JP2006236513A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】
ディスクをローディングした後の球面収差補正制御を短時間で効率的に行うことが可能な光ピックアップおよび光学的情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】
ドライブに情報記録媒体１１４がローディングされる前に、レーザ光源１０１で記録再生を行う第１記録媒体の１層媒体、あるいは２層以上の媒体の所定層（基板厚さ０.１ｍｍの第１層目）の記録面で集光スポットが最良となる状態に凹レンズ１０８の光軸方向位置が予め設定する。情報記録媒体１１４がローディングされた後、それがレーザ光源１１９（１２９）で記録再生を行う第２（第３）記録媒体と判別された場合は、凹レンズ１０８の光軸方向位置を設定変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明はディスク状情報媒体にレーザ光を照射することによって情報の再生または記録を行う光ピックアップに関わる。

レーザ波長４０５ｎｍ帯域の青紫色レーザ、開口数０.８５の対物レンズ、基板厚さ０.１ｍｍのＢＤ（Blu-ray Disc）を用いた高密度光ディスク装置が製品化されている。現在、ＢＤは１層ディスクと２層ディスクの媒体が存在し、ＢＤ規格によると２層ディスクでは１層目と２層目の記録層の間で25μmの基板厚さの差がある。さらに、２層ディスクの各記録層あるいは１層ディスクではディスクごとに基板厚さがばらつき、1枚のディスクでも記録再生位置によって基板厚さがばらつく（ＢＤ規格では最大±５μｍを許容している）。このような基板厚さのばらつきや差があると、ディスク記録面の光スポットに球面収差が発生して記録再生が困難になる。この球面収差を補正するため、光ピックアップではビームエキスパンダといった球面収差補正用の光学素子を搭載している。この素子の典型的な構成例は例えば特許文献１に記載されている。

また、この球面収差補正に関する技術として、例えば、光ピックアップに設けたＲＯＭに球面収差補正系の所定の補正値を予め格納しておき、ＢＤの記録、再生時に前記ＲＯＭから読み出した補正値に基づいて前記補正系を駆動する、といった技術が開示されている。（例えば、特許文献２を参照）
特開２００２−３０４７６３号公報（第２１−２３頁、図１、図４、図６） 特開２００３−２５７０６９号公報（第１−７頁、図１、図２、図３）

上記ＢＤに対応する光ディスク装置では、ディスクをローディングするまで、そのディスクが１層ディスクなのか２層ディスクなのか、又は１層ディスクであったとしても基板厚さがどの程度ばらついているのかといった情報について光ピックアップ側で検出できない。この状態からディスクが装置にローディングされると、光ピックアップでは基板厚さ誤差による球面収差量を検出し、球面収差補正用の光学素子をある（定まっていない）初期位置から光軸方向に駆動させて適正位置まで持っていき、記録再生に支障の出ないレベルまで球面収差を低減させる、といった収差補正制御が行われる。ところが、この補正制御では球面収差補正用の光学素子の初期設定位置はあらかじめ設定されておらず、前記光学素子の適正位置を探索するのに長い時間がかかる、又は収差補正制御に失敗しディスクの記録再生を開始できないといった課題がある。ＢＤ1層ディスクと２層ディスクの第１層目という使用頻度が最も高いと考えられる条件で、上記課題を解決することはドライブの使い勝手を向上させる上で必須である。 本発明は上記課題に鑑み、使い勝手の良い光学的情報記録再生装置、又は光学的情報記録装置を提供することである。

前記目的は、特許請求の範囲記載の発明により達成される。

本発明によれば、使い勝手の良い光学的情報記録再生装置、又は光学的情報再生装置を提供することが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態として、以下の実施例が考えられるが、本発明の目的を達成するものであれば以下の実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例１について以下説明する。図１は本実施例の光ピックアップの構成を示しており、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各媒体に対応可能でかつ共通の対物レンズを用いた光ピックアップである。波長４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ１０１から出射された光はビーム整形素子１０２、１/２波長板１０３を透過しＢＤ用回折格子１０４でメインビームと２つのサブビームに分岐され、偏光ビームスプリッタ１０５を透過しＢＤ用コリメートレンズ１０６から平行光が出射される。この平行光はハーフミラー１０７で反射され、凹レンズ１０８、凸レンズ１０９を透過してビーム径が拡大され、立上げミラー１１０で反射される。その後、１/４波長板１１２、ＣＤ用開口制限素子１３１を透過し、対物レンズ１１３により集光され、情報記録媒体１１４（この場合、記録層が１層あるいは２層以上のＢＤ媒体）の情報記録面に到達する。対物レンズ１１３とＣＤ用開口制限素子１３１は（図示しない）共通のホルダに搭載され、アクチュエータ１３４によって情報記録媒体１１４の面振れ方向と半径方向の平行移動と、情報記録媒体１１４の接線方向を軸とした回転移動が可能になっている。情報記録媒体１１４の基板厚さ誤差に伴って発生する球面収差を補償するため、凹レンズ１０８、凸レンズ１０９のペアによりビームエキスパンダ素子１１０が構成されており、アクチュエータ１３５により矢印１３２、１３３の光軸方向に平行移動が可能となっている。情報記録媒体１１４からの反射戻り光は、対物レンズ１１３、1/4波長板１１２を透過し、立上げミラー１１１で反射され、凸レンズ１０９、凹レンズ１０８を透過し、ハーフミラー１０７で反射される。その後、コリメートレンズ１０６を透過、偏光ビームスプリッタ１０５で反射され、検出レンズ１１７により集光されてＢＤ用光検出器１１８の検出面に到達する。上記ＢＤ用光検出器１１８ではＲＦ信号、サーボ信号（フォーカス誤差信号、ＤＰＰ信号等）が検出され、これらの信号をもとに球面収差誤差信号が生成、検出される。なお、上記ＢＤ用コリメートレンズ１０６から出射した平行光の一部はハーフミラー１０７を透過、レンズ１１５で集光されてＢＤ用前方モニタ１１６に到達し、青紫色レーザ１０１の発光量がモニタされる。

