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技術 光学ドライブ装置

出願人 TDK株式会社
発明者 西山哲哉
出願日 2009年12月4日 (11年0ヶ月経過) 出願番号 2009-277063
公開日 2011年6月16日 (9年6ヶ月経過) 公開番号 2011-118999
状態 特許登録済
技術分野 光学的記録再生2(ヘッドの移動) 光ヘッド
主要キーワード 検出順番 最端位置 各合焦点 位置範囲内 層間分離 光学ドライブ装置 所定時間長 対象層
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図面 (20)

課題

層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供する。

解決手段

光学ドライブ装置は、光検出器出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部を備え、光検出器の受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための4分割受光面A1〜D1と、4分割受光面A1〜D1の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面A2〜D2とを含み、信号処理部は、4分割受光面A1〜D1の出力信号から層間指示信号出力用受光面A2〜D2の出力信号を減算することにより層間検出用信号を生成し、層間指示信号出力用受光面A2〜D2のサイズt2,t3は、光ビームが受光面に形成するスポットの直径の5.4倍以下である。

概要

背景

光ディスクの記録または再生を行う際には、光ビーム焦点アクセス対象層に合わせるために、フォーカスサーボが行われる。

フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置は、事前処理として、プルイン信号及びフォーカス誤差信号を用い、層ごとの対物レンズ初期位置を決定するための層判定処理を行う。プルイン信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに極大となり、層間に合っているときに極小となる信号である。フォーカス誤差信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに0となり、それ以外のときに0以外の値を取る信号である(非点収差法)。

層判定処理では、光学ドライブ装置はまず初めに、極小値極大値の間の値をしきい値としてプルイン信号のしきい値判定を行うことにより層認識を行い、層ごとの対物レンズの位置範囲を決定する。そして、層ごとの対物レンズの位置範囲内でフォーカス誤差信号の値がゼロクロスする位置を検出し、各層の対物レンズの初期位置として記憶する。

記録再生を行う際には、光学ドライブ装置はまず初めに、アクセスしようとする記録層(アクセス対象層)について記憶している初期位置に対物レンズを移動させる。そして、プルイン信号のしきい値判定結果がハイとなり、かつフォーカス誤差信号が0となるように、対物レンズの位置を微調整する(フォーカスサーボ)。これにより、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合うことになる。ただし、光ビームの焦点が記録層から十分に遠ざかっていてフォーカス誤差信号が0となっている点では、プルイン信号のしきい値判定結果がローになっている必要がある。微調整は記録再生が行われる間繰り返し行われ、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合った状態(オンフォーカス状態)が維持される。

特許文献1には、フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置の例が開示されている。この例では、多層化された光ディスクにおいて確実に層分離を行うため、プルイン信号PIに代えて層間検出用信号PI’が用いられる。層間検出用信号PI’は、プルイン信号PIから、多層化された光ディスクの層間にピークを有する層間指示信号LIを減算したもので、プルイン信号PIに比べて層間での落ち込みが大きく、より確実に層判定を行うことが可能になる。

概要

層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供する。光学ドライブ装置は、光検出器出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部を備え、光検出器の受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための4分割受光面A1〜D1と、4分割受光面A1〜D1の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面A2〜D2とを含み、信号処理部は、4分割受光面A1〜D1の出力信号から層間指示信号出力用受光面A2〜D2の出力信号を減算することにより層間検出用信号を生成し、層間指示信号出力用受光面A2〜D2のサイズt2,t3は、光ビームが受光面に形成するスポットの直径の5.4倍以下である。

目的

本発明の目的の一つは、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

多層化光ディスク反射した光ビーム非点収差を付与する光学部品を有する光学系と、前記光学部品を通過した前記光ビームの受光量に応じた信号を出力する受光面を有する光検出器と、前記光検出器の出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部とを備え、前記受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための4分割受光面と、前記4分割受光面の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面とを含み、前記信号処理部は、前記4分割受光面の出力信号から前記層間指示信号出力用受光面の出力信号を減算することにより前記層間検出用信号を生成し、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の5.4倍以下であることを特徴とする光学ドライブ装置

請求項2

前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の3.6倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学ドライブ装置。

請求項3

前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の2.4倍以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学ドライブ装置。

請求項4

前記層間指示信号出力用受光面の中心は前記4分割受光面の中心と一致することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。

請求項5

前記層間指示信号出力用受光面は、前記光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、前記4分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。

