WO2004006232A1 - 光記録再生装置、焦点制御方法 - Google Patents

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Isao Ichimura
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    • G11B7/24035—Recording layers
    • G11B7/24038—Multiple laminated recording layers

Definitions

  • the present invention relates to an optical recording / reproducing apparatus and a focus control method thereof.
  • Reference 1 S. Kubota, "Aplanatic condition required to reproduce jitter-free signals in optical disk system,"
  • CD Compact Disk
  • MD Mini-Disk
  • DVD Digital
  • optical disks including magneto-optical disks
  • An optical disk is a general term for a recording medium that irradiates a disk, which is a metal thin plate protected with plastic, with laser light and reads signals by changing the reflected light.
  • Optical discs include read-only type discs, for example, known as CD, CD-ROM and DVD-ROM, and MD, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW and DVD. + Some types can record user data as is known in RW, DVD-RAM, etc.
  • the recordable type can record data by using a magneto-optical recording method, a phase change recording method, a dye film change recording method, or the like.
  • the dye film change recording method is also called a write-once recording method, which is suitable for data storage and the like because data can be recorded only once and cannot be rewritten.
  • the magneto-optical recording method and the phase change recording method are rewritable and are used for various purposes such as recording of various contents such as music, videos, games, application programs, and the like.
  • DVR Data & Video Recording
  • the spot size on the recording medium ⁇ ) is such that the wavelength of the laser beam is ⁇ and the numerical aperture of the objective lens is ⁇ . Specifically, it is generally given by the following equation (1).
  • An objective lens used in an optical recording / reproducing apparatus is generally designed so that wavefront aberration is minimized with respect to a specific light transmission protective layer (layer of a cover) of a recording medium such as a disk.
  • a specific light transmission protective layer layer of a cover
  • it is optimized for the thickness of the CD bar layer of 1.2 mm
  • it is optimized for the cover layer thickness of 0.6 mm of the DVD .
  • the numerical aperture of the objective lens is 0.6, and a red semiconductor laser having a wavelength of 65 nm is used as a light source.
  • the tolerance of the objective lens for different cover layer thicknesses is given by the following formula (2), where ⁇ t is the thickness variation of the power layer and n is the refractive index thereof, according to Reference Document II.
  • the set value of the spherical aberration correction method represented by the expander lens or the liquid crystal element is different from an appropriate value for the target thickness of the information recording layer, the spherical aberration occurs.
  • An optical focus control error signal cannot be generated, which may hinder focus pull-in.
  • focus control is performed on an optical recording medium having two or more information recording layers It is essential to optimize spherical aberration correction for each target information recording layer.
  • the focus control of the laser light focusing spot is performed.
  • Appropriate methods for application are desired.
  • an object of the present invention is to make it possible to appropriately perform focus control on an information recording layer of a single layer or a plurality of layers of a recording medium.
  • a method suitable for using a lens is provided.
  • the optical recording / reproducing apparatus comprises: an optical recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information by irradiating a recording medium having a single or a plurality of information recording layers with laser light; Objective lens means arranged as an output end of a laser beam, correction optical means for correcting spherical aberration generated according to the thickness of the light transmission protection layer (cover layer) of the information recording layer of the recording medium, Transport means for transporting the objective lens in the optical axis direction; reflected light detection means for detecting reflected light from the recording medium due to the laser beam irradiation and outputting reflected light information; and a focus generated as the reflected light information Determining means for determining the polarity of the control error signal (focus error signal) and the level of the reflected light intensity signal generated as the reflected light information; The objective lens means is moved in the optical axis direction by the transfer means in a state where the thickness is set to be optimal with respect to the thickness of the transmission protection layer, and focusing
  • the objective lens means has a numerical aperture of 0.8 or more.
  • the discrimination means outputs a comparison result between each of the thresholds of the predetermined positive level and the predetermined negative level and the focus control error signal as polarity information of the focus control error signal.
  • the focus control means includes: a moving direction of the objective lens means by the transfer means; and a polarity information of the focus control error signal obtained by the determination means. Focusing on the target information recording layer is performed based on the order in which information is generated.
  • the focus control means records a target information based on a moving direction of the objective lens means by the transfer means and an order and number of occurrences of polarity information of the focus control error signal obtained by the discrimination means. Focus on the layer.
  • the focus control means sets a substantially average value of the thickness of each light transmission protection layer for the plurality of information recording layers of the recording medium as the thickness of the specific light transmission protection layer, Make settings.
  • the focus control means sets the thickness of the light transmission protection layer for the information recording layer targeted for focusing among the plurality of information recording layers of the recording medium to the thickness of the specific light transmission protection layer.
  • the above-mentioned correction optical means is set.
  • the focus control means may include the correction optical means. Is set so as to be optimal for the thickness of the specific light transmission protection layer, the objective means is moved in the optical axis direction by the transfer means, and based on the discrimination information by the discrimination means, Focus focusing is performed on the other information recording layers.
  • the focus control means sets the correction optical means with the thickness of the light transmission protection layer for the other information recording layer as the thickness of the specific light transmission protection layer.
  • the focus control means may set an approximate average value of the thickness of each light transmission protection layer for the certain information recording layer and the other information recording layer as the thickness of the specific light transmission protection layer,
  • the correction optical unit is set. Further, after focusing on the target information recording layer, the correction amount by the correction optical unit is converted into a reproduction signal as the reflected light information or a spherical aberration error signal as the reflected light information.
  • An optimizing means for optimizing based on the information is further provided.
  • a focus control method is directed to an optical recording / reproducing apparatus that records or reproduces information by irradiating a recording medium having a single or a plurality of information recording layers with a laser beam.
  • a correction optical unit that corrects spherical aberration generated according to the thickness of the light transmission protection layer of the information recording layer of the recording medium is provided for a specific thickness of the light transmission protection layer.
  • the laser light is reflected from the recording medium by irradiating the laser light while moving the objective lens arranged as the output end of the laser light in the optical axis direction.
  • the discrimination processing of the polarity of the obtained focus control error signal and the level of the reflected light intensity signal generated as the reflected light information is performed, and the focusing is performed based on the discrimination information obtained by the discrimination processing. It is carried out.
  • the objective lens has a numerical aperture of 0.8 or more.
  • the polarity discrimination processing of the focus control error signal is performed by comparing each of the threshold of the positive predetermined level and the threshold of the negative predetermined level with the focus control error signal, and comparing the comparison result with the polarity of the focus control error signal. Is determined. Further, focusing is performed on the target information recording layer on the basis of the moving direction of the objective lens and the generation order of the polarity information of the focus control error signal obtained in the determination processing.
  • the correction optical unit is set by setting a substantially average value of the thickness of each light transmission protection layer for a plurality of information recording layers of the recording medium as the thickness of the specific light transmission protection layer.
  • the thickness of the light-transmitting protective layer for the information recording layer that is the target of focusing among the plurality of information recording layers of the recording medium is defined as the thickness of the specific light-transmitting protective layer, and Make settings for the copy.
  • the correction optical unit transmits a specific light.
  • the objective lens is moved in the direction of the optical axis in a state in which the thickness is set to be optimal with respect to the thickness of the protective layer, and the focus control error signal obtained as information of light reflected from the recording medium due to laser beam irradiation is obtained.
  • a discrimination process of the polarity and the level of the reflected light intensity signal generated as the reflected light information is performed, and the focusing is performed on the other information recording layer based on the discrimination information obtained by the discrimination process.
  • the thickness of the light transmission protection layer for the other information recording layer is set as the thickness of the specific light transmission protection layer, and the correction optical unit is set.
  • the approximate average value of the thickness of each light transmission protection layer of the certain information recording layer and the other information recording layer is set as the thickness of the specific light transmission protection layer, and the setting of the correction optical unit is performed. I do.
  • the correction amount by the correction optical unit is converted into a reproduction signal as the reflected light information or a spherical aberration error signal as the reflected light information.
  • the thickness of the layer (cover layer) is set according to the average value of the thickness of each light transmission protection layer (cover layer) of a plurality of information recording layers.
  • a so-called focus search operation is performed in which the objective lens is moved in the optical axis direction.
  • the polarity of the focus control error signal and the level of the reflected light intensity signal generated as the reflected light information are observed. Try to focus.
  • the focus control error signal As the focus control error signal, an S-shaped curve is obtained when the focus position passes through the information recording layer due to the movement of the objective lens in the optical axis direction. Therefore, by detecting the polarity of the focus control error signal, it is possible to detect the number of information recording layers and the pull-in timing at the target information recording layer.
  • focus search is performed by setting the thickness to the average value of the light transmission protective layers (cover layers) of a plurality of information recording layers, passing through each information recording layer as a focus control error signal. Since the S-shaped curve at the same level is detected according to the direction, the pull-in timing at the target information recording layer can be detected according to the order in which the polarities are generated according to the moving direction. The number of information recording layers can also be detected from the number of occurrences of the S-shaped curve.
  • the focus search is to be performed by setting the spherical aberration correction state to a state that matches the thickness of the light transmission protection layer (cover layer) in the target information recording layer, the target will pass through the target information recording layer. Since a large-level S-shaped curve is detected, the timing of pulling in the target information recording layer can be accurately detected by polarity detection.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a layer structure of a disk recorded and reproduced according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of the objective lens according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an electrode pattern of the liquid crystal element of the embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a wavefront substantially equivalent to the spherical aberration correction amount of the embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a light receiving pattern of the light receiving element according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram of the recording / reproducing device of the embodiment.
  • 8A to 8C are explanatory diagrams of focus control error signals obtained with the movement of the objective lens according to the embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a light receiving state of a focus control error signal in an astigmatism method in the light receiving element of the embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of operation waveforms for the first focus control type double-layer disc of the embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of operation waveforms for a single-layer disc of the first focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart of a process of a first focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of an operation waveform at the time of focusing on the L1 layer in the second focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart of a process at the time of focusing on the L1 layer in the second focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of an operation waveform at the time of focusing on the L0 layer in the second focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart of a process at the time of focusing on the L0 layer in the second focus control method according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart of a process of the third focus control method according to the embodiment.
  • a single-layer disc and a double-layer disc will be described as discs to be recorded and reproduced by the recording and reproducing apparatus of the embodiment.
  • the disc of this example is in the category of a high-density disc, such as a recently developed DVR, and has a cover layer (light transmission protective layer: substrate) of 0.1 mm in the disc thickness direction. is there.
  • a phase change mark (phase change mark) is recorded and reproduced under the condition of a combination of a laser with a wavelength of 405 nm (a so-called blue laser) and an objective lens with an NA of 0.85.
  • a data block of 64 KB is used as one recording / reproducing unit, with a format efficiency of about 82%. It can record and play back a capacity of about 3 GB (gigabytes).
  • a larger capacity can be realized by forming the recording layer into a multilayer structure. For example, by using two recording layers, the capacity can be increased to 46.6 GB, which is twice the above.
  • n-layer structure of three or more layers is also possible, and the capacity can be increased to n times the above.
  • Figures 1 (a) and 1 (b) schematically show the layer structure of a single-layer disc and a double-layer disc, respectively.
  • the disk thickness is 1.2 mm, and the thickness of the substrate RL by the poly-polypropylene is about 1.1 mm.
  • the optical beam from the disk drive device (recording / reproducing device) for recording / reproducing to / from the disk 1 is shown by a dashed line.
  • This optical beam is a blue laser with a wavelength of 405 nm and NA of 0.
  • the objective lens of 85 With the objective lens of 85, light is focused from the cover layer (substrate) CVL side as shown in the figure.
  • a recording layer L0 of a phase change recording film is formed on a substrate RL having a thickness of 1.1 mm, and a cover of 100 m is formed thereon. More CVL is formed.
  • an optical beam is focused on the recording layer L0 from the cover layer CVL side.
  • a recording layer L0 of a phase change recording film is formed on a substrate RL having a thickness of 1.1 mm, and an intermediate layer ML of 25 m is sandwiched.
  • the recording layer L 1 of the second phase change recording film is formed, and a cover layer CVL of 75 m is formed.
  • the optical beam is focused on the recording layers L 0 and 1 from the cover layer CVL side.
  • the first recording layer L0 is formed at a position 100 from the surface CVLs of the cover single layer CVL as in the case of the single-layer disc.
  • the thickness of the cover layer C VL is 100.
  • the thickness of the cover layer CVL is 75 m.
  • an intermediate layer ML of 25 zm is formed on the surface CVL s side of the cover layer L1 from the recording layer L1 in FIG. 1 (b).
  • the recording layer Ln will be formed by the above method. That is, the n-th recording layer L (n-1) is formed on the (n-1) -th recording layer L (n-2) with the intermediate layer ML interposed therebetween.
  • the thickness of the cover layer CVL is 100 _ (n_l) X 25 m.
  • An apparatus configuration using a two-group objective lens with a numerical aperture of 0.85 and a blue-violet semiconductor laser light source with a wavelength of 405 nm will be described as a recording / reproducing apparatus of the embodiment.
  • Fig. 2 shows the configuration of the two-group objective lens mounted on the optical head (optical pickup) of the recording / reproducing device.
  • the two-group objective lens serving as the output end of the laser beam to the disk 11 is composed of a first lens (first lens 12) and a second lens (condensing lens 14).
  • the front lens 12 and the condenser lens 14 are supported by a lens holder 13 so that they are located on the same optical axis. These two lenses function as a two-group objective lens with a numerical aperture of 0.85. Will do.
  • the lens holder 13 holding the front lens 12 and the condenser lens 14 as the two-group objective lens is mounted on the electromagnetic actuator 15.
  • the electromagnetic actuator 15 is a so-called two-axis mechanism, which moves the two-group objective lens in the optical axis direction and the disk radial direction.
  • the optical axis direction is a direction that comes into contact with and separates from the disk 11, that is, a focus control direction.
  • the disk radial direction is a direction crossing tracks on the disk 11, that is, a tracking control direction.
  • a light beam from a semiconductor laser light source to be described later is condensed on the disk 11 by passing through these two lenses 12 and 14.
  • the operating distance of the objective lens in the focus direction becomes smaller than that of a conventional optical pickup, and in this example, the value is about 140 / _tm. .
  • the disk tilt tolerance of the optical disk recording / reproducing apparatus generally decreases.
  • the generated coma aberration (W31) is given by the following formula (3) according to Reference (2), and is approximately the cube of the numerical aperture NA and the thickness of the disc cover layer. It is proportional to t.
  • FIG. 3 shows the configuration of an optical system of an optical pickup having the two-group objective lens.
  • the semiconductor laser 16 is a blue-violet semiconductor laser light source having a wavelength of 405 nm.
  • the collimator lens 17 converts the light emitted from the semiconductor laser 16 into parallel light.
  • the half-wave plate 18 adjusts the amount of light incident on the light receiving element 22.
