JP4178138B2 - フォーカス外れ検出装置、フォーカス外れ検出方法およびそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の記録層を有する記録型光ディスクを記録再生する光ディスク装置において、記録中に隣接する他の記録層へ向かってフォーカスが外れたことを検出するものに関する。

近年、複数の記録層を有する記録型光ディスクが実用化されている。前記記録型光ディスクへデータを記録している最中に、何らかの外乱要因によりフォーカス外れが発生すると、記録に用いているレーザの合焦点が他の記録層を通過する可能性がある。もし、前記レーザが記録パワーで発光している状態でレーザの合焦点が他の記録層を通過すると、通過した層に誤記録してしまう。そこで、光ディスク装置は、記録中にフォーカス外れを検出すると迅速にレーザの発光パワーを十分に低くすることで、他の記録層への誤記録を防止する。

フォーカス外れを検出する方法としては、例えば特許文献１に光ディスクからの反射光量の和信号（以下ＳＵＭ信号）と所定のレベルとを比較する方法が開示されている。

また、別のフォーカス外れ検出方法として、例えば特許文献２にフォーカスエラー信号（以下ＦＥ信号とする）と所定の閾値とを比較する方法も開示されている。

特開平２００１−６７６８６号公報 特許第３４５６０４０号公報

以上に述べた従来の技術においては、下記の３つの問題が発生する。

まず、第１の問題点について説明する。
図２は、対物レンズをフォーカス方向にスイープさせた時のレンズ軌跡、ＦＥ信号、ＳＵＭ信号の模式図である。図２においては、光ディスクが回転している状態として以下説明する。

図２（a）は、光ディスクの記録層Ｌ０およびＬ１と対物レンズの動作軌跡を示しており、記録層Ｌ０が対物レンズ側に配置されているものとする。また、光ディスクが回転している状態で図中に示す対物レンズをフォーカス方向にスイープさせると、前記対物レンズによって集光されたレーザの合焦点は点Ａから点Ｄを通る直線で示す軌跡を通る。

このとき、レーザ合焦点は点Ｂにおいて記録層Ｌ０にジャストフォーカスとなり、さらに点Ｃにおいて記録層Ｌ１にジャストフォーカスとなる。

対物レンズが以上の動作をするときのＦＥ信号を図２（ｂ）に示す。同様に、ＳＵＭ信号を図２（ｃ）に示す。

対物レンズが記録層Ｌ０およびＬ１を通過する際に、ＦＥ信号にはＳ字状の波形が現れ、ＳＵＭ信号はジャストフォーカス点付近でピークとなる。また、ＳＵＭ信号は２つの記録層間で若干レベルが低下する。

多層ディスクにおけるフォーカス外れには、４種類の外れ方がある。すなわち、図３に示すように（ａ）記録層Ｌ０にフォーカスＯＮしている状態から対物レンズ側に向かってフォーカスが外れる場合、（ｂ）記録層Ｌ０にフォーカスＯＮしている状態から記録層Ｌ１に向かってフォーカスが外れる場合、（ｃ）記録層Ｌ１にフォーカスＯＮしている状態から記録層Ｌ０に向かってフォーカスが外れる場合、（ｄ）記録層Ｌ１にフォーカスＯＮしている状態から対物レンズとは反対側にフォーカスが外れる場合、である。

以上の（ａ）から（ｄ）の４パターンにおける、ＦＥ信号とＳＵＭ信号の波形を図４に示す。

図４の（ａ）は、記録層Ｌ０にフォーカスＯＮしている状態から対物レンズ側に向かってフォーカスが外れる場合のＦＥ信号およびＳＵＭ信号である。同様に、図４の（ｂ）は記録層Ｌ０にフォーカスＯＮしている状態から記録層Ｌ１に向かってフォーカスが外れる場合、図４の（ｃ）は記録層Ｌ１にフォーカスＯＮしている状態から記録層Ｌ０に向かってフォーカスが外れる場合、図４の（ｄ）は記録層Ｌ１にフォーカスＯＮしている状態から対物レンズとは反対側にフォーカスが外れる場合、のＦＥ信号およびＳＵＭ信号である。

図４の（ａ）においては、レーザ合焦点は図２（ａ）における点Ｂから点Ａへの軌跡を通るので、ＦＥ信号およびＳＵＭ信号は、図２における点Ｂから点Ａへ向かう場合と同様となる。以下同様に、図４（ｂ）は図２（ａ）の点Ｂから点Ｃへ向かう場合と同様、図４（ｃ）は図２（ａ）の点Ｃから点Ｂへ向かう場合と同様、図４（ｄ）は図２（ａ）の点Ｃから点Ｄへ向かう場合と同様となる。

