WO2004051635A1 - 光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法 - Google Patents

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WO2004051635A1
WO2004051635A1 PCT/JP2003/015372 JP0315372W WO2004051635A1 WO 2004051635 A1 WO2004051635 A1 WO 2004051635A1 JP 0315372 W JP0315372 W JP 0315372W WO 2004051635 A1 WO2004051635 A1 WO 2004051635A1
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aberration
light source
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optical
head device
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PCT/JP2003/015372
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Tatsuo Ito
Teruhiro Shiono
Hiroaki Yamamoto
Seiji Nishino
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G11B7/0948—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 specially adapted for detection and avoidance or compensation of imperfections on the carrier, e.g. dust, scratches, dropouts

Definitions

  • Optical head device optical recording device, and optical recording method
  • the present invention relates to an optical or magneto-optical medium such as an optical disc or an optical card.
  • the present invention relates to an optical head device, an optical recording device, and an optical recording method for recording and Z or erasing information on an optical recording medium, particularly an optical recording medium having a plurality of information layers (for example, a multilayer optical disk or a multilayer optical head).
  • the present invention relates to an optical head device, an optical recording device, and an optical recording method suitable for recording and / or erasing information.
  • the wavelength of the light source has been shortened and the numerical aperture of the condenser lens (hereinafter abbreviated as NA) has been increasing.
  • the wavelength of the light source used for DVD discs was 650 nm and the NA of the condenser lens was 0.6, but next-generation optical discs have a light source wavelength of 405 nm and the NA of the condenser lens.
  • An optical system in which is set to 0.85 has been proposed.
  • a multilayer optical disc in which a number of information layers are superposed at a predetermined interval in the thickness direction of the optical disc is under development.
  • an aberration compensator is provided in advance to correct spherical aberration for each information layer.
  • a transparent plate material for spherical aberration compensation is inserted between the condenser lens and the optical disk, or a wedge-shaped transparent block is combined to adjust the optical path length from the condenser lens to the information layer to a constant value.
  • a spherical lens is compensated for by combining a concave lens and a convex lens between a lens or a condenser lens and a collimating lens that collimates the light from the light source, and making the lens interval variable with a voice coil motor. Things are known. These aberration compensators are disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2502884 (Patent Document 3).
  • the working distance which is the distance between the condenser lens and the optical disk, is, for example, 0.2 to 0.6 mm when a lens whose NA is 0.85 is used. Therefore, it is difficult to insert a plate or wedge-shaped block between the condenser lens and the optical disk, taking into account the surface shake and the external vibration accompanying the rotation of the optical disk. Therefore, generally, an aberration compensator is provided between the collimator lens and the condenser lens. Therefore, in the recording characteristic compensation in the multilayer optical disc, after performing spherical aberration compensation for each information layer, the output of the light source is controlled based on the detected aberration amount.
  • An optical head device used for an optical disk having a plurality of information layers requires an aberration compensator for compensating aberration for each information layer and an aberration correction unit.
  • This aberration correction means is for reducing the aberration that occurs when a condensing lens designed to have zero aberration for a specific substrate thickness is applied to information layers having different substrate thicknesses. .
  • the aberration correcting means is driven so as to minimize the amount of aberration detected by the aberration detecting means provided in the optical head device.
  • the detected aberration is a third-order spherical surface
  • the aberration corrector converts the laser beam incident on the condenser lens into convergent light or divergent light, thereby determining which information
  • the third order spherical aberration can be reduced to zero in the layer.
  • the total aberration including the fifth or higher order aberration does not become zero, and the total aberration differs for each information layer. Therefore, in the above-described configuration of aberration detection and reduction, in an optical disc having a plurality of information layers, the detected amount of aberration differs from the actual aberration.
  • the information in the first information layer and the second information layer is used by using an aberration detecting means for detecting a third-order spherical aberration as the spherical aberration.
  • an aberration detecting means for detecting a third-order spherical aberration as the spherical aberration.
  • Fig. 11 shows the relationship between substrate thickness unevenness, tertiary spherical aberration, and total aberration, with the substrate thickness of the optical disk as a parameter.
  • the total aberration is an aberration including a third-order spherical aberration and a higher-order spherical aberration.
  • the third-order spherical aberration is compensated by the aberration compensator so that the substrate thickness unevenness is 0 when the substrate thickness unevenness is 0.
  • the unevenness in the thickness of the base material is the deviation or deviation from the original thickness of each of the first layer and the second layer (for example, the first layer 100 / im, the second layer 110m).
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and has a learning time required for learning the relationship between the aberration amount and the optimum recording compensation amount even for an optical recording medium having a plurality of information layers. It is an object of the present invention to provide an optical head device, an optical recording device, and an optical recording method that can obtain optimum recording characteristics for each information layer without increasing the number of information layers.
  • the optical head device is configured such that the output control means controls the output of the light source based on the driving amount of the wavefront converting means and information on the relationship between the driving amount and the output of the light source.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of driving sent from the aberration detecting means to the driving means and the corresponding optimum output of the light source in the optical head device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the substrate thickness of the optical recording medium and the corresponding driving amount of the driving means in the optical head device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the optical recording medium 9.
  • FIG. 5 is a partially enlarged plan view of the optical recording medium 9.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the learning operation.
  • Figure 7 is a graph showing the relationship between the drive amount obtained by learning and the optimum recording power.
  • FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the optical head device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a multilayer optical recording apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between substrate thickness unevenness, tertiary spherical aberration, and total aberration, using the substrate thickness of the optical disc as a parameter.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical head device 101 includes a light source 1, a collimating lens 2, a beam splitter 13, a wavefront converting means 4, a condenser lens 8, a detecting optical system 10, a photodetector 11, an aberration detecting means 1, 2, and output control means 13 are provided.
  • the light source 1 is preferably a semiconductor laser, and emits a laser beam of 405 nm.
  • the collimating lens 2 converts the laser light emitted from the light source 1 into parallel light.
  • the beam splitter 3 branches the optical path of light.
  • the wavefront converting means 4 has a convex lens 5, a concave lens 6, and a driving means 7.
  • the driving means 7 drives the concave lens 6.
  • a voice coil motor is preferably used.
  • the optical recording medium 9 to which the optical head device 101 reads and writes data overnight has a plurality of information layers 9a, 9b, and 9c.
  • An example in which a plurality of information layers are three layers will be described below, but the number of information layers of the optical recording medium targeted by the optical head device of the present invention is not limited to three layers. Needless to say.
  • the detection optical system 10 collects the reflected light from the optical recording medium 9.
  • the aberration detecting means 12 detects, for example, the third-order spherical aberration based on the signal obtained by the photodetector 11, and reduces the detected third-order spherical aberration (for example, to minimize it).
  • the drive amount for driving the drive means 7 is sent to the drive means 7 and this drive amount is also sent to the output control means 13 described later.
  • the output control means 13 controls the output of the light source 1 according to the driving amount which is the output of the aberration detection means 12.
  • the output control means 13 has a learning means 51, which initially learns in advance the relationship between the driving amount sent from the aberration detecting means 12 to the driving means 7 and the optimum recording power. ing. More specifically, the learning means 51 removes unevenness in the base material thickness (distance from the light receiving side surface of the optical recording medium 9 to each information layer) of the information layers 9a to 9c of the optical recording medium 9. Accordingly, the user learns how to adjust the intensity of the laser beam incident on the condenser lens 8.
  • the information obtained by learning taking this unevenness into account is information on the optimum recording power for the total aberration taking into account the third-order spherical aberration and the non-third-order spherical aberration.
  • the learning means 51 stores learning data, that is, information obtained by learning, in a learning data memory 52 provided in the output control means 13, for example.
  • the output control means 13 changes the light emission time and the peak level of the pulse light emission according to the learning data which is the information obtained by the learning means 51 and the drive amount output by the aberration detection means 12. It controls the recording phase.
  • the learning means 51 only has to learn individually when the optical recording medium 9 having a plurality of target information layers 9a to 9c is loaded in the apparatus.
