JP2006318606A - 光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、その測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置に関するものである。

光ディスク装置は、オーディオ用ＣＤをはじめとして、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤなどがすでに実用化されており、各方面への応用と高性能化への開発が活発に行われている。特に最近では、パーソナルコンピュータの急速な市場拡大に伴い光ディスク装置のパーソナルコンピュータへの内蔵普及率も高くなっている。

ここで、光ディスク装置の構成について、図９を用いて説明する。

図９は従来の光ディスク装置のブロック図である。図９において、１は光ディスク、２はピックアップモジュール、３はスピンドルモータ、４は光ピックアップ、５はキャリッジ、６はフィード部、７はフィードモータ、８はアナログ信号処理部、１０はモータ駆動部、１１はディジタル信号処理部、１２はレーザ駆動部、１３はコントローラ、５９はサーボ処理部である。

以上のように構成された従来の光ディスク装置の動作について説明する。図９において、ピックアップモジュール２は、光ディスク１を回転させるスピンドルモータ３と、光ディスク１にレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ４と、光ピックアップ４が搭載されたキャリッジ５を光ディスク１の半径方向に移動させるためのフィード部６とによって構成されたものである。アナログ信号処理部８はピックアップモジュール２の内部に設けられたキャリッジ５中の光ピックアップ４内部の分割光センサ（図示せず）からの信号出力を基に、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とを生成し、サーボ処理部５９に出力する。

フォーカスエラー信号とは、光ピックアップ４に備えられた対物レンズより出射される光ビームスポットと光ディスク１の記録面との焦点方向のずれを示す。トラッキングエラー信号とは、光ビームスポットと光ディスク１の情報トラックとの光ディスク１半径方向のずれを示す。

サーボ処理部５９はＯＮ／ＯＦＦ回路、演算回路、フィルタ回路、増幅回路等によって構成され、光ビームスポットが光ディスク１の情報トラックに追従するようにフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を基にモータ駆動部１０を介して対物レンズをフォーカス／トラッキング制御し、さらにトラッキングエラー信号の低域成分を用いて対物レンズが概略中立位置を保持するようにフィード制御を行う。フィード部６はフィードモータ７、ギヤ（図示せず）、スクリューシャフト（図示せず）等から構成され、フィードモータ７を回転させることによってキャリッジ５が移動し、その際フィードモータ７よりフィードモータパルスが周期的に出力されるようになっている。

コントローラ１３はこのように構成された制御部の全体のコントロールを行うものである。

図７は従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部のブロック図である。図７において、７０１はＡ／Ｄコンバータ、７０２は第１アッテネータ、７０３はオフセット調整部、７０４は第１加算部、７０５はフィルタ、７０６は第２アッテネータ、７０７はレンズ駆動信号発生部、７０８は切替スイッチ部、７０９はＤ／Ａコンバータである。これらは図９に示すサーボ処理部５９に内蔵されている。

以上のように構成された従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部の動作について説明する。

フォーカスエラー信号が、図９に示す光ピックアップ４からの出力信号を基にアナログ信号処理部８によって生成され、Ａ／Ｄコンバータ７０１によりフォーカスエラー信号が取り込まれると、オフセット調整部７０３によって生成されたオフセット調整値が第１加算部７０４を介してフォーカスエラー信号に印加され、光ピックアップ４や前段のアナログ信号処理部８に起因して発生するＤＣオフセットがキャンセルされるとともに、再生・記録信号品質が最良になるように調整される。

ＤＣオフセットがキャンセルされたフォーカスエラー信号は、サーボ制御系を安定化させるためのフィルタ７０５、第２アッテネータ７０６を経由して切替スイッチ部７０８へ送信され、切替スイッチ部７０８では、フォーカスアクチュエータを駆動するための指令値がＤ／Ａコンバータ７０９を介して図９に示すモータ駆動部１０へ出力され、フォーカス制御動作が行われる。

また、ＤＶＤなどの複数の記録層を持つ光ディスク１の記録または再生を行う際に、光ビームスポットが複数の記録層の層間移動を行う場合には、コントローラ１３の指令でレンズ駆動信号発生部７０７により生成されたキック・ブレーキパルス信号を切替スイッチ部７０８によって選択してＤ／Ａコンバータ７０９を介して図９におけるモータ駆動部１０へ出力し、光ビームスポットの層間の移動が行われる。