図４において、（ａ）と（ｄ）に示したＦＥ信号とＳＵＭ信号は、記録面が１層のみの光ディスクと同様な波形であるので、前記特許文献１に開示されている従来技術つまりＳＭ信号のレベル低下を検出することによりフォーカス外れを検出することができる。一方、図４の（ｂ）と（ｃ）においては、前記特許文献１の方法を用いることが困難である。この理由を以下に述べる。

図４（ｂ）、（ｃ）においては記録層間におけるＳＵＭ信号のレベル低下は図４（ａ）、（ｄ）の場合に比べて小さく、記録層間におけるＳＵＭ信号の最低レベルはＳＵＭ信号の振幅の半分以上であるとする。前記特許文献１では、ＳＵＭ信号の振幅の半分を閾値ｔｈとして、ＳＵＭ信号のレベルが閾値ｔｈより小さくなるとフォーカス外れとして検出するが、図４（ｂ）、（ｃ）の場合、記録層間における低下したＳＵＭ信号のレベルは前記閾値ｔｈよりも大きいのでレベル低下を検出することができない。

このため、記録層間の微小なＳＵＭ信号のレベル低下を検出する別の閾値を決定する必要があり、そのための学習が必要なので方式が複雑になるという問題が発生する。また、学習により新たな閾値を設けてもＳＵＭ信号の低下が微小なため、ディスク表面の傷等によるＳＵＭ信号のノイズをフォーカス外れと誤検出してしまう問題がある。

次に第２の問題点について説明する。
光ディスクの記録面には製造工程で生じる物理的なひずみが存在する場合がある。このひずみの周波数成分は、サーボ制御の外乱抑圧対象であるディスクの面振れ成分よりも高く、ひずみ部の周波数におけるフォーカスサーボゲインは高くない。そのため、ひずみによる外乱を十分抑圧できず、ひずみ部分においてＦＥ信号にレベル変動が現れる。このとき、ひずみ部分の振幅と周波数成分が高い場合、ＦＥ信号のＳ字波形のピークに近いレベルまで変動することがある。この場合のＦＥ信号の波形を図５に示す。

図５において、（ａ）部におけるＦＥ信号の変動は図２で示したレンズスイープ時の波形である。光ディスクのひずみ部におけるＦＥ信号の変動は各種パターンが存在するが、図５の（ｂ）または（ｃ）に示すようなＦＥ信号のレベル変動が発生するとする。さらには、光ディスクのひずみ部はディスク１周に１箇所とは限らないので、図５の（ｂ）と（ｃ）のＦＥ信号変動が連続する場合がある。

このような場合、特許文献２に開示されている方法つまりＦＥ信号の正レベルと負レベルの両方の変動を検出する方法では、図５の（ｂ）と（ｃ）に示した光ディスクのひずみ部によるＦＥ信号の変動をフォーカス外れと誤検出するという問題が起こる。

次に第３の問題点について説明する。
図６（ａ）は図４（ｂ）におけるＦＥ信号であり、図６（ｂ）は図４（ｃ）におけるＦＥ信号であり、それぞれある記録層から隣り合う記録層へ向かってフォーカスが外れる際のＦＥ信号である。

図６（ａ），（ｂ）のＦＥ信号が示すように、記録時にフォーカスが合っていた記録層によってフォーカス外れ時にＦＥ信号は最初に正極性または負極性のどちらかに凸状に変動する。その後、０レベルをクロスして先の変動とは逆の極性に凸状に変動する。特許文献２に記載されているフォーカス外れが生じた場合にフォーカスエラー信号を検出できる正レベルの第１の基準電圧は図６に示す閾値ｔｈ１であり、同様にフォーカス外れが生じた場合にフォーカスエラー信号を検出できる負レベルの第２の基準電圧は図６に示す閾値ｔｈ２である。

このとき、図６（ａ）におけるＡＭＰ１と図６（ｂ）におけるＡＭＰ２で示すＦＥ信号の最初のピークレベルは極性が異なるが絶対値はほぼ同じであるので、ＦＥ信号が正負どちらの極性に変動してもフォーカス外れ検出の感度を等しくするためには閾値ｔｈ１と閾値ｔｈ２の絶対値は等しいまたはほぼ同じであることが望ましい。

