複数の記録面を有する光ディスク、例えばブルーレイディスク(Blu-ray Disc;登録商標)において、1つの記録面から他の記録面にフォーカスジャンプさせる方法としては、例えば下記特許文献1〜7といった種々の技術が開示されている。
下記特許文献1は、複数の記録面を有する光ディスクに光ピックアップからのレーザ光を照射させ1つの記録面から他の記録面にフォーカスジャンプさせる際に光ピックアップのフォーカスアクチュエータや複数の記録面間の距離にばらつきがあっても正確にフォーカスジャンプさせることを課題としてなされたものである。このため、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスジャンプ用の加減速信号を発生させる際に加速信号のスタート及びストップ並びに減速信号のスタート及びストップをフォーカスエラー信号のレベルの閾値の検出のみで行う。
上記複数の記録面を有する光ディスクの一例である、BD2層ディスクの層間隔は25μm±5μmとされており、フォーカスジャンプ後のスポット位置マージンはジャンプ先の層から±5μmとされている。
また、下記特許文献2には、光スポット焦点位置の第1記録層から第2記録層へ移動が完了する前に球面収差補正量の変更を開始することにより安定した層間ジャンプが実現する技術が開示されている。
また、下記特許文献3には、球面収差補正機構の移動開始よりも遅れてアクチュエータのフォーカスジャンプ動作を行うことにより、安定した層間ジャンプが行える技術が開示されている。
また、下記特許文献4には、第1記録層に対する記録または再生終了後、トラッキングサーボループをオープンにし、その後に球面収差付加手段の駆動信号を変更し、その後に微小光スポットの焦点位置を第2記録層へ移動開始するようにした技術が開示されている。
また、下記特許文献5には、1つの情報記録層から別の情報記録層へスポット光の焦点位置を層間移動する場合、RF信号の低域成分のSUM信号の変化率によってスポット光の層間移動時の加速・減速の切り替えタイミングを生成し、SUM信号の特定の閾値とS字信号の正、負レベルの異なる閾値とを識別することにより焦点の引き込み動作を行うようにした技術が開示されている。
また、下記特許文献6には、2層ディスクにおける所望の記録層を確実に検出するための技術が開示されている。球面収差補正手段により、光ビームに生じる球面収差を、情報の記録又は再生を行う記録層に応じて補正する。受光手段では、光ビームの反射光を受光し、当該反射光の光量を示す和信号と、当該光ビームの焦点位置から上記記録層までの距離に応じた信号レベルを焦点位置から所定範囲出力するフォーカスエラー信号とを生成し、記録層検出手段にて光ビームの焦点をカバー層側から光ディスクに接近させていき、フォーカスエラー信号に基づいて当該光ビームの焦点が記録層に接近したことを検出する。記録層判定手段により、記録層検出手段が上記記録層を検出した後も光ビームの焦点を光ディスクに接近させつづけ、再検出期間内に上記記録層検出手段が記録層を再検出しなかったとき、最後に検出された記録層が第1の記録層であると判定する。
図12は、この光ディスク装置の構成図である。この光ディスク装置1は、二つの記録層をディスクの厚み方向に積層した2層のブルーレイディスク(以下、光ディスクDと記す)に対応し、光ディスクDの2層の記録層から情報を再生する。
光ディスク装置1は、光ピックアップ装置2と、光ピックアップ装置2により光ディスクDから読み出した信号に所定の信号処理を施すアナログシグナルプロセッサ3と、アナログシグナルプロセッサ3からのアナログ信号をディジタルデータに変換するアナログディジタル(AD)変換器4と、AD変換器4からのディジタルデータに光ビームの焦点位置の制御処理を施すコントローラ5とを備える。
また、光ディスクDは、コントローラ5による焦点位置の制御処理に基づいて生成された制御データをアナログ信号に変換するディジタルアナログ(DA)変換器11と、DA変換器11からのアナログ制御信号に基づいて光ピックアップ装置2のフォーカスを制御するドライバ12とを備える。
