CN1303596C - 光记录/再现装置和焦点控制方法 - Google Patents

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Abstract

光记录/再现装置，能在单层光盘和多层光盘的目标记录层上聚焦。在记录介质中在作为目标的信息记录层上控制聚焦时，首先根据目标信息记录层的保护层(覆盖层)厚度设置球面象差校正状态。或者，根据多层信息记录层的保护层(覆盖层)的平均厚度设置球面象差校正状态。通过按光轴方向移动物镜执行聚焦搜索操作。该操作过程中，观察聚焦误差信号的极性和作为反射光信息产生的反射光强度信号电平，用于执行聚焦。

Description

光记录/再现装置和焦点控制方法
技术领域
本发明涉及光记录/再现装置及其焦点控制方法。
背景技术
以下所列的文献用作以下说明的参考文献。
参考文献(1)：S.Kubota，“Aplanatic condition required toreproduce jitter-free signals in optical disk system，”Appl.Opt.Vol.26，pp.3961-3973(1987)。
参考文献(2)：I.Ichimura，F.Maeda，K.Osato，K.Yamamoto，and Y.Kasami，“Optical disk recording using a GaN blue-violet laser diode，”Jpn.J.Appl.Phys.Vol.39，pp.937-942(1999)。
参考文献(3)：M.Itonaga，F.Ito，K.Matsuzaki，S.Chaen，K.Oishi，T.Ueno，and A.Nishizawa，“NA＝0.85 single objective lens for ahigh density optical disk system，”Digest of International Symposium onOptical Memory，Taipei，pp.26-27(2001)。
参考文献(4)：T.Ariyoshi，T.Shimano，and K.Maruyama，“0.85-NA single-objective lens using aberration-compensationmethods，”Digest of International Symposium on Optical Memory，Taipei，pp.268-269(2001)。
参考文献(5)：S.Ohtaki，N.Murao，M.Ogasawara，and M.Iwasaki，“The application of a liquid crystal panel for the 15 Gbyteoptical disk systems，”Jpn.J.Appl.Phys.38，pp1744-1749(1999)。
参考文献(6)：M.Iwasaki，M.Ogasawara，and S.Ohtaki，“Anew liquid crystal panel for spherical aberration compensation，”Digestof Optical Data Storage Topical Meeting，SPIE 4342，pp.103-105(2001)。
参考文献(7)：K.Osato，I.Ichimura，F.Maeda，k.Yamamoto，and Y.Kasami，“Progress in optical disk recording with over 20GB ofcapacity，”Tech.Digest of Optical Data Storage Topical Meeting，Whistler，PP，15-17(2000)。
参考文献(8)：T.Shimano，M.Umeda，and T.Ariyoshi，“Spherical aberration detection in the optical pickups for high-densitydigital versatile discs，”Jpn.J.Appl.Phys.40，pp.2292-2295(2001)。
已知的用作记录和再现数字数据的记录介质的光盘(包括光磁盘)，例如有，CD(压缩磁盘)、MD(小磁盘)和DVD(数字通用磁盘)。光盘是记录介质的通用技术术语，其中，用塑料保护的金属膜盘接收和反射激光束，使激光束变化以产生要读出的信号。
光盘有两种类型，其中一种是只再现型光盘，公知的只再现型光盘例如有：CD、或DVD-ROM。其中另一种是能记录用户数据的可记录型光盘，公知的可记录型光盘例如有：MD、CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW、DVD+RW，或DVD-RAM。可记录型光盘中，用例如光-磁记录、相变记录、和颜料-层变化记录来记录数据。颜料-层变化记录作为数据只能记录一次而不能重写的一次写入记录也是已知的，因此，它适合在数据存储中使用。另一方面，光-磁记录和相变记录能重写数据，能用于记录例如音乐、图像、游戏和应用程序等内容数据。
而且，近年来开发的叫作DVR(数据和图像记录)的高密度光盘的存储容量明显地增大。
例如，在这些类型的光盘上执行记录和再现的光记录/再现装置的光盘驱动中，当用φ指示记录介质上的圆点尺寸、用λ指示激光束的波长、用NA指示物镜的数值孔径时，给出以下的等式(等式(1))：
φ＝λ/NA                           等式(1)
这表明，用较短的波长光源或较大的物镜数值孔径能减小圆点尺寸φ，由此实现高密度记录。
在例如光盘的光记录/再现装置中用的物镜设计成，使物镜具有相对于记录介质的某个透射保护层(覆盖层)的最小波前象差。在CD驱动中，例如，物镜相对于1.2mm的CD的覆盖层厚度进行优化。而且，在DVD驱动中，物镜相对于0.6mm的DVD的覆盖层厚度进行优化。
在具有双层结构的信息记录层的DVD的驱动中，用数值孔径为0.6的物镜，和用波长为650nm的红色激光二极管作为光源。
物镜相对于覆盖层的不同厚度的误差用参考文献(1)中提供的以下等式(等式(2))表示：
W 40 = Δt ( n 2 - 1 ) NA 4 8 n 3 等式(2)
式中Δt表示覆盖层的厚度变化，n表示折射率。
例如，如果允许的球面象差值(W40)是λ/4，那么DVD驱动允许的覆盖层厚度变化(Δt)是±27μm。就DVD驱动中用的双层光盘而言，两层信息记录层之间的距离最好确定为40μm，使其落入上述的误差范围内。
参考文献(2)公开了用具有较短波长的光源和具有较高数值孔径的物镜来实现大容量光盘驱动的方法。该光盘驱动用具有0.85数值孔径的双透镜和兰-紫罗兰色激光二极管，以获得具有22GB以上的大容量的DVD-尺寸的光盘。
近来，用单透镜作物镜代替双透镜，并使数值孔径达到0.85。与双透镜比较，用单透镜可以获得更大的工作距离。该技术已经在参考文献(3)和(4)中公开。
参考文献(3)和(4)中公开光盘驱动需要从等式(2)得出的不大于±4μm的精确的覆盖层厚度。
参考文献(2)中公开的具有大数值孔径的光盘驱动中，为了达到正如在DVD驱动中的双层光盘的相同的驱动，则要求层间距离为20μm，以防止信息信号的层间干扰。为此，覆盖层的厚度误差范围不在±4μm内。
