JP2009158067A - 球面収差補正装置および球面収差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減する。
【解決手段】球面収差補正装置は、対物レンズ１５を介してレーザ光を光ディスク１に照射するピックアップ３と、光ディスク１からの反射光として対物レンズ１５を介して入射するレーザ光を検出する光検出器１７と、このレーザ光に対する対物レンズ１５の球面収差を補正する液晶パネル１４と、様々な光ディスク１の厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８と、レーザ光を照射して光ディスク１からの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスク１の厚さに対してＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保持された関係のデフォーカス位置に対応して球面収差の補正するように液晶パネル１４を制御する制御部５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに照射される光を集光するレンズの球面収差を補正する球面収差補正装置および球面収差補正方法に関する。

光ディスク装置は、対物レンズを用いてレーザ光源からのレーザ光を光ディスクのデータ記録面に集光し、極めて小さなマーク情報をこのデータ記録面へ記録したりこのデータ記録面から読取ったりするように構成されている。ところが、主に光ディスクの厚さの差異による球面収差特性の変動があると、個別のディスクに対する記録や再生を最適な条件で行うことができない。近年の光ディスクの高密度化に伴い、対物レンズの球面収差の影響は無視できない状況になっている。

そこで、積極的に球面収差を補正することにより安定な記録および再生性能を実現させる技術が一般的に知られている（例えば特許文献１を参照）。また、この球面収差を補正するために液晶パネルを利用する様々な技術が提案されている。
特開２００７−１８８６３２号公報

ところで、球面収差は、ディスク厚の影響により合焦位置、すなわちデフォーカス位置に対して当然大きな相関を持つ。そのため、デフォーカス位置および球面収差の両方を最適化する調整を行わなくてはならない。光ディスク装置に挿入された光ディスク毎にこの調整を行う場合、この調整時間が光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始を遅らせる結果となる。従来においては、球面収差およびデフォーカス位置を変数とした２次元探査が一般に行われている。この２次元探査では、２つの変数の調整が最適値に収束するまで繰り返される。これは調整時間を長引かせる原因である。また、球面収差およびデフォーカス位置についてそれぞれ独立な調整を行うことも考えられるが、この場合に球面収差およびデフォーカス位置のいずれか一方が最適な状態にならないことがある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる球面収差補正装置および球面収差補正方法を提供することを目的とする。

本発明の第１観点によれば、対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射する光照射部と、光ディスクからの反射光として対物レンズを介して入射するレーザ光を検出する光検出部と、このレーザ光に対する対物レンズの球面収差を補正する収差補正部と、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するメモリ部と、レーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御する制御部とを備える球面収差補正装置が提供される。

本発明の第２観点によれば、対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射し、この光ディスクからの反射光として対物レンズを介して入射するレーザ光を検出し、このレーザ光に対する対物レンズの球面収差を収差補正部により補正する球面収差補正方法であって、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予めメモリ部に保持させ、レーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより光ディスクの厚さを測定し、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御する球面収差補正方法が提供される。

これら球面収差補正装置および球面収差補正方法では、様々な光ディスク厚に対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係が予めメモリ部に保持される。光ディスクの厚さがレーザ光を照射して光ディスクからの反射光を検出することにより測定されると、測定された光ディスクの厚さに対してメモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部が制御される。この場合、球面収差およびデフォーカス位置の両方について調整しながら球面収差を補正する必要が無いため、球面収差およびデフォーカス位置の最適化に要する時間を短縮できる。従って、光ディスクに対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる。また、厚さから補正値が算出できるため、未記録ディスクにも適用可能である。