  • the output control means 13 or the output control means 13 and the aberration detection means 12 may be realized by a computer operating according to a program stored in a memory such as a ROM (Read Only Memory).
  • the program can be supplied through a recording medium such as ROM, CD-ROM, or via a transmission medium such as a network.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the driving amount sent from the aberration detecting means 12 to the driving means 7 and the corresponding optimum recording power of the light source 1.
  • the amount of driving sent to the driving means 7 reduces the aberration detected by the aberration detecting means 12 (for example, ).
  • the output of the light source 1 has a one-to-one relationship with the amount of driving to the driving means 7.
  • the actual aberration does not include a higher-order spherical aberration exceeding the order of the aberration detected by the aberration detecting means 12 (for example, the third order, hereinafter referred to as “detection order”), and the driving amount is appropriate.
  • the wavefront conversion means 7 can be operated appropriately by setting to not only reduce the spherical aberration of the detection order but also always make it 0, the relationship between the driving amount and the optimum recording power becomes It is represented by a horizontal straight line like curve C1. That is, in this case, the optimum recording power may be constant without depending on the driving amount.
  • the optimum recording power may be constant without depending on the driving amount.
  • the optimum recording power depends on the amount of driving as shown by the curve C.
  • the light spot formed on the information layer 9a and the like spreads, and the power of the effective part which effectively contributes to reading and writing of information, which is the central part of the light spot, decreases. .
  • the output of the laser light output from the light source 1 it is possible to compensate for the reduced power of the effective portion. Therefore, the optimum recording power increases as the actual aberration increases.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the substrate thickness of the optical recording medium 9 and the corresponding drive amount of the drive means 7.
  • the substrate thickness varies depending on whether the optical head device 101 reads / writes data, that is, irradiates the focused spot to any of the information layers 9a to 9c. Therefore, as the information layers 9a to 9 to be changed change, the focusing lens 8 moves along the optical axis so as to follow the focus control described below. However, performing focus control does not eliminate aberrations. As illustrated in FIG.
  • the base material is different because the target information layer is different. If the thickness is different, a spherical aberration of the detection order appears, so a certain amount of drive is required to compensate for this.
  • the wavefront converting means 7 is driven so that the light incident on the condenser lens 8 becomes divergent light as the base material thickness increases, and convergent light decreases as the base material thickness decreases.
  • FIG. 2 shows that information on the target information layer, unevenness of the base material thickness, and spherical aberration of the detection order is reduced to a single amount called a drive amount, and the drive amount and the optimum recording power are one-to-one. Indicates that it is related to Therefore, it is possible to optimally set the laser light power depending only on the driving amount.
  • the aberration detecting means 12 may change the driving amount along the curve from the driving amount D corresponding to the substrate thickness t. Then, along a curve C in FIG. 2 exemplifying the relationship between the drive amount and the optimum recording power, the output control means 13 corresponds to the variation P of the drive amount from the power P corresponding to the drive amount D. What is necessary is to shift the optimum recording phase by ⁇ P.
  • the relationship between the optimum recording power and the driving amount for minimizing the spherical aberration of the detection order that is, the shape of the curve C illustrated in FIG. 2 is based on the substrate thickness and the number of information layers for each optical recording medium 9. And the like, or characteristic fluctuations of the optical head device 101 itself. Therefore, it is more practical to learn the relationship between the optimum recording power and the driving amount by learning as described above. The learning procedure will be described in detail later.
  • the driving amount of the driving means 7 to be driven to correct the spherical aberration occurring in the optical recording medium 9 depends on the information layer of the optical recording medium on which the light is focused. It depends on where it is located. Therefore, it is possible to know on which information layer the focusing spot is located based on the value of the driving amount. Accordingly, when the output control means 13 receives the drive amount sent to the drive means 7, the output control means 13 determines the position of the focused spot in any of the information layers 9a to 9c of the optical recording medium. The third-order spherical aberration and the focused spot are located You will receive information about the sum of aberrations (total aberration) caused by the fluctuation of the base material thickness of the information layer.
  • the optical head device 101 uses the drive amount sent from the aberration detection unit 12 to the drive unit 7 to the drive amount learned in advance by the output control unit 13 and the optimal power of the light source 1.
  • the output of the light source 1 is controlled by associating it with the relationship.
  • the operation of the optical head device 101 will be described along the optical path and the signal path.
  • Light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the collimating lens 2, and the optical path is switched to the condenser lens 8 by the beam splitter 13.
  • the wavefront conversion means 4 emits the incident parallel light as parallel light having a changed beam size.
  • the light transmitted through the wavefront conversion means 4 is condensed by a condenser lens 8 on one of the information layers 9a, 9b, and 9c of the optical recording medium 9.
  • the information layer 9c having a base material thickness larger than the information layer 9b and the information layer 9a having a smaller base material thickness
  • third-order spherical aberration is generated.
  • the reflected light from the optical recording medium 9 passes through the condensing lens 8, the wavefront converting means 4, and the beam splitter 13, passes through the detection optical system 10, and is condensed on the photodetector 11.
  • the photodetector 11 uses the well-known spot size detection method and the three-beam method to detect the focus error signal and the tracking error detection method to obtain the necessary support signal for driving the focusing lens 8.
  • the aberration detecting means 12 uses the signal of the photodetector 11 to detect the spherical aberration by the method described in relation to the related art, and to adjust the concave lens 6 so as to reduce the spherical aberration (for example, to minimize the spherical aberration). Move position.
  • the drive amount output from the aberration detecting means 12 is sent to the wavefront converting means 4 (driving means 7) and also to the output control means 13, and the output control means 13 receives the inputted aberration detecting means 1 2
  • the output of the light source 1 is controlled in accordance with the output of the light source (the driving amount of the driving means 7 in this example).
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the optical recording medium 9.
  • the optical recording medium 9 includes, in addition to an information recording area 31 for recording user data, a learning operation for recording specific data on a trial basis, measuring the signal quality thereof, and finding an optimal recording condition. It has a test recording area 32 for performing. As shown in FIG. 5, in each of a plurality of sections 32 (1) to 32 (K) of the test recording area 32, the test data is recorded with different outputs.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the learning operation performed by the learning means 51.
  • the learning means 51 sets the information layer to which the test data is to be written to the first layer (for example, the information layer 9a) (S1).
  • the learning means 51 causes the aberration detection means 12 to set a drive amount suitable for the target information layer.
  • the driving means 7 drives the wavefront converting means 4 so as to compensate for the spherical aberration of the detection order.
  • the learning means 51 sets the output P of the light source 1 to an initial value P0 (S3).
  • the learning means 51 writes the test data, for example, in the section 32 (1) of the test recording area by driving the light source 1 (S4).
  • the learning means 51 determines whether or not the output P is the final output (S5). If the output P is not the final output (No in S5), the learning means 51 increases the output P ( S6), the processing of steps S3 to S5 is executed again. That is, the learning means 51 executes the writing of the test data while increasing the output P sequentially from the initial value P0 to the final value. Each time the output P increases, the learning means 51 sequentially records the test data, for example, in the sections 32 (1) to 32 (K).
  • the learning means 51 causes the photodetector 11 to read out the test data from the sections 32 (1) to 32 (K) in order, for example (S5). 7).
  • the learning means 51 measures the jitter of the read test data (the fluctuation amount of the reproduced data position with respect to the reference clock) (S8).
  • the learning means 51 determines the output P corresponding to the best zipper (S9).
  • the determined output P is stored in the learning data memory 52 in association with the drive amount as the optimum recording power (S10).
  • the learning means 51 determines whether or not the information layer is the last layer (S11). If not, the learning means 51 sets the target information layer to the next layer. (S12) and step S2 The following processing is executed again. On the other hand, if it is determined in step S11 that the information layer is the last layer, the learning means 51 ends the learning operation.
  • the optimum recording power corresponding to a plurality of drive amounts is obtained as learning data, and stored in the learning data memory 52.
  • the optical recording medium 9 has three information layers 9a, 9b, and 9c, for example, the driving amounts corresponding to the three data points Q1, Q2, and Q3 shown in FIG.
