JP4788071B2 - 光ピックアップ及び記録／再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数層の記録層を多層化した光記録媒体に対して各種の信号記録や信号再生を行なう光ピックアップ及び記録／再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高開口数（ＮＡ）の対物レンズを用いた光ディスクの記録／再生装置においては、光透過層の厚み誤差に起因する球面収差の発生が著しいことが知られている。
例えば、記録／再生用の光源波長λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の記録再生系を例にとると、ディスク基板の厚みの精度は±４μｍ以下が要求される。
一方、同じ光学系を用いて光ディスク１枚当たりの記録容量を２倍にする技術として、２つの記録層を多層化した２層ディスクの開発が進められているが、この２層ディスクにおいては、２つの記録層の間の信号干渉を避けるために、各記録層の層間距離を少なくとも２０μｍ程度は確保する必要があると思われる。
しかしながら、この２０μｍという値は、上述したディスク基板に要求される厚み精度（±４μｍ）よりも大きいため、同じ光学系を用いて、両方の記録層に対して品質の良い信号を記録再生することができないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような問題に対し、例えば、２枚のレンズ群よりなるエキスパンダーレンズ（例えば特開２０００−１３１６０３号公報参照）や液晶素子（例えば特開平１０−２６９６１１号公報参照）などの球面収差補正用の光学ユニットを用いることにより、光ピックアップのフォーカスサーボを引き込む際に、予め焦点を合わせようとする記録層に対し、球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの補正状態を制御することにより、引き込みの安定化を図るようにする方法を提案している。
【０００４】
また、この提案では、光スポットが２つの記録層の間を移動する場合（フォーカスジャンプ）の動作として、次の２つの制御を採用している。
（１）フォーカス引き込みの時と同様に、予めフォーカスジャンプする先の記録層（以下、目標記録層という）に対して球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの状態を保持しておく。
（２）現在フォーカスしている記録層と目標記録層との中間層に対して球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの状態を保持しておく。
このような方法により、良好なフォーカスエラー信号が得られるようにして、フォーカスジャンプ動作を実現している。
【０００５】
しかしながら、上記（１）の方法を用いると、予め目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるように光学ユニットの状態を制御する際に、現在のフォーカスサーボが外れてしまうことがある。
また、上記（２）の方法を用いると、現在のフォーカスサーボが外れることはないが、目標記録層の反射率が低い時や、層間干渉等によって信号にノイズが多い時などは、光スポットが目標記録層上で引き込まないという現象が起きる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して光スポットのフォーカスジャンプを安定的に行なうことができる光ピックアップ及び記録／再生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、前記目的を達成するため、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記補正状態制御手段は、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、前記光学ユニットの補正状態を、前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御することを特徴とする。
【０００８】
また第２の発明は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作の開始と同時に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また第３の発明は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作を開始する前に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、前記光学ユニットの状態が前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時に前記フォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御することを特徴とする。
【００１１】
上述した第１の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、光記録媒体の現在フォーカスしているある記録層に対応した球面収差補正の最適状態をＳｃとし、フォーカスジャンプする他の記録層（目標記録層）に対応した球面収差補正の最適状態をＳｄとした場合、フォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、光学ユニットの補正状態を、現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
【００１２】
また、第２の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、フォーカスジャンプ動作の開始同時に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
すなわち、フォーカスジャンプの開始と同時に光学ユニットの状態変化を開始させ、ジャンプ終了時には光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に制御することができるため、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
なお、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合に採用することができる。
【００１３】
また、第３の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、フォーカスジャンプ動作を開始する前に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、光学ユニットの状態が現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時にフォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
【００１４】
この第３の発明は、上述した第１、第２の発明を組み合わせることにより、球面収差補正用の光学ユニットの補正速度の遅さを補うものである。すなわち、先に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始させ、少し遅らせてフォーカスジャンプ動作を開始する。そして、ジャンプ終了時には、第２の発明と同様に球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に制御する。
これにより、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できない場合でも、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ピックアップ及び記録／再生装置の実施の形態について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。
また、本発明に係る記録／再生装置は、光記録媒体に対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行なうディスクドライブ等の装置を意味するものであり、記録専用の装置である場合と再生専用の装置である場合と記録及び再生の双方を行なう装置である場合を含むものとする。
