JP4247260B2 - 光ディスク装置、および光ディスクの情報記録層判別方法。 - Google Patents

Description

本発明は、複数層の情報記録層を有する光ディスクに記録された情報を再生するための光ディスク装置、および光ディスクの情報記録層判別方法に関する。

現在、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）に続く、High Definition Digital Versatile Disc（ＨＤ ＤＶＤ）等の次世代の光ディスクが登場している。

ＤＶＤでは１〜２層の情報記録層が有すことができるが、ＨＤ ＤＶＤでは１〜３層の情報記録層が有することができる。２層以上の情報記録層が設けられた光ディスクに対してデータの書き込みおよび／または読み出しを行う際、光ディスク装置は、対物レンズによって集光されたレーザ光がどの情報記録層に対して収束状態にあるかを判別する処理（いわゆる層判別処理）を行う必要がある。

特許文献１には、通常の受光器と異なる位置に受光器を配置して、情報記録層を判別する技術が開示されている。
特開２００５−２５９２３号公報

上述した特許文献１の発明では、新たな受光器を配置せねばならず、受光部（いわゆるフォトディテクタ）の構成が複雑になるという問題があった。

本発明の目的は、光ディスクからの反射光を受光する受光部の構成の構成を複雑化せずに、層判別を行うことが可能な光ディスク装置、および光ディスクの情報記録層判別方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係わる光ディスク装置は、複数のレイヤを有する光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクから反射されたレーザ光を検出する１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器からなる光検出部と、前記メイン光検出器から出力された光検出信号からフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成回路と、前記メイン光検出器から出力された光検出信号、および前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成回路と、前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からレイヤ判別信号を生成し、前記レイヤ判別信号と前記フォーカスエラー信号とにより前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定するレイヤ判別信号処理回路と、を備え、前記光ディスクがレイヤ０およびレイヤ１で構成される場合、前記レイヤ判別信号処理回路は、前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別することを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係わるレイヤ判別方法は、レイヤ０およびレイヤ１で構成される光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクから反射されたレーザ光を１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器によって検出し、前記メイン光検出器から出力された光検出信号から生成されたフォーカスエラー信号と、前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号から生成されたレイヤ判別信号とにより、前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定する時、前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別することを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係わるレイヤ判別方法は、レイヤ０、レイヤ１、およびレイヤ２で構成される光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクから反射されたレーザ光を１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器によって検出し、前記メイン光検出器から出力された光検出信号から生成されたフォーカスエラー信号と、前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号から生成されたレイヤ判別信号とにより、前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定する時、前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号がほぼ“０”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第３のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ２に前記焦点が存在すると判別することを特徴とする。

本発明によれば、光ディスクからの反射光を受光する受光部の構成の構成を複雑化せずに、レイヤ判別を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態を、以下に図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。

光ディスク装置にセットされた光ディスク６１は、ユーザデータが記録される光ディスクあるいは読出し専用の光ディスクであるが、この実施形態では記録可能な多層構造の光ディスクとして説明する。なお、情報記録面を多層構造で有する光ディスクとしては、ＤＶＤ−Ｒ等が挙げられるが、これに限らず多層記録可能な光ディスクであればよい。

光ディスク６１の情報記録面には、スパイラル状にランドトラックおよびグルーブトラックが形成されている。この光ディスク６１は、スピンドルモータ６３によって回転駆動される。

光ディスク６１に対する情報の記録、再生は、光ピックアップ６５（図中左側の破線で囲んだ部分）によって行われる。光ピックアップ６５は、スレッドモータ６６とギアを介して連結されており、このスレッドモータ６６はスレッドモータ制御回路６８により制御される。

図中のスレッドモータ６６の下部に位置する速度検出回路６９は、光ピックアップ６５の移動速度を検出するものであり、上述のスレッドモータ制御回路６８に接続されている。速度検出回路６９により検出される光ピックアップ６５の速度信号は、スレッドモータ制御回路６８に送られる。また、スレッドモータ６６の固定部には、図示しない永久磁石を設けており、駆動コイル６７がスレッドモータ制御回路６８によって励磁されることにより、光ピックアップ６５を光ディスク６１の半径方向に駆動する。

光ピックアップ６５には、図示しない例えばワイヤあるいは板バネによって支持された対物レンズ（第１光学系）７０が設けられる。対物レンズ７０は、駆動コイル７１、７２の駆動によりトラッキング方向（レンズの光軸と直交する方向）およびフォーカシング方向（レンズの光軸方向）へ移動される。

