JP2004213784A - 光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数層の情報記録層を有する記録媒体に対し、スポット光の層間移動を適正かつ容易に行う。
【解決手段】２層光ディスク媒体の第１層（Ｌ０）に焦点制御が施された状態から制御ループ動作を一旦停止し、２軸電磁アクチュエータに層間ジャンプ用の加速パルスを印加して第２層（Ｌ１）への焦点移動を行う。ここで、受光素子２７から得られるＳＵＭ信号の変化率によって層間ジャンプを行う際の加速・減速切り替えタイミングを生成し、ＳＵＭ信号を特定の閾値ＴＨで識別するとともに、Ｓ字誤差信号を正、負レベルの異なる閾値ＴＨＨ、ＴＨＬにより識別することで、焦点制御の引き込み動作を行う。また、この層間ジャンプ時に、球面収差補正用の液晶素子２３を予め移動先であるＬ１層のカバー層厚さに対して最適化しておく。
【選択図】 図１
【解決手段】２層光ディスク媒体の第１層（Ｌ０）に焦点制御が施された状態から制御ループ動作を一旦停止し、２軸電磁アクチュエータに層間ジャンプ用の加速パルスを印加して第２層（Ｌ１）への焦点移動を行う。ここで、受光素子２７から得られるＳＵＭ信号の変化率によって層間ジャンプを行う際の加速・減速切り替えタイミングを生成し、ＳＵＭ信号を特定の閾値ＴＨで識別するとともに、Ｓ字誤差信号を正、負レベルの異なる閾値ＴＨＨ、ＴＨＬにより識別することで、焦点制御の引き込み動作を行う。また、この層間ジャンプ時に、球面収差補正用の液晶素子２３を予め移動先であるＬ１層のカバー層厚さに対して最適化しておく。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の記録媒体に対して情報の記録または再生を行う光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク記録再生装置に代表される光記録媒体処理装置においては、記録媒体上における集光スポット径（φ）は、波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、一般に次の式（１）で与えられる。
【数１】
従って、光源の波長が短いほど、また、対物レンズの開口数が大きければ大きいほど、記録媒体上における集光スポット径は小さくなり、高密度光記録が可能となる。
また、光情報記録再生装置に用いられる集光対物レンズは、一般に記録媒体の情報記録層上に保護膜として設けられる特定の厚さを有するカバー層（光透過保護層）に対して残留波面収差が最小となるように設計されており、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）装置においては１．２ｍｍ、また、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）装置においては０．６ｍｍのカバー層厚さに対して最適となるように設計がなされる。
【０００３】
また、１枚の光ディスクに複数の情報記録層を積層した光ディスク（いわゆる多層ディスク）が提供されている。この多層ディスクでは、各情報記録層毎に異なる厚さからなるカバー層が設けられている。
そして、例えば２層の情報記録層を有するＤＶＤを再生するＤＶＤ再生装置においては、対物レンズの開口数が０．６とされ、また、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザが光源として用いられている。
【０００４】
また、カバー層の厚さ変動に対する対物レンズの許容度は、カバー層の厚さ変動をΔｔ、その屈折率をｎとして、以下の式（２）で与えられる（例えば、非特許文献１参照）。
【数２】
一例として、許容される球面収差（Ｗ４０）の値をλ／４とすると、上記ＤＶＤ再生装置におけるカバー層厚さの変動許容値（Δｔ ）は±２７μｍとなる。また、ＤＶＤ再生装置で実現されている２層ディスクに関しては、情報記録層の間隔が４０μｍ程度に規定され、上記許容値内に収まるように配慮されている。
【０００５】
ところで、近年では、光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって大容量の光ディスク記録再生装置を実現する手法が提案されている。
この手法においては、青紫色半導体レーザと開口数０．８５の対物レンズが用いられ、ＤＶＤサイズの光ディスクに２３Ｇｂｙｔｅを超える記録容量が実現されるが、その一方で上記式（２）より、カバー層厚さの精度を±４μｍ以下とする必要が生じる。
しかしながら、高開口数レンズを使用する光ディスク記録再生装置において、ＤＶＤ装置と同様の２層ディスクを実現する場合、情報信号の層間干渉を防ぐために、層間距離を２０μｍ程度確保する必要が生じ、カバー層厚さの許容値範囲内（±４μｍ）には収まらない。
【０００６】
そこで、このような異なるカバー層厚さに対応すべく、従来は、エキスパンダーレンズによって球面収差を補正する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、より効果的な補正手法として、液晶素子を用いる手法も報告されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。例えば、同心状の電極パターンを有し、各電極への印加電圧に応じて、カバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ等価な波面を発生することが可能である（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
また、高開口数対物レンズを多層ディスク媒体の記録再生に応用する場合、上記補正手法に加え、目標とする情報記録層に対して、集光スポットの焦点位置を選択的に移動・制御する手法が必要となる。
そして、焦点制御の引き込み動作、並びに焦点移動に際し、予め上記補正手段を目標とする情報記録層に対して最適化しておく手法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、上記補正手段の最適化手法に加えて、焦点移動に必要となる加速パルスの印加タイミングが開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
なお、実際の多層光記録媒体においては、各記録層のカバー層厚さに製造上の誤差が生じる恐れがあり、また、上述のような補正素子自体にも、印加電圧に対する補正量の偏差が存在するため、焦点制御引き込み動作完了後、球面収差補正量が最適となるように微調整を施す必要がある。
そこで具体的には、再生クロック（通常は、ＰＬＬ Ｃｌｏｃｋ ：Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ Ｃｌｏｃｋ ）に対するデータエッジの揺らぎとして表されるジッター値や信号振幅、或いはエラーレート等を利用して、情報記録媒体からの再生信号が最良となるように調整をおこなう手法（例えば、非特許文献３参照）や、情報記録媒体からの戻り光強度によって生成される球面収差誤差信号に基づいた自動補正機構を設ける手法（例えば、非特許文献４参照）が提案されている。
【０００９】
一方、焦点誤差（Δｚ）によって生じる波面収差Ｗ２０はレンズ開口数の２乗に比例し、以下の式（３）で記述される。
