JP2006147052A

JP2006147052A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP2006147052A
Application number: JP2004335776A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Uchida; 繁内田; Sachinori Kajiwara; 祥則梶原; Makoto Horiyama; 真堀山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US20060109758A1; EP1659578A3; EP1659578A2; US7990816B2

Abstract

【課題】
ＲＦ信号の記録されていない未記録部が存在するディスクに対しても高速シーク、高速アクセスが可能で、かつ、コストを大きく抑えることができる光ディスク装置を提供する。
【解決手段】
光ピックアップ５より光ディスク１にメインビームとサブビームを照射し、メインビームの反射光およびサブビームの反射光に基づきトラッキング誤差信号生成回路９でトラッキング誤差信号が生成される過程でSPP生成回路８で生成されるサブビームプッシュプル信号に基づきシフト信号を検出する。そして粗サーチ回路１１による光ピックアップ移動時、検出されたシフト信号が０となるように対物レンズ６のアクチュエータを駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は記録媒体となるディスクに光を照射し、記録された信号を読み取る装置に関する。

光ディスク装置は、光ディスク上の現在の再生トラックから離れたトラックへのアクセスを行うシーク動作時、トラッキングサーボをオフにして、まず光ピックアップを光ディスクの半径方向へ高速に動かす動作を行う。従来、本動作時にトラッキングサーボはオフのため、対物レンズを支持する力はばねによる作用力のみであるから、光ピックアップの急激な加速によって対物レンズが振動していた。そのため、フォーカスサーボが外れたり、光ピックアップ移動後も対物レンズの振動がすぐに収まらずトラッキングサーボの引き込みが遅れる等の問題があり、高速シーク、高速アクセスへの支障となっていた。

そこで例えば特許文献１に、対物レンズアクチュエータ駆動用の駆動コイルを駆動する駆動回路の出力インピーダンスを切り替えることができるディスク再生装置が開示されている。これによれば、光ピックアップ移動時に駆動回路の出力インピーダンスを低くすることで、駆動コイルの逆起電力により対物レンズアクチュエータの振動がクランプされ減少する。従って、シーク、アクセスの時間が短縮できる。

しかし上記の方法では、光ピックアップ移動時の対物レンズの振動を抑えることはできるが、完全に０に振動を抑えることはできない。そこで例えば特許文献２に、対物レンズのシフト量を検出するセンサを用いたり、センサを用いずビームの光ディスクにおける反射光に基づくトラッキング誤差信号とＲＦ信号を用いて対物レンズのシフト量を検出し、光ピックアップを光ディスクの半径方向へ高速に動かす動作中、対物レンズのシフト量を一定値に制御するものが開示されている。本方法によれば、光ピックアップ移動時の対物レンズの振動をほぼ０に抑えることができる。
特開昭６０−１５１８７９号公報特開昭５９−８４３５３号公報

しかし上記センサを用いた方法では、わざわざセンサを取り付ける必要があり、センサからの信号を処理する回路も別途必要であり、コストが高くなる。

また、上記のトラッキング誤差信号とＲＦ信号を用いる方法では、光ディスクがＲＦ信号の記録されていない未記録部が存在するディスクであれば、ＲＦ信号が検出されないので、シフト量を検出できない。従って、ＲＦ信号の記録されていない未記録部が存在するディスクには本方法による対物レンズのシフト量制御は適用できない。また、ＲＦ信号の処理等に非常に複雑な回路が必要となり、コストが高くなる。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、ＲＦ信号の記録されていない未記録部が存在するディスクに対しても高速シーク、高速アクセスが可能で、かつ、コストを大きく抑えることができる光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光ディスク装置は、光源と、該光源からのビームを光ディスクに集光させる対物レンズと該対物レンズを駆動させる対物レンズアクチュエータとを有する光ピックアップと、該光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させるスレッド手段と、前記光ディスクの目標トラックにアクセスするため前記スレッド手段を用いて前記光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させる光ピックアップ移動手段とを備える光ディスク装置において、前記ビームの前記光ディスクにおける反射光に基づく信号のうち、前記反射光に基づきトラッキング誤差信号を生成する過程で生成されるプッシュプル信号に基づき前記対物レンズのシフト信号を検出するシフト信号検出手段と、前記光ピックアップ移動手段が動作するとき、前記シフト信号検出手段によって検出された前記シフト信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させるシフト量制御手段とを備えることを特徴とする（第１の構成と呼ぶ）。

このような構成によれば、プッシュプル信号からシフト信号を検出するので、光ディスクにＲＦ信号が記録されていない未記録部が存在してもシフト信号を検出でき、対物レンズのシフト量制御が可能であり、ＲＦ信号の未記録部が存在するディスクに対しても高速シーク、高速アクセスが可能となる。また、シフト信号の検出にＲＦ信号を必要としないため、複雑な処理回路が不要となり、コストを大きく抑えることができる。

また、本発明の光ディスク装置は、第１の構成の光ディスク装置において、前記光源からのビームからメインビームおよび少なくとも一つのサブビームを生成するビーム生成手段を備え、前記メインビームおよび前記サブビームが前記対物レンズによって前記光ディスクに集光され、前記メインビームの前記光ディスクにおける反射光に基づきトラッキング誤差成分とオフセット成分とを含むメインビームプッシュプル信号を生成するメインビームプッシュプル信号生成手段と、前記サブビームの前記光ディスクにおける反射光に基づきトラッキング誤差成分がほぼ０でオフセット成分を含むサブビームプッシュプル信号を生成するサブビームプッシュプル信号生成手段と、前記メインビームプッシュプル信号と前記サブビームプッシュプル信号とに基づき前記トラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記シフト信号検出手段は前記サブビームプッシュプル信号に基づき前記シフト信号を検出することを特徴とする（第２の構成と呼ぶ）。

このような構成によれば、サブビームのプッシュプル信号に基づきシフト信号を検出するので、光ディスクにＲＦ信号が記録されていない未記録部が存在してもシフト信号を検出でき、対物レンズのシフト量制御が可能であり、ＲＦ信号の未記録部が存在するディスクに対しても高速シーク、高速アクセスが可能となる。

また、上記特許文献２の従来技術では、シフト信号を検出するにはトラッキング誤差信号とＲＦ信号に基づく信号を光ディスクに依存した最適な配分で合成する必要があり、最適な配分を調整できなれば、トラッキング誤差に同期したノイズが発生し、正確なシフト量制御ができない。しかし、第２の構成によれば、トラッキング誤差成分がほぼ０でオフセット成分を含むサブビームプッシュプル信号から直接シフト信号を検出できるので、このような問題は起こらない。

また、第２の構成によれば、サブビームの配置によらず正確な対物レンズのシフト信号が検出できるので、サブビームを配置調整しなくてもシフト量制御において十分な性能が得られる。

また、本発明の光ディスク装置は、第１または第２の構成の光ディスク装置において、前記トラッキング誤差信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させトラッキング制御するトラッキング制御手段と、前記シフト量制御手段と前記トラッキング制御手段とを切り替える切替手段とを備えることを特徴とする（第３の構成と呼ぶ）。

このような構成によれば、対物レンズのシフト量制御により、シーク動作における光ピックアップ移動後、対物レンズの振動は抑えられており、対物レンズの制御をトラッキングサーボに切り替えることで、トラッキングサーボを素早く安定に引き込める。

また、本発明の光ディスク装置は、第１〜第３のいずれかの構成の光ディスク装置において、前記トラッキング誤差信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させトラッキング制御するトラッキング制御手段を備え、前記トラッキング制御のとき、前記シフト信号に基づき前記スレッド手段を駆動させることを特徴とする（第４の構成と呼ぶ）。

このような構成によれば、重力方向に関係なく検出できる対物レンズのシフト信号を用いてトラッキングサーボ時の対物レンズを光源光軸からずれないよう制御でき、光ディスク装置の設置方向によるトラッキングサーボの性能悪化がなくなる。

