JP2007323790A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な記録品位を得るための安定した収差検出を行える光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】トラッキングサーボ状態で光ディスクに記録されているピットからの反射光から得られるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比と球面収差との相関関係を予め求めて光情報記録再生装置に記憶しておき、光ディスクへの情報記録に際して、RF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比を算出し、記憶している相関関係と算出結果とを比較して、算出結果が無収差状態となるように、収差補正光学系及び駆動機械系にフィードバックをかけて補正制御を行う。
【選択図】図2

Description

本発明は、レーザ光にて光記録媒体に信号の記録動作を行う光情報記録再生装置に関するものである。
光ディスク等の光記録媒体への情報記録は、記録データをEFM(Eight to Fourteen Modulation)方式や8−16変調方式で変調し、この変調信号に基づき記録パルスを形成し、この記録パルスに基づいてレーザ光の強度や照射タイミングを制御し、光記録媒体上に記録ピットを形成することにより行われる。
この光情報記録においては、高密度、大容量の光記録媒体への記録及び再生には対物レンズのNAを大きくすることが有効であるが、この高密度、大容量において、レーザ光スポット径が許容できるバラツキ範囲は大幅に縮小され、また、光記録媒体、及び、光ピックアップの許容される製造誤差(媒体:厚み、反り、ピックアップ:レンズチルトetc)も大幅に縮小される。
従来の光情報記録再生装置においては、光記録媒体上に照射されるレーザ光スポット径を、RF信号のレベルから検出し、同スポットに対する最適ストラテジを、既にメモリに記憶されているストラテジテーブルから読み出して記録することで、スポット径のバラツキを許容する制御方法が提案されている(特開2006−85842号公報「光ディスク記録再生装置の記録制御方法:三洋電機」)。
また、光記録媒体、及び、光ピックアップの許容される製造誤差は、その製造誤差による収差発生が課題となり、その収差発生を抑制する手段として、コリメートレンズの後に順次、第1負レンズ,第2正レンズを配置し、光記録媒体の基板の厚みが増加するときは第1負レンズと第2正レンズの光軸上の間隔を減少させ、光記録媒体の基板の厚みが減少するときは第1負レンズと第2正レンズの光軸上の間隔を増加させることで、収差発生を抑制する方法(特開平9−197264号公報「ディスク基板厚み可変の対物光学系:マーク」)や、補助レンズを備えるピックアップを用いて、光記録媒体の有する基板の厚さに対応して、対物レンズと補助レンズとの距離を、任意に変化させることで収差抑制する方法(特開平9−251662号公報「記録媒体記録再生装置および記録媒体記録再生方法:ソニー」)が提案されている。
特開2006−85842号公報 特開平9−197264号公報 特開平9−251662号公報
光ディスク記録再生装置において、良好な記録品位を得るためには、「記録媒体上に照射されるレーザスポット径の最適化」、「レーザスポット、及び、記録媒体に最適化されたストラテジ選択」、「製造誤差において発生する収差の抑制」が必要事項となる。
しかしながら、特開2006−85842号公報に開示される「光ディスク記録再生装置の記録制御方法:三洋電機」においては、そのレーザ光スポットに対するストラテジの最適化はおこなわれているものの、収差の管理が未実施である。 特開平9−197264号公報に開示される「ディスク基板厚み可変の対物光学系:マーク」においては、収差の補正手段が示されているが、その収差の検出方法までは言及されていない。
また、特開平9−251662号公報に開示される「記録媒体記録再生装置および記録媒体記録再生方法:ソニー」においては、FE(Focus Error)信号の検出において記録媒体基板厚の検出をおこなう方法が示されていが、FE信号においては、デフォーカス影響と記録媒体基板厚影響の分離検出が困難であることが予想される。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な記録品位を得るための安定した収差検出を行える光情報記録再生装置を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するために、光記録媒体に対して光ピックアップからレーザ光を照射し、前記光記録媒体に記録対象情報に対応するピットを形成して情報を記録する光情報記録再生装置において、トラッキングサーボ状態で前記光記録媒体に記録されているピットからの反射光から得られるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値を検出する振幅値検出手段と、前記振幅値検出手段によって検出された最小ピット振幅値と最大ピット振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況を判定する収差状況判定手段と、前記判定された収差状況に応じて、前記レーザ光スポットの収差を補正する収差補正手段とを備えている光情報記録再生装置を提案する。
