバー層厚さを高精度に制御する必要があり，製造コストを抑えられないという課題があった。

以上の理由から，高ＮＡの対物レンズを用いる光ディスクシステムにおいては，フォーカス位置を情報記録面上に合わせるための，フォーカスオフセット量の調整だけでは不十分であり，ディスク毎のカバー層厚さ誤差に応じて球面収差を低減するための手段も必須である。

球面収差を低減する技術として，レーザ光の光路中に，球面収差補正手段を設け，通過する光束に予め所定の量の球面収差を付加しておくことで，対物レンズによって記録面上に集光される際にディスクカバー層厚の誤差によって発生する球面収差と，球面収差補正手段によって予め付加された球面収差が相殺されるようにする技術が用いられている。ここで用いられる球面収差補正手段としては，（１）２群の対物レンズであって，アクチュエータによってそれぞれの対物レンズの間の距離を変化させる球面収差補正手段、（２）複数の領域に分割された液晶素子であって，電圧を印可することによって，個々の領域の屈折率を制御する球面収差補正手段などが知られており，例えば，それぞれ特許文献１及び２に記載されている。

球面収差補正手段によって，予め付加する球面収差量を決定するための指標としては，種々の公知例がある。例えば，特許文献１に記載されている技術では，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整は，光ディスクに記録されているデータを再生する際に得られる再生信号（ＲＦ信号）の振幅の変化によってこれを実施している。しかしながら，データが何も記録されていない（記録マークが無い），いわゆる未記録ディスクに対しては，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を最適化しようとしても，再生信号が得られないために，これを実施できないという課題があった。

また，特許文献２に記載されている技術についても，データの再生信号振幅，又は，このデータの再生信号振幅とトラッキングエラー信号振幅の両方を用いることによりフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施するため，光ディスクの情報記録面に何等かのデータが記録されている必要がある。即ち，全くデータが記録されていない光ディスクでは必要な再生信号が得られず，そのため，球面収差補正量の調整を実施することができないという問題があった。

この課題を解決する技術として，未記録ディスクからでも取得することができる，トラッキング誤差信号，あるいはウォブル信号に基づいて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を行う技術が知られており，これらは，例えば特許文献３〜７に記載されている。

トラッキング誤差信号は，光スポットの，トラック中心線からの位置ずれによって生じる信号であり，ディスクの半径方向に２分割された光検出器の，各々の出力の差信号として検出される。トラッキング誤差信号は，光スポットの中心がトラックの中心線上に位置する場合に０（ゼロ）となり，トラックの端に位置する場合に最大の絶対値を取る。トラッキング誤差信号振幅は，光スポットがトラックを横切るときの，トラッキング誤差信号の最大値と最小値の差である。

また，ウォブルとは，トラックの，半径方向の微小な揺動のことであり，一般的には，ディスク上での位置を特定するためのアドレス情報などのデータに基づいて，その周波数，位相あるいは振幅などが変調されている。ウォブル信号の検出方法は，本質的には，トラッキング誤差信号と同じである。ウォブルの繰り返し周波数が，トラッキングの周波数帯域と比較して十分に大きい場合，光スポットはウォブルに追従できず，揺動はトラッキング誤差信号として検出される。

特開２０００−１１３８８号公報 特開２００１−２２２８３８号公報 特開２００３−２３３９１７号公報 特開２００３−１６８２２５号公報 特開２００４−１７１６３０号公報 特開２００４−２４１０８１号公報 特開２００４−２４１１０２号公報

しかしながら，トラッキング誤差信号振幅，あるいはウォブル信号振幅に基づいてフォーカスオフセット及び球面収差補正量の調整を行うと，良好な収差補正精度が得られないという課題があった。この理由を以下に示す。

図３は，光学回折シミュレータを用いて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させながら，トラッキング誤差信号振幅を計算し，その等高線をプロットしたものである。トラッキング誤差信号振幅は，その最大値（フォーカスオフセット量＝０及び球面収差補正量＝０の時の値）で規格化されている。なお，光学回折シミュレーションにおいて用いた計算条件は，表１の通りである。

ここで，フォーカスオフセット量の符号について，正は，光入射側から見て焦点位置が情報記録面よりも手前側にあることを示しており，負は，焦点位置が情報記録面よりも奥側にあることを示している。また，球面収差補正量の符号については，正は，ディスクカバー層厚さが理想値よりも厚い状態に対応しており，負は，ディスクカバー層厚さが理想値よりも薄い状態に対応している。図３によると，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の符号が互いに異なる方向に関しては，トラッキング誤差信号振幅の変化が非常に小さいことが分かる。