【００１７】
本発明の実施の形態による光ピックアップ及び記録／再生装置は、複数の記録層を有する多層ディスクに対して情報を記録や再生を行なうものであり、２枚のレンズ群よりなるエキスパンダーレンズ（例えば特開２０００−１３１６０３号公報参照）や液晶素子（例えば特開平１０−２６９６１１号公報参照）などの球面収差補正用の光学ユニットを用いることにより、光ピックアップのフォーカスサーボを引き込む際に、予め焦点を合わせようとする記録層に対し、球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの補正状態を制御し、引き込みの安定化を図るように構成したものである。
そして、多層ディスクのある記録層に対してフォーカスを合わせた状態から、他の記録層（目標記録層）に移動してフォーカスの引き込みを行なうフォーカスジャンプ動作において、以下のような方法によって球面収差補正用の光学ユニットを制御することにより、フォーカスジャンプを安定的に行なうようにしたものである。
【００１８】
（１）フォーカスジャンプ開始前に、球面収差補正用の光学ユニットを、現在のフォーカスサーボが外れない範囲で、なるべく目標記録層に対して球面収差が補正されるような状態に保持する（第１の発明）。
（２）フォーカスジャンプの開始と同時に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始し、ジャンプ終了時には、球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に保持する（第２の発明）。ただし、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合にのみ採用することができる。
【００１９】
（３）上記（１）と（２）を組み合わせた方法により、球面収差補正用の光学ユニットの補正速度の遅さを補う。すなわち、フォーカスジャンプ動作より先に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始し、少し遅らせてフォーカスジャンプ動作を開始する。そして、フォーカスジャンプ動作の終了時には、上記（２）と同様に球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に保持する（第３の発明）。
【００２０】
以下、このような本実施の形態を適用した具体的な実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による記録／再生装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示す記録／再生装置に含まれる光ピックアップの光学系の構成を示す断面図である。
図１に示すように、この記録／再生装置は、光ディスク３０を回転駆動するディスク駆動系４０と、光ディスク３０に対して信号の記録動作や再生動作を行なう光ピックアップ５０と、ディスク駆動系４０及び光ピックアップ５０の制御を行なうサーボ制御系６０とを有している。
ディスク駆動系４０は、光ディスク３０を回転駆動するためのスピンドルモータ４１と、このスピンドルモータ４１のスピンドルに設けられたディスククランプ４２とを有し、サーボ制御系６０に設けられたスピンドルドライバ６１によって制御され、所定の回転速度で光ディスクを回転駆動する。
【００２１】
また、光ピックアップ５０は、光ディスク３０に対する対物レンズ５１を保持し、光スポットのフォーカスサーボやトラッキングサーボを行なう２軸アクチュエータ５２と、レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）５３と、光ディスクからの反射光を検出する光検出器（ＰＤ）５４と、レーザ光を光ディスク３０に導き、光ディスクからの反射光を光検出器（ＰＤ）５４に導くための光学系ブロック５５と、この光学系ブロック５５を移動するスライドモータ５６を含む移動機構５７と、レーザダイオード（ＬＤ）５３を駆動するＬＤドライバ５８と、球面収差補正用の光学ユニットであるエキスパンダー５９とを有する。
また、エキスパンダー５９の状態は、エキスパンダー位置センサ５９Ａによって検出される。
【００２２】
また、サーボ制御系６０は、スピンドルモータ４１の駆動信号を出力するスピンドルドライバ６１と、エキスパンダー５９の状態を制御する制御信号を出力するエキスパンダードライバ６２と、２軸アクチュエータ５２におけるフォーカシングコイルを駆動する駆動信号を出力するフォーカスドライバ６３と、トラッキングコイルを駆動する駆動信号を出力するトラッキングドライバ６４と、スライドモータ５６の駆動信号を出力するスライドモータドライバ６５と、ＬＤ５３の出力を制御するためのＬＤドライバ５８と、光検出器（ＰＤ）５４からの検出信号に基づいて光ディスク３０に記録された情報信号であるＲＦ信号の振幅を検出する包絡線検波回路６７と、光検出器（ＰＤ）５４からの検出信号に基づいて各種のサーボ信号を生成するサーボマトリクス基板６８と、各種データのＡ／Ｄ変換等を行う変換部６９と、制御系全体の動作を制御する制御用マイコン６６及びＤＳＰ７０とを有する。
なお、本例において、ＲＦ振幅信号、フォーカスエラー信号、和信号、トラッキングエラー信号の各信号とともに、エキスパンダー位置センサ５９Ａから出力されるエキスパンダーポジション信号がＡ／Ｄ変換され、これらの信号を用いてＤＳＰ７０が各サーボ制御を司るようになっている。
【００２３】
また、光学系ブロック５５は、図２に示すように、グレーティングレンズ５５１、偏光ビームスプリッタ５５２、コリメータレンズ５５３、１／４波長板５５４、及びマルチレンズ５５５を有する。
また、本例において、対物レンズ５１は、集光レンズ（第１対物レンズ）５１１とＳＩＬ（Solid Immersion Lens＝第２対物レンズ）５１２からなる２群レンズによって構成され、高ＮＡ対物レンズを用いた信号の記録や再生を行なう構成となっている。
また、エキスパンダー５９は、第１補正レンズ５９１と第２補正レンズ５９２よりなる２群レンズと、第２補正レンズ５９２を駆動して補正状態を変更するエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３とを有している。
すなわち、この光学系では、対物レンズ５１の前段に、エキスパンダーレンズ群を配置し、第１補正レンズ５９１は固定し、第２補正レンズ５９２をエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３によって光軸方向に変位させることにより、球面収差補正を実現している。
【００２４】
レーザダイオード（ＬＤ）５３から出射したレーザ光は、グレーティングレンズ５５１、偏光ビームスプリッタ５５２、コリメータレンズ５５３、１／４波長板５５４、エキスパンダー５９、及び対物レンズ５１を通して光ディスク３０に供給される。
また、光ディスク３０からの戻り光は、対物レンズ５１、エキスパンダー５９、１／４波長板５５４、コリメータレンズ５５３、偏光ビームスプリッタ５５２、及びマルチレンズ５５５を通して光検出器（ＰＤ）５４に導かれる。
そして、この光検出器（ＰＤ）５４において検出された信号は、サーボマトリックス基板６８に送られ、フォーカスエラー信号、和信号、トラッキングエラー信号が生成され、Ａ／Ｄ変換された後、ＤＳＰ７０に入力される。
また、メインスポットの信号は包絡線検波回路６７で処理され、ＲＦ振幅信号として出力され、Ａ／Ｄ変換された後、ＤＳＰ７０に入力される。
【００２５】
図３は、ＤＳＰ７０の内部処理の構成を示すブロック図である。なお、条件判定などの分岐処理等は省略してある。
上述したフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号は、ＤＳＰ７０の内部で位相補償（７１Ａ、７１Ｂ）され、それぞれフォーカスドライバ６３、トラッキングドライバ６４に出力される。なお、フォーカスドライバ６３には、フォーカスエラー信号と和信号とに基づいて、フォーカスオン判定（７４）されたタイミングで、位相補償されたフォーカスエラー信号が出力される。
また、スライドモータドライバ６５には、低域強調フィルタ（７２）によってトラッキングエラー信号の低域が強調された信号が出力される。
また、エキスパンダー５９については、通常の信号再生時には、ＲＦ振幅値が最大になるようにエキスパンダー位置目標値が決定され、その値と現在位置との差分を位相補償（７１Ｃ）し、エキスパンダードライバ６２に出力する。