本発明の光情報記録再生装置によれば、トラッキングサーボ状態で光記録媒体に記録されているピットからの反射光から得られるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況が判定され、この収差状況に応じて、レーザ光スポットの収差が補正される。
また、本発明は前記目的を達成するために、光記録媒体に対して光ピックアップからレーザ光を照射し、前記光記録媒体に記録対象情報に対応するピットを形成して情報を記録する光情報記録再生装置において、非トラッキングサーボ状態で前記光記録媒体からの反射光から得られるRF信号の包絡線の最小振幅値と最大振幅値を検出する振幅値検出手段と、前記振幅値検出手段によって検出された最小振幅値と最大振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況を判定する収差状況判定手段と、前記判定された収差状況に応じて、前記レーザ光スポットの収差を補正する収差補正手段とを備えている光情報記録再生装置を提案する。
本発明の光情報記録再生装置によれば、非トラッキングサーボ状態で光記録媒体からの反射光から得られるRF信号の包絡線の最小振幅値と最大振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況が判定され、この収差状況に応じて、レーザ光スポットの収差が補正される。
本発明の光情報記録再生装置によれば、トラッキングサーボ状態におけるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値からレーザ光スポットに含まれる収差状況を判定でき、この収差状況に応じてレーザ光スポットの収差を補正することができるので、安定した収差の検出及び判定により正確なマークおよびスペースのピット形成が可能となり、低エラーレート、ワイドマージンといった高記録品位及び高密度大容量光記録媒体への情報記録において良好な記録品位を得ることができる。
また、本発明の光情報記録再生装置によれば、非トラッキングサーボ状態におけるRF信号の包絡線の最小振幅値と最大振幅値からレーザ光スポットに含まれる収差状況を判定でき、この収差状況に応じてレーザ光スポットの収差を補正することができるので、安定した収差の検出及び判定により正確なマークおよびスペースのピット形成が可能となり、低エラーレート、ワイドマージンといった高記録品位及び高密度大容量光記録媒体への情報記録において良好な記録品位を得ることができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態における光情報記録装置の構成及び光ディスク(光記録媒体)を示す図である。図において、10は光ディスクで、周知のDVD、HD−DVD、Blu−rayディスク等の光記録媒体である。
100は光情報記録装置で、光ピックアップ110と、レーザダイオード(以下、LDと称する)ドライバ121、スライサ122、復調回路123、特性値検出部124、ワンチップCPU素子(以下、CPUと称する)125、メモリ127、インタフェース(以下、I/Fと称する)128、光ピックアップ駆動制御回路129とを備えている。尚、ここでは、本発明に特に関係する構成部分のみを記載して説明する。
また、光情報記録装置100には、パーソナルコンピュータやディスプレイ等からなる表示部131と、キーボード等からなる操作部132が接続されている。
光ピックアップ110は、レーザダイオード(以下、LDと称する)111と、フォトディテクタ(以下、PDと称する)112、コリメートレンズ113、対物レンズ114、検出レンズ115、ビームスプリッタ116を有している。LD111から射出されたレーザ光はコリメートレンズ113とビームスプリッタ116と対物レンズ114を透過して光ディスク10に照射される。また、光ディスク10によって反射されたレーザ光は対物レンズ114を透過した後にビームスプリッタ116によって反射され、検出レンズ115を介してPD112に入射される。PD112は入射した光の光量に対応した値の電流を出力する。
LDドライバ121はCPU素子125から入力した記録信号に基づいてLD111に駆動電流を供給してLD111を発光させる。
スライサ122は、PD112から出力電流を所定の閾値でスライスして2値化電圧信号に変換して出力する。
復調回路123は、スライサ122から出力される符号化されている2値化信号を復調してCPU125に出力する回路であり、例えば、スライサ122から出力された2値化電圧信号である3T〜11Tのパルス幅でEFM変調されて符号化された信号を復調したディジタル信号をCPU125に出力する。
特性値検出部124は、PD112から出力された電流信号を入力し、この電流値に基づいて光ディスク10からの反射光からRF信号を再生し、このRF信号から特性値を検出してディジタル情報としてCPU125に出力する。この反射光から検出する特性値としては、トラッキングサーボ状態のときのRF信号の最小ピット振幅値及び最大ピット振幅値、並びに非トラッキングサーボ状態のときのRF信号の包絡線における最小振幅値及び最大振幅値を含み、その他の特性値としては周知の特性値、例えば、記録レーザパワーや記録パルス条件に依存し、且つ記録パルス条件を最適化するのに相応しい特性値であるβ、アシンメトリ(Asymmetry)、位相、振幅等を検出している。