変調回路７３は、光ディスク６１への情報記録する場合、ホスト装置９４からインターフェース回路９３およびバス８９、ＲＡＭ９１を介して情報信号を受けた時に、これを光ディスク６１の規格に定められた変調方式（例えば８−１６変調）にて変調する。レーザ駆動回路７５は、光ディスク６１へ情報信号を記録する時（マーク形成時）に、変調回路７３から供給される変調データに基づいて書込み用信号を半導体レーザダイオード７９に供給する。またレーザ駆動回路７５は、情報信号の再生時には書込み用信号より小さい読取り用信号を半導体レーザダイオード７９に供給する。

半導体レーザダイオード７９は、レーザ駆動回路７５から供給される信号に応じてレーザ光を発生する。半導体レーザダイオード７９から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ８０、ハーフプリズム８１、対物レンズ７０を介して光ディスク６１上に照射される。光ディスク６１からの反射光は、対物レンズ７０、１／４波長板７４、ハーフプリズム８１、集光レンズ８２、非点収差センサレンズ８３を介して光検出部４０に導かれる。

なお、半導体レーザダイオード７９は、それぞれＣＤ用（赤外：波長７８０ｎｍ）、ＤＶＤ用（赤：波長６５０ｎｍ）、ＨＤ ＤＶＤ用（青紫：波長４０５ｎｍ）のレーザ光を出射する３つの半導体レーザダイオードからなっている。これら半導体レーザダイオードは、同一ＣＡＮパッケージ内に収容されていてもよく、あるいは、独立した３つのＣＡＮパッケージ内にそれぞれ収容され、光ピックアップ６５のベース上に個別に配置されるものであっても良い。光学系は、半導体レーザの構成に応じて適宜、その構成・配置が変更される。

なお、光学系を構成する各部品のうち対物レンズ７０は、ＨＤ ＤＶＤ用レーザ光を適正に光ディスク６１上に収束させ得るよう設計されている。また、光学系には、ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光を使用する際に生じる収差を抑制するための収差補正素子（回折素子、位相補正素子、等）や、ＣＤ用レーザ光を使用する際に対物レンズに対する開口数を制限するための開口数制限素子（液晶シャッター、回折素子、等）が含まれている。

光検出部（受光部）４０は、後述する図２に示すように複数の光検出器４４，８４，５４を有する。それぞれの光検出器４４，８４，５４は、例えば４分割の光検出セルから構成されている。また、それぞれの光検出セル４４ａ乃至４４ｄ、８４ａ乃至８４ｄ、および５４ａ乃至５４ｄは、トラック方向の分割線とラジアル方向の分割線とによって４分割されている。

光ピックアップ６５は、それぞれの光検出器４６，８４，５６の光検出セル４４ａ乃至４４ｄ、８４ａ乃至８４ｄ、および５４ａ乃至５４ｄで検出された信号から、レイヤ判別信号ＬＤ、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ、出力和信号（情報信号）ＲＦを生成する。そして、レイヤ判別信号ＬＤは、レイヤ判別信号処理回路４１に供給される。レイヤ判別信号処理回路４１は、レイヤ判別信号ＬＤに応じてどのレイヤにレーザ光が集光されているかを判別する。レイヤ判別信号処理回路４１によるレイア判別結果は、バス８９を介してＣＰＵ９０に出力される。

また光ピックアップ６５で検出されたフォーカスエラー信号ＦＥは、フォーカシング制御回路８７に供給される。フォーカシング制御回路８７の出力信号ＦＣは、フォーカシング駆動コイル７２に供給される。フォーカシング駆動コイル７２は、供給された出力信号ＦＣに基づいて、レーザ光が光ディスク６１の記録面上に常時ジャストフォーカスするよう対物レンズ７０を駆動制御する。さらにフォーカシング制御回路８７は、フォーカスエラー信号ＦＥの振幅を測定する測定機能を有し、その測定値は、バス８９を介してＣＰＵ９０に出力される。

また光ピックアップ６５で検出されたトラッキングエラー信号ＴＥは、トラッキング制御回路８８に供給される。トラッキング制御回路８８では、このトラッキングエラー信号ＴＥに応じてトラッキング駆動信号を生成する。トラッキング制御回路８８から出力されるトラッキング駆動信号は、対物レンズ７０を光軸と直交する方向へ駆動するトラッキング駆動コイル７１に供給される。トラッキング駆動コイル７１は、供給されたトラッキング駆動信号に基づいて、レーザ光が光ディスク６１の記録面上の所定アドレス位置に照射されるよう対物レンズ７０を駆動制御する。また、トラッキング制御回路８８を介してトラッキングエラー信号ＴＥが、スレッドモータ制御回路６８にも供給される。

