(57)【要約】【課題】層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供する。【解決手段】光学ドライブ装置は、光検出器の出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部を備え、光検出器の受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための４分割受光面Ａ１〜Ｄ１と、４分割受光面Ａ１〜Ｄ１の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面Ａ２〜Ｄ２とを含み、信号処理部は、４分割受光面Ａ１〜Ｄ１の出力信号から層間指示信号出力用受光面Ａ２〜Ｄ２の出力信号を減算することにより層間検出用信号を生成し、層間指示信号出力用受光面Ａ２〜Ｄ２のサイズｔ２，ｔ３は、光ビームが受光面に形成するスポットの直径の５．４倍以下である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層化光ディスクで反射した光ビームに非点収差を付与する光学部品を有する光学系と、
前記光学部品を通過した前記光ビームの受光量に応じた信号を出力する受光面を有する光検出器と、
前記光検出器の出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部とを備え、
前記受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための４分割受光面と、前記４分割受光面の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面とを含み、
前記信号処理部は、前記４分割受光面の出力信号から前記層間指示信号出力用受光面の出力信号を減算することにより前記層間検出用信号を生成し、
前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の５．４倍以下であることを特徴とする光学ドライブ装置。
【請求項２】
前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の３．６倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学ドライブ装置。
【請求項３】
前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の２．４倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ドライブ装置。
【請求項４】
前記層間指示信号出力用受光面の中心は前記４分割受光面の中心と一致することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。
【請求項５】
前記層間指示信号出力用受光面は、前記光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、前記４分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ドライブ装置に関し、特に層判定処理を行う光学ドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録または再生を行う際には、光ビームの焦点をアクセス対象層に合わせるために、フォーカスサーボが行われる。
【０００３】
フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置は、事前処理として、プルイン信号及びフォーカス誤差信号を用い、層ごとの対物レンズの初期位置を決定するための層判定処理を行う。プルイン信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに極大となり、層間に合っているときに極小となる信号である。フォーカス誤差信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに０となり、それ以外のときに０以外の値を取る信号である（非点収差法）。
【０００４】
層判定処理では、光学ドライブ装置はまず初めに、極小値と極大値の間の値をしきい値としてプルイン信号のしきい値判定を行うことにより層認識を行い、層ごとの対物レンズの位置範囲を決定する。そして、層ごとの対物レンズの位置範囲内でフォーカス誤差信号の値がゼロクロスする位置を検出し、各層の対物レンズの初期位置として記憶する。
【０００５】
記録再生を行う際には、光学ドライブ装置はまず初めに、アクセスしようとする記録層（アクセス対象層）について記憶している初期位置に対物レンズを移動させる。そして、プルイン信号のしきい値判定結果がハイとなり、かつフォーカス誤差信号が０となるように、対物レンズの位置を微調整する（フォーカスサーボ）。これにより、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合うことになる。ただし、光ビームの焦点が記録層から十分に遠ざかっていてフォーカス誤差信号が０となっている点では、プルイン信号のしきい値判定結果がローになっている必要がある。微調整は記録再生が行われる間繰り返し行われ、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合った状態（オンフォーカス状態）が維持される。
【０００６】