技術分野

0001

本発明は光学ドライブ装置に関し、特に層判定処理を行う光学ドライブ装置に関する。

背景技術

0002

光ディスクの記録または再生を行う際には、光ビーム焦点アクセス対象層に合わせるために、フォーカスサーボが行われる。

0003

フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置は、事前処理として、プルイン信号及びフォーカス誤差信号を用い、層ごとの対物レンズ初期位置を決定するための層判定処理を行う。プルイン信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに極大となり、層間に合っているときに極小となる信号である。フォーカス誤差信号は、光ビームの焦点が記録層に合っているときに0となり、それ以外のときに0以外の値を取る信号である(非点収差法)。

0004

層判定処理では、光学ドライブ装置はまず初めに、極小値極大値の間の値をしきい値としてプルイン信号のしきい値判定を行うことにより層認識を行い、層ごとの対物レンズの位置範囲を決定する。そして、層ごとの対物レンズの位置範囲内でフォーカス誤差信号の値がゼロクロスする位置を検出し、各層の対物レンズの初期位置として記憶する。

0005

記録再生を行う際には、光学ドライブ装置はまず初めに、アクセスしようとする記録層(アクセス対象層)について記憶している初期位置に対物レンズを移動させる。そして、プルイン信号のしきい値判定結果がハイとなり、かつフォーカス誤差信号が0となるように、対物レンズの位置を微調整する(フォーカスサーボ)。これにより、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合うことになる。ただし、光ビームの焦点が記録層から十分に遠ざかっていてフォーカス誤差信号が0となっている点では、プルイン信号のしきい値判定結果がローになっている必要がある。微調整は記録再生が行われる間繰り返し行われ、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合った状態(オンフォーカス状態)が維持される。

0006

特許文献1には、フォーカスサーボを行う光学ドライブ装置の例が開示されている。この例では、多層化された光ディスクにおいて確実に層分離を行うため、プルイン信号PIに代えて層間検出用信号PI’が用いられる。層間検出用信号PI’は、プルイン信号PIから、多層化された光ディスクの層間にピークを有する層間指示信号LIを減算したもので、プルイン信号PIに比べて層間での落ち込みが大きく、より確実に層判定を行うことが可能になる。

先行技術

0007

特開2009−151840号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、層間検出用信号を用いる場合、フォーカスサーボにおいてもプルイン信号に代えて層間検出用信号を用いることになる。つまり、対物レンズの位置の微調整は、層間検出用信号がハイとなり、かつフォーカス誤差信号が0となるように行われる。

0009

しかしながら、フォーカスサーボにおいてプルイン信号に代えて層間検出用信号を用いる場合、フォーカスサーボができなくなってしまうことがある。すなわち、層間検出用信号の落ち込みの範囲が大きすぎ、光ビームの焦点が記録層に合っているときであっても、層間検出用信号のしきい値判定の結果がローとなってしまうことがある。これでは、フォーカスサーボを行うことができないため、層間検出用信号を用いながらも、確実にフォーカスサーボを行えるようにすることが求められている。

0010

したがって、本発明の目的の一つは、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行える光学ドライブ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

上記目的を達成するための本発明による光学ドライブ装置は、多層化光ディスク反射した光ビームに非点収差を付与する光学部品を有する光学系と、前記光学部品を通過した前記光ビームの受光量に応じた信号を出力する受光面を有する光検出器と、前記光検出器の出力信号に基づいて層間検出用信号を生成し、該層間検出信号に基づいて層判定処理を行う信号処理部とを備え、前記受光面は、非点収差法によるフォーカス誤差信号を生成するための4分割受光面と、前記4分割受光面の周囲に配置された層間指示信号出力用受光面とを含み、前記信号処理部は、前記4分割受光面の出力信号から前記層間指示信号出力用受光面の出力信号を減算することにより前記層間検出用信号を生成し、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の5.4倍以下であることを特徴とする。

0012

本発明によれば、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行えるようになる。

0013

上記光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の3.6倍以下であることとしてもよい。これによれば、スポットの直径の多少の変動に寄らず、相関分離度一定値に保つことが可能になる。

0014

上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面のサイズは、前記光ビームが前記受光面に形成するスポットの直径の2.4倍以上であることとしてもよい。層間指示信号出力用受光面が小さすぎる場合、層間検出用信号に大きな変動が生ずるが、上記光学ドライブ装置によれば、この変動の影響を低減することが可能になる。

0015

上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面の中心は前記4分割受光面の中心と一致することとしてもよい。