【数３】
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１３１６０３号公報
【特許文献２】
特開平１０−０２０２６３号公報
【特許文献３】
特開２００１−３３１９６３号公報
【特許文献４】
特開２００２−１０００６１号公報
【特許文献５】
特開２００２−１５７７５０号公報
【非特許文献１】
Ｓ． Ｋｕｂｏｔａ， ”Ａｐｌａｎａｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｊｉｔｔｅｒ−ｆｒｅｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ ｓｙｓｔｅｍ，” Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ． ２６， ｐｐ． ３９６１−３９７３（１９８７）
【非特許文献２】
Ｍ． Ｉｗａｓａｋｉ， Ｍ． Ｏｇａｓａｗａｒａ， ａｎｄ Ｓ． Ｏｈｔａｋｉ， ”Ａ ｎｅｗ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｐａｎｅｌ ｆｏｒ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，” Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ， ＳＰＩＥ ４３４２， ｐｐ． １０３−１０５ （２００１）
【非特許文献３】
Ｋ． Ｏｓａｔｏ， Ｉ． Ｉｃｈｉｍｕｒａ， Ｆ． Ｍａｅｄａ， Ｋ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， ａｎｄ Ｙ． Ｋａｓａｍｉ， ”Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｏｖｅｒ ２０ ＧＢ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｙ，” Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ， Ｗｈｉｓｔｌｅｒ， ｐｐ． １５−１７（２０００）
【非特許文献４】
Ｔ． Ｓｈｉｍａｎｏ， Ｍ． Ｕｍｅｄａ， ａｎｄ Ｔ． Ａｒｉｙｏｓｈｉ， ”Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｉｃｋｕｐｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃｓ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４０， ｐｐ． ２２９２−２２９５ （２００１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような高開口数対物レンズを用いた多層光ディスク装置においては、一般に集光対物レンズの焦点深度が浅くなるため、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続となり、加速・減速の切り替えタイミングを把握しにくいという問題点が存在する。
従って、例えば従来の２層ＤＶＤ装置と比較して、集光スポットの層間移動を容易に実現することができない。
【００１２】
そこで本発明の目的は、複数層の情報記録層を有する記録媒体に対し、ある情報記録層から他の情報記録層への層間移動を適正かつ容易に行うことができる光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段と、１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行う制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段とを有する光記録媒体処理装置の焦点制御方法であって、１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法では、複数の情報記録層間で層間移動を行う場合に光記録媒体からの反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことから、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続な場合でも、適正に駆動手段の加減速を制御でき、層間移動を適正かつ容易に実現することが可能となる。
特に、高開口数の対物レンズを用いて光情報記録媒体の再生や記録を行う場合に有効であり、さらに球面収差補正手段におけるカバー層厚さの設定値制御と組み合わせることで確実な焦点切り替え動作を実現することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法の実施の形態例について説明する。
本実施の形態例は、多層ディスクのある情報記録層から他の情報記録層へ層間移動（層間ジャンプ）を行う際に、光強度検出素子によって受光・生成される反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速・減速の切り替えを行うことにより、適正な動作を得るようにしたものである。
ここでは具体例として、開口数０．８５の２群対物レンズと波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源を用いた光ディスク再生装置において、２層ディスクに対して焦点制御、並びに集光スポットの層間ジャンプを行う手法を説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態例における光ディスク再生装置の対物レンズ部の構成例を示す断面図である。
２群対物レンズは、第１のレンズ１２と第２のレンズ１４より構成される。
そして、第２のレンズ１４は、光軸及び信号トラックと直交する方向に可動な構造を持つ２軸電磁アクチュエータ１５上に搭載されている。また、第１のレンズ１２は、第２のレンズ１４と同一の光軸上に位置するように、レンズホルダ１３によって支持され、これら２枚のレンズは開口数０．８５の２群対物レンズとして機能する。
【００１８】
半導体レーザ光源（図１では省略）からのビームは、これら２枚のレンズ１２、１４を通過することによって光ディスク媒体１１上に集光される。また、高開口数を実現することで、従来の光学ピックアップに比べて対物レンズの動作距離が小さくなり、本例において、その値は約１４０μｍとなっている。
対物レンズの開口数が大きくなると、一般に光ディスク装置におけるディスク傾き許容度が減少する。光軸に対するディスクの傾き角をθとすると、発生するコマ収差（Ｗ３１）は、上述した非特許文献１により、以下の式（４）で与えられ、概ねＮＡの３乗とディスク媒体１１のカバー層の厚さｔに比例する。
【数４】
従って、許容される球面収差（Ｗ３１）の値をλ／４とすると、開口数の値を０．８５まで高めた光ディスク装置において、ＤＶＤ再生装置と同等のディスク傾き許容度を確保するためには、カバー層厚さを０．１ｍｍ程度に薄くする必要が生じる。なお、図１では模式的に０．１ｍｍのカバー層１１ａ（０．１ｔ Ｃｏｖｅｒ）を設けた状態を示している。
【００１９】