CPU125は、周知のワンチップCPU素子で、内部にCPUを動作させるためのコンピュータプログラムが格納されているメモリ回路126を備えている。また、CPU125は、駆動機構部(図示せず)を制御して光ピックアップ110の位置、トラッキング、フォーカスの調整及び光ディスク10の回転駆動制御を行うと共に、メモリ127に蓄積されているデータテーブルに基づいて外部から入力された情報を光ディスク10に記録する(書き込む)、或いは光ディスク10に記録されている情報を読み出して外部装置に出力する。また、光ディスク10への情報記録時におけるテストを行い最適なレーザ光条件を求めて、情報の記録を行えるようにしている。
メモリ127は、CPU125に接続され、内部にはストラテジテーブルとして多種類の光ディスクに対応したデータがデータテーブルに記録されている。
さらに、メモリ127には図2に示すようなRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比と球面収差との相関関係に関する情報、及び図3に示すような非トラッキングサーボ状態時における検出信号の最小振幅値Aと最大振幅値Bの比とコマ収差との相関関係に関する情報がそれぞれデータテーブル及び相関関数として記録されている。
図2及び図3の相関関係は予め実験によって求めたもので、図2に示す球面収差に関する相関関係は、球面収差が発生しない状態及び球面収差が発生する状態になるように光ディスク10の板厚を変化させて、トラッキングサーボ状態で光ディスク10を回転しながら光ピックアップ110を駆動してRF信号を再生し、このRF信号から図4に示す最小ピット振幅の値と最大ピット振幅の値を検出して得たものである。
また、図3に示すコマ収差に関する相関関係は、コマ収差が発生しない状態及びコマ収差が発生する状態になるように光ディスク10の反りを変化させて、非トラッキングサーボ状態で光ディスク10を回転しながら光ピックアップ110を駆動してRF信号を再生し、図5に示すようにRF信号の包絡線の最小振幅の値と最大振幅の値を検出して得たものである。このように非トラッキングサーボ状態にすることによりレーザ光スポットは光ディスク10に形成されている周知のグルーブ上及びグルーブから外れた箇所の双方に照射され、それぞれの位置からの反射光を含むRF信号を得ることができるのでレーザ光スポットにコマ収差が発生している状態を把握しやすくなる。
一般的に知られている収差発生にともなうレーザ光スポット状態の変化を図6及び図7に示す。図6は光ディスク10(光記録媒体)の基板厚の誤差にともなう球面収差の発生状態を示し、無収差状態時と球面収差発生状態時の光ディスク記録面におけるレーザ光スポットの状態を表している。光ディスク10の板厚の誤差により、板厚が100.0μmのときに無収差状態であったものが、板厚が103.7μmとなると球面収差が発生していることがわかる。
また、図7は光ディスク10(光記録媒体)の基板の反りにともなう光ディスク半径方向へのコマ収差発生の様子を示し、無収差状態時とコマ収差発生状態時の光ディスク記録面におけるレーザ光スポットの状態を表している。光ディスク10の反りにより、チルトが0.00度のときに無収差状態であったものが、チルトが0.37度となるとコマ収差が発生していることがわかる。
また、これら収差発生は、光ディスク10の基板厚誤差や光ディスク10の反り以外にも、レンズのチルト外乱、基板屈折率誤差、レーザ波長の変動においても発生する。
図2に示す最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比と球面収差との相関関係では、縦軸は最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比を表し、横軸は球面収差の値を表している。球面収差の値が0.00、0.18、0.26、0.38、0.41のとき、最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比は、それぞれ0.14、0.115、0.102、0.95、0.75である。
図3に示す信号の最小振幅値Aと最大振幅値Bの比とコマ収差との相関関係では、縦軸は最小振幅値Aと最大振幅値Bの比(A/B)を表し、横軸はコマ収差の値を表している。コマ収差の値が0.00、0.005、0.13、0.37、0.39のとき、最小振幅値Aと最大振幅値Bの比(A/B)は、それぞれ0.615、0.620、0.635、0.662、0.668である。
I/F128はCPUと外部の表示部131及び操作部132を接続するためのインタフェースであると共に、外部装置とCPU125との間の記録・再生情報の転送を行う。
光ピックアップ駆動制御回路129は、CPU125からの制御指示を受けて、光ピックアップ110の駆動を制御する。この駆動制御には、トラッキング制御、フォーカス制御、チルト制御等を含む。
上記構成では、LD111から出力されたレーザ光を用いて、光ディスク10に対する情報の記録再生を行い、パーソナルコンピュータ(PC)等の外部装置との間で情報の送受信を行う。
