JP2008204628A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対物レンズのＮＡを従来のＮＡより大きく（例えば０．８以上）した場合でも、球面収差の補正範囲が広く、かつ応答性の速い球面収差制御を実現し、それによって、高密度大容量の光ディスクに記録／再生が可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明の光ディスク装置は、駆動手段にテスト信号を加えるテスト信号発生手段と、収束状態検出手段の検出信号の振幅を検出する第２の振幅検出手段と、前記テスト信号発生手段により前記駆動手段にテスト信号を加えた状態において、前記振幅検出手段によって収束状態検出信号の実効値が最小となるような収束状態検出信号補正手段の加算ゲインを求める収束状態検出補正学習手段とを備えている。
【選択図】図２１

Description

本発明は、光学的な情報の記録・再生を行う光ディスク装置に関する。本発明は、特に光ビームを収束させるために開口数が大きなレンズを用いても、光ビームの収束位置に発生する球面収差を精度良く補正し、高密度な記録・再生を行うことが可能な光ディスク装置に関するものである。

従来、映像情報、音声情報、または、コンピュータ用プログラムなどのデータを保存するための記録媒体として、いわゆる再生専用光ディスク、相変化型光ディスク、光磁気ディスク、または、光カードといった種々の光学記録媒体が提案されてきた。

このような光学記録媒体（以下、「光ディスク」と称する。）にデータを書き込み、あるいは、光ディスクに記録されているデータを読み出すためには、光ディスク装置が用いられる。なお、本明細書では、光ディスク装置は、単に、光ディスク駆動装置（ディスクドライブ）だけではなく、光ディスクに対してデータを書き込んだり、光ディスクからデータを読み出したりすることのできる種々の装置を広く含むものとする。すなわち、本明細書における「光ディスク装置」は、例えば、ゲーム機器、オーディオ・ビジュアル機器、パーソナルコンピュータなどを含むものである。また、小型の光ディスクに対するデータの記録／再生が可能なように構成した携帯型端末（ＰＤＡ）を含むものとする。

まず、図１を参照しながら、光ディスクの構造を説明する。図１に示されている光ディスク２０は、光ヘッドによって光ビームが照射される側から、光ビームを透過する透明な材料から形成された基材２１と、データを記録・再生するための情報面２９と、ディスクの保護をする保護層２５とを備えている。基材２１は、保護層２５と同様に、ディスクの傷、汚れなどからデータを保護する機能も有している。なお、本明細書における「基材」および「保護層」の語句は、いずれも、光ディスクの情報面と大気との間に存在する透明部材を指す語句であり、材料、厚さ、製造方法などによって「基材」と「保護層」とを厳密に区別する意義はない。従って、保護層の側に光ヘッドが配置されても良く、本明細書中では、「基材」の語句を用いて指し示している部材と「保護層」の語句を用いて指し示している部材とを相互に置き換えてもよい。

図２は、光ディスク２０の情報面２９を模試的に拡大して示す斜視図である。図の上側からディスク２０に対して光ビームが照射される。図２に示すように、光ディスク２０の情報面２９には、凸状のトラック２８が形成されている。トラック２８は、ディスク中心に対して同心円またはらせん状に形成されている。トラック２８はウォブルしていてもよい。トラック２８のウォブル形状やウォブル周波数によってアドレス情報などの種所の情報を光ディスク２０上に予め記録しておくことができる。

図３は、従来の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。光ディスク２０は、ディスクモータ１０によって所定の回転数で回転させられる。光ビーム照射手段として機能する半導体レーザなどの光源３から発光された光ビームは収束手段として機能する対物レンズ１によって光ディスク２０の情報面２９に向けて収束され、情報面２９上の所望する収束位置に光ビームスポットを形成する。

対物レンズ１を含む光学系の設計は、光ディスク２０の情報面２９上にフォーカス制御が安定に働いていることを前提に、固定の球面収差補正が行われる。すなわち、光ディスク２０の基材２１の厚みに基づいて、球面収差を最小化する光学設計が行われる。これは、従来の光ディスク装置において、球面収差を動的（ダイナミック）に補正する必要がなかったからである。

光ディスク２０からの反射光は受光部４が受けとり、受けとった光の量に応じた光電流を生成する。

光ディスク装置は、フォーカスアクチュエータ２とトラッキングアクチュエータ２７とを備えている。フォーカスアクチュエータ２は、光ビームの収束位置を変化させるため対物レンズ１を光ディスク２０の情報面２９に対し略垂直方向に移動させる。トラッキングアクチュエータ２７は、光ビームの収束位置が正しく光ディスク２０の情報面２９上のトラック２８を追従するように対物レンズ１を光ディスク２０の半径方向に移動させる。

上記の対物レンズ１、フォーカスアクチュエータ２、光源３、および受光部４は、光ヘッド５として一体のモジュールにまとめられている。光ヘッド５は、検索手段として機能する移送台６０によって光ディスク２０の半径方向に移動可能あり、移送台６０は移送台駆動回路６２からの出力信号（駆動信号）にて駆動される。

次に、上記光ディスク装置におけるフォーカス制御を説明する。

半導体レーザなどの光源３によって生成された光ビームは、光ディスク２０の情報面２９に対物レンズ１によって収束され、光ビームスポットを形成する。この光ビームスポットの光ディスク２０からの反射光は再び対物レンズ１を介し受光部４に入力される。

受光部４は４つの領域に分割されており、それぞれの領域で検出した光量に応じて光電流を生成してプリアンプ１１へ出力する。プリアンプ１１は、Ｉ／Ｖ変換器を備え、受光部４からプリアンプ１１に入力された光電流をＩ／Ｖ変換器によって電圧に変換する。変換された各信号はフォーカスエラー信号生成器７およびトラッキングエラー信号生成器１８に送られる。フォーカスエラー信号生成器７は光ヘッド５から出力され集光された光ビームスポットと光ディスク２０との垂直方向に関する誤差信号をプリアンプ１１の出力信号によって生成する。

この光学系は、一般に非点収差法といわれるフォーカスエラーの検出系と、プッシュプル法といわれるトラッキングエラーの検出系を備えている。

フォーカスエラー信号生成器７は、入力信号に基づいて非点収差法によるフォーカスエラー信号（以下ＦＥ信号と称す）を生成する。フォーカスエラー信号生成器７の出力信号であるＦＥ信号は、フォーカス制御部１７にて位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算を行った後にフォーカスアクチュエータ駆動回路９に出力される。

対物レンズ１は、フォーカスアクチュエータ駆動回路９による駆動信号に基づきフォーカスアクチュエータ２によって駆動される。この結果、光ビームスポットは、光ディスク２０の情報面２９に対して所定の収束状態となるよう駆動され、フォーカス制御が実現されている。

次に、上記光ディスク装置のトラッキング制御を説明する。

トラッキングエラー信号生成器１８は、光ヘッド５から出力され、集光された光ビームスポットとトラック２８との間に生じる、光ディスク２０の半径方向に関する誤差信号をプリアンプ１１の出力信号によって生成する。トラッキングエラー信号生成器１８は、入力信号に基づいてプッシュプル法によるトラッキングエラー信号（以下ＴＥ信号と称す）を生成する。トラッキングエラー信号生成器１８の出力信号であるＴＥ信号は、トラッキング制御部１９にて位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算を行った後にトラッキングアクチュエータ駆動回路２６に出力される。

対物レンズ１は、トラッキングアクチュエータ駆動回路２６から出力される駆動信号に基づきトラッキングアクチュエータ２７によって駆動される。その結果、光ビームスポットは、光ディスク２０の情報面２９上のトラック２８を追従するように駆動され、トラッキング制御が実現される。

次に、図４を参照しながら、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の生成をより詳細に説明する。

図４に示すように、受光部４は４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割されている。受光部４の各領域Ａ〜Ｄは、それぞれの領域で検出した光量に応じて光電流を生成し、プリアンプ１１に内蔵された対応するＩ／Ｖ変換器６ａ、Ｉ／Ｖ変換器６ｂ、Ｉ／Ｖ変換器６ｃ、Ｉ／Ｖ変換器６ｄに出力する。

Ｉ／Ｖ変換器６ａ、Ｉ／Ｖ変換器６ｂ、Ｉ／Ｖ変換器６ｃ、Ｉ／Ｖ変換器６ｄによって電流から電圧へ変換された各信号は、フォーカスエラー信号生成器７およびトラッキングエラー信号生成器１８へ送られる。

図４に示す「情報トラック長手方向」とは、光ディスク２０のトラック２８の接線方向であり、「光ディスク半径方向」とは光ディスク２０のトラック２８に垂直な方向である。従って、フォーカスエラー信号生成器７において、Ｉ／Ｖ変換器６ａの出力とＩ／Ｖ変換器６ｃの出力との和から、Ｉ／Ｖ変換器６ｂの出力とＩ／Ｖ変換器６ｄの出力との和を減算する演算を行うことにより、非点収差法によるＦＥ信号が得られる。

トラッキングエラー信号生成器１８において、Ｉ／Ｖ変換器６ａの出力とＩ／Ｖ変換器６ｄの出力との和から、Ｉ／Ｖ変換器６ｂの出力とＩ／Ｖ変換器６ｃの出力との和を減算する演算を行うことでプッシュプル法によるＴＥ信号が得られる。

このように、従来の光ディスク装置では、光ディスクに対する情報の書き込みおよび／または光ディスクからの情報の読み出しを行うとき、フォーカス制御やトラッキング制御が行われている。

しかし、従来の光ディスク装置では、高密度光ディスクを用いて情報の書き込み／読み出しを行うことが困難になってきた。以下、この点を詳細に説明する。

近年、光ディスクの記録密度の更なる向上及び大容量化をはかるため、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．６よりも更に大きくし、また、光源の波長を６５０ｎｍよりも更に短くすることが提案されている。例えば、開口数０．８５、光源の波長４０５ｎｍ、基材厚（または保護層厚）０．１ｍｍで、容量２０〜２５ＧＢのディスクが提案されている。これは、光ディスク上のレーザビーム径（スポット径）が、λ／ＮＡに比例するため、λを小さく、かつ、ＮＡを大きくすることが記録密度向上の観点から好ましいためである。ここで、λはレーザ光の波長である。

ＮＡを０．８５、光源の波長を４０５ｎｍとすると、ビームスポットを小さくできる反面、光ビームの収差、特に対物レンズと光ディスクを構成する基材（または保護層）によって発生する球面収差が無視できない。

図１に示すように光ディスク２０の情報面２９は、基材２１で保護されており、光ヘッド５から出力された光ビームは基材２１を通過し、情報面２９上に光ビームスポットを形成する。

ＮＡが０．６の光学系で使用されていた従来のＤＶＤでは、基材２１の厚みむらにより発生する球面収差変動が許容範囲内となり。無視できていた。しかし、光ビームスポットには、基材２１の厚みが一定の場合、ＮＡの４乗に比例する球面収差が発生するため、ＮＡが０．８５と大きくなると、球面収差変動を無視できなくなってきている。

ＤＶＤ規格では、光ディスク一枚あたりの記録容量を大きくするため、情報記録面を２面有する２層ディスク（double-layer disc）も採用されている。図５は、２層ディスクの構造の一例を示す図である。図５に示すように、２層ディスクは光ヘッド側から順に、基材２１と、Ｌ０層（第１の情報記録面）２２と、中間層２４と、Ｌ１層（第２の情報記録面）２３と、裏面の保護層２５とを備えている。基材２１と中間層２４は、樹脂などの透明な媒質から形成されている。

図５に示すような積層構造により、複数の情報記録面を有する光ディスク２０においては、光ビームスポットが位置する現在の情報記録面からこれに隣接する情報記録面に光ビームの焦点位置を移動することが必要になる。このような光ビームの焦点位置が異なる情報記録面間を移動することを、以下、「層間移動」と称すこととする。以下、図３および図６を参照しながら、この層間移動の方法を説明する。

まず、光ヘッド５の対物レンズ１に近い情報記録面から遠い情報記録面に光ビームの焦点を移動させる場合を考える。マイクロコンピュータ８は、フォーカス制御を一旦停止すると同時に、フォーカスアクチュエータ駆動回路９に対し、対物レンズ１を移動するための加速パルスを出力する。この加速パルスは、図６（ａ）に示す波形を有し、対物レンズ１を奥側（つまり対物レンズ１から遠い情報記録面の側）へ移動するため信号である。

次に、マイクロコンピュータ８は、フォーカスエラー信号生成器７のＦＥ信号と減速開始レベルを比較し、ＦＥ信号が減速開始レベルを超えると同時に、減速パルスを出力する。最後に減速パルスの出力が終了した時点で、フォーカス制御を再開する。

次に、光ヘッド５の対物レンズ１から遠い情報記録面から近い情報記録面に光ビームの焦点を移動させる場合を考える。この場合、図６（ｂ）に示す波形の加速パルス／減速パルスを上記した方法と同様にして印加することにより、光ビームの焦点を層間移動させるることができる。

２層ディスクについても、更なる記録密度の向上及び大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズの開口数を０．６よりも更に大きくし、また、光源の波長を６５０ｎｍよりも更に短くすることが望まれている。

２層ディスクの場合、Ｌ０層２２とＬ１層２３の間には中間層２４があるため、光ヘッド側の光ディスク２０表面から情報記録面までの厚さは、Ｌ１層２３の方が中間層２４の厚み分だけＬ０層２２のそれよりも厚くなる。この厚み差は、球面収差を発生させる要因となる。対物レンズのＮＡが０．６であるＤＶＤ規格の光学系では、この球面収差の大きさが許容範囲内に収まり、収差補正を行うことなく情報の記録・再生を行うことが可能であるが、上述したようにＮＡが更に大きい（例えば０．８以上）対物レンズを用いる場合は、片側の情報記録面で対物レンズを調整すると、もう一方の情報記録面に発生する中間層２４の厚みによる球面収差を無視することはできない。

即ち、対物レンズのＮＡが０．６を超えて大きくなった場合、従来の光ディスク装置では、両方の情報記録面に情報を記録、或いは記録された情報を再生することはできない。

ＮＡを、０．６より大きくする（例えば０．８以上にする）場合、図７に示す球面収差補正レンズ１５を設けることが考えられる。球面収差補正レンズ１５は、典型的には、２枚の組レンズから構成され、２枚の組レンズの一方を移動させることにより、２枚の組レンズの相対的な距離を変化させる。このような球面収差補正レンズ１５を用いることにより、２層ディスクに対する記録／再生を行う場合も、それぞれの情報記録面に適した球面収差の補正を行うことが可能となり、これによって中間層による球面収差も解消され得る。

球面収差補正レンズ１５は、板バネで駆動されている。この場合、応答性が速く、高精度の制御が行える反面、球面収差補正レンズ１５の移動範囲が狭いため、球面収差の補正可能範囲が狭いという問題がある。特に、上記２層ディスクにおいては、基材厚みのばらつき、対物レンズの特性ばらつき、球面収差補正レンズ１５の特性ばらつきを含めると、補正範囲が足らず、記録・再生が適性にできないという課題がある。
特表２００１−５０７４６３号公報 特開平１０−２１５７１号公報 特開平８−７７５８９号公報 国際公開第００／７９５２５号パンフレット

本発明では上記の課題に鑑み、光ディスクに球面収差の発生要因である基材（または保護層）の厚みむらがあっても情報の記録または再生が安定に行える光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、対物レンズのＮＡを従来のＮＡより大きく（例えば０．８以上）した場合でも、球面収差の補正範囲が広く、かつ応答性の速い球面収差制御を実現し、それによって、高密度大容量の光ディスクに記録／再生が可能な光ディスク装置を提供することにある。