特許文献１には、フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置の例が開示されている。この例では、多層化された光ディスクにおいて確実に層分離を行うため、プルイン信号ＰＩに代えて層間検出用信号ＰＩ’が用いられる。層間検出用信号ＰＩ’は、プルイン信号ＰＩから、多層化された光ディスクの層間にピークを有する層間指示信号ＬＩを減算したもので、プルイン信号ＰＩに比べて層間での落ち込みが大きく、より確実に層判定を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、層間検出用信号を用いる場合、フォーカスサーボにおいてもプルイン信号に代えて層間検出用信号を用いることになる。つまり、対物レンズの位置の微調整は、層間検出用信号がハイとなり、かつフォーカス誤差信号が０となるように行われる。
【０００９】
しかしながら、フォーカスサーボにおいてプルイン信号に代えて層間検出用信号を用いる場合、フォーカスサーボができなくなってしまうことがある。すなわち、層間検出用信号の落ち込みの範囲が大きすぎ、光ビームの焦点が記録層に合っているときであっても、層間検出用信号のしきい値判定の結果がローとなってしまうことがある。これでは、フォーカスサーボを行うことができないため、層間検出用信号を用いながらも、確実にフォーカスサーボを行えるようにすることが求められている。
【００１０】
したがって、本発明の目的の一つは、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明による光学ドライブ装置は、多層化光ディスクで反射した光ビームに非点収差を付与する光学部品を有する光学系と、前記光学部品を通過した前記光ビームの受光量に応じた信号を出力する受光面を有する光検出器と、前記光検出器の出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部とを備え、前記受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための４分割受光面と、前記４分割受光面の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面とを含み、前記信号処理部は、前記４分割受光面の出力信号から前記層間指示信号出力用受光面の出力信号を減算することにより前記層間検出用信号を生成し、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の５．４倍以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行えるようになる。
【００１３】
上記光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の３．６倍以下であることとしてもよい。これによれば、スポットの直径の多少の変動に寄らず、相関分離度を一定値に保つことが可能になる。
【００１４】
上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の２．４倍以上であることとしてもよい。層間指示信号出力用受光面が小さすぎる場合、層間検出用信号に大きな変動が生ずるが、上記光学ドライブ装置によれば、この変動の影響を低減することが可能になる。
【００１５】
上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面の中心は前記４分割受光面の中心と一致することとしてもよい。
【００１６】
上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面は、前記光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、前記４分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置されることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態による光学ドライブ装置の模式図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態による光ディスクの１つの記録層の平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】センサレンズによって付与される非点収差の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態による光検出器の上面図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１の例と第２の例を示している。
【図５】本発明の実施の形態による処理部の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態によるフォーカス誤差信号及びプルイン信号のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝１１０μｍ、（ｂ）はｔ２＝１２０μｍの場合を示している。
【図８】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝１３０μｍ、（ｂ）はｔ２＝１４０μｍの場合を示している。
【図９】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝１５０μｍ、（ｂ）はｔ２＝１６０μｍの場合を示している。