フォーカスサーボ引き込み時は、コントローラ１３の指令でレンズ駆動信号発生部７０７によって生成された対物レンズを上下に駆動する引き込み信号を切替スイッチ部７０８によって選択し、Ｄ／Ａコンバータ７０９を介して図９におけるモータ駆動部１０へ出力する。対物レンズがフォーカスサーボ引き込み可能な位置に来た時にコントローラ１３によって切替スイッチ部７０８が第２アッテネータ７０６側に切り替わりフォーカス制御動作が開始する。

装置内外部からのノイズに対してフォーカス制御動作の安定化を図った光ディスク装置の一例が、（特許文献１）に記載されている。
特開昭６０−２５０７０号公報

しかしながら、従来の光ディスク装置においては、複数の記録層を持つ光ディスク１に対してフォーカス制御動作を行うと、記録または再生が行われていない他の記録層に起因するノイズ信号成分が混入してしまい、消費電力が増えたり、機械的騒音が大きくなるなどの課題があった。

図８は従来の光ディスク装置における２層ディスク再生中のフォーカスエラー信号波形を示す図である。ここでは、複数の記録層を持つ光ディスクの一例として２層ディスクを用いて説明する。

従来の光ディスク装置においては、２層ディスクに記録または再生をする際のフォーカスエラー信号に図８の範囲Ａに示すような正弦波状の信号波形が現れる。この範囲Ａに示す信号波形は、記録または再生が行われていない他の記録層の情報トラックを光ピックアップ４の光ビームが横断する際に発生するものである。この現象は、２層ディスクのそれぞれの記録層における情報トラックの回転中心が完全には一致していないため、記録または再生中の記録層に照射される光ビームが記録または再生が行われていない他の記録層のトラックを横断するという動作を繰り返して行うことによるものである。

よって、記録または再生が行われていない他の記録層に光ビームの焦点は合っていないものの、他の記録層から反射する光によって光ピックアップ４内の光センサには他の記録層によるトラック横断信号の成分が若干ではあるが受光されるため、フォーカスエラー信号に範囲Ａで示すような正弦波状の信号波形が現れる。その周波数がフォーカスサーボループゲインのゲイン交点周波数より低い場合はフォーカス制御によって対物レンズが追従してしまいフォーカスエラー信号には現れにくいが、周波数がフォーカスサーボループゲインのゲイン交点周波数より高いと対物レンズが追従しきれないのでフォーカスエラー信号に現れる。

この範囲Ａで示す記録または再生が行われていない他の記録層によるトラック横断信号の成分による信号波形は、本来追従するべき記録面の面ぶれに対する偏差ではないので、フォーカスエラー信号に現れること自体は問題ではないが、後段の回路のフィルタ７０５や第１アッテネータ７０２、第２アッテネータ７０６を通じてピックアップモジュール２のアクチュエータに出力されるため、その電流が流れることによって無駄な電力を消費する。また、この電流によってアクチュエータが駆動されて機械的な騒音を発生してしまう。

このように、従来の光ディスク装置においては、複数の記録層を持つ光ディスク１に対してフォーカス制御動作を行うと、記録または再生が行われていない他の記録層からのノイズ信号成分が混入してしまい、消費電力が増えたり、機械的騒音が大きくなるといった課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の記録層を持つ光ディスクにデータを記録または再生を行う際に、記録または再生が行われていない他の記録層からのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の記録層を持つ光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。

また、複数の記録層を持つ光ディスクにレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップと、光ピックアップからの信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段と、フォーカスエラー信号に加えるオフセット信号を生成するオフセット調整部と、フォーカスエラー信号にオフセット信号を加算する加算部と、フォーカスエラー信号のレベルが小さくなるようにデータに係数を乗じるアッテネータと、係数を乗じたデータを前記フォーカスエラー信号に加算してフォーカス制御を行なう制御部を有し、制御部が、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位した状態のフォーカスエラー信号レベルとを、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定し、その測定結果に基づく差分をフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅し、フォーカスエラー信号に加算することを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。

本発明は上記構成により、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、その測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることによって、複数の記録層を持つ光ディスクの記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、不必要なフォーカス制御を行うための消費電流や不必要なフォーカス制御による機械的騒音を低減することが可能となる。

そのため、複数の記録層を持つ光ディスクにデータを記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができるため、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置を実現することができる。

本願の第１の発明は、複数の記録層を持つ光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、その測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることによって、複数の記録層を持つ光ディスクの記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、不必要なフォーカス制御を行うための消費電流や不必要なフォーカス制御による機械的騒音を低減することが可能となる。そのため、複数の記録層を持つ光ディスクにデータを記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができるため、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法を実現することができる。

