JP4464830B2 - 光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録及び／又は消去を行う光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法に関し、特に複数の情報層を有する光記録媒体（例えば多層光ディスクあるいは多層光カード等）に対して情報を記録及び／又は消去するのに好適な光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法に関するものである。

光ディスクの記録容量拡大の為に光源の短波長化と集光レンズの開口数（以下ＮＡと略記する）の拡大が進んでいる。ＤＶＤディスクに使用される光源の波長は６５０ｎｍ、集光レンズのＮＡは０．６であったが、次世代の光ディスクでは、光源波長を４０５ｎｍ、集光レンズのＮＡを０．８５とする光学系が提案されている。更なる容量拡大のため光ディスクの厚み方向に情報層を所定間隔で多数重ね合わせた多層光ディスクも開発途上にある。

集光レンズのＮＡを大きくすると、光ディスクの基材厚みムラ（不均一性）に対して発生する球面収差が大きくなる。ここで、基材厚みとは、光ディスクの受光側の表面から記録面までの基材の厚さを意味する。基材厚みムラによる球面収差はＮＡの４乗に比例するため、光源波長４０５ｎｍ、集光レンズのＮＡが０．８５である光学系では、基材厚みムラ１μｍに対し、１０ｍλ（＝０．０１λ）の球面収差が発生することとなる。また、集光レンズの光軸に対して光ディスクが傾くことによって発生するコマ収差も、ＮＡの拡大にともなって、同じチルト量でも発生する収差は大きくなる。球面収差やコマ収差は情報の記録特性を劣化させるため、集光レンズで絞られた光スポットの収差を検出して、光源の出力を制御し記録特性を補償することが行われている。この従来技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

また、球面収差の検出方法として、光ディスクからの反射光をビームの平面内で分割し、領域毎のフォーカスエラー信号を検出して収差を求める技術が知られている。この従来技術は、例えば、特許文献２に開示されている。

また、コマ収差に関しては、光ヘッド装置に設けられたチルトセンサーで光ディスクの傾きを検出し、その傾きをもとに収差を求める技術も知られている。一方、複数の情報層を有する多層光ディスクにおいては情報層毎に基材厚が異なるため、予め収差補償器を備え、情報層毎に球面収差を補正することが行われる。収差補償器としては、集光レンズと光ディスクの間に球面収差補償用の透明板材を挿入したもの、あるいはくさび形透明ブロックを組み合わせて集光レンズから情報層までの光路長を一定に調整するもの、あるいは集光レンズと、光源からの光を平行光とするコリメートレンズの間に凹レンズと凸レンズを組み合わせてそのレンズ間隔をボイスコイルモータで可変となすことにより、球面収差を補償するものなどが知られている。これらの収差補償器は、例えば、特許文献３に開示されている。

集光レンズと光ディスクの間隔である作動距離は、例えばＮＡが０．８５であるレンズを用いた場合には、０．２〜０．６ｍｍである。従って、光ディスクの回転に伴う面ぶれや外部からの振動を考慮すると、集光レンズと光ディスクの間に板材やくさび形ブロックを挿入するのは困難である。そのため、一般的にはコリメートレンズと集光レンズの間に収差補償器を設けることが行われる。従って多層光ディスクにおける記録特性補償は、情報層毎に球面収差補償を行った後、検出される収差量をもとに光源の出力を制御することとなる。

複数の情報層を有する光ディスクに用いられる光ヘッド装置では、情報層毎の収差を補償する収差補償器といった収差補正手段が必要となる。この収差補正手段は特定の基材厚に対して収差０となるように設計された集光レンズを基材厚の異なる情報層に適用する際に発生する収差を低減するためのものである。この収差補正手段は光ヘッド装置に設けられた収差検出手段で検出される収差量を最小にするように駆動される。ここで例えば検出される収差が３次の球面収差であり、収差補正手段が３次の球面収差を低減するような構成にすると、収差補正手段によって集光レンズに入射するレーザ光を収束光にしたり、発散光にしたりすることにより、どの情報層においても３次の球面収差を０にすることが可能である。

