JP6070733B2 - 光ディスク装置および球面収差エラー信号検出方法 - Google Patents

光ディスク装置および球面収差エラー信号検出方法 Download PDF

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Description

本開示は、光ディスク等の光媒体を再生する光ディスク装置および球面収差エラー信号検出方法に関する。
光ディスクの保護層（以下、カバー層と適宜称する）の厚みムラによって球面収差（適宜、ＳＡ(Spherical Aberration)と省略する）が生じる。球面収差によって読取性能が低下する。球面収差は、カバー層膜厚誤差に比例し、波長に反比例し、ＮＡ(Numerical Aperture)の４乗に比例する。球面収差があると、光軸に近い光線と、光軸から遠い光線とで、焦点位置が異なることを利用して、光束の内側と外側とのそれぞれのフォーカスずれ量の差から球面収差を検出することが特許文献１または特許文献２に記載されている。
球面収差検出信号が球面収差補正手段に対して供給され、球面収差が補正される。特許文献１には、球面収差補正手段として、凹レンズと凸レンズとのレンズ組を使用し、これらのレンズ間の距離を変化させる構成を使用している。
特開２００２−１９０１２５号公報 特開２００１−３０７３４９号公報
特許文献１または特許文献２に記載のものは、グルーブ記録を行う光ディスクを対象とするものであった。例えばＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））は、片面単層で約２５Ｇバイト、片面２層で約５０Ｇバイトの記録容量を有する高密度光ディスクである。ＢＤ規格では、ビームスポット径を小とするために、光源波長を４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡ(Numerical Aperture)を０．８５と大きくしている。ＢＤ規格では、スポット径を０．５８μｍまで絞ることができる。
さらなる記録容量の増大のためには、グルーブトラックおよびランドトラックの両方にデータを記録する方法（ランド／グルーブ記録方式と適宜称する）を採用する光ディスクが望ましい。なお、グルーブは、光ディスクを製造する時に、レーザ光によって照射される部分と定義され、隣接するグルーブ間に挟まれるエリアをランドと称する。
ランド／グルーブ記録方式の光ディスクの場合、グルーブ再生時の球面収差検出信号と、ランド再生時の球面収差検出信号とが相違している。特許文献１または特許文献２に記載のものは、かかる点を考慮するものではないため、グルーブまたはランドの一方で得られた球面収差検出信号を使用しても他方の球面収差の補正が良好になされない問題があった。
したがって、本開示の目的は、グルーブおよびランドのそれぞれに対して最適な球面収差補正を行うことができる光ディスク装置および球面収差エラー信号検出方法を提供することにある。
上述の課題を解決するために、本開示は、ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置であって、
光ディスクから戻る光束を第１および第２の光路に分割する光路分割器と、
第１の光路を通った光束の全体を受光する第１の検出器と、
第２の光路を通った光束の内側部分の光束を受光する第２の検出器と、
第１の検出器の検出信号から求められた第１のフォーカスエラー信号と、第２の検出器の検出信号から求められた第２のフォーカスエラー信号との差から球面収差エラー信号を生成する球面収差エラー信号生成部と、
球面収差エラー信号が供給されて球面収差を補正する球面収差補正器と、
球面収差エラー信号を調整する調整器とを備え、
調整器は、球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに球面収差エラー信号の収束値をランドおよびグルーブ毎に最適値に調整する
光ディスク装置である。
本開示は、ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置の球面収差エラー検出方法であって、
光ディスクから戻る光束の全体から第１のフォーカスエラー信号を求め、
光ディスクから戻る光束の内側部分から第２のフォーカスエラー信号を求め、
第１および第２のフォーカスエラー信号から球面収差エラー信号を生成し、
球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに球面収差エラー信号の収束値をランドおよびグルーブ毎に最適値に調整する
球面収差エラー検出方法である。
少なくとも一つの実施形態によれば、球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに収束値をランドおよびグルーブのそれぞれを最適値に設定することができるので、良好な球面収差エラーの補正ができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であっても良い。
光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 光ピックアップの構成を示す略線図である。 球面収差エラー検出のための光学系の説明に用いる略線図である。 オフセットの差によるＳＡ検出誤差のズレの説明に使用するグラフである。 傾きの差によるサーボゲイン設定のズレの説明に使用するグラフである。 Ｋ値の最適設定と共通設定でのＳＡエラー検出信号の曲線を示すグラフである。 Ｋ値設定によるフォーカスずれによる収束誤差の変化を示すグラフである。 製造時の調整工程の説明に用いる略線図である。 実ドライブにおける調整工程の説明に用いる略線図である。
