JP4257049B2 - 多層ディスク記録再生装置およびフォーカスジャンプ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層光ディスクに情報を記録し、又は、記録された情報を再生するための記録再生装置の技術分野に属し、特に多層光ディスクの複数の層間で光ピックアップによる情報記録／読取位置を移動させる際のフォーカス制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＤＶＤなど、近年の高密度化された光ディスクでは、複数の記録層を有するいわゆる多層ディスクが知られている。このような多層ディスクから記録情報を再生し、又は多層ディスクに情報を記録する際、光ピックアップによる情報の再生／記録位置を多層間で切り換える必要がある。例えば２層ディスクの場合、１層目から２層目に再生位置を切り換えるときには、光ピックアップに含まれる対物レンズの焦点位置（即ち、レーザ光のスポット位置）を１層目から２層目へと移動させる（これを、「フォーカスジャンプ」と呼ぶ。）。
【０００３】
光ディスクを再生する際に生じうる問題として球面収差の問題が知られている。球面収差は、多くの場合、光ディスクの保護層（「カバー層」とも呼ばれる。）の厚さの設計値からのずれやディスク面内における厚さムラにより生じるものであり、光ディスクから反射される戻り光を歪ませるので、情報の正しい記録再生ができなくなるという問題を生じさせる。
【０００４】
ＤＶＤの場合、ＤＶＤ再生装置に使用される光ピックアップの対物レンズの開口数（NA:Numerical Aperture）は約０．６であり、２層ＤＶＤの層間距離は約５５μｍである。これらの値は、規格上保護層の厚さが原因で生じる球面収差が十分に小さくなるように決定されているので、ＤＶＤにおいては球面収差の問題は生じない。よって、多層ディスクを再生するためのＤＶＤ再生装置においては、複数の層間でフォーカスジャンプを行う場合でも、球面収差は特に問題とならなかった。
【０００５】
しかし、今後さらに光ディスクが高密度化し、対物レンズの開口数が高くなると、球面収差の影響が大きくなることが予想される。現実には、光ディスクの高密度化に伴って開口数が０．８という対物レンズを使用することが検討されており、球面収差は対物レンズの開口数の増加に伴って増大するので、そのような高密度ディスクにおいては、球面収差の影響によりフォーカスエラー信号に歪みが生じるため、安定したフォーカスジャンプが実現できないという問題が生じる。
【０００６】
この種の問題を解決するために、球面収差を補正するための機構を設ける提案がなされている。例えば、特開２０００−１３１６０３号公報では、ＮＡ＝０．８という高開口数の対物レンズを使用する場合に発生する収差を補正するため、組み合わせレンズにより構成される補正機構を光ピックアップに設けることが提案されている。
【０００７】
また、特開平１０−２６９６１１号公報では、高記録密度の多層光ディスクの再生装置において、液晶を利用した収差補正手段を光ピックアップに設けることが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように球面収差の補正機構を利用すると、ある記録層から別の記録層へフォーカスジャンプを行う際に、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構の両者を同時に制御してフォーカスジャンプを行う必要が生じる。例えば、第１記録層から第２記録層へフォーカスジャンプを行う場合、フォーカスアクチュエータを駆動してレーザ光スポットの焦点位置を第１記録層上から第２記録層上に移動することに加えて、球面収差補正機構を駆動して第２記録層に対する球面収差の補正を行う必要がある。
【０００９】
しかし、フォーカスアクチュエータは、一般的にボイスコイル型など比較的軽量で応答速度が早いように設計されているのに対し、球面収差補正機構は、上記公報の組み合わせレンズの場合でも液晶を利用する場合でも、応答速度はフォーカスアクチュエータに比べて１０倍程度遅く設計されている。よって、例えばフォーカスジャンプの指示を受け取った後、同時にフォーカスアクチュエータと球面収差補正機構のジャンプ動作を開始したとすると、球面収差補正機構の動作がフォーカスアクチュエータの動作に間に合わなくなる。その結果、球面収差補正機構が第２記録層に対して未だ機能していない（即ち、球面収差が発生している）状態で、フォーカスアクチュエータが第２記録層に対してフォーカスしようとするので、フォーカスエラー信号に歪みが生じ、フォーカスジャンプ動作が不安定になる、又は、フォーカスジャンプに失敗するという問題が生じうる。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、開口数の高い対物レンズを使用して高密度多層ディスクを再生する際にも、安定したフォーカスジャンプを行うことを可能とすることを課題とする。
【００１１】
本発明の１つの観点によれば、複数の記録層を有する多層ディスクに情報を記録し、又は、多層ディスクから情報を再生する多層ディスク記録再生装置において、光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、前記多層ディスクからの戻り光を受光して、電気信号を出力するフォトディテクタと、前記電気信号に基づいて、記録情報の再生信号又は制御信号を生成する手段と、前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ前記光スポットを移動させるフォーカスジャンプ動作を行う際に、前記球面収差補正機構による補正開始よりも遅れて前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記再生信号又は制御信号の振幅変化に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００１２】
上記のように構成された多層ディスク記録再生装置によれば、光源からのレーザ光が対物レンズにより多層ディスクの記録面上に集光され、情報の記録又は再生が行われる。対物レンズは、フォーカスアクチュエータにより移動され、レーザ光が記録層上で合焦状態の光スポットを形成するような制御が行われる。また、多層ディスクにより生じる球面収差を補正するための球面収差補正機構が設けられる。フォーカスジャンプ動作時には、まず、球面収差補正機構の移動が先に開始され、その後フォーカスアクチュエータの移動が行われる。球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置に移動するのに要する時間は、フォーカスアクチュエータが光スポットを第１の記録層から第２の記録層へ移動させるのに要する時間に比べてかなり長いため、球面収差補正機構を先に動作させてから、フォーカスアクチュエータの移動を行うことにより、正しくフォーカスジャンプを行うことが可能となる。
また、多層ディスクからの戻り信号に対応する電気信号から、ＲＦ信号などの記録情報の再生信号、又はトラッキングエラー信号、ウォブル信号などの制御信号が生成される。球面収差補正機構による球面収差の補正が不十分になるとそれらの信号の振幅は減少するので、それらの信号の振幅を監視することにより、球面収差補正機構の移動量を判定し、適当なタイミングでフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。
【００２３】
上記の多層ディスク記録再生装置の他の一態様では、前記球面収差補正機構は、光軸上に並設された複数のレンズと、前記複数のレンズの少なくとも１つを前記光軸方向に移動させる移動機構と、前記移動機構を駆動する駆動モータと、を備えるように構成することができる。
【００２４】
上記の多層ディスク記録再生装置のさらに他の一態様では、上記の多層ディスク記録再生装置において、駆動モータはステップモータであり、前記制御手段は、前記ステップモータにパルス列を入力することにより前記移動機構を駆動する手段と、前記ステップモータに入力したパルス数に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する手段と、を備える。
【００２５】
この態様によれば、ステップモータに入力したパルス数により、球面収差補正機構の移動量を制御することができ、特別な位置センサなどが不要となる。
【００２６】
上記の多層ディスク記録再生装置のさらに他の一態様では、前記球面収差補正機構は、各々が独立に制御可能な複数の液晶部分を有する液晶パネルと、前記複数の液晶部分を独立に駆動する制御回路と、を備え、複数の液晶部分に独立に電圧を印加することにより前記複数の液晶部分の屈折率を制御して球面収差を補正するように構成することができる。
【００２７】
本発明の他の観点によれば、光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、を備える多層ディスク記録再生装置により、前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ光スポットを移動させるフォーカスジャンプ方法において、フォーカスジャンプを行うタイミングが到来したときに、まず、前記球面収差補正機構の第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置への移動を開始する工程と、前記球面収差補正機構の移動開始より遅れて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有する。
また、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程は、前記多層ディスクからの戻り光に基づいて生成される記録情報の再生信号又は制御信号の振幅を検出する工程と、前記振幅が、前記球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置と第２の記録層に対応する位置との略中間に位置するときに得られる振幅と一致したときに、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有する。
【００２８】
上記のフォーカスジャンプ方法によれば、フォーカスジャンプ動作時には、まず、球面収差補正機構の移動が先に開始され、その後フォーカスアクチュエータの移動が行われる。球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置に移動するのに要する時間は、フォーカスアクチュエータが光スポットを第１の記録層から第２の記録層へ移動させるのに要する時間に比べてかなり長いため、球面収差補正機構を先に動作させてから、フォーカスアクチュエータの移動を行うことにより、正しくフォーカスジャンプを行うことが可能となる。
また、多層ディスクからの戻り信号に対応する電気信号から、ＲＦ信号などの記録情報の再生信号、又はトラッキングエラー信号、ウォブル信号などの制御信号が生成される。球面収差補正機構による球面収差の補正が不十分になるとそれらの信号の振幅は減少するので、それらの信号の振幅を監視することにより、球面収差補正機構の移動量を判定し、適当なタイミングでフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４０】
［１］装置構成
図１に、本発明の実施形態にかかる光ディスク記録再生装置に使用される光ピックアップの光学系の構成を示す。図１において、レーザ光源６から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を通過した後、球面収差補正機構３４を通って対物レンズ５で集光され、多層ディスクである光ディスク８の情報記録面に照射される。また、光ディスク８の情報記録面から反射された戻り光は、対物レンズ５、球面収差補正機構３４、偏光ビームスプリッタ２を通り、集光レンズ７を介してフォトディテクタ２０上に照射される。
【００４１】
球面収差補正機構３４は、例えば図示のように、正レンズ３と負レンズ４とを含む１組の組み合わせレンズにより構成される。正レンズ３と負レンズ４は光軸方向に移動可能であり、両者の相対的位置によって正又は負の球面収差を発生することにより、光ディスクの保護層の厚さの誤差、ムラなどにより生じる球面収差をキャンセルする。
【００４２】
図２に、本発明の光ディスク記録再生装置のフォーカス制御系の構成を示す。図２において、フォトディテクタ２０、Ｉ−Ｖ変換器２１、フォーカスエラー生成回路２２、位相補償器２３、ループスイッチ１４、駆動回路１５及びフォーカスアクチュエータ１６がフォーカスサーボループを構成する要素であり、これらに、図１に示したレーザ光源６から光ディスク８へ至り、光ディスク８で反射されてフォトディテクタ２０へ至るレーザ光の経路を含めて、フォーカスサーボループが形成される。
【００４３】
また、球面収差の補正のための要素として、補正制御部３２、駆動回路３３、球面収差補正機構３４及び位置センサ２７が含まれている。さらに、フォーカスジャンプを行うための要素として、タイミングコントローラ１０、ジャンプパルス発生器１２及びジャンプパルス発生器３１が含まれている。また、トラッキングエラー信号生成回路２５、ＲＦ信号生成回路２４及びウォブル信号生成回路２６は、それらの本来の用途に使用されるのはもちろんであるが、それに加え、本発明の実施形態においてはフォーカスアクチュエータ１６乃至は球面収差補正機構３４を動作させるタイミングを決定するためにも使用される。なお、その詳細は後述する。
【００４４】
次に、各要素の動作について説明する。
【００４５】
フォトディテクタ２０は、光ディスク８からの戻り光を受光し、その光量に対応する電流をＩ−Ｖ変換器２１へ供給する。Ｉ−Ｖ変換器２１は、電流値に応じた電気信号を生成し、フォーカスエラー生成回路２２、トラッキングエラー生成回路２５、ＲＦ信号生成回路２４、及びウォブル信号生成回路２６へ供給する。
【００４６】
フォーカスエラー生成回路２２は、例えば既知の非点収差法などによりフォーカスエラー信号Ｓ3を生成し、位相補償器２３に供給する。位相補償器２３は、フォーカスエラー信号Ｓ3の位相を補正し、補正後の信号をループスイッチ１４へ供給する。
【００４７】
一方、ＲＦ信号生成回路２４は、Ｉ−Ｖ変換器２１の出力から、フォトディテクタ２０へ入射する戻り光の総和を示すＲＦ信号Ｓ４を生成し、タイミングコントローラ１０へ供給する。トラッキングエラー信号生成回路２５は、同様にＩ−Ｖ変換器の出力から、プッシュプル法などの既知の手法を利用してトラッキングエラー信号Ｓ５を生成し、タイミングコントローラ１０へ供給する。また、ウォブル信号生成回路２６は、書き換え可能型光ディスクの未記録ディスクに予め形成されたガイドグルーブのウォブリングを検出し、ウォブル信号Ｓ６を生成してタイミングコントローラ１０へ供給する。
【００４８】
