(57)【要約】フォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動することができる光ディスク装置を提供する。  光ディスク装置は、光源からの光をメインビームおよびサブビームに分岐する光分岐素子と、メインおよびサブビームを集光する集光素子と、メインおよびサブビームの反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、メインビームの反射光に基づいて、メインビームの焦点と記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、メインおよびサブビームの反射光に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。光ディスク装置は、記録層に焦点を移動させる第１制御を実行し、第１フォーカス信号との比較結果に基づいて第１制御を第２制御に切り替え、第２フォーカス信号に基づいて焦点を記録層に追従させる第２制御を実行する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置であって、前記第１制御の実行中に、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値との比較結果に基づいて前記第１制御を前記第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する、光ディスク装置。
【請求項２】
前記第１フォーカス信号のレベルと前記少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御への切り替えを指示する制御部と、
指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えた、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較する、請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２制御の切り替え直後は前記第１フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示し、その後、第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示する、請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号を用いた前記第２制御が安定した後に前記第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示する、請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置であって、前記第１制御を前記第２制御に切り替えた後に、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行し、その後、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する、光ディスク装置。
【請求項９】
前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御の開始を指示する制御部と、
指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えた、請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較する、請求項９に記載の光ディスク装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置に実装されるプロセッサであって、
前記第１制御の実行を指示する処理と、
前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較する処理と、
比較の結果に基づいて前記第１制御を第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と
を実行する、プロセッサ。
【請求項１４】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置に実装されるプロセッサであって、
前記第１制御の実行を指示する処理と、
前記第１制御を前記第２制御に切り替えて、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と、
前記第１フォーカス信号に基づく前記第２制御から、前記第２フォーカス信号に基づく前記第２制御への切り替えを指示する処理と
を実行するプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して光学的に情報の記録または再生を行う光ディスク装置のフォーカスサーボ制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  所定速度で回転している光ディスクの記録層上において所望のトラックを光ビームの焦点が追従するためには、光ディスクで反射された光ビームに基づいて、トラッキングずれおよびフォーカスずれを示すトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を検出する必要がある。【０００３】  フォーカスエラー信号の検出方法は種々開発されており、精度のよいフォーカス制御を行うためには、外乱信号の混入などが少ない精度のよいフォーカスエラー信号を得ることが必要である。たとえば特許文献１は、光ディスクのトラックに形成された案内溝に起因する光変調成分がフォーカスエラー信号に混入する量を低減する技術を開示している。【０００４】  特許文献１に記載の光ディスク装置は、光ディスク上に集光した３つの光ビームの各々についてフォーカスエラー信号を求めて焦点ずれ検出を行い、得られた３つのフォーカスエラー信号に所定の演算を施して、フォーカス制御に利用するフォーカスエラー信号を得る。この結果、光変調成分がキャンセルされた精度のよい信号が得られる。【０００５】  この光ディスク装置は、ディフェレンシャル・プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキング検出部と非点収差方式のフォーカス検出部とを備えている。フォーカス検出部およびトラッキング検出部では、受光部から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成される。【０００６】  図７は従来の受光部６０の構成を示す。受光部６０は３つの受光素子６１〜６３を有している。４分割受光素子６１および６３は、３つの光ビームのうちの２つのサブビームを４分割された領域で受光する。４分割受光素子６２はメインビームを４分割された領域で受光する。図中に記したａ〜ｌは４分割受光素子の各受光領域を示しており、各領域で検出された信号をその受光領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の式となる。【０００７】  （式１）ＦＥ＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ＋Ｇ（ｅ−ｆ＋ｇ−ｈ＋ｉ−ｊ＋ｋ−ｌ）
ここで、Ｇは所定の定数である。【０００８】  ＤＰＰ方式のトラッキング検出を行うために、光ピックアップは、メインビームで検出されるプッシュプル信号の位相と２つのサブビームで検出されるプッシュプル信号の位相が１８０度ずれるように構成されている。そのため、（式１）のようにビーム毎の焦点ずれ信号（例えば、メインビームの焦点ずれ信号はａ−ｂ＋ｃ−ｄである。）を所定の定数を掛けて加算することにより、フォーカスエラー信号ＦＥへ混入したプッシュプル信号（案内溝による光変調信号）がキャンセルされる。これにより信号ＦＥは精度の高い制御信号となる。【０００９】  また、特許文献２に記載の光ディスク装置では、制御部はフォーカスエラー信号ＦＥのレベルを監視し、ＦＥ信号が第１設定値を超えた後、第２設定値より低下したことを条件として焦点の移動を開始させる。これにより、光ディスクの面ぶれが大きい場合でも、フォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動させることができる。
【特許文献１】特開２００４−６３０７３号公報（第８頁から第９頁、図２および図４）
