JP2007141377A - 光記録再生装置における球面収差補正方法及び光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】球面収差補正手段を用いて球面収差補正を行う光記録再生装置において、フォーカスエラー信号の「Ｓ字カーブ」の振幅値を用いずに、球面収差を短時間で適正に補正することが可能な球面収差補正方法を提供する。
【解決手段】収差制御手段３２により、第１の過程において、球面収差補正手段１６をフォーカスループゲイン値が最大となる設定状態とし、第２の過程において、フォーカスアクチェータにトラッキングエラー信号Ｔ１の振幅値が最大となるオフセット値を与えた後、再び第１の過程を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に対して情報を記録または再生する光記録再生装置において光記録媒体のカバー層の厚み誤差によって生ずる球面収差を補正する球面収差補正方法及びこのような球面収差補正方法を実行することができる光記録再生装置に関する。

従来、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）等の光記録媒体に代表される低記録密度の光ディスクにおいては、ディスクのカバー層の厚み誤差（厚さずれ）によって生じる球面収差の影響は無視することができていた。

しかし、近年において提案されている短波長レーザ光及び高開口数の対物レンズを使用する高記録密度の光ディスクにおいては、ディスクカバー層の厚み誤差の許容量が小さく、厚み誤差が許容量から外れると、光記録媒体の記録層に集光される光束において許容量を越える無視できない球面収差が発生する。すると、記録層におけるレーザ光の集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化してしまう。

この球面収差は、光記録媒体に照射する光束の波長に反比例し、対物レンズの開口数の４乗に比例するため、光束の波長が短く、対物レンズの開口数が大きいほど、記録再生特性に対するディスクカバー層の厚み誤差の許容量は少なくなる。したがって、記録密度を高めるために使用する光束の波長を短くし、対物レンズの開口数を大きくした光記録再生装置においては、記録再生特性を悪化させないためには、光ディスクのカバー層の厚み誤差によって生じる球面収差を補正することが必要になる。

従来、対物レンズにより光記録媒体の記録層に集光され記録層において反射され対物レンズを経た反射光を球面収差補正手段であるビームエキスパンダに通し、ビームエキスパンダを光軸上で移動させることにより、球面収差を補正するようにした光記録再生装置が提案されている。

このような記録再生装置においては、ビームエキスパンダを経た反射光を光検出器により受光し、この光検出器からの出力信号に基づいて演算回路によりフォーカスエラー信号を求めるとともに、ビームエキスパンダを光軸上で移動させ、ビームエキスパンダの各位置において対物レンズを光軸方向に移動させることにより、演算回路により求められるフォーカスエラー信号のいわゆる「Ｓ字カーブ」を表出させる。そして、この「Ｓ字カーブ」の振幅値が最大となるビームエキスパンダの位置を探して、ビームエキスパンダをその位置に設定することにより、球面収差を補正するようにしている。

特開２００３−１４１７６６公報 特開２００４−２４１１００公報

ところで、前述のような光記録再生装置において、「Ｓ字カーブ」の振幅値を測定するには、「Ｓ字カーブ」における最大値及び最小値を求める必要があるため、これら最大値及び最小値が表れるまで対物レンズを合焦点から光軸方向に移動させる必要がある。

一般に、対物レンズを移動操作するアクチュエータは、高周波になるにしたがって感度が低下する周波数特性を有しているため、対物レンズを高速で移動させることは難しい。そのため、「Ｓ字カーブ」を表出させるために要する時間を短縮するには限界がある。したがって、「Ｓ字カーブ」の振幅測定には多くの時間を要し、球面収差の補正が完了するまでの時間を短縮することは困難である。