而且，公开号为No.2000-131603的日本未审查专利申请公开了一种方法，通过设置一个放大镜来补偿覆盖层厚度随着信息层数量改变而变化所引起的球面象差。而且，在参考文献(5)和(6)中也公开了用液晶元件进行有效补偿的方法。
然而，当用放大镜或液晶元件的球面象差补偿设定值与目标信息记录层用的覆盖层厚度所要求的球面象差补偿值不同时，由于产生光聚焦误差信号而干扰球面象差，造成负面影响，使聚焦操作困难。
特别是，在具有两层或多层信息记录层的光记录介质上执行聚焦控制时，每层目标信息记录层的球面象差补偿必须是最佳的。
为此，需要用一种适当的方法将激光束聚焦到焦点，以便能用具有例如NA＝0.85的大数值孔径的物镜选取多层光记录介质的一层确定的信息记录层。
而且，在实际的光记录/再现装置中，可以存在装载单层信息记录层记录介质和装载多层信息记录层记录介质的两种情况。由此，为了进行聚焦控制，必须预先确定信息记录层的数量，以便在要求的信息记录层上执行聚焦操作。
例如光盘的记录介质固定在例如卡盘中的情况下，通过机械或光学检测卡盘中设置的检测孔的存在来确定信息记录层的数量，以区别光盘类型。但是如果光盘不固定在卡盘中，则可以用其他的检测方法。
发明内容
考虑到这些情况，本发明的目的是，在单层或多层记录介质的信息记录层上实现适当的聚焦控制。特别是，用具有大数值孔径的物镜时，本发明提供一种在例如大容量的光盘上聚焦的合适方法。
本发明的光记录/再现装置，通过将激光束投射到具有单层信息记录层或多层信息记录层的记录介质上来记录和再现信息，本发明的光记录/再现装置包括：物镜装置，具有预定的数值孔径，物镜装置设置成激光束的输出端；补偿光学装置，用于补偿由记录介质的信息记录层上设置的透明保护层厚度引起的球面象差；移动装置，用于沿光轴移动物镜；反射束检测装置，用于检测记录介质反射的激光束和输出反射的激光束信息；确定装置，用于确定作为反射束信息产生的聚焦误差信号的正输出和负输出的极性的不同，和所述作为反射束信息产生的聚焦误差信号的输出电平，其中该确定装置输出聚焦误差信号与预定的正输出电平的阈值和预定的负输出电平的阈值中的每一个的比较结果，该比较结果作为聚焦误差信号的极性信息；和聚焦控制装置，用于在根据特定透明保护层的厚度优化补偿光学装置的状态下，根据来自确定装置的确定信息，通过利用移动装置沿光轴移动物镜装置，来执行聚焦操作。
该情况下，物镜装置具有至少为0.8的数值孔径。
确定装置输出在预定的正电平和预定的负电平的聚焦误差信号的阈值的比较结果，比较结果作为聚焦误差信号的极性信息。
聚焦控制装置按移动装置移动物镜装置的方向和确定装置获得的聚焦误差信号的极性信息的发生顺序在目标信息记录层上执行聚焦操作。
聚焦控制装置按移动装置移动物镜装置的方向和按确定装置获得的聚焦误差信号的极性信息的发生顺序和数量在目标信息记录层上执行聚焦操作。
聚焦控制装置根据对应记录介质的多层信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度真正调节补偿光学装置的设置。这里，平均厚度作为特定的透明保护层的厚度。
或者，聚焦控制装置根据记录介质的多层信息记录层中是聚焦操作目标的一层信息记录层上所设置的透明保护层的厚度调节补偿光学装置的设置。这里，透明保护层的厚度作为特定的透明保护层厚度。
首先在记录介质的多层信息记录层之一上执行聚焦操作，然后在另一个信息记录层上执行聚焦操作的情况下，在根据特定的透明保护层的厚度优化补偿光学装置优化状态下，通过用移动装置沿光轴移动物镜装置，基于从确定装置获得的确定信息，聚焦控制装置在其他的信息记录层上执行聚焦操作。
在那种情况下，聚焦控制装置根据其他信息记录层所设置的透明保护层的厚度调节相关的补偿光学装置的设置。这里，透明保护层的厚度作为特定的透明保护层厚度。
或者，聚焦控制装置根据一层信息记录层和其他信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度实质上调节相关的补偿光学装置的设置。这里，平均厚度作为特定的透明保护层的厚度。
光记录/再现装置还包括优化装置，用于在目标信息记录层上执行聚焦操作后，响应再现信号或球面象差误差信号优化补偿光学装置的补偿量。再现信号或球面象差误差信号作为反射的激光束信息。
本发明的聚焦控制方法是，在将激光束投射到具有单层信息记录层或多层信息记录层的记录介质上来记录和再现信息的光记录/再现装置中，在目标信息记录层上执行聚焦操作的方法。方法包括：根据特定的透明保护层的厚度，调节补偿光学装置的设置来进行优化，补偿光学装置用于补偿由记录介质的信息记录层的透明保护层的厚度所引起的球面象差；在使具有预定的数值孔径的物镜沿光轴移动时，确定聚焦误差信号的正输出和负输出的极性的不同和聚焦误差信号的输出电平，所述聚焦误差信号是作为来自记录介质的激光束的反射束信息而获得的，物镜设置成激光束的输出端，其中通过对聚焦误差信号与预定的正输出电平的阈值和预定的负输出电平的阈值中的每一个相比较来确定聚焦误差信号的极性，比较的结果作为聚焦误差信号的极性的确定信息；和根据由确定步骤获得的确定信息执行聚焦操作。
该情况下，物镜具有至少是0.8的数值孔径。
而且，通过比较在预定的正电平和预定的负电平的聚焦误差信号的阈值来确定聚焦误差信号的极性，比较结果作为关于聚焦误差信号的极性的确定信息。
按物镜移动方向和按确定步骤获得的聚焦误差信号的极性信息的发生顺序在目标信息记录层上执行聚焦操作。
而且，按物镜移动方向和按确定步骤获得的聚焦误差信号的极性信息的发生顺序和数量在目标信息记录层上执行聚焦操作。
补偿光学装置根据为记录介质的相应多层信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度进行充分调节。这里，平均厚度作为特定的透明保护层的厚度。
或者，补偿光学装置根据记录介质的多层信息记录层之一的透明保护层的厚度进行调节，信息记录层是聚焦操作的目标。这里，透明保护层的厚度作为特定的透明保护层的厚度。
首先在记录介质的多层信息记录层之一上执行聚焦操作，然后在另一个信息记录层上执行聚焦操作的情况下，在根据特定的透明保护层厚度进行补偿光学装置的设置优化的状态下，移动物镜；然后确定聚焦误差信号的极性和反射束强度信号的电平，获得的聚焦误差信号作为来自记录介质的激光束的反射束信息，产生的反射束强度信号作为反射束信息；和在确定装置获得的确定信息基础上，在其他信息记录层上执行聚焦操作。
该情况下，补偿光学装置根据其他信息记录层的透明保护层的厚度进行调节。这里，透明保护层的厚度作为特定的透明保护层的厚度。
或者，聚焦控制装置根据一层信息记录层和其他信息记录层所设置的每一透明保护层的平均厚度充分调节补偿光学装置的设置。这里，平均厚度作为特定的透明保护层的厚度。
方法还包括，在目标信息记录层上执行聚焦操作后，补偿光学装置响应再现信号或球面象差误差信号优化补偿量。再现信号或球面象差误差信号作为反射束信息。
按本发明，在记录介质的目标信息记录层上执行聚焦控制时，首先根据目标信息记录层的透明保护层(覆盖层)的厚度调节球面象差补偿。或者，可以根据对应的多层信息记录层的透明保护层(覆盖层)的平均厚度调节球面象差补偿。
然后，物镜沿光轴移动，执行聚焦操作。观察作为反射束信息而产生的聚焦误差信号的极性和反射束强度信号的电平，以便执行聚焦操作。
通过物镜沿光轴移动使聚焦点移过信息记录层时，获得S-曲线，即，聚焦误差信号。聚焦误差信号的极性检测允许检测信息记录层的数量和目标信息记录层的聚焦定时。