  • the diffraction grating 19 generates a side spot used to calculate a tracking control error signal.
  • the polarization beam splitter 20 controls the optical path according to the polarization state.
  • the liquid crystal element 23 performs spherical aberration correction according to the thickness of the cover layer of the recording layer.
  • the 1Z4 wavelength plate 24 converts the linearly polarized light of the semiconductor laser into circularly polarized light in front of the condenser lens 14 and the front lens 12 (hereinafter sometimes referred to as the second-group objective lenses 14 and 12). Convert to
  • the light emitted from the semiconductor laser 16 is collimated by the collimating lens 17, passes through the 1Z2 wavelength plate 18, the diffraction grating 19, and reaches the polarization beam splitter 20. 23, 1 After passing through the Z4 wave plate 24, it is focused on the disk 11 by the two-group objective lens (14, 12).
  • a part of the light emitted from the semiconductor laser 16 is reflected by the polarization beam splitter 20, and then guided to the light-emitting output detection light-receiving element 22 by the condenser lens 21 to control the laser output to a constant value. It is used for the purpose of doing.
  • the amount of light incident on the light-emitting output detection light-receiving element 22 can be adjusted by rotating the 1Z2 wavelength plate 18.
  • the actual laser output level from the semiconductor laser 16 is controlled to an arbitrary luminous output value by an APC (Auto Power Control) circuit (not shown), that is, the APC circuit is obtained from the luminous output detecting light receiving element 22.
  • Laser output The output of the semiconductor laser 16 is controlled based on the comparison between the laser level information and the target laser level.
  • the liquid crystal element 23 is provided as correction optical means for correcting spherical aberration generated according to the thickness of the cover layer of the information recording layers L 0 and L 1 of the disk 11.
  • FIG. 4 shows an electrode pattern of the liquid crystal element 23.
  • the liquid crystal element 23 has the concentric electrode patterns 23a, 23b, and 23c reported in References 1 and 2 and according to the voltage applied to the electrodes.
  • FIG. 5 it is possible to generate a wavefront substantially equivalent to the correction amount of the spherical aberration caused by the thickness error of the cover layer.
  • the reflected light from the disk 11 is reflected by the polarization beam splitter 20 and then guided to the detection optical path.
  • the astigmatism method is used as the focus control error signal and the differential push-pull method is used as the track control error signal, and the light passes through the condenser lens 25 and the multi-lens 26 in the detection optical path.
  • the converged light is incident on a light receiving element 27 for detecting a servo error signal and a reproduced RF signal, and is photoelectrically converted.
  • the light receiving element 27 has a light receiving pattern as shown in FIG. That is, it is composed of a four-segment detector having light-receiving units A, B, C, and D, a two-segment detector having light-receiving units E and F, and a two-segment detector having light-receiving units G and H.
  • Each of the light receiving sections A, B, C, D, F, F, G, and H outputs a current signal according to the amount of received light, and the current signal is converted into a voltage signal and calculated, and the focus control error signals FE, Dracking control error signal TE and playback RF signal are generated.
  • the focus control error signal FE, tracking control error signal TE, and reproduction RF signal are generated by the following calculation.
  • FE (A + C) ⁇ (B + D) ⁇ Equation (4)
  • FIG. 7 shows the configuration of the recording / reproducing apparatus. It should be noted that the information recording / reproducing processing system is not shown in the figure, and mainly shows a servo system.
  • the disk 11 is mounted on a turntable (not shown), and is driven to rotate at a constant linear velocity (CLV) or a constant angular velocity (CAV) by a spindle motor 43 during a recording Z reproduction operation.
  • CLV constant linear velocity
  • CAV constant angular velocity
  • the optical pickup (optical head) 10 reads information on the disk 11, that is, information recorded by embossed pits, wobbled dulls, phase change marks, etc., and writes information on the disk 11 by phase change marks. Is performed.
  • the optical head 10 is provided with the optical system shown in FIG. 3 and the signal (reflected light information) read from the disk 11 by the optical system, that is, the output from each of the light receiving units A to H in FIG.
  • the signal is input to the head amplifier 31.
  • the head amplifier 31 amplifies the reflected light information signal from the optical head 10 to a predetermined level necessary for processing at a subsequent stage.
  • the amplified reflected light information signal is subjected to generation and equalizing of a reproduced RF signal by the operation of the above equation (6) in the equalizer amplifier 32, and is supplied to a signal processing system (not shown).
  • the signal processing system is a reproduction signal processing system for performing decoding, error correction, and the like all over the time.
  • a comparator for UM is provided, and the level information of the sum signal SUM is formed and output to the CPU 40.
  • the output of the head amplifier 31 is also sent to a focus matrix circuit 33 and a tracking matrix circuit 37.
  • the focus matrix circuit 33 performs a calculation on the input signal based on the above equation (4) to generate a focus control error signal (focus error signal) F E.
  • the tracking matrix circuit 37 generates a tracking control error signal (tracking error signal) TE by performing an operation on the input signal based on the above (Equation (5)).
  • the focus control unit 35 performs phase compensation on the focus control error signal FE from the focus matrix circuit 33 to generate a focus drive signal.
  • the focus drive signal is amplified by the drive amplifier 36, drives the focus coil of the electromagnetic actuator 15 in the optical head 10, and keeps the laser spot in focus on the recording layer.
  • the focus objective is controlled by moving the group objective lens (12, 14) in the direction of the optical axis.
  • the optical head 10, the focus matrix circuit 33, the focus servo control unit 35, and the electromagnetic actuator 15 form a focus servo loop.
  • the focus servo control unit 35 performs a focus search operation based on the control of the CPU 40. That is, this operation is for bringing the target recording layer of the disk 11 into a focused state.
  • a search drive signal is generated with the focus servo loop turned off to drive the focus coil of the electromagnetic actuator 15. This allows the two-group objective lens (12, 14) to move the optical axis within its focus stroke range. Forced movement in the direction, and execute focus pull-in. This focus search operation will be described later.
  • the tracking support controller 38 compensates the phase of the tracking control error signal TE from the tracking matrix circuit 37 to generate a tracking drive signal.
  • the tracking drive signal is amplified by the drive amplifier 39 and drives the tracking coil of the electromagnetic actuator 15 in the optical head 10 so that the laser spot keeps track of the track on the disk 11.
  • the tracking support is controlled by moving the two-group objective lenses (12, 14) in the radial direction of the disk.
  • a tracking loop is formed by the optical head 10, the tracking matrix circuit 37, the tracking sensor control unit 38, and the electromagnetic actuator 15.
  • the tracking controller control unit 38 turns off the tracking servo loop and outputs a jump drive signal to perform a track jump operation-access operation. Is executed.
  • the entire optical head 10 can be moved in the disk radial direction by a thread mechanism.
  • the tracking servo control section 38 generates a thread drive signal based on a thread error signal obtained as a low-frequency component of the tracking control error signal TE, access control from the CPU 40, and the like, and a thread mechanism is provided.
  • the spindle servo control unit 42 is driven to execute the movement of the optical head 10 in the disk radial direction, and controls the spindle motor 43 to rotate, for example, CLV or CAV.
  • the PLL system data recovery clock (or wobbled reproduction system clock) obtained from the reproduction signal processing system is used in the current cycle.
  • the rotation speed information is compared with the frequency corresponding to the reference speed, and the spindle rotation speed is controlled based on the error information.
  • the spindle rotation speed is controlled so that the rotation speed information obtained by the FG or the like of the spindle motor 43 becomes a constant rotation speed.
  • the spindle support control unit 42 generates a spindle drive signal in accordance with the spindle kick Z brake control signal from the CPU 40, and also executes operations such as start, stop, acceleration, and deceleration of the spindle motor 43. .
  • the LCD controller 41 applies a voltage to the liquid crystal element 23 having an electrode pattern as shown in FIG. 4 based on the control of the set value of the spherical aberration correction from the CPU 40, and executes the spherical aberration correction. Let it.
  • the S level detection circuit 34 is formed of, for example, a plurality of comparators, and compares the polarity information of the focus control error signal FE by comparing the focus control error signal FE (S-shaped curve) obtained by the focus matrix circuit 33. Output to PU40.
  • the S level detection circuit 34 is also provided with a comparison of the sum signal S UM, and forms the level information of the sum signal S UM to generate the CPU signal. 40 may be output.
  • Fig. 8A shows the read-only (ROM type) disc having two information recording layers L0 and L1 as shown in Fig. 1 (b) above, and the liquid crystal element 23 for spherical aberration correction is set.
  • the cover layer thickness (75 zm) of the second layer (information recording layer L 1) With the values optimized for the cover layer thickness (75 zm) of the second layer (information recording layer L 1), the two-group objective lens (12, 14) is moved in one direction along the optical axis. 7 shows a focus control error signal FE observed when the focus control is performed.
  • the objective lens is moved in a direction to approach the disk 11.
  • the multi-lens 26 shown in FIG. Otherwise, it shows an elliptical intensity distribution.
  • Fig. 9 shows the intensity distribution on the light receiving sections A, B, C, and D, which is circular when focused. When the object is out of focus, the intensity distribution becomes elliptical as shown by defocus (+) and (1).
  • the spherical aberration correction setting deviates significantly from the optimal value for the target recording layer, the converged spot on the recording medium will be extremely deteriorated due to the generated spherical aberration, and the original signal amplitude will be maintained. S-shaped curve cannot be obtained.
  • the objective lens when the objective lens is moved while optimizing the thickness of the cover layer of the information recording layer L1, when the laser spot focal position passes through the information recording layer L1, as shown in FIG. 8A. Although a large-amplitude S-shaped curve is observed, the S-shaped curve observed when passing through the information recording layer L0 has a small amplitude. Further, if the objective lens is moved in advance in a state where it is adjusted so that the cover layer thickness of 100 m corresponding to the information recording layer L0 is corrected, the focus control error signal FE becomes 8B. In other words, a small amplitude S-shaped curve is observed when the laser spot focus position passes through the information recording layer L1, and a large amplitude S-shaped curve is observed when the laser spot focus position passes through the information recording layer L0. Observed.
  • the set value of the liquid crystal element 23 is defined as the average value of the thickness of each cover layer of the information recording layers L 0 and L 1, that is, the cover layer thickness of 87 m, for example, as an approximate average value of 100 m and 75 m.
  • the S-shaped curve is almost the same level as shown in Fig. 8C .
  • the amplitude level is moderate.
  • a set value of a liquid crystal element 23 for spherical aberration correction is set by using information recording layers L 0, L Adjustment is made for the intermediate position of 1.
  • the focus control error signal FE obtained in that case is as shown in Fig. 8C, and the amplitude of the S-curve does not become the maximum, but it is almost equal in both information recording layers L0 and L1. An even focus control error signal FE can be obtained. And the number of appearances of the S-curve and the signal pole By determining the property, it is possible to perform a focus control pull-in operation on the target information recording layer.
  • the focus control error signal FE has a predetermined positive level (Level H) and a predetermined negative level as shown in FIG. (Level L) and zero level (Level 0) are provided with comparators for comparison, and the comparison result output is output to CPU 40.
  • FIG. 10 (a) shows a focus control error signal F E observed when the two-group objective lens (12, 14) is reciprocated in the optical axis direction with respect to the two-layer disc.
  • the “outgoing path” indicates a state in which the two-group objective lens (1 2, 14) is moved in the direction approaching the disk 11, and the “return path” is the direction moving away from the disk 11. This shows a state of being moved.
  • FIG. 10 (c) shows a comparison output obtained by comparing the focus control error signal FE at a positive level (Level H).
  • FIG. 10 (d) shows a comparison output obtained by comparing the focus control error signal FE at a negative level (Level L).
  • FIG. 10 (e) shows a comparison output obtained by comparing the focus control error signal FE at a zero level (Level 0).
  • Fig. 10 (b) shows the sum signal S UM (reproduced RF signal) observed when the two-group objective lens (1 2 1 4) is reciprocated in the optical axis direction with respect to the two-layer disc. Is shown.
  • FIG. 10 (f) is a comparison output obtained by comparing the sum signal S UM with a predetermined threshold (Threshold) shown in FIG. 10 (b).
  • the comparison outputs shown in FIGS. 10 (c), (d), (e) and (f) are supplied to the CPU 40.
  • the CPU 40 uses the comparison output pulse shown in FIG. 10 (c) as positive level generation information as the polarity in the focus control error signal FE.
  • the comparison output pulse shown in FIG. 10 (d) is used as negative level generation information as a polarity in the focus control error signal FE.
  • the comparison output pulse in FIG. 10 (e) is used as zero-cross occurrence information in the focus control error signal FE.
  • the CPU 40 uses the comparison output pulse shown in FIG. 10 ( ⁇ ) as a detection signal of a so-called focus pull-in range (linear region of an S-shaped curve).
  • the CPU 40 adjusts the set values of the liquid crystal element 23 for spherical aberration correction with respect to the intermediate position between the information recording layers L0 and L1, and sets the two-group objective lens (1 2, 1 4). Is moved back and forth in the direction of the optical axis, the order of appearance of the positive and negative levels in the polarity of the focus control error signal FE is detected by the comparison outputs shown in Figs. 10 (c) and (d). Select the information recording layer for focus control.
  • the pulse information is supplied to the CPU 40 in the order of the pulses P 1, P 2, P 3, and P 4 as the polarity information of the focus control error signal FE.
  • the polarity of the focus control error signal FE is detected in the order of positive ⁇ negative ⁇ positive ⁇ negative on the outward path.
  • pulses P5, P6, P7 and P8 are supplied to the CPU 40 in the order of the polarity of the focus control error signal FE. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected on the return path in the order of negative ⁇ positive ⁇ negative ⁇ positive.
  • the two-group objective lens (12, 14) is moved in the outward direction in the optical axis direction. It is sufficient to start the pull-in operation near the zero crossing point after the polarity detection result of the focus control error signal FE is obtained in the order of 1. positive, 2. negative, 3. positive, and at that time, the sum signal S UM By taking a logical sum with the comparison output of Fig. 10 (f) in which the level of is more than a certain threshold value, the focus control is reliably implemented.
  • the pull-in operation may be started near the zero cross point after the first negative polarity is obtained as the polarity detection result of the focus control error signal FE.
  • the second group objective lens (12, 14) is moved in the forward direction in the optical axis direction, and as a polarity detection result of the focus control error signal FE. It is only necessary to start the pull-in operation near the zero crossing point after the first positive polarity is obtained. At this time, the level of the sum signal S UM is set to a certain threshold or more, and the comparison output of FIG. By taking the sum, focus control is reliably implemented.
  • the pull-in operation may be started near the zero-cross point after the polarity detection result of the focus control error signal FE is obtained in the order of 1 ⁇ negative, 2.positive, 3.negative.
