JP2006309858A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層方向に複数の記録層を有する光ディスクに対し、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボを掛けながら、フォーカスエラー信号に対する迷光の影響を簡易かつ効果的に解消できる光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 フォーカスサーボ引き込み時には非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用い、サーボ引き込みがなされた後は、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いたフォーカスサーボに切り替える。図４に示すように、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号には迷光による影響が現れない。よって、かかるフォーカスエラー信号を用いることにより、フォーカスサーボの引き込みを円滑に行うことができ、その後、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いるよう切り替えることにより、安定したサーボ動作を実現できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光ディスク装置に関し、特に、積層方向に複数の記録層を有する光ディスクに対し差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボを掛ける際に用いて好適なものである。

フォーカスエラー信号の生成手法として古くから非点収差法が用いられている。

しかし、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）や次世代ＤＶＤ等、グルーブを有する光ディスクに対し非点収差法を用いると、グルーブからの信号成分がフォーカスエラー信号に漏れ込むことに起因して、フォーカスエラー信号のゼロクロス位置とオンフォーカス位置の間にずれが生じるとの問題が起こる。

かかる問題は、３ビームを用いた差動非点収差法を用いることにより解消される。

図５は、差動非点収差法に用いられるセンサパターンと信号生成手法を示す図である。半導体レーザからのレーザ光は回折格子を用いて３ビームに分割されディスクに照射される。ディスクからの反射光のうち、メインビーム（０次光）に対する反射光は、センサＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成される４分割センサによって受光され、２つのサブビーム（±１次光）に対する反射光はそれぞれ、センサＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈから構成される４分割センサと、センサＩ、Ｊ、Ｋ、Ｌから構成される４分割センサによって受光される。各センサからの信号をＡ〜Ｌとすると、差動非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥは、同図下段に示す如く、ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＋ｋ｛（Ｅ＋Ｇ＋Ｉ＋Ｋ）−（Ｆ＋Ｈ＋Ｊ＋Ｌ）｝を演算して生成される。

このようにしてフォーカスエラー信号を生成すると、グルーブからの信号成分による影響が、サブビームによる信号の加算、すなわち、ｋ｛（Ｅ＋Ｇ＋Ｉ＋Ｋ）−（Ｆ＋Ｈ＋Ｊ＋Ｌ）｝の加算によってキャンセルされる。これにより、フォーカスエラー信号のゼロクロス位置とオンフォーカス位置の間のずれが解消される。

しかし、かかる差動非点収差法を、積層方向に複数の記録層を有する光ディスクに用いると、レーザ光の収束対象でない他の記録層からの迷光がサブビーム受光用のセンサに漏れ込むことに起因して、フォーカスエラー信号に乱れが生じる。

図５に示された迷光は、メインビームが他の記録層によって反射され、光センサ上に導かれたものである。このため、この迷光の強度は、同図のメインビームの強度に対しては十分に小さいが、サブビームの強度に対して、センサ出力に影響を与える程度まで接近するものとなる。サブビームの強度は、通常、メインビームの強度の１０〜２０分の１程度に設定される。よって、図５のようにメインビームに対する迷光がサブビーム受光用のセンサに掛かると、サブビーム受光用センサからの出力は、迷光の入射によって大きな影響を受けてしまう。

差動非点収差法においては、上記算出式に従ってフォーカスエラー信号が生成されるため、理論上、迷光による影響は、ｋ｛（Ｅ＋Ｇ＋Ｉ＋Ｋ）−（Ｆ＋Ｈ＋Ｊ＋Ｌ）｝の加算によってキャンセルされる筈である。しかし、実際にその影響を検証してみると、フォーカスエラー信号に乱れが生じ、また、その発生の仕方や大きさも、装置毎にまちまちとなっている。

図６は、次世代ＤＶＤの一つであるブルーレイディスクについて迷光による影響を検証したときの検証結果である。ここでは、積層方向に２層の記録層が配された２層ディスクに対して検証が行われている。なお、対物レンズの開口数は0.85である。

同図に示すように、対物レンズを２つの記録層間でフォーカス方向に移動させると、各層に対するＳカーブの他に、各層間の期間において、Ｓカーブに似た波形が現れる。この波形は、フォーカスサーボの引き込み時や層間ジャンプ時に悪影響を及ぼす。つまり、１層目に対するＳカーブと２層目に対するＳカーブの切れ目を装置側で判別し難くなるため、フォーカスサーボの引き込みを円滑に行い得なくなる。層間ジャンプ時にも同様の問題が生じる。