また、その絶対値はＦＥ信号のノイズの影響を回避するという観点からピークレベルの半分が望ましい。以上の技術を、データの書き込みおよび読み込みに青色レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃという光ディスク（以下、ＢＤと呼ぶ）に対して適用した場合における問題点を以下に説明する。なお、ＢＤは単層の記録層を有する１層ＢＤ以外にも記録層を２層有する２層ＢＤが実用化されている。

図７に２層ＢＤの断面図を示す。２層ＢＤは、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板２０ａの信号面に第１の記録層２０ｂが形成されており、中間層２０ｃを挟んで第２の記録層２０ｄが形成されている。さらに、第２の記録層２０ｄは厚さ７５μｍのカバー層２０ｅで覆われている。図７においては、データの読み書きに用いる対物レンズはディスクの下側に配置されるものとする。

２層ＢＤへのデータの記録および再生を行う光ディスク装置において、前記第１の記録層２０ｂにフォーカスを合わせたときにレーザのビームスポット径が最適になるように光ピックアップの光学設計を行うと、前記第２の記録層２０ｄにフォーカスを合わせたときにはビームスポット径が大きくなってしまう。これは、ディスク表面から記録層までの距離が、第１の記録層２０ｂの場合は１００μｍ、第２の記録層２０ｄの場合は７５μｍと異なることに起因する球面収差の影響が原因である。

そのため、光ピックアップは内部にビームエキスパンダや液晶補正素子などの球面収差補正装置を装備して、各記録層でビームスポット径が最適になるように球面収差補正装置を調整可能となっている。そして、データの書き込みまたは読み込み対象である記録層を切り換える場合は、それに合わせて球面収差補正装置の調整値を対象の記録層に合わせて切り換える必要がある。

図８に、２層ＢＤにおけるレンズスイープ時のＦＥ信号波形を示す。図８（ａ）は、２層ＢＤの第１の記録層Ｌ２と第２の記録層Ｌ３と対物レンズの動作軌跡を示しており、対物レンズの上昇に合わせてビームスポットは直線ＡＤの軌跡を通る。この際、ビームスポットは点Ｂにおいて第２の記録層Ｌ３に対してジャストフォーカスとなり、点Ｃにおいて第１の記録層Ｌ２に対してジャストフォーカスとなる。

図８（ｂ）は、対物レンズが上記の動作を行うときのＦＥ信号を示しており、点Ｂ前後で第１のＳ字波形が現れ、点Ｃ付近で第２のＳ字波形が現れる。

ここで、点Ｂ前後で現れるＳ字波形の振幅をＡＭＰ３、点Ｃ前後で現れるＳ字波形の振幅をＡＭＰ４として２つのＳ字波形の信号振幅を比較する。球面収差補正装置が記録層Ｌ３に対して最適に調整されていると、点Ｂ前後で現れるＳ字波形の振幅ＡＭＰ３に対して点Ｃ前後で現れるＳ字波形の振幅ＡＭＰ４が小さくなる。

逆に、球面収差補正装置が記録層Ｌ２に対して最適に調整されていると、点Ｃ前後で現れるＳ字波形の振幅ＡＭＰ４に対して点Ｂ前後で現れるＳ字波形の信号振幅ＡＭＰ３が小さくなる。図８においては、記録層Ｌ３に対して球面収差補正装置が最適化されているものとする。そのため、振幅ＡＭＰ３に対して振幅ＡＭＰ４が小さく、ＡＭＰ４はＡＭＰ３の半分未満であるとする。

ここで、球面収差補正装置が記録層Ｌ３に最適化されており記録層Ｌ３へ記録中にフォーカスが外れてビームスポットが記録層Ｌ２に向かうと、ＦＥ信号は図８の点Ｂから点Ｄにかけての波形と同じになる。つまり、ＦＥ信号は図９に示すように、まずピークレベルがＡＭＰ５となる第１の凸状波形が現れ、続いてピークレベルがＡＭＰ６となる逆極性の第２の凸状波形が現れる。

ここで、ピークレベルＡＭＰ６を超えたＦＥ信号が再び０クロスすると他の記録層をビームスポットが通過してしまい、誤記録となってしまう。なお、ＡＭＰ５は図８のＡＭＰ３の半分、ＡＭＰ６は図８のＡＭＰ４の半分である。