コントローラ5はマイクロプロセッサからなり、演算部6と、不揮発性メモリ7と、フォーカスサーチ処理部8と、サーボフィルタ処理部9と、切り替えスイッチ10とを備え、不揮発性メモリ7に格納された基本プログラムやフォーカスサーチプログラムなどのアプリケーションプログラムにしたがって光ピックアップ装置2や当該光ディスク装置1全体を統括制御する。また、外部から供給されるリード/ライトコマンドに応じて動作し、光ディスクDに対するデータの記録及び再生処理を制御する。なお、不揮発性メモリ7には、フォーカス制御処理に関する各種データや設定値などが記憶されている。
光ディスクDは、図示しないターンテーブルに載置され、スピンドルモータによって回転駆動される。光ピックアップ装置2によって、光ディスクDに記録されているデータやウォブルグルーブによるADIP(Address In Pre Groove)情報等の読み出しが行われる。また、光ピックアップ装置2によって、光ディスクDにデータを記録する。
また、図13には、光ピックアップ装置2の構成を示す。光ピックアップ装置2は、レーザダイオード61から光ビームを発射し、コリメータレンズ62、ビームスプリッタ63、レーザ光の球面収差を補正するエキスパンダ64の固定レンズ64a及び可動レンズ64b、1/4波長板65、レーザ光の出射端となる対物レンズ66を順次介して光ディスクDに照射する。
光ピックアップ装置2は、対物レンズ66の開口数が例えば0.85と大きいために、生じるレーザ光の球面収差を、球面収差補正手段としてのエキスパンダ64によって補正するようになされている。
すなわち、エキスパンダ64の可動レンズ64bは、アクチュエータによって移動可能に保持されており、コントローラ5からのエキスパンダサーボ信号CEに基づいて当該アクチュエータを駆動することにより、光ビームの球面収差を適切に補正するようになされている。
また、対物レンズ66は、2軸アクチュエータ70によってフォーカス方向、すなわちディスクに接離する方向、及びトラッキング方向、すなわちディスクの半径方向に移動可能に保持されており、サーボ駆動回路12からのフォーカスサーボ信号CFに基づいて当該2軸アクチュエータ70を駆動することにより、光ビームの焦点を光ディスクの記録面に合致させるようになされている。
そして光ピックアップ装置2は、光ディスクDの記録面で反射された反射光ビームを、対物レンズ66、エキスパンダ64を順次開始、ビームスプリッタ63によって反射させ、集束レンズ67及びシリンドリカルレンズ68を透過後、光検出器69の受光面に到達させる。
光ディスク装置1は、光ディスクDを装着した際や、記録・再生中に外乱等を受けてフォーカスサーボが外れた場合、当該光ディスクDにおける目標の記録層に対するフォーカスサーボの引き込み(フォーカスサーチ)を行う。上記再生RF信号は反射光強度信号としての和信号(SUM)に相当し、コントローラ5は当該再生RF信号を和信号SUMとして用いてフォーカスサーチを行う。
和信号は、光ピックアップ装置2のフォトディテクタから出力される検出信号の和であり、光ディスクDからの反射光の光量に応じた信号レベルが得られ、このため光ビームの焦点がカバー層表面や記録層等の反射体に近接したとき、その信号レベルが増大する。また、フォーカスエラー信号は、光ビームの焦点から記録層までの距離に比例した信号を、合焦位置からある程度の距離まで出力するものである。これによりフォーカスエラー信号は、光ビームの焦点が記録層を通過する際に略S字状の曲線を描く。
このため、図14に示すように、光ディスク装置では、基本的に、和信号SUM及びフォーカスエラー信号FEをモニタしながら対物レンズを光ディスクに接近させていき、和信号の最初の増大を検出したとき、カバー層CLV表面を検出したものとする。そして、さらに対物レンズを光ディスクに接近させていき、和信号の信号レベルが所定の和信号閾値以上にある状態において、フォーカスエラー信号FEの増大を検出したとき、光ビームの焦点が記録層に近接したものとする。
当然ながらこのフォーカスエラー信号FEの増大は、光ディスクDが2層である場合は、2回発生する。2層ディスクの手前側の記録層に対してフォーカスサーチを行う場合は、最初に検出したフォーカスエラー信号FEの増大を、目標とする記録層として判定する。
一方、2層ディスクの奥側の記録層に対してフォーカスサーチを行う場合は、和信号が上述した和信号閾値以下に一旦低下した後、再度当該和信号閾値を越えた状態においてフォーカスエラー信号の増大を検出したとき、これを目標とする記録層として判定することができる。
