JP2006344268A - ディスク判別方法及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
多層ディスクの層数判別工程において、従来のＤＶＤのように開口数が０．６前後であれば、球面収差の影響が比較的少なく、層数判別の閾値検出は行いやすい。しかし、ＢＤのように開口数の大きい光ディスク装置では、ディスク基板の厚みむらに起因する球面収差の影響や、非点収差の影響により、フォーカスサーチを行う際のフォーカス誤差信号の検出精度が劣化してしまう。
そこで、本発明ではこの問題点を解決し、多層ディスクの情報層の数を良好に判定する方法及びそれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
ディスクの層数を判別する工程において、少なくとも２種類の球面収差補正量を設定し、フォーカスサーチを行うことにより行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、光ディスクに対して、情報の記録もしくは再生を行う光ディスク装置に関する。

近年、光ディスクの大容量化のために光ディスクの情報層を多層化する技術が開発されており、多層ディスクの記録再生に対応した光ディスク装置では、ディスク判別時にディスクの情報層の数を検出しておく必要がある。なお、情報層の数を検出する方法の例として、特許文献１に示されるような方法がある。

特開平０８−１８５６３６号公報

光情報媒体である光ディスクは、技術開発に伴い、従来のＣＤ、ＤＶＤから更なる高密度化が進められている。近年、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ（ＢＤ）と呼ばれる高密度大容量光ディスクが開発されている。ＢＤでは、ＣＤ、ＤＶＤから更なる高密度化を行うために、光ディスク上に集光させる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくし、記録再生を行う光スポットをより小さく絞り込むように設計されている。しかし、光ディスクの情報層を保護する基板の厚みむらの影響はＮＡの４乗に比例するため、従来のＣＤ、ＤＶＤよりも飛躍的に厳しくなる。そのため、ディスク基板の厚みむらに起因する球面収差を補正する手段を設けることが必須となってきている。

図１に球面収差補正手段を設けた光ピックアップの一例を示す。１０８はレーザ光源を示す。レーザ光源１０８より出射されたレーザ光はコリメートレンズ１０７によって発散光から略平行光へ変換される。そして、球面収差補正素子１０４を通り、対物レンズ１０２で光ディスク１０１の情報面に絞り込まれる。光ディスク１０１で反射したレーザ光はもとの光路をたどり、対物レンズ１０２において略平行光に変換される。そして、ビームスプリッタ１０６で反射し、コリメータレンズ１０９により検出器１１０に集光される。検出器１１０に集光された光は電気信号に変換され、再生信号処理回路１１５において、ディスク上の情報を読み出す。光ディスクの制御信号としては、サーボ回路１１１において、検出された信号は、なお、球面収差補正素子１０４及び対物レンズ１０２はそれぞれアクチュエータ１０３、１０５により駆動される。
検出器１１０は図２に示すような構成がとられる。トラックの進行方向に対して、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄのように四分割された検出器が配置される。中央部の円はディスクにより反射したレーザ光が集光する様子を模式的に示している。図２のような演算回路を用いて、フォーカス誤差信号（（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ））、及びトラッキング誤差信号（（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ））が生成される。これらは、ディスク上の光スポットの歪みを補正するために用いられる。ディスクに対して、光入射方向の位置制御はフォーカス誤差信号を用いて行うフォーカス制御である。また、ディスク上のトラック溝に追従させるように、トラック溝と垂直な方向の位置制御はトラック誤差信号を用いて行うトラッキング制御である。フォーカス誤差信号はフォーカス誤差検出回路１１２において、トラッキング誤差信号はトラッキング誤差検出回路１１３において、それぞれ追従誤差成分を補正するようにアクチュエータ１０２を駆動する。また、再生信号処理回路１１５及び、サーボ回路内のフォーカス誤差検出回路、トラッキング誤差検出回路、球面収差補正回路はそれぞれマイコン１１６との通信により制御される。メモリはマイコン制御における初期値、調整値等を保持している。