以下、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置について添付図面を参照して説明する。

図１はこの光ディスク装置の構成を示す。光ディスク装置は、光ディスク１から記録情報を再生するためにスピンドルモータ２、ピックアップ３、制御部５、ＲＡＭ６、ドライバ７、ＲＦアンプ８、Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ１８、およびドライバ１９を備える。光ディスク１は光ディスク装置への挿入に伴ってスピンドルモータ２に回転自在に装着される。スピンドルモータ２には、スピンドルモータ２の回転角に応じた回転角信号を発生する周波数ジェネレータが設けられ、この回転角信号は制御部５に供給される。制御部５は回転角信号と内部基準周波数とを比較し、この比較結果の誤差信号でスピンドルモータ２を所定の回転方向と回転数に設定するようにドライバ７を制御する。回転角を予めディスクに形成されたウォブル信号から生成することで、線速度を一定に制御することも出来る。ピックアップ３は光ディスク１のデータ記録面に対向するように設けられ、この光ディスク１のデータ記録面にレーザ光を照射すると共にこのデータ記録面からの反射光を受光する。ピックアップ３は図示しないスレッドモータにより回転されるリードスクリュー等の移動機構によって光ディスク１の半径方向に移動可能である。ピックアップ３で受光された反射光は光電変換された後ＲＦアンプ８で増幅および信号処理され、制御部５に供給される。制御部５は光ディスク１から記録情報を再生するために必要な制御を行うものである。Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ１８は制御部５の制御プログラムや初期データを保持する。ＲＡＭ６は制御部５によって処理される様々なデータを保存する。

ピックアップ３はレーザ光源１１、コリメートレンズ１２、ビームスプリッタ１３、液晶パネル１４、対物レンズ１５、アクチュエータ１６、光検出器１７、および液晶パネル制御用のドライバ１９を含む。レーザ光源１１、およびアクチュエータ１６はドライバ７により駆動され、液晶パネル１４はドライバ１９により駆動される。レーザ光源１１はＤＶＤ，ＨＤ＿ＤＶＤのような光ディスク１の種類に対応して設けられる複数の半導体レーザ（レーザダイオード）を含む。このレーザ光源１１からのレーザ光はコリメートレンズ１２により平行光に変換され、ビームスプリッタ１３および液晶パネル１４を透過して対物レンズ１５に入射する。対物レンズ１５は入射光を集光して光ディスク１のデータ記録面に照射する。このデータ記録面からの反射光は対物レンズ１５および液晶パネル１４を介してビームスプリッタ１３に入射し、このビームスプリッタ１３で光検出器１７に導かれる。光検出器１７はデータ記録面からの反射光を光電変換して高周波(ＲＦ)信号としてＲＦアンプ８に供給する。ＲＦアンプ８はこのＲＦ信号の波形を位相補償のためにイコライズするＲＦ信号波形等化回路８Ａ、このＲＦ信号からローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介してフォーカスエラーを検出するフォーカスエラー回路８Ｂ、およびこのＲＦ信号からローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介してトラッキングエラーを検出するトラッキングエラー検出回路８Ｃを含む。これら回路８Ａ〜８Ｃからの出力信号は制御部５により処理され、ドライバ７およびドライバ１９を制御するために用いられる。アクチュエータ１６はこのドライバ７により駆動され、フォーカス調整のために対物レンズ１５の位置をレーザ光の光軸方向（フォーカス方向）において変化させ、トラッキング調整のために対物レンズ１５の位置を光ディスク１の半径方向（トラック方向）において変化させる。

液晶パネル１４は対物レンズ１５の球面収差を補正するための収差補正部である。この液晶パネル１４には、複数の制御電極が対物レンズ１５の中心に対して同心円状に設けられ、これら制御電極の印加電圧を球面収差の補正値に対応する勾配に設定される。液晶パネル１４はドライバ１９により駆動される。

また、Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ１８は様々な光ディスク１の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係を関係式として保持するメモリ部としても用いられる。制御部５は光ディスク１からの記録情報の再生に先立って、レーザ光をピックアップ３から照射して光ディスク１からの反射光を検出することにより光ディスク１の厚さを測定し、測定された光ディスク１の厚さに対してＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８から得られる関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るようにドライバ１９を介して液晶パネル１４を制御する。

