具体实施方式
以下,对于本发明的实施例进行说明。
实施例1
首先使用图1、图2,对于本发明的光盘装置的构成进行说明。
在图1中,1是作为记录和再现数据的记录媒体的盘、2为用于向盘1读写数据的物镜、3为在盘的转动轴方向驱动物镜2的聚焦致动器、4为在盘的半径方向驱动物镜的追踪致动器、5是为了修正通过物镜而进行数据读写时的像差的像差修正用透镜、6为在光轴方向驱动像差修正用透镜的像差修正用致动器、7为用光学方法检测盘1的数据的光检测器、8为像差修正用透镜2的位置检测器、9为对于位置监测器的输出设定动作点以及灵敏度的位置信号生成单元、10是根据位置信号生成单元的输出,以将像差修正用透镜调整设定在指定位置上的方式控制像差修正用致动器6的像差修正控制信号生成单元、11是驱动像差修正用致动器的像差修正用致动器的驱动单元、12是生成盘和物镜的聚焦方向的误差信号的聚焦误差信号生成单元、13是以使光点位于盘记录面或者再现面上的方式控制聚焦致动器的聚焦控制信号生成单元、14是驱动致动器的聚焦致动器驱动单元、15是生成盘的轨道和物镜的追踪方向的误差信号的追踪误差信号生成单元、16是以使光点位于光盘的指定轨道上的方式控制追踪致动器的追踪控制信号生成单元、17是驱动追踪致动器的追踪致动器驱动单元、18是转动盘的主轴电动机、19是产生与主轴电动机的转速相对应的信号的频率发生单元、20是以使主轴电动机以指定的速度转动的方式进行控制的电动机控制单元、21是温度传感器。
另外,图2是像差修正控制信号生成单元10的内部框图。在图2中,101为像差修正用透镜的目标位置设定单元,102是低频补偿滤波器,103是相位补偿滤波器,104是判别像差修正用透镜位置与目标位置之间误差是否在指定范围内的目标范围判定单元,105为抖动信号发生单元。
接下来,对于各个块的动作概要和块之间关系进行说明。
在图1中,聚焦致动器3使物镜2向光盘转动轴方向转动,追踪致动器4使物镜2向光盘的半径方向转动。光检测器7将反射光变换为电信号,将变换后的信号送到聚焦误差信号生成单元12和追踪误差信号检测单元15。聚焦误差信号生成单元12根据所送来的信号生成聚焦误差信号,将生成的信号送到聚焦控制信号生成单元13和像差修正控制信号生成单元10。聚焦控制信号生成单元13根据送来的信号生成聚焦控制信号,将生成的信号送到聚焦致动器驱动单元14。聚焦致动器驱动单元14根据送来的信号驱动聚焦致动器3。追踪误差信号生成单元15根据送来的信号生成追踪误差信号,将生成的信号送到追踪控制信号生成单元16和像差修正控制信号生成单元10。追踪控制信号生成单元16根据送来的信号生成追踪控制信号,将生成的信号送到追踪致动器驱动单元17。追踪致动器的驱动单元17根据送来的信号驱动追踪致动器4。另外,像差修正用致动器6将像差修正用透镜5向光轴方向移动。像差修正用透镜的位置检测器8将像差修正透镜的位置变换为电信号,将变换后的信号送到位置信号生成单元9。
位置信号生成单元9修正送来的信号的动作点以及灵敏度、将修正后的信号送到像差修正控制单元10。在像差修正控制单元10的内部,目标位置设定单元101将送来的信号与目标值进行比较,将比较而得到的信号送到低频补偿滤波器102、相位补偿滤波器103和目标范围判定单元104。温度传感器21将装置内温度变换为电信号,将变换后的信号送到抖动信号发生单元105。目标范围判定单元104根据从目标位置设定单元101送来的信号,判定像差修正透镜相对于目标装置是否在指定范围外,然后将判定信号送到抖动信号发生单元105。