JP2008130125A - 光ピックアップ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクのデータを記録又は再生する際に光路中に生じた球面収差を補正する球面収差補正素子を高速に駆動する光ピックアップ駆動装置を提供する。
【解決手段】フォトダイオード１６から出力された電圧信号に基づいて生成されたＲＦ振幅信号から最短記録波長及び最長記録波長を分離する分離回路１８１と、最短記録波長を平均化して第１波長を求める第１積分回路１８２と、最長記録波長を平均化して第２波長を求める第２積分回路１８３と、第１波長及び第２波長が重なるクロスポイントを検出し、ポイント信号とするポイント検出器１８４と、ポイント信号に基づいて、最適な位置を特定する移動方向及び移動距離を求め、収差補正素子１３を最適な位置に移動させる電圧を収差補正素子１３の駆動を制御するアクチュエータ２０に出力する電圧出力回路１８６とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクのデータを記録又は再生する際に光ディスクへ照射する光ビームの光路中に生じた球面収差を補正する収差補正素子を駆動する光ピックアップ駆動装置に関する。

近年、データの記録再生用の情報記録媒体として、光ディスクが多用されている。光ディスクのデータの記録又は再生を行う光ディスク記録再生装置は、光ピックアップ装置によって光ディスクに光を照射してデータを記録又は再生する。

図５に従来の光ディスク記録再生装置が備える光ピックアップ装置１ａを示す。図５に示す光ピックアップ装置１ａを備える光ディスク記録再生装置では、光ディスクに記録されるデータを再生する際、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１０から再生用の光ビーム（入射光）が出射され、コリメーションレンズ１１を通って発散光から平行光に変更される。コリメーションレンズ１１を通過した平行光である光ビーム（入射光）は、次に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２を通過し、収差補正素子１３を通過した後、対物レンズ１４によって、光ディスク２上のディスク保護膜２ｂを介して、そのデータ面２ａに集光される。対物レンズ１４は、光ピックアップ駆動装置１８ａの第１電圧出力回路１８５から第１駆動電圧を入力した第１アクチュエータ１９によって所定位置に移動されることで、入射光をデータ面２ａ上の再生するデータが記録されている位置に集光させる。

光ディスク２のデータ面２ａ上で記憶されるデータを含んだ反射光は、対物レンズ１４及び収差補正素子１３を通過する。収差補正素子１３は、光ピックアップ駆動装置１８ａの第２電圧出力回路１８６から第２駆動電圧を入力した第２アクチュエータによって所定位置に移動されることで、対物レンズ１４によって生じた球面収差を補正することができる。

収差補正素子１３から出力された反射光は、ＰＢＳ１２により反射してフォトダイオード（ＰＤ）１６側に向きを変えて集光レンズ１５を通過した後に、ＰＤ１６に入光する。ＰＤ１６は、入力した光（反射光）を光電変換し、電圧信号として出力する。

信号処理回路１７が、ＰＤ１６から入力した電圧信号に基づいて、電圧信号に含まれるデータを再生用信号として出力すると、この再生用信号を入力したデータ再生機構（図示せず）によってデータが再生される。また、信号処理回路１７は、ＰＤ１６から入力した電圧信号から、ＲＦ振幅信号を生成して光ピックアップ駆動装置１８ａに出力する。

光ピックアップ駆動装置１８ａは、第１電圧出力回路１８５及び第２電圧出力回路１８６を有している。第１電圧出力回路１８５は、ＲＦ振幅信号に従って対物レンズ１４を最適な位置に移動させる第１駆動電圧を生成し、第1アクチュエータに出力する。第２電圧出力回路１８６は、第２アクチュエータ２０を介して収差補正素子１３を複数のポイントに移動させながら各ポイントでジッターを求め、ジッターが最小になるポイントを収差補正素子１３のベストポイントとして決定し、ベストポイントに移動させる第２駆動電圧を生成して第２アクチュエータに出力する。なお、第１電圧出力回路１８５及び第２電圧出力回路１８６では、ＲＦ振幅信号の最長記録波長（８Ｔ）を用いて、それぞれ駆動電圧を生成し、第２アクチュエータ２０に出力する。