この発明に係る光ディスク装置は、情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームを前記情報担体に向けて収束する収束手段と、前記光ビームの収束位置を変化させるため前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させる第１のアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を移動させる第２のアクチュエータと、前記球面収差可変手段を移動させる第３のアクチュエータと、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記第１のアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記第３のアクチュエータ、第２のアクチュエータをそれぞれ駆動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段とを備え、前記第３のアクチュエータは少なくとも前記球面収差検出手段の信号に含まれる直流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させ、前記第２のアクチュエータは移動範囲は前記球面収差検出手段の信号に含まれる交流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させる。これにより、収束手段として用いる対物レンズのＮＡを従来のものよりも更に大きくしたもの（例えばＮＡが０．８以上、更には０．８５以上）を用いても、応答性が良く、広範囲の球面収差補正制御が実現できるようになり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記球面収差制御手段は、情報担体の回転周波数以下の球面収差の変動に対しては第３のアクチュエータを、前記情報担体の回転周波数以上の球面収差の変動に対しては第２のアクチュエータを駆動するように制御帯域を分離する。その結果、追従速度の遅い第３のアクチュエータが、１回転あたりの情報担体を構成する基材の厚みムラの影響で過渡応答を示すこともなく、半径方向の基材厚の変化に追従でき、球面収差補正制御の精度が更に向上するため、球面収差補正に対する応答性が更に良くなり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

この発明に係る光ディスク装置は、積層構造により少なくとも２つの情報面を有した情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームを前記情報担体に向けて収束する収束手段と、前記光ビームの収束位置を変化させるため前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させる第１のアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を移動させる第３のアクチュエータと、前記球面収差可変手段を移動させる第２のアクチュエータと、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記第１のアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、他の情報面に光ビームの収束位置が移動するように前記第１のアクチュエータを駆動する層間移動手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記第３のアクチュエータ、第２のアクチュエータをそれぞれ駆動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段を備え、前記第３のアクチュエータは少なくとも前記球面収差検出手段の信号に含まれる直流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させ、前記第２のアクチュエータは前記球面収差検出手段の信号に含まれる交流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させると共に、前記層間移動手段により光ビームの収束位置が前記他の情報面に移動した際、移動により発生する球面収差を最小とするように前記第３のアクチュエータにて前記球面収差可変手段を駆動する。これにより、少なくとも２つの情報面を有する情報担体に対し、層間移動時における広範囲の球面収差制御が可能となり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記層間移動手段により光ビームの収束位置が他の情報面に移動する際に、前記他の情報面で発生する球面収差の量に基づいた信号をオフセットとして第３のアクチュエータに印加する。この結果、収束手段による光ビームの収束位置が他の情報面へ接近するに従って、この移動により発生する球面収差を最小とするように球面収差可変手段が移動していく、他の情報面で基準となる球面収差補正量に、より近づいていくので、他の情報面への移動中に球面収差が大きく変動することに起因してフォーカスエラー信号や情報担体からの全反射光量への影響が低減し、他の情報面への移動の安定性を阻害することがないため、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、層間移動手段により光ビームの収束位置が他の情報面に移動し、かつ収束状態検出手段の信号が所定範囲内に収束するまでの間、球面収差検出手段の信号に基づく球面収差制御手段の動作を不動作とする。この結果、層間移動時に発生する球面収差検出手段の信号の変動を抑制するように球面収差可変手段を移動させるので、安定に情報面毎の球面収差の制御切換を実現することができ、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

この発明に係る光ディスク装置は、情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを照射する光ビーム照射手段、前記光ビームを前記情報担体に向けて収束する収束手段、前記光ビームの収束位置を変化させるため前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させる第１のアクチュエータ、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を移動させる第３のアクチュエータ、前記球面収差可変手段を移動させる第２のアクチュエータ、および前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段を一体として収納した光ヘッドと、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記第１のアクチュエータを駆動し、情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記第３のアクチュエータ、第２のアクチュエータをそれぞれ駆動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記光ヘッドを前記情報担体の半径方向に移動する検索手段を備え、前記第３のアクチュエータは少なくとも前記球面収差検出手段の信号に含まれる直流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させ、前記第２のアクチュエータは前記球面収差検出手段の信号に含まれる交流成分に基づき前記球面収差可変手段を移動させると共に、前記検索手段により光ビームの収束位置が前記情報担体の異なる半径位置に移動した際、前記移動により発生する球面収差を最小とするように前記第３のアクチュエータを駆動する。これにより、検索手段により光ヘッドを半径方向へ移動させたときに発生する球面収差検出手段の直流成分の信号の変動を第３のアクチュエータを用いて補正することで、情報担体の厚みムラや貼り合わせムラを吸収する広範囲の球面収差補正制御ができるようになり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態においては、前記検索手段により光ビームの収束位置が他の情報面の半径位置に移動する際に、前記他の情報面の半径位置で発生する球面収差の量に基づいた信号をオフセットとして第３のアクチュエータに印加する。この結果、光ヘッドが内周から外周へ接近するに従って、この移動により発生する球面収差を最小とするように球面収差可変手段が移動する、即ち目的とする外周位置で基準となる球面収差補正量に、より近づいていくので、光ヘッドが半径方向の移動中に球面収差が大きく変動することに起因するトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号への影響が低減し、半径方向の移動直後のトラッキング制御の引きこみ動作の安定性を阻害することがなく、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態においては、前記検索手段により光ビームの収束位置他の情報面の半径位置に移動し、かつ他の情報面の半径位置で、収束状態検出手段の信号が所定範囲内に収束するまでの間球面収差検出手段の信号に基づく球面収差制御手段の動作を不動作とする。この結果、検索手段による半径方向への移動時おいて更に安定に球面収差の制御切換を実現することができ、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

この発明に係る光ディスク装置は、積層構造により少なくとも２つの情報面を有した情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームを前記情報担体に向けて収束する収束手段と、前記光ビームの収束位置を変化させるため前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるアクチュエータと、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記アクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、弾性体で駆動することにより前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記球面収差可変手段を駆動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記球面収差可変手段にオフセットを印加するオフセット印加手段と、前記オフセット印加手段のオフセット量を前記情報担体の情報面に応じて切り換えるオフセット切換手段を備えている。これにより、安定かつ補正精度の高い球面収差補正制御ができ、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記球面収差制御手段の不動作時は、オフセット印加手段により所定のオフセットを球面収差可変手段へ印加し、球面収差制御制御手段の動作時は、情報担体１周あたりの前記球面収差可変手段の駆動出力の平均に基づきオフセットを決定し、オフセット印加手段のオフセットを切り換える。この結果、球面収差の変動に対する追従精度が更に向上し、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

この発明に係る光ディスク装置は、情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームを前記情報担体に向けて収束する収束手段と、前記光ビームの収束位置を変化させるため前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段と、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記アクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、球面収差可変手段を移動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記球面収差制御手段の信号の値が所定範囲以内の場合は、前記球面収差制御手段からの信号を前記球面収差可変手段へ伝達させない不感帯生成手段を備えている。これにより、球面収差検出手段の信号が微小に変化した場合に球面収差可変手段が過渡応答することによる行き過ぎ誤差を低減することができ、特にスパイラル動作でゆっくりディスクが厚みが変化して、低い周波数で球面収差が変動していく場合は、滑らかな追従制御とすることができ、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明に係る光ディスク装置は、情報担体を記録・再生する装置であって、光ビームを情報担体に向けて収束する収束手段と、前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記駆動手段を動作させて球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記球面収差制御手段及びフォーカス制御手段が動作状態で発生する外乱あるいは干渉を、前記収束状態検出手段の信号を所定のゲインで増幅後、前記球面収差検出手段の検出信号に加算することで補正する球面収差信号補正手段とを備えている。これにより、収束手段として用いる対物レンズのＮＡを従来のものよりも更に大きくしたもの（例えばＮＡが０．８以上、更には０．８５以上）を用いても、応答性が良く、広範囲の球面収差制御が実現できるようになり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態においては、前記フォーカスアクチュエータにテスト信号を加える第１のテスト信号発生手段と、球面収差検出手段の検出信号の振幅を検出する第１の振幅検出手段と、前記第１のテスト信号発生手段により前記フォーカスアクチュエータにテスト信号を加えた状態において、前記第１の振幅検出手段によって球面収差検出信号の振幅が最小となるような球面収差信号補正手段の加算ゲインを求める球面収差補正学習手段を備えている。この結果、記録・再生する光ディスク装置毎、更には光ディスク毎に最適なフォーカス制御と球面収差制御の干渉除去ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正学習手段は、フォーカス制御手段が動作し、球面収差制御手段が動作していない状態で加算ゲインの学習を行うことができる。この結果、フォーカス制御と球面収差制御の干渉で両制御系が不安定になる前に干渉の除去ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記球面収差信号補正手段は、積層構造の情報面を備えた情報単体における各層別の加算ゲインを保存するための加算ゲイン保存手段と、光ビーム位置と対応する加算ゲインを前記加算ゲイン保存手段から取り出し切り換える加算ゲイン切替手段を備えている。この結果、異なる情報面に移動を行った際に移動先の情報面に適したフォーカス制御と球面収差制御の干渉除去量を毎回再学習する必要が無くなり高速な記録・再生ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記フォーカスアクチュエータにテスト信号を加える第１のテスト信号発生手段と、フォーカス制御手段のゲインを調整するフォーカス制御ゲイン調整手段と、駆動手段にテスト信号を加える第２のテスト信号発生手段と、球面収差制御手段のゲインを調整する球面収差制御ゲイン調整手段とを備え、フォーカス制御手段と球面収差制御手段動作後に、前記フォーカス制御ゲイン調整手段は、前記第１のテスト信号発生手段から発生された第１のテスト信号とフォーカス制御一巡後の前記第１のテスト信号に基づき調整し、前記球面収差制御ゲイン調整手段は、前記第２のテスト信号発生手段から発生された球面収差テスト信号と球面収差制御一巡後の前記球面収差テスト信号に基づき調整する。この結果、フォーカス制御と球面収差制御の干渉の影響によりずれたゲイン分もまとめて調整することができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明に係る光ディスク装置は、光ビームを情報担体に向けて収束する収束手段と、前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記駆動手段を動作させて球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記球面収差制御手段及びフォーカス制御手段が動作状態で発生する外乱あるいは干渉を、前記球面収差検出手段の信号を所定のゲインで増幅後、前記収束状態検出手段の検出信号に加算することで補正する収束状態検出信号補正手段とを備えている。これにより、収束手段として用いる対物レンズのＮＡを従来のものよりも更に大きくしたもの（例えばＮＡが０．８以上、更には０．８５以上）を用いても、応答性が良く、広範囲の球面収差制御が実現できるようになり、より高密度な記録・再生のできる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記球面収差制御手段が不動作の時は、収束状態検出手段の検出信号に収束状態検出信号補正手段により所定倍した前記球面収差検出手段の検出信号を加算せず、前記収束状態検出手段の検出信号のみに基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段を備えている、この結果、球面収差制御手段が不動作の時に球面収差検出手段の検出信号によりフォーカス制御が不安定になるのを防ぐことができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態においては、前記駆動手段にテスト信号を加える第２のテスト信号発生手段と、収束状態検出手段の検出信号の振幅を検出する第２の振幅検出手段と、前記第２のテスト信号発生手段により前記駆動手段にテスト信号を加えた状態において、前記第２の振幅検出手段によって収束状態検出信号の実効値が最小となるような収束状態検出信号補正手段の加算ゲインを求める収束状態検出補正学習手段を備えている。この結果、記録・再生する光ディスク装置毎、更には光ディスク毎に最適なフォーカス制御と球面収差制御の干渉除去ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記収束状態検出補正学習手段は、フォーカス制御手段が動作し、前記球面収差制御手段が動作していない状態で加算ゲインの学習を行う。この結果、フォーカス制御と球面収差制御の干渉で両制御系が不安定になる前に干渉の除去ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

好ましい実施形態において、前記フォーカスアクチュエータにテスト信号を加える第１のテスト信号発生手段と、フォーカス制御手段のゲインを調整するフォーカス制御ゲイン調整手段と、駆動手段にテスト信号を加える第２のテスト信号発生手段と、球面収差制御手段のゲインを調整する球面収差制御ゲイン調整手段とを備え、フォーカス制御手段と球面収差制御手段動作後に、前記フォーカス制御ゲイン調整手段は、前記第１のテスト信号発生手段から発生された第１のテスト信号とフォーカス制御一巡後の前記第１のテスト信号に基づき調整し、前記球面収差制御ゲイン調整手段は、前記第２のテスト信号発生手段から発生された球面収差テスト信号と球面収差制御一巡後の前記球面収差テスト信号に基づき調整する。この結果、より高精度な調整ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明に係る光ディスク装置は、光ビームを情報担体に向けて収束する収束手段と、前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の出力信号の所定の周波数より低い成分を取り出すローパスフィルター手段と、前記ローパスフィルター手段の信号に基づき、前記駆動手段を動作させて球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記球面収差検出手段の出力信号の前記所定の周波数より高い成分を取り出すハイパスフィルター手段と、前記ハイパスフィルター手段の信号を前記収束状態検出手段の信号に加算する球面収差信号加算手段とを備えている。これにより、光ビームの収束位置に発生する球面収差のＡＣ変動による情報担体からのＲＦ信号の読み取り性能の劣化をフォーカス制御手段にて改善できる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明に係る光ディスク装置は、光ビームを情報担体に向けて収束する収束手段と、前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出信号に基づき、前記駆動手段を動作させて球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段とを備え、前記フォーカス制御手段の帯域は、前記球面収差制御手段の帯域より１０倍以上にしている。これにより、フォーカス制御と球面収差制御の干渉を制御帯域から離すことができ安定なフォーカス制御と球面収差制御ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明に係る光ディスク装置は、スパイラル状あるいは同心円状のトラックを有する情報担体に向けて光ビームを収束する収束手段と、前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、前記収束手段を情報担体のトラックを横切る方向に移動させるトラッキングアクチュエータと、前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記駆動手段を動作させて球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体のトラックに対する位置ずれに応じた信号を検出するトラックずれ検出手段と、前記トラックずれ検出手段の信号に基づき、前記トラッキングアクチュエータを駆動し、前記光ビームがトラックを走査するように制御するトラッキング制御手段と、前記トラッキングアクチュエータを情報単体の半径方向に移動可能とする移送手段と、前記移送手段を駆動する移送駆動手段とを備え、前記フォーカス制御手段を動作させてかつ前記トラッキング制御手段を不動作にした状態で、前記移送手段を動作させる際には、前記球面収差可変手段を所定量ずらした位置に移動させる。これにより、半径方向への移動を伴う検索時において、ＦＥ信号に発生する溝横断の影響が低減でき安定なフォーカス制御ができる光ディスク装置を提供することが可能となる。

本発明の光ディスクによれば、光ディスク上に光ビームを照射するための対物レンズのＮＡを従来のＮＡよりも大きくした場合（例えばＮＡが０．８５以上）でも、球面収差が適切に補正されるため、より高密度なデータの記録・再生が実現できる。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（実施形態１）
図８は、本発明の実施形態１における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図９は、図８の本実施形態のうち球面収差検出方法を説明するための光ビームの断面図である。図１０は、図８に示す光ディスク装置のうち、特に受光部３７の部分を詳細に示した断面図である。図１１は、図８の光ディスク装置のうち、受光部３７とプリアンプ１２の部分を詳細に示したブロック図である。ごれらの図では、従来の光ディスク装置の各構成要素に対応する要素には同１の参照符号を付与している。

本実施形態におけるフォーカス制御は、図３の光ディスク装置と同様に、第１のアクチュエータであるフォーカスアクチュエータ２に対物レンズ１を駆動することよって実行される。

これに対し、本実施形態における球面収差補正は、球面収差可変手段として機能する球面収差補正レンズ１５を用い、これを駆動するための２種類のアクチュエータ（第１および第２のアクチュエータ）３４、３５によって行っている。以下、この点を詳細に説明する。

