WO2004001729A1 - フォーカスサーボ装置 - Google Patents

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WO2004001729A1
WO2004001729A1 PCT/JP2003/007937 JP0307937W WO2004001729A1 WO 2004001729 A1 WO2004001729 A1 WO 2004001729A1 JP 0307937 W JP0307937 W JP 0307937W WO 2004001729 A1 WO2004001729 A1 WO 2004001729A1
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focus
focus servo
range
capture range
equation
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PCT/JP2003/007937
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French (fr)
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Akinori Ohkubo
Takuma Yanagisawa
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Pioneer Corporation
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/08505—Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head
    • G11B7/08511—Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head with focus pull-in only
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Definitions

  • the present invention relates to a focus support device in an optical disk recording / reproducing device, and more particularly to a technical field of a focus support device having a capture range based on analysis of a focus servo pull-in range.
  • the focus error detection system in the focus servo of the conventional optical recording / reproducing apparatus was basically designed to increase the focus error detection sensitivity and widen the focus error detection range.
  • the capture range of the focus servo as follows (in this application, the capture range is appropriately described as “CR: Cai) tureRange”).
  • the focus servo needs to detect the shift of the focus position due to disturbance with a focus error detection system and use an actuator to keep the shift of the focus position within the depth of focus.
  • the disc blur is up to ⁇ 0.3 mm
  • the disc depth is the depth of focus, which is the depth of focus at which a good playback signal can be obtained.
  • the focus servo is specified so that the focus position is within the range of 23 ⁇ m. Therefore, it can be seen that there is a possibility that the focus will be lost unless the detection range of the focus error is at least ⁇ 0.23 ⁇ or more.
  • the detection range of the focus error is a linear region of the S-shaped curve of the focus error signal (FES), which is about 1/2 of CR.
  • the tilt tolerance has a greater effect on the reproduction signal than the defocus tolerance, so that the defocus margin, the focus close position of the focus servo, and the like have not been considered.
  • FIG. 1 shows a comparison of the wavefront aberration RMS (RootMeansSquare) value [ ⁇ ] generated by defocusing in a DVD with, for example, the case of Blu-rayDysc (BD).
  • RMS RootMeansSquare
  • BD Blu-rayDysc
  • the defocus margin is important in determining the system margin.
  • the focus servo CR If the focus position is not taken into account, the focus servo may close at a position that is significantly deviated from the above-mentioned optimum focus position. Therefore, the defocus margin is reduced, and the system may not function.
  • An object of the present invention is to provide a focus servo device for an optical disk reproducing device having a capture range defined by a single capture range.
  • a focus servo device of the present invention is a focus servo device for converging light emitted from a light source to a recording medium surface via an objective lens, and has an average run length cycle.
  • the lower limit determined based on the track pitch and the upper limit determined based on the track pitch determine the capture range for drawing the focus.
  • the upper limit of the capture range for drawing the focus is determined by the condition of the track pitch, while the lower limit is determined by the condition of the average run length period.
  • the wavelength of the light source is obtained, the numerical aperture of the objective lens is standardized by ⁇ , ⁇ / ⁇ A, and the average run length period of the recording medium is standardized by RL, ⁇ .
  • the captured range is specifically 0.14Z (RL_0.72) +0.84 to 1.800 (TP—0.69) 5 + 3.13 It is shown to be within the range.
  • the average run length period is shown to be 2 X ⁇ [(average data inversion interval / channel bit length) + an integer part of 0.5] ⁇ X channel bit length ⁇ ⁇ ⁇ ,
  • This run length cycle is one factor that determines the specific range of the capture range.
  • the "average run length period RL" on the left side of the above equation is 2 X [(average data inversion interval / channel bit length) + an integer part of 0.5] X channel bit length on the right side. This means not only the case where it completely matches with ⁇ , but also the case where it almost matches with the right side on condition that a sufficient focus margin can be obtained.
  • the wavelength of the light source is 0.395 m to 0.415 ⁇ m
  • the numerical aperture NA of the objective lens is 0.80 to 0.90. Range.
  • the capture range CR ( ⁇ m) force is 1.65 ⁇ CR ⁇ 3.02.
  • the capture range of the pickup for an optical recording medium having a short wavelength light source, a high recording density of high NA, and a large recording capacity is determined.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between defocus and the amount of generated aberration.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between tilt and the amount of generated aberration.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the focus error signal and the capture range.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating a focus error signal using the astigmatism method.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the dependence of the focus servo close position on the capture range.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a crosstalk evaluation function threshold.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the evaluation function threshold value of the normalized average signal amplitude.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between crosstalk and signal amplitude degradation.
  • FIG. 9 is a diagram showing the dependency of the + -side focus position, which is the reproduction limit, on the normalized track pitch.
  • FIG. 10 is a diagram showing the dependence of the one-side focus position, which is the reproduction limit, on the normalized average run-length cycle.
  • FIG. 11 is a diagram showing the upper limit of the capture range.
  • FIG. 12 is a diagram showing a lower limit value of one capture range.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an optical disk recording / reproducing apparatus. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the focus close position (S-shaped force 0 point) depends on the capture range. Therefore, the focus close position is a function of CR
  • crosstalk is a function of track pitch (TP).
  • TP track pitch
  • the signal amplitude is a function of the normalized average run length period (R L).
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a focus error signal and a capture range
  • FIG. 4 is a diagram showing a calculation method of a focus error signal using an astigmatism method
  • FIG. 5 is a diagram showing a focus servo signal.
  • FIG. 7 is a diagram showing the dependence of the mouth position on the capture range.
  • FIG. 6 is a diagram showing the threshold value of the crosstalk evaluation function
  • FIG. 7 is a diagram showing the evaluation function threshold value of the normalized average signal amplitude.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between crosstalk and signal amplitude degradation.
  • Fig. 9 shows the dependence of the + side focus position, which is the reproduction limit, on the normalized track pitch.
  • Fig. 10 shows the dependence of the one side focus position, which is the reproduction limit, on the normalized average run length cycle.
  • FIG. 11 is a diagram showing the upper limit of the capture range
  • FIG. 12 is a diagram showing the lower limit of the capture range.
  • the focus error signal FES is obtained by integrating and calculating the beam spot intensity distribution I (u, v) on the detector.
  • I (u, v) is the intensity distribution of the reproduced beam spot on the detector, and is expressed by equation (1) using wave optics.
  • u and V are coordinates on the detector, and x and y are coordinates on the pupil.
  • the wavefront aberration w (x, y) can be expressed as Equation (5) using the Zernike polynomial U nm , the aberration coefficient A nm, and the wavefront analysis equation Wdef (x, y) for defocus .
  • n and m are non-negative integers, and n ⁇ m, ⁇ is even and A nm is a constant.
  • the nature of aberration differs depending on the values of n and m. For example,
  • B1 u-ray D i sc (BD) with a recording capacity of 27 GB described in NIKKEI ELECT0R0NICS No817 or the like will be described as an example.