  • the optimum set of recording power can be obtained by learning.
  • the sections 32 (1) to 32 (K) about one round of the optical recording medium 9 is allocated as a whole, and therefore, in the learning, the fluctuation component of the driving amount due to the unevenness of the base material thickness, that is, the AC of the driving amount
  • the components also called high-frequency components
  • the learning means 51 executes the interpolation using, for example, a polynomial or a spline function based on the data points Q 1 to Q 3, thereby obtaining the optimum recording power and the drive represented by the curve illustrated in FIG. Get relationship with quantity.
  • the obtained relation is stored in the learning data memory 52 as learning data, and is used for output control by the output control means 13.
  • the output control means 13 Since the output control means 13 outputs the recording power according to the information obtained by learning, the total aberration of each information layer and the optimum recording power are linked in a one-to-one relationship, and the optical recording medium
  • the convergence / divergence ratio of the laser light incident on the condenser lens 8 can be adjusted for each of the information layers 9a to 9c.
  • the amount input to the output control means 13 includes, as described above, which of the information layers 9a to 9c of the information layer 9a to 9c of the optical recording medium. Since information about the position of the light spot and information about the spherical aberration are included, it is necessary to separately determine which of the information layers 9a to 9c of the optical recording medium the focused spot is located. There is no need to measure.
  • the driving amount When the driving amount is separated into a DC component (corresponding to D in Fig. 3) and a high-frequency component (corresponding to in Fig. 3) through a filter, the DC component corresponds to each information layer as described above, and the high-frequency component Corresponds to the thickness variation of the substrate due to the movement of the optical recording medium (corresponding to At in Fig. 3), so the output control may be performed based on the product of the DC component and the high frequency component of the drive amount. As illustrated in FIG. 7, the slopes G1 to G3 of the curves at the respective data points Q1 to Q3 are proportional to the driving amount or at least increase with the driving amount.
  • the high frequency component of the optimum recording power can be obtained with good accuracy by multiplying the high frequency component of the drive amount by the DC component.
  • the curve illustrated in FIG. 7 is a quadratic curve (parabolic curve)
  • the optimum recording power of the high-frequency component ( ⁇ ⁇ in FIG. 2) ) Is proportional to the product of the DC component D of the drive amount and the high-frequency component ⁇ D, so the accuracy of the high-frequency component of the optimum recording power obtained is the best.
  • the amplitude of the high frequency component can be increased by taking the product of the high frequency component and the DC component.
  • the magnitude of the component varies depending on the information layer where the condensed spot is located.Therefore, if the maximum amplitude of the variation of the product of the DC component and the AC component is examined, it is the current recording and reproduction target. Information about the location of the information layer can also be obtained.
  • the optical head device 101 feeds back the drive amount output from the aberration detection means 12 to the wavefront conversion means 4 (more specifically, the drive means 7) to the output control means 13 as it is.
  • a driving amount detecting means 55 for detecting the driving amount of the concave lens 6 is provided as in the optical head device 101A illustrated in FIG. The driving amount may be fed back to the output control means 13.
  • the driving amount detecting means 55 various known moving amount detectors can be used.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same elements as those in FIG. Wavefront conversion means 14 shown in FIG. 9 has a structure in which liquid crystal element 61 is sandwiched between electrodes 62a and 62b.
  • the phase of linearly polarized light can be changed by applying a voltage to a liquid crystal element.
  • a plurality of coaxially arranged annular electrodes known as electrodes 62a and 62b are provided.
  • spherical aberration can be corrected.
  • coma aberration can be corrected by dividing each annular electrode radially.
  • the optical head device 102 according to the second embodiment uses the wavefront conversion means 14 having the liquid crystal element 61, power consumption can be reduced and coma aberration can be corrected. enable.
  • the optical recording device 103 includes an optical head device 15, a rotation drive unit 17, a circuit board 18, and a power supply 19.
  • Reference numeral 5 denotes the optical head device 101, 101A or 102 according to the first or second embodiment.
  • the rotation driving means 17 includes a motor, and supports and rotates the optical disk 16 as an example of an optical recording medium.
  • the optical head device 15 sends a signal corresponding to the positional relationship with the optical disk 16 to the circuit board 18.
  • the circuit board 18 calculates this signal and outputs a signal for finely moving the condenser lens 8 in the optical head device 15 or the optical head device 15.
  • the optical head device 15 or the condensing lens 8 in the optical head device 15 includes a focus support drive mechanism (not shown), a tracking servo drive mechanism (not shown), and a drive mechanism for these.
  • the optical disk 16 is controlled by a circuit board 18 having an electric circuit for controlling operations such as reading, writing, or erasing information. A focus support and a tracking support are performed on the optical disk 16 to read, write, or erase information on the optical disk 16.
  • the power supply 19 may be a connection to an external power supply.
  • the power supply 19 supplies electric power to the circuit board 18, the driving mechanism of the optical head device, the motor 17, and the condenser lens driving device. It should be noted that there is no problem even if the connection terminal for the power supply or the external power supply is provided individually in each drive circuit.
  • the optical storage device constituted by using the optical head device of the present invention has the advantage that the recording compensation learning for each information layer is simplified, the recording compensation program is also simplified, and the device is started up quickly. Having.
  • the optical head device comprises: a light source; a light collecting means for collecting light from the light source onto a desired information layer of an optical recording medium having a plurality of information layers; and a light source and the light collecting means.
  • An optical head device comprising: a wavefront conversion unit provided therebetween; an aberration detection unit for a condensing spot in the desired information layer; and an output control unit for controlling an output of the light source.
  • the conversion unit is driven to reduce the amount of aberration detected by the aberration detection unit, and the output control unit has information obtained by learning in advance the relationship between the drive amount of the wavefront conversion unit and the output of the light source.
  • An output control of the light source is performed based on the driving amount of the wavefront converting means according to the aberration of the light collecting spot and the information.
  • the optical head device having the above configuration not only enables easy recording compensation for a plurality of information layers by controlling the output of the light source using the output signal to the wavefront converting means, It does not learn the relationship between the amount of aberration and the optimal recording compensation amount for each information layer as shown in Fig. 2, but learns the relationship between the driving amount of the wavefront conversion means and the output of the light source.
  • the time can be shortened, the amount of programs for learning can be reduced, and the startup can be accelerated.
  • the optical head device includes a drive amount detection unit that detects a drive amount of the wavefront conversion unit, and the output control unit includes a drive amount detected by the drive amount detection unit.
  • the output control of the light source is performed based on a moving amount.
  • the output control means performs output control of the light source based on a product of a DC component and an AC component of a driving amount input to the wavefront conversion means.
  • the output control means can control the power of the light source to an optimal light amount according to each information layer of the optical recording medium.
  • the wavefront converting means is a liquid crystal element.
  • the wavefront converting means has a plurality of lenses and a lens driving means for driving any one of the plurality of lenses to change a distance between the plurality of lenses, and the lens driving means includes It is desirable that the driving is performed so as to reduce the amount of aberration detected by the aberration detecting means.
  • the output control means controls the output of the light source based on the driving amount and the information so as to compensate for higher-order spherical aberration that cannot be compensated by the wavefront transforming means.
  • the optical recording device includes the optical head device and a rotary drive unit for rotating the optical recording medium.
  • the optical recording device having this configuration not only enables easy recording compensation for a plurality of information layers, but also requires learning the relationship between the aberration amount and the optimal recording compensation amount for each information layer as in the conventional case. And learns the relationship between the driving amount of the wavefront conversion means and the output of the light source, so that the time required for learning can be shortened, the amount of programs for learning can be reduced, and the start-up can be accelerated. Can be.
  • the optical recording method is an optical recording method for recording information on an optical recording medium having a plurality of information layers by a light-collecting spot of a light source, wherein a wavefront converting means is provided so as to reduce aberration of the light-collecting spot.
  • the aberration of the condensed spot is detected, and the wavefront converting means is driven so as to reduce the aberration.
  • the output of the light source is controlled based on the driving amount of the wavefront converting means.
