JP4365330B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
この発明は、情報記録再生装置に関し、特に、複数の記録層を備えた光ディスクに対して目的の記録層へのフォーカス制御を迅速かつ正確に行うことが可能な情報記録再生装置に関する。
従来の光ディスクとしては、単一記録面を有するものがすでに実用化されている。この光ディスクでは、レーザ光を、記録面の所望の位置に集光させて記録または再生を行うが、レーザ光を集光させて所望の位置にフォーカス（焦点）を合わせる必要がある。従来の記録再生装置では、記録面上に形成された反射膜によって反射した反射光を検出し、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成することによりフォーカス制御を行っている。たとえば、４つの光検出面を持つ光検出器で反射光を検出し、各光検出面から出力される検出信号に対して所定の演算を行ってＦＥＳを生成し、このＦＥＳをモニターしながら記録面と対物レンズとの距離が常に一定になるように対物レンズの位置を制御することにより、フォーカス制御をしている。
レーザ光が記録面上に合焦しているときは、通常ＦＥＳの値はゼロとなるが、記録面から焦点がずれるとＦＥＳは正負いずれかの値を持つようになり、焦点が大きくはずれた場合はまたゼロになるという変化する。このように生成されるＦＥＳの変化は、ほぼＳ字状の特性曲線となる。
また、近年光ディスクの高密度化を図るために、対物レンズの高ＮＡ化や、記録層を多層化した多層光ディスクが開発されている。多層光ディスクでは、記録層が複数個あるので、どの記録層にフォーカスを合わせるかを判定し、現在合焦している記録層が何層目であるかを知る必要がある。
このような多層光ディスクに対して、記録面の位置を判断して記録再生を行う光ディスク装置が提案されている（特許文献１および２参照）。
このような多層光ディスクに対して、記録面の位置を判断して記録再生を行う光ディスク装置が提案されている（特許文献１および２参照）。
たとえば、特許文献１には、光ディスクからの反射光をビームスプリッタで２つに分光し、１つの記録面ごとにそのフォーカス検出を行うための第１フォーカスエラー信号と、すべての記録面に亘る範囲をフォーカス検出範囲とする第２フォーカスエラー信号とを用いて、合焦した記録面を判別する多層光ディスクの再生装置が記載されている。
また、特許文献２には、光ディスクの記録層ごとに設けられた反射膜と対物レンズの焦点が一致したことを検出し、一致した数をカウントして反射膜の位置を判別する手段を備え、対物レンズを光軸に沿って往復運動させ、往移動により焦点が一致した反射膜の全層数をカウントし、復移動により目的の反射層にフォーカス制御をする光ディスク装置が記載されている。
特開平１１−９６５６８号公報
特許３２６８６２７号公報
また、特許文献２には、光ディスクの記録層ごとに設けられた反射膜と対物レンズの焦点が一致したことを検出し、一致した数をカウントして反射膜の位置を判別する手段を備え、対物レンズを光軸に沿って往復運動させ、往移動により焦点が一致した反射膜の全層数をカウントし、復移動により目的の反射層にフォーカス制御をする光ディスク装置が記載されている。
対物レンズを高ＮＡ化することにより高密度化を図る場合、記録層までの光が通過する部分の透明層の厚さを厚くすると、ディスクの厚み誤差や傾きにより生じる収差が大きくなる。したがって、透明層の厚さを薄くする必要がある。
また、多層の記録層を有する光ディスクでも、同様に、光が各記録層に至るまでの距離は短い方が好ましく、記録層の間隔も小さいことが好ましい。
しかし、多層の記録層の間隔を短くした場合、隣接する記録層どうしの熱的な干渉が起こる可能性が高くなる。また、記録層の間隔を短くすると、各記録層ごとのフォーカスエラー信号のＳ字形状の信号波形が近接することになり、特定の記録層にフォーカス制御をしようとしても、近接した他の記録層からのフォーカスエラー信号の干渉や外乱などが発生するため、目的の特定の記録層以外の層に誤ってフォーカス制御される可能性がある。
また、多層の記録層を有する光ディスクでも、同様に、光が各記録層に至るまでの距離は短い方が好ましく、記録層の間隔も小さいことが好ましい。
しかし、多層の記録層の間隔を短くした場合、隣接する記録層どうしの熱的な干渉が起こる可能性が高くなる。また、記録層の間隔を短くすると、各記録層ごとのフォーカスエラー信号のＳ字形状の信号波形が近接することになり、特定の記録層にフォーカス制御をしようとしても、近接した他の記録層からのフォーカスエラー信号の干渉や外乱などが発生するため、目的の特定の記録層以外の層に誤ってフォーカス制御される可能性がある。
また、反射光を分光させて２つのフォーカスエラー信号を用いてフォーカス制御をする場合は、分光のためのレンズ群や光検出器の数が増え、装置が大きくなり、コストアップとなる。
さらに、反射膜の全層数をカウントした後、目的の記録層へフォーカス制御する場合は、最初の焦点一致検出は層数を検出するだけで直接目的の位置の記録層に合焦させることはしていないので、フォーカス制御に時間がかかる。また、この場合、目的の記録層へ合焦させる際に外乱等により現在の対物レンズの位置が不明となり、再度フォーカス制御をやり直す必要がある場合もある。
さらに、反射膜の全層数をカウントした後、目的の記録層へフォーカス制御する場合は、最初の焦点一致検出は層数を検出するだけで直接目的の位置の記録層に合焦させることはしていないので、フォーカス制御に時間がかかる。また、この場合、目的の記録層へ合焦させる際に外乱等により現在の対物レンズの位置が不明となり、再度フォーカス制御をやり直す必要がある場合もある。
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、フォーカスエラー検出処理において、２種類の検出信号を生成して、合焦すべき目的の記録層の位置を迅速かつ正確に判断する情報記録再生装置を提供することを課題とする。
この発明は、複数の記録層が積層された多層光ディスクにレーザ光を集光照射する光照射部と、複数の光検出領域に分割された光検出面を持ち、特定の記録層によって反射された前記レーザ光の反射光を各検出領域で検出する光検出部と、光検出面の中心を含まない外側の所定数の光検出領域で検出された光成分を利用して第１のフォーカス検出信号ＳＵＢを生成する第１信号生成部と、光検出面の中心を含む内側の所定数の光検出領域で検出された光成分と前記外側の光検出領域で検出された光成分とを利用して、特定の記録層へのレーザ光の合焦を判定するための第２のフォーカス検出信号ＦＥＳを生成する第２信号生成部と、前記第１信号生成部によって生成された第１のフォーカス検出信号ＳＵＢと、前記第２信号生成部によって生成された第２のフォーカス検出信号ＦＥＳとが、予め設定されたＳＵＢおよびＦＥＳの判定条件を満たしたときに、その判定条件に対応づけられた特定の記録層付近にレーザ光の焦点が合焦していると判定する第１合焦部とを備え、前記光検出部の光検出面が、その中心を含む４つの光検出領域からなる第１領域群と、中心を含まず前記第１領域群の外側に配置された４つの光検出領域からなる第２領域群と、前記第２領域群を構成する各光検出領域のさらに外側に、４つの光検出領域からなる第３領域群とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置を提供するものである。
この発明によれば、多層光ディスクの特定の記録層へのフォーカス制御が、迅速かつ正確に行える。
この発明の光照射部は、レーザ光を出射する光源をはじめ、レーザ光が光ディスクに照射されるまでの空間に配置される光学素子などを含むものであり、後述する光照射ブロックに対応する。
また、光検出部は、フォーカス制御のために利用される光検出器であり、後述する第２光検出器に対応する。
さらに、第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは後述する補助信号ＳＵＢに対応し、第２のフォーカス検出信号ＦＥＳは後述するフォーカスエラー信号ＦＥＳに対応する。
この発明の第１合焦部は、後述するフォーカス引き込み制御部にほぼ対応する。
この発明の光照射部は、レーザ光を出射する光源をはじめ、レーザ光が光ディスクに照射されるまでの空間に配置される光学素子などを含むものであり、後述する光照射ブロックに対応する。
また、光検出部は、フォーカス制御のために利用される光検出器であり、後述する第２光検出器に対応する。
さらに、第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは後述する補助信号ＳＵＢに対応し、第２のフォーカス検出信号ＦＥＳは後述するフォーカスエラー信号ＦＥＳに対応する。
この発明の第１合焦部は、後述するフォーカス引き込み制御部にほぼ対応する。
また、前記第２信号生成部によって生成された第２のフォーカス検出信号ＦＥＳが、特定の記録層へ合焦したと判定するために予め設定されたＦＥＳの判定条件を満たしたときに、その特定の記録層へ合焦したと判定する第２合焦部を備え、前記第１合焦部が特定の記録層付近にレーザ光が合焦したことを判定した後、前記第２合焦部による合焦判定を行うことを特徴とする。
このように、第１合焦部による特定の記録層付近への合焦制御（後述する第１合焦制御）を行い、その後、第２合焦部によるその特定の記録層への合焦制御（後述する第２合焦制御）を行っているので、迅速かつ正確なフォーカス制御が可能となる。
