JP2000011401A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光ディスク装置に関し、例えばマ
スタリング装置、書き換え可能な光ディスクをアクセス
する光ディスク装置に適用して、レーザービームを短波
長化し、また光学系を高開口数化しても、安定かつ確実
にフォーカス制御することができるようにする。 【解決手段】 デフォーカス量の変化に対する信号レベ
ルの変化が異なる第１及び第２のフォーカスエラー信号
ＦＥ１及びＦＥ２を合成したフォーカスエラー信号ＴＦ
Ｅによりフォーカス制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置に
関し、例えばマスタリング装置、書き換え可能な光ディ
スクをアクセスする光ディスク装置に適用することがで
きる。本発明は、デフォーカス量の変化に対する信号レ
ベルの変化が異なる第１及び第２のフォーカスエラー信
号を合成したフォーカスエラー信号によりフォーカス制
御することにより、レーザービームを短波長化し、また
光学系を高開口数化しても、安定かつ確実にフォーカス
制御することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンパクトディスクプレイヤー等
の光ディスク装置においては、トラッキング制御に加え
てフォーカス制御することにより、コンパクトディスク
に記録されたデータを確実に再生できるようになされて
いる。

【０００３】図５は、この種の光ディスク装置に適用さ
れる非点収差法によるフォーカス制御系を示す略線図で
ある。このフォーカス制御系１は、図示しないレーザー
ダイオードより出射されるレーザービームを対物レンズ
２によりコンパクトディスクの情報記録面に集光し、そ
の戻り光を対物レンズ２で受光する。このフォーカス制
御系１は、この戻り光を対物レンズ２により略平行光線
に変換した後、所定の光学系を介してリレーレンズ４で
収束光に変換する。

【０００４】フォーカス制御系１は、マルチレンズ６に
よりリレーレンズ４の出射光に非点収差を与え、受光素
子７により受光する。このようにして戻り光を受光素子
で受光するにつき、このフォーカス制御系１は、情報記
録面にてレーザービームが合焦状態に保持されたとき、
受光素子７の受光面上で戻り光が略円形形状のビームス
ポットを形成するように、マルチレンズ６から受光素子
７までの距離等が設定される。これによりフォーカス制
御系１は、レーザービームの合焦位置が情報記録面の前
後に変位すると、受光素子７の受光面上に形成される戻
り光のスポット形状が、その変位の方向、変位の大きさ
に応じて楕円形状に変化するようになされている。

【０００５】受光素子７は、図６に示すように、ほぼ中
央にて直交する分割線ＬＨ及びＬＶにより受光面が４つ
の微小受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割され、各微小受光面
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの受光結果をそれぞれ出力できるように
なされている。フォーカス制御系１は、この分割線ＬＨ
及びＬＶの交点にて戻り光の光軸が受光面を横切るよう
に、また受光面上に形成される戻り光のスポット形状が
楕円形状に変化したとき、その楕円形状の長軸方向が分
割線ＬＨ及びＬＶに対してほぼ４５度傾いた方向になる
ように、受光素子７が配置される。

【０００６】これによりフォーカス制御系１は、レーザ
ービームが情報記録面上で合焦状態に保持されたとき、
符号Ｂ１により示すように、分割線ＬＨ及びＬＶの交点
をほぼ中心にした円形形状のビームスポットを形成し、
各微小受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで等しい光量により戻り光
を受光する。またレーザービームが情報記録面の奥側で
合焦状態に保持されたとき、例えば符号Ｂ２に示すよう
に、このビームスポット形状が−４５°方向を長軸とす
る楕円形となることにより（分割線ＬＨの傾きを０°と
する）、対角線方向に微小受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを組に
して見たとき、１方の組の微小受光面Ａ及びＣに比して
他方の組の微小受光面Ｂ及びＤに入射する戻り光の光量
を減少させる。さらにレーザービームが情報記録面の手
前側で合焦状態に保持されたとき、符号Ｂ３に示すよう
に、このビームスポット形状が＋４５°方向を長軸とす
る楕円形となることにより、情報記録面の奥側で合焦状
態に保持されたときとは逆に、他方の組の微小受光面Ｂ
及びＤに比して１方の組の微小受光面Ａ及びＣに入射す
る戻り光の光量を減少させる。

