JP2012252735A - 光ディスク装置及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク装置において、光スポットが目的とする情報記録層から逸脱してしまった場合にリカバリ処理を効率よく行うための技術を提供する。
【解決手段】光ディスク装置（５００）は、光ディスク（４００）にアクセスするためのメインビーム（９３）と複数のサブビーム（９４、９５）を生成して光ディスクに照射し、その反射光を受光素子に集光して光量を検出する。夫々のサブビームに係る受光素子（１０２、１０３）における集光状態は、メインビームがアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、フォーカスのずれた方向に応じて相互に異なるように調整される。前記光ディスク装置は、サブビームの反射光の光量に基づく信号（１４、１５）に応じて、フォーカスサーボオンしている情報記録層と前記目的とする情報記録層とのずれの状態を判別する。
【選択図】図５

Description

本発明は、積層された複数の情報記録層を有する光ディスクに対して情報の記録再生を行う光ディスク装置、及び前記光ディスク装置を制御するための半導体装置に関し、特に３層以上の情報記録層を有する光ディスクに対応した光ディスク装置に適用して有効な技術に関する。

近年、光ディスクは高速化・高密度化が進んでいる。例えばＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標））等の規格としては２層の情報記録層を有するメディアが主流であるが、積層数を４層、８層等と更に多層化した次世代光ディスクの開発が進んでいる。また、次世代光ディスクでは容量の増加を狙って、高ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）化が進んでいる。従来のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）では対物レンズの開口数ＮＡが０．６５程度であったが、ＢＤでは０．８５程度まで引き上げられている。高ＮＡ化によって微細な光スポットを形成することが可能となったが、それに伴い光ディスクの傾きや厚さのバラツキ等に起因する収差の影響も増加している。そのためＢＤのディスクはこの収差の影響を少なくするために、保護層、層間の厚みを極端に薄くする仕様となっている。また複数の層を有するディスクでは層間隔が狭くなっており、例えばＤＶＤでは層間隔が５５ｕｍ程度であったが、ＢＤでは２０ｕｍとなっている。現在開発が進んでいる多層ディスクにおいては層間隔が１０ｕｍ程度になると予想されている。

高ＮＡ化によって実現される光ディスクに対応した光ディスク装置の従来技術として、特許文献１及び２に開示がある。特許文献１には、フォーカスサーチの際に、球面収差補正状態を目的とする情報記録層でのカバー層の厚さに合わせた状態に設定してから焦点制御誤差信号の極性及び反射光強度信号の信号レベルを観測してフォーカス引き込み動作を行うことで、目的とする情報記録層にフォーカス引き込みを行う技術が開示されている。また、特許文献２には、高ＮＡ化によって書き込み対象とされる情報記録層とレーザ光源との間の記録層（中間層）での放射ビームの直径が大きくなることよる中間層での反射や錯乱等による干渉クロストークを防止するために、メインビームの他にサイドビームを用いる方法が開示されている。

特開２００４−３９１２５号公報 特表２００８−５２４７６３号公報

ところで、上記の次世代光ディスクにおいても、記録再生を行う光スポットは、従来と同様に光ディスク面内及び他の情報記録層をまたいで任意に移動する必要がある。しかしながら、前述したように、光ディスクの高密度化に伴いディスクのトラックピッチ及び層間隔が狭くなっているため、光スポットが所望の位置から逸脱してしまう現象が従来のＤＶＤに比べて多くなる虞がある。従来のＤＶＤにおいては、光スポットが逸脱してトラックを逸脱した場合や目的とする情報記録層から逸脱した場合であっても、光ディスクからの情報はそのままの状態で読み出せる仕様になっているので、容易に正規の位置に戻ることが可能であった。しかしながらＢＤの場合はトラックの逸脱についてはＤＶＤと同様であるが、目的とする情報記録層から逸脱した場合は、何れかの情報記録層にフォーカスサーボオンするものの、高ＮＡ化による収差の著しい増加によってトラック及びデータ信号が読み出せない状態に陥ってしまう。そのため、ディスク内のどの位置にいるかの判断が容易ではない。例えば、従来の光ディスクは２層ディスクであったため、目的とする情報記録層から光スポットが外れた場合は、光スポットが外れたことを検知出来れば、他方の層にいることが容易に判定可能であったが、３層以上の多層ディスクでは、層を外れたことは検知出来るが、所望の層に対して上側若しくは下側であるのか、又は何層ずれているか等を判定することは困難である。この場合、光スポットが何層の何番地にいるかをアドレスチェック処理によって判別し、サーボ信号の初期化等を行って再度所望の情報記録層に復帰するというリカバリ処理が必要となる。その結果、リカバリ時間が長くなってしまい、再生中の映像が停止したり、音声が途切れたりする虞がある。前述の特許文献１及び２では、光スポットが逸脱してしまった場合の効率の良いリカバリ処理については特に記載されていない。

本発明の目的は、光スポットが目的とする情報記録層から逸脱してしまった場合にリカバリ処理を効率よく行うための技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、本光ディスク装置は、光ディスクにアクセスするためのメインビームと複数のサブビームを生成して光ディスクの情報記録層に照射し、その反射光を前記ビーム毎に設けられた受光素子の受光面に集光して光量を検出する。夫々のサブビームに係る前記受光素子の受光面における集光状態は、前記メインビームのフォーカスがずれて、アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、前記フォーカスのずれた方向に応じて相互に異なるように調整される。前記光ディスク装置は、アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたと判断した場合には、前記サブビームの反射光の光量に基づく信号に応じて、フォーカスサーボオンしている情報記録層と前記目的とする情報記録層とのずれの状態を判別する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本光ディスク装置によれば、光スポットが目的とする情報記録層から逸脱してしまった場合のリカバリ処理を効率よく行うことができる。

図１は、実施の形態１に係る光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、回折格子４の構造例を示す説明図である。 図３は、曲線格子形状の回折格子４に光を照射した場合の説明図である。 図４は、光ピックアップ４０においてレーザ光が照射されてから反射光が受光素子に到達するまでの経路を示す説明図である。 図５は、メインビーム９３及びサブビーム９４、９５の夫々の反射光の光スポット形状、並びに各ビームの光ディスク上での集光状態を示す説明図である。 図６は、演算回路３０４における判別信号１６を生成するための機能部の一例を示すブロック図である。 図７は、メインビーム９３のフォーカスが移動したときのサブ信号１４、１５及び判別信号１６の変化の一例を示す説明図である。 図８は、メインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層から外れた場合のリカバリ処理の流れの一例を示すフロー図である。 図９は、閾値ＶＴＰ及びＶＴＮを利用したリカバリ処理の流れの一例を示すフロー図である。 図１０は、実施の形態２に係る光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態２に係る光ピックアップ４１の構成例を示す説明図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕（メインビームに対してデフォーカス成分が付加された複数のサブビームを利用して、フォーカスが外れたときのずれの状態を判別する。）
本発明の代表的な実施の形態に係る光ディスク装置（５００、又は５１０）は、複数の情報記録層を有する光ディスク（４００）にアクセスするための光ディスク装置である。前記光ディスク装置は、前記光ディスクにアクセスするためのメインビーム（９３）と、複数のサブビーム（９４及び９５、又は９６及び９７）とを生成し、対物レンズ（８）と球面収差補正機構（７）とを介して前記光ディスクの情報記録層に照射し、前記ビームの反射光を前記ビーム毎に設けられた受光素子（１０１、１０２及び１０３、又は１０１、２０２及び２０３）の受光面に集光して、夫々の反射光の光量を検出する光ピックアップ（４０又は４１）を有する。また前記光ディスク装置は、前記検出された反射光の光量に応じた信号（１３〜１５）を生成し、前記信号に基づいてデータ処理を実行するとともに、前記光ピックアップを制御することによりフォーカスサーボ制御と球面収差補正とを行うデータ処理制御部（３０）を有する。前記光ディスク装置において、夫々のサブビームに係る前記受光素子の受光面における集光状態は、前記メインビームのフォーカスがずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、前記フォーカスがずれた方向に応じて相互に異なるように調整される。前記データ処理制御部は、アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたと判断した場合には、前記複数のサブビームの反射光の光量に基づく信号（１４、１５）に応じて、フォーカスサーボオンしている情報記録層と前記目的とする情報記録層とのずれの状態を判別する。