この発明の第２合焦部は、後述するフォーカス制御部にほぼ対応する。
このように、第１合焦部による特定の記録層付近への合焦制御（後述する第１合焦制御）を行い、その後、第２合焦部によるその特定の記録層への合焦制御（後述する第２合焦制御）を行っているので、迅速かつ正確なフォーカス制御が可能となる。
この発明の第２合焦部は、後述するフォーカス制御部にほぼ対応する。
さらに、前記第１および第２のフォーカス検出信号（ＳＵＢ，ＦＥＳ）の判定条件を予め記憶した記憶部を備え、前記判定条件は、多層光ディスクの記録層ごとに予め設定されていることを特徴とする。
記録層ごとに、その記録層付近へ合焦したと判定するための判定条件を、ＳＵＢとＦＥＳの２つの信号についての条件として設定するので、目的の記録層付近への合焦を判断する場合においてより誤判定の少ない合焦検出ができる。
記録層ごとに、その記録層付近へ合焦したと判定するための判定条件を、ＳＵＢとＦＥＳの２つの信号についての条件として設定するので、目的の記録層付近への合焦を判断する場合においてより誤判定の少ない合焦検出ができる。
また、前記光検出面は、その中心を含む４つの光検出領域からなる第１領域群と、中心を含まず前記第１領域群の外側に配置された４つの光検出領域からなる第２領域群とから構成されることを特徴とする。
この場合、前記第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは、前記第２領域群に属し対角位置関係にある２つの光検出領域で検出された光成分の和から、第２領域群に属する残りの２つの光検出領域で検出された光成分の和を減算した演算値から求められる。
また、前記光検出面は、前記第２領域群を構成する各光検出領域のさらに外側に、４つの光検出領域からなる第３領域群を備えるようにしてもよい。
この場合、前記第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは、前記第２および第３領域群に属し対角位置関係にある４つの光検出領域で検出された光成分の和から、第２および第３領域群に属する残りの４つの光検出領域で検出された光成分の和を減算した演算値から求めるようにする。
この場合、前記第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは、前記第２および第３領域群に属し対角位置関係にある４つの光検出領域で検出された光成分の和から、第２および第３領域群に属する残りの４つの光検出領域で検出された光成分の和を減算した演算値から求めるようにする。
この発明によれば、第１合焦部を備え、２つのフォーカス検出信号（ＦＥＳ，ＳＵＢ）を用いて多層光ディスクの特定の記録層付近への合焦を判定しているので、その特定の記録層へのフォーカス制御を迅速かつ正確に行うことができる。
以下、図に示す実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではない。
＜この発明の情報記録再生装置の構成＞
図１に、この発明の情報記録再生装置の構成ブロック図を示す。
この発明の情報記録再生装置は、主として、光照射ブロック（１〜７），情報光検出ブロック（８〜１０），フォーカス検出ブロック（１１〜１３），レンズ駆動ブロック（１４，１５）およびサーボコントローラブロック（２１〜２６）とから構成される。
光照射ブロックは、レーザ光を、光ディスク１８の記録層に照射する部分であり、レーザ光源（ＬＤ）１，コリメートレンズ２，回折格子３，ビームスプリッタ４，１／４波長板５，収差補正光学素子７，対物レンズ６とを備えるブロックである。
＜この発明の情報記録再生装置の構成＞
図１に、この発明の情報記録再生装置の構成ブロック図を示す。
この発明の情報記録再生装置は、主として、光照射ブロック（１〜７），情報光検出ブロック（８〜１０），フォーカス検出ブロック（１１〜１３），レンズ駆動ブロック（１４，１５）およびサーボコントローラブロック（２１〜２６）とから構成される。
光照射ブロックは、レーザ光を、光ディスク１８の記録層に照射する部分であり、レーザ光源（ＬＤ）１，コリメートレンズ２，回折格子３，ビームスプリッタ４，１／４波長板５，収差補正光学素子７，対物レンズ６とを備えるブロックである。
情報光検出ブロックは、光ディスク１８に記録された情報に対応した反射光を検出する部分であり、主として、ＢＳプリズム８，集光レンズ９および第１光検出器１０とを備えるブロックである。第１光検出器１０で検出された反射光に基づいて、光ディスクに記録されていた情報が再生される。
フォーカス検出ブロックは、ＢＳプリズム８で分光された反射光を受けてフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）および補助信号（ＳＵＢ）を生成するための検出信号を生成する部分であり、ウェッジプリズム１１，集光レンズ１２，第２光検出器１３とを備えるブロックである。
ウェッジプリズム１１によって、反射光は２つの光ビームに分離され、２つの光ビームは、第２検出器１３の異なる位置にスポットを形成する。第２光検出器１３は後述するように複数の光検出領域を持ち、各領域ごとにスポットに対応した検出信号を出力する。
フォーカス検出ブロックは、ＢＳプリズム８で分光された反射光を受けてフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）および補助信号（ＳＵＢ）を生成するための検出信号を生成する部分であり、ウェッジプリズム１１，集光レンズ１２，第２光検出器１３とを備えるブロックである。
ウェッジプリズム１１によって、反射光は２つの光ビームに分離され、２つの光ビームは、第２検出器１３の異なる位置にスポットを形成する。第２光検出器１３は後述するように複数の光検出領域を持ち、各領域ごとにスポットに対応した検出信号を出力する。
レンズ駆動ブロックは、サーボコントローラ２０から与えられた制御信号を基に、対物レンズ６の位置を駆動する部分であり、主として、フォーカスアクチュエータ１４とフォーカス駆動部１５とから構成される。
サーボコントローラブロック２０は、第２光検出器１３で得られた検出信号からフォーカス制御をするための制御信号を生成する部分であり、主として、ＦＥＳ生成部２１，フォーカス制御部２２，補助信号生成部２３，フォーカス引き込み制御部２４，記憶部２６および切替制御部２５とから構成される。
サーボコントローラブロック２０は、第２光検出器１３で得られた検出信号からフォーカス制御をするための制御信号を生成する部分であり、主として、ＦＥＳ生成部２１，フォーカス制御部２２，補助信号生成部２３，フォーカス引き込み制御部２４，記憶部２６および切替制御部２５とから構成される。
この発明で使用する光ディスク１８は、多層の記録層を備え、ＤＶＤ，Blu-rayのようなディスクであり、要求された記録層にレーザ光を集光照射することにより、情報を記録再生するタイプの光ディスクである。
図２に、この発明の光ディスクの一実施例の構成図を示す。
この発明の光ディスク１８は、ポリカーボネートのような基板１００上に、中間層，コート層と、反射層１０１と記録層１０２を積層した構造を備える。
また、図２に示すように、反射層１０１と記録層１０２とは複数組積層され、第１記録層１０２に合焦されかつ第１反射層１０１によって反射された光により第１記録層１０２に記録された情報が読み出される。また第２記録層１０２に合焦され第２反射層１０１によって反射された光により、第２記録層１０２に記録された情報が読み出される。
この発明の光ディスク１８は、ポリカーボネートのような基板１００上に、中間層，コート層と、反射層１０１と記録層１０２を積層した構造を備える。
また、図２に示すように、反射層１０１と記録層１０２とは複数組積層され、第１記録層１０２に合焦されかつ第１反射層１０１によって反射された光により第１記録層１０２に記録された情報が読み出される。また第２記録層１０２に合焦され第２反射層１０１によって反射された光により、第２記録層１０２に記録された情報が読み出される。
図１において、光源１から出射されたレーザ光は、各光学素子（２〜７）を通過して、光ディスク１８の所定の記録層１０２に合焦され、対応する反射層１０１により反射される。反射層１０１により反射された反射光は、ビームスプリッタ４により、図の右方向に反射され、さらにＢＳプリズム８で分光されてそれぞれ光学素子（９，１１，１２）を通過して、２つの光検出器（１０，１３）の検出面に照射される。
第１光検出器１０により検出された光は、その後記録情報を再生するための電気信号に変換されて、情報の再生処理に用いられる。
一方、第２光検出器１３により検出された光は、サーボコントローラ２０によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）と、その補助信号（ＳＵＢ）の生成に用いられる。この２つの信号（ＦＥＳ，ＳＵＢ）は、後述するような記録層の判定を行うフォーカス引き込み制御部２４で用いられる。
また、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、フォーカス引き込み処理により目的の記録層付近へのフォーカス制御をした後、さらにフォーカス制御部２２で目的の記録層への正確な合焦を行うために用いられる。
一方、第２光検出器１３により検出された光は、サーボコントローラ２０によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）と、その補助信号（ＳＵＢ）の生成に用いられる。この２つの信号（ＦＥＳ，ＳＵＢ）は、後述するような記録層の判定を行うフォーカス引き込み制御部２４で用いられる。