以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本開示の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．第１の実施の形態＞
＜２．変形例＞
＜１．第１の実施の形態＞
「光ディスク装置の構成および光ディスク」
本開示を適用した光ディスク装置は、図１に示すように、光記録媒体としての光ディスク１００に対して情報の記録再生を行う光ピックアップ１０１と、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１０２とを備える。光ピックアップ１０１を光ディスク１００の径方向に移動させるために、スレッド機構１０３が設けられている。
光ディスク１００としては、グルーブトラックおよびランドトラックの両方にデータを記録する方法（ランド／グルーブ記録方式と適宜称する）を採用する光ディスクが使用される。なお、溝のことをグルーブと称し、グルーブにより形成されるトラックをグルーブトラックと称する。グルーブは、光ディスクを製造する時に、レーザ光によって照射される部分と定義され、隣接するグルーブ間に挟まれるエリアをランドと称し、ランドにより形成されるトラックをランドトラックと称する。さらに、複数の情報記録層が積層された多層光ディスクであれば、より記録容量を増加できる。
このような高密度記録可能な光ディスク１００が光ディスク装置に装填されると、記録／再生時においてスピンドルモータ１０２によって一定線速度（ＣＬＶ）または一定角速度（ＣＡＶ）で回転駆動される。再生時には、光ピックアップ（光学ヘッド）１０１によって光ディスク１００上のトラックに記録されたマーク情報の読出が行われる。光ディスク１００に対してのデータ記録時には、光ピックアップ１０１によって光ディスク１００上のトラックに、ユーザーデータがフェイズチェンジマークもしくは色素変化マークとして記録される。
記録可能型ディスクの場合、ウォブリンググルーブによって形成されるトラック上にはフェイズチェンジマークによるレコーディングマークが記録されるが、フェイズチェンジマークはＲＬＬ（１，７）ＰＰ変調方式（ＲＬＬ；Run Length Limited、ＰＰ：Parity preserve/Prohibit rmtr(repeated minimum transition runlength)）等により記録される。チャネルクロック周期を「Ｔ」とすると、マーク長は２Ｔから８Ｔとなる。再生専用ディスクの場合、グルーブは形成されないが、同様にＲＬＬ（１，７）ＰＰ変調方式で変調されたデータがエンボスピット列として記録されている。
光ディスク１００の内周エリア等には、再生専用の管理情報として例えばディスクの物理情報等がエンボスピットまたはウォブリンググルーブによって記録される。これらの情報の読出も光ピックアップ１０１により行われる。さらに、光ピックアップ１０１によって光ディスク１００上のグルーブトラックのウォブリングとして埋め込まれたＡＤＩＰ情報の読み出しもおこなわれる。
光ピックアップ１０１内には、レーザ光源となるレーザダイオード、反射光を検出するためのフォトディテクタ、レーザ光の出力端となる対物レンズ、対物レンズを介してディスク記録面にレーザ光を照射し、またその反射光をフォトディテクタに導く光学系等が構成される。光ピックアップ１０１内において対物レンズは二軸機構によってトラッキング方向およびフォーカス方向に移動可能に保持されている。光ピックアップ１０１全体はスレッド機構１０３によりディスク半径方向に移動可能とされている。光ピックアップ１０１のレーザダイオードに対して、レーザドライバ１１３からの駆動電流が供給され、レーザダイオードがレーザ光を発生する。
光ディスク１００からの反射光がフォトディテクタによって検出され、受光光量に応じた電気信号とされてマトリクス回路１０４に供給される。マトリクス回路１０４には、フォトディテクタとしての複数の受光素子からの出力電流に対応して電流電圧変換回路、マトリクス演算／増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。信号伝送品質を考慮し、電流電圧変換回路をフォトディテクタ素子内に形成するようにしてもよい。例えば再生データに相当する再生情報信号（ＲＦ信号）、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などを生成する。さらに、グルーブのウォブリングに係る信号、すなわち、ウォブリングを検出する信号としてプッシュプル信号を生成する。
光ピックアップ１０１には、球面収差を検出するための光学系が設けられ、さらに、検出された球面収差検出信号によって球面収差の補正を行う球面収差補正機構が設けられている。これらの球面収差検出および球面収差補正については、後述する。
マトリクス回路１０４から出力される再生情報信号はデータ検出処理部１０５へ供給され、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号は光学ブロックサーボ回路１１１へ供給され、プッシュプル信号はウォブル信号処理回路１０６へ供給される。
データ検出処理部１０５は、再生情報信号の２値化処理を行う。例えばデータ検出処理部１０５では、ＲＦ信号のＡ／Ｄ変換処理、ＰＬＬによる再生クロック生成処理、ＰＲ（Partial Response）等化処理、ビタビ復号（最尤復号）等を行い、パーシャルレスポンス最尤復号処理（ＰＲＭＬ検出方式： Partial Response Maximum Likelihood検出方式）により、２値データ列を得るようになされる。データ検出処理部１０５は、光ディスク１００から読み出した情報としての２値データ列を、後段のエンコード／デコード部１０７に対して供給する。
