(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ディスクと対物レンズの距離が短くても、ディスク上の傷や埃の影響で焦点誤差信号が小さくなってサーボがはずれても、対物レンズがディスクに衝突しないようにフォーカス制御することが可能な光ディスク装置を提供すること。【解決手段】第１のＮＡ（光学的な開口数。以下同じ）の対物レンズを有する第１の光学系と、この第１のＮＡより低い第２のＮＡの対物レンズを有する第２の光学系と、これら第１及び第２の光学系により検出される焦点誤差信号を加算する加算手段と、この加算手段による加算結果に応じて、対物レンズの位置を決める位置決め手段とを備えている。【選択図】図３
2004103234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　対物レンズと、
　前記対物レンズを保持して、この対物レンズの光軸方向、および光軸に垂直な一方向に駆動可能に支持された対物レンズ保持体と、
　前記対物レンズ保持体を光軸方向に駆動するためのフォーカシングアクチュエータと、
　前記対物レンズにより集光される光ビームのうち、第１の開口数で集光された光ビームの反射光に基づき、前記光軸方向の変位を検出し前記光ディスクの情報記録面に対するこの光ビームの焦点合わせを行なう第１のフォーカス検出手段と、
　前記対物レンズにより集光される光ビームのうち、第１の開口数より低い第２の開口数で集光された光ビームの反射光に基づき、前記光軸方向の変位を検出し前記光ディスクの情報記録面に対するこの光ビームの焦点合わせを行なう第２のフォーカス検出手段と、
　前記第１のフォーカス検出手段によって検出された焦点誤差信号に前記第２のフォーカス検出手段によって検出された焦点誤差信号を加算する加算手段と、
　前記加算手段の出力に応じて、前記フォーカシングアクチュエータを駆動する駆動制御手段と、
　を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
　前記第１のフォーカス検出手段は、前記対物レンズに入射する光ビームのうち、光軸中心から光軸直交方向に所定範囲だけ離れた光ビームの反射光に基づき光ビームの焦点を合わせ、
　前記第２のフォーカス検出手段は、前記対物レンズに入射する光ビームのうち、光軸中心から光軸直交方向に所定範囲の光ビームの反射光に基づき光ビームの焦点を合わせる、
　ことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
　前記第１のフォーカス検出手段の合焦点より、前記第２のフォーカス検出手段の合焦点が、前記光ディスクの情報記録面より前記対物レンズ側に位置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。
【請求項４】
　前記第２のフォーカス検出手段により検出される前記光軸方向の変位を示すフォーカスエラー信号に対して電気的にオフセットを加えることにより、前記第２のフォーカス検出手段の合焦点を前記光ディスクの情報記録面より前記対物レンズ側に変位させることを特徴とする請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
　前記光ディスクに設けられた情報記録面に対してフォーカス制御する際に、前記第２のフォーカス検出手段の合焦点に焦点を合わせた後、フォーカスジャンプして前記第１のフォーカス検出手段の合焦点に焦点を合わせるように、前記対物レンズ保持体の駆動を制御する駆動制御手段を有することを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
　第１の開口数の第１の対物レンズを有する第１の光学系、及びこの第１の開口数より高い開口数の第２の対物レンズを有する第２の光学系のうち、前記第１の光学系の前記第１の対物レンズを介して、回転されている所定の光ディスクに対して光ビームを照射し、フォーカス引き込み処理を実行する第１のステップと、
　前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系を判別する第２のステップと、
　前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系が前記第１の光学系の場合には、前記第１の光学系の前記第１の対物レンズを介して、前記光ディスクに対して光ビームを照射し、前記光ディスクを処理する第３のステップと、
　前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系が前記第２の光学系の場合には、前記第２の光学系の前記第２の対物レンズを介して、前記光ディスクに対して光ビームを照射し、前記光ディスクを処理する第４のステップと、
　を備えたことを特徴とする光ディスク処理方法。
【請求項７】
　前記第１のステップは、
　前記第２の光学系の前記第２の対物レンズを前記光ディスクから所定距離以上離して退避させた状態で、前記第１の光学系の前記第１の対物レンズを介して、前記光ディスクに対して光ビームを照射し、フォーカス引き込み処理を実行する、
　ことを特徴とする請求項６に記載の光ディスク処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　この発明は、情報記録トラックを有する光ディスクに対して光ビームを照射し、この情報記録トラックに対して情報を記録したり、この情報記録トラックに記録された情報を再生したりする光ディスク装置に関する。特に、この光ディスク装置における光ビームの焦点誤差検出に関する。また、この発明は、光ディスク処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　近年、光ディスクの記録密度向上に関する様々な研究開発が進められている。これに伴い、光ディスク装置では、光学的な開口数（NA：Numerical Aperture）を上げたり、短波長のレーザを採用したりするなどして、光学スポットのスポット径を小さくする試みがなされている。一方、光学的なNAを上げると、対物レンズの傾きの仕様が厳しくなるという問題点、対物レンズと光ディスク表面との距離が短くなるという問題点などが指摘されている。