ここで，トラッキング誤差信号振幅が最大になるようにフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施すると考える。調整誤差を考慮して，トラッキング誤差信号振幅が最大値の９０％以上になる範囲に，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を調整できるとすれば，球面収差補正量の調整誤差は，±１０μｍ以上になる。このため，トラッキング誤差信号振幅に基づいてフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を行っても，十分な調整精度が得られないため，再生信号品質が良好な条件（図３の中心）に到達せず，大きな収差が残留してしまう可能性がある。

フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の，特定の方向の変化に対して，トラッキング誤差信号振幅の変化が小さくなるのは，以下のような理由による。

図４は，ディスク半径方向の光スポット強度分布を，図３中の条件Ｉ及び条件IIに対してそれぞれ計算してプロットしたものである。計算条件は，表１と同じものを用いた。

条件（Ｉ）：フォーカスオフセット量＝０，球面収差補正量＝０（無収差）
条件（II）：フォーカスオフセット量＝０．４μｍ，球面収差補正量＝−７μｍ

条件（Ｉ）から条件（II）に向かって変化させていくと，情報記録面上における光スポットのメインローブの光強度は徐々に低下していく。これにより、トラッキング誤差信号のメインローブ成分は減少していく。しかしながら，この時，メインローブの周囲に輪帯状に生じるサイドローブ（第１回折リング）の光強度は，逆に増加していく。サイドローブの発生位置は，メインロープ中心からほぼトラックピッチと同じ分だけ離れたところ（メインローブ中心から約０．３５μｍ離れたところ）になるため，サイドローブの光強度の増加が，メインローブの光強度の低下を打ち消すように作用して，トラッキング誤差信号振幅の減少が抑制される。これが，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の，特定の方向の変化に対して，トラッキング誤差信号振幅の変化が小さくなる要因である。

なお，ウォブル信号は，本質的にはトラッキング誤差信号と同じものであるから，以上の現象は，ウォブル信号についても同様である。

以上のように，トラッキング誤差信号振幅及びウォブル信号振幅に基づいてフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施すると，十分な調整精度が得られないために，再生信号品質が良好な条件に収束しない恐れがあり，情報を誤り無く再生することが困難であった。

加えて，上記の問題は，再生信号品質だけでなく，記録品質にも影響を与えるため，記録マークから得られる再生信号品質が低下し，再生信号品質に基づく，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の微調整に移行できない場合もあった。

以上の課題を鑑みて，本発明の創生に当たっては，光スポットの波面収差の変化に対して敏感な再生信号品質評価指標を与え，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を高精度に調整する手段を与えることを目的とした。

本発明では，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を，下記の３種類の再生信号評価指標に基づいて実施する。
（１）フォーカス誤差信号（Ｓ字信号）振幅
（２）広トラックピッチ領域におけるトラッキング誤差信号振幅
（３）矩形波状ウォブル信号エンベロープレベル

すなわち，前記（１）の再生信号評価指標を利用する本発明の情報記録再生装置は，光ディスクを保持して回転駆動する光ディスク駆動部と，レーザ光源と，レーザ光源から発生したレーザ光に可変量の球面収差を付加する球面収差補正部と，光ディスク駆動部に保持されて回転する光ディスクに球面収差が付加されたレーザ光を集光する対物レンズと，光ディスクで反射したレーザ光を受光する光検出器と，光検出器の出力からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成部と，対物レンズをディスク回転軸方向に駆動するアクチュエータと，フォーカス誤差信号が入力され，球面収差補正部により付加される球面収差の量及びアクチュエータの駆動量を制御する制御部とを備え，制御部は，フォーカス誤差信号の振幅が最大となるように球面収差補正部を制御する。

