JP2007242096A - 光ピックアップの制御装置および制御方法、光ディスク装置、光ピックアップ制御プログラム、並びに該プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの欠陥等や、何らかの突発的な異常などによる球面収差の補正への影響を抑える。
【解決手段】光ピックアップ７は、半導体レーザ４から照射された光ビームを光ディスク１に集光させ、光ディスク１からの反射光を光検出器６にて検出すると共に、ステッピングモータ３３がコリメートレンズ２６を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正する。光ピックアップ７を制御するサーボ用ＤＳＰ１６は、光検出器６が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成するエラー信号生成回路４１と、収差エラー信号に基づいてステッピングモータ３３を制御する収差サーボ各種補償回路４４とを備える。収差サーボ各種補償回路４４は、エラー信号生成回路４１から低域通過フィルタ７００を介して収差エラー信号を取得する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学系に生じる球面収差を補正する収差補正手段を備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置および制御方法、光ディスク装置、光ピックアップ制御プログラム、並びに該プログラムを記録した記録媒体に関するものである。

近年、光ディスク装置において記録および／または再生される光ディスクには大容量化が求められている。そこで、大容量化を達成するための光ディスクとして、複数の記録層を有する多層ディスクが広く使われている。また、大容量化を達成するための光ディスク装置として、波長が短く、開口数の大きい対物レンズを使用した光ピックアップを備えた光ディスク装置の開発も進められている。

ここで、複数の記録層を有する多層ディスクにおいて、基板厚が異なる場合に発生する球面収差は、開口数の４乗に比例する。このため、開口数の大きい対物レンズを使用する光ディスク記録再生装置において、基板厚が異なる複数の記録層を有する多層ディスクに対応するためには、球面収差の補正が必須となる。

そこで、例えば、特許文献１に記載の情報再生装置では、液晶素子やコリメートレンズやエキスパンダレンズを利用して、サーボ機構により球面収差を補正する方法が開示されている。同文献には、基板厚さ誤差により発生する球面収差について、コリメートレンズの位置を変えて補正を行うことが記載されている。また、同文献には、上記球面収差を電気信号として検出する方法として、光ディスクからの反射光に関して、中心部分の焦点位置ずれ信号と外周部分の焦点位置ずれ信号とを検出し、その差分信号を球面収差信号として検出する方法が記載されている。この球面収差信号を、液晶の球面収差補正素子にフィードバックすることにより、球面収差をリアルタイムに検出し、補正することができる。
特開２００４−１７１６３５号公報（２００４年６月１７日公開）

実際の光ディスクには、記録層にピット面の欠陥やキズがあったり、ディスク成形時に黒点（ブラックドット）が発生したり、表面に指紋等の汚れやゴミが付着したりしている。以下、これらを「欠陥等」と称する。このような光ディスクに対し、特許文献１に記載の情報再生装置が光ピックアップから光ビームを照射した場合、上記欠陥等において乱反射、吸収、屈折などが発生し、光ディスクからの反射光が乱れ、その結果、上記球面収差信号が乱れることになる。このため、球面収差の補正が最適な補正から逸脱することになり、最悪の場合には、球面収差を補正する光学要素が破損する虞がある。また、再び最適な補正に戻るまでに時間を費やすことになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ディスクの欠陥等や、何らかの突発的な異常などによる球面収差の補正への影響を抑えることができる光ピックアップの制御装置などを提供することにある。

本発明に係る光ピックアップの制御装置は、光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置であって、上記課題を解決するため、前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成手段と、前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御手段とを備えており、前記収差補正制御手段は、前記信号生成手段から低域通過フィルタを介して前記収差エラー信号を取得することを特徴としている。

ここで、球面収差を補正するために利用される光学要素としては、光源からの光ビームが照射される領域の中心部と周辺部とで光ビームの位相を変化させる液晶素子や、光軸方向に移動させることにより光ビームを平行光から発散光または集束光に変化させるビームエキスパンダやコリメートレンズなどのレンズ要素、などが挙げられる。

上記の構成によれば、収差補正制御手段は、収差エラー信号を、低域通過フィルタを介して取得している。したがって、光ディスクの欠陥等の異常や、何らかの突発的な異常などにより、収差エラー信号が急激に変化しても、収差補正制御手段は、急激な変化の抑えられた収差エラー信号を取得することになるので、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

なお、前記低域通過フィルタは、収差エラー信号において、異常時に発生する周波数成分を遮断するものであることが好ましい。

例えば、光ディスクの欠陥等による異常は、ディスクが１周するたびに発生することが考えられる。そこで、前記低域通過フィルタは、前記光ディスクの回転数よりも高い周波数の信号を遮断してもよい。この場合、光ディスクの欠陥等による異常に対して、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

また、例えば、次世代光ディスク技術の一規格であるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃでは、２０μｓに相当する光ディスクの欠陥等が許容されている。そこで、前記低域通過フィルタは、５０ｋＨｚよりも高い周波数の信号を遮断してもよい。この場合、許容されない光ディスク上の欠陥等による異常に対して、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