このような波形において特許文献２に記載されている技術を適用した場合、下記のような問題が起こる。

先に述べたように、フォーカス外れ時の正レベルのＦＥ信号を検出する閾値ｔｈ１と負レベルのＦＥ信号を検出する閾値ｔｈ２は絶対値がほぼ等しいことが望ましく、さらにそのレベルは第１のＳ字信号振幅つまり図９においてはＡＭＰ５の半分が望ましい。よって、図９におけるピークレベルＡＭＰ５の半分を正レベルのＦＥ信号を検出するための閾値ｔｈ３とし、ｔｈ３の逆極性レベルを負レベルのＦＥ信号を検出するための閾値ｔｈ４として図９中に示す。

このとき、ピークレベルＡＭＰ６は、その絶対値がピークレベルＡＭＰ５の半分未満であるので、閾値ｔｈ４を超えず負レベルのフォーカスエラー信号を検出することができない。その対策として、閾値ｔｈ３と閾値ｔｈ４の絶対値をピークレベルＡＭＰ６の半分にすると、ＦＥ信号検出感度が高くなりＦＥ信号のノイズの影響を受けやすくなるという問題が発生する。

以上の３つの問題に鑑みて本発明の目的は、複数の記録層を有する光ディスクへの記録中に隣接する他の記録層へ向かってフォーカスが外れた際、ディスクのひずみおよび球面収差の影響を回避して正確かつ迅速にフォーカス外れを検出するフォーカス外れ検出装置、方法およびそれを用いた光ディスク装置を提供することである。

複数の記録層を有する光ディスクにおけるフォーカス外れ検出装置において、
フォーカスエラー信号の絶対値を求める絶対値化手段と、
前記絶対値化手段の出力と第１の所定値とを比較する第１の比較手段と、
前記絶対値化手段の出力と第２の所定値とを比較する第２の比較手段と、
前記第１の比較手段が、前記絶対値化手段の出力は前記第１の所定値よりも大きいことを示す信号を出力したときのフォーカスエラー信号の極性を記憶する第１の記憶手段と、
前記第２の比較手段が、前記絶対値化手段の出力は前記第２の所定値よりも大きいことを示す信号を出力したときのフォーカスエラー信号の極性を記憶する第２の記憶手段と、
前記絶対値化手段の出力が前記前記第１の所定値よりも大きくなってから所定の時間を計測する時間計測手段と、
前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段が記憶しているフォーカスエラー信号の極性同士を比較する極性比較手段とを備え、
前記極性比較手段が２つのフォーカスエラー信号極性が異なることを示す信号を出力し、かつ前記時間計測手段の計測が継続している期間において、前記第２の比較手段の出力をフォーカス外れ検出信号として出力する。

なお、前記のフォーカス外れ検出装置は、前記第２の所定値が前記第１の所定値よりも小さいことが望ましい。

または、複数の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におけるフォーカス外れ検出方法であって、
フォーカス外れ検出を開始すると、
フォーカスエラー信号の絶対値と第１の所定値を比較し、
フォーカスエラー信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合はフォーカスエラー信号の極性を記憶し、
カウント値を初期化し、
カウント値と第２の所定値を比較し、カウント値が第２の所定値よりも大きい場合はフォーカス外れ検出を最初から行い、カウント値が第２の所定値よりも小さい場合はフォーカスエラー信号の絶対値と第３の所定値を比較し、
フォーカスエラー信号の絶対値が第３の所定値よりも小さい場合はカウント値を増加させてからカウント値と第２の所定値との比較を再び行い、フォーカスエラー信号の絶対値が第３の所定値よりも大きい場合はそのときにおけるフォーカスエラー信号の極性と前記記憶したフォーカスエラー信号の極性とを比較し、
極性が同じ場合はフォーカス外れ検出を最初から行い、極性が異なる場合はフォーカスが外れたと判断するものとしてもよい。

なお、前記第３の所定値が前記第１の所定値よりも小さいことが望ましい。
もしくは、複数の記録層を有する光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置において、
前記のフォーカス外れ検出装置を備え、
前記フォーカス外れ検出装置がフォーカス外れを検出したときは、光ディスクへの記録を停止する構成とする。

または、複数の記録層を有する光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置において、
前記のフォーカス外れ検出方法を備え、
前記フォーカス外れ検出方法がフォーカス外れを検出したときは、光ディスクへの記録を停止するようにする。

本発明のフォーカス外れ検出によれば、他の層への誤記録を防止した信頼性の高い光ディスク装置を提供することができる。

以下に、ハードウェアでの実施例と、ソフトウェアでの実施例とを示す。

以下、本発明における第１の実施例について図１のブロック図を用いて説明する。
符号１は、ＦＥ信号であり、光ディスク装置中の図示しない光ピックアップからの出力を用いて公知の非点収差法やナイフエッジ法などによって生成される信号であり、光ディスクの記録面に対するレーザスポットの光軸方向の位置誤差を示す。