項１の光ディスク装置において、前記サブビームは前記フォーカスがずれた方向に応じてその反射光の集光状態が相互に異なるから、前記サブビームの反射光の光量に基づく信号は、ずれた方向に応じて異なる状態となる。したがって、前記サブビームの反射光の光量に基づく信号の変化を見れば何れの方向に光スポットがずれたかを容易に把握することができる。これにより、効率のよいリカバリ処理を行うことが可能となる。例えば、アドレスチェック処理やサーボ信号の初期化等を行わなくとも、フォーカスジャンプ処理等により、ずれた方向と反対方向に存在する情報記録層にフォーカスを移動させれば、多層の光ディスクであっても目的とする情報記録層に戻ることができる確率が高くなる。

〔２〕（２本のサブビーム）
項１の光ディスク装置において、前記複数のサブビームは、前記メインビームが前記目的とする情報記録層（第ｎ層）に対して第１方向に存在する情報記録層（第ｎ＋１層（第ｎ−１層）、又は第ｎ＋２層（第ｎ−２層））にフォーカスサーボオンしたときに、当該フォーカスサーボオンしている情報記録層に光スポットがより集光するように焦点位置が調整された第１サブビーム（９５（９４））と、前記メインビームが前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向と反対方向の第２方向に存在する情報記録層（第ｎ−１層（第ｎ＋１層）、又は第ｎ−２層（第ｎ＋２層））にフォーカスサーボオンしたときに、当該フォーカスサーボオンしている情報記録層に光スポットがより集光するように焦点位置が調整された第２サブビーム（９４（９５））と、を含む。

これによれば、２つのサブビームの前記受光面における集光状態を相補的に変化させるから、フォーカスがずれた方向の判別が容易となる。

〔３〕（フレネルゾーンプレートの形状に基づく回折格子）
項１又は２の光ディスク装置において、前記光ピックアップは、光源から放射されたレーザ光に基づくレーザ光を、フレネルゾーンプレートに基づく形状を有する回折格子（４）に入射することにより、前記メインビームと前記複数のサブビームとを生成する。

これによれば、光軸方向に焦点位置の異なるサブビームを容易に生成することができる。

〔４〕（ずれ方向の判別）
項２又は３の光ディスク装置において、前記第１サブビームの反射光の光量に基づく第１信号（１５、又は１４）と前記第２サブビームの反射光の光量に基づく第２信号（１４、又は１５））は、前記反射光が前記受光面において集光するほど値が大きくなるように調整される。また、前記データ処理制御部は、前記第１信号の値が前記第２信号の値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記第１信号の値が前記第２信号の値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断する。

これによれば、サブビーム間の集光状態の違いを容易に判別することができ、ずれ方向の判別が容易となる。

〔５〕（判別後にフォーカスジャンプ処理）
項４の光ディスク装置において、前記データ処理制御部は、前記判断したずれの方向と反対方向にフォーカスを移動させるようにフォーカスジャンプ処理を実行する。

これによれば、効率よく、前記目的とする情報記録層にフォーカスサーボオンさせることが可能となり、リカバリ時間の短縮化に資する。

〔６〕（隣接層に集光するサブビーム）
項２乃至５のいずれかの光ディスク装置において、前記第１方向に存在する情報記録層は、前記目的とする情報記録層の前記第１方向に隣接する情報記録層（第ｎ＋１層、又は第ｎ−１層）であり、前記第２方向に存在する情報記録層は、前記目的とする情報記録層の前記第２方向に隣接する情報記録層（第ｎ−１層、又は第ｎ＋１層）である。

これによれば、メインビームのフォーカスがずれて前記目的とする情報記録層の隣接層にフォーカスサーボオンした場合、どちらの隣接層にフォーカスサーボオンしているかを容易に把握することができる。

〔７〕（２つの閾値で前後２層までのずれ状態を判別）
項６の光ディスク装置において、前記第１サブビームの反射光の光量に基づく第１信号（１５）と前記第２サブビームの反射光の光量に基づく第２信号（１４）は、前記反射光が前記受光面において集光するにつれて値が大きくなるように調整される。前記データ処理制御部は、前記第１信号の値から前記第２信号の値を減算する演算を実行する。前記データ処理制御部は、前記演算結果が正の値であり、且つ第１閾値（ＶＴＰ）よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に１層ずれた情報記録層（第ｎ＋１層）にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記演算結果が正の値であり、且つ第１閾値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に２層ずれた情報記録層（第ｎ＋２）にフォーカスサーボオンしていると判断する。また、前記データ処理制御部は、前記演算結果が負の値であり、且つ前記第１閾値よりも小さい第２閾値（ＶＴＮ）よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に１層ずれた情報記録層（第ｎ−１層）にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記演算結果が負の値であり、且つ前記第２閾値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に２層ずれた情報記録層（第ｎ−２層）にフォーカスサーボオンしていると判断する。

これによれば、前記目的とする情報記録層の上下２層までであれば、いずれの情報記録層にフォーカスサーボオンしているかを判別することができる。したがって、例えば３層を超える多層の光ディスクの場合であってもフォーカスジャンプ処理等によるリカバリが成功する確率が高くなる。

〔８〕（判別後にフォーカスジャンプ処理）
項７の光ディスク装置において、前記データ処理制御部は、前記判断したずれの方向と反対方向にフォーカスを移動させるようにフォーカスジャンプ処理を実行する。

これによれば、効率よく、前記目的とする情報記録層にフォーカスサーボオンさせることが可能となり、リカバリ時間の短縮化に資する。

〔９〕（サブビーム用の受光素子を段差を付けて配置する）
項１の光ディスク装置（５１０）において、前記複数のサブビームの反射光を受光するための夫々の受光素子（２０２、２０３）は、前記フォーカスがずれた方向に応じて受光面における集光状態が相互に異なるように光軸方向の位置が調整されて配置される。

これによれば、前記複数のサブビームの前記受光面における集光状態を容易に相違させることができる。

〔１０〕（２つのサブビーム用受光素子を段差を付けて配置する）
項１又は９の光ディスク装置（５１０）において、前記複数のサブビームは、第１サブビーム（９７）と第２サブビーム（９６）とを含む。また、前記第１サブビームの反射光を受光するための受光素子（２０３）は、前記メインビームのフォーカスが第１方向にずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに前記第１サブビームの反射光の光スポットが受光面により集光するように、光軸方向の位置が調整されて配置される。更に、前記第２サブビームの反射光を受光するための受光素子（２０２）は、前記メインビームのフォーカスが前記第１方向と反対方向の第２方向にずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに前記第２サブビームの反射光の光スポットが受光面により集光するように、光軸方向の位置が調整されて配置される。

これによれば、２つのサブビームの前記受光面における集光状態を相補的に変化させるから、フォーカスがずれた方向の判別が容易となる。また、項３のように特殊の回折格子を用いなくとも、サブビームを用いたずれ方向の判別を実現することができる。