次に、一つの液晶素子に印加する電圧によってパワー収差、すなわちデフォーカス収差を発生させる技術として、例えば、下記特許文献7がある。記録層を2つ備えた2層光ディスクにおいて、入射する偏光方向によらず層間厚みより発生する球面収差を補正すると共に、記録層のカバー厚ばらつきにより発生する球面収差をも補正する、液晶レンズ素子及び光ヘッドを得るためになされたものであり、フレネルレンズ部に印加する電圧により、記録層間厚による球面収差を補正して、電極レンズ部に備えた複合電極に印加する電圧により、カバー厚ばらつきによる球面収差を補正する。
図15を参照し、液晶素子を一つ用いて球面収差を補正する構成の光ピックアップ装置2’を説明する。この光ピックアップ装置2’が上記特許文献6に記載した光ピックアップ装置2と異なるのは、球面収差補正用にエキスパンダ64を用いるのではなく、一つの液晶素子71を用いている点である。球面収差補正用に補正量が層間隔、例えば25μm±5μmに対応した液晶素子を使用したとする。
しかし、図16に示すように、この特許文献7に報告されている液晶素子のパワー発生量が、層間隔すなわち前述25μm±5μmに対応したものであるとすると、この液晶素子を用いたフォーカスジャンプ後のスポット位置は、ディスク製造誤差、および各種摂動等により、スポット位置マージンの中においても、所望するジャンプ先の層の位置から幾分外れる可能性が大いにある。つまり、図16にあって信号記録層L1上のスポット41を、L0上にフォーカスジャンプさせるとき、パワー液晶でなる球面収差補正部71によるフォーカスジャンプ後のスポット位置は、±5μmというスポット位置マージンの中でも、スポット47又は48のように幾分外れる可能性がある。
特開2000−298846号公報
特開2002−157750号公報
特開2003−022545号公報
特開2004−326936号公報
特開2005−293698号公報
特開2006−155792号公報
特開2006−085801号公報
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、二つの信号記録層を有する光ディスクの選択された信号記録層に対して、情報信号を記録及び/又は再生する光ディスク装置に適用される光ピックアップ装置である。もちろん、本発明の光ピックアップ装置は、3層以上の信号記録層を持つ光ディスクに対しても情報信号を記録及び/又は再生可能である。
まず、図1を参照して光ディスク装置81の概略構成を説明する。この光ディスク装置81は、光ディスクDから情報記録再生を行う光ピックアップ装置20と、光ディスクDを回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ82と、光ピックアップ装置20を光ディスクDの径方向に移動する送りモータ83とを備えている。
光ディスク装置81は、例えば、信号記録層を2層有し、波長が405nm程度(青紫色)の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクDに対して情報の記録又は再生を行うことができるように構成されている。この光ディスクDにおいて、具体的に、信号記録層の層間厚みは、後述するように25±5μmとされる。ここで、信号記録層の層間厚みとは、各信号記録層の中心の間隔である。
光ディスク装置81において、スピンドルモータ82及び送りモータ83は、システムコントローラ84からの指令に基づいて制御される駆動制御回路85により駆動制御されて所定の回転数で駆動される。光ピックアップ装置20は、所定の波長の光ビームを照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ装置20は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号をプリアンプ部86に供給する。
プリアンプ部86の出力は、信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック(以下、信号変復調&ECCブロックと記す。)87に送られる。この信号変復調及びECCブロック87は、信号の変調、復調及びECC(エラー訂正符号)の付加を行う。光ピックアップ装置20は、信号変復調及びECCブロック87の指令にしたがって回転する光ディスクDの記録層に対して光ビームを照射し、光ディスクDに対して信号の記録又は再生を行う。
