JPWO2010116632A1 - 光ディスク装置および多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法 - Google Patents

Abstract

本発明の層間ジャンプ方法は、多層光ディスクにおける層間ジャンプを開始した後、目的情報層の手前に位置する情報層に応じた球面収差が行われた状態で、目的情報層の手前の層からＳ字信号を検出するステップＳＴ７と、前記検出されたＳ字信号を用いて層間ジャンプにおける減速信号を発生させるステップＳＴ８とを備えている。

Description

本発明は、片面積層型光ディスクの記録再生装置に関する。特に１６層や２０層などの多重層光ディスクを０．８５以上の高ＮＡで４０５ｎｍの青紫色のレーザ光源で記録、再生できる光ディスク装置および多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法に関している。

本明細書では、積層されたＮ層（２以上の整数）の情報層を備える光ディスクを「Ｎ層ディスク」と称する。また、複数の情報層を備える光ディスクを包括的に「多層光ディスク」と称する。「片面積層型光ディスク」とは、各情報層を照射する光が光ディスクの片側の表面から入射される光ディスクである。

多層光ディスクにおいて、光が入射するディスク表面１００ａから各情報層までの距離を、その情報層の「深さ」と称する場合がある。多層光ディスクにおいて、深さが最も近い情報層とディスク表面１００ａとの間は、「光透過層」と呼ばれる透明なカバー層が存在する。情報層と情報層との間にも光を透過する層が存在するが、着目する情報層とディスク表面１００ａとの距離、すなわち、その情報層の深さを「光透過層の厚さ」と称する場合がある。

本明細書では、Ｎ層ディスクにおいて、ディスク表面１００ａから最も奥に位置する情報層を「Ｌ１層」と称する。Ｎ層の情報層を、ディスク表面１００ａに近づく順序で、Ｌ１層、Ｌ２層、・・・ＬＮ層と称する。この場合、例えば４層ディスクでは、ディスク表面１００ａに最も近い情報層は、Ｌ４層である。

光ディスクに記録されているデータは、比較的弱い一定の光量の光ビームを回転する光ディスクに照射し、光ディスクによって変調された反射光を検出することによって再生される。再生専用の光ディスクには、光ディスクの製造段階でピットによる情報が予めスパイラル状に記録されている。これに対して、書き換え可能な光ディスクでは、スパイラル状のランドまたはグルーブを有するトラックが形成された基材表面に、光学的にデータの記録／再生が可能な記録材料膜が蒸着等の方法によって堆積されている。書き換え可能な光ディスクにデータを記録する場合は、記録すべきデータに応じて光量を変調した光ビームを光ディスクに照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みを行う。

多層光ディスクでは、積層された複数の情報層のうちの或る情報層（「層Ａ」と称する）からデータを読み出すとき、あるいは、層Ａにデータを書き込むとき、層Ａに光ビームのフォーカスが合わせられる。そして、層Ａ以外の情報層（「層Ｂ」と称する）からデータを読み出すとき、あるいは、層Ｂにデータを書き込むときは、層Ｂに光ビームのフォーカスが合わせられる。このように光ビームのフォーカス位置を、或る情報層（現在層）から他の情報層（目的層）に移動させることを、「層間移動」または「フォーカスジャンプ」と称することとする。

光ビームのフォーカス位置を情報層の深さ方向（光ディスクの厚さ方向）に移動させることは、光ピックアップ内のフォーカスアクチュエータによって行うことができる。光ピックアップは、光ビームを放射するレーザ光源と、その光ビームを集束させる対物レンズと、対物レンズの位置を移動させるアクチュエータとを備えている。アクチュエータは、対物レンズを光ディスクの半径方向に移動させるトラッキングアクチュエータと、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させるフォーカスアクチュエータとに分けることができる。

フォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行うためには、フォーカスアクチュエータによって光ビームのフォーカス位置を目標位置に速やかに移動させることが必須である。例えば特許文献１には、ＤＶＤの２層ディスク、あるいはブルーレイディスク（ＢＤ）の２層ディスクにおけるフォーカスジャンプを行うための従来技術が開示されている。

特許文献１に開示されているＢＤの２層ディスクにおけるフォーカスジャンプの一方法では、まず球面収差補正機構の移動を開始し、所定時間経過後にフォーカスアクチュエータによる対物レンズの移動を開始する。その所定時間は、球面収差補正機構を第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まで移動させるのに要する時間の略１／２に相当する。これに球面収差補正機構が第２の記録層に対応する位置に近づこうとしているときにフォーカスアクチュエータによる対物レンズの移動を開始するので、フォーカス位置が第２の記録層に移動した頃には球面収差補正機構も第２の記録層に対応する位置に近づいており、第２の記録層上でフォーカスサーボを正しく行うことができる。またフォーカスジャンプの他の方法では、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位置まで移動したときに、フォーカス位置の移動を開始するので、フォーカス位置が第２の記録層へ移動した後、正しくフォーカスサーボを実行することができる。

特許文献１の技術では、３層以上の多層光ディスクにおいて、一度に２層以上の記録層にわたってフォーカス位置を移動させるフォーカスジャンプを行う場合に、現在の記録層から隣接記録層へと球面収差補正機構とフォーカスアクチュエータを移動するとともに隣接記録層上でフォーカス位置を一旦合焦状態とする。そして次の隣接記録層へのフォーカスジャンプを実行し、隣接記録層への一層毎のフォーカスジャンプを所定の回数繰り返すことにより、２層以上の記録層の移動においてもフォーカスサーボが不安定になることなく多層にわたる層間移動を実現していた。

特開２００３−２２５４５号公報

従来の層間ジャンプ技術は、２層ディスクを想定して開発されたものである。このような従来の層間ジャンプ方法によれば、フォーカスジャンプを実行する前に球面収差を目的層のカバー厚（目的層の深さ）に合わせることが行われる。他の従来技術では、球面収差補正を目的層と現在層の中間値に合わせておき、フォーカスを外して目的層に向けて移動を開始する。

フォーカスジャンプ時に目的層で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合の２層ディスク、４層ディスクにおける光ビームとＦＥ信号、駆動信号の波形の様子を図１、図２に示す。

図１（ａ）には、２層ＢＤの断面構成が示されている。図１（ａ）の右側では、Ｌ１層にフォーカスが合っている状態が模式的に示され、左側ではＬ２層にフォーカスが合っている状態が模式的に示されている。対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させることにより、フォーカス位置を移動させている。図１（ｂ）にはＬ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字信号の波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図１（ｃ）には、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２）が示されている。

ここで、「Ｓ字信号」とは、フォーカス位置が情報層に接近し、やがて情報層を通過して遠ざかる過程でＦＥ信号に現れる波形部分である。Ｓ字信号は、光ビームのフォーカス位置が情報層の近傍に位置するとき、ゼロではない大きさの振幅を有する。１つのＳ字信号は、通常、ＦＥ信号に現れる極性の異なる２つの山部分から構成される。２つの山部分の間には、ゼロクロスポイントが存在する。Ｓ字信号のゼロクロスポイントは、フォーカス位置が情報層上にあること（合焦していること）を意味する。ＦＥ信号を観察しながら、フォーカス位置を移動させるとき、フォーカス位置が情報層に十分に近づくと、ＦＥ信号のレベルがゼロの状態から正または負のレベルに変位する。Ｓ字信号の山部分の幅を「検出範囲」と称する場合がある。

なお、本明細書において、加速パルスＰ１および減速パルスＰ２の極性は、対物レンズが光ディスクに近づく方向に力が付与されるときに、「正」となり、図で上向きに記載される。一方、対物レンズが光ディスクから遠ざかる方向に力が付与されるときに、加速パルスＰ１および減速パルスＰ２の極性は、「負」となり、図で下向きに記載される。図で上向きのパルスは、対物レンズが光ディスクに近づく場合に印加されると「加速」に寄与するが、対物レンズが光ディスクから遠ざかる場合に印加されると「減速」に寄与することになる。

従来は、２層ディスク、４層ディスクにかかわらず、目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字片側の出力を検出して減速パルスＰ２を出力している。他の従来技術では、図１（ｂ）に示すＬ２層のＳ字信号の極性が負の部分（右側振幅）や、図１（ｃ）に示すＬ１層のＳ字信号の極性が正の部分（左側振幅）を検出して減速パルスＰ２を出力している。

２層ディスクの場合は、層間ピッチが十分に大きいため、目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字信号の片側の振幅（極性が正又は負の変化）を検出した時点で減速パルスＰ２を出力することにより、目的層の十分手前でフォーカス位置の移動にブレーキがかかる。しかし、多層ディスクである４層ディスクの場合には、図２（ａ）に示すように層間ピッチが小さくなっている。このため、フォーカス位置が目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字片側の出力を検出した時点で減速パルスＰ２を出力しても、ブレーキのタイミングがおそく、目的層でのフォーカス制御を引き込み失敗することがあった。

図３、図４は、球面収差補正を目的層と現在層の中間値に合わせた例を示す。図３（ａ）には、２層ＢＤの断面構成が示されている。図３（ｂ）にはＬ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図３（ｃ）には、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。同様に、図４（ａ）には、４層ＢＤの断面構成が示されている。図４（ｂ）にはＬ１層からＬ４層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図４（ｃ）には、Ｌ４層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。

図３、図４に示すように、特許文献１に開示されているような従来技術を用いても、Ｓ字信号の振幅が各層でほぼ等しくなるだけである。しかも、フォーカス位置が目的層に近づけば近づくほど、Ｓ字信号振幅は、球面収差が合っている場合の大きさよりも小さくなっている。そのため、フォーカス制御の引き込みに失敗する確率が上昇してしまう。

本発明は上記課題に鑑み、２層ディスクよりも層数の多い多層光ディスクにおいても、安定かつ高速な層間移動を実現する光ディスク装置、および多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法を提供することを目的とする。

本発明の光ディスク装置は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、前記光ディスクにおける前記複数の情報層の各々に応じた球面収差補正を行うことができる球面収差補正部と、前記フォーカス位置の層間ジャンプを開始した後、前記複数の情報層に含まれる情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備え、前記球面収差補正部は、前記フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行い、前記層間ジャンプ制御部は、前記球面収差補正が行われた情報層からのＳ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの開始時に前記フォーカス位置が存在した情報層と前記層間ジャンプの目的情報層との間に位置する情報層である。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始前、前記層間ジャンプの目的情報層の手前に位置する情報層に応じた球面収差補正を完了する。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置の移動に応じて前記球面収差の補正量を切り替える。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記複数の情報層のうち、前記層間ジャンプ中に移動しているフォーカス位置に最も近い情報層で球面収差補正を最小化する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプ制御部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置が前記複数の情報層の各々を横切る時に得られるＳ字信号の検出間隔に基づいてフォーカス位置移動の加速および減速を調整する。

本発明の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行うステップと、前記層間ジャンプを開始した後、前記球面収差補正が行われた情報層からＳ字信号を検出するステップと、前記球面収差が行われた情報層からの前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始するステップとを含む。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層およびその近傍に位置する情報層を含む複数の情報層から選択された特定層である。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である。

好ましい実施形態において、前記減速を行った後、前記層間ジャンプの目的情報層に適した球面収差補正を行うステップを有する。

好ましい実施形態において、前記多層光ディスクのトータル層数情報と、層間ジャンプ元と層間ジャンプ先を含む層間ジャンプ情報を用いて、層間ジャンプのパターンを決定するステップを有する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプのパターンには、層間ジャンプ前に球面収差補正を行う層、減速信号を発生させる層、および、一度にジャンプできる最大層数の少なくとも１つを含む。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプのパターンには、複数回に分けて層間ジャンプ元から層間ジャンプ先に移動するパターンを含む。

好ましい実施形態において、前記多層光ディスクにおける各情報層から得られるＳ字信号は、それぞれ重複していない。

好ましい実施形態において、対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプと、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプとに応じて、前記層間ジャンプの仕方を変える。

好ましい実施形態において、前記対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプは、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプに比べて、前記層間ジャンプ時にフォーカス位置が横切る情報層の数が小さい。

本発明の他の光ディスク装置は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備え、前記層間ジャンプ制御部は、前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行う。

本発明の他の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するステップと、前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行うステップと、を含む。

本発明の光ディスク装置および層間ジャンプ方法は、多層光ディスクにおける層間ジャンプを開始した後、球面収差が行われた情報層において減速制御を行うので、装填された多層光ディスクの層間距離や層数に依存せず、最適なタイミングでフォーカス位置を減速できる。このため、情報層の数が多い多層光ディスクにおいても安定な層間ジャンプを実現できる。

また本発明の光ディスク装置および層間ジャンプ方法は、所望の情報層に一気に移動するため、隣接層に一旦フォーカス制御をかけて安定した後、次の隣接層へ移動する動作を繰り返すような従来の方法より移動時間を大幅に短縮することができる。これにより、長時間記録だけでなく、３Ｄ記録やランダムアクセス性を確保できるため、ハードディスクの代用など多層の大容量のメリットを生かしたアプリケーションや装置の提供が可能となる。

また、本発明の他の態様によれば、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号の検出に応答して最大の減速を行う。これにより、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。この発明の態様では、球面収差は目的情報層の手前側に隣接する情報層で最小化している必要はない。

（ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合おける、Ｌ１層およびＬ２層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図、（ｃ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層およびＬ２層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図 （ａ）は、４層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、４層ＢＤのＬ４層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合おける、Ｌ１〜Ｌ４層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図、（ｃ）は、４層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１〜Ｌ４層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、Ｌ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図、（ｃ）は、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図 （ａ）は、４層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、Ｌ１層からＬ４層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図、（ｃ）は、Ｌ４層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ５１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形図 本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第１構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第２構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第３構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第４構成の表を示した図 図７の光ピックアップ、サーボ制御回路とその周辺部分の詳細なブロック図 （ａ）および（ｂ）は、図７の球面収差補正部１２８の内部構成の一例を示す図 最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときの対物レンズと、フォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号を表した模式図 フォーカスジャンプ動作のフローチャート ブレーキ層であるＬ７層部分を中心に拡大したＳ字信号と減速パルスＰ２の波形図 ２層ＢＤ、４層ＢＤ、８層ＢＤの各移動パターンに於けるブレーキ層と最大横断層数及びジャンプ回数をテーブル形式で示した図 １６層ＢＤの各移動パターンに於けるブレーキ層と最大横断層数及びジャンプ回数をテーブル形式で示した図 １回目の移動（Ｌ１層からＬ５層）と、２回目の移動（Ｌ５層からＬ８層）におけるＦＥ上に現れるＳ字信号と、加速パルスＰ１並びに減速パルスＰ２のタイミングを示す波形図 （ａ）および（ｂ）は、図７の球面収差補正部１２８の内部構成の他の例を示す図 最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときにフォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号、駆動信号（加速パルス、中間パルス、減速パルス）を示す図 フォーカスジャンプ中にＳ字とＳ字の時間間隔を測定し、その時間から速度を求めて、その速度に応じた信号をアクチュエータへフィードバックする動作を示す波形図

従来はＤＶＤ２層の層間ピッチ４０μｍや、ＢＤ２層の層間ピッチ２５μｍに対してフォーカスエラーＦＥ信号上に現れるＳ字状の波形を有するＳ字信号の検出ができればよかった。このため２層ディスクでは、図１に示すようにＳ字信号の片側の幅（検出範囲）が１０μｍでも、フォーカスジャンプが可能なＳ字信号となる。