また、２層以上の記録層が積層された多層ディスクを用いる場合には、表出する「Ｓ字カーブ」がいずれの記録層のものかを分別しなければならない。ディスクの面振れも考慮して「Ｓ字カーブ」がいずれの記録層のものかを分別するには複雑な処理が必要であり、簡易なシステムでは行えない。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、球面収差補正手段を用いて球面収差補正を行う光記録再生装置において、フォーカスエラー信号の「Ｓ字カーブ」の振幅値を用いずに、球面収差を短時間で適正に補正することが可能な球面収差補正方法を提供するとともに、このような球面収差補正方法を実行することができる光記録再生装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る面光源装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
本発明に係る光記録再生装置における球面収差補正方法は、光源とこの光源から出射されるレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと光記録媒体において反射され対物レンズを経た反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段とこの球面収差補正手段を経た反射光を受光する光検出器とこの光検出器からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を求める演算回路とフォーカスエラー信号に基づいて対物レンズの位置を制御するフォーカスアクチュエータと球面収差補正手段を制御する収差制御手段とを有する光記録再生装置において、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスアクチュエータによりフォーカスサーボを行った状態で球面収差補正手段を異なるＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）の設定状態に変化させ各点においてフォーカスループゲイン値を求めるとともに求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）のフォーカスループゲイン値に基づいてフォーカスループゲイン値が最大となる球面収差補正手段の設定状態を近似式により求め求められた設定状態に球面収差補正手段を設定する第１の過程と、フォーカスアクチェータに異なるＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）のオフセット値を与え各点においてトラッキングエラー信号の振幅値を求めるとともに求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）のトラッキングエラー信号の振幅値に基づいてトラッキングエラー信号の振幅値が最大となるフォーカスアクチュエータのオフセット値を近似式により求め求められたオフセット値をフォーカスアクチェータに与える第２の過程とを有し、第１の過程の後に、第２の過程を実行し、再び第１の過程を実行することにより、球面収差補正手段の設定状態を光記録媒体における球面収差量が最小となる設定状態とすることを特徴とするものである。

〔構成２〕
本発明に係る光記録再生装置における球面収差補正方法は、構成１を有する光記録再生装置における球面収差補正方法において、第１及び第２の過程において使用する近似式は、〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式であることを特徴とするものである。

〔構成３〕
本発明に係る光記録再生装置は、光源と、光源から出射されるレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、光記録媒体において反射され対物レンズを経た反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段と、球面収差補正手段を経た反射光を受光する光検出器と、光検出器からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を求める演算回路と、フォーカスエラー信号に基づいて対物レンズの位置を制御するフォーカスアクチュエータと、球面収差補正手段及びフォーカスアクチュエータを制御する収差制御手段とを備え、収差制御手段は、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスアクチュエータによりフォーカスサーボを行った状態で球面収差補正手段を異なる３点以上の設定状態に変化させ各点においてフォーカスループゲイン値を求めるとともに求められた３個以上のフォーカスループゲイン値に基づいてフォーカスループゲイン値が最大となる球面収差補正手段の設定状態を近似式により求めてこの設定状態に球面収差補正手段を設定する第１の過程を実行し、次に、フォーカスアクチェータに異なる３点以上のオフセット値を与え各点においてトラッキングエラー信号の振幅値を求めるとともに求められた３個以上のトラッキングエラー信号の振幅値に基づいてトラッキングエラー信号の振幅値が最大となるフォーカスアクチュエータのオフセット値を近似式により求めてこのオフセット値をフォーカスアクチェータに与える第２の過程を実行し、再び第１の過程を実行することにより、球面収差補正手段の設定状態を光記録媒体における球面収差量が最小となる設定状態とすることを特徴とするものである。

〔構成４〕
本発明に係る光記録再生装置は、構成３を有する光記録再生装置において、球面収差補正手段は、ビームエキスパンダ、コリメータレンズ、または、液晶光学素子のいずれかであることを特徴とするものである。

本発明に係る光記録再生装置における球面収差補正方法においては、構成１を有することにより、第１の過程により球面収差補正手段をフォーカスループゲイン値が最大となる設定状態とし、第２の過程によりフォーカスアクチェータにトラッキングエラー信号の振幅値が最大となるオフセット値を与え、再び第１の過程を実行するので、使用する光記録媒体が１層ディスク、２層ディスク、または、多層ディスクのいずれであるかに拘わらず、ディスクカバー層の厚み誤差によって発生する球面収差の補正値を数点（３点以上）の測定により簡単に求めることができ、球面収差の補正及び調整を短時間で正確に行うことができる。

また、この球面収差補正方法においては、構成２を有することにより、第１及び第２の過程において〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式を近似式として使用するので、フォーカスループゲイン値が最大となる設定状態及びトラッキングエラー信号の振幅値が最大となるオフセット値を容易に求めることができる。