エンコード／デコード部１０７は、再生時における再生データの復調と、記録時における記録データの変調処理を行う。すなわち、再生時にはデータ復調、デインターリーブ、ＥＣＣデコード、アドレスデコード等を行い、記録時には、ＥＣＣエンコード、インターリーブ、データ変調等を行う。
再生時においては、データ検出処理部１０５で復号された２値データ列がエンコード／デコード部１０７に供給される。エンコード／デコード部１０７では、２値データ列に対する復調処理を行い、光ディスク１００からの再生データを得る。すなわち、例えばＲＬＬ（１，７）ＰＰ変調等のランレングスリミテッドコード変調が施されて光ディスク１００に記録されたデータに対しての復調処理と、エラー訂正を行うＥＣＣデコード処理を行って、光ディスク１００からの再生データを得る。
エンコード／デコード部１０７で再生データにまでデコードされたデータは、ホストインターフェース１０８に転送され、システムコントローラ１１０の指示に基づいてホスト機器２００に転送される。ホスト機器２００とは、例えばコンピュータ装置やＡＶ（Audio-Visual）システム機器などである。
光ディスク１００に対する記録／再生時には、ＡＤＩＰ情報の処理が行われる。すなわち、グルーブのウォブリングに係る信号としてマトリクス回路１０４から出力されるプッシュプル信号は、ウォブル信号処理回路１０６においてデジタル化されたウォブルデータとされる。ＰＬＬ処理によりプッシュプル信号に同期したクロックが生成される。ウォブルデータは、ＡＤＩＰ復調処理部１１６で、ＡＤＩＰアドレスを構成するデータストリームに復調されてアドレスデコーダ１０９に供給される。アドレスデコーダ１０９は、供給されるデータについてのデコードを行い、アドレス値を得て、システムコントローラ１１０に供給する。
記録時には、ホスト機器２００から記録データが転送されてくるが、その記録データはホストインターフェース１０８を介してエンコード／デコード部１０７に供給される。エンコード／デコード部１０７は、記録データのエンコード処理として、エラー訂正コード付加（ＥＣＣエンコード）やインターリーブ、サブコードの付加等を行う。これらの処理を施したデータに対して、ＲＬＬ（１−７）ＰＰ方式等のランレングスリミテッドコード変調を施す。
エンコード／デコード部１０７で処理された記録データは、ライトストラテジ部１１４に供給される。ライトストラテジ部１１４では、記録補償処理として、記録層の特性、レーザ光のスポット形状、記録線速度等に対するレーザ駆動パルス波形調整を行う。そして、レーザ駆動パルスをレーザドライバ１１３に出力する。
レーザドライバ１１３は、記録補償処理したレーザ駆動パルスに基づいて、光ピックアップ１０１内のレーザダイオードに電流を流し、レーザ発光を行う。これにより光ディスク１００に、記録データに応じたマークが形成されることになる。
光学ブロックサーボ回路１１１は、マトリクス回路１０４からのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号から、フォーカス、トラッキング、スレッドの各種サーボドライブ信号を生成しサーボ動作を実行させる。すなわち、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に応じてフォーカスドライブ信号、トラッキングドライブ信号を生成し、ドライバ１１８により光ピックアップ１０１内の二軸機構のフォーカスコイル、トラッキングコイルを駆動することになる。これによって、光ピックアップ１０１、マトリクス回路１０４、光学ブロックサーボ回路１１１、ドライバ１１８、二軸機構によるトラッキングサーボループおよびフォーカスサーボループが形成される。
さらに、光学ブロックサーボ回路１１１は、システムコントローラ１１０からのトラックジャンプ指令に応じて、トラッキングサーボループをオフとし、ジャンプドライブ信号を出力することで、トラックジャンプ動作を実行させる。さらに、光学ブロックサーボ回路１１１は、トラッキングエラー信号の低域成分として得られるスレッドエラー信号や、システムコントローラ１１０からのアクセス実行制御などに基づいてスレッドドライブ信号を生成し、スレッドドライバ１１５によりスレッド機構１０３を駆動する。
さらに、光ピックアップ１０１において得られたフォーカスエラー信号からマトリクス回路１０４において得られた球面収差検出信号が光学ブロックサーボ回路１１１およびドライバ１１８を通じて光ピックアップ１０１内の球面収差補正機構に対して供給され、球面収差が補正される。
スピンドルサーボ回路１１２はスピンドルモータ１０２をＣＬＶ回転またはＣＡＶ回転させる制御を行う。スピンドルサーボ回路１１２は、ウォブル信号に対するＰＬＬで生成されるクロックを、現在のスピンドルモータ１０２の回転速度情報として得、これを所定の基準速度情報と比較することで、スピンドルエラー信号を生成する。さらに、データ再生時においては、データ検出処理部１０５内のＰＬＬによって生成される再生クロックが、現在のスピンドルモータ１０２の回転速度情報となるため、これを所定の基準速度情報と比較することでスピンドルエラー信号が生成される。そして、スピンドルサーボ回路１１２は、スピンドルエラー信号に応じて生成したスピンドルドライブ信号を出力し、スピンドルドライバ１１７によりスピンドルモータ１０２のＣＬＶ回転またはＣＡＶ回転を実行させる。
スピンドルサーボ回路１１２は、システムコントローラ１１０からのスピンドルキック／ブレーキ制御信号に応じてスピンドルドライブ信号を発生させ、スピンドルモータ１０２の起動、停止、加速、減速などの動作も実行させる。