３層以上の情報層を備える多層ＢＤでは、２層ＢＤよりも層間ピッチを詰めて積層する必要があるため、各層の独立したＳ字信号を検出し、また層間クロストークを低減するためにこのＳ字信号の検出範囲を狭くする必要がある。Ｓ字信号の検出範囲を狭くしないと、隣接する情報層によるＳ字信号が重なりあい、層間クロストークが発生するため、Ｓ字信号によって個々の情報層を識別することが困難になる。例えば層間５μｍまで層間ピッチを詰めた４層ＢＤでは、図２に示すように、それぞれの層でのＳ字信号が検出できるようにＳ字信号の片側の幅（検出範囲）は例えば２μｍまで狭くする必要がある。よって図示するように、層間ジャンプ時には、目的層の間際でなければ、その各々の層でのＳ字信号が発生しない。

次に、図５および図６を参照しながら、多層対応のピックアップで、２層のジャンプを行う方法を説明する。この例では、Ｌ１層からＬ２層に層間ジャンプを行う。

図５（ａ）および図６（ａ）は、いずれも、２層ＢＤの断面構成と、Ｌ１層、Ｌ２層のそれぞれにフォーカスが合っている状態を模式的に示している。

図５（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形を示している。これに対して、図６（ｂ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形を示している。

上記のような多層対応の光ディスク装置において、従来の２層ディスクでのＳ字信号を観察すると、図示するように、不感帯の範囲が大きくなり、フォーカスジャンプ時には現在層の近傍あるいは目的層の近傍でしかＳ字信号が発生しない。

したがって、図５（ｂ）に示すように目的層（Ｌ２層）のＳ字信号の振幅が最も大きくなる極値付近を検出して、減速パルスＰ２を出力していたのではブレーキのタイミングがおそくて十分減速できず、引き込みを失敗する。逆に、図６（ｂ）に示すように現在層（Ｌ１層）のＳ字信号の振幅が最も大きくなる極値付近を検出して減速パルスＰ２を出力していたのでは、ブレーキのタイミングが早すぎる。そのため、面振れなどの影響を受け、元の層に戻ってしまう。

このような場合は、目的層（Ｌ２層）のＳ字信号でタイミングを生成するのであれば、より早いタイミングを検出するために、目的層（Ｌ２層）に球面収差を合わせて、Ｓ字信号の出力を安定させ、不感帯の０レベルからからＳ字信号の出力を検出した直後に減速パルスＰ２を出してブレーキをかけるように構成する。

また現在の層（Ｌ１層）のＳ字信号でタイミングを生成するのであれば、ブレーキのタイミングを正確に遅延させるために、球面収差は現在の層に合わせたままにしておき、Ｓ字信号の波形の勾配を検出しながら、その勾配値が０になってから、所定の遅延時間経過後に減速パルスを出してブレーキをかけるように構成すればよい。

しかしながら、情報層が３層以上になると、このような方法では、正確な層間ジャンプは実現困難になる。

本発明では、ブレーキをかけるタイミングを生成するための情報層（ブレーキ層）に球面収差補正を合わせて、その情報層で球面収差補正を最小化する。これにより、その情報層から得られるＳ字信号を大きくかつ安定化させる。そして、その情報層から得られるＳ字信号基づいて減速パルスを出力する。

本発明の他の態様によれば、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号の検出に応答して最大の減速を行う。これにより、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。

（実施形態１）
以下、本発明による光ディスク装置および層間ジャンプ方法の実施形態を説明する。

図７は、本実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。図８〜図１１は、実施形態１でサポートする単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の構成例を示す表である。

まず、本実施形態の光ディスク装置に装填され得る多層光ディスクの構成例について説明する。

多層光ディスクの構成としては、種々の組み合わせが考えられる。すでに商品化されている単層、２層のＢＤとの互換性を考慮すると、ディスク表面１００ａから最も離れた位置に存在する基準層（Ｌ１層）の深さは１００μｍで統一しておくことが好ましい。

各層が極端に接近すると、層間のクロストークが発生するために、層間距離は３μｍ以上が好ましい。本明細書では、層間距離を層間ピッチ（ＬＰ：Ｌａｙｅｒ Ｐｉｔｃｈ）と称する場合がある。

光ディスクの表面に形成され得る傷や塵の影響を考えると、光透過層の厚さ（ディスク表面１００ａに最も近い層とディスク表面１００ａとの距離）を薄くすることもできない。ＢＤの記録再生に使用する光学系は、高いＮＡ（０．８５）を有している。ＮＡが高くなると、対物レンズの焦点距離が短くなる。これらのことを考えると、光透過層の厚さは２５μｍ以上を確保することが好ましい。

以上のことから、２層、４層、６層、８層、１０層、１２層、１４層、１６層の光ディスクには、図８〜図１１に示す４つパターン（構成例）が考えられる。

図８、図９のパターン１、２は、層間の距離をできるだけ確保した例である。パターン１の例では、層間が等間隔あり、１６層の光ディスクでは層間が５μｍ、光透過層の厚さは２５μｍになる。パターン２の例では、クロストークをキャンセルするため層間距離を交互に変えている。１６層の光ディスクでは、奇数番目の層と偶数番目の層との間の距離が５μｍになる。また、偶数番目の層と奇数番目の層との間の距離が４μｍで、光透過層の厚さは３２μｍになる。

図１０、図１１のパターン３、４は、表面と表面から最も近い層までの距離（光透過層の厚さ）を優先して確保した例である。パターン３の例では、層間が等間隔あり、１６層の光ディスクでは、層間が３．１２５μｍ、光透過層の厚さは５３．１２５μｍになる。パターン４では、クロストークをキャンセルするために層間距離を交互に変えている。１６層の光ディスクでは、奇数番目の層と偶数番目の層との間の距離が３．１２５μｍになる。また、偶数番目の層と奇数番目の層との間の距離が３μｍであり、光透過層の厚さは５４μｍになる。

実際の多層光ディスクでは、製造ばらつきにより、層間距離や光透過層厚さは、上述の数値例から多少増減する。しかし、典型的な多層光ディスクの構成例は、大凡、上記の４つのパターンに集約される。本実施形態におけるフォーカスジャンプは、上述の全てのパターンに共通に適用することができる。このため、以下、パターン１について説明し、パターン２，３，４については必要な部分のみを補足的に説明する。

図７を参照しながら、本実施形態における多層光ディスク装置の構成および基本動作について説明する。

本光ディスク装置は、ピックアップ１０３と、光ピックアップ１０３の動作を制御するサーボ制御回路１０６と、光ピックアップ１０３で検出した光ディスク１００上の情報信号を再生する再生回路１１０と、記録する情報を光ディスク１００に書き込む記録回路１２３とを備えている。光ピックアップ１０３は、光ビームを光ディスク１００上に集束させる光学系、光ディスク１００からの反射光を検出する光検出器、および光源としてレーザダイオードを有している。記録回路１２３は、レーザ駆動回路１０７により、記録する情報に基づく所定の変調方式でレーザダイオードをパルス状に発光させることにより、前記情報を光ディスク１００に書き込む。

光ピックアップ１０３は、光ディスクモータ１０１上に装填された光ディスク１００に対し、集束されたレーザ光を照射する。ＲＦサーボアンプ１０４は、光ディスク１００から反射された光に基づいて電気信号を生成する。サーボ制御回路１０６は、モータ駆動回路１０２及び光ピックアップ１０３を制御することにより、光ディスクモータ１０１に装填された光ディスク１００にフォーカスおよびトラッキング制御を実施する。また、サーボ制御回路１０６は、光ディスク１００に対して光源およびレンズを用いて光ビームを照射することによって光ディスク１００がＢＤディスクであるかのディスク判別、単層もしくは２層か、あるいは２層より多い情報記録層をもつ多層判別を行うディスク判別部１０９を含む。

再生回路１１０は、ＲＦサーボアンプ１０４から出力された電気信号を波形等価回路などでイコライジングしてアナログ再生信号を生成する。生成された再生信号はデジタル化された後、ＰＬＬによってリードクロック（基準クロック）と同期し、データ抽出がなされる。その後、所定の復調、エラー訂正をなされた後、システムコントローラ１１１に入力される。システムコントローラ１１１は、Ｉ／Ｆ回路１１２を介してホスト１１３へと転送される。

記録回路１２３は、ヘッダやエラー訂正のための冗長ビットなどが付加されて、所定の変調パターン（変調方式）に変調した後、レーザ駆動回路１０７によって、ホスト１４０からＩ／Ｆ回路１３１を介して送られてくる情報を光ディスク１００に記録するため、光ピックアップ１０３の中のレーザダイオードをパルス状に発光させる。光ディスク１００に入射するレーザ光の強度変調に応じて、光ディスク１００の記録材料（たとえば有機材料や相変化材料）の反射率を変えることで、「１」または「０」の情報の記録を行う。

図１２は、本実施形態の多層光ディスクのフォーカスジャンプに関係する図７の光ピックアップ、サーボ制御回路とその周辺部分をより詳細に記載したブロック図である。図１２を用いてさらに説明する。

まず光ピックアップの構成を説明する。図示されている光ピックアップ１０３は、光源１２２と、カップリングレンズ１２４と、偏光ビームスプリッタ１２６と、球面収差補正装置１２８、対物レンズ１３０と、アクチュエータ１３１、１３２と、集光レンズ１３４と、光検出部１３６とを有している。

光源１２２は、光ビームを放射する半導体レーザダイオードから構成される。簡単のため、図１２には単一の光源１２２が示されているが、実際の光源は、異なる波長の光ビームを放射する例えば３つの半導体レーザから構成される。具体的には、１つの光ピックアップがＣＤ、ＤＶＤ、およびＢＤ用に異なる波長の光ビームを放射する複数の半導体レーザを備えるが、図１２では、簡単のため、１つの光源１２２として記載している。

カップリングレンズ１２４は、光源１２２から放射された光ビームを平行光にする。偏光ビームスプリッタ１２６は、カップリングレンズ１２４からの平行光を反射する。光ディスクの種類に応じて光源１２２における半導体レーザの位置や、放射される光ビームの波長が異なるため、光ディスク１００の種類に応じて最適な光学系の構成は異なる。このため、実際の光ピックアップ１０３の構成は、図示されているものに比べて複雑である。

対物レンズ１３０は、偏光ビームスプリッタ１２６で反射された光ビームを集束する。対物レンズ１３０の位置は、アクチュエータ１３２がＦＥ信号およびＴＥ信号に基づいて所定の位置に制御する。光ディスク１００の情報記録層からデータを読み出し、あるいは情報記録層にデータを書き込むとき、対物レンズ１３０によって集束された光ビームの焦点は、情報記録層上に位置し、情報記録層上に光ビームのスポットが形成される。図１２には、１つの対物レンズ１３０が記載されているが、現実には複数の対物レンズ１３０が備えられており、光ディスク１００の種類に応じて異なる対物レンズ１３０が用いられることになる。データの記録／再生時は、光ビームの焦点が情報記録層における所望のトラックを追従するようにフォーカスサーボおよびトラッキングサーボが動作し、対物レンズ１３０の位置が高精度に制御される。

本実施形態では、光ディスク１００が特に青紫色のレーザダイオード１２２と高ＮＡの対物レンズ１３０で記録再生を行う光ディスクである。説明をわかりやすくするため、光ピックアップ１０３は、図１２に示すような簡易な構成を有している。現実の光ピックアップ１０３は、ＣＤおよび／またはＤＶＤのための光源および対物レンズを備えていても良い。

光ディスク１００が装填された後、光ディスク１００が有する複数の情報層に含まれる任意の層に対して、データの記録／再生の動作を行なうために、フォーカスジャンプを行う。具体的には、対物レンズ１３０をアクチュエータ１３２の働きにより光軸方向に沿って層間を移動させる。

球面収差補正素子１２８は、例えば光軸方向に位置を変化させることのできる収差補正用レンズ２２８（図１３）を備え、収差補正用レンズ２２８の位置を調節することにより、球面収差の状態（補正量）を変化させることができる（ビームエキスパンダ方式）構成を備えている。球面収差補正部１２８の構成は、このようなビームエキスパンダ方式の構成を備えている必要は無く、液晶素子やヒンジなどによって収差を補正する構成を備えていても良い。

光ディスク１００の情報記録層で反射された光ビームは、対物レンズ１３０、球面収差補正部１２８、および偏光ビームスプリッタ１２６を通過し、集光レンズ１３４に入射する。集光レンズ１３４は、対物レンズ１３０および偏光ビームスプリッタ１２６を通過してきた、光ディスク１００からの反射光を光検出部１３６上に集束させる。光検出部１３６は、集光レンズ１３４を通過した光を受け、その光信号を各種の電気信号（電流信号）に変換する。光検出部１３６は、例えば４分割の受光領域を有している。

図１２のサーボ制御回路１０６は、フォーカス制御部１４０、トラッキング制御部１４１、球面収差制御部１４２を備えており、これらを介してＣＰＵ１４６が光ピックアップ１３０の各種動作を制御する。サーボ制御回路１０６は、更に、ＦＥ信号生成部１５０、ＴＥ信号生成部１５１、Ｓ字信号検出部１６０、およびディスク判別部１０９を備えている。

フォーカス制御部１４０は、ＣＰＵ１４６の指示に従ってフォーカシングアクチュエータ１３２を駆動し、対物レンズ１３０を光軸方向に沿って任意の位置に移動させることができる。

またトラッキング制御部１４１は、トラッキングアクチュエータ１３１を駆動し、対物レンズ１３０を光ディスク１００の半径方向に沿って任意の位置に移動させることができ、ＴＥ信号生成部１５１から出力されたＴＥ信号によって、光ディスク１００上の光スポットがトラックを走査するようにトラッキング制御を行う。

球面収差制御部１４２は、ＣＰＵ１４６の指示に従って球面収差補正部１２８を所定の設定状態に制御する。図１３は球面収差補正部１２８の内部構成図である。具体的には、図１３に示すステッピングモータ８が球面収差制御部１４２からの制御信号に基づいて動作し、例えば２層ディスクの場合には、収差補正レンズ２２８を１層目、２層目のカバー層厚に対応した所定の位置に移動させる。収差補正レンズ２２８の位置（光軸方向の位置）を変えることにより、光ビームの球面収差状態を調節することができる。これは４層〜１６層、２０層まで全て同じような動作、機能を有するものである。

ＦＥ信号生成部１５０は、光検出部１３６に含まれる複数の受光領域から出力される電気信号に基づいてＦＥ信号を生成する。ＦＥ信号の生成法は、特に限定されず、非点収差法を用いたものでもよいし、ナイフエッジ法を用いたものであってもよい。また、ＳＳＤ（スポット・サイズド・ディテクション）法を用いたものであってもよい。ＦＥ信号生成部１５０から出力されるＦＥ信号は、ＣＰＵ１４６からの指令で所定の検出閾値が設定されるＳ字信号検出部１６０に入力される。

ＴＥ信号生成部１５１は、光検出部１３６に含まれる複数の受光領域から出力される電気信号に基づいてＴＥ信号を生成する。ＴＥ信号の生成法は、一般的にはＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥに代表される記録メディアのように凸凹のトラックを有するものはプッシュプル検出法、ＢＤ−ＲＯＭに代表される再生専用メディアのようにエンボス形状の情報プリピットを有するものは位相差検出法が主に用いられるが、特にトラッキングの方式で限定はされない。

Ｓ字信号検出部１６０は、フォーカスサーチによって対物レンズ１３０が光軸方向に移動している間におけるＦＥ信号が所定の閾値を越えたかどうかでＳ字信号の検出を行う。本実施形態では、サポートする多層光ディスクのうち、減速パルスＰ２を出力する層、すなわち層間ジャンプの目的情報層と層間ジャンプを開始する情報層との間に位置するブレーキ層の深さに対応した球面収差値を設定する。ここでは、目的情報層の手前側に隣接する情報層をブレーキ層として選択する。