本実施形態では、図７の球面収差補正レンズ１５を備えており、この球面収差補正レンズ１５を構成している２枚組みレンズの一方を細かく移動させるための球面収差補正アクチュエータ（第２のアクチュエータ）３４と、球面収差補正レンズ１５および球面収差補正アクチュエータ３４を粗く移動させるためステッピングモータ３５（第３のアクチュエータ）とを備えている。

第２のアクチュエータとして機能する球面収差補正アクチュエータ３４は、球面収差可変手段として機能する球面収差補正レンズ１５を駆動するためのものである。この球面収差補正アクチュエータ３４が球面収差補正レンズ１５のレンズ間隔を変化させることによって球面収差を調節することができる。球面収差補正アクチュエータ３４が球面収差補正レンズ１５のレンズの一方を移動させることができる範囲（移動可能距離）は、次に説明する第３のアクチュエータとして機能するステッピングモータ３５に比べて小さい。しかし、球面収差補正アクチュエータ３４は、球面収差検出信号から算出される球面収差補正信号に含まれる交流成分（ＡＣ成分）に対する信号（特に周波数の高い信号）に精度良く応答し、球面収差補正レンズ１５を移動させ、球面収差の補正を行うことができる。

第３のアクチュエータであるステッピングモータ３５は、球面収差補正レンズ１５の一方のレンズと球面収差補正アクチュエータ３４とを移動させる。ステッピングモータ３５は、周波数の高い信号に対する追従性は低いが、球面収差補正レンズ１５を移動させることができる範囲（移動可能距離）が球面収差補正アクチュエータ３４よりも大きい。このため、ステッピングモータ３５は、ＤＣ信号や周波数の低い信号に対して滑らかな追従をすることができる。

本実施形態では、球面収差検出器３１からの信号（球面収差検出信号）に基づいて算出される球面収差補正信号に含まれる直流成分（ＤＣ成分）の信号に基づいて、ステッピングモータ３５が球面収差補正レンズ１５を移動させ、球面収差の粗い補正を行う。なお、球面収差の精密な補正は、第２のアクチュエータである球面収差補正アクチュエータ３４によって実行する。

球面収差補正アクチュエータ３４およびステッピングモータ３５は、それぞれ、ビームエキスパンダー密駆動用回路３３およびビームエキスパンダー粗駆動用回路３２によって駆動される。ビームエキスパンダー密駆動用回路３３およびビームエキスパンダー粗駆動用回路３２は、それぞれ、マイクロコンピュータ８から出力される制御信号（球面収差補正信号）のＡＣ成分およびＤＣ成分を増幅する。球面収差補正信号は、球面収差検出信号に基づいて、マイクロコンピュータ８から出力される。

図８から図１２を参照しながら、実施形態１の球面収差補正制御をより詳細に説明する。図１２は、本実施形態１の球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。

まず、図８を参照する。

収束状態検出手段として機能するフォーカスエラー信号生成器３６は、受光手段として機能する受光部３７からの信号に基づき、光ビームの光ディスク２０の情報面における光ビームの収束状態に応じた信号を検出する。具体的には、光ヘッド５から出力され集光された光ビームスポットと光ディスク２０との垂直方向に関する誤差信号を、プリアンプ１２の出力信号に基づいて生成する。

次に、フォーカスエラー信号（以下ＦＥ信号と称す）の生成方法を詳細に説明する。受光部３７は、図１０に示すように、検出レンズ４６を通過した光ビームを偏光ビームスプリッタ４７にて分割し一方は第１の遮光板４８にて外周の光ビームだけを取り出す。そして、もう一方は第２の遮光板４９にて内周の光ビームだけを取り出し、それぞれ外周側の受光部４０、内周側の受光部４１にて光量を検出する。

外周側の受光部４０お呼び内周側の受光部４１は、図１１に示すように、それぞれ、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割されている。各領域が、検出した光量に応じて光電流を生成し、プリアンプ１２に内蔵された対応するＩ／Ｖ変換器４２ａ〜４２ｄ、Ｉ／Ｖ変換器４３ａ〜４３ｄに出力する。

Ｉ／Ｖ変換器４２ａ〜４２ｄ、Ｉ／Ｖ変換器４３ａ〜４３ｄにより、電流から電圧へ変換された信号は、それぞれ、外周側フォーカスエラー信号生成器４４、内周側フォーカスエラー信号生成器４５にて従来のフォーカスエラー信号生成器７同様の演算を行うことで外周側フォーカスエラー信号、内周側フォーカスエラー信号となる。

実際にフォーカス制御に用いる本実施形態１のフォーカスエラー信号は、この外周側フォーカスエラー信号および内周側フォーカスエラー信号をフォーカスエラー信号生成器３６によって加算した信号である。

このように本実施形態のフォーカスエラー信号は、従来の非点収差法によるフォーカスエラー信号と生成の方法が若干異なっているが、その特性は等価である。よってこのフォーカスエラー信号生成器３６の出力信号であるＦＥ信号を用いることで、従来の装置と同様に光ビームスポットは、光ディスク２０の情報記録面に対して所定の収束状態となるよう駆動され、フォーカス制御が実現される。

次に、図９、図１１、図１２を参照しながら、球面収差検出信号の検出方法とそれによる制御方法を説明する。

上記したフォーカス制御が動作している状態で、光ヘッド５から発光された光ビームは図２に示すように光ディスク２０の基材２１によって屈折し、外周側の光ビームは焦点Ｂ、内周側の光ビームは焦点Ｃに集光する。

光ディスク２０の情報記録面において球面収差が発生していない場合は、外周側の光ビームの焦点Ｂ、内周側の光ビームの焦点Ｃは共に焦点Ａと一致するが、球面収差の影響が大きくなるほど焦点Ｂと、焦点Ｃとが離間していき、光ビームを収束させるべき情報記録面に対して、２つの焦点が共にデフォーカス状態となる。

図１１に示すように、球面収差検出手段として機能する球面収差検出器３１は、この外周側の光ビームが球面収差により受ける影響量（焦点Ｂのデフォーカス量）、内周側の光ビームが球面収差により受ける影響量（焦点Ｃのデフォーカス量）をそれぞれ検出する、そして、光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する。より具体的には、外周側フォーカスエラー信号生成器４４、内周側フォーカスエラー信号生成器４５それぞれの出力信号である外周側フォーカスエラー信号、内周側フォーカスエラー信号の差を演算することで、光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号である球面収差検出信号を生成している。

球面収差検出器３１の出力信号である球面収差検出信号は、マイクロコンピュータ８に入力され、位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算を行い球面収差を補正するための球面収差補正信号を生成する。フォーカス制御手段でありかつ球面収差制御手段として機能するマイクロコンピュータ８は、フィルタ演算後の球面収差補正信号の周波数分離を行い、球面収差補正信号のＤＣ成分に応答するビームエキスパンダー粗駆動用回路３２は、球面収差補正信号のＤＣ成分を略０とするような位置へ球面収差補正レンズ１５を移動させるための駆動信号をステッピングモータへ送る（図１２（ｂ）参照）。この駆動信号を受けたステッピングモータ３５は球面収差補正レンズ１５を移動させ（時間ｔ１）、球面収差のＤＣ成分をほぼ０となるよう補正する。

次にマイクロコンピュータ８は、ビームエキスパンダー密駆動用回路３３に図１２（ｃ）に示すようにステッピングモータ３５では補正できない球面収差補正信号に含まれるＡＣ成分を略０とするような位置へ球面収差補正レンズ１５を移動させるための駆動信号を出力し（時間ｔ２）、この駆動信号を受けた球面収差補正アクチュエータ３４は球面収差補正レンズ１５を移動させ、球面収差が略０、即ち焦点Ｂ、焦点Ｃが一致するように（つまり焦点B、焦点Cが共に焦点Ａに近づくように）補正制御を行う。

具体的には球面収差検出器３１の出力信号である球面収差検出信号に対し、マイクロコンピュータ８によりフィルタ演算を行う。フィルタ演算後の球面収差検出信号のＤＣ成分はビームエキスパンダー粗駆動回路３２、ステッピングモータ３５により球面収差補正レンズ１５を駆動することにて焦点Ａ、Ｂ、Ｃが一致するように補正制御を行う。また、ＡＣ成分はビームエキスパンダー密駆動回路３３、球面収差補正アクチュエータ３４により球面収差補正レンズ１５を駆動することにて焦点Ａ、Ｂ、Ｃが一致するように補正制御を行う。

本実施形態では、球面収差補正信号のＤＣ成分については、ビームエキスパンダー粗駆動回路３２がこれを略０にする駆動信号をステッピングモータが３５へ送ることにより、ステッピングモータ３５が球面収差補正レンズ１５を移動させ、ＤＣ成分についての球面収差補正を行い、球面収差補正信号のＡＣ成分については、ビームエキスパンダー密駆動回路３３がこれを略０にする駆動信号を球面収差補正アクチュエータ３４へ送ることにより、球面収差補正アクチュエータ３４が球面収差補正レンズ１５を移動させ、ＡＣ成分についての球面収差補正を行うので、光ディスク２０の記録密度を更に高密度化するために対物レンズのＮＡを従来のものよりも更に大きくしたもの（例えばＮＡが０．８以上、更には０．８５以上）を用いても、応答性が良く、広範囲の球面収差補正制御が実現できるようになる。

また、図１２（ｂ）のビームエキスパンダー粗駆動信号によるステッピングモータ３５の制御において、光ディスク２０の回転周波数より低いＡＣ成分の球面収差補正信号とＤＣ成分の球面収差補正信号とをビームエキスパンダー粗駆動回路３２へ送り、光ディスク２０の回転周波数より高いＡＣ成分の球面収差補正信号をビームエキスパンダー密駆動回路３３へ送るように構成すれば、追従速度の遅いステッピングモータ３５が、１回転あたりの基材２１の厚みムラの影響で過渡応答を示すこともなく、半径方向の基材厚の変化に追従でき、球面収差補正制御の精度が更に向上し、球面収差補正に対する応答性も更に良くなる。

（実施形態２）
図１３は、実施形態２の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図１４は、本実施形態の層間移動時における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。図１５は、本実施形態の層間移動時における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。これらの図中従来の技術、実施形態１と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。

マイクロコンピュータ８、フォーカスアクチュエータ駆動回路９により、フォーカスアクチュエータを駆動する層間移動手段を構成する。図１３において、駆動位置選択部１３は駆動位置保存部１４から目的の駆動位置を取り出しビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に出力を行う。

また、実施形態１と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号と、差信号である球面収差検出信号によってフォーカス制御、及び球面収差制御がなされている。

以上のように構成された実施形態２の層間移動時における球面収差補正制御について、図１３から図１５を用いて説明する。

図１４（ｃ）、図１４（ｄ）に示すように層間移動時には、まず時間ｔ１においてマイクロコンピュータ８は、球面収差検出器３１からの出力信号に基づくビームエキスパンダー密駆動用回路３３への出力を停止し、フォーカスエラー信号生成器３６からの出力に応じたフォーカスアクチュエータ駆動回路９への出力を停止することにより、球面収差の補正制御とフォーカス制御を不動作、つまり停止させる（図１５のＳ１、Ｓ２）。

次に従来と同様の手順に従い図１４（ｄ）に示すようにフォーカスアクチュエータ駆動回路９に層間移動のための駆動指令を時間ｔ２まで出力する（図１５のＳ３）。時間ｔ２において層間移動の駆動指令が終わると同時にマイクロコンピュータ８はフォーカスエラー信号生成器３６からの出力に基づくフォーカスアクチュエータ駆動回路９への出力の停止を解除し、図１４（ｄ）に示すようにフォーカス制御を再開する（図１５のＳ４）。

次に時間ｔ３までフォーカス制御が安定するのを待った後（図１５のＳ５）、マイクロコンピュータ８は移動先の情報記録面に適した球面収差補正レンズ１５の駆動位置に関する情報を保存した図１３に示す駆動位置保存部１４から駆動位置選択部１３によって取り出し、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に対し図１４（ｂ）に示すように球面収差補正レンズ１５を駆動位置へ移動させるための駆動信号（オフセット信号）をステッピングモータ３５へ出力する。これによりステッピングモータ３５が駆動され図１４（ａ）に示すように球面収差検出信号のＤＣ成分が略０となる（図１５のＳ６、Ｓ７）。

最後にマイクロコンピュータ８は時間ｔ４においてビームエキスパンダー密駆動用回路３３への出力の停止を解除し、図１４（ｃ）に示すようにステッピングモータ３５にて補正できなかった補正信号（つまり、本実施形態では球面収差補正信号のＡＣ成分）を出力し（図１５のＳ８）、球面収差補正アクチュエータ３４にて球面収差の補正制御を再開する。

また、フォーカス制御及び球面収差制御の停止タイミング及びビームエキスパンダー粗駆動用回路への駆動信号出力タイミングを以下のように構成することで、更に高速な層間のアクセスが可能になる。

図１６は、２層ディスクにおける層間移動時の収束レンズと情報面Ｌ０、Ｌ１の位置および各信号の波形図を示したものであるが、以下この図１６を用いて説明する。

最初、光ビームは情報面Ｌ０の任意のトラックを走査しているとする。この状態において、情報面Ｌ１のデータを再生する際、まずフォーカス制御と球面収差補正制御を不動作、つまり停止する（時間ａ）。次にフォーカスアクチュエータ駆動回路９に駆動指令を与えた後、目的とする層（本実施形態では情報面Ｌ１）である他の情報面に適した球面収差補正用の駆動位置に関する情報を保存した図１３に示す駆動位置保存部１４から駆動位置選択部１３によって取り出し、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に対し取り出した駆動位置へ球面収差補正レンズ１５を移動させるための駆動信号を出力する（時間ｂ）。

これによって、対物レンズ１によるフォーカスが情報面Ｌ０から情報面Ｌ１へ接近するに従って、この移動により発生する球面収差を最小とするようにステッピングモータ３５が移動していく、即ち情報面Ｌ１で基準となる球面収差補正量に、より近づいていくので、フォーカスジャンプ中に球面収差が大きく変動することに起因してＦＥ信号やディスク２０からの全反射光量への影響が低減し、フォーカスジャンプの安定性を阻害することがない。情報面Ｌ１へ移動した後は、不動作としていたフォーカス制御をＯＮさせた直後（時間ｃ）に球面収差制御をＯＮさせても、フォーカス制御が安定していなければ、球面収差制御も安定しないので、例えばＦＥ信号を観測しながら所定の範囲にＦＥ信号が収束してきたら、フォーカス制御が安定したと判断し、不動作としていた球面収差制御をＯＮ（時間ｄ）するように構成する。

これによって層間移動時に発生する球面収差の変動を抑制するようにステッピングモータ３５（特に球面収差補正レンズ１５）を移動させるので、安定に層毎の球面収差の制御切換を実現することができ、その効果は大きい。

以上のように層間移動時に発生する球面収差のＤＣ成分の変動に対して、粗駆動系（ステッピングモータ３５）を用いて補正することで、２層ディスクのみならず多層ディスクにも対応した広範囲の球面収差補正制御が実現されている。

（実施形態３）
図１７は、実施形態３の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図１８は、本実施形態３の半径方向の移動における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。図１９は、実施形態３の半径方向の移動における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。これらの図中従来の技術、実施形態１と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施形態において、光ヘッド５は、光ビームを照射する光ビーム照射手段として機能する光源３、光ビームを情報担体である光ディスク２０に向けて収束する収束手段として機能する対物レンズ１、光ビームの収束位置を変化させるため対物レンズ１を光ディスク２０の情報面に対し略垂直方向に移動する第１のアクチュエータであるフォーカスアクチュエータ２、対物レンズ１によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させる球面収差可変手段として機能する球面収差補正レンズ１５、球面収差補正アクチュエータ３４を移動させるステッピングモータ３５、球面収差補正レンズ１５を移動させる球面収差補正アクチュエータ３４、および光ビームの光ディスク２０からの反射光を受光する受光部３７を一体として収納したものである。