0016

上記各光学ドライブ装置において、前記層間指示信号出力用受光面は、前記光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、前記4分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置されることとしてもよい。

発明の効果

0017

本発明によれば、層間検出用信号を用いながらも確実にフォーカスサーボを行えるようになる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の実施の形態による光学ドライブ装置の模式図である。
(a)は、本発明の実施の形態による光ディスクの1つの記録層の平面図である。(b)は、(a)のA−A’線断面図である。
センサレンズによって付与される非点収差の説明図である。
本発明の実施の形態による光検出器の上面図である。(a)及び(b)はそれぞれ、第1の例と第2の例を示している。
本発明の実施の形態による処理部の機能ブロック図である。
本発明の実施の形態によるフォーカス誤差信号及びプルイン信号のシミュレーション結果を示す図である。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=110μm、(b)はt2=120μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=130μm、(b)はt2=140μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=150μm、(b)はt2=160μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=170μm、(b)はt2=180μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=190μm、(b)はt2=200μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=210μm、(b)はt2=220μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=230μm、(b)はt2=240μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=250μm、(b)はt2=260μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=270μm、(b)はt2=280μmの場合を示している。
第1の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt2=290μm、(b)はt2=300μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=110μm、(b)はt3=120μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=130μm、(b)はt3=140μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=150μm、(b)はt3=160μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=170μm、(b)はt3=180μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=190μm、(b)はt3=200μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=210μm、(b)はt3=220μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=230μm、(b)はt3=240μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=250μm、(b)はt3=260μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=270μm、(b)はt3=280μmの場合を示している。
第2の例による受光領域を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。(a)はt3=290μm、(b)はt3=300μmの場合を示している。
図7図26から求められる、t2,t3と層間分離指標の関係を示す図である。

実施例

0019

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

0020

図1は、本発明の第1の実施の形態による光学ドライブ装置1の模式図である。

0021

光学ドライブ装置1は光ディスク11の再生及び記録を行う。光ディスク11としてはCD、DVD、BD等の各種光記録媒体を用いることができるが、本実施の形態では特に、多層膜によって多層化された記録面を有する円盤状の光ディスクを用いる。また、光ディスクには、再生専用型(DVD−ROM、BD−ROMなど。)、追記型(DVD−R、DVD+R、BD−Rなど。)、書換型(DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、BD−REなど。)など、記録方法によって分類されるいくつかの種類があるが、本発明はいずれの型の光ディスクにも適用可能である。

0022

図2(a)は、光ディスク11の1つの記録層の平面図である。図2(b)は、図2(a)のA−A’線におけるこの記録層の断面図を示している。

0023

図2に示すように、記録層には周期的に溝が設けられており、溝の凸部はランドL、凹部はグルーブGと呼ばれる。ただし、溝の凸部と凹部は相対的なものであり、凸部と凹部のいずれをランドLと呼ぶかについては、光ディスク11の表面・裏面のいずれを下とするかによって変わってくる。なお、図2ではランドLとグルーブGを直線的に描いているが、実際には、半径方向にわずかに蛇行ウォブル)している。

0024

図2の例ではランドLが情報書込ラインであり、ランドLに情報を記憶するための符号(ピットまたは記録マーク)Mが設けられる。なお、図2では、符号Mの横幅がランドの幅に比べてかなり小さいように描いているが、これは図面の見易さを優先したためであり、実際の符号Mの横幅はランドの幅より少し小さい程度である。符号Mは、光ビームの照射によって記録又は消去される。光ディスク11の記録層の未記録領域は、この符号Mが記録されていない領域である。一方、記録領域は、符号Mが記録されている領域である。なお、情報書込ラインは、グルーブGに設けられる場合もあれば、ランドLとグルーブGの両方に設けられる場合もある。ここでは、記録層にランドLとグルーブGがある光ディスク11を一例としてあげたが、ROMのように、記録層にランドLとグルーブGがない光ディスクでもよいし、記録層の材料(無機材料ホログラムなどの有機材料)や層構造、形状などにも限定されない。また、サーボ専用層が設けられ、記録層にはランドLとグルーブGをもたない多層ディスクでもよい。

0025

図1に戻る。図1に示すように、光学ドライブ装置1は、レーザ光源2、光学系3、光検出器6、及び処理部7を備えて構成される。これらのうち、レーザ光源2、光学系3、及び光検出器6は光ピックアップを構成する。

