JP2006209894A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ディスク全面にわたる汚れ有無検出処理を、短時間に精度よく行う。
【解決手段】
ディスク回転中の状態において、光ヘッドを最内周あるいは最外周に位置付けする。この位置でレーザ光をディスク反射面にフォーカス合わせし、この状態で光ヘッドをシークモータで駆動し最外周あるいは最内周まで移動する。
光ヘッド移動中にはディスクからの反射光による反射光量信号と、反射光量信号取得中のディスク回転位相を取得する。そして取得した反射光量信号を周波数帯域制限処理した後、回転位相を基準にして前後計２回転区間以上の信号を加算し、加算後の信号にあらかじめ設定した閾値より低下している箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光をディスク型記録媒体上に照射し、その照射により記録媒体に記録又は再生する光ディスク装置における、記録媒体上に付着した指紋等の汚れ検出に関する。

従来、ディスク状記録媒体の汚れ等を検出あるいは、汚れに対する保護に関し、下記の特許文献１〜３がある。

特許文献１は、ＩＳＯで規定されている内周の未記録部分のＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥＲ’ＳＺＯＮＥでフォーカス和信号の検出を行うことによりレンズの汚れおよび光ディスクの表面上の汚れ検出を行う特許である。

また、特許文献２は、追記型光ディスクへのデータ記録時に照射する記録用レーザ光強度を、記録面に付着した指紋等の汚れに追従し、かつ、記録面ぶれ等に対しては追従しないように制御して、光ディスクへのデータ記録状態を常に安定な状態に保つための技術に関する特許で、レーザの反射光量で汚れ判定し、汚れていた場合は、記録パワーＵＰを行うというものである。

ところで、レーザ光からの反射光よりフォーカス誤差信号を生成する手段としては、特許文献３に見られるような非点収差方式などがある。非点収差方式は４分割したディテクタの光強度の差をとることでフォーカス誤差信号を生成している。

特開平5-314487号公報 特開2000-222730号公報 特開平8-83432号公報

上記汚れ検出技術に関する特許において、特許文献１はＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥＲ’ＳＺＯＮＥで汚れ検出を行っているが、それ以外の場所の汚れ検出に関しては不明である。また、特許文献２は記録中に汚れ検出を行い、汚れ検出した場合には記録パワーを上げて対応するが、記録パワーで対応しきれない汚れに対する対応については不明である。

ディスクの記録品質を高めるためにはディスク上に汚れがないことが望ましく、そのためにはあらかじめディスク全面、あるいはこれから使用する領域にわたって汚れの有無を検出しておくことが有効である。ディスクに汚れがあることが検出された場合、記録再生動作に移る前にユーザに警告を発し、ディスクの清掃を行ってもらうことで状態を改善したり、当該ディスクの使用を中断することで貴重な記録データの記録失敗を防ぐことが可能になる。

このためにはディスク全面、あるいはこれから使用する領域の汚れを短時間で検出する手段が必要になる。

ディスク全面、あるいはこれから使用する領域の汚れの有無を短時間で検出することは以下の手段によって可能になる。

ディスク回転中の状態において、光ヘッドを内周あるいは外周に位置付けする。この位置でレーザ光をディスク反射面にフォーカス合わせし、この状態から光ヘッドをシークモータで駆動し外周あるいは内周まで移動する。光ヘッド移動中にはディスクからの反射光による反射光量信号と、反射光量信号取得中のディスク回転位相を取得する。

そして取得した反射光量信号を周波数帯域制限処理した後、回転位相を基準にして前後計２回転区間以上の信号を加算し、加算後の信号にあらかじめ設定した閾値より低下している箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとする。

または反射光量信号の代わりにフォーカス誤差信号を絶対値化した信号を使用し、加算後の信号にあらかじめ設定した閾値を上回る箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとする。

以上の検出方法によることで、ディスク内周から外周あるいは外周から内周に光ヘッドを移動するのみでディスク全面、あるいはこれから使用する領域にわたる汚れの有無検出ができ、汚れがある場合の警告表示ができるようになる。

ディスク上の汚れに対し、短時間に汚れの有無検出が可能になる。または、貴重なデータの記録失敗を未然に防ぐことが可能になる。

以下、本発明の実施例を、図１〜９を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例である光ディスク装置の概略構成図である。光ディスク装置は、ディスク１に対して記録あるいは再生するための光ヘッド４、ディスク１を回転するためのスピンドルモータ２、光ヘッド４をディスク１半径方向に移動するためのシークモータ３を有している。また光ヘッド４には、レーザ光を発光するレーザーダイオード７、レーザ光をディスク１の反射面に集光する対物レンズ６、対物レンズ６をディスク垂直方向（フォーカス方向）およびディスク半径方向（トラッキング方向）に移動して、集光した光スポットをディスク反射面の所定位置に位置付けするアクチュエータ５、反射面からの反射光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタ８などが搭載されている。