また、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、フォーカス引き込み処理により目的の記録層付近へのフォーカス制御をした後、さらにフォーカス制御部２２で目的の記録層への正確な合焦を行うために用いられる。
この発明では、多層の記録層を持つ光ディスクにおいて、目的の特定の記録層への合焦を行うために、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）と補助信号（ＳＵＢ）とを用いてフォーカス引き込み処理を行うことを特徴とする。
特に、各記録層ごとに検出されるべきＦＥＳとＳＵＢの両信号のしきい値や範囲（判定条件）を予め定めておき、第２光検出器１３によって検出された光から現実に測定されたＦＥＳとＳＵＢとが、予め定められたどの判定条件を満たすかをチェックすることにより、目的の記録層付近に合焦されたか否かを判断する。以下、このフォーカス引き込み処理を第１合焦処理とも呼ぶ。
特に、各記録層ごとに検出されるべきＦＥＳとＳＵＢの両信号のしきい値や範囲（判定条件）を予め定めておき、第２光検出器１３によって検出された光から現実に測定されたＦＥＳとＳＵＢとが、予め定められたどの判定条件を満たすかをチェックすることにより、目的の記録層付近に合焦されたか否かを判断する。以下、このフォーカス引き込み処理を第１合焦処理とも呼ぶ。
すなわち、第１合焦処理では、要求された目的の記録層に合焦したか否かを検出するために、その目的の記録層に対応づけられて予め記憶されていた判定条件を読み出し、現実に測定されたＦＥＳとＳＵＢとがその判定条件を満たすように、フォーカスアクチュエータ１４を駆動し、ＦＥＳとＳＵＢの両信号が上記読み出された判定条件を満たすまで、フォーカスアクチュエータ１４の駆動処理を繰り返す。
そして、上記判定条件が満たされたとき、目的の記録層へのフォーカス引き込み処理を完了する。
フォーカス引き込み処理が完了した後は、要求された目的の記録層への正確な合焦を行うために、ＦＥＳのみを用いた微小な合焦制御処理が行われる。この合焦制御処理を第２合焦処理とも呼ぶ。
フォーカス引き込み処理が完了した後は、要求された目的の記録層への正確な合焦を行うために、ＦＥＳのみを用いた微小な合焦制御処理が行われる。この合焦制御処理を第２合焦処理とも呼ぶ。
この発明におけるフォーカス制御は、フォーカス引き込み処理（第１合焦処理）と合焦制御処理（第２合焦処理）という２段階で行うことを特徴とする。ただし、従来のように、フォーカス制御用に、ＢＳプリズム透過後の反射光をさらに分光する構成を備える必要はないので、装置の小型化とコストアップを抑えることができる。
また、２段階でフォーカス制御をするものの目的の記録層を直接探すような制御をしているので、従来のように、一旦すべての記録層の数をカウントするような制御をした後さらに目的の記録層に合焦させるようなフォーカス制御をする場合よりも、フォーカス制御の速度を速くすることができ、やり直しのない正確なフォーカス制御ができる。
また、２段階でフォーカス制御をするものの目的の記録層を直接探すような制御をしているので、従来のように、一旦すべての記録層の数をカウントするような制御をした後さらに目的の記録層に合焦させるようなフォーカス制御をする場合よりも、フォーカス制御の速度を速くすることができ、やり直しのない正確なフォーカス制御ができる。
＜サーボコントローラの機能＞
以下、この発明の特徴的な部分であるサーボコントローラ２０の動作を中心に、この発明のフォーカス制御の処理内容について説明する。
以下、この発明の特徴的な部分であるサーボコントローラ２０の動作を中心に、この発明のフォーカス制御の処理内容について説明する。
この発明のサーボコントローラ２０は、主として、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏコントローラ，タイマー等からなるマイクロコンピュータにより実現され、各構成部分の機能は、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶された制御プログラムに基づいて各種ハードウェアを動作させることにより実現される。
記憶部２６は、ＦＥＳやＳＵＢの判定条件や判定レベルの情報をはじめ、各機能ブロックの演算に必要なデータを記憶する部分であり、判定条件などの固定情報の記憶にはＲＯＭや不揮発性の記憶素子が用いられる。
また、ＦＥＳやＳＵＢの判定条件は予め設計段階や初期設定段階で決定し、ＲＯＭ等に書き換えできないように記憶してもよいが、現実の使用段階でも微調整ができるように、書き換え可能な不揮発性の記憶素子に記憶してもよい。
記憶部２６は、ＦＥＳやＳＵＢの判定条件や判定レベルの情報をはじめ、各機能ブロックの演算に必要なデータを記憶する部分であり、判定条件などの固定情報の記憶にはＲＯＭや不揮発性の記憶素子が用いられる。
また、ＦＥＳやＳＵＢの判定条件は予め設計段階や初期設定段階で決定し、ＲＯＭ等に書き換えできないように記憶してもよいが、現実の使用段階でも微調整ができるように、書き換え可能な不揮発性の記憶素子に記憶してもよい。
この発明のＦＥＳ生成部２１は、第２光検出器１３で受光した光に対応する電気的な検出信号から予め定義された演算式により、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）の数値を生成するものである。
また、補助信号生成部２３も同様に、第２光検出器１３で受光した光に対応する検出信号から予め定義した演算式により、補助信号（ＳＵＢ）の数値を生成するものである。
また、補助信号生成部２３も同様に、第２光検出器１３で受光した光に対応する検出信号から予め定義した演算式により、補助信号（ＳＵＢ）の数値を生成するものである。
フォーカス制御部２２は、ＦＥＳ生成部２１によって生成されたＦＥＳを受けて、このＦＥＳと記憶部２６に予め格納されていた判定レベル値と比較しながら、ＦＥＳの値がゼロとなるようにフォーカスアクチュエータ１４を駆動するための指示信号を、フォーカス駆動部１５へ与えるものである。
フォーカス引き込み制御部２４は、ＦＥＳ生成部２１によって生成されたＦＥＳと、補助信号生成部２３によって生成されたＳＵＢとが与えられ、これらの２つの信号の測定値と、記憶部２６に予め格納されていた合焦すべき目的の記録層の判定条件の数値とを比較して、その判定条件を満たすようにフォーカスアクチュエータ１４を駆動する指示信号をフォーカス駆動部１５へ与えるものである。
切換え制御部２５は、フォーカス制御部２２から与えられる指示信号と、フォーカス引き込み制御部２４から与えられる指示信号のどちらかを選択して、フォーカス駆動部１５へ与える部分であり、スイッチと、２つの信号のうちどちらか一方を選択する判断を行う選択部とから構成される。
この発明では、前記したように、まずフォーカス引き込み制御部２４による目的の記録層付近への合焦制御（第１合焦）が行われ、その後、フォーカス制御部２２による目的の記録層への正確な合焦制御（第２合焦）が行われる。
この発明では、前記したように、まずフォーカス引き込み制御部２４による目的の記録層付近への合焦制御（第１合焦）が行われ、その後、フォーカス制御部２２による目的の記録層への正確な合焦制御（第２合焦）が行われる。
フォーカス引き込み制御部２４が第１合焦のためのフォーカス制御を行っている場合は、選択部はフォーカス引き込み制御部２４から与えられる指示信号をフォーカス駆動部１５へ出力するように、スイッチを切り換える。
選択部がフォーカス引き込み制御部２４からの指示信号を受けてこの第１合焦が成功したと判断した場合は、スイッチを切り換え、フォーカス制御部２２から与えられる指示信号を、フォーカス駆動部１５へ出力する。
また、第２合焦処理が完了した後、次の第１合焦処理を行う場合には、フォーカス引き込み制御部２４から与えられる指示信号をフォーカス駆動部１５へ出力するように、スイッチを切り換える。
選択部がフォーカス引き込み制御部２４からの指示信号を受けてこの第１合焦が成功したと判断した場合は、スイッチを切り換え、フォーカス制御部２２から与えられる指示信号を、フォーカス駆動部１５へ出力する。
また、第２合焦処理が完了した後、次の第１合焦処理を行う場合には、フォーカス引き込み制御部２４から与えられる指示信号をフォーカス駆動部１５へ出力するように、スイッチを切り換える。
フォーカス駆動部１５に与えられる指示信号は、フォーカスアクチュエータ１４の変位量，あるいは加速度に対応したデータを含むものである。フォーカス駆動部１５は、このようなデータをもとに、フォーカスアクチュエータ１４を駆動するための制御信号（電流）を生成し、フォーカスアクチュエータ１４を直接制御する。
フォーカスアクチュエータ１４は、対物レンズ６に取付けられ、与えられた制御信号に基づいて対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌを調整する。
この対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌが変化することにより、第２光検出器１３で検出される反射光のスポット位置や形状も変化するので、生成されるＦＥＳやＳＵＢも変化する。変化したＦＥＳとＳＵＢを測定し、各ブロックの光学素子とサーボコントローラ２０とによって、最終的にＦＥＳがほぼゼロとなるまでフォーカスサーボが繰り返され、第１合焦処理が実行されて目的の記録層付近への合焦がされた後、ＦＥＳがゼロとなったときに、第２合焦処理が終了する。