  • the focus control error signal FE the sum signal SUM, the comparison output of the focus control error signal FE and the positive level (Level H), and the focus control error signal FE and the negative
  • the comparison output of the level (Level L), the comparison output of the focus control error signal FE and the zero level (Level 0), and the comparison output of the sum signal SUM and the predetermined threshold (Threshold) are shown in Figs. f).
  • pulses P 1 and P 2 are supplied to the CPU 40 in order of the polarity of the focus control error signal FE during the forward movement. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected in the forward path in the order of positive-negative.
  • the focus control error signal FE The polarity information is supplied to the CPU 40 in the order of the pulses P 3 and P 4. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected in the order of negative-positive on the return path.
  • both the number of appearances and the state of the signal polarity are different from those of the two-layer recording medium.
  • the S-curve can be detected based on the comparison results of FIGS. 11 (c) and (d) regardless of the outward path or the return path, so that the pulse detection in FIGS. 11 (c) and (d) can be performed. It is sufficient to start the pull-in operation near the zero-crossing point in accordance with the above. At this time, the OR of the sum signal SUM and the comparison output in Fig. 11 (f) where the level of the sum signal is equal to or higher than the fixed threshold is obtained. Control is reliably implemented.
  • the CPU 40 can determine the number of information recording layers of the disc 11 based on the number of appearances of the polarity information, for example, when the two-group objective lens (12, 14) is moved. Thus, it is possible to reliably perform the focusing on the target information recording layer.
  • the ideal detection signal as shown in FIGS. 10 and 11 is not always obtained.
  • the focus control error signal also appears due to the vertical movement of the disk due to rotation, the total number of signal output detections obtained when the second-group objective lens (12, 14) is moved in the optical axis direction is incorrect. Is included.
  • FIG. 12 shows a flowchart of a specific processing example of the CPU 40.
  • the CPU 40 issues an instruction to the LCD controller 41 to set the spherical aberration correction setting by the liquid crystal element 23 to an average value of the cover layer thickness (for example, the cover layer thickness of the above 87). Set according to.
  • step F102 the focus servo control unit 35 is instructed to start force search. That is, the reciprocating motion of the two-group objective lens (12, 14) in the optical axis direction is started.
  • step F103 the comparison result information from the S level detection circuit 34 and the comparison result information of the sum signal SUM are detected. That is, the comparison result information of each of (c) to (f) in FIGS. 10 and 11 is detected.
  • the CPU 40 can determine the disk 11 as a two-layer disk. In that case, the process proceeds to step F105, and the process branches according to the target information recording layer.
  • step F107 If the focus is on the information recording layer L1, the process proceeds to step F107.
  • the focus is pulled in at a timing near the zero cross just after the first S-shaped detection (positive polarity detection). (Focus focus).
  • the comparison result information of the sum signal SUM is “H” in step F109, the focus control has been correctly performed on the information recording layer L1. Instruct focus search off with, and finish the process.
  • step F106 for example, detecting the first and second S-curve in the outward path.
  • step F109 a focus search off is instructed in step F 110, and the process ends.
  • step F104 If the positive-negative-positive-negative polarity detection on the outward route is not performed in step F104, it can be determined that the disc is a single-layer disc. In this case, proceed to step F108, and perform focus pull-in (focus servo-on) at the timing near the zero crossing immediately after the S-shaped detection. At this time, if the comparison result information of the sum signal SUM is “H” in step F109, the focus control has been correctly performed on the information recording layer L0 of the single-layer disc. Instructs focus search off with 10 and finishes the process.
  • step F109 If the comparison result information of the sum signal SUM is “L” in step F109, the focus control cannot be performed on the target information recording layer, and the process returns to step F103 to perform the processing. repeat. 5. Second focus control method
  • the set value of the spherical aberration correction is set to the average cover layer thickness, and the focus control pull-in operation is selectively performed on a plurality of information recording layers.
  • the amplitude level of the S-curve when passing through each of the information recording layers L 1 and L 0 becomes equal as described with reference to FIG. 8C.
  • the amplitude becomes small due to the residual wavefront aberration. This phenomenon that the amplitude decreases becomes more remarkable when the interlayer distance is large, and in some cases, the waveform of the focus control error signal FE deviates greatly from the S-shaped curve.
  • the two-group objective lens (1 2, 14) is used.
  • the focus control error signal FE When reciprocating in the optical axis direction, the focus control error signal FE, the sum signal SUM, the comparison output of the focus control error signal FE and the positive level (Level H), and the focus control error signal FE, as in FIG. Fig. 13 (a) to Fig. 13 (a) to Fig. 13 (a) to Fig. 13 (a). (F).
  • the polarity of the focus control error signal FE is supplied to the CPU 40 in the order of the pulses P1, P2, P3, and P4 as the information of the polarity of the focus control error signal FE during the forward movement. . That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected in the forward path in the order of positive-negative-positive-negative.
  • pulses P5, P6, P7 and P8 are supplied to the CPU 40 in the order of the polarity of the focus control error signal FE. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected on the return path in the order of negative ⁇ positive ⁇ negative-positive.
  • the amplitude of the S-curve detected as the first set of pulses P5 and P6 is extremely small.
  • the two-group objective lens (12, 1 4) When is moved back and forth in the optical axis direction, the focus control error signal FE, the sum signal SUM, the comparison output of the focus control error signal FE and the positive level (Level H) and the focus Comparison output of control error signal FE and negative level (Level L), focus control error signal FE and zero level
  • the polarity of the focus control error signal FE is determined by the order of the pulses P 1, P 2, P 3, and P 4 to the CPU 40 as information on the polarity of the focus control error signal FE during the forward movement. Supplied with. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected in the order of positive-negative ⁇ positive ⁇ negative on the outward path.
  • pulses P5, P6, P7 and P8 are supplied to CPU 40 in the order of the polarity of focus control error signal FE. That is, the polarity of the focus control error signal FE is detected on the return path in the order of negative ⁇ positive ⁇ negative-positive.
  • the amplitudes of the S-shaped curves detected as the second set of pulses P7 and P8 are very small.
  • the voltage applied to each electrode in the liquid crystal element 23 is adjusted in advance, and the spherical aberration correction amount is optimized for the information recording layer L1.
  • the two-group objective lens (12, 14) was moved in the direction of the optical axis, and the detection result of the focus control error signal FE first reached the positive level (P1 in Fig. 13) on the outward path.
  • the pull-in operation starts near the later zero-cross point, and at this time, the OR of the sum signal level and the condition that the sum signal level is equal to or higher than a certain threshold value ensures the focus control for the information recording layer L1 .
  • the voltage applied to each electrode in the liquid crystal element 23 is adjusted in advance, and the spherical aberration correction amount is optimized for the information recording layer L 0. .
  • the two-group objective lens (12, 14) was moved in the direction of the optical axis, and the detection result of the focus control error signal FE first became a negative level (P5 in Fig. 15) on the return path.
  • the pull-in operation is started near the later zero-crossing point, and at this time, by performing a logical sum with the condition that the sum signal level is equal to or higher than a certain threshold value, the focus control for the information recording layer L0 is reliably implemented.
  • FIG. 14 shows the processing of the CPU 40 when the focusing operation is performed on the information recording layer L1.
  • the CPU 40 issues an instruction to the LCD control unit 41 in step F201 to set the spherical aberration correction by the liquid crystal element 23 to the thickness of the cover layer of the information recording layer L1 (75 m). Set according to.
  • step F202 the focus support controller 35 is instructed to start the force search. That is, the reciprocating motion of the two-group objective lens (12, 14) in the optical axis direction is started.
  • step F203 the comparison result information from the S level detection circuit 34 and the comparison result information of the sum signal SUM are detected. That is, the comparison result information in FIGS. 13 (c) to (f) is detected.
  • step F204 the positive-to-zero polarity change of the focus control error signal FE is observed on the outward path, and at that time, the timing at which the comparison result information of the sum signal SUM is "H" is monitored.
  • Focus focusing is performed with F205. In other words, it will focus on the first S-curve on the outward path. As a result, the focus control is correctly performed on the information recording layer L1, so that the focus search off is instructed in step F206, and the processing is completed.
  • FIG. 16 shows the processing of the CPU 40 when performing the focusing operation on the information recording layer L0.
  • the CPU 40 issues an instruction to the LCD control unit 41 in step F301, and sets the spherical aberration correction setting by the liquid crystal element 23 to the cover layer thickness (lOO ⁇ m) of the information recording layer L0. Set according to the state.
  • step F302 the focus support controller 35 is instructed to start the force search. That is, the reciprocating motion of the two-group objective lens (12, 14) in the optical axis direction is started. Then, in step F303, the S level is detected. The comparison result information from the circuit 34 and the comparison result information of the sum signal SUM are detected. That is, the comparison result information shown in FIGS. 15 (c) to (f) is detected.
  • step F304 a negative-zero polarity change of the focus control error signal FE is observed on the return path, and at that time, the timing at which the comparison result information of the sum signal SUM is "H" is monitored.
  • the step is performed. Focus focusing is performed with F305. In other words, on the return path, the focus surprisingly turns on the first S-shaped curve. As a result, the focus control is correctly performed on the information recording layer L0, so that the focus search is turned off in step F306, and the process is terminated.
  • the set value of the spherical aberration correction is optimized for the target information recording layer in advance, so that a reliable S-shaped curve of the target information recording layer can be observed. And execute focus pull-in based on the polarity information.
  • the spherical aberration correction amount is optimized for the target information recording layer in the pull-in operation, at least in the information recording layer, a good S-shaped curve is obtained, and the signal polarity appears. There are certain rules for order. Therefore, according to this example, it is possible to perform a reliable focus control pull-in operation on an arbitrary information recording layer of a multilayer disc.
  • This third focus control method is the same as the above-described second focus control method until the force is first drawn into a certain information recording layer.
  • the information recording layer L1 is focused, and if the focus is to be focused on the information recording layer L0, the focus jumps to the information recording layer L0 after the information recording layer L1 is retracted.
  • the processing of the CPU 40 is shown in FIG.
  • steps F401 to F406 are the same as steps F201 to F206 in FIG. 17.
  • step F407 processing is branched according to the target information recording layer. If the information recording layer L1 is the target, the process is completed from step F407 because the pull-in has been completed at this point.
  • step F408 the CPU 40 issues an instruction to the LCD control unit 41 to set the spherical aberration correction by the liquid crystal element 23 according to the cover layer thickness (IOO im) of the information recording layer L0. Set to state.
  • step F409 the focus support controller 35 is instructed to start the force jump. That is, the two-group objective lens (12, 14) is moved in the direction of the information recording layer L0 (in this case, the forward direction).
  • step F410 the comparison result information from the S level detection circuit 34 and the comparison result information of the sum signal SUM are monitored.
  • step F408 the setting of the spherical aberration correction is optimized for the thickness of the cover layer of the information recording layer L0, so that the waveform of the outward path in FIG. 15 is observed during the focus jump.
  • step F410 a change in polarity of the focus control error signal FE from negative to positive to zero (that is, P2 to P3 to zero cross in Fig. 15) is observed on the outward path.
  • the comparison result information of the sum signal SUM is “H”
  • the jump to the information recording layer L0 has been completed correctly (pull-in completed) at that time, so the processing is performed. Finish.
  • step F408 in FIG. 17 the spherical aberration correction set value was optimized with respect to the average value (87 zm) of the thickness of each cover layer of the information recording layers Ll and L2. You may leave.
  • FIG. 17 has been described with reference to the processing example in which the information is first drawn into the information recording layer L1 and then jumps to the information recording layer 0, but is first drawn into the information recording layer L0, and then to the information recording layer L1.
  • an example of a jump process can be considered.
  • the correction set value of the spherical aberration correction element (the liquid crystal element 23) is preset in advance to a value which is assumed to be optimal for each information recording layer.
  • the spherical aberration correction element (the liquid crystal element 23) is preset in advance to a value which is assumed to be optimal for each information recording layer.
  • the spherical aberration correction element itself has a deviation of the correction amount with respect to the applied voltage, after the focus control pull-in operation is completed by the method described above, fine adjustment is performed so that the spherical aberration correction amount is optimal. It is desirable to apply. That is, after focusing on the target information recording layer, the spherical aberration correction amount is optimized based on the reproduction signal or the spherical aberration error signal as the reflected light information, and thereby the recording medium Stable recording and reproduction can be performed irrespective of manufacturing errors.
  • the jitter value and signal amplitude of the reproduced RF signal which is expressed as the fluctuation of the data edge with respect to the reproduced clock (usually a PLL clock synchronized with the reproduced data), or the error rate of the reproduced data.
  • the reproduced clock usually a PLL clock synchronized with the reproduced data
  • the error rate of the reproduced data usually a PLL clock synchronized with the reproduced data.
  • the number of appearances of the S-shaped curve and the signal thereof also apply to an optical recording medium having three or more recording layers.
  • the focus control pull-in operation on the information recording layer as the target.
  • the target information on the recording medium is obtained.
  • the thickness is set in accordance with the average value of the thickness of each light transmission protective layer (cover layer) of the plurality of information recording layers. Then, a so-called focus search operation is performed in which the objective lens is moved in the optical axis direction. At this time, the polarity of the focus control error signal and the level of the reflected light intensity signal generated as the reflected light information are observed. Focusing is performed.
  • an optical recording / reproducing apparatus for a recording medium having a plurality of information recording layers such as a multi-layer optical disc, it is possible to reliably perform a focusing operation on a target information recording layer. is there. This is particularly effective when reproducing or recording / reproducing a multilayer recording medium using a high numerical aperture (for example, 0.85) objective lens realized by a two-group lens or the like.
  • the number of occurrences of the S-curve obtained when the focal position passes through the information recording layer due to the movement of the objective lens in the optical axis direction can be determined.
  • the number of information recording layers in the recording medium can be detected.
  • the number of information recording layers can be determined based on light.
  • Focus control can be performed more reliably.
  • the spherical aberration correction amount is changed to the reproduction signal as reflected light information or the spherical aberration.

Landscapes

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Abstract

　単層ディスク、複数層ディスクの目標とする記録層への確実な合焦制御を実現できる光記録再生装置である。記録媒体において目的とする情報記録層に対して合焦制御を行う場合に、まず球面収差補正状態を目的とする情報記録層での光透過保護層（カバー層）の厚さに合わせた状態に設定する。或いは、複数の情報記録層の各光透過保護層（カバー層）の厚さの平均値に合わせた状態に設定する。そして対物レンズを光軸方向に移動させるフォーカスサーチ動作を実行し、その際に焦点制御誤差信号の極性、及び上記反射光情報として発生される反射光強度信号のレベルを観測して、焦点引き込みを行う。

Description

明細 : 光記録再生装置、 焦点制御方法 技術分野
本発明は、 光記録再生装置及びその焦点制御方法に関するものである 背景技術
まず、 以下の説明において参照する参考文献を示しておく。
参考文献①： S. Kubo t a, "Aplanatic condition required to reproduce jitter - free signals in optical disk system, "
Appl. Opt. Vol. 26, pp. 3961-3973 (1987)
参考文献②： I . I ch imur a, F. Maeda, . Osato, K. Yamamoto, and Y. Kasami, "Optical disk recording using a GaN blue - violet laser diode, Jpn. J. Appl . Phys. Vol . 39, pp.