前記（２）の再生信号評価指標を利用する本発明の情報記録再生装置は，光ディスクを保持して回転駆動する光ディスク駆動部と，レーザ光源と，レーザ光源から発生したレーザ光に可変量の球面収差を付加する球面収差補正部と，光ディスク駆動部に保持されて回転する光ディスクに球面収差が付加されたレーザ光を集光する対物レンズと，光ディスクで反射したレーザ光を受光する光検出器と，光検出器の出力からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成部と，光検出器の出力からトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成部と，対物レンズをディスク回転軸方向に駆動するアクチュエータと，フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が入力され，球面収差補正部により付加する球面収差の量及びアクチュエータの駆動量を制御する制御部とを備え，制御部は，レーザ光の波長をλ，対物レンズの開口数をＮＡとする時，１．１２×λ／ＮＡ≦ＴＰ≦１００μｍを満たすトラックピッチＴＰを有する広トラックピッチ領域で，トラッキング誤差信号が最大になるように球面収差補正部及びアクチュエータを制御する。

また，前記（３）の再生信号評価指標を利用する本発明の情報記録再生装置は，光ディスクを保持して回転駆動する光ディスク駆動部と，レーザ光源と，レーザ光源から発生したレーザ光に可変量の球面収差を付加する球面収差補正部と，光ディスク駆動部に保持されて回転する光ディスクに球面収差が付加されたレーザ光を集光する対物レンズと，光ディスクで反射したレーザ光を受光する光検出器と，光検出器の出力からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成部と，光検出器の出力からトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成部と，トラッキング誤差信号に含まれるウォブル信号のエンベロープレベルを検出するエンベロープ検出部と，対物レンズをディスク回転軸方向に駆動するアクチュエータと，フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が入力され，球面収差補正部により付加される球面収差の量及びアクチュエータの駆動量を制御する制御部とを備え，記制御部は，ウォブルの形状が矩形波状である矩形波状ウォブル領域で，ウォブル信号のエンベロープレベルが最大となるように球面収差補正部及びアクチュエータを制御する。

本発明によれば，未記録ディスク，すなわち記録マークが存在せず，再生信号に基づいてフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施できないようなディスクに対しても，最適なフォーカスオフセット量及び球面収差補正量を決定することができるため，情報の記録再生の信頼性を向上させることができる。

以下，各再生信号評価指標について，詳細に説明する。

（１）フォーカス誤差信号（Ｓ字信号）振幅に基づく球面収差補正量の調整
本発明では，未記録ディスクからでも取得することができる信号として，トラッキング誤差信号及びウォブル信号の他に，フォーカス誤差信号（Ｓ字信号）にも着目した。フォーカス誤差信号は，情報記録面に対する焦点位置のずれによって生じる信号であり，その取得方法としては，ナイフエッジ法，スポットサイズ検出法，あるいは非点収差法などがあるが，ここでは非点収差法を例として説明する。光ディスクからの反射光を検出する光検出器は，ディスク半径方向に２分割，トラック方向に２分割，計４分割されており，光検出器の前に，シリンドリカルレンズを配置してレーザ光を集光すると，光検出器上の光スポットは，ディスクの情報記録面上に丁度焦点を結ぶ時にはほぼ円形となるが，焦点位置が情報記録面の手前側にずれると，検出器面上での光スポットは４分割検出器の一方の対角方向に伸び，逆に奥側にずれると，もう一方の対角方向に伸びる。これにより，フォーカスオフセット量とフォーカス誤差信号の関係は，図５のようになる。フォーカス誤差信号の最大値と最小値の差が，フォーカス誤差信号振幅である。

フォーカス誤差信号振幅の取得においては，情報記録面に対する焦点位置を変化させる，すなわちフォーカスオフセット量を変化させるのであるから，フォーカス誤差信号振幅に基づいて調整するのは，球面収差補正量のみである。

図６は，球面収差補正量とフォーカス誤差信号振幅の関係を，光学回折シミュレータを用いて計算し，プロットしたものである。ここで用いた計算条件は，表１と同じである。図６には，球面収差補正量とトラッキング誤差信号振幅の関係もプロットした。ここで，球面収差補正量を変化させる際，フォーカスオフセット量は，トラッキング誤差信号振幅が最大となるように変化させた。すなわち，図３における（Ｉ）−（II）の方向に条件を変化させた。

図６によると，フォーカス誤差信号振幅は，トラッキング誤差信号振幅と比較して，球面収差補正量の変化に対して急峻に変化する。トラッキング誤差信号振幅が最大になるように球面収差補正量を調整しようとした時，調整誤差を考慮して，トラッキング誤差信号振幅が最大値の９０％以上となる領域内に調整できるとすれば，調整実施後の球面収差補正量の範囲は，±１０μｍ以上となってしまう。一方，同様にして，フォーカス誤差信号振幅が最大になるように球面収差補正量を調整しようとした場合を考えると，調整実施後の球面収差補正量の範囲を，約±４μｍ以内に抑えることができる。