  • This disc has a track pitch TP of 0.32 / im and a minimum recording mark length Tmin of 0.138 m.
  • this disk system has a storage capacity of about 5.7 times that of a DVD with a single-sided single-layer DVD with a storage capacity of 4.7 GB in order to record digital Hi-Vision broadcasts for 2 hours or more. ing.
  • the numerical aperture NA of the objective lens that constitutes the pickup is made higher, and the wavelength ⁇ of the light source is made shorter.
  • the focus position at which the focus servo closes becomes important for the stability of the disk system.
  • the focus close position is a focus position where FES becomes 0.
  • Figure 3 shows the concept of the S-shaped carp of FES.
  • the capture range is defined as the distance of the focus position corresponding to P-P (PeaktoPeak) of the S-shaped carp amplitude.
  • P-P PeaktoPeak
  • the shape of the S-shaped curve differs from the shape without aberration, and as a result, the focus close position measured from the best image point is different from that without aberration as shown in Fig. 3. ing.
  • the focus close position when spherical aberration exists in, for example, + polarity (in the direction in which the thickness of the transmission layer increases) will be examined.
  • the focus close position is a focus position at which the FES obtained by calculating the reproduction beam spot intensity distribution of Expression (1) becomes zero. If there is aberration, w ln (x, y) and w in Eq. (1). ut (x, y) will have a value.
  • equation (3) can be expressed as equation (6).
  • NA is the numerical aperture of the objective lens
  • n is the refractive index of the transmission layer
  • ⁇ is the wavelength of the light source [ ⁇ m]
  • ⁇ T is the thickness error of the transmission layer [; um].
  • the polarity of the thickness error is positive in the direction in which the thickness increases.
  • t x 2 + y Ru 2 der.
  • Wdef (x, y) corresponding to defocus is expressed by Expression (9) and Expression (10).
  • defocuso focus shift amount to move to minimize RMS value [/ im]
  • defocs is the defocus amount [ ⁇ m] measured from the best image point in the air, and the defocus polarity is positive in the direction in which the objective lens and the recording surface move away from each other.
  • the FES in the case of the astigmatism method using the four-segment detector 10 is as follows: I (u, V, CR) is the detection element 10a to : Using the values (S 1 to S 4) detected by L 0 d, the values are calculated from (S 1 + S 3) calculated by the adder 11 and (S 2 + S 4) calculated by the adder 12 The FES is obtained by calculating (S 1 + S 3)-(S 2 + S 4) with the subtractor 13. Since the focus position at which FES becomes 0 is the close position of the focus servo, it can be seen that the focus servo close position has CR dependency.
  • the spherical aberration amount assumed in the BD is, for example, the document Jpn. J. From Phys 0 Vol 39 (2000) pp- 775-778, for an optical disk with a transmission layer (power layer) of 0.1 mm similar to a BD, the thickness variation of the transmission layer in the disk surface is about 3 ⁇ m. is expected.
  • the RMS value of the residual spherical aberration of the objective lens and other optical systems is about 2 Om, and this spherical aberration amount is about ⁇ 2 ⁇ m in terms of thickness error. Therefore, it is assumed that the worst condition is a case where the spherical aberration is 5 ⁇ m corresponding to the thickness error.
  • Fig. 5 is an expanded version of equation (15), with the vertical axis representing the focus servo close position [/ xm] and the horizontal axis representing the capture range [ ⁇ ]. is there.
  • the zero point in FIG. 5 is the best image point.
  • Crosstalk is caused by a signal from an adjacent track leaking into a signal on a reproduction track.
  • the amount of crosstalk varies with the track pitch TP, and is expressed by equation (16).
  • u' and v ' are coordinates on the disk normalized by ⁇ / ⁇ , where ⁇ ' is in the radial direction and u 'in the line direction.
  • the integral range of the numerator (A djace 1 t—T rack) is the radial range corresponding to the adjacent track
  • the integral range of the denominator (M ain_T rack) is The corresponding radial extent.
  • f (x, y) is a complex amplitude distribution on the exit pupil, and is expressed by equation (18) using equations (2) and (3).
  • f (x, y) ⁇ (x, y) exp ⁇ i2 -win (x, y) ⁇ (x 2 + y 2 ⁇ 1)
  • MTF is represented by equation (2 1).
  • f * is the complex conjugate function of ⁇ .
  • the function of the signal amplitude is expressed by equation (22).
  • the threshold at which the value of each evaluation function reaches the playback limit is basically the parameter of DVD.
  • the value was set to a value at which the jitter became 15%.
  • the signal amplitude was examined by defocusing.
  • the reason for using defocus is that the use of tangential (in the linear direction) tilt causes the effect of the phase shift of the reproduction signal, and the deterioration of the signal amplitude cannot accurately represent the deterioration of the reproduction signal.
  • Defocusing also causes crosstalk, but the evaluation is made with the track pitch wider than that of DVD to reduce the effects of crosstalk. In this case, the jitter becomes 15% when the defocus is 0.9 ⁇ , as shown in FIG. At this time, the signal amplitude evaluation function is 13 d ⁇ .
  • the track pitch TP is 0.32 Xm and the minimum recording mark length Tmin is 0.138 ⁇ m .
  • the normalized TP is 0.672
  • the normalized average run-length period RL is 0.868 because the recording coding method is based on 17PP.
  • Playback limit focus position in + direction +0.05 [ ⁇ m] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (2 3) This is due to the crosstalk addition
  • Reproduction limit focus position in one direction -0.21 [m] ⁇ ⁇ ⁇ '(24) This is mainly due to signal amplitude deterioration.
  • a defocus margin of about 0.11 ⁇ is required between the focus position at the reproduction limit and the optimal focus servo close position. This consists of a residual error of 0.04 m, offset of electrical system of 0.02 / im, and pickup adjustment error of 0.05 ⁇ m, for a total of 0.11 / xm.
  • FIG. 9 illustrates equation (26), where the zero point is the best image point.
  • focus + (TP) 280 (TP-0.7) 5 + 0,05 [ ⁇ ]
  • the focus position [ ⁇ ] which is the reproduction limit in one direction, is determined by the standardized average run-length period RL normalized by ⁇ / ⁇ , because signal amplitude deterioration is the dominant factor. It is expressed as an approximate function of equation (27) as a parameter.
  • FIG. 10 illustrates (27), where the 0 point is the best image point.
  • equation (30) uses an approximate function of the CR upper and lower limits derived from equation (29). Can be expressed as in equation (31).
  • the wavelength of the light source is applied in the range of 0.395 ⁇ m to 0.415 ⁇ m, and the numerical aperture ⁇ ⁇ of the objective lens is applied in the range of 0.80 to 0.90. You. In this case, the defocus margin becomes particularly narrow, but by using the focus servo of the present invention, a stable system can be provided.