特開２００１−１６０２３３号公報 特開２０００−１８２２５４号公報 特許第２５０２８８４号公報

しかしながら、５次以上の高次の収差を含むトータルの収差は０にはならず、かつ、トータル収差は情報層毎に異なる。従って上述した収差検出および低減の構成では情報層を複数有する光ディスクにおいては検出された収差量と、実際の収差とが異なる。これは、検出される収差を５次、７次と高次にしても、検出されないより高次の収差が残る限り、同様の課題が残る。従って、従来の収差検出量をもとに、光源の出力を制御するという記録特性補償では、検出された低次の収差量が０であれば、出力制御しないが、実際には各層毎に異なる高次収差が残存しているので、最適な記録特性補償ができないという課題があった。また、従来方法では検出される収差量と共に、記録すべき情報層が第何層目であるかという情報が収差量とは別に必要となり、これらの情報に基づいて記録パワーを最適化する必要があり、情報層毎に収差量と最適な記録パワーの関係を学習し、その結果を記憶させるためのプログラムが必要となるばかりか、プログラムの煩雑化を招く。

より詳しく説明すると、球面収差として３次の球面収差を検出する収差検出手段を用い、光ディスク表面（受光側の表面）からの距離がそれぞれ異なる第１の情報層と第２の情報層での情報の記録再生動作において、収差検出手段より得られる３次球面収差量をもとに収差補償器による収差補正を行った場合、検出される３次球面収差量と最適な記録補償量との関係、すなわち補正残差が情報層毎に異なるという現象が生じてしまう。

光ディスクの基材厚をパラメーターとして、基材厚みムラと３次球面収差及びトータル収差の関係を図１１に示す。ここで、トータル収差とは３次球面収差と３次より高次の球面収差を含む収差である。図１１では、基材厚みムラが０であるときの３次球面収差は０になるように、収差補償器によって補償されている。また、図１１において基材厚みムラは、第１層、第２層それぞれの本来の厚み（例えば、第１層１００μｍ、第２層１１０μｍ）からのずれ、すなわち厚みの相対値であり、更にｒｍｓ等で表される厚み変動の平均値ではなく瞬時値である。図１１に示すとおり、第１の情報層と第２の情報層との間で、３次球面収差量は同一であっても残りの高次収差量は異なる。仮に、収差検出手段が５次あるいはそれ以上の高次の収差量を取得したとしても、収差検出手段が検出していない高次の収差成分との差は残る。その結果、収差検出手段で得られる収差量と最適な記録補償量との関係が情報層毎に異なるため、情報層毎に、収差量と最適記録補償量の関係を記録補償用として予め学習し、その結果を記憶するための学習手段（図示せず）に相当するプログラムが必要となる。このため情報層数の増加に伴って学習時間の増加とプログラム量の増加を招くという課題を有していた。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の情報層を有する光記録媒体に対しても収差量と最適記録補償量との関係を学習するのに要する学習時間を増大させることなく、情報層毎に最適な記録特性を得ることを可能にする光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法を提供することを目的とする。

本発明の光ヘッド装置は、出力制御手段が波面変換手段の駆動量と、当該駆動量と光源の出力との関係に関する情報とに基づいて光源の出力を制御するように構成されている。

本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施の形態１による光ヘッド装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による光ヘッド装置において、収差検出手段から駆動手段へ送られる駆動量とこれに対応する光源の最適な出力との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１による光ヘッド装置において、光記録媒体の基材厚とこれに対応する駆動手段の駆動量との間の関係を示すグラフである。 光記録媒体９の概略平面図である。 光記録媒体９の一部拡大平面図である。 学習動作の手順を示すフローチャートである。 学習によって得られる駆動量と最適記録パワーとの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１による光ヘッド装置の別の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態２による光ヘッド装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３による多層光記録装置の構成を示す図である。 光ディスクの基材厚をパラメーターとして、基材厚みムラと３次球面収差及びトータル収差との関係を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の構成を示す図である。この光ヘッド装置１０１は、光源１、コリメートレンズ２、ビームスプリッター３、波面変換手段４、集光レンズ８、検出光学系１０、光検出器１１、収差検出手段１２、及び出力制御手段１３を備えている。光源１は、好適には半導体レーザであって、４０５ｎｍのレーザ光を出射する。コリメートレンズ２は、光源１から出射したレーザ光を平行光にする。ビームスプリッター３は、光の光路を分岐させる。波面変換手段４は、凸レンズ５、凹レンズ６及び駆動手段７を有している。駆動手段７は、凹レンズ６を駆動する。駆動手段７として、好適にはボイスコイルモータが用いられる。