以上の検討によると，フォーカス誤差信号振幅が最大となるように，球面収差補正量を調整すれば，再生信号品質が良好になる球面収差補正量の条件を，精度良く求めることが可能である。

（２）広トラックピッチ領域のトラッキング誤差信号振幅に基づくフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整
「発明が解決しようとする課題」において述べたように，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の，特定の方向の変化に対して，トラッキング誤差信号振幅の変化が小さいのは，サイドローブ（第１回折リング）の光強度の増加によって，メインローブの光強度の低下の影響が打ち消されるためである。すなわち，メインローブ中心からサイドローブ中心までの距離とほぼ等しいトラックピッチを有する領域で，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施することに問題があった。

そこで，本発明では，メインローブ中心からサイドローブ中心までの距離よりも，十分に大きいトラックピッチを有する領域で，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施する。そうすれば，サイドローブの光強度の増加の影響を回避することができる。

図７は，トラックピッチ＝２μｍ（＞＞０．３５μｍ）の条件で，光学回折シミュレータを用いて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させながら，トラッキング誤差信号振幅を計算し，その等高線をプロットしたものである。トラッキング誤差信号振幅は，その最大値（フォーカスオフセット量＝０及び球面収差補正量＝０の時の値）で規格化されている。トラックピッチ以外の条件については，表１の条件と同じである。図７によると，メインローブ中心からサイドローブ中心までの距離と比較して十分に大きいトラックピッチを有する領域では，トラッキング誤差信号振幅は，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の変化に対して，急峻に変化し，かつ，トラッキング誤差信号振幅の等高線は，フォーカスオフセット量と球面収差補正量のそれぞれの軸に対して，対称な形状となる。このことから，トラックピッチが，サイドローブ（第１回折リング）の外周半径より大きい領域で，トラッキング誤差信号振幅が最大になるように，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施することで，良好な再生信号品質が得られる条件を，精度良く求めることが可能であり，かつ，フォーカスオフセット量と球面収差補正量の調整を独立に実施しても，再生信号品質が最良となる条件に，確実に，かつ短時間で到達することが可能である。ここで，第１回折リングの外周半径は，レーザ光の波長をλ，対物レンズの開口数をＮＡとした時，下式(1) で表される。すなわち，式(2)となるトラックピッチＴＰを有する領域でフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を行うことが望ましい。
１．１２×λ／ＮＡ …(1)
ＴＰ≧１．１２×λ／ＮＡ …(2)

但し，トラックピッチは大きすぎても好ましくなく，トラッキング誤差信号振幅を取得する際の，アクチュエータによる対物レンズの駆動範囲を考慮すると，１００μｍ以下であることが望ましい。

逆に，上記メインローブ中心からサイドローブ中心までの距離よりも，十分に小さいトラックピッチを有する領域において，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施することは適当ではない。これは，そのような領域では，十分な大きさのトラッキング誤差信号振幅が得られないからである。

以上のことから，トラッキング誤差信号振幅に基づいて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施する際に用いる領域のトラックピッチＴＰは，式(3) を満たすことが望ましい。上式を満たすトラックピッチＴＰを有する領域を，以降，広トラックピッチ領域と呼ぶ。
１．１２×λ／ＮＡ≦ＴＰ≦１００μｍ …(3)

（３）矩形波状ウォブル信号エンベロープレベルに基づくフォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整
次に，矩形波状ウォブル信号振幅に基づいて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施する方法について述べる。

先に述べたように，ウォブルとは，トラックの，半径方向の微小な揺動のことである。ウォブルの繰り返し周波数が，トラッキングの周波数帯域と比較して十分に大きい場合，対物レンズを駆動するアクチュエータはウォブルに追従しないため，揺動はトラッキング誤差信号として検出される。このため，ウォブル信号は，本質的にはトラッキング誤差信号と同じであるので，「発明が解決しようとする課題」で述べたような問題を持っており，通常のトラックピッチを有する領域では，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整の際に用いる，再生信号評価指標としては適当ではない。ところが，当該トラックと隣接トラックの，ウォブルの振れの方向の組み合わせ次第では，実効的なトラックピッチが異なってくる。このため，それぞれの組み合わせに対して，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させた時の，ウォブル信号振幅の変化にも相違が生じてくる。