なお、図２においては図示を省略しているが、これらの信号Ｓ４〜Ｓ６はコントローラ１０へ供給される他、それぞれ対応する信号処理部へ供給される。即ち、ＲＦ信号Ｓ４は信号再生系へ送られ、トラッキングエラー信号Ｓ５及びウォブル信号Ｓ６は、トラッキング制御系及び時間軸制御系に送られる。
【００４９】
ループスイッチ１４は、光ピックアップが光ディスク８の記録信号を再生している状態又は情報を記録している状態ではオン状態となり、位相補償器２３の出力信号を駆動回路１５へ供給する。これにより、上記のフォーカスサーボがクローズされ、サーボ制御動作によってレーザ光が合焦状態で光ディスク８上にビームスポットを形成し、情報の読み書きを行う。一方、フォーカスジャンプのときには、ループスイッチ１４はオフとされてフォーカスサーボがオープンされ、ジャンプパルス発生器１２から出力されるジャンプ信号Ｓ９が駆動回路１５へ供給される。これにより、駆動回路１５はレーザ光が別の記録層上で焦点を結ぶようにフォーカスアクチュエータ１６を駆動する。そして、ジャンプ後の記録層において、ループスイッチ１４は再びオンとなり、フォーカスサーボがクローズされて、ジャンプ後の記録層におけるフォーカス状態を確立する。
【００５０】
駆動回路１５は、ループスイッチ１４がオンのとき（即ち、フォーカスサーボはクローズ）ループスイッチ１４を介して入力されるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスアクチュエータ１６を駆動し、レーザ光のスポットを光ディスクの対象となる記録層上にフォーカスさせる。また、駆動回路１５は、ループスイッチ１４がオフのとき（即ち、フォーカスサーボはオープン）、ジャンプパルス発生器１２から供給されるジャンプパルスに従ってレーザ光のスポットを別の記録層へ移動させるようにフォーカスアクチュエータ１６を駆動する。
【００５１】
一方、球面収差補正機構側の駆動回路３３は、光ディスク８からの通常の情報再生時には、収差検出部３０から補正制御部３２を通じて入力される収差検出信号に基づいて、球面収差補正機構３４を駆動する。収差検出部３０は、例えばＲＦ信号などの再生信号から球面収差成分の大きさ及び方向を検出して収差検出信号を生成して補正制御部３２を通じて駆動回路３３へ供給し、駆動回路３３は収差検出信号に基づいて、球面収差をキャンセルするように球面収差補正機構３４を駆動する。
【００５２】
１つの実施例では、球面収差補正機構３４は図１に示すように１組の組み合わせレンズ３及び４により構成され、収差検出部３０からの収差検出信号に基づいて、レンズ３及びレンズ４の一方又は両方を光軸方向に移動させてレンズ３とレンズ４の間の距離を調整することにより、球面収差をキャンセルする。
【００５３】
また、フォーカスジャンプ時には、ＣＰＵ１から生成される切換信号Ｓ２を参照して、補正制御部３２はジャンプパルス発生器３１が生成するジャンプパルスを駆動回路３３へ供給する。駆動回路３３は、ジャンプパルスに基づいて、球面収差補正機構３４を構成するレンズ３及び／又はレンズ４を光軸方向に移動する。フォーカスジャンプが完了すると、補正制御部３２は再び収差検出部３０から出力される収差検出信号を駆動回路３３へ供給するようになる。
【００５４】
ＣＰＵ１は、フォーカスジャンプ命令を受け取り、フォーカスジャンプ指示信号Ｓ８をタイミングコントローラ１０へ供給する。タイミングコントローラ１０は、フォーカスアクチュエータ側のジャンプパルス発生器１２へフォーカストリガ信号Ｓfcを入力し、球面収差補正機構側のジャンプパルス発生器３１へ補正トリガ信号Ｓacを入力する。なお、フォーカスジャンプ命令は、例えば図示しない入力手段によりユーザが光ディスク上の再生位置のジャンプを指示した場合に、入力手段からＣＰＵ１へ送られる。また、記録情報の連続的な再生中に、再生位置がある記録層から別の記録層へ移動するような場合も、ＣＰＵ１がフォーカスジャンプを行うことを認識し、タイミングコントローラ１０へフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を入力する。
【００５５】
また、ＣＰＵ１は、フォーカスアクチュエータ１６及び球面収差補正機構３４によりレーザ光スポットを移動する方向を示す方向指示信号Ｓ１をジャンプパルス発生器１２及び１７に供給する。方向指示信号Ｓ１は、例えば２層ディスクの場合には、第１記録層から第２記録層へのジャンプか、第２記録層から第１記録層へのジャンプかを識別する信号となる。
【００５６】
また、ＣＰＵ１は、フォーカスアクチュエータ１６を含むフォーカスサーボループの開閉を制御するための切換信号Ｓ２を生成し、ループスイッチ１４へ供給する。ＣＰＵ１は、通常の記録／再生時には、ループスイッチ１４をオンとし、フォーカスジャンプ時にはループスイッチ１４をオフとするように切換信号Ｓ２を生成する。
【００５７】
また、この切換信号Ｓ２は、補正制御部３２にも送られる。補正制御部３２は、切換信号Ｓ２を参照し、フォーカスジャンプ時にはジャンプパルス発生器３１からのジャンプパルス信号を駆動回路３３へ供給し、それ以外の通常の記録／再生時には収差検出部３０からの収差検出信号に基づいて駆動回路３３を制御して球面収差をキャンセルする。
【００５８】
位置センサ２７は、球面収差補正機構３４の移動量を検出し、タイミングコントローラ１０へ送る。タイミングコントローラ１０は、この移動量を利用して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することになるが、その詳細は後述する。
【００５９】
［２］フォーカスジャンプ方法
次に、本発明によるフォーカスジャンプ方法の基本的原理を説明する。前述のように、ＮＡ＝０．８程度の高開口数の対物レンズを使用する光ディスク記録再生装置においては、球面収差の影響を防止するために、球面収差補正機構が設けられる。よって、多層ディスクの層間ジャンプを行う場合には、レーザ光のスポットをある記録層から別の記録層へジャンプさせるためにフォーカスアクチュエータを移動させるのみならず、球面収差補正機構も移動後の記録層に対応する位置に移動させる必要がある。しかし、フォーカスアクチュエータは比較的応答が早く、ジャンプパルスを与えると迅速に移動するが、球面収差補正機構は応答が遅いため、ジャンプパルスを与えてからジャンプ後の記録層に対応する位置に移動するまでに時間がかかる。よって、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構の移動を同時に開始すると、球面収差補正機構が未だジャンプ前の記録層から移動していない状態でフォーカスサーボ動作が開始するため、球面収差の影響を大きく受けてフォーカスエラー信号が歪んでしまい、正しいフォーカスサーボを行えない。
【００６０】
この例を図３に示す。図３は光ピックアップが多層ディスクの第１記録層から第２記録層にジャンプする際の図２に示すフォーカスサーボ系各部の信号波形を示す。ＣＰＵ１はフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８をタイミングコントローラ１０に与えるとともに、ループ選択信号Ｓ２を出力してフォーカスサーボループをオープンする。また、フォーカスサーボループをオープンにするのと同時に、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcと補正トリガ信号Ｓacを出力し、フォーカスアクチュエータ１６と球面収差補正機構３４を駆動し始める。
【００６１】
一度オープンしたフォーカスサーボループを選択信号Ｓ2によりクローズした時刻t1付近においては、フォーカス位置、即ちレーザ光の焦点位置はほぼ第２記録層に至っているが、球面収差補正機構の位置は第１記録層に対応する位置からほとんど移動していない。これは、フォーカスアクチュエータに比べて、球面収差補正機構は応答が遅く、第１記録層から第２記録層への移動に時間を要するからである。その結果、時刻ｔ１以降のフォーカスエラー信号Ｓ３が乱れ、フォーカス位置も第２記録層上に安定することができなくなっている。
【００６２】
このような点に鑑み、本発明では、フォーカスジャンプ時に、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを同時に移動開始するのではなく、球面収差補正機構の移動を先に開始し、球面収差補正機構がある程度移動した状態でフォーカスアクチュエータの移動を開始することとした。こうすることにより、球面収差補正機構が第２記録層に対応する位置に向かってある程度進んだ状態でフォーカスアクチュエータが第２記録層へ移動するので、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に位置した時点では球面収差の影響は既に少なくなっており、フォーカスエラー信号が球面収差の影響を受けて歪むことがない。よって、第２記録層へ移動した後のフォーカスサーボが安定化される。
【００６３】
この様子を図４に示す。図４からわかるように、タイミングコントローラ１０は時刻ｔ0で補正トリガ信号Ｓacをジャンプパルス発生器３１に供給し、球面収差補正機構３４の第１記録層対応位置から第２記録層対応位置への移動を開始させる。そして、球面収差補正機構３４の移動開始から所定時間Ｔが経過した後、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcをジャンプパルス発生器１２へ供給し、フォーカスアクチュエータ１６の第１記録層から第２記録層への移動を開始させる。フォーカスサーボループがクローズされる時刻ｔ2あたりでは、球面収差補正機構は第２記録層へ近づいており、フォーカスアクチュエータ３４も第２記録層側へほぼ移動している（フォーカス位置信号を参照）。よって、フォーカスサーボループをクローズした後も、フォーカスエラー信号Ｓ３はＳ字を描き、正しくフォーカスサーボが進行する。その結果、図４のフォーカス位置グラフにより示されるように、フォーカス位置も安定する。
【００６４】
このように、本発明では、フォーカスジャンプ時に、まず球面収差補正機構の移動を開始し、球面収差補正機構の移動がある程度進んだ状態でフォーカスアクチュエータの移動を開始することにより、移動後のフォーカスサーボを安定化させることができる。
【００６５】
次に、フォーカスアクチュエータの移動を開始する時期の決め方について検討する。球面収差補正機構３４の移動開始に対するフォーカスアクチュエータ１６の移動開始の遅れ時間Ｔは、球面収差補正機構３４が第１記録層から第２記録層へ移動するのに要する時間の１／２程度とするのが好ましい。この理由は、フォーカスアクチュエータ１６の移動開始が球面収差補正機構３４の移動開始後あまり早すぎると、前述のように球面収差補正機構が第１記録層上にある状態でフォーカスアクチュエータが第２記録層に対するフォーカスサーボを開始することになるので、フォーカスサーボが安定しないことになる。一方、フォーカスアクチュエータ１６の移動開始が球面収差補正機構３４の移動開始後あまり遅すぎると、球面収差補正機構３４が第２記録層に対応する位置に近づいたにもかかわらずフォーカスアクチュエータ１６は未だ第１記録層上にあることになり、フォーカスジャンプ以前にフォーカスアクチュエータ１６の動作が不安定になってしまう。よって、上記所定時間Ｔを球面収差補正機構３４が第１記録層から第２記録層へ移動するために要する時間の１／２程度に設定することにより、球面収差補正機構３４が第２記録層へ近づきつつある状態でフォーカスアクチュエータをジャンプさせることができ、安定なフォーカスジャンプが可能となる。なお、この理由から、上記所定時間Ｔは、必ずしも球面収差補正機構の層間移動時間の正確に１／２とする必要はない。現実には、球面収差補正機構の応答（即ち、第１記録層から第２記録層への移動に要する時間）と、フォーカスアクチュエータの応答（即ち、第１記録層に対応する位置から第２記録層に対応する位置へ移動するのに要する時間）に応じて、個別に設定することが好ましい。
【００６６】
次に、実際の球面収差補正機構の動作について図５乃至図７を参照して説明する。本実施形態では、球面収差補正機構３４は、２枚のレンズ３及びレンズ４の組み合わせレンズから構成され、２枚のレンズ間の距離を調整することにより、球面収差の補正量を変化させる構造となっている。具体的には、例えば一方のレンズを固定し、他方のレンズを光軸に沿って移動させることによりレンズ間距離を変化させることができる。
【００６７】
このレンズの駆動に直流（ＤＣ）モータを使用した場合のモータ駆動波形を図５に示す。ＤＣモータの移動量は、基本的にモータに印加する駆動パルスの幅によって制御される。ＤＣモータでレンズをある点から所定距離移動させる場合は、まず、モータを移動させるための所定幅の正パルスを印加し、次にモータを制動するための負パルスを印加する。
【００６８】
図５においては、タイミングコントローラ１０からの補正トリガ信号Ｓacにより球面収差補正機構３４を移動することが指示されると、駆動回路３３は球面収差補正機構３４のＤＣモータに対して所定幅の正パルス１００を印加した後、さらに所定幅の負パルス１０１を印加することにより、球面収差補正機構３４を構成する一方のレンズを第１記録層に対応する位置から第２記録層に対応する位置へと移動させる（球面収差補正位置のグラフ参照）。
【００６９】
これに対して、タイミングコントローラ１０は、ジャンプパルス発生器３１に補正トリガ信号Ｓacを与えた時点で内部のタイマーカウンタによりカウントを開始し、所定時間Ｔが経過した時点でジャンプパルス発生器１２へフォーカストリガ信号Ｓfcを与える。このとき、ループスイッチ１４はフォーカスループをオープンとしており、駆動回路１５はジャンプパルス発生器１２からのジャンプパルスに従ってフォーカスアクチュエータ１６を第１記録層から第２記録層へと移動させる。
【００７０】
次に、球面収差補正機構のレンズを、ステップモータを利用して駆動する場合の動作を図６及び図７を参照して説明する。図６は、ステップモータの制御例を示すフローチャートであり、図７（Ａ）は駆動回路３３と球面収差補正機構３４（この場合は、２相ステップモータである）の接続を示す図である。また、図７（Ｂ）及び７（Ｃ）は、駆動回路３３に与えられるパルス波形の例である。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、駆動回路３３は補正制御部３２から４つのパルス信号ＡＰ、ＢＰ、ＡＮ及びＢＮを受け取り、球面収差補正機構３４を構成する２相ステップモータへ供給する。ステップモータは、１つのパルス列を供給すると所定の角度だけ回転する構造を有しており、供給するパルス数を変えることにより、回転量を制御することができる。図７（Ｂ）は球面収差補正機構３４を構成するステップモータを正回転させるために供給すべきパルス列の例であり、図７（Ｃ）はそのステップモータを逆回転させるために供給すべきパルス列の例である。ステップモータの４つの入力端子に入力するパルス列の入力順を変えることにより、ステップモータの回転方向を制御することができる。
【００７２】