【０００７】演算回路８は、受光素子７より各微小受光
面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの受光結果を受け、この受光結果をそ
れぞれ電流電圧変換処理する。さらにこの電流電圧変換
結果を各受光面の符号により表して、次式

【０００８】

【数１】

【０００９】の演算処理を実行する。これにより演算回
路８は、上述した受光面におけるビームスポット形状の
挙動に応じて、図７に示すように、情報記録面に対して
レーザービームの合焦位置が変化すると、この変化に応
じて０レベルを中心にして信号レベルが変化するフォー
カスエラー信号ＦＥを生成する。

【００１０】ここでこのフォーカスエラー信号ＦＥは、
上述したように光学系が精度良く組み立てられている場
合、レーザービームが情報記録面にて合焦状態に保持さ
れたとき０レベルとなり、光学系のばらつきによりオフ
セットが発生することになる。これによりフォーカス制
御系１は、駆動回路９によりこのフォーカスエラー信号
ＦＥの信号レベルが所定の信号レベルになるように、ボ
イスコイルモータ構成のアクチュエータ１０を駆動して
対物レンズ２を変位させ、これによりサーボループを形
成して情報記録面にてレーザービームを合焦状態に維持
するようにする。

【００１１】このようにして生成され、フォーカス制御
に供されるフォーカスエラー信号ＦＥは、レーザービー
ムの合焦位置が情報記録面より大きく離間すると、受光
素子７の受光面に形成されるビームスポットが長軸方向
にて受光面より飛び出すことから、０レベルを中心にし
た所定の範囲ＡＲ１にてフォーカスエラー量に応じて信
号レベルが変化し、この範囲ＡＲ１の外側ではフォーカ
スエラー量に対する信号レベルの変化がこの範囲ＡＲ１
とは逆になる。これによりフォーカスエラー信号ＦＥ
は、いわゆるＳの字の特性により信号レベルが変化し、
フォーカス制御系１においては、フォーカスエラー量に
応じて信号レベルが変化する範囲ＡＲ１（以下フォーカ
ス制御可能範囲と呼ぶ）にてフォーカス制御するように
なされている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで合焦状態にお
いて、情報記録面に形成されるレーザービームのビーム
スポットの大きさ（直径）ｄは、次式

【００１３】

【数２】

【００１４】により表され、レーザービームの波長が短
かいほど、また対物レンズ２の開口数ＮＡが大きいほど
小さくなる。光ディスク装置は、このビームスポットの
大きさｄを小さくすれば、その分記録密度を向上するこ
とが可能となる。因みに、ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、波長
λは６５０〔ｎｍ〕であり、開口数ＮＡは０．６と規定
されている。

【００１５】ところが波面収差の最大値（λ／４）によ
って決まる対物レンズ２の焦点深度ｆｄは、次式

【００１６】

【数３】

【００１７】により表され、レーザービームの波長λを
短かくし、また対物レンズ２の開口数ＮＡを大きくして
高密度記録する場合には、急激に値が小さくなる。

【００１８】すなわち上述したＤＶＤ−ＲＡＭの場合、
焦点深度ｆｄは、約１．８〔μｍ〕であるのに対し、例
えば、波長λが４１０〔ｎｍ〕、対物レンズの開口数Ｎ
Ａが０．９５になると、焦点深度ｆｄは、約０．４５
〔μｍ〕となり、ＤＶＤ−ＲＡＭにおける値の４分の１
にまで減少する。

【００１９】これによりＤＶＤ−ＲＡＭにおいては、フ
ォーカス制御における誤差を焦点深度ｆｄに対応する
１．８〔μｍ〕以下の小さな値に設定できるように、フ
ォーカス制御系を構成して確実にフォーカス制御できる
のに対し、レーザービームを短波長化し、また光学系を
高開口数化した光ディスク装置においては、このフォー
カス制御における誤差を一段と低減することが必要にな
る。すなわち上述の例では、このフォーカス制御の誤差
をＤＶＤ−ＲＡＭの４分の１以下に抑えることが必要に
なる。