以下、本明細書では、層間ジャンプを開始する情報層（ジャンプ開始層）と目的情報層との間において、目的情報層に隣接する情報層を、目的情報層の「手前」の情報層と称することにする。ブレーキ層は、典型的には、目的情報層の手前に位置する情報層であるが、本発明は、この例に限定されない。層間移動中にフォーカス位置の速度や対物レンズの重さなどを考慮し、目的情報層よりも１層を超えて離れた情報層をブレーキ層として選択することも可能である。

ブレーキ層に応じた球面収差補正を行った後、トラッキング制御、フォーカス制御をＯＦＦして、アクチュエータ１３２に加速パルスＰ１を印加する。こうして、目的の層に向けて対物レンズを駆動した後、前記ブレーキ層を検出したときに減速パルスＰ２を出力する。減速パルスＰ２が目的層の手前に位置する層（ブレーキ層）でアクチュエータ１３２に印加されるため、フォーカス位置の移動速度を低下させることができる。さらに本実施形態では、フォーカスジャンプ中に検出されるＳ字信号をカウントして目的層に到達したときにフォーカス制御をＯＮする。このため、フォーカス位置を正確に目的層に移動させることができる。

図１４は、４層ディスクを例にとり、最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときの対物レンズと、フォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号を表した模式図である。また図１５はその時のフォーカスジャンプ動作のフローチャートを示す。

なお、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させるとき、対物レンズの移動に伴って移動するフォーカス位置は、「光スポット位置」と称される場合がある。対物レンズによって収束される光ビームの断面は、フォーカス位置で最も小さな光スポットを形成するからである。或る情報層にフォーカスがあっているとき、フォーカス位置は情報層上にあり、その情報層上に光スポットが形成される。フォーカスジャンプまたは層間ジャンプとは、フォーカス位置を、ある情報層から他の情報層に移動させることであり、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させることによって実現される。

図１４、図１５を参照して本実施形態のフォーカスジャンプ動作を説明する。

図１５に示すステップＳＴ１では、最初にフォーカス位置が最近層（Ｌ４層）にフォーカスして待機状態である場合に、ホスト１１３からのシークコマンドを受ける。そして、その目的アドレスが最遠層（Ｌ１層）のトラックアドレスの場合に、Ｌ４層からＬ１層への移動という条件からブレーキを出す層（ブレーキ層）を層間ジャンプ先の層（Ｌ１層）の手前のＬ２層とする。すなわち、減速パルスＰ２を出すタイミングをＬ２層の手前から検出されるＳ字信号に決定する。その後、ステップＳＴ２では、球面収差制御部１４２に指令し、補正値をＬ２層のカバー層厚さ（Ｌ２層の深さ）に合致するように図１３の収差補正レンズ２２８を駆動する。

この例では、ブレーキ層となるＬ２層で球面収差が最も小さくなるように球面収差補正が行われている。このため、フォーカス位置がＬ２層上またはその近傍にあるとき、Ｌ２層から得られる各種の信号（ＲＦ信号、ＦＥ信号、ＴＥ信号）の振幅が最大化される。その結果として、Ｓ字信号の振幅も最大化され、またシャープになる。

図１４には、Ｌ１〜Ｌ４層から得られるＦＥ信号（Ｓ字信号）が模式的に示されている。この例では、Ｌ２層で球面収差が最も小さくなるように（理想的にはゼロになるように）球面収差が行われた状態でフォーカス位置を移動させているため、Ｌ２層で得られるＳ字信号の振幅が最も大きくなっている。逆に、Ｌ２層以外のＬ１、Ｌ３、Ｌ４層では、球面収差が最小化されていないため、それらの層から得られるＳ字信号の振幅は小さくなる。また、そのようなＳ字信号の波形は、球面収差によって横方向に広がり（鈍り）、検出幅が大きくなる。球面収差が補正されていない層から得られる鈍ったＳ字波形によれば、情報層の位置を精度良く検出することは困難になる。

球面収差補正レンズの駆動完了後、ステップＳＴ３では、まずＳ字の検出レベルを下げる（０に近づける）。これにより、球面収差補正の合致していない情報層からのＳ字信号でも確実に検出し、その情報層の数をカウントできるＳ字カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１とも称す）に設定する。その後、トラッキングをオフして、フォーカスアクチュエータ１３２に加速パルスＰ１を印加する（ステップＳＴ４）。加速パルスＰ１が印加されたフォーカスアクチュエータ１３２は、対物レンズ１３０を光軸方向に加速駆動する。こうして、フォーカス位置は層間ジャンプ先に向けて情報層を横切る方向に移動する。

ステップＳＴ５では、Ｌ３層、Ｌ２層を通過する毎にＳ字信号が出力されるので、そのカウントにより、移動している間の現在のフォーカス位置の位置が把握できる。ステップＳＴ６では、Ｓ字信号のカウント値に基づいて、ブレーキ層（Ｌ２層）の１層手前の層であるＬ３層を通過した時点で、減速パルスＰ２を出力するため、Ｌ２層でのＳ字信号の検出をＳ字信号詳細検出モードＭ２で行う。

ステップＳＴ７では、Ｓ字信号レベルの判定を行う。ブレーキの出力タイミングであるＬ２層の手前がＳ字信号の片側によって検出できたとき、ステップＳＴ８では、それまでの所要時間に応じた減速パルスＰ２の波高値を決定して出力する。ブレーキの出力を終了するタイミングは、さらにＳ字信号をカウントして、層間ジャンプ先の層に到達したときである。ステップＳＴ９では、層間ジャンプ先の層に到達したと判定された場合、ステップＳＴ１０では、具体的にはＬ１層の手前片側のＳ字信号が検出できたときにブレーキの出力を完了する。そして、その後速やかにフォーカス制御をＯＮする。フォーカス位置の移動は、十分に減速されているため、目的層におけるフォーカス引き込みを極めて安定して実現できる。

このときの、層の移動に対するＳ字信号の出力と、それに対応したモード切り換えの動作を図１４に示す。

本実施形態では、ブレーキ層で球面収差が０になるようにフォーカスジャンプ開始前に球面収差補正を実行している。その結果、ブレーキ層でのＳ字信号の振幅は最大となり、ＳＮ比も増加するため、高い分解能のＳ字信号を得ることができる。よって、より詳細なＳ字信号の振幅レベルの検出が可能となり、細かいブレーキの開始設定ができるため、多層にわたるジャンプの速度制御を安定に実現することができる。

図１６は、図１５のＳ字信号カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１）と、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２の動作を説明する図である。図１６の例ではＬ５層からＬ６層まではＳ字信号カウントモードＭ１が設定され、Ｌ７層からＬ８層まではＳ字信号詳細検出モードＭ２が設定されている。図１６のＬ７層のＳ字信号近傍に示すように、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２ではＬ７層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）Ｌ７Ｎ、あるいはＬ７層の中心近傍Ｌ７Ｚ、あるいはＬ７層ファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）Ｌ７Ｆでタイミングを自由に（任意に）設定することができ、Ｓ字信号の変化を詳細に検出することができる。

最初にＳ字信号カウントモードＭ１に設定すると、Ｓ字波形の検出レベルは０レベルに近いＭ１レベルとなる。Ｌ５、Ｌ６層は球面収差補正がずれている（比較的大きな球面収差が存在する）ため、十分に大きなＳ字振幅レベルを確実に得ることが難しい。しかし、低い振幅レベルでもＳ字信号の出力はあるので、検出レベルを下げて確実にＳ字信号をカウントできるようにしている。

そのＳ字カウントモードＭ１で、Ｌ５層、Ｌ６層のＳ字信号をカウントしてフォーカス位置がＬ７層に接近する近い位置まで移動したとき、Ｓ字の検出モードを詳細検出モードＭ２に切り換える。このＳ字検出詳細モードＭ２では、球面収差補正をこのＳ字の対応したＬ７層に合わせているので、Ｌ７層での球面収差は最小化される。このため、大きな振幅のＳ字信号の振幅を得ることが容易である。また、Ｓ字信号の検出レベルを細かなレベルに設定できる。このため、特にタイミングが重要な減速パルスＰ２の開始点や終了点を細かく調整することができる。

例えば図１６中に示すように１つのＳ字出力範囲に対して、３つの領域Ｌ７Ｎ、Ｌ７Ｚ、Ｌ７Ｎに分割し、それぞれの分割範囲領域の各々でタイミング信号が生成できるよう、具体的には、Ｓ字信号の検出レベルに対し、適当なレベル値を設定し、タイミング信号を生成する。そして、そのタイミングで加速・減速を開始するように構成すればよい。これにより、面ぶれが生じたり、層間ピッチのばらつきがあっても、最適なタイミングで減速パルスＰ２をフォーカスアクチュエータに印加することが可能となる。

次にブレーキ層の決定の方法について説明する。

減速パルスＰ２は、実際にはレンズの重量とアクチュエータの推力、レンズの速度などでその開始タイミングや出力値（波高値）などを適当に調整するのが好ましいが、従来のＢＤあるいはＤＶＤで使用されているピックアップでは、基本的には減速パルスの開始タイミングは１００μｍ以下の短い距離であれば移動距離の中間位置近傍がよく、１００μ以上の長い距離を移動する場合は、目的層手前５０μｍ近傍の位置でブレーキを開始するのが好ましい。例えば、図８に示すような多層光ディスク群（多層光ディスクグループ）のフォーカスジャンプをサポートする場合には、装填しているディスクの種別がわかれば、各グループ０〜３の層間距離（ＬＰ）が一意にわかる。このため、シークのパターンで移動距離及び何層横切りかの情報も取得することができるので、この組み合わせで、プログラムでテーブル、あるいは計算式をもって、それを引用してブレーキ層と１回にフォーカス位置が横切る情報層数の最大値の決定を行う。

この決定をするためのブレーキ層のテーブルと最大移動層数及び１回当たりの移動層数のテーブルを、２層ＢＤ、４層ＢＤ、８層ＢＤ、１６層ＢＤを例として図１７、図１８に示す。

図１７、図１８において、例えば、Ｌ２Ｎ、Ｌ２Ｚ、Ｌ２Ｆなどと表記されているが、ブレーキ層が、Ｌ２Ｎの場合はＬ２層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）、Ｌ２Ｚの場合はＬ２層の中心近傍、Ｌ２Ｆの場合はＬ２層ファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）を示している。

図１７に示すように、グループ０の２層ＢＤにおいてＬ１層からＬ２層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ２Ｎ（中間）と示されており、この場合は、減速パルスＰ２はＬ１層のＳ字信号が立ち下がって０レベルになるとき、あるいはＬ２層のＳ字信号が０レベルであるＬ２Ｚから立ち上がるときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

グループ１の４層ＢＤにおいて、Ｌ１層からＬ２層にジャンプする場合は２層ＢＤと同じである。Ｌ１層からＬ３層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ２Ｚと示されており、この場合は、Ｌ２層をブレーキ層に設定し、Ｌ２層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベルに下がったとき（Ｌ２Ｚ）を検出して減速パルスＰ２を出力する。Ｌ１層からＬ４層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ３Ｎと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層に設定し、Ｌ３層の手前側のＳ字信号が０レベル（Ｌ３Ｚ）から近傍の所定レベルまで立ち上がったときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

グループ２の８層ＢＤにおいて、Ｌ１層からＬ２層、Ｌ１層からＬ３層、Ｌ１層からＬ４層までは、４層ＢＤと同じである。Ｌ１層からＬ５層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ３Ｚと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層に設定し、Ｌ３層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ３Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

さらにＬ１層からＬ８層にジャンプする場合は、移動パターンはＬ１→Ｌ５→Ｌ８と示されており、この場合は、まずは、Ｌ１層からＬ５層の１回目のジャンプとＬ５層からＬ８層までを２回目のジャンプとして設定する。１回目Ｌ１層からＬ５層のジャンプでは、１回目のブレーキ層はＬ３Ｚと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層として決定し、Ｌ３層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ３Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力し、Ｌ５層に到達したとき一度フォーカスを引き込む。次にＬ５層からＬ８層までの２回目のジャンプでは、２回目のブレーキ層はＬ７Ｚと示されており、この場合は、Ｌ７層をブレーキ層として決定し、Ｌ７層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ７Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力し、Ｌ８層に到達したときフォーカスを引き込んで移動を完了する。

このＬ１層からＬ８層の移動について、図１６と図１９を参照して、より詳細に説明する。

図１９は、１回目の移動（Ｌ１層からＬ５層）と、２回目の移動（Ｌ５層からＬ８層）の各ディスクの記録層の断面と、ＦＥ上に現れるＳ字信号、および加速パルスＰ１並びにブレーキ層のＳ字信号を検出して出力される減速パルスＰ２のタイミングを示す波形とを示す図である。 前述したように、１回目のジャンプがＬ１層からＬ５層と決まると、ブレーキ層であるＬ３層に球面収差を合わせる。すなわち、Ｌ３層で球面収差が最も小さくなるように球面収差補正を行う。

その後、加速パルスＰ１を印加し、Ｌ５層に向けて対物レンズの移動を開始する。Ｌ３層で球面収差を合わせているので、Ｓ字信号の振幅は、Ｌ３層で最も大きく、そこから離れるほど小さくなる。ただし、Ｓ字信号の振幅は、上記Ｓ字カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１）では、Ｌ３層以外の情報層でも０にはならないので、Ｌ１層、Ｌ２層のＳ字信号を検出することは可能である。よって、フォーカス位置がＬ１層を通過し、Ｌ２層に到達したことを検知することができる。さらにフォーカス位置のＬ２層の通過は、０レベル近傍にＳ字信号粗検出レベルＭ１を設けることで検出が可能である。フォーカス位置がＬ２層を通過したら、Ｓ字信号粗検出モードＭ１からＳ字信号詳細検出モードＭ２に切り換える。このモードはＳ字信号の振幅レベルを細やかに設定したモードである。Ｓ字信号詳細検出モードＭ２は、後述するように、フォーカス位置がＬ６層を通過した後にも実行する。

図１６は、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２の動作を説明する図である。図１６のＬ７層のＳ字信号近傍に示すように、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２ではＬ７層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）Ｌ７Ｎ、あるいはＬ７層の中心近傍Ｌ７Ｚ、あるいはＬ７層のファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）Ｌ７ＦでＳ字信号の変化を詳細に検出することができる。それに合わせて減速パルスＰ２の開始点を細かく調整することができる。これにより、面ぶれや層間のばらつきがあっても、最適なタイミングで減速パルスＰ２をフォーカスアクチュエータに印加することが可能となる。

再び、図１９を参照する。

減速パルスＰ２を印加した後は、Ｓ字信号粗検出モードＭ１に戻してＬ４層の通過を検出し、再度Ｓ字信号詳細検出モードＭ２に戻してＬ５層での引き込みレベルを設定して、その引き込みレベルに到達したらフォーカス制御をＯＮする。２回目のジャンプ（Ｌ５層からＬ８層）も同様にして、球面収差をブレーキ層のＬ７層に合わせた後、Ｓ字信号粗検出モードＭ１でＬ５層、Ｌ６層の通過を検出し、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２でＬ７層のディスクに近い側のＳ字信号を検出したら減速パルスＰ２を発行する。その後Ｌ８層に向けて慣性力で移動してＬ８層でのＳ字信号が引き込みレベルに達したときフォーカスをＯＮする。この２回目の移動の場合はブレーキ層と目的層が隣接層で球面収差量も近いため、Ｓ字信号の振幅は同程度である。よってブレーキ層から目的層までＳ字信号詳細検出モードＭ２を継続する。ところで、１回目、２回目で到達した目的層Ｌ５層、Ｌ８層でのＦＥの振幅を少しでも大きくして引き込みをよくするために、Ｌ３層、Ｌ７層で減速パルスＰ２層を印加後に球面収差を目的層であるＬ５層、Ｌ８層に合わせるように駆動を開始しておいてもよい。