以上のようにしてフォーカシング制御およびトラッキング制御がなされることで、光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄの出力和信号、つまり加算器８６ｃ、８６ｄの出力信号を加算する加算器８６ｅの出力和信号ＲＦによって、記録情報に忠実な信号を得ることができる。この出力和信号ＲＦは、データ再生回路７８に供給される。

次に、データ再生回路７８は、ＰＬＬ回路７６からの再生用クロック信号に基づき、読み出された記録データを再生する。さらにデータ再生回路７８は、出力和信号ＲＦの振幅を測定する測定機能を有し、その測定値は、バス８９を介してＣＰＵ９０に出力される。

スレッドモータ制御回路６８は、スレッドモータ６６を制御し、対物レンズ７０が光ピックアップ６５内の中心位置近傍に位置するように光ピックアップ６５の本体を移動させる。

また、モータ制御回路６４、スレッドモータ制御回路６８、変調回路７３、レーザ駆動回路７５、ＰＬＬ回路７６、データ再生回路７８、フォーカシング制御回路８７、トラッキング制御回路８８等は、１つのＬＳＩチップ内に構成することができ、これら回路は、バス８９を介してＣＰＵ９０によって制御される。

ＣＰＵ９０は、インターフェース回路９３を介してホスト装置９４から供給される動作コマンドに従って、この光ディスク記録再生装置を総合的に制御する。またＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９１を作業エリアとして使用し、ＲＯＭ９２に記録された本実施形態に係る処理を含むプログラムに従って、所定の制御を行う。

次に、図２を参照して光検出部４０の詳細な構成を説明する。

光検出部４０は、光検出器８４、サブ光検出器４４，５４によって構成されている。この内、光検出器８４は、例えば４分割の光検出セル８４ａ〜８４ｄから構成されている。光検出器８４の各光検出セル８４ａ〜８４ｄの出力信号は、それぞれ電流／電圧変換用のアンプ８５ａ〜８５ｄを介して加算器８６ａ〜８６ｄに供給される。この加算器８６ａは、光検出セル８４ａと光検出セル８４ｃの出力を加算する。加算器８６ｂは、光検出セル８４ｂと光検出セル８４ｄの出力を加算する。加算器８６ｃは、光検出セル８４ａと光検出セル８４ｄの出力を加算する。加算器８６ｄは、光検出セル８４ｂと光検出セル８４ｃの出力を加算する。加算器８６ａ、８６ｂの出力は、差動アンプＯＰ１に供給される。加算器８６ｃ、８６ｄの出力は、差動アンプＯＰ１に供給される。差動アンプＯＰ１は、加算器８６ａと８６ｂの出力信号の差に応じたフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。このフォーカスエラー信号ＦＥは、フォーカシング制御回路８７に供給される。

すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥは、光検出セル８４ａ乃至８４ｄの出力信号がＡ乃至Ｄとすると、ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）である。

サブ光検出器４４は、例えば４分割の光検出セル４４ａ〜４４ｄから構成されている。光検出器４４の各光検出セル４４ａ〜４４ｄの出力信号は、それぞれ電流／電圧変換用のアンプ４５ａ〜４５ｄを介して加算器４６ａ〜４６ｄに供給される。この加算器４６ａは、光検出セル４４ａと光検出セル４４ｂの出力を加算する。加算器４６ｂは、光検出セル４４ｃと光検出セル４４ｄの出力を加算する。加算器４６ｃは、光検出セル４４ａと光検出セル４４ｄの出力を加算する。加算器４６ｄは、光検出セル４４ｂと光検出セル４４ｃの出力を加算する。

サブ光検出器５４は、例えば４分割の光検出セル５４ａ〜５４ｄから構成されている。光検出器５４の各光検出セル５４ａ〜５４ｄの出力信号は、それぞれ電流／電圧変換用のアンプ５５ａ〜５５ｄを介して加算器５６ａ〜５６ｄに供給される。この加算器５６ａは、光検出セル５４ａと光検出セル５４ｂの出力を加算する。加算器５６ｂは、光検出セル５４ｃと光検出セル５４ｄの出力を加算する。加算器５６ｃは、光検出セル５４ａと光検出セル５４ｄの出力を加算する。加算器５６ｄは、光検出セル５４ｂと光検出セル５４ｃの出力を加算する。

また、加算器４６ａの出力と加算器５６ｂの出力とは、加算器５１ａに供給される。加算器４６ｂの出力と加算器５６ａの出力とは、加算器５１ｂに供給される。さらに、加算器５１ａの出力と加算器５１ｂとの出力とは、差動アンプＯＰ３に供給される。差動アンプＯＰ３は、加算器５１ａと５１ｂの出力信号の差に応じたレイヤ判別信号ＬＤを生成する。このレイヤ判別信号ＬＤは、レイヤ判別信号処理回路４１に供給される。