また、光ディスク記録再生装置においてデータを光ディスクに記録させる場合、光ピックアップ装置１ａでは記録用のＬＤから照射される記録用の光ビームを収差補正素子１３や対物レンズ１４等の光学ユニットを介して光ディスク２に集光させ、光ディスク２のデータ面２ａにデータを記録させる。このデータ記録の場合にも上述した再生の場合と同様に、光ピックアップ駆動装置１８ａは、信号処理回路１７からのＲＦ振幅信号によって収差補正素子１３や対物レンズ１４を駆動させる。

従来、光ピックアップ装置の収差補正素子を含む可動部への配線を簡素化した駆動方法があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、配線が複雑になることによる装置の大型化と信号による共振の発生を防ぐために、配線を簡素化した光ピックアップ装置及び駆動方法が記載されている。

一方、近年、光ディスクへのデータの記録の高密度化とデータ転送の高速化が進んでいる。赤色レーザ用ディスクよりも近年になって利用されるようになった青色レーザ用光ディスクでは、記録層が２層構造であることもあり、赤色レーザ用ディスクと比較して、記録データ量を高密度化することができる。

一方、赤色レーザより遅れて開発された青色レーザを利用する青色レーザ用光ディスクは、光ディスクのデータ面を保護する保護膜の厚さのばらつきが大きいという問題がある。また、２層構造の光ディスクの場合、第１層の保護膜と第２層の保護膜の厚さが異なり、ディスク保護膜の厚さにばらつきが生じる。

例えば、光ディスク記録再生装置では、光ディスク２で記憶されるデータを記録又は再生する際、光路中の光ビームに球面収差が生じる。球面収差を補正するため、図５に示す光ピックアップ装置１ａは、光ディスク２との距離を調整しながら球面収差を補正させる収差補正素子１３を設け、データの記録又は再生時に生じる球面収差を補正している。しかし、ディスク保護膜２ｂの厚さのばらつきが大きい場合、ばらつき小さい場合よりも多くの時間を球面収差の補正に要し、データ転送の高速化は妨げられる。

図６は、青色レーザ用単層ディスクにおける、基準位置に対する収差補正素子１３の移動距離とジッターの関係を調査した結果の一例である。図６に示すグラフは、ディスク保護膜２ｂの厚さが９３μｍ、１００μｍ、１０５μｍの場合に収差補正素子１３を任意の範囲で移動させた場合に求められた光ピックアップ装置１ａでのジッター（％）の値をプロットしている。

通常、光ピックアップ装置１ａでは、ディスク保護膜２ｂの厚さが１００μｍであるとして設計している。したがって、例えばディスク保護膜２ｂの厚さが１００μｍである場合、収差補正素子１３が基準位置にある（移動距離が０である場合）場合であっても、ジッターは６．７％であり、光ピックアップ装置１ａによって検出されるデータの精度は良好といえる値であった。一方、収差補正素子１３が基準位置にあるとき、ディスク保護膜２ｂの厚さが９３μｍである場合にはジッターは８．３％であり、ディスク保護膜２ｂの厚さが１０５μｍである場合にはジッターは９．６％であった。図６に示すように、ディスク保護膜２ｂの厚さのばらつきによってジッターが悪化することがわかる。
特開平１１−１３７０５２号公報

上述した特許文献１では、光ピックアップ装置の構成の簡素化については記載されているものの、収差補正素子の駆動を高速化する技術については記載されていない。すなわち、従来の光ピックアップ装置１ａの光ピックアップ駆動装置１８ａは、光ディスク記録再生装置におけるデータの記録再生の際、ディスクの保護膜の厚さのばらつきにより生じる球面収差を補正するために収差補正素子１３を複数のポイントに移動させてジッターを求めた後、一度通過した各ポイントの中からジッターが最小となるベストポイントに再び収差補正素子１３を移動する等の処理時間が必要となる。したがって、特に青色レーザに対応する光ディスク２ようにディスク保護膜２ｂの厚さにばらつきがある場合にはこの処理時間は特に多くなり、データ転送の高速化が妨げられる問題があった。