光ヘッド装置１０１がデータの読み書きを行う対象である光記録媒体９は、複数の情報層９ａ、９ｂ、９ｃを有している。なお、以下において複数の情報層が３層である例を取り上げるが、本発明の光ヘッド装置が対象とする光記録媒体の情報層の数は、３層に制限されるものではないことは、言うまでもない。検出光学系１０は、光記録媒体９からの反射光を集光する。収差検出手段１２は、例えば３次の球面収差を光検出器１１で得られた信号をもとに検出し、検出した３次の球面収差を低減させる（例えば最小にする）ように駆動手段７を駆動するための駆動量を駆動手段７へ送るとともに、この駆動量を後述する出力制御手段１３へも送る。出力制御手段１３は、収差検出手段１２の出力である駆動量に応じて光源１の出力を制御する。

出力制御手段１３は、学習手段５１を有しており、この学習手段５１により、予め収差検出手段１２から駆動手段７へ送られる駆動量と最適記録パワーの関係を初期学習している。具体的には、学習手段５１は、光記録媒体９の各情報層９ａ〜９ｃの基材厚（光記録媒体９の受光側の表面から各情報層までの距離）のムラに応じて、集光レンズ８に入射するレーザ光の強度をどの程度調整すればよいかを学習する。このムラを考慮に入れて学習して得た情報は、３次の球面収差と３次以外の球面収差を考慮に入れたトータル収差に対する最適な記録パワーに関する情報となる。学習手段５１は、学習データ、すなわち学習によって得た情報を、例えば出力制御手段１３が備える学習データメモリ５２に記憶させる。

出力制御手段１３は、学習手段５１が学習して得た情報である学習データと収差検出手段１２により出力された駆動量とに応じてパルス発光の発光時間やピークレベルを変化させ、記録パワーを制御するものである。学習手段５１は、対象となる複数の情報層９ａ〜９ｃを有する光記録媒体９が装置に装填されたときに個別に学習すればよい。

出力制御手段１３、又は、出力制御手段１３と収差検出手段１２とは、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリに記憶されるプログラムに従って動作するコンピュータによって実現されてもよい。当該プログラムは、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を通じて供給することも、ネットワーク等の伝送媒体を通じて供給することも可能である。

図２は、収差検出手段１２から駆動手段７へ送られる駆動量とこれに対応する光源１の最適な記録パワーとの関係を示す図である。駆動手段７へ送られる駆動量は、収差検出手段１２で検出される収差を低減する（例えば最小にする）ように動作させたときの駆動量に対応する。図に示すように駆動手段７への駆動量に対して光源１の出力は一意に決まる。

実際の収差が、収差検出手段１２が検出する収差の次数（例えば３次であり、以下において「検出次数」と称する）を超える高次の球面収差を含んでおらず、かつ駆動量を適切に設定することにより、波面変換手段７を適切に動作させ、それによって検出次数の球面収差を単に低減するだけでなく常に０にすることができれば、駆動量と最適記録パワーとの関係は、Ｃ１のように水平な直線で表される。すなわち、この場合には、最適記録パワーは駆動量に依存することなく一定であってもよい。現実の収差は、検出次数を超える高次の収差を含んでおり、主要にはこれに起因して、最適記録パワーは、曲線Ｃで描かれるように、駆動量に依存したものとなる。

収差が発生すると、情報層９ａ等の上に形成される集光スポットが広がることにより、集光スポットの中心部分である情報の読み書きに有効に寄与する有効部分のパワーが低下する。光源１が出力するレーザ光の出力を高めることによって、有効部分のパワーが低下した分を補償することができる。従って、最適記録パワーは、現実の収差が大きいほど高くなる。