符号２は、絶対値化回路であり、ＦＥ信号１の基準レベルに対する絶対値を出力する。その出力は、比較回路５および６の非反転入力端子に接続される。

符号３は、第１の閾値電圧であり、絶対値化回路２の出力が第１の所定の電圧以上になったことを検出できるレベルｔｈ１が設定されている。設定レベルｔｈ１は、フォーカス外れが起きたときに、ＦＥ信号のレベル変動における第１のピークが検出できる所定の値が設定されている。

符号４は、第２の閾値電圧であり、絶対値化回路２の出力が第２の所定の電圧以上になったことを検出できるレベルｔｈ２が設定されている。設定レベルｔｈ２は、フォーカス外れが起きたときに、ＦＥ信号のレベル変動における第２のピークが検出できる所定の値が設定されている。

なお、フォーカス外れ時におけるＦＥ信号の第２のピークは球面収差の影響で第１のピークレベルよりも小さい。このことから、第２の閾値電圧の設定値ｔｈ２は、第１の閾値電圧の設定値ｔｈ１未満であるとする。本実施例では、第２の閾値電圧の設定値ｔｈ２は、第１の閾値電圧の設定値ｔｈ１に比べて半分であるとする。

符号５は、比較回路であり、非反転入力端子には絶対値化回路２の出力が接続され、反転入力端子には第１の閾値電圧３の出力が接続される。絶対値化回路２の出力信号レベルが第１の閾値電圧以上のときにＨｉレベルを出力し、第１の閾値電圧未満のときはＬｏｗレベルを出力する。

符号６は、比較回路であり、非反転入力端子には絶対値化回路２の出力が接続され、反転入力端子には第２の閾値電圧４の出力が接続される。絶対値化回路２の出力信号レベルが第２の閾値電圧以上のときにＨｉレベルを出力し、第２の閾値電圧未満のときはＬｏｗレベル出力する。

符号７は、メモリ回路であり、比較回路５の出力がＨｉレベルとなったタイミングにおけるＦＥ信号の基準電圧に対する極性を記憶する。正極性の時はＨｉレベルを、負極性のときはＬｏｗレベルを記憶するものとする。

符号８は、メモリ回路であり、比較回路６の出力がＨｉレベルとなったタイミングにおけるＦＥ信号の基準電圧に対する極性を記憶する。正極性の時はＨｉレベルを、負極性のときはＬｏｗレベルを記憶するものとする。

符号９は、極性判定回路であり、メモリ回路７および８が記憶しているＦＥ信号の極性を比較し、極性が異なる場合はＨｉレベルを、同じ場合はＬｏｗレベルを出力する。

符号１０は、第１の論理積回路であり、極性判定回路９の出力と比較回路６の出力との論理積を出力する。

符号１１は、モノマルチ回路であり、比較回路５の出力がＨｉレベルになってから所定の期間だけＨｉレベルの信号を出力する。

符号１２は、第２の論理積回路であり、第１の論理積回路の出力とモノマルチ回路１１の出力との論理積を出力する。
符号１３は、フォーカス外れ検出信号であり、第２の論理積回路１２の出力である。

以上の構成において、図１の各ブロックの出力波形を示す図１０を用いて上記のフォーカス外れ検出装置の動作を説明する。

図１０（ａ）は、フォーカス外れ時のＦＥ信号であり、フォーカスが外れると最初に基準レベルよりも高い正レベルに変動して第１の凸状変動が現れる。その後、０クロスしてから基準レベルよりも低い負レベルに変動して第２の凸状変動が現れる。図１０（ａ）においては、第１の凸状変動と第２の凸状変動のピーク値を比較すると、絶対値においては、第２の凸状変動のピークレベルに対して第１の凸状変動のピークレベルは２倍であるとする。

図１０（ｂ）は、絶対値化回路２の出力である。この出力は、時刻ｔ１からｔ２の期間において同図中に点線で示す第１の閾値電圧３の設定レベルｔｈ１よりも大きくなる。また、時刻ｔ３からｔ４の期間において同図中に点線で示す第２の閾値電圧４の設定レベルｔｈ２よりも大きくなる。