〔１１〕（半導体装置）
本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（３０）は、複数の情報記録層を有する光ディスク（４００）に対して対物レンズ（８）を焦点位置に制御するためのフォーカスサーボ制御を行うための半導体装置である。前記半導体装置は、前記光ディスクにアクセスするためのメインビーム（９３）の反射光の光量に基づくメイン信号（１３）と、第１サブビーム（９５（９７））の反射光の光量に基づく第１サブ信号（１５（１４））と、第２サブビーム（９４（９６））の反射光の光量に基づく第２サブ信号（１４（１５））と、を入力する。前記第１サブ信号と前記第２サブ信号は相補的に値が変化する。前記半導体装置は、アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたと判断したら、前記第１サブ信号と前記第２サブ信号との大きさを比較し、比較の結果、前記第１サブ信号の値が前記第２サブ信号の値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して第１方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断して前記第１方向と反対方向の第２方向にフォーカスを移動させるようにリカバリ処理を実行する。一方、前記第１サブ信号の値が前記第２サブ信号の値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断して前記第１方向にフォーカスを移動させるようにリカバリ処理を実行する。

これによれば、容易にずれ方向の判別ができるから、項１と同様に、光ディスク装置における効率のよいリカバリ処理が実現される。

〔１２〕（ずれ状態判別用のサブビームを有する光ディスク装置）
本発明の他の代表的な実施の形態に係る光ディスク装置（５００、５１０）は、複数の情報記録層を有する光ディスク（４００）にアクセスするための光ディスク装置である。前記光ディスク装置は、前記光ディスクに照射するレーザ光として、前記光ディスクにアクセスするためのメインビーム（９３）と、前記メインビームのフォーカスがずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、何れの情報記録層にフォーカスサーボオンしたかを判別するための複数のサブビーム（９４及び９５、又は９６及び９７）と、を生成する。

これによれば、多層の光ディスクにおいてメインビームのフォーカスが前記目的とする情報記録層からずれたときに、いずれの方向にフォーカスがずれたかを容易に把握することができるから、効率のよいリカバリ処理が可能となる。

〔１３〕（フレネルゾーンプレートの形状に基づく回折格子）
項１又は２の光ディスク装置において、前記光ピックアップは、前記メインビームと前記複数のサブビームとを生成する手段として、透明基板に複数の溝を形成した回折格子を有する。前記複数の溝のパターンは、前記複数のサブビームのうち２つのサブビームの出射角度が前記メインビームの出射方向に対して正負が反対の角度とし、且つ前記２つのサブビームに前記メインビームに対するデフォーカス成分が加わるように、フレネルゾーンプレートの中心をずらした形状とされる。

これによれば、出射方向が前記メインビームの出射方向に対して相互に反対方向となり、且つ光軸方向に焦点位置の異なる２本のサブビームを容易に生成することができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

≪実施の形態１≫
図１は、本実施の形態に係る、積層された複数の情報記録層を有する光ディスクの記録再生を行う光ディスク装置の構成を例示するブロック図である。同図に示される光ディスク装置５００は、例えば、ＢＤシステムやＤＶＤシステム、又はそれらのマルチディスクドライブシステムに適用される。

積層された複数の情報記録層を有する光ディスク４００はターンテーブルに搭載され、スピンドルモータ９０によって回転される。この状態で光ピックアップ４０はレーザ光を照射し、目的とする情報記録層に対して情報の記録又は再生を実行する。

光ピックアップ４０において、半導体レーザであるレーザダイオード１からのレーザ光を対物レンズ８を介して光ディスク４００の情報記録層に照射し、反射した反射光を検出レンズ９により集光して光検出器１０に導く光学系が形成されている。光ピックアップ４０は、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）用ＰＢＳ３、回折格子（グレーディング）４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ））５、１／４λ板６、球面収差補正用のビームエクスパンダ７、対物レンズ８、検出レンズ９、光検出器１０、集光レンズ１１、及びＦＰＤ（Ｆｒｏｎｔ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）１２の光学系の構成と、ビームエクスパンダ駆動ユニット１００、及び対物レンズアクチュエータ２００や図示されないフォトインタラプタ及びモータ等の駆動系の構成と、を備える。

光源であるレーザダイオード１からレーザ光が放射される。前記レーザ光は、例えば波長λ＝７８０〔ｎｍ〕のレーザ光である。放射されたレーザ光は、コリメータレンズ２により平行光となる。平行光となったレーザ光は回折格子（グレーティング）４により、光ディスク４００に対する情報の記録又は再生のために使用する特定の周波数のレーザ光のみが抽出され出力される。具体的には、平行光となったレーザ光は回折格子４によって３本のビームに分割され、偏光ビームスプリッタ５を透過し、１／４λ板６を介してビームエクスパンダ７に入力される。回折格子４にて分割される３本のビームは、中心のメインビーム（０次光）９３と、サブビーム（＋１次光）９５と、サブビーム（−１次光）９４である。なお、回折格子４による３本のビームの詳細な生成原理については後述する。

前記偏光ビームスプリッタ５はレーザダイオード１から照射されたレーザ光のみを透過させ、光ディスク４００から反射したレーザ光を反射するフィルタ機能を有するビームスプリッタである。また、レーザダイオード１から照射されたレーザ光は複屈折により楕円偏光となるが、１／４λ板６はその楕円偏光のレーザ光を円偏光に補正する素子である。１／４λ板６を介して出力されたビームは、ビームエクスパンダ７と対物レンズ８を介して光ディスク４００に照射される。ビームエクスパンダ７と対物レンズ８は機械的な構成要素であるビームエクスパンダ駆動ユニット１００と対物レンズアクチュエータ２００により駆動され、ビームの光スポット（ビームスポット）が目的とする情報記録層に対して合焦するように焦点距離の位置合わせが行われる。

ビームエクスパンダ７は、エクスパンダレンズ（凸レンズ）７１及びエクスパンダレンズ（凹レンズ）７２の２つのレンズから構成される光学系である。ビームエクスパンダ駆動ユニット１００は、ボイスコイル、圧電素子、及びモータ等を内蔵しており、供給電流又は供給電圧を変化させることにより、凹レンズ７２又は凸レンズ７１を光軸に沿って前後に移動させる。これにより、凸レンズ７１からの出射光角度を変化させてレーザ光の径を拡げ、光ディスク４００の表面に設けられた保護層（カバー層）の厚み等による球面収差を吸収して補正することができる。情報記録層毎に最適な球面収差補正を行うためには、情報記録層に応じて凹レンズ７１の位置を調整する必要がある。例えば、情報記録層毎に適合した球面収差補正を行うための凹レンズ７１の位置を決定するパラメータ（以下、「収差補正値」とも称する。）を情報記録層毎に予め用意し、メモリ部８０等に格納しておく。そして、所定の情報記録層に適合する球面収差補正を行う場合には、後述するコントローラ３０３がその情報記録層に応じた収差補正値を用いて、凹レンズ７１の位置を制御するための収差補正制御信号３０８を生成する。ドライバ５０は収差補正制御信号３０８に基づいてビームエクスパンダ駆動ユニット１００を制御することにより、前記所定の情報記録層に適合した球面収差補正となる位置に凹レンズ７１を移動させる。例えば、目的とする情報記録層が第ｎ層の場合、コントローラ３０３は第ｎ層に対応される収差補正値に基づいて収差補正制御信号３０８を生成し、ドライバ５０を介してビームエクスパンダ駆動ユニット１００を制御することにより凹レンズ７１の位置を調整することで、第ｎ層に適合した球面収差補正を実現する。

対物レンズアクチュエータ２００は対物レンズ８を駆動するための駆動装置である。ビームエクスパンダ７により球面収差が補正されたレーザ光は、対物レンズアクチュエータ２００による対物レンズ８の位置調整により情報の記録又は再生の目的とする情報記録層に合焦される。対物レンズアクチュエータ２００は、光ディスク４００の情報記録層に焦点を合わせるためのフォーカスアクチュエータ、及び光ディスク４００に設けられた溝に追従するためのトラッキングアクチュエータ等から構成され、前記フォーカスアクチュエータ及び前記トラッキングアクチュエータ等は例えば複数の板バネとボイスコイルを有している。対物レンズアクチュエータ２００は、光検出器１０と後述するＤＳＰ３０５及びドライバ５０との間でフィードバックループを形成し、フォーカスサーボ制御及びトラックサーボ制御を実現する。