【図１０】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝１７０μｍ、（ｂ）はｔ２＝１８０μｍの場合を示している。
【図１１】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝１９０μｍ、（ｂ）はｔ２＝２００μｍの場合を示している。
【図１２】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝２１０μｍ、（ｂ）はｔ２＝２２０μｍの場合を示している。
【図１３】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝２３０μｍ、（ｂ）はｔ２＝２４０μｍの場合を示している。
【図１４】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝２５０μｍ、（ｂ）はｔ２＝２６０μｍの場合を示している。
【図１５】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝２７０μｍ、（ｂ）はｔ２＝２８０μｍの場合を示している。
【図１６】第１の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ２＝２９０μｍ、（ｂ）はｔ２＝３００μｍの場合を示している。
【図１７】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝１１０μｍ、（ｂ）はｔ３＝１２０μｍの場合を示している。
【図１８】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝１３０μｍ、（ｂ）はｔ３＝１４０μｍの場合を示している。
【図１９】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝１５０μｍ、（ｂ）はｔ３＝１６０μｍの場合を示している。
【図２０】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝１７０μｍ、（ｂ）はｔ３＝１８０μｍの場合を示している。
【図２１】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝１９０μｍ、（ｂ）はｔ３＝２００μｍの場合を示している。
【図２２】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝２１０μｍ、（ｂ）はｔ３＝２２０μｍの場合を示している。
【図２３】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝２３０μｍ、（ｂ）はｔ３＝２４０μｍの場合を示している。
【図２４】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝２５０μｍ、（ｂ）はｔ３＝２６０μｍの場合を示している。
【図２５】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝２７０μｍ、（ｂ）はｔ３＝２８０μｍの場合を示している。
【図２６】第２の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）はｔ３＝２９０μｍ、（ｂ）はｔ３＝３００μｍの場合を示している。
【図２７】図７〜図２６から求められる、ｔ２，ｔ３と層間分離指標の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光学ドライブ装置１の模式図である。
【００２１】
光学ドライブ装置１は光ディスク１１の再生及び記録を行う。光ディスク１１としてはＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の各種光記録媒体を用いることができるが、本実施の形態では特に、多層膜によって多層化された記録面を有する円盤状の光ディスクを用いる。また、光ディスクには、再生専用型（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−ＲＯＭなど。）、追記型（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＢＤ−Ｒなど。）、書換型（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＢＤ−ＲＥなど。）など、記録方法によって分類されるいくつかの種類があるが、本発明はいずれの型の光ディスクにも適用可能である。
【００２２】
図２（ａ）は、光ディスク１１の１つの記録層の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線におけるこの記録層の断面図を示している。
【００２３】
図２に示すように、記録層には周期的に溝が設けられており、溝の凸部はランドＬ、凹部はグルーブＧと呼ばれる。ただし、溝の凸部と凹部は相対的なものであり、凸部と凹部のいずれをランドＬと呼ぶかについては、光ディスク１１の表面・裏面のいずれを下とするかによって変わってくる。なお、図２ではランドＬとグルーブＧを直線的に描いているが、実際には、半径方向にわずかに蛇行（ウォブル）している。
【００２４】