【０００３】
　対物レンズの傾きの仕様については、光ディスク表面（光の入射面）から記録面までの距離、すなわち基板の厚みを薄くすることで、仕様を緩められることが知られている。基板の厚さ0.6mm程度の現行DVDなどに対して、さらに短い距離、例えば基板の厚さ0.1mm程度の光ディスクが試作されている。
【０００４】
　一方、高いNAの採用は、対物レンズと情報記録面の間の距離も狭くすることになる。対物レンズと光ディスクの距離は、現行DVDでは1mm以上となっている。しかし、0.8を超える高いNAを採用すると、対物レンズと光ディスクの距離は、0.2mmを切る値で近接する。このように、対物レンズと光ディスクを近接させたとき最大の問題となるのは、対物レンズが光ディスクに衝突するということである。こうした衝突は、フォーカス引き込み時（対物レンズの初期位置合わせ時）及び光ディスク上の傷・指紋跡などの影響により光ディスクからの反射光に外乱が混入した時に、フォーカス制御が外れて発生する。安定したフォーカス引き込み動作の実現、及び傷や指紋跡の影響に対する耐性の高いフォーカス制御方式が求められてきた。
【０００５】
　従来、こうした衝突を避ける手法として、対物レンズの光ディスク面側に円弧状の加工を施す方法が提案されている（特許文献１参照）。このような構成の対物レンズは、光ディスクの回転に伴って光ディスクと対物レンズの間隙に発生する空気流によって、光ディスクに対する浮上力が発生することを利用している。対物レンズは、この浮上力と、フォーカス方向の駆動力とがバランスする位置にパッシブに位置決めされる。しかし、この手法では、ディスクに対する対物レンズの浮上力がディスクの回転速度に依存して変化するため、ディスク回転変動の影響で浮上量が変化しやすく、ディスクの回転数が一定でない場合、不安定になりやすい制御方法であった。
【０００６】
　フォーカス制御を的確に行なうためには、従来の光ディスク装置で行われているフォーカス系による焦点誤差信号を用いるサーボが好ましい。例えば、２つの異なる焦点誤差検出範囲を持つ焦点誤差検出系の信号を加算することにより、安定したフォーカス引き込み動作を実現しようとする方法が提案されている（特許文献２参照）。この方法によると、焦点誤差検出範囲を広く取れる検出光学系によるフォーカスエラー信号と、焦点誤差検出範囲は狭いが検出感度を高く取れる検出光学系によるフォーカスエラー信号とを加算して、安定したフォーカス引き込み動作を実現する。同時に、精密なフォーカス位置決めが実現される。しかし、ディスク表面の傷や埃、指紋跡がついている状態では、サーボ信号に用いる焦点誤差信号自体の振幅が小さくなる、外乱の影響を受けるなどの事象の発生を避けられなかった。さらに、NAが高い場合、ディスク表面でのスポット径が小さくなるため、これら外乱の影響を受けやすく、結果として、フォーカスサーボが外れてしまうことが避けられなかった。これらの不安定な状態は、フォーカス引き込みにおいても同様に作用し、安定なフォーカス引き込み動作を行なうことができない。すなわち、光ディスクの情報記録面に形成された一つの光学スポットからの戻り光を用いて、上記2種類の焦点誤差を生成しているために、NAの高い光学系によって形成された光学スポットの持つ不安定状態を避けることができない。結果として、従来は、傷や埃、指紋跡といった光ディスクの表面状態に依存した外乱に対して弱いフォーカス制御となってしまっており、外乱の影響によってフォーカスサーボが外れやすい状態にあった。
【０００７】
　さらにこのようにいったんサーボが外れてしまうと、ディスクに衝突してしまう可能性があり、光ディスクに傷がつくだけでなく、対物レンズにも傷がついて情報の記録・再生が行なえなくなる可能性もあった。このように、傷やごみ・埃・指紋跡などの影響があってもフォーカスサーボが外れにくい焦点誤差検出系、およびディスクに衝突しにくい焦点誤差検出系を実現すると同時に、安定なフォーカス引き込み動作をも実現することが、高密度な光ディスクに対応した光ディスク装置を実現する上で共通の課題であった。
【特許文献１】特開２０００−２０９８５
【特許文献２】特開２０００−１１４０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　上記したように、従来の焦点誤差検出回路ではNAが高い光学系に適用した際に、対物レンズがディスクに衝突する可能性が高くなってしまっていた。また、傷や埃・ディスクに付着した指紋跡の影響で、フォーカスサーボ自体が外れてしまうことが避けられなかった。このようにフォーカスサーボが外れてしまった場合、対物レンズとディスクの距離が狭いために、対物レンズは光ディスクに衝突してしまう。
【０００９】
　さらに、2層の情報記録面を有する高密度光ディスクの場合は、焦点誤差検出の範囲が狭くなってしまうことが避けられなかった。このため、フォーカス制御性能が劣化するなどの問題が発生する。このフォーカス制御に失敗すると、対物レンズが光ディスクに衝突してしまうことが避けられない。このため、安定なフォーカス引き込み動作を実現することが不可欠であった。
【００１０】
　またさらに、基板厚の薄い光ディスクでは、個々の光ディスクで基板厚みが異なるため、球面収差補正などの基板厚ばらつき補正を行なう必要性も生じる。フォーカス制御に影響を与える球面収差補正を行いながら、フォーカス制御を行なうといった複雑な制御系を実現する必要があった。
【００１１】
　この発明の目的は、上記したような事情に鑑み成されたものであって、下記の光ディスク装置及び光ディスク処理方法を提供することにある。