プリアンプ部86は、フォーマット毎に異なって検出される光ビームに対応する信号に基づいて、フォーカスエラー信号FE、トラッキングエラー信号TE、RF信号等を生成するように構成されている。
ここで例えば、信号変復調&ECCブロック87により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス88を介して外部コンピュータ89に送出される。これにより、外部コンピュータ89等は、光ディスクDに記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
また、信号変復調&ECCブロック87により復調された記録信号がオーディオビジュアル用であれば、D/A及びA/D変換器90のD/A変換部でデジタルアナログ変換され、オーディオビジュアル処理部91に供給される。そしてオーディオビジュアル処理部91でオーディオビジュアル処理が行われ、オーディオビジュアル信号入出力部92を介して、図示しない外部の撮像映写機器等に伝送される。
光ピックアップ装置20において、例えば、光ディスクD上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ83の制御、スピンドルモータ82の制御、及び光ピックアップ装置20において光集光手段となる対物レンズを保持する2軸アクチュエータのフォーカシング方向の駆動とトラッキング方向の駆動制御は、それぞれ駆動制御回路85により行われる。
レーザ制御部93は、光ピックアップ装置20のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部93は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。
システムコントローラ84は、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録された目録情報(Table Of Contents;TOC)による情報に基づいて、光ディスクにおける信号記録層の種別及び層数を判別するとともに、トラックのウォブリング等により記録されているアドレス信号から、どの信号記録層に対する記録再生かを判別することができる。
駆動制御回路85は、システムコントローラ84により制御され、例えば光ピックアップ装置20と光ディスクDとの相対位置を検出することによって、記録及び/又は再生する記録領域を判別できる。ここで、光ピックアップ装置20と光ディスクDとの相対位置を検出することには、光ディスクDに記録されたアドレス信号をもとに位置検出をする場合を含む。
以上のように構成された光ディスク装置81は、スピンドルモータ82によって、光ディスクDを回転操作し、駆動制御部85からの制御信号に応じて送りモータ83を駆動制御し、光ピックアップ装置20を光ディスクDの選択された信号記録層の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスクDの選択された信号記録層に対して情報の記録再生を行う。
光ピックアップ装置20は、図2に示すように、所定の短波長、例えばλ=405nmの光ビームを出射する光源21と、光源21から出射された光ビームの焦点距離を離散的及び/又は連続的に変化する2つの液晶素子25及び24と、上記2つの液晶素子25及び24によって焦点距離が離散的及び/又は連続的に変化された光ビームを光ディスクDの信号記録層に集光すると共に光ディスクDからの戻り光を透過する対物レンズ27と、対物レンズ27を透過した戻り光量を検出する光検出器30とを備える。
また、この光ピックアップ装置20は、光源21と液晶素子24との間に、光源21から出射されたレーザ光を平行光ビームにするコリメータレンズ22と、コリメータレンズ22からの平行光ビームを対物レンズ27方向に透過すると共に対物レンズ27を介した光ディスクDからの戻り光を光検出器30の方向に垂直に反射する偏光ビームスプリッタ23とを有する。また、液晶素子25と対物レンズ27との間には、1/4波長板26が設けられている。さらに、この光ピックアップ装置20は、偏光ビームスプリッタ23と光検出器30との間に集束レンズ28およびシリンドリカルレンズ29を有する。