レイヤ判別信号ＬＤは、光検出セル４４ａ乃至４４ｄの出力信号がＥ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１、光検出セル５４ａ乃至５４ｄの出力信号がＥ２，Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２とすると、
ＬＤ＝(Ｅ１＋Ｆ１)-(Ｈ１＋Ｇ１)、または（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｈ２＋Ｇ２）−（Ｈ１＋Ｇ１＋Ｅ２＋Ｆ２）である。

そして、加算器４６ｃの出力と加算器５６ｃの出力とは、加算器５２ａに供給される。加算器４６ｄの出力と加算器５６ｄの出力とは、加算器５２ｂに出力される。また加算器５２ａの出力と加算器５２ｂの出力とは、差動アンプＯＰ４に供給される。差動アンプＯＰ４は、加算器５２ａと５２ｂの出力信号の差に応じた信号を生成する。差動アンプＯＰ４の出力は、ゲインアンプＯＰ５に供給される。ゲインアンプＯＰ５は、差動アンプＯＰ４の出力にゲインＧをかけた信号を生成する。

差動アンプＯＰ２の出力とゲインアンプＯＰ５との出力は、差動アンプＯＰ６に供給される。差動アンプＯＰ６は、差動アンプＯＰ２とＯＰ５の出力差に応じたトラッキングエラー信号ＴＥを生成する。このトラッキングエラー信号ＴＥは、トラッキング制御回路８８に供給される。

すなわち、トラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−Ｇ｛［（Ｅ１＋Ｈ１）−（Ｆ１＋Ｇ１）］＋［（Ｅ２＋Ｈ２）−（Ｆ２＋Ｇ２）］｝である。

フォーカシング制御回路８７によるフォーカシング制御およびトラッキング制御回路８８によるトラッキング制御がなされることで、光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄの出力和信号、つまり加算器８６ｃ、８６ｄの出力信号を加算する加算器８６ｅの出力和信号ＲＦによって、記録情報に忠実な信号を得ることができる。この出力和信号ＲＦは、データ再生回路７８に供給される。

次に、光ディスク装置の動作を説明する。光ディスクがレーザ光の入射面から順にレイヤＬ０、レイヤＬ１、レイヤＬ３の３層の情報記録層を有する場合について説明する。

まず、半導体レーザダイオード７９から照射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ８０で略平行光に変換される。その後、レーザ光は、回折格子に入射する。回折格子は、光ディスク６１のトラックの接線方向にずれると共にそれぞれ半径方向に反トラック分だけずれた、メインビームの０次光Ｓ１、サブビームの＋１次光Ｓ２、−１次光Ｓ３の３つの光ビームを形成する。３つの光ビームは、ハーフプリズム８１で反射されて１／４波長板７４に入射する。１／４波長板７４は、入射光を円偏光に変換する。円偏光に変換された３つの光ビームは、対物レンズ７０により光ディスク６１の基板（保護層）越しに記録再生の対象となるレイヤＬ０、レイヤＬ１、レイヤＬ２に集光される。

レーザ光をレイヤＬ０、レイヤＬ１、およびレイヤＬ２のいずれかに集光した３つの光ビームは、レイヤＬ０、レイヤＬ１、およびＬ２において反射される。各レイヤにおいて反射された３つの光ビームは、再び光ディスク６１の基板、対物レンズ７０を透過し、１／４波長板７４で往路とは異なる直線偏光に変換された後、ハーフプリズム８１を透過する。ハーフプリズム８１を透過した復路の３つの光ビームは、集光レンズ８２を経て、非点収差センサレンズ８３に入射する。

非点収差センサレンズ８３は、入射光の第１軸における横倍率に対して、第２軸における横倍率を相違させることによって、入射光に非点収差を与えている。ここで、「第１軸」および「第２軸」とは、レーザ光の光軸に垂直でかつ直交する２つの軸として規定される。これにより、レーザ光は、第１軸および第２軸に関して焦点位置が異なる。非点収差センサレンズ８３を出た３つの光ビームは、光検出部４０に入射する。