そして、本発明に係る光記録再生装置においては、構成３を有することにより、第１の過程により球面収差補正手段をフォーカスループゲイン値が最大となる設定状態とし、第２の過程によりフォーカスアクチェータにトラッキングエラー信号の振幅値が最大となるオフセット値を与え、再び第１の過程を実行するので、使用する光記録媒体が１層ディスク、２層ディスク、または、多層ディスクのいずれであるかに拘わらず、ディスクカバー層の厚み誤差によって発生する球面収差の補正値を数点（３点以上）の測定により簡単に求めることができ、球面収差の補正及び調整を短時間で正確に行うことができる。

また、この光記録再生装置においては、構成４を有することにより、球面収差補正手段として、ビームエキスパンダ、コリメータレンズ、または、液晶光学素子のいずれかを有するので、構成を複雑化することなく、球面収差の補正及び調整を正確に行うことができる。

すなわち、本発明は、球面収差補正手段を用いて球面収差補正を行う光記録再生装置において、フォーカスエラー信号の「Ｓ字カーブ」の振幅値を用いずに、球面収差を短時間で適正に補正することが可能な球面収差補正方法を提供できるとともに、このような球面収差補正方法を実行することができる光記録再生装置を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔光記録再生装置の構成〕
図１は、本発明に係る光記録再生装置の構成を示すブロック図である。

本発明に係る光記録再生装置は、図１に示すように、光源として、例えば、半導体レーザ素子４を有し、この半導体レーザ素子４より出射されたレーザ光Ｌ１を、光記録媒体でとなる例えば光ディスクＤへ導き、この光ディスクＤからの反射光を検出する光ピックアップを構成する光学系を有している。

すなわち、この光記録再生装置において、半導体レーザ素子４より出射されたレーザ光Ｌ１は、コリメータレンズ８により平行光束とされ、グレーティング１０を経て、偏光ビームスプリッタ１２に入射される。グレーティング１０は、入射されたレーザ光Ｌ１を回折させ、３本以上の光束に分岐させる。偏光ビームスプリッタ１２は、入射されたレーザ光Ｌ１のうちの一定の偏光成分（Ｐ偏光成分）を透過させ、これに直交する方向の偏光成分（Ｓ偏光成分）を反射する偏光膜を有している。ここで偏光ビームスプリッタ１２において反射されたレーザ光Ｌ１の一部の成分は、レーザモニタ検出器１４に入射される。このレーザモニタ検出器１４は、レーザ光Ｌ１の一部を受けることにより、半導体レーザ素子４からの出射光の出力をモニタするためのものである。

偏光ビームスプリッタ１２を透過したレーザ光Ｌ１は、球面収差補正手段となるビームエキスパンダ１６に入射される。このビームエキスパンダ１６は、光軸上に配置された第１レンズ１６Ａ及び第２レンズ１６Ｂとから構成され、これら第１レンズ１６Ａ及び第２レンズ１６Ｂ間の距離を調整されることによって、入射されたレーザ光Ｌ１のビーム径を調整して透過させる。

ビームエキスパンダ１６を経たレーザ光Ｌ１は、立ち上げミラー１８に入射される。立ち上げミラー１８は、入射されたレーザ光Ｌ１を反射して立ち上げる。立ち上げミラー１８を経たレーザ光Ｌ１は、１／４波長板２０を経ることにより円偏光状態となされて、対物レンズ２２に入射される。対物レンズ２２は、入射されたレーザ光Ｌ１を光ディスクＤの記録層上に集光して照射し、光スポットを形成する。

光ディスクＤの記録層により反射された反射光は、対物レンズ２２を経て平行光束となされ、１／４波長板２０を経て直線偏光状態となされて、立ち上げミラー１８及びビームエキスパンダ１６を経て、偏光ビームスプリッタ１２に戻る。ここで、反射光はＳ偏光となっているため、偏光ビームスプリッタ１６において反射されて、検出レンズ２４に入射される。検出レンズ２４は、入射された反射光を収束光束として、シリンドリカルレンズ２６に入射させる。シリンドリカルレンズ２６は、入射された反射光に非点収差を生じさせて、光検出器２８に入射させる。光検出器２８は、反射光を受光することにより、この反射光に応じた検出出力を生成して出力する。この光検出器２８は、例えば、受光面が放射状に４分割されたいわゆる「４分割センサ」等である。