【特許文献２】特開平８−７７５６９号公報（第３頁から第４頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  しかしながら、特許文献１に代表されるような従来の光ピックアップでは、焦点ずれが大きくなるとメインビームの光がサブビームを受光する４分割受光素子に入射するため、フォーカスエラー信号の精度が低くなるという問題があった。フォーカスエラー信号の精度が低いとフォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動することが困難になり、特許文献２に開示された技術を利用しても解消はされない。【００１１】  上述の課題を更に詳しく説明する。図８は、焦点ずれが比較的大きいときに受光部６０上に広がるメインビーム７０の形状を示す。各受光素子は図７と同一の符号を付している。【００１２】  非点収差方式のフォーカス検出方式では、メインビーム７０の焦点ずれが大きいときは受光部６０上のメインビーム７０の形状は軸が４５度傾いた楕円形となる。すると、図８に示すように、メインビーム７０はサブビームの受光領域ｈ、ｊに多く入射し、受光領域ｅ、ｋにもわずかに入射してしまう。【００１３】  （式１）の演算では、信号ｈ、ｊには同じ負の符号が付いており、信号ｅ、ｋには同じ正の符号がついている。よって、これらを式１に代入してもメインビームの混入をキャンセルすることができない。よって出力信号にはオフセットが発生することになる。【００１４】  図９は、メインビームの混入によって乱れたフォーカスエラー信号ＦＥの波形を示す。メインビームの混入の影響は、偽ピーク部８０として示す波形に現れている。偽ピーク部８０は、メインビームが混入することで発生したオフセットにより信号が乱れた結果であり、本来のＳ字状カーブのピーク部に似たピークが生じている。【００１５】  この偽ピーク部８０は、光ディスクで反射された光を受光部に導くための光学系の倍率（光スポットを物点とし、受光部付近の共役像点までの物像間倍率）が小さいと顕著に発生する。その理由は、倍率が小さいとメインビームとサブビームとを検出する各４分割受光素子の間隔が狭くなり、メインビームの光が大きく広がる前に光密度がまだ大きい状態でサブビームの受光領域に入射するためである。【００１６】  次に、このような波形のフォーカスエラー信号では、従来の方法によってはフォーカス制御が可能な範囲まで安定して焦点を移動させることができない。その理由は以下のとおりである。【００１７】  図９に示した電圧値Ｖ１およびＶ２は、上述の特許文献２に開示された第１設定値および第２設定値である。対物レンズを光ディスクに近づけてから、対物レンズを光ディスクから遠ざけるようにフォーカスサーチを行うと、図９において焦点ずれ量が負側から波形をトレースすることになる。【００１８】  フォーカスエラー信号のレベルがＶ１を越え、次にＶ２よりも低下した場合には、フォーカス制御が可能な焦点ずれ量がゼロの原点まで焦点を安定して移動することが可能である。【００１９】  しかしながら、光ディスクの面ぶれが大きい場合には、第１設定値Ｖ１を越えた後、焦点ずれ量が負の方向にもどされる場合がある。すると、信号ＦＥは焦点ずれ量が負の位置の偽ピーク部８０において第２設定値Ｖ２より低下しているため、その位置においてフォーカス制御が開始されてしまう。焦点は記録層上から大きくずれているため、���ォーカス制御は失敗する。【００２０】  本発明は以上の課題を解決するものであって、その目的は、フォーカスエラー信号に偽ピーク部が存在しても、フォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動することができる光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】  本発明による光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記光ディスク装置は、前記第１制御の実行中に、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値との比較結果に基づいて前記第１制御を前記第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する。【００２２】  前記光ディスク装置は、前記第１フォーカス信号のレベルと前記少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御への切り替えを指示する制御部と、指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えていてもよい。【００２３】  前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較してもよい。【００２４】  前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。【００２５】  前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。【００２６】  前記制御部は、前記第２制御の切り替え直後は前記第１フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示し、その後、第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示してもよい。【００２７】  前記制御部は、前記第１フォーカス信号を用いた前記第２制御が安定した後に前記第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示してもよい。【００２８】  本発明による光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、��記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記光ディスク装置は、前記第１制御を前記第２制御に切り替えた後に、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行し、その後、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する。【００２９】  前記光ディスク装置は、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御の開始を指示する制御部と、指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えていてもよい。【００３０】  前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較してもよい。【００３１】  前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。【００３２】  前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。【００３３】  本発明によるプロセッサは、光ディスク装置に実装される。光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記プロセッサは、前記第１制御の実行を指示する処理と、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較する処理と、比較の結果に基づいて前記第１制御を第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理とを実行する。【００３４】  本発明によるプロセッサは、光ディスク装置に実装される。光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、��記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記プロセッサは、前記第１制御の実行を指示する処理と、前記第１制御を前記第２制御に切り替えて、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と、前記第１フォーカス信号に基づく前記第２制御から、前記第２フォーカス信号に基づく前記第２制御への切り替えを指示する処理とを実行する。
【発明の効果】
【００３５】  本発明によれば、記録層に向けて焦点を移動させる第１制御の実行中に、メインビームの反射光に基づいて生成された第１フォーカス信号に基づいて、焦点を記録層に追従させる第２制御に切り替える。その後、メインビームおよびサブビームの反射光に基づいて生成された第２フォーカス信号に基づいて、第２制御を実行する。第１フォーカス信号には、第２フォーカス信号に存在する偽ピーク部が存在しないため、第２制御が可能な範囲まで安定して焦点を移動できる。そしてその後は、第２フォーカス信号を利用した精度の高い第２制御を実行できる。これにより、偽ピーク部が発生しないように光ピックアップ光学系を設計する必要がなくなり、設計自由度が増し、それによって光ピックアップの小型化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１による光ディスク装置１００の構成を示す図である。
【図２】受光部９に形成された各受光素子１３〜１５を示す図である。
【図３】光ディスク装置１００の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】フォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２の時間波形を示す図である。
【図６】実施形態２による光ディスク装置２００の構成を示す図である。
【図７】従来の受光部６０の構成を示す図である。
【図８】焦点ずれが比較的大きいときに受光部６０上に広がるメインビーム７０の形状を示す図である。
【図９】メインビームの混入によって乱れたフォーカスエラー信号ＦＥの波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】  １  光源
３  回折素子
４  ビームスプリッタ
５  対物レンズ
７  アクチュエータ
８  検出レンズ
９  受光部
１０  信号演算部
１１  フォーカスサーボ部
１２  制御部
１００、２００  光ディスク装置
１１０  光ピックアップ
１２０  光ディスクコントローラ（ＯＤＣ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】  以下、添付の図面を参照しながら、本発明の各実施形態を説明する。【００３９】  （実施形態１）