0026

光学系3は、回折格子21、ビームスプリッタ22、コリメータレンズ23、1/4波長板24、センサレンズ(シリンドリカルレンズ)25、対物レンズ4、及びアクチュエータ5を有している。光学系3は、レーザ光源2が発した光ビームを光ディスク11に導く往路光学系として機能するとともに、光ディスク11からの戻りビームを光検出器6に導く復路光学系としても機能する。

0027

まず、往路光学系では、回折格子21は、レーザ光源2が発した光ビームを3ビーム(0次回折光及び±1次回折光)に分解しP偏光としてビームスプリッタ22に入射させる。ビームスプリッタ22は、入射されたP偏光を反射して、その進路を光ディスク11方向に折り曲げる。コリメータレンズ23は、ビームスプリッタ22から入射される光ビームを平行光とする。1/4波長板24は、コリメータレンズ23を通過した光ビームを円偏光とする。1/4波長板24を通過した光ビームは対物レンズ4に入射する。

0028

対物レンズ4は、1/4波長板24から入射される光ビーム(平行光状態の光ビーム)を光ディスク11上に集光させるとともに、光ディスク11の記録面で反射してきた戻り光ビームを平行光に戻す。この戻り光ビームは記録面のランド・グループ回折されており、0次回折光及び±1次回折光に分解されている。この0次回折光及び±1次回折光は、回折格子21により生ずる0次回折光及び±1次回折光とは異なるもので、紛らわしいので、以下では回折格子21により分解された0次回折光,+1次回折光,−1次回折光をそれぞれメインビームMB,サブビームSB1,サブビームSB2と称し、0次回折光及び±1次回折光という場合には記録面のランド・グループでの回折によって生じた回折光を指すことにする。メインビームMB,サブビームSB1,サブビームSB2は、それぞれ独立して反射光を生ずる。

0029

アクチュエータ5は、処理部7から入力される制御信号コントロール電圧)に応じて、対物レンズ4の位置及び姿勢の制御を行う。アクチュエータ5は3軸構成とされており、対物レンズ4を光ディスク11の記録面に垂直な方向(フォーカスサーボ)と水平な方向(トラッキングサーボ)に直線移動させる他、光ディスク11の記録面(特にラジアル方向)に対して回転させる機能(チルトサーボ)も有する。対物レンズ4が光ディスク11の記録面に対して回転すると、光ディスク11への光ビームの入射角が変化する。

0030

復路光学系では、対物レンズ4を通過し、1/4波長板24を往復することによりS偏光となった光ビームがコリメータレンズ23に入射する。コリメータレンズ23を通過した光ビームは、集光しつつビームスプリッタ22に入射する。ビームスプリッタ22は、入射してきた光ビームを透過してセンサレンズ25(シリンドリカルレンズ)に入射させる。センサレンズ25は、ビームスプリッタ22から入射された光ビームに非点収差を付与する光学部品である。非点収差を付与された光ビームは光検出器6に入射する。

0031

図3はセンサレンズ25によって付与される非点収差の説明図である。同図に示すように、センサレンズ25は一方方向(同図MY軸方向=子線方向。)にのみレンズ効果を有している。そのため、コリメータレンズ23(図1)とセンサレンズ25によって構成される光学系の焦点の位置は、MY軸方向と、MY軸方向に垂直な方向であるMX軸方向(母線方向)とで異なっている(図3に示すMY軸焦点とMX軸焦点)。なお、MY軸方向とMX軸方向の光ビームの長さが等しい点を合焦点と称する。

0032

光学ドライブ装置1では、焦点を合わせようとする層(アクセス対象層)で反射した光ビーム(信号光)の合掌点がちょうど光検出器6上に位置するようにするための、対物レンズ4の位置制御が行われる(フォーカスサーボ)。逆に言えば、アクセス対象層以外の層で反射した光ビーム(迷光)の合掌点は光検出器6上に位置しないこととなり、迷光が光検出器6上に形成するスポット(迷光スポット)は、信号光が光検出器6上に形成するスポット(信号光スポット)に比べ、MY軸方向とMX軸方向の少なくとも一方に広がった形状を有することとなる。

0033

図1に戻る。光検出器6は、光学系3から出射される戻り光ビームの光路に交差する平面上に設置され、複数の受光領域に分割されている。そして、受光領域ごとに、その受光量(光ビームの強度を受光面で面積分して得られる値)に応じた振幅を有する信号を出力する。光検出器6の詳細については後述する。