  • the range of the focus servo capture range CR C] is determined from the above as 1.65 ⁇ CR ⁇ 3,0 2 In this case, a sufficient defocus margin can be ensured even when there is a tolerance such as a spherical aberration, so that a stable system can be provided.
  • the Blu-ray Disc is described as having a storage capacity of 27 GB.
  • the present invention is not limited to the track pitch, the recording linear density, the recording encoding method, the type of the recording medium, and the like of the recording medium. It is applicable regardless.
  • the present invention can be applied not only to a rewritable type but also to a write-once type or a read-only medium. This method can be applied not only to a single recording layer but also to a multilayer.
  • the present invention is applicable regardless of the force focus error detection method using the astigmatism method as an example of the focus error detection method.
  • the present method is applicable regardless of the shape of the medium, such as a card-type recording medium and a solid recording medium.
  • the disc 21 has the wobble defined by the standard, and the pickup 21 has the The control of the focus service and the like is performed with a capture range.
  • the focus error signal and the tracking error signal from the pickup 22 are detected by the focus error / tracking error detection circuit 23.
  • a method for detecting the tracking error signal for example, there is a three-spot method, and as a method for detecting the force error signal, there is, for example, an astigmatism method. Either method can be used.
  • a spindle servo for controlling the number of rotations to a predetermined number of rotations, and an error in the number of rotations can be obtained by a clock of a reproduction signal or a frequency generator provided in a motor.
  • the focus controller and the tracking servo are controlled by the drive controller 24 with the pickup control circuit 25 to control the position of the objective lens of the pickup, and the motor drive control circuit 26 controls the rotation of the spindle motor 27. Controlled. Further, there is a positioning servo by a slider which determines the position of the pickup in the radial direction of the optical disk, and the position is controlled by the position information of the pickup, the track address signal of the optical disk, and the like.
  • the focus servo device is provided with the above-described capture range, and is applied to an optical disc having a Blu-ray Disc and a recording capacity of 27 GB, so that the focus servo can be stably pulled in. Achieve focus servo.
  • the optical disk recording / reproducing device 20 to which the focus servo device according to the present invention shown in FIG. 13 is applied is required as an optical disk recording / reproducing device in addition to a focus servo system, a tracking servo system, and a spindle servo system. Needless to say, other mechanisms such as a signal processing system for recording and reproduction, a signal input / output system, and the like are provided.
  • the focus servo device of the present invention it is possible to optimize the capture range so as to close the focus servo to a focus position where a necessary defocus margin can be secured. Therefore, it is possible to perform stable recording and reproduction on the optical recording medium.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately changed without departing from the scope or spirit of the invention which can be read from the claims and the entire specification.