上記課題に鑑み本発明は、光ディスクのデータを記録又は再生する最に光路中に生じた球面収差を補正する収差補正素子を高速に駆動する光ピックアップの光ピックアップ駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、光ビームを出射する光源１０と、光ビームを光ディスクに集光させる対物レンズ１４と、光ディスク２からの反射光に含まれる球面収差を補正する収差補正素子１３と、収差補正素子１３を通過した反射光を入力して電圧信号に変換して出力するフォトダイオード１６とを有する光ピックアップ装置１に対し、前記収差が生じないように収差補正素子１３を最適な位置に移動制御する光ピックアップ駆動装置１８であって、フォトダイオード１６から出力された電圧信号に基づいて生成されたＲＦ振幅信号から最短記録波長及び最長記録波長を分離する分離回路１８１と、最短記録波長を平均化して第１波長を求める第１積分回路１８２と、最長記録波長を平均化して第２波長を求める第２積分回路１８３と、第１波長及び第２波長が重なるクロスポイントを検出し、ポイント信号とするポイント検出器１８４と、ポイント信号に基づいて、最適な位置を特定する移動方向及び移動距離を求め、収差補正素子１３を最適な位置に移動させる電圧を収差補正素子１３の駆動を制御するアクチュエータ２０に出力する電圧出力回路１８６とを有することを特徴としている。

本発明では、光ディスクのデータを記録又は再生する際に光路中に生じた光ディスクの保護膜の厚さのばらつきによって生じる球面収差を補正する収差補正素子を高速に駆動し、球面収差の補正を高速に実現する光ピックアップの光ピックアップ駆動装置を提供することができる。

以下に、図１を参照しながら光ピックアップ装置１と、光ピックアップ装置１に接続される本発明の最良の実施形態に係る光ピックアップ駆動装置１８について説明する。光ピックアップ装置１及び光ピックアップ駆動装置１８は光ディスク記録再生装置に備えられ、光ディスク２のデータの記録又は再生の際に利用される。具体的には、光ピックアップ駆動装置１８は、データの記録又は再生の際に光ピックアップ装置１二備えられる対物レンズ１４及び収差補正素子１３を駆動させる。図１に示す光ピックアップ装置１は、図５を用いて上述した光ピックアップ装置１ａと同一であるため、各構成については同一の符号を付して説明を省略する。

光ディスク２では、ディスク保護膜２ｂによってデータが記憶されるデータ面２ａが保護されている。図示を用いた説明を省略するが、この光ディスク２は、光ディスク記録再生装置の光ディスク回転装置が備えるスピンドルモータの回転軸に固着したターンテーブル上に選択的に装着される。

例えば、光ディスク２に記録されるデータが再生される場合、スピンドルモータの回転軸を中心に回転されながら、ＬＤ１０から出射された光ビーム（入射光）がＰＢＳ１２及び収差補正素子１３を介して対物レンズ１４によって光ディスク２に集光される。この対物レンズ１４は、所定のステージ（図示せず）に沿って光ディスク２と垂直な方向（ｘ１方向又はｘ２方向）に移動することが可能であり、第１アクチュエータ１９の制御によって所定位置に移動されると、入射光をデータ面２ａ上の再生するデータが記録される位置に集光させることができる。

その後、光ディスク２に照射された光ビームの反射光となり、再び対物レンズ１４、収差補正素子１３及びＰＢＳ１２を通過して集光レンズ１５を通行した後に、ＰＤ１６に入光する。ＰＤ１６は、入力した反射光を光電変換し、電圧信号として出力されると、データ再生機構（図示せず）によってデータが再生される。また、ＰＤ１６は、入力した反射光から生成した電圧信号を信号処理回路１７に出力する。