光源21は図示しない駆動回路により駆動されて、波長λが405nmの青紫色のレーザ光を発射することができ、記録特性及び再生特性に適した出射パワーの光ビームを出射する。
対物レンズ27は、NA(開口数)=0.85のものが採用されており、適切な開口数に開口制限された光ビームを光ディスクDの選択された信号記録層上に集光することができる。また、対物レンズ27は、図示しない2軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構に保持され、フォーカシングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に駆動変位され、また、トラッキングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に駆動変位される。
コリメータレンズ22は、光源部21から出射された光ビームの発散角を変換してPBS23を介して液晶素子24側に出射させる。
光源21から発射されたレーザ光は、コリメータレンズ22を介して平行光束となり、偏光ビームスプリッタ23に入射する。偏光ビームスプリッタ23は、上記平行光束を透過して液晶素子24及び25に入射させる。
液晶素子24は、印加する電圧によって連続的なパワー収差、すなわちデフォーカス収差を発生させる。また、液晶素子25は、印加する電圧によって離散的にパワー収差を発生させる。この液晶素子24および25を透過した光ビームは、1/4波長板26によって円偏光に変換され、対物レンズ27に到達する。対物レンズ27は光束を光ディスク7の記録面に収束させる。
光ディスクDの信号記録層L0および信号記録層L1で反射した光束は対物レンズ27で平行光束にされた後、再び1/4波長板26を透過した結果、最初とは90度偏光方向の異なる直線偏光に変換され、液晶素子25及び24を透過した後、偏光ビームスプリッタ23に入射する。偏光ビームスプリッタ23で反射された光束は、集束レンズ28およびシリンドリカルレンズ29を透過後、光検出器30の受光面に到達する。
図3は光ディスクDの構造図である。この光ディスクDは前述したように、2層の記録層を有している。ディスク厚は1.2mmであり、例えばポリカーボネイトである基板RLの厚みが約1.1mmとなる。そして、光ピックアップ装置20からの光ビームOBは、透明カバー層CLV側から照射される。
また、光ディスクDは、約1.1mmの厚みの基板RLの上に第1の相変化記録膜でなる記録層L0を形成し、25umの中間層MLを挟んで第2の相変化記録膜でなる記録層L1を形成している。記録層L1の上には、75umのカバー層CVLが形成される。第1の記録層L0は、1層ディスクの場合と同じく、カバー層CVL表面からは100umに位置する。
光ディスクDは、光ピックアップ装置の光源の短波長化と対物レンズの高開口数化、さらには2層化によって、例えば20GBを超える容量を実現することができる。しかし、短波長レーザ(波長405nm)と、対物レンズの高開口数(例えば0.7以上)化は球面収差を生じさせることになる。
特に、光の入射側の透明カバー層CLVの厚みの変化や、2層の記録層間に層間干渉を防ぐためなどの理由で必要とされる層間距離(中間層MLの厚みに相当)の厚みの変化による球面収差である。したがって、上記透明カバー層CLVや、中間層MLによる上記球面収差を補正するために、球面収差補正手段が必要となる。
図2に示した構成にあって、2つの液晶素子25及び24は、光ディスクDの透明カバー層CLVや中間層MLによって発生する球面収差を補正するための球面収差を発生する。具体的に、液晶素子25及び24は、屈折力を可変とし、屈折力を変化させることにより対物レンズ27に入射する光ビームの発散収束角度を変化させる。すなわち対物レンズ27の結像倍率を変化させることによって、対物レンズ27から出射される光ビームに発生する球面収差を用いて、光ディスクDの透明カバー層CLVや中間層MLの厚みの変化などによって発生する球面収差を補正する。一つの液晶素子は、透明電極が形成された2枚のガラス基板によって液晶分子を挟んで形成されている。