  • the device is also included in the technical concept of the present invention. Things. Industrial applicability
  • the focus servo device can be used for high-density optical disks, such as DVDs, which can record various types of information at a high density for consumer or business use, and can also be used for DVD players, DVD recorders, and the like. It is. Further, for example, it can be used for an optical recording medium having a high recording density and a large recording capacity using a high NA pickup optical system and a short wavelength light source.

Landscapes

  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

χ 明 細 書 フォーカスサーボ装置 技術分野
本発明は、 光ディスク記録再生装置におけるフォーカスサーポ装置に関し、 更 に詳しくはフォーカスサーボの引き込み範囲の分析に基づいたキヤプチヤーレン ジを備えるフォーカスサ一ポ装置の技術分野に関する。 背景技術
従来の光記録再生装置でのフォーカスサーポにおけるフォーカスエラ一検出系 は、 基本的にはフォーカスエラー検出感度を高く して、 フォーカスエラー検出範 囲を広くするように設計されていた。 しかしながら、 この設計においては以下の ようなフォーカスサ一ボのキヤプチヤーレンジ （本願ではキヤプチヤーレンジを 適宜 「C R : C a i) t u r e R a n g e」 と記す） の制約があった。
まず、 フォーカスサーポは、 外乱によるフォーカス位置のズレをフォーカスェ ラー検出系で検出し、 ァクチユエ一ターを用いてフォーカス位置のズレを焦点深 度内に収める必要がある。
これに関し DVD (D i g i t a l V e r s a t i l e D i s c ) の規格 によると、 ディスクの面ブレ量は最大 ± 0. 3 mmで、 その面プレ量を良好な再 生信号が得られる焦点深度である土 0. 2 3 μ m以内の範囲にフォーカス位置を 収めるようなフォーカスサーポが規定されている。 従って、 最低でもフォーカス エラーの検出範囲は ± 0. 2 3 μ πι以上なければ、 フォーカスが外れる虡のある ことが分かる。 一般的に、 フォーカスエラーの検出範囲はフォーカスエラー信号 (F E S ) の S字カーブの線形領域で、 C Rの 1 / 2程度である。
以上より、 C Rの下限は、
じ の下限 ^。 . 2 3 X 2 X 2 = 0. 9 2 ί μ m)
となる。
また、 多層ディスクを考えた場合のフォーカスサーボの C Rは、 例えば、 特開 平 8 — 3 1 5 3 7 0号公報に示されているように、 層間厚みの 1ノ4以下にする 等の方法が取られていた。 この手法を、例えば N A 0. 6の D VDに適用すると、 D VDの規格においては 2層間の厚みが 5 5 μ πι前後と定められているため、 C Rの上限 DVD≤ 5 5 / 4 = 1 3. 7 5 [μ m]
となる。
記録容量をさらに増大させた、 B 1 u— r a y D i s c (B D : ブルーレイ ディスク） を例にとると、 D VDで定められたフォーカス残差 ± 0. 2 3 μ ιηを、 焦点深度 (λ /ΝΑ2)の比率で換算すると、 ± 0. 0 7 μ πιとなるため、 C R は 0. 0 7 X 2 X 2 = 0. 2 8 / m以上にする必要がある。 また、 多層を考えた 場合、 D VDの層間の厚みを焦点深度 ( i _ NA2)の比率で換算すると約 1 7 mになるため、 C Rは 1 7 /4 = 4. 2 5 μ m以下にする必要がある。 よって、 フォーカスエラー検出系の C Rの範囲は、 以下のようになる。
0. 2 8 [ μ m) ≤ C RBD≤ 4. 2 5 { μ m) 発明の開示
従来、 例えば D VDにおいては、 デフォーカス公差よりも、 チルト公差の方が 再生信号に及ぼす影響が大きかったため、 デフォーカスマージンや、 フォーカス サーボのフォーカスクローズ位置等は考慮されていなかった。
ここで、 DVDにおいてデフォーカスによって発生する波面収差 RMS (R o o t M e a n s S q u a r e ) 値 〔λ〕 を、 例えば B l u— r a y D i s c (B D) の場合を比較すると図 1のようになる。 図 1から分かるようにデフォ 一カスが収差量に与える影響は、 D VDに対して B Dの方が大きい。 また、 チル トによって発生する波面収差 RM S値 〔え〕 についは図 2に示すように、 DVD と B Dでは略同じ収差量となる。
従って、 B Dのように記録容量を増やすために、 従来の D VDよりも対物レン ズの開口数 NAを高め、 光源波長 λを短くすると、 デフォーカスが再生信号に与 える影響が増大するために、 デフォーカスマージンがシステムマージンを決める 上で重要となってくる。
この場合、 従来のように、 フォーカスサーボの C R、 つまりフォーカスクロー ズ位置を考慮していないと、 上述の最適なフォーカス位置から大きくずれた位置 でフォーカスサーボがクローズする場合がある。 そのため、 デフォーカスマージ ンが少なくなり、 システムが機能しない虞がでてくる。
従って本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、 対物レンズの開口数 N Aを高め、 光源波長; Lを短く し記録容量の増大を図る光ディスクにおいて、 安定 したシステムが成立するためにフォーカスサ一ボのキヤプチヤーレンジの範囲を 定め、 そのキヤプチヤーレンジを備えた光ディスク再生装置のためのフォーカス サーボ装置を提供することを課題とする。
本発明のフォーカスサーボ装置は上記課題を解決するために、 光源から照射さ れた光を、 対物レンズを介して記録媒体面に収束させるためのフォーカスサーポ 装置であって、 平均ランレングス周期に基づき決定される下限と、 トラックピッ チに基づき決定される上限とによりフォーカスを引き込むためのキヤプチヤーレ ンジが定められる。
本発明のフォーカスサーボ装置によれば、 フォーカスを引き込むキヤプチヤー レンジは、 その上限がトラックピッチの条件によって定められ、 一方、 その下限 が平均ランレングス周期の条件によって定められる。 この条件によって定められ た範囲をキヤプチヤーレンジとすることで、 高 N Aのピックァップ光学系と短波 長の光源を用いる高記録密度、 大記録容量の光記録媒体に対して、 充分なデフォ 一カスマージンを得られるような範囲にフォーカスをクローズすることが可能と なる。
本発明のフォーカスサーポ装置の一態様では、 前記光源の波長をえ、 前記対物 レンズの開口数を ΝΑ、 λ/Ν Aで規格化した前記記録媒体の平均ランレングス 周期を R L、 λΖΝΑで規格化したトラックピッチを T P、 当該フォーカスサ一 ボ装置のキヤプチヤーレンジを C R C /i m] とすると、 0. 1 1 4Z (R L— 0. 7 2) + 0. 84≤CR≤ 1 8000 (TP— 0. 6 9) 5 + 3. 1 3である。 この態様によれば、 キヤプチヤーレンジとして具体的に 0. 1 1 4Z (RL_ 0. 7 2) + 0. 84から 1 8 0 0 0 (TP— 0. 6 9) 5 + 3. 1 3の範囲で あることが示される。
本発明のフォーカスサーポ装置の他の態様では、 前記平均ランレングス周期 R Lは RL = 2 X {〔（平均データ反転間隔ノチャンネルビッ ト長） + 0. 5〕 の整 数部分） Xチャンネルビッ ト長 ΧΝΑ/λである。