以上のようなサーボ系および記録再生系の各種動作はマイクロコンピュータによって形成されたシステムコントローラ１１０により制御される。後述する球面収差エラー信号に関するサーボゲイン値、球面収差収束値およびＫ値の最適化の処理もシステムコントローラ１１０によって制御される。システムコントローラ１１０は、ホストインターフェース１０８を介して与えられるホスト機器２００からのコマンドに応じて各種処理を実行する。例えばホスト機器２００から書込命令（ライトコマンド）が出されると、システムコントローラ１１０は、まず書き込むべきアドレスに光ピックアップ１０１を移動させる。そしてエンコード／デコード部１０７により、ホスト機器２００から転送されてきたデータ（例えばビデオデータやオーディオデータ等）について上述したようにエンコード処理を実行させる。そして、エンコードされたデータに応じてレーザドライバ１１３がレーザ発光を駆動することで記録が実行される。
さらに、例えばホスト機器２００から、光ディスク１００に記録されている或るデータの転送を求めるリードコマンドが供給された場合は、システムコントローラ１１０はまず指示されたアドレスを目的としてシーク動作制御を行う。すなわち、光学ブロックサーボ回路１１１に指令を出し、シークコマンドにより指定されたアドレスをターゲットとする光ピックアップ１０１のアクセス動作を実行させる。その後、その指示されたデータ区間のデータをホスト機器２００に転送するために必要な動作制御を行う。すなわち、光ディスク１００からのデータ読出を行い、データ検出処理部１０５、エンコード／デコード部１０７における再生処理を実行させ、要求されたデータを転送する。
なお、図１の例は、ホスト機器２００に接続される光ディスク装置として説明したが、光ディスク装置としては他の機器に接続されない形態もあり得る。その場合は、操作部や表示部が設けられたり、データ入出力のインターフェース部位の構成が、図１とは異なるものとなる。つまり、ユーザーの操作に応じて記録や再生が行われると共に、各種データの入出力のための端子部が形成されればよい。もちろん光ディスク装置の構成例としては他にも多様に考えられる。
「光ピックアップの一例」
図２を参照して本開示を適用できる光ピックアップ２の一例について説明する。光ピックアップ２は、光ビームを出射するレーザダイオード２１を有する。出射された光ビームがコリメータレンズ２２によって発散光から平行光に変換される。
コリメータレンズ２２からの光ビームが偏光ビームスプリッタ２３に供給され、一部の光ビームがコリメータレンズ２４を通じてモニタ用光検出器２５に入射される。モニタ用光検出器２５の検出信号を使用して光ビームの強度が所定のものになるように制御される。
偏光ビームスプリッタ２３を通った光ビームが１／４波長板２６を通って立ち上げミラー２７によって反射される。１／４波長板２６により直線偏光から円偏光に変換される。立ち上げミラー２７によって反射された光ビームがビームエキスパンダ２８および対物レンズ２９を通って光ディスクの記録面の所望のトラックに対して入射される。ビームエキスパンダ２８によって、球面収差が補正される。
ビームエキスパンダ２８の一例は、凹レンズおよび凸レンズから構成され、一方のレンズを変位させることによって、対物レンズ２９に入射される光束の発散、収束を変化させるものである。他の構成例は、対物レンズ２９の前に配したコリメータレンズを動かす構成である。これらのレンズを変位させるための駆動信号として球面収差検出信号が使用される。さらに、液晶素子を使用する球面収差補正手段を構成しても良い。
光ディスクの信号記録面において反射された反射光ビームが対物レンズ２９、ビームエキスパンダ２８、立ち上げミラー２７を通って１／４波長板２６に入射され、１／４波長板２６により円偏光から直線偏光に変換される。１／４波長板２６から偏光ビームスプリッタ２３に入射された光ビームが反射され、λ／２板３０を通って偏光ビームスプリッタ３１に入射される。
図３にも示すように、偏光ビームスプリッタ３１によって光学系の復路が２つの光路に分岐される。一方の光路の光ビームがレンズ３２およびコリメータレンズ３３を通じて光検出器３４に対して入射される。他方の光路の光ビームがλ／２板３５を通って偏光ビームスプリッタ３６に入射される。
偏光ビームスプリッタ３６からの光ビームがマスク３７に入射される。マスク３７は、光軸中心を中心とする矩形の領域の光ビームのみを通過させ、他の領域の光ビームを遮光するものである。
マスク３７を通った光ビームがレンズ３８およびコリメータレンズ３９を介して光検出器４０に対して入射される。光検出器３４および４０は、例えば受光領域が４分割されたフォトディテクタである。マスク３７は、例えば光ビーム（光束）の光軸付近の矩形の領域の成分のみを通過させて、他の成分を遮るものである。なお、マスク３７の光ビームの通過領域の形状は、矩形以外に円形、楕円形等であっても良い。さらに、光ビームを二つの光路に分け、領域を制限する方法としては、偏光ビームスプリッタを用いる以外にホログラム素子を使用しても良い。
上述したレンズ３２およびコリメータレンズ３３を通る第１の光路をサーボおよびＲＦ光路と称し、レンズ３８およびコリメータレンズ３９を通る第２の光路をマスク光路と称する。光検出器３４の各分割領域の受光信号を演算してフォーカスエラー信号ＦＥ１が形成される。さらに、各分割領域の受光信号を加算してプルイン信号Ｐｌ１が形成される。同様に、光検出器４０の各分割領域の受光信号を演算してフォーカスエラー信号ＦＥ２が形成される。さらに、各分割領域の受光信号を加算してプルイン信号Ｐｌ２が形成される。フォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２は、従来から知られている方法、例えば非点収差法によって形成される。