抖动信号发生单元105根据温度传感器21送来的信号决定发生信号的频率和振幅,根据从目标范围判定单元104送来的信号对于抖动信号进行ON/OFF操作。像差修正控制单元10将低频补偿滤波器102、相位补偿滤波器103、和抖动信号发生单元105的叠加信号送到像差修正用致动器驱动单元11。像差修正用致动器驱动单元11根据送来的信号驱动像差修正用致动器6。主轴电动机18驱动盘1。频率发生单元19将主轴电动机18的转动速度信息线性变换为电信号,将变换后的信号送到电动机控制单元20。电动机控制单元20根据送来的信号控制主轴电动机18,使盘1以规定的转速转动。
接下来,对于主要的块的详细动作进行说明。
首先,使用图4,对于位置信号生成单元9的动作点以及灵敏度调整进行说明。在此,所谓动作点以及灵敏度调整意味着调整在输入至作为数字处理的像差修正控制信号生成单元10之前的信号的补偿和增益,在像差修正透镜的实际动作范围内最大限度地确保分辨率。通过补偿的调整,调整动作点,通过增益的调整,调整灵敏度。通过进行这样的调整,可以得到精度高的像差修正。
像差修正透镜由于可动范围广、而且要求进行高精度控制,所以需要高的分辨率。控制系统在一部分进行数字处理的情况下,为了同时实现大范围的动态范围和高分辨率这两方面的要求,可以考虑提高AD转换器的bit精度的方法,但是由于需要进行DSP的规格变更等,所以不容易。所以,首先用图4所示的方法,调整动作点和灵敏度。
如图4所示的那样,像差修正透镜的可动范围是实际使用范围和未使用范围的区域。实际使用范围是指记录再现面被两层盘的像差修正透镜的各层目标位置所夹的区域,未使用范围是考虑光拾取器的组装公差等可以移动像差修正透镜的区域、是在实际动作时不使用的区域。实际使用范围位于可动范围的哪一部分是根据各个装置的不同而不同的,但是在各个装置上决定了0层或者1层的像差修正透镜的目标位置后,只要能够检测实际使用范围内的位置信号即可(图4是表示实际使用范围几乎位于可动范围的中央的情况)。
所以,位置信号生成单元9如(1)所示的那样进行调整,通过在输入信号上施加补偿(offset)而使动作点位于信号电平的中央,而且如(2)所示的那样进行调整,通过调整增益使实际可动范围整体进入DSP的动态范围内,从而确保分辨率。在决定0层或者1层的像差修正透镜的目标位置时,如图5所示的那样进行调整,从而可以检测可动范围内的位置信号。即,位置信号生成单元9如(3)所示的那样向输入信号施加补偿,而且如(4)所示的那样在设定了增益的状态下,决定目标位置。
接下来,对于在2层盘上光点在层间移动的聚焦跳跃时的目标位置设定单元101的动作进行说明。光点在层间移动时,也需要改变像差修正透镜的目标位置。在像差修正透镜的移动比将物镜向聚焦方向移动的聚焦控制慢的情况下,需要预先将像差修正透镜的目标位置改变到移动目的地的层。但是,使像差修正透镜从移动前的层的目标位置移动的话,使聚焦以及追踪的误差信号振幅降低,聚焦以及追踪控制的稳定性降低。如图6A所示的那样使目标位置阶梯性地变化的话,像差修正透镜的动作发生过调,带来更加不稳定。所以,目标位置设定单元101如图6B所示的那样使目标位置阶段性地变化,按照减低过调的方式进行动作。或者,通过改变低频补偿滤波器102、相位补偿滤波器103的特性,也可以得到同样的效果。另外误差信号振幅的下降显著的追踪控制也可在像差修正透镜的目标位置变更之前关闭。
接下来,使用图7,对于目标范围判定单元104的详细动作进行说明。