【００２０】この場合フォーカス制御系においては、フ
ォーカスエラー信号ＦＥにおいて、デフォーカス量の変
化に対する信号レベルの変化を増大させることにより、
デフォーカス量の検出感度を増大させる必要がある。こ
のようなフォーカスエラー信号ＦＥにおける感度の増大
は、光学系の結像倍率を切り換えて受光素子７に形成す
るビームスポットの像を拡大することにより、またマル
チレンズ６でより多くの非点収差を与えることにより、
実現することができる。

【００２１】ところがこのようにすると、フォーカス制
御可能範囲ＡＲ１がその分小さくなり、光ディスク装置
においては、安定かつ確実にフォーカス制御することが
困難になる。すなわち光ディスク装置において、フォー
カスサーボがロックし難くなり、またフォーカスサーボ
が外れ易くなる。この現象は、（２）式よりレーザービ
ームの波長λを短くする場合に比して、光学系の開口数
ＮＡを増大した場合に影響が大になり、特に開口数ＮＡ
を０．６以上に設定すると顕著になる。

【００２２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、レーザービームを短波長化し、光学系を高開口数化
しても、安定かつ確実にフォーカス制御することができ
る光ディスク装置を提案しようとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、少なくとも、レーザービームのデ
フォーカス量に応じて信号レベルが変化する第１及び第
２のフォーカスエラー信号を合成してなるようにフォー
カスエラー信号を生成し、この第１及び第２のフォーカ
スエラー信号が、デフォーカス量の変化に対する信号レ
ベルの変化が異なる信号であるようにする。

【００２４】デフォーカス量の変化に対する信号レベル
の変化が異なる信号である第１及び第２のフォーカスエ
ラー信号にあっては、その分フォーカス制御可能範囲が
異なることになる。従ってこれら第１及び第２のフォー
カスエラー信号を合成してなるようにフォーカスエラー
信号を生成すれば、デフォーカス量の変化に対する信号
レベルの変化が大きな高感度により、かつ感度の低い側
の大きなフォーカス制御可能範囲によりフォーカスエラ
ー信号を生成でき、これによりレーザービームを短波長
化し、光学系を高開口数化しても、安定かつ確実にフォ
ーカス制御することが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００２６】図２は、本発明の実施の形態に係るマスタ
リング装置を示すブロック図である。光ディスク製造工
程においては、このマスタリング装置２０によりディス
ク原盤２１を露光してマザーディスクを作成し、このマ
ザーディスクを用いて光ディスクを作成する。

【００２７】ここでディスク原盤２１は、例えばガラス
基板の表面にフォトレジストを塗布して形成され、スピ
ンドルモータ２２により所定の条件で回転駆動される。
スピンドルモータ２２は、スピンドルサーボ回路２３の
制御によりディスク原盤２１を回転駆動すると共に、内
蔵のロ一タリーエンコーダより所定の角回転毎に信号レ
ベルが立ち上がるＦＧ信号を出力する。スピンドルサー
ボ回路２３は、このＦＧ信号の周波数が中央処理ユニッ
ト（ＣＰＵ）２４により指示される周波数になるよう
に、スピンドルモータ２２を回転駆動し、これによりこ
のマスタリング装置２０では、オペレータの設定により
ディスク原盤２１を角速度一定の条件、線速度一定の条
件、ゾーンＣＡＶの条件等により回転駆動するようにな
されている。

【００２８】エンコーダ２５は、例えばデータストレー
ジよりディスク原盤２１に記録するユーザーデータＤ１
を入力し、このユーザーデータＤ１に誤り訂正符号を付
加した後、インターリーブ処理する。さらにエンコーダ
２５は、インターリーブしたデータにヘッダ、サブコー
ド等のデータを付加して出力する。変調回路２６は、こ
のエンコーダ２５の出力データを光ディスクの記録に適
した変調方式により変調して出力する。

【００２９】自動光量制御回路（ＡＰＣ）２７は、光ヘ
ッド２８を駆動する駆動信号ＳＤの信号レベルを変調回
路２６の出力データに応じて切り換え、これによりディ
スク原盤２１に照射するレーザービームの光量を変調回
路２６の出力データに応じて切り換える。このとき自動
光量制御回路２７は、光ヘッド２８より出力されるモニ
タ信号ＳＭに基づいて、レーザービームの光量を検出
し、このレーザービームの光量が中央処理ユニット２４
より指定される基準光量ＲＥＦＰになるように駆動信号
ＳＤの信号レベルを変化させる。