また８層、１６層、２０層で一気に８層、１６層あるいは２０層のジャンプを行う場合はブレーキを出してからの残りの移動距離も長くなるため、減速しすぎるという場合がある。この場合は、１回でジャンプできる最大層数を予め決定しておく。例えば５層と決めた場合は、１６層のアクセスの場合は３回、２０層アクセスの場合は４回で目的層にいくようなシーケンスに切り換えればよい。

図１８に１６層ＢＤの一部の例も示している。このように１６層、あるいは２０層になっても、それぞれの層間距離や移動層数などで設定値は変わるが、同様の方法で減速パルスＰ２を出すブレーキ層、１回の最大移動層数とジャンプ回数を決定することは可能である。

以上のように図１７および図１８によって、多層光ディスクは、複数の多層グループ（０〜３）に分かれており、層間ジャンプの移動パターンは、多層光ディスクのトータル層数情報と、層間ジャンプ元と層間ジャンプ先を含む層間ジャンプ情報を用いて決定されていることが示された。またこの移動パターンには、層間ジャンプ前に球面収差補正を行う層、減速信号を発生させるブレーキ層、および、一度にジャンプできる最大横断層数を含むことを示したが、少なくとも何れか１つの項目を含むとしてもよい。さらにこの移動パターンには、複数回に分けて層間ジャンプ元から層間ジャンプ先に移動するパターンを含むことが示された。ここで多層光ディスクにおける各層から得られるＳ字信号は、それぞれ重複していないことが望ましい。

本実施形態では、Ｓ字信号の検出範囲が２μｍ以下である。多層光ディスクにおける情報層の数が更に増加していくと、層間距離が短くなる。したがって、各層の確実な検出と層間クロストークを防止するためには、Ｓ字信号の検出範囲をさらに狭くする必要がある。よって、フォーカスジャンプでフォーカス位置が移動している間に検出されるＳ字信号の幅（極大値と極小値の時間）は、非常に狭くなる。今後製造されるであろう多層光ディスクでも、１５μｍ〜５μｍ程度の層間距離は確保されるため、Ｓ字信号の検出範囲が狭くなると、Ｓ字信号とＳ字信号との間隔はより鮮明になる。このため、Ｓ字信号に基づいて情報層を検知しやすくなる。

このように、多層光ディスクでは、フォーカスジャンプ中にフォーカス位置が情報層を通過するタイミングを、Ｓ字信号に基づいて高精度で検知することが可能である。フォーカスジャンプ中の検出されるＳ字信号をカウントし、検出の間隔を測定すれば、フォーカス位置の移動速度（ディスクの厚さ方向の移動速度）を求めることが可能になる。

例えば図１９（ａ）におけるフォーカスジャンプ中に現れるＬ１層のＳ字信号の極大値Ｔ１とＬ２層のＳ字信号の極大値Ｔ２の時間間隔Ｔ１２、Ｌ２層のＳ字信号の極小値Ｂ１とＬ３層のＳ字信号の極小値Ｂ２の時間間隔Ｔ２３を計測することができる。その時間間隔Ｔ１２、Ｔ２３が所定値（移動速度の設計値から算出した標準値）よりも長ければ、フォーカス位置の移動速度が低いと判定し、減速を小さく設定することが好ましい。この場合、減速パルスＰ２の波高値Ｖｂｒを小さく、あるいは減速パルス幅Ｔｂｒを短くすればよい。

逆に、時間間隔Ｔ１２、Ｔ２３が上記所定値のよりも短ければ、フォーカス位置の移動速度が高いと判定し、減速を大きくすることが好ましい。この場合は、減速パルスＰ２の波高値Ｖｂｒを大きく、あるいは減速パルス幅Ｔｂｒを長くすればよい。このように、Ｓ字信号の検出時間の間隔を測定することによってフォーカス位置の移動速度を求め、この移動速度に基づいて、フォーカスの引き込み時における加減速に調整することが可能である。

上記の例では、最初の２つの層のＳ字信号の時間間隔を測定しているが、本発明は、そのような例に限定されない。例えば、１０層ディスク、１６層ディスクなどの多層光ディスクでは、途中で停止することなく一度に１０層のジャンプをすることがある。このような場合には、１層おき、あるいは２層おきのＳ字信号の間隔を測定して、その測定値において都度波高値を調整しながら減速（あるいは加速）パルスを印加してもよい。こうすることにより、１０層、１６層などの多くの層を通過する、移動距離の長いフォーカスジャンプにおいても、移動速度を所定範囲に調整することが容易になる。その結果、安定にフォーカス位置の層間移動を達成し、到達した目標層でフォーカスを安定に引き込むことが可能である。

図１９に示す例では、１回のフォーカスジャンプは、１つの加速パルスＰ１によって移動を開始し、１つの減速パルスによって移動を停止している。しかし、本発明におけるフォーカスジャンプは、このような例に限定されない。上述したように、フォーカスジャンプ中におけるフォーカス位置の速度を検出しながら、フォーカス位置の移動速度を調整するため、加速パルスＰ１と減速パルスＰ２との間に速度調整のための少なくとも１つの加速パルスまたは減速パルスを印加してもよい。

次にレンズとディスクの衝突を防止して信頼性を高めるための、多層のフォーカスジャンプの設定切換について説明する。

ＰＣドライブ、レコーダ／プレ−ヤ等々の光ディスク装置の多くは水平に設置されることが多い。このため、多層光ディスクの奥側の層から手前の層へフォーカスジャンプする場合と手前の層から奥側の層へフォーカスジャンプする場合では、対物レンズの移動方向に印加される重力に２Ｇ（Ｇは重力加速度）の差が生じる。したがって下向き（奥から手前）では過加速に、上向き（手前から奥）では過減速になることが多い。このことは、対物レンズと光ディスクの衝突に関しては有利な方向に働く。しかし、さらに衝突の信頼性を向上させ、縦置きのＢＤプレイヤやＰＣドライブも想定すると、絶対的ではないといえる。

したがって衝突しない確率を向上させるため、上向き（多層光ディスクの手前から奥）のフォーカスジャンプの場合は、一旦目的層の１つ手前の層まで移動し、最後に１層のみのフォーカスジャンプで移動させる。逆に下向き（奥から手前）のフォーカスジャンプは、衝突のリスクが少ないため、直接目的層まで移動させるようにしてもよい。

この場合、同じ層数を横切るジャンプであっても、上向き（手前から奥）と下向き（奥から手前）とでブレーキ層を切り換えれば、安定なジャンプ性能を確保することができる。

以上の理由から、対物レンズが多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプと、多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプとに応じて、層間ジャンプの仕方を変えてもよい。また対物レンズが多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプは、多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプに比べて、層間ジャンプ時にフォーカス位置が横切る情報層の数を小さくしても良い。

以上、説明した本発明の実施形態では、ブレーキ層で、球面収差が０になるようにフォーカスジャンプ開始前に球面収差補正を完了している。その結果、ブレーキ層でのＳ字信号の振幅は最大となり、ＳＮ比も増加するため、高い分解能のＳ字信号を得ることができる。それによって、より詳細なＳ字信号の振幅レベルの検出が可能となるので、減速パルスＰ２のタイミングを正確に決定することができる。しかし、球面収差がブレーキ層で最適化されるように球面収差補正を行うには、球面収差を完了してからフォーカス移動を行う必要はない。すなわち、フォーカス移動を行いながら、球面収差補正を行っても良い。

球面収差補正を変化させながら、フォーカスジャンプを行うように構成すれば、各情報層で特性のよいＳ字信号を得ることができる。その結果、フォーカス位置が情報層を通過する毎になめらかな速度の制御が可能になる。具体的には、フォーカスジャンプをするときに、図１２に示すフォーカス制御部１４０が備えるフォーカスアクチュエータ駆動回路からアクチュエータ１３２に出力される、図２１に示すような駆動信号（加速パルス、中間パルス、減速パルス）に対して演算を行う。その演算後の信号を、球面収差補正部１２８（図１２）に印加する。図１３に示す球面収差補正部１２８は、球面収差補正レンズ２２８をステッピングモータ８によって移動させているが、球面収差補正レンズ２２８とステッピングモータ８との間に球面収差補正のためのアクチュエータを設けることが好ましい。

図２０は、このようなアクチュエータ２２９を備える球面収差補正部１２８の他の構成例を示す図である。図２０において、フォーカス制御部１４０が備えるフォーカスアクチュエータ駆動回路から球面収差補正部２３０に駆動信号が出力される。球面収差補正部２３０はこの出力された駆動信号に対して演算を行う。その演算後の信号を、ステッピングモータ８とアクチュエータ２２９にそれぞれ印加する。アクチュエータ２２９は、ステッピングモータ８に比べると、稼動範囲は狭いが、高い応答性を有する。このため、フォーカス位置（フォーカス位置）が複数の情報層を通過していくタイミングに応じて迅速に球面収差補正を変化させるには、応答速度の高いアクチュエータ２２９により、球面収差補正レンズ２２８の位置を高速に微調整できることが好ましい。

図２１に示すように、例えば、４層ディスクにおいてＬ４層からＬ１層にジャンプした場合、第１のＳ字信号で加速パルス、第２のＳ字信号で中間パルス、第３のＳ字信号で減速パルスを出すように構成する。この場合に、目的層へ向かう正極性パルス分を抽出して、積分演算することにより、フォーカス方向の移動量に相当する値（信号）を求めることが可能である。この求めた信号に帯域分離をかけ、球面収差を補正する素子であるステッピングモータ８とアクチュエータ２２９にそれぞれ印加する。

このような構成を採用することにより、フォーカス位置が多層光ディスク内のどの情報層の近傍に位置しているかの情報を得て、その情報に基づいて球面収差補正を迅速に最適化できる。したがって、フォーカスジャンプを開始した後、フォーカス位置が情報層を横切るタイミングと同期して、球面収差の補正量を切り換えることが可能である。

また、上述したＳ字信号とＳ字信号との時間間隔を計測し、それによって求められるフォーカス位置の移動速度から、光ビームの到達している層、すなわち球面収差の位置を推定してもよい。

図２２は、ＣＰＵ１４６がフォーカスジャンプ中にＳ字とＳ字の時間間隔を測定し、その時間から速度を求めて、その速度に応じた信号を球面収差補正部１２８内のアクチュエータへフィードバックする動作を示す波形図である。

この場合、層間距離とＳ字の検出範囲は既知であるので、フォーカス位置の移動速度を推定できる。よって、フォーカスジャンプ中の光ビームのフォーカス位置の到達距離が容易に算出できる。こうして、フォーカス位置がどの情報層に近づいているか、あるいはどの情報層上にあるかがわかる。このため、移動しつつあるフォーカス位置に近い情報層に、順次、球面収差補正を合せることが可能になる。

このように、Ｓ字信号の検出間隔は、フォーカス位置の移動速度に比例しているため、フォーカス位置が情報層を横切るタイミングと、フォーカス位置が横切る情報層に合うように球面収差を補正するタイミングとの同期をとることが可能になる。

上記の構成を採用した光ディスク装置において、図１４に示す層間ジャンプを行うと、Ｌ１〜Ｌ４層のいずれの層から得られるＳ字信号も、振幅は十分に大きく、同程度になる。

なお、図１４の例では、加速パルスＰ１および減速パルスを、それぞれ、１回だけ出力しているが、図２２に示すように、本発明はこのような場合に限定されない。

なお、上記の各実施形態では、ブレーキ層で球面収差補正を最小化しているが、目的情報層で球面収差が最小化するように球面収差補正が行われる場合でも、ブレーキ層が目的情報層に隣接するならば、ブレーキ層からのＳ字信号を高精度で検出することが可能になる。

このため、本発明の他の態様による光ディスク装置は、以下の構成を備えていてもよい。すなわち、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、層間ジャンプを開始した後、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備えている。そして、層間ジャンプ制御部は、Ｓ字信号の検出に応答して層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行う。

この光ディスク装置によれば、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法を実行することができる。すなわち、層間ジャンプを開始した後、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するステップと、Ｓ字信号の検出に応答して層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行うステップとを実行することができる。

上記の光ディスク装置または層間ジャンプ方法によれば、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。

以上のように、本発明に係る光ディスク装置、および本発明に係る多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、安定かつ高速な層間移動を実現できるので、３層以上の情報層を備える多層光ディスクに好適に適用される。

本発明は、多数の情報層が積層される光ディスクであれば、ＢＤに限定されず、他の光ディスク（例えばＣＨ−ＤＶＤ）にも適用可能である。また、本発明の光ディスク装置は、録画機能を有しないプレイヤはもちろん、データ記録機能を有するレコーダやＰＣドライブにも好適に適用され得る。

１００ 光ディスク
１０３ 光ピックアップ
１０６ サーボ制御回路
１４６ 層間ジャンプ制御部（ＣＰＵ）
１６０ Ｓ字信号検出部

本発明は、片面積層型光ディスクの記録再生装置に関する。特に１６層や２０層などの多重層光ディスクを０．８５以上の高ＮＡで４０５ｎｍの青紫色のレーザ光源で記録、再生できる光ディスク装置および多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法に関している。

本明細書では、積層されたＮ層（２以上の整数）の情報層を備える光ディスクを「Ｎ層ディスク」と称する。また、複数の情報層を備える光ディスクを包括的に「多層光ディスク」と称する。「片面積層型光ディスク」とは、各情報層を照射する光が光ディスクの片側の表面から入射される光ディスクである。

多層光ディスクにおいて、光が入射するディスク表面１００ａから各情報層までの距離を、その情報層の「深さ」と称する場合がある。多層光ディスクにおいて、深さが最も近い情報層とディスク表面１００ａとの間は、「光透過層」と呼ばれる透明なカバー層が存在する。情報層と情報層との間にも光を透過する層が存在するが、着目する情報層とディスク表面１００ａとの距離、すなわち、その情報層の深さを「光透過層の厚さ」と称する場合がある。

本明細書では、Ｎ層ディスクにおいて、ディスク表面１００ａから最も奥に位置する情報層を「Ｌ１層」と称する。Ｎ層の情報層を、ディスク表面１００ａに近づく順序で、Ｌ１層、Ｌ２層、・・・ＬＮ層と称する。この場合、例えば４層ディスクでは、ディスク表面１００ａに最も近い情報層は、Ｌ４層である。

光ディスクに記録されているデータは、比較的弱い一定の光量の光ビームを回転する光ディスクに照射し、光ディスクによって変調された反射光を検出することによって再生される。再生専用の光ディスクには、光ディスクの製造段階でピットによる情報が予めスパイラル状に記録されている。これに対して、書き換え可能な光ディスクでは、スパイラル状のランドまたはグルーブを有するトラックが形成された基材表面に、光学的にデータの記録／再生が可能な記録材料膜が蒸着等の方法によって堆積されている。書き換え可能な光ディスクにデータを記録する場合は、記録すべきデータに応じて光量を変調した光ビームを光ディスクに照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みを行う。

多層光ディスクでは、積層された複数の情報層のうちの或る情報層（「層Ａ」と称する）からデータを読み出すとき、あるいは、層Ａにデータを書き込むとき、層Ａに光ビームのフォーカスが合わせられる。そして、層Ａ以外の情報層（「層Ｂ」と称する）からデータを読み出すとき、あるいは、層Ｂにデータを書き込むときは、層Ｂに光ビームのフォーカスが合わせられる。このように光ビームのフォーカス位置を、或る情報層（現在層）から他の情報層（目的層）に移動させることを、「層間移動」または「フォーカスジャンプ」と称することとする。