光ヘッド５は、検索手段として機能する移送台６０によって光ディスク２０の半径方向に移動可能あり、また移送台６０は移送台駆動回路６２からの出力信号（駆動信号）にて駆動される。

また、実施形態１と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号（フォーカスエラー信号生成器３６より出力される信号）と、差信号である球面収差検出信号（球面収差検出器３１より出力される信号）に基づきフォーカス制御、及び球面収差制御がなされている。

以上のように構成された実施形態３の半径方向移動時における球面収差補正制御について、図１７、図１８、図１９を用いて説明する。図１８（ｃ）に示すように検索などにおける半径方向移動には、まずトラッキング制御を行っていない状態である時間ｔ１において、マイクロコンピュータ８は球面収差検出器３１の出力に基づくビームエキスパンダー密駆動回路３３への出力を停止し、球面収差補正アクチュエータ３４の動作を不動作とすることにより球面収差の補正制御を停止させ（図１９のＳ１）、図１８（ｄ）に示すように移送台駆動回路６２に対し移送台駆動信号を出力時間ｔ２まで出力する（図１９のＳ２）。

移送台駆動回路６２は、マイクロコンピュータ８より送られる移送台駆動信号に基づき光ヘッド５を乗せた移送台６０を光ディスク２０の半径方向に移動させる。次にマイクロコンピュータ８は時間ｔ３にビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に対し図１８（ｂ）に示すように球面収差検出信号のＤＣ成分をほぼ０とする駆動信号を出力する。ステッピングモータ３５はビームエキスパンダー粗駆動用回路３２により送られる駆動信号に基づいて駆動し、マイクロコンピュータ８はステッピングモータ３５が所定の位置まで移動するのを待つ（図１９のＳ３、Ｓ４）。

次に時間ｔ４にマイクロコンピュータ８は球面収差検出器３１の出力に応じたビームエキスパンダー密駆動回路３３への出力の停止を解除し、ビームエキスパンダー密駆動用回路３３に図１８（ｃ）に示すようにステッピングモータ３５にて補正できなかった補正信号（つまり球面収差補正信号のＡＣ成分）を出力し（図１９のＳ５）球面収差補正アクチュエータ３４にて不動作としていた球面収差の補正制御を再開する。

また、球面収差制御の停止タイミング及びビームエキスパンダー粗駆動用回路３２への駆動信号出力タイミングを以下のように構成することで、更に高速な半径方向へのアクセスが可能になる。

図２０は、半径方向移動時の対物レンズ１と光ディスク２０の基材圧変化及び各信号の波形図を示したものであるが、以下この図２０を用いて説明する。最初、光ビームは光ディスク２０の内周側の任意のトラックを走査しているとする。この状態において、外周側のデータを再生する際、まずマイクロコンピュータ8はトラッキング制御と球面収差補正
制御を不動作、つまり停止する（時間ａ）。次に移送台駆動回路６２に駆動指令を与えた後、マイクロコンピュータ８は目的とする半径位置の基材圧に適した球面収差補正レンズ１５の駆動位置へ移動させるためにビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に対し球面収差補正信号を送り、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２は送られた球面収差補正信号に応じた駆動信号（オフセット信号）を出力する（時間ｂ）。

これによって、移送台６０が内周から外周へ接近するに従って、この移動により発生する球面収差を最小とするようにステッピングモータ３５が移動する、即ち目的とする外周位置で基準となる球面収差補正量に、より近づいていくので、半径方向の移動中に球面収差が大きく変動することに起因するトラッキングエラー信号やＦＥ信号への影響が低減し、半径方向の移動直後のトラッキング制御の引きこみ動作の安定性を阻害することがない。

目的とする外周位置への移動後、トラッキング制御の停止（時間ｃ）、球面収差制御の停止を続けて解除し、ＯＮさせても、トラッキング制御が安定していなければ、更にトラッキング制御を不安定としてしまう可能性があるので、例えばトラッキングエラー信号を観測しながら所定の範囲にトラッキングエラー信号が収束してきたら、マイクロコンピュータ8はトラッキング制御が安定であると判断し、球面収差制御の停止を解除し、ＯＮ（時間ｄ）するように構成する。これによって半径方向への移動時において更に安定に半径毎の球面収差の制御切換を実現することができるので、その効果は大きい。

以上のように半径方向への移動時に発生する球面収差のＤＣ成分の変動を粗駆動系（ステッピングモータ３５）を用いて補正することで、光ディスク２０の厚みムラや貼り合わせムラを吸収する広範囲の球面収差補正制御が可能となる。

（実施形態４）
図２１は、実施形態４の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図２２は、実施形態４の層間移動時における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。図２３は、実施形態４の層間移動時における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。これらの図中従来の技術、実施形態１と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。

マイクロコンピュータ８は、光ディスク２０の各情報面に応じたオフセット量を保存するオフセット量保存部６８を備えると共に、オフセット印可手段であり、オフセット切換手段として機能するオフセット量選択部６７を備えている。マイクロコンピュータ８は、オフセット量選択部６７により、光ディスク２０の各情報面に応じた所望の保存値をオフセット量保存部６８から取り出し、取り出したオフセット量に切り換える。切り換えられたオフセット量と球面収差補正信号とを加算器６９により加算した後、これをビームエキスパンダー密駆動用回路３３への駆動信号とすることにより、球面収差補正レンズ１５にオフセットが印加される。

球面収差補正アクチュエータ３４は、マイクロコンピュータ８からの制御出力を電流増幅するビームエキスパンダー密駆動用回路３３にて駆動される。球面収差補正レンズ１５には、板バネ等の弾性体が取り付けられており、球面収差補正アクチュエータ３４に印加される信号に応じた力がこの板バネに付与される。以上のように各情報面に対応するオフセット量に応じた力が球面収差補正レンズ１５を支持する板バネに印加されるので、この球面収差補正レンズ１５を微細に可動させることができる。

また、実施形態１と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号からフォーカスエラー信号が、差信号から球面収差検出信号が生成されている。

以上のように構成された実施形態４の層間移動時における球面収差補正制御について、図２１から図２３を用いて説明する。

本実施形態では、実施形態１と同様にフォーカス制御が動作している状態で、球面収差検出器３１から出力された球面収差検出信号がマイクロコンピュータ８に入力され、そこで、位相補償およびゲイン補償などのフィルタ演算が行われる。

マイクロコンピュータ８は、オフセット量選択部６７によりオフセット量保存部６８に保存されたオフセット量のうちの移動先の情報面に対応するオフセット量を選択、切り換えを行う。その後、マイクロコンピュータ８は、切り換えたオフセット量とフィルタ演算後の球面収差補正信号とを加算器６９によって加算し、この加算した信号をビームエキスパンダー密駆動用回路３３へ出力する。ビームエキスパンダー密駆動用回路３３は、オフセット加算後の球面収差補正信号に基づき球面収差の補正制御を行う。

層間移動時には、まず時間ｔ１に図２２（ｂ）、（ｄ）に示すようにマイクロコンピュータ８がフォーカス制御と球面収差の補正制御を不動作つまり停止させ（図２３のＳ１、Ｓ２）、従来と同様の手順に従い時間ｔ２まで図２２（ｄ）に示すようにフォーカスアクチュエータ駆動回路９に指令を出力する（図２３のＳ３）。次に従来と同様の層間移動処理を終えると同時に不動作としていたフォーカス制御を再開し（図２３のＳ４）、同時にマイクロコンピュータ８のオフセット量選択部６７は、ビームエキスパンダー密駆動用回路３３に対し図２２（ｃ）に示すように移動先の情報記録面用のオフセット量をオフセット量保存部６８から取り出し、図２２（ｂ）に示すようにビームエキスパンダー密駆動信号に加算する。

これによりビームエキスパンダー密駆動用回路３３は、ビームエキスパンダー密駆動信号に基づき球面収差補正アクチュエータ３４を駆動し球面収差検出信号のＤＣ成分をほぼ０とする（図２３のＳ５）。フォーカス制御が安定するのを待った後（図２３のＳ６）、時間ｔ３にマイクロコンピュータ８はビームエキスパンダー密駆動用回路３３に図２２（ｂ）に示すようにオフセット量のみで補正できなかった球面収差補正信号を出力し球面収差補正アクチュエータ３４の停止を解除し、球面収差の補正制御を再開する（図２３のＳ７）。

以上のように層間移動時に発生する球面収差のＤＣ成分を密駆動系（球面収差アクチュエータ３４）にオフセットを加算することで安定かつ補正精度の高い球面収差補正制御が実現されている。

また、所定時間における球面収差検出信号のＤＣ成分を測定し、その平均値を現在オフセット量選択部６７によって選択されているオフセット量保存部６８のオフセット量に更に加算することで球面収差補正制御目標位置が最適となり、追従精度を更に向上することができる。

（実施形態５）
図２４は、実施形態５の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図２５（ａ）から（ｄ）は、実施形態５の層間移動時における球面収差補正の駆動信号などを示す波形図である。これらの図中、従来の技術、実施形態１と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。

図２４に示す本実施形態のマイクロコンピュータ８は、不感帯領域生成部７０を備えている。不感帯領域生成部７０は、ゲイン調整部６６から出力された信号を受け取り、この信号の絶対値が所定値以下となったときに、その信号を遮断し、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２に送らないように動作する。

ステッピングモータ３５は、マイクロコンピュータ８からの制御出力を電流増幅するビームエキスパンダー粗駆動用回路３２にて駆動される。

球面収差補正レンズ１５は、ステッピングモータ３５により広範囲に移動可能である。また、実施形態１と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号からフォーカスエラー信号が、差信号から球面収差検出信号が生成されている。

以上のように構成された実施形態５の球面収差補正制御について、図２４および図２５を用いて説明する。

本実施形態では、実施形態１と同様にフォーカス制御が動作している状態で、球面収差検出器３１から出力された球面収差検出信号がマイクロコンピュータ８に入力され、そこで、位相補償およびゲイン補償などのフィルタ演算が行われる。マイクロコンピュータ８内の不感帯領域生成部７０は、ゲイン調整部６６からフィルタ演算後の球面収差補正信号を受け取り、その信号の絶対値が所定値を超えているときは、その信号をビームエキスパンダー粗駆動用回路３２へ出力し、信号の絶対値が所定値以下となったとき、信号の出力を遮断する。

後述するように、時間ｔ１でステッピングモータが駆動されるため、フィルタ演算後の球面収差補正信号は、図２５（ａ）に示すような波形を示す。時間ｔ１〜ｔ２においては、ステッピングモータの駆動により、球面収差検出信号が小さくなっていることがわかる。

図２５（ｄ）は、不感帯領域生成部７０の出力（不感帯処理後の球面収差検出信号）を示している。この球面収差検出信号は、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２へ出力され、ビームエキスパンダー粗駆動用回路３２は、不感帯処理後の球面収差補正信号に基づき、図２５（ｂ）に示す信号を出力し、球面収差の補正制御を行う。

ステッピングモータ３５は、図２５（ｃ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ２において、球面収差を補正するようにビームエキスパンダー粗駆動用回路によって駆動される。しかし、時間ｔ２以降は、図２５（ｄ）に示すように球面収差補正信号の絶対値が所定値以下となり、出力が遮断されるため、図２５（ｃ）に示すようにステッピングモータ３５による補正は行われなくなる。

こうして、球面収差補正信号（または球面収差検出信号）が微小に変化した場合にステッピングモータ３５が過渡応答することによる行き過ぎ誤差を低減することができる。特にスパイラル動作でゆっくりディスクの厚みが変化して、低い周波数で球面収差が変動していく場合は、滑らかな追従制度が可能となり、その効果は大きい。

（実施形態６）
図２６は、実施形態６の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図２７は、本実施形態における球面収差検出を説明するための光ビームの断面図である。本実施形態の光ディスク装置のうち、受光部３７やプリアンプ１２は、実施形態１と同様に、図１０および図１１に示す構成を有している。

図２６において、受光部３７で受光された光ディスク２０からの反射光は、受光した光量に応じた光電流として検出され、プリアンプ１２へ送られる。プリアンプ１２は、電流−電圧変換を行い光電流に応じた電圧出力をフォーカスエラー信号生成器３６および球面収差検出器３１へ送る。

収束状態検出手段として機能するフォーカスエラー信号生成器３６は、受光手段として機能する受光部３７からの信号に基づき、光ディスク２０の情報面２９における光ビームの収束状態に応じた信号を検出する。具体的には、プリアンプ１２の出力信号に基づいて収束状態に応じた信号を検出し、光ヘッド５から出力され集光された光ビームスポットと光ディスク２０との垂直方向に関する誤差信号を生成する。

球面収差補正アクチュエータ３４は、球面収差可変手段として機能する球面収差補正レンズ１５を駆動する。具体的には、球面収差補正レンズ１５を構成している２枚組みレンズのレンズ間距離を調節することにより、光ビームスポットの球面収差を変化させることができる。

本実施形態および以降の実施形態においては、球面収差可変手段として球面収差補正レンズ１５を用いていいるが、本発明はこれに限定されない。液晶などによって光学的な距離（光路長）を変化させ、それによって球面収差を補正する素子を用いても良い。このようなタイプの球面収差可変手段は、液晶に適切な電圧を印加する回路によって駆動される。

球面収差検出手段として機能する球面収差検出器３１は、受光手段として機能する受光部３７からの信号に基づき、光ディスク２０の情報面２９上に生成される光ビームスポットに発生する球面収差状態を検出して、球面収差状態に応じた信号（以下球面収差信号と称す）を出力する。

ところで、フォーカス制御系と球面収差制御系は互いに干渉する。具体的には、デフォーカスに応じた検出誤差が球面収差信号に発生し、球面収差補正量に応じた対物レンズから焦点までの距離の変動がＦＥ信号に発生する。そこで、球面収差信号補正部１３２にてＦＥ信号を所定倍し、球面収差信号に加算することによりデフォーカスに伴う球面収差信号への影響を除去する。これによりフォーカス制御系と球面収差制御系の干渉のループを断ち切ることが可能となる。

ＦＥ信号に基づいて補正された球面収差信号は球面収差制御部１３５を介してビームエキスパンダー駆動回路１３３へ送られる。従って、球面収差補正アクチュエータ３４は、ＦＥ信号に基づいて補正された球面収差信号に応じて制御される。なお、球面収差制御部１３５は、位相補償、ゲイン補償などのフィルタを有しており球面収差制御系を安定にする。またビームエキスパンダー駆動回路１３３は球面収差補正アクチュエータ３４の駆動用回路である。

図１０を参照して、ＦＥ信号の生成方法を説明する。

検出レンズ４６は光ディスク２０からの反射光である光ビームを集光する。偏光ビームスプリッタ４７は反射光である光ビームを２つに分割する。第１の遮光板４８は反射光である光ビームの所定半径より内側の光ビームを遮断する。外周側の受光部４０は第１の遮光板４８通過後の光ビームを受光し受光した光ビームを光電流に変換する。第２の遮光板４９は反射光である光ビームの所定半径より外側の光ビームを遮断する。内周側の受光部４１は第２の遮光板４９通過後の光ビームを受光し、受光した光ビームを光電流に変換する。

具体的には、受光部３７は図１０に示すように検出レンズ４６を通過した光ディスク２０からの反射光である光ビームを偏光ビームスプリッタ４７にて分割し一方は第１の遮光板４８にて外周の光ビームだけを取り出し、もう一方は第２の遮光板４９にて内周の光ビームだけを取り出し、それぞれ外周側の受光部４０、内周側の受光部４１にて光量を検出する構成となっている。