「球面収差検出信号（ＳＡエラー信号）の演算」
上述したプルイン信号Ｐｌ１、Ｐｌ２およびフォーカスエラー信号ＦＥ１、ＦＥ２を使用して下記の演算によって球面収差検出信号（以下、ＳＡエラー信号と適宜称する）ＳＡＥが求められる。すなわち、球面収差があると、レンズで集光される光線の内で、光軸に近い光線と、光軸から遠い光線とでは、焦点が異なったものとなる。したがって、光束の内側のフォーカスエラー信号と、その外側のフォーカスエラー信号との差が球面収差を表すものとなる。
通常のフォーカスエラー信号ＦＥ ＝ ＦＥ１／Ｐｌ１
内側のフォーカスエラー信号ＳＡＥ１＝ ＦＥ２／Ｐｌ１
外側のフォーカスエラー信号ＳＡＥ２＝ＦＥ − ｋ＊ＳＡＥ１
ＳＡエラー信号 ＳＡＥ ＝ＳＡＥ２−ｋ＊ＳＡＥ１
ＳＡＥ ＝ＦＥ−２ｋ＊ＳＡＥ１
式において、＊は、乗算を表し、ｋは、内側と外側との間の光量の相違を補正するための係数である。ｋの値を以下、Ｋ値と称する。Ｋ値によってＳＡエラー信号の傾きが変化する。
「実験およびシミュレーション」
以下、実験およびシミュレーションについて説明する。ここでは、下記使用の光ディスクを使用した。
溝構造：ランド／グルーブディスク、グルーブデューティ３０％
カバー厚：６５ｕｍ（単位記号のｕは、マイクロを意味する。以下同様である。）
トラックピッチ：０．４５ｕｍ（線密度３５．２ＧＢで記録再生）
記録容量：５０ＧＢ／１層（例えば３層ディスク）
溝深さ：１２ｎｍ、２３ｎｍ
ウォブル無し
「ランドとグルーブにおけるＳＡエラー信号の違い」
図４は、ランド、グルーブにおけるＳＡエラー信号ＳＡＥの挙動を示す実験データで
ある。オフセットによるＳＡ検出誤差のズレを示している。図４の横軸は、ＳＡ誤差（ｕｍ）を示しており、縦軸の一方は、ＳＡエラー信号のレベル（ｍＶ）を示し、その他方は、ｅ−ＭＬＳＥを示している。
なお、ＢＤＸＬ（登録商標）に比してより記録密度を高くした場合には、エラーを引き起こしやすいデータパターンが異なってくる。その結果、従来の信号指標値であるｉ−ＭＬＳＥの誤差が問題となってくる。そこで、本開示においては、より高い線密度での信号指標値の精度改善のために必要となる、新たなデータパターンを追加した、ｉ−ＭＬＳＥとは別の信号評価値を効果の説明のために用いている。以下、精度が改善された新たな指標値がｅ−ＭＬＳＥである。
ｅ−ＭＬＳＥにおいて追加されたデータパターンは以下の３種となる。
パターン列の１が記されているビットが、検出パターンに対し、誤りパターンでビット反転が起こる箇所を示している。
追加パターン（１）：１０１１１１０１
追加パターン（２）：１０１１１１０１１１１０１
追加パターン（３）：１０１１１１００１１１１０１
ちなみに、ｉ−ＭＬＳＥの精度が十分な従来のＢＤＸＬ（登録商標）と同等の線密度ではｅ−ＭＬＳＥとｉ−ＭＬＳＥは、ほぼ一致し、より高い線密度において誤差改善の分の差分が現れる。実用で重要となるエラーレートに対する指標値の理論上の相関関係は両者で同一となっている。したがって、演算上の違い、適用線密度の範囲の違いはあるものの、両者の示す信号品質の評価値は同じ感覚でとらえて構わない。なお、本開示においては、これらの指標以外の指標を使用しても良い。
図４Ａに示すように、グルーブに関しては、ＳＡエラー信号が０（ｍＶ）の時にｅ−ＭＬＳＥが最小となる。すなわち、球面収差が補正される収束点（ボトム）となる。一方、ランドに関しては、ＳＡエラー信号が６６（ｍＶ）の時にｅ−ＭＬＳＥが最小となる。すなわち、球面収差が補正される収束点（ボトム）となる。このように、ランドとグルーブとで最適なＳＡエラー信号のオフセット量が異なる。
図４Ｂは、図４Ａを拡大して示すグラフである。仮に、ランドおよびグルーブ共に、共通で６６（ｍＶ）（または０（ｍＶ））で収束させようとすると、グルーブ（またはランド）で約１（ｕｍ）のＳＡ誤差が発生する。したがって、ランドとグルーブのそれぞれにＳＡエラー信号の収束値（ＳＡ収束値と称する）を設定して球面収差の補正を行う必要がある。なお、ランドとグルーブとの何れを走査しているかは、トラッキングエラー信号の極性に基づいて検出することができる。或いは読取信号中のアドレスを使用してランド／グルーブを判別しても良い。
図５は、ランド、グルーブにおけるＳＡエラー信号ＳＡＥの挙動を示す実験データで
ある。傾きの差によるサーボゲイン設定のズレを示している。図５の横軸は、ＳＡ誤差（ｕｍ）を示しており、縦軸は、ＳＡエラー信号のレベル（ｍＶ）を示している。溝深さによってズレが生じる場合と、ズレが生じない場合とがある。
図５Ａは、溝深さが１２ｎｍの光ディスクに関する実験データである。ランドＳＡエラー信号を直線近似すると、（ｙ＝５５．４１２ｘ＋６１．３０１）となり、グルーブＳＡエラー信号を直線近似すると、（ｙ＝５９．８６７ｘ−２．１８９５）となる。この場合では、ＳＡエラー信号の傾きがほぼ一致している。したがって、共通のサーボゲインによって各々安定した補正を実現できる。
図５Ｂは、溝深さが２３ｎｍの光ディスクに関する実験データである。ランドＳＡエラー信号を直線近似すると、（ｙ＝５３．７８４ｘ＋１１６．８５）となり、グルーブＳＡエラー信号を直線近似すると、（ｙ＝７０．４１２ｘ−０．６２５５）となる。この場合では、ＳＡエラー信号の傾きが相違している。したがって、共通のサーボゲインを設定すると、グルーブは、発振して収束しない。よって、ランドとグルーブとの各々のＳＡエラー信号の傾きに応じてサーボゲインを設定し、最適に収束される安定した補正を行う必要がある。
図６は、ディスク厚み誤差による球面収差に対するＳＡエラー信号のレベルを示すもので、それぞれ最適設定されたグルーブＳＡエラー信号とランドＳＡエラー信号との変化を示し、さらに、ランドとＫ値を同一とした場合のグルーブＳＡエラー信号の変化を示す。