図１０（ｃ）は、比較回路５の出力であり、絶対値化回路２の出力（ｂ）が第１の閾値電圧３の設定レベルｔｈ１よりも大きい期間（時刻ｔ１からｔ２）においてＨｉレベルとなる。このとき、ＦＥ信号は正極性であるのでメモリ回路７はＨｉレベルを記憶する。

図１０（ｄ）は、比較回路６の出力であり、絶対値化回路２の出力（ｂ）が第２の閾値電圧４の設定レベルｔｈ２よりも大きい期間（時刻ｔ３からｔ４）においてＨｉレベルとなる。このとき、ＦＥ信号は負極性であるのでメモリ回路８はＬｏｗレベルを記憶する。

図１０（ｅ）は、第１の論理積回路１０の出力である。メモリ回路７および８が記憶しているＦＥ信号の極性がそれぞれＨｉレベルおよびＬｏｗレベルと異なるので、第１の論理積回路１０の１つの入力である極性判定回路９の出力はＨｉレベルとなっている。そのため、第１の論理積回路１０は第２の比較回路６の出力（ｄ）の出力と同じとなる。

図１０（ｆ）は、モノマルチ回路の出力であり、第１の比較回路５がＨｉレベルとなる時刻ｔ１から所定の期間ＴｇだけＨｉレベルを出力する。Ｈｉレベルを出力する期間Ｔｇは、５ｍｓ程度が適当である。

図１０（ｇ）は、第２の論理積回路１２の出力、つまりフォーカス外れ検出信号１３である。モノマルチ回路出力（ｆ）がＨｉレベルであり、かつ第２の論理積回路１０の出力（ｅ）がＨｉレベルである期間に、フォーカス外れ検出信号１３はＨｉレベルとなる。つまり、時刻ｔ３においてフォーカス外れを検出することができる。

以上に動作を説明したフォーカス外れ検出装置は、ＦＥ信号の絶対値を監視して、期間ｔ１からｔ２における第１の凸状変動を検出した後、所定の期間Ｔｇ中に、期間ｔ３からｔ４における逆極性の第２の凸状変動を検出するとフォーカス外れとするものである。

なお、図１０の信号波形は、図８における点Ｂから点Ｃに向かうフォーカス外れの場合を説明したものであるが、点Ｃから点Ｂに向かうフォーカス外れの場合を図１１に示す。図１１においては、球面収差補正装置は前記記録層Ｌ２に対して最適に調整されているものとする。

図１１の（ａ）は、図８の点Ｃから点Ｂに向かうフォーカス外れ時のＦＥ信号であるが、図１０（ａ）のＦＥ信号に対して極性が逆になっている。さらに、図１１（ｂ）は絶対値化回路２の出力であるが、図１０（ａ）と図１１（ａ）は極性が異なるだけであるので、図１１（ｂ）は図１０（ｂ）と同じになる。以下、同様に図１１（ｃ）〜（ｇ）は図１０（ｃ）〜（ｇ）と同じになる。

このように、フォーカス外れの向きが異なっても、ＦＥ信号（ａ）の極性が逆になるだけでその他の信号波形は同じとなり、図１０の説明と同様に時刻ｔ３においてフォーカス外れを検出することができる。

以上に説明した第１実施例のフォーカス外れ検出装置は、フォーカス外れ検出にモノマルチ回路による時間制約を設けているため、ディスクのひずみに起因するＦＥ信号のノイズの影響を受けにくい。さらに、フォーカス外れ後に発生するＦＥ信号の第１の凸状変動を検出する閾値電圧に比べて第２の凸状変動を検出する閾値電圧を小さくすることで、球面収差の影響を回避することができる。

さらに、上記フォーカス外れ検出信号を光ディスク装置のシステムコントローラに入力する構成としておき、フォーカス外れ信号によってフォーカス外れを検知した時、システムコントローラが瞬時にデータの記録を停止するようにしておけば、他の層への誤記録を防ぐことができる。このことにより、信頼性の高い光ディスク装置を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。上述した第１の実施例においては、ハードウェアによってフォーカス外れを検出する方法を説明したが、第２の実施例はソフトウェアによってフォーカス外れを検出するものである。

以下、図１２のフローチャートを用いて動作を説明する。
フォーカス外れ検出がスタート（Ｓ１）すると、光ディスク装置内のシステムコントローラはＦＥ信号を監視して、その絶対値が第１の閾値ｔｈ１以上であるか判定し（Ｓ２）、閾値ｔｈ１未満（Ｎｏ）であればＦＥ信号の監視を続ける。閾値ｔｈ１以上（Ｙｅｓ）であれば、そのときのＦＥ信号の極性を記憶して（Ｓ３）、システムコントローラ内部に有するカウンタを０に初期化する（Ｓ４）。すなわち、前記ステップＳ３およびＳ４が実行されるタイミングは、図１０（ｂ）においてＦＥ信号の絶対値が閾値ｔｈ１以上となる時刻ｔ１である。