図２は本例における光学ピックアップ１０の構成例を示す断面図である。
半導体レーザ光源１６からの出射光は、コリメータレンズ１７で平行光とされ、トラック制御誤差信号を演算するために用いられるサイドスポット生成用の回折格子１９を通過した後、２群対物レンズ１２、１４によって記録媒体上に集光される。出射光の一部は偏光ビームスプリッタ２０によって反射した後、集光レンズ２１により発光出力検出用受光素子２２へと導かれて、レーザ出力を一定値に制御する目的で用いられる。
なお、この受光素子２２への入射光量は１／２波長板１８を回転することによって調整が可能であり、実際のレーザ出力は、図示しない自動出力制御（ＡＰＣ）回路によって任意の発光出力値に制御される。
【００２０】
また、偏光ビームスプリッタ２０の２群レンズ１２、１４側には、球面収差を補正するための液晶素子２３が設けられている。
図３は本例で用いる液晶素子２３の電極パターン形状の具体例を示す説明図である。
図示のように、この液晶素子２３は、上述した非特許文献２で提案されている同心状パターンの電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃを有し、各電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの印加電圧に応じて光ディスク媒体１１のカバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ等価な波面を発生することが可能である。
、図４は図３に示す液晶素子２３によって波面の一例を示す説明図であり、横軸に半径、縦軸に位相分布を示している。
また、２群レンズ１２、１４の手前には、半導体レーザ光源１６の直線偏光を円偏光に変換するための１／４波長板２４が配置される。
【００２１】
一方、光ディスク媒体１１からの反射光は、偏光ビームスプリッタ２０で反射した後、検出光路へと導かれる。
本例においては、焦点制御誤差信号として非点収差法を、またトラック制御誤差信号として差動プッシュプル法を用いており、集光レンズ２５、並びにマルチレンズ２６を通った収束光は、サーボ誤差信号兼ＲＦ信号検出用の受光素子２７へと入射し、光電変換される。
この受光素子２７は、図５に示すように、スポット光を中央の４分割領域で検出する第１の光検出素子２７ａと、その両側でそれぞれ２分割領域で検出する第２の光検出素子２７ｂ、及び第３の光検出素子２７ｃの合計８分割構成を有する複合的な素子であり、各素子の分割領域からの出力Ａ〜Ｈに基づき、次の式（５）及び式（６）を用いて焦点制御誤差信号（ＦＥ）とトラック制御誤差信号（ＴＥ）を演算するようになっている。
【数５】
また、ＲＦ信号とＳＵＭ信号は、上述した第１の光検出素子２７ａの４分割領域による出力Ａ〜Ｄの和として以下の式（７）で与えられ、信号出力の全帯域成分がＲＦ信号として、また、低域成分はＳＵＭ信号として利用される。
【数６】
【００２２】
図６は本実施の形態例による光情報記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
まず、光学ピックアップ１０により光ディスク媒体１１から読み出された再生信号は、ヘッドアンプ３１に入力される。ヘッドアンプ３１は、光学ピックアップ１０からの再生信号（多分割検出素子の各出力）を後段で処理するために必要となる所定のレベルに増幅するものである。
ここで増幅された再生ＲＦ信号は、イコライザー・アンプ（ＲＦ ＥＱ）３２によって波形等化された後、図示しない信号処理系に供給される。
また、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３９は、光ディスク装置全体の動作を制御し、スピンドルモータ４６の駆動回路４５に対する制御を行うと同時に、光学系の焦点制御、並びにトラック制御に対する主機能を備えている。
【００２３】
また、焦点誤差信号演算部（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ ）３３は入力信号に対して式（５）に基づいた演算を行うものであり、また、トラック誤差信号演算部（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ ）３４、並びにＳＵＭ信号演算部（ＳＵＭ Ｍａｔｒｉｘ）３５は、それぞれ式（６）、（７）に基づいた演算を施す。
各演算出力はＡ／Ｄ変換器３６、３７、３８においてディジタル信号に変換され、ＤＳＰ３９において焦点制御、及びトラック制御に関する利得調整と位相補償が施される。ＤＳＰ３９の出力はＤ／Ａ変換器４０、４１によってアナログ信号に変換された後、増幅部４２、４３において必要な信号振幅へと増幅され、光学ピックアップ１０に搭載された２軸電磁アクチュエータ１５を駆動してレンズ位置の制御に用いられる。
また、ＬＣＤコントローラ４４は、ＤＳＰ３９からの制御に基づき、液晶素子２３を制御して球面収差の補正を行うものである。
【００２４】
次に、本例の光学ピックアップ１０を用いて情報記録層の第１層目（ Ｌａｙｅｒ０；以下、Ｌ０という）に対するカバー層厚みが１００μｍ、また、第２層目（ Ｌａｙｅｒ１；以下、Ｌ１という）に対するカバー層厚みが７５μｍである２層光ディスク媒体に対し、集光スポットの層間移動を行う場合の制御方法について説明する。
なお、ここでは現在の集光スポット位置（すなわち焦点位置）がＬ０層にあるものとし、上述した特許文献４（特開２００２−１０００６１号）に記述されているように、焦点移動に際しては球面収差補正手段で用いるカバー層厚さ設定値を予め移動先であるＬ１層に対して最適化しておく手法を用いて説明を行う。
【００２５】
図７は、以下に説明する具体的な動作例における各信号波形を示す説明図であり、上述した２層光ディスク媒体のＬ０層に焦点制御が施された状態から制御ループ動作を一旦停止し、２軸電磁アクチュエータに層間ジャンプ用の加速パルスを印加してＬ１層への焦点移動を行う際に観察される各信号波形の変化を示している。
まず、図７（ａ）はＳＵＭ信号をを表し、また、図７（ｂ）は同時に検出される焦点制御誤差信号を表している。ここで、非点収差焦点誤差信号においては、例えば図８に示すように、マルチレンズ２６によって受光素子２７（第１の光検出素子２７ａ）上で、合焦時には円形の強度分布を示し、また、それ以外では楕円状の強度分布（楕円α（ Ｄｅｆｏｃｕｓ（＋））、楕円β（ Ｄｅｆｏｃｕｓ（−））で示す）を示すため、式（４）による演算結果は、合焦時にゼロレベルとなる出力（通称、Ｓ字誤差信号という）を発生する。
【００２６】
なお、集光スポットが層間移動する際に観察されるＳ字誤差信号は、（１）負、（２）ゼロ、（３）正、（４）ゼロの順に強度変化し、連続的なＳ字信号とはならない。加えて、上記球面収差補正素子の設定が目標とする記録層に対する最適値から大幅にずれている場合、発生する球面収差によって記録媒体上での集光スポットが極端に劣化し、本来の信号振幅を持ったＳ字焦点誤差信号が得られない可能性もある。
【００２７】
そして、本例においては、ＳＵＭ信号の変化率によって層間ジャンプを行う際の加速・減速切り替えタイミングを生成し、ＳＵＭ信号を特定の閾値（図７（ａ）に示すＴＨ）で識別するとともに、上述したＳ字誤差信号を正、負レベルの異なる閾値（図７（ｂ）に示すＴＨＨ、ＴＨＬ）により識別することで、焦点制御の引き込み動作を行う。