ただし、フォーカス引き込み時やフォーカスジャンプ時には、後述するようにメモリ７５から呼び出されたエキスパンダーの位置目標値（７３）に対して追従するように制御される。
【００２６】
図４は、本例で用いるエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３の構成を示す断面図である。
第２補正レンズ５９２は、レンズホルダ８１に取り付けられ、２枚の平行に配置された渦巻きばね８２を介して、光ピックアップ５０の本体５０Ａに取り付けられている。
レンズホルダ８１の側面には駆動コイル８３が取り付けられており、固定部（光ピックアップ本体５０Ａ）側に設けられた磁気回路（ヨーク８４及びマグネット８５）中に配置され、この駆動コイル８３に電流を印加することにより、光軸方向（図中上下方向）にレンズ５９２を駆動する推進力を生み出す。
レンズホルダ８１の光軸方向の両端部には、第２補正レンズ５９２の光軸方向の過度の動きを規制するためのストッパ８６１、８６２が光ピックアップ本体５０Ａから光軸に向かって突き出すように設けられている。
【００２７】
また、ストッパ８６２の円周上の一部に切り欠き部８６２Ａが設けられており、その切り欠き部８６２Ａには位置検出用センサ５９Ａから出射されたＬＥＤ光を反射させるための反射板８７がレンズホルダ８１に取り付けられて配置されている。
一方、光ピックアップ本体５０Ａ側には、反射板８７と対向する位置に位置検出用センサ５９Ａが設けられている。この位置検出用センサ５９Ａは、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子との組み合わせによる反射型の光距離センサが内蔵されており、反射板８７によって反射したＬＥＤ光を検出することにより、レンズホルダ８１の光軸方向の位置を検出するようになっている。
【００２８】
図５（ａ）は、本発明の第１実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第１実施例は、上述した第１の発明の内容に対応している。
本実施例においては、フォーカスジャンプが開始される前に、エキスパンダー５９の第２補正レンズ５９２は、現在の記録層に対応した最適位置Ｐｃと目標記録層に対応した最適位置Ｐｄの中間の位置であり、かつ最適位置Ｐｄの方により近い位置Ｐｄ’に予め位置決めさせる。
この位置Ｐｄ’の選び方については、現在のフォーカスサーボが外れない範囲で、なるべく目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような位置を選ぶのが良い。
【００２９】
図５（ｂ）から分かるように、一度フォーカスサーボがかかってしまえば、多少球面収差があってもサーボが外れることは少ない一方、フォーカス引き込み時には、良好なＳ字カーブが得られないと、安定した引き込みが難しいことから、位置Ｐｄ’は位置Ｐｃと位置Ｐｄの中間位置で、しかも位置Ｐｄにより近い位置が適当である。
なお、フォーカスジャンプ終了後は、エキスパンダーの第２補正レンズ５９２が位置Ｐｄに達するまで位置決めされる（後工程）。
この実施例では、エキスパンダーレンズと対物レンズの動作が完全に独立しているので、エキスパンダーレンズの移動速度を任意に選ぶことができる。
【００３０】
図６は、本発明の第２実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第２実施例は、上述した第２の発明の内容に対応している。
本実施例においては、フォーカスジャンプ動作の開始とほぼ同時にエキスパンダーの第２補正レンズ５９２の移動が開始され、フォーカスジャンプ終了時には、第２補正レンズ５９２が位置Ｐｄ±△Ｐｄの範囲に位置決めされる。
ここで、△Ｐｄは、エキスパンダー５９の制御性能や、フォーカスジャンプの時間安定性などからマージンを見込んで決められる値であり、目標記録層上でフォーカスを十分に安定に引き込むためには、なるべく小さな値であることが望ましい。
この方法では、フォーカスジャンプ後も、第２補正レンズ５９２の移動が引き続き行なわれ、Ｐｄに達するまで位置決めされる。
この方法は、常に球面収差が良好に補正された状態でフォーカスジャンプを行なうので最も理想的な形態であるが、エキスパンダー５９の第２補正レンズ５９２が、フォーカスジャンプ動作と同じ時間内で球面収差補正できる場合にのみ採用することができる。
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第３実施例は、上述した第３の発明の内容に対応している。
本実施例においては、上述した第１実施例と第２実施例とを組み合わせたものであり、フォーカスジャンプ動作と比較して、第２補正レンズ５９２による球面収差補正の速度が遅い場合の対策である。
まず、第２補正レンズ５９２は、予め決められた位置Ｐｍまで駆動され、その時点でフォーカスジャンプが開始される。
後は第２実施例と同様に、フォーカスジャンプ終了時には、第２補正レンズ５９２がＰｄ±△Ｐｄの範囲に位置決めされる。ここでＰｍは、Ｐｃ〜Ｐｄ’の任意の位置が選ばれるが、Ｐｃに近いほどジャンプ前のフォーカスが外れにくく、Ｐｄ’に近いほど第２補正レンズ５９２の移動速度は遅くても良い。
【００３２】
なお、図７の例では、第２補正レンズ５９２はＰｍで一旦停止させているが、そのままＰｍを通過してＰｄに向かっても良い。
また、３層以上の記録層をもつ多層ディスクにおいては、隣接しない記録層へジャンプする際には、上述した第１、第２、第３実施例のいずれかの動作を隣接する記録層に対して繰り返して行なうことにより、離れた記録層へのジャンプを行なうようにする。このようにした方が、一度にジャンプするより安定なジャンプ動作が実現できる。
また、第２、第３実施例においては、前回までのフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能が設けることにより、次回以降のフォーカスジャンプ動作では、その記憶されている値に基づき、第２補正レンズ５９２の移動速度を再計算するように構成してもよい。
【００３３】
図８は、このような制御例を第２実施例に適用した場合のエキスパンダー５９の制御動作の様子を示す説明図であり、縦軸がエキスパンダーレンズの速度（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。
最初のフォーカスジャンプの際は、予めメモリに記憶されているジャンプ時間△ｔfjが用いられ、２回目以降のジャンプでは、△ｔfjまたは過去の平均値△ｔfj-aveが用いられて、エキスパンダの移動速度が決定される。
また、速度目標値から各時間における位置目標値が計算され、エキスパンダー制御ループの目標値として設定される。
なお、この例ではｂａｎｇ−ｂａｎｇ制御を用いているが、台形制御などを用いても良い。また、本実施例では位置制御系を構成しているが、位置制御の代わりに速度制御を行なっても良い。
【００３４】
図９は、本発明に対する参考例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第４実施例は、上述した第４の発明の内容に対応している。
本例では、焦点位置移動動作が開始されると、第２補正レンズ５９２は目標記録層に対応した最適位置Ｐｄに向かって移動し始める。
一方、対物レンズ５１側ではフォーカスサーボが中止され、一度、ディスク３０から遠ざかる方向に退避された後、再度、ディスク３０に近づき、目標記録層上に光スポットが選択的にフォーカスされる。なお、このフォーカス引き込み動作が行なわれる時には、第２補正レンズ５９２は既に最適位置Ｐｄに位置決めされた状態である。
【００３５】
また、目標記録層上に光スポットを選択的にフォーカスさせるために、対物レンズ５１がディスクに近づいている時の和信号のピーク回数を検出し、所定回数のピークを検出し終った後の和信号レベルとフォーカスエラーゼロクロスにより引き込みを行なっている。
図１０は、その一例として、３層ディスクの最も奥の記録層に選択的にフォーカスさせる時のフォーカスドライブ信号、和信号、フォーカスエラー信号、及び光スポットの位置を示す説明図である。
【００３６】
なお、上述したいずれの実施例の場合にも、フォーカスジャンプが完了し、エキスパンダーが最適位置Ｐｄに達した後に、トラッキングエラー信号の振幅や再生ＲＦ信号の振幅が最大となるようにエキスパンダー位置を微調整して、球面収差補正をさらに最適化するものとする。
また、上述した各実施例においては、球面収差補正を行なうために、エキスパンダーレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液晶素子やコリメーターレンズ等を駆動することにより補正を行なうようにしても良い。