目标范围判定单元104的目标范围,如图7所示,关于像差修正透镜的位置,在各层根据需要的偏差以及变动的抑制规格进行设定,图7模式地表示光点在层间移动时的透镜位置、抖动信号(高频信号)的on/off、像差修正控制信号。在目标位置变更之前,目标范围判定单元104使抖动信号发生单元105的输出为on,然后目标位置设定单元101在移动目的地的层设定目标。
在此,对于球面像差修正元件的驱动信号施加抖动信号是为了能够平稳地进行驱动。即,虽然在修正球面像差的射束扩展器的驱动中使用的线性致动器具有与现在的步进电动机相比,可以使光拾取器更加小型化;而与压电致动器等相比更加廉价的优点,但是为了减低松动,另外为了提高保持性,具有与驱动轴的摩擦变大的问题。所以,如果不施加抖动信号而控制驱动的话,驱动对象急剧地移动,难于进行正确的控制。在这种情况下,在球面像差修正元件的驱动信号,即线性致动器的驱动信号上施加抖动信号的话,如图7的最下部所示的那样,由于致动器继续微小的动作,所以可以减低静止摩擦的影响、平滑地进行驱动。
目标范围判定单元104在目标位置设定单元101的输出进入到目标范围为止,维持抖动信号发生单元105的动作,目标位置设定单元101的输出进入到目标范围内后,将抖动信号发生单元105的动作关闭。如上述那样,在使目标位置为阶段地变化的中间目标的情况下,目标位置设定单元101的输出即使进入目标范围内,也维持抖动信号发生单元105的动作。
即,仅仅在线性致动器驱动时施加抖动信号,而在记录或者再现期间的非驱动时不施加。这是因为在一直持续施加抖动信号的情况下,球面像差修正元件到达目标位置后还继续微小地振动,对聚焦控制产生不良的影响。
另外,所谓线性致动器的驱动是指,在球面像差修正元件的控制目标位置变化的情况下,施加高频信号并进行球面像差修正元件的位置调整,而当球面像差修正元件到达控制目标范围内时,停止施加高频信号。
另外,此处所说的驱动在从光盘读出的信号的再现处理、即对从光盘出的信号进行解调、输出图像信号或声音信号前进行。
另外,抖动信号发生单元105如图8所示的那样从振幅变为零的相位起输出信号,在振幅变为零的相位时停止信号。或者在开始输出信号时,逐渐地增大振幅,在信号输出停止时逐渐地减小振幅。
在振幅变为零的相位时开始施加抖动信号,或者在振幅变为零的相位时停止施加抖动信号,是因为虽然与驱动信号相比是微小的振动,但是急速施加抖动信号的振幅或者急速停止施加的话,有可能对控制产生不良影响。这一点,在振幅变为零的相位时开始施加、或者停止施加的话,结果是可以进行平稳的控制,所以可以得到理想的结果。在开始施加抖动信号时,逐渐地增大振幅,在停止施加抖动信号时逐渐减小振幅也是同样的意思。
接下来,对于抖动信号发生单元105输出的信号的频率和振幅的决定方法,进行说明。为了按照使包含像差修正透镜的像差修正机构的可动部分不受与固定部分的静止摩擦的影响那样动作,抖动信号发生单元105输出的信号的频率和振幅需要为在规定值以下的频率和规定值以上的振幅。另外,为了抑制由于像差修正透镜移动而造成的对于聚焦控制和追踪控制的影响,需要规定值以上的频率和规定值以下的振幅。对于聚焦控制和追踪控制的影响,根据施加抖动信号之前的聚焦误差信号和追踪误差信号的振幅变动而决定。或者,根据记录在盘上的数据的再现性能的变动而决定。在各个温度下,决定适于这些条件的振幅、频率,抖动信号发生单元105根据温度传感器21的输出,而输出最佳的抖动信号。即,振幅需要大于等于能减低静止摩擦的影响的程度而且小于等于不会对聚焦控制和追踪控制产生不良影响的程度。同样地,频率需要大于等于不会对聚焦控制和追踪控制产生不良影响的程度而且小于等于减低静止摩擦的影响的程度。