【００１２】
　（１）高いNAの光学系を用いた場合でも、安定したフォーカス制御およびフォーカス引込み動作を実現することが可能な光ディスク装置。
【００１３】
　（２）高いNAの光学系を用いた場合でも、安定したフォーカス制御およびフォーカス引込み動作を実現することが可能な光ディスク処理方法。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
　上記課題を解決し目的を達成するために、この発明の光ディスク装置及び光ディスク処理方法は、以下のように構成されている。
【００１５】
　（１）この発明の光ディスク装置は、対物レンズと、前記対物レンズを保持して、この対物レンズの光軸方向、および光軸に垂直な一方向に駆動可能に支持された対物レンズ保持体と、前記対物レンズ保持体を光軸方向に駆動するためのフォーカシングアクチュエータと、前記対物レンズにより集光される光ビームのうち、第１の開口数で集光された光ビームの反射光に基づき、前記光軸方向の変位を検出し前記光ディスクの情報記録面に対するこの光ビームの焦点合わせを行なう第１のフォーカス検出手段と、前記対物レンズにより集光される光ビームのうち、第１の開口数より低い第２の開口数で集光された光ビームの反射光に基づき、前記光軸方向の変位を検出し前記光ディスクの情報記録面に対するこの光ビームの焦点合わせを行なう第２のフォーカス検出手段と、前記第１のフォーカス検出手段によって検出された焦点誤差信号に前記第２のフォーカス検出手段によって検出された焦点誤差信号を加算する加算手段と、前記加算手段の出力に応じて、前記フォーカシングアクチュエータを駆動する駆動制御手段とを備えている。
【００１６】
　上記構成により、以下の作用効果が得られる。
【００１７】
　高NA（第１の開口数）と低NA（第２の開口数）の二つの焦点誤差信号を加算した信号を、対物レンズのフォーカス位置決め用の焦点誤差信号として用い、さらに低NAの焦点誤差検出系の合焦点は、高NAの焦点誤差検出系の合焦点よりややディスク表面側に設けられて、対物レンズがディスクに衝突する方向にデフォーカスした際に大きな反発力となる駆動力を発生させる。
【００１８】
　また、ディスク表面でのスポット径は、高NAの光学系より低NAの光学系の方が大きいため、ディスク表面でのごみや傷・埃の影響に強い構成とすることが可能である。このため、例えば高NAの光学系による焦点誤差検出系の信号が、傷や埃の影響で小さくなったときでもフォーカスサーボが破綻して対物レンズがディスクに衝突することはなく、必ずディスクから遠ざかる方向にサーボがかけられる構成が実現できる。
【００１９】
　（２）この発明の光ディスク処理方法は、第１の開口数の第１の対物レンズを有する第１の光学系、及びこの第１の開口数より高い開口数の第２の対物レンズを有する第２の光学系のうち、前記第１の光学系の前記第１の対物レンズを介して、回転されている所定の光ディスクに対して光ビームを照射し、フォーカス引き込み処理を実行する第１のステップと、前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系を判別する第２のステップと、前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系が前記第１の光学系の場合には、前記第１の光学系の前記第１の対物レンズを介して、前記光ディスクに対して光ビームを照射し、前記光ディスクを処理する第３のステップと、前記光ディスクの記録再生処理に適する光学系が前記第２の光学系の場合には、前記第２の光学系の前記第２の対物レンズを介して、前記光ディスクに対して光ビームを照射し、前記光ディスクを処理する第４のステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００２０】
　この発明によれば下記の光ディスク装置及び光ディスク処理方法を提供できる。
【００２１】
　（１）高いNAの光学系を用いた場合でも、安定したフォーカス制御およびフォーカス引込み動作を実現することが可能な光ディスク装置。
【００２２】
　（２）高いNAの光学系を用いた場合でも、安定したフォーカス制御およびフォーカス引込み動作を実現することが可能な光ディスク処理方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下、図面を参照しながら本発明の第一実施形態について説明する。
【００２４】
　［第一実施形態］２つの対物レンズアクチュエータを持ち、面ぶれを学習してフォーカス引込みを行なう。
【００２５】
　図１は、本発明の焦点誤差検出回路を有する光ディスク装置の構成を示す図である。図２は、対物レンズアクチュエータ周辺を拡大した図である。この構成では、２種類の光学系を持ち、低NAの光学系を用いて所定の光ディスクに対して情報の再生または記録を行なうと同時に、高NAの光学系を用いて対応する光ディスクに対して情報の再生または記録が行なえるように、光学ヘッドは２つの対物レンズおよびアクチュエータを持つ構成となっている。
【００２６】