光ビームのフォーカス位置を情報層の深さ方向（光ディスクの厚さ方向）に移動させることは、光ピックアップ内のフォーカスアクチュエータによって行うことができる。光ピックアップは、光ビームを放射するレーザ光源と、その光ビームを集束させる対物レンズと、対物レンズの位置を移動させるアクチュエータとを備えている。アクチュエータは、対物レンズを光ディスクの半径方向に移動させるトラッキングアクチュエータと、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させるフォーカスアクチュエータとに分けることができる。

フォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行うためには、フォーカスアクチュエータによって光ビームのフォーカス位置を目標位置に速やかに移動させることが必須である。例えば特許文献１には、ＤＶＤの２層ディスク、あるいはブルーレイディスク（ＢＤ）の２層ディスクにおけるフォーカスジャンプを行うための従来技術が開示されている。

特許文献１に開示されているＢＤの２層ディスクにおけるフォーカスジャンプの一方法では、まず球面収差補正機構の移動を開始し、所定時間経過後にフォーカスアクチュエータによる対物レンズの移動を開始する。その所定時間は、球面収差補正機構を第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まで移動させるのに要する時間の略１／２に相当する。これに球面収差補正機構が第２の記録層に対応する位置に近づこうとしているときにフォーカスアクチュエータによる対物レンズの移動を開始するので、フォーカス位置が第２の記録層に移動した頃には球面収差補正機構も第２の記録層に対応する位置に近づいており、第２の記録層上でフォーカスサーボを正しく行うことができる。またフォーカスジャンプの他の方法では、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位置まで移動したときに、フォーカス位置の移動を開始するので、フォーカス位置が第２の記録層へ移動した後、正しくフォーカスサーボを実行することができる。

特許文献１の技術では、３層以上の多層光ディスクにおいて、一度に２層以上の記録層にわたってフォーカス位置を移動させるフォーカスジャンプを行う場合に、現在の記録層から隣接記録層へと球面収差補正機構とフォーカスアクチュエータを移動するとともに隣接記録層上でフォーカス位置を一旦合焦状態とする。そして次の隣接記録層へのフォーカスジャンプを実行し、隣接記録層への一層毎のフォーカスジャンプを所定の回数繰り返すことにより、２層以上の記録層の移動においてもフォーカスサーボが不安定になることなく多層にわたる層間移動を実現していた。

特開２００３−２２５４５号公報

従来の層間ジャンプ技術は、２層ディスクを想定して開発されたものである。このような従来の層間ジャンプ方法によれば、フォーカスジャンプを実行する前に球面収差を目的層のカバー厚（目的層の深さ）に合わせることが行われる。他の従来技術では、球面収差補正を目的層と現在層の中間値に合わせておき、フォーカスを外して目的層に向けて移動を開始する。

フォーカスジャンプ時に目的層で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合の２層ディスク、４層ディスクにおける光ビームとＦＥ信号、駆動信号の波形の様子を図１、図２に示す。

図１（ａ）には、２層ＢＤの断面構成が示されている。図１（ａ）の右側では、Ｌ１層にフォーカスが合っている状態が模式的に示され、左側ではＬ２層にフォーカスが合っている状態が模式的に示されている。対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させることにより、フォーカス位置を移動させている。図１（ｂ）にはＬ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字信号の波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図１（ｃ）には、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２）が示されている。

ここで、「Ｓ字信号」とは、フォーカス位置が情報層に接近し、やがて情報層を通過して遠ざかる過程でＦＥ信号に現れる波形部分である。Ｓ字信号は、光ビームのフォーカス位置が情報層の近傍に位置するとき、ゼロではない大きさの振幅を有する。１つのＳ字信号は、通常、ＦＥ信号に現れる極性の異なる２つの山部分から構成される。２つの山部分の間には、ゼロクロスポイントが存在する。Ｓ字信号のゼロクロスポイントは、フォーカス位置が情報層上にあること（合焦していること）を意味する。ＦＥ信号を観察しながら、フォーカス位置を移動させるとき、フォーカス位置が情報層に十分に近づくと、ＦＥ信号のレベルがゼロの状態から正または負のレベルに変位する。Ｓ字信号の山部分の幅を「検出範囲」と称する場合がある。

なお、本明細書において、加速パルスＰ１および減速パルスＰ２の極性は、対物レンズが光ディスクに近づく方向に力が付与されるときに、「正」となり、図で上向きに記載される。一方、対物レンズが光ディスクから遠ざかる方向に力が付与されるときに、加速パルスＰ１および減速パルスＰ２の極性は、「負」となり、図で下向きに記載される。図で上向きのパルスは、対物レンズが光ディスクに近づく場合に印加されると「加速」に寄与するが、対物レンズが光ディスクから遠ざかる場合に印加されると「減速」に寄与することになる。

従来は、２層ディスク、４層ディスクにかかわらず、目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字片側の出力を検出して減速パルスＰ２を出力している。他の従来技術では、図１（ｂ）に示すＬ２層のＳ字信号の極性が負の部分（右側振幅）や、図１（ｃ）に示すＬ１層のＳ字信号の極性が正の部分（左側振幅）を検出して減速パルスＰ２を出力している。

２層ディスクの場合は、層間ピッチが十分に大きいため、目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字信号の片側の振幅（極性が正又は負の変化）を検出した時点で減速パルスＰ２を出力することにより、目的層の十分手前でフォーカス位置の移動にブレーキがかかる。しかし、多層ディスクである４層ディスクの場合には、図２（ａ）に示すように層間ピッチが小さくなっている。このため、フォーカス位置が目的層に接近したときに現れる目的層のＳ字片側の出力を検出した時点で減速パルスＰ２を出力しても、ブレーキのタイミングがおそく、目的層でのフォーカス制御を引き込み失敗することがあった。

図３、図４は、球面収差補正を目的層と現在層の中間値に合わせた例を示す。図３（ａ）には、２層ＢＤの断面構成が示されている。図３（ｂ）にはＬ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図３（ｃ）には、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。同様に、図４（ａ）には、４層ＢＤの断面構成が示されている。図４（ｂ）にはＬ１層からＬ４層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。図４（ｃ）には、Ｌ４層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速パルスＰ１、減速パルスＰ２が示されている。

図３、図４に示すように、特許文献１に開示されているような従来技術を用いても、Ｓ字信号の振幅が各層でほぼ等しくなるだけである。しかも、フォーカス位置が目的層に近づけば近づくほど、Ｓ字信号振幅は、球面収差が合っている場合の大きさよりも小さくなっている。そのため、フォーカス制御の引き込みに失敗する確率が上昇してしまう。

本発明は上記課題に鑑み、２層ディスクよりも層数の多い多層光ディスクにおいても、安定かつ高速な層間移動を実現する光ディスク装置、および多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法を提供することを目的とする。

本発明の光ディスク装置は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、前記光ディスクにおける前記複数の情報層の各々に応じた球面収差補正を行うことができる球面収差補正部と、前記フォーカス位置の層間ジャンプを開始した後、前記複数の情報層に含まれる情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備え、前記球面収差補正部は、前記フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行い、前記層間ジャンプ制御部は、前記球面収差補正が行われた情報層からのＳ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの開始時に前記フォーカス位置が存在した情報層と前記層間ジャンプの目的情報層との間に位置する情報層である。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始前、前記層間ジャンプの目的情報層の手前に位置する情報層に応じた球面収差補正を完了する。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置の移動に応じて前記球面収差の補正量を切り替える。

好ましい実施形態において、前記球面収差補正部は、前記複数の情報層のうち、前記層間ジャンプ中に移動しているフォーカス位置に最も近い情報層で球面収差補正を最小化する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプ制御部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置が前記複数の情報層の各々を横切る時に得られるＳ字信号の検出間隔に基づいてフォーカス位置移動の加速および減速を調整する。

本発明の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行うステップと、前記層間ジャンプを開始した後、前記球面収差補正が行われた情報層からＳ字信号を検出するステップと、前記球面収差が行われた情報層からの前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始するステップとを含む。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層およびその近傍に位置する情報層を含む複数の情報層から選択された特定層である。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である。

好ましい実施形態において、前記減速を行った後、前記層間ジャンプの目的情報層に適した球面収差補正を行うステップを有する。

好ましい実施形態において、前記多層光ディスクのトータル層数情報と、層間ジャンプ元と層間ジャンプ先を含む層間ジャンプ情報を用いて、層間ジャンプのパターンを決定するステップを有する。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプのパターンには、層間ジャンプ前に球面収差補正を行う層、減速信号を発生させる層、および、一度にジャンプできる最大層数の少なくとも１つを含む。

好ましい実施形態において、前記層間ジャンプのパターンには、複数回に分けて層間ジャンプ元から層間ジャンプ先に移動するパターンを含む。

好ましい実施形態において、前記多層光ディスクにおける各情報層から得られるＳ字信号は、それぞれ重複していない。

好ましい実施形態において、対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプと、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプとに応じて、前記層間ジャンプの仕方を変える。

好ましい実施形態において、前記対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプは、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプに比べて、前記層間ジャンプ時にフォーカス位置が横切る情報層の数が小さい。

本発明の他の光ディスク装置は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備え、前記層間ジャンプ制御部は、前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行う。

本発明の他の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するステップと、前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行うステップと、を含む。

本発明の光ディスク装置および層間ジャンプ方法は、多層光ディスクにおける層間ジャンプを開始した後、球面収差が行われた情報層において減速制御を行うので、装填された多層光ディスクの層間距離や層数に依存せず、最適なタイミングでフォーカス位置を減速できる。このため、情報層の数が多い多層光ディスクにおいても安定な層間ジャンプを実現できる。

また本発明の光ディスク装置および層間ジャンプ方法は、所望の情報層に一気に移動するため、隣接層に一旦フォーカス制御をかけて安定した後、次の隣接層へ移動する動作を繰り返すような従来の方法より移動時間を大幅に短縮することができる。これにより、長時間記録だけでなく、３Ｄ記録やランダムアクセス性を確保できるため、ハードディスクの代用など多層の大容量のメリットを生かしたアプリケーションや装置の提供が可能となる。

また、本発明の他の態様によれば、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号の検出に応答して最大の減速を行う。これにより、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。この発明の態様では、球面収差は目的情報層の手前側に隣接する情報層で最小化している必要はない。

（ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合おける、Ｌ１層およびＬ２層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図、（ｃ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層およびＬ２層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図 （ａ）は、４層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、４層ＢＤのＬ４層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合おける、Ｌ１〜Ｌ４層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図、（ｃ）は、４層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１〜Ｌ４層の各々から得られるフォーカスエラー（ＦＥ）信号の波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、Ｌ１層からＬ２層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図、（ｃ）は、Ｌ２層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図 （ａ）は、４層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、Ｌ１層からＬ４層へ移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図、（ｃ）は、Ｌ４層からＬ１層に移動したときのＳ字波形とフォーカス駆動信号上の加速、減速パルスの波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形図 （ａ）は、２層ＢＤの断面構成図、（ｂ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ５１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形図 本発明の実施形態に係る光ディスク装置のブロック図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第１構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第２構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第３構成の表を示した図 単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の第４構成の表を示した図 図７の光ピックアップ、サーボ制御回路とその周辺部分の詳細なブロック図 （ａ）および（ｂ）は、図７の球面収差補正部１２８の内部構成の一例を示す図 最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときの対物レンズと、フォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号を表した模式図 フォーカスジャンプ動作のフローチャート ブレーキ層であるＬ７層部分を中心に拡大したＳ字信号と減速パルスＰ２の波形図 ２層ＢＤ、４層ＢＤ、８層ＢＤの各移動パターンに於けるブレーキ層と最大横断層数及びジャンプ回数をテーブル形式で示した図 １６層ＢＤの各移動パターンに於けるブレーキ層と最大横断層数及びジャンプ回数をテーブル形式で示した図 １回目の移動（Ｌ１層からＬ５層）と、２回目の移動（Ｌ５層からＬ８層）におけるＦＥ上に現れるＳ字信号と、加速パルスＰ１並びに減速パルスＰ２のタイミングを示す波形図 （ａ）および（ｂ）は、図７の球面収差補正部１２８の内部構成の他の例を示す図 最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときにフォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号、駆動信号（加速パルス、中間パルス、減速パルス）を示す図 フォーカスジャンプ中にＳ字とＳ字の時間間隔を測定し、その時間から速度を求めて、その速度に応じた信号をアクチュエータへフィードバックする動作を示す波形図

従来はＤＶＤ２層の層間ピッチ４０μｍや、ＢＤ２層の層間ピッチ２５μｍに対してフォーカスエラーＦＥ信号上に現れるＳ字状の波形を有するＳ字信号の検出ができればよかった。このため２層ディスクでは、図１に示すようにＳ字信号の片側の幅（検出範囲）が１０μｍでも、フォーカスジャンプが可能なＳ字信号となる。

３層以上の情報層を備える多層ＢＤでは、２層ＢＤよりも層間ピッチを詰めて積層する必要があるため、各層の独立したＳ字信号を検出し、また層間クロストークを低減するためにこのＳ字信号の検出範囲を狭くする必要がある。Ｓ字信号の検出範囲を狭くしないと、隣接する情報層によるＳ字信号が重なりあい、層間クロストークが発生するため、Ｓ字信号によって個々の情報層を識別することが困難になる。例えば層間５μｍまで層間ピッチを詰めた４層ＢＤでは、図２に示すように、それぞれの層でのＳ字信号が検出できるようにＳ字信号の片側の幅（検出範囲）は例えば２μｍまで狭くする必要がある。よって図示するように、層間ジャンプ時には、目的層の間際でなければ、その各々の層でのＳ字信号が発生しない。

次に、図５および図６を参照しながら、多層対応のピックアップで、２層のジャンプを行う方法を説明する。この例では、Ｌ１層からＬ２層に層間ジャンプを行う。

図５（ａ）および図６（ａ）は、いずれも、２層ＢＤの断面構成と、Ｌ１層、Ｌ２層のそれぞれにフォーカスが合っている状態を模式的に示している。

図５（ｂ）は、２層ＢＤのＬ２層（深さ７５μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形を示している。これに対して、図６（ｂ）は、２層ＢＤのＬ１層（深さ１００μｍ）で球面収差を最小化するように球面収差補正を行った場合における、Ｌ１層、Ｌ２層の各々から得られるＦＥ信号の波形を示している。

上記のような多層対応の光ディスク装置において、従来の２層ディスクでのＳ字信号を観察すると、図示するように、不感帯の範囲が大きくなり、フォーカスジャンプ時には現在層の近傍あるいは目的層の近傍でしかＳ字信号が発生しない。

したがって、図５（ｂ）に示すように目的層（Ｌ２層）のＳ字信号の振幅が最も大きくなる極値付近を検出して、減速パルスＰ２を出力していたのではブレーキのタイミングがおそくて十分減速できず、引き込みを失敗する。逆に、図６（ｂ）に示すように現在層（Ｌ１層）のＳ字信号の振幅が最も大きくなる極値付近を検出して減速パルスＰ２を出力していたのでは、ブレーキのタイミングが早すぎる。そのため、面振れなどの影響を受け、元の層に戻ってしまう。

このような場合は、目的層（Ｌ２層）のＳ字信号でタイミングを生成するのであれば、より早いタイミングを検出するために、目的層（Ｌ２層）に球面収差を合わせて、Ｓ字信号の出力を安定させ、不感帯の０レベルからからＳ字信号の出力を検出した直後に減速パルスＰ２を出してブレーキをかけるように構成する。