在此,对于频率进行具体说明的话,抖动信号的频率f为以下的范围。即,使像差修正驱动用致动器的主共振为f0_s、像差修正驱动用致动器的控制频带为fc_s、聚焦致动器的控制频带为fc_f、追踪致动器的控制频带为fc_t时,有如下的关系。
(1)f0_s<f<fc_s
或者fc_s<fc_f、fc_t时
(2)fc_s<f<fc_f或者fc_t(当中小的那个)
(3)fc_f或者fc_t(当中大的那个)<f
或者fc_f、fc_t<fc_s时
(4)fc_f或者fc_t(当中大的那个)<f<fc_s
另外,作为现状,假定fc_s=0.5kHz<fc_f、fc_t=5~10kHz。
实施例2
以下,参照图1、图3说明本发明的光盘装置的结构。
图1的1到21的块与实施例1相同,所以省略。图3是像差修正控制信号生成单元10的内部框图。图3的101到104的块与实施例相同,所以省略。在图3中,106为定时单元、107是像差修正控制的增益控制单元、108是像差修正控制循环的增益放大器。
接下来,对于各个块的动作概要和框之间关系进行说明。
关于聚焦控制、追踪控制以及主轴控制,与实施例1相同,所以省略。像差修正用致动器6将像差修正用透镜5向光轴方向移动。像差修正透镜位置检测器8将像差修正透镜的位置变换为电信号,将变化后的信号送到位置信号生成单元9。位置信号生成单元9修正被送来的信号的动作点以及灵敏度,将修正后的信号送到像差修正控制单元10。在像差修正控制单元10的内部,目标位置设定单元101将送来的信号与目标值比较,将比较而得到的信号送到低频补偿滤波器102、相位补偿滤波器103、和目标范围判别单元104。温度传感器21将装置内温度变换为电信号,将变换后的信号送到增益控制单元107。定时单元106将时间信息送到增益控制单元107。目标范围判别单元104根据送来的信号判别像差修正元件相对于目标位置是否在规定范围外,将判别信号送到增益控制单元107。增益控制单元107根据从温度传感器21送来的信号和从目标范围判别单元104送来的信号,决定设定增益,设定增益放大器108的增益。像差修正控制单元10将低频补偿滤波器102和相位补偿滤波器103的叠加信号通过增益放大器108送到像差修正用像差修正驱动单元11。像差修正用致动器驱动单元11根据送来的信号,驱动像差修正用致动器6。
接下来,对于主要块的详细动作,进行说明。
对于位置信号生成单元9的动作点以及灵敏度调整,与实施例1相同,对于聚焦跳跃时的目标位置设定单元101的动作也与实施例1相同。
接下来,使用图9和图10,对于目标范围判定单元104和增益控制单元107的详细动作,进行说明。目标范围判定单元104的目标范围,如图9所示的那样,关于像差修正透镜的位置,在各层根据需要的偏差以及变动的抑制规格进行设定。目标范围判定单元104判别从目标位置设定单元101送来的信号是否在目标范围内,将判别信号送到增益控制单元107。增益控制单元107如图10所示的那样,用阈值T1、T2(T1<T2)判别从温度传感器21送来的信号,根据从目标范围判定单元104送来的判别信号,对增益放大器108设定G01、G02、G03、G11、G12、G13。在此,各个增益为G01<G11、G02<G12、G03<G13。另外,在像差修正机构的可动部分和固定部分的静止摩擦伴随着温度上升而减少的情况下,G01<G02<G03,G11<G12<G13;在静止摩擦伴随着温度上升而增加的情况下,G01>G02>G03,G11>G12>G13。