　情報記録面を有する光ディスク１は、スピンドルモータ２に取り付けられ、回転制御される。この光ディスク１の情報記録面に光学スポットを形成し情報の再生・記録を行なう光学ヘッドは、光ディスク半径方向に移動可能に支持され、ステッピングモータ３などの送りモータによって半径方向に位置決めされる。光学ヘッドが搭載されたキャリッジ４上には、２つの対物レンズアクチュエータ５，６が搭載され、情報記録面に形成された情報記録トラックに対して、ディスク垂直方向のフォーカス方向とトラック横断方向のトラック方向の２方向に光学スポットを精密に位置決めする。ここで、２つの対物レンズアクチュエータのうち、第一の対物レンズアクチュエータ５はNAの低い光学系用に設けられるもので、例えば650nmから780nm程度の波長のレーザ光が入射されて、第一の対物レンズ７により光ディスクの情報記録面に光学スポットを形成する。この第一の対物レンズアクチュエータ５は、第一の対物レンズ支持ワイヤ１５により支持される。一方、第二の対物レンズアクチュエータ６は、NAの高い光学系用に設けられるもので、例えば400nm近傍の波長のレーザ光が入射されて、第二の対物レンズ８により光ディスクの情報記録面に光学スポットを形成する。この第二の対物レンズアクチュエータ６は、第二の対物レンズ支持ワイヤ１６により支持される。ここで、第一の対物レンズで光学スポットを形成する場合の光ディスクと第二の対物レンズによる光ディスクとは、異なる物理的性質を持つものである。すなわち、第一の光学系で情報の再生・記録が行われる光ディスクは、レーザの波長で650nmから780nmのレーザ光による情報の再生および記録が可能な光ディスクであり、例えばCDまたはDVDの再生、DVD−RAMの再生・記録を行なうものである。一方の第二の光学系で情報の再生・記録が行われる光ディスクは、レーザの波長で400nm近傍のレーザ光による情報の再生および記録が可能な光ディスクであり、DVDなどよりも面記録密度が高く、情報記録面に形成される光学スポットの大きさが第一の光学系による光学スポットよりも小さい光ディスクである。これら2種類以上の光ディスクに対して、複数波長のレーザ光を用いて情報の再生および記録を行なうために、上記第一および第二の光学系は切り換えて用いられる。
【００２７】
　この構成の光ディスク装置におけるフォーカス引込み方式およびフォーカス制御方式について、また特にNAの高い第二の光学系に対応した光ディスクにおけるフォーカス制御方式について、フォーカス制御のための主要部を記載した図３のブロック図、及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
　まず、スピンドルモータ２に取り付けられた光ディスク１が第一の光学系で情報の再生・記録を行なう光ディスクなのか、第二の光学系で情報の再生・記録を行なう光ディスクなのか判別するディスク判別を行なう（ＳＴ３）。このディスク判別を行なう順序として、NAの低い第一の対物レンズを用いる第一の光学系によりフォーカス制御をかける動作から始められる（ＳＴ２）。光ディスクからの反射光は、ビームスプリッタ１１と集光レンズ１３を介して第一のPD（Photo　Detector）21に入射される。或いは、ビームスプリッタ１２と集光レンズ１４を介して第二のPD26に入射される。すなわち、第一の光学系に設けられた焦点誤差検出のための第一のPD21によって検出されたフォーカスエラー信号を用いながら、第一の対物レンズアクチュエータにフォーカス引込みのためのキックパルスが入力される。一般的なフォーカスエラー信号生成の方式として、非点収差方式の検出系の模式図を図13に示す。図中で4分割PDの（A+C）−（B+D）で与えられる値がフォーカスエラー量である。なおこのとき、第二の対物レンズアクチュエータ６は、対象の光ディスク表面への衝突を避けるために光ディスクから離れる方向に変位、拘束されていることが望ましい（ＳＴ１）。上記の動作手順で、NAの低い第一の焦点誤差検出回路22によるフォーカスエラー信号を用いて第一のフォーカス制御回路23により第一の対物レンズアクチュエータ5は光ディスク1に対してフォーカス制御される。この動作は、第一の光学系が持つレーザ光源の数だけ、波長の長い順番に実施される。たとえば、まず780nmのレーザ光が入射されてフォーカス制御が実施され、続いて650nmのレーザ光が入射されてフォーカス制御が実施される。ここで、第一の光学系のすべての波長のレーザ光によりフォーカス制御が試された後、情報信号が再生できる、または再生信号が所望の信号である場合、対象となる光ディスクが第一の光学系に対応した光ディスクであると判断される（ＳＴ３）。この場合には、第一の光学系による情報の記録・再生処理が実行される（ＳＴ４）。
【００２９】
　第一の光学系のすべての波長のレーザ光によりフォーカス制御が試された後、情報信号が再生できない、または再生信号が所望の信号でない場合、対象となる光ディスクが第一の光学系に対応した光ディスクでなく第二の光学系に対応した光ディスクであると判断されて（ＳＴ３）、光学系の切り換え動作が発生する。
【００３０】
　ただしこの切り換え動作を行なう前には、第一の対物レンズアクチュエータ５によるフォーカス制御の制御信号を用いて、対象となる光ディスクの面ぶれ動作の学習が行われる（ＳＴ５）。この制御信号は、第一の光学系が有するどの波長のレーザ光を用いて行っても構わないが、最も長い波長のレーザ光、たとえば780nmの波長のレーザ光を用いて行なうことが望ましい。さてこの学習動作は、面ぶれに応じて出力されるアクチュエータの制御信号を、スピンドルモータの回転角情報と同期させ、面ぶれ位相推定回路によって記憶する動作である。第一、第二の対物レンズアクチュエータは一般に電磁駆動によって駆動制御される。これら電磁駆動型のアクチュエータの制御信号は、アクチュエータの加速度信号として与えられる。ディスク回転周波数などの低い周波数の外乱要素である面ぶれに追従して駆動されている場合、駆動信号は位置信号とほぼ同位相で変化する信号として扱うことが可能である。特に、フォーカス引き込み動作を行なうのは、面ぶれ外乱が小さいことが予想されるディスク内周部であり、ディスクを回転させる回転周波数としてはやや高い40Hz前後の領域である。基本的にはこの周波数領域で面ぶれ位相を推定するのは困難なことではない。例えば、既知であるアクチュエータの動特性の応答モデルによって、駆動信号からアクチュエータの変位を推定し、面ぶれ変位と同等であるとして面ぶれ位相を推定するなどの動作によって可能となる。
【００３１】