そして、各透明電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚され、これにより液晶素子を通過する光ビームに与える屈折力を任意に変更する。すなわち、液晶素子は、透過する光ビームの発散角を変化させることができ、屈折力を変化させることで、この発散角を変化させて、パワー収差、すなわちデフォーカス収差成分を任意に変化させることができ、それにより対物レンズ27から出射する光ビームに発生する球面収差量を変化させることができる。ここで、パワー収差及びデフォーカス収差成分は、フリンジゼルニケ収差多項式におけるZ4項に対応するような、波面収差の分類としてのパワー収差及びデフォーカス収差を意味するものである。
液晶素子25は、例えば2値のように離散的なパワー収差を発生させて、後述する図4に示すように、信号記録層L1上のスポット41を、信号記録層L0上のスポット43にフォーカスジャンプさせるとき、まずスポット42のようにジャンプ先であるL0の位置からマージン外、光が入射するディスク表面側45の領域に常に位置するよう設定する。
図4は、本発明における原理を上記実施の形態を用いて示している。図4において、光ディスクDの信号記録層L0と信号記録層L1の層間隔は25μm±5μmとされており、またフォーカスジャンプにおけるジャンプ後のスポット位置マージンは、図中の記録層L0の上下に二点鎖線でその範囲を示すように±5μmである。これは、例えば現在スポットが記録層L1にあり、記録層L0にフォーカスジャンプすることを考えると、ジャンプ先の層L0位置から±5μmとされている。
信号記録層L1上のスポット41を、L0上のスポット43にフォーカスジャンプさせるとき、離散的なパワー収差を発生させる液晶素子25のパワー発生量を、スポット42のようにジャンプ先であるL0の位置からマージン外、光が入射するディスク表面側45の領域に常に位置するよう設定する。この設定を粗調整と呼ぶ。つまり、この粗調整では、スポット位置が所望のジャンプ先層位置より、手前、又は奥のどちらかにあるかを確実に把握できる。
その後、連続的なパワー収差を発生させる液晶素子24により記録層L0のジャンプ位置マージンの範囲内に収まるよう一方向に調整を行う。この調整を微調整と呼ぶ。
次に、図5を参照してフォーカスエラー信号FEの算出について説明する。光検出器30における4分割受光領域は、受光部A,B,C,Dからなり、受光光量に応じた受光信号A,B,C,Dを出力する。アナログシグナルプロセッサ3は、これら受光信号A,B,C,Dを用いてフォーカスエラー信号FE、再生RF信号RFなどを生成し、これらをAD変換器4に供給する。
フォーカスエラー信号FE及び再生RF信号は、
FE=(A+C)−(B+D)
RF=A+B+C+D
のように算出される。また、トラッキングエラー信号TEは、上記4分割受光信号を用いたプッシュプル信号などによって算出される。
本実施の形態の光ディスク装置1にあって、使用される光ピックアップ装置20は、2層間にあって、液晶素子24及び25により印加される電圧の大きさの変化に基づいてフォーカスサーボにより光ビームがフォーカシングされている層から所望の層の存在しうる範囲の外側に光ビームの焦点を移動してから、所望の層に上記光ビームの焦点を合わせる。
図6は、粗調整と微調整を説明するための図であり、光ピックアップ装置20によって、光ディスクDにおける信号記録層L1上のスポット41を、L0上のスポットにフォーカスジャンプさせる様子を模式的に示した図である。また、図7は光ディスクDにおける信号記録層L1上のスポット41を、L0上のスポットにフォーカスジャンプさせる処理手順を示すフローチャートである。
まず、光ピックアップ装置20は、図7におけるステップS1にて離散的なパワー収差を発生させる液晶素子25のパワー発生量をスポット42のようにジャンプ先である記録層L0の位置から+5μmというマージンの外であり、光が入射するディスク表面側の領域に位置するように粗調整を行う。例えば、層間隔25um±5μmであれば補正量を20μm以下にする。これによりジャンプ先の層よりも常に手前側にスポット位置が存在する。このように、光ピックアップ装置20は、現在、光スポットがジャンプ先である記録層L0の位置から+5μmというマージンの外であり、光が入射するディスク表面側の領域に位置していることを把握できている。よって、次のステップS2にあって光スポットの調整方向を一意に決定することができる。