図１は、本実施形態による光ディスク装置１００の構成を示す。光ディスク装置１００は、光ピックアップ１１０と、光ディスクコントローラ（ＯＤＣ）１２０とを有する。なお光ディスク装置１００は、光ディスク６を回転させるスピンドルモータ（図示せず）なども有している。【００４０】  光ピックアップ１１０は、光ディスク６に対してレーザ光を放射し、光ディスク６で反射された光を受けて、その光量に応じた信号を出力する。【００４１】  光ピックアップ１１０は、光源１と、光分岐素子としての回折素子３と、ビームスプリッタ４と、対物レンズ５と、アクチュエータ７と、検出レンズ８と、受光部９とを有している。図において、光源１から光ディスク６までに至る１点鎖線２は光ピックアップ１１０の光学系の光軸を示している。【００４２】  ＯＤＣ１２０は、光ピックアップ１１０から出力された光量信号に基づいて、フォーカス制御、トラッキング制御等のサーボ制御を行いながら、光ディスク６からデータを読み出し、または光ディスク６にデータを書き込むための処理を行う。本発明は主にフォーカス制御技術に関しているため、図１においては主としてフォーカス制御に必要な構成のみを示している。【００４３】  ＯＤＣ１２０は、信号演算部１０と、フォーカスサーボ部１１と、制御部１２とを有している。信号演算部１０は、受光部９から出力された光量信号に対して所定の演算を行う。制御部１２はフォーカスサーボ部１１を制御する。フォーカスサーボ部１１は制御部１２からの指示を受け、アクチュエータ７に印加する電圧を制御して対物レンズ５を光ディスク６の情報面（記録層）に垂直な方向に駆動する。これにより、フォーカスサーボ動作が実現される。図中に記したＦＥ１、ＦＥ２は各々信号名である。【００４４】  ＯＤＣ１２０の各構成要素または複数の構成要素は、回路チップ上に実装される。たとえば制御部１２は、専用のプロセッサとして実装され、または汎用のプロセッサとメモリ（図示せず）に格納されたコンピュータプログラムとの組み合わせによって、後述する処理を行う。これらのプロセッサに、信号演算部１０やフォーカスサーボ部１１の機能を組み込んでもよい。【００４５】  まず、光ディスク装置１００における光の経路を説明する。光源１が発した光は、回折素子３でメインビームと２つのサブビームに分岐される。その後各ビームはビームスプリッタ４を透過し、対物レンズ５により光ディスク６の透明基板を通して記録層に集光されて３つの光ビームスポットが生成される。光ディスク６で反射された光束は、メインビーム、サブビーム共に再び対物レンズ５を経て、ビームスプリッタ４に入射し、そこで反射された光束は検出レンズ８を通過して非点収差を与えられ、受光部９に導かれる。【００４６】  検出レンズ８は通過する光に非点収差を与える。この非点収差は、いわゆる非点収差方式のフォーカス制御を行うために必要である。【００４７】  ここで、受光部９を詳細に説明する。図２は、受光部９に形成された各受光素子１３〜１５を示す。４分割受光素子１３および１５は、３つの光ビームのうちの２つのサブビームを４分割された領域で受光する。４分割受光素子１４はメインビームを４分割された領域で受光する。図��に記したａ〜ｌは４分割受光素子の各受光領域を示す。【００４８】  受光部９で検出された光量信号は信号演算部１０に入力される。信号演算部１０は、受光部９の分割された各領域から出力された光量信号に基づいて、メインビームの焦点と記録層との位置関係、すなわち記録層に対する焦点のずれを示すフォーカスエラー信号ＦＥ１を生成する。さらに信号演算部１０は光量信号に基づいて、メインビームおよびサブビームの各光スポットの焦点ずれを検出した信号に所定の演算を施して得られる第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２を出力する。図２に示した各受光領域名を使って表記すると、信号ＦＥ１、ＦＥ２は以下の式により求められる。【００４９】  ＦＥ１＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ
ＦＥ２＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ＋Ｇ（ｅ−ｆ＋ｇ−ｈ＋ｉ−ｊ＋ｋ−ｌ）
ここで、Ｇは所定の定数である。信号ＦＥ２は、トラックの案内溝による光変調成分が低減された制御精度の高い信号である。【００５０】  フォーカス制御は、光ディスク６の所望の記録層上に光ビームの焦点を追従させるために行われる。フォーカス制御を実現するために、光ディスク装置１００は、まず開ループ制御によってアクチュエータ７に電圧を印加してフォーカスエラー信号ＦＥ１のゼロクロス点近傍（所望の記録層の近傍）まで、すなわちフォーカス制御が十分可能な範囲まで焦点を移動させる。「フォーカス制御が十分可能な範囲」は、光ピックアップ１１０の仕様に応じて決定され、たとえば光ディスク装置１００の出荷時において定められている。光ディスク装置１００は、焦点がフォーカス制御が可能な範囲に到達するとフォーカスサーボループを閉じ、閉ループ制御を行う。【００５１】  ここで、開ループ制御とは、制御部１２の指示に基づいてフォーカスサーボ部１１がアクチュエータ７に電圧を変化させながら対物レンズ５を駆動し、その結果得られる制御信号（本実施形態においてはフォーカスエラー信号ＦＥ１）を制御部１２がモニタしている制御をいう。【００５２】  一方、閉ループ制御とは、制御部１２の指示に基づいてフォーカスサーボ部１１がアクチュエータ７に電圧を印加し、その結果得られる制御信号（本実施形態においてはフォーカスエラー信号ＦＥ２）をフォーカスサーボ部１１が０にするように、さらにアクチュエータ７に印加する電圧を変化させる制御をいう。【００５３】  上述の開ループ制御においては、アクチュエータ７に対する電圧の印加を開始するタイミングは制御部１２から指示される。そして、開ループ制御から閉ループ制御への切り替えもまた、制御部１２の指示に基づいて行われる。【００５４】  本実施形態による光ディスク装置１００の特徴のひとつは、制御部１２が、開ループ制御においてフォーカスエラー信号「ＦＥ１」を利用してフォーカス制御が可能な範囲に到達したか否かを判断し、フォーカス制御が可能な範囲に到達したタイミングで閉ループ制御に切り替えるよう指示することにある。この処理の詳細は後に詳述する。【００５５】  焦点がフォーカス制御が可能な範囲に到達すると、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に指示して、フォーカスエラー信号ＦＥ２に基づいて焦点を記録層に追従させる。フォーカスサーボ部１１は、フォーカスエラー信号ＦＥ２を０にするようにアクチュエータ７の印加電圧を制御する。【００５６】  図３〜５を参照しながら、光ディスク装置１００の詳細な動作を説明する。【００５７】  図３は、光ディスク装置１００の処理の手順を示す。ステップＳ３１において、光ピックアップ１１０は光ディスク装置１００に装填されている光ディスク６にレーザ光を照射する。【００５８】  ステップＳ３２において、反射光を受光した受光部９の出力信号に基づいて、信号演算部１０はフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２を生成する。【００５９】  ステップＳ３３において、制御部１２は、アクチュエータ７の印加電圧を制御してフォーカスエラー信号ＦＥ１のゼロクロス点近傍まで光ビームの焦点を移動させる。この焦点の位置制御が開ループ制御である。【００６０】  そしてステップ��３４において、フォーカスエラー信号ＦＥ１の信号値と基準値とを比較して閉ループ制御の開始タイミング、換言すれば、開ループ制御から閉ループ制御の切り替えタイミングを決定する。【００６１】  本実施形態にかかる光ディスク装置１００の特徴のひとつは、このステップＳ３４の動作にある。より詳しく説明する。図４は、フォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６を示す。横軸は焦点ずれ量、縦軸は信号レベルを表す。Ｖ１は第１基準値、Ｖ２は第２基準値である。【００６２】  図４のフォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６には、フォーカスエラー信号ＦＥ２（図９）の波形に見られる偽ピークは存在しない。したがって、偽ピークを持たないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて閉ループ制御の開始タイミングを決定すれば、フォーカスエラー信号ＦＥ２に偽ピークが存在してもその影響は受けない。【００６３】  フォーカスエラー信号ＦＥ１に基づく閉ループ制御の開始タイミングの決定は以下のように行われる。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥ１が極大値をとった後、その信号レベルがＶ１より小さくなったとき、閉ループ制御を開始する。または、フォーカスエラー信号ＦＥ１が極小値をとった後、信号レベルがＶ２より大きくなったとき、閉ループ制御を開始する。【００６４】  なお、フォーカスエラー信号ＦＥ１にもサブビームに由来する光量成分が含まれ得るが、その影響は無視できる。一般にサブビームの光量は、メインビームの光量の１０分の１以下に設定されているためである。【００６５】  再び図３を参照する。ステップＳ３５において、制御部１２は、決定したタイミングで開ループ制御を閉ループ制御に切り替えるよう、フォーカスサーボ部１１に指示する。開ループ制御を閉ループ制御に切り替える動作は、「フォーカスサーボループを閉じる」動作である。フォーカスサーボ部１１はフォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として閉ループ制御（フォーカスサーボ制御）を開始する。