本実施形態における受光部３７、フォーカスエラー信号生成器３６、球面収差検出器３１、プリアンプ１２も、図１１に示す構成を有している。

図１１に示す外周側の受光部４０、内周側の受光部４１は、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域に分割されており、それぞれが検出した光量に応じて光電流を生成し、プリアンプ１２に内蔵された対応するＩ／Ｖ変換器４２ａ〜４２ｄ、Ｉ／Ｖ変換器４３ａ〜４３ｄに出力する。Ｉ／Ｖ変換器４２ａ〜４２ｄ、Ｉ／Ｖ変換器４３ａ〜４３ｄにより電流−電圧変換された信号は、それぞれ外周側フォーカスエラー信号生成器４４、内周側フォーカスエラー信号生成器４５へ送られる。

ここで、情報トラック長手方向とは光ディスク２０のトラック２８の接線方向であり、光ディスク半径方向とは光ディスク２０のトラック２８に垂直な方向である。従って、外周側フォーカスエラー信号生成器４４にてＩ／Ｖ変換器４２ａ、Ｉ／Ｖ変換器４２ｃとの和からＩ／Ｖ変換器４２ｂとＩ／Ｖ変換器４２ｄとの和を減算する演算を行うことで非点収差法によるＦＥ信号である外周側フォーカスエラー信号が得られ、内周側フォーカスエラー信号生成器４５にてＩ／Ｖ変換器４３ａ、Ｉ／Ｖ変換器４３ｃとの和からＩ／Ｖ変換器４３ｂとＩ／Ｖ変換器４３ｄとの和を減算する演算を行うことで非点収差法によるＦＥ信号である内周側フォーカスエラー信号が得られる。

実際にフォーカス制御に用いる本実施形態のフォーカスエラー信号は、この外周側フォーカスエラー信号および内周側フォーカスエラー信号をフォーカスエラー信号生成器３６にて加算した信号である。即ち、（Ｉ／Ｖ変換器４２ａ＋Ｉ／Ｖ変換器４２ｃ）−（Ｉ／Ｖ変換器４２ｂ＋Ｉ／Ｖ変換器４２ｄ）と（Ｉ／Ｖ変換器４３ａ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ｃ）−（Ｉ／Ｖ変換器４３ｂ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ｄ）の和は、（（Ｉ／Ｖ変換器４２ａ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ａ）＋（Ｉ／Ｖ変換器４２ｃ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ｃ））−（（Ｉ／Ｖ変換器４２ｂ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ｂ）＋（Ｉ／Ｖ変換器４２ｄ＋Ｉ／Ｖ変換器４３ｄ））と書き換え可能である。

従って、本実施形態のフォーカスエラー信号は、従来の非点収差法によるフォーカスエラー信号と生成の方法が若干異なっているが、その特性は等価である。

よって、このフォーカスエラー信号生成器３６の出力信号であるＦＥ信号を用いることで従来の装置と同様に光ビームスポットは、光ディスク２０の情報面２９に対して所定の収束状態となるように制御される。

次に、球面収差信号の生成方法（検出方法）を説明する。

球面収差信号は、外周側フォーカスエラー信号から内周側フォーカスエラー信号を球面収差検出器３１にて減算した信号である。

図２７を用いて球面収差信号を説明する。図２７（ａ）は、ディスクの表面から情報面までの距離が最適であり、情報面において球面収差が発生しない状態を示す。図２７（ｂ）は、上記の距離が薄く、情報面において球面収差が発生している状態を示す。

上記したフォーカス制御が動作している状態で、光ヘッド５から発光された光ビームは、図２７（ａ）に示すように光ディスク２０の基材２１にて屈折し外周側の光ビームは焦点Ｂに、内周側の光ビームは焦点Ｃに集光する。位置Ａは焦点Ｂと焦点Ｃを結ぶ直線上かつ情報面２９に存在する。光ディスク２０の情報面２９において球面収差が発生していないので外周側の光ビームの焦点Ｂと、内周側の光ビームの焦点Ｃは共に位置Ａと一致する。即ち位置Ａからの等距離面と光ビームの波面が一致する。

図２７（ｂ）に示すようにディスクの表面から情報面までの距離に相当する基材２１の厚みが薄くなると、球面収差の影響が大きくなる。即ち焦点Ｂと、焦点Ｃとが離間し、光ビームを収束させるべき情報面２９の位置Ａに対して、２つの焦点が共にデフォーカス状態となる。但し、上述した外周側フォーカスエラー信号と内周側フォーカスエラー信号を加算したフォーカスエラー信号（フォーカスエラー生成器３６の出力信号）が略０になるようにフォーカス制御が動作している。従って、位置Ａは情報面２９に一致している。この時光ビームの波面は位置Ａからの等距離面と一致しない。ここで、実線は球面収差が発生している時の内周側と外周側の光ビームを示し、破線は、球面収差が発生しない時の内周側と外周側の光ビームを示す。また、ディスクの表面から情報面までの厚みが図２７（ａ）より厚くなった時も同様に焦点Ｂと焦点Ｃとが離間し、光ビームを収束されるべき情報面２９の位置Ａに対して、２つの焦点が共にデフォーカス状態となる。

図１１に示すように球面収差検出手段として機能する球面収差検出器３１は、この外周側の光ビームが球面収差により受ける影響量（焦点Ｂのデフォーカス量）と、内周側の光ビームが球面収差により受ける影響量（焦点Ｃのデフォーカス量）をそれぞれ検出し、これに基づいて光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する。より具体的には外周側フォーカスエラー信号生成器４４および内周側フォーカスエラー信号生成器４５のそれぞれの出力信号である外周側フォーカスエラー信号および内周側フォーカスエラー信号の差を演算することで、光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号である球面収差信号を生成している。

図２６において、上記した球面収差信号は球面収差制御部１３５にて位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算が行われる。その後、球面収差制御部１３５は、ビームエキスパンダー駆動回路１３３に球面収差補正レンズ１５を移動させるための駆動信号を出力し、この駆動信号を受けた球面収差補正アクチュエータ３４は球面収差補正レンズ１５を移動させる。即ち、球面収差が略０、即ち焦点Ｂと焦点Ｃが一致するように、つまり焦点Ｂ、焦点Ｃが共に位置Ａに近づくように補正制御が行われる。しかしながら、上述したようにフォーカス制御系と球面収差制御系は互いに干渉し合い、お互いの制御系が不安定になるという問題がある。

フォーカス制御系と球面収差制御系の干渉について図４９、図５０の波形図を用いて説明する。最初にフォーカス制御系が球面収差信号に与える影響について説明する。なお、球面収差制御系は動作していないとする。図４９（ａ）は、受光した光ビームを第１の遮光板４８、第２の遮光板４９の調整により受光した光ビームの半径の５０％の半径位置で分割した様子を示す。図４９（ｂ）は外周側フォーカスエラー信号を、図４９（ｃ）は内周側フォーカスエラー信号を、図４９（ｄ）はフォーカスエラー信号を、図４９（ｅ）は球面収差検出信号をそれぞれ示す。なお、上述したように図４９（ｂ）の外周側フォーカスエラー信号から図４９（ｃ）の内周側フォーカスエラー信号を減算した信号が図４９（ｅ）の球面収差検出信号である。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸はデフォーカスを示す。

図５０（ａ）は、受光した光ビームを第１の遮光板４８、第２の遮光板４９の調整により受光した光ビームの半径の７５％の半径位置で分割した様子を示す。図５０（ｂ）は外周側フォーカスエラー信号を、図５０（ｃ）は内周側フォーカスエラー信号を、図５０（ｄ）はフォーカスエラー信号を、図５０（ｅ）は球面収差検出信号をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸はデフォーカスを示す。

図４９（ａ）に示すように受光した光ビームの半径の５０％の半径位置で分割した場合、外周側の光量が内周側の光量より多くなるため、図４９（ｂ）の外周側フォーカスエラー信号の振幅の方が図４９（ｃ）の内周側フォーカスエラー信号の振幅より大きくなる。その結果、球面収差のずれは一定であるにもかかわらずデフォーカスによって球面収差検出信号は変化する。なお、球面収差信号は、図４９（ｄ）のフォーカスエラー信号に対し、デフォーカスによる極性が同じ（ＦＥ信号の位相に対し０度の遅れ）になる。

一方、図５０（ａ）に示すように受光した光ビームを受光した光ビームの半径の７５％の半径位置で分割した場合、外周側の光量が内周側の光量より少なくなるため、図５０（ｂ）の外周側フォーカスエラー信号の振幅の方が図５０（ｃ）の内周側フォーカスエラー信号の振幅より小さくなる。その結果、球面収差のずれは一定であるにもかかわらずデフォーカスによって球面収差検出信号は変化する。なお、球面収差信号は、図５０（ｄ）のフォーカスエラー信号に対し、デフォーカスによる極性が反対（ＦＥ信号の位相に対し１８０度の遅れ）になる。

上述したデフォーカスによって発生する球面収差信号のずれは球面収差制御系に対して外乱として働く。

次に、球面収差補正レンズ１５の移動がフォーカス制御系に対する外乱になることについて図５３を用いて詳細に説明する。図５３は、球面収差補正レンズ位置が対物レンズから焦点までの距離に与える影響を示す模式図である。図５３（ａ）は、ディスクの表面から情報面までの厚みが最適であり、情報面において球面収差が発生しない状態を示す。同様に図５３（ｂ）は、厚みが厚い場合を示す。なお、フォーカス制御系が正常に動作し、かつ、情報面において発生する球面収差を球面収差補正レンズ１５によって補正している状態を示す。図５３（ｃ）は、厚みが薄い場合を示す。図５３（ｂ）と同様に情報面において発生する球面収差を球面収差補正レンズ１５によって補正している状態を示す。

図５３（ｂ）に示すように基材が厚くなることによって球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗは狭くなる。また、対物レンズ１から焦点までの距離Ｚは、遠くなる。

また、図５３（ｃ）に示すように基材が薄くなると間隔Ｗは広くなり、距離Ｚは近くなる。球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗが変化することで距離Ｚが変化する。即ち、この距離Ｚの変化はフォーカス制御系への外乱として働く。

次にフォーカス制御系が球面収差信号に与える影響を除去する方法について説明する。なお、球面収差信号補正部１３２が、この影響を除去するためのブロックである。球面収差信号補正部１３の動作について図２８を用いて説明する。図２８（ａ）は、フォーカスアクチュエータ駆動回路９の出力を示す。図２８（ｂ）はフォーカスエラー信号生成器３６の出力を、図２８（ｃ）は球面収差信号補正部１３２の出力を、図２８（ｄ）は球面収差検出器３１の出力を、図２８（ｅ）は補正後の球面収差信号をそれぞれ示す。

なお、フォーカス制御系にフォーカス制御系の帯域より高い周波数の外乱を加えている状態を示す。フォーカスアクチュエータ駆動回路９の出力は、図２８（ａ）に示すように加えた外乱に応じたフォーカス駆動信号となる。また、デフォーカス量は図２８（ａ）に応じた波形となる。球面収差信号は、上述したようにデフォーカス量に応じてレベルが変化し、図２８（ｄ）に示す波形となる。図２８（ｄ）が、フォーカス制御系が球面収差信号に与える外乱を示す。マイクロコンピュータ８は、フォーカス制御動作時に球面収差信号補正部１３２にてＦＥ信号を所定倍（Ｋ倍）し、球面収差信号に加算することにより図２８（ｅ）に示すようにデフォーカスに伴う球面収差信号への影響を除去する。

次に球面収差信号補正部１３２の増幅率Ｋの決定方法について説明する。図２９は、本実施形態の球面収差信号補正部の増幅率学習方法を説明するための光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図２９に示した光ディスク装置は、図１に示した光ディスク装置に増幅率Ｋを学習するためのブロックを追加したものである。従って、図２９と同１の番号のブロックは、図１における同１のブロックと同じでものである。フォーカステスト信号発生器５０はフォーカス制御部１７から出力されるフォーカスの駆動信号にテスト信号を加算する。第１の振幅検出部５１は球面収差信号の振幅を検出する。球面収差補正学習部５２は第１の振幅検出部５１の振幅検出信号が最小となる球面収差信号補正部１３２の増幅率を探査する。

図３０の波形を用いて動作を説明する。図３０（ａ）は、フォーカスアクチュエータ駆動回路９の出力を示す。同様に図３０（ｂ）はフォーカスエラー信号生成器３６の出力を、図３０（ｃ）は球面収差信号補正部１３２の増幅率を、図３０（ｄ）は球面収差信号補正部１３２の出力を、図３０（ｅ）は球面収差検出器３１の出力を、図３０（ｆ）は補正後の球面収差信号を、図３０（ｇ）は第１の振幅検出部５１の出力をそれぞれ示す。なお、図５０（ａ）に示すように受光した光ビームを受光した光ビームの半径の７５％の半径で分割した場合を示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。球面収差補正学習部５２は、球面収差信号補正部１３２の増幅率即ち係数Ｋとして初期時間ｔ０にＫａを設定する。

フォーカステスト信号発生器５０はフォーカス制御動作時かつ球面収差制御不動作時にフォーカス制御部１７の出力であるフォーカス駆動信号に図３０（ａ）に示すテスト信号を加算する。フォーカスエラー信号生成器３６の極性はフォーカス駆動信号の極性と反対なのでフォーカスエラー信号生成器３６の出力は図３０（ａ）の位相が１８０度ずれた図３０（ｂ）に示す信号になる。この状態では、球面収差信号の振幅はフォーカスエラー信号に比例するので球面収差信号は図３０（ｅ）に示す波形となる。但し、球面収差信号の極性は図５０（ａ）に示したようにＦＥ信号と反対となる。

球面収差補正学習部５２は、マイクロコンピュータ８を介して球面収差信号補正部１３２の係数Ｋを徐々に変えつつ、補正後の球面収差信号の振幅を測定する。時間ｔ１の係数はＫｂで、時間ｔ２の係数はＫｃである。なお、補正後の球面収差信号の振幅は第１の振幅検出部５１にて測定される。図３０では、係数ＫがＫａ、Ｋｃでは補正後の球面収差信号の信号が最小とならず、係数ＫがＫｂでこの振幅が最小になるとしている。従って、図３０（ｇ）に示すように補正後の球面収差信号の振幅は増幅率Ｋｂの状態で最小となり、球面収差信号補正部１３２の増幅率として決定する。

球面収差信号補正部１３２の増幅率Ｋの決定するための動作を図３１のフローチャートを用いて説明する。まず、球面収差補正学習部５２は、ステップＳ１においてマイクロコンピュータ８を介して球面収差信号補正部１３２の増幅率として初期値Ｋａを設定する。ステップＳ２においてフォーカステスト信号発生器５０はフォーカス制御動作時かつ球面収差制御不動作時にフォーカス制御部１７のフォーカスの駆動信号にテスト信号の加算を開始する。ステップＳ３において第１の振幅検出部５１から球面収差信号補正部１３２により補正された球面収差信号の振幅を得、振幅最小値として保存する。ステップＳ４において球面収差信号補正部１３２の増幅率を所定値減少する。

ステップＳ５において第１の振幅検出部５１により検出される補正後の球面収差信号の振幅が保存されている振幅最小値より小さいか比較をする。補正後の球面収差信号の振幅が保存されている振幅最小値より小さい場合、ステップＳ６において補正後の球面収差信号の振幅を最小値として新たに振幅最小値に保存し、ステップＳ７の処理へ進む。補正後の球面収差信号の振幅が保存されている振幅最小値より小さくない場合、ステップＳ７の処理へ進む。ステップＳ７において球面収差信号補正部１３２の増幅率がＫｃより大きいか比較を行い、大きい場合ステップＳ４に戻るが、大きくない場合ステップＳ８に進む。ステップＳ８において保存されている振幅最小値に対応する球面収差信号補正部１３２の増幅率を設定し、処理を終了する。