なお、ディスク基板の厚みむらに起因する球面収差を補正する手段としては、液晶収差補正素子や、ビームエキスパンダなどが利用されている。液晶収差補正素子については、図示しないが、電圧印加によって素子内の屈折率を変化させることによって、光ビームの波面を変調させることが可能となる。次に、ビームエキスパンダについて説明する。図３はビームエキスパンダの一例である。図３では、正レンズ群３０１、負レンズ群３０２の組み合わせがとられる。この収差補正レンズ群において、正レンズ群３０１と負レンズ群３０２の間隔を調整することによって、光ビームの波面を変調させることができる。これらのレンズ群の駆動方法としては、ピエゾ素子、ネジ送り方式などが挙げられる。

多層ディスクの情報層の検出方法について、図４を用いて簡単に説明する。図４は例えば情報層が４層ある光ディスクに対してフォーカスサーチの動作を示した図である。フォーカスサーチとはフォーカス駆動回路を、例えば２Ｈｚ程度の周波数の三角波信号のように駆動し、光ピックアップをフォーカス制御の方向に往復させる。（ａ）は光ピックアップの位置情報を示している。（ｂ）はフォーカス誤差信号の変化を示し、（ｃ）は全光量の変化を示している。横軸が時間経過を示している。ちょうど情報層が通過する地点では、（ｂ）の４０１、４０２、４０３、４０４のように変極点が存在する。こうした変極点では、フォーカス誤差信号がちょうどゼロ点を通過する前後で、プラスマイナスに大きく振れるため、フォーカス誤差信号の正負両側に所望の基準電圧１、基準電圧２を設けて、それぞれの基準電圧を超えたことを検出する閾値検出によりゼロ点を通過したことが検出できる。この際に検出した情報層の数はマイコン１１６でカウントすることとする。

この閾値検出の際、従来のＤＶＤのように開口数が０．６前後であれば、球面収差の影響が比較的少なく、閾値検出は行いやすい。

しかし、ＢＤのように開口数の大きい光ディスク装置では、ディスク基板の厚みむらに起因する球面収差の影響や、非点収差の影響により、フォーカスサーチを行う際のフォーカス誤差信号の検出精度が劣化してしまう。

そこで、本発明ではこの問題点を解決し、多層ディスクの情報層の数を良好に判定する方法及びそれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。

上述の課題は、
光ディスクの情報を記録又は再生するレーザ光を発光するレーザ光源と、
前記レーザ光を発散光から略平行光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザ光を前記光ディスクに光スポットとして集束させる対物レンズと、
前記光スポットの球面収差を補正する球面収差補正手段と、
前記光ディスクからの反射光を検出する光検出手段と、
前記光ディスクの情報層の数を検出する層数検出手段と、
検出した前記情報層の数を記憶しておくメモリ手段と、
を有する光ディスク装置が、複数の情報層が積層されている光ディスクの情報を再生する際の光ディスク判別方法であって、
前記情報層の数を判別する際に、前記球面収差補正手段に球面収差補正値を設定するステップを二回以上有し、各ステップで前記球面収差補正手段に設定する前記球面収差補正値はそれぞれ異なることを特徴とする光ディスク判別方法又はこの方法を用いた光ディスク装置により解決される。

本発明によれば、複数種類の層数の光ディスクに対応可能な光ディスク判別方法及び光ディスク装置を提供できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
まず、はじめにそれぞれの光ディスク装置における標準的な球面収差補正量を予めメモリに保持しておく。これは、工場出荷時の調整などにおいて、標準的なディスク（例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの標準的な２層ディスク）を用いて、調整した結果について、それぞれの層（Ｌ０層、Ｌ１層）の最適な値を予めメモリに保持する。ここで、光ディスク面からＬ０層までの距離をｘ１、Ｌ１層までの距離をｘ２とする。こうした調整方法は従来の用いられている調整方法によって得ることが可能である。ただし、予め調整するディスクとしては２層以上のディスクを用いることが望ましい。

