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JP4662186B2 - 光ディスク装置及び補正サーボ制御信号生成方法 - Google Patents

光ディスク装置及び補正サーボ制御信号生成方法 Download PDF

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Description

本発明は光ディスク装置及び補正サーボ制御信号生成方法に関し、例えば一様でなる記録層に記録マークが形成されてなる光ディスクから情報を再生する光ディスク装置に適用して好適なものである。
従来、光ディスク装置においては、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)及びBlu−ray Disc(登録商標、以下BDと呼ぶ)等のように、信号記録層を有する従来型の光ディスクが広く普及している。この光ディスク装置では、信号記録層において光ビームが照射されるべき所望のトラック(以下、これを所望トラックと呼ぶ)に対して光ビームを照射し、その反射光を読み取ることにより情報を再生するようになされている。
この従来型の光ディスク装置では、信号記録層に対して光ビームを照射すると、当該光ビームが信号記録層によって反射されるため常に所定以上の光量で反射光を受光することができる。このため従来型の光ディスク装置では、反射光を基に光ビームの所望トラックからのズレ量を表す各種エラー信号(例えばフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号)を生成し、光ビームを所望の位置に照射するようサーボ制御を実行するようになされている。
またかかる従来型の光ディスク装置では、当該光ディスクの信号記録層に対して光ビームを照射し、当該信号記録層の局所的な反射率等を変化させることにより、情報の記録を行うようになされている。
この光ディスクについて、対物レンズ等により光ビームが集光された際に形成するビームスポットの大きさは、およそλ/NA(λ:光ビームの波長、NA:開口数)で与えられ、解像度もこの値に比例することが知られている。例えばBD方式では、直径120[mm]の光ディスクに1層あたり約25[GB]のデータを記録することができる。
ところで光ディスクには、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いはコンピュータ用の各種データ等のような種々の情報が記録されるようになされている。特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により情報量が増大し、また1枚の光ディスクに記録するコンテンツ数の増加等が要求されており、当該光ディスクのさらなる大容量化が望まれている。
そこで光ディスク装置のなかには、例えばホログラムを利用して光ディスクの一様な記録層内に定在波を記録マークとして記録し、これを多層化することにより光ディスクの簡素化及び大容量化を図ったものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この光ディスク装置では、光ディスクにおいて記録マークの中心を結ぶ照射ライン上に光ビームを照射すると共に当該光ディスクによって反射されてなる反射光を受光する。そして光ディスク装置では、当該反射光を基に記録マークの有無を検出し、情報を再生するようになされている。
特開2008−71433公報
ところでかかる構成の光ディスク装置に対応する光ディスクでは、記録層内が一様でなり信号記録層を有さない。このため光ディスク装置では、光ディスクに対して光ビームを照射しても、常に所定以上の光量を有する反射光を得ることができず、光ビームの照射ラインからのずれを表すサーボ制御信号を生成することができないという問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、光ビームの照射ラインからのずれを表す補正サーボ制御信号を生成し得る光ディスク装置及び補正サーボ制御信号生成方法を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の光ディスク装置においては、一様な材質からなる一の記録層に記録マークが形成されてなる光ディスクに対して、光源から出射された光を集光し照射する対物レンズと、記録マークからの反射による戻り光を受光して検出信号を生成する検出信号生成部と、検出信号から記録マークと光の焦点とのずれを表すサーボ制御信号を生成するサーボ制御信号生成部と、検出信号の和光量が所定の検出閾値以上であるときのサーボ制御信号におけるピーク又は当該ピーク近傍を結んだ補正サーボ制御信号を生成するサーボ信号補正部とを設け、補正サーボ制御信号に基づきサーボ制御を行うようにした。
これにより光ディスク装置は、サーボ制御信号から戻り光の光量の変動を除去することができる。
また本発明の補正サーボ制御信号生成方法においては、一様な材質からなる一の記録層に記録マークが形成されてなる光ディスクの記録マークからの反射による戻り光の受光量に応じた検出信号から記録マークと光の焦点とのずれを表すサーボ制御信号を生成するサーボ制御信号生成ステップと、検出信号の和光量が所定の検出閾値以上であるときのサーボ制御信号におけるピーク又は当該ピーク近傍を結んだ補正サーボ制御信号を生成するサーボ信号補正ステップと、補正サーボ制御信号に基づきサーボ制御を行うサーボ制御ステップとを設けるようにした。
これにより補正サーボ制御信号生成方法では、サーボ制御信号から戻り光の光量の変動を除去することができる。
本発明によれば、サーボ制御信号から戻り光の光量の変動を除去することができ、かくして光ビームの照射ラインからのずれを表す補正サーボ制御信号を生成し得る光ディスク装置及び補正サーボ制御信号生成方法を実現できる。
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
(1)第1の実施の形態
(1−1)光ディスクに対する情報の記録再生原理
まず、第1の実施の形態における情報の記録及び再生に関する原理について説明する。第1の実施の形態では、光ディスク100の記録層101に気泡でなる記録マークRMを形成するようになされている。
実際上光ディスク100は、図1に外観図を示すように、全体として略円板状に構成され、中心にチャッキング用の孔100Hが設けられている。
また光ディスク100は、図2に断面図を示すように、情報を記録するための記録層101の両面を基板103及び104により挟んだような構成を有しており、さらに記録層101と基板103との間に基準層102が設けられている。
基準層102には、サーボ用の案内溝が形成されており、具体的には、一般的なBD−R(Recordable)ディスク等と同様のランド及びグルーブにより螺旋状のトラック(以下、これを基準トラックと呼ぶ)TRを形成している。
この基準トラックTSには、所定の記録単位ごとに一連の番号でなるアドレスが付されており、情報を記録又は再生する際にサーボ光ビームLSが照射されるべき基準トラック(以下、これを目標基準トラックTSGと呼ぶ)を当該アドレスにより特定し得るようになされている。
なお基準層102(すなわち記録層101と基板103との境界面)には、案内溝に代えてピット等が形成され、或いは案内溝とピット等とが組み合わされていても良い。また基準層102のトラックは、螺旋状でなく同心円状であっても良い。
また基準層102は、例えば波長約405[nm]の青色光ビーム及び波長約660[nm]の赤色光ビームを高い反射率で反射するようになされている。
光ディスク装置20は、光ディスク100に対して波長約660[nm]でなるサーボ光ビームLSを照射する。このときサーボ光ビームLSは、光ディスク100の基準層102により反射されサーボ反射光ビームLSrとなる。
光ディスク装置20は、サーボ反射光ビームLSrを受光し、その受光結果を基に対物レンズ40を光ディスク100に近接又は離隔させるフォーカス方向へ位置制御することにより、サーボ光ビームLSの焦点FSを基準層102に合わせるようになされている。
一方記録層101は、波長405[nm]でなる青色光ビームに反応するフォトポリマー等でなり、所定の光強度以上でなる情報光ビームLMに応じて気泡を形成するようになされている。
このとき光ディスク装置20は、サーボ光ビームLSと情報光ビームLMとの光軸を互いに一致させている。これにより光ディスク装置20は、情報光ビームLMの焦点FMを、記録層101内における目標基準トラックTSGに対応した箇所に、すなわち目標基準トラックTSGを通り基準層102に垂直な法線上に位置させる。
以下、目標マーク層YGにおける目標基準トラックTSGと対応したトラックを目標トラックTGと呼び、また焦点FMの位置を目標位置PGと呼ぶ。この目標位置PGは、記録マークRMの中心同士を結ぶ照射ライン上に存在することになる。
記録層101は、比較的強い強度でなる情報光ビームLMが当該記録層101内に照射されると、例えば気泡を形成することにより、焦点FMの位置に記録マークRMを記録する。
因みに光ディスク装置20は、記録すべき情報を符号「0」及び「1」の組み合わせでなる2値の記録データに符号化する。また光ディスク装置20は、例えば当該記録データの符号「1」に対応して記録マークRMを形成すると共に、符号「0」に対応して当該記録マークRMを形成しないよう、情報光ビームLMを出射制御するようになされている。