実際の層間ジャンプにおいてはジャンプの瞬間に粗調整用液晶素子が予め設計されたパワー収差を発生させ、微調整用液晶素子により、粗調整でのSA不足分を補正する。
上述したように、光ピックアップ装置2は、現在の光スポットの位置を把握しているので、ステップS2にて、連続的なパワー収差を発生させる液晶素子24により記録層L0のジャンプ位置マージンの範囲内に収まるように一意の方向に微調整を行うことができる。このとき、従来技術にて説明した図14に示すような波形により調整を確認することができる。そして、ステップS4にてフォーカス引き込みを完了し、フォーカスオンとする。
図8には、液晶素子25に対する駆動電圧波形を示す。この液晶素子25は、2値のように離散的なパワー収差を発生させる、いわゆる2値パワー液晶である。駆動条件としては、駆動波形をデューティ(Duty)50%矩形の交流波としている。駆動周波数は1000Hzであり、駆動電圧Vは4.0Vrmsである。駆動波形を詳細に説明すると、液晶をONにするタイミングで任意の形式の加速パルスを発生させた後、加速後駆動電圧Vを4.0Vrms一定とする。そして、液晶OFFのタイミングで駆動電圧を0Vとする。なお、ここで説明した加速駆動は一例を示すものであり、これに限定されないことは勿論である。
以上に説明したように、図2に示した光ピックアップ装置20によれば、粗調整によるスポット位置がフォーカスジャンプ先の所望の層に対してどちら側にあるのかを正確に把握することができる。その結果、ジャンプ先におけるフォーカスサーチの方向を一意に決定することができ、効率のよいフォーカスジャンプが可能となる。
次に、上記光ディスク装置81に適用できる、光ピックアップ装置20の他の具体例(光ピックアップ装置20’と記す)について図9〜図11を参照して説明する。
図9は、本発明の光ピックアップ装置の他の実施例の態様を示している。図2に示した光ピックアップ装置20と異なるのは、2つの液晶素子25及び24の代わりに、一つの液晶素子51を用いている点である。この液晶素子51は、印加される電圧の大きさに応じて液晶を透過する光の焦点距離を離散的に変化する。また、この光ピックアップ装置20’で特徴的なのは、液晶素子51が中間層MLに対応する層間隔に対応したパワー収差25um±5umを離散的に発生させると同時に対物レンズ27をディスクDから遠ざかる方向にシフトさせ、実質的な球面収差補正量を小さくすることである。ジャンプ時の対物レンズ27のシフトが特徴的である。
図10は、この光ピックアップ装置20’によって、光ディスクDにおける信号記録層L1上のスポット41を、L0上のスポットにフォーカスジャンプさせる様子を模式的に示した図である。また、図11はこのときの光ピックアップ装置の処理手順を示す図である。
信号記録層L1から信号記録層L0にフォーカスジャンプするとき、ステップS11にて光ピックアップ装置20’は液晶素子51により層間隔に対応したパワー収差25μm±5μmを離散的に発生する。それと同時にステップS2にて対物レンズ27をディスクDから遠ざかる方向にシフトさせ、実質的な球面収差補正量を小さくする。
ここでのレンズシフト量については、図4におけるスポット例42のように、ジャンプ後のスポット位置マージンの外、すなわち光が入射するディスク表面側の領域に常に位置するよう設定する。
所望の層にジャンプするとき、すなわち液晶素子51がパワー収差を発生させると同時に対物レンズ27を光ディスクDから遠ざかる方向にシフトさせ、実質的な補正量を小さくする。例えば、層間隔が25μm±5μmであれば、補正量を20μm以下にする。これにより、ジャンプ先の層よりも常に手前側にスポットが位置する。さらに、ジャンプ時にシフトさせたレンズを元の位置に戻しながら球面収差補正量不足分の微調整を行う。
このように、光ピックアップ装置20’は、現在、光スポットがジャンプ先である記録層L0の位置から+5μmというマージンの外であり、光が入射するディスク表面側の領域に位置していることを把握できている。よって、次のステップS13にあって光スポットの調整方向を一意に決定することができる。
上述したように、光ピックアップ装置20’は、現在の光スポットの位置を把握しているので、ステップS13にてシフトさせたレンズを元の位置に戻しながらL0のジャンプ位置マージンの範囲内に収まるように一意の方向に微調整を行うことができる。そして、ステップS14にて、前述の図14に示すような波形により調整を確認することができ、フォーカス引き込みを完了し、フォーカスオンとする。