例えば、球面収差補正用の光学ユニットに液晶素子を用いる場合、特開平１０−２６９６１１号公報に開示されるような構成を適用することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、光記録媒体の現在フォーカスしているある記録層に対応した球面収差補正の最適状態をＳｃとし、フォーカスジャンプする他の記録層（目標記録層）に対応した球面収差補正の最適状態をＳｄとした場合、フォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、光学ユニットの補正状態を、現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
【００３８】
また、本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、フォーカスジャンプ動作の開始と同時に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
なお、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合に採用することができる。
【００３９】
また、本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、フォーカスジャンプ動作を開始する前に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、光学ユニットの状態が現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時にフォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
これにより、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できない場合でも、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による記録／再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す記録／再生装置に含まれる光ピックアップの光学系の構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す記録／再生装置に含まれるＤＳＰの内部処理の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す記録／再生装置に含まれるエキスパンダー駆動アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施例における球面収差補正用レンズユニットの位置制御動作を示す説明図である。
【図９】 本発明に対する参考例による焦点位置移動動作を示す説明図である。
【図１０】 本発明に対する参考例において３層ディスクの最も奥の記録層に選択的にフォーカスさせる時のフォーカスドライブ信号、和信号、フォーカスエラー信号、及び光スポットの位置を示す説明図である。
【符号の説明】
３０……光ディスク、４０……ディスク駆動系、４１……スピンドルモータ、４２……ディスククランプ、５０……光ピックアップ、５１……対物レンズ、５２……２軸アクチュエータ、５３……レーザダイオード（ＬＤ）、５４……光検出器（ＰＤ）、５５……光学系ブロック、５６……スライドモータ、５７……移動機構、５８……ＬＤドライバ、５９……エキスパンダー、５９Ａ……エキスパンダー位置センサ、６０……サーボ制御系、６１……スピンドルドライバ、６２……エキスパンダードライバ、６３……フォーカスドライバ、６４……トラッキングドライバ、６５……スライドモータドライバ、６６……制御用マイコン、６７……包絡線検波回路、６８……サーボマトリクス基板、６９……メモリ、７０……ＤＳＰ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数層の記録層を多層化した光記録媒体に対して各種の信号記録や信号再生を行なう光ピックアップ及び記録／再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高開口数（ＮＡ）の対物レンズを用いた光ディスクの記録／再生装置においては、光透過層の厚み誤差に起因する球面収差の発生が著しいことが知られている。
例えば、記録／再生用の光源波長λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の記録再生系を例にとると、ディスク基板の厚みの精度は±４μｍ以下が要求される。
一方、同じ光学系を用いて光ディスク１枚当たりの記録容量を２倍にする技術として、２つの記録層を多層化した２層ディスクの開発が進められているが、この２層ディスクにおいては、２つの記録層の間の信号干渉を避けるために、各記録層の層間距離を少なくとも２０μｍ程度は確保する必要があると思われる。
しかしながら、この２０μｍという値は、上述したディスク基板に要求される厚み精度（±４μｍ）よりも大きいため、同じ光学系を用いて、両方の記録層に対して品質の良い信号を記録再生することができないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような問題に対し、例えば、２枚のレンズ群よりなるエキスパンダーレンズ（例えば特開２０００−１３１６０３号公報参照）や液晶素子（例えば特開平１０−２６９６１１号公報参照）などの球面収差補正用の光学ユニットを用いることにより、光ピックアップのフォーカスサーボを引き込む際に、予め焦点を合わせようとする記録層に対し、球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの補正状態を制御することにより、引き込みの安定化を図るようにする方法を提案している。
【０００４】
また、この提案では、光スポットが２つの記録層の間を移動する場合（フォーカスジャンプ）の動作として、次の２つの制御を採用している。
（１）フォーカス引き込みの時と同様に、予めフォーカスジャンプする先の記録層（以下、目標記録層という）に対して球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの状態を保持しておく。
（２）現在フォーカスしている記録層と目標記録層との中間層に対して球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの状態を保持しておく。
このような方法により、良好なフォーカスエラー信号が得られるようにして、フォーカスジャンプ動作を実現している。
【０００５】
しかしながら、上記（１）の方法を用いると、予め目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるように光学ユニットの状態を制御する際に、現在のフォーカスサーボが外れてしまうことがある。
また、上記（２）の方法を用いると、現在のフォーカスサーボが外れることはないが、目標記録層の反射率が低い時や、層間干渉等によって信号にノイズが多い時などは、光スポットが目標記録層上で引き込まないという現象が起きる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して光スポットのフォーカスジャンプを安定的に行なうことができる光ピックアップ及び記録／再生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、前記目的を達成するため、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記補正状態制御手段は、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、前記光学ユニットの補正状態を、前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御することを特徴とする。
【０００８】