波長６６０ｎｍ帯の赤色レーザ１１９から出射された光は補助コリメートレンズ１２０を透過し、ＤＶＤ用回折格子１２１でメインビームと２つのサブビームに分岐され、合成プリズム１２２を透過後、ハーフミラー１２３で反射される。コリメートレンズ１２４から平行光が出射され、ハーフミラー１０７を透過し、凹レンズ１０８、凸レンズ１０９を透過してビーム径が拡大される。その後、立上げミラー１１０で反射し、１/４波長板１１２を透過し、対物レンズ１１３により集光され、情報記録媒体１１４の情報記録面（この場合、記録層が１層あるいは２層のＤＶＤ媒体）に到達する。情報記録媒体１１４からの反射戻り光は、対物レンズ１１３、1/4波長板１１２を透過し、立上げミラー１１１で反射し、凸レンズ１０９、凹レンズ１０８、ハーフミラー１０７を透過する。その後、コリメートレンズ１２４、検出レンズ１２７により集光されＤＶＤ/ＣＤ用光検出器１２８の光検出面に到達する。上記ＤＶＤ/ＣＤ用光検出器１１８ではＲＦ信号、サーボ信号（フォーカス誤差信号、ＤＰＰ信号等）が検出される。なお、合成プリズム１２２を透過した光の一部はハーフミラー１２３を透過、レンズ１２５で集光されＤＶＤ/ＣＤ用前方モニタ１２６に到達し、赤色レーザ１１９の発光量がモニタされる。

波長７８０ｎｍ帯の赤外レーザ１２９から出射された光はＣＤ用回折格子１３０によりメインビームと２つのサブビームに分岐され、合成プリズム１２２、ハーフミラー１２３で反射される。コリメートレンズ１２４から平行光が出射され、ハーフミラー１０７を透過し、凹レンズ１０８に入射する。凹レンズ１０８は矢印１３２の方向に移動し、凸レンズ１０９から発散光が出射される。その後、立上げミラー１１０で反射し、１/４波長板１１２、ＣＤ用開口制限素子１３１を透過し対物レンズ１１３により集光され、情報記録媒体１１４（この場合、ＣＤ媒体）の情報記録面に到達する。情報記録媒体１１４からの反射戻り光がＤＶＤ/ＣＤ用光検出器１２８の光検出面まで到達する光路は上記のＤＶＤ系と同じであり、ここでは説明を省略する。なお、図１では赤色レーザ１１９と赤外レーザ１２９が別個に設けられているが、光学系簡素化のためこれらのレーザを一体化した２波長レーザを用いることも可能である。また、ドライブの仕様によっては例えば、赤外レーザ１２９が無く、青紫色レーザ１０１と赤色レーザ１１９を搭載した光学系としても良い。

上記対物レンズ１１３について図２を用いて説明する。同図（Ａ）はＢＤ２層媒体２０１において集光される状態を示している。波長４０５ｎｍ帯の平行光２０２はＣＤ用開口制限素子１３１をそのまま透過し、屈折面２０３の作用によって絞られる。基板厚さ０.１ｍｍのＬ０層と基板厚さ０.０７５ｍｍのＬ１層の（破線部に示す）中間層２０５における基板厚さｔ１＝０.０８７５ｍｍで集光スポット２０６の波面収差が最良となるように設計されている。ここで、波長４０５ｎｍ帯の光に対し屈折面２０３は開口数が０.８５となるように、この屈折面２０３に同心円状に形成された格子溝２０４は回折作用が無いように設計されている。同図（Ｂ）はＤＶＤ媒体２０７において集光される状態を示している。波長６６０ｎｍ帯の平行光２０８はＣＤ用開口制限素子１３１をそのまま透過し、格子溝２０４によって回折され、屈折面２０３によって絞られる。基板厚さt２＝０.６ｍｍにおいて集光スポット２０９の収差が最良となるように設計されている。ここで、格子溝２０４は、波長６６０ｎｍ帯の光に対し開口数が０.６５となる光束径範囲に形成され、同図（Ａ）のＢＤの場合との波長差約２５５ｎｍ、基板厚さの差約０.５ｍｍによって発生する球面収差が打消されるように設計されている。同図（Ｃ）はＣＤ媒体２１０において集光される状態を示している。波長７８０ｎｍ帯の発散光２１１はＣＤ用開口制限素子１３１により対物レンズ１１３に入射する光束径が制限され、対物レンズ１１３の開口数が０.４５〜０.５となっている。格子溝２０４によって回折され、屈折面２０３によって絞られ、基板厚さt３＝１．２ｍｍにおいて集光スポット２０９の収差が最良となるように設計されている。