フォーカスアクチュエータ１４は、対物レンズ６に取付けられ、与えられた制御信号に基づいて対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌを調整する。
この対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌが変化することにより、第２光検出器１３で検出される反射光のスポット位置や形状も変化するので、生成されるＦＥＳやＳＵＢも変化する。変化したＦＥＳとＳＵＢを測定し、各ブロックの光学素子とサーボコントローラ２０とによって、最終的にＦＥＳがほぼゼロとなるまでフォーカスサーボが繰り返され、第１合焦処理が実行されて目的の記録層付近への合焦がされた後、ＦＥＳがゼロとなったときに、第２合焦処理が終了する。
＜ＦＥＳとＳＵＢの実施例＞
次に、この発明で用いるフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）と、補助信号（ＳＵＢ）の具体例について説明する。
図３に、この発明の第２光検出器１３の光検出面の一実施例の平面図を示す。
図３（ｂ）に示すように、第２光検出器１３の光検出面は８つの領域（ａ〜ｈ）に分割されているものとする。各領域に照射された光成分はそれぞれ電気信号に変換され、別々にＦＥＳ生成部２１と補助信号生成部２３に与えられる。
図３（ａ）は、２つの記録層（１１１，１１２）を持つ光ディスクの概略断面図を示している。このような光ディスクの第１記録層１１１に焦点が合うようにフォーカス制御をした場合、ウェッジプリズム１１および集光レンズ１２を通過した第１記録層からの反射光は、たとえば図３（ｃ）に示すように、第２光検出器１３で検出される。
次に、この発明で用いるフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）と、補助信号（ＳＵＢ）の具体例について説明する。
図３に、この発明の第２光検出器１３の光検出面の一実施例の平面図を示す。
図３（ｂ）に示すように、第２光検出器１３の光検出面は８つの領域（ａ〜ｈ）に分割されているものとする。各領域に照射された光成分はそれぞれ電気信号に変換され、別々にＦＥＳ生成部２１と補助信号生成部２３に与えられる。
図３（ａ）は、２つの記録層（１１１，１１２）を持つ光ディスクの概略断面図を示している。このような光ディスクの第１記録層１１１に焦点が合うようにフォーカス制御をした場合、ウェッジプリズム１１および集光レンズ１２を通過した第１記録層からの反射光は、たとえば図３（ｃ）に示すように、第２光検出器１３で検出される。
すなわち、焦点が第１記録層１１１に合焦した理想的な状態では、第１記録層１１１からの反射光は２つに分光され、光検出面の領域ｂおよびｃの境界と、領域ｇおよびｆの境界付近にそれぞれ楕円形のスポットを形成する。両スポットともほぼ同じ面積となる。
また、図３（ｄ）は、光ディスクの第１記録層１１１に焦点が合うようにフォーカス制御をした場合の第２記録層からの反射光による第２検出器１３の光検出面のスポットを示している。領域ｃおよびｄと、領域ｈおよびｇに、それぞれ半円状のスポットを形成する。両スポットともほぼ同じ面積となる。
また、図３（ｄ）は、光ディスクの第１記録層１１１に焦点が合うようにフォーカス制御をした場合の第２記録層からの反射光による第２検出器１３の光検出面のスポットを示している。領域ｃおよびｄと、領域ｈおよびｇに、それぞれ半円状のスポットを形成する。両スポットともほぼ同じ面積となる。
そこで、理想的な合焦状態において、第２光検出部１３の各領域で検出される光成分の規則性に着目し、次のように、ＦＥＳとＳＵＢとを求める式を定義する。
フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）＝
（（ｂ＋ｆ）−（ｃ＋ｇ）−（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ）））／ＳＵＭ
補助信号（ＳＵＢ）＝
（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ））／（ａ＋ｄ＋ｅ＋ｈ）
ここで、ａ〜ｈは、第２検出器１３の光検出面の各領域で検出された光成分に対応して出力される電気信号成分（電圧値）を意味する。
また、ＳＵＭは検出された合計値、すなわちＳＵＭ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈとし、第２光検出部１３の光検出面で検出される反射光全体の光量に対応する電気信号値を意味する。
フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）＝
（（ｂ＋ｆ）−（ｃ＋ｇ）−（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ）））／ＳＵＭ
補助信号（ＳＵＢ）＝
（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ））／（ａ＋ｄ＋ｅ＋ｈ）
ここで、ａ〜ｈは、第２検出器１３の光検出面の各領域で検出された光成分に対応して出力される電気信号成分（電圧値）を意味する。
また、ＳＵＭは検出された合計値、すなわちＳＵＭ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈとし、第２光検出部１３の光検出面で検出される反射光全体の光量に対応する電気信号値を意味する。
このように定義されたフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、光検出面の８つの領域のうち、光検出面の中心を含む内側に配置された４つの領域（ｂ，ｃ，ｆ，ｇ）の電気信号成分から求められる第１演算量Ｓ１＝（（ｂ＋ｆ）−（ｃ＋ｇ））と、中心を含まない外側に配置された４つの領域（ａ，ｄ，ｅ，ｈ）の電気信号成分から求められる第２演算量Ｓ２＝（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ））との差（Ｓ１−Ｓ２）を、検出された反射光全体の値（ＳＡＭ）で割った値である。
第１演算量Ｓ１と第２演算量Ｓ２とは、４つの領域のうち対角関係にある位置の２つの領域の電気信号成分の和から、他の対角関係にある位置の２つの領域の電気信号成分の和を引いたものである。
第１演算量Ｓ１と第２演算量Ｓ２とは、４つの領域のうち対角関係にある位置の２つの領域の電気信号成分の和から、他の対角関係にある位置の２つの領域の電気信号成分の和を引いたものである。
補助信号（ＳＵＢ）は、図３（ｂ）の中心を含まない外側に配置された４つの領域（ａ，ｄ，ｅ，ｈ）の電気信号成分から求められる値であり、第３演算量Ｓ３＝（（ａ＋ｅ）−（ｄ＋ｈ））を、これら４つの領域の各電気信号の合計値（ａ＋ｄ＋ｅ＋ｈ）で割ったものである。
後述するように、ＦＥＳの値とともに、この補助信号ＳＵＢの値がどの判定条件を満たしているかを見ることにより、現在合焦している可能性のある記録層の位置を特定することができる。
すなわち、ＦＥＳとＳＵＢの両方を用いることにより、目的の記録層付近への合焦制御（第１合焦）が行われ、その後に、ＦＥＳのみを用いた正確な合焦制御（第２合焦）が行われる。
後述するように、ＦＥＳの値とともに、この補助信号ＳＵＢの値がどの判定条件を満たしているかを見ることにより、現在合焦している可能性のある記録層の位置を特定することができる。
すなわち、ＦＥＳとＳＵＢの両方を用いることにより、目的の記録層付近への合焦制御（第１合焦）が行われ、その後に、ＦＥＳのみを用いた正確な合焦制御（第２合焦）が行われる。
図４に、図３（ａ）に示した２つの記録層を持つ光ディスク（２層ディスクと呼ぶ）に対して生成されるＦＥＳとＳＵＢの信号波形の変化のグラフを示す。図のグラフの縦軸は上記した式から求められたＦＥＳおよびＳＵＢの値を示しており、横軸は、対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌを示している。
図４によれば、ＦＥＳは、第１層の合焦位置（原点）および第２層の合焦位置の両側でそれぞれピークを持つ。一方、ＳＵＢは、第１層の合焦位置（原点）付近では負の値を持つが、第２層の合焦位置付近では、正の値を示している。
図４によれば、ＦＥＳは、第１層の合焦位置（原点）および第２層の合焦位置の両側でそれぞれピークを持つ。一方、ＳＵＢは、第１層の合焦位置（原点）付近では負の値を持つが、第２層の合焦位置付近では、正の値を示している。
このグラフから、２層ディスクにおける第１合焦のための判定条件は次式で定義することができる。
（１）第１記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＜Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
（２）第２記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＞Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
（１）第１記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＜Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