. この態様によれば、 平均ランレングス周期は 2 X {〔（平均データ反転間隔/チ ヤンネルビッ ト長） + 0. 5〕 の整数部分 } Xチャンネルビッ ト長 ΧΝ ΑΖ λで あると示され、 このランレングス周期がキヤプチャ一レンジの具体的範囲を定め る一つの要因となる。 尚、 この態様は、 上式の左辺たる "平均ランレングス周期 R L"は、その右辺たる 2 X〔（平均データ反転間隔/チャンネルビッ ト長） + 0. 5の整数部分〕 Xチャンネルビッ ト長 ΧΝΑΖλに完全に一致する場合のみなら ず、 充分なフォーカスマージンを得ることが出来ることを条件に、 当該右辺とほ ぼ一致する場合も含む意味である。
本発明のフォーカスサーボ装置の他の態様では、 前記光源の波長えが 0. 3 9 5 m~ 0. 4 1 5 μ m、 前記対物レンズの開口数 N Aが 0. 8 0〜0. 9 0の 範囲である。 また、 前記規格化したトラックピッチ TPが 0. 6以上、 前記平均 ランレングス周期 R Lが 0. 8 6以上の場合に、前記キヤプチヤーレンジ CR [μ m〕 力 、 1. 6 5≤CR≤ 3. 0 2である。
この態様によれば、 短波長の光源で高 N Aの高記録密度、 大記録容量の光記録 媒体に対するピックアップのキヤプチヤーレンジが定められる。
本発明のこのような作用、 及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにさ れる。 図面の簡単な説明
図 1は、 デフォーカスと発生する収差量の関係を示す図である。
図 2は、 チルトと発生する収差量の関係を示す図である。
図 3は、 フォーカスエラー信号とキヤプチヤーレンジの関係を示す図である。 図 4は、非点収差法を用いたフォーカスエラー信号の演算方法を示す図である。 図 5は、 フォーカスサーポクローズ位置のキヤプチヤーレンジ依存性を示す図 である。
図 6は、 クロス トーク評価関数閾値について示す図である。
図 7は、 規格化平均信号振幅の評価関数閾値について示す図である。 図 8は、 クロス トークと信号振幅劣化の関係について示す図である。
図 9は、 再生限界となる +側フォーカス位置の規格化トラックピッチの依存性 について示す図である。
図 1 0は、 再生限界となる一側フォーカス位置の規格化平均ランレングス周期 依存性について示す図である。
図 1 1は、 キヤプチヤーレンジの上限値について示す図である。
図 1 2は、 キヤプチャ一レンジの下限値について示す図である。
図 1 3は、 光ディスク記録再生装置の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に順に図面に基づ いて説明する。
例えば BDのように高 N A対物レンズ、 短波長レーザダイオード （LD) を用 いた場合、 上述したようにデフォーカスによる収差量は従来の DVD等に比較し て増大する。 その場合には、 BD装置の安定性はデフォーカスマージンが支配的 となる。 さらに、 球面収差が存在する場合においては、 次の （ 1 ) 及び （2) に 示す現象が生じることが見出され、 BD装置の再生性能を確保するフォーカスサ ーボのキヤプチヤーレンジを規定する必要がある。
( 1) 球面収差が存在する場合においては、 フォーカスクローズ位置 （S字力 ーブの 0点） は、 キヤプチヤーレンジ依存性がある。 従ってフォーカスクローズ 位置は CRの関数として
フォーカスクローズ位置 （CR) · · · · (A)
が求められる
(2) 球面収差が存在する場合においては、 デフォーカスの方向によってディ スク上の再生ビーム形状が異なるため、 次のように再生信号劣化の主要因が異な る。
まず、 +方向 （ディスクと対物レンズが遠ざかる方向） では、 クロス トーク増 加が再生信号劣化の主要因となる。従ってクロス トークはトラックピッチ（T P) の関数として D クロス トーク （T P ) · · · · ( B )
が求められる。
次に、 一方向 （ディスクと対物レンズが近づく方向） は、 信号振幅の劣化が再 生信号劣化の主要因となる。 従って信号振幅は規格化平均ランレングス周期 （R L ) の関数として
信号振幅 （R L ) · · · ■ ( C )
が求められる。 これら関数 （A )、 （B )、 ( C ) から、 安定した再生信号が得られ るキヤプチヤーレンジの範囲を設定することが可能となる。 尚、 規格化平均ラン レングス周期については、 後段で図 1 0を参照して説明する。
(実施例）
実施例について図 3〜図 1 3を参照して説明する。 尚、 図 3はフォーカスエラ 一信号とキヤプチャ一レンジの関係を示す図であり、 図 4は非点収差法を用いた フォーカスエラー信号の演算方法を示す図であり、 図 5はフォーカスサーポク口 ーズ位置のキヤプチヤーレンジ依存性を示す図である。 また、 図 6はクロス トー ク評価関数閾値について示す図であり、 図 7は規格化平均信号振幅の評価関数閾 値について示す図である。 また、 図 8はクロス トークと信号振幅劣化の関係につ いて示す図である。 また、 図 9は再生限界となる +側フォーカス位置の規格化ト ラックピッチの依存性について示す図であり、 図 1 0は再生限界となる一側フォ 一カス位置の規格化平均ランレングス周期依存性について示す図である。 更に、 図 1 1はキヤプチヤーレンジの上限値について示す図であり、 図 1 2はキヤプチ ヤーレンジの下限値について示す図である。
(フォーカスサーポクローズ位置に関する検討）
一般的に、 フォーカスエラ一信号 F E Sはディテクタ上のビームスポッ ト強度 分布 I (u, v) を積分し、 演算することにより求められる。 ここで、 I ( u，v) は、 ディテクタ上の再生ビームスポッ ト強度分布であり、 波動光学より式 （ 1 ) で表 される。 なお、 u、 Vはディテクタ上の座標、 x、 yは瞳上の座標である。
J ("， V) dxdy\
Figure imgf000008_0001
ここで、
(x,y) ： 無収差の入射光 · · . · （2) w,n (x.y) ：射出瞳上の波面 ■ · · · (3) wout (x,y) ：射出瞳上からディテクタまでで発生する波面 · · · ' （4) である。 波面収差 w (x,y) は幾何光学より、 Z e r n i k e多項式 Unm、 収差係 数 Anm及ぴデフォーカスの波面解析式 Wdef (x,y) を用いて式 （5) のように表 せる。
Figure imgf000009_0001
ここで、 n、mは負でない整数で、 且つ、 n≥m、 ηιは偶数で Anmは定数である。 ま た、 n、 mの値により、 収差の性質が異なる。 例えば、
n、m) =
(2、 1) ： デフォーカス
(2、 2) ： 非点収差 (3次）
(2、 0) ： 非点収差 （3次）
(3、 2) ： コマ収差 （3次）
(3、 1) ： コマ収差 (3次)
(4、 2) ：球面収差 （3次）
等となる。
例えば NIKKEI ELECT0R0NICS No817等に記載されている、 記録容量 2 7 G Bの B 1 u - r a y D i s c (BD) を例にとって説明する。 このディスクは、 ト ラックピッチ TPが 0. 3 2 /i mで、 最短記録マーク長 Tmin が 0. 1 3 8 m となっている。
尚、 このディスクシステムは、 デジタルハイビジョン放送を 2時間以上記録す るために、 例えば DVDの片面 1層で記憶容量が 4. 7 GBのディスクに比べ、 その記憶容量は約 5. 7倍となっている。 この大記録容量を実現するために、 ピ ックアップを構成する対物レンズの開口数 NAをより高く し、 光源の波長 λをよ り短く している。
そのため、 同じデフォーカス量でも、 デフォーカスが再生信号劣化に与える影 g ■ TJP2003/007937 響が DVDに対するよりも増大し、 デフォーカスマージンがより厳しくなる。 よ つて、 フォーカスサーボがクローズするフォーカス位置 （フォーカスクローズ位 置） がディスクシステムの安定性にとって重要となってくる。 ·