図２（Ａ）で説明したように、ＢＤ媒体の場合、対物レンズ１１３は、基板厚さｔ１＝０.０８７５ｍｍで集光スポット２０６の波面収差が最良となるように設計されている。ところが、ＢＤ媒体は現時点では1層媒体と２層媒体の２種類があり両方ともに使用されること、また、２層媒体の記録再生を開始した時点では第１層目のＬ０層が最も使用頻度が高いことが十分考えられる。そのため、1層媒体の基板厚さ、２層媒体のＬ０層の基板厚さの基準値である０.１ｍｍで集光スポットが最小の波面収差となるようにすることが必要となる。そのためには図３（ａ）に示すように、対物レンズ１１３に所定の発散光３０１を入射させる必要がある。どういった発散光を入射させれば基板厚さ０.１ｍｍで集光スポット３０２が最小にできるかについて計算した例を同図（ｂ）に示す。波長４０５nｍ、対物レンズ１１３の開口数０．８５、基板の屈折率１.６２とし、対物レンズ１１３の入射面３０３から発散光３０１の仮想光源３０４までの距離Ｌを変化させ、集光スポット３０２の波面収差を計算した。横軸には上記距離Ｌから換算した対物レンズ１１３への入射光発散角度θ（度）を、縦軸には集光スポット３０２の波面収差値（λrms）をとっており、計算結果は曲線３０５のようになった。この結果より、入射光発散角度θ＝０.１６度とすれば基板厚さ０.１ｍｍで集光スポットの波面収差値を最小とすることができ、その値は０.００２７λrmsと十分小さな値に抑えられていることがわかる。

図３（ｂ）の結果をもとにして設計したビームエキスパンダ素子１１０の具体例について以下説明する。図４はビームエキスパンダ素子１１０の凹レンズ１０８、凸レンズ１０９の配置および形状パラメータを示している。この例では凹レンズ １０８と、凸レンズ１０９の初期間隔Ｂの場合に、凹レンズ１０８に入射した平行光４０１が拡大されて凸レンズ１０９から平行光４０２として出射される。この例では凸レンズ１０９は固定されており、凹レンズ１０８が上記初期間隔Ｂから光軸方向に平行移動することによって凸レンズ１０９から発散光あるいは収束光が出射されて対物レンズ１１３に入射するようになっている。

設計値を示すと表１のようになり、上記初期間隔Ｂ＝２ｍｍ、凸レンズ１０９から対物レンズ入射面までの距離Ｃ＝１５.７ｍｍとした。図５はＢＤ媒体の基板厚さが変動したとき、集光スポットの波面収差を最小とするために必要な凹レンズ１０８〜凸レンズ１０９の間隔を計算した例を示している。直線５０１はその結果であり、例えばＬ０層での基板厚さ０.１ｍｍでは上記間隔を１.７５５ｍｍに設定すれば良いことがわかる。

また、Ｌ１層での基板厚さ０.０７５ｍｍでは上記間隔を２.２５ｍｍに設定すれば良いことがわかる。さらに、凹レンズ１０８の移動量１ｍｍで補正可能な基板厚さ誤差に換算すると、０．０５ｍｍとなる。図６はＢＤ媒体の基板厚さと集光スポットの波面収差を計算した例を示している。曲線６０１はビームエキスパンダ素子１１０による収差補正がない場合を示しており、基板厚さが対物レンズ１１３の設計基準値である０.０８７５ｍｍからずれると急激に集光スポットの波面収差が劣化する。一方、ビームエキスパンダ素子１１０による収差補正を行った場合は曲線６０２のようになり、基板厚さが上記０.０８７５ｍｍから±０.０２５ｍｍ変動したとしても集光スポットの波面収差は０.００５λrms以下と十分小さな値に抑えられていることがわかる。

上記ＢＤ用光検出器１１８は図７に示すように、光検出面として中央部にメイン検出面７０１、上下にサブ検出面７０２、７０３が形成されており、Ａ〜Ｄ、Ｅ〜Ｈの計８分割の検出面を有する。上記Ａ〜ＤにはＢＤ用回折格子１０４で分岐された０次光の情報記録媒体１１４からの戻り光が検出レンズ１１７で集光されたメイン光７０３が入射し、Ｅ、ＦにはＢＤ用回折格子１０４で分岐された１次光、Ｇ、Ｈには−１次光の情報記録媒体１１４からの戻り光が検出レンズ１１７で集光されたサブ光７０４、７０５が入射する。フォーカス誤差の検出には非点収差法を用いており、誤差信号はＡ＋Ｃ−（Ｂ＋Ｄ）の演算で得られ、ＲＦ信号はＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算によって得られる。

図８はビームエキスパンダー素子１１０の周辺部分の構成例を示している。凸レンズ１０９は（図示しない）フレームに固定され、凹レンズ１０８はホルダ８０１に取付けられ、左右に設けられたガイドシャフト８０２により支持されている。ホルダ９０１はステッピングモータ８０３のリードスクリュ−８０４と接続され、このリードスクリュ−８０４の回転運動により光軸方向１３２または１３３の方向に平行移動するようになっている。また、上記（図示しない）フレームにはホルダ８０１に対向して、凹レンズ１０８を含むホルダ８０１の光軸方向の位置を検出するための位置検出センサ８０５が設けられている。８０６はホルダ８０１に設けられた反射面である。この位置検出センサ８０５は反射面８０６との距離に応じて出力電圧が直線的に変化する特性をもつように設計されている。図８では位置検出センサ８０５を非接触の反射タイプとしているが、その他に非接触の透過タイプ、あるいはポテンショメータを利用した接触タイプ等を用いても良い。

