(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出する算出器と、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量を用いて前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正推定値を算出する推定器と、を有し、
前記コントローラは、前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを前記収差補正推定値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行することを特徴とするフォーカシング制御装置。
【請求項２】
前記算出器は、さらに前記１の記録層及び前記他の記録層からの反射光強度の比を算出し、前記コントローラは、前記対物レンズの合焦位置をサーボ制御するとともに、前記フォーカスジャンプに先立ち、前記サーボ制御のサーボ利得を前記反射光強度の比に応じて調整することを特徴とする請求項１記載のフォーカシング制御装置。
【請求項３】
前記対物レンズの開口数は０．８以上であることを特徴とする請求項１記載のフォーカシング制御装置。
【請求項４】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成するステップと、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出するステップと、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量から前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正値を推定するステップと、
前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを当該収差補正推定値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記算出するステップは、さらに前記１の記録層及び前記他の記録層からの反射光強度の比を算出し、前記制御するステップは、前記対物レンズの合焦位置をサーボ制御し、前記フォーカスジャンプを実行するステップは、前記フォーカスジャンプに先立ち、前記サーボ制御のサーボ利得を前記反射光強度の比に応じて調整することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出する算出器と、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量を用いて前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正推定値を算出する推定器と、を有し、
前記コントローラは、前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを前記１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と前記収差補正推定値との中間値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行することを特徴とするフォーカシング制御装置。
【請求項７】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出する算出器と、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量を用いて前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正推定値を算出する推定器と、を有し、
前記コントローラは、前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを前記１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と前記収差補正推定値との略中央値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行することを特徴とするフォーカシング制御装置。
【請求項８】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成するステップと、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出するステップと、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量から前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正推定値を算出するステップと、
前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを前記１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と前記収差補正推定値との中間値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、前記記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び前記反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、