【００６６】  上述のステップＳ３４で行われる閉ループ制御の開始タイミングの決定方法は、他にも種々考えられる。【００６７】  たとえば、フォーカスエラー信号ＦＥ１と２つの基準値Ｖ１、Ｖ２とを時間をおいて順次比較し、その比較結果から閉ループ制御の開始タイミングを決定することも可能である。第１例として、フォーカスエラー信号ＦＥ１が基準電圧よりも高いレベルの第１設定値Ｖ１よりも大きくなり、その後、基準電圧よりも低いレベルの第２設定値よりも小さくなったとき、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に閉ループ制御の開始を指示する。また第２例として、フォーカスエラー信号ＦＥ１が基準電圧よりも低いレベルの第２設定値Ｖ２よりも小さくなり、その後、基準電圧よりも高いレベルの第１設定値Ｖ２よりも大きくなったときに、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に閉ループ制御の開始を指示する。【００６８】  上述の第１例および第２例は、組み合わせて利用することができる。光ビームが照射される側の光ディスク６の面を表面、その反対側の面を裏面とすると、光ディスク６の記録層に対して、表面から裏面の方向に焦点を移動させるときは上記第１例を採用し、逆に裏面から表面の方向に焦点を移動させるときは上記第２例を採用すれば���い。【００６９】  ここで図５を参照しながら、上述の第１例を説明する。【００７０】  図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２の時間波形を示す。横軸が時間、縦軸が信号レベルを表す。便宜上、焦点が記録層に合焦した位置を基準時刻０として示している。【００７１】  まず基準時刻０に至るまでは、光の焦点が遠方から記録層に向かって移動する開ループ制御が行われている。フォーカスエラー信号ＦＥ１のレベルは、時刻ｔ０において基準値Ｖ１を上回る。【００７２】  その後、基準時刻０の後の時刻ｔ１において、フォーカスエラー信号ＦＥ１のレベルは基準値Ｖ２を下回る。この時点で制御部１２は閉ループ制御を開始する。閉ループ制御において利用される信号はフォーカスエラー信号ＦＥ２である。フォーカスサーボ部１１は、制御部１２からの指示に基づき、フォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として用いながら、アクチュエータ７を駆動する。【００７３】  その結果、焦点がフォーカスエラー信号ＦＥ２のゼロクロス点（信号値０）方向に移動され、時刻ｔ２においてゼロクロスした後は記録層上に追従するよう安定的に振動する。時刻ｔ２においてフォーカス制御が安定したということができる。【００７４】  なお、上述の第１例において基準値Ｖ２を０に設定し、第２例において基準値Ｖ１を０に設定すると、フォーカスエラー信号ＦＥ２が基準値Ｖ２を下回ったとき、または基準値Ｖ１を上回ったとき、制御部１２は閉ループ制御に切り替えればよい。このように基準値を設定すると、閉ループ制御は当初から実質的に安定する。【００７５】  また基準値として挙げたＶ１およびＶ２として、フォーカスエラー信号ＦＥ１のピーク値（Ｓ字カーブの極大値および極小値）を設定してもよい。たとえば焦点を１往復させてフォーカスエラー信号ＦＥ１を取得し、その極大値および極小値を取得する。そして制御部１２は、焦点の移動方向との関係を考慮して、極大値を下回ったときまたは極小値を上回ったときに閉ループ制御の開始を指示してもよい。【００７６】  こうして偽ピークを持たないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて閉ループ制御の開始タイミングを決定すれば、制御信号であるフォーカスエラー信号ＦＥ２に偽ピークが存在しても、その影響を受けずに確実かつ安定な開ループ制御が可能になる。【００７７】  （実施形態２）
図６は本実施形態による光ディスク装置２００の構成を示す。図６では、実施形態１にかかる光ディスク装置１００と同じ機能を持つ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。【００７８】  以下、図１の光ディスク装置１００と異なる光ディスク装置２００の構成要素を説明する。【００７９】  信号演算部１０は、メインビームの光スポットの焦点ずれを表す第１のフォーカスエラー信号ＦＥ１、および、メインビーム及びサブビームの各光スポットの焦点ずれを検出した信号に所定の演算を施して得られる第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２を出力する。【００８０】  実施形態１の制御部１２と同様に、制御部１８はフォーカスエラー信号ＦＥ１を利用して閉ループ制御の開始タイミングを決定する。そして制御部１８は、フォーカスサーボ部１７に対し、開ループ制御から閉ループ制御への切り替え直後はフォーカスエラー信号ＦＥ１を制御信号として用いるように指示し、閉ループ制御が安定した後はフォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として用いるように指示する。閉ループ制御系が安定したか否かの判断は、たとえば閉ループ制御の開始後にフォーカスエラー信号ＦＥ１がゼロクロスした時点（図５（ａ）の時刻ｔ２）で安定したと判断してもよい。これにより、早い時点でフォーカスエラー信号ＦＥ１をフォーカスエラー信号ＦＥ２に切り替えることができ、精度の高い制御が可能になる。【００８１】  なお制御部１８は、実施形態１の制御部１２と同様、専用または汎用のプロセッサとして実装される。【００８２】  フォーカスサーボ部１７は制御部１８の指示に従い、フォーカスエラー信号ＦＥ１を制御信号として用いて開ループ制御から閉ループ制御へ切り替え、さらにその後の指示に従って制御信号として用いる信号をフォーカスエラー信号ＦＥ１からＦＥ２へ切り替えてフォーカスサーボ動作を行う。【００８３】  本実施形態の光ディスク装置２００は、偽ピークのないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて、開ループ制御から閉ループ制御への切り替えタイミングを判断する。そして、２つのフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２を利用しない、すなわちフォーカスエラー信号ＦＥ１しか利用しない従来の光ディスク装置と同様の動作が可能である。そして閉ループ制御動作の安定後にフォーカスエラー信号ＦＥ２に切り替えるため、定常状態では高精度なフォーカスサーボ動作が可能となる。【００８４】  また、閉ループ制御開始の判断には制御信号としてフォーカスエラー信号ＦＥ１が選択されて使用されるため、前述の実施形態１の制御部１２と同様、制御部１８はフォーカスエラー信号ＦＥ１と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいてフォーカスサーボ部１７に対し閉ループ制御の開始を指示するように構成されると効果的である。更にまた、制御部１８は２つの設定値Ｖ１、Ｖ２と制御信号であるフォーカスエラー信号ＦＥ１を比較し、その比較結果に基づいてフォーカスサーボ部１７に対し、閉ループ制御動作を指示するように構成すると効果的である。【００８５】  以上のように、本実施形態においては、閉ループ制御時の制御が安定する前と後とにおいて制御信号を切り替えることによって、定常状態でのフォーカスサーボ動作の精度を落と��ことなく、従来と同様の閉ループ制御動作を行うことが可能となった。【００８６】  なお、以上の説明では、本発明の構成要素である制御部またはフォーカスサーボ部はブロック化された個別の機能として説明したが、各々の機能が制御システムのプロセスの１つとして存在するように構成されていても良い。【００８７】  制御部１２は、光ディスク装置１００の全体の動作を総合的に管理するコンピュータによって実現される。制御部１２は、メモリ（図示せず）に格納されたコンピュータプログラムを実行し、このコンピュータプログラムに規定された処理手順に従って光ディスク装置１００の信号演算部１０およびフォーカスサーボ部１１を動作させる。そのような処理手順は、たとえば図３のフローチャートに規定されているとおりである。【００８８】  コンピュータプログラムは、光ディスクに代表される光記録媒体、ＳＤメモリカードに代表される半導体記録媒体、フレキシブルディスクに代表される磁気記録媒体等の記録媒体に記録することができる。記録媒体は光ディスク装置１００に挿入されて、制御部１２の制御に基づいて読み出されてメモリに格納される。なお光ディスク装置１００は、記録媒体１５０を介してのみならず、インターネット等の電気通信回線を介してもコンピュータプログラムを取得できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】  本発明の光ディスク装置は、トラックの案内溝による光変調信号がフォーカスエラー信号へ混入する量を低減するために、３ビームを用いてフォーカス検出を行い、所定の演算を施してフォーカスエラー信号を生成する方式の光ディスク装置に対して有用である。特に、装置の小型化のために検出光学系の倍率が制限される構成の光ディスク装置に対しては有用である。
【図１】
2007032381.tif 000002
【図２】
2007032381.tif 000003
【図３】
2007032381.tif 000004
【図４】
2007032381.tif 000005
【図５】
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【図６】
2007032381.tif 000007
【図７】
2007032381.tif 000008