また第２の発明は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作の開始と同時に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また第３の発明は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップ、またはこの光ピックアップを有する記録／再生装置において、前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作を開始する前に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、前記光学ユニットの状態が前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時に前記フォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御することを特徴とする。
【００１１】
上述した第１の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、光記録媒体の現在フォーカスしているある記録層に対応した球面収差補正の最適状態をＳｃとし、フォーカスジャンプする他の記録層（目標記録層）に対応した球面収差補正の最適状態をＳｄとした場合、フォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、光学ユニットの補正状態を、現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
【００１２】
また、第２の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、フォーカスジャンプ動作の開始同時に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
すなわち、フォーカスジャンプの開始と同時に光学ユニットの状態変化を開始させ、ジャンプ終了時には光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に制御することができるため、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
なお、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合に採用することができる。
【００１３】
また、第３の発明による光ピックアップ及び記録／再生装置において、フォーカスジャンプ動作を開始する前に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、光学ユニットの状態が現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時にフォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
【００１４】
この第３の発明は、上述した第１、第２の発明を組み合わせることにより、球面収差補正用の光学ユニットの補正速度の遅さを補うものである。すなわち、先に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始させ、少し遅らせてフォーカスジャンプ動作を開始する。そして、ジャンプ終了時には、第２の発明と同様に球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に制御する。
これにより、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できない場合でも、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ピックアップ及び記録／再生装置の実施の形態について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。
また、本発明に係る記録／再生装置は、光記録媒体に対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行なうディスクドライブ等の装置を意味するものであり、記録専用の装置である場合と再生専用の装置である場合と記録及び再生の双方を行なう装置である場合を含むものとする。
【００１７】
本発明の実施の形態による光ピックアップ及び記録／再生装置は、複数の記録層を有する多層ディスクに対して情報を記録や再生を行なうものであり、２枚のレンズ群よりなるエキスパンダーレンズ（例えば特開２０００−１３１６０３号公報参照）や液晶素子（例えば特開平１０−２６９６１１号公報参照）などの球面収差補正用の光学ユニットを用いることにより、光ピックアップのフォーカスサーボを引き込む際に、予め焦点を合わせようとする記録層に対し、球面収差が良好に補正されるように、光学ユニットの補正状態を制御し、引き込みの安定化を図るように構成したものである。
そして、多層ディスクのある記録層に対してフォーカスを合わせた状態から、他の記録層（目標記録層）に移動してフォーカスの引き込みを行なうフォーカスジャンプ動作において、以下のような方法によって球面収差補正用の光学ユニットを制御することにより、フォーカスジャンプを安定的に行なうようにしたものである。
【００１８】
（１）フォーカスジャンプ開始前に、球面収差補正用の光学ユニットを、現在のフォーカスサーボが外れない範囲で、なるべく目標記録層に対して球面収差が補正されるような状態に保持する（第１の発明）。
（２）フォーカスジャンプの開始と同時に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始し、ジャンプ終了時には、球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に保持する（第２の発明）。ただし、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合にのみ採用することができる。
【００１９】
（３）上記（１）と（２）を組み合わせた方法により、球面収差補正用の光学ユニットの補正速度の遅さを補う。すなわち、フォーカスジャンプ動作より先に球面収差補正用の光学ユニットの状態変化を開始し、少し遅らせてフォーカスジャンプ動作を開始する。そして、フォーカスジャンプ動作の終了時には、上記（２）と同様に球面収差補正用の光学ユニットを目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような範囲の状態に保持する（第３の発明）。
【００２０】
以下、このような本実施の形態を適用した具体的な実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による記録／再生装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示す記録／再生装置に含まれる光ピックアップの光学系の構成を示す断面図である。
図１に示すように、この記録／再生装置は、光ディスク３０を回転駆動するディスク駆動系４０と、光ディスク３０に対して信号の記録動作や再生動作を行なう光ピックアップ５０と、ディスク駆動系４０及び光ピックアップ５０の制御を行なうサーボ制御系６０とを有している。
ディスク駆動系４０は、光ディスク３０を回転駆動するためのスピンドルモータ４１と、このスピンドルモータ４１のスピンドルに設けられたディスククランプ４２とを有し、サーボ制御系６０に設けられたスピンドルドライバ６１によって制御され、所定の回転速度で光ディスクを回転駆動する。
【００２１】
また、光ピックアップ５０は、光ディスク３０に対する対物レンズ５１を保持し、光スポットのフォーカスサーボやトラッキングサーボを行なう２軸アクチュエータ５２と、レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）５３と、光ディスクからの反射光を検出する光検出器（ＰＤ）５４と、レーザ光を光ディスク３０に導き、光ディスクからの反射光を光検出器（ＰＤ）５４に導くための光学系ブロック５５と、この光学系ブロック５５を移動するスライドモータ５６を含む移動機構５７と、レーザダイオード（ＬＤ）５３を駆動するＬＤドライバ５８と、球面収差補正用の光学ユニットであるエキスパンダー５９とを有する。
また、エキスパンダー５９の状態は、エキスパンダー位置センサ５９Ａによって検出される。
【００２２】