　面ぶれ位相推定回路24は、スピンドルモータの回転角検出回路25からの回転角情報と、第一のフォーカス制御回路23の制御出力を同期させて記憶する。この記憶動作について図１４を参照して説明する。回転角検出回路25は、例えば360度を複数に分割した角度ごとに回転角情報を検出可能なように構成されている。例えば、60度ごとに検出する場合、この60度ごとの回転角情報とあわせて、フォーカス制御出力がサンプリングされ、図１４に示すようなサンプル値として例えば電圧出力値が記憶される。このように、記憶された電圧値は、線形補間によってもおよそ駆動信号の周期と位相の値を知ることが可能な情報となっている。このようにして面ぶれ状態を回転角と同期して記憶したら、同じ回転数で光ディスクを回転制御したまま光学系を第一の光学系から第二の光学系へ切り換える。この切り換え動作は、第二の対物レンズアクチュエータ６に所定の波長のレーザ光を入射すると同時に、第二の対物レンズアクチュエータ６にフォーカス引込みのためのキックパルス制御信号が第二のフォーカス制御回路を介して入力されて実現される（ＳＴ６）。この引込みパルスは、第二の対物レンズ８を光ディスクに近づける方向へ移動させる駆動信号である。したがって、キックパルス制御信号入力と同時に対物レンズアクチュエータ６は光ディスク表面に向けて移動することになる。また同時に対物レンズアクチュエータ６は、第二の光学系に設けられた第二のフォトディテクタ２６によって検出されて第二の焦点誤差検出回路27で演算されたフォーカスエラー信号を用いて、第二のフォーカス制御回路28により制御されている。第二の焦点誤差検出回路27でフォーカスエラー信号が検出可能な位置に対物レンズ８が移動し、対物レンズ８と光ディスク１の情報記録面の相対速度が所定の速度より小さい値であれば、フォーカス引込み動作が成功する（ＳＴ７）。この相対速度が所定の範囲となって引込み制御が成功するように、面ぶれ位相推定回路24によって推定した面ぶれ状態から、面ぶれ速度を推定する。さらに、対物レンズの移動速度との相対速度が小さくなる最適のタイミングにおいて、引込みパルス発生回路29からキックパルス及びブレーキパルスをフォーカス制御信号に重畳する。具体的には、面ぶれ量が最も対物レンズ８に近づく領域近傍であれば、光ディスクの面ぶれ速度が小さいと同時に、対物レンズとの相対速度を小さくできるため好適である。上記のようにこの引込み動作は、第二の光学系に設けられた第二の焦点誤差検出回路27によるフォーカスエラー信号を用いて行われる。面ぶれ位相推定回路の信号と引込みパルス、およびフォーカスエラー信号の関係については、図４にまとめて示す通りである。
【００３２】
　面ぶれ位相に合わせてフォーカス引込み動作が行われた後、第二の対物レンズアクチュエータ６は光ディスクの情報記録面に対してフォーカス制御される。しかし、NAが高いために光ディスク表面から約0.2mm以下の位置に対物レンズの端面が位置決めされることになる。このように第二の対物レンズ８によって形成された光学スポットが光ディスクの情報記録面に合焦したことを確認した後は、引き続き第二の光学系に設けられた球面収差補正系による微調整動作に入る（ＳＴ８）。この微調整動作について、フォーカス微調整系の主要部を示したブロック図である図５を用いて説明する。
【００３３】
　図５に示した球面収差補正系30は、たとえばリレーレンズなどによって構成され、2枚のレンズ間の距離を制御するなどしてレーザ光束径や対物レンズへの入射広がり角を調整する。つまり、結果的に光学スポットの球面収差を補正する系である。NAの高い第二の光学系では、光ディスク表面から情報記録面までの厚みは0.1mm程度であり、個々の光ディスクで厚みムラが存在する。この厚みむらを補正するためにこうした球面収差補正系を採用することがある。このように設けられた球面収差補正系30は、第二の対物レンズアクチュエータがフォーカス制御された状態で、第二のフォトディテクタ26で検出された光ディスクからの戻り光量の総和を第二の戻り光検出回路31により検知しながら、この戻り光量が最大となるように球面収差補正制御回路32にて球面収差補正系30を調整することが好ましい。情報記録面に形成された光学スポットの球面収差が補正されると、戻り光も大きくなることに着目したもので、上記の調整を行なうことにより、高い品位の光学スポットを得ることが可能となる。
【００３４】
　これによって第二の光学系におけるフォーカス引込み動作が完了する。フォーカス引込み動作が完了した後は、光ディスクに記録された所定情報を読み取り再生し、対象光ディスクが高NAの光学系に対応した光ディスクであることを確認して、所望情報信号の記録または再生動作が実施される（ＳＴ９）。
【００３５】
　なお、上記動作で面ぶれ学習は、第一の光学系を用いたものでなく、別途設けられた光学系によるものでも構わない。また、前記面ぶれ学習のステップ（ＳＴ５）と最適タイミングでの引き込みステップ（ＳＴ６）において、第一の光学系を第二の光学系に切り換えなくてもよく、第一の光学系で第一の対物レンズアクチュエータが面ぶれに追従してフォーカスサーボがかけられた状態で、第二の対物レンズアクチュエータのフォーカス引き込みが実現されても構わない。この場合、ディスクの回転数は面ぶれ学習時の回転数と同一の回転数で回転制御される必要はなく、任意の回転数で回転されていて構わない。
【００３６】
　また、上記第一の光学系では、複数のレーザ光を同一の対物レンズに入射する構成としていたが、例えば２つの対物レンズを有する一つの対物レンズアクチュエータと、２つのレーザ光源と２つのレーザ光源に対応する焦点誤差検出回路とからなる構成としても構わない。具体的には、780nmの波長に対応する対物レンズと650nmに対応する対物レンズを保持する第一の対物レンズアクチュエータと、上記２つの波長のレーザ光および検出系からなる構成となっていても構わない。
【００３７】