前記光検出器の検出信号から前記光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、
前記光検出器の検出信号から前記反射光ビームの収差量を生成するステップと、
前記フォーカスエラー値に基づいて前記対物レンズの合焦位置を制御するとともに前記収差量に基づいて前記収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、
前記対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときの前記フォーカスエラー値の変化から前記１の記録層及び前記他の記録層間の層間距離を算出するステップと、
前記層間距離及び前記１の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正量から前記他の記録層に合焦せしめたときの前記収差補正ユニットの収差補正推定値を算出するステップと、
前記１の記録層から前記他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、前記収差補正ユニットを前記１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と前記収差補正推定値との略中央値に調整した後、前記フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の記録層を有する多層記録媒体に照射する光ビームをフォーカシングし、多層記録媒体からの反射光ビームの収差補正をなす光ピックアップのフォーカシング制御装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）は動画像、コンピュータアプリケーションやデータなどのデジタルデータの記録再生に活用されるべく開発された光記録媒体である。例えば、直径１２センチメートル（ｃｍ）のディスク片面に、ＣＤ（コンパクトディスク）の約７倍のデータを記録することができる。光ディスクの大容量化、高密度化には光源の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）の増大が有効である。さらに、光ディスクの大容量化の手法として、記録層を多層化した多層光ディスクの開発が進められている。
【０００３】
記録時又は再生時において、記録層上に形成され、光ビームが透過する透明カバー層の厚さの変化によって球面収差が発生し、記録再生信号の劣化原因となるることはよく知られている。透明カバー層の厚み誤差に対して発生する球面収差量は次式で表され、例えば、Ｊ．ブラットによるアプライドオプティクス（１９９７年）第３６巻、Ｎｏ．３２、8459頁（J. Bratt: Applied Optics, Vol.36, No.32, p8459(1997)）に開示されている。特に、対物レンズの開口数が０．６以上の場合には、高次収差が無視できなくなり、８次の球面収差まで考慮する必要がある。
【０００４】
Ｗ80＝−５（ｎ6−１）ＮＡ8・ΔＴ／１２８ｎ7・λ
ここで、ｎはカバー層の屈折率、ＮＡは対物レンズの開口数、ΔＴはカバー層の厚み誤差、λは光源の波長である。
従って、開口数の大きな対物レンズ、特に、開口数が０．８以上の対物レンズを用いた多層光ディスクの記録再生装置において問題が生じる。多層ディスクの記録又は再生時においては、いずれかの記録層にレーザ光ビームをフォーカシングし、収差補正をなした状態でその記録層に信号を記録し、又はその記録層から信号を再生する。記録又は再生時においては、照射光ビームの合焦位置を当該記録層から他の記録層へ変更する場合があり、このように照射光ビームの合焦位置を記録層間で移送することを、一般にフォーカスジャンプと称する。かかるフォーカスジャンプを行う場合、フォーカスジャンプ先の当該他の記録層においては、上記した収差量の式から明らかなように、開口数の大きな対物レンズを用いた場合では、大きな球面収差が生じる。この球面収差は、記録又は再生データ信号の信号品質を劣化させるだけではなく、フォーカシングやトラッキング等のドライブシステムの制御に関わる信号をも劣化させる。
【０００５】
従来のフォーカシング及び収差補正のアルゴリズムでは、記録又は再生を行う記録層に対してフォーカス引き込みが行われ、次に、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、アドレス等の制御情報の取得などの動作が行われる。この後、アドレス信号や再生信号が最良となるように球面収差補正がなされた後、記録又は再生が実行される。第１の記録層に対して球面収差補正がなされた状態で第２の記録層にフォーカスジャンプした場合のフォーカスエラー信号強度をディスク表面からの深さに対して図１に示す。フォーカス位置を深さ方向に移動させたとき、フォーカスエラー信号は焦点ずれに対してＳ字形状の特性を示す。すなわち、合焦位置を中心にＳ字形状のフォーカスエラー信号（以下、Ｓ字形状波形又はＳ字波形という）が得られる。なお、この際、フォーカスサーボループを開いた状態で対物レンズの焦点移動がなされる。図に示すように、第２の記録層に対応するＳ字波形は強度が小さく、波形がつぶれて検出されている。このようなＳ字波形では第２の記録層に対してフォーカス引き込みを行うことは難しく、フォーカスジャンプに失敗してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高ＮＡ（開口数）対物レンズ及び収差補正機能を有する光ピックアップに対しても確実なフォーカス制御が可能なフォーカシング制御装置及びその方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるフォーカシング制御装置は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、を有し、コントローラは、１の記録層から他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを当該他の記録層に対する収差補正値に調整した後、フォーカスジャンプを実行することを特徴としている。