図２の例ではランドＬが情報書込ラインであり、ランドＬに情報を記憶するための符号（ピットまたは記録マーク）Ｍが設けられる。なお、図２では、符号Ｍの横幅がランドの幅に比べてかなり小さいように描いているが、これは図面の見易さを優先したためであり、実際の符号Ｍの横幅はランドの幅より少し小さい程度である。符号Ｍは、光ビームの照射によって記録又は消去される。光ディスク１１の記録層の未記録領域は、この符号Ｍが記録されていない領域である。一方、記録領域は、符号Ｍが記録されている領域である。なお、情報書込ラインは、グルーブＧに設けられる場合もあれば、ランドＬとグルーブＧの両方に設けられる場合もある。ここでは、記録層にランドＬとグルーブＧがある光ディスク１１を一例としてあげたが、ＲＯＭのように、記録層にランドＬとグルーブＧがない光ディスクでもよいし、記録層の材料(無機材料やホログラムなどの有機材料)や層構造、形状などにも限定されない。また、サーボ専用層が設けられ、記録層にはランドＬとグルーブＧをもたない多層ディスクでもよい。
【００２５】
図１に戻る。図１に示すように、光学ドライブ装置１は、レーザ光源２、光学系３、光検出器６、及び処理部７を備えて構成される。これらのうち、レーザ光源２、光学系３、及び光検出器６は光ピックアップを構成する。
【００２６】
光学系３は、回折格子２１、ビームスプリッタ２２、コリメータレンズ２３、１／４波長板２４、センサレンズ（シリンドリカルレンズ）２５、対物レンズ４、及びアクチュエータ５を有している。光学系３は、レーザ光源２が発した光ビームを光ディスク１１に導く往路光学系として機能するとともに、光ディスク１１からの戻りビームを光検出器６に導く復路光学系としても機能する。
【００２７】
まず、往路光学系では、回折格子２１は、レーザ光源２が発した光ビームを３ビーム（０次回折光及び±１次回折光）に分解しＰ偏光としてビームスプリッタ２２に入射させる。ビームスプリッタ２２は、入射されたＰ偏光を反射して、その進路を光ディスク１１方向に折り曲げる。コリメータレンズ２３は、ビームスプリッタ２２から入射される光ビームを平行光とする。１／４波長板２４は、コリメータレンズ２３を通過した光ビームを円偏光とする。１／４波長板２４を通過した光ビームは対物レンズ４に入射する。
【００２８】
対物レンズ４は、１／４波長板２４から入射される光ビーム（平行光状態の光ビーム）を光ディスク１１上に集光させるとともに、光ディスク１１の記録面で反射してきた戻り光ビームを平行光に戻す。この戻り光ビームは記録面のランド・グループで回折されており、０次回折光及び±１次回折光に分解されている。この０次回折光及び±１次回折光は、回折格子２１により生ずる０次回折光及び±１次回折光とは異なるもので、紛らわしいので、以下では回折格子２１により分解された０次回折光，＋１次回折光，−１次回折光をそれぞれメインビームＭＢ，サブビームＳＢ１，サブビームＳＢ２と称し、０次回折光及び±１次回折光という場合には記録面のランド・グループでの回折によって生じた回折光を指すことにする。メインビームＭＢ，サブビームＳＢ１，サブビームＳＢ２は、それぞれ独立して反射光を生ずる。
【００２９】
アクチュエータ５は、処理部７から入力される制御信号（コントロール電圧）に応じて、対物レンズ４の位置及び姿勢の制御を行う。アクチュエータ５は３軸構成とされており、対物レンズ４を光ディスク１１の記録面に垂直な方向（フォーカスサーボ）と水平な方向（トラッキングサーボ）に直線移動させる他、光ディスク１１の記録面（特にラジアル方向）に対して回転させる機能（チルトサーボ）も有する。対物レンズ４が光ディスク１１の記録面に対して回転すると、光ディスク１１への光ビームの入射角が変化する。
【００３０】
復路光学系では、対物レンズ４を通過し、１／４波長板２４を往復することによりＳ偏光となった光ビームがコリメータレンズ２３に入射する。コリメータレンズ２３を通過した光ビームは、集光しつつビームスプリッタ２２に入射する。ビームスプリッタ２２は、入射してきた光ビームを透過してセンサレンズ２５（シリンドリカルレンズ）に入射させる。センサレンズ２５は、ビームスプリッタ２２から入射された光ビームに非点収差を付与する光学部品である。非点収差を付与された光ビームは光検出器６に入射する。
【００３１】
図３はセンサレンズ２５によって付与される非点収差の説明図である。同図に示すように、センサレンズ２５は一方方向（同図ＭＹ軸方向＝子線方向。）にのみレンズ効果を有している。そのため、コリメータレンズ２３（図１）とセンサレンズ２５によって構成される光学系の焦点の位置は、ＭＹ軸方向と、ＭＹ軸方向に垂直な方向であるＭＸ軸方向（母線方向）とで異なっている（図３に示すＭＹ軸焦点とＭＸ軸焦点）。なお、ＭＹ軸方向とＭＸ軸方向の光ビームの長さが等しい点を合焦点と称する。
【００３２】
光学ドライブ装置１では、焦点を合わせようとする層（アクセス対象層）で反射した光ビーム（信号光）の合掌点がちょうど光検出器６上に位置するようにするための、対物レンズ４の位置制御が行われる（フォーカスサーボ）。逆に言えば、アクセス対象層以外の層で反射した光ビーム（迷光）の合掌点は光検出器６上に位置しないこととなり、迷光が光検出器６上に形成するスポット（迷光スポット）は、信号光が光検出器６上に形成するスポット（信号光スポット）に比べ、ＭＹ軸方向とＭＸ軸方向の少なくとも一方に広がった形状を有することとなる。
【００３３】
図１に戻る。光検出器６は、光学系３から出射される戻り光ビームの光路に交差する平面上に設置され、複数の受光領域に分割されている。そして、受光領域ごとに、その受光量（光ビームの強度を受光面で面積分して得られる値）に応じた振幅を有する信号を出力する。光検出器６の詳細については後述する。
【００３４】