また、スピンドルモータ２、シークモータ３、アクチュエータ５はサーボブロックにより制御されており、またレーザーダイオード７、フォトディテクタ８は信号処理ブロックによりレーザーパワーの制御および、反射光から得られる信号の処理を行っている。そしてシステムコントロールブロックは、サーボブロックおよび信号処理ブロックからの信号を受け、光ディスク装置全体の制御および信号処理を行っている。また、ディスク上に汚れを検出した場合にユーザに対して警告を行う警告手段を備えている。

次に汚れ有無検出動作について説明する。汚れ有無検出を行う場合、まず光ヘッド４をシークモータ３によりディスク１の最内周まで移動する。そしてディスク１をスピンドルモータ２で回転させた状態で、レーザダイオード７を発光し、対物レンズ６をアクチュエータ５で動作させてレーザ光がディスク１の反射面上に常に合焦するように制御する。そして反射面上に合焦した状態でシークモータ３により光ヘッド４をディスク最外周まで移動させる。光ヘッド４を移動する際、フォトディテクタ８で得られる反射光より反射光量信号およびフォーカス誤差信号を観測すると同時にサーボブロックでディスクの回転位相も観測する。

このときディスク１上に合焦した光スポットの軌跡１０は図２に示すように、ディスク１の内周から外周までらせん状になる。この軌跡１０はディスクの記録面全面を網羅している。また軌跡１０の間隔は、ディスクの回転速度と光ヘッドの移動速度に依存しており、検出したい汚れの大きさによってシークモータ３の動作スピードを変えることで間隔調整することが出来る。

汚れ有無検出時に図２に示すように汚れ９が存在する場合、反射光量信号およびフォーカス誤差信号は図３に示すような波形となる。図３（ａ）は縦軸が反射光量信号、横軸が検出時間、図３（ｂ）は縦軸がフォーカス誤差信号、横軸が検出時間を示す。反射光量信号は、汚れがある場所を光スポットを通過すると反射光がさえぎられるために信号レベルが低下する。また図２から明らかなように信号レベルの低下は１回転周期毎に現れる。フォーカス誤差信号の場合は、汚れがある場所を光スポットが通過する際、図３（ｂ）のように信号レベルに変動が見られる。この変動も１回転周期毎に現れる。

光スポットが汚れ部分を通過する際にフォーカス誤差信号レベルが変動する原因について図４を用いて説明する。フォーカス誤差信号を非点収差法で生成している場合、フォトディテクタ内の受光部１３を４分割し、各受光部１３の光強度を、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）としたものがフォーカス誤差信号になる。焦点がディスクの反射面より近い場合は１４ａに示すように受光して負の値となり、遠い場合には１４ｃのように受光し正の値となる。そして反射面で焦点を結んだ場合には１４ｂに示すようになり、フォーカス誤差信号は０となる。

汚れ有無検出中は、ディスク反射面に合焦するようにサーボブロックで制御しているので、本来フォーカス誤差信号は０となるはずであるが、図４（ｂ）に示すようにディスク表面１１に指紋のようなムラのある汚れがあると、ディスク反射面１２からの反射光１５の１部分がさえぎられることとなり、フォーカス誤差信号に変動が発生する。つまり光スポットに対し汚れが十分大きく、かつ汚れが一様な場合は分割した受光部の光強度は一様に低下するためフォーカス誤差信号の変動は少ないが、指紋のようにムラのある汚れは分割された受光部の光強度がアンバランスになりフォーカス誤差信号に変動が生じる。

なお、本実施例ではフォーカス誤差信号の生成例として非点収差法によるものとしたが、ディスク表面に汚れがあった場合にフォーカス誤差信号に変動が見られる方式であれば他方式でも良い。

以上、本実施例の検出方法で、反射光量信号、あるいはフォーカス誤差信号を観測すれば、汚れがあるディスクは１回転毎に信号波形に変化が見られるため汚れを検出することができる。

ところで、ディスクの記録トラックに光スポットを位置付けした状態で、トラックに沿ってディスク全面の汚れ有無検出をすることも考えられる。しかしこの場合、トラックピッチがμｍオーダーであるためディスク全面を検出するには非常に時間がかかることになる。ここで問題としているディスクの汚れとしては指紋のような数ｍｍから十数ｍｍ程度の大きいものを想定しているため、トラックピッチ幅での検出は必要以上に細かく検出していることになる。