【０００８】
本発明によるフォーカシング制御装置は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに当該収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときのフォーカスエラー値の変化から当該１の記録層及び当該他の記録層間の層間距離を算出する算出器と、層間距離及び当該１の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正量を用いて当該他の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正推定値を算出する推定器と、を有し、コントローラは、当該１の記録層から当該他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを当該収差補正推定値に調整した後、フォーカスジャンプを実行することを特徴としている。
【０００９】
本発明によるフォーカシング制御装置は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに当該収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、複数の記録層の各々に合焦せしめたときの各収差補正量を格納するメモリと、を有し、コントローラは、当該１の記録層から当該他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを当該他の記録層に関する格納された収差補正量に調整した後、フォーカスジャンプを実行することを特徴としている。
【００１０】
本発明によるフォーカシング制御装置は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御装置であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成する第１生成器と、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成する第２生成器と、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するコントローラと、対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときのフォーカスエラー値の変化から１の記録層及び他の記録層間の層間距離を算出する算出器と、層間距離及び１の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正量を用いて他の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正推定値を算出する推定器と、を有し、コントローラは、１の記録層から他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と収差補正推定値との中間値に調整した後、フォーカスジャンプを実行することを特徴としている。
【００１１】
本発明によるフォーカシング制御方法は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成するステップと、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、１の記録層から他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを当該他の記録層に対する収差補正値に調整した後、フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明によるフォーカシング制御方法は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成するステップと、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに当該収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときのフォーカスエラー値の変化から当該１の記録層及び当該他の記録層間の層間距離を算出するステップと、層間距離及び当該１の記録層に合焦せしめたときの当該収差補正ユニットの収差補正量から当該他の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正値を推定するステップと、当該１の記録層から当該他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを当該収差補正推定値に調整した後、フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明によるフォーカシング制御方法は、複数の記録層を有する多層記録媒体の記録層に光ビームを合焦せしめる対物レンズ、記録層からの反射光ビームの収差を補正する収差補正ユニット、及び反射光ビームを受光する光検出器を含む光ピックアップのフォーカシング制御方法であって、光検出器の検出信号から光ビームのフォーカスエラー値を生成するステップと、光検出器の検出信号から反射光ビームの収差量を生成するステップと、フォーカスエラー値に基づいて対物レンズの合焦位置を制御するとともに収差量に基づいて収差補正ユニットの収差補正量を制御するステップと、対物レンズの合焦位置を１の記録層から他の記録層に変更せしめたときのフォーカスエラー値の変化から１の記録層及び他の記録層間の層間距離を算出するステップと、層間距離及び１の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正量から他の記録層に合焦せしめたときの収差補正ユニットの収差補正推定値を算出するステップと、１の記録層から他の記録層へのフォーカスジャンプに際し、収差補正ユニットを１の記録層に合焦せしめたときの収差補正値と収差補正推定値との中間値に調整した後、フォーカスジャンプを実行するステップと、を有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
［第１の実施例］
図２は、本発明の第１の実施例であるフォーカシング制御装置２０の構成を示すブロック図である。
【００１５】
光ピックアップ１９内に設けられたレーザ光源１１は、例えば、波長λ＝４００ナノメートル(ｎｍ)のレーザ光を発する。レーザ光源１１から射出された光ビームはコリメータレンズ１２により平行光ビームにされる。平行光ビームは、ビームスプリッタ１３、収差補正ユニット１４を経て、対物レンズ１５により集光されて光ディスク５に照射される。照射された光ビームは光ディスク５により反射され、反射光は対物レンズ１５で集光され、収差補正ユニット１４、ビームスプリッタ１３を経て光検出器１７で検出される。
【００１６】
収差補正ユニット１４は、球面収差を補正するための２枚レンズから構成されたビームエキスパンダである。ビームエキスパンダにはビームエキスパンダ・アクチュエータ（図示しない）が設けられている。ビームエキスパンダ・アクチュエータは、ボイスコイル、圧電素子、モータ等を内蔵しており、供給電流又は供給電圧を変化させることにより２枚のレンズの位置を変化させることができる。これによって収差補正ユニット１４の収差補正量を調整することができる。
【００１７】
対物レンズ１５の開口数ＮＡは０．８であり、対物レンズ１５には対物レンズ・アクチュエータ（図示しない）が設けられている。この対物レンズ・アクチュエータは、例えば複数の板バネとボイスコイルを有している。
光検出器１７により、反射光が検出され、電気信号に変換される。当該検出信号は信号処理回路２１に供給され、記録層に記録されたデータ信号やアドレス情報信号等の読取信号が生成されるとともに、フォーカスエラー信号（ＦＥ）、トラッキングエラー信号（ＴＥ）等の誤差信号が生成される。これら誤差信号（ＦＥ、ＴＥ等）はコントローラ２３に供給される。コントローラ２３は、上記誤差信号に基づいて対物レンズ・ドライバ２５を介して対物レンズアクチュエータを作動せしめ、対物レンズ１５を駆動することによって、フォーカシング、トラッキング制御等のサーボループが形成され、サーボ制御が実行される。また、コントローラ２３は、照射光ビームの合焦位置を記録層間で変更するフォーカスジャンプを実行する。
【００１８】
また、コントローラ２３は、信号処理回路２１からの読取信号に基づいて収差補正量の推定値を算出する。例えば、当該収差補正推定値は読取ＲＦ信号のエンベロープ振幅を用いて算出される。コントローラ２３は、算出した収差補正推定値に応じて、エキスパンダ・ドライバ２７を介して収差補正ユニット１４を駆動し、収差補正制御をなす。
【００１９】
コントローラ２３には、収差補正ユニット１４の収差補正量、収差補正推定値、後述する層間距離やＳ字波形強度等の種々のデータ、基準値、閾値、パラメータ値等を格納するためのメモリ２９が接続されている。
図３は、多層光ディスク５の構造、特に、記録層部分を拡大して模式的に示す断面図である。なお、２つの記録層を有する再生専用光ディスクを例として示す。
【００２０】
光ディスク５は、直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネートなどの樹脂基板４１、２つの記録層（Ｌ１、Ｌ２）４３、カバー層４５からなる。また、第１及び第２の記録層Ｌ１、Ｌ２（反射層）の間にはスペーサ層４６が形成されている。スペーサ層４６は厚さが約２０μｍの光硬化性樹脂からなる。スペーサ層４６は、２つの記録層を隔てるスペーサとして機能するとともに、その表面に微小な凹凸がスパイラル又は同心円状に形成されて情報データを担う機能を併せ持つ。第１及び第２の記録層Ｌ１、Ｌ２は、例えば銀、アルミニウムをそれぞれ主成分としている。カバー層４５は、厚さが約９０μｍの透明樹脂からなり、記録層を保護する。光ビームは、カバー層４５側から照射される。
【００２１】
各記録層Ｌ１、Ｌ２には（１，７）変調によって変調されたデジタル信号が記録されている。情報データを構成するピット列の形状は、最短ピット長が０．１５９μｍ、トラックピッチが０．３μｍとなるように形成されている。このとき、１層当たりの記録容量は２５ＧＢである。