また、本発明の光ディスク装置は、第１〜第４のいずれかの構成の光ディスク装置において、前記シフト信号にオフセット補正を加えることを特徴とする。

このような構成によれば、光ピックアップの組立精度が悪くても、正確なシフト信号を検出でき、現実の光ディスク装置の生産が可能となる。

本発明の光ディスク装置によれば、ＲＦ信号の記録されていない未記録部が存在するディスクに対しても高速シーク、高速アクセスが可能で、かつ、コストを大きく抑えることができる。

（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態である位相シフトDPP法を用いた光ディスク装置の構成を示す。ただし、本発明に関わる部分の構成のみ示す。

光ディスク１はスピンドルモータ３の軸２を介して回転しており、回転している光ディスク１に光ピックアップ５内の光源からのビームを対物レンズ６で集光することで光ディスク１の再生が行われる。スピンドルモータ３は光ディスク１の線速度が一定となるよう、不図示のコントローラにより制御されている。制御アクチュエータとしては、光ピックアップ５内の対物レンズ６を操作する対物レンズアクチュエータと、光ピックアップ５を光ディスク１の半径方向に移動させるスレッドモータ４を備える。

光ディスク１に光ピックアップ５より照射したメインビームの反射光は光ピックアップ５内の２分割検出器で受光され、その光検出信号に基づきMPP生成回路７でメインビームプッシュプル信号が生成される。このメインビームプッシュプル信号はトラッキング誤差成分と対物レンズのシフトによるオフセット成分を含む。

また、メインビームを光ディスク１に照射した位置とは別の位置に光ピックアップ５よりサブビームが２つ照射され、その反射光が光ピックアップ５内の各サブビームに対応した２分割検出器で受光され、その光検出信号に基づきSPP生成回路８でサブビームプッシュプル信号が生成される。このサブビームプッシュプル信号のトラッキング誤差成分は後述する方法でほぼ０であり、対物レンズのシフトによるオフセット成分のみを含む。

トラッキング誤差信号生成回路９では、メインビームプッシュプル信号からサブビームプッシュプル信号を、オフセット成分がキャンセルできる比率で減算し、トラッキング誤差信号を生成する。

また、SPP生成回路８で生成されたサブビームプッシュプル信号は前述のようにトラッキング誤差成分がほぼ０でオフセット成分のみの信号であるので、この信号を対物レンズのシフト信号として検出できる。従って、トラッキング誤差信号を生成する過程で生成されるサブビームプッシュプル信号からシフト信号を検出できる。

上記のトラッキング誤差信号およびシフト信号を用いて本実施形態の光ディスク装置は以下のような制御を行う。

現在の再生トラックから離れたトラックへのアクセスを行うシーク動作時、まず光ピックアップの移動を行うが、そのときスイッチ１３は制御信号生成回路１２の出力側に、スイッチ１４は粗サーチ回路１１の出力側に切り替える。

粗サーチ回路１１は、トラッキング誤差信号生成回路９が生成したトラッキング誤差信号のゼロクロスをカウントし、このカウント値がシーク目標のトラックまでのトラック横断本数に一致するまで、スレッドモータドライバ１６を介してスレッドモータ４を駆動させ、光ピックアップ５を光ディスク１の半径方向へ動かす。

この間、SPP生成回路８で検出されるシフト信号が０となるように制御信号生成回路１２が制御信号を生成し、それを対物レンズアクチュエータドライバ１５に与え、光ピックアップ５内の対物レンズアクチュエータを駆動する。これにより、光ピックアップ移動時の対物レンズ６の振動をほぼ０とすることができる。

トラッキング誤差信号のゼロクロスカウント値がシーク目標のトラックまでのトラック横断本数に一致すると光ピックアップの移動が終了し、スイッチ１３を制御信号生成回路１０の出力側に、スイッチ１４を制御信号生成回路１２の出力側に切り替える。