図７（ｃ）は、ＤＳＰ３９によりＳＵＭ信号の強度変化（一例として微分係数）を検出した結果を表しており、図中のＬｏｗレベルが負の微分係数に対応し、Ｈｉｇｈレベルが正の微分係数に対応する。
すなわち、集光スポットがＬ０層とＬ１層のほぼ中間位置を通過した際にＳＵＭ信号が極小となるため、上記微分係数の変化点を用いて加速パルスと減速パルスの印加を切り替えることが可能となる（図７（ｇ））。
【００２８】
図７（ｄ）はＳＵＭ信号に関して閾値判定された論理信号を表しており、また図７（ｅ）及び図７（ｆ）は、焦点制御誤差信号に関して各閾値により判定された論理信号を表している。
従って、加速パルスから減速パルスに切り替えた後、Ｓ字信号が閾値（ＴＨＨ）を超え、再び閾値（ＴＨＨ）を下回った時点で、減速パルスの印加を停止し、ＳＵＭ信号レベルが一定閾値（ＴＨ）以上となる条件との論理和が成立する条件で、再び焦点制御ループを動作させればよい。
以上のような方法により、高開口数対物レンズを用いた光ディスク装置において、２層光ディスク媒体における集光スポットの層間移動を容易に実現することが可能となる。
【００２９】
以上、本発明の具体的実施例について説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。
例えば、上記例においてはＬ０層からＬ１層へ集光スポットの移動を行う場合を示したが、同様の手法を用いることで、Ｌ１層からＬ０層への層間移動を実現し得ることはもちろんである。この際、一般には、観察される焦点制御誤差信号の極性が反転するが、上記例における閾値レベルをＴＨＨからＴＨＬに変更するだけでよい。
【００３０】
また、上記例においては、球面収差補正手段を、予め移動先であるＬ１層のカバー層厚さに対して最適化しておく手法を用いたことにより、集光スポットの移動先で正規の焦点誤差信号強度が得られるため、制御ループの動作タイミングを判定しやすくなる。
ただし、球面収差補正素子の設定値をＬ０層とＬ１層のカバー層厚さの中間的な値に設定しておく手法でも、引き込み動作判定に足る十分な強度の焦点制御誤差信号が得られるので、このような制御を採用してもよい。また、上記例においては、球面収差補正手段として液晶素子を例示しているが、例えば上述した特許文献１（特開２０００−１３１６０３ 号）に記載されるエキスパンダーレンズを用いる手法も有効である。
【００３１】
また、上述したように実際の多層光記録媒体においては、各記録層のカバー層厚さに製造上の誤差が生じる恐れがある。また、補正素子自体にも、印加電圧に対する補正量の偏差が存在するため、焦点制御引き込み動作完了後、球面収差補正量が最適となるように微調整を施す必要がある。
そこで、上述した非特許文献３に記載された手法を用いて、再生クロックに対するデータエッジの揺らぎとして表されるジッター値や信号振幅、あるいはエラーレート等を利用して情報記録媒体からの再生信号が最良となるように調整を行うことや、または、上述した非特許文献４に記載された手法を用いて、情報記録媒体からの戻り光強度によって生成される球面収差誤差信号に基づいた自動補正機構を設けるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記例においては、高開口数対物レンズの実施例として２群構成のレンズを用いたが、単レンズによっても同等の機能を実現することが可能である。
また、上記例においては、２層の記録層を有する光ディスク媒体を扱う装置を例に説明したが、３層以上の記録層を有する光ディスク媒体を扱う装置や、さらには光ディスク媒体以外の光情報記録媒体を扱う装置においても、同様の手法を用いることで、集光スポットの層間移動を行うことが可能となる。
さらに本発明は、光情報記録媒体の再生だけを行う装置、記録と再生の両方を行う装置に広く適用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法によれば、複数の情報記録層間で層間移動を行う場合に光記録媒体からの反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことから、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続な場合でも、適正に駆動手段の加減速を制御でき、層間移動を適正かつ容易に実現できる効果がある。
特に、高開口数の対物レンズを用いて光情報記録媒体の再生や記録を行う場合に有効であり、さらに球面収差補正手段におけるカバー層厚さの設定値制御と組み合わせることで確実な焦点切り替え動作を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の対物レンズ部の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の光学ピックアップの構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる液晶素子の電極パターン形状の具体例を示す説明図である。
【図４】図３に示す液晶素子によって波面の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる受光素子の分割領域の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の動作波形例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる非点収差法による受光素子上の光強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１０……光学ピックアップ、１１……光ディスク媒体、１２……第１のレンズ、１３……レンズホルダ、１４……第２のレンズ、１５……２軸電磁アクチュエータ、１６……半導体レーザ光源、１７……コリメータレンズ、１８……１／２波長板、１９……回折格子、２０……偏光ビームスプリッタ、２１……集光レンズ、２２、２７……受光素子、２３……液晶素子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ……電極、２４……１／４波長板、２５……集光レンズ、２６……マルチレンズ、３１……ヘッドアンプ、３２……イコライザー・アンプ、３３……焦点誤差信号演算部、３４……トラック誤差信号演算部、３５……ＳＵＭ信号演算部、３６、３７、３８……Ａ／Ｄ変換器、３９……ＤＳＰ、４０、４１……Ｄ／Ａ変換器、４２、４３……増幅部、４４……ＬＣＤコントローラ、４５……駆動回路、４６……スピンドルモータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の記録媒体に対して情報の記録または再生を行う光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク記録再生装置に代表される光記録媒体処理装置においては、記録媒体上における集光スポット径（φ）は、波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、一般に次の式（１）で与えられる。
【数１】