本実施例では光ピックアップの組立時に例えば図９に示すステップ９０１〜９０８により調整を行うようにする。まず、基板厚さがＬ０層と同一の０.１ｍｍに正確に製作された第１の基準ディスクを用い、干渉計やスポット観測装置等を用いて対物レンズ１１３による集光スポットが最良状態となるようにステッピングモータ８０３を駆動させ、凹レンズ１０８の初期位置を調整する。あるいは、フォーカスサーボをかけられる状態にしておき、ＲＦ信号の振幅が最大となるようにまたはジッタ値、エラーレート値が最良となるようにステッピングモータ８０３を駆動させ、凹レンズ１０８の初期位置を調整する。この状態で、位置検出センサ８０５の回路８０７から第１の所定電圧Ｖ１が出力されるように上記回路８０７側で電気的に調整を行う（例えば前記所定電圧Ｖ１を前記回路８０７に記録する等）。次に、基板厚さがＬ１層と同一の０.０７５ｍｍに正確に製作された第２の基準ディスクを用い、対物レンズ１１３による集光スポットが最良状態となるように、あるいはジッタ値、エラーレート値が最良となるように凹レンズ１０８の位置を調整する。その後、上記回路８０７から第２の所定電圧Ｖ２が出力されるように回路８０７側で電気的に調整を行う（例えば前記所定電圧Ｖ２を前記回路８０７に記録する等）。

このように調整された光ピックアップのドライブでの動作は例えば、図１０に示すステップ１００１〜１０１０のようになり、上記図８と合わせて以下、説明する。ドライブの電源をＯＮの状態にすると、ドライブコントローラ８０９から位置検出センサ８０５の回路８０７、ステッピングモータ８０３のドライバ回路８０８を参照しに行く。回路８０７からの出力電圧を観測しながらステッピングモータ８０３を駆動させ、上記電圧Ｖ１が出力されたら停止させる。この状態で青紫色レーザ１０１を点灯させ、Ｌ０層にフォーカス引込みを行う。ここで、凹レンズ１０８の光軸方向初期位置が最適位置にある時は、図１１（ａ）に示すように良好なＳ字曲線１１０１が得られるが、凹レンズ１０８の光軸方向初期位置が最適位置からずれている時は、ディスク上の集光スポットに球面収差が発生し絞れなくなる。その結果、フォーカス誤差信号は同図（ｂ）に示すＳ字曲線１１０２あるいは１１０３のように劣化（振幅が低下、オフセットが発生）し、フォーカス引込みに失敗する危険性が出てくる。これを避けるため、Ｌ０層にフォーカス引込みを行う以前に（上記で説明したように）位置検出センサ８０５の回路８０７から第１の所定電圧Ｖ１が出力されるよう凹レンズ１０８の初期位置を強制的に決める。このようにすれば、同図（a）に示すように良好なＳ字曲線が得られ、安定にフォーカス引込み動作を開始することが可能になる。さらに実際には、Ｌ０層の基板厚さはディスクの半径方向位置によってばらつきを持っているので、凹レンズ１０８の最適位置が変動する可能性がある。例えば、フォーカス制御を行いながら、ＢＤ用光検出器１１８で得られるＲＦ信号の振幅が最大となるように、あるいはジッタやエラーレート値が最も良くなるように凹レンズ１０８の位置を微調整する。この微調整は例えば、光ピックアップのディスク半径方向位置が変わった時に適時実施する。ここまでのドライブ動作で凹レンズ１０８の最適位置に関する情報が獲得されたので、動作履歴とともにドライブコントローラ８０８に記憶させておく。ディスクをドライブからイジェクトし、ドライブ電源をＯＦＦした状態から再び電源をＯＮさせたとき、あるいはディスクをドライブに挿入したままドライブ電源をＯＦＦした状態から再び電源をＯＮさせたとき、上記の獲得情報は直ちにドライブコントローラ８０９から回路８０７およびドライバ回路８０８に伝達される。このようなシステムにすることにより、より短時間で安定したドライブ動作が可能となり使い勝手が向上するという効果が得られる。

ここで、２層媒体において、Ｌ０層を記録再生している状態から引き続きＬ１層へ焦点移動する場合について説明する。このとき凹レンズ１０８はＬ０層の基板厚さ０.１ｍｍで最適な位置にある。このままの状態でＬ１層への焦点移動をしようとしてもＬ０層との基板厚さの差０.０２５ｍｍのためディスク上の集光スポットがぼけてしまう。この状態では、Ｌ１層に焦点が合っている場合に得られる図１２（ａ）のＳ字曲線１２０１に対し、図１２（ｂ）に示すＳ字曲線１２０２のようになりフォーカス引込みができずＬ１層への焦点移動に失敗する危険性がある。そこで、例えば図１３のステップ１３０１〜１３０６に示すように動作させる。ドライブコントローラ８０９からＬ１層への焦点移動命令が光ピックアップに送られたら、Ｌ１層にフォーカス引込みを行う前に（上記で説明したように）位置検出センサ８０５の検出回路８０７から第２の所定電圧Ｖ２が出力されるように凹レンズ１０８の位置を強制的に移動させる。この状態に持って行けばＬ１層において良好な集光スポットが得られ、図１２（ａ）に示すＳ字曲線１２０１となり安定にフォーカス引込み動作を開始することが可能となる。さらに実際には、Ｌ１層の基板厚さについてもディスクの半径方向位置によってばらつきを持っているので、凹レンズ１０８の最適位置が変動する可能性がある。例えば、先ほどＬ０層における動作で説明した方法と同様に凹レンズ１０８の位置を微調整する。ここまでのドライブ動作で獲得したＬ１層での凹レンズ１０８の位置に関する情報を動作履歴とともにドライブコントローラ８０９に記憶させておく。再びＬ１層へ焦点移動させる場合に、上記獲得情報は直ちにドライブコントローラ８０９から光ピックアップに伝達される。このようにして安定にＬ１層への焦点移動を行うことが可能となる。また、これまでのドライブ動作でＬ０層とＬ１層における凹レンズ１０８の最適位置情報が獲得されているので、これらの情報を参照することによりＬ０層→Ｌ１層→Ｌ０層といった連続的な焦点移動でも安定した動作を行うことが可能となる。本実施例では凸レンズ１０９を固定し凹レンズ１０８を可動としたが、逆に凹レンズ１０８を固定し、凸レンズ１０９を可動させるようにしても良い。