  • the optical recording method having this configuration not only enables easy recording compensation for a plurality of information layers, but also does not learn the relationship between the aberration amount and the optimum recording compensation amount for each information layer as in the conventional case. Since it is configured to learn the relationship between the drive amount of the wavefront conversion means and the output of the light source, the time required for learning can be shortened, the amount of programs for learning can be reduced, and the start-up can be accelerated. it can.
  • the optical head device, the optical recording device, and the optical recording method according to the present invention increase the learning time required for learning the relationship between the aberration amount and the optimal recording compensation * even for an optical recording medium having a plurality of information layers. This makes it possible to obtain the optimum recording characteristics for each information layer without using it, and is industrially useful.

Abstract

本発明は、光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法に関し、複数の情報層を有する光記録媒体に対して収差量と最適記録補償量との関係を学習するのに要する学習時間を増大させることなく、情報層毎に最適な記録特性を得ることを可能にすることを目的とする。そして、上記目的を達成するために、本発明の光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法は、収差検出手段１２で検出される収差量を低減するように波面変換手段４を駆動する。出力制御手段１３は、波面変換手段４の駆動量と光源１の出力との関係を予め学習して得た学習情報を有し、波面変換手段４の駆動量と学習情報とに基づき光源１の出力制御を行う。

Description

光ヘッド装置、 光記録装置及び光記録方法 技術分野
本発明は、 光ディスクあるいは光カードなど、 光媒体もしくは光磁気媒体上 明
に情報の記録及び Z又は消去を行う光へッド装置、 光記録装置及び光記録方法 に関し、 特に複数の情報層を有する光記録媒体 （例えば多層光ディスクあるい は多層光力一ド等） に対して情報を記録及び/又は消去するのに好適な光へッ ド装置、 光記録装置及び光記録方法に関する書ものである。 背景技術
光ディスクの記録容量拡大の為に光源の短波長化と集光レンズの開口数 （以 下 N Aと略記する） の拡大が進んでいる。 D V Dディスクに使用される光源の 波長は 6 5 0 n m、 集光レンズの N Aは 0 . 6であったが、 次世代の光デイス クでは、 光源波長を 4 0 5 n m、 集光レンズの N Aを 0 . 8 5とする光学系が 提案されている。 更なる容量拡大のため光ディスクの厚み方向に情報層を所定 間隔で多数重ね合わせた多層光ディスクも開発途上にある。
集光レンズの N Aを大きくすると、 光ディスクの基材厚みムラ （不均一性） に対して発生する球面収差が大きくなる。 ここで、 基材厚みとは、 光ディスク の受光側の表面から記録面までの基材の厚さを意味する。 基材厚みムラによる 球面収差は N Aの 4乗に比例するため、 光源波長 4 0 5 n m、 集光レンズの N Aが 0 . 8 5である光学系では、 基材厚みムラ 1 x mに対し、 Ι Ο πι λ (= 0 . 0 1 λ ) の球面収差が発生することとなる。 また、 集光レンズの光軸に対して 光ディスクが傾くことによって発生するコマ収差も、 Ν Αの拡大にともなって、 同じチルト量でも発生する収差は大きくなる。 球面収差やコマ収差は情報の記 β特性を劣化させるため、 集光レンズで絞られた光スポットの収差を検出して、 光源の出力を制御し記録特性を補償することが行われている。 この従来技術は、 例えば、 特開 2 0 0 1— 1 6 0 2 3 3号公報 （特許文献 1 ) に開示されている。 また、 球面収差の検出方法として、 光ディスクからの反射光をビームの平面 内で分割し、 領域毎のフォーカスエラ一信号を検出して収差を求める技術が知 られている。 この従来技術は、 例えば、 特開 2 0 0 0 _ 1 8 2 2 5 4号公報 (特許文献 2 ) に開示されている。
また、 コマ収差に関しては、 光ヘッド装置に設けられたチルトセンサ一で光 ディスクの傾きを検出し、 その傾きをもとに収差を求める技術も知られている。 一方、 複数の情報層を有する多層光ディスクにおいては情報層毎に基材厚が異 なるため、 予め収差補償器を備え、 情報層毎に球面収差を補正することが行わ れる。 収差補償器としては、 集光レンズと光ディスクの間に球面収差補償用の 透明板材を揷入したもの、 あるいはくさび形透明ブロックを組み合わせて集光 レンズから情報層までの光路長を一定に調整するもの、 あるいは集光レンズと、 光源からの光を平行光とするコリメートレンズの間に凹レンズと凸レンズを組 み合わせてそのレンズ間隔をボイスコイルモータで可変となすことにより、 球 面収差を補償するものなどが知られている。 これらの収差補償器は、 例えば、 特許第 2 5 0 2 8 8 4号公報 （特許文献 3 ) に開示されている。
集光レンズと光ディスクの間隔である作動距離は、 例えば N Aが 0 . 8 5で あるレンズを用いた場合には、 0 . 2〜0 . 6 mmである。 従って、 光デイス クの回転に伴う面ぶれや外部からの振動を考慮すると、 集光レンズと光デイス クの間に板材やくさび形ブロックを挿入するのは困難である。 そのため、 一般 的にはコリメートレンズと集光レンズの間に収差補償器を設けることが行われ る。 従って多層光ディスクにおける記録特性補償は、 情報層毎に球面収差補償 を行った後、 検出される収差量をもとに光源の出力を制御することとなる。 複数の情報層を有する光ディスクに用いられる光へッド装置では、 情報層毎 の収差を補償する収差補償器といつた収差補正手段が必要となる。 この収差補 正手段は特定の基材厚に対して収差 0となるように設計された集光レンズを基 材厚の異なる情報層に適用する際に発生する収差を低減するためのものである。 この収差補正手段は光へッド装置に設けられた収差検出手段で検出される収差 量を最小にするように駆動される。 ここで例えば検出される収差が 3次の球面 収差であり、 収差補正手段が 3次の球面収差を低減するような構成にすると、 収差補正手段によって集光レンズに入射するレーザ光を収束光にしたり、 発散 光にしたりすることにより、 どの情報層においても 3次の球面収差を 0にする ことが可能である。 しかしながら、 5次以上の高次の収差を含むトータルの収 差は 0にはならず、 かつ、 トータル収差は情報層毎に異なる。 従って上述した 収差検出および低減の構成では情報層を複数有する光ディスクにおいては検出 された収差量と、 実際の収差とが異なる。 これは、 検出される収差を 5次、 7 次と高次にしても、 検出されないより高次の収差が残る限り、 同様の課題が残 る。 従って、 従来の収差検出量をもとに、 光源の出力を制御するという記録特 性補償では、 検出された低次の収差量が 0であれば、 出力制御しないが、 実際 には各層毎に異なる高次収差が残存しているので、 最適な記録特性補償ができ ないという課題があった。 また、 従来方法では検出される収差量と共に、 記録 すべき情報層が第何層目であるかという情報が収差量とは別に必要となり、 こ れらの情報に基づいて記録パワーを最適化する必要があり、 情報層毎に収差量 と最適な記録パワーの関係を学習し、 その結果を記憶させるためのプログラム が必要となるばかりか、 プログラムの煩雑化を招く。