図２は光ディスク１の厚さと対物レンズ１５の球面収差との関係を学習する動作モードで行われる学習処理を示す。この学習処理は通常光ディスク装置の出荷前に行われる。

この学習処理が制御部５において開始されると、光ディスク１の挿入がステップＳ１で確認され、ステップＳ２でレーザ光源１１が点灯され、ステップＳ３で光ディスク１の厚さが測定される。光ディスク１の厚さは、例えば光ディスク１の表面からの反射光の検出に要する時間と光ディスク１のデータ記録面からの反射光の検出に要する時間との時間差を検出し、この時間差をピックアップ３から光ディスク１の表面およびデータ記録面までの距離の差として換算することにより測定される。ステップＳ４では、この測定結果の厚さがＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。続くステップＳ５で対物レンズ１５がフォーカスオン状態に設定され、ステップＳ６で球面収差の調整が液晶パネル１４を用いて球面収差調整処理として行われ、このフォーカスオン状態で最適な収差補正値がＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。ステップＳ８では、光ディスク１がさらにもう１つのデータ記録面を持つ二層ディスクであるかチェックされる。ここで二層ディスクであることが確認されると、これらの層間距離がステップＳ９で上述したような時間差検出方式で測定され、この測定結果がステップＳ１０でＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。この後、測定対象をもう１つのデータ記録面へ変更するレイヤーチェンジがステップＳ１１で行われ、変更先のデータ記録面について球面収差の調整がステップＳ１２で球面収差調整処理として行われ、この結果として得られる最適な収差補正値がステップＳ１３でＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。

ステップＳ８で二層ディスクでないことが確認された場合や、ステップＳ１３の実行が完了した場合には、ステップＳ１４で厚さの異なる様々な光ディスク１の全てについて調整が終了したかチェックされる。他の光ディスク１が残っていれば、ステップＳ１５で光ディスク１がイジェクトされる。これに続いて、ステップＳ１６で他の光ディスク１へのディスク交換が行われたことが確認されると、ステップＳ２が再び実行される。他方、ステップＳ１４で全ての光ディスク１について調整が終了したことが確認されると、学習処理が終了する。

尚、ピックアップ３が層間分離の悪いものである場合には、時間差検出方式による厚さ測定の精度が低下するため、実際にフォーカスサーボをかけた状態でアクチュエータ１６の駆動電圧を観測することにより厚さの測定が行われる。ここで、面ブレ成分によるノイズを除去するには、例えば光ディスク１の回転に同期した信号を使用して周内の同一点での値を観測すればよい。また、ＲＦアンプ８に設けられるローパスフィルタ（ＬＰＦ）のカットオフ値を下げて一周分の平均値を使用して面ブレの影響を除去してもよい。二層ディスクの場合、保存データは絶対値であってもよいし、０層からの差分値としてもよい。また、二層ディスクに限定するものではなく、多層ディスクに対して同様の手法が適用可能である。

上述のような学習処理では、厚さおよび層間距離の異なる様々な光ディスク１について距離と液晶パネル１４による球面収差の補正値との関係が繰り返し取得される。学習処理の処理対象となる光ディスク１は任意であり、数種類の光ディスク１を処理対象とすることで精度の高い関係式が導出される。但し、処理対象の数と学習時間とはトレードオフの関係にある。

図３は図２に示すステップＳ６およびステップＳ１２で行われる球面収差調整処理をさらに詳細に示す。この球面収差調整処理では、調整指標を光検出器１７から得られるＲＦ信号の振幅（ＲＦ振幅）としているが、トラッキングエラー振幅、Byte Error Rate、Address (ATIP/ADIP/LPP/WAP等）読み率等を使用してもよい。また、ＲＦ振幅が最良の結果となる補正値と、トラッキングエラーが最良の結果となる補正値の中間というように、それぞれの指標を組み合わせてもよい。図３の場合、最初に球面収差の補正値を(−２，−１，０，１，２)の５stepで変化させて最良の結果となるものを算出し、続いてデフォーカス値を(−２，−１，０，１，２)の５stepで変化させて最良の結果となるデフォーカス位置を算出する。こうした一連の動作を繰り返して球面収差の補正値が収束した時点で調整が終了する。この際、step数およびstep幅は任意であり、各stepにおける補正値は連続値である必要はなく、必ずしも５stepの中に最良点が無くてもよい。また、ループ回数に応じて、step数およびstep幅を変更してもよい。また、「光情報処理装置および光情報処理方法（特開２００７−１８８６３２号公報）」で紹介されるように球面収差およびデフォーカスを(X,Y)軸とした平面上の点におけるＲＦ振幅等の指標をある範囲内で全て測定し、その中から最良となる補正値を算出してもよい。

球面収差調整処理が実際に開始されると、ステップＳ２１で球面収差補正値ステップが−２に設定され、この補正値による球面収差調整がステップＳ２２で行われ、この結果として得られるＲＦ振幅がステップＳ２３で測定される。この測定結果はステップＳ２４でＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。これに続き、球面収差補正値stepがステップＳ２５で＋１だけ増大され、ステップＳ２６でstep＝２になったかチェックされる。step＝２でなければ、ステップＳ２２〜Ｓ２６が繰り返される。ステップＳ６でstep＝２になると、ＲＦ振幅が最大となる補正値ＳＡmaxがステップＳ２７で探索され、ステップＳ２８でＳＡmaxが出力される。続いてＳＡ調整フラグ＝１であるかステップＳ２９でチェックされる。