図６はこのステップモータの制御例を示すフローチャートであり、ＣＰＵ１及びタイミングコントローラ１０により実行される。まず、タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からのジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り、補正トリガ信号Ｓacをジャンプパルス発生器３１に出力し（ステップＳ１）、内部のタイマーカウンタを起動し、所定時間Ｔのカウントを開始する（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ１が発した回転方向信号Ｓ１を参照して、球面収差補正機構３４を構成するステップモータの回転方向を決定する（ステップＳ３）。ステップモータを正方向へ回転させるべき場合は、タイミングコントローラ１０は図７（Ｂ）に示すような正方向のパルス列を発生し（ステップＳ４）、ステップモータを逆方向へ回転させるべき場合は図７（Ｃ）に示すような逆方向のパルス列を発生する（ステップＳ５）。
【００７３】
そして、タイミングコントローラ１０は所定時間Ｔが経過するのを待ち（ステップＳ６）、所定時間Ｔが経過すると、フォーカストリガ信号Ｓfcをジャンプパルス発生器１２へ入力し（ステップＳ７）、フォーカスアクチュエータ１６を第１記録層から第２記録層へジャンプさせる。球面収差補正機構３４がステップモータにより構成される場合は、以上のようにして、球面収差補正機構３４及びフォーカスアクチュエータ１６が制御される。
【００７４】
なお、上記の説明は光ディスクの第１の記録層から第２の記録層へのフォーカスジャンプについて説明しているが、この場合の第１の記録層及び第２の記録層は多層ディスクのどの記録層であってもよい。即ち、多層ディスクの下方の層から上方の層へのフォーカスジャンプでも、上方の層から下方の層へのフォーカスジャンプでも本発明を適用することができる。
【００７５】
［３］フォーカスアクチュエータの移動開始タイミング
次に、フォーカスアクチュエータの移動を開始するタイミングの制御方法について、いくつかの例を挙げて説明する。
【００７６】
（１）第１の制御方法
第１の制御方法は、上述のように、時間Ｔを予め決定しておき、タイミングコントローラ１０内部に含まれるタイマーカウンタを使用して時間Ｔをカウントする方法である。即ち、図４に示すように、タイミングコントローラ１０は球面収差補正機構側のジャンプパルス発生器３１に補正トリガ信号Ｓacを供給した時点で内部のタイマーカウンタを起動してカウントを開始し、所定時間Ｔが経過した時点でフォーカスアクチュエータ側のジャンプパルス発生器１２にフォーカストリガ信号Ｓfcを供給する。同時に、ＣＰＵ１はループ選択信号Ｓ２を生成する。こうして、球面収差補正機構の移動開始から所定時間Ｔの経過後にフォーカスアクチュエータ１６を駆動させることができる。
【００７７】
図８に、第１の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構の移動を開始する（ステップＳ１０）。また、これと同時に、タイミングコントローラ１０は内部のタイマーカウンタを起動し、所定時間Ｔのカウントを開始する（ステップＳ１１）。そして、所定時間Ｔが経過すると（ステップＳ１２：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ１３）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する（ステップＳ１４）。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００７８】
なお、先に述べたように、この場合の所定時間Ｔの決め方は、基本的に球面収差補正機構が第１記録層から第２記録層へと移動するのに要する時間の１／２程度とし、例えば数十msecと設定する。但し、球面収差補正機構の移動速度とフォーカスアクチュエータの移動速度の具体値を考慮して修正を行うことができる。
【００７９】
（２）第２の制御方法
第２の制御方法は、第１の方法のように決まった時間を設定するのではなく、球面収差補正機構の実際の移動量に応じてフォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを決定する方法である。即ち、球面収差補正機構の第１記録層対応位置から第２記録層対応位置への移動状況を検出し、移動が半分程度行われたときにタイミングコントローラ１０がフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、フォーカスアクチュエータ１６の移動を開始する。
【００８０】
具体的には、図２に示す位置センサ２７が球面収差補正機構３４を構成するレンズの移動量を検出する。再生対象となる多層光ディスクの記録層間の距離はディスクの規格により決まっているので、その１／２程度を基準値に設定し、位置センサ２７からの移動量検出値をこの基準値と比較する。例えば再生対象となっている光ディスクの層間距離がＤであれば、基準値をＤ／２と設定する。移動量検出値が基準値Ｄ／２に達すると、球面収差補正機構３４を構成するレンズが第１記録層対応位置と第２記録層対応位置の中間まで移動したことがわかるので、その時点でタイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを生成する。こうすることにより、球面収差補正位置が、実際に第１記録層対応位置と第２記録層対応位置の中間付近まで移動したときに、フォーカスアクチュエータの移動を開始させることができる。
【００８１】
球面収差補正機構を構成するレンズの移動量を検出する位置センサ２７は、例えばポテンショメータやロータリーエンコーダなどにより構成することができる。
【００８２】
この方法を利用した場合のフォーカス制御系の各部の波形を図９に示す。まず、球面収差補正機構３４の移動を開始させるために補正トリガ信号Ｓacが出力される。球面収差補正機構３４が移動を開始すると、その移動に応じてセンサ２７の出力信号Ｓ７のレベルが変化する。センサ２７の出力信号Ｓ７はタイミングコントローラ１０内に設けられた図示しない比較器などにより予め決められた基準値（Ｄ／２）と比較され、基準値に達すると、出力信号Ｓ７の２値化信号である比較結果信号が出力される。比較結果信号のレベルが変化した時点で、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、ジャンプパルス発生器１２に供給してフォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００８３】
また、この変形として、球面収差補正機構３４が先に述べたようにステップモータにより構成される場合には、位置センサ２７を設けずに、ステップモータに供給されるパルス数をカウントすることにより、球面収差補正機構３４を構成するレンズの移動量を判定してもよい。即ち、ステップモータは、図７を参照して説明したように、入力したパルス数に応じてモータの回転量が決まるので、駆動対象であるレンズの移動量も入力したパルス数に比例することになる。よって、球面収差補正機構を構成するレンズを、第１記録層対応位置と第２記録層対応位置との距離の１／２程度移動させるためにステップモータに入力すべきパルス数を計算により求めることができる。こうして、基準パルス数を予め決めておき、基準パルス数のパルスが駆動回路３３に供給されたときに、タイミングコントローラ１０がフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、フォーカスアクチュエータ１６の移動を開始すればよい。この方法によれば、球面収差補正機構３４を構成するレンズの位置を検出する位置センサ２７を設ける必要がなくなるという利点がある。
【００８４】
図１０に、第２の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り（ステップＳ２０）、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構３４の移動を開始する（ステップＳ２１）。次に、タイミングコントローラ１０は位置センサ２７の出力信号に基づいて、又は、球面収差補正機構が３４ステップモータにより構成されている場合にはステップモータに入力されるパルス数に基づいて、球面収差補正機構３４の移動量を判定する（ステップＳ２２）。そして、移動量が所定の基準値より大きくなると（ステップＳ２３：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ２４）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する（ステップＳ２５）。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００８５】
（３）第３の制御方法
第２の方法は、球面収差補正機構の移動量を位置センサ又はステップモータへの供給パルス数により直接的に検出する方法であったが、第３の方法は、光ディスクの再生時に得られる再生信号又は制御信号を利用して、間接的に球面収差補正機構の移動量を決定して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを決定する方法である。
【００８６】
レーザスポットが第１記録層に上でフォーカスしているときは、球面収差補正機構３４による球面収差補正は第１記録層に適合した状態となっている。よって、球面収差補正機構を第１記録層対応位置から第２記録層対応位置へと移動させると、球面収差補正機構が第１記録層から離れるにつれて球面収差の補正効果が減少し、光ディスクの記録情報の読取信号から生成されるＲＦ信号、トラッキングエラー信号、及び、記録可能型ディスクについて予め設けられているガイドグループのウォブル信号などの振幅は減少する。よって、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅減少の程度を評価することにより、球面収差補正機構がどの程度移動したかを間接的に決定することができる。
【００８７】
従って、球面収差補正機構を第１記録層から第２記録層まで移動させた場合のＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅変化を予め調べておき、球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層の中間付近まで移動したときのそれらの信号の振幅を基準振幅として決定しておく。そして、実際のフォーカスジャンプの際には、それらＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅を検出して、予め決めた基準振幅値と比較し、基準振幅値に一致した時点でフォーカスアクチュエータの移動を開始させればよい。
【００８８】
具体的には、図１において、タイミングコントローラ１０は内部のメモリなど（図示せず）に上記の基準振幅値を記憶しておく。そして、球面収差補正機構の移動を開始した後、ＲＦ信号Ｓ４、トラッキングエラー信号Ｓ５又はウォブル信号Ｓ６のいずれかの１以上の振幅を基準振幅値と比較し、それらの信号の振幅が基準振幅値まで低下した時点で、ジャンプパルス発生器１２にフォーカストリガ信号Ｓfcを出力する。
【００８９】
この方法を利用した場合のフォーカス制御系各部の信号波形を図１１に示す。図１１において、まず補正トリガ信号Ｓacが出力され、球面収差補正機構３４が移動を開始する。球面収差補正機構３４の移動に伴って、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅が減少し、その振幅が振幅基準値まで減少すると、タイミングコントローラ１０内の比較器から出力される比較結果信号のレベルが変化する。これに応じて、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力し、フォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００９０】
図１２に、第３の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り（ステップＳ３０）、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構３４の移動を開始する（ステップＳ３１）。次に、タイミングコントローラ１０は、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅を検出し（ステップＳ３２）、検出された振幅値が予め決められた振幅基準値より小さくなると（ステップＳ３３：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ３４）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００９１】
この方法によれば、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号という、通常の情報の記録／再生時に生成される信号を利用して球面収差補正機構の移動量を間接的に決定し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動を制御するので、前述の位置センサ２７などの特別な機構を設ける必要がない。即ち、タイミングコントローラ１０内に基準振幅値を記憶するメモリと、単純なレベル比較器を設ければ済むので、単純な構成で実現することができる。
【００９２】
なお、図１においては、ＲＦ信号Ｓ４、トラッキングエラー信号Ｓ５及びウォブル信号Ｓ６の全てがタイミングコントローラ１０に入力されているが、これは説明の便宜上全てを図示したものであり、実際にはこれらのうちの１つをタイミングコントローラ１０に入力し、その信号に基づいて球面収差補正機構の移動量を間接的に決定する構成とすれば足りる。
【００９３】
以上のように、種々の方法で球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層のほぼ中間位置まで移動したことを検出して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することができる。
【００９４】
［４］球面収差補正機構の他の実施例
次に、球面収差補正機構の他の実施例について説明する。これまでは、球面収差補正機構を２枚の組み合わせレンズとして構成した例について説明してきたが、本発明の装置においてはこれ以外の球面収差補正機構を採用することが可能であり、例えば特開平１０−２６９６１１号公報に記載されるような液晶パネルを利用した球面収差補正機構を使用することができる。
【００９５】
具体的には、図１３（Ａ）に示す液晶パネルが光ピックアップに設けられる。図１３（Ａ）において、７１はレーザ光源、７２は偏光ビームスプリッタ、７３は液晶パネル、７４は１／４波長板、７５は対物レンズ、７６は多層ディスク、７７は集光レンズ、７８は受光器である。