より詳しく説明すると、 球面収差として 3次の球面収差を検出する収差検出 手段を用い、 光ディスク表面 （受光側の表面） からの距離がそれぞれ異なる第 1の情報層と第 2の情報層での情報の記録再生動作において、 収差検出手段よ り得られる 3次球面収差量をもとに収差補償器による収差補正を行った場合、 検出される 3次球面収差量と最適な記録補償量との関係、 すなわち補正残差が 情報層毎に異なるという現象が生じてしまう。
光ディスクの基材厚をパラメ一夕一として、 基材厚みムラと 3次球面収差及 びトータル収差の関係を図 1 1に示す。 ここで、 トータル収差とは 3次球面収 差と 3次より高次の球面収差を含む収差である。 図 1 1では、 基材厚みムラが 0であるときの 3次球面収差は 0になるように、 収差補償器によって補償され ている。 また、 図 1 1において基材厚みムラは、 第 1層、 第 2層それぞれの本 来の厚み （例えば、 第 1層 1 0 0 /i m、 第 2層 1 1 0 m) からのずれ、 すな わち厚みの相対値であり、 更に r m s等で表される厚み変動の平均値ではなく 瞬時値である。 図 1 1に示すとおり、 第 1の情報層と第 2の情報層との間で、 3次球面収差量は同一であっても残りの高次収差量は異なる。 仮に、 収差検出 手段が 5次あるいはそれ以上の高次の収差量を取得したとしても、 収差検出手 段が検出していない高次の収差成分との差は ¾る。 その結果、 収差検出手段で 得られる収差量と最適な記録補償量との関係が情報層毎に異なるため、 情報層 毎に、 収差量と最適記録補償量の関係を記録補償用として予め学習し、 その結 果を記憶するための学習手段 （図示せず） に相当するプログラムが必要となる。 このため情報層数の増加に伴って学習時間の増加とプログラム量の増加を招く という課題を有していた。 発明の開示
本発明は、 上記の問題を解決するためになされたもので、 複数の情報層を有 する光記録媒体に対しても収差量と最適記録補償量との関係を学習するのに要 する学習時間を増大させることなく、 情報層毎に最適な記録特性を得ることを 可能にする光へッド装置、 光記録装置及び光記録方法を提供することを目的と する。
本発明の光ヘッド装置は、 出力制御手段が波面変換手段の駆動量と、 当該駆 動量と光源の出力との関係に関する情報とに基づいて光源の出力を制御するよ うに構成されている。
本発明の目的、 特徴、 局面、 及び利点は、 以下の詳細な説明と添付図面とに よって、 より明白となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態 1による光へッド装置の構成を示す図である。 図 2は、 本発明の実施の形態 1による光ヘッド装置において、 収差検出手段 から駆動手段へ送られる駆動量とこれに対応する光源の最適な出力との関係を 示すグラフである。
図 3は、 本発明の実施の形態 1による光ヘッド装置において、 光記録媒体の 基材厚とこれに対応する駆動手段の駆動量との間の関係を示すグラフである。 図 4は、 光記録媒体 9の概略平面図である。
図 5は、 光記録媒体 9の一部拡大平面図である。
図 6は、 学習動作の手順を示すフロ一チャートである。
図 7は、 学習によって得られる駆動量と最適記録パワーとの関係を示すダラ フである
図 8は、 本発明の実施の形態 1による光へッド装置の別の構成例を示す図で ある。
図 9は、 本発明の実施の形態 2による光へッド装置の構成を示す図である。 図 1 0は、 本発明の実施の形態 3による多層光記録装置の構成を示す図であ る。
図 1 1は、 光ディスクの基材厚をパラメータ一として、 基材厚みムラと 3次 球面収差及びトータル収差との関係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好ましい実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。
(実施の形態 1 )
図 1は、 本発明の実施の形態 1の光ヘッド装置の構成を示す図である。 この 光ヘッド装置 1 0 1は、 光源 1、 コリメートレンズ 2、 ビ一ムスプリッタ一 3、 波面変換手段 4、 集光レンズ 8、 検出光学系 1 0、 光検出器 1 1、 収差検出手 段 1 2、 及び出力制御手段 1 3を備えている。 光源 1は、 好適には半導体レー ザであって、 4 0 5 n mのレーザ光を出射する。 コリメ一トレンズ 2は、 光源 1から出射したレーザ光を平行光にする。 ビ一ムスプリッター 3は、 光の光路 を分岐させる。 波面変換手段 4は、 凸レンズ 5、 凹レンズ 6及び駆動手段 7を 有している。 駆動手段 7は、 凹レンズ 6を駆動する。 駆動手段 7として、 好適 にはボイスコイルモー夕が用いられる。
光ヘッド装置 1 0 1がデ一夕の読み書きを行う対象である光記録媒体 9は、 複数の情報層 9 a、 9 b、 9 cを有している。 なお、 以下において複数の情報 層が 3層である例を取り上げるが、 本発明の光へッド装置が対象とする光記録 媒体の情報層の数は、 3層に制限されるものではないことは、 言うまでもない。 検出光学系 1 0は、 光記録媒体 9からの反射光を集光する。 収差検出手段 1 2 は、 例えば 3次の球面収差を光検出器 1 1で得られた信号をもとに検出し、 検 出した 3次の球面収差を低減させる （例えば最小にする） ように駆動手段 7を 駆動するための駆動量を駆動手段 7へ送るとともに、 この駆動量を後述する出 力制御手段 1 3.へも送る。 出力制御手段 1 3は、 収差検出手段 1 2の出力であ る駆動量に応じて光源 1の出力を制御する。
出力制御手段 1 3は、 学習手段 5 1を有しており、 この学習手段 5 1により、 予め収差検出手段 1 2から駆動手段 7へ送られる駆動量と最適記録パワーの関 係を初期学習している。 具体的には、 学習手段 5 1は、 光記録媒体 9の各情報 層 9 a〜9 cの基材厚 （光記録媒体 9の受光側の表面から各情報層までの距 離） のムラに応じて、 集光レンズ 8に入射するレーザ光の強度をどの程度調整 すればよいかを学習する。 このムラを考慮に入れて学習して得た情報は、 3次 の球面収差と 3次以外の球面収差を考慮に入れたト一タル収差に対する最適な 記録パワーに関する情報となる。 学習手段 5 1は、 学習データ、 すなわち学習 によって得た情報を、 例えば出力制御手段 1 3が備える学習データメモリ 5 2 に記憶させる。
出力制御手段 1 3は、 学習手段 5 1が学習して得た情報である学習データと 収差検出手段 1 2により出力された駆動量とに応じてパルス発光の発光時間や ピ一クレベルを変化させ、 記録パヮ一を制御するものである。 学習手段 5 1は、 対象となる複数の情報層 9 a〜9 cを有する光記録媒体 9が装置に装填された ときに個別に学習すればよい。
出力制御手段 1 3、 又は、 出力制御手段 1 3と収差検出手段 1 2とは、 R O M (Read Only Memory) 等のメモリに記憶されるプログラムに従って動作する コンピュータによって実現されてもよい。 当該プログラムは、 R OM、 C D— R O M等の記録媒体を通じて供給することも、 ネットワーク等の伝送媒体を通 じて供給することも可能である。
図 2は、 収差検出手段 1 2から駆動手段 7へ送られる駆動量とこれに対応す る光源 1の最適な記録パワーとの関係を示す図である。 駆動手段 7へ送られる 駆動量は、 収差検出手段 1 2で検出される収差を低減する （例えば最小にす る） ように動作させたときの駆動量に対応する。 図に示すように駆動手段 7へ の駆動量に対して光源 1の出力は 1対 1の関係にある。
実際の収差が、 収差検出手段 1 2が検出する収差の次数 （例えば 3次であり、 以下において 「検出次数」 と称する） を超える高次の球面収差を含んでおらず、 かつ駆動量を適切に設定することにより、 波面変換手段 7を適切に動作させ、 それによつて検出次数の球面収差を単に低減するだけでなく常に 0にすること ができれば、 駆動量と最適記録パワーとの関係は、 曲線 C 1のように水平な直 線で表される。 すなわち、 この場合には、 最適記録パワーは駆動量に依存する ことなく一定であってもよい。 現実の収差は、 検出次数を超える高次の収差を 含んでおり、 主要にはこれに起因して、 最適記録パワーは、 曲線 Cで描かれる ように、 駆動量に依存したものとなる。