光ディスク10に対して情報の記録を行う場合は、記録情報を符号化し、この符号化した記録情報をCPU125で処理することで、光ディスク10に対する記録条件となるストラデジを決定し、このストラテジをLDドライバ121で記録パルスに変換し、この記録パルスに基づいてパルス化されたレーザ光をLD111から出力する。
LDドライバ121は、入力された記録パルスに基づいてLD111を駆動し、LD111はこの記録パルスに対応して出力レーザ光を制御し、この制御されたレーザ光をコリメートレンズ113、ビームスプリッタ116、対物レンズ114を介して、線速度一定若しくは回転速度一定で回転する光ディスク10に照射し、これにより光ディスク10に、所望の記録情報に対応したピットとスペース列からなる記録パターンが記録される。
また、光ディスク10に情報を記録する際には、周知のように光ディスク10のテスト領域にテスト情報の記録及びその再生を行って最適なレーザ光の照射条件を決定する。
以下に、本実施形態における収差検出並びに収差判定及び収差補正に関して詳細に説明する。
本実施形態では、光ディスク10へ情報を記録する際に、図8のフローチャートに示すように収差補正制御を行っている。
この収差補正制御では、CPU125は、光ディスク10を回転させ、光ピックアップ110をトラッキングサーボ状態で駆動し、光ディスク10に記録されている情報からRF信号を再生して、このRF信号から最小ピット振幅値と最大ピット振幅値を検出する(SA1)。
次いで、CPU125は、検出した最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比の値(最小ピット振幅値/最大ピット振幅値)を演算処理によって算出する。すなわち、最小ピット振幅値を最大ピット振幅値で除算した値を求める(SA2)。
さらに、メモリ127に記録されているRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比と球面収差との相関関係に関する情報と、上記SA2の演算処理によって算出した比の値とを比較して、算出した比の値(演算値)が無収差状態のときの値にほぼ等しいか否かを判定する(SA3)。
この判定の結果、演算値が無収差状態のときの値にほぼ等しくないときは、CPU125は、球面収差が発生していると判断して、光ピックアップ駆動制御回路129を介して球面収差補正を行い(SA4)、前記SA1の処理に移行する。この球面収差補正では、光ピックアップ駆動制御回路129が駆動制御する収差補正光学系及び駆動機械系にフィードバックをかけて収差補正制御を行う。
上記SA3の判定の結果、演算値が無収差状態のときの値にほぼ等しいとき、すなわち演算値が無収差状態のときの値に対して所定の許容範囲内にあるときは、CPU125は、光ディスク10を回転させた状態で、光ピックアップ110を非トラッキングサーボ状態で駆動し、光ディスク10に記録されている情報からRF信号を再生して、このRF信号の包絡線の最小振幅値Aと最大振幅値Bを検出する(SA5)。
次いで、CPU125は、検出した最小振幅値Aと最大振幅値Bの比の値(A/B)を演算処理によって算出する。すなわち、最小振幅値Aを最大振幅値Bで除算した値を求める(SA6)。
さらに、メモリ127に記録されているRF信号の包絡線における最小振幅値Aと最大振幅値Bの比とコマ収差との相関関係に関する情報と、上記SA6の演算処理によって算出した比の値とを比較して、算出した比の値(演算値)が無収差状態のときの値にほぼ等しいか否かを判定する(SA7)。
この判定の結果、演算値が無収差状態のときの値にほぼ等しくないときは、CPU125は、コマ収差が発生していると判断して、光ピックアップ駆動制御回路129を介してコマ収差補正を行い(SA8)、前記SA5の処理に移行する。このコマ収差補正では、光ピックアップ駆動制御回路129が駆動制御する収差補正光学系及び駆動機械系にフィードバックをかけて収差補正制御を行う。
また、上記SA8の判定の結果、演算値が無収差状態のときの値にほぼ等しいとき、すなわち演算値が無収差状態のときの値に対して所定の許容範囲内にあるときは収差補正処理を終了する。
尚、上記のように収差補正処理を行いながら、FE信号を同時検出することで、デフォーカス量の検出を同時に行っても良い。
また、光ディスク10のデータ領域において、情報の記録動作を一旦停止し、再生信号から収差検出をおこない、収差補正系へフィードバックしてもよい。この信号の再生は、既に光ディスク10に記録されているピットパターンの再生でも良いし、光ディスク10のテスト領域に新たに情報を記録してこれを再生しても良い。
また、上記収差補正処理ではSA1〜SA4の球面収差補正を行った後にSA5〜SA8のコマ収差補正を行っているが、図9のフローチャートに示すように、SB1〜SB4のコマ収差補正を行った後にSB5〜SB8の球面収差補正を行うようにしても良い。図9のフローチャートにおいて、SB1〜SB4のコマ収差補正の処理は図8におけるSA5〜SA8のコマ収差補正の処理と同一であり、SB5〜SB8の球面収差補正の処理は図8におけるSA1〜SA4の球面収差補正の処理と同一である。
本実施形態では、最大振幅で最小振幅を規格化することで、最小振幅を変化させる要因となる、記録レーザ光パワーの過不足影響等の要因との切り分けが可能となる。