（２）第２記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＞Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
ここで、Ｌ１，Ｌ２は、図４のグラフから予め決定されるしきい値レベルであり、記憶部２６に予め記憶される数値である。このしきい値レベルＬ１，Ｌ２の具体的な値は、装置の設計仕様や光ディスクの層構成、反射率により異なるので、一義的に定めることはできない。
ただし、図４の場合は、Ｌ２の値としてゼロを採用することもできる。このとき、｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１かつＳＵＢ＜０であれば、第１記録層付近への合焦ができたと判断される。一方、｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１かつＳＵＢ＞０であれば第２記録層付近への合焦ができたと判断される。
ただし、図４の場合は、Ｌ２の値としてゼロを採用することもできる。このとき、｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１かつＳＵＢ＜０であれば、第１記録層付近への合焦ができたと判断される。一方、｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１かつＳＵＢ＞０であれば第２記録層付近への合焦ができたと判断される。
次に３層の記録層を持つ３層ディスクの場合の光検出面のスポット形状（図５）と、ＦＥＳおよびＳＵＢの一実施例のグラフ（図６）を示す。
図５に、３層ディスクのスポット形状を示すが、ここでは、最下層を第ゼロ層とし、その上を第１層、さらにその上を第２層としている。
この場合、最下層の第ゼロ層に合焦したときのスポットは、図５に示すように、領域ａとｂ、領域ｅとｆに半円状パターンとして検出される。また、図６に示す３層ディスクのＦＥＳでは、第１層のピークの左側に、第ゼロ層のピークが現れている。
図６において、第１層付近に合焦したことを検出する判定条件は、次の式で定義することができる。
（３）第１記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
｜ＳＵＢ｜＜Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
図５に、３層ディスクのスポット形状を示すが、ここでは、最下層を第ゼロ層とし、その上を第１層、さらにその上を第２層としている。
この場合、最下層の第ゼロ層に合焦したときのスポットは、図５に示すように、領域ａとｂ、領域ｅとｆに半円状パターンとして検出される。また、図６に示す３層ディスクのＦＥＳでは、第１層のピークの左側に、第ゼロ層のピークが現れている。
図６において、第１層付近に合焦したことを検出する判定条件は、次の式で定義することができる。
（３）第１記録層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
｜ＳＵＢ｜＜Ｌ２（Ｌ２≦Ｌ１）
また、図６のグラフから、第ゼロ層と第２層付近の合焦の判定条件は、次式で定義することができる。
（４）第ゼロ層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＜−Ｌ２＜０
（５）第２層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＞Ｌ２＞０
図６に示す３層ディスクの場合は、第ゼロ層の判定条件のＳＵＢは上限が定められ、第２層の判定条件のＳＵＢは下限が定められるが、第１層の判定条件のＳＵＢは上限および下限による数値範囲が定められる。
このように、記録層ごとに、その合焦の判定条件が定義されるが、４層以上の多層ディスクの場合も同様に、ＦＥＳとＳＵＢの下限値又は上限値や数値範囲によって各記録層付近への合焦の判定条件がそれぞれ定義される。
（４）第ゼロ層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＜−Ｌ２＜０
（５）第２層付近へ合焦したと判定される条件
｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１ かつ
ＳＵＢ＞Ｌ２＞０
図６に示す３層ディスクの場合は、第ゼロ層の判定条件のＳＵＢは上限が定められ、第２層の判定条件のＳＵＢは下限が定められるが、第１層の判定条件のＳＵＢは上限および下限による数値範囲が定められる。
このように、記録層ごとに、その合焦の判定条件が定義されるが、４層以上の多層ディスクの場合も同様に、ＦＥＳとＳＵＢの下限値又は上限値や数値範囲によって各記録層付近への合焦の判定条件がそれぞれ定義される。
＜この発明のフォーカス制御処理＞
ここでは、この発明の情報記録再生装置のフォーカス制御処理の一実施例を説明する。前記したように、この発明のフォーカス制御処理は、ＦＥＳとＳＵＢを用いた第１合焦処理と、その後に行われるＦＥＳを用いた第２合焦処理とからなる。
ここでは、この発明の情報記録再生装置のフォーカス制御処理の一実施例を説明する。前記したように、この発明のフォーカス制御処理は、ＦＥＳとＳＵＢを用いた第１合焦処理と、その後に行われるＦＥＳを用いた第２合焦処理とからなる。
図７に、この発明のフォーカス制御処理のフローチャートを示す。
図７のフローチャートのステップＳ１からＳ６までが第１合焦処理にほぼ対応し、ステップＳ１１からＳ１６までが第２合焦処理にほぼ対応する。
図７のフローチャートのステップＳ１からＳ６までが第１合焦処理にほぼ対応し、ステップＳ１１からＳ１６までが第２合焦処理にほぼ対応する。
ステップＳ１：目的層指示
まず、図示しないパソコン等の上位装置からユーザデータの記録再生要求が情報記録再生装置に送られる。この要求には、記録すべきデータそのものの他に、光ディスクのどの位置に記録すべきかを示す情報（論理アドレス情報）も含まれている。情報記録再生装置のＣＰＵは、制御プログラムに基づいて、論理アドレス情報を、光ディスクの物理アドレスに変換する処理を行う。物理アドレスは、サーボコントローラ２０に与えられる。
変換された物理アドレスには、光ディスクの中の複数の記録層のうち、記録再生すべき目的の記録層の位置（あるいは番号など）が含まれ、目的の記録層の位置がサーボコントローラ２０に指示される。
まず、図示しないパソコン等の上位装置からユーザデータの記録再生要求が情報記録再生装置に送られる。この要求には、記録すべきデータそのものの他に、光ディスクのどの位置に記録すべきかを示す情報（論理アドレス情報）も含まれている。情報記録再生装置のＣＰＵは、制御プログラムに基づいて、論理アドレス情報を、光ディスクの物理アドレスに変換する処理を行う。物理アドレスは、サーボコントローラ２０に与えられる。
変換された物理アドレスには、光ディスクの中の複数の記録層のうち、記録再生すべき目的の記録層の位置（あるいは番号など）が含まれ、目的の記録層の位置がサーボコントローラ２０に指示される。
ステップＳ２：フォーカスサーボＯＦＦ
目的の層への移動のために、フォーカスサーボをＯＦＦとする。フォーカスサーボをＯＦＦするとは、具体的には、フォーカス制御部がフォーカス駆動部を通じてアクチュエータを駆動していた動作を解除することを意味する。
目的の層への移動のために、フォーカスサーボをＯＦＦとする。フォーカスサーボをＯＦＦするとは、具体的には、フォーカス制御部がフォーカス駆動部を通じてアクチュエータを駆動していた動作を解除することを意味する。
ステップＳ３：収差補正動作ＯＮ
次に、スポットの最適化のために、収差補正動作をＯＮとする。収差補正とは、図とは別途設けられた駆動部が、収差補正光学系を用いて、透過層厚みの違いによる球面収差を補正することを意味する。
次に、スポットの最適化のために、収差補正動作をＯＮとする。収差補正とは、図とは別途設けられた駆動部が、収差補正光学系を用いて、透過層厚みの違いによる球面収差を補正することを意味する。
ステップＳ４：アクチュエータ駆動
次に、指示された目的の記録層付近への第１合焦のために、フォーカス駆動部１５がアクチュエータ１４を駆動して、対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌを調整する。このとき、フォーカス引き込み制御部２４からの指示信号が、フォーカス駆動部１５に与えられるように、切替制御部２５のスイッチが切替えられる。
次に、指示された目的の記録層付近への第１合焦のために、フォーカス駆動部１５がアクチュエータ１４を駆動して、対物レンズ６と光ディスク１８との距離Ｌを調整する。このとき、フォーカス引き込み制御部２４からの指示信号が、フォーカス駆動部１５に与えられるように、切替制御部２５のスイッチが切替えられる。
ステップＳ５：ＦＥＳの比較判定
アクチュエータが駆動され、距離Ｌが変化されるのに伴って、第２光検出器１３で検出されるスポットの形状も変化する。したがって、ＦＥＳ生成部２１および補助信号生成部２３により生成されるＦＥＳおよびＳＵＢも変化する。そして、両生成部（２１，２３）で生成されたＦＥＳとＳＵＢは、フォーカス引き込み制御部２４に与えられる。ここでは、フォーカス引き込み制御部２４が、目的の記録層に対応づけて記憶部２６に記憶されていたＦＥＳの判定レベルを読み出し、生成されたＦＥＳの数値と判定レベルとを比較する。