非点収差が与えられた３つの光ビームは、光検出部４０に入射する手前側（対物レンズ７０側）および奥側（光検出部４０に関して非点収差センサレンズ８３と反対側）で、それぞれ焦点を結ぶ。以下では、光検出部４０の手前側、光検出部４０に入射する前に焦点位置があるレーザ光の軸方向を第１軸方向、光検出部４０の奥側に焦点位置があるレーザ光の軸方向を第２軸方向とする。非点収差センサレンズ８３によって非点収差が与えられたレーザ光のうち、焦点が位置するレイヤから反射した光は、図２に示す光検出器８４上に略円形の集光スポットとなるように調整されている。一方、上述の第１軸方向は光検出セル８４ａと８４ｃとを結ぶ方向に対応し、第２軸方向は光検出セル８４ｄと８４ｂとを結ぶ方向に対応する。

光検出部４０は、各光検出器４４，８４，５４の光検出セル４４ａ〜４４ｄ、５４ａ〜５４ｄ、８４ａ〜８４ｄにおいてレーザ光を検出し、その検出した光量に応じた光量信号を生成する。

光検出部４０は、それらの光量信号のレベルに基づいて演算を行って層判別信号ＬＤを生成し、またフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ等のエラー信号とデータを表す情報信号ＲＦとを生成する。光検出部４０は、少なくとも層判別信号ＬＤに基づいて、レーザ光の焦点が、装填された光ディスク６１のレイヤ０、１およびレイヤ２のいずれの近傍に位置するかを判別する。フォーカシング制御回路８７、トラッキング制御回路８８は、フォーカッシング信号ＦＣおよびトラッキングエラー信号に応じて駆動コイル７１，７２に電流を流し、対物レンズ７０を駆動してフォーカス方向とトラッキング方向に移動する。これにより、対物レンズ７０によって光ディスク６１のレイヤに形成される焦点が、レイヤ上に形成された情報トラックに追従させることができる。

次に、本実施形態の光ディスク装置による層判別処理を説明する。

本実施形態の光ディスク装置による層判別処理は、レイヤ０を判別することを目的としている。その理由は、光ディスク６１が光ディスク装置に装填されたとき、光ディスク６１のＴＯＣエリアのデータを読み出すために、最初にレイヤ０を特定しなければならないからである。また、本層判別処理によれば、レイヤ０のみならず、レイヤ１であっても判別することができる。なお、以下では、光ディスクが対物レンズ（第１の光学系）７０側からレイヤＬ０、レイヤＬ１、およびレイヤＬ２の３層の情報記録層を有している場合について説明する。

図３は、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ０の近傍にあるときの、光検出部４０に入射した各反射光の形状を示す。

光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄには、レイヤＬ０からの反射光により、集光スポットＲ０が形成される。同時に、レイヤＬ１およびレイヤＬ２からの反射光（迷光）により、光強度の小さい別の大きな集光スポットＲ１、Ｒ２が形成される。集光スポットＲ１，Ｒ２は第１軸Ａ１に関して光検出部４０に入射する前に収束している。楕円形状の集光スポットＲ１は、主としてセル４４ｂ、およびセル５４ｄに入射している。また、楕円形状の集光スポットＲ２は、すべてのセルに入射している。

図３では、サブビームの反射光の形状を省略している。本実施形態に基づいて行ったシミュレーションによると、サブビームの反射光が、レイヤ判別信号ＬＤに与える影響は数％であり、サブビームの反射光を考慮しなくても良いことが判明している。

図４は、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ１近傍にあるときの、光検出部４０に入射した各反射光の形状を示す。

光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄには、レイヤＬ１からの反射光により、集光スポットＲ１が形成される。同時に、レイヤＬ０およびレイヤＬ２からの反射光（迷光）により、光強度の小さい別の大きな集光スポットＲ０、Ｒ２が形成される。

集光スポットＲ０は、第２軸Ａ２に関して光検出部４０に入射する前に収束している。また、集光スポットＲ２は、第１軸Ａ１に関して光検出部４０に入射する前に収束している。

楕円形状の集光スポットＲ０は、主としてセル４４ｃ、およびセル５４ａに入射している。また、楕円形状の集光スポットＲ２は、主としてセル４４ｂ、およびセル５４ｄに入射している。なお、集光スポットＲ０の形状は、集光スポットＲ２の形状を９０゜回転させた形になっている。

図５は、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ２近傍にあるときの、光検出部４０に入射した各反射光の形状を示す。

光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄには、レイヤＬ２からの反射光により、集光スポットＲ２が形成される。同時に、レイヤＬ０およびレイヤＬ１からの反射光（迷光）により、光強度の小さい別の大きな集光スポットＲ０、Ｒ１が形成される。集光スポットＲ０およびＲ１は、第２軸Ａ２に関して光検出部４０に入射する前に収束している。楕円形状の集光スポットＲ１は、主としてセル４４ｃ、およびセル５４ａに入射している。また、楕円形状の集光スポットＲ０は、すべてのセルに入射している。