図５は本発明の実施形態を示すフローチャートである。はじめに手順Ｓ１において、例えば上記の工場出荷時の調整において予め得られているＬ０層の球面収差補正値をｙ１として設定する。つまり、光ディスク面から距離ｘ１に対応する球面収差補正値ｙ１をＳ１で設定する。

次に手順Ｓ２において、フォーカスサーチを行う。この時に得られる閾値検出の数により、１回目の層数検出結果として、球面収差補正値ｙ１に対応する情報層の数Ｌ１を得ることができる。ここで得られた情報層の数Ｌ１は以降の手順において比較対照となるため、メモリ領域に格納しておく。また、同様にフォーカス誤差信号のゼロ点前後の最大値、最小値も共にメモリに格納しておく。

続いて、手順Ｓ３において、例えば上記の工場出荷時の調整において予め得られているＬ１層の球面収差補正値をｙ２として設定する。つまり、光ディスク面から距離ｘ２に対応する球面収差補正値ｙ２をＳ３で設定する。ただし、手順Ｓ１及びＳ３において、球面収差補正量を２層ディスクのＬ０層及びＬ１層の値としたが、この値は推奨値であり、この値に限ったものではない。もちろん、この値はそれぞれの光ディスク装置において、固有の値を設定するのが望ましい。

次に手順Ｓ４において、フォーカスサーチを行う。この時に得られる閾値検出の数により、２回目の層数検出結果として、球面収差補正値ｙ２に対応する情報層の数Ｌ２を得ることができる。ここで得られた情報層の数Ｌ２も同様にメモリ領域に格納しておく。また、同様にフォーカス誤差信号のゼロ点前後の最大値、最小値も共にメモリに格納しておく。

続いて、手順Ｓ５において、２回のフォーカスサーチによって得られた情報層の数の比較を行う。情報層の数が一致していれば、球面収差の影響によらず、正しく情報層の数を検出できたということであり、層数の判定を終了する。一方、２回のフォーカスサーチの結果が一致していなければ、いずれか、もしくは両方の検出でうまく検出ができなかったことを意味する。

手順Ｓ５で結果が不一致だった場合について、図６を用いて説明する。図６は図４と同様のフォーカスサーチを行った結果を示している。図４と異なる点は、開口数が０．６前後から０．８５前後に変わったことである。開口数が変わることによって、球面収差の影響が顕著に見られる。これは模式的に示した図であるが、例えば図７は、基板厚さが１００μｍのときにフォーカス誤差信号が最大となるように球面収差補正値を設定した際の、ディスク基板厚さとフォーカスサーチをした時のフォーカス誤差信号振幅を示したグラフである。例えば、標準的なＢＤ２層ディスクの場合、Ｌ０層はディスク基板厚さが１００μｍに対して、Ｌ１層は７５μｍであり、２５μｍのディスク基板厚の違いがある。２５μｍのディスク基板厚さの違いに対して、測定結果では約１／４程度まで振幅が劣化している。このような場合、前述のｘ１が１００μｍであると、Ｓ１では基板厚さ１００μｍの際にフォーカス誤差信号が最大となるようにｙ１が球面収差補正値に設定され、ゼロ点６０２（基板厚さ約８３．３μｍ位置）、６０３（基板厚さ約９１．６μｍ位置）、６０４（基板厚さ１００μｍ位置）は正しく基準電圧１、基準電圧２を超えているが、ゼロ点６０１（基板厚さ７５μｍ位置）は基準電圧１もしくは基準電圧２を超えない。そのため、Ｌ１は６０２、６０３、６０４の３層とカウントされる。また、前述のｘ２が約９１．６μｍであると、Ｓ３では基板厚さ約９１．６μｍの際にフォーカス誤差信号が最大となるようにｙ２が球面収差補正値に設定され、６０１〜６０４の４層全てにおいてフォーカス誤差信号は基準電圧１及び基準電圧２を超え、Ｌ２は４層とカウントされる。このようにＬ１とＬ２の結果が不一致となった後に、次のステップにおいてｘを約８３．３μｍとし、基板厚さ約８３．３μｍの際にフォーカス誤差信号が最大となるようなｙを球面収差補正値に設定すると、６０１〜６０４の４層全てにおいてフォーカス誤差信号は基準電圧１及び基準電圧２を超え、Ｌは４層とカウントされる。この結果をＬ２の結果である４層と比較すれば一致し、層数判別を完了することができる。このことより、多層ディスクにおける情報層の検出方法は球面収差補正値を少なくとも２種類の設定値を用いて、検出する必要が有効であるといえる。なお、ここではＮＡが０．８５の場合に、フォーカス誤差信号が最大となる球面収差補正値を設定した基板厚の前後２層ずつの層数を検出できることとした。つまり、フォーカス誤差信号が最大となる球面収差補正値を設定した基板厚を中心に２×２＋１＝５層分の層数を検出できる例を説明した。しかし、この検出可能な層数は閾値とする電圧を変化させること等により変化するため、５層に限らず、２Ｎ＋１層（Ｎは整数）のように一般化して考えることができる。