【００９６】
レーザ光源７１から射出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ７２を通過した後、液晶パネル７３、１／４波長板７４を通って対物レンズ７５で集光され、光ディスクである多層ディスク７６の情報記録面に焦点を結ばれる。多層ディスク７６の情報記録面から反射したレーザビームの反射光は、対物レンズ７５、１／４波長板７４、液晶パネル７３、偏光ビームスプリッタ７２を通り、集光レンズ７７を介して受光器７８上に像を結ばれる。
【００９７】
液晶パネル７３には、図示しない２枚のガラス基板で挟まれた液晶分子が配向されている。そして、上側（又は下側）の図示しない透明電極には後述する同心円状の電極パターンが形成されており、下側（又は上側）には当該電極パターンに対向して他方の電極が形成されている。これら上下の透明電極による各電極パターン部分の印加電圧を液晶パネル制御回路８０によって可変制御してやることにより、多層ディスクの記録層の間の厚みのムラなどによって生じる波面収差を補正する。
【００９８】
液晶パネル７３の平面図を図１３（Ｂ）に示す。液晶パネル７３には、ガラス基板で屈折率異方性を持つ液晶分子が所定の向きに配向されている。そして、上側（または下側）の透明電極で構成される同心円状の電極３１０〜３１４が形成されているとともに、図示しない下側（または上側）には上側（下側）の電極３１０〜３１４に対向する他方の電極が形成されている。このような構成の液晶パネル７３の各電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚される。これにより液晶パネル７３を透過する光束の進行方向に垂直な断面内での屈折率分布を任意に設定することができ、光束の波面の位相を分割領域毎に制御することができる。すなわち、屈折率可変手段として用いることができる。よって、液晶パネル７３の各電極にそれぞれ異なる電圧を印加することにより、球面収差をキャンセルすることができ、液晶パネルを利用して球面収差補正機構３４を実現することができる。
【００９９】
このような液晶パネルを利用した球面収差補正機構の場合も、上述の組み合わせレンズによる球面収差補正機構の場合と同様に、フォーカスアクチュエータに比べて応答が遅いという性質を有する。液晶パネルを利用した球面収差補正機構は、各電極部分に異なる駆動電圧を印加して液晶分子の配向を制御することにより球面収差を補正するが、駆動電圧を印加してから液晶分子の配向が物理的に変化を完了するまでにはある程度の時間を要する。この時間的な遅れ（即ち、応答の遅さ）は、組み合わせレンズによる球面収差補正機構においてレンズの移動に要する時間に起因する応答の遅れと同等のものである。よって、液晶パネルを利用した球面収差補正機構の場合も、同様に、球面収差補正機構を第１記録層に対応する状態から第２記録層に対応する状態に変化させる指示を与えた後、所定時間遅らせてフォーカスアクチュエータの移動を開始するという本発明の原理を適用することができる。
【０１００】
この場合、フォーカス制御系の構成としては、図１に示す組み合わせレンズによる球面収差補正機構と同様のものとすることができる。即ち、球面収差補正機構３４が異なり、その駆動信号が異なる他は、組み合わせレンズによる球面収差補正機構と同一の構成とすることができる。
【０１０１】
このような球面収差補正機構３４を使用した場合は、上述の第１の方法及び第３の方法により、フォーカスアクチュエータの移動開始時間を制御することができる。即ち、第１の制御方法により、タイミングコントローラ１０内で球面収差補正機構３４の駆動開始時刻から所定時間Ｔを計測し、所定時間経過後にフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。また、第３の制御方法により、光ディスクの読取信号から生成されるＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅変化に基づいて球面収差補正機構の変化状態を間接的に検出し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することができる。但し、液晶分子が実際にどの程度移動したかを検出することは困難であるので、上述の第２の方法に相当する制御は困難である。
【０１０２】
また、先に説明した組み合わせレンズタイプの球面収差補正機構と、液晶パネルを利用した球面収差補正機構との両方を組み合わせて球面収差補正機構を構成することも可能である。
【０１０３】
［５］３層以上にわたるフォーカスジャンプ
次に、３層以上の多層ディスクにおいて、一度に２層以上の移動を伴うフォーカスジャンプを行う場合の制御について説明する。例えば、３層以上の多層ディスクにおいて第１記録層から第３記録層へフォーカスジャンプを行う場合の方法としては、理論上は、第１記録層から第３記録層へ一気にジャンプする方法と、第１記録層、第２記録層、第３記録層と段階的にジャンプする方法とが考えられる。しかし、前者の方法は、理論上は可能であるものの、一度に２層ジャンプすることになるので、球面収差補正機構とフォーカスアクチュエータの制御を調整することが難しい。よって、本発明では、上述した球面収差補正機構の移動に対してフォーカスアクチュエータの移動を遅らせる方法により、まず第１記録層から第２記録層へフォーカスジャンプし、第２記録層上でフォーカスが安定した後、さらに第２記録層から第３記録層へのジャンプを行う方法を採用する。
【０１０４】
図１４に、そのように段階的にフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の信号波形を示す。なお、図１４は、先に説明した第２の制御方法、即ち、位置センサ２７により球面収差補正機構の実際の移動量を検出し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動を開始する方法を採用した場合の例を示す。
【０１０５】
図示のように、タイミングコントローラ１０が補正トリガ信号Ｓacを出力し、球面収差補正機構が第１記録層から第２記録層へと移動を開始すると、位置センサ２７の検出信号Ｓ７のレベルが徐々に変化する。検出信号Ｓ７のレベルが予め決められた基準値１に達すると、タイミングコントローラ１０は球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層のほぼ中間まで移動したと判定し、フォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する。その後、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動すると、フォーカスサーボがクローズされる。これにより、正しいＳ字波形を有するフォーカスエラー信号が出力され、レーザ光のスポットが第２記録層上で合焦状態となる。
【０１０６】
こうして第２記録層上で合焦状態が確立されても、球面収差補正機構はさらに第３記録層に向かって移動を継続している。そして、位置センサ２７からの検出信号Ｓ７が予め決定された基準値２に至ると、タイミングコントローラ１０は再度フォーカストリガ信号Ｓfcを出力し、フォーカスアクチュエータを第２記録層から第３記録層へと移動させる。そして、フォーカスアクチュエータが第３記録層へ移動すると、フォーカスサーボがクローズされ、第３記録層上でフォーカスサーボが行われてレーザ光のスポットが合焦状態に維持される。
【０１０７】
このように、３層以上の多層ディスクにおいて、一度に２層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合には、本発明による方法を繰り返し行うことにより、確実にフォーカスジャンプを行うことができる。
【０１０８】
比較のために、図１５に本発明を用いずに第１記録層から第３記録層へ一度にフォーカスジャンプした場合のフォーカス制御系各部の信号波形を示す。図示のように、球面収差補正機構の移動開始と同時にフォーカスアクチュエータの移動を開始しており、球面収差補正機構がほとんど次の記録層に対応する位置への移動を進めていない状態でフォーカスアクチュエータが第１記録層から第３記録層へジャンプするので、球面収差の影響を強く受けてしまい、フォーカスエラー信号のＳ字波形の振幅が減少している。これにより、フォーカスサーボをクローズした後のＳ字の振幅が減少し、サーボクローズ後のフォーカスサーボが不安定となって結局フォーカスジャンプが失敗してしまう。
【０１０９】
これに対し、本発明の方法を第１記録層から第２記録層、そして第２記録層から第３記録層と順に実行することにより、２層以上をジャンプする場合でも、安定したフォーカスジャンプを実現することができる。
【０１１０】
なお、上記の例では、位置センサを利用する第２の制御方法を利用して２層以上のフォーカスジャンプを行う場合を例示したが、前述の第１及び第３の方法を利用した場合も、同様に２層以上のフォーカスジャンプを行うことができる。即ち、第１の方法を利用する場合は、球面収差補正機構の移動開始から所定時間Ｔ経過後に第２記録層へのフォーカスアクチュエータの移動を行い、さらに所定時間Ｔ経過後に第３記録層へのフォーカスアクチュエータの移動を行えばよい。また、第３の方法を利用する場合も、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅値を、第１記録層から第２記録層への移動の場合と、第２記録層から第３記録層への移動の場合についてそれぞれ基準振幅値と比較すればよい。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォーカスジャンプ時にまず球面収差補正機構を移動開始し、球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層との中間付近に至った頃にフォーカスアクチュエータの移動を開始するので、安定的にフォーカスジャンプを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による光ディスク記録再生装置のフォーカス制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを同時に駆動した場合のフォーカスジャンプの様子を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明によりフォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを駆動した場合のフォーカスジャンプの様子を示すタイミングチャートである。
【図５】直流モータを利用して球面収差補正機構を構成した場合の球面収差補正機構の駆動波形図である。
【図６】ステップモータを利用して球面収差補正機構を構成した場合のフォーカスジャンプ処理を示すフローチャートである。
【図７】ステップモータの駆動回路及び駆動パルスの例を示す図である。
【図８】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第１の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第２の制御方法におけるフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１０】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第２の制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第３の制御方法におけるフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１２】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第３の制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】液晶パネルを利用した球面収差補正機構の構成を示す図である。
【図１４】本発明の方法により、３層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１５】フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構を同時に駆動し、３層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
２ 偏光ビームスプリッタ
３、４ レンズ
５ 対物レンズ
６ レーザ光源
７ 集光レンズ
８ 多層光ディスク
１０ タイミングコントローラ
１２、３１ ジャンプパルス発生器
１４ ループスイッチ
１５、３３ 駆動回路
１６ フォーカスアクチュエータ
２０ フォトディテクタ
２１ Ｉ−Ｖ変換器
２２ フォーカスエラー生成回路
２３ 位相補償器
２４ ＲＦ信号生成回路
２５ トラッキングエラー生成回路
２６ ウォブル信号生成回路
２７ 位置センサ
３４ 球面収差補正機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層光ディスクに情報を記録し、又は、記録された情報を再生するための記録再生装置の技術分野に属し、特に多層光ディスクの複数の層間で光ピックアップによる情報記録／読取位置を移動させる際のフォーカス制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＤＶＤなど、近年の高密度化された光ディスクでは、複数の記録層を有するいわゆる多層ディスクが知られている。このような多層ディスクから記録情報を再生し、又は多層ディスクに情報を記録する際、光ピックアップによる情報の再生／記録位置を多層間で切り換える必要がある。例えば２層ディスクの場合、１層目から２層目に再生位置を切り換えるときには、光ピックアップに含まれる対物レンズの焦点位置（即ち、レーザ光のスポット位置）を１層目から２層目へと移動させる（これを、「フォーカスジャンプ」と呼ぶ。）。
【０００３】
光ディスクを再生する際に生じうる問題として球面収差の問題が知られている。球面収差は、多くの場合、光ディスクの保護層（「カバー層」とも呼ばれる。）の厚さの設計値からのずれやディスク面内における厚さムラにより生じるものであり、光ディスクから反射される戻り光を歪ませるので、情報の正しい記録再生ができなくなるという問題を生じさせる。
【０００４】
ＤＶＤの場合、ＤＶＤ再生装置に使用される光ピックアップの対物レンズの開口数（NA:Numerical Aperture）は約０．６であり、２層ＤＶＤの層間距離は約５５μｍである。これらの値は、規格上保護層の厚さが原因で生じる球面収差が十分に小さくなるように決定されているので、ＤＶＤにおいては球面収差の問題は生じない。よって、多層ディスクを再生するためのＤＶＤ再生装置においては、複数の層間でフォーカスジャンプを行う場合でも、球面収差は特に問題とならなかった。