さらに、前記カウンタが出力するカウント値が所定値Ｔｇ以上であるかを判定する（Ｓ５）。前記カウント値がＴｇ以上であるとき（Ｙｅｓ）は、再びＦＥ信号の監視を行う（Ｓ２）。カウント値がＴｇ未満であれば（Ｎｏ）、ＦＥ信号を監視して、その絶対値が第２の閾値ｔｈ２以上であるか判定し（Ｓ６）、閾値ｔｈ２未満（Ｎｏ）であればカウント値をアップ（Ｓ７）させて、再びカウント値と所定値Ｔｇを比較する（Ｓ５）。なお、ステップＳ５からＳ７の一連の動作は毎回所定の期間で行われるので、カウント値が所定値Ｔｇを超えるということは、所定の時間を超えるということであり、測定時間オーバーを意味する。

また、ＦＥ信号の絶対値が第２の閾値ｔｈ２以上（Ｙｅｓ）であれば、先に記憶したＦＥ信号の極性とこの時点におけるＦＥ信号の極性を比較する（Ｓ８）。すなわち、前記ステップＳ８が実行されるタイミングは、図１０（ｂ）においてＦＥ信号の絶対値が閾値ｔｈ２以上となる時刻ｔ３である。このとき、２つの極性が同じ（Ｙｅｓ）であればフォーカス外れではないと判断して再びＦＥ信号の監視を行う（Ｓ２）。

反対に、２つの極性が異なる場合（Ｎｏ）はフォーカス外れであると判断して、フォーカス外れ検出処理を行い（Ｓ９）一連の動作を終了する（Ｓ１０）。なお、前記フォーカス外れ処理（Ｓ９）とは、フォーカス外れが起きたときに必要な処理であり、例えばデータの記録停止や、一端サーボ制御をＯＦＦして再びサーボ制御を行うなどの処理である。

以上の動作により、図１０の時刻ｔ３においてフォーカス外れを検出することができるので、システムコントローラはデータの記録停止など必要な処理を行うことができる。

なお、これまでに示した本発明の実施例は２層ディスクの場合について説明したが、本発明は３層以上の光ディスクについても同様に適用できる。図９に示した２層ディスクにおいてフォーカスが外れた場合のＦＥ信号をＭ層光ディスク（Ｍ≧３）の場合で考えると図１３に示すようになる。

すなわち、フォーカスが外れてから他の層を次々と連続して横切った場合、球面収差が増加することに伴いフォーカスエラー信号の変動レベルは徐々に小さくなる。ここで、図１３中に黒丸で示した位置はビームスポットが隣の層に対してジャストフォーカスとなる位置であるから、誤記録を防止するためにはこの黒丸の位置よりも早いタイミングでフォーカス外れ検出を行わなければならない。

本発明においては、黒丸よりも前のタイミングでフォーカス外れを検出することができるので、黒丸以降に現れるフォーカスエラー信号は意味をなさない。以上により、本発明においては、３層以上の多層光ディスクにおいても２層光ディスクのときと同じ動作によりフォーカス外れを検出することができる。

本発明の第１実施形態に係るフォーカス外れ検出装置のブロック図である。 ２層記録ディスクにおけるフォーカススイープ時の波形である。 フォーカス外れのパターンを示す模式図である。 フォーカス外れ時の全パターンにおけるフォーカスエラー信号と和信号の波形図である。 フォーカススイープ時とディスクひずみ部におけるフォーカスエラー信号波形である。 他の記録層に向かってフォーカスが外れるときのフォーカスエラー信号波形である。 ２層Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの断面模式図である。 球面収差がある場合にフォーカススイープを行ったときのフォーカスエラー信号波形である。 球面収差がある場合にフォーカスが外れたときのフォーカスエラー信号波形である。 本発明の第１実施形態の動作を説明する波形図である。 本発明の第１実施形態の動作を説明する他の波形図である。 本発明の第２実施形態を示すフローチャートである。 ３層以上の光ディスクにおいてフォーカスが外れたときのフォーカスエラー信号波形である。