アクチュエータが駆動され、距離Ｌが変化されるのに伴って、第２光検出器１３で検出されるスポットの形状も変化する。したがって、ＦＥＳ生成部２１および補助信号生成部２３により生成されるＦＥＳおよびＳＵＢも変化する。そして、両生成部（２１，２３）で生成されたＦＥＳとＳＵＢは、フォーカス引き込み制御部２４に与えられる。ここでは、フォーカス引き込み制御部２４が、目的の記録層に対応づけて記憶部２６に記憶されていたＦＥＳの判定レベルを読み出し、生成されたＦＥＳの数値と判定レベルとを比較する。
たとえば、２層ディスクで、目的の記録層が第１層の場合、前記した判定条件のうち、｜ＦＥＳ｜＞Ｌ１が読み出され、生成したＦＥＳが判定レベルＬ１よりも大きいか否かチェックされる。この比較の結果、判定条件を満たさない場合、ステップＳ４へ戻り、判定条件を満たす可能性の高い駆動制御量を算出し、再度アクチュエータ１４を駆動させ、距離Ｌを調整する。
一方、判定条件を満たした場合、ステップＳ６へ進む。
一方、判定条件を満たした場合、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６：ＳＵＢの比較判定
次に、ＳＵＢの比較判定を行う。ここでは、フォーカス引き込み制御部２４が、目的の記録層に対応づけて記憶部２６に記憶されていたＳＵＢの判定条件を読み出し、生成されたＳＵＢの数値が判定条件を満たすか否かチェックする。
たとえば２層ディスクで、目的の記録層が第１層の場合、前記した判定条件のうち、ＳＵＢ＜Ｌ２が読み出され、生成したＳＵＢが判定レベルＬ２よりも小さいか否かチェックされる。
この比較の結果、判定条件を満たさない場合、ステップＳ４へ戻り、再度アクチュエータ１４を駆動させ、距離Ｌを調整する。
一方、判定条件を満たした場合、ＦＥＳとＳＵＢの両方について、目的の記録層に対応する判定条件を満たしたことになるので、現在目的の記録層の付近に合焦した状態になったと判断される。すなわち、第１合焦が成功したと判断される。
次に、ＳＵＢの比較判定を行う。ここでは、フォーカス引き込み制御部２４が、目的の記録層に対応づけて記憶部２６に記憶されていたＳＵＢの判定条件を読み出し、生成されたＳＵＢの数値が判定条件を満たすか否かチェックする。
たとえば２層ディスクで、目的の記録層が第１層の場合、前記した判定条件のうち、ＳＵＢ＜Ｌ２が読み出され、生成したＳＵＢが判定レベルＬ２よりも小さいか否かチェックされる。
この比較の結果、判定条件を満たさない場合、ステップＳ４へ戻り、再度アクチュエータ１４を駆動させ、距離Ｌを調整する。
一方、判定条件を満たした場合、ＦＥＳとＳＵＢの両方について、目的の記録層に対応する判定条件を満たしたことになるので、現在目的の記録層の付近に合焦した状態になったと判断される。すなわち、第１合焦が成功したと判断される。
図８に、このフローチャートと関係づけたＦＥＳとＳＵＢのグラフを示す。
ステップＳ５では、ＦＥＳが図８のレベル１（Ｌ１）よりも大きいか否かが判定され、ステップＳ６では、ＳＵＢが図８のレベル２（Ｌ２）よりも小さいか否かが判定され、条件を満たさない場合は、図の矢印の方向にＦＥＳやＳＵＢが変化するように、アクチュエータが駆動される。
ステップＳ５では、ＦＥＳが図８のレベル１（Ｌ１）よりも大きいか否かが判定され、ステップＳ６では、ＳＵＢが図８のレベル２（Ｌ２）よりも小さいか否かが判定され、条件を満たさない場合は、図の矢印の方向にＦＥＳやＳＵＢが変化するように、アクチュエータが駆動される。
ステップＳ１１：ＦＥＳ符号判別
ここでは、目的の記録層への正確な合焦をするために、フォーカス引き込み制御部がアクチュエータ１４の加速方向の決定のパラメータであるＦＥＳ符号の判別を行う。たとえば、図８の場合アクチュエータが合焦位置より遠い場合は、ＦＥＳ符号は正となり、アクチュエータの加速方向をディスクに近づける方向とする。また、アクチュエータが合焦位置より近い場合は、ＦＥＳ符号は負となり、アクチュエータの加速方向をディスクから遠ざける方向とする。
また、この後は、ＦＥＳのみに基づいて合焦処理を行うので、フォーカス制御部２２からの指示信号がフォーカス駆動部１５へ与えられるように、切替制御部２５のスイッチが切り替えられる。
ここでは、目的の記録層への正確な合焦をするために、フォーカス引き込み制御部がアクチュエータ１４の加速方向の決定のパラメータであるＦＥＳ符号の判別を行う。たとえば、図８の場合アクチュエータが合焦位置より遠い場合は、ＦＥＳ符号は正となり、アクチュエータの加速方向をディスクに近づける方向とする。また、アクチュエータが合焦位置より近い場合は、ＦＥＳ符号は負となり、アクチュエータの加速方向をディスクから遠ざける方向とする。
また、この後は、ＦＥＳのみに基づいて合焦処理を行うので、フォーカス制御部２２からの指示信号がフォーカス駆動部１５へ与えられるように、切替制御部２５のスイッチが切り替えられる。
ステップＳ１２：アクチュエータ１４の加速
フォーカス駆動部１５が、ステップＳ１１で決定された方向に、アクチュエータ１４を駆動させる。
フォーカス駆動部１５が、ステップＳ１１で決定された方向に、アクチュエータ１４を駆動させる。
ステップＳ１３：ＦＥＳの微分極性判別
ＦＥＳの変化量に基づいて、目的の記録層についてのＦＥＳピークを通過したかどうかを判別する。たとえば、ＦＥＳが正の値のときＦＥＳの値が時間に対し増加するように変化した場合は微分極性は正であるので、ＦＥＳピークをまだ通過していないことがわかり、再度ステップＳ１３を繰り返す。
一方、ＦＥＳの値が時間に対して減少するように変化した場合は、微分極性は負であるので、ＦＥＳピークを通過して正確な合焦方向に向かってアクチュエータが駆動されていることがわかる。この場合は、ステップＳ１４へ進む。
ＦＥＳの変化量に基づいて、目的の記録層についてのＦＥＳピークを通過したかどうかを判別する。たとえば、ＦＥＳが正の値のときＦＥＳの値が時間に対し増加するように変化した場合は微分極性は正であるので、ＦＥＳピークをまだ通過していないことがわかり、再度ステップＳ１３を繰り返す。
一方、ＦＥＳの値が時間に対して減少するように変化した場合は、微分極性は負であるので、ＦＥＳピークを通過して正確な合焦方向に向かってアクチュエータが駆動されていることがわかる。この場合は、ステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４：ＦＥＳの比較判定
次に、フォーカス制御部２２は、ＦＥＳ生成部２１で生成されたＦＥＳが、正確な合焦と判定できる判定条件を満たすか否かチェックする。たとえば、記憶部２６に、２層ディスクの第１記録層に合焦したと判定できるＦＥＳレベルとして、図８に示すレベルＬ３が記憶されていたとすると、生成されたＦＥＳがレベルＬ３よりも小さいか否か判定する。生成されたＦＥＳがレベルＬ３以上の場合、まだ合焦に至っていないので、再度ステップＳ１４を繰り返す。
一方、生成されたＦＥＳがレベルＬ３よりも小さくなった場合、第１記憶層に正確に合焦されたと判断し、ステップＳ１５へ進む。
次に、フォーカス制御部２２は、ＦＥＳ生成部２１で生成されたＦＥＳが、正確な合焦と判定できる判定条件を満たすか否かチェックする。たとえば、記憶部２６に、２層ディスクの第１記録層に合焦したと判定できるＦＥＳレベルとして、図８に示すレベルＬ３が記憶されていたとすると、生成されたＦＥＳがレベルＬ３よりも小さいか否か判定する。生成されたＦＥＳがレベルＬ３以上の場合、まだ合焦に至っていないので、再度ステップＳ１４を繰り返す。
一方、生成されたＦＥＳがレベルＬ３よりも小さくなった場合、第１記憶層に正確に合焦されたと判断し、ステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５：減速
以上の処理により、目的の記録層への合焦がほぼ成功したので、ここでは、アクチュエータを加速するように駆動していた制御を中止し、逆に減速する制御をする。
以上の処理により、目的の記録層への合焦がほぼ成功したので、ここでは、アクチュエータを加速するように駆動していた制御を中止し、逆に減速する制御をする。
ステップＳ１６：フォーカスサーボＯＮ
次に、目的の層で情報信号再生のために、フォーカスサーボをＯＮとする。ここで、フォーカスサーボをＯＮとするとは、フォーカス制御部が、フォーカス駆動部を通じてアクチュエータ駆動して目的の層に追従動作を行うことを意味する。
以上の処理により、目的とする記録層に対してＦＥＳをほぼゼロとする第２合焦処理が終了する。この後、目的の記録層に対するデータの記録処理や、第１の光検出器１０を利用したデータの再生処理が実行される。
次に、目的の層で情報信号再生のために、フォーカスサーボをＯＮとする。ここで、フォーカスサーボをＯＮとするとは、フォーカス制御部が、フォーカス駆動部を通じてアクチュエータ駆動して目的の層に追従動作を行うことを意味する。
以上の処理により、目的とする記録層に対してＦＥＳをほぼゼロとする第２合焦処理が終了する。この後、目的の記録層に対するデータの記録処理や、第１の光検出器１０を利用したデータの再生処理が実行される。
＜多層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例＞
次に、いくつかの多層ディスクについて計算したＦＥＳとＳＵＢの一実施例について、説明する。
（計算例１）
２層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。ここでは、２層ディスクは、下層の記録層を第０層、上層の記録層を第１層と表現する。
図９に２層ディスクの第０層への合焦を行った場合のＦＥＳとＳＵＢのグラフを示し、図１０に第１層への合焦を行った場合のＦＥＳとＳＵＢのグラフを示す。横軸は合焦点からのデフォーカスの距離（μｍ）を示している。原点の位置が正確に合焦された位置を示している。