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objective lens for a high density optical disk system, " Digest of International Symposium on Optical Memory,
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"Spherical aberration detect ion in the optical pickups for high-density digital versatile discs, Jpn. J. Appl . Phys. 40, pp. 2292-2295 (2001)
デジタルデ一夕を記録 '再生するための技術として、 例えば、 CD (Compact Disk) ， MD (Mini-Disk) , DVD (Digital
Versatile Disk) などの、 光ディスク （光磁気ディスクを含む） を記 録メディアに用いたデータ記録技術がある。 光ディスクとは、 金属薄板 をプラスチックで保護した円盤に、 レーザ光を照射し、 その反射光の変 化で信号を読み取る記録メディァの総称である。
光ディスクには、 例えば CD、 CD -ROM, DVD— ROMなどと して知られているように再生専用タイプのものと、 MD、 CD -R, C D— RW、 DVD -R, DVD— RW、 DVD + RW、 DVD - RAM などで知られているようにユーザ一データが記録可能なタイプがある。 記録可能タイプのものは、 光磁気記録方式、 相変化記録方式、 色素膜変 化記録方式などが利用されることで、 データが記録可能とされる。 色素 膜変化記録方式はライ トワンス記録方式とも呼ばれ、 一度だけデータ記 録が可能で書換不能であるため、 データ保存用途などに好適とされる。 一方、 光磁気記録方式や相変化記録方式は、 データの書換が可能であり 音楽、 映像、 ゲーム、 アプリケーションプログラム等の各種コンテンツ デ一夕の記録を始めとして各種用途に利用される。
更に近年、 DVR (Data & Video Recording) と呼ばれる高密度 光ディスクが開発され、 著しい大容量化が図られている。
例えばこれらの光ディスクに対して記録再生を行うディスクドライブ 装置に代表される光記録再生装置において、 記録媒体上におけるスポッ トサイズ <ί) は、 レーザ光の波長を λ、 対物レンズの開口数を ΝΑとお くと、 一般に、 以下の式（1)で与えられる。
= λ /ΝΑ · · '式（ 1 )
即ち、 光源の波長が短いほど、 また、 対物レンズの開口数が大きけれ ば大きいほど、 スポットサイズ φ の値は小さくなり、 高密度記録が可 能となる。
光記録再生装置に用いられる対物レンズは、 一般に、 ディスク等の記 録媒体の特定の光透過保護層 （カバ一層） に対して波面収差が最小とな るように設計されている。 例えば CDドライブ装置においては CDの力 バー層厚さ 1. 2 mmに対して最適化され、 また、 DVDドライブ装置 においては、 DVDの 0. 6mmのカバー層厚さに対して最適化されて いる。
情報記録層として 2層構造とされる場合がある D V Dに対する D V D ドライブ装置においては、 対物レンズの開口数が 0. 6とされ、 光源と して、 波長 6 5 0 nmの赤色半導体レーザが用いられた。 異なるカバー層厚さに対する対物レンズの許容度は、 参考文献①によ り、 力パー層の厚さ変動を Δ t、 その屈折率を nとして、 以下の式 (2)で与えられる。
Δ/ I
W = 式 (2)
40
8«J 一例として、 許容される球面収差 （W40 ) の値を λΖ4とすると、 上記 DVDドライブ装置におけるカバー層厚さの変動許容値 （A t) は 土 27 mとなる。 また、 DVDドライブ装置で実現されている 2層デ イスクに関しては、 情報記録層の間隔が 40 m程度に規定され、 上記 許容値内に収まるように配慮されている。
一方、 光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって実現される 大容量光ディスクドライブ装置として、 参考文献②においては、 開口数 0. 8 5の 2群レンズと青紫色半導体レーザを用い、 DVDサイズの光 ディスクに 22Gbyteを超える容量を実現する手法が提案された。
また最近では、 2群レンズの構成に替わり、 単レンズによって開口数 が 0. 8 5の対物レンズを実現し、 2群レンズと比較して大きな動作距 離 （Working Distance) を確保する手法も提案されている （参考文献 ③、 参考文献④） 。
参考文献②〜④に記載の光ディスクドライブ装置では、 上記式（2) より、 カバ一層厚さの精度を ± 4 im以下とする必要が生じる。
高開口数レンズを使用する参考文献②に記載の光ディスクドライブ装 置において、 DVDドライブ装置と同様の 2層ディスクを実現する場合, 情報信号の層間干渉を防ぐために、 層間距離を 20 m程度確保する必 要が生じ、 カバー層厚さの許容値範囲内 （±4 m) には収まらない t そのため、 例えば特開 2 000- 1 3 1 603に見られるように、 複数の記録 層についての異なるカバー層厚さに対応すべく、 エキスパンダーレンズ によって球面収差を補正する手法が提案され、 また、 より効果的な補正 手法として、 液晶素子を用いる手法も報告されている （参考文献⑤、 参 考文献⑥） 。
しかしながら、 上記エキスパンダーレンズや液晶素子に代表される球 面収差補正手法の設定値が、 目標とする情報記録層のカバ一層厚さに対 する適正値と異なっている場合、 発生する球面収差により、 光学的な焦 点制御誤差信号が生成できず、 焦点引き込みに支障をきたす恐れがある, とりわけ、 2層、 或いはそれを上回る情報記録層を有する光記録媒体 に対して焦点制御をおこなう場合には、 目標とする各情報記録層に対し それぞれ球面収差補正の最適化を行うことが必須となる。
このため、 N A = 0 . 8 5等の高開口数の対物レンズを用いて、 多層 光記録媒体における特定の情報記録層へアクセスをおこなうために、 レ —ザ光の集光スポットの焦点制御を施すための適切な手法が望まれてい る。
また、 実際の光記録再生装置においては、 情報記録層が単層である記 録媒体が装填される場合と、 複数の情報記録層の記録媒体が装填される 場合とが混在することが想定されるため、 焦点制御動作をおこなう場合 には、 予め情報記録層の層数を判別し、 希望の情報記録層に対して引き 込み動作を施す必要が生じる。
例えばディスク等の記録媒体がカートリッジ等に装填されているもの である場合、 カートリッジに設けられた種類判別用検出孔の有無を、 機 械的、 或いは光学的な手法により読み取ることなどで、 情報記録層の層 数を判別することも考えられるが、 カートリッジ無しのディスクなどを 想定した場合、 別途、 判別手法が必要となる。 発明の開示
本発明はこれらの事情に鑑みて、 単層或いは複数層の記録媒体の情報 記録層に対して適切にフォーカス制御できるようにすることを目的とし 特に大容量ディスクなどの場合で高開口数の対物レンズを用いる場合な どに好適な手法を提供する。
このために本発明の光記録再生装置は、 単一或いは複数の情報記録層 を有する記録媒体に対してレーザ光を照射して情報の記録または再生を 行う光記録再生装置において、 所定の開口数とされ、 レーザ光の出力端 として配される対物レンズ手段と、 記録媒体の情報記録層についての光 透過保護層 （カバ一層） の厚みに応じて生じる球面収差を補正する補正 用光学手段と、 上記対物レンズを光軸方向に移送する移送手段と、 上記 レーザ光照射による記録媒体からの反射光を検出し、 反射光情報を出力 する反射光検出手段と、 上記反射光情報として発生される焦点制御誤差 信号 （フォーカスエラー信号） の極性、 及び上記反射光情報として発生 される反射光強度信号のレベルを判別する判別手段と、 上記補正用光学 手段を特定の光透過保護層の厚さに対して最適となるように設定した状 態で、 上記移送手段により上記対物レンズ手段を光軸方向に移動させ、 上記判別手段による判別情報に基づいて、 焦点引き込みを行うフォー力 ス制御手段とを備えるようにする。
この場合、 上記対物レンズ手段は、 開口数が 0 . 8以上である。
また上記判別手段は、 正の所定レベル、 負の所定レベルの各閾値のそ れぞれと上記焦点制御誤差信号との比較結果を、 上記焦点制御誤差信号 の極性情報として出力する。
上記フォーカス制御手段は、 上記移送手段による上記対物レンズ手段 の移動方向と、 上記判別手段で得られる上記焦点制御誤差信号の極性情 報の発生順序に基づいて、 目標とする情報記録層に対する焦点引き込み を行う。
また上記フォーカス制御手段は、 上記移送手段による上記対物レンズ 手段の移動方向と、 上記判別手段で得られる上記焦点制御誤差信号の極 性情報の発生順序及び発生回数に基づいて、 目標とする情報記録層に対 する焦点引き込みを行う。
また上記フォーカス制御手段は、 記録媒体の複数の情報記録層につい ての各光透過保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚 さとして、 上記補正用光学手段の設定を行う。
又は、 上記フォーカス制御手段は、 記録媒体の複数の情報記録層のう ちで焦点引き込みの目標とする情報記録層についての光透過保護層の厚 さを、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学手段の設 定を行う。
また、 複数の情報記録層を有する記録媒体に対して或る情報記録層に 焦点引き込みを行った後、 他の情報記録層に焦点引き込みを行う場合に 上記フォーカス制御手段は、 上記補正用光学手段を特定の光透過保護層 の厚さに対して最適となるように設定した状態で、 上記移送手段により 上記対物レンズ手段を光軸方向に移動させ、 上記判別手段による判別情 報に基づいて、 上記他の情報記録層に焦点引き込みを行う。
このとき上記フォーカス制御手段は、 上記他の情報記録層についての 光透過保護層の厚さを、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補 正用光学手段の設定を行う。
或いは、 上記フォーカス制御手段は、 上記或る情報記録層と上記他の 情報記録層についての各光透過保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の 光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学手段の設定を行う。 また、 目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後におい て、 上記補正用光学手段による補正量を、 上記反射光情報としての再生 信号もしくは上記反射光情報としての球面収差誤差信号に基づいて最適 化する最適化手段を、 更に備えるようにする。
本発明の焦点制御方法は、 単一或いは複数の情報記録層を有する記録 媒体に対してレーザ光を照射して情報の記録または再生を行う光記録再 生装置において、 目標とする情報記録層に焦点引き込みを行う焦点制御 方法として、 記録媒体の情報記録層についての光透過保護層の厚みに応 じて生じる球面収差を補正する補正用光学部を、 特定の光透過保護層の 厚さに対して最適となるように設定し、 所定の開口数とされ、 レーザ光 の出力端として配される対物レンズを光軸方向に移動させながら、 レ一 ザ光照射による記録媒体からの反射光情報として得られる焦点制御誤差 信号の極性、 及び上記反射光情報として発生される反射光強度信号のレ ベルの判別処理を行い、 上記判別処理により得られた判別情報に基づい て、 焦点引き込みを行う。
この場合、 上記対物レンズは、 開口数が 0 . 8以上である。
また上記焦点制御誤差信号の極性の判別処理は、 正の所定レベル、 負 の所定レベルの各閾値のそれぞれと上記焦点制御誤差信号との比較を行 レ その比較結果を上記焦点制御誤差信号の極性の判別情報とする。 また上記対物レンズの移動方向と、 上記判別処理で得られる上記焦点 制御誤差信号の極性情報の発生順序に基づいて、 目標とする情報記録層 に対する焦点引き込みを行う。
また、 上記対物レンズの移動方向と、 上記判別処理で得られる上記焦 点制御誤差信号の極性情報の発生順序及び発生回数に基づいて、 目標と する情報記録層に対する焦点引き込みを行う。 また、 記録媒体の複数の情報記録層についての各光透過保護層の厚さ の略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学 部の設定を行う。
或いは、 記録媒体の複数の情報記録層のうちで焦点引き込みの目標と する情報記録層についての光透過保護層の厚さを、 上記特定の光透過保 護層の厚さとして、 上記補正用光学部の設定を行う。
複数の情報記録層を有する記録媒体に対して或る情報記録層に焦点引 き込みを行った後、 他の情報記録層に焦点引き込みを行う場合に、 上記 補正用光学部を特定の光透過保護層の厚さに対して最適となるように設 定した状態で、 上記対物レンズを光軸方向に移動させ、 レーザ光照射に よる記録媒体からの反射光情報として得られる焦点制御誤差信号の極性. 及び上記反射光情報として発生される反射光強度信号のレベルの判別処 理を行い、 上記判別処理により得られた判別情報に基づいて、 上記他の 情報記録層に焦点引き込みを行う。
このとき上記他の情報記録層についての光透過保護層の厚さを、 上記 特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学部の設定を行う。 或いは上記或る情報記録層と上記他の情報記録層についての各光透過 保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上 記補正用光学部の設定を行う。
また目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後において- 上記補正用光学部による補正量を、 上記反射光情報としての再生信号も しくは上記反射光情報としての球面収差誤差信号に基づいて最適化する, 即ち本発明によれば、 記録媒体において目的とする情報記録層に対し て合焦制御を行う場合は、 まず球面収差補正状態を目的とする情報記録 層での光透過保護層 （カバー層） の厚さに合わせた状態に設定する。 或 いは、 複数の情報記録層の各光透過保護層 （カバ一層） の厚さの平均値 に合わせた状態に設定する。
そして対物レンズを光軸方向に移動させる、 いわゆるフォーカスサー チ動作を実行し、 その際に焦点制御誤差信号の極性、 及び上記反射光情 報として発生される反射光強度信号のレベルを観測して、 焦点引き込み を行うようにする。
焦点制御誤差信号としては、 対物レンズの光軸方向の移動によって焦 点位置が情報記録層を通過する際に S字カーブが得られる。 従って焦点 制御誤差信号の極性を検知していることで、 情報記録層の層数や、 目標 とする情報記録層での引き込みタイミングを検出できる。
また、 複数の情報記録層の各光透過保護層 （カバー層） の厚さの平均 値に合わせた状態に設定してフォーカスサーチを行うのであれば、 焦点 制御誤差信号として各情報記録層の通過に応じて同レベルの S字カーブ が検出されるため、 移動方向に応じた極性の発生順序に応じて目標とす る情報記録層での引き込みタイミングを検出できる。 また S字カーブの 発生回数により情報記録層の層数も検出できる。