収差検出手段１２より駆動手段７へ送られる駆動量は光記録媒体の基材厚に応じて変化する。図３は、光記録媒体９の基材厚とこれに対応する駆動手段７の駆動量との関係を示すグラフである。光ヘッド装置１０１がデータを読み書きする対象、すなわち集光スポットを照射する対象が情報層９ａ〜９ｃの何れであるかに応じて基材厚は異なる。このため、対象とする情報層９ａ〜９ｃが変わるのに伴って、後述するフォーカス制御により、集光レンズ８はそれに追随するように光軸に沿って移動する。しかしながら、フォーカス制御を行うことによって、収差が解消されるわけではない。図３に例示するように、情報層９ｂに対応した基材厚に対して、駆動量０で検出次数の球面収差が０となったとしても、対象とする情報層が異なる等により基材厚が異なれば、検出次数の球面収差が現れるために、これを補償するためには、ある駆動量が必要となる。基材厚が大きいほど、集光レンズ８に入射する光が発散光となるように、逆に基材厚が小さいほど、収束光となるように、波面変換手段７は駆動される。

情報層の違いに起因するのか、或いは基材厚のムラに起因するのか、には無関係に、基材厚と駆動量との間には、図３に例示する一対一の関係が存する。そのために、図２に例示するように、駆動量に対して最適記録パワーは一意に決まる。図３に例示する基材厚と駆動量との間の関係は、駆動量を０としたときの基材厚と検出次数の球面収差との間の関係を反映している。従って、図２は、対象とする情報層、基材厚のムラ及び検出次数の球面収差に関する情報が、駆動量という単一の量に縮約され、駆動量に対して最適記録パワが一意に決まることを示している。従って、レーザ光パワーを駆動量のみに依存して最適に設定することが可能となる。

図３に例示するように、集光スポットの対象が情報層９ｃであって、その本来の基材厚（例えば、平均値）ｔからの基材厚のムラΔｔが生じている場合には、収差検出手段１２は、曲線に沿って基材厚ｔに対応する駆動量ＤからΔＤだけ駆動量を変動させればよい。そして、駆動量と最適記録パワーの関係を例示する図２の曲線Ｃに沿って、出力制御手段１３は、駆動量Ｄに対応するパワーＰから駆動量の変動分ΔＤに対応するΔＰだけ最適記録パワーをシフトさせればよい。

最適記録パワーと検出次数の球面収差を最小にするための駆動量との間の関係、すなわち図２に例示する曲線Ｃの形状は、光記録媒体９毎の基材厚、情報層の数等の構造上の相違、或いは光ヘッド装置１０１自身の特性変動等に依存する。そのために、最適記録パワーと駆動量との間の関係は、上記した通り学習によって習得するのがより現実的である。学習の手順については、後に詳述する。

図３に示したように、光記録媒体９に生じる球面収差を補正するために駆動すべき駆動手段７の駆動量は、集光スポットが記録の対象となる光記録媒体のどの情報層に位置するかに応じて異なる。よって、駆動量の値により、集光スポットがどの情報層に位置しているのかを把握することができる。従って駆動手段７へ送られる駆動量を出力制御手段１３が受け取ることにより、出力制御手段１３は、集光スポットが光記録媒体の情報層９ａ〜９ｃのうちのどの情報層に位置しているかという情報と、集光スポットが位置する情報層の基材厚の変動に起因する収差の和（トータル収差）に関する情報と、を受け取ることになる。

実施の形態１の光ヘッド装置１０１は、収差検出手段１２より駆動手段７に送られる駆動量を、出力制御手段１３で予め学習された駆動量と光源１の最適パワーとの関係に対応付けることにより、光源１の出力の制御を行うように構成したものである。

図１に戻って、光ヘッド装置１０１の動作を光の経路及び信号の経路に沿って説明する。光源１から出射した光はコリメートレンズ２によって平行光となり、ビームスプリッター３によって集光レンズ８へと光路を切り換えられる。波面変換手段４は収差検出手段１２からの補正量（すなわち駆動量）の信号が０の時には入射してくる平行光のビームサイズを変えた平行光として出射する。

波面変換手段４を透過した光は集光レンズ８によって光記録媒体９の情報層９ａ、９ｂ、９ｃのいずれかに集光される。集光レンズ８は、駆動量＝０で情報層９ｂに集光するときに、３次の球面収差が０になる（このときには、高次の球面収差も最小となる）ように設計されており、情報層９ｂよりも基材厚が厚い情報層９ｃおよび、基材厚が薄い情報層９ａではそれぞれ３次の球面収差が発生する。光記録媒体９からの反射光は集光レンズ８、波面変換手段４、ビームスプリッター３を経由して、検出光学系１０を透過して光検出器１１に集光される。光検出器１１では周知のスポットサイズ検出法や３ビーム法といったフォーカスエラー信号検出、及びトラッキングエラー検出法を用いて集光レンズ８の駆動に必要なサーボ信号が得られる。