(フォーカスクローズ位置の求め方に関する検討）
ここで、 フォーカスクローズ位置とは、 FE Sが 0となるフォーカス位置であ る。 F E Sの S字カープの概念を図 3に示す。 図 3に示すように、 キヤプチヤー レンジは、 S字カープ振幅の P— P (P e a k t o P e a k) 間に対応する フォーカス位置の距離と定める。 また一般に、 球面収差が生じると、 S字カーブ の形状が無収差の形状とは異なり、 その結果、 最良像点から測ったフォーカスク ローズ位置が、 無収差の場合と異なることを図 3に示している。
そこで、 まず球面収差が、 例えば +極性 （透過層厚みが増える方向） に存在す る場合のフォーカスクローズ位置について検討する。
前述したように、 フォーカスクローズ位置は、 式 （1 ) の再生ビームスポッ ト 強度分布を演算して求めた F E Sが 0となるフォーカス位置である。 収差が存在 すると、 式 （ 1) 中の wln (x, y) 及び w。ut (x,y) が値を持つことになる。
球面収差として透過層厚み誤差がある場合、 前述の Z e r n i k e多項式 Unm と収差係数 Anmを用いると、 式 （3) の win (x, y) は、 A21U21 + A42U42+ A63 U63+ A84U84+ · . ·の項を持ち、 さらにデフォーカスした状態では、 Wdef (x，y) の項を持つ。 従って式 （3) は、 式 （6) と表すことができる。
Win (X, y) = A21U2I + A42U 2 + A63U63 + As U8 + Wdef (X, y)
•• '(6) 尚、 上式中の球面収差に対応する Anmと Unmは、 例えば n = 8、 m=4まで考 えると、 次の式 （7)、 式 （8) で表される。
NA4
20480ο1
x{l280"8 +5Ί6η6ΝΑ2 +320/ N44 +200n2NA6 +135N48
-«10 (1280 + 576N42 +320N44 +200ΝΑ6 +135½48)}ΔΓ ん
Figure imgf000010_0001
x(l792«8 +1344«6N42 +960n NA4 +700n2NA6 +525N48
-n[0 (1792+1344N42 +960N44 +700N46 +525½48)}ΔΓ
Figure imgf000011_0001
'(7)
U21 = 2t2 - 1
Figure imgf000011_0002
U63 = 20ts -30t2 + 12t — 1
U84 = 70t4 一 1概3 + 90t2 一 20t +
'(8) 式 （7) において N Aは対物レンズの開口数、 nは透過層の屈折率、 λは光源 の波長〔μ m〕、 Δ Tは透過層の厚み誤差〔； u m〕 である。 尚、厚み誤差の極性は、 厚みが增える方向を正としている。 また、 式 （8) 中の tは、 t = x 2+ y 2であ る。
また、 デフォーカスに対応する Wdef (x,y) は、 式 （9) 及び式 （1 0) で表 される。 wder (Λ-' y ) defocusa ) ...(9)
Figure imgf000011_0003
defocuso=RMS値を最小にするために移動させるフォーカスシフ 卜量 〔/i m〕
• · -(10) ここで、 d e f o c u sは空気中の最良像点から測ったデフォーカス量 〔μ m〕 であり、 またデフォーカスの極性は対物レンズと記録面が遠ざかる方向を正とし ている。
更に、 ディテクタまでの集光光学系に於いては、 前述の wln (x, y) と同じ量の 球面収差が付加される。 更に、 例えばフォーカスエラー信号検出に非点収差法を 用いる場合は、 非点収差を発生させるため、 ±4 5° 方向の非点収差が発生し、 それに対応する Was (x,y, CR) の項が追加されるため、 w。ut (x, y) は式 （1 1 ) で表される„ Wout (X, ) = Win (X, ) + Was (x, y, GR)
.••(11) 尚、 ここで、 Was (x, y, GR) は式 （ 1 2) で表される。
Was (x, y, CR) = NA2 / -CR-xy
·'·(12) 式 （1 1 ) 及び式 （1 2) から分かるよう、 w。ut (x,y) は、 式 （1 3) に示す ように CRの関数で表される。
wout (X, y) = wOut (x, y, CR)
•••(13) よって、 式 （1) は、 次の式 （1 4) と表されるため、 CRに依存した関数で あることが分かる。 l(i,v) = |
Figure imgf000012_0001
- · · ■ 14 ) ここで、 図 4に示すように 4分割ディテクタ 1 0を用いた非点収差法の場合の F E Sは、 I (u, V , CR) をそれぞれの検出素子 1 0 a〜： L 0 dで検出した 値 （S 1 ~S 4) を用いて、 加算器 1 1で演算した （S 1 + S 3) と、 加算器 1 2で演算した （ S 2 + S 4 ) から、 減算器 1 3で （S 1 + S 3) ― (S 2 + S 4) と演算することで F E Sが求められる。 このように求めた F E Sが 0となるフォ —カス位置が、 フォーカスサーポのクローズ位置となるため、 フォーカスサーポ クローズ位置が CR依存性をもつことがわかる。
ここで、 BDにおいて想定される球面収差量としては、 例えば、 文献 Jpn。 J。 Phys0 Vol 39(2000)pp- 775- 778 より、 BDと同様な透過層 （力パー層） が 0. 1 mmの光ディスクにおいては、 ディスク面内の透過層厚みバラつきは士 3 μ m 程度と予想される。 これに加えて、 対物レンズやその他光学系の残存球面収差の RMS値は 2 Omえ程度存在し、 この球面収差量は厚み誤差に換算して ± 2 β m 程度である。 よって、 最も悪い条件として、 球面収差が厚み誤差相当で 5 μ mあ る場合を想定する。
よって、 式 （7) において ΔΤ-+ 5 m] とした場合の、 フォーカスサ一 χχ ポクローズ位置の C R依存性を示す関数は、 式 （1 4 ) を演算することにより求 められ、 以下の近似関数である式 （1 5 ) で表される。
fclose(CR)=-0.29/(CR+0.5)2-0.038 [μπι]
•••(15) 図 5は式 （ 1 5 ) を図に展開したものであり、 縦軸がフォーカスサーボクロー ズ位置 〔/x m〕 であり、 横軸はキヤプチヤーレンジ 〔μ πι〕 である。 ここで図 5 の 0点は最良像点である。
(再生信号劣化要因の評価関数に関する検討）
次に、 再生限界となるフォーカス位置を求めるために、 再生信号劣化要因につ いて検討する。 再生信号劣化要因としては、 クロス トークの増加と、 信号振幅の 劣化が想定できる。 そこで、 各の特性を表す評価関数を作成すると次のようにな る。
(i) クロス トーク評価関数
クロストークは、 隣接トラックからの信号が再生トラックの信号に漏れこむこ とによって生じる。 ここでは、 クロス トーク量はトラックピッチ T Pによって変 動し、 式 （ 1 6 ) で表される。
クロス トーク （T P)
=隣接トラック上の光強度/再生トラック上の光強度 〔d B〕 ' · · - ( 1 6 ) 上式は、 具体的には式 （1 7 ) で示す関数になる。
2 X J Γ Γ f(x,y)ex ΐ2π(υ'χ + ν'ヌ)] dxdy du'dv' 。)一
du'dv' - - - - 17 ) ここで、 u' と v' は λ /ΝΑで規格化したディスク上での座標で、 半径方向 が ν' 、 線方向が u' である。 式 （1 7 ) において、 分子の積分範囲 （A d j a c e 1 t— T r a c k ) は隣接トラック上に対応する半径方向の範囲であり、 分 母の積分範囲 （M a i n_T r a c k ) は再生トラック上に対応する半径方向の 範囲である。 また、 f (x, y)は射出瞳上での複素振幅分布で、 式 （2)、 式 （3 ) を用いて、 式 （ 1 8 ) で表される。 f (x, y) = τ (x, y)exp{i2 -win (x, y)} (x2 + y2 ≤ 1)