これに対し、サブビーム受光用センサを迷光が掛からない位置に配置し（特許文献１）、あるいは、逆に、センサピッチを狭くしてサブビーム受光用センサに入射する迷光の差を小さくする方法（特許文献２）を採ることもできる。しかし、この場合には、センサパターンの設計に制約が生じ、また、センサ形状の大型化やセンサパターンの複雑化を招くとの問題が生じる。この他、特許文献３、４に示すようにピンホールによって迷光を除去する方法も採り得るが、こうすると、ピンホールの配置に起因して、ピックアップの光学系が複雑化および大型化するとの問題が生じる。
ＷＯ９６／２０４７３（特願平８−５２０３７４号） 特開２００３−６７９４９号 特開平８−１８５６４０号 特開平９−３２００８４号

そこで、本発明は、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボを掛けながら、迷光による影響を簡易に解消し得る光ディスク装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、光ディスク装置において、非点収差法に基づいてフォーカスエラー信号を生成する第１の信号生成手段と、差動非点収差法に基づいてフォーカスエラー信号を生成する第２の信号生成手段と、前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えるフォーカスサーボ手段とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ディスク装置において、前記レーザ光の入射方向に複数配された記録層のうち一の記録層にフォーカスサーボを掛けるとき、前記フォーカスサーボ手段は、前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいて該記録層に対するフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えて、該記録層に対するフォーカスサーボを行うことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ディスク装置において、光ピックアップから出射されるレーザ光の収束位置をディスク中の第１の記録層からこの記録層に対して前記レーザ光の光軸方向にシフトした第２の記録層へと移動させるとき、前記フォーカスサーボ手段は、前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいて前記第２の記録層に対するフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えて、前記第２の記録層に対するフォーカスサーボを行うことを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスサーボ引き込み時には非点収差法に基づくフォーカスエラー信号が用いられ、サーボ引き込みがなされた後に、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いたフォーカスサーボに切り替えられる。フォーカスサーボ引き込み時において非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いることにより、フォーカスサーボの引き込み動作を円滑に行うことができる。また、その後は、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボが掛けられるため、安定したフォーカスサーボ動作を実現することができる。

図４は、図６の場合と同様の条件にてフォーカスエラー信号の状態を検証したものである。同図に示す如く、非点収差法を用いる場合には、第１層目と第２層目の間の期間にＳカーブに似た波形は発生しない。よって、本発明の如く、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボの引き込みを行うと、フォーカスサーボの引き込み動作を円滑に行うことができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、青色／赤色／赤外波長のレーザ光を用いる、次世代ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ対応の光ディスク装置が示されている。また、本実施の形態では、記録系の構成は省略され、再生系の構成のみが示されている。なお、本実施の形態では、積層方向に複数の記録層を有する次世代ＤＶＤおよびＤＶＤが装着可能となっている。

図１に、実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す。

図示の如く、光ディスク装置は、光ピックアップ１０と、信号生成回路２０と、ＡＣＴ（アクチュエータ）駆動回路３０と、ＬＤ（レーザダイオード）駆動回路４０と、モータ駆動回路５０と、スピンドルモータ６０と、コントロール回路７０を備えている。

光ピックアップ１０は、青色／赤色／赤外波長のレーザ光を出射する半導体レーザと、各波長のレーザ光を対物レンズに導く光学系と、対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、ディスクからの反射光を受光して電気信号を出力する光検出器を備えている。光検出器は、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラキングエラー信号等の各種信号を生成するためのセンサパターンを有している。なお、光学系の構成については、追って図２を参照しながら詳述する。

信号生成回路２０は、光ピックアップ１０内の光検出器から入力された電気信号を演算処理して、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラキングエラー信号等の各種信号を生成しコントロール回路７０に出力する。

ＡＣＴ駆動回路３０は、コントロール回路７０にて生成されたフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号をもとに駆動信号を生成し、これらを、光ピックアップ１０内の対物レンズアクチュエータに出力する。

ＬＤ駆動回路４０は、コントロール回路７０から入力される制御信号に応じて、光ピックアップ１０内の半導体レーザを駆動し、光ピックアップ１０から青色／赤色／赤外波長の何れかのレーザ光を出射させる。

モータ駆動回路５０は、コントロール回路７０から入力される制御信号に応じて、ディスク駆動用のスピンドルモータ６０を駆動し、ディスクを所定速度にて回転させる。

コントロール回路７０は、信号生成回路２０から入力されたＲＦ信号を処理して再生データを生成し後段回路に出力する。また、信号生成回路２０から入力されたフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を処理してフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成しＡＣＴ駆動回路３０に出力する。また、信号生成回路２０から入力されたウォブル信号や同期信号を処理してモータサーボ信号を生成しモータ駆動回路５０に出力する。さらに、装着されたディスクに応じた波長のレーザ光を出射させる制御信号をＬＤ駆動回路４０に出力する。