これまでＢＤ媒体の場合について説明してきたが、以下、ＤＶＤ媒体とＣＤ媒体の場合について説明する。図１で示したように、ビームエキスパンダ素子１１０は波長６６０ｎｍ帯の赤色レーザ１１９、波長７８０ｎｍ帯の赤外レーザ１２９と対物レンズ１１３の間で共通な光路に配置されている。そのためＤＶＤ媒体、ＣＤ媒体を記録再生する場合には、凹レンズ１０８の位置を上記ＢＤ媒体の場合とは異なる位置に設定する。ＤＶＤ媒体の場合、図２（Ｂ）を用いて説明したように対物レンズ１１３が設計されているので、コリメートレンズ１２４から出射した赤色平行光が凹レンズ１０８に入射し、かつ凸レンズ１０９から平行光が出射するように凹レンズ１０８の初期位置が設定される。例えば、波長６６０ｎｍにおいて上記表１に示したエキスパンダ素子を用いて試算すると、凹レンズ１０８は凸レンズ１０９から光軸方向に２.０８ｍｍ離れた位置に設定すれば良いことになる。
一方、ＣＤ媒体の場合には、図２（Ｃ）を用いて説明したように対物レンズ１１３が設計されているので、コリメートレンズ１２４から出射した赤外平行光が凹レンズ１０８に入射するが、凸レンズ１０９からは設計された所定の発散光２１１が出射するように凹レンズ１０８の初期位置が設定される。例えば、波長７８０ｎｍにおいて対物レンズ１１３の主平面から９０ｍｍ離れた位置に仮想発光点が来るように設計された対物レンズを想定する。この対物レンズと上記表１で示したエキスパンダ素子を用いて試算すると、凹レンズ１０８は凸レンズ１０９から光軸方向に０.３２ｍｍ離れた位置に設定すれば良いことになる。

光ピックアップの組立時に例えば図１４に示すステップ１４０１〜１４０８により調整を行うようにする。まず、ＤＶＤの場合には基板厚さがＤＶＤ媒体と同一の０.６ｍｍに作られたＤＶＤ基準ディスクを用い、干渉計やスポット観測装置等を用いて対物レンズ１１３による集光スポットが最良状態となるように凹レンズ１０８の初期位置を調整する。あるいは、フォーカスサーボをかけられる状態にしておき、ジッタ値、エラーレート値が最良となるように凹レンズ１０８の初期位置を調整する。この状態で、位置検出センサ８０５の検出回路８０７から第３の所定電圧Ｖ３が出力されるよう回路８０７側で電気的に調整を行う。次に、基板厚さがＣＤ媒体と同一の１．２ｍｍに正確に製作されたＣＤ基準ディスクを用い、対物レンズ１１３による集光スポットが最良状態となるように、またはジッタ値、エラーレート値が最も良くなるように凹レンズ１０８の初期位置を調整する。この状態で、位置検出センサ８０５の回路８０７から第４の所定電圧Ｖ４が出力されるように回路８０７側で電気的に調整を行う。

このように調整された光ピックアップのドライブでの動作は例えば図１５に示すステップ１５０１〜１５０６のようになり、図８と合わせて以下、説明する。ドライブにディスクがローディングされこのディスクがＤＶＤ媒体（ＣＤ媒体）と判別されると、ドライブコントローラ８０９から位置検出センサ８０５の回路８０７、ステッピングモータ８０３のドライバ回路８０８を参照しに行く。回路８０７から上記の所定電圧Ｖ３（Ｖ４）が出力されるようにステッピングモータ８０３を駆動させ、凹レンズ１０８の位置を決める。この状態でフォーカス引込みを行う。動作中にフォーカス動作が不安定となった場合には、凹レンズ１０８の光軸方向位置を微調整する。ここまでのドライブ動作により凹レンズ１０８の位置に関する情報が獲得され、動作履歴とともにドライブコントローラ８０９に記憶される。ディスクをドライブからイジェクトし、再びＤＶＤ媒体（ＣＤ媒体）を使用する場合、上記獲得情報は直ちに（図示しない）ドライブコントローラから光ピックアップに伝達される。このようなシステムとすることにより短時間で安定したドライブ動作が可能となり、使い勝手が向上するという効果が得られる。

本発明では、ディスクをローディングする以前の状態において、ディスク上の集光スポットが基板厚さ０.１ｍｍで最良となるよう球面収差補正用光学素子の状態が予め設定される。この基板厚さ０.１ｍｍはＢＤ1層媒体および２層媒体の第１層目における基板厚さ基準値でかつ使用頻度が最も高いと予想される条件である。その結果、この予め設定した状態を球面収差補正の出発点に設定することができ、ディスクをローディングした後の球面収差補正制御を最も効率良く行うことが可能となる。

