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

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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,I,I及びI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+I+I+I
(トラッキング誤差信号)=(I+I)−(I+I
(フォーカス誤差信号)=(I+I)−(I+I
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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