また、光情報記録再生装置に用いられる集光対物レンズは、一般に記録媒体の情報記録層上に保護膜として設けられる特定の厚さを有するカバー層（光透過保護層）に対して残留波面収差が最小となるように設計されており、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）装置においては１．２ｍｍ、また、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）装置においては０．６ｍｍのカバー層厚さに対して最適となるように設計がなされる。
【０００３】
また、１枚の光ディスクに複数の情報記録層を積層した光ディスク（いわゆる多層ディスク）が提供されている。この多層ディスクでは、各情報記録層毎に異なる厚さからなるカバー層が設けられている。
そして、例えば２層の情報記録層を有するＤＶＤを再生するＤＶＤ再生装置においては、対物レンズの開口数が０．６とされ、また、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザが光源として用いられている。
【０００４】
また、カバー層の厚さ変動に対する対物レンズの許容度は、カバー層の厚さ変動をΔｔ、その屈折率をｎとして、以下の式（２）で与えられる（例えば、非特許文献１参照）。
【数２】
【０００５】
ところで、近年では、光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって大容量の光ディスク記録再生装置を実現する手法が提案されている。
この手法においては、青紫色半導体レーザと開口数０．８５の対物レンズが用いられ、ＤＶＤサイズの光ディスクに２３Ｇｂｙｔｅを超える記録容量が実現されるが、その一方で上記式（２）より、カバー層厚さの精度を±４μｍ以下とする必要が生じる。
しかしながら、高開口数レンズを使用する光ディスク記録再生装置において、ＤＶＤ装置と同様の２層ディスクを実現する場合、情報信号の層間干渉を防ぐために、層間距離を２０μｍ程度確保する必要が生じ、カバー層厚さの許容値範囲内（±４μｍ）には収まらない。
【０００６】
そこで、このような異なるカバー層厚さに対応すべく、従来は、エキスパンダーレンズによって球面収差を補正する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、より効果的な補正手法として、液晶素子を用いる手法も報告されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。例えば、同心状の電極パターンを有し、各電極への印加電圧に応じて、カバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ等価な波面を発生することが可能である（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
また、高開口数対物レンズを多層ディスク媒体の記録再生に応用する場合、上記補正手法に加え、目標とする情報記録層に対して、集光スポットの焦点位置を選択的に移動・制御する手法が必要となる。
そして、焦点制御の引き込み動作、並びに焦点移動に際し、予め上記補正手段を目標とする情報記録層に対して最適化しておく手法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、上記補正手段の最適化手法に加えて、焦点移動に必要となる加速パルスの印加タイミングが開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
なお、実際の多層光記録媒体においては、各記録層のカバー層厚さに製造上の誤差が生じる恐れがあり、また、上述のような補正素子自体にも、印加電圧に対する補正量の偏差が存在するため、焦点制御引き込み動作完了後、球面収差補正量が最適となるように微調整を施す必要がある。
そこで具体的には、再生クロック（通常は、ＰＬＬ Ｃｌｏｃｋ ：Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ Ｃｌｏｃｋ ）に対するデータエッジの揺らぎとして表されるジッター値や信号振幅、或いはエラーレート等を利用して、情報記録媒体からの再生信号が最良となるように調整をおこなう手法（例えば、非特許文献３参照）や、情報記録媒体からの戻り光強度によって生成される球面収差誤差信号に基づいた自動補正機構を設ける手法（例えば、非特許文献４参照）が提案されている。
【０００９】
一方、焦点誤差（Δｚ）によって生じる波面収差Ｗ２０はレンズ開口数の２乗に比例し、以下の式（３）で記述される。
【数３】
【特許文献１】
特開２０００−１３１６０３号公報
【特許文献２】
特開平１０−０２０２６３号公報
【特許文献３】
特開２００１−３３１９６３号公報
【特許文献４】
特開２００２−１０００６１号公報
【特許文献５】
特開２００２−１５７７５０号公報
【非特許文献１】
Ｓ． Ｋｕｂｏｔａ， ”Ａｐｌａｎａｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｊｉｔｔｅｒ−ｆｒｅｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ ｓｙｓｔｅｍ，” Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ． ２６， ｐｐ． ３９６１−３９７３（１９８７）
【非特許文献２】
Ｍ． Ｉｗａｓａｋｉ， Ｍ． Ｏｇａｓａｗａｒａ， ａｎｄ Ｓ． Ｏｈｔａｋｉ， ”Ａ ｎｅｗ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｐａｎｅｌ ｆｏｒ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，” Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ， ＳＰＩＥ ４３４２， ｐｐ． １０３−１０５ （２００１）
【非特許文献３】
Ｋ． Ｏｓａｔｏ， Ｉ． Ｉｃｈｉｍｕｒａ， Ｆ． Ｍａｅｄａ， Ｋ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， ａｎｄ Ｙ． Ｋａｓａｍｉ， ”Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｏｖｅｒ ２０ ＧＢ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｙ，” Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ， Ｗｈｉｓｔｌｅｒ， ｐｐ． １５−１７（２０００）
【非特許文献４】
Ｔ． Ｓｈｉｍａｎｏ， Ｍ． Ｕｍｅｄａ， ａｎｄ Ｔ． Ａｒｉｙｏｓｈｉ， ”Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｉｃｋｕｐｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃｓ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４０， ｐｐ． ２２９２−２２９５ （２００１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような高開口数対物レンズを用いた多層光ディスク装置においては、一般に集光対物レンズの焦点深度が浅くなるため、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続となり、加速・減速の切り替えタイミングを把握しにくいという問題点が存在する。