すると、トラッキング誤差信号生成回路９が生成するトラッキング誤差信号が０となるよう制御信号生成回路１０が制御信号を生成し、それを対物レンズアクチュエータドライバ１５に与え、光ピックアップ５内の対物レンズアクチュエータを駆動することでトラッキングサーボが行われる。このとき、対物レンズ６の振動が抑えられているので、素早くトラッキングサーボを引き込むことができる。

その間、SPP生成回路８で検出されるシフト信号が０となるように制御信号生成回路１２が制御信号を生成し、それをスレッドモータドライバ１６に与え、スレッドモータ４を駆動させ、光ピックアップ５を光ディスク１の半径方向へ動かす。これにより、対物レンズ６の位置が光源光軸上に制御され、光学的に最良のシフト位置に制御される。

トラッキングサーボ引き込み後、現在位置がシーク目標のトラックでなければ、さらにいわゆる精サーチを行い、シーク目標のトラックにアクセスされる。

シーク目標のトラックへのアクセス後のトラッキングサーボ時、上記のシフト信号が０となるようなスレッド制御が行われる。

なお、制御信号生成回路１２は、対物レンズ６と光ピックアップ５内の受光素子の取り付け位置精度等に起因するシフト信号のオフセットを補正する補正回路も含んでいる。例えば、対物レンズのシフト量が０の状態でのシフト信号（ADコンバータでデジタル化）をオフセットとして、あらかじめ不図示のメモリに記憶させておき、使用時にメモリからこのオフセットを読み出し、シフト信号を補正する。

次に、本実施形態で用いた位相シフトDPP法について以下説明する。図２に、位相シフトDPP法における各検出信号を示す。図２(b)のように、サブビームプッシュプル信号のトラッキング誤差成分をサブビームの位置に関わらずほぼ０にすることで、メインビームプッシュプル信号(図２(a))からサブビームプッシュプル信号(図２(b))をオフセット成分がキャンセルできる比率で減算して図２(c)のようなトラッキング誤差信号が検出できる。また、サブビームプッシュプル信号(図２(b))にはオフセット成分のみが含まれることになるから、サブビームプッシュプル信号を直接シフト信号として検出することができる。

サブビームの位置に関わらずサブビームプッシュプル信号のトラッキング誤差成分は０であるので、サブビームの配置によらず図２(b)のようなオフセット成分のみのサブビームプッシュプル信号が得られ、サブビームの配置調整をしなくても、シフト信号を検出できる。サブビームプッシュプル信号のトラッキング誤差成分をほぼ０とする方法としては、サブビームの一部に位相差を持たせる方法を採る。本方法について以下述べる。

図３(a)に光ピックアップ５内の構成を示す。レーザーダイオード１７から射出されたレーザービームがコリメータレンズ１８を介し、回折格子１９に入光する。回折格子１９において、入光したレーザービームから、１つの０次光のメインビームと、２つの１次光のサブビームが生成される。このメインビームとサブビームがビームスプリッタ２０を通過した後、対物レンズ６で集光され、メインビームスポット２３、サブビームスポット２４、２５が光ディスク１に形成される。光ディスク１で反射された反射光は対物レンズ６およびビームスプリッタ２０を通過し、集光レンズ２１でメインビーム用２分割検出器２２a、サブビーム用２分割検出器２２b、２２cに集光され、光検出信号が生成される。ここで回折格子１９は、図３(b)のように、サブビームの１/４領域が他の領域に比べ位相が１８０°シフトするように、位相シフト領域Ｒ１でスリットを変化させている。

図４に、サブビーム用２分割検出器２２b(図３)または２２c(図３)における受光の様子を示す。サブビームの反射光のうち、０次光Ｌ１、-１次光Ｌ２、＋１次光Ｌ３が重なり合うように受光され、０次光Ｌ１の領域が光検出領域となる。それぞれの反射光は前述の回折格子１９(図３)によって、１/４領域Ｒ２が他の領域に比べ、位相が１８０°シフトしている。光検出領域を図４のように４つの領域(ABCD)に分割すると、各領域での光量は(１)式〜(４)式で表される。ただし、Ii(iは各領域を示す)は各領域の光量、E₀は０次光の振幅、E₁は±１次光の振幅、φ₁は０次光と±１次光の位相差(トラック溝深さに関係するもの)、xはトラック中心からの変位量、pはトラックのピッチ、S₀は光検出領域の１/４領域において０次光のみ存在する領域の面積、S₁は光検出領域の１/４領域において０次光と±１次光が重複する部分の面積、とする。