符号の説明

１…フォーカスエラー信号、 ２…絶対値化回路、 ３…第１の閾値電圧、
４…第２の閾値電圧、 ５，６…比較回路、 ７，８…メモリ回路、
９…極性判定回路、 １０，１２…論理積回路、 １１…モノマルチ回路、
１３…フォーカス外れ検出信号、 ２０ａ…ポリカーボネート基板、
２０ｂ…第１の記録層、 ２０ｃ…中間層、 ２０ｄ…第２の記録層、
２０ｅ…カバー層。

Claims (9)

1. 複数の記録層を有する光ディスクにおけるフォーカス外れ検出装置において、
   フォーカスエラー信号が第１の所定レベルを超えた後、所定時間以内に第１の所定レベルとは逆極性の第２の所定レベルを超えたときに、フォーカス外れ検出信号を出力することを特徴とするフォーカス外れ検出装置。
2. 請求項１に記載のフォーカス外れ検出装置は、前記第２の所定レベルの絶対値が前記第１の所定レベルの絶対値よりも小さいことを特徴とするフォーカス外れ検出装置。
3. 複数の記録層を有する光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置において、
   請求項１または２に記載のフォーカス外れ検出装置を備え、
   前記フォーカス外れ検出装置がフォーカス外れを検出したときは、光ディスクへの記録を停止することを特徴とする光ディスク装置。
4. 複数の記録層を有する光ディスクにおけるフォーカス外れ検出装置において、
   フォーカスエラー信号の絶対値を求める絶対値化手段と、
   前記絶対値化手段の出力と第１の所定値とを比較する第１の比較手段と、
   前記絶対値化手段の出力と第２の所定値とを比較する第２の比較手段と、
   前記第１の比較手段が、前記絶対値化手段の出力は前記第１の所定値よりも大きいことを示す信号を出力したときのフォーカスエラー信号の極性を記憶する第１の記憶手段と、
   前記第２の比較手段が、前記絶対値化手段の出力は前記第２の所定値よりも大きいことを示す信号を出力したときのフォーカスエラー信号の極性を記憶する第２の記憶手段と、
   前記絶対値化手段の出力が前記前記第１の所定値よりも大きくなってから所定の時間を計測する時間計測手段と、
   前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段が記憶しているフォーカスエラー信号の極性同士を比較する極性比較手段とを備え、
   前記極性比較手段が２つのフォーカスエラー信号極性が異なることを示す信号を出力し、かつ前記時間計測手段の計測が継続している期間において、前記第２の比較手段の出力をフォーカス外れ検出信号として出力することを特徴とするフォーカス外れ検出装置。
5. 請求項４に記載のフォーカス外れ検出装置は、前記第２の所定値が前記第１の所定値よりも小さいことを特徴とするフォーカス外れ検出装置。
6. 複数の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におけるフォーカス外れ検出方法であって、
   フォーカス外れ検出を開始すると、
   フォーカスエラー信号の絶対値と第１の所定値を比較し、
   フォーカスエラー信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合はフォーカスエラー信号の極性を記憶し、
   カウント値を初期化し、
   カウント値と第２の所定値を比較し、カウント値が第２の所定値よりも大きい場合はフォーカス外れ検出を最初から行い、カウント値が第２の所定値よりも小さい場合はフォーカスエラー信号の絶対値と第３の所定値を比較し、
   フォーカスエラー信号の絶対値が第３の所定値よりも小さい場合はカウント値を増加させてからカウント値と第２の所定値との比較を再び行い、フォーカスエラー信号の絶対値が第３の所定値よりも大きい場合はそのときにおけるフォーカスエラー信号の極性と前記記憶したフォーカスエラー信号の極性とを比較し、
   極性が同じ場合はフォーカス外れ検出を最初から行い、極性が異なる場合はフォーカスが外れたと判断するフォーカス外れ検出方法。
7. 請求項６に記載のフォーカス外れ検出方法であって、前記第３の所定値が前記第１の所定値よりも小さいことを特徴とするフォーカス外れ検出方法。
8. 複数の記録層を有する光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置において、
   請求項４または５に記載のフォーカス外れ検出装置を備え、
   前記フォーカス外れ検出装置がフォーカス外れを検出したときは、光ディスクへの記録を停止することを特徴とする光ディスク装置。
9. 複数の記録層を有する光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置において、
   請求項６または７に記載のフォーカス外れ検出方法を備え、
   前記フォーカス外れ検出方法がフォーカス外れを検出したときは、光ディスクへの記録を停止することを特徴とする光ディスク装置。

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