光スポット径よりも十分大きい波長を持つ矩形波状ウォブルに関しては，当該トラック及び隣接トラックの，ウォブルの振れの方向の組み合わせは，図８における（Ａ）〜（Ｄ）の４種類に分けられる。なお，図８の（Ａ）〜（Ｄ）の場合に対して，左右対称な場合も考えられるが，それぞれの場合のウォブル信号は，極性が反転するだけであり，絶対値は変わらない。図８において、８０１は光スポット、８０２はトラック、８０３はトラック中心線を表す。

図９は，光学回折シミュレータを用いて，図８における（Ａ）〜（Ｄ）のそれぞれの条件に対してウォブル信号レベルを計算し，（Ａ）の場合のウォブル信号レベルで規格化してプロットしたものである。図９によると，ウォブル信号レベルの絶対値としては，３種類の値を取り，図８の（Ｄ）の場合，すなわち両隣接トラックのウォブルの振れの方向が共に，当該トラックと逆方向になっている場合に，ウォブル信号レベルが最大になることが分かる。

図１０は，光学回折シミュレータを用いて，図８の（Ｄ）の場合について，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させながら，ウォブル信号レベルを計算し，その等高線をプロットしたものである。ウォブル信号レベルは，その最大値（フォーカスオフセット量＝０及び球面収差補正量＝０の時の値）で規格化されている。計算条件として，トラックピッチ＝０．３５μｍ，ウォブル振幅＝３０ｎｍとし，その他の条件については，表１の計算条件と同じとした。

図１０によると， 図８の（Ｄ）の場合のウォブル信号レベルは，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の変化に対して，急峻に変化することが分かる。

図８の（Ｄ）の場合のウォブル信号レベルは，ウォブル信号が取り得る３種類のレベルの内，最大のレベルであるから，ウォブル信号のエンベロープレベルとして検出することができる。

なお，ウォブル形状としては，単一波形の繰り返しではなく，ランダム性のある変調規則によって変調されていること，すなわち，少なくとも２種類の，互いに周期の異なる単位波形から構成されていることが望ましい。例えば，図１２に示す二相変調が望ましい。二相変調では，２値データビット”０”及び”１”が，それぞれ単位波形”０”及び単位波形”１”に割り当てられている。データビット”０”から”１”，または”１”から”０”への遷移に対応して，信号の位相が１８０°シフトするため，ランダムデータに対しては，当該トラックと２つの隣接トラックの，ウォブルの振れの方向の組み合わせは，高頻度で変化する。このため，ウォブル信号のレベルは，図９の３種類のレベルを高頻度で遷移するため，効率良くエンベロープレベルを検出することができる。以降，上記の条件を満たす領域を，矩形波状ウォブル領域と呼ぶ。

図１は，本発明による情報記録再生装置の構成例を示す模式図である。
レーザダイオード１０１から直線偏光のレーザ光１０２が出射し，コリメートレンズ１０３によって平行光束となる。続いて，レーザ光１０２は偏光ビームスプリッタ１０４を通過する。偏光ビームスプリッタ１０４は，レーザダイオード１０１から出射したレーザ光１０２をほぼ損失無く透過させるように配置されている。偏光ビームスプリッタ１０４を通過したレーザ光１０２は，球面収差補正素子１０５によって所定の球面収差を付加され，立ち上げミラー１０６で反射し，スピンドルモータ１０９によって回転駆動されている光ディスク媒体１１０の方向に進路を変える。続いて，レーザ光１０２は，λ／４板１０７を通過することで，その偏光状態が直線偏光から円偏光に変化する。その後，レーザ光１０２は対物レンズ１０８によって集光され，情報記録面を保護するためのカバー層１１１を通して情報記録面１１２に到達し，そこに光スポットを形成する。

情報の記録は，データに基づいて変調されたレーザ光を情報記録面に集光して照射し，形成された光スポットによって発生した熱によって，情報記録面の状態を変化させることで行われる。一方，情報の再生は，情報記録面の状態の変化によって生じる反射率の変化を検出することで行われる。再生専用光ディスクの場合には，予めディスク製造工程において，情報記録面に，凹凸ピットが形成されており，この凹凸ピットによる光の反射率の変化を検出することで，情報が再生される。