ここで、収差補正素子１３は、対物レンズ１４から入力した反射光の球面収差を補正して出力する素子である。この収差補正素子１３は、所定のステージ（図示せず）に沿って光ディスク２と垂直な方向（ｘ１方向又はｘ２方向）に移動することが可能であり、所定位置に移動されることで、反射光に生じた球面収差を補正することができる。

信号処理回路１７は、ＰＤ１６から入力した電圧信号から、ＲＦ振幅信号を生成し、出力する。ＲＦ振幅信号は、入力した電気信号から求めたＲＦ信号の振幅を表す信号である。信号処理回路１７は、ＲＦ振幅信号の他にフォーカス信号及びトラッキング信号も生成して出力するが、本発明に係る光ピックアップ駆動装置１８ではこれらの信号を利用しないため、説明を省略する。

本発明に係る光ピックアップ駆動装置１８は、収差補正素子１３及び対物レンズ１４を駆動させるため、分離回路１８１、第１積分回路１８２、第２積分回路１８３、ポイント検出器１８４、第１電圧出力回路１８５及び第２電圧出力回路１８６を備えている。

分離回路１８１は、信号処理回路１７から入力したＲＦ振幅信号から最短記録波長（２Ｔ）と最長記録波長（８Ｔ）とを分離する。分離回路１８１は、ＲＦ信号から分離された最短記録波長を第１積分回路１８２に出力し、最長記録波長を第２積分回路１８３に出力する。

第１積分回路１８２は、入力した最短記録波長を平均化するとともにゲイン調整して得られた第１波長をポイント検出器１８４に出力する。また、第２積分回路１８３でも、入力した最長記録波長を平均化するとともにゲイン調整した第２波長をポイント検出器１８４に出力する。

ポイント検出器１８４は、入力した第１波長及び第２波長が重なるクロスポイントを検出し、クロスポイントとなる電圧値をクロスポイント信号として第１電圧出力回路１８５及び第２電圧出力回路１８６に出力する。

第１電圧出力回路１８５は、入力したクロスポイント信号に基づいて、入射光が光ディスク２のデータ面２ａに集光する位置に対物レンズ１４を移動させるための第１駆動電圧を生成する。また、第１電圧出力回路１８５は、生成した第１駆動電圧を第１アクチュエータ１９及び第２電圧出力回路１８６に出力する。第１駆動電圧は、対物レンズ１４を移動させる方向（ｘ１方向又はｘ２方向）及び基準位置Ｄ１からの移動距離を特定する駆動電圧である。

第１アクチュエータ１９は、第１電圧出力回路１８５から入力する第１駆動電圧によって特定される方向及び距離に従って対物レンズ１４をステージ（図示せず）に沿って移動させる。

第２電圧出力回路１８６は、第１駆動電圧及びクロスポイント信号に基づいて、反射光の球面収差を補正する位置に収差補正素子１３を移動させるための第２駆動電圧を生成する。また、第２電圧出力回路１８６は、生成した第２駆動電圧を第２アクチュエータ２０に出力する。第２駆動電圧は、収差補正素子１３を移動させる方向（ｘ１方向又はｘ２方向）及び基準位置Ｄ２からの移動距離を特定する駆動電圧である。

第２アクチュエータ２０は、第２電圧出力回路１８６から入力する第２駆動電圧によって、特定された方向及び距離に従って収差補正素子１３をステージ（図示せず）に沿って移動させる。

図２に、第１駆動電圧とクロスポイント信号との関係を示している。図２に示すように、横軸に第２駆動電圧を示し、縦軸にＬＤ１０から出力される電圧信号（Ｖ）を示して第１波長及び第２波長が重なるクロスポイントの電圧値をクロスポイント信号として求めている。