また現在の層（Ｌ１層）のＳ字信号でタイミングを生成するのであれば、ブレーキのタイミングを正確に遅延させるために、球面収差は現在の層に合わせたままにしておき、Ｓ字信号の波形の勾配を検出しながら、その勾配値が０になってから、所定の遅延時間経過後に減速パルスを出してブレーキをかけるように構成すればよい。

しかしながら、情報層が３層以上になると、このような方法では、正確な層間ジャンプは実現困難になる。

本発明では、ブレーキをかけるタイミングを生成するための情報層（ブレーキ層）に球面収差補正を合わせて、その情報層で球面収差補正を最小化する。これにより、その情報層から得られるＳ字信号を大きくかつ安定化させる。そして、その情報層から得られるＳ字信号基づいて減速パルスを出力する。

本発明の他の態様によれば、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号の検出に応答して最大の減速を行う。これにより、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。

（実施形態１）
以下、本発明による光ディスク装置および層間ジャンプ方法の実施形態を説明する。

図７は、本実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。図８〜図１１は、実施形態１でサポートする単層、２層〜１６層までの多層ＢＤディスク群の構成例を示す表である。

まず、本実施形態の光ディスク装置に装填され得る多層光ディスクの構成例について説明する。

多層光ディスクの構成としては、種々の組み合わせが考えられる。すでに商品化されている単層、２層のＢＤとの互換性を考慮すると、ディスク表面１００ａから最も離れた位置に存在する基準層（Ｌ１層）の深さは１００μｍで統一しておくことが好ましい。

各層が極端に接近すると、層間のクロストークが発生するために、層間距離は３μｍ以上が好ましい。本明細書では、層間距離を層間ピッチ（ＬＰ：Ｌａｙｅｒ Ｐｉｔｃｈ）と称する場合がある。

光ディスクの表面に形成され得る傷や塵の影響を考えると、光透過層の厚さ（ディスク表面１００ａに最も近い層とディスク表面１００ａとの距離）を薄くすることもできない。ＢＤの記録再生に使用する光学系は、高いＮＡ（０．８５）を有している。ＮＡが高くなると、対物レンズの焦点距離が短くなる。これらのことを考えると、光透過層の厚さは２５μｍ以上を確保することが好ましい。

以上のことから、２層、４層、６層、８層、１０層、１２層、１４層、１６層の光ディスクには、図８〜図１１に示す４つパターン（構成例）が考えられる。

図８、図９のパターン１、２は、層間の距離をできるだけ確保した例である。パターン１の例では、層間が等間隔あり、１６層の光ディスクでは層間が５μｍ、光透過層の厚さは２５μｍになる。パターン２の例では、クロストークをキャンセルするため層間距離を交互に変えている。１６層の光ディスクでは、奇数番目の層と偶数番目の層との間の距離が５μｍになる。また、偶数番目の層と奇数番目の層との間の距離が４μｍで、光透過層の厚さは３２μｍになる。

図１０、図１１のパターン３、４は、表面と表面から最も近い層までの距離（光透過層の厚さ）を優先して確保した例である。パターン３の例では、層間が等間隔あり、１６層の光ディスクでは、層間が３．１２５μｍ、光透過層の厚さは５３．１２５μｍになる。パターン４では、クロストークをキャンセルするために層間距離を交互に変えている。１６層の光ディスクでは、奇数番目の層と偶数番目の層との間の距離が３．１２５μｍになる。また、偶数番目の層と奇数番目の層との間の距離が３μｍであり、光透過層の厚さは５４μｍになる。

実際の多層光ディスクでは、製造ばらつきにより、層間距離や光透過層厚さは、上述の数値例から多少増減する。しかし、典型的な多層光ディスクの構成例は、大凡、上記の４つのパターンに集約される。本実施形態におけるフォーカスジャンプは、上述の全てのパターンに共通に適用することができる。このため、以下、パターン１について説明し、パターン２，３，４については必要な部分のみを補足的に説明する。

図７を参照しながら、本実施形態における多層光ディスク装置の構成および基本動作について説明する。

本光ディスク装置は、ピックアップ１０３と、光ピックアップ１０３の動作を制御するサーボ制御回路１０６と、光ピックアップ１０３で検出した光ディスク１００上の情報信号を再生する再生回路１１０と、記録する情報を光ディスク１００に書き込む記録回路１２３とを備えている。光ピックアップ１０３は、光ビームを光ディスク１００上に集束させる光学系、光ディスク１００からの反射光を検出する光検出器、および光源としてレーザダイオードを有している。記録回路１２３は、レーザ駆動回路１０７により、記録する情報に基づく所定の変調方式でレーザダイオードをパルス状に発光させることにより、前記情報を光ディスク１００に書き込む。

光ピックアップ１０３は、光ディスクモータ１０１上に装填された光ディスク１００に対し、集束されたレーザ光を照射する。ＲＦサーボアンプ１０４は、光ディスク１００から反射された光に基づいて電気信号を生成する。サーボ制御回路１０６は、モータ駆動回路１０２及び光ピックアップ１０３を制御することにより、光ディスクモータ１０１に装填された光ディスク１００にフォーカスおよびトラッキング制御を実施する。また、サーボ制御回路１０６は、光ディスク１００に対して光源およびレンズを用いて光ビームを照射することによって光ディスク１００がＢＤディスクであるかのディスク判別、単層もしくは２層か、あるいは２層より多い情報記録層をもつ多層判別を行うディスク判別部１０９を含む。

再生回路１１０は、ＲＦサーボアンプ１０４から出力された電気信号を波形等価回路などでイコライジングしてアナログ再生信号を生成する。生成された再生信号はデジタル化された後、ＰＬＬによってリードクロック（基準クロック）と同期し、データ抽出がなされる。その後、所定の復調、エラー訂正をなされた後、システムコントローラ１１１に入力される。システムコントローラ１１１は、Ｉ／Ｆ回路１１２を介してホスト１１３へと転送される。

記録回路１２３は、ヘッダやエラー訂正のための冗長ビットなどが付加されて、所定の変調パターン（変調方式）に変調した後、レーザ駆動回路１０７によって、ホスト１４０からＩ／Ｆ回路１３１を介して送られてくる情報を光ディスク１００に記録するため、光ピックアップ１０３の中のレーザダイオードをパルス状に発光させる。光ディスク１００に入射するレーザ光の強度変調に応じて、光ディスク１００の記録材料（たとえば有機材料や相変化材料）の反射率を変えることで、「１」または「０」の情報の記録を行う。

図１２は、本実施形態の多層光ディスクのフォーカスジャンプに関係する図７の光ピックアップ、サーボ制御回路とその周辺部分をより詳細に記載したブロック図である。図１２を用いてさらに説明する。

まず光ピックアップの構成を説明する。図示されている光ピックアップ１０３は、光源１２２と、カップリングレンズ１２４と、偏光ビームスプリッタ１２６と、球面収差補正装置１２８、対物レンズ１３０と、アクチュエータ１３１、１３２と、集光レンズ１３４と、光検出部１３６とを有している。

光源１２２は、光ビームを放射する半導体レーザダイオードから構成される。簡単のため、図１２には単一の光源１２２が示されているが、実際の光源は、異なる波長の光ビームを放射する例えば３つの半導体レーザから構成される。具体的には、１つの光ピックアップがＣＤ、ＤＶＤ、およびＢＤ用に異なる波長の光ビームを放射する複数の半導体レーザを備えるが、図１２では、簡単のため、１つの光源１２２として記載している。

カップリングレンズ１２４は、光源１２２から放射された光ビームを平行光にする。偏光ビームスプリッタ１２６は、カップリングレンズ１２４からの平行光を反射する。光ディスクの種類に応じて光源１２２における半導体レーザの位置や、放射される光ビームの波長が異なるため、光ディスク１００の種類に応じて最適な光学系の構成は異なる。このため、実際の光ピックアップ１０３の構成は、図示されているものに比べて複雑である。

対物レンズ１３０は、偏光ビームスプリッタ１２６で反射された光ビームを集束する。対物レンズ１３０の位置は、アクチュエータ１３２がＦＥ信号およびＴＥ信号に基づいて所定の位置に制御する。光ディスク１００の情報記録層からデータを読み出し、あるいは情報記録層にデータを書き込むとき、対物レンズ１３０によって集束された光ビームの焦点は、情報記録層上に位置し、情報記録層上に光ビームのスポットが形成される。図１２には、１つの対物レンズ１３０が記載されているが、現実には複数の対物レンズ１３０が備えられており、光ディスク１００の種類に応じて異なる対物レンズ１３０が用いられることになる。データの記録／再生時は、光ビームの焦点が情報記録層における所望のトラックを追従するようにフォーカスサーボおよびトラッキングサーボが動作し、対物レンズ１３０の位置が高精度に制御される。

本実施形態では、光ディスク１００が特に青紫色のレーザダイオード１２２と高ＮＡの対物レンズ１３０で記録再生を行う光ディスクである。説明をわかりやすくするため、光ピックアップ１０３は、図１２に示すような簡易な構成を有している。現実の光ピックアップ１０３は、ＣＤおよび／またはＤＶＤのための光源および対物レンズを備えていても良い。

光ディスク１００が装填された後、光ディスク１００が有する複数の情報層に含まれる任意の層に対して、データの記録／再生の動作を行なうために、フォーカスジャンプを行う。具体的には、対物レンズ１３０をアクチュエータ１３２の働きにより光軸方向に沿って層間を移動させる。

球面収差補正素子１２８は、例えば光軸方向に位置を変化させることのできる収差補正用レンズ２２８（図１３）を備え、収差補正用レンズ２２８の位置を調節することにより、球面収差の状態（補正量）を変化させることができる（ビームエキスパンダ方式）構成を備えている。球面収差補正部１２８の構成は、このようなビームエキスパンダ方式の構成を備えている必要は無く、液晶素子やヒンジなどによって収差を補正する構成を備えていても良い。

光ディスク１００の情報記録層で反射された光ビームは、対物レンズ１３０、球面収差補正部１２８、および偏光ビームスプリッタ１２６を通過し、集光レンズ１３４に入射する。集光レンズ１３４は、対物レンズ１３０および偏光ビームスプリッタ１２６を通過してきた、光ディスク１００からの反射光を光検出部１３６上に集束させる。光検出部１３６は、集光レンズ１３４を通過した光を受け、その光信号を各種の電気信号（電流信号）に変換する。光検出部１３６は、例えば４分割の受光領域を有している。

図１２のサーボ制御回路１０６は、フォーカス制御部１４０、トラッキング制御部１４１、球面収差制御部１４２を備えており、これらを介してＣＰＵ１４６が光ピックアップ１３０の各種動作を制御する。サーボ制御回路１０６は、更に、ＦＥ信号生成部１５０、ＴＥ信号生成部１５１、Ｓ字信号検出部１６０、およびディスク判別部１０９を備えている。

フォーカス制御部１４０は、ＣＰＵ１４６の指示に従ってフォーカシングアクチュエータ１３２を駆動し、対物レンズ１３０を光軸方向に沿って任意の位置に移動させることができる。

またトラッキング制御部１４１は、トラッキングアクチュエータ１３１を駆動し、対物レンズ１３０を光ディスク１００の半径方向に沿って任意の位置に移動させることができ、ＴＥ信号生成部１５１から出力されたＴＥ信号によって、光ディスク１００上の光スポットがトラックを走査するようにトラッキング制御を行う。

球面収差制御部１４２は、ＣＰＵ１４６の指示に従って球面収差補正部１２８を所定の設定状態に制御する。図１３は球面収差補正部１２８の内部構成図である。具体的には、図１３に示すステッピングモータ８が球面収差制御部１４２からの制御信号に基づいて動作し、例えば２層ディスクの場合には、収差補正レンズ２２８を１層目、２層目のカバー層厚に対応した所定の位置に移動させる。収差補正レンズ２２８の位置（光軸方向の位置）を変えることにより、光ビームの球面収差状態を調節することができる。これは４層〜１６層、２０層まで全て同じような動作、機能を有するものである。

ＦＥ信号生成部１５０は、光検出部１３６に含まれる複数の受光領域から出力される電気信号に基づいてＦＥ信号を生成する。ＦＥ信号の生成法は、特に限定されず、非点収差法を用いたものでもよいし、ナイフエッジ法を用いたものであってもよい。また、ＳＳＤ（スポット・サイズド・ディテクション）法を用いたものであってもよい。ＦＥ信号生成部１５０から出力されるＦＥ信号は、ＣＰＵ１４６からの指令で所定の検出閾値が設定されるＳ字信号検出部１６０に入力される。

ＴＥ信号生成部１５１は、光検出部１３６に含まれる複数の受光領域から出力される電気信号に基づいてＴＥ信号を生成する。ＴＥ信号の生成法は、一般的にはＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥに代表される記録メディアのように凸凹のトラックを有するものはプッシュプル検出法、ＢＤ−ＲＯＭに代表される再生専用メディアのようにエンボス形状の情報プリピットを有するものは位相差検出法が主に用いられるが、特にトラッキングの方式で限定はされない。

Ｓ字信号検出部１６０は、フォーカスサーチによって対物レンズ１３０が光軸方向に移動している間におけるＦＥ信号が所定の閾値を越えたかどうかでＳ字信号の検出を行う。本実施形態では、サポートする多層光ディスクのうち、減速パルスＰ２を出力する層、すなわち層間ジャンプの目的情報層と層間ジャンプを開始する情報層との間に位置するブレーキ層の深さに対応した球面収差値を設定する。ここでは、目的情報層の手前側に隣接する情報層をブレーキ層として選択する。

以下、本明細書では、層間ジャンプを開始する情報層（ジャンプ開始層）と目的情報層との間において、目的情報層に隣接する情報層を、目的情報層の「手前」の情報層と称することにする。ブレーキ層は、典型的には、目的情報層の手前に位置する情報層であるが、本発明は、この例に限定されない。層間移動中にフォーカス位置の速度や対物レンズの重さなどを考慮し、目的情報層よりも１層を超えて離れた情報層をブレーキ層として選択することも可能である。

ブレーキ層に応じた球面収差補正を行った後、トラッキング制御、フォーカス制御をＯＦＦして、アクチュエータ１３２に加速パルスＰ１を印加する。こうして、目的の層に向けて対物レンズを駆動した後、前記ブレーキ層を検出したときに減速パルスＰ２を出力する。減速パルスＰ２が目的層の手前に位置する層（ブレーキ層）でアクチュエータ１３２に印加されるため、フォーカス位置の移動速度を低下させることができる。さらに本実施形態では、フォーカスジャンプ中に検出されるＳ字信号をカウントして目的層に到達したときにフォーカス制御をＯＮする。このため、フォーカス位置を正確に目的層に移動させることができる。

図１４は、４層ディスクを例にとり、最近層（Ｌ４層）から最遠層（Ｌ１層）までフォーカスジャンプ動作をしたときの対物レンズと、フォーカス位置が多層ＢＤディスクの各層を通過したときのＳ字信号を表した模式図である。また図１５はその時のフォーカスジャンプ動作のフローチャートを示す。

なお、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させるとき、対物レンズの移動に伴って移動するフォーカス位置は、「光スポット位置」と称される場合がある。対物レンズによって収束される光ビームの断面は、フォーカス位置で最も小さな光スポットを形成するからである。或る情報層にフォーカスがあっているとき、フォーカス位置は情報層上にあり、その情報層上に光スポットが形成される。フォーカスジャンプまたは層間ジャンプとは、フォーカス位置を、ある情報層から他の情報層に移動させることであり、対物レンズを光ディスクの厚さ方向に移動させることによって実現される。