次に、積層構造により複数の情報面を有する光ディスク２０に情報を記録または再生する際に球面収差信号補正部１３２の増幅率Ｋを各層で切り換えることについて説明する。

図５に示す光ディスク２０に対する記録／再生を説明する。２層ディスクでは、情報面が異なると、図４９および図５０を用いて説明したデフォーカスが球面収差信号に与える影響も異なる。この点を、図５１、図５２の波形図を用いて説明する。

図５１（ａ）は、情報面Ｌ０を記録または再生している時の第１の遮光板４８、第２の遮光板４９による分割の様子を示す。図５１（ｂ）は外周側フォーカスエラー信号を、図５１（ｃ）は内周側フォーカスエラー信号を、図５１（ｄ）はフォーカスエラー信号を、図５１（ｅ）は球面収差検出信号をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸はデフォーカスを示す。

図５２（ａ）は、情報面Ｌ１に焦点がある場合の第１の遮光板４８、第２の遮光板４９による分割の様子を示す。図５１（ｂ）は外周側フォーカスエラー信号を、図５１（ｃ）は内周側フォーカスエラー信号を、図５１（ｄ）はフォーカスエラー信号を、図５１（ｅ）は球面収差検出信号をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸はデフォーカスを示す。

図５１（ａ）に示すように情報面Ｌ０に焦点がある場合に受光した光ビームが、受光した光ビームの半径の５０％で分割されるように設計されているとする。従って、図５１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、図４９で説明したのと同様な波形となる。

一方、図５２（ｂ）に示すように情報面Ｌ１に焦点がある場合には、球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗは、焦点がＬ０にある場合に比べて狭くなり、対物レンズ１に入射する光ビームは発散光になる。従って、情報面から反射し球面収差補正レンズ１５通過して受光部に入射する戻り光の半径が小さくなる、例えば第１の遮光板４８、第２の遮光板４９の調整量が同じでも光ビームの半径が小さくなるので実質的な分割位置が上述した半径の５０％より大きくなる。図では７５％としている。これにより外周側の光量が内周側の光量より少なくなるため、図５２（ｂ）の外周側フォーカスエラー信号の振幅の方が図５３（ｃ）の内周側フォーカスエラー信号の振幅より小さくなる。

その結果、外周側フォーカスエラー信号と内周側フォーカスエラー信号の差信号である図５３（ｅ）の球面収差検出信号は外周側フォーカスエラー信号と内周側フォーカスエラー信号の和信号である図５３（ｄ）のフォーカスエラー信号に対し、デフォーカスによる極性が反対（ＦＥ信号の位相に対し１８０度の遅れ）になる。以上のように記録または再生する情報面が異なると対物レンズ１の移動に伴い球面収差検出器３１の球面収差信号に与える影響も異なるため、この影響を除去する球面収差信号補正部１３２の増幅率も切り換える必要がある。

積層ディスクでの層間移動時における球面収差信号補正部の増幅率切替えを図３２を用いて説明する。図３２（ａ）は層間移動時における光ビームスポットの動きを示す。図３２（ｂ）は球面収差信号補正部の増幅率を示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。図３２（ｃ）は球面収差制御のＯＮ／ＯＦＦを、図３２（ｄ）はフォーカス制御のＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ示す。縦軸は制御のＯＮ／ＯＦＦであり、ＨがＯＮ、ＬがＯＦＦを示し、横軸は時間を示す。図３２（ｅ）はＦＥ信号を、図３２（ｆ）はフォーカスの駆動信号をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。

各層別に球面収差信号補正部１３２の増幅率を保存するための加算ゲイン保存部と、加算ゲイン保存部から所望の球面収差信号補正部１３２の増幅率を取り出し、新たに設定する加算ゲイン切替え部とマイクロコンピュータ８とを有する。最初、光ビームはＬ０の任意のトラックを走査しているとし、次にＬ１のデータを再生する動作について説明する。まずマイクロコンピュータ８は、加算ゲイン保存部にＬ０用の球面収差信号補正部１３２の増幅率を保存し、フォーカス制御と球面収差制御を不動作、つまり停止する（時間ａ）。

次にフォーカスアクチュエータ駆動回路９に所定の加減速駆動パルス指令を与える。Ｌ１へ移動した後は、不動作としていたフォーカス制御をＯＮさせた直後（時間ｂ）に球面収差制御をＯＮさせる。しかしながらフォーカス制御が安定していなければ、球面収差制御も安定しない。そこで、ＦＥ信号を観測しながら所定の範囲にＦＥ信号が収束してきたら、フォーカス制御が安定したと判断し、Ｌ１用の球面収差信号補正部１３２の増幅率に加算ゲイン切替え部により切り換える（時間ｃ）。その後、不動作としていた球面収差制御をＯＮ（時間ｄ）するように構成してもよい。これにより層別で異なる対物レンズ１の移動量に対する球面収差検出器３１の球面収差信号への影響を層間移動毎に再学習することなく高速かつ高精度に除去することができ、その効果は大きい。

また、フォーカス制御系が球面収差信号に与える影響を除去後フォーカス制御部１７もしくは球面収差制御部１３５のゲイン補償の調整を、フォーカス制御と球面収差制御動作時に行うことで、フォーカス制御と球面収差制御の干渉によりずれたゲイン特性分も込みで調整でき、より高精度な調整が可能となる。なお、ゲイン補償の調整は、例えば制御系にテスト信号を加算し、直交位相ホモダイン検波を用いて調整される。

（実施形態７）
図３３は本実施形態７の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図３４は本実施形態７のＦＥ信号の補正を説明するための波形図である。これらの図において従来の技術、実施形態６と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施形態でも、実施形態６と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御がなされており、外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の差信号により球面収差信号が生成されている。

ＦＥ信号補正部３０は、ビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力信号を処理してＦＥ信号に加算する。ＦＥ信号補正部３０は、球面収差補正アクチュエータ３４と等しい特性をもったフィルタ（以下、「等価フィルタ」と記す。）とバンドパスフィルタを有している。この２つのフィルタは直列に接続され、フィルタの出力を所定値倍して出力する。バンドパスフィルタの通過帯域は、フォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い周波数の範囲に設定されている。なお、実施形態７では、フォーカス制御系の帯域を球面収差制御系の帯域より低くしている。従って、球面収差補正レンズの間隔の変動に含まれるフォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い周波数の成分を所定値倍してＦＥ信号に加算する。球面収差制御系がフォーカス制御系に与える影響について説明する。

球面収差制御系における球面収差補正量、即ち球面収差補正レンズの間隔に応じた外乱が、フォーカス制御系に加わる。この外乱は対物レンズから焦点まで距離が変わるというものである。

球面収差補正レンズ１５の間隔が変わることによって対物レンズから焦点までの距離が変わることについて図５３を用いて詳細に説明する。図５３は、球面収差補正レンズの間隔が対物レンズから焦点までの距離に与える影響を示す模式図である。

図５３（ａ）は、ディスクの表面から情報面までの厚みが最適であり、情報面において球面収差が発生しない状態を示す。同様に図５３（ｂ）は、厚みが厚い場合を示す。なお、フォーカス制御系が正常に動作し、かつ、情報面において発生する球面収差を球面収差補正レンズ１５によって補正している状態を示す。図５３（ｃ）は、厚みが薄い場合を示す。図５３（ｂ）と同様に情報面において発生する球面収差を球面収差補正レンズ１５によって補正している状態を示す。

図５３（ｂ）に示すように基材が厚くなることによって球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗは狭くなる。また、対物レンズ１から焦点までの距離Ｚは、遠くなる。また、図５３（ｃ）に示すように基材が薄くなると間隔Ｗは広くなり、距離Ｚは近くなる。球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗが変化することで距離Ｚが変化する。即ち、この距離Ｚの変化はフォーカス制御系への外乱として働く。

このように球面収差補正レンズの間隔に応じて対物レンズから焦点までの距離が変動するので、この外乱は光ディスク２０の面振れと同じ性質のものである。従って、フォーカス制御系はこの外乱に追従しなければならない。しかしながら、この外乱のフォーカス制御系の帯域より高い周波数の成分は、フォーカスアクチュエータ２に流れてフォーカスアクチュエータ２の温度を上昇させるのみであり追従ができない。

そこで、ＦＥ信号補正部３０にて球面収差補正レンズの間隔の変動に含まれるフォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い周波数の成分に係数Ｌを乗算して、ＦＥ信号に加算することにより球面収差補正量に伴うＦＥ信号への影響を除去する。これによりフォーカス制御系の帯域より高い光ディスクの基材の厚みむらの影響をフォーカス制御系から除去することができフォーカスアクチュエータの発熱を低減することが可能となる。

実効値検出部５４およびＦＥ補正学習部５５は、上述の係数Ｌを決定するためのブロックである。実効値検出部５４は、補正後のＦＥ信号に含まれる周波数成分の中でフォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い成分の実効値を検出して出力する。ＦＥ補正学習部５５は、実効値検出部５４の出力が最小になる係数Ｌを学習する。そして、マイクロコンピュータ８は、係数Ｌの値をＦＥ信号補正部３０に設定する。

次にＦＥ信号補正部３０を図３５を用いて詳細に説明する。図３５は、ＦＥ信号補正部３０のブロック図である。入力端子９００は、ビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力に接続されている。第２の入力端子９０４は、ＦＥ補正学習部５５の出力信号がマイクロコンピュータ８を介して接続されている。出力端子９０５から出力される信号はフォーカスエラー信号生成器３６の出力であるＦＥ信号に加算される。

入力端子９００に入力される信号は、等価フィルタ９０１へ送られる。等価フィルタ９０１は、上述したように球面収差補正アクチュエータ３４と等しい特性を有するフィルタである。等価フィルタ９０１の出力はバンドパスフィルタ９０２へ送られる。以下では、バンドパスフィルタをＢＰＦと記す。ＢＰＦ９０２の通過帯域は、上述したようにフォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い周波数の範囲である。ＢＰＦ９０２の出力は、乗算器９０３へ送られる。乗算器９０３は、端子ａと端子ｂの信号を乗算して端子ｃより出力する。端子ｃは出力端子９０５へ送られる。端子ｂは、第２の入力端子９０４に接続されている。

入力端子９００にはビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力が接続されているので等価フィルタ９０１の出力は、球面収差補正レンズの間隔を示す。この球面収差補正レンズの間隔の変動に含まれるフォーカス制御系の帯域より高く、球面収差制御系の帯域より低い周波数の成分をＢＰＦ９０２で抽出する。抽出した信号とＦＥ補正学習部５５によって設定される所定値Ｌとを乗算器９０３で乗算して出力端子９０５より出力する。

この動作について図３４を用いて説明する。なお、基材の厚みむらは、フォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動するとする。図３４（ａ）は、基材の厚みむらを示す。図３４（ｂ）はビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力を、図３４（ｃ）は等価フィルタ９０１の出力を、図３４（ｄ）は、ＢＰＦ９０２の出力を、図３４（ｅ）はＦＥ信号補正部３０の出力を、図３４（ｆ）はフォーカスエラー信号生成器３６の出力を、図３４（ｇ）は補正後のＦＥ信号をそれぞれ示す。図３４（ｂ）の縦軸は電流を、その他の波形の縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。

図３４（ａ）に示す基材厚の変動に追従するためにビームエキスパンダー駆動電流は、図３４（ｂ）に示す波形を持つ。なお、球面収差補正アクチュエータ３４の駆動電流に対する補正レンズの間隔の関係は、２次振動性要素の特性を有している。従って、各固有周波数より高い周波数では駆動電流に対する補正レンズの間隔は、位相が１８０度遅れた関係になる。図３４（ａ）の波形と図３４（ｂ）の波形との間で位相が１８０度ずれるのは、このためである。図３４（ｂ）に示すビームエキスパンダーの駆動電流を図３５の等価フィルタ９０１に入力すると、その出力は図３４（ｃ）の波形となる。基材厚の変動の周波数成分が球面収差制御系の帯域より低いので上述した理由より図３４（ａ）の波形と図３４（ｃ）の波形との間で位相は一致する。

基材厚の変動の周波数成分がＢＰＦ９０２の通過帯域内であるのでＢＰＦ９０２の出力は、等価フィルタ９０１の出力と同じ図３４（ｄ）の波形を有する。ＦＥ信号補正部３０の出力は、ＢＰＦ９０２の出力を所定値倍した図３４（ｅ）の波形を持つことなる。

基材厚の変動の周波数成分がフォーカス制御系の帯域より高い周波数であるので球面収差補正レンズの間隔の変化によって生じる上述の外乱にフォーカス制御系は追従できない。従って、ＦＥ信号は図３４（ｆ）の波形となる。ＦＥ補正学習部５５によって第２の入力端子９０４に設定される所定値Ｌを調整することでＦＥ信号補正部３０の出力信号振幅が調整され補正後のＦＥ信号は図３４（ｇ）に示すようにＡＣ成分が除去された波形になる。従って、図３４（ａ）に示す基材厚の変動による駆動電流がフォーカスアクチュエータ９に流れない。

なお、球面収差制御が不動作の状態では、球面収差補正レンズ１５が停止しＦＥ信号への影響がなくなる。従って、ＦＥ信号補正部３０による所定倍した球面収差信号のＦＥ信号への加算を停止する。これによって、安定なフォーカス制御が可能となる。

次に上述の係数Ｌの決定方法について説明する。係数Ｌを求めるためには所定の厚みむらが必要である。即ち、フォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動する厚みむらが必要である。しかしながら、実際のディスクにおいてこのような厚みむらが常に存在することは期待できない。そこで、球面収差補正レンズの間隔をフォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動させることによって所定の厚みむらが存在する状態と等価な状態とすることができる。

以下では球面収差補正レンズの間隔をフォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動させた場合の状態について図５４を用いて説明する。図５４は、球面収差補正レンズ位置が対物レンズから焦点までの距離に与える影響を示す模式図であり、光ディスクの基材の厚みを図５４（ａ）〜（ｃ）で統一してある点を除いて先に説明した図５３と同じものである。

図５４（ａ）は、ディスクの表面から情報面までの厚みが最適であり、情報面において球面収差が発生しない状態を示す。同様に図５４（ｂ）は、本来基材の厚みが厚い場合に最適となる状態を示す。なお、球面収差補正レンズ１５がフォーカス制御の帯域より高い周波数成分で動作しておりフォーカス制御系が正常に追従できていない、かつ、情報面において発生する球面収差も補正できていない状態を示す。図５４（ｃ）は、本来基材の厚みが薄い場合に最適となる状態を示す。図５４（ｂ）と同様に情報面に対するフォーカス制御と情報面において発生する球面収差を補正できていない状態を示す。図５３と同様、図５４（ｂ）に示すように球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗは狭くなる時対物レンズ１から焦点までの距離Ｚは、遠くなる。また、図５４（ｃ）に示すように間隔Ｗは広くなる時、距離Ｚは近くなる。

球面収差補正レンズ１５の間隔Ｗが変化することで距離Ｚが変化する。即ち、この距離Ｚの変化はフォーカス制御系への外乱として働く。球面収差レンズ１５の間隔Ｗの変化に対するＺの変化の比は、図５３を参照しながら説明した球面収差レンズ１５の間隔Ｗの変化に対するＺの変化の比とほぼ等しい。

なお、球面収差補正レンズ１５がフォーカス制御の帯域より高い周波数成分で動作しておりフォーカス制御系が正常に追従できず、かつ、情報面において発生する球面収差が補正できていない状態は、球面収差制御系の動作を停止した状態でフォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で球面収差補正レンズの間隔を変動させることによって実現できる。