【図８】
2007032381.tif 000009
【図９】
2007032381.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月13日(2007.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置であって、前記第１制御の実行中に、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値との比較結果に基づいて前記第１制御を前記第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する、光ディスク装置。
【請求項２】
前記第１フォーカス信号のレベルと前記少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御への切り替えを指示する制御部と、
指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えた、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較する、請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２制御の切り替え直後は前記第１フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示し、その後、第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示する、請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号を用いた前記第２制御が安定した後に前記第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示する、請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置であって、前記第１制御を前記第２制御に切り替えた後に、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行し、その後、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する、光ディスク装置。
【請求項９】
前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御の開始を指示する制御部と、
指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えた、請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較する、請求項９に記載の光ディスク装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示する、請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置に実装されるプロセッサであって、
前記第１制御の実行を指示する処理と、
前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較する処理と、
比較の結果に基づいて前記第１制御を第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と
を実行する、プロセッサ。
【請求項１４】
光源と、
前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、
前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、
光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、
前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部と
を備え、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する光ディスク装置に実装されるプロセッサであって、
前記第１制御の実行を指示する処理と、
前記第１制御を前記第２制御に切り替えて、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と、
前記第１フォーカス信号に基づく前記第２制御から、前記第２フォーカス信号に基づく前記第２制御への切り替えを指示する処理と
を実行するプロセッサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して光学的に情報の記録または再生を行う光ディスク装置のフォーカスサーボ制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定速度で回転している光ディスクの記録層上において所望のトラックを光ビームの焦点が追従するためには、光ディスクで反射された光ビームに基づいて、トラッキングずれおよびフォーカスずれを示すトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を検出する必要がある。
【０００３】
フォーカスエラー信号の検出方法は種々開発されており、精度のよいフォーカス制御を行うためには、外乱信号の混入などが少ない精度のよいフォーカスエラー信号を得ることが必要である。たとえば特許文献１は、光ディスクのトラックに形成された案内溝に起因する光変調成分がフォーカスエラー信号に混入する量を低減する技術を開示している。
【０００４】
特許文献１に記載の光ディスク装置は、光ディスク上に集光した３つの光ビームの各々についてフォーカスエラー信号を求めて焦点ずれ検出を行い、得られた３つのフォーカスエラー信号に所定の演算を施して、フォーカス制御に利用するフォーカスエラー信号を得る。この結果、光変調成分がキャンセルされた精度のよい信号が得られる。
【０００５】
この光ディスク装置は、ディフェレンシャル・プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキング検出部と非点収差方式のフォーカス検出部とを備えている。フォーカス検出部およびトラッキング検出部では、受光部から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成される。
【０００６】
図７は従来の受光部６０の構成を示す。受光部６０は３つの受光素子６１〜６３を有している。４分割受光素子６１および６３は、３つの光ビームのうちの２つのサブビームを４分割された領域で受光する。４分割受光素子６２はメインビームを４分割された領域で受光する。図中に記したａ〜ｌは４分割受光素子の各受光領域を示しており、各領域で検出された信号をその受光領域名で表すと、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の式となる。
【０００７】
（式１）  ＦＥ＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ＋Ｇ（ｅ−ｆ＋ｇ−ｈ＋ｉ−ｊ＋ｋ−ｌ）
ここで、Ｇは所定の定数である。
【０００８】
ＤＰＰ方式のトラッキング検出を行うために、光ピックアップは、メインビームで検出されるプッシュプル信号の位相と２つのサブビームで検出されるプッシュプル信号の位相が１８０度ずれるように構成されている。そのため、（式１）のようにビーム毎の焦点ずれ信号（例えば、メインビームの焦点ずれ信号はａ−ｂ＋ｃ−ｄである。）を所定の定数を掛けて加算することにより、フォーカスエラー信号ＦＥへ混入したプッシュプル信号（案内溝による光変調信号）がキャンセルされる。これにより信号ＦＥは精度の高い制御信号となる。
【０００９】
また、特許文献２に記載の光ディスク装置では、制御部はフォーカスエラー信号ＦＥのレベルを監視し、ＦＥ信号が第１設定値を超えた後、第２設定値より低下したことを条件として焦点の移動を開始させる。これにより、光ディスクの面ぶれが大きい場合でも、フォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動させることができる。
【特許文献１】特開２００４−６３０７３号公報（第８頁から第９頁、図２および図４）
【特許文献２】特開平８−７７５６９号公報（第３頁から第４頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に代表されるような従来の光ピックアップでは、焦点ずれが大きくなるとメインビームの光がサブビームを受光する４分割受光素子に入射するため、フォーカスエラー信号の精度が低くなるという問題があった。フォーカスエラー信号の精度が低いとフォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動することが困難になり、特許文献２に開示された技術を利用しても解消はされない。
【００１１】
上述の課題を更に詳しく説明する。図８は、焦点ずれが比較的大きいときに受光部６０上に広がるメインビーム７０の形状を示す。各受光素子は図７と同一の符号を付している。
【００１２】
非点収差方式のフォーカス検出方式では、メインビーム７０の焦点ずれが大きいときは受光部６０上のメインビーム７０の形状は軸が４５度傾いた楕円形となる。すると、図８に示すように、メインビーム７０はサブビームの受光領域ｈ、ｊに多く入射し、受光領域ｅ、ｋにもわずかに入射してしまう。
【００１３】