よって、光検出領域を２分割した場合の受光量の差であるプッシュプル信号は（５）式のようにサブビームスポットの位置に関わらず０となる。そして対物レンズがシフトした場合にそれに応じたオフセット成分のみが現れる。

以上の方法により、サブビーム用２分割検出器２２b(図３)および２２c(図３)からの電気信号に基づきSPP生成回路８（図１）で生成されるサブビームプッシュプル信号のトラッキング誤差成分をサブビームの位置に関わらずほぼ０とすることができ、サブビームプッシュプル信号には対物レンズのシフト量に比例するオフセット成分のみが含まれることになるから、これをシフト信号として検出することができる。そして、検出されたシフト信号を、シーク動作における光ピックアップ移動時の対物レンズ６の振動制御と、トラッキングサーボ時の光ピックアップのスレッド制御に用いることで、シーク動作とトラッキングサーボの両方で従来にない高性能を得ることができる。

（第２の実施形態）
図５に、本発明の第２の実施形態であるDPP法を用いた光ディスク装置の構成を示す。ただし、図１（第１の実施形態）と同一の構成要素には同一の符号を付す。図５の図１との相違点は、オフセット信号生成回路２６である。また、本実施形態は前述した第１の実施形態とトラッキング誤差信号およびシフト信号の生成方法が異なる。また、本実施形態でも光源からのビームから光ピックアップ５内の回折格子によってメインビームと２つのサブビームが生成され、対物レンズ６によって光ディスク１に集光される。

ここで、本実施形態の特徴であるDPP法について図６を用いて説明する。DPP法では位相シフトDPP法のようにサブビームの一部に位相シフトを与えることはしない。メインビームの光ディスクからの反射光の光検出信号からメインビームプッシュプル信号を生成する。このメインビームプッシュプル信号は、図６(a)に示すように、トラッキング誤差成分に、対物レンズのシフト量に対応するオフセット成分を加えた信号となる。一方メインビームとトラック半本分ずれた位置に照射するサブビームの反射光の光検出信号からサブビームプッシュプル信号を生成する。このサブビームプッシュプル信号は、図６(b)に示すように、メインビームプッシュプル信号と位相が１８０°ずれたトラッキング誤差成分と、対物レンズのシフト量に対応したオフセット成分が加算された信号となる。そして、メインビームプッシュプル信号からサブビームプッシュプル信号をオフセット成分がキャンセルできる比率で減算することで、図６(c)に示すような、オフセット成分がキャンセルされた、振幅がメインビームプッシュプル信号の２倍であるトラッキング誤差信号が検出される。

また、メインビームプッシュプル信号にサブビームプッシュプル信号をトラッキング誤差成分がキャンセルできる比率で加算することで、図６(d)に示すような、メインビームプッシュプル信号の２倍のオフセットが検出され、このオフセットを対物レンズのシフト信号として検出することができる。なお、メインビームプッシュプル信号にサブビームプッシュプル信号を加算する比率は、光ピックアップにのみ影響を受け、上記特許文献２の従来技術におけるトラッキング誤差信号とＲＦ信号に基づく信号の合成配分のようにディスク依存性はないので、本方法ではシフト信号の精度が向上する。

図５において以上のような方法で、MPP生成回路７で生成されるメインビームプッシュプル信号およびSPP生成回路８で生成されるサブビームプッシュプル信号とから、トラッキング誤差信号生成回路９でトラッキング誤差信号が生成され、オフセット信号生成回路２６でオフセットすなわちシフト信号が生成される。従って、トラッキング誤差信号を生成する過程で生成されるメインビームプッシュプル信号およびサブビームプッシュプル信号からシフト信号を検出できる。