球面収差補正状態を目的とする情報記録層での光透過保護層 （カバー 層） の厚さに合わせた状態に設定してフォーカスサーチを行うのであれ ば、 目標とする情報記録層の通過の際に大レベルの S字カーブが検出さ れるため、 極性検知によって的確に目標とする情報記録層での引き込み タイミングを検出できる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態で記録再生されるディスクの層構造の 説明図である。
第 2図は、 実施の形態の対物レンズの構造の説明図である。 第 3図は、 実施の形態の光学系の構造の説明図である。
第 4図は、 実施の形態の液晶素子の電極パターンの説明図である。 第 5図は、 実施の形態の球面収差補正量とほぼ等価な波面の説明図で ある。
第 6図は、 実施の形態の受光素子の受光パターンの説明図である。 第 7図は、 実施の形態の記録再生装置のブロック図である。
第 8 A図乃至第 8 C図は、 実施の形態の対物レンズ移動に伴って得ら れる焦点制御誤差信号の説明図である。
第 9図は、 実施の形態の受光素子での非点収差方式での焦点制御誤差 信号の受光状態の説明図である。
第 1 0図は、 実施の形態の第 1のフォーカス制御方式の 2層ディスク に対する動作波形の説明図である。
第 1 1図は、 実施の形態の第 1のフォーカス制御方式の単層ディスク に対する動作波形の説明図である。
第 1 2図は、 実施の形態の第 1のフォーカス制御方式の処理のフロー チヤ一トである。
第 1 3図は、 実施の形態の第 2のフォーカス制御方式の L 1層合焦時 の動作波形の説明図である。
第 1 4図は、 実施の形態の第 2のフォーカス制御方式の L 1層合焦時 の処理のフロ一チャートである。
第 1 5図は、 実施の形態の第 2のフォーカス制御方式の L 0層合焦時 の動作波形の説明図である。
第 1 6図は、 実施の形態の第 2のフォーカス制御方式の L 0層合焦時 の処理のフローチヤ一トである。
第 1 7図は、 実施の形態の第 3のフォーカス制御方式の処理のフロー チヤ一卜である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を次の順序で説明していく
1. ディスクの層構造
2. 記録再生装置の構成
3. 球面収差補正状態と S字カーブ
4. 第 1のフォーカス制御方式
5. 第 2のフォーカス制御方式
6. 第 3のフォーカス制御方式
7. 焦点制御引き込み後の最適化
1. ディスクの層構造
まず、 実施の形態の記録再生装置で記録再生されるディスクとして、 単層ディスク、 2層ディスクについて説明する。
本例のディスクは、 例えば近年開発されている DVRのような高密度 ディスクとしての範疇のものであり、 ディスク厚み方向に 0. 1mmの カバー層 （光透過保護層：サブストレート） を有するものである。 そして波長 40 5 nmのレーザ （いわゆる青色レーザ） と NAが 0. 8 5の対物レンズの組み合わせという条件下でフエ一ズチェンジマーク (相変化マーク） を記録再生を行うものとし、 トラックピッチ 0. 3 2 m、 線密度 0. 1 2 zmZbitで、 6 4KB (キロバイト） のデータ ブロックを 1つの記録再生単位として、 フォ一マツト効率約 8 2 %とし たとき、 直系 1 2 cmのディスクに 2 3. 3 GB (ギガバイト） 程度の 容量を記録再生できる。 また、 記録層を多層構造とすることで、 さらなる大容量化が実現でき. 例えば記録層を 2層とすることにより、 容量は上記の 2倍である 46. 6 GBとすることができる。
もちろん 3層以上の n層構造も可能であり、 容量を上記の n倍とする ことができる。
第 1図 （a) (b) にそれぞれ 1層ディスク、 2層ディスクの層構造 を模式的に示している。
ディスク厚は 1. 2mmであり、 ポリ力一ポネ一トによる基板 RLの 厚みが約 1. 1mmとなる。
ディスク 1に対して記録再生を行うディスクドライブ装置 （記録再生 装置） からの光学ビームを一点鎖線で示しているが、 この光学ビームは 波長 40 5 nmの青色レ一ザであり、 NAが 0. 8 5の対物レンズによ つて、 図示するようにカバー層 （サブストレート） CVL側から集光さ れる。
第 1図 （a) の 1層ディスクの場合は、 例えば 1. 1mmの厚みの基 板 RLの上に、 フェーズチェンジ記録膜の記録層 L 0を形成し、 その上 に 1 0 0 mのカバ一層 CVLを形成してある。
記録再生時には、 カバー層 CVL側から光学ビームが記録層 L 0に集 光される。
第 1図 （b) の 2層ディスクの場合は、 例えば 1. 1mmの厚みの基 板 RLの上に、 フェーズチェンジ記録膜の記録層 L 0を形成し、 2 5 mの中間層 MLをはさみ、 第 2のフェーズチェンジ記録膜の記録層 L 1 を形成し、 7 5 mのカバ一層 CVLを形成してある。
記録再生時には、 カバー層 CVL側から光学ビームが記録層 L 0、 及 びし 1に集光される。 ここで、 第 1の記録層 L 0は、 1層ディスクの場合と同じく、 カバ一 層 C VLの表面 C VL sからは 1 0 0 の位置に形成してある。
従って、 1層ディスクの記録層 L 0、 及び 2層ディスクの記録層 L 0 についてみれば、 カバ一層 C VLの厚みは 1 0 0 である。
一方、 2層ディスクの記録層 L 1についてみれば、 カバー層 CVLの 厚みは 7 5 mである。
なお図示していないが、 3層以上の n層ディスクを考えた場合、 例え ば第 1図 （b) の記録層 L 1よりカバ一層表面 CVL s側に、 2 5 zm の中間層 MLをはさんで記録層 Lnを形成していくことが考えられる。 つまり第 nの記録層 L (n-1)は、 第 n— 1の記録層 L (n- 2)の上に、 中間層 MLをはさんで形成される。 第 nの記録層 L (n-1)について言え ば、 カバー層 CVLの厚みは、 1 0 0 _ (n_l) X 2 5 mとなる。
2. 記録再生装置の構成
実施の形態の記録再生装置として、 開口数 0. 8 5の 2群対物レンズ と波長 40 5 nmの青紫色半導体レーザ光源を用いた装置構成を説明す る。
第 2図に、 記録再生装置の光学ヘッド （光ピックアップ） に搭載され る 2群対物レンズの構成を示す。
ディスク 1 1に対してのレーザ光の出力端となる 2群対物レンズは、 第 1 のレンズ (先玉レンズ 1 2) と第 2のレンズ (集光レンズ 1 4) とから構成される。
先玉レンズ 1 2と集光レンズ 1 4は、 同一の光軸上に位置するように レンズホルダ 1 3によって支持され、 これら 2枚のレンズにより開口数 0. 8 5の 2群対物レンズとして機能するものとなる。 この 2群対物レンズとしての先玉レンズ 1 2と集光レンズ 1 4を保持 するレンズホルダ 1 3は、 電磁ァクチユエ一夕 1 5上に搭載される。 電 磁ァクチユエ一夕 1 5はいわゆる 2軸機構であり、 当該 2群対物レンズ を光軸方向及びディスク半径方向に移動させる。 光軸方向とはディスク 1 1に接離する方向であり、 即ちフォーカス制御方向である。 またディ スク半径方向はディスク 1 1上のトラックを横切る方向であり、 即ちト ラッキング制御方向である。
後述する半導体レーザ光源からの光ビームは、 これら 2枚のレンズ 1 2， 1 4を通過することによってディスク 1 1上に集光される。 また、 高開口数を実現することで、 従来の光学ピックアップに比べて、 対物レ ンズのフォーカス方向の動作距離が小さくなり、 本例において、 その値 は約 1 4 0 /_t mとなっている。
対物レンズの開口数が大きくなると、 一般に光ディスク記録再生装置 におけるディスク傾き許容度が減少する。
光軸に対するディスクの傾き角を 0 とすると、 発生するコマ収差 (W31 ) は、 参考文献①により、 以下の式（3 )で与えられ、 概ね開口 数 N Aの 3乗とディスクカバー層の厚さ t に比例する。
Figure imgf000017_0001
従って、 許容されるコマ収差 （W31 ) の値を 久ノ4とすると、 開口 数の値を 0 . 8 5まで高めた光ディスク記録再生装置において、 D V D 再生装置と同等のディスク傾き許容度を確保するためには、 上記第 1図 に示したようにディスク 1 1のカバ一層 C V Lの厚さを 0 . 1 mm程度 に薄くする必要が生じるものである。 第 3図に上記 2群対物レンズを有する光ピックアツプの光学系の構成 を示す。
半導体レーザ 1 6は波長 4 0 5 nmの青紫色半導体レーザ光源である, コリメータレンズ 1 7は半導体レーザ 1 6の出射光を平行光とする。 1 / 2波長板1 8は受光素子 2 2への入射光量を調整する。
回折格子 1 9はトラツキング制御誤差信号を演算するために用いられ るサイドスポットを生成する。
偏光ビームスプリッタ 2 0は偏光状態に応じて光路を制御する。
液晶素子 2 3は記録層のカバー層厚みに応じた球面収差補正を行う。
1Z4波長板 2 4は、 集光レンズ 14と先玉レンズ 1 2 (以下、 2群 対物レンズ 1 4， 1 2と表すこともある。 ）の手前において、 半導体レ 一ザの直線偏光を円偏光に変換する。
半導体レーザ 1 6からの出射光は、 コリメ一夕レンズ 1 7で平行光と され、 1Z2波長板 1 8、 回折格子 1 9を通過した後、 偏光ビ一ムスプ リツタ 2 0に達し、 さらに液晶素子 2 3、 1 Z4波長板 2 4を通過した 後、 2群対物レンズ （ 1 4， 1 2 ) によってディスク 1 1上に集光され る。
半導体レーザ 1 6からの出射光の一部は、 偏光ビームスプリッ夕 20 によって反射した後、 集光レンズ 2 1により発光出力検出用受光素子 2 2へと導かれて、 レーザ出力を一定値に制御する目的で用いられる。 こ の発光出力検出用受光素子 2 2への入射光量は、 1Z2波長板 1 8を回 転することによって調整が可能である。
半導体レーザ 1 6からの実際のレーザ出力レベルは、 図示せぬ A P C (Auto Power Control) 回路によって任意の発光出力値に制御される, 即ち AP C回路は、 発光出力検出用受光素子 22から得られるレーザ出 カレベル情報と、 目標レーザレベルの比較に基づいて、 半導体レーザ 1 6の出力を制御する。
液晶素子 2 3はディスク 1 1の情報記録層 L 0 , L 1についてのカバ 一層の厚みに応じて生じる球面収差を補正する補正用光学手段として設 けられている。
第 4図に液晶素子 2 3の電極パターンを示す。 図示するように液晶素 子 2 3は、 参考文献⑤、 並びに⑥で報告されている同心状の電極パター ン 2 3 a、 2 3 b、 2 3 cを有し、 電極への印加電圧に応じて、 第 5図 に示すようにカバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ 等価な波面を発生することが可能である。
第 3図において、 ディスク 1 1からの反射光は、 偏光ビームスプリツ 夕 2 0で反射した後、 検出光路へと導かれる。 本例においては、 焦点制 御誤差信号として非点収差法を、 またトラック制御誤差信号として、 差 動プッシュプル法を用いており、 検出光路において集光レンズ 2 5、 マ ルチレンズ 2 6を通った収束光は、 サーポ誤差信号及び再生 R F信号を 検出するための受光素子 2 7へと入射されて光電変換される。
受光素子 2 7は第 6図に示すような受光パターンを有する。 即ち受光 部 A, B, C， Dを有する 4分割ディテクタ、 受光部 E， Fを有する 2 分割ディテクタ、 及び受光部 G, Hを有する 2分割ディテクタから構成 される。
各受光部 A, B, C, D， F, F， G, Hでは受光光量に応じた電流 信号を出力し、 その電流信号は電圧信号に変換されて演算され、 焦点制 御誤差信号 F E、 ドラッキング制御誤差信号 TE、 再生 R F信号が生成 される。
焦点制御誤差信号 F E、 トラッキング制御誤差信号 TE、 再生 R F信 号は次の演算により生成される。 F E= (A+ C) ― (B+D) · · ·式（4)
TE= (A + D) - (B + C) - k { (E - F) + (G— H) }
' · ，式（5)
RF=A+B + C+D · · ·式（6)
第 7図に記録再生装置の構成を示す。 なお、 情報の記録 Z再生処理系 については図示を省略し、 主にサーポ系を示している。
ディスク 1 1は、 図示しないターンテーブルに積載され、 記録 Z再生 動作時においてスピンドルモー夕 4 3によって一定線速度 （CLV) 又 は一定角速度 （CAV) で回転駆動される。
そして光学ピックアップ （光学ヘッド） 1 0によってディスク 1 1上 の情報、 即ちエンボスピット、 ゥォブリングダル一ブ、 フェイズチェン ジマーク等により記録された情報の読取や、 ディスク 1 1へのフェイズ チェンジマークによる情報の書込がおこなわれる。
光学へッド 1 0は上記第 3図の光学系を備え、 上記光学系によりディ スク 1 1から読み出された信号 （反射光情報） 、 つまり第 6図の各受光 部 A〜Hによる出力信号は、 ヘッドアンプ 3 1に入力される。 ヘッドァ ンプ 3 1は、 光学ヘッド 1 0からの反射光情報信号を後段で処理するた めに必要な所定のレベルに増幅する。
増幅された反射光情報信号は、 イコライザアンプ 3 2において、 上記 式（ 6)の演算により再生 R F信号の生成及びィコライジングが行われ, 図示しない信号処理系に供給される。 信号処理系とは、 即ちデ一夕のデ コード、 エラー訂正等を行なう再生信号処理系である。
また上記式（6)による再生 RF信号とは、 即ち反射光強度信号とし ての和信号 S UMに相当し （SUM = A + B + C + D) 、 イコライザァ ンプ 3 2ではこの和信号 S UMについてのコンパレータを備え、 和信号 S UMのレベル情報を形成して C P U4 0に出力する。 またヘッドアンプ 3 1の出力は、 フォーカスマトリクス回路 3 3とト ラッキングマトリクス回路 3 7にも送られる。
フォーカスマトリクス回路 3 3は、 入力信号に対して上記式（4)に 基づいた演算を行って焦点制御誤差信号 （フォ一カスエラー信号） F E を生成する。
なお反射光強度信号として和信号 SUM ( = A+B + C+D) を生成 してもよい。
トラッキングマトリクス回路 3 7は、 入力信号に対して上記 （式 (5)に基づいた演算を行ってトラッキング制御誤差信号 （トラッキン グエラー信号） TEを生成する。
フォ一カスサ一ポ制御部 3 5は、 フォーカスマトリクス回路 3 3から の焦点制御誤差信号 F Eに対して位相補償を行い、 フォーカスドライブ 信号を生成する。 フォーカスドライブ信号はドライブアンプ 3 6で増幅 され、 光学へッド 1 0内の電磁ァクチユエ一夕 1 5のフォーカスコイル を駆動し、 レーザスポットが記録層に対して合焦状態を保つように、 2 群対物レンズ （1 2， 1 4) を光軸方向に移動させてフォーカスサ一ボ 制御する。
つまり光学へッド 1 0、 フォーカスマトリクス回路 3 3、 フォーカス サーポ制御部 3 5、 電磁ァクチユエ一夕 1 5によりフォーカスサーポル ープが形成される。
またフォーカスサーポ制御部 3 5は、 C PU40の制御に基づいてフ オーカスサーチ動作を行う。 即ちディスク 1 1における目標とする記録 層に対して合焦状態に引き込むための動作である。 この場合にはフォー カスサーポループをオフとした状態でサーチドライブ信号を発生させて 電磁ァクチユエ一夕 1 5のフォーカスコイルを駆動する。 これにより 2 群対物レンズ （ 1 2， 1 4) を、 そのフォーカスストローク範囲で光軸 方向に強制的に移動させ、 フォーカス引き込みを実行する。 このフォー カスサーチ動作に関しては後述する。