情報記録面で反射したレーザ光１０２は，対物レンズ１０８を通り，続いてλ／４板１０７を通過することで再び直線偏光に戻り，更に立ち上げミラー１０６で反射して，偏光ビームスプリッタ１０４の方向に向かう。レーザ光１０２は，続く偏光ビームスプリッタ１０４で反射し，直角方向に進路を変える。続いて，レーザ光１０２は，検出レンズ１１３と，フォーカス誤差信号検出用のシリンドリカルレンズ１１４によって，光検出器１１５上に集光される。光検出器１１５は，図２のように，ディスクの半径方向に２分割，トラック方向にも２分割，計４分割されている。分割された各々の検出器Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤは，それぞれ出力信号Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃ及びＩ_Ｄを出力する。これらの出力信号を用いて，再生信号，トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号が，再生信号生成回路１１６，トラッキング誤差信号生成回路１１７及びフォーカス誤差信号生成回路１１８によって，下記の演算式に従って生成される。

（再生信号）＝（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂ＋Ｉ_Ｃ＋Ｉ_Ｄ）
（トラッキング誤差信号）＝（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｄ）−（Ｉ_Ｃ＋Ｉ_Ｂ）
（フォーカス誤差信号）＝（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｃ）−（Ｉ_Ｂ＋Ｉ_Ｄ）

再生信号は，データ信号であり，信号処理回路１１９において，波形等化処理等の信号処理が施された後，復号回路１２０において，２値信号に変換される。２値信号は，マイクロプロセッサ１２１においてデータに変換され，上位装置に送られる。また，マイクロプロセッサ１２１は，データが所定の速度で再生されるように，スピンドルモータ駆動回路１２２を制御し，スピンドルモータ１０９の回転数を制御する。

トラッキング誤差信号は，プッシュプル信号とも呼ばれる，トラックに対する光スポットのディスク半径方向の位置ずれによって生じる信号であり，光スポットをトラックに追従させるトラッキングサーボに用いられる。ここでは，トラッキングサーボはプッシュプル法によって行われる。マイクロプロセッサ１２１は，送られてきたトラッキング誤差信号に基づいて，アクチュエータ駆動回路１２３に指令を送り，アクチュエータ駆動回路１２３は，その指令に基づいてアクチュエータ１２４を制御し，対物レンズ１０８をディスク半径方向に駆動し，位置決めする。

フォーカス誤差信号は，情報記録面１１２に対する光スポットのディスク回転軸方向のずれによって生じる信号であり，光スポットを情報記録面１１２に追従させるフォーカスサーボに用いられる。ここでは，フォーカスサーボは非点収差法によって行われる。マイクロプロセッサ１２１は，送られてきたフォーカス誤差信号に基づいて，アクチュエータ駆動回路１２３に指令を送り，アクチュエータ駆動回路１２３は，その指令に基づいてアクチュエータ１２４を制御し，対物レンズ１０８をディスク回転軸方向に駆動し，位置決めする。

エンベロープ検出回路１２８は、トラッキング誤差信号生成回路１１７の出力を用いてウォブル信号エンベロープレベルを取得する。

データの記録の際には，マイクロプロセッサ１２１で，上位装置から送られたデータが符号化され，記録信号が生成される。記録信号は，レーザ駆動回路１２５に送られ，記録信号に基づいてレーザダイオード１０１が駆動される。

フォーカスオフセット量の調整は，次のように実施する。マイクロプロセッサ１２１は，アクチュエータ駆動回路に指令を送ることにより，アクチュエータ１２４を駆動し，フォーカスオフセット量を順次変化させながら，トラッキング誤差信号振幅またはウォブル信号エンベロープレベルを取得し，フォーカスオフセット量と共にメモリ１２７に格納していく。メモリ１２７に格納されたトラッキング誤差信号振幅またはウォブル信号エンベロープレベルが最大であるときの，フォーカスオフセット量を採用し，これをアクチュエータ駆動回路１２３に設定する。

球面収差補正量の調整は，次のように実施する。マイクロプロセッサ１２１は，球面収差補正素子駆動回路１２６に指令を送ることにより，球面収差補正素子１０５を駆動して，レーザ光１０２に付加する球面収差量（球面収差補正量）を順次変化させながら，フォーカス誤差信号振幅を取得し，球面収差補正量と共にメモリ１２７に格納していく。メモリ１２７に格納されたフォーカス誤差信号振幅が最大であるときの，球面収差補正量を採用し，これを球面収差補正素子駆動回路１２６に設定する。