上記で生成されたトラッキング誤差信号およびシフト信号を用いた本実施形態の光ディスク装置における制御（スイッチ１３、１４の切り替え動作も含む）は、前述した第１の実施形態と同様である。

は、本発明の光ディスク装置の第１の実施形態の構成を示す図である。は、位相シフトDPP法における各検出信号を示す図である。は、第１の実施形態の光ピックアップ内の構成を示す図である。は、サブビーム用２分割検出器における受光の様子を示す図である。は、本発明の光ディスク装置の第２の実施形態の構成を示す図である。は、DPP法における各検出信号を示す図である。

符号の説明

１光ディスク
２スピンドルモータの軸
３スピンドルモータ
４スレッドモータ
５光ピックアップ
６対物レンズ
７ MPP(メインビームプッシュプル信号)生成回路
８ SPP(サブビームプッシュプル信号)生成回路
９トラッキング誤差信号生成回路
１０制御信号生成回路
１１粗サーチ回路
１２制御信号生成回路
１３スイッチ
１４スイッチ
１５対物レンズアクチュエータドライバ
１６スレッドモータドライバ
１７レーザーダイオード
１８コリメータレンズ
１９回折格子
２０ビームスプリッタ
２１集光レンズ
２２a メインビーム用２分割検出器
２２b サブビーム用２分割検出器
２２c サブビーム用２分割検出器
２３メインビームスポット
２４サブビームスポット
２５サブビームスポット
２６オフセット信号生成回路
Ｌ１サブビーム反射光の０次光
Ｌ２サブビーム反射光の-１次光
Ｌ３サブビーム反射光の＋１次光
Ｒ１回折格子の位相シフト領域
Ｒ２サブビーム反射光の位相シフト領域

Claims

光源と、
該光源からのビームを光ディスクに集光させる対物レンズと該対物レンズを駆動させる対物レンズアクチュエータとを有する光ピックアップと、
該光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させるスレッド手段と、
前記光ディスクの目標トラックにアクセスするため前記スレッド手段を用いて前記光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に移動させる光ピックアップ移動手段とを備える光ディスク装置において、
前記ビームの前記光ディスクにおける反射光に基づく信号のうち、前記反射光に基づきトラッキング誤差信号を生成する過程で生成されるプッシュプル信号に基づき前記対物レンズのシフト信号を検出するシフト信号検出手段と、
前記光ピックアップ移動手段が動作するとき、前記シフト信号検出手段によって検出された前記シフト信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させるシフト量制御手段とを備えることを特徴とする光ディスク装置。
前記光源からのビームからメインビームおよび少なくとも一つのサブビームを生成するビーム生成手段を備え、前記メインビームおよび前記サブビームが前記対物レンズによって前記光ディスクに集光され、
前記メインビームの前記光ディスクにおける反射光に基づきトラッキング誤差成分とオフセット成分とを含むメインビームプッシュプル信号を生成するメインビームプッシュプル信号生成手段と、
前記サブビームの前記光ディスクにおける反射光に基づきトラッキング誤差成分がほぼ０でオフセット成分を含むサブビームプッシュプル信号を生成するサブビームプッシュプル信号生成手段と、
前記メインビームプッシュプル信号と前記サブビームプッシュプル信号とに基づき前記トラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、
前記シフト信号検出手段は前記サブビームプッシュプル信号に基づき前記シフト信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
前記トラッキング誤差信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させトラッキング制御するトラッキング制御手段と、
前記シフト量制御手段と前記トラッキング制御手段とを切り替える切替手段とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ディスク装置。
前記トラッキング誤差信号に基づき前記対物レンズアクチュエータを駆動させトラッキング制御するトラッキング制御手段を備え、
前記トラッキング制御のとき、前記シフト信号に基づき前記スレッド手段を駆動させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光ディスク装置。
前記シフト信号にオフセット補正を加えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光ディスク装置。