【００３０】光ヘッド２８は、所定の駆動機構によりデ
ィスク原盤２１の内周側より外周側に順次変位しなが
ら、駆動信号ＳＤによりディスク原盤２１に照射するレ
ーザービームの光量を立ち上げ、これによりディスク原
盤２１を露光する。このとき光ヘッド２８は、内蔵の受
光素子によりレーザービームの光量を検出し、この検出
結果をモニタ信号ＳＭとして出力する。また所定の受光
素子の出力信号Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２をフォーカスサ
ーボ回路２９に出力し、このフォーカスサーボ回路２９
より出力される駆動信号ＳＡによりレーザービームの合
焦位置を変化させる。

【００３１】フォーカスサーボ回路２９は、この光ヘッ
ド２８より出力される出力信号Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２
よりフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエ
ラー信号の信号レベルが中央処理ユニット２４より出力
される基準電圧ＲＥＦＦになるように駆動信号ＳＡを出
力する。

【００３２】中央処理ユニット２４は、このマスタリン
グ装置２０の動作を制御するコントローラであり、スピ
ンドルサーボ回路２３、フォーカスサーボ回路２９等に
各種制御信号を出力する。

【００３３】図１は、この光ヘッド２８とフォーカスサ
ーボ回路２９の構成を示す略線図である。光ヘッド２８
において、レーザー３０は、クリプトンレーザーであ
り、波長４１３〔ｎｍ〕のレーザービームを出射する。

【００３４】ビームエキスパンダー３１は、直角プリズ
ム３２を介してレーザー３０よりレーザービームを受
け、このレーザービームの光束を拡大して出力する。光
変調器３３は、電気音響光学素子により構成され、駆動
信号ＳＤに応じてこのレーザービームの光量を変調して
出力する。コリメータレンス３４は、この光変調器３３
より出力されるレーザービームを平行光線に変換してリ
レーレンズ３５に導き、リレーレンズ３５は、後述する
対物レンズ３６の球面収差を打ち消すようにレーザービ
ームに収差を与えて出射する。

【００３５】１／２波長板３７は、内部を透過するレー
ザービームのうち、常光線成分と異常光線成分とで１／
２波長分の光路差を生成して射出する。さらに１／２波
長板３７は、光軸を中心にして回転できるように構成さ
れ、この回転により常光線成分と異常光線成分との比率
を可変できるようになされ、これにより光ヘッド２８
は、モニタ信号ＳＭを生成する受光素子３８への入射光
量を調整できるようになされている。

【００３６】偏光ビームスプリッタ３９は、１／２波長
板３７より出射されるレーザービームを受け、このレー
ザービームの偏光面に応じて一部を反射してレンズ４０
に出射する。レンズ４０は、このレーザービームを受光
素子３８の受光面に集光し、受光素子３８は、このレー
ザービームの受光結果よりディスク原盤２１に照射され
るレーザービームの光量に応じて信号レベルが変化する
モニタ信号ＳＭを出力する。

【００３７】さらに偏光ビームスプリッタ３９は、１／
２波長板３７より出射されるレーザービームのうちの、
残りの成分を透過して出射し、１／２波長板４１は、こ
の偏光ビームスプリッタ３９より出射されるレーザービ
ームを所定方向の直線偏光に変換して射出する。

【００３８】対物レンズ３６は、この１／２波長板４１
を透過したレーザービームをディスク原盤２１に集光
し、またこのディスク原盤２１より得られる戻り光を受
光して１／２波長板４１に出射する。

【００３９】ここで図３に示すように、対物レンズ３６
は、１対の非球面レンズ３６Ａ及び３６Ｂをレンズホル
ダー３６Ｃにより一体に保持した２群レンズにより構成
され、これにより高開口数による光学系を構成してレー
ザービームを集光するようになされている。なおこの実
施の形態において、対物レンズ３６は、開口数ＮＡが
０．９５に設定される。