【０００５】
しかし、今後さらに光ディスクが高密度化し、対物レンズの開口数が高くなると、球面収差の影響が大きくなることが予想される。現実には、光ディスクの高密度化に伴って開口数が０．８という対物レンズを使用することが検討されており、球面収差は対物レンズの開口数の増加に伴って増大するので、そのような高密度ディスクにおいては、球面収差の影響によりフォーカスエラー信号に歪みが生じるため、安定したフォーカスジャンプが実現できないという問題が生じる。
【０００６】
この種の問題を解決するために、球面収差を補正するための機構を設ける提案がなされている。例えば、特開２０００−１３１６０３号公報では、ＮＡ＝０．８という高開口数の対物レンズを使用する場合に発生する収差を補正するため、組み合わせレンズにより構成される補正機構を光ピックアップに設けることが提案されている。
【０００７】
また、特開平１０−２６９６１１号公報では、高記録密度の多層光ディスクの再生装置において、液晶を利用した収差補正手段を光ピックアップに設けることが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように球面収差の補正機構を利用すると、ある記録層から別の記録層へフォーカスジャンプを行う際に、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構の両者を同時に制御してフォーカスジャンプを行う必要が生じる。例えば、第１記録層から第２記録層へフォーカスジャンプを行う場合、フォーカスアクチュエータを駆動してレーザ光スポットの焦点位置を第１記録層上から第２記録層上に移動することに加えて、球面収差補正機構を駆動して第２記録層に対する球面収差の補正を行う必要がある。
【０００９】
しかし、フォーカスアクチュエータは、一般的にボイスコイル型など比較的軽量で応答速度が早いように設計されているのに対し、球面収差補正機構は、上記公報の組み合わせレンズの場合でも液晶を利用する場合でも、応答速度はフォーカスアクチュエータに比べて１０倍程度遅く設計されている。よって、例えばフォーカスジャンプの指示を受け取った後、同時にフォーカスアクチュエータと球面収差補正機構のジャンプ動作を開始したとすると、球面収差補正機構の動作がフォーカスアクチュエータの動作に間に合わなくなる。その結果、球面収差補正機構が第２記録層に対して未だ機能していない（即ち、球面収差が発生している）状態で、フォーカスアクチュエータが第２記録層に対してフォーカスしようとするので、フォーカスエラー信号に歪みが生じ、フォーカスジャンプ動作が不安定になる、又は、フォーカスジャンプに失敗するという問題が生じうる。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、開口数の高い対物レンズを使用して高密度多層ディスクを再生する際にも、安定したフォーカスジャンプを行うことを可能とすることを課題とする。
【００１１】
本発明の１つの観点によれば、複数の記録層を有する多層ディスクに情報を記録し、又は、多層ディスクから情報を再生する多層ディスク記録再生装置において、光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、前記多層ディスクからの戻り光を受光して、電気信号を出力するフォトディテクタと、前記電気信号に基づいて、記録情報の再生信号又は制御信号を生成する手段と、前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ前記光スポットを移動させるフォーカスジャンプ動作を行う際に、前記球面収差補正機構による補正開始よりも遅れて前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記再生信号又は制御信号の振幅変化に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００１２】
上記のように構成された多層ディスク記録再生装置によれば、光源からのレーザ光が対物レンズにより多層ディスクの記録面上に集光され、情報の記録又は再生が行われる。対物レンズは、フォーカスアクチュエータにより移動され、レーザ光が記録層上で合焦状態の光スポットを形成するような制御が行われる。また、多層ディスクにより生じる球面収差を補正するための球面収差補正機構が設けられる。フォーカスジャンプ動作時には、まず、球面収差補正機構の移動が先に開始され、その後フォーカスアクチュエータの移動が行われる。球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置に移動するのに要する時間は、フォーカスアクチュエータが光スポットを第１の記録層から第２の記録層へ移動させるのに要する時間に比べてかなり長いため、球面収差補正機構を先に動作させてから、フォーカスアクチュエータの移動を行うことにより、正しくフォーカスジャンプを行うことが可能となる。
また、多層ディスクからの戻り信号に対応する電気信号から、ＲＦ信号などの記録情報の再生信号、又はトラッキングエラー信号、ウォブル信号などの制御信号が生成される。球面収差補正機構による球面収差の補正が不十分になるとそれらの信号の振幅は減少するので、それらの信号の振幅を監視することにより、球面収差補正機構の移動量を判定し、適当なタイミングでフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。
【００２３】
上記の多層ディスク記録再生装置の他の一態様では、前記球面収差補正機構は、光軸上に並設された複数のレンズと、前記複数のレンズの少なくとも１つを前記光軸方向に移動させる移動機構と、前記移動機構を駆動する駆動モータと、を備えるように構成することができる。
【００２４】
上記の多層ディスク記録再生装置のさらに他の一態様では、上記の多層ディスク記録再生装置において、駆動モータはステップモータであり、前記制御手段は、前記ステップモータにパルス列を入力することにより前記移動機構を駆動する手段と、前記ステップモータに入力したパルス数に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する手段と、を備える。
【００２５】
この態様によれば、ステップモータに入力したパルス数により、球面収差補正機構の移動量を制御することができ、特別な位置センサなどが不要となる。
【００２６】
上記の多層ディスク記録再生装置のさらに他の一態様では、前記球面収差補正機構は、各々が独立に制御可能な複数の液晶部分を有する液晶パネルと、前記複数の液晶部分を独立に駆動する制御回路と、を備え、複数の液晶部分に独立に電圧を印加することにより前記複数の液晶部分の屈折率を制御して球面収差を補正するように構成することができる。
【００２７】
本発明の他の観点によれば、光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、を備える多層ディスク記録再生装置により、前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ光スポットを移動させるフォーカスジャンプ方法において、フォーカスジャンプを行うタイミングが到来したときに、まず、前記球面収差補正機構の第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置への移動を開始する工程と、前記球面収差補正機構の移動開始より遅れて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有する。
また、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程は、前記多層ディスクからの戻り光に基づいて生成される記録情報の再生信号又は制御信号の振幅を検出する工程と、前記振幅が、前記球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置と第２の記録層に対応する位置との略中間に位置するときに得られる振幅と一致したときに、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有する。
【００２８】
上記のフォーカスジャンプ方法によれば、フォーカスジャンプ動作時には、まず、球面収差補正機構の移動が先に開始され、その後フォーカスアクチュエータの移動が行われる。球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置に移動するのに要する時間は、フォーカスアクチュエータが光スポットを第１の記録層から第２の記録層へ移動させるのに要する時間に比べてかなり長いため、球面収差補正機構を先に動作させてから、フォーカスアクチュエータの移動を行うことにより、正しくフォーカスジャンプを行うことが可能となる。
また、多層ディスクからの戻り信号に対応する電気信号から、ＲＦ信号などの記録情報の再生信号、又はトラッキングエラー信号、ウォブル信号などの制御信号が生成される。球面収差補正機構による球面収差の補正が不十分になるとそれらの信号の振幅は減少するので、それらの信号の振幅を監視することにより、球面収差補正機構の移動量を判定し、適当なタイミングでフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４０】
［１］装置構成
図１に、本発明の実施形態にかかる光ディスク記録再生装置に使用される光ピックアップの光学系の構成を示す。図１において、レーザ光源６から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を通過した後、球面収差補正機構３４を通って対物レンズ５で集光され、多層ディスクである光ディスク８の情報記録面に照射される。また、光ディスク８の情報記録面から反射された戻り光は、対物レンズ５、球面収差補正機構３４、偏光ビームスプリッタ２を通り、集光レンズ７を介してフォトディテクタ２０上に照射される。
【００４１】
球面収差補正機構３４は、例えば図示のように、正レンズ３と負レンズ４とを含む１組の組み合わせレンズにより構成される。正レンズ３と負レンズ４は光軸方向に移動可能であり、両者の相対的位置によって正又は負の球面収差を発生することにより、光ディスクの保護層の厚さの誤差、ムラなどにより生じる球面収差をキャンセルする。
【００４２】
図２に、本発明の光ディスク記録再生装置のフォーカス制御系の構成を示す。図２において、フォトディテクタ２０、Ｉ−Ｖ変換器２１、フォーカスエラー生成回路２２、位相補償器２３、ループスイッチ１４、駆動回路１５及びフォーカスアクチュエータ１６がフォーカスサーボループを構成する要素であり、これらに、図１に示したレーザ光源６から光ディスク８へ至り、光ディスク８で反射されてフォトディテクタ２０へ至るレーザ光の経路を含めて、フォーカスサーボループが形成される。
【００４３】
また、球面収差の補正のための要素として、補正制御部３２、駆動回路３３、球面収差補正機構３４及び位置センサ２７が含まれている。さらに、フォーカスジャンプを行うための要素として、タイミングコントローラ１０、ジャンプパルス発生器１２及びジャンプパルス発生器３１が含まれている。また、トラッキングエラー信号生成回路２５、ＲＦ信号生成回路２４及びウォブル信号生成回路２６は、それらの本来の用途に使用されるのはもちろんであるが、それに加え、本発明の実施形態においてはフォーカスアクチュエータ１６乃至は球面収差補正機構３４を動作させるタイミングを決定するためにも使用される。なお、その詳細は後述する。
【００４４】
次に、各要素の動作について説明する。
【００４５】
フォトディテクタ２０は、光ディスク８からの戻り光を受光し、その光量に対応する電流をＩ−Ｖ変換器２１へ供給する。Ｉ−Ｖ変換器２１は、電流値に応じた電気信号を生成し、フォーカスエラー生成回路２２、トラッキングエラー生成回路２５、ＲＦ信号生成回路２４、及びウォブル信号生成回路２６へ供給する。
【００４６】
フォーカスエラー生成回路２２は、例えば既知の非点収差法などによりフォーカスエラー信号Ｓ3を生成し、位相補償器２３に供給する。位相補償器２３は、フォーカスエラー信号Ｓ3の位相を補正し、補正後の信号をループスイッチ１４へ供給する。
【００４７】
一方、ＲＦ信号生成回路２４は、Ｉ−Ｖ変換器２１の出力から、フォトディテクタ２０へ入射する戻り光の総和を示すＲＦ信号Ｓ４を生成し、タイミングコントローラ１０へ供給する。トラッキングエラー信号生成回路２５は、同様にＩ−Ｖ変換器の出力から、プッシュプル法などの既知の手法を利用してトラッキングエラー信号Ｓ５を生成し、タイミングコントローラ１０へ供給する。また、ウォブル信号生成回路２６は、書き換え可能型光ディスクの未記録ディスクに予め形成されたガイドグルーブのウォブリングを検出し、ウォブル信号Ｓ６を生成してタイミングコントローラ１０へ供給する。
【００４８】
なお、図２においては図示を省略しているが、これらの信号Ｓ４〜Ｓ６はコントローラ１０へ供給される他、それぞれ対応する信号処理部へ供給される。即ち、ＲＦ信号Ｓ４は信号再生系へ送られ、トラッキングエラー信号Ｓ５及びウォブル信号Ｓ６は、トラッキング制御系及び時間軸制御系に送られる。
【００４９】
ループスイッチ１４は、光ピックアップが光ディスク８の記録信号を再生している状態又は情報を記録している状態ではオン状態となり、位相補償器２３の出力信号を駆動回路１５へ供給する。これにより、上記のフォーカスサーボがクローズされ、サーボ制御動作によってレーザ光が合焦状態で光ディスク８上にビームスポットを形成し、情報の読み書きを行う。一方、フォーカスジャンプのときには、ループスイッチ１４はオフとされてフォーカスサーボがオープンされ、ジャンプパルス発生器１２から出力されるジャンプ信号Ｓ９が駆動回路１５へ供給される。これにより、駆動回路１５はレーザ光が別の記録層上で焦点を結ぶようにフォーカスアクチュエータ１６を駆動する。そして、ジャンプ後の記録層において、ループスイッチ１４は再びオンとなり、フォーカスサーボがクローズされて、ジャンプ後の記録層におけるフォーカス状態を確立する。
【００５０】
駆動回路１５は、ループスイッチ１４がオンのとき（即ち、フォーカスサーボはクローズ）ループスイッチ１４を介して入力されるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスアクチュエータ１６を駆動し、レーザ光のスポットを光ディスクの対象となる記録層上にフォーカスさせる。また、駆動回路１５は、ループスイッチ１４がオフのとき（即ち、フォーカスサーボはオープン）、ジャンプパルス発生器１２から供給されるジャンプパルスに従ってレーザ光のスポットを別の記録層へ移動させるようにフォーカスアクチュエータ１６を駆動する。
【００５１】