トラッキングサ一ポ制御部 3 8は、 トラッキングマトリクス回路 3 7 からのトラッキング制御誤差信号 T Eに対して位相補償を行い、 トラッ キングドライブ信号を生成する。 トラッキングドライブ信号はドライブ アンプ 3 9で増幅され、 光学へッド 1 0内の電磁ァクチユエ一夕 1 5の トラッキングコイルを駆動し、 レーザスポットがディスク 1 1のトラッ クをトレースする状態を保つように、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4 ) を ディスク半径方向に移動させてトラッキングサ一ポ制御する。
つまり光学ヘッド 1 0、 トラッキングマトリクス回路 3 7、 トラツキ ングサ一ポ制御部 3 8、 電磁ァクチユエ一夕 1 5によりトラッキングサ —ポループが形成される。
またトラツキンダサーポ制御部 3 8は、 C P U 4 0からのトラックジ ャンプ指令、 アクセス指令に応じて、 トラッキングサーポループをオフ とし、 ジャンプドライブ信号を出力することで、 トラックジャンプ動作- アクセス動作を実行させる。
なお、 図示していないが光学へッド 1 0全体はスレツド機構によりデ イスク半径方向に移動可能とされている。
トラッキングサーポ制御部 3 8は、 トラッキング制御誤差信号 T Eの 低域成分として得られるスレッドエラー信号や、 C P U 4 0からのァク セス実行制御などに基づいてスレツドドライブ信号を生成し、 スレツド 機構を駆動し、 光学へッド 1 0のディスク半径方向の移動を実行させる, スピンドルサーポ制御部 4 2はスピンドルモ一タ 4 3を例えば C L V 又は C A V回転させる制御を行う。
C L V制御を行う場合は、 例えば再生信号処理系から得られる P L L 系のデータ再生クロック （或いはゥォブル再生系クロック） を現在の回 転速度情報とし、 それを基準速度に相当する周波数と比較し誤差情報に よりスピンドル回転速度を制御する。
C A V制御を行う場合は、 スピンドルモ一タ 43の F G等により得ら れる回転速度情報が一定回転速度となるようにスピンドル回転速度を制 御する。
またスピンドルサ一ポ制御部 42は、 C PU40からのスピンドルキ ック Zブレーキ制御信号に応じてスピンドルドライブ信号を発生させ、 スピンドルモータ 43の起動、 停止、 加速、 減速などの動作も実行させ る。
L CD制御部 4 1は、 C P U 40からの球面収差補正の設定値の制御 に基づいて第 4図のような電極パターンの液晶素子 2 3に対して電圧印 加を行い、 球面収差補正を実行させる。
Sレベル検出回路 34は、 例えば複数のコンパレータから形成され、 フォーカスマトリクス回路 3 3で得られる焦点制御誤差信号 F E (S字 カーブ） についての比較を行うことで焦点制御誤差信号 FEの極性情報 を C PU40に出力する。
なお、 和信号 S UMをフォーカスマトリクス回路 3 3で生成する場合 は、 Sレベル検出回路 34において和信号 S UMについてのコンパレ一 夕も備えるようにし、 和信号 SUMのレベル情報を形成して C PU 40 に出力するようにしてもよい。
以上のようなサーボ系及び図示しない記録再生信号処理系の各種動作 はシステムコントローラとして機能する C P U40により制御される。
3. 球面収差補正状態と S字カーブ
ここで球面収差補正状態と、 その際に得られる焦点制御誤差信号 F E の S字カーブについて説明しておく。 第 8 A図は、 上記第 1図 （b) のように 2つの情報記録層 L 0， L 1 を有する再生専用 （ROMタイプ） ディスクにおいて、 球面収差補正のた めの液晶素子 2 3は設定値を第 2層 （情報記録層 L 1 ) のカバー層厚み (7 5 zm) に最適化した状態で、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) を光 軸方向に沿って一方向に移動させた際に観察される焦点制御誤差信号 F Eを表わしている。
この場合、 対物レンズをディスク 1 1に近づける方向へ移動させる場 合である。
本例の非点収差方式の焦点制御誤差信号 F Eにおいては、 第 3図に示 したマルチレンズ 2 6によって、 受光素子 2 7の受光部 A， B, C, D 上で、 合焦時に円形、 また、 それ以外では楕円状の強度分布を示す。 第 9図に受光部 A, B, C, D上の強度分布を示しており、 合焦状態 では円形となる。 また合焦状態でない場合、 デフォーカス （+ ) 及び (一） として示すような楕円形の強度分布となる。
従って上記式（4)で得られる焦点制御誤差信号 F Eとしては、 合焦 時にゼロレベルとなる出力 （通称、 S字カーブ） を発生する。
しかしながら、 球面収差補正の設定が目標とする記録層に対する最適 値から大幅にずれている場合、 発生する球面収差によって記録媒体上で の集光スポットが極端に劣化し、 本来の信号振幅を持った S字カーブ が得られない。
従って、 情報記録層 L 1のカバ一層厚みに最適化した状態で対物レン ズを移動させると、 第 8 A図に示すように、 レーザスポット焦点位置が 情報記録層 L 1を通過する際には大振幅の S字カーブが観測されるが、 情報記録層 L 0を通過する際に観測される S字カーブは小振幅のものと なる。 また、 予め、 情報記録層 L 0に相当する 1 0 0 mのカバー層厚みに 対して補正がなされるように調整した状態として対物レンズを移動させ ると、 焦点制御誤差信号 F Eは第 8 B図のようになり、 つまりレーザス ポット焦点位置が情報記録層 L 1を通過する際には小振幅の S字カーブ が観測され、 情報記録層 L 0を通過する際に大振幅の S字カーブが観測 される。
一方、 液晶素子 2 3の設定値を、 情報記録層 L 0、 L 1の各カバ一層 厚みの平均値、 即ち 1 0 0 mと 7 5 mの略平均値として例えば 8 7 mのカバー層厚みに最適化した状態では、 第 8 C図のように、 レーザ スポット焦点位置が情報記録層 L 1を通過する際と情報記録層 L 0を通 過する際の S字カーブはほぼ同レベルとなる。 但し、 振幅レベルは中程 度となる。
4 . 第 1のフォーカス制御方式
以上の状況を鑑み、 単層ディスク、 或いは 2層ディスクなどの多層デ イスクについて、 目標とする情報記録層に確実にフォーカスサ一ポ引き 込みを行うための第 1のフォーカス制御方式を説明する。
この第 1のフォーカス制御方式は、 2層ディスクに対して焦点制御引 き込み動作を確実とする方法として、 球面収差補正のための液晶素子 2 3の設定値を、 情報記録層 L 0、 L 1の中間位置に対して調整しておく ものである。
すなわち、 予め、 例えば 8 7 mのカバー厚さに対して最適な状態に 調整しておく。 すると、 その場合に得られる焦点制御誤差信号 F Eは上 記第 8 C図のようになり、 S字カーブの振幅は最大とはならないが、 両 方の情報記録層 L 0， L 1において、 ほぼ均等な焦点制御誤差信号 F E を得ることが可能となる。 そして S字カーブの出現回数、 並びに信号極 性を判定することで、 目標とする情報記録層に焦点制御の引き込み動作 を施すことが可能となる。
その具体的な手法を説明する。
まず第 7図に示した Sレベル検出回路 3 4では、 焦点制御誤差信号 F Eに対しては、 第 1 0図， （a) に示すように正の所定レベル （Level H) 、 負の所定レベル （Level L) 、 零レベル （Level 0) の各閾値で 比較するコンパレータを設け、 その比較結果出力を C P U 4 0に出力す るようにする。
第 1 0図 （a) は 2層ディスクに対して、 2群対物レンズ （ 1 2 , 1 4) を光軸方向に往復移動させた際に観測される焦点制御誤差信号 F E を示している。
「往路」 とは、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) をディスク 1 1に近接 していく方向に移動させている状態を示し、 「復路」 とはディスク 1 1 から離れていく方向に移動させている状態を示している。
第 1 0図 （c ) は、 この焦点制御誤差信号 F Eを正レベル （Level H) で比較した比較出力である。
第 1 0図 （d) は、 この焦点制御誤差信号 F Eを負レベル （Level L) で比較した比較出力である。
第 1 0図 （e ) は、 この焦点制御誤差信号 F Eを零レベル （Level 0 ) で比較した比較出力である。
また第 1 0図 （b) は 2層ディスクに対して、 2群対物レンズ （ 1 2 1 4) を光軸方向に往復移動させた際に観測される和信号 S UM (再生 RF信号） を示している。
第 1 0図 （ f ) は、 和信号 S UMを第 1 0図 （b) に示す所定の閾値 (Threshold) で比較した比較出力である。 第 1 0図 （c) (d) (e) ( f ) の各比較出力は C PU40に供給 される。
C PU40は第 1 0図 （c) の比較出力パルスを、 焦点制御誤差信号 FEにおける極性としての正レベルの発生情報とする。 また第 1 0図 (d) の比較出力パルスを、 焦点制御誤差信号 F Eにおける極性として の負レベルの発生情報とする。 また第 1 0図 （e) の比較出力パルスを. 焦点制御誤差信号 F Eにおけるゼロクロス発生情報とする。
また C PU4 0は、 第 1 0図 （ ί ) の比較出力パルスを、 いわゆるフ オーカス引き込み範囲 （S字カーブのリニア領域） の検出信号とする。
C PU40は、 球面収差補正のための液晶素子 2 3の設定値を、 情報 記録層 L 0、 L 1の中間位置に対して調整しておいて、 2群対物レンズ (1 2， 1 4) を光軸方向に往復移動させた際に、 第 1 0図 （c) (d) の各比較出力により焦点制御誤差信号 F Eの極性における正レべ ル、 負レベルの出現順序を検知することにより、 焦点制御を施す情報記 録層を選択する。
つまり、 第 1 0図において往路の移動時には、 焦点制御誤差信号 F E の極性の情報として、 C PU40にはパルス P 1 , P 2 , P 3 , P 4の 順番で供給される。
即ち焦点制御誤差信号 F Eの極性は、 往路では、 正→負→正—負の順 に検出されることになる。
また復路では、 焦点制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 CPU4 0にはパルス P 5, P 6 , P 7 , P 8の順番で供給される。 即ち焦点制 御誤差信号 F Eの極性は、 復路では、 負→正→負→正の順に検出される ことになる。
従って、 例えば情報記録層 L 0にフォ一カス引き込み動作をおこなう 際には、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) を光軸方向に往路方向に移動さ せ、 焦点制御誤差信号 F Eの極性検出結果が 1. 正、 2. 負、 3. 正の 順番で得られた後のゼロクロス点付近で引き込み動作を開始すればよく , その際、 和信号 S UMのレベルが一定閾値以上とされた第 1 0図 （ f ) の比較出力と論理和をとることで、 焦点制御が確実に履行される。
或いは復路において、 焦点制御誤差信号 F Eの極性検出結果として最 初の負極性が得られた後のゼロクロス点付近で引き込み動作を開始して もよい。
また、 例えば情報記録層 L 1にフォーカス引き込み動作をおこなう際 には、 2群対物レンズ （1 2 , 1 4) を光軸方向に往路方向に移動させ, 焦点制御誤差信号 F Eの極性検出結果として最初の正極性が得られた後 のゼロクロス点付近で引き込み動作を開始すればよく、 その際、 和信号 S UMのレベルが一定閾値以上とされた第 1 0図 （ f ) の比較出力と論 理和をとることで、 焦点制御が確実に履行される。
或いは復路において、 焦点制御誤差信号 F Eの極性検出結果として 1 · 負、 2. 正、 3. 負の順番で得られた後のゼロクロス点付近で引き込み 動作を開始してもよい。
一方、 単層ディスクの場合において、 第 1 0図と同様に焦点制御誤差 信号 F E、 和信号 S UM、 焦点制御誤差信号 F Eと正レベル （Level H) の比較出力、 焦点制御誤差信号 F Eと負レベル （Level L) の比較 出力、 焦点制御誤差信号 F Eと零レベル （Level 0 ) の比較出力、 和 信号 S UMと所定の閾値 （Threshold) の比較出力を、 第 1 1図 （a) 〜 （ f ) に示す。
第 1 1図からわかるように単層ディスクの場合、 往路の移動時には、 焦点制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 C P U 4 0にはパルス P 1， P 2の順番で供給される。 即ち焦点制御誤差信号 F Eの極性は、 往路で は、 正—負の順に検出される。 また復路では、 焦点制御誤差信号 F Eの 極性の情報として、 C PU 4 0にはパルス P 3， P 4の順番で供給され る。 即ち焦点制御誤差信号 F Eの極性は、 復路では、 負—正の順に検出 されることになる。
即ち出現回数、 信号極性の状態共に、 2層記録媒体の場合とは異なつ たものになる。
そしてこの場合は、 往路、 復路いずれであっても、 第 1 1図 （c ) (d) の比較結果により S字カーブが検出できるため、 第 1 1図 （c ) (d) のパルスの検出に応じてゼロクロス点付近で引き込み動作を開始 すればよく、 その際、 和信号 S UMのレベルが一定閾値以上とされた第 1 1図 （ f ) の比較出力と論理和をとることで、 焦点制御が確実に履行 される。
即ち C PU 4 0は、 2群対物レンズ （ 1 2 , 1 4) の移動の際の例え ば極性情報の出現回数によりディスク 1 1の情報記録層の数を判別でき. また極性情報に基づいて、 目標とする情報記録層に対してフォーカス引 き込みを確実に行うことができるようになる。
実際の焦点制御引き込み動作は、 一般に、 ディスク 1 1が回転してい る状態でおこなわれるため、 第 1 0図， 第 1 1図に記載した通りの理想 的な検出信号が得られるとは限らない。 すなわち、 回転に伴うディスク 上下動によっても焦点制御誤差信号が現れるため、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) を光軸方向に移動させた際に得られる信号出力の総検出回数 には誤りが含まれる。
しかしながら、 極性の出現順序には、 一定の規則が存在するため、 本 例を用いることで、 多層情報記録媒体に対して確実な焦点制御引き込み 動作を施すことが可能となる。
第 1 2図に具体的な C P U 4 0の処理例のフローチャートを示す。 C P U 4 0はステップ F 1 0 1で L C D制御部 4 1に指示を出し、 液 晶素子 2 3による球面収差補正の設定を、 カバ一層厚みの平均値 （例え ば上記 8 7 のカバ一層厚み） に応じた状態に設定する。
ステップ F 1 0 2でフォーカスサーポ制御部 3 5に指示し、 フォー力 スサーチを開始させる。 即ち 2群対物レンズ （1 2 , 1 4 ) の光軸方向 の往復動作を開始させる。 そしてステップ F 1 0 3では、 Sレベル検出 回路 3 4からの比較結果情報、 及び和信号 S U Mの比較結果情報を検知 する。 即ち第 1 0図， 第 1 1図の各 （c ) 〜 （ f ) の比較結果情報を検 知する。