而且，在根据对应多层信息记录层的透明保护层(覆盖层)的平均厚度进行补偿调节的状态下执行聚焦搜索操作时，在作为焦点检测的等效电平处，S-曲线，即聚焦误差信号移过信息记录层。根据按透镜的移动方向的极性发生顺序，可以检测目标信息记录层的聚焦定时。而且，S-曲线的发生数量允许检测信息记录层的数量。
如果在根据与目标信息记录层的透明保护层(覆盖层)的厚度进行球面象差补偿的调节的状态下执行聚焦搜索操作，那么，作为焦点检测的具有大振幅的S-曲线移过目标信息记录层。因此，极性检测允许准确检测目标信息记录层的聚焦定时。
附图说明
图1是显示按本发明实施例的用于记录和再现的光盘的层结构示意图；
图2是按本发明实施例的物镜的示意图；
图3是按本发明实施例的光学系统的示意图；
图4是显示接本发明实施例的液晶元件的电极图形的示意图；
图5是显示按本发明实施例的对球面象差进行充分补偿的波前示意图；
图6是显示按本发明实施例的光检测元件的光检测图形的示意图；
图7是按本发明的实施例的记录/再现装置的框图；
图8A到图8C显示出按本发明实施例的响应物镜移动获得的聚焦误差信号示意图；
图9是显示用按本发明实施例的象散方法的光检测元件中的聚焦误差信号的光检测状态的示意图；
图10是显示用按本发明实施例的利用第一聚焦控制的双层光盘的操作波形的示意图；
图11是显示用按本发明实施例的利用第一聚焦控制的单层光盘的操作波形的示意图；
图12是用按本发明实施例的第一聚焦控制的操作流程图；
图13是显示用按本发明实施例的利用第二聚焦控制在L1层上聚焦的过程中获得的操作波形的示意图；
图14是用按本发明实施例的利用第二聚焦控制在L1层上聚焦的操作流程图；
图15是显示用按本发明实施例的利用第二聚焦控制在L0层上聚焦的过程中获得的操作波形的示意图；
图16是用按本发明实施例的利用第二聚焦控制在L0层上聚焦的操作流程图；
图17是用按本发明实施例的第三聚焦控制的操作流程图。
具体实施方式
按以下顺序说明本发明的实施例。
1，光盘的层结构
2，记录/再现装置的结构
3，球面象差补偿状态和S-曲线
4，第一聚焦控制
5，第二聚焦控制
6，第三聚焦控制
7，聚焦操作后的优化。
1，光盘的层结构
以下将说明作为本实施例的记录/再现装置中用于记录和再现光盘的单层光盘和双层光盘。
本实施例的光盘属于高密度光盘范围，例如，近年来开发的DVR，包括0.1mm厚的覆盖层(透明保护层：衬底)。
按该光盘，通过组合405nm波长的激光器(即，兰色激光器)和0.85-NA物镜来记录和再现相变标记。将0.32μm轨道间距、0.12μm/比特的线性密度和64KB(千字节)的数据块尺寸定义为一个记录/再现单元，以获得62％的格式效率。这种情况下，直径为12cm的光盘具有约23.3GB(千兆字节)的记录/再现容量。
而且，为记录层设置多层结构能进一步增大容量。例如，两层记录层可以使容量增大一倍达到46.6GB。
还可以设置具有三层或更多层的n-层光盘，以使容量增大n倍。
图1(a)和图1(b)分别显示出单层光盘和双层光盘的层结构。
每种类型的光盘具有的厚度是1.2mm，并包括1.1mm厚的聚碳酸酯衬底RL。
用虚线表示用于记录或再现光盘1的来自盘驱动器(光记录/再现装置)的光束。光束是波长为405nm的兰色激光束，如图所示，并用具有0.85数值孔径的物镜从靠近覆盖层(衬底)CVL的一边聚焦。
图1(a)所示的单层光盘中，在厚度为例如1.1mm的衬底RL上淀积相位-变化-记录膜的记录层L0。在记录层L0上淀积厚度为100μm的覆盖层CVL。
记录或再现过程中，光束从靠近覆盖层CVL的一边在记录层L0上聚焦。
图1(b)所示的双层光盘中，在厚度为例如1.1mm的衬底RL上淀积第一相位-变化-记录膜的记录层L0。在记录层L0上淀积第二相位-变化-记录膜的记录层L1，在记录层L0与记录层L1之间具有厚度为25μm的中间层ML在记录层L1上淀积厚度为75μm的覆盖层。
记录或再现过程中，光束从靠近覆盖层CVL一边在记录层L0和L1上聚焦。
与单层光盘相似，覆盖层CVL的表面CVLs下的100μm淀积双层光盘的第一记录层L0。
而且，从单层光盘的记录层L0和双层光盘的记录层L0起算的覆盖层CVL的厚度是100μm。
另一方面，从双层光盘的记录层L1起算的覆盖层CVL的厚度是75μm。
尽管附图中没有显示，在设置具有三层或多层的n-层光盘时，可以在靠近覆盖层表面CVLs的图1(b)所示的记录层L1上淀积25μm厚的中间层ML，在中间层ML上形成记录层Ln。
换句话说，第n层记录层L(n-1)淀积在第(n-1)层记录层L(n-2)上，在记录层L(n-1)与记录层L(n-2)之间具有中间层ML。在设置第n层记录层L(n-1)的情况下，覆盖层CVL的厚度是100-(n-1)×25μm。
2，记录/再现装置的结构
现在说明按本实施例的用0.85-NA双物镜，和405nm波长的兰色-紫罗兰色激光二极管作为光源的记录/再现装置的结构。
图2显示出记录/再现装置的光头(光拾取器)中包括的双物镜。
双物镜作为指向光盘11的激光的输出端，由第一透镜元件(球面透镜元件12)和第二透镜元件(聚光透镜元件14)组成。
用透镜夹13支承球面透镜元件12和聚光透镜元件14，使两个透镜元件12和14沿相同的光轴对准。两个透镜元件起到具有数值孔径为0.85的双物镜的功能。
支承双物镜的球面透镜元件12和聚光透镜元件14的透镜夹13位于电磁传动器15上。电磁传动器15是双轴机构，它按光轴方向和光盘的径向移动双物镜。光轴方向是进行移动与光盘11接触和分离的方向，即聚焦方向。另一方面，光盘的径向是跨过光盘11的轨道的移动方向，即跟踪方向。
从以下将要说明的半导体激光源发射的激光束透过两个透镜元件12和14在光盘11上聚焦。与常规的光拾取器比较，在本实施例中获得更大的数值孔径，因而，聚焦方向的工作距离减小。更详细地说，本实施例中的工作距离约为140μm。
通常，物镜的较高的数值孔径能减小光盘记录/再现装置中的光盘倾斜偏差。
如果用θ指示光盘相对于光轴的倾斜角，则用参考文献(1)中的以下等式(等式(3))表示引起的慧形象差(W31)：
W 31 = t ( n 2 - 1 ) n 2 sin θ cos θ · NA 3 2 ( n 2 - sin 2 θ ) 5 / 2 . 等式(3)
式中慧形象差(W31)通常与数值孔径(NA)的三次幂和光盘的覆盖层厚度成正比。
而且，如果在具有0.85的高数值孔径的光盘记录/再现装置中可允许的慧形象差(W31)是λ/4，为了获得等于DVD再现装置中的倾斜误差的光盘倾斜误差，那么，光盘11的覆盖层厚度CVL必须减小到0.1mm，如图1所示。
图3显示出具有双物镜的光拾取器的光学系统。
激光二极管16是波长为405nm的兰色-紫罗兰色半导体激光源。
用准直器透镜17校准激光二极管16发射的激光束。
半波板18控制指向光检测器22的光量。
衍射光栅19产生计算跟踪误差信号的侧边光点。
偏振束分离器20根据光束的偏转状态控制光路。
液晶元件23根据记录层的覆盖层厚度补偿球面象差。
四分之一波板24设置在聚光透镜元件14和球面透镜元件12(以下它们一起叫做双物镜14和12)前面，以将从激光二极管发射的线性偏振光转换成圆形偏振光。
用准直器透镜17校准激光二极管16发射的激光束，并透过半波板18和衍射光栅19。然后，激光束达到偏振束分离器20，并透过液晶元件23和四分之一波板24。然后，用双物镜(14和12)使光束在光盘11上聚焦。
从激光二极管16发射的一些光线被偏束分离器20反射。用聚光透镜21使光线指向检测激功率输出的光检测器22，以将激光功率输出控制在恒定值。通过旋转半波板18来控制入射到光检测器22上的光量。