上述したように、判別信号ＬＤは、
ＬＤ＝（Ｅ１＋Ｆ１）-（Ｈ１＋Ｇ１）、または（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｈ２＋Ｇ２）−（Ｈ１＋Ｇ１＋Ｅ２＋Ｆ２）である。

レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ０にある図３の例では、ＬＤ＞０となる。また、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ１にある図４の例では、ＬＤ＝０となる。また、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ２にある図５の例では、ＬＤ＜０となる。

図６は、３層ディスクにおける対物レンズ７０の変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を測定した結果を示す。

対物レンズ７０の位置を変位させた時のフォーカスエラー信号ＦＥは、焦点が各レイヤに近づき、ジャストフォーカスしてやがて離れる過程の信号を示し、焦点の情報記録層上での収束状態に対応する形状、いわゆるＳ字形状が出現する。Ｓ字形状の範囲中、フォーカスエラー信号ＦＥの第１のゼロクロス点（図６の左側）がレイヤＬ０の収束位置、第２のゼロクロス点（図６の中央）がレイヤＬ１の収束位置、第３のゼロクロス点（図６の右側）がレイヤＬ２の収束位置である。

対物レンズ７０が、光ディスク６１から十分離れた位置から光ディスク６１に近づくにつれて、フォーカスエラー信号ＦＥにはまずレイヤＬ０のＳ字形状が出現し、次にレイヤＬ１のＳ字形状が出現し、最後にレイアＬ２のＳ字形状が出現する。ただし、これは理想的な条件の下での検出結果であり、光ディスク６１が面ぶれのある状態で回転している時には、出現したＳ字形状がどのレイヤに起因して得られたかを判別できない。

そこで本実施形態では、上述の層判別信号ＬＤを利用する。焦点がレイヤＬ０の近傍に存在するとき、層判別信号ＬＤのレベルは“正”である。また、焦点がレイヤＬ１の近傍に存在するとき、層判別信号ＬＤのレベルはほぼ“０”である。また、焦点がレイヤＬ２の近傍に存在するとき、層判別信号ＬＤのレベルは“負”である。

フォーカスエラー信号ＦＥのゼロクロス点付近では、焦点はレイヤＬ０、レイヤＬ１、およびレイヤＬ２の何れかのレイヤの近傍に位置する。すると、レイヤ判別信号処理回路４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの第１のジャストフォーカス点（ＦＥ＝０であるゼロクロス点付近）で層判別信号ＬＤのレベルが“正”であれば焦点がレイヤ０の近傍に存在すると判別することができる。また、レイヤ判別信号処理回路４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの第２のジャストフォーカス点（ＦＥ＝０であるゼロクロス点付近）で層判別信号ＬＤのレベルがほぼ“０”であれば焦点がレイヤ１の近傍に存在すると判別することができる。また、レイヤ判別信号処理回路４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの第３のジャストフォーカス点（ＦＥ＝０であるゼロクロス点付近）で層判別信号ＬＤのレベルが“負”であれば焦点がレイヤ２の近傍に存在すると判別することができる。

これを実現するために、レイヤ判別信号処理回路４１は、層判別信号ＬＤとフォーカシング制御回路８７からのフォーカシング信号ＦＣとを比較することにより、フォーカスエラー信号ＦＥの波形中に出現したＳ字形状がいずれのレイヤに基づくかを容易に判別することができる。また、層判別信号ＬＤを用いることにより、フォーカス制御を行う前の段階で、フォーカス制御を行うべきレイヤを判別できるので、ドライブ起動時のいわゆる待機状態から実際の記録再生を行うまでの時間を格段に短縮できる。

次に、２層の情報記録層を有する光ディスクの場合の、反射光および層判別信号ＲＥについて説明する。

図７は、２層の情報記録層を有する光ディスクの場合の、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ０近傍にあるときの、光検出部４０に入射した各反射光の形状を示す。

光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄには、レイヤＬ０からの反射光により、集光スポットＲ０が形成される。同時に、レイヤＬ１からの反射光（迷光）により、光強度の小さい別の大きな集光スポットＲ１が形成される。集光スポットＲ１は第１軸Ａ１に関して光検出部４０に入射する前に収束している。楕円形状の集光スポットＲ１は、主として光検出セル４４ｂ、および光検出セル５４ｄに入射している。また、集光スポットＲ０は、すべてのセルに入射している。

図８は、２層の情報記録層を有する光ディスクの場合の、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ１近傍にあるときの、光検出部４０に入射した各反射光の形状を示す。