図７は、ランド、グルーブにおけるＳＡエラー信号ＳＡＥの挙動を示すシミュレーシ
ョン結果のグラフである。フォーカス変化時のＳＡ検出誤差のズレを示している。図７の横軸は、フォーカス誤差（ｕｍ）を示しており、縦軸は、ＳＡエラー信号のレベル（ｍＶ）を示している。
図７Ａは、Ｋ値が不適切に設定されている場合（すなわち、ランドとグルーブとでＫ値が同一とされている場合）のシミュレーション結果のグラフである。フォーカス誤差を変化させた場合のグルーブＳＡエラー信号の変化４５と、フォーカス誤差を変化させた場合のランドＳＡエラー信号の変化４６とが示されている。図７Ａおよび図７Ｂでは、オフセットを取り除いて表示している。図７Ａから分かるように、フォーカス誤差の変化に対してＳＡエラー信号が大きな誤差を持つようになる。
図７Ｂは、それぞれＫ値が適切に設定された場合のグルーブＳＡエラー信号４７、ランドＳＡエラー信号４８およびグルーブＳＡエラー信号（ランドＳＡエラー信号と同一のＫ値を使用）４９を示している。図７Ｂから分かるように、フォーカス誤差が変化した場合のＳＡエラー信号の誤差を小さいものとできる。図７Ｂの例では、Ｋ値をランドＳＡエラー信号と同一としたグルーブＳＡエラー信号を使用した場合も、ＳＡエラー信号の誤差を小さくできる。しかしながら、常にそうなるとは限らないので、ランドとグルーブとの各々に対して最適なＫ値を設定することが望ましい。
上述したランドおよびグルーブとでＳＡエラー信号のオフセット、サーボゲイン、Ｋ値が相違する点をまとめると、以下のようになる。
１．ランドおよびグルーブ間でＳＡエラー信号のオフセットが異なる。ランドおよびグルーブ間で共通のＳＡ収束値を設定すると、検出誤差が生じる。したがって、ランドおよびグルーブのそれぞれで最適なＳＡ収束値を決定することが必要となる。
２．ランドおよびグルーブ間で、ＳＡ誤差に対するＳＡエラー信号の傾きが異なる。すなわち、ランドおよびグルーブ間で最適サーボゲイン値が異なる。したがって、ランドおよびグルーブのそれぞれに最適なサーボゲイン値を決定することが必要である。
３．Ｋ値が適切に設定されていないと、ランドおよびグルーブ間で、フォーカス誤差によってＳＡエラー信号のレベル（ＳＡ検出誤差）が変化する。したがって、ランドおよびグルーブのそれぞれに最適なＫ値を決定することが必要である。
なお、溝の深さの違い以外に、記録膜の種類や構成、カバー層厚みの違いによって、ＳＡエラー信号の傾き、オフセット、フォーカス変化時のＳＡ検出誤差が変化するので、各場合に応じたＳＡ収束値、サーボゲイン値、Ｋ値の設定をランドとグルーブとで行うことが必要がある。
以下、本開示の一実施の形態における球面収差の検出および補正について説明する。まず、光ディスク装置（ドライブと適宜称する）の製造時に、調整用基準ディスクを使用して球面収差を補正するためのＳＡ収束値、サーボゲイン値およびＫ値のそれぞれの最適な値（初期値）をランドおよびグルーブのそれぞれで設定する。この初期値は、各ドライブの不揮発性メモリに記憶される。次に、実ドライブで、ディスク挿入後に、記憶されている値を初期値として微調整を行い、ランドおよびグルーブのそれぞれで安定した球面収差補正を行うことができる。以下、製造工程における調整方法と、実ドライブにおける調整方法とを順に説明する。
「製造工程における調整方法」
図８を参照して、光ディスク装置（ドライブと適宜称する）の製造時になされる調整方法について説明する。この調整方法では、各ドライブにおいて、個体差を吸収するため、調整用の基準ディスクを使用してランドおよびグルーブのそれぞれの設定値が取得される。
工程Ｓ１１（最適ＳＡのエキスパンダーレンズの位置情報を取得する）：
あるカバー層厚みにおいて、球面収差の変化を与える。球面収差補正装置例えばエキスパンダーレンズを動作させ、再生特性が最も良好（ボトム）となる点での最適なエキスパンダーレンズ位置情報を取得する。具体的には、調整基準ディスク記録部でエキスパンダーレンズを変化させ、ＲＦ特性とエキスパンダー位置の関係を取得する。最適位置情報は、ランドおよびグルーブのそれぞれに固有の値として取得される。
工程Ｓ１２（最適Ｋ値を取得し設定する）：
工程Ｓ１１で取得した最適な位置にエキスパンダーレンズを固定し、フォーカスを変化させたときにＳＡ検出誤差を最小限に抑え込める最適なＫ値を取得して設定する。最適なＫ値は、ランドおよびグルーブのそれぞれに固有の値である。
具体的には、フォーカスを約＋／−（＋および−のそれぞれを意味する）０．１５ｕｍ振り、その範囲内でＳＡ検出誤差が約＋／−０．７ｕｍに収まるように、Ｋ値を選択する。
ここで、”フォーカス変化時のＳＡ検出誤差の＋／−許容範囲ＡＲ２”を設定する。
一例：ＳＡ検出補正のサーボ残渣目標値を＋／−０．９umと設定した場合は、フォーカス変化によるロスは大きいので、ＡＲ２を約＋／−０．７umと設定する。フォーカス変化なしの状態でＫ値を設定した際のＳＡエラー信号のオフセットを含めた値がＳＡ収束値となり、デフォーカス時におけるそのＳＡ収束値からのズレ量がＳＡ検出誤差となる。
工程Ｓ１３（最適ＳＡ収束値を取得設定する）：
最適Ｋ値で固定し、再びＳＡの変化を与え（エキスパンダーレンズ動作）、再生特性が最も良好（ボトム）となる点でのＳＡエラー信号のオフセットを含めた最適なＳＡ収束値を取得し、設定する。ランドおよびグルーブのそれぞれの固有の設定値を取得する。エキスパンダーレンズ位置情報はＫ値に依存しないので、最初に取得した情報と同じになる。
調整基準ディスクの記録部でエキスパンダーレンズを変化させ、ＲＦ特性とＳＡエラー信号特性の関係を取得する。
Ｋ値の最適化でオフセット変化が生じる可能性があるため、Ｋ値決定後に最適ＳＡ収束値を取得し、設定する。