この他、コントロール回路７０は、フォーカスサーボ引き込み動作時および層間ジャンプ時に、後述の処理フローに応じた制御信号をＡＣＴ駆動回路３０、ＬＤ駆動回路４０、モータ駆動回路５０に出力する。

図２は、光ピックアップ１０の光学系を示す図である。

赤外ＬＤ（Laser Diode）１０１から出射された赤外波長のレーザ光は、回折格子１０２にて３ビームとされた後、赤色レーザ系と赤外レーザ系の光学倍率を調整するダイバージェントレンズ１０３を通過し、その一部がＢＳ（ビームスプリッタ）１０６にて反射される。赤色ＬＤ（Laser Diode）１０４から出射された赤色波長のレーザ光は、回折格子１０５にて３ビームとされた後、その一部がＢＳ（ビームスプリッタ）１０６を透過する。これらのレーザ光は、コリメートレンズ１０７にて平行光とされた後、ＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０８にて反射され、ＢＳ（青色波長のレーザ光のみに作用する波長選択性の偏光ビームスプリッタ）１１２を透過する。そして、エキスパンダー１１３に入射される。

青色ＬＤ（Laser Diode）１０９から出射された青色波長のレーザ光は、回折格子１１０にて３ビームとされた後、コリメートレンズ１１１にて平行光とされ、ＢＳ１１２に入射される。そして、ＢＳ１１２にて全反射され、エキスパンダー１１３に入射される。

このようにしてエキスパンダー１１３に入射された赤外、赤色および青色波長のレーザ光は、ここで、ビームの拡散状態ないし波面状態が調整された後、ミラー１１４によって反射される。そして、λ／４板１１５によって円偏光に変換された後、対物レンズ１１６によって、ディスク上に収束される。

ディスクから反射された各波長のレーザ光は、λ／４板１１５によって、ディスク入射時の偏光面に対し直交する直線偏光に変換された後、ディスク入射時の光路を逆行し、ＢＳ１１２およびＢＳ１０８を透過し、ダイクロイックミラー１１７に入射される。そして、赤外と赤色波長のレーザ光は、ダイクロイックミラー１１７により反射され、収束レンズ１１８を介して光検出器１１９上に収束される。青色波長のレーザ光は、ダイクロイックミラー１１７を透過した後、収束レンズ１２０を介して光検出器１２１上に収束される。

収束レンズ１１８、１２０は、各波長のレーザ光に非点収差を導入する。また、光検出器１１９、１２１は、図５に示すようなセンサパターンを有し、回折格子１０２、１１０にて３ビームに分割された各波長のメインビーム（０次光）およびサブビーム（±１次光）をそれぞれ対応する４分割センサにて受光する。

図１に示す信号生成回路２０は、光検出器１１９、１２１からの信号をもとに図５の下段に示す演算処理を実行し、２種類のフォーカスエラー信号を生成する。また、メインビームを受光する４分割センサからの信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを加算してＳＵＭ信号を生成し、これを再生ＲＦ信号としてコントローラ７０に出力する。さらに、所定の手法に従ってトラッキングエラー信号を生成し、これをコントローラ７０に出力する。トラッキングエラー信号の生成において図５に示すセンサパターンによる信号Ａ〜Ｌで足りなければ、それに応じたセンサーパターンが光検出器１１９、１２１に追加される。なお、トラッキングエラー信号の生成方法については、本発明の要旨ではないので、ここでは説明を省略する。

図３に、フォーカスサーボ引き込み時の処理フローチャートと、層間ジャンプ時の処理フローチャートを示す。

まず、図３（ａ）を参照して、フォーカスサーボの引き込み時の処理について説明する。なお、同図の処理フローは、積層方向に複数の記録層を有するディスクが装着されたときのものである。記録層が一つのみのディスクが装着されたときの処理は従前周知の処理フローに従って行われる。

フォーカスサーボの引き込み処理が開始されると、ディスクが所定の速度にて回転され（Ｓ１０１）、当該ディスクに対応する波長のＬＤ（Laser Diode）が点灯される（Ｓ１０２）。そして、エキスパンダー１１３が当該波長に応じた状態に調整された後、対物レンズがディスク面方向に向かって駆動され、フォーカスサーチが開始される。かかるフォーカスサーチでは、信号生成回路２０にて生成されたフォーカスエラー信号のうち、非点収差法に従うフォーカスエラー信号が用いられる（Ｓ１０３）。そして、引き込み対象の記録層に対応したＳカーブが検出されたかが判別され（Ｓ１０４）、検出されれば、たとえばこのＳカーブのゼロクロス位置にて、フォーカスサーボがＯＮとされる（Ｓ１０５）。ここでも引き続き、非点収差法に従うフォーカスエラー信号が用いられる。