用图中没有显示的APC(自动功率控制)电路将来自激光二极管16的实际激光功率输出电平控制到理想值。换句话说，APC电路通过比较从光检测器22获得的激光功率输出电平的信息和理想的激光功率输出电平来控制激光二极管16的输出。
液晶元件23设置成补偿光学装置，补偿光学装置补偿由光盘11的信息记录层L0和L1的覆盖层厚度引起的球面象差。
图4显示出液晶元件23的电极图形。如图所示，液晶元件23包括中心电极图形23a、23b和23c，如参考文献(5)和(6)所公开的。如图5所示，响应加到电极上的电压，图形23a、23b和23c产生波前，该波前充分地补偿覆盖层的厚度不同所引起的球面象差。
参见图3，从光盘11反射的激光束被偏束分离器20反射，然后指向检测光路。本实施例中，用象散方法聚焦误差信号，用微分推挽方法跟踪误差信号。然后，光束穿过沿检测光路设置的聚光透镜25和多透镜26。会聚的光束进入检测伺服误差信号和再现RF信号的光检测元件27，然后被光电转换。
光检测元件27具有光检测图形，如图6所示。光检测元件27包括：具有检测部分A、B、C和D的四分之一分割的检测器；具有检测部分E和F的半分割的检测器；和具有检测部分G和H的半分割的检测器。
从检测部分A、B、C、D、E、F、G、和H中的每一个输出对应接收到的光量的电流信号。然后，电流信号转换成电压信号，并经过计算得到聚焦误差信号FE、跟踪误差信号TE和再现RF信号。
按下式计算得到聚焦误差信号FE、跟踪误差信号TE和再现RF信号：
FE＝(A+C)-(B+D)                 等式(4)
TE＝(A+D)-(B+C)-K{(E-F)+(G-H)}  等式(5)
RF＝A+B+C+D                     等式(6)
图7是记录/再现装置的示意图。图7主要显示出伺服系统；附图中省略了信息-记录/再现-处理系统。
光盘11用附图中没有显示的转盘固定，在记录或再现过程中，用主轴马达43按固定的线速度(CLV)或固定的角速度旋转。
光拾取器(光头)10读出光盘11上的信息，即，通过例如，压纹凹痕、摆动沟槽(wobbling grooves)、或相变标记记录的信息。而且，光头10也可以在光盘11上用相变标记写信息。
光头10包括图3所示的光学系统。用光学系统从光盘11读出信号(反射束信息)，即，从图6所示的检测部分A到H中的每个检测部分输出的信号输入到光头放大器31。光头放大器31将来自光头10的反射束信息信号放大到随后的阶段中处理要求的预定电平。
然后，在均衡放大器32中，按等式(6)计算放大的反射束信息信号，以产生再现RF信号。均衡再现RF信号，并供给附图中没有显示的信号处理器。信号处理器是再现信号处理系统，它执行例如数据的解码和误差校正。
从等式(6)计算出的再现RF信号对应于用作反射束强度信号的总和信号SUM(SUM＝A+B+C+D)。均衡放大器32包括用于总和信号SUM的比较器。因此产生总和信号SUM的电平信息，并输出到CPU40。
光头放大器31的输出也供给聚焦矩阵电路33和跟踪矩阵电路37。
聚焦矩阵电路33用等式(4)对输入信号进行计算，产生聚焦误差信号FE。
也可以在聚焦矩阵电路33中产生用作反射束强度信号的总和信号SUM(SUM＝A+B+C+D)。
跟踪矩阵电路37用等式(5)计算输入信号，产生跟踪误差信号TE。
聚焦伺服控制器35对由聚焦矩阵电路33供给的聚焦误差信号FE执行相位补偿，产生聚焦驱动信号。在驱动放大器36中放大聚焦驱动信号，以驱动光头10中电磁传动器15的聚焦线圈。然后，双物镜(12和14)按光轴方向移动，使记录层上的激光点保持在它的聚焦状态中，由此执行聚焦伺服控制。
而且，光头10、聚焦矩阵电路33、聚焦伺服控制器35、和电磁传动器15形成聚焦伺服环路。
用CPU40控制聚焦伺服控制器35，以执行聚焦搜索操作，使光盘11的记录层上的目标点进入聚焦状态。该情况下，聚焦伺服环路设置在断开(off)模式中，并产生搜索驱动信号，以驱动电磁传动器15的聚焦线圈。随后，强制双物镜(12和14)在透镜的聚焦行程范围内按光轴方向移动，进行聚焦。以下将说明聚焦搜索操作。
跟踪伺服控制器38对由跟踪矩阵电路37供给的跟踪误差信号TE进行相位补偿，以产生跟踪驱动信号。跟踪驱动信号在驱动放大器39中放大，以驱动光头10中的电磁传动器15的跟踪线圈。随后，双物镜(12和14)按光盘的径向方向移动，使激光点跨过光盘11上的轨道进行跟踪，由此执行跟踪伺服控制。
而且，光头10、跟踪矩阵电路37、跟踪伺服控制器38、和电磁传动器15形成跟踪伺服环路。
响应CPU40发出的轨道-跳转命令或访问命令，跟踪伺服控制器38断开跟踪伺服环路，并输出跳转驱动信号，执行轨道跳转和访问。
尽管附图中没有显示，而实际上设置有滑轨机构，以使整个光头10按光盘的径向移动。
跟踪伺服控制器38按照例如CPU40的访问控制，用跟踪误差信号TE的低频分量产生滑轨误差信号和产生滑轨驱动信号。因此，驱动滑轨机构以按光盘的径向移动光头10。
主轴伺服控制器42控制主轴马达43，执行例如CLV旋转或CAV旋转。
执行CLV旋转时，从例如再现信号处理器获得的PLL-型数据再现时钟(或摆动再现时钟)可以用作当前旋转速度信息。通过该信息与对应于标准速度的频率比较，以得到误差信息，控制主轴旋转速度。
执行CAV旋转时，控制主轴旋转速度，使从例如主轴马达43的FG获得的旋转速度信息设定在恒定的旋转速度。
而且，主轴伺服控制器42响应来自CPU40的主轴逆转/制动信号产生主轴驱动信号，以便例如启动、终止、加速或减速主轴马达43。
在来自CPU40的球面象差补偿设置量的基础上，LCD控制器41给图4中的液晶元件23的电极图形加电压，以补偿球面象差。
S-电平检测电路34包括：例如，用于在聚焦矩阵电路33中获得的聚焦误差信号FE(S-曲线)的多个比较器，用它将聚焦误差信号FE的极性信息输出到CPU40。
在聚焦矩阵电路33中产生总和信号SUM时，S-电平检测电路34也可以设置用于总和信号SUM的比较器，以产生总和信号SUM的电平信息，并将其输出到CPU 40。
用起系统控制器功能的CPU 40控制附图中没有显示的上述的伺服系统和记录/再现信号处理器的操作。
3，球面象差补偿状态和S-曲线
现在说明球面象差补偿状态和在该状态获得的聚焦误差信号FE的S-曲线。
图8A显示出按沿具有两层信息记录层L0和L1的只再现(ROM-型)光盘(如图1(b)所示)上的光轴一个方向移动双物镜(12和14)处的聚焦误差信号FE的观察结果。就该只再现(ROM-型)光盘而言，根据第二层(信息记录层L1)的覆盖层厚度(75μm)优化用于球面象差补偿的液晶元件23的设置。
这里所说的方向是指物镜向光盘11的移动方向。
通过使用图3所示的、在本例中用象散方法聚焦误差信号FE的多透镜26，光检测元件27的检测部分A、B、C、和D上的强度分布在聚焦状态中构成圆形。在任何其他的状态中，强度分布是椭圆形。
图9显示出检测部分A、B、C和D上的强度分布，其中，在聚焦状态中强度分布是圆形。在散焦状态中，强度分布具有散焦(+)和散焦(-)的椭圆形。
因而，从等式(4)计算出的聚焦误差信号FE产生在聚焦状态中为0电平的输出(公知的S-曲线)。
然而，球面象差补偿设定量与目标记录层的最佳量相差很大时，所引起的球面象差会严重损坏记录介质上的焦点。为此，不能获得具有要求的信号幅度的S-曲线。
因而，在根据信息记录层L1的覆盖层厚度优化透镜的状态下移动物镜时，在激光点聚焦位置移过信息记录层L1时观测到具有大幅度的S-曲线。另一方面，激光点聚焦位置移过信息记录层L0时，可以看到具有较小幅度的S-曲线，如图8所示。