光検出器８４の光検出セル８４ａ〜８４ｄには、レイヤＬ１からの反射光により、集光スポットＲ１が形成される。同時に、レイヤＬ０からの反射光（迷光）により、光強度の小さい別の大きな集光スポットＲ０が形成される。集光スポットＲ０は、第２軸Ａ２に関して光検出部４０に入射する前に収束している。楕円形状の集光スポットＲ０は、主としてセル４４ｃ、およびセル５４ａに入射している。また、集光スポットＲ１は、すべてのセルに入射している。

上述したように、判別信号ＬＤは、
ＬＤ＝(Ｅ１＋Ｆ１)-(Ｈ１＋Ｇ１)、または（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｈ２＋Ｇ２）−（Ｈ１＋Ｇ１＋Ｅ２＋Ｆ２）である。

レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ０にある図７の例では、ＬＤ＞０となる。また、レーザ光の焦点が光ディスク６１のレイヤＬ１にある図８の例では、ＬＤ＜０となる。

図９は、２層の情報記録層を有する光ディスクの場合の、対物レンズ７０の変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を測定した結果を示す。

対物レンズ７０の位置を変位させた時のフォーカスエラー信号ＦＥは、焦点が各レイヤに近づき、ジャストフォーカスしてやがて離れる過程の信号を示し、焦点の情報記録層上での収束状態に対応する形状、いわゆるＳ字形状が出現する。Ｓ字形状の範囲中、フォーカスエラー信号ＦＥの第１のゼロクロス点（図９の左側）がレイヤＬ０の収束位置、第２のゼロクロス点（図９の右側）がレイヤＬ１の収束位置である。

対物レンズ７０が、光ディスク６１から十分離れた位置から光ディスク６１に近づくにつれて、フォーカスエラー信号ＦＥにはまずレイヤＬ０のＳ字形状が出現し、次にレイヤＬ１でのＳ字形状が出現する。ただし、これは理想的な条件の下での検出結果であり、光ディスク６１が面ぶれのある状態で回転している時には、出現したＳ字形状がどのレイヤに起因して得られたかを判別できない。

そこで本実施形態では、上述の層判別信号ＬＤを利用する。すなわち、焦点がレイヤＬ０の近傍に存在するとき、層判別信号ＬＤのレベルは“正”である。また、焦点がレイヤＬ１の近傍に存在するとき、層判別信号ＬＤのレベルは“負”である。

フォーカスエラー信号ＦＥのゼロクロス点付近では、焦点はレイヤＬ０、およびレイヤＬ１の何れかのレイヤの近傍に位置する。すると、レイヤ判別信号処理回路４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの第１のジャストフォーカス点（ＦＥ＝０であるゼロクロス点付近）で層判別信号ＬＤのレベルが“正”であれば焦点がレイヤ０の近傍に存在すると判別することができる。また、レイヤ判別信号処理回路４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの第２のジャストフォーカス点（ＦＥ＝０であるゼロクロス点付近）で層判別信号ＬＤのレベルが“負”であれば焦点がレイヤ１の近傍に存在すると判別することができる。

これを実現するために、レイヤ判別信号処理回路４１は、層判別信号ＬＤとフォーカシング制御回路４１からのフォーカシング信号ＦＣとを比較することにより、フォーカスエラー信号ＦＥの波形中に出現したＳ字形状がいずれのレイヤＬ０又はＬ１に基づくかを容易に判別することができる。また、層判別信号ＬＤを用いることにより、フォーカス制御を行う前の段階で、フォーカス制御を行うべきレイヤを判別できるので、ドライブ起動時のいわゆる待機状態から実際の記録再生を行うまでの時間を格段に短縮できる。

図１０は、１層の情報記録層だけ持つ光ディスクの場合の、対物レンズ７０の変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を測定した結果を示す。フォーカスエラー信号ＦＥのゼロクロス点がレイヤＬ０の収束位置であり、層判別信号ＬＤのゼロを検出すれば良い。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係わる光ディスク装置の構成を示すブロック図。 図１に示す光ディスク装置の光検出部、および光検出部から出力された信号を処理する回路の構成を示すブロック図。 レーザ光の焦点が３層光ディスクのレイヤＬ０近傍にあるときの、光検出部に入射した各反射光の形状を示す図。 レーザ光の焦点が３層光ディスクのレイヤＬ１近傍にあるときの、光検出部に入射した各反射光の形状を示す図。 レーザ光の焦点が３層光ディスクのレイヤＬ２近傍にあるときの、光検出部に入射した各反射光の形状を示す図。 ３層光ディスクの場合の対物レンズの変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を計算した結果を示す図。 レーザ光の焦点が２層光ディスクのレイヤＬ０近傍にあるときの、光検出部に入射した各反射光の形状を示す図。 レーザ光の焦点が２層光ディスクのレイヤＬ１近傍にあるときの、光検出部に入射した各反射光の形状を示す図。 ２層光ディスクの場合の対物レンズの変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を計算した結果を示す図。 １層光ディスクの場合の対物レンズの変位量（横軸）に対して、フォーカスエラー信号ＦＥと層判別信号ＬＤ（縦軸）の変化を計算した結果を示す図。