収差が発生すると、 情報層 9 a等の上に形成される集光スポッ卜が広がるこ とにより、 集光スポットの中心部分である情報の読み書きに有効に寄与する有 効部分のパワーが低下する。 光源 1が出力するレ一ザ光の出力を高めることに よって、 有効部分のパワーが低下した分を補償することができる。 従って、 最 適記録パワーは、 現実の収差が大きいほど高くなる。
収差検出手段 1 2より駆動手段 7へ送られる駆動量は光記録媒体の基材厚に 応じて変化する。 図 3は、 光記録媒体 9の基材厚とこれに対応する駆動手段 7 の駆動量との関係を示すグラフである。 光ヘッド装置 1 0 1がデータを読み書 きする対象、 すなわち集光スポットを照射する対象が情報層 9 a〜9 cの何れ であるかに応じて基材厚は異なる。 このため、 対象とする情報層 9 a〜9じが 変わるのに伴って、 後述するフォーカス制御により、 集光レンズ 8はそれに追 随するように光軸に沿って移動する。 しかしながら、 フォーカス制御を行うこ とによって、 収差が解消されるわけではない。 図 3に例示するように、 情報層 9 bに対応した基材厚に対して、 駆動量 0で検出次数の球面収差が 0となった としても、 対象とする情報層が異なる等により基材厚が異なれば、 検出次数の 球面収差が現れるために、 これを補償するためには、 ある駆動量が必要となる。 基材厚が大きいほど、 集光レンズ 8に入射する光が発散光となるように、 逆に 基材厚が小さいほど、 収束光となるように、 波面変換手段 7は駆動される。 情報層の違いに起因するのか、 或いは基材厚のムラに起因するのか、 には無 関係に、 基材厚と駆動量との間には、 図 3に例示する一対一の関係が存する。 そのために、 図 2に例示するように、 最適記録パワーと駆動量との間にも、 一 対一の関係が現れる。 図 3に例示する基材厚と駆動量との間の関係は、 駆動量 を 0としたときの基材厚と検出次数の球面収差との間の関係を反映している。 従って、 図 2は、 対象とする情報層、 基材厚のムラ及び検出次数の球面収差に 関する情報が、 駆動量という単一の量に縮約され、 駆動量と最適記録パワーと が一対一に関係づけられることを示している。 従って、 レーザ光パワーを駆動 量のみに依存して最適に設定することが可能となる。
図 3に例示するように、 集光スポットの対象が情報層 9 cであって、 その本 来の基材厚 （例えば、 平均値） tからの基材厚のムラ Δ tが生じている場合に は、 収差検出手段 1 2は、 曲線に沿って基材厚 tに対応する駆動量 Dから だけ駆動量を変動させればよい。 そして、 駆動量と最適記録パワーの関係を例 示する図 2の曲線 Cに沿って、 出力制御手段 1 3は、 駆動量 Dに対応するパヮ 一 Pから駆動量の変動分△ Dに対応する△ Pだけ最適記録パヮ一をシフトさせ ればよい。
最適記録パワーと検出次数の球面収差を最小にするための駆動量との間の関 係、 すなわち図 2に例示する曲線 Cの形状は、 光記録媒体 9毎の基材厚、 情報 層の数等の構造上の相違、 或いは光へッド装置 1 0 1自身の特性変動等に依存 する。 そのために、 最適記録パワーと駆動量との間の関係は、 上記した通り学 習によって習得するのがより現実的である。 学習の手順については、 後に詳述 する。
図 3に示したように、 光記録媒体 9に生じる球面収差を補正するために駆動 すべき駆動手段 7の駆動量は、 集光スポッ卜が記録の対象となる光記録媒体の どの情報層に位置するかに応じて異なる。 よって、 駆動量の値により、 集光ス ポットがどの情報層に位置しているのかを把握することができる。 従って駆動 手段 7へ送られる駆動量を出力制御手段 1 3が受け取ることにより、 出力制御 手段 1 3は、 集光スポットが光記録媒体の情報層 9 a〜9 cのうちのどの情報 層に位置しているかということ、 3次球面収差および集光スポットが位置する 情報層の基材厚の変動に起因する収差の和 （トータル収差） に関する情報を受 け取ることになる。
実施の形態 1の光へッド装置 1 0 1は、 収差検出手段 1 2より駆動手段 7に 送られる駆動量を、 出力制御手段 1 3で予め学習された駆動量と光源 1の最適 パヮ一との関係に対応付けることにより、 光源 1の出力の制御を行うように構 成したものである。
図 1に戻って、 光ヘッド装置 1 0 1の動作を光の経路及び信号の経路に沿つ て説明する。 光源 1から出射した光はコリメ一トレンズ 2によつて平行光とな り、 ビームスプリッタ一 3によって集光レンズ 8へと光路を切り換えられる。 波面変換手段 4は収差検出手段 1 2からの補正量 （すなわち駆動量） の信号が 0の時には入射してくる平行光のビームサイズを変えた平行光として出射する。 波面変換手段 4を透過した光は集光レンズ 8によつて光記録媒体 9の情報層 9 a、 9 b、 9 cのいずれかに集光される。 集光レンズ 8は、 駆動量 = 0で情 報層 9 bに集光するときに、 3次の球面収差が 0になる （このときには、 高次 の球面収差も最小となる） ように設計されており、 情報層 9 bよりも基材厚が 厚い情報層 9 cおよび、 基材厚が薄い情報層 9 aではそれぞれ 3次の球面収差 が発生する。 光記録媒体 9からの反射光は集光レンズ 8、 波面変換手段 4、 ビ —ムスプリッタ一 3を経由して、 検出光学系 1 0を透過して光検出器 1 1に集 光される。 光検出器 1 1では周知のスポットサイズ検出法や 3ビーム法といつ たフォーカスエラ一信号検出、 及びトラッキングエラ一検出法を用いて集光レ ンズ 8の駆動に必要なサ一ポ信号が得られる。
収差検出手段 1 2は光検出器 1 1の信号を用いて、 従来の技術に関して述べ たような方法により球面収差を検出し、 球面収差を低減する （例えば最小にす る） ように凹レンズ 6の位置を移動させる。 収差検出手段 1 2から出力される 駆動量は波面変換手段 4 (駆動手段 7 ) に送られるとともに、 出力制御手段 1 3にも送られ、 出力制御手段 1 3は入力された収差検出手段 1 2からの出力 (この例では駆動手段 7の駆動量） に応じて光源 1の出力を制御する。
出力制御手段 1 3は、 既に述べたように、 収差検出手段 1 2から出力される 駆動手段 7への駆動量とこれに対応する最適な記録パワーとの関係を、 学習手 段 51により予め学習する。 図 4は、 光記録媒体 9の概略平面図である。 光記 録媒体 9は、 ユーザ一データを記録するための情報記録領域 3 1の他に、 特定 のデータを試験的に記録してその信号品質を測定し、 最適な記録条件を求める 学習動作を行うためのテスト記録領域 32を有している。 図 5に示すように、 テスト記録領域 32の複数の区間 32 (1) 〜32 (K) の各々には、 異なる 出力でテストデ一夕が記録される。
図 6は、 学習手段 51が実行する学習動作の手順を示すフローチャートであ る。 学習手段 5 1は、 処理を開始すると、 テストデ一夕を書き込む対象とする 情報層を第 1層 （例えば情報層 9 a) に設定する （S 1) 。 次に、 学習手段 5 1は、 対象とする情報層に適した駆動量を収差検出手段 12に設定させる。 そ れにより、 駆動手段 7は、 検出次数の球面収差を補償するように波面変換手段 4を駆動する。 次に、 学習手段 5 1は、 光源 1の出力 Pを、 初期値 P 0に設定 する （S 3) 。 次に、 学習手段 51は、 光源 1を駆動することにより、 例えば テスト記録領域の区間 32 (1) にテストデ一タを書き込む （S 4) 。 次に、 学習手段 5 1は、 出力 Pが最終の出力であるか否かを判定し （S 5) 、 出力 P が最終の出力でなければ （S 5で No) 、 出力 Pを増加させ （S 6) 、 ステツ プ S 3〜S 5の処理を再度実行する。 すなわち、 学習手段 51は、 出力 Pが初 期値 P 0から最終値に至るまで、 出力 Pを順次増加させつつ、 テストデ一夕の 書き込みを実行する。 学習手段 51は、 出力 Pが上昇する毎に、 例えば区間 3 2 (1) 〜32 (K) にテストデータを順に記録する。