（式１）の演算では、信号ｈ、ｊには同じ負の符号が付いており、信号ｅ、ｋには同じ正の符号がついている。よって、これらを式１に代入してもメインビームの混入をキャンセルすることができない。よって出力信号にはオフセットが発生することになる。
【００１４】
図９は、メインビームの混入によって乱れたフォーカスエラー信号ＦＥの波形を示す。メインビームの混入の影響は、偽ピーク部８０として示す波形に現れている。偽ピーク部８０は、メインビームが混入することで発生したオフセットにより信号が乱れた結果であり、本来のＳ字状カーブのピーク部に似たピークが生じている。
【００１５】
この偽ピーク部８０は、光ディスクで反射された光を受光部に導くための光学系の倍率（光スポットを物点とし、受光部付近の共役像点までの物像間倍率）が小さいと顕著に発生する。その理由は、倍率が小さいとメインビームとサブビームとを検出する各４分割受光素子の間隔が狭くなり、メインビームの光が大きく広がる前に光密度がまだ大きい状態でサブビームの受光領域に入射するためである。
【００１６】
次に、このような波形のフォーカスエラー信号では、従来の方法によってはフォーカス制御が可能な範囲まで安定して焦点を移動させることができない。その理由は以下のとおりである。
【００１７】
図９に示した電圧値Ｖ１およびＶ２は、上述の特許文献２に開示された第１設定値および第２設定値である。対物レンズを光ディスクに近づけてから、対物レンズを光ディスクから遠ざけるようにフォーカスサーチを行うと、図９において焦点ずれ量が負側から波形をトレースすることになる。
【００１８】
フォーカスエラー信号のレベルがＶ１を越え、次にＶ２よりも低下した場合には、フォーカス制御が可能な焦点ずれ量がゼロの原点まで焦点を安定して移動することが可能である。
【００１９】
しかしながら、光ディスクの面ぶれが大きい場合には、第１設定値Ｖ１を越えた後、焦点ずれ量が負の方向にもどされる場合がある。すると、信号ＦＥは焦点ずれ量が負の位置の偽ピーク部８０において第２設定値Ｖ２より低下しているため、その位置においてフォーカス制御が開始されてしまう。焦点は記録層上から大きくずれているため、フォーカス制御は失敗する。
【００２０】
本発明は以上の課題を解決するものであって、その目的は、フォーカスエラー信号に偽ピーク部が存在しても、フォーカス制御が可能な範囲まで焦点を安定して移動することができる光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記光ディスク装置は、前記第１制御の実行中に、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値との比較結果に基づいて前記第１制御を前記第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する。
【００２２】
前記光ディスク装置は、前記第１フォーカス信号のレベルと前記少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御への切り替えを指示する制御部と、指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えていてもよい。
【００２３】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較してもよい。
【００２４】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。
【００２５】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。
【００２６】
前記制御部は、前記第２制御の切り替え直後は前記第１フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示し、その後、第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示してもよい。
【００２７】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号を用いた前記第２制御が安定した後に前記第２フォーカス信号を用いて前記第２制御を行うことを指示してもよい。
【００２８】
本発明による光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記光ディスク装置は、前記第１制御を前記第２制御に切り替えた後に、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行し、その後、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御を実行する。
【００２９】
前記光ディスク装置は、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記第２制御の開始を指示する制御部と、指示に基づいて前記第１制御および前記第２制御を切り替えて実行するフォーカスサーボ部とをさらに備えていてもよい。
【００３０】
前記少なくとも１つの基準値は、第１基準値と、前記第１基準値より小さい第２基準値を含んでおり、前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルを、前記第１基準値および前記第２基準値とそれぞれ比較してもよい。
【００３１】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第１基準値より大きくなり、その後前記第２基準値より小さくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。
【００３２】
前記制御部は、前記第１フォーカス信号のレベルが前記第２基準値より小さくなり、その後前記第１基準値より大きくなったときは、前記第２制御への切り替えを指示してもよい。
【００３３】
本発明によるプロセッサは、光ディスク装置に実装される。光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記プロセッサは、前記第１制御の実行を指示する処理と、前記第１フォーカス信号のレベルと少なくとも１つの基準値とを比較する処理と、比較の結果に基づいて前記第１制御を第２制御に切り替え、前記第２フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理とを実行する。
【００３４】
本発明によるプロセッサは、光ディスク装置に実装される。光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光をメインビームおよび少なくとも１つのサブビームに分岐する光分岐素子と、前記メインビームおよび前記サブビームを集光する集光素子と、光ディスクの記録層において反射された前記メインビームおよび前記サブビームをそれぞれ受光する複数の受光素子を有する受光部であって、各受光素子は複数の受光領域を有し、各受光領域は受けた光の量に応じた信号を出力する受光部と、前記メインビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて、前記メインビームの焦点と前記記録層との位置関係を示す第１フォーカス信号を生成し、前記メインビームの反射光および前記サブビームの反射光を受けた各受光領域の信号に基づいて第２フォーカス信号を生成する演算部とを備えている。前記光ディスク装置は、前記記録層に対してフォーカス制御が可能な範囲まで前記焦点を移動させる第１制御を実行し、前記焦点を前記記録層に追従させる前記第２制御を実行する。前記プロセッサは、前記第１制御の実行を指示する処理と、前記第１制御を前記第２制御に切り替えて、前記第１フォーカス信号に基づいて前記第２制御の実行を指示する処理と、前記第１フォーカス信号に基づく前記第２制御から、前記第２フォーカス信号に基づく前記第２制御への切り替えを指示する処理とを実行する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、記録層に向けて焦点を移動させる第１制御の実行中に、メインビームの反射光に基づいて生成された第１フォーカス信号に基づいて、焦点を記録層に追従させる第２制御に切り替える。その後、メインビームおよびサブビームの反射光に基づいて生成された第２フォーカス信号に基づいて、第２制御を実行する。第１フォーカス信号には、第２フォーカス信号に存在する偽ピーク部が存在しないため、第２制御が可能な範囲まで安定して焦点を移動できる。そしてその後は、第２フォーカス信号を利用した精度の高い第２制御を実行できる。これにより、偽ピーク部が発生しないように光ピックアップ光学系を設計する必要がなくなり、設計自由度が増し、それによって光ピックアップの小型化が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の各実施形態を説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態による光ディスク装置１００の構成を示す。光ディスク装置１００は、光ピックアップ１１０と、光ディスクコントローラ（ＯＤＣ）１２０とを有する。なお光ディスク装置１００は、光ディスク６を回転させるスピンドルモータ（図示せず）なども有している。
【００３８】
光ピックアップ１１０は、光ディスク６に対してレーザ光を放射し、光ディスク６で反射された光を受けて、その光量に応じた信号を出力する。
【００３９】
光ピックアップ１１０は、光源１と、光分岐素子としての回折素子３と、ビームスプリッタ４と、対物レンズ５と、アクチュエータ７と、検出レンズ８と、受光部９とを有している。図において、光源１から光ディスク６までに至る１点鎖線２は光ピックアップ１１０の光学系の光軸を示している。