光検出器２８からの検出出力は、演算回路３０に送られる。演算回路３０は、光検出器２８から送られる検出出力に基づいて、光ディスクＤからの再生信号や、フォーカスエラー信号Ｆ１及びトラッキングエラー信号Ｔ１等の必要な信号を生成する。演算回路３０により得られたフォーカスエラー信号Ｆ１は、フォーカスアクチュエータ駆動回路３５に送られる。フォーカスアクチュエータ駆動回路３５は、フォーカスエラー信号Ｆ１に基づいて図示しないフォーカスアクチュエータを制御して、対物レンズ２２を光軸方向に移動操作し、フォーカスサーボ動作を実行する。

そして、この光記録再生装置は、収差制御手段３２を備えている。この収差制御手段３２は、例えば、マイクロコンピュータ等の信号処理装置（ＣＰＵ）５０を有して構成されている。この収差制御手段３２においては、演算回路３０により得られたフォーカスエラー信号Ｆ１は、位相補償回路５１及び加算器５２を経て、フォーカスアクチュエータ駆動回路３５に送られる。通常のフォーカスサーボ動作の実行時には、加算器５２においてはなんらの信号も加算されない。また、フォーカスエラー信号Ｆ１は、加算器５２を経る前に分岐され、フィルタ５３を経て、測定回路５４に送られる。測定回路５４は、フォーカスエラー信号のサンプリング値を信号処理装置５０のＡ端子に送る。そして、フォーカスエラー信号Ｆ１は、加算器５２を経た後にも分岐され、フィルタ５５を経て、測定回路５６に送られる。測定回路５６は、フォーカスエラー信号のサンプリング値を信号処理装置５０のＢ端子に送る。

信号処理装置５０は、サイン波発生回路３３を制御してサイン波を発生させる。このサイン波は、加算器５２に送られ、フォーカスエラー信号Ｆ１に加算される。

また、この収差制御手段３２においては、演算回路３０により得られたトラッキングエラー信号Ｔ１は、位相補償回路５７を経て、図示しないトラッキングアクチュエータ駆動回路に送られる。なお、トラッキングアクチュエータ駆動回路は、トラッキングアクチュエータを制御して、対物レンズ２２を光軸及び光ディスクＤの記録トラックに直交する方向に移動操作する。トラッキングアクチュエータとフォーカスアクチュエータとは、一つのアクチュエータとして構成されている。

また、トラッキングエラー信号Ｔ１は、振幅測定回路５８に送られる。振幅測定回路５８は、トラッキングエラー信号Ｔ１の振幅値を測定し、測定結果を信号処理装置５０のＴ端子に送る。

そして、信号処理装置５０は、後述するような動作を行って、本発明に係る収差補正方法を実行するため、ビームエキスパンダ１６に対して指示信号Ｓ２を出力するようになっている。信号処理装置５０から出力された指示信号Ｓ２は、駆動手段３４に送られる。

駆動手段３４は、指示信号Ｓ２が入力されて駆動信号Ｓ３を出力する駆動回路３６と、この駆動信号Ｓ３に基づいてビームエキスパンダ１６を駆動する駆動機構３８とにより構成されている。駆動機構３８は、駆動信号Ｓ３に応じて動作するステッピングモータ４２を有している。ステッピングモータ４２には、リードスクリュー４０が連結されている。このリードスクリュー４０には、ビームエキスパンダ１６をなす各レンズのうちの一方のレンズである第２レンズ１６Ｂを保持するレンズホルダ４４のネジ部が螺合されている。レンズホルダ４４は、リードスクリュー４０の正逆回転によって、第２レンズ１６Ｂとともに、リードスクリュー４０に沿って移動操作される。

ビームエキスパンダ１６の第１レンズ１６Ａは、第２レンズ１６Ｂの移動を案内するガイドロッド４６の一端側に固定されている。このガイドロッド４６には、第２レンズ１６Ｂの原点位置を検出するための原点検出器４８が設置されている。

図２は、第２レンズ１６Ｂの位置とフォーカスループゲインの関係を示すグラフである。

ところで、この光記録再生装置において、ビームエキスパンダ１６の第２レンズ１６Ｂの位置を変化させると、球面収差が変化するが、このとき、図２に示すように、球面収差の変化とともにフォーカスループゲイン測定値が変化する。このフォーカスループゲイン測定値は、閉ループを構成する経路内に、加算器５２において単一周波数のサイン波（外乱）を一定時間加算した場合について、信号処理装置５０のＡ端子に入力されるサイン波加算前のフォーカスエラー信号のサンプリング値を一定時間積算した数値Ａと、信号処理装置５０のＢ端子に入力されるサイン波加算後のフォーカスエラー信号のサンプリング値を一定時間積算した数値Ｂとを求め、測定値〔Ｃ＝Ａ／Ｂ〕、または、測定値〔Ｃ＝Ａ−Ｂ〕として求められる。このフォーカスループゲイン測定値は、球面収差量が最小になったときに最大値をとる。また、このとき、トラッキングエラー信号の振幅も最大値をとる。