具体的には、第１駆動電圧を大きくすると第１アクチュエータの制御によって、対物レンズ１４がステージ（図示せず）に沿ってｘ１又はｘ２方向に移動する。対物レンズ１４が移動すると、対物レンズ１４の移動に合わせて対物レンズ１４によって生じる収差量も変動するため、ＰＤ１６から出力される電圧信号も変動する。最短記録波長及び最長記録波長はＰＤ１６から出力される電圧信号によって求められるため、クロスポイントも最短記録波長及び最長記録波長によって定められる。

また、対物レンズ１４の移動量と最短記録波長と最長記録波長の関係から、球面収差を補正するための基準位置Ｄ２からの移動距離を算出することができるので、算出された式に従って、対物レンズ１４移動量に相当する第２駆動電圧を求めることができる。従って、第２電圧出力回路１８６は、第２アクチュエータ２０に、このようにして求めた第２駆動電圧を出力すれば、第２アクチュエータ２０は、収差補正素子１３を移動させて球面収差を補正することができる。

図３を用いて光ピックアップ駆動装置１８における処理の流れを説明する。分離回路１８１は信号処理回路１７からＲＦ振幅信号を入力すると（Ｓ１）、ＲＦ振幅信号から最短記録波長（２Ｔ）と最長記録波長（８Ｔ）を分離する（Ｓ２）。また、分離回路１８１は、分離した最短記録波長を第１積分回路へ出力し、最長記録波長を第２積分回路へ出力する（Ｓ３）。

第１積分回路１８２は、入力した最短記録波長から第１波長を求めてポイント検出器１８４に出力する（Ｓ４）。また、第２積分回路１８３は、入力した最長記録波長から第２波長を求めてポイント検出器１８４に出力する（Ｓ５）。

ポイント検出器１８４は、入力した第１波長及び第２波長からクロスポイントを求め、クロスポイント信号として第１電圧出力回路１８５及び第２電圧出力回路１８６に出力する（Ｓ６）。

第１電圧出力回路１８５は、入力したクロスポイント信号に基づいて第１駆動電圧を生成する（Ｓ７）。また、第１電圧出力回路１８５は、第１駆動電圧を第１アクチュエータ１９及び第２電圧出力回路１８６に出力する（Ｓ８）。

第２電圧出力回路１８６は、入力したクロスポイント信号及び第１駆動信号に基づいて第２駆動電圧を生成する（Ｓ９）。また、第２電圧出力回路１８６は、第２駆動電圧を第２アクチュエータ２０に出力する。

このようにして、光ピックアップ駆動装置１８は、各アクチュエータ１９，２０に駆動電圧を出力し、対物レンズ１４又は収差補正素子１３を駆動させる。すなわち、第１アクチュエータ１９は、入力した第１駆動電圧にしたがって、対物レンズ１４を駆動する。また、第２アクチュエータ２０は、入力した第２駆動電圧にしたがって、収差補正素子１３を駆動する。

図４は、ディスク保護膜２ｂの厚さが異なる光ディスク２において、図１を用いて説明した光ピックアップ駆動装置１８に駆動される収差補正素子１３の移動距離とジッターの関係を測定した結果のグラフを示している。図４に示すグラフは、ディスク保護膜２ｂの厚さが９３μｍ、１００μｍ、１０５μｍの場合に収差補正素子１３の基準位置Ｄ２からを１．２ｍｍ（ｘ１方向への移動）〜１．５ｍｍ（ｘ２方向への移動）まで移動させた任意の点で求められた光ピックアップ装置１でのジッター（％）の値がプロットされている。

図４に示す例では、例えば、ディスク保護膜２ｂの厚さが１００μｍである場合、基準位置Ｄ２におけるジッターは１１．８％であった。また、ディスク保護膜２ｂの厚さが９３μｍである場合、収差補正素子１３を基準位置Ｄ２からｘ１方向に０．５ｍｍ移動させたときのジッターは１１．６％であって、ディスク保護膜２ｂの厚さが１００μｍである場合と大きな差がなく、補正されることがわかる。さらに、ディスク保護膜２ｂの厚さが１０５μｍである場合、収差補正素子１３を基準位置Ｄ２からｘ２方向に０．５ｍｍ移動させたときのジッターは１１．８％であり、ディスク保護膜２ｂの厚さが１００μｍの場合と同一であり、補正されることがわかる。