上記のように光ディスク４００に照射されたレーザ光（３本のビーム）の反射光は偏光ビームスプリッタ５で反射し、検出レンズ９を介して光検出器１０に入射される。検出レンズ９は、当該反射光を光検出器１０上で焦点を合わせるためのレンズであり、例えばシリンドリカルレンズ等である。光検出器１０は、図１に示されるように複数の受光素子１０１〜１０３（Ａ〜Ｆ）を有する。各受光素子は入射された反射光の光量に応じた光起電力を発生させ、当該光起電力に応じた検出信号１３〜１５を出力する。例えば、３本のビームの反射光のうち、メインビーム（０次光）９３の反射光は、受光素子１０１（Ａ〜Ｄ）に入射され、受光素子１０１が検出信号１３（以下、「メイン信号１３」とも称する。）を生成して出力する。検出信号１３は、光ディスクに記録された情報に係る再生信号とサーボ制御のための制御信号の生成に利用される。サブビーム（−１次光）９４の反射光は、受光素子１０２（Ｅ）に入射され、受光素子１０２が検出信号（以下、「サブ信号」とも称する。）１４を生成して出力する。また。サブビーム（＋１次光）９５の反射光は、受光素子１０３（Ｆ）に入射され、受光素子１０３が検出信号（サブ信号）１５を生成して出力する。サブ信号１４、１５は、フォーカスが外れたときのフォーカスのずれ状態の判別処理に利用され、その詳細は後述する。

光ディスク４００に照射されるレーザ光は、ＡＰＣ回路６０及びレーザドライバ７０により一定のパワーとなるように制御される。具体的には、レーザ光の一部がＡＰＣ用ＰＢＳ３により反射され、反射されたレーザ光は集光レンズ１１により収束されてＦＰＤ１２に入力される。ＡＰＣ用ＰＢＳ３は、レーザ光をモニタするための偏光板であり、また、ＦＰＤ１２は入力されたレーザ光をモニタするためのフォトダイオードである。ＦＰＤ１２は、入力された反射光の光量に応じた電流を出力する。出力電流は、ＡＰＣ回路６０に入力されて電圧に変換され、その電圧に基づいてレーザドライバ７０がレーザダイオード１を駆動することによりレーザ光の出力が一定になるように制御される。

上記の光ピックアップ４０を制御する周辺回路は、データ処理制御部３０、ドライバ５０、ＡＰＣ回路６０、レーザドライバ７０、及びメモリ部８０により構成される。ＡＰＣ回路６０は前述したように、ＦＰＤ１２から出力される光ディスク４００に照射されるレーザ光の光量に応じた電流を入力して電圧に変換し、レーザドライバ７０にフィードバックする自動出力制御回路である。また、レーザドライバ７０は、ＡＰＣ回路６０からの電圧に基づいてレーザダイオード１に流す電流を制御することにより、レーザダイオード１の光出力を制御する駆動回路である。

ドライバ５０は、データ処理制御部３０からの収差補正制御信号３０８に応じてビームエクスパンダ駆動ユニット１００を制御すると共に、データ処理制御部３０からのサーボ駆動信号３０９に応じて対物レンズアクチュエータ２００を制御する駆動回路である。

メモリ部８０は、後述するコントローラ３０３を制御するためのプログラムや後述するフォーカス引き込み処理のためのテーブル等の各種データを格納する記憶装置である。メモリ部８０は、光ディスク装置５００を駆動するためのプログラム領域と、サーボ制御パラメータ、ストラテジパラメータ、及びＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）発光パラメータ等のデータ領域と、から構成され、必要に応じてコントローラ３０３からの制御命令によりアクセス制御される。前記プログラム領域は光ディスク装置５００の動作中は書き換えが行われないが、前記データ領域は、パラメータ値の更新等により書き換えが可能とされる。前記メモリ部８０は不揮発性のメモリであり、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等から構成される。

データ処理制御部３０は、ドライバ５０及びレーザドライバ７０を制御することにより光ディスク４００に対する情報の記録又は再生を行うための統括的な制御を行うと共に、記録のための記録信号の生成処理や光ディスク４００から読み出した信号のデコード処理等を行う。同図に示されるデータ処理制御部３０は、特に制限されないが、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成されている。なお、データ処理制御部３０は上記のように１つの集積回路で構成されたものである必要はなく、マルチチップで形成されたものでもよい。

データ処理制御部３０は、信号処理回路３０７、ＲＡＭ３０６、ＤＳＰ３０５、演算回路３０４、及びコントローラ３０３を備える。

演算回路３０４は、光検出器１０からの検出信号１３〜１５を所望のゲインに増幅し、各種演算処理を行って必要な信号を生成する。例えば、演算回路３０４は、増幅した信号に基づいて光ディスクに記録されたデータに応じた再生ＲＦ信号３１０を生成して信号処理回路３０７に出力する。再生ＲＦ信号３１０の一部は、ピーク−ボトム検出によって振幅を計測され、その信号のバランスズレ（β値）を演算する。β値は、光ピックアップ４０が記録時に光ディスクに対して照射したビームの光出力強度の指針とされる。

また、演算回路３０４は増幅した信号に基づいて光ディスクに予め埋め込まれているウォブル信号３１２を検出し、信号処理回路３０７に出力する。更に演算回路３０４は、検出信号１３に基づいてフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ及び総和信号ＰＥと、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号ＴＥと、フォーカスがずれたときにフォーカスサーボオンしている情報記録層と目的とする情報記録層とのずれの状態を示す判別信号１６と、を生成する。

フォーカスエラー信号ＦＥは光学系の構成に応じて様々な生成方法があるが、ここでは例えば以下によって生成される。前述した光検出器１０の受光素子Ａ〜Ｄにおいて、メインスポットの中心を挟んで対角に配置された一対の受光素子の検出信号を加算し、夫々の加算された信号を減算することでＦＥ信号を得る。すなわち、受光素子Ａ〜Ｄの夫々の検出信号をＡ〜Ｄとしたとき、ＦＥ信号は“（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）”の演算により生成される。フォーカスエラー信号ＦＥは、対物レンズ８の光ディスク４００に対する位置に応じて大きさが変化する。例えば所定の情報記録層に焦点が合う位置に対物レンズ８がある場合には、メインスポットは各受光素子Ａ〜Ｄに均一に集光する円形とされるようになっている。対物レンズ８の位置が近すぎる場合には、メインスポットは一方の受光素子のペアに偏って集光する楕円形とされ、対物レンズ８の位置が遠すぎる場合には、メインスポットは他方の受光素子のペアに偏って集光する楕円形とされるようになっている。したがって、対物レンズ８が合焦点の中心位置にあるときフォーカスエラー信号ＦＥは零となり、対物レンズ８を合焦点の前後に移動させると、フォーカスエラー信号は零から負の値となって、また零となり、その後零から正の値となって再度零となる、所謂Ｓ字波形となる。後述するＤＳＰ３０５は、フォーカスエラー信号ＦＥが零になるようにドライバ５０を用いて対物レンズ８の位置を制御し、ビームスポットが合焦状態に保持されるように制御するフォーカスサーボ制御等を行う。また、フォーカスエラー信号ＦＥの振幅はフォーカスしている情報記録層に適合した球面収差補正を行ったときに最大となり、フォーカスしている情報記録層が球面収差補正の対象層から離れるほど小さくなる傾向がある。