さらに光ディスク装置20は、光ディスク100を回転駆動すると共に対物レンズ40及び22を半径方向へ適宜移動制御しながら情報光ビームLMの強度を変調させる。
この結果光ディスク100の記録層101内には、複数の記録マークRMによる螺旋状のトラックが、基準層102に設けられたトラックと対応するよう順次形成される。
またこのようにして形成された記録マークRMは、光ディスク100の第1面100A及び基準面102等の各面とほぼ平行な平面状に配置され、当該記録マークRMによる層(以下これをマーク層Yと呼ぶ)を形成する。
さらに光ディスク装置20は、情報光ビームLMにおける焦点FMの位置を光ディスク100の厚さ方向に変化させることにより、記録層101内に複数のマーク層Yを形成することができる。例えば光ディスク装置20は、光ディスク100の一面100A側から所定の層間隔ごとにマーク層Yを順次形成するようになされている。
一方、光ディスク装置20は、光ディスク100から情報を再生する際、例えば第1面100A側から情報光ビームLMを集光する。ここで焦点FMの位置(すなわち目標位置PG)に記録マークRMが形成されている場合、当該情報光ビームLMが記録マークRMによって反射され、当該記録マークRMから情報反射光ビームLMrが出射される。
光ディスク装置20は、情報反射光ビームLMrの検出結果に応じた検出信号を生成し、当該検出信号を基に記録マークRMが形成されているか否かを検出する。
このとき光ディスク装置20は、例えば記録マークRMが形成されていれば符号「1」に、当該記録マークRMが形成されていなければ符号「0」に割り当てることにより、記録されている情報を再生することができる。
このように第1の実施の形態では、光ディスク装置20により光ディスク100から情報を再生する場合、サーボ光ビームLSを併用しながら情報光ビームLMを目標位置PGに照射することにより、所望の情報を再生するようになされている。
(1−2)光ディスク装置の構成
図3に示すように、光ディスク装置20は、制御部21を中心に構成されている。制御部21は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)と、当該CPUのワークメモリとして用いられるRAM(Random Access Memory)とによって構成されている。
制御部21は、光ディスク100から情報を再生する場合、駆動制御部22を介してスピンドルモータ24を回転駆動させ、所定のターンテーブルに載置された光ディスク100を所望の速度で回転させる。
また制御部21は、駆動制御部22を介してスレッドモータ25を駆動させることにより、光ピックアップ26を移動軸25A及び25Bに沿ってトラッキング方向、すなわち光ディスク100の内周側又は外周側へ向かう方向へ大きく移動させるようになされている。
光ピックアップ26は、対物レンズ40等の複数の光学部品が取り付けられており、制御部21の制御に基づいて光ディスク100へサーボ光ビームLS及び情報光ビームLMを照射し、サーボ反射光ビームLSr及び情報反射光ビームLMrを検出するようになされている。
信号処理部23は、検出信号に対し所定の演算処理、復調処理及び復号化処理等を施すことにより、目標マーク層YGの目標トラックTGに記録マークRMとして記録されている情報を再生し得るようになされている。
また光ピックアップ26の2軸アクチュエータ40Aは、検出信号から算出される補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhに基づいて対物レンズ40のフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、当該対物レンズ40により集光されるサーボ光ビームLSの焦点FS及び情報光ビームLMの焦点FMの位置を調整するようになされている(詳しくは後述する)。
(1−3)光ピックアップの構成
次に、光ピックアップ26の構成について説明する。この光ピックアップ26では、図4に示すように、サーボ制御のためのサーボ光学系30と、情報の再生又は記録のための情報光学系50を有している。
(1−3−1)サーボ光ビームの光路
図5に示すように、サーボ光学系30では、対物レンズ40を介して波長約660[nm]でなるサーボ光ビームLSを光ディスク100に照射すると共に、当該光ディスク100に反射されてなるサーボ反射光ビームLSrをフォトディテクタ43で受光するようになされている。
実際上レーザダイオード31は、制御部21(図3)の制御に基づいて発散光でなる所定光量のサーボ光ビームLSを発射し、コリメータレンズ33へ入射させる。コリメータレンズ33は、サーボ光ビームLSを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ34へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ34は、反射透過面34Sにおいて、光ビームの偏光方向によりP偏光でなるサーボ光ビームLSのほぼ全てを透過させ、1/4波長板36へ入射させる。
1/4波長板36は、サーボ光ビームLSを円偏光に変換し、ダイクロイックプリズム37へ入射する。ダイクロイックプリズム37は、透過反射面37Sにおいて、光ビームの波長によりサーボ光ビームLSを反射して対物レンズ40へ入射させる。
対物レンズ40は、サーボ光ビームLSを集光し、光ディスク100の基準層102へ向けて照射する。このときサーボ光ビームLSは、図2に示したように、基板104を透過し基準層102において反射され、サーボ光ビームLSと反対方向へ向かうサーボ反射光ビームLSrとなる。
この後、サーボ反射光ビームLSrは、対物レンズ40によって平行光に変換された後、ダイクロイックプリズム37へ入射される。ダイクロイックプリズム37は、サーボ反射光ビームLSrを反射し、これを1/4波長板36へ入射させる。
1/4波長板36は、円偏光でなるサーボ反射光ビームLSrをS偏光に変換し、偏光ビームスプリッタ34へ入射させる。偏光ビームスプリッタ34は、S偏光でなるサーボ反射光ビームLSrをその偏光方向により反射させ、集光レンズ41へ入射させる。
集光レンズ41は、サーボ反射光ビームLSrを収束させ、シリンドリカルレンズ42により非点収差を持たせた上で当該サーボ反射光ビームLSrをフォトディテクタ43へ照射する。
ところで光ディスク装置20では、回転する光ディスク100における面ブレ等が発生する可能性があるため、対物レンズ40に対する目標基準トラックTSGの相対的な位置が変動する可能性がある。
このため、サーボ光ビームLSの焦点FS(図2)を目標トラックに追従させるには、当該焦点FSを光ディスク100に対する近接方向又は離隔方向であるフォーカス方向及び光ディスク100の内周側方向又は外周側方向であるトラッキング方向へ移動させる必要がある。
そこで対物レンズ40は、2軸アクチュエータ40Aにより、フォーカス方向及びトラッキング方向の2軸方向へ駆動され得るようになされている。
またサーボ光学系30(図4)では、対物レンズ40によりサーボ光ビームLSが集光され光ディスク100の基準層102へ照射されるときの合焦状態が、集光レンズ41によりサーボ反射光ビームLSrが集光されフォトディテクタ43に照射されるときの合焦状態に反映されるよう、各種光学部品の光学的位置が調整されている。
フォトディテクタ43は、図6に示すように、サーボ反射光ビームLSrが照射される面上に、格子状に分割された4つの検出領域43A、43B、43C及び43Dを有している。因みに矢印a1により示される方向(図中の縦方向)は、サーボ光ビームLSが基準層102(図2)に照射されるときの、トラックの走行方向に対応している。
フォトディテクタ43は、検出領域43A、43B、43C及び43Dによりサーボ反射光ビームLSrの一部をそれぞれ検出し、このとき検出した光量に応じてサーボ検出信号USa、USb、USc及びUSd(以下、これらをまとめてサーボ検出信号USと呼ぶ)をそれぞれ生成して、これらを信号処理部23(図3)へ送出するようになされている。
このようにサーボ光学系30では、サーボ光ビームLSを光ディスク100の基準層102へ照射すると共に、サーボ反射光ビームLSRを検出してサーボ検出信号USを生成し、これらを信号処理部23へ供給するようになされている。
(1−3−2)情報光ビームの光路
一方情報光学系50では、図4と対応する図7に示すように、対物レンズ40を介してレーザダイオード51から出射した情報光ビームLMを光ディスク100に照射すると共に、当該光ディスク100に反射されてなる情報反射光ビームLMrをフォトディテクタ63で受光するようになされている。
すなわちレーザダイオード51は、波長約405[nm]の青色レーザ光を出射し得るようになされている。実際上レーザダイオード51は、制御部21(図4)の制御に基づいて発散光でなる所定光量の情報光ビームLMを発射し、コリメータレンズ52へ入射させる。コリメータレンズ52は、情報光ビームLMを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ54へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ54は、反射透過面54Sにおいて、光ビームの偏光方向によりP偏光でなる情報光ビームLMを透過させ、球面収差などを補正するLCP(Liquid Crystal Panel)56を介して1/4波長板57へ入射させる。1/4波長板57は、情報光ビームLMをP偏光から円偏光に変換してリレーレンズ58へ入射させる。