　また、上記で第一の光学系で面ぶれ位相学習を行なうまでの間、第二の対物レンズアクチュエータは光ディスク面から離れた位置に拘束されることが望ましい。このときの第一及び第二のレンズアクチュエータの位置関係について図１５〜図２０を参照して説明する。まず、ＮＡの低い第一の対物レンズアクチュエータによってフォーカスサーボがかけられている状態で、第二の対物レンズアクチュエータが退避拘束されていないと、第一の光学系による記録再生時には、第一及び第二のレンズアクチュエータの位置関係は図１５に示すようになる。つまり、光ディスクの情報記録面７１に対してジャストフォーカスとなるように、第一の対物レンズアクチュエータが駆動される。このとき、光ディスクの表面７０が面ぶれすると、光ディスクの表面７０と第二の対物レンズとが衝突することが予想される。そこで、この衝突を避けるために、図１６に示すように、第二の対物レンズアクチュエータは退避し、その位置に拘束される。また、第二の光学系による記録再生時には、第一及び第二のレンズアクチュエータの位置関係は図１７に示すようになる。図１６で説明した拘束は、図１８及び図１９に示すように、機械的な突起７３を対物レンズ保持体に設けて、モータ７４の先端に設けた回転子７５によって拘束する構成となっていても構わない。また、図２０に示すように、例えば第二の対物レンズアクチュエータに設けられた電磁コイル７６によって、キャリッジ４の突起部７７に対して電機的に拘束される構成となっていても構わない。このように拘束されている場合は、引込み動作は引込みパルスなどによる駆動制御信号を用いずに拘束から開放した際の支持バネの復元力によって実現されても構わない。例えば電磁的な拘束により、対物レンズアクチュエータを機械的な中立位置よりも光ディスク表面から離れる方向に保持する構成であれば、開放と同時に対物レンズアクチュエータ６は光ディスク表面に向けてバネ力により移動することになる。この移動速度によって引込み動作を実現しても構わない。
【００３８】
　また、上記フォーカス引込み動作において、上記構成では光ディスク表面に対する合焦点では引込み動作を行なわず、情報記録面に対してのみフォーカス引込み動作を実現する構成となっていた。これはフォーカスエラー信号を観測しながら、エラー信号が2度目に変化した箇所に引込むように、カウンタなどを設けて実現されるものである。ただし、これらカウンタ動作が安定でない場合も多いため、光ディスク表面に対して観測されるフォーカスエラー信号を用いて、まずは光ディスク表面にフォーカス制御をかけ、その後フォーカスジャンプによって情報記録層にフォーカス引込みを行なう構成としても構わない。また同様に、複数の情報記録層を有する光ディスクの場合は、必ず手前の情報記録層に対してフォーカス引込みを行った後、順次奥の層にフォーカスジャンプしていく構成とすることが望ましい。カウンタ動作によって、目標とする情報記録層を選択してフォーカス引き込みを行なうことも可能であるが、カウンタ動作の安定性を考慮すると、引き込み可能な手前の層に対して早期に引き込みを行なうことで確実なフォーカス引込み動作が実現可能となる。
【００３９】
　また、前記球面収差補正系によるフォーカス系微調整において、第二のフォーカス制御回路28におけるフォーカス制御信号のDC成分を観測しながら、このDC成分が小さくなるように球面収差補正系30を調整する図７のような構成としても構わない。このとき、同時に戻り光量の検出も行って、最適な位置に球面収差を補正する構成とすることも可能である。
【００４０】
　続いて、図面を参照しながら本発明の第二実施形態について説明する。
【００４１】
　［第二実施形態］焦点誤差検出光学系にて二つのフォーカスエラーを生成し合成する。
【００４２】
　図８は、本発明の焦点誤差検出回路を有する光ディスク装置の構成を示す図である。低NAの第一の光学系の構成などは第一実施形態と同様であるので、ここでは高NAの第二の光学系の構成のみ示した。
【００４３】
　この構成において、高NAの光学系の光軸中には光軸中心付近の伝達位相のみを１／４λ（波長）程度ずらす作用をもった位相変換器51が挿入されている。第二の対物レンズ８に入射された光の一部、特に光軸中心付近の光は、第二の対物レンズを構成する第一の構成レンズ62では集光されず、第二の構成レンズ61のみで集光されて、光ディスク内の情報記録面にスポットを形成する。このような第二の対物レンズ８の構成について図９に示す。第二の構成レンズ61のみで集光された光軸中心付近の光は、NAが低いため情報記録面でのスポットサイズが大きくなるように光学スポットが形成される。一方、前記位相変換器で波長がずらされない光軸中心よりやや外側部分の光ビームは、第一および第二の構成レンズによって高いNAで集光され、光ディスク内の情報記録面にスポットを形成する。このスポットサイズは、NAが高いために小さくなる。それぞれの入射光は情報記録面で反射された後、偏光ビームスプリッタ52によって分離され、光軸中心付近の光ビームは集光レンズ53を経て第三のPD54に入射して第三の焦点誤差検出回路55により第三のフォーカスエラー信号として検出される。一方光軸中心からやや離れた光ビームは、ビームスプリッタ12と集光レンズ14を介して第二のPD26に入射される。第二の焦点誤差検出回路56はPD26で検出した光強度をもとに第二のフォーカスエラー信号を検出する。この第二のフォーカスエラー信号と第三のフォーカスエラー信号は、それぞれ第二の焦点誤差演算回路57に入力されて、加減算が行われる。その結果の演算されたフォーカスエラー信号は、第二のフォーカス制御回路で第二の対物レンズアクチュエータ６を駆動するためのフォーカスエラー信号として用いられる。
【００４４】
　このとき、第二の焦点誤差演算回路56で行われる演算について、図１０を参照しながら説明する。第二の焦点誤差演算回路56では、高いNAで集光された小さい光学スポットにより光ディスクの情報記録面に対するフォーカスエラー信号が検出される。このため、フォーカスエラー信号の感度を有する変位量の範囲は狭くなると同時に、光ディスク表面でのスポットサイズも小さくなる。一方、第三の焦点誤差演算回路55では、低いNAで集光されるやや大きめの光学スポットにより光ディスクの情報記録面に対するフォーカスエラー信号が検出される。このため、フォーカスエラー信号の感度を有する変位量の範囲をやや大きくとることが可能であり、光ディスク表面でのスポットサイズも大きい。このように二つの性質を持つフォーカスエラー信号を用いて、演算により例えば加算して第二の対物レンズアクチュエータ６を駆動するためのフォーカスエラー信号を得ることが可能である。