いずれもＦＥＳを実線で示し、ＳＵＢを破線で示している。また、第０層と第１層の記録層の間隔を１５μｍとした。
図９および図１０によれば、第１層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつＳＵＢ＞０とすればよいことがわかる。
また、第０層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＜０．３かつＳＵＢ＜０とすればよい。
次に、いくつかの多層ディスクについて計算したＦＥＳとＳＵＢの一実施例について、説明する。
（計算例１）
２層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。ここでは、２層ディスクは、下層の記録層を第０層、上層の記録層を第１層と表現する。
図９に２層ディスクの第０層への合焦を行った場合のＦＥＳとＳＵＢのグラフを示し、図１０に第１層への合焦を行った場合のＦＥＳとＳＵＢのグラフを示す。横軸は合焦点からのデフォーカスの距離（μｍ）を示している。原点の位置が正確に合焦された位置を示している。
いずれもＦＥＳを実線で示し、ＳＵＢを破線で示している。また、第０層と第１層の記録層の間隔を１５μｍとした。
図９および図１０によれば、第１層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつＳＵＢ＞０とすればよいことがわかる。
また、第０層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＜０．３かつＳＵＢ＜０とすればよい。
（計算例２）
３層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。
図１１に、３層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１２に、３層ディスクの中間の第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１３に、３層ディスクの最上層の第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢのグラフをそれぞれ示す。
図１１によれば、第０層付近への合焦の判定条件は、ＦＥＳ＞０．３かつＳＵＢ＜−０．３とすればよいことがわかる。
図１２によれば、第１層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつ｜ＳＵＢ｜＜０．３とすればよいことがわかる。また、図１３によれば、第２層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつＳＵＢ＞０．３とすればよいことがわかる。
３層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。
図１１に、３層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１２に、３層ディスクの中間の第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１３に、３層ディスクの最上層の第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢのグラフをそれぞれ示す。
図１１によれば、第０層付近への合焦の判定条件は、ＦＥＳ＞０．３かつＳＵＢ＜−０．３とすればよいことがわかる。
図１２によれば、第１層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつ｜ＳＵＢ｜＜０．３とすればよいことがわかる。また、図１３によれば、第２層付近への合焦の判定条件は、｜ＦＥＳ｜＞０．３かつＳＵＢ＞０．３とすればよいことがわかる。
（計算例３）
４層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。
図１４に、４層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１５に、４層ディスクの第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１６に、４層ディスクの第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１７に、４層ディスクの最上層の第３層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢのグラフをそれぞれ示す。
４層ディスクのＦＥＳとＳＵＢの計算例を示す。
図１４に、４層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１５に、４層ディスクの第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１６に、４層ディスクの第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図１７に、４層ディスクの最上層の第３層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢのグラフをそれぞれ示す。
図１４から図１７によれば、各層付近への合焦の判定条件は、次のようにすればよいことがわかる。
第０層付近の合焦条件：
ＦＥＳ＞０．３ かつ ＳＵＢ＜−０．５
第１層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．５＜ＳＵＢ＜−０．１
第２層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．１＜ＳＵＢ＜０．５
第３層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ＳＵＢ＞０．５
第０層付近の合焦条件：
ＦＥＳ＞０．３ かつ ＳＵＢ＜−０．５
第１層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．５＜ＳＵＢ＜−０．１
第２層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．１＜ＳＵＢ＜０．５
第３層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ＳＵＢ＞０．５
（計算例４）
４層ディスクのＦＥＳとＳＵＢについて、別の計算例を示す。
記録層が多層になればなるほど、ＳＵＢの線形性が失われ、局所的なピークが出現するようになる。たとえば、図１６に示したＳＵＢのグラフでは、デフォーカスの値が０および１０の位置付近に極大ピークが表れ、これが合焦の誤判定となる場合もある。そこで、誤判定を少なくするために、第２光検出器１３の光検出面を追加し、追加面で検出された光成分も利用してＳＵＢを計算することにより、ＳＵＢの波形の非線形性を減らすようにすることが好ましい。
４層ディスクのＦＥＳとＳＵＢについて、別の計算例を示す。
記録層が多層になればなるほど、ＳＵＢの線形性が失われ、局所的なピークが出現するようになる。たとえば、図１６に示したＳＵＢのグラフでは、デフォーカスの値が０および１０の位置付近に極大ピークが表れ、これが合焦の誤判定となる場合もある。そこで、誤判定を少なくするために、第２光検出器１３の光検出面を追加し、追加面で検出された光成分も利用してＳＵＢを計算することにより、ＳＵＢの波形の非線形性を減らすようにすることが好ましい。
図１８に、この発明の第２光検出器１３の光検出面の平面図の一実施例を示す。
ここで、８つの分割領域（ａ〜ｈ）は、図３（ａ）に示したものと同じであるが、さらにその外側に４つの検出領域（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）を追加している。このような１２個の光検出面を持つ第２光検出器１３を持つ場合、ＳＵＢを求める式を次のように定義する。
ＳＵＢ＝((ａ＋ｅ＋ｉ＋ｋ)−(ｄ＋ｈ＋ｊ＋ｌ))／(ａ＋ｄ＋ｅ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＋ｋ＋ｌ)
ＦＥＳは、前記したものと同じ式を用いるものとする。
このように、光検出器１３の中心から外側により離れた位置で検出された光を利用すれば、ＳＵＢの波形の局所的なピークを減らすことができるので、第１合焦の誤判定を減らすことができる。
ここで、８つの分割領域（ａ〜ｈ）は、図３（ａ）に示したものと同じであるが、さらにその外側に４つの検出領域（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）を追加している。このような１２個の光検出面を持つ第２光検出器１３を持つ場合、ＳＵＢを求める式を次のように定義する。
ＳＵＢ＝((ａ＋ｅ＋ｉ＋ｋ)−(ｄ＋ｈ＋ｊ＋ｌ))／(ａ＋ｄ＋ｅ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＋ｋ＋ｌ)
ＦＥＳは、前記したものと同じ式を用いるものとする。
このように、光検出器１３の中心から外側により離れた位置で検出された光を利用すれば、ＳＵＢの波形の局所的なピークを減らすことができるので、第１合焦の誤判定を減らすことができる。
図１９から図２２に、図１８の光検出器を用いて検出した光成分を基にして、ＦＥＳと、上記定義式を用いたＳＵＢのグラフを示す。