本願の第２の発明は、フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置が、光ディスク回転方向の角度により区分された光ディスクの各々の領域に少なくとも１つあることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法である。フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置が、光ディスクが回転方向の角度により区分された各々の領域に少なくとも１つあることによって、記録または再生を行っていない他の記録層から混入してくるトラック横断信号などのノイズ信号成分が光ディスクの回転方向の角度に依存する場合、そのノイズ信号成分を効率良くキャンセルすることができる。

本願の第３の発明は、フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置が、光ディスク半径方向の距離により区分された光ディスクの各々の領域に少なくとも１つあることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法である。フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置が、光ディスクの半径方向の距離により区分された各々の領域に少なくとも１つあることによって、記録または再生を行っていない他の記録層から混入してくるトラック横断信号などのノイズ信号成分が光ディスクの半径方向の距離に依存する場合、そのノイズ信号成分を効率良くキャンセルすることができる。

本願の第４の発明は、対物レンズを光ビームの光軸方向に変位させた所定の距離が、光ディスクに設けられた複数の記録層間距離の１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法である。対物レンズを光ビームの光軸方向に変位させた所定の距離が、光ディスクに設けられた複数の記録層間距離の１０％以下であることによって、フォーカス補正の精度向上とフォーカス制御動作の安定性の両立を行うことができる。

本願の第５の発明は、前記フォーカスエラー信号レベルの測定結果が保存され、前記保存された測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように所定の増幅率で増幅された後フォーカスエラー信号に加算され、記録時のフォーカス制御が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法である。フォーカスエラー信号レベルの測定結果が保存され、その保存された測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように所定の増幅率で増幅された後フォーカスエラー信号に加算され、記録時のフォーカス制御が行われることによって、複数の記録層を持つ光ディスクに記録を行う際に、記録を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、不必要なフォーカス制御を行うための消費電流や不必要なフォーカス制御による機械的騒音を低減することが可能となる。そのため、複数の記録層を持つ光ディスクにデータを記録する際に、記録を行っていない他の記録層からノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができるため、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法を実現することができる。

本願の第６の発明は、複数の記録層を持つ光ディスクにレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップと、光ピックアップからの信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段と、フォーカスエラー信号に加えるオフセット信号を生成するオフセット調整部と、フォーカスエラー信号にオフセット信号を加算する加算部と、フォーカスエラー信号のレベルが小さくなるようにデータに係数を乗じるアッテネータと、係数を乗じたデータを前記フォーカスエラー信号に加算してフォーカス制御を行なう制御部を有し、制御部が、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位した状態のフォーカスエラー信号レベルとを、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定し、その測定結果に基づく差分をフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅し、フォーカスエラー信号に加算することを特徴とする光ディスク装置である。制御部が、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位した状態のフォーカスエラー信号レベルとを、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定し、その測定結果に基づく差分をフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅し、フォーカスエラー信号に加算することによって、複数の記録層を持つ光ディスクの再生を行う際に、再生を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、不必要なフォーカス制御を行うための消費電流や不必要なフォーカス制御による機械的騒音を低減することが可能となる。そのため、複数の記録層を持つ光ディスクのデータを再生する際に、再生を行っていない他の記録層からのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができるため、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における光ディスク装置のブロック図である。図１において、１は光ディスク、２はピックアップモジュール、３はスピンドルモータ、４は光ピックアップ、５はキャリッジ、６はフィード部、７はフィードモータ、８はアナログ信号処理部、８ａはフォーカスエラー信号生成部、９はサーボ処理部、１０はモータ駆動部、１１はディジタル信号処理部、１２はレーザ駆動部、１３はコントローラである。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における光ディスク装置の動作について説明する。

ピックアップモジュール２は、光ディスク１を回転させるスピンドルモータ３と、光ディスク１にレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ４と、光ピックアップ４が搭載されたキャリッジ５を光ディスク１の半径方向に移動させるためのフィード部６とによって構成されたものである。

アナログ信号処理部８はピックアップモジュール２の内部に設けられたキャリッジ５中の光ピックアップ４内部の分割光センサ（図示せず）からの信号出力を基に、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とを生成し、サーボ処理部９に出力する。

フォーカスエラー信号とは、光ピックアップ４に備えられた対物レンズより出射される光ビームスポットと光ディスク１の記録面との焦点方向のずれを示す。トラッキングエラー信号とは、光ビームスポットと光ディスク１の情報トラックとの光ディスク１半径方向のずれを示す。