また、サーボ制御系６０は、スピンドルモータ４１の駆動信号を出力するスピンドルドライバ６１と、エキスパンダー５９の状態を制御する制御信号を出力するエキスパンダードライバ６２と、２軸アクチュエータ５２におけるフォーカシングコイルを駆動する駆動信号を出力するフォーカスドライバ６３と、トラッキングコイルを駆動する駆動信号を出力するトラッキングドライバ６４と、スライドモータ５６の駆動信号を出力するスライドモータドライバ６５と、ＬＤ５３の出力を制御するためのＬＤドライバ５８と、光検出器（ＰＤ）５４からの検出信号に基づいて光ディスク３０に記録された情報信号であるＲＦ信号の振幅を検出する包絡線検波回路６７と、光検出器（ＰＤ）５４からの検出信号に基づいて各種のサーボ信号を生成するサーボマトリクス基板６８と、各種データのＡ／Ｄ変換等を行う変換部６９と、制御系全体の動作を制御する制御用マイコン６６及びＤＳＰ７０とを有する。
なお、本例において、ＲＦ振幅信号、フォーカスエラー信号、和信号、トラッキングエラー信号の各信号とともに、エキスパンダー位置センサ５９Ａから出力されるエキスパンダーポジション信号がＡ／Ｄ変換され、これらの信号を用いてＤＳＰ７０が各サーボ制御を司るようになっている。
【００２３】
また、光学系ブロック５５は、図２に示すように、グレーティングレンズ５５１、偏光ビームスプリッタ５５２、コリメータレンズ５５３、１／４波長板５５４、及びマルチレンズ５５５を有する。
また、本例において、対物レンズ５１は、集光レンズ（第１対物レンズ）５１１とＳＩＬ（Solid Immersion Lens＝第２対物レンズ）５１２からなる２群レンズによって構成され、高ＮＡ対物レンズを用いた信号の記録や再生を行なう構成となっている。
また、エキスパンダー５９は、第１補正レンズ５９１と第２補正レンズ５９２よりなる２群レンズと、第２補正レンズ５９２を駆動して補正状態を変更するエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３とを有している。
すなわち、この光学系では、対物レンズ５１の前段に、エキスパンダーレンズ群を配置し、第１補正レンズ５９１は固定し、第２補正レンズ５９２をエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３によって光軸方向に変位させることにより、球面収差補正を実現している。
【００２４】
レーザダイオード（ＬＤ）５３から出射したレーザ光は、グレーティングレンズ５５１、偏光ビームスプリッタ５５２、コリメータレンズ５５３、１／４波長板５５４、エキスパンダー５９、及び対物レンズ５１を通して光ディスク３０に供給される。
また、光ディスク３０からの戻り光は、対物レンズ５１、エキスパンダー５９、１／４波長板５５４、コリメータレンズ５５３、偏光ビームスプリッタ５５２、及びマルチレンズ５５５を通して光検出器（ＰＤ）５４に導かれる。
そして、この光検出器（ＰＤ）５４において検出された信号は、サーボマトリックス基板６８に送られ、フォーカスエラー信号、和信号、トラッキングエラー信号が生成され、Ａ／Ｄ変換された後、ＤＳＰ７０に入力される。
また、メインスポットの信号は包絡線検波回路６７で処理され、ＲＦ振幅信号として出力され、Ａ／Ｄ変換された後、ＤＳＰ７０に入力される。
【００２５】
図３は、ＤＳＰ７０の内部処理の構成を示すブロック図である。なお、条件判定などの分岐処理等は省略してある。
上述したフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号は、ＤＳＰ７０の内部で位相補償（７１Ａ、７１Ｂ）され、それぞれフォーカスドライバ６３、トラッキングドライバ６４に出力される。なお、フォーカスドライバ６３には、フォーカスエラー信号と和信号とに基づいて、フォーカスオン判定（７４）されたタイミングで、位相補償されたフォーカスエラー信号が出力される。
また、スライドモータドライバ６５には、低域強調フィルタ（７２）によってトラッキングエラー信号の低域が強調された信号が出力される。
また、エキスパンダー５９については、通常の信号再生時には、ＲＦ振幅値が最大になるようにエキスパンダー位置目標値が決定され、その値と現在位置との差分を位相補償（７１Ｃ）し、エキスパンダードライバ６２に出力する。
ただし、フォーカス引き込み時やフォーカスジャンプ時には、後述するようにメモリ７５から呼び出されたエキスパンダーの位置目標値（７３）に対して追従するように制御される。
【００２６】
図４は、本例で用いるエキスパンダー駆動アクチュエータ５９３の構成を示す断面図である。
第２補正レンズ５９２は、レンズホルダ８１に取り付けられ、２枚の平行に配置された渦巻きばね８２を介して、光ピックアップ５０の本体５０Ａに取り付けられている。
レンズホルダ８１の側面には駆動コイル８３が取り付けられており、固定部（光ピックアップ本体５０Ａ）側に設けられた磁気回路（ヨーク８４及びマグネット８５）中に配置され、この駆動コイル８３に電流を印加することにより、光軸方向（図中上下方向）にレンズ５９２を駆動する推進力を生み出す。
レンズホルダ８１の光軸方向の両端部には、第２補正レンズ５９２の光軸方向の過度の動きを規制するためのストッパ８６１、８６２が光ピックアップ本体５０Ａから光軸に向かって突き出すように設けられている。
【００２７】
また、ストッパ８６２の円周上の一部に切り欠き部８６２Ａが設けられており、その切り欠き部８６２Ａには位置検出用センサ５９Ａから出射されたＬＥＤ光を反射させるための反射板８７がレンズホルダ８１に取り付けられて配置されている。
一方、光ピックアップ本体５０Ａ側には、反射板８７と対向する位置に位置検出用センサ５９Ａが設けられている。この位置検出用センサ５９Ａは、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子との組み合わせによる反射型の光距離センサが内蔵されており、反射板８７によって反射したＬＥＤ光を検出することにより、レンズホルダ８１の光軸方向の位置を検出するようになっている。
【００２８】
図５（ａ）は、本発明の第１実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第１実施例は、上述した第１の発明の内容に対応している。
本実施例においては、フォーカスジャンプが開始される前に、エキスパンダー５９の第２補正レンズ５９２は、現在の記録層に対応した最適位置Ｐｃと目標記録層に対応した最適位置Ｐｄの中間の位置であり、かつ最適位置Ｐｄの方により近い位置Ｐｄ’に予め位置決めさせる。
この位置Ｐｄ’の選び方については、現在のフォーカスサーボが外れない範囲で、なるべく目標記録層に対して球面収差が良好に補正されるような位置を選ぶのが良い。
【００２９】
図５（ｂ）から分かるように、一度フォーカスサーボがかかってしまえば、多少球面収差があってもサーボが外れることは少ない一方、フォーカス引き込み時には、良好なＳ字カーブが得られないと、安定した引き込みが難しいことから、位置Ｐｄ’は位置Ｐｃと位置Ｐｄの中間位置で、しかも位置Ｐｄにより近い位置が適当である。
なお、フォーカスジャンプ終了後は、エキスパンダーの第２補正レンズ５９２が位置Ｐｄに達するまで位置決めされる（後工程）。
この実施例では、エキスパンダーレンズと対物レンズの動作が完全に独立しているので、エキスパンダーレンズの移動速度を任意に選ぶことができる。
【００３０】
図６は、本発明の第２実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第２実施例は、上述した第２の発明の内容に対応している。
本実施例においては、フォーカスジャンプ動作の開始とほぼ同時にエキスパンダーの第２補正レンズ５９２の移動が開始され、フォーカスジャンプ終了時には、第２補正レンズ５９２が位置Ｐｄ±△Ｐｄの範囲に位置決めされる。
ここで、△Ｐｄは、エキスパンダー５９の制御性能や、フォーカスジャンプの時間安定性などからマージンを見込んで決められる値であり、目標記録層上でフォーカスを十分に安定に引き込むためには、なるべく小さな値であることが望ましい。
この方法では、フォーカスジャンプ後も、第２補正レンズ５９２の移動が引き続き行なわれ、Ｐｄに達するまで位置決めされる。
この方法は、常に球面収差が良好に補正された状態でフォーカスジャンプを行なうので最も理想的な形態であるが、エキスパンダー５９の第２補正レンズ５９２が、フォーカスジャンプ動作と同じ時間内で球面収差補正できる場合にのみ採用することができる。
【００３１】
図７は、本発明の第３実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第３実施例は、上述した第３の発明の内容に対応している。
本実施例においては、上述した第１実施例と第２実施例とを組み合わせたものであり、フォーカスジャンプ動作と比較して、第２補正レンズ５９２による球面収差補正の速度が遅い場合の対策である。