而且，当在透镜预调节成补偿信息记录层L0的100μm覆盖层厚度的状态下物镜移动时，观察到的聚焦误差信号如图8B所示，其中具有小幅度的S-曲线是在激光点聚焦位置移过信息记录层L1时观察到的。激光点聚焦位置移过信息记录层L0时，观察到具有大幅度的S-曲线。
另一方面，在根据信息记录层L0和L1的覆盖层平均厚度，即，例如覆盖层的厚度是87μm(该厚度实质上是100μm和75μm的平均厚度)，优化液晶元件23的设置时，激光点聚焦位置移过信息记录层L0和L1时观察到的S-曲线实质上变成相同的电平。然而该情况下幅度电平是适中值。
4，第一聚焦控制
考虑到这些情况，现在说明在单层盘或例如双层光盘的多层光盘的目标信息记录层上执行适当的聚焦伺服的第一聚焦控制。
第一聚焦控制中，在双层光盘上执行适当的聚焦操作，根据信息记录层L0和L1之间的中间位置调节用于球面象差的液晶元件23的设置。
换句话说，预调节液晶元件23，使它的设置量根据例如87μm的平均厚度进行优化。该情况下，如图8C所示，获得的聚焦误差信号FE不会达到最大S-曲线幅度，而两层信息记录层L0和L1的幅度实质上是相同的。通过确定S-曲线出现的数量和信号的极性，能执行在目标信息记录层上进行聚焦控制的聚焦操作。
现在详细说明该方法。
图7所示的S-电平检测电路34的比较器对聚焦误差信号FE和在例如图10的部分(a)所示的预定的正电平(电平H)、预定的负电平(电平L)、和0电平(电平0)的阈值进行比较。然后将比较的输出结果输送到CPU 40。
图10的部分(a)显示出双透镜(12和14)沿着相对于双层光盘的光轴往复移动时的聚焦误差信号FE的观察结果。
术语“响前”是指双物镜(12和14)趋近光盘的方向。术语“向后”是指双物镜(12和14)从光盘11退回的方向。
图10的部分(c)显示出在正电平(电平H)处聚焦误差信号FE的比较输出。
图10的部分(d)显示出在负电平(电平L)处聚焦误差信号FE的比较输出。
图10的部分(e)显示出在0电平(电平0)处聚焦误差信号FE的比较输出。
图10的部分(b)显示出双透镜(12和14)沿着相对于双层光盘的光轴往复移动时的总和信号SUM(再现RF信号)的观察结果。
图10的部分(f)显示出用图10的部分(b)中显示的预定阈值(阈值)的总和信号SUM的比较输出。
图10的部分(c)、(d)、(e)和(f)的比较输出都供给CPU 40。
CPU 40用图10的部分(c)中的比较输出脉冲作为在聚焦误差信号FE基础上的正极性电平处产生的信息。而且，图10的部分(d)中的比较输出脉冲用作在聚焦误差信号FE基础上的负极性电平处产生的信息。图10的部分(e)中的比较输出脉冲用作在聚焦误差信号FE基础上的0交叉点产生的信息。
而且，CPU 40用图10的部分(f)中的比较输出脉冲作为在聚焦操作范围(S-曲线的直线范围)内检测到的信号。
在根据信息记录层L0和L1之间的中间位置调节用于球面象差补偿的液晶元件23的设置，并且双物镜(12和14)沿着光轴往复移动时，CPU 40用图10的部分(c)和(d)的比较输出检测在聚焦误差信号FE基础上的正和负极性电平的出现顺序。因此选择用于聚焦控制的信息记录层。
换句话说，在图10中的向前移动的过程中，脉冲p1、p2、p3和p4作为聚焦误差信号FE的极性信息按此顺序供给CPU 40。
向前移动中，按正→负→正→负的顺序检测聚焦误差信号FE的极性。
在向后移动的过程中，脉冲p5、p6、p7和p8作为聚焦误差信号FE的极性信息按顺序供给CPU 40。按负→正→负→正的顺序检测聚焦误差信号FE的极性。
在信息记录层L0上执行聚焦操作时，例如，双物镜(12和14)首先沿着光轴按向前方向移动。达到按1.正→2.负→3.正的顺序的聚焦误差信号FE的极性检测结果后，聚焦操作在0交叉点附近开始。该情况下，用其中总和信号SUM电平是在恒定阈值以上的图10的部分(f)中的比较输出计算逻辑总和，以保证执行聚焦控制。
或者，在向后移动中，在达到来自聚焦误差信号FE的极性检测结果的第一负极性后，聚焦操作可以在0交叉点附近开始。
在信息记录层L1上执行聚焦操作时，例如，双物镜(12和14)首先沿着光轴按向前方向移动。在达到来自聚焦误差信号FE的极性检测结果的第一正极性后，聚焦操作可以在0交叉点附近开始。该情况下，用其中总和信号SUM电平是在恒定阈值以上的图10的部分(f)中的比较输出计算逻辑总和，以保证执行聚焦控制。
或者，在向后移动中，获得按1.负→2.正→3.负的顺序的聚焦误差信号FE的极性检测结果后，聚焦操作在0交叉点附近开始。
就单层光盘而言，图11的部分(a)到(f)分别显示出聚焦误差信号FE；总和信号SUM；在正电平(电平H)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在负电平(电平L)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在0电平(电平0)处的聚焦误差信号FE的比较输出；和预定阈值(阈值)的总和信号SUM的比较输出，与图10所示类似。
参见图11，在用单层光盘的情况下，在向前移动的过程中，脉冲p1和p2按顺序供给CPU 40，以作为聚焦误差信号FE的极性信息。这就是说，在向前移动中，按正→负顺序检测聚焦误差信号FE的极性。在向后移动的过程中，脉冲p3和p4按顺序供给CPU 40，以作为聚焦误差信号FE的极性信息。这就是说，在向后移动中，按负→正顺序检测聚焦误差信号FE的极性。
换句话说，出现数量和信号极性均与双层记录介质的出现数量和信号极性不同。
由于能在向前和向后移动中从图11的部分(c)和(d)的比较结果检测S-曲线，所以，可以在图11的部分(c)和(d)的检测脉冲基础上在0交叉点附近开始聚焦操作。该情况下，用其中总和信号SUM电平是在恒定阈值以上时的图11的部分(f)中的比较输出计算逻辑总和，以保证执行聚焦控制。
在双物镜(12和14)的移动过程中，CPU 40根据极性信息出现的数量确定光盘11的信息记录层的数量。而且，根据极性信息出现的数量，CPU 40在目标信息记录层上保证适当的聚焦操作。
由于通常是在光盘11旋转时进行实际的聚焦操作，因此，检测信号并不总是准确的，如图10和11所示。换句话说，光盘的旋转也会引起光盘垂直移动，因此会产生聚焦误差信号。为此，在双物镜(12和14)沿光轴的移动过程中检测到的信号输出总数也包括某些误差。
然而，由于极性出现有一定的顺序，本实施例保证能多层信息记录介质上进行适当的聚焦操作。
图12是详细说明CPU 40的操作例的流程图。
步骤F101中，CPU40发送命令到LCD控制器41，根据平均厚度(例如，87μm的覆盖层厚度)设置液晶元件23的球面象差补偿量。
步骤F102中，启动聚焦搜索操作的命令发送到聚焦伺服控制器35。换句话说，双物镜(12和14)沿着光轴往复移动。步骤F103中，检测来自S-电平检测电路34的比较结果信息和总和信号SUM的比较结果信息。换句话说，检测图10的部分(c)到(f)或图11的部分(c)到(f)的比较结果信息。
响应上述的检测，如果在步骤F104中检测在向前移动中的按顺序正→负→正→负的极性，那么，CPU 40确定光盘11是双层光盘。该情况下，根据目标信息记录层处理从步骤F105转移。