サーボ処理部９はＯＮ／ＯＦＦ回路、演算回路、フィルタ回路、増幅回路等によって構成され、光ビームスポットが光ディスク１の情報トラックに追従するようにフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を基にモータ駆動部１０を介して対物レンズをフォーカス／トラッキング制御し、さらにトラッキングエラー信号の低域成分を用いて対物レンズが概略中立位置を保持するようにフィード制御を行う。フィード部６はフィードモータ７、ギヤ（図示せず）、スクリューシャフト（図示せず）等から構成され、フィードモータ７を回転させることによってキャリッジ５が移動し、その際フィードモータ７よりフィードモータパルスが周期的に出力されるようになっている。

コントローラ１３は本発明の制御部を構成し、コントローラ１３はこのように構成された制御部全体のコントロールを行うものである。

図２は、本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカス制御部のブロック図である。図２において、２０１はＡ／Ｄコンバータ、２０２は第１アッテネータ、２０３はオフセット調整部、２０４は第１加算部、２０５は第２加算部、２０６はフィルタ、２０７は第２アッテネータ、２０８はレンズ駆動信号発生部、２０９は切替スイッチ部、２１０はＤ／Ａコンバータ、２１１は第３アッテネータ、２１２はメモリ演算部、２１２ａは記憶部、２１３はＰＬＬ部である。これらは図１に示すサーボ処理部９に内蔵されている。

以上のように構成された光ディスク装置のフォーカス制御部の動作について説明する。

フォーカスエラー信号が、図１に示す光ピックアップ４からの出力信号を基にアナログ信号処理部８によって生成され、Ａ／Ｄコンバータ２０１によってフォーカスエラー信号が取り込まれると、オフセット調整部２０３によって生成されたオフセット調整値が第１加算部２０４を介してフォーカスエラー信号に印加され、光ピックアップ４や前段のアナログ信号処理部８に起因して発生するＤＣオフセットがキャンセルされるとともに、光ディスク１からの再生信号品質が最良になるように調整される。

ＤＣオフセットがキャンセルされたフォーカスエラー信号は、サーボ制御系を安定化させるためのフィルタ２０６、第２アッテネータ２０７を介してフォーカスアクチュエータを駆動するための指令値となり、Ｄ／Ａコンバータ２１０を介して図１に示すモータ駆動部１０へ出力される。

また、ＤＶＤなどの複数の記録層を持つ光ディスク１の記録または再生を行う際に、光ビームスポットが複数の記録層の層間移動を行う場合には、コントローラ１３の指令でレンズ駆動信号発生部２０８により生成されたキック・ブレーキパルス信号を切替スイッチ部２０９によって選択してＤ／Ａコンバータ２１０を介して図９におけるモータ駆動部１０へ出力し、光ビームスポットの層間の移動が行われる。

フォーカスサーボ引き込み時はコントローラ１３の指令によってレンズ駆動信号発生部２０８によって生成された対物レンズを上下に駆動する引き込み信号を切替スイッチ部２０９によって選択し、Ｄ／Ａコンバータ２１０を介して図１におけるモータ駆動部１０へ出力する。対物レンズがフォーカスサーボ引き込み可能な位置に来た時にコントローラ１３によって切替スイッチ部２０９が第２アッテネータ２０７側に切り替わりフォーカス制御動作が開始する。

ＰＬＬ部２１３は図１におけるスピンドルモータ３が回転する際にモータ駆動部１０によって生成されたＦＧ信号を入力し、ＦＧ信号を逓倍したＰＬＬクロックを生成するものである。

図３は本発明の一実施の形態におけるＦＧ信号とＰＬＬクロックを示す図である。図３においては、光ディスク１が１回転するにつき８個のパルスを発生する場合のＦＧ信号を例にとって示している。

図２に示すＰＬＬ部２１３はこのＦＧ信号を元に所定の逓倍率αのＰＬＬクロックを生成する。ＰＬＬクロックは光ディスク１の回転周期に同期してフォーカスエラー信号をサンプリングするタイミング信号として使用される。逓倍する比率をα、ＦＧ信号の周波数をｆｍ、フォーカスサーボループゲイン交点周波数をｆｃ、ＰＬＬクロックの周波数をｆｐとすると、フォーカスサーボループゲイン交点付近の周波数信号を出来るだけ正確にサンプリングする必要性から、
α＝ｆｐ／ｆｍ≧２０×ｆｃ／ｆｍ ・・・（数式１）
とするのが望ましい。