総和信号ＰＥは、受光素子Ａ〜Ｄの夫々の検出信号を加算した信号である。総和信号ＰＥは、例えば光検出器１０の受光素子Ａ〜Ｄの夫々の検出信号１３をＡ〜Ｄとしたとき、“Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ”の演算により生成される。総和信号ＰＥの振幅もフォーカスエラー信号ＦＥと同様に、フォーカスしている情報記録層に適合した球面収差補正を行ったときに最大となり、フォーカスしている情報記録層と球面収差補正の対象層の層間のずれが大きくなるほど小さくなる傾向がある。

トラッキングエラー信号ＴＥは、光ディスク上のトラックと光ディスクに照射されたレーザ光との相対的な位置関係を表わす信号であり、トラッキングサーボ制御において用いられる。トラッキングエラー信号ＴＥの振幅はフォーカスエラー信号ＦＥと同様に、フォーカスしている情報記録層と球面収差補正の対象層が一致するときに最大となり、フォーカスサーボオンしている情報記録層が球面収差補正の対象層から離れるほど振幅は小さくなる傾向がある。特にフォーカスしている情報記録層と球面収差補正の対象層が一致しているときと一致していないときで振幅の大きさに大きな差がある。トラッキングエラー信号ＴＥを用いたトラッキング制御は、例えば１本のメインビームを用いたアドバンスドプッシュプル（ＡＰＰ）方式の制御方法によって実現される。

なお、判別信号１６の生成方法については後述する。

信号処理回路３０７は、コントローラ３０３からの指示に応じて光ディスク４００からの再生信号及び光ディスク４００に対する記録信号の信号処理を実行する。具体的には信号処理回路３０７は、光ディスク４００に記録された情報を再生するとき、コントローラ３０３からの指示に基づいて演算回路３０４が生成した再生ＲＦ信号３１０のデコード処理を実行し、デコードした再生データをＲＡＭ３０６に格納する。ＲＡＭ３０６に格納された再生データは、コントローラ３０３によりＳＡＴＡ等の外部Ｉ／Ｆ３０３１を介して外部のホストＰＣ５０１に転送される。光ディスク４００にデータを記録するときは、信号処理回路３０７は、例えばホストＰＣ５０１から前記外部Ｉ／Ｆ３０３１を介して入力されＲＡＭ３０６に格納された記録データをエンコードし、レーザドライバ３０２に記録信号３１１として与える。また、信号処理回路３０７は、前記検出されたウォブル信号３１２からアドレス情報、同期信号、記録媒体ベンダー情報、及びストラテジ情報等を抽出する。

コントローラ３０３は、光ディスク４００に対する情報の記録と再生に係る全体的な制御を行う。コンロローラ３０３はプログラム処理装置であり、メモリ部８０に格納されたプログラムに基づいてＤＳＰ３０５等の各機能部を制御することにより、光ディスク４００に対する情報の記録と再生を実現する。コントローラ３０３は例えばＣＰＵを中心としたプロセッサコアである。

ＤＳＰ３０５は、コントローラ３０３からの指示に応じてフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御等のための制御信号を生成する。具体的には、ＤＳＰ３０５は、フォーカスエラー信号ＦＥ、総和信号ＰＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ、及び判別信号１６等に基づいて信号処理を実行してドライバ５０を制御するためのサーボ制御信号３０９等を生成し、ドライバ５０に与えることによりフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御等を実行する。フォーカスサーボ制御では、フォーカスサーボを実行する前に目的とする情報記録層に適合した球面収差補正を行ってフォーカス引き込みを行う必要がある。フォーカス引き込みでは、光ディスク４００にレーザ光を照射した状態において、ＤＳＰ３０５がフォーカスサーボをオフした状態でドライバ５０を制御することにより対物レンズ８を基準位置から光ディスク４００に近づけるように移動させる。ＤＳＰ３０５は、その移動過程でフォーカスエラー信号ＦＥのＳ字波形が得られる位置を検出する。そして、フォーカスエラー信号ＦＥのＳ字波形が得られた所定の位置において、ＤＳＰ３０５が所定のタイミングでフォーカスサーボをオンとすることで、ビームスポットが合焦状態に保持されるフォーカスサーボ動作が実現される。

しかしながら、一旦目的とする情報記録層にフォーカスサーボオンしたとしても、何らかの原因で光スポットが所望の位置から逸脱してしまう場合がある。例えば、メインビーム９３の光スポットが逸脱して目的とする情報記録層からフォーカスが外れた場合は、何れかの情報記録層にフォーカスサーボオンするものの、収差の著しい増加によってトラック及びデータ信号が読み出せない状態に陥ってしまう。そこで、本実施の形態に係る光ディスク装置５００では、２本のサブビーム９４、９５の反射光に基づいて前記判別信号１６を生成し、前記判別信号１６に基づいて、メインビーム９３の光スポットがフォーカスサーボオンしている情報記録層と目的とする情報記録層とのずれの状態を判別する。

先ず、回折格子４によるサブビーム９４、９５の生成原理について説明する。

図２は、回折格子４の構造の一例を示す説明図である。

図２の（Ａ）は、従来のＤＰＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）方式のトラッキング制御等に利用するサブビームを生成するための回折格子の一例である。同図に示される回折格子は、３本のビームが同一の記録面内に集光するように設計されているため、通過した光は互いに出射角が変化するようにだけ設計されている。

図２の（Ｂ）は、本実施の形態に係る回折格子４の一例である。同図に示される回折格子は、３本のビームについて出射角の変化だけでなく、フォーカス方向の成分（焦点位置）も相互にずらすために、単純形状の格子ではなく溝部４２が曲線で構成されている曲線格子形状とされる。前記曲線格子形状は、例えばフレネルゾーンプレートの中心をずらして切り出したパターンに類似した格子形成とされ、外周部に向かうほど溝部４２のピッチが細かくなるように形成されることで、回折ビームにレンズ作用を与えることができる。

図３は、曲線格子形状の回折格子４に光を照射した場合の説明図である。同図に示されるように、回折格子４に光を照射すると、曲線格子形状に基づくレンズ作用によって、０次光に対して出射角度が正負逆となる＋１次回折光（一点鎖線）と−１次回折光（点線）が生成され、＋１次回折光に集光作用を与えると、−１次回折光には発散作用が加わる。このような原理により、格子の影響を受けない０次光（メインビーム）９３と、角度が変更され、且つ光軸方向に焦点位置がずらされた（デフォーカス成分が付加された）＋１次光（サブビーム）９５及び−１次光（サブビーム）９４が生成される。サブビーム９４、９５の焦点位置等の調整は、溝部４２の形状やピッチを調整することで実現される。

図４は、光ピックアップ４０においてレーザ光が照射されてから反射光が受光部に到達するまでの経路を示す説明図である。同図に示されるように回折格子４によって３本に分割されたビームは、夫々異なる受光素子１０１〜１０３に入射され、夫々の焦点位置は相互に異にされる。従来は３ビームともサーボ信号として使用していたが、本実施の形態では、再生ＲＦ信号３１０及びサーボ信号はメインビーム９３のみから生成するようにし、２つのサブビーム９４、９５はフォーカスが外れたときのフォーカスのずれ状態を判別するために使用する。

図５は、メインビーム９３の反射光及びサブビーム９４、９５の反射光の夫々の受光素子上での光スポット形状と、各ビームの光ディスク上での集光状態とを示す説明図である。

図５の（Ａ）はメインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層（第ｎ層）から外れて、隣接する第ｎ＋１層にフォーカスサーボオンした場合の説明図であり、図５の（Ｂ）はメインビーム９３が目的とする情報記録層（第ｎ層）にフォーカスサーボオンした場合の説明図であり、図５の（Ｃ）はメインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層（第ｎ層）から外れて、隣接する第ｎ−１層にフォーカスサーボオンした場合の説明図である。