如果信息记录层L1是聚焦控制的目标，那么，操作进入步骤F107，例如，刚好在向前移动中检测第一S-曲线(正极性检测)后在0-交叉点附近执行聚焦操作(聚焦伺服ON)。在步骤F109，如果总和信号SUM的比较结果信息是电平H，那么，在信息记录层L1上执行适当的聚焦。该情况下，在步骤F110中聚焦搜索操作截止(OFF)，终止操作。
如果信息记录层L0是聚焦控制目标，那么操作进入执行聚焦操作的步骤F106(聚焦伺服ON)，例如，刚好在检测向前移动中第二S-曲线(正→负→正极性检测)后在0-交叉点附近执行聚焦操作。在步骤F109中，如果总和信号SUM的比较结果信息是电平H，那么，在信息记录层L0上执行适当的聚焦。该情况下，在步骤F110中聚焦搜索操作截止(OFF)，终止操作。
如果在步骤F104中在向前移动中没有检测按顺序正→负→正→负的极性，那么，CPU 40确定光盘是单层光盘。然后操作进入步骤F108，刚好在检测S-曲线后在0-交叉点附近执行聚焦操作(聚焦伺服ON)。在步骤F109中，如果总和信号SUM的比较结果信息是电平H，那么，在单层光盘的信息记录层L0上执行适当的聚焦。该情况下，在步骤F110中聚焦搜索操作截止(OFF)，终止操作。
另一方面，步骤F109中，如果总和信号SUM的比较结果信息是电平L，这就是说，在目标信息记录层上没有适当执行聚焦。因此，操作转移到步骤F103，重复前面的处理。
5，第二聚焦控制
现在说明第二聚焦控制。
第一聚焦控制中，根据覆盖层平均厚度调节球面象差补偿的设置量，在多层信息记录层上选择地执行聚焦操作。
然而，在双层光盘的两层信息记录层之间的中间层距离大的情况下，根据所引起的球面象差，不能总是获得上述的实现稳定聚焦操作所需的聚焦误差信号。
换句话说，如图8C所示，尽管在根据覆盖层平均厚度调节球面象差补偿量时穿过信息记录层L1和L0的S-曲线的幅度电平相等，但是，幅度会由于剩余的波前象差而变得更小。这种幅度减小现象在中间层距离大时特别突出。某些情况下，聚焦误差信号FE显示出与S-曲线的形状极不相同的波形。
在以下说明的第二聚焦控制和第三聚焦控制中，根据特定的信息记录层的覆盖层厚度预先优化球面象差补偿的设置量。从而获得更稳定的聚焦操作。
图13的部分(a)到(f)分别显示出聚焦误差信号FE；总和信号SUM；在正电平(电平H)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在负电平(电平L)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在0电平(电平0)处的聚焦误差信号FE的比较输出；和在预定阈值(阈值)处的总和信号SUM的比较输出，与图10所示类似。这里，在根据信息记录层L1的覆盖层厚度(75μm)预先优化球面象差补偿的设置量的状态下，双物镜(12和14)沿相对于双层光盘的光轴往复移动。
从图8A发现，根据信息记录层L1的覆盖层厚度优化球面象差补偿的设置量时，当激光点位置移过信息记录层L1时观察到具有大幅度的S-曲线，当激光点位置移过信息记录层L0时观察到具有小幅度的S-曲线。
该情况下，在向前移动中，脉冲p1、p2、p3和p4按顺序供给CPU 40，作为聚焦误差信号FE的极性信息。换句话说，检测在向前移动中按顺序正→负→正→负的聚焦误差信号FE的极性。
与作为第一对脉冲p1和p2检测到的S-曲线比较，作为第二对脉冲p3和p4检测到的S-曲线的幅度极小。
另一方面，在向后移动中，脉冲p5、p6、p7和p8按顺序供给CPU 40，作为聚焦误差信号FE的极性信息。换句话说，检测在向后移动中按顺序负→正→负→正的聚焦误差信号FE的极性。
与作为第二对脉冲p7和p8检测到的S-曲线比较，作为第一对脉冲p5和p6检测到的S-曲线的幅度极小。
图15的部分(a)到(f)分别显示出聚焦误差信号FE；总和信号SUM；在正电平(电平H)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在负电平(电平L)处的聚焦误差信号FE的比较输出；在0电平(电平0)处的聚焦误差信号FE的比较输出；和在预定阈值(阈值)处的总和信号SUM的比较输出，与图10所示类似。这里，在根据信息记录层L0的覆盖层厚度(100μm)预先优化球面象差补偿的设置量的状态下，双物镜(12和14)沿关于双层光盘的光轴往复移动。
从图8B发现，当根据信息记录层L0的覆盖层厚度优化球面象差补偿的设置量时，在激光点位置移过信息记录层L0时观察到具有大幅度的S-曲线，在激光点位置移过信息记录层L1时观察到具有小幅度的S-曲线。
在向前移动中，脉冲p1、p2、p3和p4按顺序供给CPU 40，作为聚焦误差信号FE的极性信息。换句话说，检测在向前移动中按顺序正→负→正→负的聚焦误差信号FE的极性。
但是，与作为第二对脉冲p3和p4的检测到的S-曲线比较，作为第一对脉冲p1和p2的检测到的S-曲线的幅度极小。
另一方面，在向后移动中，脉冲p5、p6、p7和p8按顺序供给CPU 40，作为聚焦误差信号FE的极性信息。换句话说，检测在向后移动中按顺序负→正→负→正的聚焦误差信号FE的极性。
与作为第一对脉冲p5和p6的检测到的S-曲线比较，作为第二脉冲p7和p8的检测到的S-曲线的幅度极小。
在信息记录层L1上执行聚焦操作时，例如，预先调节施加到液晶元件23的每个电极的电压，以根据信息记录层L1优化球面象差补偿量。然后，双物镜(12和14)沿光轴移动。刚好在向前移动中聚焦误差信号FE的检测结果的第一正电平(图13中的p1)后的0交叉点附近开始聚焦操作。该情况下，在总和信号SUM电平处于恒定阈值之上的条件下，通过计算逻辑总和，保证在信息记录层L1上的适当聚焦控制。
在信息记录层L0上执行聚焦操作时，例如，预先调节施加到液晶元件23的每个电极的电压，以根据信息记录层L0优化球面象差补偿量。然后，双物镜(12和14)沿光轴移动。刚好在向后移动中聚焦误差信号FE的检测结果的第一负电平(图15中的p5)后的0交叉点附近开始聚焦操作。该情况下，在总和信号电平处于恒定阈值之上的条件下，通过计算逻辑总和，保证在信息记录层L0上的适当聚焦控制。
图14显示出在信息记录层L1上执行聚焦操作的情况下CPU 40的操作。
步骤F201中，CPU40发送命令到LCD控制器41，根据信息记录层L1的覆盖层厚度(75μm)设置液晶元件23的球面象差补偿量。
步骤F202中，启动聚焦搜索操作的命令发送到聚焦伺服控制器35。换句话说，双物镜(12和14)沿着光轴往复移动。步骤F203中，检测来自S-电平检测电路34的比较结果信息和总和信号SUM的比较结果信息。换句话说，检测图13的部分(c)到(f)的比较结果信息。
步骤F204中，观察在向前移动中，聚焦误差信号FE的极性变化，即，正→0。而且，监测总和信号SUM的比较结果信息达到电平H的定时。
由于该定时用作信息记录层L1的聚焦定时，一旦满足聚焦误差信号FE的极性从正变成0和总和信号SUM的比较结果信息达到电平H的条件，就能在步骤F205执行聚焦操作。这就是说，在向前移动的第一S-曲线中聚焦伺服导通(ON)。然后，在信息记录层L1适当地执行聚焦。在步骤F206中，聚焦搜索操作截止，终止操作。
图16显示出在信息记录层L0上执行聚焦操作的情况下的CPU 40的操作。
在步骤F301中，CPU 40发送命令到LCD控制器41，根据信息记录层L0的覆盖层厚度(100μm)设置液晶元件23的球面象差补偿量。
在步骤F302中，启动聚焦搜索操作的命令发送到聚焦伺服控制器35。换句话说，双物镜(12和14)沿着光轴往复移动。步骤F303中，检测来自S-电平检测电路34的比较结果信息和总和信号SUM的比较结果信息。换句话说，检测图15的部分(c)到(f)的比较结果信息。