メモリ演算部２１２はＰＬＬクロックに同期して図２におけるｒポイントのフォーカスエラー信号をサンプリングし、データをメモリに保存する。

光ディスク１が１回転する毎に発生するＦＧ信号のパルスの数をｋとすると、ディスク１回転につきサンプルされるデータの個数Ｎは、
Ｎ＝α×ｋ ・・・（数式２）
となる。メモリ演算部２１２は必要に応じてこれらのデータを記憶する記憶部２１２ａを備える。

フォーカスエラー信号をサンプルする場合は、まずオフセット調整部２０３によって印加されるオフセットが光ディスク１からの再生信号品質が最良になるように調整されている状態、つまり通常再生状態について行う。サンプリングの初期位置は、光ディスク１に記録されている適当なアドレス情報を図１に示すディジタル信号処理部１１によって取得すると、ＦＧ信号の立ち上がりもしくは立ち下がりのエッジに同期して開始される。光ディスク１の１回転についてサンプルする場合は、Ｎ個のデータがサンプルされてメモリ演算部２１２に保存される。

次に、オフセット調整部２０３によって印加されるオフセットを通常再生状態のフォーカスエラー信号に対して対物レンズを光ビームの光軸方向で、記録または再生が行われていない記録層の方向へ所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号をサンプルする。ここで、光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態における距離は光ディスク１に設けられた複数の記録層間距離の１０％以下であることが好ましい。こうすることにより、フォーカス補正の精度向上とフォーカス制御動作の安定性の両立が可能となる。本実施の形態では、光ディスク１にＤＶＤを用いる場合には、ＤＶＤの記録相関距離の３０μｍに対して所定の距離を１.５μｍとした。

サンプリングの初期位置は、前記通常状態においてサンプルを開始した位置と同じになるように、同じ光ディスク１のアドレス情報を図１に示すディジタル信号処理部１１によって取得するとＦＧ信号の立ち上がりもしくは立ち下がりのエッジに同期して開始される。ディスク１回転についてサンプルする場合は、Ｎ個のデータがサンプルされてメモリ演算部２１２の記憶部２１２ａに保存される。

メモリ演算部２１２では、このように取得した２種類のフォーカスエラー信号の差動演算を行って新たなＮ個のデータを生成し記憶部２１２ａに保存する。そして第３アッテネータ２１１を適当な値に調整し、第２加算部２０５を介してサンプルを開始した同じ光ディスク１の回転位置からフォーカスエラー信号に印加する。このことで、フォーカスエラー信号に混入していた記録または再生を行っていない他の記録層のノイズ信号成分が光ディスク１の１回転分キャンセルされる。

なお、ここでは光ディスク１の１回転についてフォーカスエラー信号をサンプルする例を示したが、サンプルするデータ量やサンプルするデータの位置は必要に応じて適宜決定してやればよい。また、フォーカスエラー信号をサンプルした近傍領域においては、記録または再生を行っていない他の記録層のノイズ信号成分はほぼ同じになるため、実際にはデータのサンプルを行っていないディスク領域においても、データをサンプルした近傍であれば同じデータを用いてフォーカスエラー信号に混入するノイズをキャンセルすることが可能であることを付け加えておく。

そのため、例えば、フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク１盤面上の位置が、光ディスク１回転方向の角度により区分された光ディスク１の各々の領域に少なくとも１つ設定すれば、記録または再生を行っていない他の記録層から混入してくるトラック横断信号などのノイズ信号成分が光ディスクの回転方向の角度に依存する場合、そのノイズ信号成分を効率良くキャンセルすることができる。

また、例えば、フォーカスエラー信号のレベルを測定する光ディスク盤面上の位置が、光ディスク１半径方向の距離により区分された光ディスク１の各々の領域に少なくとも１つ設定すれば、記録または再生を行っていない他の記録層からのトラック横断信号などのノイズ信号成分が光ディスク１半径方向の距離に依存する場合、そのノイズ信号成分を効率良くキャンセルすることができる。

これらの２つの場合においても、サンプルするデータ量は必要に応じて適宜決定してやればよい。

図４は本発明の一実施の形態における光ディスク装置の２層ディスクの下層を再生する際の光ビーム照射の様子を示す図であり、１は光ディスク、４０１は保護層、４０２は記録層（上層）、４０３は記録層（下層）、４０４は保護層、４０５は対物レンズ、４０６は分割光センサである。保護層４０１側がレーベル面側であり,保護層４０４側が対物レンズ４０５からの光ビームが透過する面側となる。図４において、図４（ａ）は光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置になっている場合を示し、図４（ｂ）は光ディスク１が対物レンズ４０５に近づき、光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置より保護層４０１に近づく方向にずれている場合を示し、図４（ｃ）は光ディスク１が対物レンズ４０５から離れ、光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置より保護層４０４に近づく方向にずれている場合を示している。