上述のステップをＳ６以降に示す。Ｓ５で比較結果がＮＯとなった後、次の手順Ｓ６において、予め設定した球面収差補正量ｙ１の値に対して、手順Ｓ３で与える球面収差補正量ｙ２とは逆方向に同じだけ球面収差補正量ｙ３を設定する。図８はディスク基板厚と球面収差補正量の関係を示している。また、ｘ１、ｘ２、ｘ３・・・、については、ディスク基板厚を示し、ｙ１、ｙ２、ｙ３・・・はそれぞれのディスク基板厚において、最適であると予測される球面収差補正量を示している。それぞれの数字については、実際に設定を行う順番に対応する。

ただし、この順番については、必ずしも図８に従う必要はない。例えば、まずディスク基板厚が大きい方のみに球面収差補正量を設定していってもよい。更には、層数カウントの手順においてメモリに格納した、フォーカス誤差信号のゼロ点前後の振幅（最大値−最小値）を計算し、それぞれの層の振幅を比較した結果から、最大振幅となった層を中心、もしくは中心付近となるように設定してもよい。また、設定する球面収差補正量によっては、検出される層数が減少する場合は実際に記録層があると想定されるディスク基板厚から離れる方向に設定している可能性が考えられるため、逆方向に球面収差補正量を変更する必要がある。

続いて手順Ｓ７において、フォーカスサーチを行う。この時に得られる閾値検出の数により、第３回目の情報層の数Ｌ３を得ることができる。ここで得られた情報層の数Ｌ３も同様にメモリ領域に格納しておく。また、同様にフォーカス誤差信号のゼロ点前後の最大値、最小値も共にメモリに格納しておく。

続いて、手順Ｓ８において、１回目と３回目のフォーカスサーチによって得られた情報層の数の比較を行う。ここで、比較する対象を２回前の結果としたのは、一例であり、フォーカス誤差信号の検出感度（検出閾値）と測定する２点間のディスク基板厚のずれの関係（検出精度）に基づいて、測定する２点のディスク基板厚の差を変更しても構わない。手順Ｓ８においても同じ層数が検出されなければ、Ｓ６〜Ｓ８と同様に、初期値としたディスク基板厚とは逆方向にあると考え、球面収差補正量を設定して、層数検出を行う。正しく検出されない場合は、想定しているディスク基板厚が異なっていると考え、球面収差補正量を変更して手順Ｓ５からやり直す。

また、本発明においては、特にフォーカスオフセット量については記載していないが、球面収差補正量の設定と合わせて、フォーカスオフセット量をディスク基板厚に応じて、球面収差補正量の設定と同じタイミングで、球面収差補正量と同様に設定してもよい。
以上のような手順によって、開口数が０．８以上のディスク装置においても、従来の光ディスク装置を用いて、正しく情報層の数を判定できる。