符号の説明

２０…信号処理回路，２１…サーボ制御回路，４０…光検出部，４１…レイヤ判別信号処理回路，４４…サブ光検出器，４４ａ〜４４ｄ…光検出セル，５４…サブ光検出器，５４ａ〜５４ｄ…光検出セル，６１…光ディスク，６３…スピンドルモータ，６４…モータ制御回路，６５…光ピックアップ，６６…スレッドモータ，６７…駆動コイル，６８…スレッドモータ制御回路，６９…速度検出回路，７０…対物レンズ，７１．７２…駆動コイル，７１…駆動コイル，７２…フォーカシング駆動コイル，７３…変調回路，７４…１／４波長板，７５…レーザ駆動回路，７６…ＰＬＬ回路，７８…データ再生回路，７９…半導体レーザダイオード，８０…コリメータレンズ，８１…ハーフプリズム，８２…集光レンズ，８３…非点収差センサレンズ，８４…光検出器，８４ａ〜８４ｄ…光検出セル，８７…フォーカシング制御回路，８８…トラッキング制御回路，８９…バス，９０…ＣＰＵ，９１…ＲＡＭ，９２…ＲＯＭ，９３…インターフェース回路，９４…ホスト装置

Claims (4)

1. 複数のレイヤを有する光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクから反射されたレーザ光を検出する１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器からなる光検出部と、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号からフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成回路と、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号、および前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成回路と、
   前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からレイヤ判別信号を生成し、前記レイヤ判別信号と前記フォーカスエラー信号とにより前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定するレイヤ判別信号処理回路と、
   を備え、
   前記光ディスクがレイヤ０およびレイヤ１で構成される場合、前記レイヤ判別信号処理回路は、前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別することを特徴とする光ディスク装置。
2. 複数のレイヤを有する光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクから反射されたレーザ光を検出する１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器からなる光検出部と、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号からフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成回路と、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号、および前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成回路と、
   前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からレイヤ判別信号を生成し、前記レイヤ判別信号と前記フォーカスエラー信号とにより前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定するレイヤ判別信号処理回路と、
   を備え、
   前記光ディスクがレイヤ０、レイヤ１、およびレイヤ２で構成される場合、前記レイヤ判別信号処理回路は、前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号がほぼ“０”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別し、前記フォーカスエラー信号が第３のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ２に前記焦点が存在すると判別することを特徴とする光ディスク装置。
3. レイヤ０およびレイヤ１で構成される光ディスクにレーザ光を照射し、
   前記光ディスクから反射されたレーザ光を１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器によって検出し、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号からフォーカスエラー信号を生成し、前記メイン光検出器から出力された光検出信号と前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からトラッキングエラー信号を生成し、
   前記フォーカスエラー信号と、前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号から生成されたレイヤ判別信号とにより、前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定する時、
   前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、
   前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別する
   ことを特徴とする光ディスク装置のレイヤ判別方法。
4. レイヤ０、レイヤ１、およびレイヤ２で構成される光ディスクにレーザ光を照射し、
   前記光ディスクから反射されたレーザ光を１対のサブ光検出器と、この１対のサブ光検出セル間に設けられたメイン光検出器によって検出し、
   前記メイン光検出器から出力された光検出信号からフォーカスエラー信号を生成し、前記メイン光検出器から出力された光検出信号と前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号からトラッキングエラー信号を生成し、
   前記フォーカスエラー信号と、前記１対のサブ光検出器から出力された光検出信号から生成されたレイヤ判別信号とにより、前記レーザ光の焦点がいずれのレイヤに位置しているかを判定する時、
   前記フォーカスエラー信号が第１のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“正”であれば前記レイヤ０に前記焦点が存在すると判別し、
   前記フォーカスエラー信号が第２のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号がほぼ“０”であれば前記レイヤ１に前記焦点が存在すると判別し、
   前記フォーカスエラー信号が第３のジャストフォーカス点であり前記レイヤ判別信号が“負”であれば前記レイヤ２に前記焦点が存在すると判別する
   ことを特徴とする光ディスク装置のレイヤ判別方法。

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