処理部７は、一例として多チャンネル分のアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を備えたＤＳＰ(Digital Signal Processor)で構成される。処理部７は、光検出器６の出力信号を受け付けてフォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’を生成し、層判定処理及びフォーカスサーボを行う。処理部７の処理の詳細についても後述する。
【００３５】
なお、本発明とは直接関係しないが、処理部７は、光ビームの焦点をトラック上に合わせるためのトラッキングサーボも行う。上述したサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、いわゆる差動プッシュプル法によりトラッキングサーボを行う際に用いられる信号である。尚、本発明は回折格子２１を用いない、1ビーム法の場合にも適用される。
【００３６】
ＣＰＵ８はコンピュータやＤＶＤレコーダー等に内臓される処理装置であり、図示しないインターフェイスを介し、処理部７に対して再生又は書き込みのいずれか一方を指示するとともに光ディスク１１上のアクセス位置を特定するための指示信号を送信する。この指示信号を受信した処理部７は、対物レンズ４を制御し、光ディスク１１の表面に平行に移動させることによりオントラック状態を実現する（トラッキングサーボ）。オントラック状態になると、ＣＰＵ８は処理部７が生成するＲＦ信号ＲＦをデータ信号として取得する。
【００３７】
次に、光検出器６の構成の詳細及び処理部７の処理の詳細について説明する。
【００３８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施の形態による光検出器６の上面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ、第１の例と第２の例を示している。図４（ａ）は、４層のディスクにおいて、Ｌ２層（後述）にアクセスして光ビームの焦点が合っている時の図であり、アクセス対象層で反射したメインビームＭＢの反射光により生ずる信号光スポットＳと、アクセス対象層以外の記録層で反射したメインビームＭＢの反射光により生ずる迷光スポットＭ１，Ｍ２，Ｍ３を示している。図４（ｂ）には、アクセス対象層に光ビームの焦点が合っている状態から、対物レンズの移動により、光ビームの焦点位置が遠ざかっていく時の信号光スポットの様子を示している。信号光スポットＳ１はフォーカス誤差信号が極大となる時の図であり、信号光スポットＳ２、Ｓ３、Ｓ４はＳ１の状態から光ビームの焦点位置が遠ざかっていく時の図である。図中に示すＸ，Ｙ方向はそれぞれ、光ディスク接線方向，光ディスク半径方向に対応している。
【００３９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、光検出器６は、それぞれ所定サイズの正方形の受光面を有する４つの受光領域Ａ１〜Ｄ１を、Ａ１〜Ｄ１の順で正方形状に配置してなる４分割受光面を備えている。この４分割受光面は、信号光スポットＳが中央に重なる位置に配置される。４分割受光面のサイズ（正方形の一辺の長さ）ｔ１は、信号光スポットＳの直径ｄの２倍程度とすることが好ましい。一例としてｄ＝５０μｍである場合、ｔ１＝１００μｍとすることが好ましい。受光領域Ａ１〜Ｄ１はそれぞれ、受光量に応じた振幅を有する信号ＩＡ１〜ＩＤ１を出力する。ここで、信号ＩＡ１〜ＩＤ１は、図示されていない電流-電圧変換アンプにより変換された、電圧信号とする。以下の説明でも同様である。
【００４０】
光検出器６はさらに、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、上記４分割受光面の周囲に配置された受光領域Ａ２〜Ｄ２を備えている。受光領域Ａ２〜Ｄ２は層間指示信号出力用受光面であり、それぞれ受光量に応じた振幅を有する信号ＩＡ２〜ＩＤ２を出力する。出力信号ＩＡ２〜ＩＤ２は、多層化光ディスクの層間にピークを有する層間指示信号を構成する。
【００４１】
受光領域Ａ２〜Ｄ２は、図４（ｂ）に示すように、少なくとも、光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、４分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置される。
【００４２】
図４（ｂ）に示した迷光スポットＭ３〜Ｍ５は、焦点位置の移動に応じて次第に大きくなるスポットを表している。迷光スポットＭ３が４分割受光面の外周と接する点Ｐ（４箇所）は、上記「最初にはみ出す部分」に相当する。また、焦点位置の移動方向に応じて迷光スポットの伸長する方向は異なるため、Ｘ方向の中心線を挟んで点Ｐと線対称な位置にある点Ｑ（４箇所）も、「最初にはみ出す部分」に相当する。第１の例と第２の例のいずれにおいても、受光領域Ａ２〜Ｄ２は、これら点Ｐ，Ｑと接する位置に特に形成されている。
【００４３】
図４（ａ）に示した第１の例では、受光領域Ａ２〜Ｄ２の外周は、４分割受光面を等方的に拡大した形状の正方形となっている。この正方形の中心（層間指示信号出力用受光面の中心）は、４分割受光面の中心と一致している。また、受光領域Ａ２〜Ｄ２の内周は４分割受光面の外周に一致している。第１の例による受光領域Ａ２〜Ｄ２の外形のサイズ（正方形の一辺の長さ）ｔ２は、信号光スポットＳの直径ｄの４．６倍以下（ｔ２≦４．６ｄ）とすることが好ましい。このサイズｔ２については、後に詳しく説明する。
【００４４】