図１４、図１５を参照して本実施形態のフォーカスジャンプ動作を説明する。

図１５に示すステップＳＴ１では、最初にフォーカス位置が最近層（Ｌ４層）にフォーカスして待機状態である場合に、ホスト１１３からのシークコマンドを受ける。そして、その目的アドレスが最遠層（Ｌ１層）のトラックアドレスの場合に、Ｌ４層からＬ１層への移動という条件からブレーキを出す層（ブレーキ層）を層間ジャンプ先の層（Ｌ１層）の手前のＬ２層とする。すなわち、減速パルスＰ２を出すタイミングをＬ２層の手前から検出されるＳ字信号に決定する。その後、ステップＳＴ２では、球面収差制御部１４２に指令し、補正値をＬ２層のカバー層厚さ（Ｌ２層の深さ）に合致するように図１３の収差補正レンズ２２８を駆動する。

この例では、ブレーキ層となるＬ２層で球面収差が最も小さくなるように球面収差補正が行われている。このため、フォーカス位置がＬ２層上またはその近傍にあるとき、Ｌ２層から得られる各種の信号（ＲＦ信号、ＦＥ信号、ＴＥ信号）の振幅が最大化される。その結果として、Ｓ字信号の振幅も最大化され、またシャープになる。

図１４には、Ｌ１〜Ｌ４層から得られるＦＥ信号（Ｓ字信号）が模式的に示されている。この例では、Ｌ２層で球面収差が最も小さくなるように（理想的にはゼロになるように）球面収差が行われた状態でフォーカス位置を移動させているため、Ｌ２層で得られるＳ字信号の振幅が最も大きくなっている。逆に、Ｌ２層以外のＬ１、Ｌ３、Ｌ４層では、球面収差が最小化されていないため、それらの層から得られるＳ字信号の振幅は小さくなる。また、そのようなＳ字信号の波形は、球面収差によって横方向に広がり（鈍り）、検出幅が大きくなる。球面収差が補正されていない層から得られる鈍ったＳ字波形によれば、情報層の位置を精度良く検出することは困難になる。

球面収差補正レンズの駆動完了後、ステップＳＴ３では、まずＳ字の検出レベルを下げる（０に近づける）。これにより、球面収差補正の合致していない情報層からのＳ字信号でも確実に検出し、その情報層の数をカウントできるＳ字カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１とも称す）に設定する。その後、トラッキングをオフして、フォーカスアクチュエータ１３２に加速パルスＰ１を印加する（ステップＳＴ４）。加速パルスＰ１が印加されたフォーカスアクチュエータ１３２は、対物レンズ１３０を光軸方向に加速駆動する。こうして、フォーカス位置は層間ジャンプ先に向けて情報層を横切る方向に移動する。

ステップＳＴ５では、Ｌ３層、Ｌ２層を通過する毎にＳ字信号が出力されるので、そのカウントにより、移動している間の現在のフォーカス位置の位置が把握できる。ステップＳＴ６では、Ｓ字信号のカウント値に基づいて、ブレーキ層（Ｌ２層）の１層手前の層であるＬ３層を通過した時点で、減速パルスＰ２を出力するため、Ｌ２層でのＳ字信号の検出をＳ字信号詳細検出モードＭ２で行う。

ステップＳＴ７では、Ｓ字信号レベルの判定を行う。ブレーキの出力タイミングであるＬ２層の手前がＳ字信号の片側によって検出できたとき、ステップＳＴ８では、それまでの所要時間に応じた減速パルスＰ２の波高値を決定して出力する。ブレーキの出力を終了するタイミングは、さらにＳ字信号をカウントして、層間ジャンプ先の層に到達したときである。ステップＳＴ９では、層間ジャンプ先の層に到達したと判定された場合、ステップＳＴ１０では、具体的にはＬ１層の手前片側のＳ字信号が検出できたときにブレーキの出力を完了する。そして、その後速やかにフォーカス制御をＯＮする。フォーカス位置の移動は、十分に減速されているため、目的層におけるフォーカス引き込みを極めて安定して実現できる。

このときの、層の移動に対するＳ字信号の出力と、それに対応したモード切り換えの動作を図１４に示す。

本実施形態では、ブレーキ層で球面収差が０になるようにフォーカスジャンプ開始前に球面収差補正を実行している。その結果、ブレーキ層でのＳ字信号の振幅は最大となり、ＳＮ比も増加するため、高い分解能のＳ字信号を得ることができる。よって、より詳細なＳ字信号の振幅レベルの検出が可能となり、細かいブレーキの開始設定ができるため、多層にわたるジャンプの速度制御を安定に実現することができる。

図１６は、図１５のＳ字信号カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１）と、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２の動作を説明する図である。図１６の例ではＬ５層からＬ６層まではＳ字信号カウントモードＭ１が設定され、Ｌ７層からＬ８層まではＳ字信号詳細検出モードＭ２が設定されている。図１６のＬ７層のＳ字信号近傍に示すように、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２ではＬ７層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）Ｌ７Ｎ、あるいはＬ７層の中心近傍Ｌ７Ｚ、あるいはＬ７層ファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）Ｌ７Ｆでタイミングを自由に（任意に）設定することができ、Ｓ字信号の変化を詳細に検出することができる。

最初にＳ字信号カウントモードＭ１に設定すると、Ｓ字波形の検出レベルは０レベルに近いＭ１レベルとなる。Ｌ５、Ｌ６層は球面収差補正がずれている（比較的大きな球面収差が存在する）ため、十分に大きなＳ字振幅レベルを確実に得ることが難しい。しかし、低い振幅レベルでもＳ字信号の出力はあるので、検出レベルを下げて確実にＳ字信号をカウントできるようにしている。

そのＳ字カウントモードＭ１で、Ｌ５層、Ｌ６層のＳ字信号をカウントしてフォーカス位置がＬ７層に接近する近い位置まで移動したとき、Ｓ字の検出モードを詳細検出モードＭ２に切り換える。このＳ字検出詳細モードＭ２では、球面収差補正をこのＳ字の対応したＬ７層に合わせているので、Ｌ７層での球面収差は最小化される。このため、大きな振幅のＳ字信号の振幅を得ることが容易である。また、Ｓ字信号の検出レベルを細かなレベルに設定できる。このため、特にタイミングが重要な減速パルスＰ２の開始点や終了点を細かく調整することができる。

例えば図１６中に示すように１つのＳ字出力範囲に対して、３つの領域Ｌ７Ｎ、Ｌ７Ｚ、Ｌ７Ｎに分割し、それぞれの分割範囲領域の各々でタイミング信号が生成できるよう、具体的には、Ｓ字信号の検出レベルに対し、適当なレベル値を設定し、タイミング信号を生成する。そして、そのタイミングで加速・減速を開始するように構成すればよい。これにより、面ぶれが生じたり、層間ピッチのばらつきがあっても、最適なタイミングで減速パルスＰ２をフォーカスアクチュエータに印加することが可能となる。

次にブレーキ層の決定の方法について説明する。

減速パルスＰ２は、実際にはレンズの重量とアクチュエータの推力、レンズの速度などでその開始タイミングや出力値（波高値）などを適当に調整するのが好ましいが、従来のＢＤあるいはＤＶＤで使用されているピックアップでは、基本的には減速パルスの開始タイミングは１００μｍ以下の短い距離であれば移動距離の中間位置近傍がよく、１００μ以上の長い距離を移動する場合は、目的層手前５０μｍ近傍の位置でブレーキを開始するのが好ましい。例えば、図８に示すような多層光ディスク群（多層光ディスクグループ）のフォーカスジャンプをサポートする場合には、装填しているディスクの種別がわかれば、各グループ０〜３の層間距離（ＬＰ）が一意にわかる。このため、シークのパターンで移動距離及び何層横切りかの情報も取得することができるので、この組み合わせで、プログラムでテーブル、あるいは計算式をもって、それを引用してブレーキ層と１回にフォーカス位置が横切る情報層数の最大値の決定を行う。

この決定をするためのブレーキ層のテーブルと最大移動層数及び１回当たりの移動層数のテーブルを、２層ＢＤ、４層ＢＤ、８層ＢＤ、１６層ＢＤを例として図１７、図１８に示す。

図１７、図１８において、例えば、Ｌ２Ｎ、Ｌ２Ｚ、Ｌ２Ｆなどと表記されているが、ブレーキ層が、Ｌ２Ｎの場合はＬ２層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）、Ｌ２Ｚの場合はＬ２層の中心近傍、Ｌ２Ｆの場合はＬ２層ファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）を示している。

図１７に示すように、グループ０の２層ＢＤにおいてＬ１層からＬ２層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ２Ｎ（中間）と示されており、この場合は、減速パルスＰ２はＬ１層のＳ字信号が立ち下がって０レベルになるとき、あるいはＬ２層のＳ字信号が０レベルであるＬ２Ｚから立ち上がるときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

グループ１の４層ＢＤにおいて、Ｌ１層からＬ２層にジャンプする場合は２層ＢＤと同じである。Ｌ１層からＬ３層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ２Ｚと示されており、この場合は、Ｌ２層をブレーキ層に設定し、Ｌ２層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベルに下がったとき（Ｌ２Ｚ）を検出して減速パルスＰ２を出力する。Ｌ１層からＬ４層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ３Ｎと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層に設定し、Ｌ３層の手前側のＳ字信号が０レベル（Ｌ３Ｚ）から近傍の所定レベルまで立ち上がったときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

グループ２の８層ＢＤにおいて、Ｌ１層からＬ２層、Ｌ１層からＬ３層、Ｌ１層からＬ４層までは、４層ＢＤと同じである。Ｌ１層からＬ５層にジャンプする場合は、ブレーキ層はＬ３Ｚと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層に設定し、Ｌ３層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ３Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力する。

さらにＬ１層からＬ８層にジャンプする場合は、移動パターンはＬ１→Ｌ５→Ｌ８と示されており、この場合は、まずは、Ｌ１層からＬ５層の１回目のジャンプとＬ５層からＬ８層までを２回目のジャンプとして設定する。１回目Ｌ１層からＬ５層のジャンプでは、１回目のブレーキ層はＬ３Ｚと示されており、この場合は、Ｌ３層をブレーキ層として決定し、Ｌ３層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ３Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力し、Ｌ５層に到達したとき一度フォーカスを引き込む。次にＬ５層からＬ８層までの２回目のジャンプでは、２回目のブレーキ層はＬ７Ｚと示されており、この場合は、Ｌ７層をブレーキ層として決定し、Ｌ７層のＳ字信号の手前あるいは奥側の振幅が０レベル近傍のレベル（Ｌ７Ｚ）に下がったときを検出して減速パルスＰ２を出力し、Ｌ８層に到達したときフォーカスを引き込んで移動を完了する。

このＬ１層からＬ８層の移動について、図１６と図１９を参照して、より詳細に説明する。

図１９は、１回目の移動（Ｌ１層からＬ５層）と、２回目の移動（Ｌ５層からＬ８層）の各ディスクの記録層の断面と、ＦＥ上に現れるＳ字信号、および加速パルスＰ１並びにブレーキ層のＳ字信号を検出して出力される減速パルスＰ２のタイミングを示す波形とを示す図である。 前述したように、１回目のジャンプがＬ１層からＬ５層と決まると、ブレーキ層であるＬ３層に球面収差を合わせる。すなわち、Ｌ３層で球面収差が最も小さくなるように球面収差補正を行う。

その後、加速パルスＰ１を印加し、Ｌ５層に向けて対物レンズの移動を開始する。Ｌ３層で球面収差を合わせているので、Ｓ字信号の振幅は、Ｌ３層で最も大きく、そこから離れるほど小さくなる。ただし、Ｓ字信号の振幅は、上記Ｓ字カウントモードＭ１（Ｓ字信号粗検出モードＭ１）では、Ｌ３層以外の情報層でも０にはならないので、Ｌ１層、Ｌ２層のＳ字信号を検出することは可能である。よって、フォーカス位置がＬ１層を通過し、Ｌ２層に到達したことを検知することができる。さらにフォーカス位置のＬ２層の通過は、０レベル近傍にＳ字信号粗検出レベルＭ１を設けることで検出が可能である。フォーカス位置がＬ２層を通過したら、Ｓ字信号粗検出モードＭ１からＳ字信号詳細検出モードＭ２に切り換える。このモードはＳ字信号の振幅レベルを細やかに設定したモードである。Ｓ字信号詳細検出モードＭ２は、後述するように、フォーカス位置がＬ６層を通過した後にも実行する。

図１６は、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２の動作を説明する図である。図１６のＬ７層のＳ字信号近傍に示すように、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２ではＬ７層のニア側（対物レンズがディスク表面１００ａに近づく方向）Ｌ７Ｎ、あるいはＬ７層の中心近傍Ｌ７Ｚ、あるいはＬ７層のファア側（対物レンズがディスク表面１００ａから遠ざかる方向）Ｌ７ＦでＳ字信号の変化を詳細に検出することができる。それに合わせて減速パルスＰ２の開始点を細かく調整することができる。これにより、面ぶれや層間のばらつきがあっても、最適なタイミングで減速パルスＰ２をフォーカスアクチュエータに印加することが可能となる。

再び、図１９を参照する。

減速パルスＰ２を印加した後は、Ｓ字信号粗検出モードＭ１に戻してＬ４層の通過を検出し、再度Ｓ字信号詳細検出モードＭ２に戻してＬ５層での引き込みレベルを設定して、その引き込みレベルに到達したらフォーカス制御をＯＮする。２回目のジャンプ（Ｌ５層からＬ８層）も同様にして、球面収差をブレーキ層のＬ７層に合わせた後、Ｓ字信号粗検出モードＭ１でＬ５層、Ｌ６層の通過を検出し、Ｓ字信号詳細検出モードＭ２でＬ７層のディスクに近い側のＳ字信号を検出したら減速パルスＰ２を発行する。その後Ｌ８層に向けて慣性力で移動してＬ８層でのＳ字信号が引き込みレベルに達したときフォーカスをＯＮする。この２回目の移動の場合はブレーキ層と目的層が隣接層で球面収差量も近いため、Ｓ字信号の振幅は同程度である。よってブレーキ層から目的層までＳ字信号詳細検出モードＭ２を継続する。ところで、１回目、２回目で到達した目的層Ｌ５層、Ｌ８層でのＦＥの振幅を少しでも大きくして引き込みをよくするために、Ｌ３層、Ｌ７層で減速パルスＰ２層を印加後に球面収差を目的層であるＬ５層、Ｌ８層に合わせるように駆動を開始しておいてもよい。

また８層、１６層、２０層で一気に８層、１６層あるいは２０層のジャンプを行う場合はブレーキを出してからの残りの移動距離も長くなるため、減速しすぎるという場合がある。この場合は、１回でジャンプできる最大層数を予め決定しておく。例えば５層と決めた場合は、１６層のアクセスの場合は３回、２０層アクセスの場合は４回で目的層にいくようなシーケンスに切り換えればよい。

図１８に１６層ＢＤの一部の例も示している。このように１６層、あるいは２０層になっても、それぞれの層間距離や移動層数などで設定値は変わるが、同様の方法で減速パルスＰ２を出すブレーキ層、１回の最大移動層数とジャンプ回数を決定することは可能である。

以上のように図１７および図１８によって、多層光ディスクは、複数の多層グループ（０〜３）に分かれており、層間ジャンプの移動パターンは、多層光ディスクのトータル層数情報と、層間ジャンプ元と層間ジャンプ先を含む層間ジャンプ情報を用いて決定されていることが示された。またこの移動パターンには、層間ジャンプ前に球面収差補正を行う層、減速信号を発生させるブレーキ層、および、一度にジャンプできる最大横断層数を含むことを示したが、少なくとも何れか１つの項目を含むとしてもよい。さらにこの移動パターンには、複数回に分けて層間ジャンプ元から層間ジャンプ先に移動するパターンを含むことが示された。ここで多層光ディスクにおける各層から得られるＳ字信号は、それぞれ重複していないことが望ましい。