光ディスク装置の概略図である。 フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を示す図である。 ビームエキスパンダの一例を示す図である。 従来のフォーカス誤差信号を示す図である。 本発明の実施形態に係るフローチャートである。 本発明に係るのフォーカス誤差信号を示す図である。 球面収差補正に係る図である。 ディスク基板厚と球面収差補正量との関係を示す図である。

符号の説明

１０１ 光ディスク
１０２ 対物レンズ
１０４ 球面収差補正素子
１０６ ビームスプリッタ
１０７ コリメートレンズ
１０８ レーザ
１１０ 検出器
１１１ サーボ回路

Claims (9)

1. 光ディスクの情報を記録又は再生するレーザ光を発光するレーザ光源と、
   前記レーザ光を発散光から略平行光に変換するコリメートレンズと、
   前記レーザ光を前記光ディスクに光スポットとして集束させる対物レンズと、
   前記光スポットの球面収差を補正する球面収差補正手段と、
   前記光ディスクからの反射光を検出する光検出手段と、
   前記光ディスクの情報層の数を検出する層数検出手段と、
   検出した前記情報層の数を記憶しておくメモリ手段と、
   を有する光ディスク装置が、複数の情報層が積層されている光ディスクの情報を再生する際の光ディスク判別方法であって、
   前記球面収差補正手段に第１の球面収差補正値を設定する第１のステップと、前記球面収差補正手段に第２の球面収差補正値を設定する第２のステップを有し、前記情報層の数を判別することを特徴とする光ディスク判別方法。
2. 光ディスクの情報を記録又は再生するレーザ光を発光するレーザ光源と、
   前記レーザ光を発散光から略平行光に変換するコリメートレンズと、
   前記レーザ光を前記光ディスクに光スポットとして集束させる対物レンズと、
   前記光スポットの球面収差を補正する球面収差補正手段と、
   前記光ディスクからの反射光を検出する光検出手段と、
   前記光ディスクの情報層の数を検出する層数検出手段と、
   検出した前記情報層の数を記憶しておくメモリ手段と、
   を有する光ディスク装置が、複数の情報層が積層されている光ディスクの情報を再生する際の光ディスク判別方法であって、
   前記球面収差補正手段に第１の球面収差補正値を設定し、フォーカスサーチを行う第１のステップと、前記球面収差補正手段に第２の球面収差補正値を設定し、フォーカスサーチを行う第２のステップを有し、前記情報層の数を判別することを特徴とする光ディスク判別方法。
3. 光ディスクの情報を記録又は再生するレーザ光を発光するレーザ光源と、
   前記レーザ光を発散光から略平行光に変換するコリメートレンズと、
   前記レーザ光を前記光ディスクに光スポットとして集束させる対物レンズと、
   前記光スポットの球面収差を補正する球面収差補正手段と、
   前記光ディスクからの反射光を検出する光検出手段と、
   前記光ディスクの情報層の数を検出する層数検出手段と、
   検出した前記情報層の数を記憶しておくメモリ手段と、
   を有する光ディスク装置が、複数の情報層が積層されている光ディスクの情報を再生する際の光ディスク判別方法であって、
   前記光ディスクの表面からの距離ｘ１に対応する球面収差補正値ｙ１を前記球面収差補正手段に設定するステップ１と、
   前記ステップ１の後にフォーカスサーチを行い、層数検出結果Ｌ１を検出するステップ２と、
   前記ステップ２の後に前記光ディスクの表面からの距離ｘ２（ｘ２＜ｘ１）に対応する球面収差補正値ｙ２（ｙ２＜ｙ１）を前記球面収差補正手段に設定するステップ３と、