步骤F304中，观察在向后移动中，聚焦误差信号FE的极性变化，即，正→0。而且，监测总和信号SUM的比较结果信息达到电平H的定时。
由于该定时用作信息记录层L0的聚焦定时，一旦满足聚焦误差信号FE的极性从负变成0和总和信号SUM的比较结果信息达到电平H的条件，就能在步骤F305执行聚焦操作。这就是说，在向后移动的第一S-曲线中聚焦伺服导通(ON)。然后，在信息记录层L0适当地执行聚焦。在步骤F306中，聚焦搜索操作截止，终止操作。
在第二聚焦控制中，根据目标信息记录层预先优化球面象差补偿的设置量，以保证目标信息记录层的令人满意的S-曲线，和根据极性信息执行聚焦操作。
因此，能实现对多层光盘的预期信息记录层的适当的聚焦控制。
这在用具有高数值孔径的物镜，例如，双物镜(12和14)，在具有两层或更多层信息层的多层光盘上再现或记录时特别有效。更具体地说，当用具有的较大中间层距离的多层光盘时能实现稳定的聚焦操作。
由于实际操作通常是在光盘介质旋转的情况下进行，因此，检测的信号不总是准确的，如图13和15所示。换句话说，光盘的旋转也会引起光盘垂直移动，因此也会产生聚焦误差信号。为此，在双物镜(12和14)沿光轴的移动过程中检测到的信号输出数量也包括某些误差。而且，如果不能适当执行球面象差补偿，那么，聚焦误差信号FE的幅度减小，因而不能获得理想的S-曲线。然而，当根据用于聚焦操作的目标信息记录层的覆盖层厚度优化球面象差补偿量时，至少在信息记录层能获得令人满意的S-曲线。此外，信号极性的出现有一定的顺序。为此，本实施例保证在多层光盘的预期信息记录层上极性适当的聚焦操作。
6，第三聚焦控制
现在说明第三聚焦控制。
一直到在第一信息记录层上执行聚焦操作时，第三聚焦控制与第二聚焦控制相同。第三聚焦控制是，当要求在另一个目标信息记录层进行聚焦操作时，聚焦从已经执行了聚焦操作的信息记录层转移到所述的另一个目标信息记录层的方法。
图17显示出CPU 40的操作。这里，首先在信息记录层L1上执行聚焦操作，然后在信息记录层L0上执行聚焦操作。该情况下，在信息记录层L1上执行聚焦操作后，执行向信息记录层L0聚焦转移。
图17中的步骤F401到步骤F406与图14中的步骤F201到F206相同。
而且，在从步骤F401到F406的处理中完成在信息记录层L1上的聚焦操作。
根据目标信息记录层处理从步骤F407转移。如果信息记录层L1是目标，那么在此点完成聚焦操作。因此，在步骤F407终止操作。
另一方面，如果信息记录层L0是目标，那么处理变化成执行聚焦转移。在步骤F408中，CPU 40发送命令到LCD控制器41，根据信息记录层L0的覆盖层厚度(100μm)设置液晶元件23的球面象差补偿量。
在步骤F409中，启动聚焦转移操作的命令发送到聚焦伺服控制器35。换句话说，双物镜(12和14)向着信息记录层L0移动(这种情况下是按向前方向移动)。
在步骤F410中，检测来自S-电平检测电路34的比较结果信息和总和信号SUM的比较结果信息。
聚焦转移操作过程中，由于在步骤F408中根据信息记录层L0的覆盖层厚度优化球面象差补偿的设置量，所以，观察到的向前移动曲线具有的波形与图15中所示的波形类似。
在步骤F410中，作为聚焦转移操作的结果，观察到在向前移动中的聚焦误差信号FE按顺序负→正→0(即，p2→p3→0-交叉点)的极性变化。当在电平H时总和信号SUM的比较结果信息被确认时，完成到信息记录层L0准确转移(完成聚焦操作)。因此，操作结束。
在第三聚焦控制中，实现多层光盘的预期信息记录层的适当的聚焦控制。此外，容易实现焦点移过中间层。
在聚焦转移操作中，由于根据聚焦转换目标信息记录层的覆盖层厚度优化了球面象差补偿的设置，所以，能获得具有足够强度的S-曲线。因此实现了准确的转移操作。
在图17的步骤F408中，可以根据信息记录层L1和L2的覆盖层平均厚度(87μm)优化球面象差补偿设置。
尽管图17所示的操作例中，是首先在信息记录层L1上执行聚焦操作，然后执行向信息记录层L0的转移操作，或者首先在信息记录层L0上执行聚焦操作，然后执行向信息记录层L1的转移操作。
7，聚焦操作后的优化
通常，球面象差补偿器(液晶元件23)的补偿设置是预设置为每层信息记录层的优化量。但是，在实际的多层光记录介质中，可以发现由于制造误差会使每层记录层的覆盖层厚度不同。
此外，由于球面象差补偿器本身根据所加的电压不同而具有不同的补偿量，因此，要求用上述的方法完成聚焦操作后进行优化球面象差补偿的精确调节。
换句话说，在目标信息记录层上聚焦操作后，根据球面象差误差信号或作为反射束信息的再现信号优化球面象差补偿量，以实现稳定记录和再现，而与记录介质制造中引起的误差无关。
详细地说，可以用对来自信息记录介质的再现信号进行优化的调节技术。为了进行调节，该技术采用，例如，指示再现时钟(即，与再现数据同步的PLL时钟)的数据边缘波动的再现RF信号的跳动值(jitter value)；信号辐值；或再现数据的误差率。例如，可以用参考文献(7)中所述的技术。
而且，如参考文献(8)中所述，也可以用一种方法，该方法采用在从记录介质返回的激光束强度所产生的球面象差误差信号的基础上自动补偿的机构。
本发明的技术范围不限于上述的多个实施例，在本发明范围和精神内还会有各种改进。
上面以单层和双层光盘为例说明了聚焦操作。同样，在具有三层或更多层记录层的光记录介质中，通过确定S-曲线出现的数量和信号的极性，能够在目标信息记录层上执行聚焦操作。
如上所述，按本发明，在记录介质的目标信息记录层上执行聚焦操作时，首先根据目标信息记录层的透明保护层(覆盖层)厚度调节球面象差补偿。或者，根据对应多层信息记录层的透明保护层的平均厚度调节球面象差补偿。然后，物镜沿光轴移动，进行聚焦搜索操作。在那种情况下，观察聚焦误差信号的极性和作为反射束信息所产生的反射束强度信号，以执行聚焦操作。因此，在用于例如多层光盘的具有多层信息记录层的记录介质的光记录/再现装置中，实现在目标信息记录层上的适当的聚焦操作。
尤其是，在用具有大数值孔径(例如0.85)的物镜如双透镜在多层记录介质上再现或记录时，本发明具有优越性。
而且，在物镜沿光轴移动和焦点移过信息记录层时，检测聚焦误差信号的极性能给出所产生的S-曲线的数量。因此，能检测记录介质的信息记录层的数量。
因而甚至在用没有固定在卡盘里边的例如裸光盘的光记录介质时，和不能机械或光学检测用于区别光盘类型之间的差别的检测孔时，可以根据从光记录介质反射的光束确定信息记录层的数量。
通过在根据目标信息记录层的透明保护层(覆盖层)厚度调节球面相差补偿的状态下的聚焦搜索，实现对多层光记录介质的任何预期的信息记录层的适当的聚焦控制。而且，聚焦操作能从一层信息记录层转移到另一层信息记录层，也就是说，能容易和适当的实现焦点在层与层之间转移。
这在用例如具有大数值孔径(例如0.85)的物镜如双透镜在具有两层或更多层的多层光盘记录介质上再现或记录时，本发明特别具有优越性。特别是，用具有大层间距离的多层光盘记录介质时，能实现稳定的聚焦操作。
而且，在目标信息记录层上执行聚焦操作后，根据球面象差误差信号或作为反射束信息的再现信号优化球面象差补偿量，能够实现稳定记录和再现，而与记录介质制造中引起的误差无关。

Claims (20)

1.一种光记录/再现装置，用激光束投射到具有单层信息记录层或多层信息记录层的记录介质上来记录和再现信息，包括：
物镜装置，具有预定的数值孔径，物镜装置设置成激光束的输出端；
补偿光学装置，用于补偿由记录介质的信息记录层上设置的透明保护层厚度引起的球面象差；