それに対し、本実施例の方法によれば、シークモータによる光ヘッドの移動速度を調節することにより光スポットの軌跡の間隔を調節できるため、検出したい汚れの大きさに対し必要十分な間隔になるように設定出来、非常に短時間でディスク全面の汚れ有無検出が可能になる。

なお、本実施例では、ディスク最内周から最外周まで光ヘッドを移動する際に検出処理をすることとしたが、最外周に光ヘッドを位置付けた後、最内周に光ヘッドを移動させ、このときに汚れ有無検出処理を行ってもよい。

図３で示した反射光量信号およびフォーカス誤差信号は、ディスクの汚れ付着部以外はすべて一様でかつノイズ成分もないものとして示した。しかし、実際はディスク上に記録／未記録領域が混在していたり、信号にノイズ分が加算されている。このときの信号例を図５に示す。図５は記録型ディスクにおいて、既記録領域と未記録領域が混在したディスクの反射光量信号とフォーカス誤差信号を示した図である。

記録型ディスクでは、既記録部と未記録部の反射率が変わるため、図５（ａ）に示すように記録／未記録混在ディスクでは反射光量信号が記録未記録境界で大きく変化する。この変化量はディスクの汚れによって検出される信号低下分よりも大きいことがあり、反射光量信号変動で汚れを検出する障害となっている。またフォーカス誤差信号もノイズ成分があると図５（ｂ）のように信号の変動検出に支障をきたす可能性がある。

これらの課題に対し、次の方法で対処することが可能である。
まず反射光量信号処理について図６、図７で説明する。図６は反射光量信号の処理過程を示した図で、図７は処理フローを示した図である。反射光量信号の場合、記録／未記録境界での信号変動が存在する。記録あるいは未記録区間は連続であるので、信号のＤＣ成分を除去すればよく、高域通過フィルタ（ハイパスフィルタ）を通すことで対応できる。また、高周波数のノイズ成分を除去するためには低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）を通すことで対応できる。つまり反射光量信号を帯域制限フィルタ（バンドパスフィルタ）に通すことで、図６（ｂ）に示す反射光量信号を検出することができる。

なお、フィルタのカットオフ周波数はディスク回転数および検出したい汚れの大きさで決まる信号低下時間を考慮して決定すればよい。また、さらに信号の信頼性を高めるために汚れによる信号低下がディスク１回転周期毎に現れることも利用する。反射光量信号取得時に、ディスク回転位相も同時に取り込んでいるので、回転位相を基準に前後計２回転区間以上の信号を加算することで、信号のＳ／Ｎ比を高めることができる。図６（ｂ）の細線はディスク１回転毎を示す線である。例えば本実施例では、ある回転区間の信号に対し、前後２回転区間ずつ計５回転区間の信号を加算して図６（ｃ）の信号を生成している。

この場合、汚れ低下のレベルは５倍になるが、ノイズレベルは回転周期に相関がないので、信号レベルのように低下することはない。よって、この処理を行った後に、あらかじめ設定した汚れ閾値と反射光量信号を比較し信号レベルに閾値より低下した箇所がある場合、ディスクに汚れがあると判別することで信頼性高い結果を得ることができる。この処理フローを図７に示す。本実施例の光ディスク装置の構成では、反射光量信号とディスク回転位相を信号処理ブロック、サーボブロックで取り込み、システムコントロールブロックでデジタル処理することによりハードを増やすことなく実現できる。

次にフォーカス誤差信号処理について図８、図９で説明する。ディスクに汚れがある場合のフォーカス誤差信号はプラスマイナス変動となるため、まず絶対値化処理をして図８（ｂ）の信号を得る。この波形に対し反射光量信号処理と同様に帯域制限フィルタ（バンドパスフィルタ）通過、回転位相基準による前後数回転信号の加算処理を行うことで図８（ｃ）、図８（ｄ）を得ることができる。

そして回転位相基準で加算処理した図８（ｄ）の信号と、あらかじめ設定した汚れ閾値を比較して、フォーカス誤差信号レベルに閾値を上回る箇所がある場合、ディスクに汚れがあると判別することで信頼性高い結果を得ることができる。

この処理フローを図９に示す。反射光量信号処理と同様に本実施例の光ディスク装置の構成では、フォーカス誤差信号とディスク回転位相をシステムコントロールブロックでデジタル処理することによりハードを増やすことなく実現できる。

反射光量信号を使用した汚れ有無検出処理と、フォーカス誤差信号を使用した汚れ有無検出処理は、それぞれ単独で使用することも可能であるし、また併用してそれぞれの結果に重み付けを行って使用しても良い。

以上の方法により短時間で信頼性の高い汚れ有無検出をディスク全面にわたり施すことができる。本方法は短時間で検出可能であるため、ディスクを光ディスク装置に装着してロード処理する時に検出処理を行うことができる。このときに汚れを検出した場合は、警告音、警告表示等の警告手段によりディスク清掃、交換要求を最初の記録あるいは再生前にユーザに対して通知することが出来、貴重なデータの記録失敗や、再生失敗を未然に防ぐことができる。