【００４０】さらに対物レンズ３６は、ボイスコイルモ
ータ構成の電磁アクチュエータ３６Ｄによりホルダー３
６Ｃを光軸に沿って可動できるように構成され、これに
よりこの電磁アクチュエータ３６Ｄを駆動してフォーカ
ス制御できるようになされている。なお対物レンズ３６
は、開口数ＮＡに対応して、レンズ先端から情報記録面
までのワーキングディスタンスＷＤが約１００〔μｍ〕
に設定されるようになされている。

【００４１】これにより対物レンズ３６によりディスク
原盤２１に照射されたレーザービームは、ディスク原盤
２１のフォトレジストを露光すると共に、一部が反射さ
れて戻り光として対物レンズ３６により受光されること
になる。光ヘッド２８においては、この戻り光の偏光面
が１／２波長板４１によりレーザービームと直交する方
向に変換され、これによりレーザービームの光路を逆に
辿る際に、偏光ビームスプリッタ３９で反射され、レー
ザービームより分離されることになる。

【００４２】１／２波長板４４は、偏光ビームスプリッ
タ３９で分離された戻り光を透過して出射し、このとき
常光線成分と異常光線成分とで１／２波長分の光路差を
生成する。１／２波長板４４は、光軸を中心にして回転
できるように構成され、この回転により常光線成分と異
常光線成分との比率を可変できるようになされている。
これにより光ヘッド２８は、受光結果Ａ１〜Ｄ１を出力
する受光素子４５と、受光結果Ａ２〜Ｄ２を出力する受
光素子４６とに入射する戻り光の入射光量比を調整でき
るようになされている。

【００４３】偏光ビームスプリッタ４８は、平行四辺形
プリズムの１の斜面又は直角三角形プリズムの斜面に蒸
着膜を形成した後、これら斜面を貼り合わせて形成さ
れ、１／２波長板４４より射出された戻り光をその偏光
面に応じて２つの光束に分離し、この２つの光束をほぼ
平行に出射する。

【００４４】リレーレンズ４９及び５０は、それぞれ偏
光ビームスプリッタ４８より出射される光束を収束光に
変換して出射し、マルチレンズ５１及び５２は、それぞ
れリレーレンズ４９及び５０の出射光に非点収差を与え
て出射する。受光素子４５及び４６は、それぞれこのマ
ルチレンズ５１及び５２の出射光を受光して受光結果Ａ
１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２を射出する。

【００４５】ここでリレーレンズ４９、マルチレンズ５
１、受光素子４５は、リレーレンズ４９による結像倍
率、マルチレンズ５１により与えられる非点収差の量が
異なる点を除いて、図５について上述したリレーレンズ
４、マルチレンズ６、受光素子７と同一に構成される。
これらにより光ヘッド２８は、レーザービームの合焦位
置に応じて信号レベルが変化する受光結果Ａ１、Ｂ１、
Ｃ１、Ｄ１を出力するようになされている。

【００４６】またリレーレンズ５０、マルチレンズ５
２、受光素子４６は、同様に、リレーレンズ５０による
結像倍率、マルチレンズ５２により与えられる非点収差
の量が異なる点を除いて、図５について上述したリレー
レンズ４、マルチレンズ６、受光素子７と同一に構成さ
れる。これにより光ヘッド２８は、レーザービームの合
焦位置に応じて信号レベルが変化する受光結果Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１、Ｄ１及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を２系統検
出するようになされている。

【００４７】これらリレーレンズ４９及び５０、マルチ
レンズ５１及び５２、受光素子４５及び４６による２系
統の光学系は、レーザービームの合焦位置の変化に対し
て受光結果Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＡ２、Ｂ２、Ｃ
２、Ｄ２の変化が異なるように形成される。具体的に
は、リレーレンズ４９及び５０が異なる焦点距離の凸レ
ンズにより構成されて受光素子４５及び４６における結
像倍率が異なるように設定され、及び又はマルチレンズ
５１及び５２におけるレンズ面の曲率が異なるように設
定されてそれぞれ戻り光に与える非点収差の量が異なる
ように設定される。