リレーレンズ58は、可動レンズ58Aにより情報光ビームLMを平行光から収束光に変換し、収束後に発散光となった当該情報光ビームLMの収束又は発散の度合い(以下、これを収束状態と呼ぶ)を固定レンズ58Bにより調整し、ミラー59へ入射させる。
ここで可動レンズ58Aは、アクチュエータ58Aaにより情報光ビームLMの光軸方向に移動されるようになされている。実際上、リレーレンズ58は、駆動制御部22(図2)の制御に基づきアクチュエータ58Aaによって可動レンズ58Aを移動させることにより、固定レンズ58Bから出射される情報光ビームLMの収束状態を変化させ得るようになされている。
ミラー59は、情報光ビームLMを反射することによりその進行方向を偏向させ、ダイクロイックプリズム37へ入射する。ダイクロイックプリズム37は、反射透過面37Sにより当該情報光ビームLMを透過させ、これを対物レンズ40へ入射する。
対物レンズ40は、情報光ビームLMを集光し、光ディスク100へ照射する。このとき情報光ビームLMは、図2に示したように、基板104を透過し、記録層101内に合焦する。
ここで当該情報光ビームLMの焦点FMの位置は、リレーレンズ58の固定レンズ58Bから出射される際の収束状態により定められることになる。すなわち焦点FMは、可動レンズ58Aの位置に応じて記録層101内をフォーカス方向に移動することになる。
実際上、情報光学系50は、駆動制御部22(図3)により可動レンズ58Aの位置が制御されることにより、光ディスク100の記録層101内における情報光ビームLMの焦点FM(図2)の深さd(すなわち基準層102からの距離)を調整し、目標位置PGに焦点FMを合致させるようになされている。
このように情報光学系50は、サーボ光学系30によるサーボ制御された対物レンズ40を介して情報光ビームLMを照射することにより、情報光ビームLMの焦点FMのトラッキング方向を目標位置PGに合致させ、さらにリレーレンズ58における可動レンズ58Aの位置に応じて当該焦点FMの深さd(図2)を調整することにより、焦点FMのフォーカス方向を目標位置PGに合致させるようになされている。
そして情報光ビームLMは、光ディスク100に対して情報を記録する記録処理の際、対物レンズ40によって焦点FMに集光され、当該焦点FMに記録マークRMを形成する。
一方情報光ビームLMは、光ディスク100に記録された情報を読み出す再生処理の際、目標位置PG近傍に記録マークRMが記録されていた場合には、焦点FMに集光した情報光ビームLMが当該記録マークRMによって情報反射光ビームLMrとして反射され、対物レンズ40へ入射される。
他方情報光ビームLMは、焦点FMに記録マークRMが記録されていない場合には、焦点FMに収束した後に再び発散し、基準層102によって反射され、情報反射光ビームLMrとして対物レンズ40へ入射される。
対物レンズ40は、情報反射光ビームLMrをある程度収束させ、ダイクロイックプリズム37へ入射する。ダイクロイックプリズム37は、情報反射光ビームLMrを透過させ、ミラー59へ入射する。ミラー59は、情報反射光ビームLMrを反射することによりその進行方向を偏向させ、リレーレンズ58へ入射する。
リレーレンズ58は、情報反射光ビームLMrを平行光に変換し、1/4波長板57へ入射する。1/4波長板52は、円偏光でなる情報反射光ビームLMrをS偏光に変換し、LCP56を介して偏光ビームスプリッタ54に入射する。
偏光ビームスプリッタ54は、S偏光でなる情報反射光ビームLMrを偏光面54Sによって反射し、集光レンズ60へ入射させる。集光レンズ60は、情報反射光ビームLMrを集光し、シリンドリカルレンズ61に入射させる。シリンドリカルレンズ61は、情報反射光ビームLMrに非点収差を付加させた上で、ピンホール板62を介してフォトディテクタ63へ照射させる。
ここで図8に示すように、ピンホール板62は、集光レンズ60(図7)により集光される情報反射光ビームLMrの焦点を孔部62H内に位置させるよう配置されているため、当該情報反射光ビームLMrをそのまま通過させることになる。
一方図8に示すように、ピンホール板62は、例えば光ディスク100における基板102の表面や、目標位置PGとは異なる位置に存在する記録マークRM、基準層102などから反射されるような焦点の異なる光(以下、これを迷光LNと呼ぶ)をほぼ遮断することになる。この結果、フォトディテクタ63は、迷光LNの光量を殆ど検出することがない。
この結果、フォトディテクタ63は、迷光LNの影響を受けることなく、情報反射光ビームLMrの光量に応じた情報検出信号UMを生成し、これを信号処理部23(図6)へ供給するようになされている。
ここでフォトディテクタ63は、図9に示すように、サーボ反射光ビームLSrが照射される面上に、格子状に分割された4つの検出領域63A、63B、63C及び63Dを有している。因みに矢印a2により示される方向(図中の縦方向)は、情報光ビームLMが記録層101に照射されるときの、トラックの走行方向に対応している。
フォトディテクタ63は、検出領域63A、63B、63C及び63Dにより情報反射光ビームLMrの一部をそれぞれ検出し、このとき検出した光量に応じて情報検出信号UM(UMa、UMb、UMc及びUMd)をそれぞれ生成して、これらを信号処理部23(図3)へ送出する。
このように情報光学系50は、光ディスク100から対物レンズ40へ入射される情報反射光ビームLMrを受光し、その受光結果を信号処理部23へ供給するようになされている。
(1−4)フォーカス制御及びトラッキング制御
次に、光ディスク装置20におけるフォーカス制御及びトラッキング制御について説明する。ここで光ディスク装置20では、光ディスク100自体の反りやいわゆる面ブレ等により、当該光ディスク装置20に対し光ディスク100が傾く場合がある。
例えば図10に示すように、光ディスク100に対する法線XDが光軸Lxに対して角度θだけ傾いていた場合、光軸Lx上での基準層102と目標マーク層YGとの間隔が焦点FSと焦点FMとの距離DGから(1/cosθ)倍されてしまい、当該距離DGと相違することになってしまう。
この場合、基準光ビームLSを光ディスク100の基準層102に合焦させていたとしても、情報光ビームLMの焦点FMを目標マーク層YGに合わせることができず、当該目標マーク層YGの情報を読み取ることができない。
すなわち光ディスク装置20は、光ディスク100が傾斜した場合、情報光ビームLMの焦点FMを目標マーク層YGに合わせるといった本来のフォーカス制御を正しく行うことができず、情報の再生精度を大幅に低下させてしまう恐れがある。
そこで光ディスク装置20では、まず光ディスク100の基準層102を利用して基準フォーカス制御を行い、光ディスク100の目標マーク層YGを利用した情報フォーカス制御に徐々に切り換えていくようになされている。
(1−4−1)フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号の生成
信号処理部23は、光ピックアップ26から供給されるサーボ検出信号US及び情報検出信号UMのそれぞれについて、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を算出するようになされている。
すなわち信号処理部23は、非点収差法により次に示す(1)式に従ってサーボ検出信号US(USa〜USd)を基にフォーカスエラー信号SFEsを算出し、これを駆動制御部22へ供給する。
Figure 0004662186
このフォーカスエラー信号SFEsは、サーボ光ビームLSの焦点FS(図4)と光ディスク100の基準層102とのフォーカス方向に関するずれ量を表すことになる。
また信号処理部23は、プッシュプル法により次に示す(2)式に従ってサーボ検出信号USを基にトラッキングエラー信号STEsを算出し、これを駆動制御部22へ供給する。
Figure 0004662186
このトラッキングエラー信号STEsは、サーボ光ビームLSの焦点FS(図4)と光ディスク100の基準層102における目標基準トラックTSGとのトラッキング方向に関するずれ量を表すことになる。
さらに信号処理部23は、次に示す(3)式に従い基準層102における目標基準トラックTSGから再生RF信号SRFsを順次生成する。
Figure 0004662186
この再生RF信号SRFsには、基準層102の各トラックに付与されたアドレス情報等が含まれている。
さらに信号処理部23は、次に示す(5)式に従って情報検出信号UM(UMa〜UMd)を基に情報反射光ビームLMrの和光量を表すプルイン信号SPIを算出する。
Figure 0004662186
さらに信号処理部23は、非点収差法により次に示す(5)式に従って情報検出信号UM(UMa〜UMd)を基にフォーカスエラー信号SFEmを算出する。
Figure 0004662186
さらに信号処理部23は、プッシュプル法により次に示す(6)式に従って情報検出信号UMa〜UMdを基にトラッキングエラー信号STEmを算出する。