従って、例えば従来の２層ＤＶＤ装置と比較して、集光スポットの層間移動を容易に実現することができない。
【００１２】
そこで本発明の目的は、複数層の情報記録層を有する記録媒体に対し、ある情報記録層から他の情報記録層への層間移動を適正かつ容易に行うことができる光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段と、１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行う制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段とを有する光記録媒体処理装置の焦点制御方法であって、１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法では、複数の情報記録層間で層間移動を行う場合に光記録媒体からの反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことから、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続な場合でも、適正に駆動手段の加減速を制御でき、層間移動を適正かつ容易に実現することが可能となる。
特に、高開口数の対物レンズを用いて光情報記録媒体の再生や記録を行う場合に有効であり、さらに球面収差補正手段におけるカバー層厚さの設定値制御と組み合わせることで確実な焦点切り替え動作を実現することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法の実施の形態例について説明する。
本実施の形態例は、多層ディスクのある情報記録層から他の情報記録層へ層間移動（層間ジャンプ）を行う際に、光強度検出素子によって受光・生成される反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速・減速の切り替えを行うことにより、適正な動作を得るようにしたものである。
ここでは具体例として、開口数０．８５の２群対物レンズと波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源を用いた光ディスク再生装置において、２層ディスクに対して焦点制御、並びに集光スポットの層間ジャンプを行う手法を説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態例における光ディスク再生装置の対物レンズ部の構成例を示す断面図である。
２群対物レンズは、第１のレンズ１２と第２のレンズ１４より構成される。
そして、第２のレンズ１４は、光軸及び信号トラックと直交する方向に可動な構造を持つ２軸電磁アクチュエータ１５上に搭載されている。また、第１のレンズ１２は、第２のレンズ１４と同一の光軸上に位置するように、レンズホルダ１３によって支持され、これら２枚のレンズは開口数０．８５の２群対物レンズとして機能する。
【００１８】
半導体レーザ光源（図１では省略）からのビームは、これら２枚のレンズ１２、１４を通過することによって光ディスク媒体１１上に集光される。また、高開口数を実現することで、従来の光学ピックアップに比べて対物レンズの動作距離が小さくなり、本例において、その値は約１４０μｍとなっている。
対物レンズの開口数が大きくなると、一般に光ディスク装置におけるディスク傾き許容度が減少する。光軸に対するディスクの傾き角をθとすると、発生するコマ収差（Ｗ３１）は、上述した非特許文献１により、以下の式（４）で与えられ、概ねＮＡの３乗とディスク媒体１１のカバー層の厚さｔに比例する。
【数４】
【００１９】
図２は本例における光学ピックアップ１０の構成例を示す断面図である。
半導体レーザ光源１６からの出射光は、コリメータレンズ１７で平行光とされ、トラック制御誤差信号を演算するために用いられるサイドスポット生成用の回折格子１９を通過した後、２群対物レンズ１２、１４によって記録媒体上に集光される。出射光の一部は偏光ビームスプリッタ２０によって反射した後、集光レンズ２１により発光出力検出用受光素子２２へと導かれて、レーザ出力を一定値に制御する目的で用いられる。
なお、この受光素子２２への入射光量は１／２波長板１８を回転することによって調整が可能であり、実際のレーザ出力は、図示しない自動出力制御（ＡＰＣ）回路によって任意の発光出力値に制御される。
【００２０】
また、偏光ビームスプリッタ２０の２群レンズ１２、１４側には、球面収差を補正するための液晶素子２３が設けられている。
図３は本例で用いる液晶素子２３の電極パターン形状の具体例を示す説明図である。
図示のように、この液晶素子２３は、上述した非特許文献２で提案されている同心状パターンの電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃを有し、各電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの印加電圧に応じて光ディスク媒体１１のカバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ等価な波面を発生することが可能である。
、図４は図３に示す液晶素子２３によって波面の一例を示す説明図であり、横軸に半径、縦軸に位相分布を示している。
また、２群レンズ１２、１４の手前には、半導体レーザ光源１６の直線偏光を円偏光に変換するための１／４波長板２４が配置される。
【００２１】
一方、光ディスク媒体１１からの反射光は、偏光ビームスプリッタ２０で反射した後、検出光路へと導かれる。
本例においては、焦点制御誤差信号として非点収差法を、またトラック制御誤差信号として差動プッシュプル法を用いており、集光レンズ２５、並びにマルチレンズ２６を通った収束光は、サーボ誤差信号兼ＲＦ信号検出用の受光素子２７へと入射し、光電変換される。
この受光素子２７は、図５に示すように、スポット光を中央の４分割領域で検出する第１の光検出素子２７ａと、その両側でそれぞれ２分割領域で検出する第２の光検出素子２７ｂ、及び第３の光検出素子２７ｃの合計８分割構成を有する複合的な素子であり、各素子の分割領域からの出力Ａ〜Ｈに基づき、次の式（５）及び式（６）を用いて焦点制御誤差信号（ＦＥ）とトラック制御誤差信号（ＴＥ）を演算するようになっている。
【数５】
【数６】
図６は本実施の形態例による光情報記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
まず、光学ピックアップ１０により光ディスク媒体１１から読み出された再生信号は、ヘッドアンプ３１に入力される。ヘッドアンプ３１は、光学ピックアップ１０からの再生信号（多分割検出素子の各出力）を後段で処理するために必要となる所定のレベルに増幅するものである。
ここで増幅された再生ＲＦ信号は、イコライザー・アンプ（ＲＦ ＥＱ）３２によって波形等化された後、図示しない信号処理系に供給される。