従って、球面収差補正レンズの間隔をフォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動させることによって所定の厚みむらが存在する状態と等価な状態とすることができる。図３６の波形を用いて動作を説明する。図３６（ａ）は、ビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力を示す。同様に図３６（ｂ）はＦＥ信号補正部３０のＢＰＦ９０２の出力を、図３６（ｃ）はＦＥ補正学習部５５がＦＥ信号補正部３０に出力する係数Ｌを、図３６（ｄ）はＦＥ信号補正部３０の出力を、図３６（ｅ）はフォーカスエラー信号生成器３６の出力であるＦＥ信号を、図３６（ｆ）は補正後のＦＥ信号を、図３６（ｇ）は実効値検出部５４の出力をそれぞれ示す。図３６（ｂ）の縦軸は電流を、その他の波形の縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。

なお、所定値Ｌの学習時は球面収差制御は停止しており、ビームエキスパンダーの駆動信号は球面収差テスト信号発生器５３の出力信号に従い出力され、その周波数帯域は図３４（ａ）の波形と同じであるとする。即ち、テスト信号発生器５３の出力信号は、フォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動するとする。ＦＥ補正学習部５５は、ＦＥ信号補正部３０の係数Ｌとして初期値時間ｔ０にＬａを設定する。

この時、球面収差制御は停止しており、ビームエキスパンダー駆動回路１３３は球面収差テスト信号発生器５３の出力信号に従うのでビームエキスパンダー駆動電流は図３４（ａ）に示す波形になる。従って、ＦＥ信号補正部３０のＢＰＦ９０２の出力は図３４（ｂ）に示す波形となる。ＦＥ信号補正部３０の出力は図３４（ｂ）に係数Ｌａを乗算した波形になる。図３４（ｅ）のＦＥ信号と図３４（ｄ）のＦＥ信号補正部３０の出力とは位相が１８０度ずれているので補正後のＦＥ信号は図３４（ｆ）に示すように振幅の大きい信号になる。この状態では、実効値検出部５４の出力は図３４（ｇ）に示すＥａとなる。

ＦＥ補正学習部５５は、マイクロコンピュータ８を介してＦＥ信号補正部３０の係数Ｌを徐々に変えつつ、実効値検出部５４のレベルを測定する。時間ｔ１の係数はＬｂで、時間ｔ２の係数はＬｃである。図３６では、係数がＬａ、Ｌｃでは実効値検出部５４出力レベルが最小とならず、係数ＬがＬｂで最小になるとしている。

従って、図３４（ｇ）に示すように実効値検出部５４の出力レベルは係数Ｌｂを設定した時間ｔ１で最小となる。即ち、補正後のＦＥ信号の振幅は係数Ｌｂの状態で最小となる。よってＦＥ学習補正部５５はＦＥ信号補正部３０の最適な係数ＬとしてＬｂを設定する。なお、この係数Ｌｂは図５３、図５４で説明したとおり球面収差制御により実際にディスクの基材厚みに対し球面収差補正レンズ１５が移動した場合にも同様の働きをする。

ＦＥ信号補正部３０の係数Ｌを決定するための動作を図３７のフローチャートを用いて説明する。まず、ＦＥ補正学習部５５は、ステップＳ１においてマイクロコンピュータを介してＦＥ信号補正部３０の係数として初期値Ｌａを設定する。ステップＳ２において球面収差テスト信号発生器５３はフォーカス制御動作時かつ球面収差制御不動作時に球面収差制御部１３５のビームエキスパンダー駆動信号にテスト信号の加算を開始する。ステップＳ３において実効値検出部５４からＦＥ信号補正部３０により補正されたＦＥ信号の実効値を得、実効値の最小値として保存する。ステップＳ４においてＦＥ信号補正部３０の係数Ｌを所定値減少する。

ステップＳ５において実効値検出部５４により検出される補正後のＦＥ信号の実効値が保存されている実効値の最小値より小さいか比較をする。補正後のＦＥ信号の実効値が保存されている実効値の最小値より小さい場合、ステップＳ６において補正後のＦＥ信号の実効値を最小値として新たに実効値の最小値に保存し、ステップＳ７の処理へ進む。補正後のＦＥ信号の実効値が保存されている実効値の最小値より小さくない場合、ステップＳ７の処理へ進む。ステップＳ７においてＦＥ信号補正部３０の係数ＬがＬｃより大きいか比較を行い、大きい場合ステップＳ４に戻るが、大きくない場合ステップＳ８に進む。ステップＳ８において保存されている実効値の最小値に対応するＦＥ信号補正部３０の係数Ｌを設定し、処理を終了する。

また、フォーカス制御部１７または球面収差制御部１３５のゲイン補償の調整を、フォーカス制御と球面収差制御が動作している状態で行うことで、フォーカス制御と球面収差制御の干渉によりずれたゲイン特性分も込みで調整でき、より高精度な調整が可能となる。

（実施形態８）
図３８は本実施形態８の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図３９は球面収差とフォーカスオフセットに対するジッターを説明するための特性図である。これらの図において従来の技術、実施形態６と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。また、実施形態６と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御がなされており、外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の差信号により球面収差信号が生成されている。

ハイパスフィルター部５６は、球面収差信号に含まれるディスクモータ１０の回転周波数以上のＡＣ成分を取り出す。

光ディスク２０には局所的な厚みむらが存在し、これが記録再生時に高周波の球面収差を発生させる。このため、球面収差制御系の帯域が光ディスクのＤＣである場合には局所的な厚みむらによって球面収差が残存する。この球面収差によって、例えば、再生信号のジッターが悪化する。

本発明は、再生信号のジッターの悪化等の残留する球面収差の影響をフォーカス制御系の目標位置を変えることによって、言い換えると故意にデフォーカスさせることによって低減するものである。実効値が２０ｍλｒｍｓ程度と小さい球面収差の影響は、０．１μｍ程度のデフォーカスで低減可能である。フォーカス制御系の制御帯域が球面収差制御系の制御帯域に比べ高い場合には、球面収差制御系が追従できない高周波の球面収差の影響を低減することができる。

まず、球面収差補正について図３８を用いて説明する。マイクロコンピュータ８は、所
定値の駆動信号をビームエキスパンダー駆動回路１３３へ出力する。ビームエキスパンダー駆動回路１３３は駆動信号に応じ球面収差補正アクチュエータ３４により球面収差補正レンズ１５を駆動することで光ディスク２０の情報面に形成される光ビームスポットの球面収差のＤＣ成分を補正する。

ハイパスフィルター部５６は、球面収差検出器３１の出力である球面収差検出信号の高周波成分を抽出する。抽出した信号をＭ倍してフォーカスエラー信号生成器３６の出力であるＦＥ信号に加算する。抽出する成分は、球面収差制御系の制御帯域より高い周波数である。本実施形態では、球面収差制御系の制御帯域をＤＣとしているのでハイパスフィルター部５６は、ＤＣ成分を除去して出力する。

ＡＣの帯域においてフォーカス制御系の目標位置が、球面収差検出信号に応じて変えられる、即ち、フォーカス制御系においてデフォーカスが生じる。

残留する球面収差およびデフォーカスとジッターの一般的な関係を図３９を用いて説明する。図３９のｙ軸はデフォーカスを示し、ｘ軸は球面収差、等高線はジッターを示す。一番内側の等高線がジッターｊ１を示す。等高線は外側に行くに従ってジッターｊ２、ジッターｊ３、ジッターｊ４、ジッターｊ５を示す。なお、ｊ１＜ｊ２＜ｊ３＜ｊ４＜ｊ５の関係になる。

デフォーカスが０で球面収差が０の状態、即ち点Ａで、光ディスク２０の情報の読み取り性能が最も良い状態となる。即ち、読み取り性能を示すジッターが最小値ｊ０となる。しかし、実際の光ディスク２０には1回転する間に高周波の厚みむらが存在するため、そ
れに伴う高周波の球面収差が発生する。発生する球面収差をｓ１とｓ２とする。従って、点αと点βの間で球面収差が発生しジッターが悪化する。なお、点αでの球面収差をｓ２とし点βでの球面収差ｓ１とする。ジッターはｊ０からｊ２の範囲で変化する。しかしながら、球面収差に応じてデフォーカスを変えるとジッターはｊ０からｊ１の範囲で変化する。即ち、点αでのデフォーカスをｆ１とし点βでのデフォーカスをｆ２にするとジッターはｊ１になる。従って、球面収差に応じてデフォーカスさせることでジッターの劣化が改善される。従って上述したハイパスフィルター部５６の係数Ｍは、次式となる。
Ｍ＝（ｆ２−ｆ１）／（ｓ２−ｓ１）

残留する球面収差の影響をデフォーカスさせることにより補正する方法について図４０を用いて説明する。図４０は、基材の厚みむらによるＤＣ成分の球面収差が補正されている状態を示す。図４０（ａ）の波形は、基材の厚みむらを示す。図４０（ｂ）は球面収差検出器３１の出力を示す。図４０（ｃ）はハイパスフィルター部５６の出力を、図４０（ｄ）はフォーカスエラー信号生成器３６の出力をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。

図４０（ａ）に示すように基材の厚みむらは光ディスク２０の局所的なＡＣ成分の厚みむらとＤＣ成分の厚みむらを有する。マイクロコンピュータ８は、球面収差補正アクチュエータ３４を制御することでＤＣ成分の球面収差を補正するので球面収差検出信号はＡＣ成分のみとなり図４０（ｂ）に示す信号となる。なお、ｓ１およびｓ２は図３９のｓ１とｓ２に対応する。ハイパスフィルター部５６はこの球面収差検出信号から図４０（ｂ）に示すＡＣ成分を取り出しＭ倍する。従って、ハイパスフィルター部５６の出力は、図４０（ｃ）となる。なお、ｆ１およびｆ２は図３９のｆ１とｆ２に対応する。ハイパスフィルター部５６の出力信号はＦＥ信号から減算され、減算された信号を０にするようにフォーカス制御系は動作するのでＦＥ信号は図４０（ｄ）に示す波形となる。従って、球面収差に応じてデフォーカスが生じ、ジッターの劣化が低減される。

（実施形態９）
図４１は本実施形態９の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。これらの図において従来の技術、実施形態６と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。また、実施形態６と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御がなされており、外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の差信号により球面収差検出信号が生成されている。

本実施形態では、フォーカス生成器３６の出力であるＦＥ信号が０になるように対物レンズ１の位置が制御される。また、球面収差検出器３１の出力である球面収差検出信号が０になるように球面収差補正レンズ１５の間隔が制御される。実施形態６で説明したＦＥ信号に基づいた球面収差検出信号の補正のブロックは無い。

フォーカス制御と球面収差制御の互いの干渉を図４３のブロック図を用いて説明する。図４３は、本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するためのブロック図である。これらの図において従来の技術、実施形態６と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。α１の系は球面収差制御系のフォーカス制御系への干渉を示す。α１は、ビームエキスパンダーの駆動値に対する対物レンズから焦点までの距離の比である。α２の系はフォーカス制御系の球面収差制御系への干渉を示す。α２はデフォーカスに対する球面収差検出信号の誤差の比である。Ｋ１はフォーカスエラー信号生成器３６の検出感度である。Ｋ２は球面収差検出器３１の検出感度である。

実施形態６で述べたようにフォーカス制御と球面収差制御は互いに干渉する。具体的には、デフォーカス量をｆ３とした場合にデフォーカスに応じた検出誤差はＫ１×α２×ｆ３となる。また、球面収差補正量をｂ１とした場合に対物レンズから焦点までの距離はα１×ｂ１と変動し、フォーカス制御系への外乱となる。実施形態６では、デフォーカスに応じて発生する球面収差検出信号の検出誤差を除去する構成を説明したが、本実施形態では、フォーカス制御の制御帯域を球面収差制御帯域の１０倍以上にすることによりデフォーカスに応じて発生する球面収差検出信号の検出誤差があっても安定なフォーカス制御と球面収差制御を実現する。

図４２Ａから図４２Ｄは、本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するための特性図である。図４４Ａから図４４Ｄは、本実施形態９の制御部、駆動回路及びアクチュエータの特性を説明するための特性図である。以下、一例として、これらの図を用いて上記特性を説明する。

はじめに、制御部、駆動回路及びアクチュエータの特性について図４４Ａから図４４Ｄを用いて説明する。図４４Ａにフォーカス制御部１７からフォーカスアクチュエータ駆動回路９までの特性を示す。図４４Ｂにフォーカスアクチュエータ２の特性を示す。図４４Ｃに球面収差制御部１３５からビームエキスパンダー駆動回路１３３までの特性を示す。図４４Ｄに球面収差補正アクチュエータ３４の特性を示す。それぞれ上図はゲイン特性を示しており縦軸はゲイン、横軸は周波数を示す。下図は位相特性を示しており縦軸は位相、横軸は周波数を示す。

図４４Ａに示すようにフォーカス制御部１７においてフォーカス制御の位相補償を行っており、フォーカスのゲイン交点である２ＫＨｚの位相を約４５ｄｅｇ持ち上げている。図４４Ｂに示すようにフォーカスアクチュエータ２には約４６Ｈｚの１次共振周波数があり、１次共振周波数以上の帯域は−４０ｄＢ／ｄｅｃの傾きとなっている。同様に図４４Ｃに示すように球面収差制御部１３５において球面収差制御の位相補償を行っており、球面収差制御のゲイン交点である３００Ｈｚの位相を約４５ｄｅｇ持ち上げている。図４４Ｄに示すように球面収差補正アクチュエータ３４には約６６Ｈｚの１次共振周波数があり、１次共振周波数以上の帯域は−４０ｄＢ／ｄｅｃの傾きとなっている。

次にフォーカス制御と球面収差制御の互いの干渉を図４２を用いて説明する。図４２Ａにフォーカスの制御帯域２ＫＨｚ、球面収差補正の制御帯域３００Ｈｚにおける干渉の影響を受けたフォーカスのオープンループ特性を示す。同様に図４２Ｂに球面収差制御のオープンループ特性を示す。図４２Ｃにフォーカスの制御帯域５ＫＨｚ、球面収差補正の制御帯域３００Ｈｚにおける干渉の影響を受けたフォーカスのオープンループ特性を示す。同様に図４２Ｄに球面収差制御のオープンループ特性を示す。それぞれ上図はゲイン特性を示しており縦軸はゲイン、横軸は周波数を示す。下図は位相特性を示しており縦軸は位相、横軸は周波数を示す。

図４２Ａおよび図４２Ｃに示すように、フォーカスの制御帯域を２ＫＨｚ（図４２Ａ）から５ＫＨｚ（図４２Ｃ）に上げ、球面収差補正の制御帯域３００Ｈｚから離すことにより、干渉の影響が現れる周波数帯域を球面収差補正の制御帯域よりも十分に高くできる。具体的には、周波数５０Ｈｚ〜４ＫＨｚ程度の範囲（図４２Ｂ）で現れていたゲインの持ち上がりが周波数１．３ＫＨｚ〜１１ＫＨｚ程度の範囲にシフトする。図４２Ｄに示すようにゲインの持ち上がり範囲が制御帯域に近い場合、ゲインの持ち上がりが０ｄＢ付近まで持ち上がるため、若干のゲインの変動や外乱の影響で発振し易くなる。しかし、図４２Ｄに示すようにゲインの持ち上がり範囲が制御帯域から遠い場合、ゲインの持ち上がりは０ｄＢより十分低いため制御系は安定する。また、球面収差補正の制御帯域を３００Ｈｚから下げた場合も同様にフォーカスの制御帯域から干渉の影響を離すことが可能となる。以上のようにフォーカス制御の制御帯域を球面収差制御の帯域の１０倍以上にすることによりフォーカス制御系と球面収差制御系の干渉の影響を低減でき、安定なフォーカス制御と球面収差制御が実現できるようになる。