【００４５】
　このようにして図１１のように演算されたフォーカスエラー信号は、第三のフォーカスエラー信号が持つ広い検出領域と光ディスク表面の傷や埃の影響に強い性質と、第二のフォーカスエラー信号が持つ精密にフォーカス位置決めを行なうために検出分解能が高い性質の２つの性質を併せ持つことが可能となる。第二のフォーカスエラー信号をFE２とし、第三のフォーカスエラー信号をFE３とすると、演算されたフォーカスエラー信号FE-Calは、例えば
　FE-Cal=FE２＋α×FE３
のように求められる。なお、ここでαは任意の正数である。このようにフォーカスエラーを演算によって求めることにより、フォーカス引込み動作は第三のフォーカスエラー信号の性質を用いて安定に行なうことができ、第二のフォーカスエラー信号の性質によって精密にフォーカス位置決めを行なうことが可能である。また、傷や埃などの光ディスク表面における外乱影響により第二のフォーカスエラー信号が乱され、検出が行なえなくなった場合でも、第三のフォーカスエラー信号は外乱に強く、検出を行なうことが可能である。このため、フォーカス制御の位置決め精度はやや悪くなるものの、制御が外れて対物レンズが光ディスクに衝突したりすることなしに光ディスクの面ぶれに追従した緩やかなフォーカス制御が実現される。
【００４６】
　なお、上記構成の第三の焦点誤差検出回路55において、第三のフォーカスエラー信号をやや電気的にオフセットして、光ディスクの情報記録面より対物レンズ側に合焦点を持つように検出することも可能である。この場合、第二の焦点誤差演算回路56によって演算されるフォーカスエラー信号は、図１２のようになって焦点位置を複数持つように形成することができる。この場合、フォーカス引込み動作において、まず手前の合焦位置への引込み動作を行ってから、第二の焦点誤差検出系の合焦位置である奥の合焦位置へジャンプしていくことにより最終的な目標の情報記録面へ正確なフォーカス位置決めを行なうことが可能である。また同時にこのような構成にすることで、光ディスク表面状態によって第二の焦点誤差検出系のフォーカスエラー信号が検出されなくなることがあっても、光ディスク表面から緩やかに離れて手前の合焦位置にフォーカス制御されるため、対物レンズの衝突を回避することが可能である。
【００４７】
　また上記の構成は、複数の情報記録層を有する光ディスクに対してフォーカス制御を行なう際にも有効である。一般に高NAの光学系で情報の記録・再生を行なう光ディスクにおいて、複数の情報記録層を持つ場合は、情報記録層の層間距離は狭く構成される必要がある。具体的には、30μｍ〜50μｍ程度以下に構成されるのが好適である。これは、奥の層はアルミなどの金属膜によって反射膜が形成されるためで、ＮＡが低くても安定したフォーカスエラー信号が期待できる。しかし一方でこのように構成してしまうと、対物レンズ手前側に構成される第一の情報記録層の焦点誤差検出と奥に構成される第二の情報記録層の焦点誤差検出が干渉しないように処理される必要性から、焦点誤差の検出範囲はそれぞれ非常に狭くなってしまう。具体的には±３μｍ程度の範囲の誤差検出系が構成されることになる。このような場合に、第二の焦点誤差演算回路は、第三の焦点誤差検出回路で検出される第三のフォーカスエラー信号と第二の焦点誤差検出回路で検出される第二のフォーカスエラー信号を用いてフォーカスエラー信号を演算して、安定なフォーカス制御を実現するフォーカスエラー信号を求めることが可能である。なおこのとき、第三の焦点誤差検出回路は特に前記奥の情報記録層からの戻り光を用いて検出するように設けられるのが好適である。
【００４８】
　なお、上記の構成において、フォーカス制御の引込み動作、微調整動作およびジャンプ動作については第一実施形態の様態と同様であるのでここでは割愛する。
【００４９】
　またさらに、上記構成ではフォーカス引込み制御は、第三のフォーカスエラー信号の性質によって安定に行なうことが可能であるため、前記NAの低い第１の光学系による面ぶれ学習を行なわなくても構わない。
【００５０】
　以上説明したように本発明によれば、下記の効果を得ることができる。
【００５１】
　低NAの光学系と高NAの光学系が存在し、それぞれに別の対物レンズアクチュエータを有する場合、まずは低NAの光学系の第一の対物レンズを保持する第一の対物レンズアクチュエータによりフォーカス制御を実施して、対象となる光ディスクの面ぶれ量を学習する。その後、対象となる光ディスクが高NAの光学系により情報の記録・再生が行われるためのものであると判断されたときは、前記学習した面ぶれ位相を参考に、高NAの光学系の第二の対物レンズを保持する第二の対物レンズアクチュエータにより、最適なタイミングでのフォーカス引込み動作を行って、安定にフォーカス制御に移行することが可能となる。
【００５２】
　また高NAの光学系においても、光軸中心付近の光を用いて低NAの焦点誤差検出を行って、高NAの焦点誤差検出と低NAの焦点誤差検出による二つの焦点誤差信号を加算した信号を、対物レンズのフォーカス位置決め用の焦点誤差信号として用いる。この構成とすることで、低NAの焦点誤差検出系の合焦点は、高NAの焦点誤差検出系の合焦点よりややディスク表面側に設けられて、対物レンズがディスクに衝突する方向にデフォーカスした際に大きな反発力となる駆動力を発生させることができる。さらにこのような構成とすることで、高NAの焦点誤差検出系より低NAの焦点誤差検出系の方がディスク表面でのスポット径を大きくできるため、ディスク表面でのごみや傷・埃の影響に強いフォーカスエラー信号を得ることが可能である。このため、例えば高NAの焦点誤差検出系の信号が、傷や埃の影響で小さくなったときでもフォーカスサーボが破綻して対物レンズがディスクに衝突することはなく、必ずディスクから遠ざかる方向にサーボがかけられる構成が実現できる。