また、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３９は、光ディスク装置全体の動作を制御し、スピンドルモータ４６の駆動回路４５に対する制御を行うと同時に、光学系の焦点制御、並びにトラック制御に対する主機能を備えている。
【００２３】
また、焦点誤差信号演算部（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ ）３３は入力信号に対して式（５）に基づいた演算を行うものであり、また、トラック誤差信号演算部（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ ）３４、並びにＳＵＭ信号演算部（ＳＵＭ Ｍａｔｒｉｘ）３５は、それぞれ式（６）、（７）に基づいた演算を施す。
各演算出力はＡ／Ｄ変換器３６、３７、３８においてディジタル信号に変換され、ＤＳＰ３９において焦点制御、及びトラック制御に関する利得調整と位相補償が施される。ＤＳＰ３９の出力はＤ／Ａ変換器４０、４１によってアナログ信号に変換された後、増幅部４２、４３において必要な信号振幅へと増幅され、光学ピックアップ１０に搭載された２軸電磁アクチュエータ１５を駆動してレンズ位置の制御に用いられる。
また、ＬＣＤコントローラ４４は、ＤＳＰ３９からの制御に基づき、液晶素子２３を制御して球面収差の補正を行うものである。
【００２４】
次に、本例の光学ピックアップ１０を用いて情報記録層の第１層目（ Ｌａｙｅｒ０；以下、Ｌ０という）に対するカバー層厚みが１００μｍ、また、第２層目（ Ｌａｙｅｒ１；以下、Ｌ１という）に対するカバー層厚みが７５μｍである２層光ディスク媒体に対し、集光スポットの層間移動を行う場合の制御方法について説明する。
なお、ここでは現在の集光スポット位置（すなわち焦点位置）がＬ０層にあるものとし、上述した特許文献４（特開２００２−１０００６１号）に記述されているように、焦点移動に際しては球面収差補正手段で用いるカバー層厚さ設定値を予め移動先であるＬ１層に対して最適化しておく手法を用いて説明を行う。
【００２５】
図７は、以下に説明する具体的な動作例における各信号波形を示す説明図であり、上述した２層光ディスク媒体のＬ０層に焦点制御が施された状態から制御ループ動作を一旦停止し、２軸電磁アクチュエータに層間ジャンプ用の加速パルスを印加してＬ１層への焦点移動を行う際に観察される各信号波形の変化を示している。
まず、図７（ａ）はＳＵＭ信号をを表し、また、図７（ｂ）は同時に検出される焦点制御誤差信号を表している。ここで、非点収差焦点誤差信号においては、例えば図８に示すように、マルチレンズ２６によって受光素子２７（第１の光検出素子２７ａ）上で、合焦時には円形の強度分布を示し、また、それ以外では楕円状の強度分布（楕円α（ Ｄｅｆｏｃｕｓ（＋））、楕円β（ Ｄｅｆｏｃｕｓ（−））で示す）を示すため、式（４）による演算結果は、合焦時にゼロレベルとなる出力（通称、Ｓ字誤差信号という）を発生する。
【００２６】
なお、集光スポットが層間移動する際に観察されるＳ字誤差信号は、（１）負、（２）ゼロ、（３）正、（４）ゼロの順に強度変化し、連続的なＳ字信号とはならない。加えて、上記球面収差補正素子の設定が目標とする記録層に対する最適値から大幅にずれている場合、発生する球面収差によって記録媒体上での集光スポットが極端に劣化し、本来の信号振幅を持ったＳ字焦点誤差信号が得られない可能性もある。
【００２７】
そして、本例においては、ＳＵＭ信号の変化率によって層間ジャンプを行う際の加速・減速切り替えタイミングを生成し、ＳＵＭ信号を特定の閾値（図７（ａ）に示すＴＨ）で識別するとともに、上述したＳ字誤差信号を正、負レベルの異なる閾値（図７（ｂ）に示すＴＨＨ、ＴＨＬ）により識別することで、焦点制御の引き込み動作を行う。
図７（ｃ）は、ＤＳＰ３９によりＳＵＭ信号の強度変化（一例として微分係数）を検出した結果を表しており、図中のＬｏｗレベルが負の微分係数に対応し、Ｈｉｇｈレベルが正の微分係数に対応する。
すなわち、集光スポットがＬ０層とＬ１層のほぼ中間位置を通過した際にＳＵＭ信号が極小となるため、上記微分係数の変化点を用いて加速パルスと減速パルスの印加を切り替えることが可能となる（図７（ｇ））。
【００２８】
図７（ｄ）はＳＵＭ信号に関して閾値判定された論理信号を表しており、また図７（ｅ）及び図７（ｆ）は、焦点制御誤差信号に関して各閾値により判定された論理信号を表している。
従って、加速パルスから減速パルスに切り替えた後、Ｓ字信号が閾値（ＴＨＨ）を超え、再び閾値（ＴＨＨ）を下回った時点で、減速パルスの印加を停止し、ＳＵＭ信号レベルが一定閾値（ＴＨ）以上となる条件との論理和が成立する条件で、再び焦点制御ループを動作させればよい。
以上のような方法により、高開口数対物レンズを用いた光ディスク装置において、２層光ディスク媒体における集光スポットの層間移動を容易に実現することが可能となる。
【００２９】
以上、本発明の具体的実施例について説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。
例えば、上記例においてはＬ０層からＬ１層へ集光スポットの移動を行う場合を示したが、同様の手法を用いることで、Ｌ１層からＬ０層への層間移動を実現し得ることはもちろんである。この際、一般には、観察される焦点制御誤差信号の極性が反転するが、上記例における閾値レベルをＴＨＨからＴＨＬに変更するだけでよい。
【００３０】
また、上記例においては、球面収差補正手段を、予め移動先であるＬ１層のカバー層厚さに対して最適化しておく手法を用いたことにより、集光スポットの移動先で正規の焦点誤差信号強度が得られるため、制御ループの動作タイミングを判定しやすくなる。
ただし、球面収差補正素子の設定値をＬ０層とＬ１層のカバー層厚さの中間的な値に設定しておく手法でも、引き込み動作判定に足る十分な強度の焦点制御誤差信号が得られるので、このような制御を採用してもよい。また、上記例においては、球面収差補正手段として液晶素子を例示しているが、例えば上述した特許文献１（特開２０００−１３１６０３ 号）に記載されるエキスパンダーレンズを用いる手法も有効である。
【００３１】
また、上述したように実際の多層光記録媒体においては、各記録層のカバー層厚さに製造上の誤差が生じる恐れがある。また、補正素子自体にも、印加電圧に対する補正量の偏差が存在するため、焦点制御引き込み動作完了後、球面収差補正量が最適となるように微調整を施す必要がある。
そこで、上述した非特許文献３に記載された手法を用いて、再生クロックに対するデータエッジの揺らぎとして表されるジッター値や信号振幅、あるいはエラーレート等を利用して情報記録媒体からの再生信号が最良となるように調整を行うことや、または、上述した非特許文献４に記載された手法を用いて、情報記録媒体からの戻り光強度によって生成される球面収差誤差信号に基づいた自動補正機構を設けるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記例においては、高開口数対物レンズの実施例として２群構成のレンズを用いたが、単レンズによっても同等の機能を実現することが可能である。
また、上記例においては、２層の記録層を有する光ディスク媒体を扱う装置を例に説明したが、３層以上の記録層を有する光ディスク媒体を扱う装置や、さらには光ディスク媒体以外の光情報記録媒体を扱う装置においても、同様の手法を用いることで、集光スポットの層間移動を行うことが可能となる。