ここで、”ＳＡ収束値からのオフセットによるＳＡ検出誤差の＋／−許容範囲ＡＲ１”を設定する。
一例：ＳＡ検出補正のサーボ残渣目標値を＋／−０．９umと設定した場合は、オフセットで大きくロスしたくないので、ＡＲ１を約＋／−０．１umと設定する。
工程Ｓ１４（最適サーボゲイン値を取得設定する）：
工程Ｓ１３（最適ＳＡ収束値取得設定）において、ＳＡエラー信号の傾きを取得済である。その傾きに最適なサーボゲイン値を取得し設定する。傾きに最適なサーボゲイン値とは、収束点へ発振することなく向かい、ＳＡ検出誤差を最小限に抑え込めるゲイン値のことである。最適なサーボゲイン値は、ランドおよびグルーブのそれぞれで取得され、設定される。
ＳＡを約＋／−２．５um振ったところでＳＡ補正を実行し、発振することなくＳＡ検出誤差が約０．１umに収まるように、サーボゲイン値を選択する。ＳＡエラー信号の傾きとサーボゲイン値の相関も取得する。
ここで、”サーボゲインによるＳＡ検出誤差の＋／−許容範囲ＡＲ３”を設定する。
一例：ＳＡ検出補正のサーボ残渣目標値を＋／−０．９umと設定した場合は、サーボゲイン値による抑え込みはできるだけ小さくしたいので、ＡＲ３を約０．１umと設定する（なおかつ発振しない設定）。
以上の手順をカバー層厚みの異なる各層で行い、各層ごとのランドとグルーブとで最適値を取得設定する。
「ドライブでの調整方法」
図９を参照して、実際のドライブにおいてなされる調整方法について説明する。この調整方法では、各ドライブにおいて、実際に用いる光ディスクを挿入後、ランドおよびグルーブのそれぞれの設定値が取得される。光ディスクの装着後に調整を行うが、その後、記録時、再生時において、エキスパンダを動かすことができるタイミング（トラックジャンプ、シーク動作時）にＳＡエラー信号が大きいことが検出されると、調整動作がなされる。実ドライブ調整工程では、最初に初期値からスタートして初期値が正しいかどうか確認する。Ｋ値が初期値ではＮＧの場合には、最初からやり直す。図９における破線の経路は、ＮＧ後にＯＫの場合の処理の流れを示している。
ドライブにディスクを挿入したら、最初にカバー層厚みに応じて最適と思われるＳＡになるようにエキスパンダーレンズを動作させる。これはＳＡエラー信号とは関係なく、製造ライン調整工程時に得られているエキスパンダーレンズの位置情報から動作させる。
また、製造ライン調整工程で得られている各種設定値（最適ＳＡ収束値、最適Ｋ値、最適サーボゲイン値）を読み込み初期値とする
工程Ｓ２１（最適サーボゲイン値微調整）：
ＳＡを約＋／−２．５um振ったところでＳＡ補正を実行し、発振することなくＳＡ検出誤差が＋／−許容範囲ＡＲ３の約＋／−０．１umに収まることを確認する。
＋／−許容範囲ＡＲ３に収まらない場合は、最適なサーボゲイン値を再設定し、再びＳＡを約＋／−２．５um振ったところでＳＡ補正を実行し、ＳＡ検出誤差が＋／−許容範囲ＡＲ３に収まるかどうかを再確認する。許容範囲ＡＲ３に収まるまで繰り返す。
工程Ｓ２２（最適ＳＡ収束値の微調整）：
試記録エリアにおいて記録再生を実施し、その後ＳＡ変化を与え（エキスパンダーレンズ動作）、再生特性が最も良好（ボトム）となる点と、設定されているＳＡエラー信号のオフセットを含めた最適なＳＡ収束値とのズレが＋／−許容範囲ＡＲ１の約＋／−０．１umに収まることを確認する。
＋／−許容範囲ＡＲ１に収まらない場合は、最適なＳＡ収束値を再設定し、ＳＡ補正を実行し、記録再生を実施し、 ＳＡ変化を与え（エキスパンダーレンズ動作）、ボトムと
なる点と、再設定されたＳＡエラー信号のオフセットを含めた最適なＳＡ収束値のズレが＋／−許容範囲ＡＲ１に収まるかを再確認する。ズレが許容範囲ＡＲ１に収まるまで繰り返す。
工程Ｓ２３（最適Ｋ値の微調整）：
最適なＳＡ収束値となった状態でエキスパンダーレンズを固定し、フォーカスを約＋／−０．１５um振りその範囲内でＳＡ検出誤差が＋／−許容範囲ＡＲ２の約＋／−０．７umに収まることを確認する。
＋／−許容範囲ＡＲ２に収まらない場合は、最適なＫ値を再設定し、再びフォーカスを変化させＳＡ検出誤差が＋／−許容範囲ＡＲ２に収まるか再確認する。ＳＡ検出誤差が許容範囲ＡＲ２に収まるまで繰り返す。
一度でもＫ値を微調したら、ＳＡエラー信号の傾き、並びにオフセットが変化する可能性があるので、再度、最適サーボゲイン値微調整（工程Ｓ２１）と、最適ＳＡ収束値微調整（工程Ｓ２２）とを実施する。
以上の手順をカバー層厚みの異なる各層で行い、各層ごとのランドとグルーブとで最適値を取得設定する。ディスクを交換すると、改めて上述した微調整がなされる。
＜２．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば上述した実施の形態においては、光束全体のフォーカスエラーと、光束の内側部分でのフォーカスエラーの比較にて球面収差誤差信号を得たが、（光束全体と光束の外側部分）または（光束の外側部分と光束の内側部分）のフォーカスエラーの比較にて球面収差誤差信号を得ても良い。また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置であって、
光ディスクから戻る光束を第１および第２の光路に分割する光路分割器と、
前記第１の光路を通った前記光束の全体を受光する第１の検出器と、
前記第２の光路を通った前記光束の内側部分の光束を受光する第２の検出器と、
前記第１の検出器の検出信号から求められた第１のフォーカスエラー信号と、前記第２の検出器の検出信号から求められた第２のフォーカスエラー信号との差から球面収差エラー信号を生成する球面収差エラー信号生成部と、
前記球面収差エラー信号が供給されて球面収差を補正する球面収差補正器と、
前記球面収差エラー信号を調整する調整器とを備え、