这里,目标范围判定单元104,如图11所示,可根据抑压规格设定目标范围的其它的一个以上的目标范围。在此情况下,作为设定增益在图10的表中追加G21、G22、G23、G31、G32、G33,增益控制单元107具有如图11所示的表。在此情况下,对各增益进行设定,使表示到达目标位置的目标范围0以内的增益最低,在其它范围中,随着接近目标范围,增益增高。即,G01<G31<G21<G11,G02<G32<G22<G12、G03<G33<G23<G13。
另外,增益控制单元107根据从定时单元106送来的时间信息,当从目标位置设定单元101送来的信号在规定时间内没有进入各目标范围的情况下,使对增益放大器108设定的增益增加得大于前述表的值。
实施例3
接下来,使用图13、图14,说明实施例1的具体控制流程图。
首先,对于图13进行说明。首先,在需要以聚焦控制on而追踪控制off的状态驱动像差修正元件的位置情况下,为了通过在像差修正元件的驱动信号上加上高频信号而抑制对于聚焦控制的影响,而进行状态设定。在这时,状态设定在聚焦控制off、追踪控制off时为可以观测聚焦误差信号的状态。另外,不加上高频信号。
接下来,在不加上高频信号的状态下,取得聚焦误差信号振幅(S11)。令这个值为Fe0。
接下来,在像差修正元件的驱动信号上加上抖动信号(高频信号)(S12)。令这时高频信号的初期振幅值(Scd0)为零等非常小的值。
接下来,测定位置传感器的输出振幅,测定的振幅(Se1)比规定值(Seth)大为止(S14),使高频信号的振幅值逐渐地每次增加ΔScd(S15)。令Se1>Seth时的高频信号振幅值为Scd1。
接下来,测定聚焦误差信号振幅(S16),测定的振幅(Fe1)与前述的Fe0之间的差分的绝对值大于规定值(Feth)为止(S17),逐渐地每次增大ΔScd(S18)。令|Fe1—Fe0|>Feth时的高频信号的增幅值为Scd2。
使用上述那样求得的Scd1、Scd2,按照Scd1<Scd<Scd2那样设定实际使用的高频信号振幅Scd。例如,为了确保对于温度等的环境变化的裕度,也可令Scd=(Scd1+Scd2)/2,取Scd1和Scd2的中间值。
接下来,对于图14进行说明。在需要以聚焦控制on而追踪控制off的状态,驱动像差修正元件的位置情况下,需要通过在像差修正元件的驱动信号上加上高频信号而抑制对于聚焦控制以及追踪控制的影响。在这种情况下,除了图13的处理,还要进行图14的处理。
图14的状态设定在聚焦控制on、追踪控制off时为可以观测聚焦追踪信号的状态。另外,不加上高频信号。
接下来,在不加上高频信号的状态下,取得追踪误差信号振幅(S101)。令这个值为Te0。
接下来,在像差修正元件的驱动信号上加上高频信号(S102)。令这时高频信号的初期振幅值(Scd1)为在图13中检测出的值。
接下来,测定追踪误差信号振幅(S103),测定的振幅(Te1)与前述的Te0之间的差分的绝对值大于规定值(Teth)为止(S104),使高频信号的振幅值逐渐地每次增大ΔScd(S105)。令|Te1—Te0|>Teth时的高频信号的增幅为Scd3。
使用上述那样求得的Scd1、Scd2、Scd3,按照Scd1<Scd<Scd2或者3(取其中小的那个)那样设定实际使用的高频信号振幅Scd。例如,为了确保对于温度等的环境变化的裕度,也可令Scd=(Scd1+Scd2或者3)/2,取Scd1和Scd2或者3的中间值。
如以上说明的那样,通过上述的各个实施例,使像差修正透镜移动的情况下,通过在控制信号上重叠抖动信号,或者增加控制循环的增益那样进行动作,可以以良好的精度控制像差修正透镜。由此可以使用像差修正机构的透镜倾斜和松动少的线性致动器,可以提供小型廉价的高频装置。