= 0 ( 2 + y2 > 1)
■••(18)
(ii) 信号振幅評価関数 - 信号振幅劣化に対して、 影響を与えているのは MT F (Mo d u l a t i o n T r a n s f e r F u n c t i o n) の劣化である。 ここでは、 規格化平均ラ ンレングス周期 R Lを式 （ 1 9) のように定義し、 その周期に対応する周波数で の MTFを用いて、 信号振幅の評価関数を表した。 なお、 [X ]は、 Xより大きく ない最大の整数であることを意味する。 平均データ反転間隔とは、 再生信号を 2 値化した場合に、 データの 1 と 0が反転する間隔を距離で表したものである。
規格化平均ランレングス周期 RL
= 2 X {〔（平均データ反転間隔/チャンネルビッ ト長） + 0. 5〕 の整数 部分）
Xチャンネルビッ ト長 ΧΝΑ/λ · · · . ( 1 9) また、 規格化平均ランレングス周期に対応する規格化周波数 sを式 （2 0) と すると
s = 1 Ζ規格化平均ランレングス周期 · · · - (20)
MTFは式 （2 1 ) で表される。 ここで f *は ίの複素共役関数である。
Figure imgf000014_0001
上式を用いて信号振幅の関数は式 （2 2) で表される。
規格化平均信号振幅 （ s )
=収差を考慮した場合の fnitf ) /無収差時の fmtf " ) 〔d B〕
• · · - (2 2)
(具体例）
これらクロス トークと信号振幅の評価関数を、 B l u— r a y D i s cであ >て記録容量が 2 7 GBの光ディスクに適用する具体的な例について説明する。 それぞれの評価関数の値が再生限界となる時の閾値は、 基本的に D VDのパラ メータを用いてスカラー回折シミユレーシヨンを行ったときにジッタが 1 5 %に なる値とした。
クロス トークは主に、 ラジアル （半径方向の） チルトにより生じるため、 ラジ アルチルトを増加させて検討した。 その結果、 図 6示すように、 ジッタが 1 5 % になるのはラジアルチルトが 0. 7 5° の場合であり、 この時のクロス トーク評 価関数は一 1 6 d Bである。
信号振幅は、 デフォーカスさせることで検討した。 デフォーカスを用いたのは タンジェンシャル （線方向の） チルトを用いると、 再生信号の位相ずれの影響が 生じ、 信号振幅の劣化が再生信号劣化を的確に表すことができないためである。 デフォーカスすると、 クロス トークも生じるが、 DVDより トラックピッチを広 げた状態で評価し、 クロス トークの影響を低減させている。 この場合、 ジッタが 1 5 %にな のは、図 7に示すように、デフォーカスが 0. 9 μ πιのときである。 このとき、 信号振幅評価関数は一 3 d Βになっている。
よって、 クロス トーク評価関数と信号振幅評価関数が、 それぞれ、 図 6、 図 7 に示すような閾値となるときのフォーカス位置を求めることで、 再生限界となる フォーカス位置が求められる。
B l u— r a y D i s cであって記録容量が 2 7 G Bの光ディスクの場合は、 トラックピッチ T Pが 0. 3 2 X mで、 最短記録マーク長 Tmin が 0. 1 3 8 μ mとなっている。 この場合、 規格化 T Pは 0. 6 7 2、 規格化平均ランレングス 周期 R Lは、 記録符号化方式として 1 7 P Pに基づいているため、 0. 8 6 8 と なる。 この場合にフォーカス位置を変化させて、クロストークと信号振幅を式（ 1 7) と式 （2 2) を用いて評価すると、 図 8に示す結果となる。 図 8より、 再生 限界となるフォーカス位置は式 （2 3)、 式 （24) で示されることが分かる。
+方向の再生限界フォーカス位置 =+ 0. 0 5 [μ m] · · · . (2 3) これはクロス トーク增加が支配的要因となる
一方向の再生限界フォーカス位置 =ー 0. 2 1 [ m] · · · ' (24) これは信号振幅劣化が支配的要因となる。
この結果より、 フォーカスの方向によって、 再生限界のフォーカス位置を決定す る要因が異なることが分かる。 以上で求められた、 再生限界となるフォーカス位置より、 安定して再生可能な 最適フォーカスサーポクローズ位置を求めることができる。 従って、 この最適フ オーカスサーボタローズ位置にフォーカスがクローズするような CRを持つフォ 一カスサーボを用いれば、 安定した再生信号を得ることができ、 フォーカスサー ボがはずれることを防ぐことが可能となる。
次に、 上述した条件に基づきキヤプチヤーレンジの具体的な値を求める。 再生 限界のフォーカス位置から最適フォーカスサーボクローズ位置の間には、 約 0. 1 1 μ πι程度のデフォーカスマージンが必要である。この内訳は、サーポ残差 0. 04 m, 電気系のオフセッ ト 0. 0 2 /i m、 ピックアップ調整誤差 0. 0 5 μ mであり、 合計 0. 1 1 /x mとなる。
式（2 3)の再生限界フォーカス位置より、デフォーカスマージンを見込むと、 一 0. 0 6 μ πιとなる。 これを式 （ 1 5) に代入すると、 +方向の再生限界に対 応する CRの値が 3. 1 3 / mと求められる。 この値は CRが上限となる。 また 同様に、 式 （2 4) の再生限界フォーカス位置より、 デフ才一カスマージンを見 込むと、 一 0. Ι Ο μ πιとなる。 これを式 （1 5) に代入すると、 一方向再生限 界に対応する C Rの値が 1.6 6 μ mと求められる。この値が C Rの下限となる。 従って、 CRの範囲が式 （2 5) のように求められる。
1.66 ≤ CR [μπι] ≤ 3.13
•••(25) CRが式 （2 5) を満たす範囲にフォーカスサーボを設計することにより、 安 定した再生信号が得られるフォーカス位置にフォーカスサーボをクローズするこ とが可能.となり、 安定した光ディスクの記録再生システムにすることができる。 以上では、 B l u— r a y D i s cであって記録容量が 2 7 G Bの光ディス クの場合について説明したが、 この RCは、 トラックピッチや規格化平均ランレ ングス周期の関数として表すことができ、 次にそれについて説明する。
上述したように、 +方向の再生限界となるフォーカス位置は、 クロス トークが 支配的要因であるため、 トラックピッチ依存性があり、 λΖΝΑで規格化した規 格化トラックピッチ Τ Ρをパラメータとして式 （2 6) の近似関数で表される。 図 9は式（26) を図示したものであり、同図において 0点は最良の像点である。 focus+(TP) = 280 (TP - 0.7)5 + 0,05 [μιη]
•••(26) また、 一方向の再生限界となるフォーカス位置 [μ ιη] は、 信号振幅劣化が支 配的要因であるため、 λ/ΝΑで規格化した規格化平均ランレングス周期 R Lを パラメータとして式 （2 7) の近似関数で表される。 図 1 0は （2 7) を図示し たものであり、 同図において 0点は最良の像点である。
focus— (RL)= 0.054 / (RL ― 0.45) 一 0.34 [μπι]
•••(27) ここで、 上述の必要デフォーカスマージン M a r g i nが 0. 1 1 ιηである から、 必要デフォーカスマージンを確保できる C R [μ m] の値が取り うる範囲 は、 式 （ 1 5)、 式 （2 6)、 及び式 （2 7) を用いて、 式 （28) の関係式で表 すことができる。
focus_(RL) + Margin ≤ fclose(CR) ≤focus+(TP) 一 Margin
••'(28) 従って、式（ 2 9 )の関係式を満たすような CRの範囲を選べばよいことになる。
0.054 I (RL- 0.45)- 0.23≤-0.29/(CR+0.5)2-0.038
≤280(TP-0.7)5-0.06