収差検出手段１２は光検出器１１の信号を用いて、従来の技術に関して述べたような方法により球面収差を検出し、球面収差を低減する（例えば最小にする）ように凹レンズ６の位置を移動させる。収差検出手段１２から出力される駆動量は波面変換手段４（駆動手段７）に送られるとともに、出力制御手段１３にも送られ、出力制御手段１３は入力された収差検出手段１２からの出力（この例では駆動手段７の駆動量）に応じて光源１の出力を制御する。

出力制御手段１３は、既に述べたように、収差検出手段１２から出力される駆動手段７への駆動量とこれに対応する最適な記録パワーとの関係を、学習手段５１により予め学習する。図４は、光記録媒体９の概略平面図である。光記録媒体９は、ユーザーデータを記録するための情報記録領域３１の他に、特定のデータを試験的に記録してその信号品質を測定し、最適な記録条件を求める学習動作を行うためのテスト記録領域３２を有している。図５に示すように、テスト記録領域３２の複数の区間３２（１）〜３２（Ｋ）の各々には、異なる出力でテストデータが記録される。

図６は、学習手段５１が実行する学習動作の手順を示すフローチャートである。学習手段５１は、処理を開始すると、テストデータを書き込む対象とする情報層を第１層（例えば情報層９ａ）に設定する（Ｓ１）。次に、学習手段５１は、対象とする情報層に適した駆動量を収差検出手段１２に設定させる。それにより、駆動手段７は、検出次数の球面収差を補償するように波面変換手段４を駆動する。次に、学習手段５１は、光源１の出力Ｐを、初期値Ｐ０に設定する（Ｓ３）。次に、学習手段５１は、光源１を駆動することにより、例えばテスト記録領域の区間３２（１）にテストデータを書き込む（Ｓ４）。次に、学習手段５１は、出力Ｐが最終の出力であるか否かを判定し（Ｓ５）、出力Ｐが最終の出力でなければ（Ｓ５でＮｏ）、出力Ｐを増加させ（Ｓ６）、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を再度実行する。すなわち、学習手段５１は、出力Ｐが初期値Ｐ０から最終値に至るまで、出力Ｐを順次増加させつつ、テストデータの書き込みを実行する。学習手段５１は、出力Ｐが上昇する毎に、例えば区間３２（１）〜３２（Ｋ）にテストデータを順に記録する。

テストデータの書き込みが終了すると（Ｓ５でＹｅｓ）、学習手段５１は、例えば区間３２（１）〜３２（Ｋ）から順にテストデータを光検出器１１に読み出させる（Ｓ７）。次に、学習手段５１は、読み出されたテストデータのジッタ（基準となるクロックに対する再生されたデータ位置の変動量）を測定する（Ｓ８）。次に、学習手段５１は、最良のジッタに対応する出力Ｐを判定する（Ｓ９）。次に、判定された出力Ｐを最適記録パワーとして、駆動量と関連づけて、学習データメモリ５２に記憶させる（Ｓ１０）。次に、学習手段５１は、情報層が最終層であるか否かを判定し（Ｓ１１）、最終層でなければ、学習手段５１は、対象とする情報層を次の層へ設定し（Ｓ１２）、ステップＳ２以下の処理を再び実行する。一方、ステップＳ１１の判定において、情報層が最終層であれば、学習手段５１は学習動作を終了する。

以上の学習動作を通じて、学習データとして、複数の駆動量に対応する最適記録パワーが取得され、学習データメモリ５２に記憶される。光記録媒体９が３層の情報層９ａ、９ｂ、９ｃを有する場合には、例えば図７に示す３個のデータ点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応する駆動量と最適記録パワーの組が学習により得られる。区間３２（１）〜３２（Ｋ）には、全体で光記録媒体９の約一周分程度が割り当てられるので、学習では基材厚のムラによる駆動量の変動成分、すなわち駆動量の交流成分（高周波成分とも称する）は微小である。その結果、図７にデータ点Ｑ１〜Ｑ３として例示するように、駆動量の変動しない成分、すなわち情報層の相違に対応した駆動量の直流成分のみが学習によって取得される。このため、学習手段５１は、データ点Ｑ１〜Ｑ３に基づいて、例えば、多項式或いはスプライン関数を用いた補間を実行することにより、図７に例示する曲線で描かれる最適記録パワーと駆動量との関係を得る。得られた関係は、学習データとして学習データメモリ５２へ格納され、出力制御手段１３による出力制御に用いられる。