【００４０】
ＯＤＣ１２０は、光ピックアップ１１０から出力された光量信号に基づいて、フォーカス制御、トラッキング制御等のサーボ制御を行いながら、光ディスク６からデータを読み出し、または光ディスク６にデータを書き込むための処理を行う。本発明は主にフォーカス制御技術に関しているため、図１においては主としてフォーカス制御に必要な構成のみを示している。
【００４１】
ＯＤＣ１２０は、信号演算部１０と、フォーカスサーボ部１１と、制御部１２とを有している。信号演算部１０は、受光部９から出力された光量信号に対して所定の演算を行う。制御部１２はフォーカスサーボ部１１を制御する。フォーカスサーボ部１１は制御部１２からの指示を受け、アクチュエータ７に印加する電圧を制御して対物レンズ５を光ディスク６の情報面（記録層）に垂直な方向に駆動する。これにより、フォーカスサーボ動作が実現される。図中に記したＦＥ１、ＦＥ２は各々信号名である。
【００４２】
ＯＤＣ１２０の各構成要素または複数の構成要素は、回路チップ上に実装される。たとえば制御部１２は、専用のプロセッサとして実装され、または汎用のプロセッサとメモリ（図示せず）に格納されたコンピュータプログラムとの組み合わせによって、後述する処理を行う。これらのプロセッサに、信号演算部１０やフォーカスサーボ部１１の機能を組み込んでもよい。
【００４３】
まず、光ディスク装置１００における光の経路を説明する。光源１が発した光は、回折素子３でメインビームと２つのサブビームに分岐される。その後各ビームはビームスプリッタ４を透過し、対物レンズ５により光ディスク６の透明基板を通して記録層に集光されて３つの光ビームスポットが生成される。光ディスク６で反射された光束は、メインビーム、サブビーム共に再び対物レンズ５を経て、ビームスプリッタ４に入射し、そこで反射された光束は検出レンズ８を通過して非点収差を与えられ、受光部９に導かれる。
【００４４】
検出レンズ８は通過する光に非点収差を与える。この非点収差は、いわゆる非点収差方式のフォーカス制御を行うために必要である。
【００４５】
ここで、受光部９を詳細に説明する。図２は、受光部９に形成された各受光素子１３〜１５を示す。４分割受光素子１３および１５は、３つの光ビームのうちの２つのサブビームを４分割された領域で受光する。４分割受光素子１４はメインビームを４分割された領域で受光する。図中に記したａ〜ｌは４分割受光素子の各受光領域を示す。
【００４６】
受光部９で検出された光量信号は信号演算部１０に入力される。信号演算部１０は、受光部９の分割された各領域から出力された光量信号に基づいて、メインビームの焦点と記録層との位置関係、すなわち記録層に対する焦点のずれを示すフォーカスエラー信号ＦＥ１を生成する。さらに信号演算部１０は光量信号に基づいて、メインビームおよびサブビームの各光スポットの焦点ずれを検出した信号に所定の演算を施して得られる第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２を出力する。図２に示した各受光領域名を使って表記すると、信号ＦＥ１、ＦＥ２は以下の式により求められる。
【００４７】
ＦＥ１＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ
ＦＥ２＝ａ−ｂ＋ｃ−ｄ＋Ｇ（ｅ−ｆ＋ｇ−ｈ＋ｉ−ｊ＋ｋ−ｌ）
ここで、Ｇは所定の定数である。信号ＦＥ２は、トラックの案内溝による光変調成分が低減された制御精度の高い信号である。
【００４８】
フォーカス制御は、光ディスク６の所望の記録層上に光ビームの焦点を追従させるために行われる。フォーカス制御を実現するために、光ディスク装置１００は、まず開ループ制御によってアクチュエータ７に電圧を印加してフォーカスエラー信号ＦＥ１のゼロクロス点近傍（所望の記録層の近傍）まで、すなわちフォーカス制御が十分可能な範囲まで焦点を移動させる。「フォーカス制御が十分可能な範囲」は、光ピックアップ１１０の仕様に応じて決定され、たとえば光ディスク装置１００の出荷時において定められている。光ディスク装置１００は、焦点がフォーカス制御が可能な範囲に到達するとフォーカスサーボループを閉じ、閉ループ制御を行う。
【００４９】
ここで、開ループ制御とは、制御部１２の指示に基づいてフォーカスサーボ部１１がアクチュエータ７に電圧を変化させながら対物レンズ５を駆動し、その結果得られる制御信号（本実施形態においてはフォーカスエラー信号ＦＥ１）を制御部１２がモニタしている制御をいう。
【００５０】
一方、閉ループ制御とは、制御部１２の指示に基づいてフォーカスサーボ部１１がアクチュエータ７に電圧を印加し、その結果得られる制御信号（本実施形態においてはフォーカスエラー信号ＦＥ２）をフォーカスサーボ部１１が０にするように、さらにアクチュエータ７に印加する電圧を変化させる制御をいう。
【００５１】
上述の開ループ制御においては、アクチュエータ７に対する電圧の印加を開始するタイミングは制御部１２から指示される。そして、開ループ制御から閉ループ制御への切り替えもまた、制御部１２の指示に基づいて行われる。
【００５２】
本実施形態による光ディスク装置１００の特徴のひとつは、制御部１２が、開ループ制御においてフォーカスエラー信号「ＦＥ１」を利用してフォーカス制御が可能な範囲に到達したか否かを判断し、フォーカス制御が可能な範囲に到達したタイミングで閉ループ制御に切り替えるよう指示することにある。この処理の詳細は後に詳述する。
【００５３】
焦点がフォーカス制御が可能な範囲に到達すると、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に指示して、フォーカスエラー信号ＦＥ２に基づいて焦点を記録層に追従させる。フォーカスサーボ部１１は、フォーカスエラー信号ＦＥ２を０にするようにアクチュエータ７の印加電圧を制御する。
【００５４】
図３〜５を参照しながら、光ディスク装置１００の詳細な動作を説明する。
【００５５】
図３は、光ディスク装置１００の処理の手順を示す。ステップＳ３１において、光ピックアップ１１０は光ディスク装置１００に装填されている光ディスク６にレーザ光を照射する。
【００５６】
ステップＳ３２において、反射光を受光した受光部９の出力信号に基づいて、信号演算部１０はフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２を生成する。
【００５７】
ステップＳ３３において、制御部１２は、アクチュエータ７の印加電圧を制御してフォーカスエラー信号ＦＥ１のゼロクロス点近傍まで光ビームの焦点を移動させる。この焦点の位置制御が開ループ制御である。
【００５８】
そしてステップＳ３４において、フォーカスエラー信号ＦＥ１の信号値と基準値とを比較して閉ループ制御の開始タイミング、換言すれば、開ループ制御から閉ループ制御の切り替えタイミングを決定する。
【００５９】
本実施形態にかかる光ディスク装置１００の特徴のひとつは、このステップＳ３４の動作にある。より詳しく説明する。図４は、フォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６を示す。横軸は焦点ずれ量、縦軸は信号レベルを表す。Ｖ１は第１基準値、Ｖ２は第２基準値である。
【００６０】
図４のフォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６には、フォーカスエラー信号ＦＥ２（図９）の波形に見られる偽ピークは存在しない。したがって、偽ピークを持たないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて閉ループ制御の開始タイミングを決定すれば、フォーカスエラー信号ＦＥ２に偽ピークが存在してもその影響は受けない。
【００６１】
フォーカスエラー信号ＦＥ１に基づく閉ループ制御の開始タイミングの決定は以下のように行われる。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥ１が極大値をとった後、その信号レベルがＶ１より小さくなったとき、閉ループ制御を開始する。または、フォーカスエラー信号ＦＥ１が極小値をとった後、信号レベルがＶ２より大きくなったとき、閉ループ制御を開始する。
【００６２】
なお、フォーカスエラー信号ＦＥ１にもサブビームに由来する光量成分が含まれ得るが、その影響は無視できる。一般にサブビームの光量は、メインビームの光量の１０分の１以下に設定されているためである。
【００６３】
再び図３を参照する。ステップＳ３５において、制御部１２は、決定したタイミングで開ループ制御を閉ループ制御に切り替えるよう、フォーカスサーボ部１１に指示する。開ループ制御を閉ループ制御に切り替える動作は、「フォーカスサーボループを閉じる」動作である。フォーカスサーボ部１１はフォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として閉ループ制御（フォーカスサーボ制御）を開始する。
【００６４】
上述のステップＳ３４で行われる閉ループ制御の開始タイミングの決定方法は、他にも種々考えられる。
【００６５】
たとえば、フォーカスエラー信号ＦＥ１と２つの基準値Ｖ１、Ｖ２とを時間をおいて順次比較し、その比較結果から閉ループ制御の開始タイミングを決定することも可能である。第１例として、フォーカスエラー信号ＦＥ１が基準電圧よりも高いレベルの第１設定値Ｖ１よりも大きくなり、その後、基準電圧よりも低いレベルの第２設定値よりも小さくなったとき、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に閉ループ制御の開始を指示する。また第２例として、フォーカスエラー信号ＦＥ１が基準電圧よりも低いレベルの第２設定値Ｖ２よりも小さくなり、その後、基準電圧よりも高いレベルの第１設定値Ｖ２よりも大きくなったときに、制御部１２はフォーカスサーボ部１１に閉ループ制御の開始を指示する。