ＳＡ調整フラグ＝１であれば、ステップＳ３０でＳＡmax ＝ＳＡ０であるかさらにチェックされる。ＳＡmax ＝ＳＡ０が確認されると、この調整処理が終了する。他方、ステップＳ２９でＳＡ調整フラグ＝１でないことが確認された場合、またはＳＡmax ＝ＳＡ０でないことが確認された場合には、ステップＳＴ３１でＳＡmaxがＳＡ０として保存され、ステップＳ３２でＳＡ調整フラグが１に設定される。この後、ステップＳ３４でデフォーカスstepが−２に設定され、この点で得られるＲＦ振幅がステップＳ３５で測定される。この測定結果はステップＳ３６でＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存される。これに続き、デフォーカスstepがステップＳ３７で＋１だけ増大され、ステップＳ３８でstep＝２になったかチェックされる。step＝２でなければ、ステップＳ３４〜Ｓ３８が繰り返される。ステップＳ３８でstep＝２になると、ＲＦ振幅が最大となる補正値ＦＢmaxがステップＳ３９で探索され、ステップＳ４０でＦＢmaxが出力される。この後、再びステップＳ２１が実行される。

上述のようにしてデフォーカス位置および球面収差の最適な関係が様々な光ディスク１の厚さに対して得られ、この関係がＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に関係式として保持される。

図４は記録情報を再生する動作モードで光ディスク１の挿入時に行われる初期調整処理を示す。この初期調整処理が制御部５において開始されると、ステップＳ５１で光ディスク１の種類が判別され、この光ディスク１の種類に対応してレーザ光源１１に設けられた半導体レーザがステップＳ５２で選択され、ステップＳ５３でレーザ光源１１が点灯され、さらにピックアップ３がステップＳ５４で初期半径位置に移動される。これに続くステップＳ５５では、光ディスク１が半径方向において複数の領域に分割され、これら領域の各点において厚さの測定が行われる。ここでは、測定点が５箇所に設定されている。ステップＳ５５で光ディスク１の厚さが１測定点において測定されると、この測定結果により検出可能な光ディスク１の傾きに応じてチルト調整がステップＳ５６で行われ、厚さの測定がステップＳ５７で再度行われる。この後、ステップＳ５８で測定結果の厚さに応じた補正値が予め学習処理でＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保存された関係式から算出され、これが測定点を含む光ディスク１の領域について液晶パネル１４にステップＳ５９で出力され、さらにこの補正値が各種補正用にＲＡＭ６にステップＳ６０で格納される。ステップＳ６１では、各種調整がこの補正値に基いて行われる。この後、ピックアップ３がステップＳ６２で次の領域の測定点に対向する半径位置に移動され、厚さの測定が５箇所で済んだかステップＳ６３でチェックされる。済んでいなければ、ステップＳ５５〜Ｓ６３が繰り返される。厚さの測定が５箇所の全てで済んだことが確認されると、初期調整処理が終了する。

上述の初期調整処理において、最適な球面収差の補正値は関係式から一義的に算出されるため、光ディスク１に記録されている必要はなく、未記録のディスクに対しても補正することが可能である。また、測定点が５箇所に設定されているが、測定点の場所や領域分割の方法も任意である。さらに、光ディスク１に傾きがあると、厚さの測定において誤差を生じてしまう。特に光ディスク１の外周部での測定では、チルト調整によりこの傾きの影響を除去することが好ましい。これに対して傾きの影響が比較的小さい光ディスク１の内周部についてはこのチルト調整を省略してチルト調整に要する時間を短縮してもよい。

本実施形態では、様々な光ディスク１の厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係が予めＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８のようなメモリ部に保持される。光ディスク１の厚さがレーザ光を照射して光ディスク１からの反射光を検出することにより測定されると、測定された光ディスクの厚さに対しＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように液晶パネル１４が制御される。この場合、球面収差およびデフォーカス位置の両方について調整しながら球面収差を補正する必要が無いため、球面収差およびデフォーカス位置の最適化に要する時間を短縮できる。従って、光ディスク１に対する情報の記録あるいは再生開始の遅れを低減できる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。