図３は、フォーカスアクチェータのオフセット値とトラッキングエラー信号の振幅の関係を示すグラフである。

しかし、トラッキングエラー信号の振幅は、図３に示すように、フォーカスアクチェータのオフセット量によって生ずるデフォーカスによって変化する。すなわち、フォーカスアクチェータにおいてデフォーカスが生じている状態においては、球面収差量が最小になったときにトラッキングエラー信号の振幅が最大値とならない。

図４は、第２レンズ１６Ｂの位置とトラッキングエラー信号の振幅値との関係を示すグラフである。

したがって、フォーカスアクチェータにおいてデフォーカスがあると、図４に示すように、フォーカスループゲイン測定値が最大値となる第２レンズ１６Ｂの位置は、トラッキングエラー信号の振幅が最大値となる位置に一致しない。そのため、この光記録再生装置の収差制御手段３２は、以下の第１の過程により、粗調整としての球面収差補正を行い、次に、第２の過程により、デフォーカス量を取り除いた状態でフォーカスサーボ動作が行われるようにし、再び、微調整として第１の過程を実行することにより、球面収差量を最小に追い込んだ最適な補正量が得られるようにする。

第１の過程においては、まず、図２に示すように、フォーカスサーボ動作を行った状態において、ビームエキスパンダ１６の第２レンズ１６Ｂを光軸上でＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）の位置に移動させ、それぞれの位置においてフォーカスループゲイン測定を行う。この第１の過程においては、このようにして求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）の測定値Ｃに基づいて、測定値Ｃが最大となるビームエキスパンダ１６の第２レンズ１６Ｂの位置を近似式により計算して求め、設定する。この近似式としては、〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式を用いることができる。

このようにして最初の第１の過程により求められた第２レンズ１６Ｂの位置は、トラッキングエラー信号の振幅が最大値となる位置に一致しないことに加え、デフォーカスが無いときに得られる位置とも若干ずれがある。

そして、第２の過程においては、まず、図３に示すように、フォーカスアクチェータにＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）のオフセット値を与え、デフォーカスを発生させる。そして、この第２の過程においては、各デフォーカス状態において、トラッキングエラー信号の振幅値を求めるとともに、求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）のトラッキングエラー信号の振幅値に基づいて、トラッキングエラー信号の振幅値が最大となるフォーカスアクチュエータのオフセット値を近似式により計算して求め、設定する。すなわち、この第２の過程は、デフォーカスを取り除いた最適なフォーカスサーボ動作が行われるようにする過程である。

次に、再び第１の過程を実行することにより、球面収差量を最小に追い込んだ最適な補正量が得られる。

なお、実用的には、前述のように第１の過程の後、第２の過程を行い、再び第１の過程を行えばよいが、さらに精度を向上させるためには、第１の過程と第２の過程とを何回か繰返した後に、最後に第１の過程を実行するようにしてもよい。

また、この光記録再生装置においては、球面収差補正手段としては、ビームエキスパンダ１６に限定されず、コリメータレンズ８を光軸方向に移動することとしてもよく、また、液晶光学素子を用いることもできる。

〔収差補正方法（光記録再生装置の動作）〕
次に、前述のように構成された光記録再生装置の動作（収差補正方法）について説明する。以下、Ｎを４とした場合の手順について説明する。

まず、光記録再生装置の動作電源を投入した後、初期準備の実行を行う。この初期準備では、第２レンズ１６Ｂの位置を原点まで移動させる。このとき、原点検出器４８が検出するまで移動させ、その後、逆方向に原点検出器４８が未検出になるまで移動させるようにする。この位置において移動ステップ数ｎを“０”にセットする。第２ビームエキスパンダ１６Ｂを、この原点位置から、予め求めてある標準ディスク（カバー層の厚み誤差が０）に対する最適位置まで移動させる。