0034

処理部7は、一例として多チャンネル分のアナログ信号デジタルデータに変換するA/D変換機能を備えたDSP(Digital Signal Processor)で構成される。処理部7は、光検出器6の出力信号を受け付けてフォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’を生成し、層判定処理及びフォーカスサーボを行う。処理部7の処理の詳細についても後述する。

0035

なお、本発明とは直接関係しないが、処理部7は、光ビームの焦点をトラック上に合わせるためのトラッキングサーボも行う。上述したサブビームSB1,SB2は、いわゆる差動プッシュプル法によりトラッキングサーボを行う際に用いられる信号である。尚、本発明は回折格子21を用いない、1ビーム法の場合にも適用される。

0036

CPU8はコンピュータDVDレコーダー等に内臓される処理装置であり、図示しないインターフェイスを介し、処理部7に対して再生又は書き込みのいずれか一方を指示するとともに光ディスク11上のアクセス位置を特定するための指示信号を送信する。この指示信号を受信した処理部7は、対物レンズ4を制御し、光ディスク11の表面に平行に移動させることによりオントラック状態を実現する(トラッキングサーボ)。オントラック状態になると、CPU8は処理部7が生成するRF信号RFをデータ信号として取得する。

0037

次に、光検出器6の構成の詳細及び処理部7の処理の詳細について説明する。

0038

図4(a)及び図4(b)は、本実施の形態による光検出器6の上面図である。図4(a)及び図4(b)はそれぞれ、第1の例と第2の例を示している。図4(a)は、4層のディスクにおいて、L2層(後述)にアクセスして光ビームの焦点が合っている時の図であり、アクセス対象層で反射したメインビームMBの反射光により生ずる信号光スポットSと、アクセス対象層以外の記録層で反射したメインビームMBの反射光により生ずる迷光スポットM1,M2,M3を示している。図4(b)には、アクセス対象層に光ビームの焦点が合っている状態から、対物レンズの移動により、光ビームの焦点位置が遠ざかっていく時の信号光スポットの様子を示している。信号光スポットS1はフォーカス誤差信号が極大となる時の図であり、信号光スポットS2、S3、S4はS1の状態から光ビームの焦点位置が遠ざかっていく時の図である。図中に示すX,Y方向はそれぞれ、光ディスク接線方向,光ディスク半径方向に対応している。

0039

図4(a)及び図4(b)に示すように、光検出器6は、それぞれ所定サイズの正方形の受光面を有する4つの受光領域A1〜D1を、A1〜D1の順で正方形状に配置してなる4分割受光面を備えている。この4分割受光面は、信号光スポットSが中央に重なる位置に配置される。4分割受光面のサイズ(正方形の一辺の長さ)t1は、信号光スポットSの直径dの2倍程度とすることが好ましい。一例としてd=50μmである場合、t1=100μmとすることが好ましい。受光領域A1〜D1はそれぞれ、受光量に応じた振幅を有する信号IA1〜ID1を出力する。ここで、信号IA1〜ID1は、図示されていない電流-電圧変換アンプにより変換された、電圧信号とする。以下の説明でも同様である。

0040

光検出器6はさらに、図4(a)及び図4(b)に示すように、上記4分割受光面の周囲に配置された受光領域A2〜D2を備えている。受光領域A2〜D2は層間指示信号出力用受光面であり、それぞれ受光量に応じた振幅を有する信号IA2〜ID2を出力する。出力信号IA2〜ID2は、多層化光ディスクの層間にピークを有する層間指示信号を構成する。

0041

受光領域A2〜D2は、図4(b)に示すように、少なくとも、光ビームのスポットが焦点位置の移動に応じて次第に大きくなり、4分割受光面からはみ出すとき、最初にはみ出す部分を受光できる位置に配置される。

0042

図4(b)に示した迷光スポットM3〜M5は、焦点位置の移動に応じて次第に大きくなるスポットを表している。迷光スポットM3が4分割受光面の外周と接する点P(4箇所)は、上記「最初にはみ出す部分」に相当する。また、焦点位置の移動方向に応じて迷光スポットの伸長する方向は異なるため、X方向の中心線を挟んで点Pと線対称な位置にある点Q(4箇所)も、「最初にはみ出す部分」に相当する。第1の例と第2の例のいずれにおいても、受光領域A2〜D2は、これら点P,Qと接する位置に特に形成されている。