図４に示すそれぞれの光ビームの照射状態において、図４（ｂ）の状態は光ビームの焦点位置が記録層（上層）４０２に近い位置関係にあるため、記録層（下層）４０３を再生中に最も記録層（上層）４０２の信号成分がノイズとなって混入しやすい状態である。

また、図４（ｃ）の状態では、光ビームの焦点位置が記録層（上層）４０２から遠い関係にあるため、記録層（下層）４０３を再生中に最も記録層（上層）４０２の信号成分がノイズとなって混入しにくい状態である。

図５は本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスエラー信号のノイズをキャンセルする原理を示す図である。

図５において、図５（ａ）は光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置になっている通常再生状態のｓポイント（図２）におけるフォーカスエラー信号を示したものである。図５（ｂ）は光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置になっている通常再生状態のｒポイント（図２）におけるフォーカスエラー信号をメモリ演算部２１２によってサンプルしたものを示し、図４の（ａ）に位置関係に対応する。図５（ｃ）は光ディスク１が対物レンズ４０５に近づき、光ビームの焦点が光ディスク１にある記録層（下層）４０３の再生信号品質最良の位置より記録層（上層）４０２に近づく方向に変位させた場合のｒポイント（図２）におけるフォーカスエラー信号をメモリ演算部２１２によってサンプルしたものを示し、図４の（ｂ）の位置関係に対応する。図５（ｄ）は図５（ｃ）と図５（ｂ）の差動信号を示したものである。また、図５（ｅ）は、図５（ａ）の信号と、図５（ｄ）の信号に一定の係数を掛けたものとの差動信号を示す。ここで一定の係数とは、図２に示す第３アッテネータ２１１で施される振幅調整に対応する。

図５（ｂ）における範囲Ａで示す正弦波状の信号波形は記録層（上層）４０２の情報トラックを光ビームが横断する際に発生するものである。図５（ｃ）においては、光ビームの焦点が光ディスク１の記録層（上層）４０２に近づく方向に変位させた状態であるため、記録層（上層）４０２の情報トラックを光ビームが横断する図５（ｂ）における範囲Ａで示す正弦波状の信号波形の部分のみが範囲Ｂのように増大し、その他の部分は変化がほとんど無い。

この理由は、フォーカスエラー信号における光ディスク１の面ぶれに対する追従誤差成分は面ぶれの振る舞いが変わらなければ変化しないが、記録層（上層）４０２の情報トラックを光ビームが横断することによって発生する記録層（上層）４０２からのノイズ成分は、光ビームの焦点位置によって敏感に影響を受けるからである。

このため、図５（ｄ）の図５（ｂ）と図５（ｃ）の差動信号には、範囲Ｃで示すような記録層（上層）４０２の情報トラックを光ビームが横断する正弦波状の信号波形の成分のみが抽出される。図５（ｄ）の信号を図２の第３アッテネータ２１１によって振幅調整を行い第２加算部２０５を介して図５（ａ）に示すフォーカスエラー信号に印加することによって図５（ｅ）の範囲Ｄのように記録層（上層）４０２の情報トラックを光ビームが横断する正弦波状の信号波形の成分が低減されたフォーカスエラ信号が図２中のｓポイントで生成される。

以上のように、通常再生状態のフォーカスエラー信号と、光ビームの焦点位置を他の記録層側に変位させた状態のフォーカスエラー信号との差動信号に係数を掛けたものを、フォーカスエラー信号に印加することによって、記録または再生を行っていない他の記録層のノイズ成分をキャンセルすることができる。

次に、フォーカスエラー信号に対して記録または再生を行っていない他の記録層のノイズ成分をキャンセルする学習処理手順について、説明する。

図６は本発明の一実施の形態におけるフォーカスエラー信号に対して他の記録層のノイズ成分をキャンセルする学習処理のフローチャートであり、全ての処理は本発明の制御部を構成するコントローラ１３で行われる。

学習処理が開始されると、第３アッテネータ２１１のゲインαの初期化がなされて初期値α（０）が設定される（Ｓ６０１）。通常、この初期値α（０）の値は０とし、フォーカスエラー信号には、何も印加しないようにする。