なお、Ｓ１０４の処理は、たとえば、フォーカスサーチ開始後に出現するＳカーブの数をカウントすることにより行われる。すなわち、基板表面からみて最初に現れる記録層にレーザ光を収束させる場合には、１つ目のＳカーブが検出されたかが判別される。

このようにして、フォーカスサーボがＯＮされると、非点収差法に従うフォーカスエラー信号のゼロクロス位置に対物レンズの位置が収束される。その後、フォーカスサーボに用いるフォーカスエラー信号が非点収差法に基づくフォーカスエラー信号から差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号に切り替えられる（Ｓ１０６）。以後、対物レンズは、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号のゼロクロス位置を追従する。しかして、対物レンズが引き込み対象の記録層に応じた位置に引き込まれると、続いて、トラッキングサーボ等の処理が開始される。

次に、図３（ｂ）を参照して、層間ジャンプ時の処理について説明する。

層間ジャンプ処理が開始されると、フォーカスサーボがＯＦＦとされ（Ｓ２０１）、レーザ光の収束位置をジャンプ先の記録層方向に移動させる制御信号がコントロール回路７０からＡＣＴ駆動回路３０に入力される（Ｓ２０２）。これにより、対物レンズがジャンプ先の記録層方向に向かって移動され、同時に、フォーカスサーチが開始される。かかるフォーカスサーチでは、信号生成回路２０にて生成されたフォーカスエラー信号のうち、非点収差法に従うフォーカスエラー信号が用いられる（Ｓ２０３）。そして、ジャンプ先の記録層に対応したＳカーブが検出されたかが判別され（Ｓ２０４）、検出されれば、たとえばこのＳカーブのゼロクロス位置にて、フォーカスサーボがＯＮとされる（Ｓ２０５）。ここでも引き続き、非点収差法に従うフォーカスエラー信号が用いられる。なお、Ｓ２０４の処理は、上記Ｓ１０４と同様、ジャンプ後に出現するＳカーブの数をカウントすることにより行われる。

このようにして、フォーカスサーボがＯＮされると、非点収差法に従うフォーカスエラー信号のゼロクロス位置に対物レンズの位置が収束される。その後、フォーカスサーボに用いるフォーカスエラー信号が非点収差法に基づくフォーカスエラー信号から差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号に切り替えられる（Ｓ２０６）。以後、対物レンズは、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号のゼロクロス位置を追従する。しかして、対物レンズがジャンプ先の記録層に応じた位置に引き込まれると、続いて、トラッキングサーボ等の処理が開始される。

本実施の形態によれば、フォーカスサーボ引き込み時には非点収差法に基づくフォーカスエラー信号が用いられるため、フォーカスサーボの引き込み動作を円滑に行うことができる。また、サーボ引き込み後は、差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を用いてフォーカスサーボが掛けられるため、安定したフォーカスサーボ動作を実現することができる。

さらに、本実施の形態によれば、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号と差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を適宜切り替えるのみであるから、差動非点収差法に応じたセンサパターンをそのまま用いればよく、コントローラ７０におけるフォーカスエラー信号の切り替え以外には、特に構成の追加は必要とされない。よって、構成の簡素化を図りながら、迷光による影響を効果的に解消することができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 実施の形態に係る光ピックアップの光学系を示す図 実施の形態に係るフォーカスサーボ引き込み時および層間ジャンプ時の処理を示すフローチャート 非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を示す図 差動非点収差法に用いられるセンサパターンとフォーカスエラー信号の生成方法を説明する図 差動非点収差法に基づくフォーカスエラー信号を示す図

符号の説明

２０ 信号生成回路
７０ コントローラ

Claims (3)

1. 非点収差法に基づいてフォーカスエラー信号を生成する第１の信号生成手段と、
   差動非点収差法に基づいてフォーカスエラー信号を生成する第２の信号生成手段と、
   前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えるフォーカスサーボ手段と、
   を有することを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１において、
   前記レーザ光の入射方向に複数配された記録層のうち一の記録層にフォーカスサーボを掛けるとき、前記フォーカスサーボ手段は、前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいて該記録層に対するフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えて、該記録層に対するフォーカスサーボを行う、
   ことを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項１または２において、
   光ピックアップから出射されるレーザ光の収束位置をディスク中の第１の記録層からこの記録層に対して前記レーザ光の光軸方向にシフトした第２の記録層へと移動させるとき、前記フォーカスサーボ手段は、前記第１の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に基づいて前記第２の記録層に対するフォーカスサーボの引き込みを行った後、フォーカスサーボ時に参照するフォーカスエラー信号を前記第２の信号生成手段からのフォーカスエラー信号に切り替えて、前記第２の記録層に対するフォーカスサーボを行う、
   ことを特徴とする光ディスク装置。

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