0043

図4(a)に示した第1の例では、受光領域A2〜D2の外周は、4分割受光面を等方的に拡大した形状の正方形となっている。この正方形の中心(層間指示信号出力用受光面の中心)は、4分割受光面の中心と一致している。また、受光領域A2〜D2の内周は4分割受光面の外周に一致している。第1の例による受光領域A2〜D2の外形のサイズ(正方形の一辺の長さ)t2は、信号光スポットSの直径dの4.6倍以下(t2≦4.6d)とすることが好ましい。このサイズt2については、後に詳しく説明する。

0044

図4(b)に示した第2の例では、受光領域A2〜D2は、第1の例による受光領域A2〜D2と比べると、4隅が欠けた形状となっている。これは、上述した「最初にはみ出す部分」のみを、より効率的に受光できるようにしたものである。ただし、第2の例による層間指示信号出力用受光面の中心も、4分割受光面の中心と一致している。第2の例による受光領域A2〜D2の外形のサイズ(欠けた4隅を補って得られる正方形の一辺の長さ)t3は、信号光スポットSの直径dの5.4倍以下(t3≦5.4d)とすることが好ましい。このサイズt3についても、後に詳しく説明する。

0045

図5は、処理部7の機能ブロック図である。図5に示すように、処理部7は機能的にフォーカス誤差信号生成部71、層間検出用信号生成部72、焦点制御部73、記憶部74を含んで構成される。

0046

フォーカス誤差信号生成部71は、光検出器6の4分割受光面から出力信号IA1〜ID1の入力を受け付け、次の式(1)によりフォーカス誤差信号FEを生成する。
FE=(IA1+IC1)−(IB1+ID1) ・・・(1)

0047

層間検出用信号生成部72は、光検出器6の4分割受光面から出力信号IA1〜ID1の入力を受け付けるとともに、同じく光検出器6の層間指示信号出力用受光面から出力信号IA2〜ID2の入力を受け付ける。そして、出力信号IA1〜ID1を用い、次の式(2)によりプルイン信号PIを生成するとともに、出力信号IA2〜ID2を用い、次の式(3)により層間指示信号LIを生成する。そして、生成したこれらの信号を用いて式(5)の減算処理を行い、層間検出用信号PI’を生成する。なお、定数kは予め設定される。
PI=IA1+IB1+IC1+ID1 ・・・(2)
LI=IA2+IB2+IC2+ID2 ・・・(3)
PI’=PI−k×LI ・・・(4)

0048

焦点制御部73は、フォーカス誤差信号生成部71によって生成されたフォーカス誤差信号FEと、層間検出用信号生成部72によって生成された層間検出用信号PI’とに基づいて焦点制御(フォーカスサーボ)を行う。以下、焦点制御部73の処理について詳細に説明する。

0049

焦点制御部73の処理には、対物レンズ4の位置と層番号との対応付けを学習するための学習モードと、実際に再生や書き込みを行う際の再生記録モードとがある。以下では、それぞれについて説明する。

0050

まず学習モードでは、焦点制御部73は、制御信号により対物レンズ4を一方の最端位置から一定速度で移動させつつ、層間検出用信号PI’と第1の所定値とを比較する。層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回ったら、そこに記録層があると判定し、フォーカス誤差信号FEと第2の所定値との比較を開始する。その後、フォーカス誤差信号FEが第2の所定値を上回ったら計時を開始し、次にフォーカス誤差信号FEが第2の所定値を下回るまでの時間を測定する。そして、測定時間が所定時間長を上回った場合、焦点制御部73は、そこに記録層があることを検出し、さらに対物レンズ4を移動させてフォーカス誤差信号FEがゼロクロスしたときの対物レンズの位置を合焦点と判定する。その後、光ビームの焦点位置が遠ざかっていくと、層間検出用信号PI’が第1の所定値を下回り、次の記録層に近づくと上記と同様に制御が行われていく。このように、まず、層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回って、ハイとなる数により記録層の層数を認識し、ハイとなる期間から、光ビームの記録層における合焦点を含めて各々の記録層の位置範囲を記憶する。

0051

仮に、記録層の層間分離が不十分で、層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回って、ハイとなる期間に複数のフォーカス誤差信号FEのゼロクロス点がある場合は、一つの記録層に複数のゼロクロス点があると判断され、所望の記録層にアクセスすることができなくなる。また、ノイズなどにより、記録層がないところに、層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回って、ハイとなる期間が生じると、フォーカス誤差信号FEがゼロとなる点がある場合はそこを記録層とみなしてしまい、焦点制御(フォーカスサーボ)を行うことになり、また、フォーカス誤差信号FEがゼロとなる点がない場合はフォーカス誤差信号FEがゼロとなるように制御がかかるが、ゼロ点がないため、正しく制御できなくなる。即ち、層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回って、ハイとなる期間とフォーカス誤差信号FEのゼロクロス点が一対一で対応して初めて層認識が正しく行われる。