Figure 0004662186
ここで光ディスク100では、従来型の光ディスクのように信号記録層を有しておらず、目標トラックTRGには情報に応じた記録マークRMのみが形成されている。このため光ディスク装置20は、目標位置PGに記録マークRMが存在しない場合には、情報反射光ビームLMrを殆ど得ることができない。このため図11に示すように、信号処理部23は、記録マークRMの有無に応じて信号レベルが変動する櫛形のプルイン信号SPI及びフォーカスエラー信号SFEmを生成することになる。なおプルイン信号SPI及びフォーカスエラー信号SFEmがこのような櫛形となるのは、光ディスク100の偏心によるものと考えられる。
因みに図11では、対物レンズ40をフォーカス方向に移動させるフォーカスサーチ等の際に得られるプルイン信号SPI及びフォーカスエラー信号SFEm(いわゆるS字信号)を示している。なおプルイン信号SPIの極性が図14とは反対になっている。また図示していないが、S字信号の始端から終端までは約0.5秒間程度である。
すなわち(5)式に従って算出されたフォーカスエラー信号SFEmは、情報反射光ビームLMrの光量が十分であった場合には情報光ビームLMと目標位置PG(すなわち記録マークRM)とのずれ量を表すことができる。一方フォーカスエラー信号SFEmは、情報反射光ビームLMrが殆ど得られなかった場合には、信号レベルがほぼ基準レベルSLとなるため、情報光ビームLMと目標位置PGとのずれ量を正確に表していないことになる。
ここで光ディスク装置20は、記録マークRMの有無に拘わらず記録マークRMの中心同士を結ぶ照射ラインを目標位置PGとし、当該照射ラインに沿って情報光ビームLMを照射することにより、当該照射ライン上における記録マークRMの有無を検出する。
そこで光ディスク装置20では、フォーカスエラー信号SFEmを補正することにより、情報光ビームLMと照射ラインとのずれ量を表す補正フォーカスエラー信号SFEhを生成するようになされている。
具体的に図12に示すように光ディスク装置20の信号処理部23は、プルイン信号SPI(図12(A))を監視し、時点t1において当該プルイン信号SPIが所定の検出閾値AI以上となるとピーク検出信号SPR(図12(B))を「Low」レベルから「High」レベルに立ち上げる。一方信号処理部23は、プルイン信号SPIが検出閾値AI未満となると、ピーク検出信号SPRを「High」レベルから「Low」レベルに立ち下げる。
なおこの検出閾値AIは、情報光ビームLMが記録マークRMに合焦するときに得られると想定されるプルイン信号SPIの信号レベルの例えば1/3程度に設定される。
信号処理部23は、ピーク検出信号SPRが「High」レベルの間、フォーカスエラー信号SFEm(図12(C))を監視し、当該フォーカスエラー信号SFEmからピーク(すなわち極大値)を検出する。さらに信号処理部23は、検出された極大値同士を結ぶことにより補正フォーカスエラー信号SFEh(図12(D))を生成する。すなわち信号処理部23は、フォーカスエラー信号SFEmのピーク群が接線を共有する包絡線を補正フォーカスエラー信号SFEhとして生成する。
この補正フォーカスエラー信号SFEhは、情報光ビームLMの焦点FM(図2)と光ディスク100の照射ラインとのフォーカス方向に関するずれ量をほぼ正確に表すことになる。
また信号処理部23は、フォーカスエラー信号SFEmと同様に櫛形のトラッキングエラー信号STEm(図12(E))を生成することになる。このトラッキングエラー信号STEmも同様に情報光ビームLMと照射ラインとのずれ量を正確に表していないことになる。
光ディスク装置20では、フォーカスエラー信号SFEmと同様にしてトラッキングエラー信号STEmを補正することにより、補正トラッキングエラー信号STEhを生成するようになされている。
具体的に光ディスク装置20の信号処理部23は、時点t1からピーク検出信号SPRが「High」レベルの間、トラッキングエラー信号STEmからピーク(極大値及び極小値)を検出する。さらに信号処理部23は、当該ピーク同士を結ぶことにより補正トラッキングエラー信号STEhを生成する。すなわち信号処理部23は、フォーカスエラー信号SFEmと同様、トラッキングエラー信号STEmの包絡線を補正トラッキングエラー信号STEhとして生成する。
このトラッキングエラー信号STEmは、情報光ビームLMの焦点FM(図2)と光ディスク100の照射ラインとのトラッキング方向に関するずれ量を表すことになる。因みに図13に、実際に生成された補正フォーカスエラー信号SFEhを示している。この図13では、便宜上、本実施の形態とは異なりピークを検出しないときの補正フォーカスエラー信号SFEhの信号レベルを任意の信号レベルに保持した場合について示している。
このように光ディスク装置20は、信号処理部23により、サーボ検出信号USを基にフォーカスエラー信号SFEs及びトラッキングエラー信号STE等を算出すると共に、情報検出信号UMを基に補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを算出するようになされている。
(1−4−2)基準層を利用したフォーカス制御
光ディスク装置20は、まずサーボ検出信号USに基づいたフォーカスエラー信号SFEsを基に、フォーカス制御を行うようになされている。
実際上、駆動制御部22は、次に示す(7)式に従い、サーボ検出信号USに基づいたフォーカスエラー信号SFEsと情報検出信号UMに基づいた補正フォーカスエラー信号SFEhとにそれぞれゲインG1及びG2を乗じ、合成フォーカスエラー信号SFECを算出する。
Figure 0004662186
ここでゲインG1及びG2は、次に示す(8)式を満たすような値となっている。すなわち(7)式では、ゲインG1及びG2に応じた比率でフォーカスエラー信号SFEs及び補正フォーカスエラー信号SFEhの混合比率を調整し得るようになされている。
Figure 0004662186
駆動制御部22は、この時点では(7)式におけるゲインG1を値「1」としゲインG2を値「0」とすることにより、フォーカスエラー信号SFEsのみを基にフォーカス制御を行うようになされている。
駆動制御部22は、合成フォーカスエラー信号SFECに対し所定のフィルタ処理や増幅処理等を施すことによりフォーカス駆動信号SFDを生成し、これを光ピックアップ26の2軸アクチュエータ40Aへ供給する。これに応じて2軸アクチュエータ40Aは、対物レンズ40をフォーカス方向へ駆動する。
このとき光ディスク装置20では、一連の処理を繰り返すフィードバック処理によってフォーカス制御を行うことにより、合成フォーカスエラー信号SFECを値「0」に収束させていき、最終的にサーボ光ビームLSを光ディスク100の基準層102に合焦させるようになされている(以下、これを基準フォーカス制御と呼ぶ)。
(1−4−3)目標マーク層を利用したトラッキング制御
次に光ディスク装置20は、情報検出信号UMに基づいた補正トラッキングエラー信号STEhを基に、トラッキング制御を行うようになされている。
因みに、このとき光ディスク装置がフォーカス制御の次にトラッキング制御を行うのは、補正トラッキングエラー信号STEhの算出原理上、情報光ビームLMがある程度目標マーク層YGに合焦した状態となっていなければ、当該補正トラッキングエラー信号STEhが適切な値とならないためである。
駆動制御部22は、補正トラッキングエラー信号STEhに対し所定のフィルタ処理や増幅処理等を施すことによりトラッキング駆動信号STDを生成し、これを光ピックアップ26の2軸アクチュエータ40Aへ供給する。これに応じて2軸アクチュエータ40Aは、対物レンズ40をトラッキング方向へ駆動する。
このとき光ディスク装置20では、フォーカス制御の場合と同様、一連の処理を繰り返すフィードバック処理によってトラッキング制御を行うことにより、補正トラッキングエラー信号STEhを値「0」に収束させていき、最終的に情報光ビームLMを目標マーク層YGの目標位置PGに追従させるようになされている。
(1−4−4)目標マーク層を利用したフォーカス制御
ところで光ディスク装置20では、制御部21によって上述したリレーレンズ58の可動レンズ58Aを制御することにより、サーボ光ビームLSの焦点FS(図2)と情報光ビームLMの焦点FMとの距離を調整するようになされている。
ここで制御部21は、可動レンズ58Aの設定位置と光ディスク100における各マーク層Yとを対応付けたリレーレンズ制御テーブルをROM(図示せず)に保持している。
実際上制御部21は、光ディスク100のいずれのマーク層Yが目標マーク層YGであるかに応じて、当該リレーレンズ制御テーブルに従って可動レンズ58Aの設定位置を読み出し、可動レンズ58Aを当該設定位置に合わせるようリレーレンズ58を制御するようになされている。
しかしながら実際の光ディスク100では、図10を用いて説明した面ブレの発生等により、リレーレンズ58を制御すると共にサーボ光ビームLSを基準層102に合焦させたとしても、情報光ビームLMを目標マーク層YGに合焦させ得ない可能性もある。
そこで光ディスク装置20は、サーボ検出信号USに基づいたフォーカス制御から、情報検出信号UMに基づいたフォーカス制御に切り換えるようになされている。