図５は、本発明に係る光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）を示すフローチャートである。

そして、この光記録再生装置は、図５中のステップｓｔ１に示すように、球面収差補正の動作を開始する。そして、ステップｓｔ２に進み、第１の過程を実行する。

図６は、本発明に係る光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）における第１の過程を示すフローチャートである。

図６のステップｓｔ７に示すように、第１の過程が開始されると、ステップｓｔ８に進み、フォーカスオフセット、フォーカスゲインキャリブレーションを行い、フォーカスサーボ動作を行うのに必要なパラメータの設定を行い、フォーカスサーボ動作を実行する。次に、ステップｓｔ９に進み、移動ステップ数ｎを“１”にセットして、ステップｓｔ１０に進む。

ステップｓｔ１０では、第２レンズ１６Ｂを第ｎ点目の位置に移動させて、ステップｓｔ１１に進む。なお、最初にステップｓｔ１０が実行されたときには、ｎ＝１である。ステップｓｔ１１では、フォーカスループゲイン測定を行い、ステップｓｔ１２に進む。ステップｓｔ１２では、測定値を保存して、ステップｓｔ１３に進む。

ステップｓｔ１３では、移動ステップ数ｎがＮ（＝４）に等しいかを判別し、移動ステップ数ｎがＮに等しければ（ｎ＝Ｎ＝４）、ステップｓｔ１４に進み、移動ステップ数ｎがＮに等しくなければ（ｎ≠Ｎ＝４）、ステップｓｔ１５に進む。ステップｓｔ１５では、移動ステップ数ｎを１増加させ（ｎ＝ｎ＋１）、ステップｓｔ１０に戻る。

このようにしてステップｓｔ１０に戻ることにより、第２レンズ１６Ｂを第２点目、第３点目及び第４点目の位置に順次移動させ、その都度、フォーカスループゲイン測定を行い、測定値をそれぞれ保存する。

そして、移動ステップ数ｎがＮに等しくなってステップｓｔ１４に進むと、４つの測定値Ｃに基づいて、この測定値Ｃが最大となる第２レンズ１６Ｂの位置を近似式より求める。ここで、４点の位置Ｘｎ及び測定値Ｙｎを（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）、（Ｘ_３，Ｙ_３）、（Ｘ_４，Ｙ_４）とした場合、Ｙが最大となるときのＸの値Ｘmaxは、下記の４つの式（式１）乃至（式４）（〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式）から求まる係数Ａ、Ｂ、Ｃより、以下の（式５）により算出される。

ｙ_１＝ＡＸ_１ ^３＋ＢＸ_１ ^２＋ＣＸ_１＋Ｄ ・・・・・・（式１）
ｙ_２＝ＡＸ_２ ^３＋ＢＸ_２ ^２＋ＣＸ_２＋Ｄ ・・・・・・（式２）
ｙ_３＝ＡＸ_３ ^３＋ＢＸ_３ ^２＋ＣＸ_３＋Ｄ ・・・・・・（式３）
ｙ_４＝ＡＸ_４ ^３＋ＢＸ_４ ^２＋ＣＸ_４＋Ｄ ・・・・・・（式４）
Ｘmax＝｛−Ｂ−√（Ｂ^２−３ＡＣ）｝／（３Ａ） ・・・（式５）

そして、ステップｓｔ１６に進み、ステップｓｔ１４で得られた位置に基づいて、駆動回路３６に向けて指示信号Ｓ２を出力し、第２レンズ１６Ｂを移動させ、ステップｓｔ１７に進み、第１の過程を終了する。

図７は、本発明に係る光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）における第２の過程を示すフローチャートである。

次に、図５のステップｓｔ３に示すように、第２の過程を実行する。

図７のステップｓｔ１８に示すように、第２の過程が開始されると、ステップｓｔ１９に進み、ステップ数ｎを“１”にセットして、ステップｓｔ２０に進む。

ステップｓｔ２０では、フォーカスアクチェータに第ｎのオフセット値を設定し、デフォーカスさせて、ステップｓｔ２１に進む。なお、最初にステップｓｔ２０が実行されたときには、ｎ＝１である。ステップｓｔ２１では、第ｎのオフセット値が設定された状態において、トラッキングエラー信号の振幅測定を行い、ステップｓｔ２２に進む。ステップｓｔ２２では、測定値を保存して、ステップｓｔ２３に進む。