一方、球面収差補正機構側の駆動回路３３は、光ディスク８からの通常の情報再生時には、収差検出部３０から補正制御部３２を通じて入力される収差検出信号に基づいて、球面収差補正機構３４を駆動する。収差検出部３０は、例えばＲＦ信号などの再生信号から球面収差成分の大きさ及び方向を検出して収差検出信号を生成して補正制御部３２を通じて駆動回路３３へ供給し、駆動回路３３は収差検出信号に基づいて、球面収差をキャンセルするように球面収差補正機構３４を駆動する。
【００５２】
１つの実施例では、球面収差補正機構３４は図１に示すように１組の組み合わせレンズ３及び４により構成され、収差検出部３０からの収差検出信号に基づいて、レンズ３及びレンズ４の一方又は両方を光軸方向に移動させてレンズ３とレンズ４の間の距離を調整することにより、球面収差をキャンセルする。
【００５３】
また、フォーカスジャンプ時には、ＣＰＵ１から生成される切換信号Ｓ２を参照して、補正制御部３２はジャンプパルス発生器３１が生成するジャンプパルスを駆動回路３３へ供給する。駆動回路３３は、ジャンプパルスに基づいて、球面収差補正機構３４を構成するレンズ３及び／又はレンズ４を光軸方向に移動する。フォーカスジャンプが完了すると、補正制御部３２は再び収差検出部３０から出力される収差検出信号を駆動回路３３へ供給するようになる。
【００５４】
ＣＰＵ１は、フォーカスジャンプ命令を受け取り、フォーカスジャンプ指示信号Ｓ８をタイミングコントローラ１０へ供給する。タイミングコントローラ１０は、フォーカスアクチュエータ側のジャンプパルス発生器１２へフォーカストリガ信号Ｓfcを入力し、球面収差補正機構側のジャンプパルス発生器３１へ補正トリガ信号Ｓacを入力する。なお、フォーカスジャンプ命令は、例えば図示しない入力手段によりユーザが光ディスク上の再生位置のジャンプを指示した場合に、入力手段からＣＰＵ１へ送られる。また、記録情報の連続的な再生中に、再生位置がある記録層から別の記録層へ移動するような場合も、ＣＰＵ１がフォーカスジャンプを行うことを認識し、タイミングコントローラ１０へフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を入力する。
【００５５】
また、ＣＰＵ１は、フォーカスアクチュエータ１６及び球面収差補正機構３４によりレーザ光スポットを移動する方向を示す方向指示信号Ｓ１をジャンプパルス発生器１２及び１７に供給する。方向指示信号Ｓ１は、例えば２層ディスクの場合には、第１記録層から第２記録層へのジャンプか、第２記録層から第１記録層へのジャンプかを識別する信号となる。
【００５６】
また、ＣＰＵ１は、フォーカスアクチュエータ１６を含むフォーカスサーボループの開閉を制御するための切換信号Ｓ２を生成し、ループスイッチ１４へ供給する。ＣＰＵ１は、通常の記録／再生時には、ループスイッチ１４をオンとし、フォーカスジャンプ時にはループスイッチ１４をオフとするように切換信号Ｓ２を生成する。
【００５７】
また、この切換信号Ｓ２は、補正制御部３２にも送られる。補正制御部３２は、切換信号Ｓ２を参照し、フォーカスジャンプ時にはジャンプパルス発生器３１からのジャンプパルス信号を駆動回路３３へ供給し、それ以外の通常の記録／再生時には収差検出部３０からの収差検出信号に基づいて駆動回路３３を制御して球面収差をキャンセルする。
【００５８】
位置センサ２７は、球面収差補正機構３４の移動量を検出し、タイミングコントローラ１０へ送る。タイミングコントローラ１０は、この移動量を利用して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することになるが、その詳細は後述する。
【００５９】
［２］フォーカスジャンプ方法
次に、本発明によるフォーカスジャンプ方法の基本的原理を説明する。前述のように、ＮＡ＝０．８程度の高開口数の対物レンズを使用する光ディスク記録再生装置においては、球面収差の影響を防止するために、球面収差補正機構が設けられる。よって、多層ディスクの層間ジャンプを行う場合には、レーザ光のスポットをある記録層から別の記録層へジャンプさせるためにフォーカスアクチュエータを移動させるのみならず、球面収差補正機構も移動後の記録層に対応する位置に移動させる必要がある。しかし、フォーカスアクチュエータは比較的応答が早く、ジャンプパルスを与えると迅速に移動するが、球面収差補正機構は応答が遅いため、ジャンプパルスを与えてからジャンプ後の記録層に対応する位置に移動するまでに時間がかかる。よって、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構の移動を同時に開始すると、球面収差補正機構が未だジャンプ前の記録層から移動していない状態でフォーカスサーボ動作が開始するため、球面収差の影響を大きく受けてフォーカスエラー信号が歪んでしまい、正しいフォーカスサーボを行えない。
【００６０】
この例を図３に示す。図３は光ピックアップが多層ディスクの第１記録層から第２記録層にジャンプする際の図２に示すフォーカスサーボ系各部の信号波形を示す。ＣＰＵ１はフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８をタイミングコントローラ１０に与えるとともに、ループ選択信号Ｓ２を出力してフォーカスサーボループをオープンする。また、フォーカスサーボループをオープンにするのと同時に、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcと補正トリガ信号Ｓacを出力し、フォーカスアクチュエータ１６と球面収差補正機構３４を駆動し始める。
【００６１】
一度オープンしたフォーカスサーボループを選択信号Ｓ2によりクローズした時刻t1付近においては、フォーカス位置、即ちレーザ光の焦点位置はほぼ第２記録層に至っているが、球面収差補正機構の位置は第１記録層に対応する位置からほとんど移動していない。これは、フォーカスアクチュエータに比べて、球面収差補正機構は応答が遅く、第１記録層から第２記録層への移動に時間を要するからである。その結果、時刻ｔ１以降のフォーカスエラー信号Ｓ３が乱れ、フォーカス位置も第２記録層上に安定することができなくなっている。
【００６２】
このような点に鑑み、本発明では、フォーカスジャンプ時に、フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを同時に移動開始するのではなく、球面収差補正機構の移動を先に開始し、球面収差補正機構がある程度移動した状態でフォーカスアクチュエータの移動を開始することとした。こうすることにより、球面収差補正機構が第２記録層に対応する位置に向かってある程度進んだ状態でフォーカスアクチュエータが第２記録層へ移動するので、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に位置した時点では球面収差の影響は既に少なくなっており、フォーカスエラー信号が球面収差の影響を受けて歪むことがない。よって、第２記録層へ移動した後のフォーカスサーボが安定化される。
【００６３】
この様子を図４に示す。図４からわかるように、タイミングコントローラ１０は時刻ｔ0で補正トリガ信号Ｓacをジャンプパルス発生器３１に供給し、球面収差補正機構３４の第１記録層対応位置から第２記録層対応位置への移動を開始させる。そして、球面収差補正機構３４の移動開始から所定時間Ｔが経過した後、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcをジャンプパルス発生器１２へ供給し、フォーカスアクチュエータ１６の第１記録層から第２記録層への移動を開始させる。フォーカスサーボループがクローズされる時刻ｔ2あたりでは、球面収差補正機構は第２記録層へ近づいており、フォーカスアクチュエータ３４も第２記録層側へほぼ移動している（フォーカス位置信号を参照）。よって、フォーカスサーボループをクローズした後も、フォーカスエラー信号Ｓ３はＳ字を描き、正しくフォーカスサーボが進行する。その結果、図４のフォーカス位置グラフにより示されるように、フォーカス位置も安定する。
【００６４】
このように、本発明では、フォーカスジャンプ時に、まず球面収差補正機構の移動を開始し、球面収差補正機構の移動がある程度進んだ状態でフォーカスアクチュエータの移動を開始することにより、移動後のフォーカスサーボを安定化させることができる。
【００６５】
次に、フォーカスアクチュエータの移動を開始する時期の決め方について検討する。球面収差補正機構３４の移動開始に対するフォーカスアクチュエータ１６の移動開始の遅れ時間Ｔは、球面収差補正機構３４が第１記録層から第２記録層へ移動するのに要する時間の１／２程度とするのが好ましい。この理由は、フォーカスアクチュエータ１６の移動開始が球面収差補正機構３４の移動開始後あまり早すぎると、前述のように球面収差補正機構が第１記録層上にある状態でフォーカスアクチュエータが第２記録層に対するフォーカスサーボを開始することになるので、フォーカスサーボが安定しないことになる。一方、フォーカスアクチュエータ１６の移動開始が球面収差補正機構３４の移動開始後あまり遅すぎると、球面収差補正機構３４が第２記録層に対応する位置に近づいたにもかかわらずフォーカスアクチュエータ１６は未だ第１記録層上にあることになり、フォーカスジャンプ以前にフォーカスアクチュエータ１６の動作が不安定になってしまう。よって、上記所定時間Ｔを球面収差補正機構３４が第１記録層から第２記録層へ移動するために要する時間の１／２程度に設定することにより、球面収差補正機構３４が第２記録層へ近づきつつある状態でフォーカスアクチュエータをジャンプさせることができ、安定なフォーカスジャンプが可能となる。なお、この理由から、上記所定時間Ｔは、必ずしも球面収差補正機構の層間移動時間の正確に１／２とする必要はない。現実には、球面収差補正機構の応答（即ち、第１記録層から第２記録層への移動に要する時間）と、フォーカスアクチュエータの応答（即ち、第１記録層に対応する位置から第２記録層に対応する位置へ移動するのに要する時間）に応じて、個別に設定することが好ましい。
【００６６】
次に、実際の球面収差補正機構の動作について図５乃至図７を参照して説明する。本実施形態では、球面収差補正機構３４は、２枚のレンズ３及びレンズ４の組み合わせレンズから構成され、２枚のレンズ間の距離を調整することにより、球面収差の補正量を変化させる構造となっている。具体的には、例えば一方のレンズを固定し、他方のレンズを光軸に沿って移動させることによりレンズ間距離を変化させることができる。
【００６７】
このレンズの駆動に直流（ＤＣ）モータを使用した場合のモータ駆動波形を図５に示す。ＤＣモータの移動量は、基本的にモータに印加する駆動パルスの幅によって制御される。ＤＣモータでレンズをある点から所定距離移動させる場合は、まず、モータを移動させるための所定幅の正パルスを印加し、次にモータを制動するための負パルスを印加する。
【００６８】
図５においては、タイミングコントローラ１０からの補正トリガ信号Ｓacにより球面収差補正機構３４を移動することが指示されると、駆動回路３３は球面収差補正機構３４のＤＣモータに対して所定幅の正パルス１００を印加した後、さらに所定幅の負パルス１０１を印加することにより、球面収差補正機構３４を構成する一方のレンズを第１記録層に対応する位置から第２記録層に対応する位置へと移動させる（球面収差補正位置のグラフ参照）。
【００６９】
これに対して、タイミングコントローラ１０は、ジャンプパルス発生器３１に補正トリガ信号Ｓacを与えた時点で内部のタイマーカウンタによりカウントを開始し、所定時間Ｔが経過した時点でジャンプパルス発生器１２へフォーカストリガ信号Ｓfcを与える。このとき、ループスイッチ１４はフォーカスループをオープンとしており、駆動回路１５はジャンプパルス発生器１２からのジャンプパルスに従ってフォーカスアクチュエータ１６を第１記録層から第２記録層へと移動させる。
【００７０】
次に、球面収差補正機構のレンズを、ステップモータを利用して駆動する場合の動作を図６及び図７を参照して説明する。図６は、ステップモータの制御例を示すフローチャートであり、図７（Ａ）は駆動回路３３と球面収差補正機構３４（この場合は、２相ステップモータである）の接続を示す図である。また、図７（Ｂ）及び７（Ｃ）は、駆動回路３３に与えられるパルス波形の例である。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、駆動回路３３は補正制御部３２から４つのパルス信号ＡＰ、ＢＰ、ＡＮ及びＢＮを受け取り、球面収差補正機構３４を構成する２相ステップモータへ供給する。ステップモータは、１つのパルス列を供給すると所定の角度だけ回転する構造を有しており、供給するパルス数を変えることにより、回転量を制御することができる。図７（Ｂ）は球面収差補正機構３４を構成するステップモータを正回転させるために供給すべきパルス列の例であり、図７（Ｃ）はそのステップモータを逆回転させるために供給すべきパルス列の例である。ステップモータの４つの入力端子に入力するパルス列の入力順を変えることにより、ステップモータの回転方向を制御することができる。
【００７２】
図６はこのステップモータの制御例を示すフローチャートであり、ＣＰＵ１及びタイミングコントローラ１０により実行される。まず、タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からのジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り、補正トリガ信号Ｓacをジャンプパルス発生器３１に出力し（ステップＳ１）、内部のタイマーカウンタを起動し、所定時間Ｔのカウントを開始する（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ１が発した回転方向信号Ｓ１を参照して、球面収差補正機構３４を構成するステップモータの回転方向を決定する（ステップＳ３）。ステップモータを正方向へ回転させるべき場合は、タイミングコントローラ１０は図７（Ｂ）に示すような正方向のパルス列を発生し（ステップＳ４）、ステップモータを逆方向へ回転させるべき場合は図７（Ｃ）に示すような逆方向のパルス列を発生する（ステップＳ５）。
【００７３】
そして、タイミングコントローラ１０は所定時間Ｔが経過するのを待ち（ステップＳ６）、所定時間Ｔが経過すると、フォーカストリガ信号Ｓfcをジャンプパルス発生器１２へ入力し（ステップＳ７）、フォーカスアクチュエータ１６を第１記録層から第２記録層へジャンプさせる。球面収差補正機構３４がステップモータにより構成される場合は、以上のようにして、球面収差補正機構３４及びフォーカスアクチュエータ１６が制御される。
【００７４】
なお、上記の説明は光ディスクの第１の記録層から第２の記録層へのフォーカスジャンプについて説明しているが、この場合の第１の記録層及び第２の記録層は多層ディスクのどの記録層であってもよい。即ち、多層ディスクの下方の層から上方の層へのフォーカスジャンプでも、上方の層から下方の層へのフォーカスジャンプでも本発明を適用することができる。
【００７５】