•••(29) また、 この関係式を満たす CR [μ m) を求めることで、 図 1 1に示すように 規格化トラックピッチに対するキヤプチヤーレンジの上限値と、 図 1 2に示すよ うに規格化平均ランレングスに対するキヤプチヤーレンジの下限値を求めること ができる。 CRの上限値と下限値の関数を用いて CRの範囲を表すと式 （3 0) で表される。
CR下限値（R L)≤ CR≤ CR上限値（T P) · · · ' (3 0) 更に式 （3 0) は、 式 （2 9) より導き出した CR上限値と下限値の近似関数 を用いて式 （3 1) のように表すことができる。
0.114/(RL-0.72)+0.84≤CR^m]≤18000(TP- 0.69)5+3.13
'••(31) 従って、 CRの値を、 式 （2 9) を満たす範囲内、 または式 （3 1 ) の範囲内 _
16 となるように選ぶことにより、 再生性能を確保するフォーカスサーボの実現が可 能となる。
B 1 u - r a yシステムでは、 光源の波長えが 0. 3 9 5 μ m〜 0. 4 1 5 μ m、 対物レンズの開口数 ΝΑが 0. 8 0〜0. 9 0の範囲で適用される。 この場 合、 特にデフォーカスマージンが狭くなるが、 本発明のフォーカスサーボを用い ることで、 安定したシステムを提供することが可能となる。
尚、現在のマスタリング技術では、 トラックピッチが 0. 2 9 m以下の場合、 安定して記録媒体を作成することが困難である。 また、 光源の波長; Iが 0. 4 0 5 M m, 対物レンズの開口数 NAが 0. 8 5のピックアップを用いると、 最短マ ーク長が 0. 1 3 8 μ m以下の記録マークでは、 安定した再生信号を得ることは 困難である。 そこで、 この限界値を基に規格化したトラックピッチ T Pと平均ラ ンレングス周期 R Lを求めると、 TPが 0. 6 0以上、 R Lが 0. 8 6以上とな る。 特に規格化したトラックピッチ T Pと平均ランレングス周期 R Lが上記の範 囲に対しては、 フォーカスサーボのキヤプチヤーレンジ CR C ] の範囲を上 記より 1. 6 5≤CR≤ 3 , 0 2にしておけば、 球面収差等の公差が存在する場 合でも充分なデフォーカスマージンを確保することができるため、 安定したシス テムを提供することが可能となる。
上述した実施例は、 B l u— r a y D i s cで記憶容量が 2 7 GBについて 説明したが、 本発明は、 記録媒体のトラックピッチや記録線密度、 記録符号化方 式、 記録媒体の種類等によらず適用可能である。 さらに、 書き換え型のみではな く、 追記型、 再生専用の媒体においても適用可能である。 また、 本方式は単層の 記録層のみではなく、 多層の場合においても適用できる。
また、 実施例では、 フォーカスエラー検出方式として非点収差法を例にとった 力 フォーカスエラー検出方式によらず本発明は適用可能である。
また、 上記実施例では光ディスクについて説明したが、 本方式は、 カード型記 録媒体や、 固体記録媒体など、 媒体の形状によらず適用可能である。
(光ディスク記録再生装置）
本発明に係わる光ディスク記録再生装置 20について図 1 3を参照して説明す る。 ディスク 2 1は規格で定められた面ブレを有し、 ピックアップ 2 2は上述し たキヤプチヤーレンジを有してフォーカスサーポ等の制御がなされる。
ピックアップ 2 2からのフォーカスエラー信号、 トラッキングエラー信号はフ オーカスエラー/トラッキングエラ 検出回路 2 3によって検出される。 トラッ キングエラー信号の検出方法としては、 例えば 3スポッ ト法等があり、 フォー力 スエラー信号の検出方法としては、 例えば非点収差法等があり、 何れの方法を用 いることが可能である。 また、 回転数を所定の回転数に制御するスピンドルサー ボがあり、 その回転数の誤差は再生信号のクロック、 或いはモータに設けられた 周波数発生器によって得られる。
これらエラー信号に基づいてドライプコントローラ 2 4によって、 フォーカス サーボ、 トラッキングサーボはピックアップ制御回路 2 5でピックアップの対物 レンズ位置が制御され、 また、 モータ駆動制御回路 2 6によってスピンドルモー タ 2 7の回転が制御される。 更にピックアップの光ディスク半径方向の位置を定 めるスライダによる位置決めサーボがあり、 ピックアツプの位置情報ゃ光ディス クのトラックァドレス信号等によって位置制御がなされる。
本発明にかかわるフォーカスサーボ装置は上述したキヤプチヤーレンジを備え ていて、 B l u— r a y D i s cであって記録容量が 2 7 G Bの光ディスクに 適用することにより、 安定したフォーカスサーポの引き込みとフォーカスサーボ を実現する。
尚、 図 1 3に示す、 本発明に係わるフォーカスサーボ装置を適用した光デイス ク記録再生装置 2 0は、 フォーカスサーボ系、 トラッキングサーボ系、 スピンド ルサーボ系の他に、 光ディスク記録再生装置としての必要な他の機構、 例えば記 録再生の信号処理系、 信号入出力系等を備えることは当然である。
以上、 説明したように本発明のフォーカスサーボ装置によれば、 必要なデフォ —カスマージンを確保できるフォーカス位置に、 フォーカスサーボをクローズす るようキヤプチヤーレンジを最適化することが可能であり、 従って、 光記録媒体 に対し安定して記録再生することが可能となる。
本発明は、 上述した実施例に限られるものではなく、 請求の範囲及ぴ明細書全 体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、 そのような変更を伴うフォーカスサーボ装置もまた本発明の技術思想に含まれる ものである。 産業上の利用可能性
本発明に係るフォーカスサーボ装置は、 例えば、 民生用或いは業務用の、 各種 情報を高密度に記録可能な DVD等の高密度光ディスクに利用可能であり、 更に DVDプレーヤ、 DVDレコーダ等にも利用可能である。 また、 例えば高 NAの ピックアップ光学系と短波長の光源を用いる高記録密度、 大記録容量の光記録媒 体に等にも利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 光源から照射された光を、 対物レンズを介して記録媒体面に収束させるため のフォーカスサーポ装置であって、
平均ランレングス周期に基づき決定される下限と、
トラックピッチに基づき決定される上限と
によりフォーカスを引き込むためのキヤプチャ一レンジが定められていること を特徴とするフォーカスサーボ装置。
2. 前記光源の波長を λ、 前記対物レンズの開口数を ΝΑ、 λ/ΝΑで規格化し た前記記録媒体の平均ランレングス周期を R L、 λ/ΝΑで規格化したトラック ピッチを Τ Ρ、 当該フォーカスサーポ装置のキヤプチヤーレンジを CR [μ m) とすると、
0. 1 1 4/ (R L-0. 7 2) + 0. 84
≤ CR≤
1 8 0 0 0 (T P— 0. 6 9) 5+ 3. 1 3
であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のフォーカスサーボ装置。
3. 前記平均ランレングス周期 R Lは
R L = 2 X (〔（平均データ反転間隔/チャンネルビッ ト長） + 0. 5〕 の整数 部分）
Xチャンネルビッ ト長 XNA/ λ
であることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載のフォーカスサーボ装置。 4. 前記光源の波長えが 0. 3 9 5 /z m〜0.
4 1 5 m、 前記対物レンズの開 口数 NAが 0. 8 0〜0. 9 0の範囲であること
を特徴とする請求の範囲第 3項に記載のフォーカスサーボ装置。
5. 前記規格化したトラックピッチ T Pが 0. 6以上、 前記平均ランレングス周 期 R Lが O . 8 6以上の場合に、 前記キヤプチヤーレンジ CR [μ m] 力
1. 6 5≤ C R≤ 3. 0 2
であることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のフォーカスサーボ装置。
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