本発明の実施例２として、ＢＤ用対物レンズとＤＶＤ/ＣＤ互換対物レンズの２個の対物レンズを搭載し、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各媒体に対応可能な光ピックアップについて説明する。図１６は本実施例の第１の例を示している。この例では、ＢＤ用対物レンズ１６０１とＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３が回動型の軸摺動アクチュエータ１６０２に搭載されており、情報記録媒体１１４の種類に応じて矢印１６０４のように使用する対物レンズを切り替える。また、上記ＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３は平行光入射時に情報記録媒体１１４の記録面での集光スポットの状態が最良となるように設計されている。例えば、波長７８０ｎｍにおいて上記表１に示したエキスパンダ素子を用いて試算すると、凹レンズ１０８は凸レンズ１０９から光軸方向に２.１ｍｍ離れた位置に設定すれば良いことになる。上記ＢＤ用対物レンズ１６０１あるいはＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３までに至る光学系は実施例１の図１と共通であり、既に実施例１で説明済みのためここでは説明を省略する。

図１８は本実施例の第２の例を示している。同図のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ情報記録媒体の接線方向、半径方向、面振れ方向を示しており、上段はＸＹ平面図を下段はＸＺ平面図を示している。この例では、ＢＤ用対物レンズ１６０１とＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３はＸ軸に平行に並んでレンズホルダ１８０１に搭載されており、駆動コイル１８０２を含む（図示しない）アクチュエータによって同図のＹ軸、Ｚ軸方向への並進微小駆動およびＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転微小駆動が可能となっている。

青紫色レーザ１０１から出射された発散光は、偏光ビームスプリッタ１０５を透過しＢＤ用コリメートレンズ１０６で平行光となり、折返しミラー１８０４で反射され、ビームエキスパンダ素子１１０を透過し、立上げミラー１８０３で反射される。その後、１/４波長板１１２を透過し、ＢＤ用対物レンズ１６０１により集光され、情報記録媒体１１４（この場合、記録層が１層あるいは２層以上のＢＤ媒体）の情報記録面に到達する。なお、青紫色レーザ１０１から出射された発散光の一部は偏光ビームスプリッタ１０５で反射され、レンズ１１５で集光されてＢＤ用前方モニタ１１６に到達し、青紫色レーザ１０１の発光量がモニタされる。情報記録媒体１１４からの反射戻り光は、ＢＤ用対物レンズ１６０１、1/4波長板１１２を透過し、立上げミラー１８０３で反射され、ビームエキスパンダ素子１１０を透過し、折返しミラー１８０４で反射される。その後、コリメートレンズ１０６を透過、偏光ビームスプリッタ１０５で反射され、検出レンズ１１７により集光されてＢＤ用光検出器１１８の検出面に到達する。

赤色レーザ１１９から出射された発散光は、合成プリズム１２２を透過後、ハーフミラー１２３で反射され、コリメートレンズ１８０５から平行光が出射される。その後、立上げミラー１８０３で反射され、ＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３により集光され、情報記録媒体１１４の情報記録面（この場合、記録層が１層あるいは２層のＤＶＤ媒体）に到達する。情報記録媒体１１４からの反射戻り光は、ＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３を透過し、立上げミラー１８０３で反射され、コリメートレンズ１８０５、ハーフミラー１２３を透過する。検出レンズ１２７により集光されＤＶＤ/ＣＤ用光検出器１２８の光検出面に到達する。

波長７８０ｎｍ帯の赤外レーザ１２９から出射された発散光は合成プリズム１２２、ハーフミラー１２３で反射され、コリメートレンズ１８０５から平行光が出射される。その後、立上げミラー１８０３で反射し、ＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３により集光され、情報記録媒体１１４（この場合、ＣＤ媒体）の情報記録面に到達する。情報記録媒体１１４からの反射戻り光がＤＶＤ/ＣＤ用光検出器１２８の光検出面まで到達する光路は上記赤色レーザ１１９のＤＶＤ光学系と同じであり、ここでは説明を省略する。

図１９は本実施例の第３の例を示している。同図のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ情報記録媒体の接線方向、半径方向、面振れ方向を示しており、上段はＸＹ平面図を下段はＹＺ平面図を示している。この例では、ＢＤ用対物レンズ１６０１とＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３はＹ軸に平行に並んでレンズホルダ１９０１に搭載されており、駆動コイル１９０４を含む（図示しない）アクチュエータによって同図のＹ軸、Ｚ軸方向への並進微小駆動およびＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転微小駆動が可能となっている。ＢＤ用立上げミラー１９０２は図の−Ｘ方向から入射したＢＤ光を反射してＢＤ用対物レンズ１６０１に入射させ、ＤＶＤ/ＣＤ用立上げミラー１９０３は図のＹ方向から入射したＤＶＤ/ＣＤ光を反射してＤＶＤ、ＣＤ互換対物レンズ１６０３に入射させる。これ以外の光路については上記第２の例と同じであるため、ここでは説明を省略する。

図２０は本実施例の第４の例を示している。同図のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ情報記録媒体の接線方向、半径方向、面振れ方向を示しており、上段の点線部２００１はＤＶＤ/ＣＤ光学系を搭載したＤＶＤ/ＣＤ用光ピックアップを、下段の点線部２００２はＢＤ光学系を搭載したＢＤ用光ピックアップを示している。これらは別々の（図示しない）ピックアップケースに収められている。