図４（ｂ）に示した第２の例では、受光領域Ａ２〜Ｄ２は、第１の例による受光領域Ａ２〜Ｄ２と比べると、４隅が欠けた形状となっている。これは、上述した「最初にはみ出す部分」のみを、より効率的に受光できるようにしたものである。ただし、第２の例による層間指示信号出力用受光面の中心も、４分割受光面の中心と一致している。第２の例による受光領域Ａ２〜Ｄ２の外形のサイズ（欠けた４隅を補って得られる正方形の一辺の長さ）ｔ３は、信号光スポットＳの直径ｄの５．４倍以下（ｔ３≦５．４ｄ）とすることが好ましい。このサイズｔ３についても、後に詳しく説明する。
【００４５】
図５は、処理部７の機能ブロック図である。図５に示すように、処理部７は機能的にフォーカス誤差信号生成部７１、層間検出用信号生成部７２、焦点制御部７３、記憶部７４を含んで構成される。
【００４６】
フォーカス誤差信号生成部７１は、光検出器６の４分割受光面から出力信号ＩＡ１〜ＩＤ１の入力を受け付け、次の式（１）によりフォーカス誤差信号ＦＥを生成する。
ＦＥ＝（ＩＡ１＋ＩＣ１）−（ＩＢ１＋ＩＤ１）  ・・・（１）
【００４７】
層間検出用信号生成部７２は、光検出器６の４分割受光面から出力信号ＩＡ１〜ＩＤ１の入力を受け付けるとともに、同じく光検出器６の層間指示信号出力用受光面から出力信号ＩＡ２〜ＩＤ２の入力を受け付ける。そして、出力信号ＩＡ１〜ＩＤ１を用い、次の式（２）によりプルイン信号ＰＩを生成するとともに、出力信号ＩＡ２〜ＩＤ２を用い、次の式（３）により層間指示信号ＬＩを生成する。そして、生成したこれらの信号を用いて式（５）の減算処理を行い、層間検出用信号ＰＩ’を生成する。なお、定数ｋは予め設定される。
ＰＩ＝ＩＡ１＋ＩＢ１＋ＩＣ１＋ＩＤ１  ・・・（２）
ＬＩ＝ＩＡ２＋ＩＢ２＋ＩＣ２＋ＩＤ２  ・・・（３）
ＰＩ’＝ＰＩ−ｋ×ＬＩ  ・・・（４）
【００４８】
焦点制御部７３は、フォーカス誤差信号生成部７１によって生成されたフォーカス誤差信号ＦＥと、層間検出用信号生成部７２によって生成された層間検出用信号ＰＩ’とに基づいて焦点制御（フォーカスサーボ）を行う。以下、焦点制御部７３の処理について詳細に説明する。
【００４９】
焦点制御部７３の処理には、対物レンズ４の位置と層番号との対応付けを学習するための学習モードと、実際に再生や書き込みを行う際の再生記録モードとがある。以下では、それぞれについて説明する。
【００５０】
まず学習モードでは、焦点制御部７３は、制御信号により対物レンズ４を一方の最端位置から一定速度で移動させつつ、層間検出用信号ＰＩ’と第１の所定値とを比較する。層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回ったら、そこに記録層があると判定し、フォーカス誤差信号ＦＥと第２の所定値との比較を開始する。その後、フォーカス誤差信号ＦＥが第２の所定値を上回ったら計時を開始し、次にフォーカス誤差信号ＦＥが第２の所定値を下回るまでの時間を測定する。そして、測定時間が所定時間長を上回った場合、焦点制御部７３は、そこに記録層があることを検出し、さらに対物レンズ４を移動させてフォーカス誤差信号ＦＥがゼロクロスしたときの対物レンズの位置を合焦点と判定する。その後、光ビームの焦点位置が遠ざかっていくと、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を下回り、次の記録層に近づくと上記と同様に制御が行われていく。このように、まず、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回って、ハイとなる数により記録層の層数を認識し、ハイとなる期間から、光ビームの記録層における合焦点を含めて各々の記録層の位置範囲を記憶する。
【００５１】
仮に、記録層の層間分離が不十分で、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回って、ハイとなる期間に複数のフォーカス誤差信号ＦＥのゼロクロス点がある場合は、一つの記録層に複数のゼロクロス点があると判断され、所望の記録層にアクセスすることができなくなる。また、ノイズなどにより、記録層がないところに、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回って、ハイとなる期間が生じると、フォーカス誤差信号ＦＥがゼロとなる点がある場合はそこを記録層とみなしてしまい、焦点制御（フォーカスサーボ）を行うことになり、また、フォーカス誤差信号ＦＥがゼロとなる点がない場合はフォーカス誤差信号ＦＥがゼロとなるように制御がかかるが、ゼロ点がないため、正しく制御できなくなる。即ち、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回って、ハイとなる期間とフォーカス誤差信号ＦＥのゼロクロス点が一対一で対応して初めて層認識が正しく行われる。
【００５２】
学習モードでは、以上の処理を対物レンズ４の一方の最端位置から他方の最端位置まで行い、検出された各合焦点について、検出時の対物レンズの位置と合焦点の検出順番号（層番号）とを対応付けて記憶部７４に記憶させる（層認識）。表１は記憶部７４の記憶内容の例を示している。なお、表中の具体的な数値は、後掲の図６〜図２６に示した例から採用しているものであり、１つの例である。ここでは、フォーカス誤差信号ＦＥがゼロクロスする合焦点まで学習させているが、層間検出用信号ＰＩ’が第１の所定値を上回って、ハイとなる期間のみを記憶させるだけでもよい。
【００５３】
【表１】