次に、コントローラ１３によって光ピックアップ４によりデータの再生を行う位置にシークし、メモリ演算部２１２によってＰＬＬ部２１３から出力されるタイミング信号に同期してフォーカスエラー信号をｒポイントから所定の個数だけサンプルしてＤＡＴＡ１としてメモリ演算部２１２内の記憶部２１２ａに保存する（Ｓ６０２）。ここで保存するデータの個数は、これから再生するデータ量に応じて適宜設定すればよい。このとき、コントローラ１３はｓポイントのフォーカスエラー信号の最大振幅値（ＦＥｐｐ）を検出しＸ（０）として保持しておく（Ｓ６０３）。

次に、オフセット調整部２０３によって印加している現在のオフセット値にΔＳを加算して、新たなオフセット値を、第１加算部２０４を介してフォーカスエラー信号に印加する（Ｓ６０４）。ここで、ΔＳは他の記録層からのノイズがこの後の演算で求めるために最適な値を予め開発段階で実験的に決定しておけばよい。本実施の形態においては、前述したように、ΔＳの値は１.５μｍとなる。

次に、コントローラ１３の指示によって光ピックアップ４がデータの再生を行う位置に再度シークされ、メモリ演算部２１２によってＰＬＬ部２１３から出力されるタイミング信号に同期してフォーカスエラー信号をｒポイントから所定個数だけサンプルしてＤＡＴＡ２としてメモリ演算部２１２内の記憶部２１２ａに保存する（Ｓ６０５）。

次に、メモリ演算部２１２によってＤＡＴＡ２とＤＡＴＡ１の差動演算を行い、ＤＡＴＡ３としてメモリ演算部２１２内のメモリに保存する（Ｓ６０６）。次にオフセット調整部２０３によって印加している現在のオフセット値からΔＳを減算して通常再生状態のオフセット値を、第１加算部２０４を介してフォーカスエラー信号に印加する（Ｓ６０７）。

次に、変数ｋに１を設定し（Ｓ６０８）、第３アッテネータ２１１にｋ番目の値であるα（ｋ）を設定する。このα（ｋ）はｋに応じて変化する変数で最大ｎ番目まで用意しておく。これらの値は開発段階において予め実験等によって決定しておけば良い。そして、メモリ演算部２１２がＰＬＬ部２１３から出力されるタイミング信号に同期してメモリ演算部２１２内のメモリから読み出したＤＡＴＡ３がα（ｋ）倍されてフォーカスエラー信号に印加される（Ｓ６０９）。

そして、コントローラ１３はｓポイントのフォーカスエラー信号の最大振幅値（ＦＥｐｐ）を検出しＸ（ｋ）として保持しておく（Ｓ６１０）。

次に、コントローラ１３はＸ（ｋ−１）とＸ（ｋ）の測定を行い（Ｓ６１１）、Ｘ（ｋ−１）がＸ（ｋ）よりも大きくない場合は、第３アッテネータ２１１にα（ｋ−１）を設定して（Ｓ６１４）、学習処理を終了する。Ｘ（ｋ−１）がＸ（ｋ）よりも大きい場合は、ｋに１を加算し（Ｓ６１２）、ｋがｎと等しくなったかどうかを判定する（Ｓ６１３）。ｋがｎと等しくなった場合は第３アッテネータ２１１にα（ｋ−１）を設定して（Ｓ６１４）、学習処理を終了する。ｋがｎと等しくない場合は、第３アッテネータ２１１にｋ番目の値であるα（ｋ）を設定して、メモリ演算部２１２がＰＬＬ部２１３から出力されるタイミング信号に同期してメモリ演算部２１２内のメモリから読み出したＤＡＴＡ３をα（ｋ）倍してフォーカスエラー信号に印加する（Ｓ６０９）処理に戻り、以下繰り返す。

また、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズ４０５を光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク１盤面上の任意の同一位置で測定され、そのフォーカスエラー信号レベルの測定結果が保存され、その測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅された後フォーカスエラー信号に加算され、記録時のフォーカス制御が行われることで、複数の記録層を持つ光ディスク１に記録を行う際に、記録を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、再生時と同様に、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができる。

このようにして、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、通常再生状態に対して対物レンズ４０５を光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、光ディスク１盤面上の任意の同一位置で測定され、その測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、フォーカスエラー信号に加算されることによって、複数の記録層を持つ光ディスクの記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からトラック横断信号などのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合でも、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができ、不必要なフォーカス制御を行うための消費電流や不必要なフォーカス制御による機械的騒音を低減することが可能となる。