なお、警告手段は、警告音、警告表示としたがこれに限ることなく、ディスクに汚れがあることをユーザに通知出来る方法であれば良い。また、光ディスク装置を制御する上位装置がある場合は、上位装置に対して汚れがあることを通知することとしても良い。

本発明の第１の実施例で光ディスク装置の概略構成を示した図である。 本発明の第１の実施例でディスクの汚れ有無検出を行う際の光スポットの軌跡を示した図である。 本発明の第１の実施例の汚れ有無検出で、ディスクに汚れが有った場合の反射光量信号およびフォーカス誤差信号波形を示した図である。 ディスク上に汚れがあった際、フォーカス誤差信号に変動が見られる要因を説明した図である。 本発明の第１の実施例の汚れ有無検出において、記録／未記録領域が混在するディスクに汚れが有った場合の反射光量信号およびフォーカス誤差信号の波形を示した図である。 本発明の第１の実施例で汚れ有無検出後の、反射光量信号処理を説明した図である。 本発明の第１の実施例で汚れ有無検出後の、反射光量信号処理フローを説明した図である。 本発明の第２の実施例で汚れ有無検出後の、フォーカス誤差信号処理を説明した図である。 本発明の第２の実施例で汚れ有無検出後の、フォーカス誤差信号処理フローを説明した図である。

符号の説明

１…ディスク
２…スピンドルモータ
３…シークモータ
４…光ヘッド
５…アクチュエータ
６…対物レンズ
７…レーザーダイオード
８…フォトディテクタ
９…汚れ部
１０…汚れ有無検出時の光スポット軌跡
１１…光ディスク表面
１２…光ディスク反射面
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…フォトディテクタ受光部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…光スポット
１５…反射光

Claims (4)

1. ディスク状の記録媒体を回転するスピンドルモータと、
   レーザダイオードから照射したレーザ光を対物レンズで前記記録媒体に集光し、その反射光をフォトディテクタで受光し、前記反射光による信号に基づいて前記対物レンズをフォーカス方向に動かすアクチュエータを搭載した光ヘッドと、
   前記アクチュエータを使用し、前記レーザ光を前記記録媒体反射面に焦点合わせするためのフォーカスサーボ手段と、
   照射した前記レーザ光の反射光の強度を示す反射光量信号を生成し、前記反射光量信号および前記スピンドルモータの回転位相に対応した信号を取り込む取り込み手段および、取り込んだ信号を解析する解析手段を備え、
   前記記録媒体に対して情報の再生、または記録する光ディスク装置であって、
   前記フォーカスサーボ手段によりレーザ光を前記記録媒体に合焦した状態で、そのときの反射光量信号と前記記録媒体の回転位相に対応した信号を取り込み、
   前記反射光量信号を周波数帯域制限処理した後、前記回転位相を基準にして前後計２回転区間以上の信号を加算し、加算後の信号にあらかじめ設定した閾値より低下した箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとしたディスク汚れ検出手段を有することを特徴とした光ディスク装置。
2. 上記請求項１記載のディスク装置において、
   前記光ディスク装置は、前記記録媒体上の所定位置に前記光ヘッドを移動させるためのシークモータと、前記シークモータにより前記記録媒体の所定位置への移動を制御するシークサーボ手段を備え、
   前記フォーカスサーボ手段によりレーザ光を前記記録媒体に合焦した状態で、前記シークモータにより前記光ヘッドを内周から外周あるいは外周から内周へ移動させ、そのときの反射光量信号と前記記録媒体の回転位相に対応した信号を取り込み、
   前記反射光量信号を周波数帯域制限処理した後、前記回転位相を基準にして前後計２回転区間以上の信号を加算し、加算後の信号にあらかじめ設定した閾値より低下した箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとしたディスク汚れ検出手段を有することを特徴とした光ディスク装置。
3. 上記請求項１または２記載のディスク装置において、
   照射した前記レーザ光の反射光より、レーザ光の焦点誤差を表すフォーカス誤差信号を生成し、
   前記反射光量信号の代わりに、前記フォーカス誤差信号を絶対値化した信号を使用し、加算処理後の信号にあらかじめ設定した閾値を上回る箇所がある場合、光ディスクに汚れがあるとしたディスク汚れ検出方法手段を有することを特徴とした光ディスク装置。
4. 上記請求項１乃至３記載のいずれか１項の光ディスク装置において、汚れを検出した場合には、汚れがあることを警告する警告手段を有したことを特徴とした光ディスク装置
   

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