2011118999.tif 000003
【００５４】
次に記録再生モードでは、焦点制御部７３はまず、ＣＰＵ８から入力される指示信号により、アクセスすべき層の層番号を取得する。そして、取得した層番号に対応する対物レンズ位置を記憶部７４から取得し、その位置まで対物レンズ４を移動させる。そして、その付近において、制御信号により対物レンズ４を一定速度で移動させつつ、第３の所定値をしきい値とする層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定を行うとともに、フォーカス誤差信号ＦＥが０となる対物レンズ位置の検索を行う。そして、層間検出用信号ＰＩ’が第３の所定値を上回り、かつ学習モード時と同様に、フォーカス誤差信号ＦＥが０となる位置に、対物レンズ４の位置を微調整する（フォーカスサーボ）。これにより、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合うことになる。この微調整は記録再生が行われる間繰り返し行われ、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合った状態（オンフォーカス状態）が維持される。
【００５５】
ここでは、予め学習を行い、記憶部７４から情報を取得することを前提としたが、学習をしないで、対象層にアクセスする度に層認識を行い、層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定結果とフォーカス誤差信号ＦＥを用いてフォーカス制御することとしてもよい。
【００５６】
次に、層間指示信号出力用受光面である受光領域Ａ２〜Ｄ２の好ましいサイズについて、詳しく説明する。
【００５７】
図６は、フォーカス誤差信号ＦＥ及びプルイン信号ＰＩのシミュレーション結果を示す図である。図７〜図１６は、図４（ａ）に示した第１の例による受光領域Ａ２〜Ｄ２を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。図１７〜図２６は、図４（ｂ）に示した第２の例による受光領域Ａ２〜Ｄ２を用いた場合の、フォーカス誤差信号ＦＥ及び層間検出用信号ＰＩ’のシミュレーション結果を示す図である。各図の横軸は、焦点距離（対物レンズ４の位置）（μｍ）であり、縦軸は各信号の振幅（Ｖ）である。また、各図の信号を算出するにあたっては、光学系３の光学倍率を１５倍とし、信号光スポットの直径ｄが５０μｍとなるようにした。また、層間検出用信号ＰＩ’は、ｔ２＝１１０μｍ〜３００μｍまで１０μｍ刻みで算出した。
【００５８】
図６〜図２６の各図において、記録層への合焦点に相当する焦点距離は、フォーカス誤差信号ＦＥがプラス側からマイナス側にゼロクロスする点、すなわち約１７３５μｍ、約１７４５μｍ、約１７５９μｍ、約１７６５μｍの各点である。以下、各焦点距離に対応する記録層を、順にＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層、Ｌ３層と称する。本シミュレーションにおける式（４）のｋの値は、層間検出用信号ＰＩ’ごとに、Ｌ２層とＬ３層の間の極小値がちょうど０となるように決定している。
【００５９】
また、フォーカスサーボの際、層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定に用いるしきい値（上述した第３の所定値）は０．５（Ｖ）とした。このしきい値は、層間検出用信号ＰＩ’の極小値よりは大きいが、あまり大きくしすぎると、層間検出用信号ＰＩ’が第３の所定値を上回った範囲内に、フォーカス誤差信号ＦＥがゼロクロスする点が含まれなくなるため、できる限り小さくした方がよい。図７〜図２６の各図には、便宜的にこのしきい値判定の結果も示している。判定結果「０」は、層間検出用信号ＰＩ’が第３の所定値より小さいことを示し、「１」は、層間検出用信号ＰＩ’が第３の所定値以上であることを示している。
【００６０】
まず、図６に示すように、この例におけるプルイン信号ＰＩは、層間での落ち込みが小さい。したがって、確実に層認識及びフォーカスサーボを行うためには、層間検出用信号ＰＩ’を用いることが適当である。
【００６１】
次に、図７〜図２６から理解されるように、受光領域Ａ２〜Ｄ２のサイズｔ２，ｔ３が大きいほど、層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定の結果が「１」となる区間が短くなる。そして、図７〜図１６に示す第１の例では、ｔ２が２３０μｍより大きいと、Ｌ２層（約１７４５μｍ）に相当する焦点距離において、層間検出用信号ＰＩ’が「０」となってしまう。上述したように、フォーカスサーボの判定条件には層間検出用信号ＰＩ’が第３の所定値を上回ることが含まれるため、ｔ２が２３０μｍより大きい場合、Ｌ２層に焦点を合わせることができなくなる。したがって、第１の例では、ｔ２は２３０μｍ（信号光スポットの直径ｄ＝５０μｍの４．６倍）以下とすることが好ましいことになる。
【００６２】
一方、図１７〜図２６に示す第２の例では、ｔ３が２７０μｍより大きいと、Ｌ２層（約１７４５μｍ）に相当する焦点距離において、層間検出用信号ＰＩ’が「０」となってしまう。したがって、第２の例では、ｔ３は２７０μｍ（信号光スポットの直径ｄ＝５０μｍの５．４倍）以下とすることが好ましいことになる。
【００６３】