図１９は、４層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２０は、４層ディスクの第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２１は、４層ディスクの第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２２は、４層ディスクの最上層の第３層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢをそれぞれ示す。
図１９は、４層ディスクの最下層の第０層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２０は、４層ディスクの第１層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２１は、４層ディスクの第２層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢ、図２２は、４層ディスクの最上層の第３層への合焦を行ったときのＦＥＳとＳＵＢをそれぞれ示す。
図１９から図２２によれば、光検出器１３の光検出面のより外側の領域（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）の光成分も含めてＳＵＢを生成しているので、図１４から図１７のＳＵＢ波形と比べると、いずれのＳＵＢの波形も局所ピークは小さくなり、なめらかに変化していることがわかる。したがって、第１合焦の誤判定を減らすことができる。
また、ＳＵＢの判定条件の数値をより広めに設定することもできる。
また、ＳＵＢの判定条件の数値をより広めに設定することもできる。
この場合、各層付近への合焦の判定条件は、次のように設定することができる。
第０層付近への合焦条件：
ＦＥＳ＞０．３ かつ ＳＵＢ＜−０．５
第１層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．５＜ＳＵＢ＜０．０
第２層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ０．０＜ＳＵＢ＜０．５
第３層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ＳＵＢ＞０．５
第０層付近への合焦条件：
ＦＥＳ＞０．３ かつ ＳＵＢ＜−０．５
第１層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ −０．５＜ＳＵＢ＜０．０
第２層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ０．０＜ＳＵＢ＜０．５
第３層付近の合焦条件：
｜ＦＥＳ｜＞０．３ かつ ＳＵＢ＞０．５
以上のように、ＦＥＳとＳＵＢの判定条件を設定し、実際に生成されたＦＥＳとＳＵＢとが、目的の記録層の判定条件を満たすように第１合焦処理を行うので、目的の記録層付近へのフォーカス制御を迅速かつ正確にすることができる。
なお、上記計算例に示したＦＥＳおよびＳＵＢの判定条件の上下限の数値および範囲は一実施例であって、この条件に限るものではない。
なお、上記計算例に示したＦＥＳおよびＳＵＢの判定条件の上下限の数値および範囲は一実施例であって、この条件に限るものではない。
１ 光源ＬＤ
２ コリメートレンズ
３ 回折格子
４ ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ 収差補正光学素子
８ ＢＳプリズム
９ 集光レンズ
１０ 第１光検出器
１１ ウェッジプリズム
１２ 集光レンズ
１３ 第２光検出器
１４ フォーカスアクチュエータ
１５ フォーカス駆動部
１８ 光ディスク
２０ サーボコントローラ
２１ ＦＥＳ生成部
２２ フォーカス制御部
２３ 補助信号生成部
２４ フォーカス引き込み制御部
２５ 切替制御部
２６ 記憶部
２ コリメートレンズ
３ 回折格子
４ ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ 収差補正光学素子
８ ＢＳプリズム
９ 集光レンズ
１０ 第１光検出器
１１ ウェッジプリズム
１２ 集光レンズ
１３ 第２光検出器
１４ フォーカスアクチュエータ
１５ フォーカス駆動部
１８ 光ディスク
２０ サーボコントローラ
２１ ＦＥＳ生成部
２２ フォーカス制御部
２３ 補助信号生成部
２４ フォーカス引き込み制御部
２５ 切替制御部
２６ 記憶部
Claims (5)
- 複数の記録層が積層された多層光ディスクにレーザ光を集光照射する光照射部と、
複数の光検出領域に分割された光検出面を持ち、特定の記録層によって反射された前記レーザ光の反射光を各検出領域で検出する光検出部と、
光検出面の中心を含まない外側の所定数の光検出領域で検出された光成分を利用して第１のフォーカス検出信号ＳＵＢを生成する第１信号生成部と、
光検出面の中心を含む内側の所定数の光検出領域で検出された光成分と前記外側の光検出領域で検出された光成分とを利用して、特定の記録層へのレーザ光の合焦を判定するための第２のフォーカス検出信号ＦＥＳを生成する第２信号生成部と、
前記第１信号生成部によって生成された第１のフォーカス検出信号ＳＵＢと、前記第２信号生成部によって生成された第２のフォーカス検出信号ＦＥＳとが、予め設定されたＳＵＢおよびＦＥＳの判定条件を満たしたときに、その判定条件に対応づけられた特定の記録層付近にレーザ光の焦点が合焦していると判定する第１合焦部とを備え、
前記光検出部の光検出面が、その中心を含む４つの光検出領域からなる第１領域群と、中心を含まず前記第１領域群の外側に配置された４つの光検出領域からなる第２領域群と、
前記第２領域群を構成する各光検出領域のさらに外側に、４つの光検出領域からなる第３領域群とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。 - 前記第１のフォーカス検出信号ＳＵＢは、前記第２および第３領域群に属し対角位置関係にある４つの光検出領域で検出された光成分の和から、第２および第３領域群に属する残りの４つの光検出領域で検出された光成分の和を減算した演算値から求められることを特徴とする請求項１の情報記録再生装置。
- 前記第２のフォーカス検出信号ＦＥＳは、前記第１領域群に属する４つの光検出領域のうち対角関係にある位置の２つの領域の光成分の和から、他の対角関係にある位置の２つの領域の光成分の和を引いた演算値である第１演算量Ｓ１と、
前記第２領域群に属する４つの光検出領域のうち対角関係にある位置の２つの領域の光成分の和から、他の対角関係にある位置の２つの領域の光成分の和を引いた演算値である第２演算量Ｓ２との差（Ｓ１−Ｓ２）を、前記光検出部で検出された反射光全体の光成分の和で割った値であることを特徴とする請求項１または２の情報記録再生装置。 - 前記第２信号生成部によって生成された第２のフォーカス検出信号ＦＥＳが、特定の記録層へ合焦したと判定するために予め設定されたＦＥＳの判定条件を満たしたときに、その特定の記録層へ合焦したと判定する第２合焦部を備え、前記第１合焦部が特定の記録層付近にレーザ光が合焦したことを判定した後、前記第２合焦部による合焦判定を行うことを特徴とする請求項１，２または３のいずれかの情報記録再生装置。
- 前記第１および第２のフォーカス検出信号（ＳＵＢ，ＦＥＳ）の判定条件を予め記憶した記憶部を備え、前記判定条件は、多層光ディスクの記録層ごとに予め設定されていることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれかの情報記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005006696A JP4365330B2 (ja) | 2005-01-13 | 2005-01-13 | 情報記録再生装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005006696A JP4365330B2 (ja) | 2005-01-13 | 2005-01-13 | 情報記録再生装置 |
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| JP2006196083A JP2006196083A (ja) | 2006-07-27 |
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Family
ID=36802041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005006696A Expired - Fee Related JP4365330B2 (ja) | 2005-01-13 | 2005-01-13 | 情報記録再生装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4365330B2 (ja) |
-
2005
- 2005-01-13 JP JP2005006696A patent/JP4365330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2006196083A (ja) | 2006-07-27 |
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