２本のサブビーム９４、９５は、メインビーム９３のフォーカスが外れて目的とする情報記録層の隣接層に移動した場合に、前記検出信号（サブ信号）１４、１５の値が最大となるように焦点位置が調整される。例えば、反射光の集光状態が最も良い（光スポットが最も小さい）ときに検出信号１４、１５の値が最も大きくなるようにした場合、サブビーム（＋１次光）９５は、メインビーム９３のフォーカスが第ｎ層から外れて第ｎ＋１層にフォーカスサーボオンしたときに、前記サブビーム（＋１次光）９５が第ｎ＋１層に合焦するように焦点位置が調整される。また、サブビーム（−１次光）９４は、メインビーム９３のフォーカスが第ｎ層から第ｎ−１層にフォーカスサーボオンしたときに、前記サブビーム（−１次光）９４が第ｎ＋１層に合焦するように焦点位置が調整される。すなわち、サブビーム９４、９５には、メインビーム９３のフォーカスずれと隣接する略１層分のデフォーカス成分とを加えたデフォーカス成分が付加される。

目的とする情報記録層（第ｎ層）にメインビーム９３が最適に合焦される通常状態では、図５の（Ｂ）に示されるように、メインビーム９３の反射光の光スポットは受光素子１０１においても最適に合焦される。一方、サブビーム９４、９５はメインビーム９３に対してフォーカス成分が付加されているため完全には合焦されず、受光素子１０２及び１０３上においても、ややぼやけた状態になっている。

メインビーム９３のフォーカスが第ｎ層から外れて第ｎ＋１層にフォーカスサーボオンした状態では、図５の（Ａ）に示されるように、メインビーム９３は受光素子１０１上でややぼやけた状態になるが、サブビーム（＋１次）９５は第ｎ＋１層に略合焦した状態となり、受光素子１０３上でも略最適に合焦される。一方、サブビーム（−１次）９４は、合焦状態から更に外れるため、受光素子１０２上で更にぼけた状態となる。

メインビーム９３のフォーカスが第ｎ層から外れて第ｎ−１層にフォーカスサーボオンした状態では、図５の（Ｃ）に示されるように、メインビーム９３は受光素子１０１上でややぼやけた状態になるが、サブビーム（−１次）９４は第ｎ−１層に略合焦した状態となり、受光素子１０２上でも略最適に合焦される。一方、サブビーム（＋１次）９５は、合焦状態から更に外れるため、受光素子１０３上で更にぼけた状態となる。

このようなサブビーム９４、９５の集光状態の変化を光出力として検出し、検出信号１４、１５として出力することで、メインビーム９３のフォーカスが外れたときのずれ状態の判別に利用する。

次に検出信号１４、１５と判別信号１６の生成方法について説明する。

前記検出信号１４、１５は、例えば、サブビームの反射光が受光素子１０２、１０３の受光面において最も集光したときに値が最大となるように生成される。また、前記判別信号１６は、例えば、検出信号１５の値と検出信号１４の値の差分をとることで生成される。

図６は、演算回路３０４における判別信号１６を生成するための具体的な構成を示すブロック図である。

サブビーム（＋１次光）９５の反射光に基づく検出信号１５とサブビーム（−１次光）９４の反射光に基づく検出信号１４が、差動回路（ＳＵＢ）３０４１に入力される。差動回路３０４１は、検出信号１５と検出信号１４の差分を演算し、その演算結果をフィルタ部（ＬＰＦ）３０４２に与える。差動回路３０４１による演算結果は、差動出力の方向（正負の符号）と大きさを含むデータである。ここでは、検出信号１５の値から検出信号１４の値を減算する場合を一例として示すが、これに限られない。フィルタ部３０４２によって平滑化された演算結果は、オフセット調整部（ＯＦＳＴ）３０４３によってオフセット調整がなされ、その後、ゲイン調整部３０４４によって後段の処理部で処理し易い大きさに増幅され、判別信号１６として出力される。

図７は、メインビーム９３のフォーカスが移動したときの検出信号１４、１５と判別信号１６の変化の一例を示す説明図である。

同図では、メインビーム９３が光ディスク４００の第ｎ層に合焦している状態を基準とし、合焦状態からメインビーム９３のフォーカスが隣接する情報記録層（第ｎ−２層〜第ｎ＋２層）に移動した場合の各信号の変化を示している。例えばメインビーム９３のフォーカスが第ｎ＋１層に移動した場合（参照符号６０４の範囲）は、＋１次のサブビーム９５の集光状態が最適となるため、検出信号１５の出力が最大となる。一方、−１次のサブビーム９４は合焦状態からより離れるので、検出信号１４の出力はより低下する。このとき、判別信号１６は上記の検出信号１５と検出信号１４との差動信号であるため、符号は正となる。また、例えばメインビーム９３のフォーカスが第ｎ−１層に移動した場合（参照符号６０２の範囲）は、−１次のサブビーム９４の集光状態が最適となるため、検出信号１４の出力が最大となる。一方、＋１次のサブビーム９５は合焦状態からより離れるので、検出信号１５の出力はより低下する。このとき、判別信号１６は上記の検出信号１５と検出信号１４との差動信号であるため、符号は負となる。したがって、フォーカスが外れた場合には、判別信号１６の符号を確認すれば、どちらの方向にフォーカスがずれたのかを判別することが可能となる。

図８は、メインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層から外れた場合のリカバリ処理の流れを示すフロー図である。

先ず、光ディスク４００の再生が開始されると、光ディスク装置５００は目的とされる位置に光スポットを照射するようにシーク制御を行い、連続再生を実行する（Ｓ１０１）。連続再生中に何らかの原因でフォーカスが外れたことが検出されると（Ｓ１０２）、コントローラ３０３はＤＳＰ３０５を制御し、判別信号１６に基づいてフォーカスのずれ状態の判別処理を実行させる（Ｓ１０３）。フォーカスが外れたことの検出は、例えばＤＳＰ３０５が、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅が小さくなったことを検知して、トラックが外れたことを示すエラーフラグを立てることにより行う。なお、フォーカスが外れた後に何れの情報記録層にもフォーカスサーボオンしなかった場合は、フォーカスサーチから再開される。

ＤＳＰ３０５は、判別信号１６を演算回路３０４から取得し、その符号の正負を確認する（Ｓ１０４）。判別信号１６の符号が負の場合には、ＤＳＰ３０５は目的とする情報記録層より−１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、＋１層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１０５）。一方、判別信号１６の符号が正の場合には、ＤＳＰ３０５は目的とする情報記録層より＋１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、−１層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１０６）。その後、ＤＳＰ３０５は、前述のようにトラッキングエラー信号ＴＥ等を参照することにより、目的される情報記録層にフォーカスサーボオンしているか否かを判別する（Ｓ１０７）。ここで、トラッキングエラー信号ＴＥ等を確認した結果、フォーカスがずれていることが検知されなかった場合には、目的とする情報記録層にメインビームがフォーカスサーボオンしたと判断し、ステップ１０１に戻る。一方、フォーカスがずれていることが検知された場合には、ＤＳＰ３０５は、目的とする情報記録層にメインビームがフォーカスサーボオンしていないと判断してエラーフラグを立てることでコントローラ３０３に通知し、通知を受けたコントローラ３０３はアドレスチェックの処理を指示する（Ｓ１０８）。アドレスチェックの処理によって、何層の何番地に光スポットが位置するかを判別した後、目的とする位置に光スポットを移動させてから、再度連続再生を実行する（Ｓ１０１）。

以上のように、目的とする情報記録層に対して何れの方向にフォーカスがずれたのかを判別することができるから、アドレスチェック処理等によるリカバリ処理ではなく、フォーカスジャンプ処理によるリカバリ処理を実行しても成功する確率が高くなるから、フォーカスがずれた状態からのリカバリの処理時間を短縮することが可能となる。