本実施形態では、Ｓ字信号の検出範囲が２μｍ以下である。多層光ディスクにおける情報層の数が更に増加していくと、層間距離が短くなる。したがって、各層の確実な検出と層間クロストークを防止するためには、Ｓ字信号の検出範囲をさらに狭くする必要がある。よって、フォーカスジャンプでフォーカス位置が移動している間に検出されるＳ字信号の幅（極大値と極小値の時間）は、非常に狭くなる。今後製造されるであろう多層光ディスクでも、１５μｍ〜５μｍ程度の層間距離は確保されるため、Ｓ字信号の検出範囲が狭くなると、Ｓ字信号とＳ字信号との間隔はより鮮明になる。このため、Ｓ字信号に基づいて情報層を検知しやすくなる。

このように、多層光ディスクでは、フォーカスジャンプ中にフォーカス位置が情報層を通過するタイミングを、Ｓ字信号に基づいて高精度で検知することが可能である。フォーカスジャンプ中の検出されるＳ字信号をカウントし、検出の間隔を測定すれば、フォーカス位置の移動速度（ディスクの厚さ方向の移動速度）を求めることが可能になる。

例えば図１９（ａ）におけるフォーカスジャンプ中に現れるＬ１層のＳ字信号の極大値Ｔ１とＬ２層のＳ字信号の極大値Ｔ２の時間間隔Ｔ１２、Ｌ２層のＳ字信号の極小値Ｂ１とＬ３層のＳ字信号の極小値Ｂ２の時間間隔Ｔ２３を計測することができる。その時間間隔Ｔ１２、Ｔ２３が所定値（移動速度の設計値から算出した標準値）よりも長ければ、フォーカス位置の移動速度が低いと判定し、減速を小さく設定することが好ましい。この場合、減速パルスＰ２の波高値Ｖｂｒを小さく、あるいは減速パルス幅Ｔｂｒを短くすればよい。

逆に、時間間隔Ｔ１２、Ｔ２３が上記所定値のよりも短ければ、フォーカス位置の移動速度が高いと判定し、減速を大きくすることが好ましい。この場合は、減速パルスＰ２の波高値Ｖｂｒを大きく、あるいは減速パルス幅Ｔｂｒを長くすればよい。このように、Ｓ字信号の検出時間の間隔を測定することによってフォーカス位置の移動速度を求め、この移動速度に基づいて、フォーカスの引き込み時における加減速に調整することが可能である。

上記の例では、最初の２つの層のＳ字信号の時間間隔を測定しているが、本発明は、そのような例に限定されない。例えば、１０層ディスク、１６層ディスクなどの多層光ディスクでは、途中で停止することなく一度に１０層のジャンプをすることがある。このような場合には、１層おき、あるいは２層おきのＳ字信号の間隔を測定して、その測定値において都度波高値を調整しながら減速（あるいは加速）パルスを印加してもよい。こうすることにより、１０層、１６層などの多くの層を通過する、移動距離の長いフォーカスジャンプにおいても、移動速度を所定範囲に調整することが容易になる。その結果、安定にフォーカス位置の層間移動を達成し、到達した目標層でフォーカスを安定に引き込むことが可能である。

図１９に示す例では、１回のフォーカスジャンプは、１つの加速パルスＰ１によって移動を開始し、１つの減速パルスによって移動を停止している。しかし、本発明におけるフォーカスジャンプは、このような例に限定されない。上述したように、フォーカスジャンプ中におけるフォーカス位置の速度を検出しながら、フォーカス位置の移動速度を調整するため、加速パルスＰ１と減速パルスＰ２との間に速度調整のための少なくとも１つの加速パルスまたは減速パルスを印加してもよい。

次にレンズとディスクの衝突を防止して信頼性を高めるための、多層のフォーカスジャンプの設定切換について説明する。

ＰＣドライブ、レコーダ／プレ−ヤ等々の光ディスク装置の多くは水平に設置されることが多い。このため、多層光ディスクの奥側の層から手前の層へフォーカスジャンプする場合と手前の層から奥側の層へフォーカスジャンプする場合では、対物レンズの移動方向に印加される重力に２Ｇ（Ｇは重力加速度）の差が生じる。したがって下向き（奥から手前）では過加速に、上向き（手前から奥）では過減速になることが多い。このことは、対物レンズと光ディスクの衝突に関しては有利な方向に働く。しかし、さらに衝突の信頼性を向上させ、縦置きのＢＤプレイヤやＰＣドライブも想定すると、絶対的ではないといえる。

したがって衝突しない確率を向上させるため、上向き（多層光ディスクの手前から奥）のフォーカスジャンプの場合は、一旦目的層の１つ手前の層まで移動し、最後に１層のみのフォーカスジャンプで移動させる。逆に下向き（奥から手前）のフォーカスジャンプは、衝突のリスクが少ないため、直接目的層まで移動させるようにしてもよい。

この場合、同じ層数を横切るジャンプであっても、上向き（手前から奥）と下向き（奥から手前）とでブレーキ層を切り換えれば、安定なジャンプ性能を確保することができる。

以上の理由から、対物レンズが多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプと、多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプとに応じて、層間ジャンプの仕方を変えてもよい。また対物レンズが多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプは、多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプに比べて、層間ジャンプ時にフォーカス位置が横切る情報層の数を小さくしても良い。

以上、説明した本発明の実施形態では、ブレーキ層で、球面収差が０になるようにフォーカスジャンプ開始前に球面収差補正を完了している。その結果、ブレーキ層でのＳ字信号の振幅は最大となり、ＳＮ比も増加するため、高い分解能のＳ字信号を得ることができる。それによって、より詳細なＳ字信号の振幅レベルの検出が可能となるので、減速パルスＰ２のタイミングを正確に決定することができる。しかし、球面収差がブレーキ層で最適化されるように球面収差補正を行うには、球面収差を完了してからフォーカス移動を行う必要はない。すなわち、フォーカス移動を行いながら、球面収差補正を行っても良い。

球面収差補正を変化させながら、フォーカスジャンプを行うように構成すれば、各情報層で特性のよいＳ字信号を得ることができる。その結果、フォーカス位置が情報層を通過する毎になめらかな速度の制御が可能になる。具体的には、フォーカスジャンプをするときに、図１２に示すフォーカス制御部１４０が備えるフォーカスアクチュエータ駆動回路からアクチュエータ１３２に出力される、図２１に示すような駆動信号（加速パルス、中間パルス、減速パルス）に対して演算を行う。その演算後の信号を、球面収差補正部１２８（図１２）に印加する。図１３に示す球面収差補正部１２８は、球面収差補正レンズ２２８をステッピングモータ８によって移動させているが、球面収差補正レンズ２２８とステッピングモータ８との間に球面収差補正のためのアクチュエータを設けることが好ましい。

図２０は、このようなアクチュエータ２２９を備える球面収差補正部１２８の他の構成例を示す図である。図２０において、フォーカス制御部１４０が備えるフォーカスアクチュエータ駆動回路から球面収差補正部２３０に駆動信号が出力される。球面収差補正部２３０はこの出力された駆動信号に対して演算を行う。その演算後の信号を、ステッピングモータ８とアクチュエータ２２９にそれぞれ印加する。アクチュエータ２２９は、ステッピングモータ８に比べると、稼動範囲は狭いが、高い応答性を有する。このため、フォーカス位置（フォーカス位置）が複数の情報層を通過していくタイミングに応じて迅速に球面収差補正を変化させるには、応答速度の高いアクチュエータ２２９により、球面収差補正レンズ２２８の位置を高速に微調整できることが好ましい。

図２１に示すように、例えば、４層ディスクにおいてＬ４層からＬ１層にジャンプした場合、第１のＳ字信号で加速パルス、第２のＳ字信号で中間パルス、第３のＳ字信号で減速パルスを出すように構成する。この場合に、目的層へ向かう正極性パルス分を抽出して、積分演算することにより、フォーカス方向の移動量に相当する値（信号）を求めることが可能である。この求めた信号に帯域分離をかけ、球面収差を補正する素子であるステッピングモータ８とアクチュエータ２２９にそれぞれ印加する。

このような構成を採用することにより、フォーカス位置が多層光ディスク内のどの情報層の近傍に位置しているかの情報を得て、その情報に基づいて球面収差補正を迅速に最適化できる。したがって、フォーカスジャンプを開始した後、フォーカス位置が情報層を横切るタイミングと同期して、球面収差の補正量を切り換えることが可能である。

また、上述したＳ字信号とＳ字信号との時間間隔を計測し、それによって求められるフォーカス位置の移動速度から、光ビームの到達している層、すなわち球面収差の位置を推定してもよい。

図２２は、ＣＰＵ１４６がフォーカスジャンプ中にＳ字とＳ字の時間間隔を測定し、その時間から速度を求めて、その速度に応じた信号を球面収差補正部１２８内のアクチュエータへフィードバックする動作を示す波形図である。

この場合、層間距離とＳ字の検出範囲は既知であるので、フォーカス位置の移動速度を推定できる。よって、フォーカスジャンプ中の光ビームのフォーカス位置の到達距離が容易に算出できる。こうして、フォーカス位置がどの情報層に近づいているか、あるいはどの情報層上にあるかがわかる。このため、移動しつつあるフォーカス位置に近い情報層に、順次、球面収差補正を合せることが可能になる。

このように、Ｓ字信号の検出間隔は、フォーカス位置の移動速度に比例しているため、フォーカス位置が情報層を横切るタイミングと、フォーカス位置が横切る情報層に合うように球面収差を補正するタイミングとの同期をとることが可能になる。

上記の構成を採用した光ディスク装置において、図１４に示す層間ジャンプを行うと、Ｌ１〜Ｌ４層のいずれの層から得られるＳ字信号も、振幅は十分に大きく、同程度になる。

なお、図１４の例では、加速パルスＰ１および減速パルスを、それぞれ、１回だけ出力しているが、図２２に示すように、本発明はこのような場合に限定されない。

なお、上記の各実施形態では、ブレーキ層で球面収差補正を最小化しているが、目的情報層で球面収差が最小化するように球面収差補正が行われる場合でも、ブレーキ層が目的情報層に隣接するならば、ブレーキ層からのＳ字信号を高精度で検出することが可能になる。

このため、本発明の他の態様による光ディスク装置は、以下の構成を備えていてもよい。すなわち、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、層間ジャンプを開始した後、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部とを備えている。そして、層間ジャンプ制御部は、Ｓ字信号の検出に応答して層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行う。

この光ディスク装置によれば、積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法を実行することができる。すなわち、層間ジャンプを開始した後、層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するステップと、Ｓ字信号の検出に応答して層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行うステップとを実行することができる。

上記の光ディスク装置または層間ジャンプ方法によれば、目的情報層からのＳ字信号の検出に応答する場合に比べて、確実に目的情報層で層間ジャンプを停止することが可能になる。

以上のように、本発明に係る光ディスク装置、および本発明に係る多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法は、安定かつ高速な層間移動を実現できるので、３層以上の情報層を備える多層光ディスクに好適に適用される。

本発明は、多数の情報層が積層される光ディスクであれば、ＢＤに限定されず、他の光ディスク（例えばＣＨ−ＤＶＤ）にも適用可能である。また、本発明の光ディスク装置は、録画機能を有しないプレイヤはもちろん、データ記録機能を有するレコーダやＰＣドライブにも好適に適用され得る。

１００ 光ディスク
１０３ 光ピックアップ
１０６ サーボ制御回路
１４６ 層間ジャンプ制御部（ＣＰＵ）
１６０ Ｓ字信号検出部

Claims (19)

1. 積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、
   前記光ディスクにおける前記複数の情報層の各々に応じた球面収差補正を行うことができる球面収差補正部と、
   前記フォーカス位置の層間ジャンプを開始した後、前記複数の情報層に含まれる情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部と
   を備え、
   前記球面収差補正部は、前記フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行い、
   前記層間ジャンプ制御部は、前記球面収差補正が行われた情報層からのＳ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する、光ディスク装置。
2. 前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの開始時に前記フォーカス位置が存在した情報層と前記層間ジャンプの目的情報層との間に位置する情報層である、請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する前記情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である、請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始前、前記層間ジャンプの目的情報層の手前に位置する情報層に応じた球面収差補正を完了する、請求項１に記載の光ディスク装置。
5. 前記球面収差補正部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置の移動に応じて前記球面収差の補正量を切り替える、請求項１に記載の光ディスク装置。
6. 前記球面収差補正部は、前記複数の情報層のうち、前記層間ジャンプ中に移動しているフォーカス位置に最も近い情報層で球面収差補正を最小化する、請求項５に記載の光ディスク装置。
7. 前記層間ジャンプ制御部は、前記層間ジャンプの開始後、前記フォーカス位置が前記複数の情報層の各々を横切る時に得られるＳ字信号の検出間隔に基づいてフォーカス位置移動の加速および減速を調整する、請求項１に記載の光ディスク装置。
8. 積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、
   フォーカス位置の層間ジャンプの開始前または開始後に、前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層に応じた球面収差補正を行うステップと、
   前記層間ジャンプを開始した後、前記球面収差補正が行われた情報層からＳ字信号を検出するステップと、
   前記球面収差が行われた情報層からの前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始するステップと
   を含む、多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
9. 前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層およびその近傍に位置する情報層を含む複数の情報層から選択された特定層である、請求項８に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
10. 前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始する情報層は、前記層間ジャンプの目的情報層に隣接する情報層である、請求項９に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
11. 前記減速を行った後、前記層間ジャンプの目的情報層に適した球面収差補正を行うステップを有する、請求項８に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
12. 前記多層光ディスクのトータル層数情報と、層間ジャンプ元と層間ジャンプ先を含む層間ジャンプ情報を用いて、層間ジャンプのパターンを決定するステップを有する、請求項８に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
13. 前記層間ジャンプのパターンには、層間ジャンプ前に球面収差補正を行う層、減速信号を発生させる層、および、一度にジャンプできる最大層数の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
14. 前記層間ジャンプのパターンには、複数回に分けて層間ジャンプ元から層間ジャンプ先に移動するパターンを含む、請求項１２に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
15. 前記多層光ディスクにおける各情報層から得られるＳ字信号は、それぞれ重複していない、請求項８に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
16. 対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプと、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプとに応じて、前記層間ジャンプの仕方を変える、請求項８に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
17. 前記対物レンズが前記多層光ディスクに近づく方向の層間ジャンプは、前記多層光ディスクから遠ざかる方向の層間ジャンプに比べて、前記層間ジャンプ時にフォーカス位置が横切る情報層の数が小さい、請求項１６に記載の多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。
18. 積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ制御部と、
    前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するＳ字信号検出部と
    を備え、
    前記層間ジャンプ制御部は、前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行う、光ディスク装置。
19. 積層された複数の情報層を有する多層光ディスクにおけるフォーカス位置の層間ジャンプを制御する層間ジャンプ方法であって、
    前記層間ジャンプを開始した後、前記層間ジャンプの目的情報層の手前側に隣接する情報層からのＳ字信号を検出するステップと、
    前記Ｓ字信号の検出に応答して前記層間ジャンプにおけるフォーカス位置移動の減速を開始し、前記目的情報層の手前側に隣接する情報層で最大の減速を行うステップと、
    を含む、多層光ディスクにおける層間ジャンプ方法。

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