ステップｓｔ２３では、ステップ数ｎがＮ（＝４）に等しいかを判別し、ステップ数ｎがＮに等しければ（ｎ＝Ｎ＝４）、ステップｓｔ２４に進み、ステップ数ｎがＮに等しくなければ（ｎ≠Ｎ＝４）、ステップｓｔ２５に進む。ステップｓｔ２５では、移動ステップ数ｎを１増加させ（ｎ＝ｎ＋１）、ステップｓｔ２０に戻る。

このようにしてステップｓｔ２０に戻ることにより、フォーカスアクチェータに第２、第３及び第４のオフセット値が順次設定され、その都度、トラッキングエラー信号の振幅測定を行い、測定値をそれぞれ保存する。

そして、ステップ数ｎがＮに等しくなってステップｓｔ２４に進むと、４つの測定値に基づいて、この測定値が最大となるオフセット値を近似式より求める。ここで、４つのオフセット値Ｘｎ及び測定値Ｙｎを（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）、（Ｘ_３，Ｙ_３）、（Ｘ_４，Ｙ_４）とした場合、Ｙが最大となるときのＸの値Ｘmaxは、下記の４つの式（式６）乃至（式９）（〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式）から求まる係数Ａ、Ｂ、Ｃより、以下の（式１０）により算出される。

ｙ_１＝ＡＸ_１ ^３＋ＢＸ_１ ^２＋ＣＸ_１＋Ｄ ・・・・・・（式６）
ｙ_２＝ＡＸ_２ ^３＋ＢＸ_２ ^２＋ＣＸ_２＋Ｄ ・・・・・・（式７）
ｙ_３＝ＡＸ_３ ^３＋ＢＸ_３ ^２＋ＣＸ_３＋Ｄ ・・・・・・（式８）
ｙ_４＝ＡＸ_４ ^３＋ＢＸ_４ ^２＋ＣＸ_４＋Ｄ ・・・・・・（式９）
Ｘmax＝｛−Ｂ−√（Ｂ^２−３ＡＣ）｝／（３Ａ） ・・（式１０）

そして、ステップｓｔ２６に進み、ステップｓｔ２４で得られたオフセット値に基づいて、フォーカスアクチュエータに向けてフォーカスアクチュエータ指示信号Ｆ２を出力し、デフォーカスを取り除いた最適なフォーカスサーボを行い、ステップｓｔ２７に進み、第２の過程を終了する。

次に、図５のステップｓｔ４に示すように、再び、前述した第１の過程を実行する。２回目の第１の過程の実行の後、ステップｓｔ５に進み、得られた第２レンズ１６Ｂの位置を最終値として保存し、この最終値に基づく駆動回路３６に向けて指示信号Ｓ２を出力し、第２レンズ１６Ｂを移動させて、ステップｓｔ６に進み、球面収差補正を終了する。この光記録再生装置においては、このようにして、球面収差補正を終了した後は、通常の記録再生動作を実行する。

なお、この光記録再生装置及び収差補正方法において、第１の過程及び第２の過程における測定点は、それぞれ３以上であればよく、この数に限定はない。測定点がＮ個である場合には、近似式として〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式を用いることにより、それぞれの過程における最適値を求めることができる。また、前述したように、第１の過程の後、第２の過程を行い、再び第１の過程を行えば実用的には問題ないが、さらに精度を向上させるためには、第１の過程と第２の過程とを何回か繰返した後に、最後に第１の過程を実行するようにしてもよい。