具体的に駆動制御部22は、補正トラッキングエラー信号STEhを監視し、当該補正トラッキングエラー信号STEhがある程度収束し、いわゆるトラッキングサーボがかかった状態となるまで待機する。
実際上補正トラッキングエラー信号STEhは、未だトラッキング制御し得ない段階、すなわち情報光ビームLMを目標マーク層YGにおける所望のトラックに追従させ得ない段階では、例えば図14(A)に波形図を示すように、比較的大きな振幅w1となる。
一方補正トラッキングエラー信号STEhの波形は、トラッキング制御し得る段階、すなわち情報光ビームLMを目標マーク層YGにおける所望のトラックに追従させ得る段階では、図14(B)に波形図を示すように、比較的小さな振幅w2となる。
そこで駆動制御部22は、補正トラッキングエラー信号STEhの振幅値を所定の閾値と比較し、当該閾値未満となったことを検出した段階でトラッキングサーボがかかったものと判断する。
このとき駆動制御部22は、図15(A)に示すように、(7)式を満たす範囲で、ゲインG1を徐々に減少させると共に、ゲインG2を徐々に増加させていき、最終的にゲインG1を値「0」としゲインG2を値「1」とする。
この結果、駆動制御部22は、時間teの経過後には補正フォーカスエラー信号SFEhのみを基にフォーカス制御を行うことになる(以下、これを情報フォーカス制御と呼ぶ)。すなわち光ディスク装置20Xは、補正フォーカスエラー信号SFEhがゼロになるようにフィードバック制御を実行する。
因みに駆動制御部22は、情報光ビームLMの焦点FMが目標マーク層YGの目標位置PGから大きく外れ、いわゆるフォーカスサーボが外れた状態となり、フォーカス制御及びトラッキング制御の継続が困難となった場合には、上述した基準フォーカス制御に戻って一連の処理を繰り返すようになされている。
このとき駆動制御部22は、補正フォーカスエラー信号SFEhの絶対値が所定の閾値よりも大きくなった場合に、フォーカスサーボが外れた状態にあることを検出するようになされている。
このように駆動制御部22は、まず光ディスク100の基準層102を利用して基準フォーカス制御を行い、補正トラッキングエラー信号STEhがある程度収束した段階で、光ディスク100の目標マーク層YGを利用した情報フォーカス制御に徐々に切り換えていくようになされている。
(1−5)動作及び効果
以上の構成において、光ディスク装置20は、一様でなる記録層101に記録マークRMが形成されてなる光ディスク100に対して、対物レンズ40を介して光源であるレーザダイオード31から出射された光としての情報光ビームLMを集光し照射する。
光ディスク装置20は、記録マークRMによる戻り光としての情報反射光ビームLMrを受光して検出信号UMa〜UMdを生成し、当該検出信号UMa〜UMdから記録マークRMと情報光ビームLMの焦点FMとのずれを表すサーボ制御信号としてのフォーカスエラー信号SFEmを生成する。
そして光ディスク装置20は、フォーカスエラー信号SFEmにおける記録マークRMに応じたピークを結ぶことにより情報光ビームLMが照射されるべき照射ラインと情報光ビームLMの焦点FMとのずれを表す補正サーボ制御信号としての補正フォーカスエラー信号SFEhを生成する。
これにより光ディスク装置20は、信号記録層を有する光ディスクに対応する従来型の光ディスク装置が生成するフォーカスエラー信号と同様の補正フォーカスエラー信号SFEhを生成することができる。このため光ディスク装置20では、従来型の光ディスク装置と同様にして当該補正フォーカスエラー信号SFEhを用いた各種処理を実行することができる。
また光ディスク装置20は、光ディスク100に設けられ螺旋状の基準トラックTSが形成された基準層102に照射するための基準光としてのサーボ光ビームLSを基準光源としてのレーザダイオード51から出射する。
光ディスク装置20は、情報光ビームLMの光軸方向に関し、対物レンズ40により集光されるサーボ光ビームLSの焦点FSと情報光ビームLMの焦点FMとの距離を、情報光ビームLMが照射されるべき目標位置PGに応じた距離だけ離隔させるよう、対物レンズ40へ入射される情報光ビームLMの球面収差を調整する。
光ディスク装置20は、対物レンズ40を光ディスク100に近接させ又は離隔させるフォーカス制御を行う際、最初に基準反射光であるサーボ反射光ビームLSrの受光結果を基にサーボ光ビームLSを基準層102に合焦させる基準フォーカス制御を行い、その後情報反射光ビームLMrの受光結果を基に情報光ビームLMをマーク層に合焦させる情報フォーカス制御に切り換える。
従って光ディスク装置20は、最終的に情報フォーカス制御を行うことができるので、目標マーク層YGに対し情報光ビームLMの焦点FMを高精度に合わせることができる。
このとき光ディスク装置20は、まず正しい値を検出し得る可能性が極めて高い基準フォーカス制御を行ってサーボ光ビームLSを基準層102に合焦させ、情報光ビームLMの焦点FMを目標マーク層YGへおおよそ合わせた上で、情報フォーカス制御に切り換える。
このため光ディスク装置20は、当初より情報フォーカス制御のみを行う場合に生じ得る、情報光ビームLMの焦点FMを目標マーク層YGの近傍に位置させることができずフォーカスエラー信号SFEmを正常に取得できない、といった問題が発生することを未然に防止できる。この結果光ディスク装置20は、当該情報フォーカス制御をほぼ確実に行うことができる。
さらに光ディスク装置20は、検出信号UMの和光量を表すプルイン信号SPIが所定の検出閾値AI以上であるときのフォーカスエラー信号SFEmにおけるピークを結ぶことにより補正フォーカスエラー信号SFEmを生成する。
これにより光ディスク装置20は、情報反射光ビームLMrが所定以上得られた場合のピークのみを選択することができるため、ノイズによるピークを排除することができ、情報光ビームLMと照射ラインとのずれを高い精度で表し得る補正フォーカスエラー信号SFEhを生成することができる。
また光ディスク装置20は、補正フォーカスエラー信号SFEhに基づいて照射ライン上に光を照射する。これにより光ディスク装置20は、情報反射光ビームLMrの受光量の変動に応じて信号レベルが変化しない補正フォーカスエラー信号SFEhを用いて高精度なフォーカス制御を実行できる。
以上の構成によれば、光ディスク装置20は、非点収差法により(5)式に従って算出されるフォーカスエラー信号SFEmに対し、ピークを結ぶことにより情報光ビームLMと照射ラインとのずれを表す補正フォーカスエラー信号SFEhを生成する。これにより光ディスク装置20は、従来の光ディスク装置が生成するフォーカスエラー信号と同様の補正フォーカスエラー信号SFEhを生成することができ、従来の光ディスク装置と同様の制御によりフォーカス制御を実行することができる。
(2)第2の実施の形態
図16〜図18は第2の実施の形態を示すもので、図1〜15に示す第1の実施の形態に対応する部分を同一符号で示している。第2の実施の形態では、図示しないが、光ディスク100と対応する光ディスク200が基準層102を有しておらず、一様でなる記録層201を基板203及び204によって挟んだ構成でなる。
さらに第2の実施の形態では、光ピックアップ26と対応する光ピックアップ120の構成が異なる点と、情報光ビームLMの引き込みの際に補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを使用する点が第1の実施の形態と異なっている。また光ディスク装置20Xとしての全体的な構成は第1の実施の形態とほぼ同様であるため説明を省略する。
(2−1)光ピックアップの構成
次に、光ピックアップ120の構成について説明する。この光ピックアップ120は、図16に示すように、多数の光学部品の組み合わせにより構成されている。
具体的にレーザダイオード131は、波長約405[nm]の青色レーザ光でなる情報光ビームLMを出射し、コリメータレンズ132へ入射させる。実際上レーザダイオード31は、制御部21(図3)の制御に基づき情報の記録又は読出に応じた所定の光量の情報光ビームLMを出射する。コリメータレンズ132は、情報光ビームLMを発散光から平行光に変換し、1/2波長板133へ入射させる。
情報光ビームLMは、1/2波長板133によって偏光方向が所定角度回転されることにより例えばP偏光に調整され、偏光ビームスプリッタ135へ入射される。
偏光ビームスプリッタ135は、入射される光ビームの偏光方向により情報光ビームLMを透過して1/4波長板137へ入射させる。1/4波長板137は、情報光ビームLMをそれぞれP偏光から円偏光に変換してリレーレンズ138へ入射させる。
リレーレンズ138は、可動レンズ139により情報光ビームLMをそれぞれ平行光から収束光に変換し、収束後に発散光となった情報光ビームLMをそれぞれ固定レンズ140により再度収束光に変換し、ミラー141へ入射させる。
ここで可動レンズ139は、図示しないアクチュエータにより情報光ビームLMの光軸方向に移動されるようになされている。実際上、リレーレンズ138は、制御部21(図3)の制御に基づき当該アクチュエータによって可動レンズ139を移動させることにより、固定レンズ140から出射される情報光ビームLMの収束状態をそれぞれ変化させ得るようになされている。
ミラー141は、情報光ビームLMを反射することにより、その進行方向を90°偏向させ、当該情報光ビームLMを対物レンズ121へ入射させる。