そのため、複数の記録層を持つ光ディスク１にデータを記録または再生を行う際に、記録または再生を行っていない他の記録層からのノイズ信号成分がフォーカスエラー信号に混入する場合であっても、そのノイズ信号成分をキャンセルすることができるため、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作が可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置を実現することができる。

なお、本実施の形態における再生とは、能動的に光ディスクの情報トラックから信号を得ようとするものであり、意図せず混入してくる信号は再生に入らないものとする。

本発明は、低消費電力かつ低騒音のフォーカス動作ができるため、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置のフォーカス制御方法および光ディスク装置などに適応可能である。

本発明の一実施の形態における光ディスク装置のブロック図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカス制御部のブロック図 本発明の一実施の形態におけるＦＧ信号とＰＬＬクロックを示す図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置の２層ディスクの下層を再生する際の光ビーム照射の様子を示す図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスエラー信号のノイズをキャンセルする原理を示す図 本発明の一実施の形態におけるフォーカスエラー信号に対して他の記録層のノイズ成分をキャンセルする学習処理のフローチャート 従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部のブロック図 従来の光ディスク装置における２層ディスク再生中のフォーカスエラー信号波形を示す図 は従来の光ディスク装置のブロック図

符号の説明

１ 光ディスク
２ ピックアップモジュール
３ スピンドルモータ
４ 光ピックアップ
５ キャリッジ
６ フィード部
７ フィードモータ
８ アナログ信号処理部
８ａ フォーカスエラー信号生成部
９ サーボ処理部
１０ モータ駆動部
１１ ディジタル信号処理部
１２ レーザ駆動部
１３ コントローラ
２０１ Ａ／Ｄコンバータ
２０２ 第１アッテネータ
２０３ オフセット調整部
２０４ 第１加算部
２０５ 第２加算部
２０６ フィルタ
２０７ 第２アッテネータ
２０８ レンズ駆動信号発生部
２０９ 切替スイッチ部
２１０ Ｄ／Ａコンバータ
２１１ 第３アッテネータ
２１２ メモリ演算部
２１３ ＰＬＬ部
４０１ 保護層
４０２ 記録層
４０３ 記録層
４０４ 保護層
４０５ 対物レンズ
４０６ 分割光センサ
７０１ Ａ／Ｄコンバータ
７０２ 第１アッテネータ
７０３ オフセット調整部
７０４ 第１加算部
７０５ フィルタ
７０６ 第２アッテネータ
７０７ レンズ駆動信号発生部
７０８ 切替スイッチ部
７０９ Ｄ／Ａコンバータ

Claims (6)

1. 複数の記録層を持つ光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、
   通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、
   前記通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位させた状態のフォーカスエラー信号レベルとが、
   光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定され、
   前記測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅され、
   フォーカスエラー信号に加算されることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法。
2. 前記フォーカスエラー信号レベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置は、前記光ディスク回転方向の角度により区分された光ディスクの各々の領域に少なくとも１つあることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法。
3. 前記フォーカスエラー信号レベルを測定する光ディスク盤面上の任意の位置は、前記光ディスク半径方向の距離により区分された光ディスクの各々の領域に少なくとも１つあることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法。
4. 前記対物レンズを光ビームの光軸方向に変位させた所定の距離は、光ディスクに設けられた複数の記録層間距離の１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法。
5. 前記フォーカスエラー信号レベルの測定結果が保存され、前記保存された測定結果に基づく差分がフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように所定の増幅率で増幅された後フォーカスエラー信号に加算され、記録時のフォーカス制御が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法。
6. 複数の記録層を持つ光ディスクにレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップと、前記光ピックアップからの信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段と、前記フォーカスエラー信号に加えるオフセット信号を生成するオフセット調整部と、前記フォーカスエラー信号にオフセット信号を加算する加算部と、フォーカスエラー信号のレベルが小さくなるようにデータに係数を乗じるアッテネータと、前記係数を乗じたデータを前記フォーカスエラー信号に加算してフォーカス制御を行なう制御部を有し、前記制御部は、通常再生状態のフォーカスエラー信号レベルと、前記通常再生状態に対して対物レンズを光ビームの光軸方向に所定の距離変位した状態のフォーカスエラー信号レベルとを、光ディスク盤面上の任意の同一位置で測定し、前記測定結果に基づく差分をフォーカスエラー信号のレベルが小さくなるように任意の増幅率で増幅し、フォーカスエラー信号に加算することを特徴とする光ディスク装置。

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