本発明に係る光記録再生装置の構成を示すブロック図である。 前記光記録再生装置における第２レンズの位置とフォーカスループゲインの関係を示すグラフである。 前記光記録再生装置におけるフォーカスアクチェータのオフセット値とトラッキングエラー信号の振幅の関係を示すグラフである。 前記光記録再生装置における第２レンズの位置とトラッキングエラー信号の振幅値との関係を示すグラフである。 前記光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）を示すフローチャートである。 前記光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）における第１の過程を示すフローチャートである。 前記光記録再生装置の球面収差補正動作（収差補正方法）における第２の過程を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 半導体レーザ素子
８ コリメータレンズ
１０ グレーティング
１２ 偏光ビームスプリッタ
１４ レーザモニタ検出器
１６ ビームエキスパンダ
１６Ａ 第１レンズ
１６Ｂ 第２レンズ
１８ 立ち上げミラー
２０ １／４波長板
２２ 対物レンズ
２４ 検出レンズ
２６ シリンドリカルレンズ
２８ 光検出器
３０ 演算回路
３２ 収差制御手段
３３ サイン波発生回路
３４ 駆動手段
３６ 駆動回路
３８ 駆動機構
４０ リードスクリュー
４２ ステッピングモータ
４４ レンズホルダ
４６ ガイドロッド
４８ 原点検出器
５０ 信号処理装置
５１ 位相補償回路
５２ 加算器
５３ フィルタ
５４ 測定回路
５５ フィルタ
５６ 測定回路
５７ 位相補償回路
５８ 振幅測定回路
Ｄ 光ディスク（光記録媒体）
Ｆ１ フォーカスエラー信号
Ｆ２ フォーカスアクチュエータ指示信号
Ｔ１ トラッキングエラー信号
Ｓ２ 指示信号
Ｓ３ 駆動信号

Claims (4)

1. 光源と、この光源から出射されるレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体において反射され前記対物レンズを経た反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段と、この球面収差補正手段を経た前記反射光を受光する光検出器と、この光検出器からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を求める演算回路と、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御するフォーカスアクチュエータと、前記球面収差補正手段を制御する収差制御手段とを有する光記録再生装置において、
   前記フォーカスエラー信号に基づいて前記フォーカスアクチュエータによりフォーカスサーボを行った状態で、前記球面収差補正手段を異なるＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）の設定状態に変化させ、各点においてフォーカスループゲイン値を求めるとともに、求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）のフォーカスループゲイン値に基づいて、フォーカスループゲイン値が最大となる前記球面収差補正手段の設定状態を近似式により求め、求められた設定状態に前記球面収差補正手段を設定する第１の過程と、
   前記フォーカスアクチェータに異なるＮ点（ただし、Ｎは３以上の整数）のオフセット値を与え、各点においてトラッキングエラー信号の振幅値を求めるとともに、求められたＮ個（ただし、Ｎは３以上の整数）のトラッキングエラー信号の振幅値に基づいて、トラッキングエラー信号の振幅値が最大となる前記フォーカスアクチュエータのオフセット値を近似式により求め、求められたオフセット値を前記フォーカスアクチェータに与える第２の過程とを有し、
   前記第１の過程の後に、前記第２の過程を実行し、再び前記第１の過程を実行することにより、前記球面収差補正手段の設定状態を前記光記録媒体における球面収差量が最小となる設定状態とする
   ことを特徴とする光記録再生装置における球面収差補正方法。
2. 前記第１及び第２の過程において使用する近似式は、〔Ｎ−１〕次関数の連立方程式であることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置における球面収差補正方法。
3. 光源と、
   前記光源から出射されるレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、
   前記光記録媒体において反射され前記対物レンズを経た反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段と、
   前記球面収差補正手段を経た前記反射光を受光する光検出器と、
   前記光検出器からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を求める演算回路と、
   前記フォーカスエラー信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御するフォーカスアクチュエータと、
   前記球面収差補正手段及び前記フォーカスアクチュエータを制御する収差制御手段とを備え、
   前記収差制御手段は、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記フォーカスアクチュエータによりフォーカスサーボを行った状態で前記球面収差補正手段を異なる３点以上の設定状態に変化させ各点においてフォーカスループゲイン値を求めるとともに求められた３個以上のフォーカスループゲイン値に基づいてフォーカスループゲイン値が最大となる前記球面収差補正手段の設定状態を近似式により求めてこの設定状態に前記球面収差補正手段を設定する第１の過程を実行し、次に、前記フォーカスアクチェータに異なる３点以上のオフセット値を与え各点においてトラッキングエラー信号の振幅値を求めるとともに求められた３個以上のトラッキングエラー信号の振幅値に基づいてトラッキングエラー信号の振幅値が最大となる前記フォーカスアクチュエータのオフセット値を近似式により求めてこのオフセット値を前記フォーカスアクチェータに与える第２の過程を実行し、再び前記第１の過程を実行することにより、前記球面収差補正手段の設定状態を前記光記録媒体における球面収差量が最小となる設定状態とする
   ことを特徴とする光記録再生装置。
4. 前記球面収差補正手段は、ビームエキスパンダ、コリメータレンズ、または、液晶光学素子のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の光記録再生装置。

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