まず、第２補正レンズ５９２は、予め決められた位置Ｐｍまで駆動され、その時点でフォーカスジャンプが開始される。
後は第２実施例と同様に、フォーカスジャンプ終了時には、第２補正レンズ５９２がＰｄ±△Ｐｄの範囲に位置決めされる。ここでＰｍは、Ｐｃ〜Ｐｄ’の任意の位置が選ばれるが、Ｐｃに近いほどジャンプ前のフォーカスが外れにくく、Ｐｄ’に近いほど第２補正レンズ５９２の移動速度は遅くても良い。
【００３２】
なお、図７の例では、第２補正レンズ５９２はＰｍで一旦停止させているが、そのままＰｍを通過してＰｄに向かっても良い。
また、３層以上の記録層をもつ多層ディスクにおいては、隣接しない記録層へジャンプする際には、上述した第１、第２、第３実施例のいずれかの動作を隣接する記録層に対して繰り返して行なうことにより、離れた記録層へのジャンプを行なうようにする。このようにした方が、一度にジャンプするより安定なジャンプ動作が実現できる。
また、第２、第３実施例においては、前回までのフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能が設けることにより、次回以降のフォーカスジャンプ動作では、その記憶されている値に基づき、第２補正レンズ５９２の移動速度を再計算するように構成してもよい。
【００３３】
図８は、このような制御例を第２実施例に適用した場合のエキスパンダー５９の制御動作の様子を示す説明図であり、縦軸がエキスパンダーレンズの速度（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。
最初のフォーカスジャンプの際は、予めメモリに記憶されているジャンプ時間△ｔfjが用いられ、２回目以降のジャンプでは、△ｔfjまたは過去の平均値△ｔfj-aveが用いられて、エキスパンダの移動速度が決定される。
また、速度目標値から各時間における位置目標値が計算され、エキスパンダー制御ループの目標値として設定される。
なお、この例ではｂａｎｇ−ｂａｎｇ制御を用いているが、台形制御などを用いても良い。また、本実施例では位置制御系を構成しているが、位置制御の代わりに速度制御を行なっても良い。
【００３４】
図９は、本発明に対する参考例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニット（エキスパンダーレンズ）の動作を示す説明図であり、縦軸が対物レンズの焦点位置（実線）及びエキスパンダーレンズの位置（破線）を示し、横軸が時間を示している。この第４実施例は、上述した第４の発明の内容に対応している。
本例では、焦点位置移動動作が開始されると、第２補正レンズ５９２は目標記録層に対応した最適位置Ｐｄに向かって移動し始める。
一方、対物レンズ５１側ではフォーカスサーボが中止され、一度、ディスク３０から遠ざかる方向に退避された後、再度、ディスク３０に近づき、目標記録層上に光スポットが選択的にフォーカスされる。なお、このフォーカス引き込み動作が行なわれる時には、第２補正レンズ５９２は既に最適位置Ｐｄに位置決めされた状態である。
【００３５】
また、目標記録層上に光スポットを選択的にフォーカスさせるために、対物レンズ５１がディスクに近づいている時の和信号のピーク回数を検出し、所定回数のピークを検出し終った後の和信号レベルとフォーカスエラーゼロクロスにより引き込みを行なっている。
図１０は、その一例として、３層ディスクの最も奥の記録層に選択的にフォーカスさせる時のフォーカスドライブ信号、和信号、フォーカスエラー信号、及び光スポットの位置を示す説明図である。
【００３６】
なお、上述したいずれの実施例の場合にも、フォーカスジャンプが完了し、エキスパンダーが最適位置Ｐｄに達した後に、トラッキングエラー信号の振幅や再生ＲＦ信号の振幅が最大となるようにエキスパンダー位置を微調整して、球面収差補正をさらに最適化するものとする。
また、上述した各実施例においては、球面収差補正を行なうために、エキスパンダーレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液晶素子やコリメーターレンズ等を駆動することにより補正を行なうようにしても良い。
例えば、球面収差補正用の光学ユニットに液晶素子を用いる場合、特開平１０−２６９６１１号公報に開示されるような構成を適用することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、光記録媒体の現在フォーカスしているある記録層に対応した球面収差補正の最適状態をＳｃとし、フォーカスジャンプする他の記録層（目標記録層）に対応した球面収差補正の最適状態をＳｄとした場合、フォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、光学ユニットの補正状態を、現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
【００３８】
また、本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、フォーカスジャンプ動作の開始と同時に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
これにより、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
なお、この方法は、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できる場合に採用することができる。
【００３９】
また、本発明の光ピックアップ及び記録／再生装置では、フォーカスジャンプ動作を開始する前に光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、光学ユニットの状態が現在の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時にフォーカスジャンプ動作を開始し、さらに、フォーカスジャンプ動作の終了時に、光学ユニットの補正状態が目標記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御するようにした。
これにより、球面収差補正用の光学ユニットが、フォーカスジャンプ動作と同じスピードで状態変化できない場合でも、現在のフォーカスサーボが外れることなく、かつ、目標記録層に対するフォーカスの引き込み動作も確実に行なうことができ、フォーカスジャンプを安定的に行なうことができる。
特に高ＮＡ対物レンズを用いた記録／再生装置において、球面収差補正を行ないつつ、フォーカスジャンプさせることにより、ジャンプ後に確実にフォーカスサーボを引き込むことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による記録／再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す記録／再生装置に含まれる光ピックアップの光学系の構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す記録／再生装置に含まれるＤＳＰの内部処理の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す記録／再生装置に含まれるエキスパンダー駆動アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施例による対物レンズと球面収差補正用レンズユニットの動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施例における球面収差補正用レンズユニットの位置制御動作を示す説明図である。
【図９】 本発明に対する参考例による焦点位置移動動作を示す説明図である。
【図１０】 本発明に対する参考例において３層ディスクの最も奥の記録層に選択的にフォーカスさせる時のフォーカスドライブ信号、和信号、フォーカスエラー信号、及び光スポットの位置を示す説明図である。
【符号の説明】
３０……光ディスク、４０……ディスク駆動系、４１……スピンドルモータ、４２……ディスククランプ、５０……光ピックアップ、５１……対物レンズ、５２……２軸アクチュエータ、５３……レーザダイオード（ＬＤ）、５４……光検出器（ＰＤ）、５５……光学系ブロック、５６……スライドモータ、５７……移動機構、５８……ＬＤドライバ、５９……エキスパンダー、５９Ａ……エキスパンダー位置センサ、６０……サーボ制御系、６１……スピンドルドライバ、６２……エキスパンダードライバ、６３……フォーカスドライバ、６４……トラッキングドライバ、６５……スライドモータドライバ、６６……制御用マイコン、６７……包絡線検波回路、６８……サーボマトリクス基板、６９……メモリ、７０……ＤＳＰ。