0052

学習モードでは、以上の処理を対物レンズ4の一方の最端位置から他方の最端位置まで行い、検出された各合焦点について、検出時の対物レンズの位置と合焦点の検出順番号(層番号)とを対応付けて記憶部74に記憶させる(層認識)。表1は記憶部74の記憶内容の例を示している。なお、表中の具体的な数値は、後掲の図6図26に示した例から採用しているものであり、1つの例である。ここでは、フォーカス誤差信号FEがゼロクロスする合焦点まで学習させているが、層間検出用信号PI’が第1の所定値を上回って、ハイとなる期間のみを記憶させるだけでもよい。

0053

0054

次に記録再生モードでは、焦点制御部73はまず、CPU8から入力される指示信号により、アクセスすべき層の層番号を取得する。そして、取得した層番号に対応する対物レンズ位置を記憶部74から取得し、その位置まで対物レンズ4を移動させる。そして、その付近において、制御信号により対物レンズ4を一定速度で移動させつつ、第3の所定値をしきい値とする層間検出用信号PI’のしきい値判定を行うとともに、フォーカス誤差信号FEが0となる対物レンズ位置の検索を行う。そして、層間検出用信号PI’が第3の所定値を上回り、かつ学習モード時と同様に、フォーカス誤差信号FEが0となる位置に、対物レンズ4の位置を微調整する(フォーカスサーボ)。これにより、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合うことになる。この微調整は記録再生が行われる間繰り返し行われ、光ビームの焦点位置がアクセス対象層に合った状態(オンフォーカス状態)が維持される。

0055

ここでは、予め学習を行い、記憶部74から情報を取得することを前提としたが、学習をしないで、対象層にアクセスする度に層認識を行い、層間検出用信号PI’のしきい値判定結果とフォーカス誤差信号FEを用いてフォーカス制御することとしてもよい。

0056

次に、層間指示信号出力用受光面である受光領域A2〜D2の好ましいサイズについて、詳しく説明する。

0057

図6は、フォーカス誤差信号FE及びプルイン信号PIのシミュレーション結果を示す図である。図7図16は、図4(a)に示した第1の例による受光領域A2〜D2を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。図17図26は、図4(b)に示した第2の例による受光領域A2〜D2を用いた場合の、フォーカス誤差信号FE及び層間検出用信号PI’のシミュレーション結果を示す図である。各図の横軸は、焦点距離(対物レンズ4の位置)(μm)であり、縦軸は各信号の振幅(V)である。また、各図の信号を算出するにあたっては、光学系3の光学倍率を15倍とし、信号光スポットの直径dが50μmとなるようにした。また、層間検出用信号PI’は、t2=110μm〜300μmまで10μm刻みで算出した。

0058

図6図26の各図において、記録層への合焦点に相当する焦点距離は、フォーカス誤差信号FEがプラス側からマイナス側にゼロクロスする点、すなわち約1735μm、約1745μm、約1759μm、約1765μmの各点である。以下、各焦点距離に対応する記録層を、順にL0層、L1層、L2層、L3層と称する。本シミュレーションにおける式(4)のkの値は、層間検出用信号PI’ごとに、L2層とL3層の間の極小値がちょうど0となるように決定している。

0059

また、フォーカスサーボの際、層間検出用信号PI’のしきい値判定に用いるしきい値(上述した第3の所定値)は0.5(V)とした。このしきい値は、層間検出用信号PI’の極小値よりは大きいが、あまり大きくしすぎると、層間検出用信号PI’が第3の所定値を上回った範囲内に、フォーカス誤差信号FEがゼロクロスする点が含まれなくなるため、できる限り小さくした方がよい。図7図26の各図には、便宜的にこのしきい値判定の結果も示している。判定結果「0」は、層間検出用信号PI’が第3の所定値より小さいことを示し、「1」は、層間検出用信号PI’が第3の所定値以上であることを示している。

0060

まず、図6に示すように、この例におけるプルイン信号PIは、層間での落ち込みが小さい。したがって、確実に層認識及びフォーカスサーボを行うためには、層間検出用信号PI’を用いることが適当である。