［３］フォーカスアクチュエータの移動開始タイミング
次に、フォーカスアクチュエータの移動を開始するタイミングの制御方法について、いくつかの例を挙げて説明する。
【００７６】
（１）第１の制御方法
第１の制御方法は、上述のように、時間Ｔを予め決定しておき、タイミングコントローラ１０内部に含まれるタイマーカウンタを使用して時間Ｔをカウントする方法である。即ち、図４に示すように、タイミングコントローラ１０は球面収差補正機構側のジャンプパルス発生器３１に補正トリガ信号Ｓacを供給した時点で内部のタイマーカウンタを起動してカウントを開始し、所定時間Ｔが経過した時点でフォーカスアクチュエータ側のジャンプパルス発生器１２にフォーカストリガ信号Ｓfcを供給する。同時に、ＣＰＵ１はループ選択信号Ｓ２を生成する。こうして、球面収差補正機構の移動開始から所定時間Ｔの経過後にフォーカスアクチュエータ１６を駆動させることができる。
【００７７】
図８に、第１の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構の移動を開始する（ステップＳ１０）。また、これと同時に、タイミングコントローラ１０は内部のタイマーカウンタを起動し、所定時間Ｔのカウントを開始する（ステップＳ１１）。そして、所定時間Ｔが経過すると（ステップＳ１２：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ１３）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する（ステップＳ１４）。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００７８】
なお、先に述べたように、この場合の所定時間Ｔの決め方は、基本的に球面収差補正機構が第１記録層から第２記録層へと移動するのに要する時間の１／２程度とし、例えば数十msecと設定する。但し、球面収差補正機構の移動速度とフォーカスアクチュエータの移動速度の具体値を考慮して修正を行うことができる。
【００７９】
（２）第２の制御方法
第２の制御方法は、第１の方法のように決まった時間を設定するのではなく、球面収差補正機構の実際の移動量に応じてフォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを決定する方法である。即ち、球面収差補正機構の第１記録層対応位置から第２記録層対応位置への移動状況を検出し、移動が半分程度行われたときにタイミングコントローラ１０がフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、フォーカスアクチュエータ１６の移動を開始する。
【００８０】
具体的には、図２に示す位置センサ２７が球面収差補正機構３４を構成するレンズの移動量を検出する。再生対象となる多層光ディスクの記録層間の距離はディスクの規格により決まっているので、その１／２程度を基準値に設定し、位置センサ２７からの移動量検出値をこの基準値と比較する。例えば再生対象となっている光ディスクの層間距離がＤであれば、基準値をＤ／２と設定する。移動量検出値が基準値Ｄ／２に達すると、球面収差補正機構３４を構成するレンズが第１記録層対応位置と第２記録層対応位置の中間まで移動したことがわかるので、その時点でタイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを生成する。こうすることにより、球面収差補正位置が、実際に第１記録層対応位置と第２記録層対応位置の中間付近まで移動したときに、フォーカスアクチュエータの移動を開始させることができる。
【００８１】
球面収差補正機構を構成するレンズの移動量を検出する位置センサ２７は、例えばポテンショメータやロータリーエンコーダなどにより構成することができる。
【００８２】
この方法を利用した場合のフォーカス制御系の各部の波形を図９に示す。まず、球面収差補正機構３４の移動を開始させるために補正トリガ信号Ｓacが出力される。球面収差補正機構３４が移動を開始すると、その移動に応じてセンサ２７の出力信号Ｓ７のレベルが変化する。センサ２７の出力信号Ｓ７はタイミングコントローラ１０内に設けられた図示しない比較器などにより予め決められた基準値（Ｄ／２）と比較され、基準値に達すると、出力信号Ｓ７の２値化信号である比較結果信号が出力される。比較結果信号のレベルが変化した時点で、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、ジャンプパルス発生器１２に供給してフォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００８３】
また、この変形として、球面収差補正機構３４が先に述べたようにステップモータにより構成される場合には、位置センサ２７を設けずに、ステップモータに供給されるパルス数をカウントすることにより、球面収差補正機構３４を構成するレンズの移動量を判定してもよい。即ち、ステップモータは、図７を参照して説明したように、入力したパルス数に応じてモータの回転量が決まるので、駆動対象であるレンズの移動量も入力したパルス数に比例することになる。よって、球面収差補正機構を構成するレンズを、第１記録層対応位置と第２記録層対応位置との距離の１／２程度移動させるためにステップモータに入力すべきパルス数を計算により求めることができる。こうして、基準パルス数を予め決めておき、基準パルス数のパルスが駆動回路３３に供給されたときに、タイミングコントローラ１０がフォーカストリガ信号Ｓfcを生成し、フォーカスアクチュエータ１６の移動を開始すればよい。この方法によれば、球面収差補正機構３４を構成するレンズの位置を検出する位置センサ２７を設ける必要がなくなるという利点がある。
【００８４】
図１０に、第２の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り（ステップＳ２０）、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構３４の移動を開始する（ステップＳ２１）。次に、タイミングコントローラ１０は位置センサ２７の出力信号に基づいて、又は、球面収差補正機構が３４ステップモータにより構成されている場合にはステップモータに入力されるパルス数に基づいて、球面収差補正機構３４の移動量を判定する（ステップＳ２２）。そして、移動量が所定の基準値より大きくなると（ステップＳ２３：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ２４）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する（ステップＳ２５）。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００８５】
（３）第３の制御方法
第２の方法は、球面収差補正機構の移動量を位置センサ又はステップモータへの供給パルス数により直接的に検出する方法であったが、第３の方法は、光ディスクの再生時に得られる再生信号又は制御信号を利用して、間接的に球面収差補正機構の移動量を決定して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを決定する方法である。
【００８６】
レーザスポットが第１記録層に上でフォーカスしているときは、球面収差補正機構３４による球面収差補正は第１記録層に適合した状態となっている。よって、球面収差補正機構を第１記録層対応位置から第２記録層対応位置へと移動させると、球面収差補正機構が第１記録層から離れるにつれて球面収差の補正効果が減少し、光ディスクの記録情報の読取信号から生成されるＲＦ信号、トラッキングエラー信号、及び、記録可能型ディスクについて予め設けられているガイドグループのウォブル信号などの振幅は減少する。よって、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅減少の程度を評価することにより、球面収差補正機構がどの程度移動したかを間接的に決定することができる。
【００８７】
従って、球面収差補正機構を第１記録層から第２記録層まで移動させた場合のＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅変化を予め調べておき、球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層の中間付近まで移動したときのそれらの信号の振幅を基準振幅として決定しておく。そして、実際のフォーカスジャンプの際には、それらＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅を検出して、予め決めた基準振幅値と比較し、基準振幅値に一致した時点でフォーカスアクチュエータの移動を開始させればよい。
【００８８】
具体的には、図１において、タイミングコントローラ１０は内部のメモリなど（図示せず）に上記の基準振幅値を記憶しておく。そして、球面収差補正機構の移動を開始した後、ＲＦ信号Ｓ４、トラッキングエラー信号Ｓ５又はウォブル信号Ｓ６のいずれかの１以上の振幅を基準振幅値と比較し、それらの信号の振幅が基準振幅値まで低下した時点で、ジャンプパルス発生器１２にフォーカストリガ信号Ｓfcを出力する。
【００８９】
この方法を利用した場合のフォーカス制御系各部の信号波形を図１１に示す。図１１において、まず補正トリガ信号Ｓacが出力され、球面収差補正機構３４が移動を開始する。球面収差補正機構３４の移動に伴って、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅が減少し、その振幅が振幅基準値まで減少すると、タイミングコントローラ１０内の比較器から出力される比較結果信号のレベルが変化する。これに応じて、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力し、フォーカスアクチュエータの移動を開始する。
【００９０】
図１２に、第３の制御方法の具体的処理例を示す。タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ１からフォーカスジャンプ指示信号Ｓ８を受け取り（ステップＳ３０）、補正トリガ信号Ｓacを出力して球面収差補正機構３４の移動を開始する（ステップＳ３１）。次に、タイミングコントローラ１０は、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅を検出し（ステップＳ３２）、検出された振幅値が予め決められた振幅基準値より小さくなると（ステップＳ３３：Yes）、タイミングコントローラ１０はフォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する（ステップＳ３４）。そして、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動した後、フォーカスサーボをクローズしてフォーカスサーボを実行する。こうして、フォーカスジャンプが完了する。
【００９１】
この方法によれば、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号という、通常の情報の記録／再生時に生成される信号を利用して球面収差補正機構の移動量を間接的に決定し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動を制御するので、前述の位置センサ２７などの特別な機構を設ける必要がない。即ち、タイミングコントローラ１０内に基準振幅値を記憶するメモリと、単純なレベル比較器を設ければ済むので、単純な構成で実現することができる。
【００９２】
なお、図１においては、ＲＦ信号Ｓ４、トラッキングエラー信号Ｓ５及びウォブル信号Ｓ６の全てがタイミングコントローラ１０に入力されているが、これは説明の便宜上全てを図示したものであり、実際にはこれらのうちの１つをタイミングコントローラ１０に入力し、その信号に基づいて球面収差補正機構の移動量を間接的に決定する構成とすれば足りる。
【００９３】
以上のように、種々の方法で球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層のほぼ中間位置まで移動したことを検出して、フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することができる。
【００９４】
［４］球面収差補正機構の他の実施例
次に、球面収差補正機構の他の実施例について説明する。これまでは、球面収差補正機構を２枚の組み合わせレンズとして構成した例について説明してきたが、本発明の装置においてはこれ以外の球面収差補正機構を採用することが可能であり、例えば特開平１０−２６９６１１号公報に記載されるような液晶パネルを利用した球面収差補正機構を使用することができる。
【００９５】
具体的には、図１３（Ａ）に示す液晶パネルが光ピックアップに設けられる。図１３（Ａ）において、７１はレーザ光源、７２は偏光ビームスプリッタ、７３は液晶パネル、７４は１／４波長板、７５は対物レンズ、７６は多層ディスク、７７は集光レンズ、７８は受光器である。
【００９６】
レーザ光源７１から射出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ７２を通過した後、液晶パネル７３、１／４波長板７４を通って対物レンズ７５で集光され、光ディスクである多層ディスク７６の情報記録面に焦点を結ばれる。多層ディスク７６の情報記録面から反射したレーザビームの反射光は、対物レンズ７５、１／４波長板７４、液晶パネル７３、偏光ビームスプリッタ７２を通り、集光レンズ７７を介して受光器７８上に像を結ばれる。
【００９７】
液晶パネル７３には、図示しない２枚のガラス基板で挟まれた液晶分子が配向されている。そして、上側（又は下側）の図示しない透明電極には後述する同心円状の電極パターンが形成されており、下側（又は上側）には当該電極パターンに対向して他方の電極が形成されている。これら上下の透明電極による各電極パターン部分の印加電圧を液晶パネル制御回路８０によって可変制御してやることにより、多層ディスクの記録層の間の厚みのムラなどによって生じる波面収差を補正する。
【００９８】
液晶パネル７３の平面図を図１３（Ｂ）に示す。液晶パネル７３には、ガラス基板で屈折率異方性を持つ液晶分子が所定の向きに配向されている。そして、上側（または下側）の透明電極で構成される同心円状の電極３１０〜３１４が形成されているとともに、図示しない下側（または上側）には上側（下側）の電極３１０〜３１４に対向する他方の電極が形成されている。このような構成の液晶パネル７３の各電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚される。これにより液晶パネル７３を透過する光束の進行方向に垂直な断面内での屈折率分布を任意に設定することができ、光束の波面の位相を分割領域毎に制御することができる。すなわち、屈折率可変手段として用いることができる。よって、液晶パネル７３の各電極にそれぞれ異なる電圧を印加することにより、球面収差をキャンセルすることができ、液晶パネルを利用して球面収差補正機構３４を実現することができる。