さらに本発明は、光情報記録媒体の再生だけを行う装置、記録と再生の両方を行う装置に広く適用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光記録媒体処理装置及びその焦点制御方法によれば、複数の情報記録層間で層間移動を行う場合に光記録媒体からの反射光強度信号の変化率に基づいて駆動手段の加速と減速の切り替えを行うことから、情報記録層間で焦点制御誤差信号が不連続な場合でも、適正に駆動手段の加減速を制御でき、層間移動を適正かつ容易に実現できる効果がある。
特に、高開口数の対物レンズを用いて光情報記録媒体の再生や記録を行う場合に有効であり、さらに球面収差補正手段におけるカバー層厚さの設定値制御と組み合わせることで確実な焦点切り替え動作を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の対物レンズ部の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の光学ピックアップの構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる液晶素子の電極パターン形状の具体例を示す説明図である。
【図４】図３に示す液晶素子によって波面の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる受光素子の分割領域の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置の動作波形例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態例における光ディスク再生装置で用いる非点収差法による受光素子上の光強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１０……光学ピックアップ、１１……光ディスク媒体、１２……第１のレンズ、１３……レンズホルダ、１４……第２のレンズ、１５……２軸電磁アクチュエータ、１６……半導体レーザ光源、１７……コリメータレンズ、１８……１／２波長板、１９……回折格子、２０……偏光ビームスプリッタ、２１……集光レンズ、２２、２７……受光素子、２３……液晶素子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ……電極、２４……１／４波長板、２５……集光レンズ、２６……マルチレンズ、３１……ヘッドアンプ、３２……イコライザー・アンプ、３３……焦点誤差信号演算部、３４……トラック誤差信号演算部、３５……ＳＵＭ信号演算部、３６、３７、３８……Ａ／Ｄ変換器、３９……ＤＳＰ、４０、４１……Ｄ／Ａ変換器、４２、４３……増幅部、４４……ＬＣＤコントローラ、４５……駆動回路、４６……スピンドルモータ。
Claims (14)
- 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、
前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、
前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、
前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段と、
１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行う制御手段と、
を有することを特徴とする光記録媒体処理装置。 - 前記制御手段は、前記層間移動を行う場合に、前記反射光強度信号の変化率に加えて、前記反射光検出手段によって検出される焦点制御誤差信号を焦点制御の引き込み信号として用いることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記制御手段は、前記層間移動を行う場合に、前記球面収差補正手段で用いる光透過保護層の厚さの設定値を予め特定の値に設定しておくことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記特定の値が層間移動の移動先の情報記録層における光透過保護層の厚さに相当する値であることを特徴とする請求項３記載の光記録媒体処理装置。
- 前記層間移動を行った後、前記球面収差補正手段による補正量を、前記光情報記録媒体からの再生信号、あるいは前記反射光検出手段によって検出される球面収差誤差信号に基づいて最適化することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記駆動手段が２軸電磁アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記対物レンズ部が高開口数を有する２群対物レンズを含むことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記球面収差補正手段がエキスパンダーレンズを含むことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 前記球面収差補正手段が液晶素子を含むことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体処理装置。
- 複数の情報記録層を有する光情報記録媒体に対してスポット光を集光させる対物レンズ部と、
前記対物レンズ部を光軸方向に移動させて前記スポット光の焦点位置を前記複数の情報記録層の間で移動する駆動手段と、
前記情報記録層毎に異なる厚さからなる光透過保護層において生じる球面収差を補正する球面収差補正手段と、
前記スポット光の前記光情報記録媒体からの反射光を検出する反射光検出手段とを有する光記録媒体処理装置の焦点制御方法であって、
１つの情報記録層から別の情報記録層にスポット光の焦点位置を移動して層間移動を行う場合に、前記反射光検出手段によって検出される反射光強度信号の変化率に基づいて前記駆動手段の加速と減速の切り替えを行う、
ことを特徴とする光記録媒体処理装置の焦点制御方法。 - 前記層間移動を行う場合に、前記反射光強度信号の変化率に加えて、前記反射光検出手段によって検出される焦点制御誤差信号を焦点制御の引き込み信号として用いることを特徴とする請求項１０記載の光記録媒体処理装置の焦点制御方法。
- 前記層間移動を行う場合に、前記球面収差補正手段で用いる光透過保護層の厚さの設定値を予め特定の値に設定しておくことを特徴とする請求項１０記載の光記録媒体処理装置の焦点制御方法。
- 前記特定の値が層間移動の移動先の情報記録層における光透過保護層の厚さに相当する値であることを特徴とする請求項１２記載の光記録媒体処理装置の焦点制御方法。
- 前記層間移動を行った後、前記球面収差補正手段による補正量を、前記光情報記録媒体からの再生信号、あるいは前記反射光検出手段によって検出される球面収差誤差信号に基づいて最適化することを特徴とする請求項１０記載の光記録媒体処理装置の焦点制御方法。
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