この実施形態では、Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ１８が学習処理の結果として得られる様々な光ディスク１の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係式を保持するが、様々な光ディスク１の厚さに対するデフォーカス位置および球面収差の最適な関係を関係式の代りにデータテーブルとして保持するようにしてもよい。また、Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ１８はフラッシュＲＯＭ１８以外の不揮発性メモリに置き替えてもよい。さらに、学習処理は光ディスク装置の出荷前だけでなく、ユーザによって光ディスク装置の出荷後に行われてもよい。この場合、出荷後に行われる学習処理の結果はフラッシュＲＯＭ１８のような不揮発性メモリに限られず、例えばＤＲＡＭであるＲＡＭ６に保存されてもよい。加えて、学習処理の結果が光ディスク装置の出荷後において例えばファームウェアの更新として上述のＦｌａｓｈ−ＲＯＭ１８のような不揮発性メモリに保存されてもよい。

また、液晶パネル１４は、凹レンズとこの凹レンズの位置をレーザ光の光軸方向において変化させることにより対物レンズ１５の球面収差を補正する収差補正部に置き替えてもよい。この場合には、収差補正部を駆動するドライバ１９はピックアップ３に含まれなくてもよい。

さらに、上述の実施形態では、光ディスク装置が光ディスク１から記録情報を再生するように構成されていたが、さらに情報を記録するように構成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係るこの光ディスク装置の構成を示す図である。 図１に示す光ディスクの厚さと対物レンズの球面収差との関係を学習する動作モードで行われる学習処理を示す図である。 図２に示す球面収差調整処理をさらに詳細に示す図である。 記録情報を再生する動作モードで図１に示す光ディスクの挿入時に行われる初期調整処理を示す図である。

符号の説明

１…光ディスク、３…ピックアップ、５…制御部、６…ＲＡＭ、７…ドライバ、８…ＲＦアンプ、１１…レーザ光源、１４…液晶パネル、１５…対物レンズ、１６…アクチュエータ、１７…光検出器、１８…Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭ、１９…ドライバ。

Claims (10)

1. 対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射する光照射部と、前記光ディスクからの反射光として前記対物レンズを介して入射するレーザ光を検出する光検出部と、このレーザ光に対する前記対物レンズの球面収差を補正する収差補正部と、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予め保持するメモリ部と、レーザ光を照射して前記光ディスクからの反射光を検出することにより前記光ディスクの厚さを測定し、測定された前記光ディスクの厚さに対して前記メモリ部に保持された関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように前記収差補正部を制御する制御部とを備えることを特徴とする球面収差補正装置。
2. 前記メモリ部は様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を関係式として保持することを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
3. 前記メモリ部は様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を保持する不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
4. 前記収差補正部は液晶パネルにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
5. 前記収差補正部は凹レンズとこの凹レンズの位置を前記レーザ光の光軸方向において変化させる構成であることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
6. 対物レンズを介してレーザ光を光ディスクに照射し、前記光ディスクからの反射光として前記対物レンズを介して入射するレーザ光を検出し、このレーザ光に対する前記対物レンズの球面収差を収差補正部により補正する球面収差補正方法であって、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を予めメモリ部に保持させ、レーザ光を照射して前記光ディスクからの反射光を検出することにより前記光ディスクの厚さを測定し、測定された前記光ディスクの厚さに対して前記メモリ部から得られる関係のデフォーカス位置に対応する球面収差を得るように収差補正部を制御することを特徴とする球面収差補正方法。
7. 様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を学習処理で取得し、この最適な関係を関係式として前記メモリ部に保持させることを特徴とする請求項６に記載の球面収差補正方法。
8. 前記メモリ部として不揮発性メモリを設け、様々な光ディスクの厚さに対する球面収差およびデフォーカス位置の最適な関係を出荷前の学習処理で取得し、この最適な関係を前記不揮発性メモリに保持させることを特徴とする請求項６に記載の球面収差補正方法。
9. 前記収差補正部は液晶パネルにより構成されることを特徴とする請求項６に記載の球面収差補正方法。
10. 前記収差補正部は凹レンズとこの凹レンズの位置を前記レーザ光の光軸方向において変化させる構成であることを特徴とする請求項６に記載の球面収差補正方法。

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