液晶素子51に対する駆動電圧制御は、図8に示した波形を用いて行うことができる。
上記光ピックアップ装置20によるフォーカスジャンプでは、対物レンズのシフトの必要がないため、アクチュエータの諸特性に起因する影響を受けない。また、上記光ピックアップ装置20’によるフォーカスジャンプでは、使用する液晶素子の枚数を少なくすることができる。
いずれにしても、ジャンプ先の層に対してスポット位置が手前と奥、どちらにあるかの判断がつかないために、球面収差補正の方向が一意に決定されなかった従来技術に対し、上記二つのフォーカスジャンプ方法を用いることで補正方向が一方向に決定され、その結果、迅速かつ安定なレイヤージャンプが可能となる。
なお、図2及び図9に示した光ピックアップ装置20及び光ピックアップ装置20’などでは、パワー収差発生手段として、液晶素子を用いたが、制御することによりパワー収差発生量を変化できるものであればよく、液晶素子に限られるものではない。例えばパワー収差発生手段として、液体レンズを用いてもよい。
また、図2の第1の実施例(光ピックアップ装置20)について、印加する電圧によって発生するパワー収差が離散的に変化する、例えば2値の状態だけをとる液晶素子25(2値パワー液晶)および連続的に変化する液晶素子24(連続パワー液晶)を用いたが、この並びの順番については、光結合効率および結像倍率を大きく変化させない範囲、例えば特開2006−54007号公報に示される開口絞りと液晶素子の間隔で配置されるのであれば、どちらを対物レンズ27側に設置してもよい。
特開2006−54007号公報は、少なくとも2以上の信号記録層を有する光ディスクの選択された信号記録層に対して、情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置において、対物レンズに入射する光ビームの開口径を規制する開口制限素子と、光源と対物レンズとの間に設けられ、屈折力が可変とされ、屈折力を変化させることで、光源から出射された光ビームの発散角を変化させる屈折力可変素子との間隔を、ΔSA3を2以上の信号記録層のうち最も離間した2層間において、光ビームが入射されるディスク表面から信号記録層までの厚みの差によって発生する球面収差量の差分とし、NAを対物レンズの開口数とし、λを光源から出射される光ビームの波長とし、Lを屈折力可変素子と開口制限素子との間隔とし、φを開口制限素子により規制される開口径とするとき、
((1.5/4.4)×103)・(ΔSA3/NA3)(λ・L/φ2)≦0.1
となる。また、屈折力可変素子と開口制限素子との間隔Lを、
L/(φ2)≦1.8とする、という技術である。
また、図4では例として2層ディスクの信号記録面L1から信号記録面L0のフォーカスジャンプを用い本発明の原理説明を行ったが、信号記録面L0から信号記録面L1のジャンプについても基本原理は同じである。
図4においては、ジャンプ後のスポット位置をスポット42といった、光が入射するディスク表面に近い領域としたが、原理としては、ジャンプ先の層に対し手前か奥のどちらかに、常にジャンプ後のスポットがあり、更にそれを把握できていればよく、ジャンプ後のスポット位置が常にスポット44側の位置にくるよう実施例1の2値パワー液晶(液晶素子25)のパワー発生量および、実施例2の対物レンズシフト量を決定することも可能である。
また、図9ではパワー収差発生手段として、液晶素子51を用いた。これは層間隔に対応したパワー収差を離散的に発生させるが、層間隔に対応したパワー収差を発生させるものであればよく、連続パワー液晶を用いてもよい。
また、上記実施の形態では、光ディスクとして信号記録層L0及びL1からなる2層光ディスクを対象とした、3層以上の信号記録層を有する光ディスクを対象としてもよいのはもちろんである。また、現在の信号記録層L4から2層とばした信号記録層L0に、フォーカスジャンプすることも本発明を適用すれば可能であるのは明らかである。
20 光ピックアップ装置、21 光源、22 コリメータレンズ、23 偏光ビームスプリッタ、24 液晶素子(連続的変化)、25 液晶素子(離散的変化)、27 対物レンズ、30 光検出器、D 光ディスク、L0,L1 信号記録層