Claims (18)
- 複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップにおいて、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記補正状態制御手段は、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、
前記光学ユニットの補正状態を、前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御する、
光ピックアップ。 - 前記フォーカスジャンプ動作が行なわれた後に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正ユニット最適状態Ｓｄに制御する請求項１記載の光ピックアップ。
- 前記光記録媒体は３層以上の記録層を有し、隣接しない記録層の間のフォーカスジャンプ動作時に、前記補正状態制御手段の動作を隣接する記録層に対して繰り返し行なうことにより、前記光学ユニットの補正状態を最適化するようにした請求項１記載の光ピックアップ。
- 前記補正状態制御手段が光学ユニットの制御に用いる各データは予めメモリに記憶されたデータを読み出して用いる請求項１記載の光ピックアップ。
- 前記フォーカスジャンプ動作終了後、前記光記録媒体からの反射光を受光素子によって検出し、その検出信号を観測しながら球面収差補正をさらに最適化する機能を有している請求項１記載の光ピックアップ。
- 複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップにおいて、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、
前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作の開始と同時に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、
前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御する、
光ピックアップ。 - 予め決められている基準時間値、または前回までにメモリに記憶したフォーカスジャンプ動作時間値に基づいて、前記補正状態制御手段による補正状態の変更速度を制御する請求項６記載の光ピックアップ。
- 複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置に設けられ、光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップにおいて、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、
前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作を開始する前に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、
前記光学ユニットの状態が前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時に前記フォーカスジャンプ動作を開始し、
さらに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御する、
光ピックアップ。 - 予め決められている基準時間値、または前回までにメモリに記憶したフォーカスジャンプ動作時間値に基づいて、前記補正状態制御手段による補正状態の変更速度を制御する請求項８記載の光ピックアップ。
- 光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップを有し、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置において、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記補正状態制御手段は、前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作を開始する前に、フォーカスサーボが外れていない状態で、
前記光学ユニットの補正状態を、前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の状態であって、かつ、前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄの方により近い状態Ｓｄ’に予め保持するように制御する、
記録／再生装置。 - 前記フォーカスジャンプ動作が行なわれた後に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正ユニット最適状態Ｓｄに制御する請求項１０記載の記録／再生装置。
- 前記光記録媒体は３層以上の記録層を有し、隣接しない記録層の間のフォーカスジャンプ動作時に、前記補正状態制御手段の動作を隣接する記録層に対して繰り返し行なうことにより、前記光学ユニットの補正状態を最適化するようにした請求項１０記載の記録／再生装置。
- 前記補正状態制御手段が光学ユニットの制御に用いる各データは予めメモリに記憶されたデータを読み出して用いる請求項１０記載の記録／再生装置。
- 前記フォーカスジャンプ動作終了後、前記光記録媒体からの反射光を受光素子によって検出し、その検出信号を観測しながら球面収差補正をさらに最適化する機能を有している請求項１０記載の記録／再生装置。
- 光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップを有し、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置において、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、
前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作の開始と同時に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始するとともに、
前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御する、
記録／再生装置。 - 予め決められている基準時間値、または前回までにメモリに記憶したフォーカスジャンプ動作時間値に基づいて、前記補正状態制御手段による補正状態の変更速度を制御する請求項１５記載の記録／再生装置。
- 光学系内部に球面収差を補正する光学ユニットを備えた光ピックアップを有し、複数の記録層を有する光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行なう記録／再生装置において、
前記光学ユニットにおける球面収差の補正状態を制御する補正状態制御手段を有し、
前記光記録媒体におけるある記録層に合わせたフォーカスから他の記録層に合わせたフォーカスにジャンプするフォーカスジャンプ動作にかかった時間を記憶する機能を有し、
前記補正状態制御手段は、前記フォーカスジャンプ動作を開始する前に前記光学ユニットにおける補正状態の変更制御を開始し、
前記光学ユニットの状態が前記ある記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｃと前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄとの中間の予め決められた補正状態Ｓｍに達した時に前記フォーカスジャンプ動作を開始し、
さらに、前記フォーカスジャンプ動作の終了時に、前記光学ユニットの補正状態が前記他の記録層に対応した球面収差補正の最適状態Ｓｄに対して予め決められた範囲Ｓｄ±△Ｓｄに保持されるように制御する、
記録／再生装置。 - 予め決められている基準時間値、または前回までにメモリに記憶したフォーカスジャンプ動作時間値に基づいて、前記補正状態制御手段による補正状態の変更速度を制御する請求項１７記載の記録／再生装置。
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