次に、図４に示すフローチャートを参照してコントローラ２３が実行するフォーカス制御について説明する。
【００２２】
光ディスク５がフォーカシング制御装置２０を有する記録再生装置に装填されると、スピンドルモータが動作し、光ディスク５を回転させるとともに光ピックアップ１９がディスク内周側に移動する。続いて、対物レンズ１５は、所定の速度で光ビームの光軸方向に駆動され、焦点位置の走査がなされる（ステップＳ１１）。なお、この際、収差補正ユニット１４のビームエキスパンダは駆動範囲の中立位置に設定されている。当該中立位置は、予め定められた位置、あるいは予め各記録層に対して求めた収差補正量の中間値に対応した位置であってもよい。
【００２３】
上記焦点位置の走査によって記録層Ｌ１、Ｌ２に対応するフォーカスエラーのＳ字波形を検出し、それらのゼロクロス点から光学長を算出する。従って、スペーサ層４６の屈折率を用いて層間距離を算出することができる（ステップＳ１２）。得られたＳ字波形及び層間距離はメモリ２９に格納される（ステップＳ１３）。
【００２４】
次に、対物レンズ・アクチュエータを駆動し、第１の記録層Ｌ１へのフォーカス引き込みを行う。フォーカスクローズが完了（ステップＳ１４）した後、トラッキングエラー信号に基づきトラッキング引き込みを行う。トラッキングクローズが完了（ステップＳ１５）した後、エンベロープ振幅が最大になるようにビームエキスパンダを構成する２つのレンズの位置を変化させ、収差補正を行う（ステップＳ１６）。この第１の記録層Ｌ１に対して球面収差が最適に補正されたときのビームエキスパンダに印加された補正値（すなわち、電圧値、電流値など）をメモリ２９に格納する（ステップＳ１７）。なお、このとき、ビームエキスパンダの補正値を用いてカバー層厚の設計値からのずれ量を知ることができる。換言すれば、当該ずれ量を設計値から減算することによってカバー層厚を算出することができる。ただし、この値は絶対値ではなくピックアップ固有の収差を含んだ値である。また、上記した焦点位置の走査を光ディスク５の外部から第１の記録層まで行い、光ディスク５の表面位置に対応するＳ字波形及び第１の記録層に対応するＳ字波形を検出することによってもカバー層厚を算出することができる。
【００２５】
コントローラ２３は、層間距離を用いて第２の記録層Ｌ２に対するビームエキスパンダ補正推定値を算出し、メモリ２９に格納する（ステップＳ１８）。次に、第１の記録層Ｌ１の再生動作を実行する（ステップＳ１９）。コントローラ２３は、フォーカスジャンプを行うか否かを判別し（ステップＳ２０）、フォーカスジャンプを行う場合には、第１の記録層Ｌ１に対するフォーカス及びトラッキングサーボを解除（オープン）する（ステップＳ２１）。算出されたビームエキスパンダ補正推定値を用いて第２の記録層Ｌ２に対してビームエキスパンダを調整（粗調）する（ステップＳ２２）。この後、対物レンズ・アクチュエータを駆動し、第２の記録層Ｌ２へフォーカシングすることによってフォーカスジャンプを実行する（ステップＳ２３）。
【００２６】
このときの第１及び第２の記録層に対応するＳ字波形を図５に示す。第２の記録層に対応するＳ字波形は強度も大きく波形も良好であり、フォーカス引き込みを支障無く行うことができる。
第１の記録層Ｌ１の場合と同様に、第２の記録層Ｌ２に対するフォーカス引き込み及びトラッキング引き込みを行い（ステップＳ２４及びステップＳ２５）、これらが完了した後、球面収差補正が最適になるようにビームエキスパンダを調整する（ステップＳ２６）。第２の記録層Ｌ２の再生動作を実行し（ステップＳ２７）、フォーカスジャンプ制御を終了する。
【００２７】
上記した手順により、高ＮＡ対物レンズを用いた光ピックアップであっても、確実なフォーカスジャンプを実行することができる。
なお、２層ディスクに限らず、３層以上の記録層を有する多層ディスクにも容易に拡張して適用することが可能である。
［第２の実施例］
本発明の第２の実施例について以下に説明する。なお、フォーカシング制御装置２０の構成は第１の実施例と同様である。
【００２８】
図６は、本実施例における光ディスク５の構造、特に、記録層部分を拡大して模式的に示す断面図である。なお、４つの記録層を有する再生専用光ディスクを例として示す。
光ディスク５は、直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネートなどの樹脂基板４１、４つの記録層（Ｌ１〜Ｌ４）４３、カバー層４５からなる。また、各記録層Ｌ１〜Ｌ４（反射層）の間にはスペーサ層４６が形成されている。スペーサ層４６は厚さが約１０μｍの光硬化性樹脂からなる。スペーサ層４６は、２つの記録層を隔てるスペーサとして機能するとともに、その表面に微小な凹凸がスパイラル又は同心円状に形成されて情報データを担う機能を併せ持つ。記録層Ｌ１、Ｌ２は、例えば酸化チタンを主成分とし、記録層Ｌ３は銀を、Ｌ４はアルミニウムを主成分としている。カバー層４５は、厚さが約８５μｍの透明樹脂からなり、記録層を保護する。光ビームは、カバー層４５側から照射される。
【００２９】
図７に示すフローチャートを参照してコントローラ２３が実行するフォーカス制御について説明する。
第１の実施例の場合と同様に、対物レンズ１５の焦点位置を走査し（ステップＳ３１）、各記録層Ｌ１〜Ｌ４に関するＳ字波形及び層間距離を検出し、格納する。さらに、本実施例においては、各記録層Ｌ１〜Ｌ４に関するフォーカス加算信号をも検出し、格納する（ステップＳ３２）。フォーカス加算信号は、光検出器１７の全受光信号であり、光検出器１７が例えば４つの受光素子からなる４分割検出器の場合は、全ての（すなわち、４つの）受光素子の検出信号の和信号である。このフォーカス加算信号によって各記録層の反射率の違いを検出することができる。