対物レンズ121は、情報光ビームLMを集光し、光ディスク200に照射する。ここで対物レンズ121から情報光ビームLMの焦点FMまでのフォーカス方向に関する距離は、当該情報光ビームLMがリレーレンズ138から出射されるときの発散角に応じて定まることになる。
実際上、リレーレンズ138は、制御部21の制御に基づき可動レンズ139を移動させることにより、焦点FMを記録層内における目標マーク記録層YGにおおよそ合わせると共に、情報光ビームLMの球面収差を調整するようになされている。
対物レンズ121は、情報光ビームLMを集光し、光ディスク200の記録層201における目標位置PGに照射する。
ここで記録層201は、目標位置PG近傍にサーボ情報マーク群KSp又は記録マークRMが形成されている場合には、当該サーボ情報マーク群KSp又は記録マークRMによって情報光ビームLMを反射し、情報反射光ビームLMrを生成することになる。
情報反射光ビームLMrは、元の情報光ビームLMの光路を反対方向へ進行する。すなわち情報反射光ビームLMrは、対物レンズ121により発散角が変換され、ミラー141により反射され、リレーレンズ138により平行光に変換され、1/4波長板137及び液晶パネル136を順次透過し、S偏光として偏光ビームスプリッタ135へ入射される。
偏光ビームスプリッタ135は、S偏光でなる情報反射光ビームLMrを反射透過面35Sによって反射し、集光レンズ143へ入射させる。集光レンズ143は、情報反射光ビームLMrを集光し、ピンホール板144を介してフォトディテクタ145へ照射させる。
ピンホール板144は、集光レンズ143により集光される情報反射光ビームLMrの焦点を孔部内に位置させるよう配置されているため、当該情報反射光ビームLMrをそのまま通過させ、光ディスク200の表面や目標マーク層YG以外のマーク層Yによって反射されてなる迷光LNをほぼ遮断することになる。
フォトディテクタ145は、フォトディテクタ63(図9)と同様に、情報反射光ビームLMrを受光するための検出領域145A、145B、145C及び145D(以下、これらをまとめて検出領域145A〜145Dとする)が設けられている。
フォトディテクタ145は、検出領域145A〜145Dにより情報反射光ビームLMrの一部をそれぞれ検出し、このとき検出した光量に応じて検出信号UMa、UMb、UMc及びUMd(以下、これらをまとめて検出信号UMa〜UMdとする)をそれぞれ生成して、これらを信号処理部23(図3)へ送出するようになされている。
(2−2)情報光ビームの引き込み
第2の実施の形態による光ディスク装置20Xでは、情報光ビームLMを目標位置PGに引き込む際、上述した補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを用いるようになされている。
(2−2−1)フォーカスの引き込み
光ディスク装置20Xは、2軸アクチュエータ122を駆動することにより対物レンズ121を光ディスク200から最も離隔させた位置に変位させると、対物レンズ120を所定の移動速度で光ディスク200に近接させる。
このとき光ディスク装置20Xの信号処理部23(図3)は、第1の実施の形態と同様にして検出信号UMa〜UMdから情報フォーカスエラー信号SFEm、情報トラッキングエラー信号STEmを生成する。また信号処理部23は、第1の実施の形態と同様にしてプルイン信号SPI、情報フォーカスエラー信号SFEm及び情報トラッキングエラー信号STEmから補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成する。
さらに信号処理部23は、プルイン信号SPIを補正することにより補正プルイン信号SPIhを生成するようになされている。
すなわち信号処理部23は、プルイン信号SPIが検出閾値AI以上となると、当該プルイン信号SPIのピーク(すなわち極大値)を検出し、当該極大値同士を結ぶことにより補正プルイン信号SPIhを生成する。因みに図13に、実際に生成された補正プルイン信号SPIhを示している。なお図13では、プルイン信号SPIのピークが検出閾値AI未満であるときの補正プルイン信号SPIhの値を任意の信号レベルに保持した場合について示している。また図13では、その極性が図14、17及び18とは逆になっている。
そして制御部21は、補正プルイン信号SPIhが所定のゼロクロス検出閾値AH以上となると、補正フォーカスエラー信号SFEhから当該補正フォーカスエラー信号SFEhが基準レベルSLと交差する、いわゆるゼロクロスを検出する。このとき制御部21は、検出されたゼロクロスの数をカウントし、目標マーク層YGにおいて補正フォーカスエラー信号SFEhがゼロクロスするのを待ち受ける。
さらに制御部21は、目標マーク層YGにおいて補正フォーカスエラー信号SFEhがゼロクロスすると、補正フォーカスエラー信号SFEhの生成を終了すると共に、フォーカス制御を実行するフォーカスループ回路をONに切り換える。
具体的に駆動制御部22は、例えば情報フォーカスエラー信号SFEmに所定のゲインを乗算することによりフォーカス駆動信号SFDを生成し、これを2軸アクチュエータ122に供給する。そして2軸アクチュエータ122は、フォーカス駆動信号SFDに応じて対物レンズ121を変位させることにより、照射ラインと情報光ビームLMの焦点FMとのずれがゼロになるようフォーカス制御を実行するようになされている。
なお情報フォーカスエラー信号SFEhは、照射ラインと焦点FMとのずれを正確に表していないものの、ずれの極性(方向)をほぼ正確に表している。このため光ディスク装置20Xでは、ゲインなどを適切に調整することにより情報フォーカスエラー信号SFEmを用いた場合であっても適切なフォーカス制御が可能となる。
具体的に、光ディスク200における入射面側から3層目のマーク層Yを目標マーク層YGとする場合に実行されるフォーカスの引き込み処理について、図17を用いて説明する。
フォーカスの引き込み処理が開始されると、信号処理部23は、プルイン信号SPI(図17(A))の監視を開始する。時点t10において、信号処理部23は、当該プルイン信号SPIの信号レベルが所定の検出閾値AI以上となると、プルイン信号SPI及び情報フォーカスエラー信号SFEm(図17(D))からピークを検出する。
信号処理部23は、以降もプルイン信号SPIを監視し、プルイン信号SPIの信号レベルが検出閾値AI以上となるときの当該プルイン信号SPI及び情報フォーカスエラー信号SFEmのピークを検出し、当該ピークを結ぶことにより補正プルイン信号SPIh(図17(B))及び補正フォーカスエラー信号SFEh(図17(E))を生成する。
時点t11において、信号処理部23は、補正プルイン信号SPIhが所定のゼロクロス検出閾値AH以上となると、ゼロクロス準備信号SCRfを「Low」レベルから「High」レベルに立ち上げると共に、補正フォーカスエラー信号SFEhの監視を開始する。
時点t12において信号処理部23は、補正フォーカスエラー信号SFEhの信号レベルが基準レベルと交差する(すなわちゼロクロス)を検出すると、ゼロクロスカウント信号SFZを一時的に「High」レベルに立ち上げると共に、ゼロクロス準備信号SCRf「Low」レベルに立ち下げる。
時点t13において信号処理部23は、情報光ビームLMの焦点FMが記録マークRMの存在しない位置に移動したことにより、プルイン信号SPIの信号レベルが検出閾値AI未満となると、補正プルイン信号SPIh及び補正フォーカスエラー信号SFEhの生成を停止するものの、プルイン信号SPIの監視を継続する。
時点t14〜時点t17において信号処理部23は、再びプルイン信号SPIの信号レベルが所定の検出閾値AI以上となると、時点t10〜時点t13と同様の処理を繰り返す。
時点t18及び時点19において、信号処理部23は、プルイン信号SPIの信号レベルが所定の検出閾値AI以上となると、時点t10と同様に補正プルイン信号SPIh及び補正フォーカスエラー信号SFEhを生成すると共に、時点t11と同様にゼロクロス準備信号SCRfを「High」レベルに立ち上げる。
時点t20において、信号処理部23は、時点t12と同様にゼロクロスを検出すると、ゼロクロスカウント信号SFZを一時的に「High」レベルに立ち上げると共に、ゼロクロス準備信号SCRf「Low」レベルに立ち下げる。
このとき制御部21は、ゼロクロスカウント信号SFZが3回に亘って「High」レベルに立ち上がったことにより目標マーク層YGに合焦したと認識し、フォーカスループ制御信号SFLを「Low」レベルから「High」レベルに立ち上げる。さらに制御部21は、フォーカスループ制御信号SFLをトリガとしてフォーカスループ回路を「ON」に切り換える。すなわち光ディスク装置20Xは、トラッキングエラー信号SFEmがゼロになるようフィードバック制御することにより、情報フォーカスエラー信号SFEmによるフォーカス制御を実行するようになされている。
このように光ディスク装置20Xは、補正フォーカスエラー信号SFEhのゼロクロスを検出することによりマーク層Yをカウントすると共に、目標マーク層YGに対する補正フォーカスエラー信号SFEhのゼロクロスタイミングでフォーカスループ回路を「OFF」から「ON」に切り換えるようにした。これにより光ディスク装置20Xは、適切なタイミングでフォーカスループ回路を閉じることができ、フォーカス制御を開始することができる。