このように、本実施形態では、RF信号から収差量を検出することが可能となり、この収差検出量に基づき、収差補正のための光学系及び駆動機械系にフィードバックをかけて制御することにより、高記録品位を得ることが可能になる。
尚、信号検出による収差量の最適値判定は、ゼロ値を最適値と判定しても良いし、光ディスク10のテスト領域で行った値を最適値と判定してもよい。
本発明の一実施形態における光情報記録再生装置の構成を示す図 本発明の一実施形態におけるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比と球面収差との相関関係を示す図 本発明の一実施形態におけるRF信号の包絡線の最小振幅値と最大振幅値の比とコマ収差との相関関係を示す図 本発明の一実施形態におけるRF信号の最小ピット振幅と最大ピット振幅値を示す図 本発明の一実施形態におけるRF信号の包絡線の最小振幅と最大振幅値を示す図 本発明の一実施形態における球面収差の発生状態を説明する図 本発明の一実施形態におけるコマ収差の発生状態を説明する図 本発明の一実施形態における収差補正処理を説明するフローチャート 本発明の一実施形態における収差補正処理の他の例を説明するフローチャート
符号の説明
10…光ディスク(光記録媒体)、100…光情報記録装置、110…光ピックアップ、111…レーザダイオード(LD)、112…フォトディテクタ(PD)、113…コリメートレンズ、114…対物レンズ、115…検出レンズ、116…ビームスプリッタ、121…LDドライバ、122…スライサ、123…復調回路、124…特性値検出部、125…ワンチップCPU素子(CPU)、126…メモリ回路、127…メモリ、128…インタフェース(I/F)、129…光ピックアップ駆動制御回路、131…表示部、132…操作部。

Claims (6)

  1. 光記録媒体に対して光ピックアップからレーザ光を照射し、前記光記録媒体に記録対象情報に対応するピットを形成して情報を記録する光情報記録再生装置において、
    トラッキングサーボ状態で前記光記録媒体に記録されているピットからの反射光から得られるRF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値を検出する振幅値検出手段と、
    前記振幅値検出手段によって検出された最小ピット振幅値と最大ピット振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況を判定する収差状況判定手段と、
    前記判定された収差状況に応じて、前記レーザ光スポットの収差を補正する収差補正手段とを備えている
    ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  2. 前記収差状況判定手段は、
    RF信号の最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比の値と収差量との相関関係が予め記憶されている記憶手段と、
    前記振幅値検出手段によって検出された最小ピット振幅値と最大ピット振幅値の比の値を演算する演算手段と、
    該演算手段による演算結果の比の値と、前記記憶手段に記憶されている相関関係とを比較することによって、収差状況を判定する判定手段とを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光情報記録再生装置。
  3. 前記収差状況判定手段は、前記収差状況として球面収差発生量を判定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の光情報記録再生装置。
  4. 光記録媒体に対して光ピックアップからレーザ光を照射し、前記光記録媒体に記録対象情報に対応するピットを形成して情報を記録する光情報記録再生装置において、
    非トラッキングサーボ状態で前記光記録媒体からの反射光から得られるRF信号の包絡線の最小振幅値と最大振幅値を検出する振幅値検出手段と、
    前記振幅値検出手段によって検出された最小振幅値と最大振幅値に基づいて、レーザ光スポットに含まれる収差状況を判定する収差状況判定手段と、
    前記判定された収差状況に応じて、前記レーザ光スポットの収差を補正する収差補正手段とを備えている
    ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  5. 前記収差状況判定手段は、
    前記最小振幅値と最大振幅値の比の値と収差量との相関関係が予め記憶されている記憶手段と、
    前記振幅値検出手段によって検出された最小振幅値と最大振幅値の比の値を演算する演算手段と、
    該演算手段による演算結果の比の値と、前記記憶手段に記憶されている相関関係とを比較することによって、収差状況を判定する判定手段とを有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の光情報記録再生装置。
  6. 前記収差状況判定手段は、前記収差状況としてコマ収差発生量を判定する
    ことを特徴とする請求項5に記載の光情報記録再生装置。
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