【００９９】
このような液晶パネルを利用した球面収差補正機構の場合も、上述の組み合わせレンズによる球面収差補正機構の場合と同様に、フォーカスアクチュエータに比べて応答が遅いという性質を有する。液晶パネルを利用した球面収差補正機構は、各電極部分に異なる駆動電圧を印加して液晶分子の配向を制御することにより球面収差を補正するが、駆動電圧を印加してから液晶分子の配向が物理的に変化を完了するまでにはある程度の時間を要する。この時間的な遅れ（即ち、応答の遅さ）は、組み合わせレンズによる球面収差補正機構においてレンズの移動に要する時間に起因する応答の遅れと同等のものである。よって、液晶パネルを利用した球面収差補正機構の場合も、同様に、球面収差補正機構を第１記録層に対応する状態から第２記録層に対応する状態に変化させる指示を与えた後、所定時間遅らせてフォーカスアクチュエータの移動を開始するという本発明の原理を適用することができる。
【０１００】
この場合、フォーカス制御系の構成としては、図１に示す組み合わせレンズによる球面収差補正機構と同様のものとすることができる。即ち、球面収差補正機構３４が異なり、その駆動信号が異なる他は、組み合わせレンズによる球面収差補正機構と同一の構成とすることができる。
【０１０１】
このような球面収差補正機構３４を使用した場合は、上述の第１の方法及び第３の方法により、フォーカスアクチュエータの移動開始時間を制御することができる。即ち、第１の制御方法により、タイミングコントローラ１０内で球面収差補正機構３４の駆動開始時刻から所定時間Ｔを計測し、所定時間経過後にフォーカスアクチュエータの移動を開始することができる。また、第３の制御方法により、光ディスクの読取信号から生成されるＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅変化に基づいて球面収差補正機構の変化状態を間接的に検出し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動開始タイミングを制御することができる。但し、液晶分子が実際にどの程度移動したかを検出することは困難であるので、上述の第２の方法に相当する制御は困難である。
【０１０２】
また、先に説明した組み合わせレンズタイプの球面収差補正機構と、液晶パネルを利用した球面収差補正機構との両方を組み合わせて球面収差補正機構を構成することも可能である。
【０１０３】
［５］３層以上にわたるフォーカスジャンプ
次に、３層以上の多層ディスクにおいて、一度に２層以上の移動を伴うフォーカスジャンプを行う場合の制御について説明する。例えば、３層以上の多層ディスクにおいて第１記録層から第３記録層へフォーカスジャンプを行う場合の方法としては、理論上は、第１記録層から第３記録層へ一気にジャンプする方法と、第１記録層、第２記録層、第３記録層と段階的にジャンプする方法とが考えられる。しかし、前者の方法は、理論上は可能であるものの、一度に２層ジャンプすることになるので、球面収差補正機構とフォーカスアクチュエータの制御を調整することが難しい。よって、本発明では、上述した球面収差補正機構の移動に対してフォーカスアクチュエータの移動を遅らせる方法により、まず第１記録層から第２記録層へフォーカスジャンプし、第２記録層上でフォーカスが安定した後、さらに第２記録層から第３記録層へのジャンプを行う方法を採用する。
【０１０４】
図１４に、そのように段階的にフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の信号波形を示す。なお、図１４は、先に説明した第２の制御方法、即ち、位置センサ２７により球面収差補正機構の実際の移動量を検出し、それに応じてフォーカスアクチュエータの移動を開始する方法を採用した場合の例を示す。
【０１０５】
図示のように、タイミングコントローラ１０が補正トリガ信号Ｓacを出力し、球面収差補正機構が第１記録層から第２記録層へと移動を開始すると、位置センサ２７の検出信号Ｓ７のレベルが徐々に変化する。検出信号Ｓ７のレベルが予め決められた基準値１に達すると、タイミングコントローラ１０は球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層のほぼ中間まで移動したと判定し、フォーカストリガ信号Ｓfcを出力してフォーカスアクチュエータの移動を開始する。その後、フォーカスアクチュエータが第２記録層上に移動すると、フォーカスサーボがクローズされる。これにより、正しいＳ字波形を有するフォーカスエラー信号が出力され、レーザ光のスポットが第２記録層上で合焦状態となる。
【０１０６】
こうして第２記録層上で合焦状態が確立されても、球面収差補正機構はさらに第３記録層に向かって移動を継続している。そして、位置センサ２７からの検出信号Ｓ７が予め決定された基準値２に至ると、タイミングコントローラ１０は再度フォーカストリガ信号Ｓfcを出力し、フォーカスアクチュエータを第２記録層から第３記録層へと移動させる。そして、フォーカスアクチュエータが第３記録層へ移動すると、フォーカスサーボがクローズされ、第３記録層上でフォーカスサーボが行われてレーザ光のスポットが合焦状態に維持される。
【０１０７】
このように、３層以上の多層ディスクにおいて、一度に２層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合には、本発明による方法を繰り返し行うことにより、確実にフォーカスジャンプを行うことができる。
【０１０８】
比較のために、図１５に本発明を用いずに第１記録層から第３記録層へ一度にフォーカスジャンプした場合のフォーカス制御系各部の信号波形を示す。図示のように、球面収差補正機構の移動開始と同時にフォーカスアクチュエータの移動を開始しており、球面収差補正機構がほとんど次の記録層に対応する位置への移動を進めていない状態でフォーカスアクチュエータが第１記録層から第３記録層へジャンプするので、球面収差の影響を強く受けてしまい、フォーカスエラー信号のＳ字波形の振幅が減少している。これにより、フォーカスサーボをクローズした後のＳ字の振幅が減少し、サーボクローズ後のフォーカスサーボが不安定となって結局フォーカスジャンプが失敗してしまう。
【０１０９】
これに対し、本発明の方法を第１記録層から第２記録層、そして第２記録層から第３記録層と順に実行することにより、２層以上をジャンプする場合でも、安定したフォーカスジャンプを実現することができる。
【０１１０】
なお、上記の例では、位置センサを利用する第２の制御方法を利用して２層以上のフォーカスジャンプを行う場合を例示したが、前述の第１及び第３の方法を利用した場合も、同様に２層以上のフォーカスジャンプを行うことができる。即ち、第１の方法を利用する場合は、球面収差補正機構の移動開始から所定時間Ｔ経過後に第２記録層へのフォーカスアクチュエータの移動を行い、さらに所定時間Ｔ経過後に第３記録層へのフォーカスアクチュエータの移動を行えばよい。また、第３の方法を利用する場合も、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号又はウォブル信号の振幅値を、第１記録層から第２記録層への移動の場合と、第２記録層から第３記録層への移動の場合についてそれぞれ基準振幅値と比較すればよい。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォーカスジャンプ時にまず球面収差補正機構を移動開始し、球面収差補正機構が第１記録層と第２記録層との中間付近に至った頃にフォーカスアクチュエータの移動を開始するので、安定的にフォーカスジャンプを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による光ディスク記録再生装置のフォーカス制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを同時に駆動した場合のフォーカスジャンプの様子を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明によりフォーカスアクチュエータと球面収差補正機構とを駆動した場合のフォーカスジャンプの様子を示すタイミングチャートである。
【図５】直流モータを利用して球面収差補正機構を構成した場合の球面収差補正機構の駆動波形図である。
【図６】ステップモータを利用して球面収差補正機構を構成した場合のフォーカスジャンプ処理を示すフローチャートである。
【図７】ステップモータの駆動回路及び駆動パルスの例を示す図である。
【図８】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第１の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第２の制御方法におけるフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１０】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第２の制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第３の制御方法におけるフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１２】フォーカスアクチュエータの移動開始タイミングの第３の制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】液晶パネルを利用した球面収差補正機構の構成を示す図である。
【図１４】本発明の方法により、３層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１５】フォーカスアクチュエータと球面収差補正機構を同時に駆動し、３層以上にわたるフォーカスジャンプを行う場合のフォーカス制御系各部の波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
２ 偏光ビームスプリッタ
３、４ レンズ
５ 対物レンズ
６ レーザ光源
７ 集光レンズ
８ 多層光ディスク
１０ タイミングコントローラ
１２、３１ ジャンプパルス発生器
１４ ループスイッチ
１５、３３ 駆動回路
１６ フォーカスアクチュエータ
２０ フォトディテクタ
２１ Ｉ−Ｖ変換器
２２ フォーカスエラー生成回路
２３ 位相補償器
２４ ＲＦ信号生成回路
２５ トラッキングエラー生成回路
２６ ウォブル信号生成回路
２７ 位置センサ
３４ 球面収差補正機構
Claims (6)
- 複数の記録層を有する多層ディスクに情報を記録し、又は、多層ディスクから情報を再生する多層ディスク記録再生装置において、
光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、
前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、
前記多層ディスクからの戻り光を受光して、電気信号を出力するフォトディテクタと、
前記電気信号に基づいて、記録情報の再生信号又は制御信号を生成する手段と、
前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ前記光スポットを移動させるフォーカスジャンプ動作を行う際に、前記球面収差補正機構による補正開始よりも遅れて前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記再生信号又は制御信号の振幅変化に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始することを特徴とする多層ディスク記録再生装置。 - 前記再生信号はＲＦ信号を含み、前記制御信号はトラッキングエラー信号及びウォブル信号を含む請求項１に記載の多層ディスク記録再生装置。
- 前記球面収差補正機構は、光軸上に並設された複数のレンズと、前記複数のレンズの少なくとも１つを前記光軸方向に移動させる移動機構と、前記移動機構を駆動する駆動モータと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層ディスク記録再生装置。
- 前記駆動モータはステップモータであり、前記制御手段は、前記ステップモータにパルス列を入力することにより前記移動機構を駆動する手段と、前記ステップモータに入力したパルス数に基づいて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の多層ディスク記録再生装置。
- 前記球面収差補正機構は、各々が独立に制御可能な複数の液晶部分を有する液晶パネルと、前記複数の液晶部分を独立に駆動する制御回路と、を備え、複数の液晶部分に独立に電圧を印加することにより前記複数の液晶部分の屈折率を制御して球面収差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の多層ディスク記録再生装置。
- 光源からのレーザ光を前記記録層上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光が前記記録層上で合焦状態の光スポットを形成するように前記対物レンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ、前記ディスクにより発生する球面収差を補正するための球面収差補正機構と、を備える多層ディスク記録再生装置により、前記多層ディスクの第１の記録層から第２の記録層へ光スポットを移動させるフォーカスジャンプ方法において、
フォーカスジャンプを行うタイミングが到来したときに、まず、前記球面収差補正機構の第１の記録層に対応する位置から第２の記録層に対応する位置への移動を開始する工程と、
前記球面収差補正機構の移動開始より遅れて、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有し、
前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程は、
前記多層ディスクからの戻り光に基づいて生成される記録情報の再生信号又は制御信号の振幅を検出する工程と、
前記振幅が、前記球面収差補正機構が第１の記録層に対応する位置と第２の記録層に対応する位置との略中間に位置するときに得られる振幅と一致したときに、前記フォーカスアクチュエータの移動を開始する工程と、を有することを特徴とするフォーカスジャンプ方法。
Priority Applications (2)
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