(2−2−2)トラッキングの引き込み
次に、フォーカス制御が開始された状態で実行されるトラッキングの引き込み処理について説明する。
光ディスク装置20Xの制御部21は、フォーカス制御が正常に開始されると、再生アドレス情報に従って光ピックアップ120を光ディスク200の半径方向(すなわちトラッキング方向)に移動させる。
そして図18に示すように、制御部21は、再生アドレス情報が示すトラック近傍に光ピックアップ120を移動させた時点t25において、補正トラッキングエラー信号STEhのゼロクロスを検出すると、トラッキングループ制御信号STLを一時的に立ち上げると共に、当該トラッキングループ制御信号STLをトリガとしてトラッキングループ回路を「OFF」から「ON」に切り換える。
具体的に駆動制御部22は、例えばトラッキングエラー信号SFEmに所定のゲインを乗算することによりトラッキング駆動信号STDを生成し、これを2軸アクチュエータ122に供給する。そして2軸アクチュエータ122は、トラッキング駆動信号STDに応じて対物レンズ121を変位させることにより、照射ラインと情報光ビームLMの焦点FMとのずれがゼロになるようトラッキング制御を実行するようになされている。この結果光ディスク装置20Xは、トラッキングエラー信号SFEmがゼロになるようフィードバック制御を実行する。
このように光ディスク装置20Xは、補正トラッキングエラー信号STEhのゼロクロスタイミングでトラッキングループ回路を「OFF」から「ON」に切り換えるようにした。これにより光ディスク装置20Xは、適切なタイミングでトラッキングループ回路を閉じることができ、トラッキング制御を開始することができる。
(2−3)動作及び効果
以上の構成において光ディスク装置20Xは、フォーカスエラー信号SFEmに基づいて照射ライン上に情報光ビームLMを照射するよう駆動部である2軸アクチュエータ122を制御するフォーカス制御を実行すると共に、補正フォーカスエラー信号SFEhが基準レベルSLと交差するゼロクロスタイミングに応じてフォーカス制御を開始する。
これにより光ディスク装置20Xは、情報反射光ビームLMrの光量の変動に応じて基準レベルSL付近を往来する大きい振幅を有することにより、ゼロクロスを検出することが困難なフォーカスエラー信号SFEmに基づいて、ゼロクロスを適切に検出することができる。この結果光ディスク装置20Xは、適切にフォーカス方向において情報光ビームLMが照射ラインに合焦するタイミングを検出し、フォーカス制御を開始することができる。
また光ディスク装置20Xは、フォーカスエラー信号SFEmが基準レベルSLになるようフィードバック制御を実行する。これにより光ディスク装置20Xは、フォーカス方向への引き込み処理の終了後は補正フォーカスエラー信号SFEhを生成する必要がなく、信号処理部23の処理負荷を軽減することができる。また補正フォーカスエラー信号SFEhを生成することにより生じるタイムラグを極力抑制することもできる。
以上の構成によれば、光ディスク装置20Xは、補正フォーカスエラー信号SFEhが基準レベルSLと交差するゼロクロスタイミングに応じてフォーカス制御を開始することにより、適切なタイミングでフォーカス制御を開始することができる。
(3)他の実施の形態
なお上述した第1の実施の形態において、検出閾値AIは、情報光ビームLMが記録マークRMに合焦するときに得られると想定されるプルイン信号SPIの信号レベルの1/3程度に設定されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の値に設定されても良い。
また上述した第1及び第2の実施の形態では、プルイン信号SPIが検出閾値AI以上のときにフォーカスエラー信号SFEm及びトラッキングエラー信号STEmからピークを検出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプルイン信号SPIの信号レベルから情報光ビームLMの合焦状態を判別するようにしても良い。
この場合信号処理部23は、プルイン信号SPIの信号レベルが所定の閾値以上である場合、フォーカスエラー信号SFEmからピークの検出を開始する一方、プルイン信号SPIの信号レベルが所定の閾値未満のまま所定の検出時間に亘って維持されると、情報反射光ビームLMrの受光量が十分でないと判別し、フォーカスエラー信号SFEmからのピークの検出を停止する。このとき信号処理部23は、補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhの信号レベルを所定の信号レベルに保持することにより、図13に示すような補正フォーカスエラー信号SFEhを生成することができる。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、フォーカスエラー信号SFEm及びトラッキングエラー信号STEmのピークを結んだ包絡線状の補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。例えばフォーカスエラー信号SFEm及びトラッキングエラー信号STEmのピーク近傍同士を結んで補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成しても良い。このとき、補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを滑らかに結んでも良く、折れ線状に結んでも良い。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、プルイン信号SPIが検出閾値AI以上であるときのピークを結ぶことにより補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明では、例えば全てのピークを結ぶことにより補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成するようにしても良い。
またプルイン信号SPIの代りに再生RF信号SRFmを用いるようにしても良い。この再生RF信号SRFmは、プルイン信号SPIと同様、情報検出信号UMa〜UMdを加算することにより算出される。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、非点収差法に従ってフォーカスエラー信号SFEmを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明では、例えばスポットサイズ法など、その他種々の手法によってフォーカスエラー信号SFEmを生成することができる。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、プッシュプル法に従ってトラッキングエラー信号STEmを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明では、例えばDPP(Differential Push Pull)法やDPD(Differential Phase Detection)法など種々の手法によってトラッキングエラー信号STEmを生成することができる。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、フォーカスエラー信号SFEm及びトラッキングエラー信号STEmの双方を補正し、補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれにかぎられず、いずれか一方のみを生成しても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、基準フォーカス制御から情報フォーカス制御へ徐々に切り換えるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、瞬時に切り換えるようにしても良い。
具体的に駆動制御部22は、第1の実施の形態と同様、一連のフォーカス制御処理を行う。ここで駆動制御部22は、図15(B)に示すように、ある時点tcにおいてゲインG1を値「1」から「0」に変化させると共にゲインG2を値「0」から「1」に変化させる。これにより駆動制御部22は、基準フォーカス制御から情報フォーカス制御へ極めて短い時間で切り換えることができる。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光ピックアップ26のリレーレンズ58によりサーボ光ビームLSの焦点LSと情報光ビームLMの焦点FMとの距離を調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の光学素子を用いても良い。この場合、要は光ピックアップ26の情報光学系50において、情報光ビームLMの球面収差を変化させることにより、対物レンズ40により集光されたときの焦点FMを移動させ得れば良い。また例えば情報光ビームLMだけでなくサーボ光ビームLSの球面収差を調整しても良い。