【００４８】これにより光ヘッド２８では、デフォーカ
ス量の変化に対して信号レベルの変化が異なる（すなわ
ち感度の異なる）２つのフォーカスエラー信号を生成で
きるようになされている。この実施の形態において、リ
レーレンズ４９、マルチレンズ５１、受光素子４５は、
ＤＶＤ−ＲＡＭにおけるフォーカス制御系と同様の検出
感度によりフォーカスエラー信号を生成できるように設
定されるのに対し、リレーレンズ５０、マルチレンズ５
２、受光素子４６は、ＤＶＤ−ＲＡＭにおけるフォーカ
ス制御系に対して４倍の感度によりフォーカスエラー信
号を生成できるように設定されるようになされている。

【００４９】フォーカスサーボ回路２９において、演算
回路５５は、これら２系統の受光結果Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２をそれぞれ電流電
圧変換処理した後、（１）式の演算処理を実行し、これ
により図４に示すようにデフォーカス量の検出感度が異
なり、かつフォーカス制御可能範囲が異なる第１及び第
２のフォーカスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２を生成する
（図４（Ａ））。

【００５０】合成回路５６は、これら第１及び第２のフ
ォーカスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２を合成してフォー
カスエラー信号ＴＦＥ（図４（Ｂ））を生成し、駆動回
路５７は、このフォーカスエラー信号ＴＦＥの信号レベ
ルが中央処理ユニット２４により指示される信号レベル
ＲＥＦＦになるようにアクチュエータ３６Ｄを駆動す
る。

【００５１】このようにしてフォーカスエラー信号ＴＦ
Ｅを合成するにつき、合成回路５６は、デフォーカス量
の小さな範囲においては、感度の高い第２のフォーカス
エラー信号ＦＥ２によりフォーカスエラー信号ＴＦＥを
生成し、この第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２のフォ
ーカス制御可能範囲より外側の領域においては、フォー
カス制御可能範囲の広い第１のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ１の信号レベルを補正してフォーカスエラー信号ＴＦ
Ｅを生成する。

【００５２】このとき合成回路５６は、フォーカス利得
を４：１に設定した増幅回路により第１及び第２のフォ
ーカスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２を増幅した後、所定
の基準レベルとの比較結果に基づいてこれら増幅した第
１及び第２のフォーカスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２を
選択してフォーカスエラー信号ＴＦＥを生成することに
より、第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２のフォーカス
制御可能範囲の特性に、第１のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ１を繋ぎ合わせた特性によりフォーカスエラー信号Ｔ
ＦＥを生成する。

【００５３】これにより合成回路５６は、感度の高いフ
ォーカスエラー信号ＦＥ２と、フォーカス制御可能範囲
の広いフォーカスエラー信号ＦＥ１とにより、感度が高
く、かつフォーカス制御可能範囲の広いフォーカスエラ
ー信号ＴＦＥを生成する。

【００５４】以上の構成において、マスタリング装置２
０は（図２）、ディスク原盤２１を回転駆動した状態で
光ヘッド２８よりレーザービームが照射され、このレー
ザービームの光量がエンコーダ２５に入力されるユーザ
ーデータＤ１に応じて立ち上げられ、これによりディス
ク原盤２１が順次露光されてディスク原盤２１にユーザ
ーデータＤ１が記録される。

【００５５】このレーザービームの照射において、マス
タリング装置２０は（図１）、レーザー３０より射出し
た短波長のレーザービームを光変調器３３において変調
し、これによりユーザーデータＤ１に応じて光量が立ち
上がるレーザービームを生成する。マスタリング装置２
０は、この変調したレーザービームを、高開口数に設定
された２群レンズ構成の対物レンズ３６によりディスク
原盤２１に集光し、これによりディスク原盤２１を順次
露光する。

【００５６】このときマスタリング装置２０は、レーザ
ービームを照射してディスク原盤２１で反射される戻り
光を対物レンズ３６で受け、この戻り光を偏光ビームス
プリッタ４８で２つの光束に分離する。さらにこのよう
に分離した２つの光束のうち１の光束を、リレーレンズ
４９、マルチレンズ５１、受光素子４５によるフォーカ
スエラー信号生成用の第１の光学系に導き、また残る光
束を第１の光学系に比して検出感度の高いリレーレンズ
５０、マルチレンズ５２、受光素子４６によるフォーカ
スエラー信号生成用の光学系に導く。