【００３０】
本実施例は、４つの記録層（Ｌ１〜Ｌ４）のうち任意の２つの記録層間でフォーカスジャンプを行う場合に適用できるが、第１の記録層Ｌ１から第２の記録層Ｌ２へフォーカスジャンプを行う場合を例として以下に説明する。
第１の記録層Ｌ１へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了（ステップＳ３３）した後、ビームエキスパンダの収差補正を最適化する（ステップＳ３４）。この第１の記録層Ｌ１に対して球面収差が最適に補正されたときのビームエキスパンダ補正値をメモリ２９に格納する（ステップＳ３５）。
【００３１】
コントローラ２３は、層間距離を用いて第２の記録層Ｌ２に対するビームエキスパンダ補正推定値を算出し、格納する（ステップＳ３６）。さらに、本実施例においては、上記したフォーカス加算信号を用いて記録層間の反射率の比を求め、この比に応じてフォーカスジャンプを行う際の第２の記録層Ｌ２に対するフォーカスサーボゲインの調整量を算出し、格納する（ステップＳ３７）。
【００３２】
次に、第１の記録層Ｌ１の再生動作を実行する（ステップＳ３８）。コントローラ２３は、フォーカスジャンプを行うか否かを判別し（ステップＳ３９）、フォーカスジャンプを行う場合には、第１の記録層Ｌ１に対するフォーカス及びトラッキングサーボを解除（オープン）する（ステップＳ４０）。算出されたビームエキスパンダ補正推定値を用いて第２の記録層Ｌ２に対してビームエキスパンダを調整（粗調）する（ステップＳ４１）。さらに、第２の記録層Ｌ２に対するフォーカスサーボゲイン調整量によりゲイン調整を行う（ステップＳ４２）
次に、第２の記録層Ｌ２に対するフォーカス引き込み及びトラッキング引き込みを行い、これらが完了（ステップＳ４３）した後、球面収差補正が最適になるようにビームエキスパンダを調整する（ステップＳ４４）。第２の記録層Ｌ２の再生動作を実行し（ステップＳ４５）、フォーカスジャンプ制御を終了する。
【００３３】
上記した手順により、確実なフォーカス制御をなすことができる。
なお、４層ディスクに限らず、多層ディスクにも容易に拡張して適用することが可能である。
［第３の実施例］
本発明の第３の実施例について以下に説明する。なお、フォーカシング制御装置２０の構成は第１、第２の実施例と同様である。
【００３４】
図８に示すフローチャートを参照してコントローラ２３が実行するフォーカス制御について説明する。
第１、第２の実施例の場合と同様に、対物レンズ１５の焦点位置を走査し（ステップＳ５１）、各記録層Ｌ１〜Ｌ４に関するＳ字波形及び層間距離を検出し、格納する。さらに、本実施例においては、各記録層Ｌ１〜Ｌ４に関するフォーカス加算信号をも検出し、格納する（ステップＳ５２）。フォーカス加算信号は、光検出器１７の全受光信号であり、光検出器１７が例えば４つの受光素子からなる４分割検出器の場合は、全ての（すなわち、４つの）受光素子の検出信号の和信号である。このフォーカス加算信号によって各記録層の反射率の違いを検出することができる。
【００３５】
本実施例は、４つの記録層（Ｌ１〜Ｌ４）のうち任意の２つの記録層間でフォーカスジャンプを行う場合に適用できるが、第１の記録層Ｌ１から第２の記録層Ｌ２へフォーカスジャンプを行う場合を例として以下に説明する。
第１の記録層Ｌ１へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了（ステップＳ５３）した後、ビームエキスパンダの収差補正を最適化する（ステップＳ５４）。この第１の記録層Ｌ１に対して球面収差が最適に補正されたときのビームエキスパンダ補正値をメモリ２９に格納する（ステップＳ５５）。
【００３６】
コントローラ２３は、層間距離を用いて第２の記録層Ｌ２に対するビームエキスパンダ補正推定値を算出し、格納する（ステップＳ５６）。さらに、本実施例においては、上記したフォーカス加算信号を用いて記録層間の反射率の比を求め、この比に応じてフォーカスジャンプを行う際の第２の記録層Ｌ２に対するフォーカスサーボゲインの調整量を算出し、格納する（ステップＳ５７）。
【００３７】
次に、第１の記録層Ｌ１の再生動作を実行する（ステップＳ５８）。コントローラ２３は、フォーカスジャンプを行うか否かを判別し（ステップＳ５９）、フォーカスジャンプを行う場合には、第１の記録層Ｌ１に対するフォーカス及びトラッキングサーボを解除（オープン）する（ステップＳ６０）。
【００３８】
そして、メモリ２９に格納された第１の記録層Ｌ１に対してのビームエキスパンダ補正値と、算出されたビームエキスパンダ補正推定値との中間の値、好ましくは略中央値にビームエキスパンダを調整する（ステップＳ６１）。ここで略中央値をしたのは、前記ビームエキスパンダ補正値とビームエキスパンダ補正推定値との中間値に対してある程度（少なくとも±１０％）の許容範囲があるからである。ＤＶＤ規格では、２層ディスクの反射率を１８〜３０％と規定している。これは、反射率差が２倍以内（つまり、反射強度差が６ｄＢ以内）であれば、ドライブ設計が成り立つことに起因している。したがって、Ｓ字波形の大きさが必ずしも等しくなくても、各層の反射強度差が６ｄＢ以内であればドライブ設計は破綻しない。
【００３９】