【００５３】
　なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置の対物レンズアクチュエータ周辺を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置の対物レンズアクチュエータ周辺を拡大した図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置のフォーカス制御に関する主要部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置のフォーカス引込み制御時の信号を説明するための図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置のフォーカス微調整系の主要部の概略構成を示すブロック図その１である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置の異なるＮＡの対物レンズによる再生処理及び記録処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第一実施形態に係る光ディスク装置のフォーカス微調整系の主要部の概略構成を示すブロック図その２である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る光ディスク装置の焦点誤差検出系の主要部の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る光ディスク装置の高NA光学系の対物レンズの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係る光ディスク装置の焦点誤差検出系の信号を示す図である。
【図１１】演算されたフォーカスエラー信号の一例を示す図である。
【図１２】演算されたフォーカスエラー信号の一例を示す図である。
【図１３】焦点誤差検出方式を説明するための図である。
【図１４】スピンドルモータの回転角検出回路からの回転角情報と、第一のフォーカス制御回路の制御出力を同期させて記憶する記憶動作を説明するための図である。
【図１５】第一の光学系による記録再生時において、第二のアクチュエータが退避しない場合を説明するための図である。
【図１６】第一の光学系による記録再生時において、第二のアクチュエータが退避した場合を説明するための図である。
【図１７】第二の光学系による記録再生時の様子を示す図である。
【図１８】第二のアクチュエータが機械的に拘束される様子を示す図である。
【図１９】第二のアクチュエータが機械的に拘束される様子を示す拡大図である。
【図２０】第二のアクチュエータが電磁的に拘束される様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・光ディスク
２・・・ディスクモータ
３・・・ステッピングモータ
４・・・キャリッジ
５・・・第一の対物レンズアクチュエータ
６・・・第二の対物レンズアクチュエータ
７・・・第一の対物レンズ
８・・・第二の対物レンズ
９・・・第一の立ち上げミラー
１０・・・第二の立ち上げミラー
１１・・・第一のビームスプリッタ
１２・・・第二のビームスプリッタ
１３・・・第一の集光レンズ
１４・・・第二の集光レンズ
１５・・・第一の対物レンズ支持ワイヤ
１６・・・第二の対物レンズ支持ワイヤ
２１・・・第一のＰＤ
２２・・・第一の焦点誤差検出回路
２３・・・第一のフォーカス制御回路
２４・・・面ぶれ位相推定回路
２５・・・回転角検出回路
２６・・・第二のＰＤ
２７・・・第二の焦点誤差検出回路
２８・・・第二のフォーカス制御回路
２９・・・引き込みパルス発生回路
３０・・・球面収差補正系（リレーレンズ系）
３１・・・第二の戻り光検出回路
３２・・・球面収差補正系制御回路
５１・・・位相変換器
５２・・・偏向ビームスプリッタ
５３・・・集光レンズ
５４・・・第三のＰＤ
５５・・・第三の焦点誤差検出回路
５６・・・第二の焦点誤差検出回路
５７・・・第二の焦点誤差演算回路
６１・・・第二の構成レンズ
６２・・・第一の構成レンズ
７０・・・光ディスク表面
７１・・・光ディスクの情報記録面（第一の光学系に対応）
７２・・・光ディスクの情報記録面（第二の光学系に対応）
７３・・・機械拘束突起
７４・・・モータ
７５・・・回転子
７６・・・電磁コイル
７７・・・突起部
【図１】
2004103234.tif 000003
【図２】
2004103234.tif 000004
【図３】
2004103234.tif 000005
【図４】
2004103234.tif 000006
【図５】
2004103234.tif 000007
【図６】
2004103234.tif 000008
【図７】
2004103234.tif 000009
【図８】
2004103234.tif 000010
【図９】
2004103234.tif 000011
【図１０】
2004103234.tif 000012
【図１１】
2004103234.tif 000013
【図１２】
2004103234.tif 000014
【図１３】
2004103234.tif 000015
【図１４】
2004103234.tif 000016
【図１５】
2004103234.tif 000017
【図１６】
2004103234.tif 000018
【図１７】
2004103234.tif 000019
【図１８】
2004103234.tif 000020
【図１９】
2004103234.tif 000021
【図２０】
2004103234.tif 000022