テストデータの書き込みが終了すると （S 5で Ye s) 、 学習手段 5 1は、 例えば区間 32 (1) 〜32 (K) から順にテストデ一夕を光検出器 1 1に読 み出させる （S 7) 。 次に、 学習手段 5 1は、 読み出されたテストデータのジ ッ夕 （基準となるクロックに対する再生されたデ一夕位置の変動量） を測定す る （S 8) 。 次に、 学習手段 51は、 最良のジッ夕に対応する出力 Pを判定す る （S 9) 。 次に、 判定された出力 Pを最適記録パワーとして、 駆動量と関連 づけて、 学習データメモリ 52に記憶させる （S 10) 。 次に、 学習手段 5 1 は、 情報層が最終層であるか否かを判定し （S 11) 、 最終層でなければ、 学 習手段 51は、 対象とする情報層を次の層へ設定し （S 12) 、 ステップ S 2 以下の処理を再び実行する。 一方、 ステップ S 1 1の判定において、 情報層が 最終層であれば、 学習手段 5 1は学習動作を終了する。
以上の学習動作を通じて、 学習データとして、 複数の駆動量に対応する最適 記録パワーが取得され、 学習データメモリ 5 2に記憶される。 光記録媒体 9が 3層の情報層 9 a、 9 b、 9 cを有する場合には、 例えば図 7に示す 3個のデ 一夕点 Q l、 Q 2、 Q 3に対応する駆動量と最適記録パワーの組が学習により 得られる。 区間 3 2 ( 1 ) 〜3 2 (K) には、 全体で光記録媒体 9の約一周分 程度が割り当てられるので、 学習では基材厚のムラによる駆動量の変動成分、 すなわち駆動量の交流成分 （高周波成分とも称する） は微小である。 その結果、 図 7にデータ点 Q 1〜Q 3として例示するように、 駆動量の変動しない成分、 すなわち情報層の相違に対応した駆動量の直流成分のみが学習によって取得さ れる。 このため、 学習手段 5 1は、 データ点 Q 1〜Q 3に基づいて、 例えば、 多項式或いはスプライン関数を用いた補間を実行することにより、 図 7に例示 する曲線で描かれる最適記録パワーと駆動量との関係を得る。 得られた関係は、 学習データとして学習デ一夕メモリ 5 2へ格納され、 出力制御手段 1 3による 出力制御に用いられる。
出力制御手段 1 3は、 学習により得た情報に応じて記録パワーを出力するた め、 各情報層のトータル収差と最適な記録パワーとが 1対 1の関係で結びつく ようになり、 光記録媒体の情報層 9 a〜 9 c毎に集光レンズ 8に入射するレ一 ザ光の収束 '発散の割合を調整することができる。 このとき出力制御手段 1 3 に入力される量 （駆動手段 7へ送られる駆動量） には、 上述した通り集光スポ ットが光記録媒体の情報層 9 a〜9 cのうちのどの情報層に位置しているかに 関する情報、 及び球面収差に関する情報が含まれているので、 集光スポットが 光記録媒体の情報層 9 a〜 9 cのうちのどの情報層に位置しているかを別途測 定する必要もない。
従って予め駆動量と最適な記録パワーの関係を初期学習により求めておけば、 記録すべき情報層に関する情報を別途得ることなく、 かつ従来のように情報層 毎に学習すること無く、 簡単なプログラムで記録パワーの最適化を行うことが でき、 装置の起動が早くなる。 また、 従来技術のように収差量をもとにパワー制御を行う場合に比べ、 検出 収差量が 0であっても、 駆動量が 0でなければ、 記録補償を行うので、 基材厚 誤差と記録補償量の関係が単純になるという効果が得られる。
なお、 フィルタ一を通して駆動量を直流成分 （図 3の Dに相当） と高周波成 分 （図 3の に相当） に分離すると、 上記の通り、 直流成分は各情報層に対 応し、 高周波成分は光記録媒体の移動に伴う基材厚み変動 （図 3の A tに相 当） に対応するので、 駆動量の直流成分と高周波成分の積に基づいて出力制御 を行ってもよい。 図 7に例示するように、 各データ点 Q 1〜Q 3における曲線 の傾き G 1〜G 3は、 駆動量に比例するか、 少なくとも駆動量と共に増大する。 従って、 駆動量の高周波成分を直流成分に乗することにより、 最適記録パワー の高周波成分が、 良好な精度で得られる。 図 7に例示する曲線が 2次曲線 （放 物線) であれば、 曲線の傾き G 1〜G 3は駆動量に比例するので、 最適記録パ ヮ一の高周波成分 （図 2の Δ Ρに相当） は、 駆動量の直流成分 Dと高周波成分 △ Dとの積に比例するので、 得られる最適記録パワーの高周波成分の精度は最 も良好となる。
また、 一般に高周波成分の変動量は微小であるため、 直流成分との積をとる ことにより、 高周波成分の振幅を大きくすることができるので、 より精度の高 い光量の制御ができるだけでなく、 直流成分の大きさは集光スポットが位置す る情報層に応じて異なる値となるため、 直流成分と交流成分の積の変動量の最 大振幅を調べれば、 現在記録再生の対象となっている情報層の位置に関する情 報を得ることもできる。
また、 駆動量を微少な高周波成分と大きな直流成分に分離することにより、 それぞれの成分に適した回路系を利用することが可能となる。 更に、 高周波成 分と直流成分を 1対 1の割合で積を取るのではなく、 どちらかに重み付けをし て積をとつても構わない。
また、 光ヘッド装置 1 0 1は、 収差検出手段 1 2から波面変換手段 4 (より 詳しくは駆動手段 7 ) に出力される駆動量をそのまま、 出力制御手段 1 3にフ イードバックした。 これに対し、 図 8に例示する光ヘッド装置 1 0 1 Aのよう に、 凹レンズ 6の駆動量を検出する駆動量検出手段 5 5を設けて、 検出された 駆動量を出力制御手段 1 3にフィードバックしてもよい。 駆動量検出手段 5 5 として、 従来周知の様々な移動量検出器を用いることが可能である。
(実施の形態 2 )
図 9は本発明の実施の形態 2の光へッド装置の構成を示す図である。 図 9に おいて図 1と同一要素については同一番号を付し説明を省略する。 図 9に示す 波面変換手段 1 4は、 液晶素子 6 1が電極 6 2 aと電極 6 2 bとに挟まれた構 造を有している。 周知の通り、 液晶素子に電圧を印加することにより直線偏光 の位相を変化させることができるので、 電極 6 2 a及び 6 2 bとして周知の同 軸状に並んだ複数の輪帯電極を設け、 輪帯電極毎に駆動電圧を変えることによ り、 球面収差を補正することができる。 さらに、 同じく周知のように、 各輪帯 電極を放射状に分割することにより、 コマ収差の補正も可能となる。 以上のよ うに、 実施の形態 2の光ヘッド装置 1 0 2は、 液晶素子 6 1を有した波面変換 手段 1 4を用いるので、 消費電力を少なくすることができ、 またコマ収差の補 正も可能にする。
(実施の形態 3 )
実施の形態 3の光へッド装置を用いた光記録装置について図 1 0を用いて説 明する。 図 1 0に示すように、 この光記録装置 1 0 3は、 光ヘッド装置 1 5、 回転駆動手段 1 7、 回路基板 1 8及び電源 1 9を備えている。 光ヘッド装置 1
5は、 実施の形態 1ないし実施の形態 2による光へッド装置 1 0 1、 1 0 1 A 又は 1 0 2である。 回転駆動手段 1 7は、 モー夕を備えており、 光記録媒体の 一例としての光ディスク 1 6を支持するとともに回転駆動する。 光ディスク 1
6は、 複数の情報層を有している。
光へッド装置 1 5は、 光ディスク 1 6との位置関係に対応する信号を回路基 板 1 8へ送る。 回路基板 1 8はこの信号を演算して、 光ヘッド装置 1 5又は光 へッド装置 1 5内の集光レンズ 8を微動させるための信号を出力する。 光へッ ド装置 1 5もしくは光へッド装置 1 5内の集光レンズ 8はフォーカスサ一ポ駆 動機構 （図示せず） 、 トラッキングサーポ駆動機構 （図示せず） およびこれら の駆動機構を制御し、 情報の読み出し、 または書き込みもしくは消去といった 動作を行うための電気回路を有する回路基板 1 8によって、 光ディスク 1 6に 対してフォーカスサ一ポと、 トラッキングサ一ポを行い、 光ディスク 1 6に対 して、 情報の読み出し、 または書き込みもしくは消去を行う。 電源 1 9は外部 電源との接続部であってもよい。 電源 1 9は、 回路基板 1 8、 光ヘッド装置の 駆動機構、 モー夕 1 7及び集光レンズ駆動装置へ電力を供給する。 なお、 電源 もしくは外部電源との接続端子は、 各駆動回路に個別に設けられていても何ら 問題ない。
本発明の光へッド装置を用いて構成された光記憶装置は、 情報層毎の記録補 償学習が簡素化され、 また記録補償のプログラムも単純化され、 装置の起動が 早くなるという利点を有する。
(実施の形態のまとめ）