さらに上述した第2の実施の形態においては、光ピックアップ120のリレーレンズ138により情報光ビームLMの球面収差を補正するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の方法により情報光ビームLMの球面収差を補正しても良い。また必ずしもかかる球面補正手段は必要ではない。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態においては、立体的な記録マークとして記録層101及び201に気泡でなる記録マークRMが形成されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば予めホログラムが記録された記録層101及び201に対し、ホログラムが破壊されることにより立体的な記録マークを形成することができる。
また一の光源から出射された光ビームを2つに分離し、互いに反対方向から照射することにより、立体的な記録マークとしてホログラムを形成することができる。なおこのホログラムを記録マークとして記録する光ディスク装置の構成は、特許文献1に記載されている。
さらに上述した第1及び第2の実施の形態では、記録層101及び201に複数のマーク層Yが形成されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マーク層Yが1層のみ形成されるようにしても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、基準層102が螺旋状の基準トラックTSを有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、同心円状の基準トラックを有するようにしても良い。
さらに上述した第2の実施の形態においては、フォーカスエラー信号SFEm及びトラッキングエラー信号STEmが基準レベルSLになるようフィードバック制御を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られない。本発明は、補正フォーカスエラー信号SFEh及び補正トラッキングエラー信号STEhが基準レベルSLになるようフィードバック制御を行っても良い。また例えばこれらを適宜組み合わせるようにしても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、対物レンズとしての対物レンズ40と、サーボ制御信号生成部及びサーボ信号補正部としての信号処理部23とによって光ディスク装置としての光ディスク装置20を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる対物レンズと、サーボ制御信号生成部と、サーボ信号補正部とによって本発明の光ディスク装置を構成するようにしても良い。
さらに上述した第2の実施の形態においては、対物レンズとしての対物レンズ121と、サーボ制御信号生成部及びサーボ信号補正部としての信号処理部23とによって光ディスク装置としての光ディスク装置20Xを構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる対物レンズと、サーボ制御信号生成部と、サーボ信号補正部とによって本発明の光ディスク装置を構成するようにしても良い。
本発明は、映像や音声、或いはコンピュータ用のデータ等の情報を光ディスクに記録し、また当該光ディスクから当該情報を再生する光ディスク装置でも利用できる。
光ディスクの外観を示す略線的斜視図である。 光ディスクの内部構成を示す略線図である。 光ディスク装置の構成を示す略線図である。 第1の実施の形態による光ピックアップの構成を示す略線図である。 サーボ光ビームの光路の説明に供する略線図である。 フォトディテクタにおける検出領域の構成(1)を示す略線図である。 情報光ビームの光路の説明に供する略線図である。 ピンホールによる光ビームの選別の説明に供する略線図である。 フォトディテクタにおける検出領域の構成(2)を示す略線図である。 光ディスクの傾きによる焦点位置のずれの説明に供する略線図である。 トラッキングエラー信号の収束状態を示す略線図である。 フォーカス制御における検出信号のゲインの切換を示す略線図である。 フォーカスエラー信号とプルイン信号を示す略線図である。 フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号の補正の説明に供する略線図である。 補正フォーカスエラー信号を示す略線図である。 第2の実施の形態による光ピックアップの構成を示す略線図である。 第2の実施の形態によるフォーカスの引き込みの説明に供する略線図である。 第2の実施の形態によるトラッキングの引き込みの説明に供する略線図である。
符号の説明
20、20X……光ディスク装置、21……制御部、22……駆動制御部、23……信号処理部、26……光ピックアップ、40、121……対物レンズ、41、122……2軸アクチュエータ、31、51、131……レーザダイオード、33、52、132……コリメータレンズ、37……ダイクロイックプリズム、34、54、135……偏光ビームスプリッタ、58、138……リレーレンズ、58A、139……可動レンズ、43、63、145……フォトディテクタ、100、200……光ディスク、101、201……記録層、102……基準層、TSG……目標基準トラック、TG……目標トラック、Y……マーク層、YG……目標マーク層、RM……記録マーク、LS……サーボ光ビーム、LSR……サーボ反射光ビーム、LM……情報光ビーム、LMr……情報反射光ビーム、FS、FM……焦点。

Claims (10)

  1. 一様な材質からなる一の記録層に記録マークが形成されてなる光ディスクに対して、光源から出射された光を集光し照射する対物レンズと、
    上記記録マークからの反射による戻り光を受光して検出信号を生成する検出信号生成部と、
    上記検出信号から上記記録マークと上記光の焦点とのずれを表すサーボ制御信号を生成するサーボ制御信号生成部と、
    上記検出信号の和光量が所定の検出閾値以上であるときの上記サーボ制御信号におけるピーク又は当該ピーク近傍を結んだ補正サーボ制御信号を生成するサーボ信号補正部と
    を有し、
    上記補正サーボ制御信号に基づきサーボ制御を行う
    光ディスク装置。
  2. 上記光ディスクに設けられ同心円状又は螺旋状の基準トラックが形成された基準層に照射するための基準光を出射する基準光源と、
    上記対物レンズを駆動する駆動部と、
    上記光の光軸方向に関し、上記対物レンズにより集光される上記基準光の焦点と上記光の焦点との距離を、上記光が照射されるべき目標位置に応じた距離だけ離隔させるよう、上記対物レンズへ入射される上記基準光及び上記光のうち少なくとも一方の球面収差を調整する球面収差調整部と、
    上記対物レンズを上記光ディスクに近接させ又は離隔させるフォーカス制御を行うフォーカス制御部と
    を有し、
    上記フォーカス制御部は、
    最初に基準光が基準層によって反射されてなる反射光の受光結果を基に上記基準光を上記基準層に合焦させる基準フォーカス制御を行い、その後上記戻り光の受光結果を基に上記光を上記マーク層に合焦させる情報フォーカス制御に切り換える
    請求項1に記載の光ディスク装置。
  3. 上記対物レンズを駆動する駆動部と、
    上記補正サーボ制御信号に基づいて上記光が照射されるべき照射ライン上に上記光を照射するよう上記駆動部を制御する駆動制御部と
    を有する請求項1に記載の光ディスク装置。
  4. 上記対物レンズを駆動する駆動部と、
    上記サーボ制御信号に基づいて上記光が照射されるべき照射ライン上に上記光を照射するよう上記駆動部を制御するサーボ制御を実行すると共に、上記補正サーボ制御信号が基準レベルと交差するゼロクロスタイミングに応じて上記サーボ制御を開始する駆動制御部と
    を有する請求項1に記載の光ディスク装置。
  5. 上記駆動制御部は、
    上記サーボ制御信号が上記基準レベルになるようフィードバック制御を実行する
    請求項4に記載の光ディスク装置。
  6. 上記駆動制御部は、
    上記補正サーボ制御信号が上記基準レベルになるようフィードバック制御を実行する
    請求項4に記載の光ディスク装置。
  7. 上記サーボ信号補正部は、
    上記ピークを結んだ包絡線を上記補正サーボ制御信号として生成する
    請求項1に記載の光ディスク装置。
  8. 上記サーボ制御信号は、
    フォーカスエラー信号である
    請求項1に記載の光ディスク装置。
  9. 上記サーボ制御信号は、
    トラッキングエラー信号である
    請求項1に記載の光ディスク装置。
  10. 一様な材質からなる一の記録層に記録マークが形成されてなる光ディスクの上記記録マークからの反射による戻り光の受光量に応じた検出信号から上記記録マークと上記光の焦点とのずれを表すサーボ制御信号を生成するサーボ制御信号生成ステップと、
    上記検出信号の和光量が所定の検出閾値以上であるときの上記サーボ制御信号におけるピーク又は当該ピーク近傍を結んだ補正サーボ制御信号を生成するサーボ信号補正ステップと、
    上記補正サーボ制御信号に基づきサーボ制御を行うサーボ制御ステップと
    を有する補正サーボ制御信号生成方法。
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