（実施形態１０）
図４５は、本実施形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図４６は本実施形態１０の検索時における球面収差補正を説明するための波形図である。図４７は本実施形態１０の半径方向の移動における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。これらの図において従来の技術、実施形態６と同様の部材、部分は同じ番号を付し、説明を省略する。また、実施形態６と同様に外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の和信号であるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御がなされており、外周側フォーカスエラー信号と、内周側フォーカスエラー信号の差信号により球面収差検出信号が生成されている。

図４５の球面収差検出器３１の出力信号である球面収差検出信号は、球面収差制御部１３５に入力され、球面収差制御部１３５により位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算を行い球面収差を補正するための球面収差補正信号を生成する。球面収差制御部１３５は、ビームエキスパンダー駆動回路１３３に球面収差補正レンズ１５を移動させるための駆動信号を出力し、この駆動信号を受けた球面収差補正アクチュエータ３４は球面収差補正レンズ１５を移動させる。即ち、球面収差が略０、即ち実施形態６で説明したように図２の焦点Ｂ、焦点Ｃが一致するように、つまり焦点Ｂ、焦点Ｃが共に位置Ａに近づくように補正制御が行われる。

トラッキングエラー信号生成器１８は光ヘッド５から出力され集光された光ビームスポットとトラック２８との光ディスク２０の半径方向に関する誤差信号をプリアンプ１１の出力信号によって生成する。トラッキングエラー信号生成器１８は、入力信号に基づいて一般にプッシュプル法と呼ばれるトラッキングエラーの検出方式によってトラッキングエラー信号（以下ＴＥ信号と称す）を生成する。トラッキングエラー信号生成器１８の出力信号であるＴＥ信号は、トラッキング制御部１９にて位相補償、ゲイン補償などのフィルタ演算を行った後にトラッキングアクチュエータ駆動回路２６に出力される。

対物レンズ１はトラッキングアクチュエータ駆動回路２６による駆動信号に基づきトラッキングアクチュエータ２７によって駆動されており、光ビームスポットは、光ディスク２０の情報面２９上のトラック２８を走査するよう駆動され、トラッキング制御が実現されている。

光ヘッド５は検索手段として機能する移送台６０によって光ディスク２０の半径方向に移動可能あり、また移送台６０は移送台駆動回路６２からの出力信号（駆動信号）にて駆動される。しかしながら、フォーカス制御と球面収差制御が動作しトラッキング制御が不動作の時に、光ビームスポットが情報面２９上のトラックを横切る際にＴＥ信号と等しい周波数の外乱がＦＥ信号に重畳されフォーカス制御を不安定にさせるという問題がある。本発明は上記問題点を鑑みてなされたものである。

そこで、トラッキング制御を不動作にした状態では、球面収差制御を停止し、かつ球面収差アクチュエータを最適位置からずらし、球面収差を生じさせる。球面収差を生じさせることによって情報面上での光ビームのスポットサイズが大きくなる。よって、溝のピッチに対してスポットサイズが大きくなるのでＴＥ信号の振幅が低下する。従って上述したＦＥ信号に重畳する外乱の振幅が低下する。

この動作について図４８を用いて説明する。なお、基材の厚みむらは、フォーカス制御系の帯域より高い周波数で、かつ、球面収差制御系の帯域より低い周波数で変動するとする。図４８（ａ）は、トラッキングエラー信号生成部１８の出力を示す。図４８（ｂ）はフォーカスエラー信号生成部３６の出力を、図４８（ｃ）はビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力をそれぞれ示す。図４８（ｃ）の縦軸は電流を、その他の波形の縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。なお、時間ｔ１からｔ２の区間はビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力が最適であり、光ディスク２０の情報面上のビームスポットに球面収差が発生していない状態である。また時間ｔ２からｔ３の区間はビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力が最適値より所定量ずれており、光ディスク２０の情報面２９上のビームスポットに球面収差が著しく発生している状態である。

光ディスク２０のトラックに偏芯があるため、トラッキング制御不動作時においては多数のトラックを横断し、トラッキングエラー信号は、図４８（ａ）の波形を持つ。フォーカスエラー信号は、非点収差法により生成されているため光ビームスポットがトラックを横断する際、溝横断の影響が発生し図４８（ｂ）の波形となる。

なお、図４８（ｂ）において、実線は溝横断の影響を受けたフォーカスエラー信号を示し、破線は溝横断の影響を受けていない時のフォーカスエラー信号を示す。

図４８（ｃ）には、時間ｔ１からｔ２の区間は光ディスク２０の情報面上のビームスポットに球面収差が発生しない最適な出力を、時間ｔ２からｔ３の区間は情報面２９上のビームスポットに球面収差が著しく発生するよう最適値より所定量ずらした出力を示す。

時間ｔ１からｔ２の区間において、情報面上に球面収差が発生していないため、図４８（ａ）に示すようにトラッキングエラー信号の振幅は最大となる。しかし、時間ｔ２からｔ３の区間においては著しい球面収差が発生しているためトラッキングエラー信号の振幅は小さくなる。同様にフォーカスエラー信号に発生する溝横断の影響も、情報面に球面収差が発生していない時間ｔ１からｔ２の区間においては最大となるが、球面収差が著しく発生している時間ｔ２からｔ３の区間においては小さくなる。

このようにトラッキング制御が不動作時においては、球面収差制御も停止し、球面収差の補正量を最適位置から所定値ずらすことでフォーカスエラー信号に現れる溝横断の影響が低減でき、フォーカス制御が安定となる。また、溝横断の影響という外乱成分を低減できるためフォーカスアクチュエータ２に流れる電流が低減でき、過電流によるフォーカスアクチュエータ２の破損からフォーカスアクチュエータ２を守る。

この動作について更に図４６を用いて説明する。図４６（ａ）は、時間に対する光ピームスポットの半径方向の位置を示す。同様に図４６（ｂ）はフォーカスエラー信号生成器３１の出力を、図４６（ｃ）はビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力を、図４６（ｄ）はトラッキング制御部１９の動作状態を、図４６（ｅ）は移送台駆動回路６２への出力をそれぞれ示す。縦軸は各信号の電圧を示し、横軸は時間を示す。

検索などにおける半径方向移動には、まず時間ａにおいて、図４６（ｃ）に示すように球面収差制御部１３５はマイクロコンピュータ８の指示に従い球面収差検出器３１の出力に基づくビームエキスパンダー駆動回路１３３への出力を停止する。同時に球面収差略０の位置から所定値ずれた位置に球面収差補正レンズ１５を移動させるようビームエキスパンダー駆動回路１３３の出力値を変える。次に時間ｂに図４６（ｄ）に示すようにトラッキング制御部１９はマイクロコンピュータ８の指示に従いトラッキング制御を一時停止する。

次にマイクロコンピュータ８は図４６（ｅ）に示すように移送台駆動回路６２に対し移送台駆動信号を時間ｃまで出力する。この時間ｂから時間ｃの間、移送台駆動回路６２は、マイクロコンピュータ８より送られる移送台駆動信号に基づき光ヘッド５を乗せた移送台６０を光ディスク２０の半径方向に移動させる。これにより図４６（ａ）に示すように光ビームスポットが光ディスクの内周側から外周側に移動する。次に図４６（ｄ）に示すようにトラッキング制御部１９はマイクロコンピュータ８の指示に従い時間ｃにトラッキング制御を再開する。最後に時間ｄに球面収差制御部１３５は図４６（ｃ）に示すようにマイクロコンピュータ８の指示に従い球面収差検出器３１の出力に応じたビームエキスパンダー駆動回路１３３への出力の停止を解除し、球面収差制御を再開する。

このようにトラッキング制御が不動作の際に球面収差補正レンズ１５を所定値ずらし光ビームスポットに発生する球面収差を増大することでＦＥ信号に発生する溝横断の影響を低減することが可能となる。

光ビームスポットの半径方向移動するための動作を図４７のフローチャートを用いて更に説明する。まず、マイクロコンピュータ８は、ステップＳ１において球面収差制御部１３５に対し、球面収差制御を停止すると共に球面収差補正レンズ１５が現在の制御位置から所定値ずれた位置に移動するように指示する。ステップＳ２においてマイクロコンピュータ８はトラッキング制御部１９に対しトラッキング制御を一時停止するよう指示する。ステップＳ３においてマイクロコンピュータ８は、移送台駆動回路６２に対し光ビームスポットが目的の半径位置に移動するよう移送台駆動信号を出力する。ステップＳ４においてマイクロコンピュータ８はトラッキング制御部１９に対しトラッキング制御を再開するよう指示する。ステップＳ５においてマイクロコンピュータ８は球面収差制御部１３５に対し、制御位置から所定値ずらした球面収差補正レンズ１５を、ステップＳ１での制御位置に戻すと共に球面収差制御を再開するよう指示し、処理を終了する。

これにより半径方向への移動を伴う検索時において、ＦＥ信号に発生する溝横断の影響が低減でき安定なフォーカス制御が実現可能となる。

上記実施形態では、情報記録層が１層または２層の光ディスクへデータの書き込み、または、そのような光ディスクからのデータの読み出しを行う光ディスク装置を説明してきたが、情報記録層の数は３層以上であってもよい。

なお、上記実施形態６から実施形態１０の光ディスク装置においても、実施形態１の光ディスクで用いたステッピングモータ３５と球面収差補正アクチュエータとを用いて球面収差補正レンズを駆動しても良い。特に、光ディスクの情報記録面が３層以上になった場合に、ステッピングモータ３５の付加が効果的になる。

本発明の光ディスクによれば、光ディスク上に光ビームを照射するための対物レンズのＮＡを従来のＮＡよりも大きくした場合（例えばＮＡが０．８５以上）でも、球面収差が適切に補正されるため、より高密なデータの記録・再生が実現できる。

光ディスクの模式図である。 光ディスクの情報面を拡大した模式図である。 従来の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 従来の光ディスク装置における受光部およびプリアンプの構成を示すブロック図である。 複数の情報面を持つ光ディスクの模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、従来の光ディスク装置の層間移動時におけるフォーカスの駆動信号を示す波形図である。 球面収差補正レンズの断面図である。 本発明に係る実施形態１の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 球面収差検出方法を説明するための光ビームの断面図である。 受光部の構成を詳細に示した断面図である。 受光部とプリアンプの部分を詳細に示したブロック図である。 （ａ）から（ｃ）は、本実施形態１の球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。 本発明に係る実施形態２の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態２の層間移動時における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。 本実施形態２の層間移動時における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。 本実施形態２の層間移動時の収束レンズとＬ０、Ｌ１の情報面の位置及び各信号の波形図である。 本発明に係る実施形態３の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態３の半径方向の移動における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。 本実施形態３の半径方向の移動における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。 本実施形態３の半径方向移動時の収束レンズとディスクの基材圧変化及び各信号の波形図である。 本発明に係る実施形態４の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態４の層間移動時における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。 本実施形態４の層間移動時における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。 本発明に係る実施形態５の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態５の層間移動時における球面収差補正の駆動信号を示す波形図である。 本発明に係る実施形態６の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は、球面収差検出方法を説明するための光ビームの断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態６の球面収差検出信号の補正を説明するための波形図である。 本実施形態６の球面収差信号補正部の増幅率学習方法を説明するための光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｇ）は、本実施形態６の球面収差信号補正部の学習を説明するための波形図である。 本実施形態６の球面収差信号補正部の学習シーケンスを示すフローチャートである。 （ａ）から（ｆ）は、本実施形態６の層間移動時における球面収差信号補正部の増幅率切替えを示す波形図である。 本発明に係る実施形態７の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｇ）は、本実施形態７のＦＥ信号の補正を説明するための波形図である。 本実施形態７のＦＥ信号補正部３０を示すブロック図である。 （ａ）から（ｇ）は、本実施形態７のＦＥ信号補正部の学習を説明するための波形図である。 本実施形態７のＦＥ信号補正部の学習シーケンスを示すフローチャートである。 本発明に係る実施形態８の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 球面収差とフォーカスオフセットに対するジッターを説明するための特性図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態８の残留する球面収差の影響をデフォーカスさせることにより補正する方法を説明するための波形図である。 本発明に係る実施形態９の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するための特性図である。 本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するための特性図である。 本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するための特性図である。 本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するための特性図である。 本実施形態９の制御帯域と干渉の影響を説明するためのブロック図である。 本実施形態９におけるフォーカス制御部からフォーカスアクチュエータ駆動回路までの特性図である。 本実施形態９におけるフォーカスアクチュエータの特性図である。 本実施形態９における球面収差制御部からビームエキスパンダー駆動回路までの特性図である。 本実施形態９における球面収差補正アクチュエータの特性図である。 本発明に係る実施形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態１０の検索時における球面収差補正を説明するための波形図である。 本実施形態１０の半径方向の移動における球面収差補正のシーケンスを示すフローチャートである。 （ａ）から（ｃ）は、本実施形態１０のフォーカスエラー信号における溝横断の影響を示す波形図である。 （ａ）から（ｅ）は、デフォーカスが球面収差検出信号に与える影響を示す波形図である。 （ａ）から（ｅ）は、デフォーカスが球面収差検出信号に与える影響を示す波形図である。 （ａ）から（ｅ）は、情報面の違いが球面収差検出信号に与える影響を示す波形図である。 （ａ）から（ｅ）は、情報面の違いが球面収差検出信号に与える影響を示す波形図である。 （ａ）から（ｃ）は、球面収差補正レンズ位置が対物レンズから焦点までの距離に与える影響を示す模式図である。 （ａ）から（ｃ）は、球面収差補正レンズ位置が対物レンズから焦点までの距離に与える影響を示す模式図である。

符号の説明

８ マイクロコンピュータ
９ フォーカスアクチュエータ駆動回路
１５ 球面収差補正レンズ
２０ 光ディスク
３１ 球面収差検出器
３３ ビームエキスパンダー密駆動用回路
３４ 球面収差アクチュエータ
６７ 現在オフセット量選択部
６８ オフセット量保存部
６９ 加算器

Claims (2)

1. 光ビームを情報担体に向けて収束する収束手段と、
   前記収束手段を情報担体の情報面に対し略垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、
   前記収束手段によって収束された光ビームの収束位置に発生する球面収差を変化させるための球面収差可変手段と、
   前記球面収差可変手段を動作させる駆動手段と、
   前記光ビームの情報担体からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の信号に基づき、前記光ビームの情報担体の情報面における収束状態に応じた信号を検出する収束状態検出手段と、
   前記収束状態検出手段の信号に基づき、前記フォーカスアクチュエータを駆動し、前記情報担体の情報面の所望する位置に光ビームが収束されるように制御するフォーカス制御手段と、
   前記受光手段の信号に基づき、前記情報担体の情報面における光ビームの収束位置に発生している球面収差の量に応じた信号を検出する球面収差検出手段と、
   前記球面収差検出手段の信号に基づき、前記駆動手段を駆動し球面収差を略０となるように制御する球面収差制御手段と、
   前記球面収差検出手段の信号を所定のゲインで増幅後、前記収束状態検出手段の検出信号に加算する収束状態検出信号補正手段と
   を備え、
   前記駆動手段にテスト信号を加えるテスト信号発生手段と、
   収束状態検出手段の検出信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
   前記テスト信号発生手段により前記駆動手段にテスト信号を加えた状態において、前記振幅検出手段によって収束状態検出信号の実効値が最小となるような収束状態検出信号補正手段の加算ゲインを求める収束状態検出補正学習手段と
   を備えている光ディスク装置。
2. 前記収束状態検出補正学習手段は、フォーカス制御手段が動作し、前記球面収差制御手段が動作していない状態で加算ゲインの学習を行う請求項１に記載の光ディスク装置。

Images