この後、対物レンズ・アクチュエータを駆動し、第２の記録層Ｌ２へフォーカシングすることによってフォーカスジャンプを実行する（ステップＳ６２）。
【００４０】
このときの第１及び第２の記録層に対応するＳ字波形を図９に示す。第１及び第２の記録層に対応するＳ字波形は強度も大きく波形も良好であり、フォーカス引き込みを支障無く行うことができる。
【００４１】
そして、第２の記録層Ｌ２に対するフォーカス引き込みを行い（ステップＳ６３）、完了した後、算出されたビームエキスパンダ補正推定値を用いて第２の記録層Ｌ２に対してビームエキスパンダを調整（粗調）する（ステップＳ６４）。
【００４２】
次に、第２の記録層Ｌ２に対するトラッキング引き込みを行い（ステップＳ６５）、完了した後、球面収差補正が最適になるようにビームエキスパンダを調整する（ステップＳ６６）。第２の記録層Ｌ２の再生動作を実行し（ステップＳ６７）、フォーカスジャンプ制御を終了する。
【００４３】
上記した手順により、確実なフォーカス制御をなすことができる。
なお、４層ディスクに限らず、多層ディスクにも容易に拡張して適用することが可能である。
【００４４】
この第３の実施例において、ビームエキスパンダを略中間値に調整したのは、仮にフォーカスジャンプに失敗した場合でも、別（ジャンプ元）の記録層に移動することが可能になり、システムが破綻することが無いからである。もし、ジャンプ先の記録層を最適にしてフォーカスジャンプに失敗した場合は、ジャンプ元の記録層に戻ることも出来ないため、イニシャライズからやり直す必要が出てくることとなる。
以上詳細に説明したように、高記録密度の多層ディスクに対して、高ＮＡ対物レンズを有する光ピックアップを用いた場合であっても、確実なフォーカス制御をなすことができる。
【００４５】
なお、３層以上の記録層を有する多層ディスクの場合では、全ての記録層間でのフォーカスジャンプに対して上記した動作を行う必要はなく、適宜フォーカスジャンプが必要な記録層に対して動作を行うようにすることも設計の範囲内である。また、全ての記録層に対して層間距離及び／又は反射率を測定する必要はなく、一部の記録層に対して測定を行うようにしてもよい。さらに、この場合、測定を行わない他の記録層に対しては、当該一部の記録層に対する測定値を用いた外挿や他のアルゴリズムにより算出又は推定するようにしてもよい。
【００４６】
上記した実施例において、ビームエキスパンダで構成された収差補正ユニットを例に説明したが、これに限らない。例えば、液晶等の電気光学効果を利用した収差補正素子を用いてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高ＮＡ対物レンズ及び収差補正機能を有する光ピックアップに対しても確実なフォーカス制御が可能なフォーカシング制御装置及びその方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１記録層に対して球面収差補正がなされた状態で第２記録層にフォーカスジャンプした場合のフォーカスエラー信号強度をディスク表面からの深さに対して示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例であるフォーカシング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】２つの記録層を有する光ディスクの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例であるフォーカシング制御装置におけるフォーカス制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す手順によりフォーカスジャンプを実行した場合の第１及び第２の記録層に対応するＳ字波形を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例における４つの記録層を有する光ディスクの構造を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるフォーカス制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施例におけるフォーカス制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】図８に示す手順によりフォーカスジャンプを実行した場合の第１及び第２の記録層に対応するＳ字波形を模式的に示す図である。
【主要部分の符号の説明】
５  光ディスク
１４  収差補正ユニット
１５  対物レンズ
１７  光検出器
１９  光ピックアップ
２０  フォーカシング制御装置
２１  信号処理回路
２３  コントローラ
２５  対物レンズ・ドライバ
２７  エキスパンダ・ドライバ
２９  メモリ
４１  樹脂基板
４３  記録層
４５  カバー層
４６  スペーサ層
【図１】
0003995993.tif 000002
【図２】
0003995993.tif 000003
【図３】
0003995993.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003995993.tif 000007
【図７】
0003995993.tif 000008
【図８】
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【図９】
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