移动装置，用于沿光轴移动物镜；
反射束检测装置，用于检测记录介质反射的激光束和输出反射束信息；
确定装置，用于确定作为反射束信息产生的聚焦误差信号的正输出和负输出的极性的不同，和所述作为反射束信息产生的聚焦误差信号的输出电平，其中该确定装置输出聚焦误差信号与预定的正输出电平的阈值和预定的负输出电平的阈值中的每一个的比较结果，该比较结果作为聚焦误差信号的极性信息；和
聚焦控制装置，用于在根据特定透明保护层的厚度优化补偿光学装置的状态下，根据来自确定装置的确定信息，通过利用移动装置沿光轴移动物镜装置，来执行聚焦操作。
2.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，物镜装置具有至少0.8的数值孔径。
3.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据移动装置移动物镜装置的方向，和根据确定装置获得的聚焦误差信号的极性信息出现的顺序，在目标信息记录层上执行聚焦操作。
4.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据移动装置移动物镜装置的方向，和根据确定装置获得的聚焦误差信号的极性信息出现的顺序和数量，在目标信息记录层上执行聚焦操作。
5.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据为记录介质的对应的多层信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度调节补偿光学装置的设置，该平均厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
6.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据为记录介质的多层信息记录层中作为聚焦操作目标的一层信息记录层所设置的透明保护层的厚度调节补偿光学装置的设置，该透明保护层的厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
7.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，在记录介质的多层信息记录层中的一层上执行聚焦操作，然后在另一个信息记录层上执行聚焦操作的情况下，
在根据特定的透明保护层的厚度优化补偿光学装置的状态下，通过使用移动装置沿光轴移动物镜装置，根据来自确定装置的确定信息，聚焦控制装置在所述另一个信息记录层上执行聚焦操作。
8.按照权利要求7的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据所述另一个信息记录层的透明保护层厚度调节补偿光学装置的设置，该透明保护层的厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
9.按照权利要求7的光记录/再现装置，其特征是，聚焦控制装置根据分别为所述的一层信息记录层和所述的另一个信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度调节补偿光学装置的设置，该平均厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
10.按照权利要求1的光记录/再现装置，其特征是，还包括优化装置，在目标信息记录层上执行聚焦操作后，用于响应再现信号或球面象差误差信号优化补偿光学装置的补偿量，再现信号和球面象差误差信号作为反射束信息。
11.一种聚焦控制方法，在通过将激光束投射到具有单层信息记录层或多层信息记录层的记录介质上来记录和再现信息的光记录/再现装置中，在目标信息记录层上执行聚焦操作，该方法包括：
根据特定的透明保护层的厚度，调节补偿光学装置的设置来进行优化，补偿光学装置用于补偿由记录介质的信息记录层的透明保护层的厚度所引起的球面象差；
在使具有预定的数值孔径的物镜沿光轴移动时，确定聚焦误差信号的正输出和负输出的极性的不同和聚焦误差信号的输出电平，所述聚焦误差信号是根据作为来自记录介质的激光束的反射束信息而获得的，物镜设置成激光束的输出端，其中通过对聚焦误差信号与预定的正输出电平的阈值和预定的负输出电平的的阈值中的每一个相比较来确定聚焦误差信号的极性，比较的结果作为聚焦误差信号的极性的确定信息；和
根据由确定步骤获得的确定信息执行聚焦操作。
12.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，物镜具有至少0.8的数值孔径。
13.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，根据物镜的移动方向，和根据确定步骤获得的聚焦误差信号的极性信息出现的顺序，在目标信息记录层上执行聚焦操作。
14.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，根据物镜的移动方向，和根据确定步骤获得的聚焦误差信号的极性信息出现的顺序和数量，在目标信息记录层上执行聚焦操作。
15.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，补偿光学装置根据为记录介质的对应的多层信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度进行调节，该平均厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
16.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，补偿光学装置根据记录介质的多层信息记录层中作为聚焦操作目标的一层信息记录层上所设置的透明保护层的厚度进行调节，该透明保护层的厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
17.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，首先在记录介质的多层信息记录层中的一层上执行聚焦操作，然后在另一个信息记录层上执行聚焦操作的情况下，该方法还包括：
在根据特定的透明保护层的厚度对补偿光学装置的设置进行优化的状态下移动物镜；
确定聚焦误差信号的极性和聚焦误差信号的电平，其中聚焦误差信号是根据作为来自记录介质的激光束的反射束信息获得的；和
根据确定步骤获得的确定信息在所述的另一个信息记录层上执行聚焦操作。
18.按照权利要求17的聚焦控制方法，其特征是，补偿光学装置根据所述的另一个信息记录层的透明保护层的厚度进行调节，该透明保护层的厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
19.按照权利要求17的聚焦控制方法，其特征是，补偿光学装置根据分别为所述的一层信息记录层和所述另一个信息记录层所设置的透明保护层的平均厚度进行调节，该平均厚度作为所述特定的透明保护层的厚度。
20.按照权利要求11的聚焦控制方法，其特征是，还包括在目标信息记录层上执行聚焦操作后，响应再现信号或球面象差误差信号优化补偿光学装置的补偿量，再现信号和球面象差误差信号作为反射束信息。
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