次に，本実施例における，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整方法を，図１１のフローチャートを用いて説明する。

ステップ１１０１：調整を開始する。
ステップ１１０２：フォーカス誤差信号振幅に基づいて，球面収差補正量の調整を実施する。ここでは，球面収差補正量を順次変化させながら，フォーカス誤差信号振幅を取得していき，フォーカス誤差信号振幅が最大になるような球面収差補正量を採用する。

ステップ１１０３：ステップ１１０２において採用した球面収差補正量に固定し，フォーカスサーボを掛ける。
ステップ１１０４：続いて，フォーカスオフセット量の調整に移行する。フォーカスオフセットの調整は，ディスク毎に異なる方法を用いる。ディスク上に，広トラックピッチ領域が存在するか否かの判断を行う。この判断は，ドライブに装着されているディスクの規格をもとに行うことができる。結果がYesであればステップ１１０５へ，Noであればステップ１１０７へ移る。

ステップ１１０５：広トラックピッチ領域に移動する。
ステップ１１０６：トラッキング誤差信号振幅に基づいて，フォーカスオフセット量の調整を実施する。フォーカスオフセット量を順次変化させながら，トラッキング誤差信号振幅を取得していき，トラッキング誤差信号振幅が最大になる時のフォーカスオフセット量を採用する。

ステップ１１０７：矩形波状ウォブルを有する領域（矩形波状ウォブル領域）が存在するか否かの判断を行う。この判断は，ドライブに装着されているディスクの規格をもとに行うことができる。結果がYesであればステップ１１０８へ，Noであればステップ１１１１へ移る。
ステップ１１０８：矩形波状ウォブル領域に移動する。

ステップ１１０９：矩形波状ウォブル領域内で，トラッキングサーボを掛ける。
ステップ１１１０：ウォブル信号エンベロープレベルに基づいて，フォーカスオフセット量の調整を実施する。フォーカスオフセット量を順次変化させながら，ウォブル信号エンベロープレベルを取得していき，ウォブル信号エンベロープレベルが最大になる時のフォーカスオフセット量を採用する。

ステップ１１１１：データ記録領域等，トラックが存在する領域に移動する。
ステップ１１１２：トラッキング誤差信号振幅に基づいて，フォーカスオフセット量の調整を実施する。フォーカスオフセット量を順次変化させながら，トラッキング誤差信号振幅を取得していき，トラッキング誤差信号振幅が最大になる時のフォーカスオフセット量を採用する。

ステップ１１１３：試し書き領域に移動する。
ステップ１１１４：ステップ１１０６またはステップ１１１０またはステップ１１１２において採用したフォーカスオフセット量に固定する。試し書き領域内で，トラッキングサーボを掛ける。

ステップ１１１５：所定の記録パワーで記録を実施する。この時，両方の隣接トラックにも記録マーク列が形成されている状態の記録マーク列を作成する。
ステップ１１１６：両方の隣接トラックにも記録マーク列が形成されている状態の記録マーク列の再生信号に基づいて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施する。
ステップ１１１７：調整を終了する。

以上の手順によれば，未記録ディスクに対しても，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を，高精度に実施できる。

上記の実施例では，プッシュプル法によってトラッキングサーボを行うとしたが，他の方法を用いても良い。例えば，差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）によってトラッキングサーボを行っても良い。この場合，レーザ光の光束を，メイン光及び２つのサブ光の，合計３つに分割するための回折格子を，光路中に設け，サブ光専用の光検出器を新たに設け，サブ光に対するプッシュプル信号を取得できるようにする。また，再生専用ディスク等に対しては，位相差検出法（ＤＰＤ法）によるトラッキングサーボを行っても良い。

上記の実施例では，非点収差法によってフォーカスサーボを行うとしたが，他の方法を用いても良い。例えば，ナイフエッジ法，あるいはスポットサイズ検出法によってフォーカスサーボを行っても良い。この場合，フォーカス誤差信号取得用の光検出器を新たに設ける必要がある。