   前記ステップ３の後にフォーカスサーチを行い、層数検出結果Ｌ２を検出するステップ４と、
   を有し、Ｌ１とＬ２に基づいて前記情報層の数を判別することを特徴とする光ディスク判別方法。
4. 請求項３に記載の光ディスク判別方法であって、
   前記ステップ４の後にＬ１とＬ２を比較するステップ５を有し、
   前記ステップ５においてＬ１とＬ２が等しい場合は、当該情報層の数を前記光ディスクの情報層の数とすることを特徴とする光ディスク判別方法。
5. 請求項４に記載の光ディスク判別方法であって、
   前記ステップ５の後に、（ｘ１，ｙ１）と（ｘ２，ｙ２）を結ぶ直線に前記光ディスク記録面からの距離ｘ_２ｎ＋１（ｘ_２ｎ＋１＞ｘ_２ｎ−１、ｎは１以上の自然数）を代入することにより得られる球面収差補正値であってｘ_２ｎ＋１に対応するｙ_２ｎ＋１（ｙ_２ｎ＋１＞ｙ_２ｎ−１）を前記球面収差補正手段に設定するステップ６と、
   前記ステップ６の後にフォーカスサーチを行い、層数検出結果Ｌ_２ｎ＋１を検出するステップ７と、
   前記ステップ７の後にＬ_２ｎ＋１とＬ_２ｎ−１を比較するステップ８と、
   を有し、前記ステップ５においてＬ１とＬ２が異なる場合は、前記ステップ６〜８を行い、前記ステップ８においてＬ_２ｎ＋１とＬ_２ｎ−１が等しい場合は、当該情報層の数を前記光ディスクの情報層の数とすることを特徴とする光ディスク判別方法。
6. 請求項５に記載の光ディスク判別方法であって、
   前記ステップ８の後に、（ｘ１，ｙ１）と（ｘ２，ｙ２）を結ぶ直線に前記光ディスク記録面からの距離ｘ_{２（ｎ＋１）}（ｘ_{２（ｎ＋１）}＜ｘ_２ｎ）を代入することにより得られる球面収差補正値であってｘ_{２（ｎ＋１）}に対応するｙ_{２（ｎ＋１）}（ｙ_{２（ｎ＋１）}＜ｙ_２ｎ）を前記球面収差補正手段に設定するステップ９と、
   前記ステップ９の後にフォーカスサーチを行い、層数検出結果Ｌ_{２（ｎ＋１）}を検出するステップ１０と、
   前記ステップ１０の後にＬ_{２（ｎ＋１）}とＬ_２ｎを比較するステップ１１と、
   を有し、前記ステップ８においてＬ_２ｎ＋１とＬ_２ｎ−１が異なる場合は、前記ステップ９〜１１を行い、前記ステップ１１においてＬ_{２（ｎ＋１）}とＬ_２ｎが等しい場合は、当該情報層の数を前記光ディスクの情報層の数とすることを特徴とする光ディスク判別方法。
7. 請求項５に記載の光ディスク判別方法であって、
   前記ステップ１１の後に、ｎ＝ｎ＋１の演算を行った後に前記ステップ６に戻るステップ１２を有し、
   前記ステップ１１においてＬ_{２（ｎ＋１）}とＬ_２ｎが異なる場合は前記ステップ１２を行った後に、前記ステップ８においてＬ_２ｎ＋１とＬ_２ｎ−１が等しくなる、又は前記ステップ１１においてＬ_{２（ｎ＋１）}とＬ_２ｎが等しくなるまで前記ステップ６〜１２を繰り返し、
   前記ステップ８においてＬ_２ｎ＋１とＬ_２ｎ−１が等しくなった、又は前記ステップ１１においてＬ_{２（ｎ＋１）}とＬ_２ｎが等しくなった際に、当該情報層の数を前記光ディスクの情報層の数とすることを特徴とする光ディスク判別方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ディスク判別方法であって、
   前記球面収差補正手段に前記球面収差補正値を設定する際に、さらに前記光ディスクの表面からの距離に対応したフォーカスオフセット値を対物レンズ駆動手段に設定することを含むことを特徴とする光ディスク判別方法。
9. 請求項１〜８に記載の光ディスク判別方法のいずれかを用いることを特徴とする光ディスク装置。
   

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