出力制御手段１３は、学習により得た情報に応じて記録パワーを出力するため、各情報層のトータル収差と最適な記録パワーとが１対１の関係で結びつくようになり、光記録媒体の情報層９ａ〜９ｃ毎に集光レンズ８に入射するレーザ光の収束・発散の割合を調整することができる。このとき出力制御手段１３に入力される量（駆動手段７へ送られる駆動量）には、上述した通り集光スポットが光記録媒体の情報層９ａ〜９ｃのうちのどの情報層に位置しているかに関する情報、及び球面収差に関する情報が含まれているので、集光スポットが光記録媒体の情報層９ａ〜９ｃのうちのどの情報層に位置しているかを別途測定する必要もない。

従って予め駆動量と最適な記録パワーの関係を初期学習により求めておけば、記録すべき情報層に関する情報を別途得ることなく、かつ従来のように情報層毎に学習すること無く、簡単なプログラムで記録パワーの最適化を行うことができ、装置の起動が早くなる。

また、従来技術のように収差量をもとにパワー制御を行う場合に比べ、検出収差量が０であっても、駆動量が０でなければ、記録補償を行うので、基材厚誤差と記録補償量の関係が単純になるという効果が得られる。

なお、フィルターを通して駆動量を直流成分（図３のＤに相当）と高周波成分（図３のΔＤに相当）に分離すると、上記の通り、直流成分は各情報層に対応し、高周波成分は光記録媒体の移動に伴う基材厚み変動（図３のΔｔに相当）に対応するので、駆動量の直流成分と高周波成分の積に基づいて出力制御を行ってもよい。図７に例示するように、各データ点Ｑ１〜Ｑ３における曲線の傾きＧ１〜Ｇ３は、駆動量に比例するか、少なくとも駆動量と共に増大する。従って、駆動量の高周波成分を直流成分に乗することにより、最適記録パワーの高周波成分が、良好な精度で得られる。図７に例示する曲線が２次曲線（放物線）であれば、曲線の傾きＧ１〜Ｇ３は駆動量に比例するので、最適記録パワーの高周波成分（図２のΔＰに相当）は、駆動量の直流成分Ｄと高周波成分ΔＤとの積に比例するので、得られる最適記録パワーの高周波成分の精度は最も良好となる。

また、一般に高周波成分の変動量は微小であるため、直流成分との積をとることにより、高周波成分の振幅を大きくすることができるので、より精度の高い光量の制御ができるだけでなく、直流成分の大きさは集光スポットが位置する情報層に応じて異なる値となるため、直流成分と交流成分の積の変動量の最大振幅を調べれば、現在記録再生の対象となっている情報層の位置に関する情報を得ることもできる。

また、駆動量を微少な高周波成分と大きな直流成分に分離することにより、それぞれの成分に適した回路系を利用することが可能となる。更に、高周波成分と直流成分を１対１の割合で積を取るのではなく、どちらかに重み付けをして積をとっても構わない。

また、光ヘッド装置１０１は、収差検出手段１２から波面変換手段４（より詳しくは駆動手段７）に出力される駆動量をそのまま、出力制御手段１３にフィードバックした。これに対し、図８に例示する光ヘッド装置１０１Ａのように、凹レンズ６の駆動量を検出する駆動量検出手段５５を設けて、検出された駆動量を出力制御手段１３にフィードバックしてもよい。駆動量検出手段５５として、従来周知の様々な移動量検出器を用いることが可能である。

（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の構成を示す図である。図９において図１と同一要素については同一番号を付し説明を省略する。図９に示す波面変換手段１４は、液晶素子６１が電極６２ａと電極６２ｂとに挟まれた構造を有している。周知の通り、液晶素子に電圧を印加することにより直線偏光の位相を変化させることができるので、電極６２ａ及び６２ｂとして周知の同軸状に並んだ複数の輪帯電極を設け、輪帯電極毎に駆動電圧を変えることにより、球面収差を補正することができる。さらに、同じく周知のように、各輪帯電極を放射状に分割することにより、コマ収差の補正も可能となる。以上のように、実施の形態２の光ヘッド装置１０２は、液晶素子６１を有した波面変換手段１４を用いるので、消費電力を少なくすることができ、またコマ収差の補正も可能にする。