なお、図１６、図１８、図１９、図２０では赤色レーザ１１９と赤外レーザ１２９が別個に設けられているが、光学系簡素化のためこれらのレーザを一体化した２波長レーザを用いることも可能である。また、ドライブの仕様によっては例えば、赤外レーザ１２９が無く、青紫色レーザ１０１と赤色レーザ１１９を搭載した光学系としても良い。

上記実施例１、２では光ピックアップの実施例を説明してきたが、ここでは上記光ピックアップを搭載した光学的記録再生装置の実施例を説明する。図１７は情報の再生または記録再生を行う情報記録再生装置１７０１の概略ブロック図を示している。１７０２は上記実施例１、実施例２で説明した光ピックアップを示しており、この光ピックアップ１７０２から検出された信号は信号処理回路内のサーボ信号生成回路１７０３および情報信号再生回路１７０４に送られる。サーボ信号生成回路１７０３では、光ピックアップ１４０２より検出された信号から光ディスク媒体１７０５に適したフォーカス制御信号、トラッキング制御信号、球面収差検出信号が生成され、これらをもとにＡＣＴ駆動回路１７０６を経て光ピックアップ１７０２内の（図示しない）ＡＣＴを駆動し、対物レンズ１７０７の位置制御を行う。また、上記サーボ信号生成回路１７０３では上記光ピックアップ１７０２より球面収差検出信号が生成され、この信号をもとに球面収差補正駆動回路１７０８を経て光ピックアップ１７０２内の（図示しない）ビームエキスパンダ素子の補正レンズを駆動する。また、情報信号再生回路１７０４では光ピックアップ１７０２から検出された信号から光ディスク１７０５に記録された情報信号が再生され、その情報信号は情報信号出力端子１７０９へ出力される。なお、サーボ信号生成回路１７０３および、情報信号再生回路１７０４で得られた信号の一部はシステム制御回路１７１０に送られる。システム制御回路１７１０からはレーザ駆動用記録信号が送られ、レーザ光源点灯回路１７１１を駆動させて発光量の制御を行い、光ピックアップ１７０２を介して、光ディスク１７０５に記録信号を記録する。なお、このシステム制御回路１７１０にはアクセス制御回路１７１２とスピンドルモータ駆動回路１７１３が接続されており、それぞれ、光ピックアップ１７０２の半径方向位置制御や光ディスク１７０５のスピンドルモータ１７１４の回転制御が行われる。なお、パーソナルコンピュータあるいはＡＶ用レコーダ等によりユーザが制御する場合には、キーボード、タッチパネル、ジョグダイアル等のユーザ入力装置１７１８からユーザがユーザ入力処理回路１７１５に指示を与え、上記情報記録再生装置１７０１の制御を行う。その際、情報記録再生装置１７０１の処理状態等は表示処理回路１７１６によって行われ、液晶パネル、ＣＲＴ等の表示装置１７１７に表示される。

本発明の実施例１において、光ピックアップの構成を示す図である。 実施例１において、対物レンズ１１３について説明する図である。 実施例１において、ＢＤ媒体の場合に対物レンズ１１３への入射光発散角度と集光スポット３０２の波面収差の関係例を示す図およびグラフである。 実施例１において、ビームエキスパンダ素子１１０の配置および形状パラメータを説明する図である。 実施例１において、ＢＤ媒体の基板厚さと必要な凹レンズ１０８〜凸レンズ１０９間隔の関係を示すグラフである。 表１記載のビームエキスパンダーによる収差補正効果を示すグラフである。 実施例１において、光検出器１１８の検出面と誤差信号を説明する図である。 実施例１において、ビームエキスパンダー素子１１０の周辺部分の構成例を示す図である。 実施例１において、ＢＤ光学系の組立調整フローの例を示す図である。 実施例１において、ＢＤ媒体の場合のドライブ動作フロー例を示す図である。 実施例１において、フォーカス誤差信号を示すグラフである。 実施例１において、フォーカス誤差信号を示すグラフである。 実施例１において、ＢＤ媒体のＬ０層からＬ１層へ焦点移動する際の動作フローを説明する図である。 実施例１において、ＤＶＤ光学系、ＣＤ光学系における組立調整フローの例を示す図である。 実施例１において、ＤＶＤ媒体、ＣＤ媒体の場合のドライブ動作フロー例を示す図である。 本発明の実施例２において、第１の例を示す図である。 本発明の実施例３において、光学的情報記録再生装置の構成例を示す図である。 本発明の実施例２において、第２の例を示す図である。 本発明の実施例２において、第３の例を示す図である。 本発明の実施例２において、第４の例を示す図である。

符号の説明

１０１・・・青紫色レーザ、１１３・・・対物レンズ、１０８・・・凹レンズ
１０９・・・凸レンズ、１１０・・・ビームエキスパンダ素子
１１４・・・情報記録媒体、１１８・・・ＢＤ用光検出器、１１９・・・赤色レーザ
１２９・・・赤外レーザ、８０５・・・位置検出センサ
８０９・・・ドライブコントローラ、８０７・・・位置検出センサ８０５の回路
８０８・・・ステッピングモータ８０３のドライバ回路

Claims (13)