上記検知により、 往路において正→負→正—負という極性検出がステ ップ F 1 0 4でなされた場合は、 C P U 4 0はディスク 1 1を 2層ディ スクと判別できる。 その場合、 ステップ F 1 0 5に進み、 目標とする情 報記録層に応じて処理を分岐する。
情報記録層 L 1へのフォーカス制御を目標としているのであれば、 ス テツプ F 1 0 7に進み、 例えば往路において最初の S字検出 （正極性検 知） の直後のゼロクロス付近のタイミングでフォーカス引き込み （フォ 一カスサーポオン） を行う。 そして、 その際にステップ F 1 0 9で和信 号 S U Mの比較結果情報が 「H」 であれば、 正しく情報記録層 L 1にフ ォ一カス制御されたものであるため、 ステップ F l 1 0でフォーカスサ ーチオフを指示し、 処理を終える。
情報記録層 L 0へのフォーカス制御を目標としているのであれば、 ス テツプ F 1 0 6に進み、 例えば往路において最初の 2番目の S字検出
(正→負→正の検知） の直後のゼロクロス付近のタイミングでフォ一力 ス引き込み （フォーカスサーポオン） を行う。 そして、 その際にステツ プ F 1 0 9で和信号 S U Mの比較結果情報が 「H」 であれば、 正しく情 報記録層 L 0にフォーカス制御されたものであるため、 ステップ F 1 1 0でフォーカスサーチオフを指示し、 処理を終える。
ステップ F 1 0 4で、 往路における正—負—正→負という極性検出が なされなかった場合は、 単層ディスクであることが判別できる。 この場 合ステップ F 1 0 8に進んで、 S字検出の直後のゼロクロス付近のタイ ミングでフォーカス引き込み （フォーカスサーポオン） を行う。 そして, その際にステップ F 1 0 9で和信号 S U Mの比較結果情報が 「H」 であ れば、 正しく単層ディスクの情報記録層 L 0にフォーカス制御されたも のであるため、 ステップ F 1 1 0でフォーカスサーチオフを指示し、 処 理を終える。
なお、 ステップ F 1 0 9で和信号 S U Mの比較結果情報が 「L」 であ れば、 目標としている情報記録層に対してフォーカス制御できていない ため、 ステップ F 1 0 3に戻って処理を繰り返す。 5 . 第 2のフォーカス制御方式
次に第 2のフォーカス制御方式について説明する。
上記第 1のフォーカス制御方式では、 球面収差補正の設定値を平均的 なカバー層厚みに設定して、 複数の情報記録層に対して選択的に焦点制 御引き込み動作をおこなうようにした。
しかしながら、 情報記録層の層間距離が大きい 2層ディスクの場合に おいては、 発生する球面収差によって上述の安定な引き込み動作を実現 し得る焦点制御誤差信号 F Eが得られない場合も考えられないわけでは ない。
即ち、 球面収差補正の設定値を平均的なカバ一層厚みに設定すると、 第 8 C図で説明したように各情報記録層 L 1、 L 0通過時の S字カーブ 振幅レベルは同等となるが、 残留波面収差によって振幅が小さくなる。 この振幅が小さくなる現象は、 層間距離が大きい場合に、 より顕著とな り、 場合によっては焦点制御誤差信号 F Eの波形が S字曲線から大き く逸脱する場合も想定される。
そこで第 2及び後述する第 3のフォーカス制御方式では、 球面収差補 正の設定値を予め特定の情報記録層のカバー層厚みに対して最適化を施 することで、 より安定な引き込み動作を実現できるようにする。
今、 2層ディスクに対して、 球面収差補正の設定値を予め情報記録層 L 1のカバー層厚み （7 5 ^πι) に最適化した状態で、 2群対物レンズ (1 2, 14) を光軸方向に往復移動させた際において、 上記第 1 0図 と同様に焦点制御誤差信号 FE、 和信号 SUM、 焦点制御誤差信号 FE と正レベル （Level H) の比較出力、 焦点制御誤差信号 F Eと負レベル (Level L) の比較出力、 焦点制御誤差信号 F Eと零レベル （Level 0) の比較出力、 和信号 SUMと所定の閾値 （Threshold) の比較出力 を、 第 1 3図 （a) 〜 （ f ) に示す。
上記第 8 A図の説明からわかるように、 球面収差補正の設定値を情報 記録層 L 1のカバー層厚みに最適化した場合、 レーザスポット焦点位置 が情報記録層 L 1を通過する際には大振幅の S字カーブが観測され、 情 報記録層 L 0を通過する際には小振幅の S字カーブが観測される。
この場合、 焦点制御誤差信号 FEの極性は、 往路の移動時には、 焦点 制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 C PU40にはパルス P 1， P 2, P 3, P 4の順番で供給される。 即ち焦点制御誤差信号 FEの極性 は、 往路では、 正—負—正—負の順に検出されることになる。
1組目のパルス P 1， P 2として検出される S 字カーブと比較して. 2組目のパルス P 3 , P 4として検出される S字カーブの振幅は非常 に小さいものとなる。 また復路では、 焦点制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 C P U 4 0にはパルス P 5， P 6 , P 7 , P 8の順番で供給される。 即ち焦点制 御誤差信号 F Eの極性は、 復路では、 負→正→負—正の順に検出される ことになる。
2組目のパルス P 7 , P 8として検出される S 字カーブと比較して. 1組目のパルス P 5 , P 6として検出される S字カーブの振幅は非常 に小さいものとなる。
また、 2層ディスクに対して、 球面収差補正の設定値を予め情報記録 層 L 0のカバ一層厚み （ 1 0 0 /m) に最適化した状態で、 2群対物レ ンズ （ 1 2， 1 4) を光軸方向に往復移動させた際において、 上記第 1 0図と同様に焦点制御誤差信号 F E、 和信号 S UM、 焦点制御誤差信号 F Eと正レベル （Level H) の比較出力、 焦点制御誤差信号 F Eと負レ ベル （Level L) の比較出力、 焦点制御誤差信号 F Eと零レベル
(Level 0 ) の比較出力、 和信号 S UMと所定の閾値 （Threshold) の比較出力を、 第 1 5図 （a) 〜 （ f ) に示す。
上記第 8 B図の説明からわかるように、 球面収差補正の設定値を情報 記録層 L 0のカバ一層厚みに最適化した場合、 レーザスポット焦点位置 が情報記録層 L 0を通過する際には大振幅の S字カーブが観測され、 情 報記録層 L 1を通過する際には小振幅の S字カーブが観測される。
この場合も、 焦点制御誤差信号 F Eの極性は、 往路の移動時には、 焦 点制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 C PU 4 0にはパルス P 1 , P 2 , P 3 , P 4の順番で供給される。 即ち焦点制御誤差信号 F Eの極 性は、 往路では、 正—負→正→負の順に検出されることになる。
伹し 2組目のパルス P 3 , P 4として検出される S字カーブと比較 して、 1組目のパルス P l， P 2として検出される S字カーブの振幅 は非常に小さいものとなる。 また復路では、 焦点制御誤差信号 F Eの極性の情報として、 C PU4 0にはパルス P 5， P 6 , P 7 , P 8の順番で供給される。 即ち焦点制 御誤差信号 F Eの極性は、 復路では、 負→正→負—正の順に検出される ことになる。
1組目のパルス P 5 , P 6として検出される S 字カーブと比較して、 2組目のパルス P 7 , P 8として検出される S字カーブの振幅は非常 に小さいものとなる。
即ち、 例えば情報記録層 L 1に焦点引き込み動作をおこなう際には、 予め、 液晶素子 2 3における各電極への印加電圧を調整し、 球面収差補 正量を情報記録層 L 1に対して最適化する。 次に、 2群対物レンズ （ 1 2, 1 4) を光軸方向に移動させ、 焦点制御誤差信号 F Eの検出結果が， 往路で最初に正レベル （第 1 3図の P 1) となった後のゼロクロス点付 近で引き込み動作を開始し、 その際、 和信号レベルが一定閾値以上とな る条件との論理和をとることで、 情報記録層 L 1に対する焦点制御が確 実に履行される。
また、 情報記録層 L 0に焦点引き込み動作をおこなう際には、 予め、 液晶素子 2 3における各電極への印加電圧を調整し、 球面収差補正量を 情報記録層 L 0に対して最適化する。 次に、 2群対物レンズ （ 1 2 , 1 4) を光軸方向に移動させ、 焦点制御誤差信号 F Eの検出結果が、 復路 で最初に負レベル （第 1 5図の P 5) となった後のゼロクロス点付近で 引き込み動作を開始し、 その際、 和信号レベルが一定閾値以上となる条 件との論理和をとることで、 情報記録層 L 0に対する焦点制御が確実に 履行される。
情報記録層 L 1に焦点引き込み動作をおこなう場合の C PU4 0の処 理を第 1 4図に示す。 C PU4 0はステップ F 2 0 1で L CD制御部 4 1に指示を出し、 液 晶素子 2 3による球面収差補正の設定を、 情報記録層 L 1のカバー層厚 み （7 5 ^m) に応じた状態に設定する。
ステップ F 2 0 2でフォーカスサ一ポ制御部 3 5に指示し、 フォー力 スサーチを開始させる。 即ち 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) の光軸方向 の往復動作を開始させる。 そしてステップ F 2 0 3では、 Sレベル検出 回路 34からの比較結果情報、 及び和信号 SUMの比較結果情報を検知 する。 即ち第 1 3図 （c) ~ ( f ) の比較結果情報を検知する。
そしてステップ F 2 04で、 往路において焦点制御誤差信号 F Eの正 →ゼロの極性変化が観測され、 またその際に和信号 SUMの比較結果情 報が 「H」 であるタイミングを監視する。
当該夕イミングは情報記録層 L 1へのフォーカス引き込みタイミング となるため、 焦点制御誤差信号 F Eの正—ゼロの極性変化及び和信号 S UMの比較結果情報 「H」 という条件が得られたら、 ステップ F 2 0 5 でフォーカス引き込みを行う。 つまり往路で最初の S字カーブにおいて フォ一カスサーポオンすることになる。 これによつて正しく情報記録層 L 1にフォーカス制御されるため、 ステップ F 2 0 6でフォーカスサー チオフを指示し、 処理を終える。
情報記録層 L 0に焦点引き込み動作をおこなう場合の C PU 4 0の処 理を第 1 6図に示す。
C PU40はステップ F 3 0 1で L CD制御部 4 1に指示を出し、 液 晶素子 2 3による球面収差補正の設定を、 情報記録層 L 0のカバー層厚 み （l O O ^ m) に応じた状態に設定する。
ステップ F 3 0 2でフォーカスサ一ポ制御部 3 5に指示し、 フォー力 スサーチを開始させる。 即ち 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4) の光軸方向 の往復動作を開始させる。 そしてステップ F 3 0 3では、 Sレベル検出 回路 3 4からの比較結果情報、 及び和信号 S U Mの比較結果情報を検知 する。 即ち第 1 5図 （c ) 〜 （ f ) の比較結果情報を検知する。
そしてステップ F 3 0 4で、 復路において焦点制御誤差信号 F Eの負 —ゼロの極性変化が観測され、 またその際に和信号 S U Mの比較結果情 報が 「H」 であるタイミングを監視する。
当該夕イミングは情報記録層 L 0へのフォーカス引き込み夕イミング となるため、 焦点制御誤差信号 F Eの負—ゼロの極性変化及び和信号 S U Mの比較結果情報 「H」 という条件が得られたら、 ステップ F 3 0 5 でフォーカス引き込みを行う。 つまり復路で最初の S字カーブにおいて フォーカスサーポオンすることになる。 これによつて正しく情報記録層 L 0にフォーカス制御されるため、 ステップ F 3 0 6でフォーカスサ一 チオフを指示し、 処理を終える。
即ちこの第 2のフォーカス制御方式では、 予め目標としている情報記 録層に対して球面収差補正の設定値を最適化することで、 目標としてい る情報記録層についての確実な S字カーブを観測できるようにし、 その 極性情報に基づいてフォーカス引き込みを実行する。
これにより多層ディスクの任意の情報記録層に対して、 確実に焦点制 御を施すことが可能となる。
特に、 2群対物レンズ （ 1 2， 1 4 ) 等によって実現される高開口数 対物レンズを用いて、 2層以上の情報記録層を有する多層光ディスクの 再生、 或いは記録再生をおこなう場合に有効であり、 とりわけ、 層間距 離が大きい条件の多層光ディスクに対し、 安定な焦点制御引き込み動作 を実現する。
なお、 実際の焦点制御引き込み動作は、 一般に、 光ディスク媒体が回 転している状態でおこなわれるため、 第 1 3図， 第 1 5図のような理想 的な検出信号が得られるとは限らない。 すなわち、 回転に伴うディスク 上下動によっても焦点制御誤差信号が現れるため、 2群対物レンズ （ 1 2 , 1 4 ) を光軸方向に移動させた際に得られる信号出力の検出回数に は誤りが含まれる。 加えて、 球面収差補正が適切におこなわれていない 場合、 焦点制御誤差信号 F Eの振幅は小さくなり、 理想的な S字曲線 を描かない。 しかしながら、 引き込み動作で目標とする情報記録層の力 パー層に対して球面収差補正量を最適化した場合、 少なくともその情報 記録層においては良好な S字カーブが得られるとともに、 信号極性の出 現順序には一定の規則が存在する。 従って、 本例により、 多層ディスク の任意の情報記録層に対して確実な焦点制御引き込み動作を施すことが 可能となる。
6 . 第 3のフォーカス制御方式
続いて第 3のフォーカス制御方式を説明する。
この第 3のフォーカス制御方式は、 最初に或る情報記録層にフォー力' ス引き込みを行うまでは、 上記第 2のフォーカス制御方式と同様であり 他の情報記録層へ引き込む際には、 フォ一カス引き込みを行った情報記 録層から、 その目標とする情報記録層にフォーカスジャンプする手法で ある。
まず最初に情報記録層 L 1にフォーカス引き込みを行うものとし、 情 報記録層 L 0へのフォーカス引き込みを目標とする場合は、 情報記録層 L 1への引き込み後に情報記録層 L 0へフォーカスジャンプする例とし て、 C P U 4 0の処理を第 1 7図に示す。
第 1 7図においてステツプ F 4 0 1〜F 4 0 6は、 上記第 1 4図のス テツプ F 2 0 1〜F 2 0 6と同様である。
従って、 ステップ F 4 0 1〜F 4 0 6の処理で情報記録層 L 1に対し てフォーカス引き込みが完了する。 ステップ F 40 7では、 目標としている情報記録層に応じて処理を分 岐する。 情報記録層 L 1が目標であったのなら、 この時点で引き込み完 了しているためステップ F 40 7から処理を終える。
一方、 情報記録層 L 0が目標であった場合は、 フォーカスジャンプ処 理に移る。 CPU40は、 まずステップ F 40 8において L CD制御部 4 1に指示を出し、 液晶素子 2 3による球面収差補正の設定を、 情報記 録層 L 0のカバー層厚み （ l O O im) に応じた状態に設定する。
ステップ F 40 9でフォーカスサ一ポ制御部 3 5に指示し、 フォー力 スジャンプを開始させる。 即ち、 2群対物レンズ （ 1 2, 14) を情報 記録層 L 0の方向 （この場合往路方向） に移動させる。