図８のリカバリ処理のフローでは、目的とする情報記録層から上下１層ずれた場合には、検出信号１４又は１５の出力値が最大となるため判定が容易であるが、フォーカスが複数層ずれた場合には、ずれた方向の判別は可能であるが、１層のみのフォーカスジャンプでは元の層にたどり着けない。この場合は、図８のステップ１０８に示したようにアドレスチェック処理等によるリカバリ処理が実行されることになり、リカバリ時間が長くなる。そこで、例えば判別信号１６の基準値の正側と負側の夫々に層判定用の閾値を設ける。例えば、前記図７に示されるように、判別信号１６の基準値と判別信号１６の最大値との間に正側の層判定閾値ＶＴＰを設けると共に、判別信号１６の基準値と判別信号１６の最小値との間に負側の層判定閾値ＶＴＮを設ける。

図７において、例えばメインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層（第ｎ層）から第ｎ＋１層に移動した場合（参照符号６０４の範囲）は、前述のように判別信号１６の値は最大となるが、第ｎ＋２層に移動した場合（参照符号６０５の範囲）は、＋１次のサブビーム９５は最適とはならず、ややぼけた状態となるため、検出信号１５の出力はより小さくなる。一方、−１次のサブビーム９４は合焦状態から更に離れるので、検出信号１４の出力はフォーカスが第ｎ＋１層に移動した場合よりも更に低下する。このとき、判別信号１６の値は閾値ＶＴＰよりも小さい値となる。同様に、フォーカスが目的とする情報記録層（第ｎ層）から第ｎ−１層に移動した場合（参照符号６０２の範囲）は前述のように判別信号１６の値は最小となるが、第ｎ−２層に移動した場合（参照符号６０１の範囲）は−１次のサブビーム９４は最適とはならず、ややぼけた状態となるため、検出信号１４の出力はより小さくなる。一方、＋１次のサブビーム９５は合焦状態から更に離れるので、検出信号１５の出力はフォーカスが第ｎ−１層に移動した場合よりも更に低下する。このとき、判別信号１６の値は閾値ＶＴＮよりも大きい値となる。このように閾値ＶＴＰ及びＶＴＮを設けることで、目的とする情報記録層の前後２層までのずれ状態を判別することができる。

図９は、閾値ＶＴＰ及びＶＴＮを利用したリカバリ処理の流れを示すフロー図である。

ステップ１０１からステップ１０３は、図８の場合と同様である。

ステップ１０３でフォーカスが目的とする情報記録層から外れていることが検出された場合、ＤＳＰ３０５は、判別信号１６を演算回路３０４から取得し、その符号の正負を確認する（Ｓ１０４）。判別信号１６の符号が正の場合には、ＤＳＰ３０５は目的とする情報記録層よりプラス方向にずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、判別信号１６の値が閾値ＶＴＰ以上であるか否かを判別する（Ｓ１０９）。判別信号１６の値が閾値ＶＴＰ以上である場合には、ＤＳＰ３０５は、目的とする情報記録層から＋１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判別し、−１層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１１０）。一方、判別信号１６の値が閾値ＶＴＰより小さい場合には、ＤＳＰ３０５は、目的とする情報記録層から＋２層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判別し、−２層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１１１）。

ステップ１０４において、判別信号１６の符号が負の場合には、ＤＳＰ３０５は目的とする情報記録層よりマイナス方向にずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、判別信号１６の値が閾値ＶＴＮ以下であるか否かを判別する（Ｓ１１２）。判別信号１６の値が閾値ＶＴＮ以下である場合には、ＤＳＰ３０５は、目的とする情報記録層から−１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判別し、＋１層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１１０）。一方、判別信号１６の値が閾値ＶＴＰより大きい場合には、ＤＳＰ３０５は、目的とする情報記録層から−２層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判別し、＋２層分フォーカスを移動させるフォーカスジャンプ処理を実行する（Ｓ１１３）。以降の処理（Ｓ１０７〜Ｓ１０８）を図６と同様とすることで、３層を超える光ディスクであっても、フォーカスがずれた状態からのリカバリの処理時間を短縮することが可能となる。

以上、実施の形態１に係る光ディスク装置５００によれば、メインビーム９３のフォーカスが目的とする情報記録層から外れたときに、フォーカスのずれ状態を判別するためのサブビーム用いることで、フォーカスがずれた方向を容易に判別することができるから、多層の光ディスクであってもフォーカスがずれた状態からのリカバリに要する時間の短縮化を実現することができる。

≪実施の形態２≫
図１０は、実施の形態２に係る、積層された複数の情報記録層を有する光ディスクの記録再生を行う光ディスク装置の一例を示すブロック図である。同図に示される光ディスク装置５１０において、前記光ディスク装置５００と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。同図に示される光ディスク装置５１０は、実施の形態１に係る光ディスク装置５００と光ピックアップの構成が異なる。

図１１は、実施の形態２に係る光ピックアップ４１の構成を示す説明図である。光ピックアップ４１では、曲線格子形状の回折格子４の代わりに、前述の図２の（Ａ）に示すような直線格子形状の回折格子１７を用いて、２本のサブビーム９６、９７に角度成分のみを付加する。また、サブビーム（−１次光）９６の反射光を受光する受光素子２０２とサブビーム（＋１次光）９７の反射光を受光する受光素子２０３は、サブビーム９６、９７がメインビーム（０次光）９３に対して光ディスク４００上で所望のデフォーカス成分が得られるように、光軸方向に段差を付けて配置される。前記所望のデフォーカス成分は、例えば実施の形態１と同様に、メインビーム９３のフォーカス成分と隣接する略１層分のデフォーカス成分とを加えたデフォーカス成分である。

以上のように光ピックアップを構成し、その他の構成を光ディスク装置５００と同様とすることで、光ディスク装置５１０は、実施の形態１と同様に、フォーカスのずれた方向を容易に判別することができるから、多層の光ディスクであっても、フォーカスがずれた状態からのリカバリに要する時間の短縮化を実現することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態１及び２では、サブビームを２本生成する場合を一例として示したが、これに限られず、光ディスク４００の層数に応じて変更してもよい。例えば、光ディスク４００の層数が更に増えた場合には、サブビームの本数を増やすことで、目的とする情報記録層からのずれの状態が判別できる前後の層数を増やすことができる。これにより、光ディスク４００の層数が更に増えた場合であっても、フォーカスジャンプ処理によってリカバリできる確率を上げることができ、リカバリ時間の増加を防ぐことができる。

また、実施の形態１ではサブビーム９４、９５の生成方法として曲線格子形状の回折格子４を利用する方法を示したが、これに限られず、光源であるレーザダイオード１を複数個設けて、夫々のビームを別個に生成する方法でも良い。この場合には、例えばサブビーム用のレーザダイオードを光軸方向に段差を付けて配置することで、複数のサブビームがメインビームに対して光ディスク４００上で所望のデフォーカス成分が得られるようにする。