【００６６】
上述の第１例および第２例は、組み合わせて利用することができる。光ビームが照射される側の光ディスク６の面を表面、その反対側の面を裏面とすると、光ディスク６の記録層に対して、表面から裏面の方向に焦点を移動させるときは上記第１例を採用し、逆に裏面から表面の方向に焦点を移動させるときは上記第２例を採用すればよい。
【００６７】
ここで図５を参照しながら、上述の第１例を説明する。
【００６８】
図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２の時間波形を示す。横軸が時間、縦軸が信号レベルを表す。便宜上、焦点が記録層に合焦した位置を基準時刻０として示している。
【００６９】
まず基準時刻０に至るまでは、光の焦点が遠方から記録層に向かって移動する開ループ制御が行われている。フォーカスエラー信号ＦＥ１のレベルは、時刻ｔ０において基準値Ｖ１を上回る。
【００７０】
その後、基準時刻０の後の時刻ｔ１において、フォーカスエラー信号ＦＥ１のレベルは基準値Ｖ２を下回る。この時点で制御部１２は閉ループ制御を開始する。閉ループ制御において利用される信号はフォーカスエラー信号ＦＥ２である。フォーカスサーボ部１１は、制御部１２からの指示に基づき、フォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として用いながら、アクチュエータ７を駆動する。
【００７１】
その結果、焦点がフォーカスエラー信号ＦＥ２のゼロクロス点（信号値０）方向に移動され、時刻ｔ２においてゼロクロスした後は記録層上に追従するよう安定的に振動する。時刻ｔ２においてフォーカス制御が安定したということができる。
【００７２】
なお、上述の第１例において基準値Ｖ２を０に設定し、第２例において基準値Ｖ１を０に設定すると、フォーカスエラー信号ＦＥ２が基準値Ｖ２を下回ったとき、または基準値Ｖ１を上回ったとき、制御部１２は閉ループ制御に切り替えればよい。このように基準値を設定すると、閉ループ制御は当初から実質的に安定する。
【００７３】
また基準値として挙げたＶ１およびＶ２として、フォーカスエラー信号ＦＥ１のピーク値（Ｓ字カーブの極大値および極小値）を設定してもよい。たとえば焦点を１往復させてフォーカスエラー信号ＦＥ１を取得し、その極大値および極小値を取得する。そして制御部１２は、焦点の移動方向との関係を考慮して、極大値を下回ったときまたは極小値を上回ったときに閉ループ制御の開始を指示してもよい。
【００７４】
こうして偽ピークを持たないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて閉ループ制御の開始タイミングを決定すれば、制御信号であるフォーカスエラー信号ＦＥ２に偽ピークが存在しても、その影響を受けずに確実かつ安定な開ループ制御が可能になる。
【００７５】
（実施形態２）
図６は本実施形態による光ディスク装置２００の構成を示す。図６では、実施形態１にかかる光ディスク装置１００と同じ機能を持つ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
以下、図１の光ディスク装置１００と異なる光ディスク装置２００の構成要素を説明する。
【００７７】
信号演算部１０は、メインビームの光スポットの焦点ずれを表す第１のフォーカスエラー信号ＦＥ１、および、メインビーム及びサブビームの各光スポットの焦点ずれを検出した信号に所定の演算を施して得られる第２のフォーカスエラー信号ＦＥ２を出力する。
【００７８】
実施形態１の制御部１２と同様に、制御部１８はフォーカスエラー信号ＦＥ１を利用して閉ループ制御の開始タイミングを決定する。そして制御部１８は、フォーカスサーボ部１７に対し、開ループ制御から閉ループ制御への切り替え直後はフォーカスエラー信号ＦＥ１を制御信号として用いるように指示し、閉ループ制御が安定した後はフォーカスエラー信号ＦＥ２を制御信号として用いるように指示する。閉ループ制御系が安定したか否かの判断は、たとえば閉ループ制御の開始後にフォーカスエラー信号ＦＥ１がゼロクロスした時点（図５（ａ）の時刻ｔ２）で安定したと判断してもよい。これにより、早い時点でフォーカスエラー信号ＦＥ１をフォーカスエラー信号ＦＥ２に切り替えることができ、精度の高い制御が可能になる。
【００７９】
なお制御部１８は、実施形態１の制御部１２と同様、専用または汎用のプロセッサとして実装される。
【００８０】
フォーカスサーボ部１７は制御部１８の指示に従い、フォーカスエラー信号ＦＥ１を制御信号として用いて開ループ制御から閉ループ制御へ切り替え、さらにその後の指示に従って制御信号として用いる信号をフォーカスエラー信号ＦＥ１からＦＥ２へ切り替えてフォーカスサーボ動作を行う。
【００８１】
本実施形態の光ディスク装置２００は、偽ピークのないフォーカスエラー信号ＦＥ１を用いて、開ループ制御から閉ループ制御への切り替えタイミングを判断する。そして、２つのフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２を利用しない、すなわちフォーカスエラー信号ＦＥ１しか利用しない従来の光ディスク装置と同様の動作が可能である。そして閉ループ制御動作の安定後にフォーカスエラー信号ＦＥ２に切り替えるため、定常状態では高精度なフォーカスサーボ動作が可能となる。
【００８２】
また、閉ループ制御開始の判断には制御信号としてフォーカスエラー信号ＦＥ１が選択されて使用されるため、前述の実施形態１の制御部１２と同様、制御部１８はフォーカスエラー信号ＦＥ１と所定の設定値とを比較し、その比較結果に基づいてフォーカスサーボ部１７に対し閉ループ制御の開始を指示するように構成されると効果的である。更にまた、制御部１８は２つの設定値Ｖ１、Ｖ２と制御信号であるフォーカスエラー信号ＦＥ１を比較し、その比較結果に基づいてフォーカスサーボ部１７に対し、閉ループ制御動作を指示するように構成すると効果的である。
【００８３】
以上のように、本実施形態においては、閉ループ制御時の制御が安定する前と後とにおいて制御信号を切り替えることによって、定常状態でのフォーカスサーボ動作の精度を落とすことなく、従来と同様の閉ループ制御動作を行うことが可能となった。
【００８４】
なお、以上の説明では、本発明の構成要素である制御部またはフォーカスサーボ部はブロック化された個別の機能として説明したが、各々の機能が制御システムのプロセスの１つとして存在するように構成されていても良い。
【００８５】
制御部１２は、光ディスク装置１００の全体の動作を総合的に管理するコンピュータによって実現される。制御部１２は、メモリ（図示せず）に格納されたコンピュータプログラムを実行し、このコンピュータプログラムに規定された処理手順に従って光ディスク装置１００の信号演算部１０およびフォーカスサーボ部１１を動作させる。そのような処理手順は、たとえば図３のフローチャートに規定されているとおりである。
【００８６】
コンピュータプログラムは、光ディスクに代表される光記録媒体、ＳＤメモリカードに代表される半導体記録媒体、フレキシブルディスクに代表される磁気記録媒体等の記録媒体に記録することができる。記録媒体は光ディスク装置１００に挿入されて、制御部１２の制御に基づいて読み出されてメモリに格納される。なお光ディスク装置１００は、記録媒体１５０を介してのみならず、インターネット等の電気通信回線を介してもコンピュータプログラムを取得できる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の光ディスク装置は、トラックの案内溝による光変調信号がフォーカスエラー信号へ混入する量を低減するために、３ビームを用いてフォーカス検出を行い、所定の演算を施してフォーカスエラー信号を生成する方式の光ディスク装置に対して有用である。特に、装置の小型化のために検出光学系の倍率が制限される構成の光ディスク装置に対しては有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態１による光ディスク装置１００の構成を示す図である。
【図２】受光部９に形成された各受光素子１３〜１５を示す図である。
【図３】光ディスク装置１００の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】フォーカスエラー信号ＦＥ１の波形１６を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２の時間波形を示す図である。
【図６】実施形態２による光ディスク装置２００の構成を示す図である。
【図７】従来の受光部６０の構成を示す図である。
【図８】焦点ずれが比較的大きいときに受光部６０上に広がるメインビーム７０の形状を示す図である。
【図９】メインビームの混入によって乱れたフォーカスエラー信号ＦＥの波形を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  光源
３  回折素子
４  ビームスプリッタ
５  対物レンズ
７  アクチュエータ
８  検出レンズ
９  受光部
１０  信号演算部
１１  フォーカスサーボ部
１２  制御部
１００、２００  光ディスク装置
１１０  光ピックアップ
１２０  光ディスクコントローラ（ＯＤＣ）
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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