そしてステップ F 41 0では、 Sレベル検出回路 34からの比較結果 情報、 及び和信号 SUMの比較結果情報を監視する。
ステップ F 408で球面収差補正の設定が情報記録層 L 0のカバー層 厚みに最適化されているため、 フォーカスジャンプ中は第 1 5図におけ る往路の波形が観測されるものとなる。
そしてフォーカスジャンプ結果として、 ステップ F 41 0で、 往路に おいて焦点制御誤差信号 F Eの負→正→ゼロの極性変化 （つまり第 1 5 図の P 2→P 3→ゼロクロス） が観測され、 またその際に和信号 SUM の比較結果情報が 「H」 であることが確認されたら、 その時点で情報記 録層 L 0へのジャンプが正確に完了 （引き込み完了） したものとなるた め、 処理を終える。
この第 3のフォーカス制御方式でも、 多層ディスクの任意の情報記録 層に対して、 確実に焦点制御を施すことが可能となる。 併せて、 集光ス ポットの層間移動を容易に実現することが可能となる。 フォーカスジャンプ時も、 ジャンプ先の情報記録層のカバ一層厚みに 対して球面収差補正の設定値を最適化しておくため、 十分な強度の S字 カーブを観測でき、 正確なジャンプ動作を行うことができる。
なお、 第 1 7図のステップ F 4 0 8においては、 情報記録層 L l、 L 2の各カバ一層厚みの平均値 （8 7 z m) に対して、 球面収差補正の設 定値を最適化しておいてもよい。
また第 1 7図は、 最初に情報記録層 L 1に引き込み、 その後情報記録 層 0へジャンプする処理例で述べたが、 最初に情報記録層 L 0に引き 込み、 その後情報記録層 L 1へジャンプする処理例も当然考えられる。
7 . 焦点制御引き込み後の最適化
ところで、 一般に、 球面収差補正素子 （液晶素子 2 3 ) の補正設定値 は、 予め、 各情報記録層に対して最適と想定される値にプリセットされ ている。 しかしながら、 実際の多層光記録媒体においては、 各記録層の カバー層厚さに製造上の誤差が生じる恐れがある。
また、 球面収差補正素子自体にも、 印加電圧に対する補正量の偏差が 存在するため、 上述してきた手法で焦点制御引き込み動作を完了した後 は、 球面収差補正量が最適となるように微調整を施すことが望ましい。 即ち、 目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後におい て、 球面収差補正量を、 反射光情報としての再生信号もしくは球面収差 誤差信号に基づいて最適化することで、 記録媒体の製造誤差などに関わ らず、 安定した記録再生を行うことができるようになる。
具体的には、 再生クロック （通常は再生データに同期した P L Lクロ ック） に対するデータエッジの揺らぎとして表される、 再生 R F信号の ジッター値や信号振幅、 或いは再生データのエラーレート等を利用して- 情報記録媒体からの再生信号が最良となるように調整をおこなう手法が 考えられる。 例えば参考文献⑦に記載された手法を適用することができ る。
また参考文献⑧に示されているような、 記録媒体からの戻り光強度に よって生成される球面収差誤差信号に基づいた自動補正機構を設ける手 法も適用できる。
以上、 実施の形態について説明してきたが、 本発明はこれらの例に限 定されるものではなく、 要旨の範囲内で各種変形例が考えられるもので ある
また、 上記引き込み処理については単層ディスク、 2層ディスクの例 で説明したが、 3層以上の記録層を有する光記録媒体に対しても、 同様 に、 S字カーブの出現回数、 並びにその信号極性を判定することで、 目 標とする情報記録層に焦点制御の引き込み動作を施すことが可能となる, 以上の説明から理解されるように本発明によれば、 記録媒体において 目的とする情報記録層に対して合焦制御を行う場合は、 まず球面収差補 正状態を目的とする情報記録層での光透過保護層 （カバ一層） の厚さに 合わせた状態に設定する。 或いは、 複数の情報記録層の各光透過保護層 (カバー層） の厚さの平均値に合わせた状態に設定する。 そして対物レ ンズを光軸方向に移動させる、 いわゆるフォーカスサーチ動作を実行し. その際に焦点制御誤差信号の極性、 及び上記反射光情報として発生され る反射光強度信号のレベルを観測して、 焦点引き込みを行うようにして いる。 これによつて、 多層光ディスクのような、 複数の情報記録層を有 する記録媒体に対する光記録再生装置において、 目標とする情報記録層 に確実に焦点引き込み動作をおこなうことが可能となるという効果があ る。 特に、 2群レンズ等によって実現される高開口数 （例えば 0 . 8 5 ) の対物レンズを用いて、 多層記録媒体の再生、 或いは記録再生を行う場 合に有効となる。
また、 焦点制御誤差信号の極性を検知していることで、 対物レンズの 光軸方向の移動によって焦点位置が情報記録層を通過する際に得られる S字カーブ発生回数もわかり、 これによつて記録媒体における情報記録 層の層数が検出できる。
従って、 いわゆるベアディスクなど、 カートリッジに装填されていな い光記録媒体であって、 種別検出孔等が機械的、 或いは光学的に検出で きないものである場合においても、 光記録媒体からの反射光に基づき、 情報記録層の層数を判別することが可能となる。
また、 球面収差補正状態を目的とする情報記録層での光透過保護層 (カバー層） の厚さに合わせた状態に設定してフォーカスサーチを行う 場合、 多層光記録媒体における任意の情報記録層に対して、 より確実に 焦点制御を施すことが可能となる。 さらに併せて、 或る情報記録層への 合焦引き込み後に他の情報記録層へ合焦引き込みを行う動作、 つまり集 光スポットの層間移動についても、 容易且つ確実に実現することが可能 となる。
特に、 2群レンズ等によって実現される高開口数対物レンズを用いて, 2層以上の情報記録層を有する多層光ディスク記録媒体の再生、 或いは 記録再生をおこなう場合に有効であり、 とりわけ、 層間距離が大きい条 件の多層光ディスク記録媒体に対し、 安定な焦点制御引き込み動作を実 現できるものとなる。
また、 目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後におい ' て、 球面収差補正量を、 反射光情報としての再生信号もしくは球面収差 誤差信号に基づいて最適化することで、 記録媒体の製造誤差などに関わ らず、 安定した記録再生を行うことができるようになる。

Claims

請求の範囲
1 . 単一或いは複数の情報記録層を有する記録媒体に対してレーザ光 を照射して情報の記録または再生を行う光記録再生装置において、 所定の開口数とされ、 レーザ光の出力端として配される対物レンズ手 段と、
記録媒体の情報記録層についての光透過保護層の厚みに応じて生じる 球面収差を補正する補正用光学手段と、
上記対物レンズを光軸方向に移送する移送手段と、
上記レーザ光照射による記録媒体からの反射光を検出し、 反射光情報 を出力する反射光検出手段と、
上記反射光情報として発生される焦点制御誤差信号の極性、 及び上記 反射光情報として発生される反射光強度信号のレベルを判別する判別手 段と、
上記補正用光学手段を特定の光透過保護層の厚さに対して最適となる ように設定した状態で、 上記移送手段により上記対物レンズ手段を光軸 方向に移動させ、 上記判別手段による判別情報に基づいて、 焦点引き込 みを行うフォーカス制御手段と、
を備えたことを特徴とする光記録再生装置。
2 . 上記対物レンズ手段は、 開口数が 0 . 8以上であることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の光記録再生装置。
3 . 上記判別手段は、 正の所定レベル、 負の所定レベルの各閾値のそ れぞれと上記焦点制御誤差信号との比較結果を、 上記焦点制御誤差信号 の極性情報として出力することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の 光記録再生装置。
4 . 上記フォーカス制御手段は、 上記移送手段による上記対物レンズ 手段の移動方向と、 上記判別手段で得られる上記焦点制御誤差信号の極 性情報の発生順序に基づいて、 目標とする情報記録層に対する焦点引き 込みを行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光記録再生装置 (
5 . 上記フォーカス制御手段は、 上記移送手段による上記対物レンズ 手段の移動方向と、 上記判別手段で得られる上記焦点制御誤差信号の極 性情報の発生順序及び発生回数に基づいて、 目標とする情報記録層に対 する焦点引き込みを行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光 記録再生装置。
6 . 上記フォ一カス制御手段は、 記録媒体の複数の情報記録層につい ての各光透過保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚 さとして、 上記補正用光学手段の設定を行うことを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載の光記録再生装置。
7 . 上記フォーカス制御手段は、 記録媒体の複数の情報記録層のうち で焦点引き込みの目標とする情報記録層についての光透過保護層の厚さ を、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学手段の設定 を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光記録再生装置。
8 . 複数の情報記録層を有する記録媒体に対して或る情報記録層に焦 点引き込みを行った後、 他の情報記録層に焦点引き込みを行う場合に、 上記フォーカス制御手段は、 上記補正用光学手段を特定の光透過保護 層の厚さに対して最適となるように設定した状態で、 上記移送手段によ り上記対物レンズ手段を光軸方向に移動させ、 上記判別手段による判別 情報に基づいて、 上記他の情報記録層に焦点引き込みを行うことを特徴 とする請求の範囲第 1項に記載の光記録再生装置。
9 . 上記フォーカス制御手段は、 上記他の情報記録層についての光透 過保護層の厚さを、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用 光学手段の設定を行うことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の光記
1 0 . 上記フォーカス制御手段は、 上記或る情報記録層と上記他の情 報記録層についての各光透過保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の光 透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学手段の設定を行うことを特徴 とする請求の範囲第 8項に記載の光記録再生装置。
1 1 . 目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後におい て、 上記補正用光学手段による補正量を、 上記反射光情報としての再生 信号もしくは上記反射光情報としての球面収差誤差信号に基づいて最適 化する最適化手段を、 更に備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の光記録再生装置。
1 2 . 単一或いは複数の情報記録層を有する記録媒体に対してレーザ 光を照射して情報の記録または再生を行う光記録再生装置において、 目 標とする情報記録層に焦点引き込みを行う焦点制御方法として、 記録媒体の情報記録層についての光透過保護層の厚みに応じて生じる 球面収差を補正する補正用光学部を、 特定の光透過保護層の厚さに対し て最適となるように設定し、
所定の開口数とされ、 レーザ光の出力端として配される対物レンズを 光軸方向に移動させながら、 レーザ光照射による記録媒体からの反射光 情報として得られる焦点制御誤差信号の極性、 及び上記反射光情報とし て発生される反射光強度信号のレベルの判別処理を行い、
上記判別処理により得られた判別情報に基づいて、 焦点引き込みを行 うことを特徴とする焦点制御方法。
1 3 . 上記対物レンズは、 開口数が 0 . 8以上であることを特徴とす る請求の範囲第 1 2項に記載の焦点制御方法。
1 4 . 上記焦点制御誤差信号の極性の判別処理は、 正の所定レベル、 負の所定レベルの各閾値のそれぞれと上記焦点制御誤差信号との比較を 行い、 その比較結果を上記焦点制御誤差信号の極性の判別情報とするこ とを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の焦点制御方法。
1 5 . 上記対物レンズの移動方向と、 上記判別処理で得られる上記焦 点制御誤差信号の極性情報の発生順序に基づいて、 目標とする情報記録 層に対する焦点引き込みを行うことを特徴とする請求の範囲第 1 2項に 記載の焦点制御方法。
1 6 . 上記対物レンズの移動方向と、 上記判別処理で得られる上記焦 点制御誤差信号の極性情報の発生順序及び発生回数に基づいて、 目標と する情報記録層に対する焦点引き込みを行うことを特徴とする請求の範 囲第 1 2項に記載の焦点制御方法。
1 7 . 記録媒体の複数の情報記録層についての各光透過保護層の厚さ の略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学 部の設定を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の焦点制御 方法。
1 8 . 記録媒体の複数の情報記録層のうちで焦点引き込みの目標とす る情報記録層についての光透過保護層の厚さを、 上記特定の光透過保護 層の厚さとして、 上記補正用光学部の設定を行うことを特徴とする請求 の範囲第 1 2項に記載の焦点制御方法。
1 9 . 複数の情報記録層を有する記録媒体に対して或る情報記録層に 焦点引き込みを行った後、 他の情報記録層に焦点引き込みを行う場合に 上記補正用光学部を特定の光透過保護層の厚さに対して最適となるよ うに設定した状態で、 上記対物レンズを光軸方向に移動させ、 レーザ光照射による記録媒体からの反射光情報として得られる焦点制 御誤差信号の極性、 及び上記反射光情報として発生される反射光強度信 号のレベルの判別処理を行い、
上記判別処理により得られた判別情報に基づいて、 上記他の情報記録 層に焦点引き込みを行うことを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の 焦点制御方法。
2 0 . 上記他の情報記録層についての光透過保護層の厚さを、 上記特 定の光透過保護層の厚さとして、 上記補正用光学部の設定を行うことを 特徴とする請求の範囲第 1 9項に記載の焦点制御方法。
2 1 . 上記或る情報記録層と上記他の情報記録層についての各光透過 保護層の厚さの略平均値を、 上記特定の光透過保護層の厚さとして、 上 記補正用光学部の設定を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 9項に記 載の焦点制御方法。
2 2 . 目標とする情報記録層に対して焦点引き込みを行った後におい て、 上記補正用光学部による補正量を、 上記反射光情報としての再生信 号もしくは上記反射光情報としての球面収差誤差信号に基づいて最適化 することを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の焦点制御方法。
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