【００５７】さらに各受光素子４５、４６の受光結果Ａ
１〜Ｄ１及びＡ２〜Ｄ２を演算回路５５に入力し、ここ
で（１）式の演算処理をそれぞれ実行することにより、
検出感度が低く、その分フォーカス制御可能範囲の広い
第１のフォーカスエラー信号ＦＥ１と、検出感度が高
く、その分フォーカス制御可能範囲の狭いフォーカスエ
ラー信号ＦＥ２を生成する。

【００５８】マスタリング装置２０は、高い精度を必要
とするジャストフォーカス近傍においては、検出感度が
高く、その分フォーカス制御可能範囲の狭いフォーカス
エラー信号ＦＥ２を選択して、またこれとは逆にそれ程
高い精度を必要としないジャストフォーカスから離間し
た部分においては、検出感度が低く、その分フォーカス
制御可能範囲の広い第１のフォーカスエラー信号ＦＥ１
を選択し、これら第１及び第２のフォーカスエラー信号
ＦＥ１及びＦＥ２を繋ぎ合わせた特性により、フォーカ
スエラー信号ＴＦＥを生成し、このフォーカスエラー信
号ＴＦＥの信号レベルが所定の信号レベルＲＥＦＦにな
るように対物レンズ３６を可動する。

【００５９】これによりマスタリング装置２０は、フォ
ーカスエラー信号ＦＥ１による広いフォーカス制御可能
範囲を確保しながら、感度の高いフォーカスエラー信号
ＦＥ２による誤差の少ないフォーカス制御を実行するこ
とが可能となる。これによりレーザービームを短波長化
し、光学系を高開口数化しても、安定かつ確実にフォー
カス制御することができる。

【００６０】特にマスタリング装置２０においては、光
ディスクの量産用のマザーディスクを生成することによ
り、精度良くフォーカス制御する必要があり、このよう
に感度の異なるフォーカスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２
を合成してなるフォーカスエラー信号ＴＦＥによりフォ
ーカス制御すれば、量産された光ディスクにおいても確
実にフォーカス制御することが可能となる。またディス
ク原盤への対物レンズの衝突等の事故を防止することも
できる。

【００６１】以上の構成によれば、感度の異なるフォー
カスエラー信号ＦＥ１及びＦＥ２を合成してなるフォー
カスエラー信号ＴＦＥによりフォーカス制御することに
より、レーザービームを短波長化し、光学系を高開口数
化しても、安定かつ確実にフォーカス制御することがで
きる。

【００６２】なお上述の実施の形態においては、感度の
異なる２つのフォーカスエラー信号を合成したフォーカ
スエラー信号ＴＦＥによりフォーカス制御する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて３
種類以上のフォーカスエラー信号を合成したフォーカス
エラー信号によりフォーカス制御するようにしてもよ
い。

【００６３】また上述の実施の形態においては、戻り光
に非点収差を与えてフォーカスエラー信号を検出する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばフ
ーコー法等、種々の手法によりフォーカスエラー信号を
検出する場合に広く適用することができる。

【００６４】また上述の実施の形態においては、戻り光
を２つの光束に分離して感度の異なる２つのフォーカス
エラー信号を生成した後、合成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、１の光学系より感度の異な
る２つのフォーカスエラー信号を合成してなるフォーカ
スエラー信号を生成するようにしてもよい。すなわちこ
の場合図５について上述した光学系において、受光素子
７の受光面に、第１及び第２のフォーカスエラー信号に
対応する光学像を重ね合わせて形成すれば良く、例えば
この光学系にホログラム素子を介挿して実現することが
できる。またこれに代えて、例えば図６について上述し
た受光面の右半分と左半分とに、結像倍率、非点収差の
異なる光学像を形成するようにしてもよい。

【００６５】また上述の実施の形態においては、波長４
１３〔ｎｍ〕のレーザービームを開口数０．９５の対物
レンズにより光ディスクに集光する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、短波長のレーザービームを
高開口数の対物レンズにより光ディスクに集光する場合
に広く適用することができ、特に開口数０．６以上の光
学系によりレーザービームを集光する場合に効果を発揮
するとができる。なお本発明は、このように高開口数に
よる光ディスク装置以外にも、従来と同程度の開口数に
よる光ディスク装置に適用して、フォーカス制御可能範
囲を従来以上に拡大することが可能であり、このように
して光ディスクへの光ヘッドの衝突等の事故を防止する
ことができる。