1. レーザ光源と、球面収差補正用光学素子と、光検出器と、対物レンズを備え情報記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行う光ピックアップであって、
   記録面で集光スポットが最良となる状態に上記球面収差補正用光学素子が設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
2. レーザ光源と、球面収差補正用光学素子と、光検出器と、対物レンズを備え情報記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行う光ピックアップであって、
   異なる波長の光を出射する２つ以上のレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光を共通にする光学素子と、
   前記レーザ光源から出射された光の共通光路に配置された球面収差補正用光学素子と、
   前記レーザ光源から出射された光をいずれも集光可能な対物レンズを備え、
   前記情報記録媒体がローディングされる前に、前記異なる波長の光の内、所定の光を用いて記録再生を行う情報記録媒体の所定の層の記録面で集光スポットが最良となる状態に前記球面収差補正用光学素子が設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記情報記録媒体は多層媒体であり、
   前記所定の層は第１層目であり、基板厚さが０.１ｍｍであることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記対物レンズは、平行光が入射された場合、２層ディスク媒体の１層目と２層目の中間位置で集光スポットが最良となるように設定され、
   前記情報記録媒体がローディングされる前に、前記対物レンズに所定の発散光が入射されるように前記球面収差補正用光学素子が設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
5. レーザ光源と、球面収差補正用光学素子と、光検出器と、対物レンズを備え情報記録媒体に光スポットを照射して情報の記録再生を行う光ピックアップであって、
   波長λ１、波長λ２又は波長λ３の光を出射する２つ以上のレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光を共通にする光学素子と、
   前記レーザ光源から出射された光の共通光路に配置された球面収差補正用光学素子と、
   前記レーザ光源から出射された光をいずれも集光可能な対物レンズを備え、
   前記対物レンズは、波長λ１の平行光が入射された場合、前記波長λ１の光を用いて記録再生を行なう第１の情報記録媒体である２層ディスク媒体の１層目と２層目の中間位置で集光スポットが最良となるように設定され、
   前記対物レンズは、波長λ２の平行光が入射された場合、前記波長λ２の光を用いて記録再生を行う第２の情報記録媒体の記録面で集光スポットが最良となるように設定され、
   前記対物レンズは、波長λ３の発散光が入射された場合、上記波長λ３の光を用いて記録再生を行う第３の情報記録媒体の記録面で集光スポットが最良となるように設定され、
   前記情報記録媒体がローディングされる前に、前記対物レンズに前記波長λ１で発散光が入射されるように前記球面収差補正用光学素子が設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
6. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記情報記録媒体が情報記録媒体の記録面で集光スポットが最良となる球面収差補正用光学素子の状態が電気的手段により調整されていることを特徴とする光ピックアップ。
7. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記情報記録媒体が多層ディスク媒体である場合に、
   前記情報記録媒体における２層媒体の１層目から２層目に集光スポットの焦点を移動させる場合に、又は２層目から１層目に集光スポットの焦点を移動させる場合に、２層目又は１層目にフォーカス引込み動作を行う以前に球面収差補正用光学素子の状態が上記２層目又は１層目の記録面で最良となる状態に設定変更されることを特徴とする光ピックアップ。
8. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記情報記録媒体がローディングされた後に、前記対物レンズに所定の発散光または収束光が入射されるように前記球面収差補正用光学素子の状態が設定されることを特徴とする光ピックアップ。
9. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記情報記録媒体がローディングされた後に、前記対物レンズに波長λ１の所定の発散光または収束光が入射されるように前記球面収差補正用光学素子の状態が設定されることを特徴とする光ピックアップ。
10. 請求項５記載の光ピックアップにおいて、
    前記情報記録媒体がローディングされた後に、その媒体が前記第２又は第３の情報記録媒体の情報記録媒体と判別された場合、前記球面収差補正用光学素子の状態が前記第２又は第３の情報記録媒体の記録面で集光スポットが最良となるように設定されることを特徴とする光ピックアップ。
11. 請求項１又は２記載の光ピックアップを搭載したドライブを備え、
    前記情報記録媒体のイジェクト命令が下され実際に前記情報記録媒体がイジェクトされるまでの間、又は前記ドライブの電源が切断されるまでの間に、前記ドライブの動作中に獲得した前記球面収差補正用光学素子の最適状態情報が前記ドライブのメイン制御回路に記憶されることを特徴とする光学的情報再生装置。
12. 請求項１１記載の光学的情報再生装置において、
    前記ドライブの電源が入ると同時に前記メイン制御回路を参照し、前記情報記録媒体がローディングされるまでの間に、前回のドライブ動作で獲得された前記球面収差補正用光学素子の最適状態情報が前記光ピックアップにフィードバックされることを特徴とする光学的情報再生装置。
13. 基板厚さが０．１ｍｍの第１の基準ディスク及び基板厚さが０．０７５ｍｍの第２の基準ディスクを用いた光ピックアップの調整方法であって、
    前記第１の基準ディスクに対する集光スポットの収差値が最小を示すように凹レンズの初期位置を調整するステップと、
    前記初期位置を調整する第１の所定の電圧が出力されるように調整するステップと、
    前記第２の基準ディスクに対する集光スポットが最良状態になるように凹レンズの初期位置を調整するステップと、
    前記初期位置を調整する第２の所定の電圧が出力されるように調整するステップと、
    を備え、
    前記光ピックアップが動作するときには、前記凹レンズの初期位置を前記第１の所定の電圧又は前記第２の所定の電圧が出力されることで前記光ピックアップが調整されることを特徴とする光ピックアップ調整方法。
    

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