また、好適に層認識を行うためには、層間検出用信号ＰＩ’の層間での落ち込みができるだけ大きいことが好ましく、これによってもｔ２，ｔ３の好ましい値が求められる。層間検出用信号ＰＩ’の層間での落ち込みの大きさは、Ｌ２層とＬ３層の間における層間検出用信号ＰＩ’の極小値（＝０）と、Ｌ２層付近での層間検出用信号ＰＩ’の極大値との差分（層間分離指標）によって評価することができるので、以下、層間分離指標を用いて説明する。
【００６４】
図２７は、図７〜図２６から求められる、ｔ２，ｔ３と層間分離指標の関係を示す図である。ただし、第１及び第２の例ともに、ｔ２，ｔ３が３００μｍより大きい場合についてもプロットしている。同図に示すように、層間分離指標はｔ２，ｔ３が小さいほど大きくなるが、ある程度以上大きくなると飽和する。飽和領域内のｔ２，ｔ３の最大値は、いずれも概ね１８０μｍである。したがって、好適に層認識を行うために層間検出用信号ＰＩ’の層間での落ち込みを確保する観点からは、ｔ２，ｔ３は１８０μｍ（信号光スポットの直径ｄ＝５０μｍの３．６倍）以下とすることが好ましい。
【００６５】
ｔ２，ｔ３が１８０μｍより大きくなってくると、ｔ２，ｔ３の変化による層間分離指標の変化が大きくなってくる。これは、光学倍率やディスクの反射率変動などの要因によって層間分離指標が大きく変化することを意味しており、その結果、層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定の結果に影響を与えて、層認識ができなくなる可能性がある。よって、安定的に層認識が行えるように、受光領域Ａ２〜Ｄ２のサイズは層間分離指標の値が大きく、変化が少なくなるようなサイズにすることが好ましい。
【００６６】
また、図７（ａ）、図７（ｂ）、図１７（ａ）、及び図１７（ｂ）から理解されるように、ｔ２，ｔ３が１２０μｍ未満である場合、層間検出用信号ＰＩ’が記録層がないところでも極大値をもつようになり、変動が大きくなってしまっている。これは、受光領域Ａ２〜Ｄ２が小さすぎることを意味している。この場合、記録層がないところでも層間検出用信号ＰＩ’のしきい値判定結果がハイとなるため、層数の判定を誤ってしまい、正しく層認識ができなくなる。したがって、ｔ２，ｔ３は１２０μｍ（信号光スポットの直径ｄ＝５０μｍの２．４倍）以上であることが好ましい。
【００６７】
以上をまとめると、第１の例における受光領域Ａ２〜Ｄ２のサイズｔ２は、信号光スポットの直径の５．４倍以下であることが好ましく、信号光スポットの直径の３．６倍以下であることがより好ましい。また、サイズｔ２は、信号光スポットの直径の２．４倍以上であることが好ましい。
【００６８】
また、第２の例における受光領域Ａ２〜Ｄ２のサイズｔ３は、信号光スポットの直径の５．４倍以下であることが好ましく、信号光スポットの直径の３．６倍以下であることがより好ましい。また、サイズｔ３は、信号光スポットの直径の２．４倍以上であることが好ましい。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。例えば、受光領域Ａ２〜Ｄ２において、対角成分である(Ａ２，Ｃ２)と(Ｂ２，Ｄ２)のうち、Ａ２とＢ２のみを配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１      光学ドライブ装置
２      レーザ光源
３      光学系
４      対物レンズ
５      アクチュエータ
６      光検出器
７      処理部
１１    光ディスク
２１    回折格子
２２    ビームスプリッタ
２３    コリメータレンズ
２４    １／４波長板
２５    センサレンズ
７１    フォーカス誤差信号生成部
７２    層間検出用信号生成部
７３    焦点制御部
７４    記憶部
Ａ１〜Ｄ１  受光領域（４分割受光面）
Ａ２〜Ｄ２  受光領域（層間指示信号出力用受光面）
【図１】
2011118999.tif 000004
【図２】
2011118999.tif 000005
【図３】
2011118999.tif 000006
【図４】
2011118999.tif 000007
【図５】
2011118999.tif 000008
【図６】
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【図７】
2011118999.tif 000010
【図８】
2011118999.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2011118999.tif 000013
【図１１】
2011118999.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2011118999.tif 000016
【図１４】
2011118999.tif 000017
【図１５】
2011118999.tif 000018
【図１６】
2011118999.tif 000019
【図１７】
2011118999.tif 000020
【図１８】
2011118999.tif 000021
【図１９】
2011118999.tif 000022
【図２０】
2011118999.tif 000023
【図２１】
2011118999.tif 000024
【図２２】
2011118999.tif 000025
【図２３】
2011118999.tif 000026
【図２４】
2011118999.tif 000027
【図２５】
2011118999.tif 000028
【図２６】
2011118999.tif 000029
【図２７】
2011118999.tif 000030