0061

次に、図7図26から理解されるように、受光領域A2〜D2のサイズt2,t3が大きいほど、層間検出用信号PI’のしきい値判定の結果が「1」となる区間が短くなる。そして、図7図16に示す第1の例では、t2が230μmより大きいと、L2層(約1745μm)に相当する焦点距離において、層間検出用信号PI’が「0」となってしまう。上述したように、フォーカスサーボの判定条件には層間検出用信号PI’が第3の所定値を上回ることが含まれるため、t2が230μmより大きい場合、L2層に焦点を合わせることができなくなる。したがって、第1の例では、t2は230μm(信号光スポットの直径d=50μmの4.6倍)以下とすることが好ましいことになる。

0062

一方、図17図26に示す第2の例では、t3が270μmより大きいと、L2層(約1745μm)に相当する焦点距離において、層間検出用信号PI’が「0」となってしまう。したがって、第2の例では、t3は270μm(信号光スポットの直径d=50μmの5.4倍)以下とすることが好ましいことになる。

0063

また、好適に層認識を行うためには、層間検出用信号PI’の層間での落ち込みができるだけ大きいことが好ましく、これによってもt2,t3の好ましい値が求められる。層間検出用信号PI’の層間での落ち込みの大きさは、L2層とL3層の間における層間検出用信号PI’の極小値(=0)と、L2層付近での層間検出用信号PI’の極大値との差分(層間分離指標)によって評価することができるので、以下、層間分離指標を用いて説明する。

0064

図27は、図7図26から求められる、t2,t3と層間分離指標の関係を示す図である。ただし、第1及び第2の例ともに、t2,t3が300μmより大きい場合についてもプロットしている。同図に示すように、層間分離指標はt2,t3が小さいほど大きくなるが、ある程度以上大きくなると飽和する。飽和領域内のt2,t3の最大値は、いずれも概ね180μmである。したがって、好適に層認識を行うために層間検出用信号PI’の層間での落ち込みを確保する観点からは、t2,t3は180μm(信号光スポットの直径d=50μmの3.6倍)以下とすることが好ましい。

0065

t2,t3が180μmより大きくなってくると、t2,t3の変化による層間分離指標の変化が大きくなってくる。これは、光学倍率やディスクの反射率変動などの要因によって層間分離指標が大きく変化することを意味しており、その結果、層間検出用信号PI’のしきい値判定の結果に影響を与えて、層認識ができなくなる可能性がある。よって、安定的に層認識が行えるように、受光領域A2〜D2のサイズは層間分離指標の値が大きく、変化が少なくなるようなサイズにすることが好ましい。

0066

また、図7(a)、図7(b)、図17(a)、及び図17(b)から理解されるように、t2,t3が120μm未満である場合、層間検出用信号PI’が記録層がないところでも極大値をもつようになり、変動が大きくなってしまっている。これは、受光領域A2〜D2が小さすぎることを意味している。この場合、記録層がないところでも層間検出用信号PI’のしきい値判定結果がハイとなるため、層数の判定を誤ってしまい、正しく層認識ができなくなる。したがって、t2,t3は120μm(信号光スポットの直径d=50μmの2.4倍)以上であることが好ましい。

0067

以上をまとめると、第1の例における受光領域A2〜D2のサイズt2は、信号光スポットの直径の5.4倍以下であることが好ましく、信号光スポットの直径の3.6倍以下であることがより好ましい。また、サイズt2は、信号光スポットの直径の2.4倍以上であることが好ましい。

0068

また、第2の例における受光領域A2〜D2のサイズt3は、信号光スポットの直径の5.4倍以下であることが好ましく、信号光スポットの直径の3.6倍以下であることがより好ましい。また、サイズt3は、信号光スポットの直径の2.4倍以上であることが好ましい。

0069

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。例えば、受光領域A2〜D2において、対角成分である(A2,C2)と(B2,D2)のうち、A2とB2のみを配置するようにしてもよい。

0070

1光学ドライブ装置
2レーザ光源
3光学系
4対物レンズ
5アクチュエータ
6光検出器
7 処理部
11光ディスク
21回折格子
22ビームスプリッタ
23コリメータレンズ
24 1/4波長板
25センサレンズ
71フォーカス誤差信号生成部
72層間検出用信号生成部
73焦点制御部
74 記憶部
A1〜D1受光領域(4分割受光面)
A2〜D2 受光領域(層間指示信号出力用受光面)

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