（実施の形態３）
実施の形態３の光ヘッド装置を用いた光記録装置について図１０を用いて説明する。図１０に示すように、この光記録装置１０３は、光ヘッド装置１５、回転駆動手段１７、回路基板１８及び電源１９を備えている。光ヘッド装置１５は、実施の形態１ないし実施の形態２による光ヘッド装置１０１、１０１Ａ又は１０２である。回転駆動手段１７は、モータを備えており、光記録媒体の一例としての光ディスク１６を支持するとともに回転駆動する。光ディスク１６は、複数の情報層を有している。

光ヘッド装置１５は、光ディスク１６との位置関係に対応する信号を回路基板１８へ送る。回路基板１８はこの信号を演算して、光ヘッド装置１５又は光ヘッド装置１５内の集光レンズ８を微動させるための信号を出力する。光ヘッド装置１５もしくは光ヘッド装置１５内の集光レンズ８はフォーカスサーボ駆動機構（図示せず）、トラッキングサーボ駆動機構（図示せず）およびこれらの駆動機構を制御し、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去といった動作を行うための電気回路を有する回路基板１８によって、光ディスク１６に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク１６に対して、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去を行う。電源１９は外部電源との接続部であってもよい。電源１９は、回路基板１８、光ヘッド装置の駆動機構、モータ１７及び集光レンズ駆動装置へ電力を供給する。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は、各駆動回路に個別に設けられていても何ら問題ない。

本発明の光ヘッド装置を用いて構成された光記憶装置は、情報層毎の記録補償学習が簡素化され、また記録補償のプログラムも単純化され、装置の起動が早くなるという利点を有する。

（実施の形態のまとめ）
以上に述べた本発明の様々な実施の形態は、以下の通りにまとめることができる。

すなわち、光ヘッド装置は、光源と、前記光源からの光を３層以上の情報層を有する光記録媒体の所望の情報層に集光する集光手段と、前記光源と前記集光手段との間に設けられた波面変換手段と、前記所望の情報層における集光スポットの収差検出手段と、前記光源の出力を制御する出力制御手段とを有する光ヘッド装置であって、前記波面変換手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するように駆動されると共に、前記出力制御手段は、前記波面変換手段の駆動量と前記光源との出力の関係を予め学習した情報を有し、前記光源からの光を、前記３層以上の情報層のうち何れの情報層に集光する場合も、前記波面変換手段の運動量のみに基づいて、前記光源の出力制御を行うように構成したことを特徴とする。

上記構成の光ヘッド装置は、波面変換手段への出力信号を用いて光源の出力制御を行うことにより、複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能にするばかりか、従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学習するのではなく、波面変換手段の駆動量と光源の出力との関係を学習するように構成されるので、学習に要する時間を短くし、学習のためのプログラムの量も少なくすることができ、起動を早めることができる。

好ましくは、前記光ヘッド装置は、前記波面変換手段の駆動量を検出する駆動量検出手段を有し、前記出力制御手段は前記駆動量検出手段で検出された駆動量に基づいて前記光源の出力制御を行うことを特徴とする。

この構成により、光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源のパワーを最適なものに制御することができる。

また、前記出力制御手段は、前記波面変換手段に入力される駆動量の直流成分と交流成分の積に基づいて前記光源の出力制御を行うことが望ましい。

この構成により、高周波成分の振幅を大きくすることができので、より精度の高い光量の制御ができるばかりか、直流成分と交流成分の積の変動量の最大振幅を調べれば、現在記録再生の対象となっている情報層の位置に関する情報を得ることができるので、出力制御手段は光記録媒体の各情報層に応じた最適な光量に光源のパワーを制御することができる。

更に、前記波面変換手段は液晶素子であることが望ましい。

この構成により、光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源のパワーを最適なものに制御することができる。

また、前記波面変換手段は、複数のレンズと前記複数のレンズ間の距離を変えるために前記複数のレンズのいずれか１つを駆動するレンズ駆動手段とを有し、前記レンズ駆動手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するように駆動されることが望ましい。