このように本発明の最良の実施形態に係る光ピックアップ駆動装置１８によれば、分離回路１８１によってＲＦ振幅信号を最短記録波長（２Ｔ）と最長記録波長（８Ｔ）に分離し、最短記録波長と最長記録波長から求めたクロスポイントに基づいて第２駆動信号を求めて収差補正素子１３を移動させ、対物レンズ１４によって反射光に生じる球面収差を補正する。これにより、従来は収差補正素子１３を複数の位置に移動させてジッター量を求め、ジッター量が小さい位置を最適な位置として収差補正素子１３を移動させていた場合と比較して、複数の位置に収差補正素子１３を移動させてから最適な位置に移動させる場合と比較して、短時間で収差補正素子１３を最適な位置に移動させることができる。

なお、光ピックアップ装置１では、データの記録再生の際に対物レンズ１４及び収差補正素子１３は上述したようにフォーカシング駆動（ディスクと垂直な方向に移動）させるが、フォーカシング駆動とともにトラッキング駆動（ディスクと平行方向に回転中心軸から外側に向けての移動）させることも必要である。このトラッキング駆動は、従来の光ピックアップ装置と同様であるため図示を用いた説明を省略するが、対物レンズ１４及び収差補正素子１３を光ディスク２の回転に追従させながら所定のステージ上をステッピングモータによってディスクと平行方向に回転中心軸から外側に向けて移動させることである。

本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ駆動装置及び光ピックアップ装置を説明する図である。 第１駆動電圧とクロスポイント信号について説明する図である。 図１に示した光ピックアップ駆動装置における処理を説明する図である。 図１に示した光ピックアップ駆動装置及び光ピックアップ装置における収差補正素子とジッターの関係を説明する図である。 光ピックアップ装置を説明する図である。 従来の光ピックアップ装置における収差補正素子とジッターの関係を説明する図である。

符号の説明

１…光ピックアップ装置
２…ディスク
２ａ…データ面
２ｂ…ディスク保護膜
１０…レーザダイオード（ＬＤ）
１１…コリメーションレンズ
１２…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１３…収差補正素子
１４…対物レンズ
１５…集光レンズ
１６…フォトダイオード（ＰＤ）
１７…信号処理回路
１８…光ピックアップ駆動装置
１９…第１アクチュエータ
２０…第２アクチュエータ
１８１…分離回路
１８２…第１積分回路
１８３…第２積分回路
１８４…ポイント検出器
１８５…第１電圧出力回路
１８６…第２電圧出力回路

Claims (1)

1. 光ビームを出射する光源と、前記光ビームを光ディスクに集光させる対物レンズと、前記光ディスクからの反射光に含まれる球面収差を補正する収差補正素子と、前記収差補正素子を通過した反射光を入力して電圧信号に変換して出力するフォトダイオードとを有する光ピックアップ装置に対し、前記収差が生じないように前記収差補正素子を最適な位置に移動制御する光ピックアップ駆動装置であって、
   前記フォトダイオードから出力された電圧信号に基づいて生成されたＲＦ振幅信号から最短記録波長及び最長記録波長を分離する分離回路と、
   前記最短記録波長を平均化して第１波長を求める第１積分回路と、
   前記最長記録波長を平均化して第２波長を求める第２積分回路と、
   前記第１波長及び前記第２波長が重なるクロスポイントを検出し、ポイント信号とするポイント検出器と、
   前記ポイント信号に基づいて、前記最適な位置を特定する移動方向及び移動距離を求め、前記収差補正素子を前記最適な位置に移動させる電圧を前記収差補正素子の駆動を制御するアクチュエータに出力する電圧出力回路と、
   を有することを特徴とする光ピックアップ駆動装置。

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