５００、５１０ 光ディスク装置
５０１ ホストＰＣ
４００ 光ディスク
９０ スピンドルモータ
４０、４１ 光ピックアップ
１ レーザダイオード
２ コリメータレンズ
３ ＡＰＣ用ＰＢＳ
４、１７ 回折格子（グレーティング）
４２ 溝部
５ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
６ １／４λ板
７ ビームエクスパンダ
７１ エクスパンダレンズ（凸レンズ）
７２ エクスパンダレンズ（凹レンズ）
８ 対物レンズ
９ 検出レンズ
９３ メインビーム（０次光）
９４、９６ サブビーム（−１次光）
９５、９７ サブビーム（＋１次光）
１０、２０ 光検出器
１０１、１０２、１０３、２０２、２０３ 受光素子
１１ 集光レンズ
１２ ＦＰＤ
１３ 検出信号（メイン信号）
１４ 検出信号（サブ信号（−１次光））
１５ 検出信号（サブ信号（＋１次光））
１００ ビームエクスパンダ駆動ユニット
２００ 対物レンズアクチュエータ
６０ ＡＰＣ回路
７０ レーザドライバ
５０ ドライバ
３０ データ処理制御部
８０ メモリ部
３０３ コントローラ
３０３１ 外部Ｉ／Ｆ
３０４ 演算回路
３０５ ＤＳＰ
３０６ ＲＡＭ
３０７ 信号処理回路
３０８ 収差補正制御信号
３０９ サーボ駆動信号
３１０ 再生ＲＦ信号
３１１ 記録信号
３１２ ウォブル信号
ＦＥ フォーカスエラー信号
ＴＥ トラッキングエラー信号
ＰＥ 総和信号
１６ 判別信号
３０４１ 差動部（ＳＵＢ）
３０４２ フィルタ部（ＬＰＦ）
３０４３ オフセット調整部（ＯＦＳＴ）
３０４４ ゲイン調整部（ＧＣＡ）
６０１ メインビームのフォーカスが第ｎ−２層に位置している範囲
６０２ メインビームのフォーカスが第ｎ−１層に位置している範囲
６０３ メインビームのフォーカスが第ｎ層に合焦している範囲
６０４ メインビームのフォーカスが第ｎ＋１層に位置している範囲
６０５ メインビームのフォーカスが第ｎ＋２層に位置している範囲
ＶＴＰ 正側閾値
ＶＴＮ 負側閾値

Claims (13)

1. 複数の情報記録層を有する光ディスクにアクセスするための光ディスク装置であって、
   前記光ディスクにアクセスするためのメインビームと、複数のサブビームとを生成し、対物レンズと球面収差補正機構とを介して前記光ディスクの情報記録層に照射し、前記ビームの反射光を前記ビーム毎に設けられた受光素子の受光面に集光して、夫々の反射光の光量を検出する光ピックアップと、
   前記検出された反射光の光量に応じた信号を生成し、前記信号に基づいてデータ処理を実行するとともに、前記光ピックアップを制御することによりフォーカスサーボ制御と球面収差補正とを行うデータ処理制御部と、を有し、
   夫々のサブビームに係る前記受光素子の受光面における集光状態は、前記メインビームのフォーカスがずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、前記フォーカスがずれた方向に応じて相互に異なるように調整され、
   前記データ処理制御部は、アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたと判断した場合には、前記複数のサブビームの反射光の光量に基づく信号に応じて、フォーカスサーボオンしている情報記録層と前記目的とする情報記録層とのずれの状態を判別する、光ディスク装置。
2. 前記複数のサブビームは、前記メインビームが前記目的とする情報記録層に対して第１方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、当該フォーカスサーボオンしている情報記録層に光スポットがより集光するように焦点位置が調整された第１サブビームと、
   前記メインビームが前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向と反対方向の第２方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、当該フォーカスサーボオンしている情報記録層に光スポットがより集光するように焦点位置が調整された第２サブビームと、を含む請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記光ピックアップは、光源から放射されたレーザ光に基づくレーザ光を、フレネルゾーンプレートに基づく形状を有する回折格子に入射することにより、前記メインビームと前記複数のサブビームとを生成する、請求項２記載の光ディスク装置。
4. 前記第１サブビームの反射光の光量に基づく第１信号と前記第２サブビームの反射光の光量に基づく第２信号は、前記反射光が前記受光面において集光するほど値が大きくなるように調整され、
   前記データ処理制御部は、前記第１信号の値が前記第２信号の値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記第１信号の値が前記第２信号の値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断する、請求項２記載の光ディスク装置。
5. 前記データ処理制御部は、前記判断したずれの方向と反対方向にフォーカスを移動させるようにフォーカスジャンプ処理を実行する、請求項４記載の光ディスク装置。
6. 前記第１方向に存在する情報記録層は、前記目的とする情報記録層の前記第１方向に隣接する情報記録層であり、
   前記第２方向に存在する情報記録層は、前記目的とする情報記録層の前記第２方向に隣接する情報記録層である、請求項２記載の光ディスク装置。
7. 前記第１サブビームの反射光の光量に基づく第１信号と前記第２サブビームの反射光の光量に基づく第２信号は、前記反射光が前記受光面において集光するにつれて値が大きくなるように調整され、
   前記データ処理制御部は、前記第１信号の値から前記第２信号の値を減算する演算を実行し、
   前記演算結果が正の値であり、且つ第１閾値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記演算結果が正の値であり、且つ第１閾値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第１方向に２層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、
   前記演算結果が負の値であり、且つ前記第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に１層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断し、前記演算結果が負の値であり、且つ前記第２閾値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に２層ずれた情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断する、請求項６記載の光ディスク装置。
8. 前記データ処理制御部は、前記判断したずれの方向と反対方向にフォーカスを移動させるようにフォーカスジャンプ処理を実行する、請求項７記載の光ディスク装置。
9. 前記複数のサブビームの反射光を受光するための夫々の受光素子は、前記フォーカスがずれた方向に応じて受光面における集光状態が相互に異なるように光軸方向の位置が調整されて配置される、請求項１記載の光ディスク装置。
10. 前記複数のサブビームは、第１サブビームと第２サブビームとを含み、
    前記第１サブビームの反射光を受光するための受光素子は、前記メインビームのフォーカスが第１方向にずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに前記第１サブビームの反射光の光スポットが受光面により集光するように、光軸方向の位置が調整されて配置され、
    前記第２サブビームの反射光を受光するための受光素子は、前記メインビームのフォーカスが前記第１方向と反対方向の第２方向にずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに前記第２サブビームの反射光の光スポットが受光面により集光するように、光軸方向の位置が調整されて配置される、請求項９記載の光ディスク装置。
11. 複数の情報記録層を有する光ディスクに対して対物レンズを焦点位置に制御するためのフォーカスサーボ制御を行うための半導体装置であって、
    前記光ディスクにアクセスするためのメインビームの反射光の光量に基づくメイン信号と、第１サブビームの反射光の光量に基づく第１サブ信号と、第２サブビームの反射光の光量に基づく第２サブ信号と、を入力し、
    前記第１サブ信号と前記第２サブ信号は相補的に値が変化し、
    アクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたと判断したら、前記第１サブ信号と前記第２サブ信号との大きさを比較し、比較の結果、前記第１サブ信号の値が前記第２サブ信号の値よりも大きい場合には、前記目的とする情報記録層に対して第１方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断して前記第１方向と反対方向の第２方向にフォーカスを移動させるようにリカバリ処理を実行し、前記第１サブ信号の値が前記第２サブ信号の値よりも小さい場合には、前記目的とする情報記録層に対して前記第２方向に存在する情報記録層にフォーカスサーボオンしていると判断して前記第１方向にフォーカスを移動させるようにリカバリ処理を実行する、半導体装置。
12. 複数の情報記録層を有する光ディスクにアクセスするための光ディスク装置であって、
    前記光ディスクに照射するレーザ光として、前記光ディスクにアクセスするためのメインビームと、前記メインビームのフォーカスがずれてアクセスの目的とする情報記録層以外の情報記録層にフォーカスサーボオンしたときに、何れの情報記録層にフォーカスサーボオンしたかを判別するための複数のサブビームと、を生成する光ディスク装置。
13. 前記光ピックアップは、前記メインビームと前記複数のサブビームとを生成する手段として、透明基板に複数の溝を形成した回折格子を有し、
    前記複数の溝のパターンは、前記複数のサブビームのうち２つのサブビームの出射角度が前記メインビームの出射方向に対して正負が反対の角度とし、且つ前記２つのサブビームに前記メインビームに対するデフォーカス成分が加わるように、フレネルゾーンプレートの中心をずらした形状とされる、請求項２記載の光ディスク装置。

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