この構成により、光記録媒体の各情報層に応じた球面収差を補正しつつ光源のパワーを最適なものに制御することができる。

更に、前記出力制御手段は、前記波面変換手段によって補償できない高次の球面収差を補償するように、前記駆動量のみに基づいて、前記光源の出力制御を行うことが望ましい。

また、光記録装置は、前記光ヘッド装置と、光記録媒体を回転させる回転駆動手段とを備えたものである。

この構成の光記録装置は、複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能にするばかりか、従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学習するのではなく、波面変換手段の駆動量および光源の出力の関係を学習するように構成されるので、学習に要する時間を短くし、学習のためのプログラムの量も少なくすることができ、起動を早めることができる。

また、光記録方法は、複数の情報層を有する光記録媒体に光源の集光スポットにより情報を記録する光記録方法であって、前記集光スポットの収差を低減するように波面変換手段を動作させたときの駆動量および前記光源の出力の関係を予め学習しておいた後、前記集光スポットの収差を検出し、前記収差を低減するように波面変換手段を駆動し、前記波面変換手段の駆動量に基づいて前記光源の出力を制御することを特徴とする。

この構成の光記録方法は、複数の情報層の記録補償を簡便に行うことを可能にするばかりか、従来のように情報層毎に収差量と最適記録補償量の関係を学習するではなく、波面変換手段の駆動量および光源の出力の関係を学習するように構成されるので、学習に要する時間を短くし、学習のためのプログラムの量も少なくすることができ、起動を早めることができる。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

本発明による光ヘッド装置、光記録装置及び光記録方法は、複数の情報層を有する光記録媒体に対しても収差量と最適記録補償量との関係を学習するのに要する学習時間を増大させることなく、情報層毎に最適な記録特性を得ることを可能にするものであり、産業上有用である。

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源からの光を３層以上の情報層を有する光記録媒体の所望の情報層に集光する集光手段と、
   前記光源と前記集光手段との間に設けられた波面変換手段と、
   前記所望の情報層における集光スポットの収差検出手段と、
   前記光源の出力を制御する出力制御手段とを有する光ヘッド装置において、
   前記波面変換手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するように駆動されると共に、
   前記出力制御手段は、前記波面変換手段の駆動量と前記光源の出力との関係を予め学習した情報を有し、
   前記光源からの光を、前記３層以上の情報層のうち何れの情報層に集光する場合も、前記波面変換手段の駆動量のみに基づいて、前記光源の出力制御を行うように構成したことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記波面変換手段の駆動量を検出する駆動量検出手段を有し、
   前記出力制御手段は前記駆動量検出手段で検出された駆動量に基づいて前記光源の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲１記載の光ヘッド装置。
3. 前記出力制御手段は、前記波面変換手段に入力される駆動量の直流成分と交流成分の積に基づいて前記光源の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲１または２記載の光ヘッド装置。
4. 前記波面変換手段は液晶素子であることを特徴とする請求の範囲１〜３の何れか１項に記載の光ヘッド装置。
5. 前記波面変換手段は、複数のレンズと前記複数のレンズ間の距離を変えるために前記複数のレンズのいずれか１つを駆動するレンズ駆動手段とを有し、前記レンズ駆動手段は前記収差検出手段で検出される収差量を低減するように駆動されることを特徴とする請求の範囲１〜３の何れか１項に記載の光ヘッド装置。
6. 前記出力制御手段は、前記波面変換手段によって補償できない高次の球面収差を補償するように、前記駆動量のみに基づいて、前記光源の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲１〜５の何れか１項に記載の光ヘッド装置。
7. 請求の範囲１〜６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置と、
   光記録媒体を回転させる回転駆動手段とを備えた光記録装置。
8. ３層以上の情報層を有する光記録媒体に光源の集光スポットにより情報を記録する光記録方法であって、
   前記集光スポットの収差を低減するように波面変換手段を動作させたときの駆動量および前記光源の出力の関係を予め学習しておいた後、
   前記集光スポットの収差を検出し、
   前記収差を低減するように波面変換手段を駆動し、
   前記光源からの光を、前記３層以上の情報層のうち何れの情報層に集光する場合も、前記波面変換手段の駆動量のみに基づいて、前記光源の出力を制御することを特徴とする光記録方法。

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