前記調整器は、前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する
光ディスク装置。
（２）
前記光ディスクが多層ディスクの場合に、前記調整器は、層毎に前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する（１）に記載の光ディスク装置。
（３）
前記球面収差エラー信号を生成する際の係数値を前記ランドおよび前記グルーブで異ならせる（１）または（２）に記載の光ディスク装置。
（４）
製造時に調整用基準ディスクを使用して前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値の最適値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に取得し、取得した値を前記調整器が初期値として保持する（１）乃至（３）の何れかに記載の光ディスク装置。
（５）
ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置の球面収差エラー検出方法であって、
光ディスクから戻る光束の全体から第１のフォーカスエラー信号を求め、
光ディスクから戻る光束の内側部分から第２のフォーカスエラー信号を求め、
前記第１および第２のフォーカスエラー信号から球面収差エラー信号を生成し、
前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する
球面収差エラー検出方法。
（６）
前記光ディスクが多層ディスクの場合に、層毎に前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する（５）に記載の球面収差エラー検出方法。
（７）
前記球面収差エラー信号を生成する際の係数値を前記ランドおよび前記グルーブで異ならせる（５）または（６）に記載の球面収差エラー検出方法。
（８）
製造時に調整用基準ディスクを使用して前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値の最適値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に取得し、取得した値を初期値として保持する（５）乃至（７）の何れに記載の球面収差エラー検出方法。
２１ レーザダイオード
２８ ビームエキスパンダ
３１、３６ 偏光ビームスプリッタ
３３、３９ コリメータレンズ
３４、４０ 光検出器
３７ マスク

Claims (8)

  1. ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置であって、
    光ディスクから戻る光束を第１および第２の光路に分割する光路分割器と、
    前記第１の光路を通った前記光束の全体を受光する第１の検出器と、
    前記第２の光路を通った前記光束の内側部分の光束を受光する第２の検出器と、
    前記第１の検出器の検出信号から求められた第１のフォーカスエラー信号と、前記第２の検出器の検出信号から求められた第２のフォーカスエラー信号との差から球面収差エラー信号を生成する球面収差エラー信号生成部と、
    前記球面収差エラー信号が供給されて球面収差を補正する球面収差補正器と、
    前記球面収差エラー信号を調整する調整器とを備え、
    前記調整器は、前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する
    光ディスク装置。
  2. 前記光ディスクが多層ディスクの場合に、前記調整器は、層毎に前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する請求項１に記載の光ディスク装置。
  3. 前記球面収差エラー信号を生成する際の係数値を前記ランドおよび前記グルーブで異ならせる請求項１に記載の光ディスク装置。
  4. 製造時に調整用基準ディスクを使用して前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値の最適値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に取得し、取得した値を前記調整器が初期値として保持する請求項１に記載の光ディスク装置。
  5. ランドおよびグルーブに対して記録を行う光ディスク装置の球面収差エラー検出方法であって、
    光ディスクから戻る光束の全体から第１のフォーカスエラー信号を求め、
    光ディスクから戻る光束の内側部分から第２のフォーカスエラー信号を求め、
    前記第１および第２のフォーカスエラー信号から球面収差エラー信号を生成し、
    前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する
    球面収差エラー検出方法。
  6. 前記光ディスクが多層ディスクの場合に、層毎に前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に最適値に調整する請求項５に記載の球面収差エラー検出方法。
  7. 前記球面収差エラー信号を生成する際の係数値を前記ランドおよび前記グルーブで異ならせる請求項５に記載の球面収差エラー検出方法。
  8. 製造時に調整用基準ディスクを使用して前記球面収差エラー信号のサーボゲイン値並びに前記球面収差エラー信号の収束値の最適値を前記ランドおよび前記グルーブ毎に取得し、取得した値を初期値として保持する請求項５に記載の球面収差エラー検出方法。
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