【００６６】また上述の実施の形態においては、２群構
成の対物レンズによりレーザービームを集光する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、１の対物レン
ズによりレーザービームを集光する場合、凸レンズに代
えてミラー構成の光学系によりレーザービームを集光す
る場合等に広く適用することができる。

【００６７】さらに上述の実施の形態においては、本発
明をマスタリング装置に適用してディスク原盤を露光す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、相変
化型記録媒体、光磁気記録媒体等の記録媒体を用いた光
ディスク装置に広く適用することができる。特に焦点深
度が極めて小さくなり、フォーカス制御が従来に比して
一段と困難となる近接場記録再生に適用して、確実に光
ディスクをアクセスすることが可能となる。

【００６８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、デフォー
カス量の変化に対する信号レベルの変化が異なる第１及
び第２のフォーカスエラー信号を合成したフォーカスエ
ラー信号によりフォーカス制御することにより、レーザ
ービームを短波長化し、また光学系を高開口数化して
も、安定かつ確実にフォーカス制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るマスタリング装置の
光ヘッドとフォーカスサーボ回路を示す略線図である。

【図２】図１の光ヘッド及びフォーカスサーボ回路を用
いたマスタリング装置を示すブロック図である。

【図３】図１の光ヘッドの対物レンズを示す断面図であ
る。

【図４】図１のフォーカスサーボ回路の動作の説明に供
する特性曲線図である。

【図５】従来のフォーカス制御系を示すブロック図であ
る。

【図６】受光素子の受光面を示す平面図である。

【図７】フォーカスエラー信号の特性を示す特性曲線図
である。

【符号の説明】

２、３６……対物レンズ、４、４９、５０……リレーレ
ンズ、６、５１、５２……マルチレンズ、７、３８、４
５、４６……受光素子、８、５５……演算回路、９、５
７……駆動回路、５６……合成回路、２０……マスタリ
ング装置、２８……光ヘッド、２９……フォーカスサー
ボ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木島 公一朗 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 山本 健二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 前田 史貞 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 大里 潔 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 渡辺 俊夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA13 BA01 CA11 CC12 CD02 CF06 DA03 DA17 DA20 DB12 DC03 EA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の光源より出射されたレーザービー
   ムを光ディスクに集光すると共に、前記光ディスクより
   得られる前記レーザービームの戻り光を受ける光学系
   と、 前記光学系で受けた戻り光に基づいて、前記レーザービ
   ームのデフォーカス量に応じて信号レベルが変化するフ
   ォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生
   成手段と、 前記フォーカスエラー信号が所定の信号レベルになるよ
   うに前記光学系による前記レーザービームの集光位置を
   変位させる駆動手段とを備え、 前記フォーカスエラー信号生成手段は、 少なくとも、前記レーザービームのデフォーカス量に応
   じて信号レベルが変化する第１及び第２のフォーカスエ
   ラー信号を合成してなるように、前記フォーカスエラー
   信号を生成し、 前記第１及び第２のフォーカスエラー信号は、前記デフ
   ォーカス量の変化に対する信号レベルの変化が異なる信
   号であることを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】 前記光学系は、 開口数が０．６以上に設定されたことを特徴とする請求
   項１に記載の光ディスク装置。
3. 【請求項３】 前記フォーカスエラー信号生成手段は、 前記戻り光を第１及び第２の光束に分離する光分離手段
   と、 前記第１の光束より前記第１のフォーカスエラー信号を
   生成する第１の信号生成手段と、 前記第２の光束より前記第２のフォーカスエラー信号を
   生成する第２の信号生成手段と、 前記第１及び第２のフォーカスエラー信号を合成する信
   号合成手段とを有することを特徴とする請求項１に記載
   の光ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記フォーカスエラー信号生成手段は、 １の受光素子により前記戻り光を受光して前記フォーカ
   スエラー信号を生成する信号生成手段と、 前記第１及び第２のフォーカスエラー信号に対応する前
   記戻り光による光学像を前記受光素子の受光面に形成す
   る光学素子とを有することを特徴とする請求項１に記載
   の光ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記光学素子が、ホログラム素子である
   ことを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。