以上に述べた本発明の様々な実施の形態は、 以下の通りにまとめることがで さる。
すなわち、 光ヘッド装置は、 光源と、 前記光源からの光を複数の情報層を有 する光記録媒体の所望の情報層に集光する集光手段と、 前記光源と前記集光手 段との間に設けられた波面変換手段と、 前記所望の情報層における集光スポッ トの収差検出手段と、 前記光源の出力を制御する出力制御手段とを有する光へ ッド装置であって、 前記波面変換手段は前記収差検出手段で検出される収差量 を低減するように駆動されると共に、 前記出力制御手段は前記波面変換手段の 駆動量および前記光源の出力の関係を予め学習した情報を有し、 前記集光スポ ットの収差に応じた前記波面変換手段の駆動量と前記情報とに基づき前記光源 の出力制御を行うように構成したことを特徴とする。
上記構成の光へッド装置は、 波面変換手段への出力信号を用いて光源の出力 制御を行うことにより、 複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能にす るばかりか、 従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学習す るのではなく、 波面変換手段の駆動量と光源の出力との関係を学習するように 構成されるので、 学習に要する時間を短くし、 学習のためのプログラムの量も 少なくすることができ、 起動を早めることができる。
好ましくは、 前記光ヘッド装置は、 前記波面変換手段の駆動量を検出する駆 動量検出手段を有し、 前記出力制御手段は前記駆動量検出手段で検出された駆 動量に基づいて前記光源の出力制御を行うことを特徴とする。
この構成により、 光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源 のパヮ一を最適なものに制御することができる。
また、 前記出力制御手段は、 前記波面変換手段に入力される駆動量の直流成 分と交流成分の積に基づいて前記光源の出力制御を行うことが望ましい。
この構成により、 高周波成分の振幅を大きくすることができので、 より精度 の高い光量の制御ができるばかりか、 直流成分と交流成分の積の変動量の最大 振幅を調べれば、 現在記録再生の対象となっている情報層の位置に関する情報 を得ることができるので、 出力制御手段は光記録媒体の各情報層に応じた最適 な光量に光源のパヮ一を制御することができる。
更に、 前記波面変換手段は液晶素子であることが望ましい。
この構成により、 光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源 のパヮ一を最適なものに制御することができる。
また、 前記波面変換手段は、 複数のレンズと前記複数のレンズ間の距離を変 えるために前記複数のレンズのいずれか 1つを駆動するレンズ駆動手段とを有 し、 前記レンズ駆動手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するよ うに駆動されることが望ましい。
この構成により、 光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源 のパワーを最適なものに制御することができる。
更に、 前記出力制御手段は、 前記波面変換手段によって補償できない高次の 球面収差を補償するように、 前記駆動量と前記情報とに基づき前記光源の出力 制御を行うことが望ましい。
また、 光記録装置は、 前記光ヘッド装置と、 光記録媒体を回転させる回転駆 動手段とを備えたものである。
この構成の光記録装置は、 複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能 にするばかりか、 従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学 習するのではなく、 波面変換手段の駆動量および光源の出力の関係を学習する ように構成されるので、 学習に要する時間を短くし、 学習のためのプログラム の量も少なくすることができ、 起動を早めることができる。 また、 光記録方法は、 複数の情報層を有する光記録媒体に光源の集光スポッ トにより情報を記録する光記録方法であって、 前記集光スポットの収差を低減 するように波面変換手段を動作させたときの駆動量および前記光源の出力の関 係を予め学習しておいた後、 前記集光スポットの収差を検出し、 前記収差を低 減するように波面変換手段を駆動し、 前記波面変換手段の駆動量に基づいて前 記光源の出力を制御することを特徴とする。
この構成の光記録方法は、 複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能 にするばかりか、 従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学 習するではなく、 波面変換手段の駆動量および光源の出力の関係を学習するよ うに構成されるので、 学習に要する時間を短くし、 学習のためのプログラムの 量も少なくすることができ、 起動を早めることができる。
本発明は詳細に説明されたが、 上記した説明は、 全ての局面において、 例示 であって、 本発明がそれに限定されるものではない。 例示されていない無数の 変形例が、 この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 産業上の利用可能性
本発明による光ヘッド装置、 光記録装置及び光記録方法は、 複数の情報層を 有する光記録媒体に対しても収差量と最適記録補償 *との関係を学習するのに 要する学習時間を増大させることなく、 情報層毎に最適な記録特性を得ること を可能にするものであり、 産業上有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 光源と、
前記光源からの光を複数の情報層を有する光記録媒体の所望の情報層に集光 する集光手段と、
前記光源と前記集光手段との間に設けられた波面変換手段と、
前記所望の情報層における集光スポットの収差検出手段と、
前記光源の出力を制御する出力制御手段とを有する光へッド装置において、 前記波面変換手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するように 駆動されると共に、
前記出力制御手段は前記波面変換手段の駆動量および前記光源の出力の関係 を予め学習した情報を有し、 前記集光スポットの収差に応じた前記波面変換手 段の駆動量と前記情報とに基づき前記光源の出力制御を行うように構成したこ とを特徴とする光ヘッド装置。
2 . 前記波面変換手段の駆動量を検出する駆動量検出手段を有し、 前記出力制御手段は前記駆動量検出手段で検出された駆動量に基づいて前記 光源の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲 1記載の光へッド装置。
3 . 前記出力制御手段は、 前記波面変換手段に入力される駆動量の直流成 分と交流成分の積に基づいて前記光源の出力制御を行うことを特徴とする請求 の範囲 1または 2記載の光へッド装置。
4 . 前記波面変換手段は液晶素子であることを特徴とする請求の範囲 1〜 3の何れか 1項に記載の光へッド装置。
5 . 前記波面変換手段は、 複数のレンズと前記複数のレンズ間の距離を変 えるために前記複数のレンズのいずれか 1つを駆動するレンズ駆動手段とを有 し、 前記レンズ駆動手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するよ うに駆動されることを特徴とする請求の範囲 1〜4の何れか 1項に記載の光へ ッド装置。
6 . 前記出力制御手段は、 前記波面変換手段によって補償できない高次の 球面収差を補償するように、 前記駆動量と前記情報とに基づき前記光源の出力 制御を行うことを特徴とする請求の範囲 1〜 5の何れか 1項に記載の光へッド 装置。
7 . 請求の範囲 1〜6のいずれか 1項に記載の光へッド装置と、 光記録媒体を回転させる回転駆動手段とを備えた光記録装置。
8 . 複数の情報層を有する光記録媒体に光源の集光スポットにより情報を 記録する光記録方法であって、
前記集光スポットの収差を低減するように波面変換手段を動作させたときの 駆動量および前記光源の出力の関係を予め学習しておいた後、
前記集光スポットの収差を検出し、
前記収差を低減するように波面変換手段を駆動し、
前記波面変換手段の駆動量に基づいて前記光源の出力を制御することを特徴 とする光記録方法。
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