上記の実施例では，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整終了後，試し書き領域において，所定の記録パワーで記録するとしたが，ここで，記録パワーを変化させながら試し書きを行うことで，最適記録パワーを導出し，その最適記録パワーで記録した記録マークの再生信号に基づいて，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整を実施しても良い。

上記の実施例では，ウォブルの波形は矩形波状であるとしたが，他の波形でも良い。例えば，正弦波状でも良い。また，ウォブルの変調方法は二相変調であるとしたが，その他の位相変調，振幅変調，または周波数変調であっても良い。

本発明の実施例による情報記録再生装置の構成を示す図。 光検出器の構成と，再生信号，トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号の生成方法を示す図。 フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させた時の，トラッキング誤差信号振幅の等高線を示す図。 図３の条件（Ｉ）（フォーカスオフセット量＝０，球面収差補正量＝０）及び条件（II）（フォーカスオフセット量＝０．４μｍ，球面収差補正量＝−７μｍ）の，それぞれにおける，情報記録面上での，光スポットのディスク半径方向の光強度分布を示す図。 球面収差補正量とフォーカス誤差信号振幅の関係を示す図。 フォーカスオフセット量とフォーカス誤差信号の関係を示す図。 トラックピッチ＝２μｍの領域における，フォーカスオフセット量と球面収差補正量を変化させた時の，トラッキング誤差信号の等高線を示す図。 当該トラックと隣接トラックの，矩形波状ウォブルの振れの方向の組み合わせを示す図。 当該トラックと隣接トラックの，矩形波状ウォブルの振れの方向の組み合わせとウォブル信号レベルの関係を示す図。 フォーカスオフセット量及び球面収差補正量を変化させた時の，矩形波状ウォブル信号エンベロープレベルの等高線を示す図。 本発明による，フォーカスオフセット量及び球面収差補正量の調整手順を示す図。 二相変調によって変調されている矩形波ウォブルを示す図。

符号の説明

１０１：レーザダイオード，１０２：レーザ光，１０３：コリメートレンズ，１０４：偏光ビームスプリッタ，１０５：球面収差補正素子，１０６：立ち上げミラー，１０７：λ／４板，１０８：対物レンズ，１０９：スピンドルモータ，１１０：光ディスク媒体，１１１：カバー層，１１２：情報記録面，１１３：検出レンズ，１１４：シリンドリカルレンズ，１１５：光検出器，１１６：再生信号生成回路，１１７：トラッキング誤差信号生成回路，１１８：フォーカス誤差信号生成回路，１１９：信号処理回路，１２０：復号回路，１２１：マイクロプロセッサ，１２２：スピンドルモータ駆動回路，１２３：アクチュエータ駆動回路，１２４：アクチュエータ，１２５：レーザ駆動回路，１２６：球面収差補正素子駆動回路，１２７：メモリ，１２８：エンベロープ検出回路，２０１：光検出器，９０１：光スポット，９０２：トラック，９０３：トラック中心線

Claims (3)

1. 光ディスクを保持して回転駆動する光ディスク駆動部と，
   レーザ光源と，
   前記レーザ光源から発生したレーザ光に可変量の球面収差を付加する球面収差補正部と，
   前記光ディスク駆動部に保持されて回転する光ディスクに前記球面収差が付加されたレーザ光を集光する対物レンズと，
   前記光ディスクで反射したレーザ光を受光する光検出器と，
   前記光検出器の出力からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成部と，
   前記光検出器の出力からトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成部と，
   前記トラッキング誤差信号に含まれるウォブル信号のエンベロープレベルを検出するエンベロープ検出部と，
   前記対物レンズをディスク回転軸方向に駆動するアクチュエータと，
   前記フォーカス誤差信号及び前記トラッキング誤差信号が入力され，前記球面収差補正部により付加される球面収差の量及び前記アクチュエータの駆動量を制御する制御部とを備え，
   前記制御部は，ウォブルの形状が矩形波状である矩形波状ウォブル領域で，前記ウォブル信号のエンベロープレベルが最大となるように前記球面収差補正部及び前記アクチュエータを制御することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 請求項１記載の情報記録再生装置において，光ディスクとしてデータが記録されていない未記録ディスクを用いることを特徴とする情報記録再生装置。
3. 請求項１記載の情報記録再生装置において，前記ウォブルは，少なくとも２種類の単位波形からなり，前記単位波形の内のひとつは他の単位波形と異なる周期を有することを特徴とする情報記録再生装置。

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