また、前記収差補正制御手段が、光学要素を段階的に変化させるように収差補正手段を制御する場合には、前記低域通過フィルタは、１秒間に変化可能な段階数よりも高い周波数の信号を遮断してもよい。例えば、１ステップ移動させるのに１ｍｓ必要であるステッピングモータを利用している場合、１ｋＨｚよりも高い周波数の信号を遮断すればよい。

通常、収差補正制御手段は、収差補正手段を制御して、球面収差を補正可能な変化率（１秒間に変化可能な段階数）で光学要素を変化させるように設定されている。すなわち、収差エラー信号において上記変化率よりも高い周波数成分は、上記収差補正制御手段にとって球面収差の補正と無関係の成分であるといえる。したがって、上記低域通過フィルタが上記変化率よりも高い周波数の信号を遮断しても、球面収差の補正に影響を与えることが少ない。

本発明に係る光ピックアップの制御装置は、光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置であって、上記課題を解決するため、前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成手段と、前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御手段と、前記収差エラー信号の異常を検知する異常検知手段とを備えており、該異常検知手段が異常を検知すると、前記収差補正制御手段は、前記球面収差の補正を停止するように前記収差補正手段を制御することを特徴としている。

ここで、収差エラー信号の異常を検知する例としては、予め設定された閾値を越える収差エラー信号を検出する場合や、短時間に急激に変動する収差エラー信号を検出する場合などが挙げられる。また、球面収差の補正を停止するには、収差補正制御手段は、収差補正手段への制御を停止または保留すればよいし、異常を検知する前の収差エラー信号を保持すればよい。

上記の構成によれば、異常検知手段が収差エラー信号の異常を検知すると、収差補正制御手段は、球面収差の補正を停止するように収差補正手段を制御する。これにより、何らかの異常により収差エラー信号が急激に変化しても、球面収差の補正が停止されるので、球面収差の補正への影響を抑えることができる。なお、球面収差の補正の再開は、異常検知手段が異常を検知しなくなったときでもよいし、上記停止時から所定期間後でもよい。

なお、光ディスクに対し光ビームを照射して情報の記録および／または再生を行う光ピックアップと、該光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置とを備える光ディスク装置であって、前記光ピックアップは、光源と、該光源から照射される光ビームを、光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備えており、前記光ピックアップの制御装置は、上記構成の光ピックアップの制御装置であれば、上述と同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係る光ピックアップの制御方法は、光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御方法であって、上記課題を解決するため、前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成ステップと、前記収差エラー信号のうち低域の周波数成分を通過させる低域通過ステップと、通過した収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップとを含むことを特徴としている。

上記の方法によれば、高域の周波数成分が遮断された収差エラー信号に基づいて収差補正手段が制御される。したがって、光ディスクの欠陥等の異常や、何らかの突発的な異常などにより、収差エラー信号が急激に変化しても、急激な変化の抑えられた収差エラー信号に基づいて収差補正手段が制御されることになるので、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

本発明に係る光ピックアップの制御方法は、光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御方法であって、上記課題を解決するため、前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成ステップと、前記収差エラー信号の異常を検知する異常検知ステップと、前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップであって、前記異常を検知すると前記球面収差の補正を停止するように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップとを含むことを特徴としている。

上記の方法によれば、異常検知手段が収差エラー信号の異常を検知すると、収差補正制御ステップにて球面収差の補正を停止するように収差補正手段を制御する。これにより、何らかの異常により収差エラー信号が急激に変化しても、球面収差の補正が停止されるので、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

なお、上記光ピックアップの制御装置における各手段を光ピックアップ制御プログラムによりコンピュータ上で実行させることができる。さらに、上記光ピックアップ制御プログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶させることにより、任意のコンピュータ上で上記光ピックアップ制御プログラム、を実行させることができる。

以上のように、本発明に係る光ピックアップの制御装置は、光ディスクの欠陥等の異常や、何らかの突発的な異常などにより、収差エラー信号が急激に変化しても、急激な変化の抑えられた収差エラー信号に基づいて球面収差を補正したり、球面収差の補正を停止したりするので、球面収差の補正への影響を抑えることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態について説明する前に、各実施形態に共通する光ディスク記録再生装置の構成について、図１〜図４を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態の光ディスク記録再生装置の要部構成を示している。また、図２は、光ディスク記録再生装置３０における光ピックアップ７の要部構造を示している。光ディスク記録再生装置３０は、光ディスク１に対して情報の記録および再生を行う装置である。

なお、光ディスク１は光学ディスクであればよく、例えば光磁気ディスクなど、その種類は限定されるものではない。また、本願発明は、光ディスク１に対して情報の再生のみを行う光ディスク再生装置にも適用できるし、光ディスク１に対して情報の記録のみを行う光ディスク記録装置にも適用できる。

図１に示されるように、光ディスク記録再生装置３０は、光ピックアップ７、各種のモータ８・１１・２２、各種のドライバ１０・１２・１３・１４・２３・２５、ＲＦ（高周波）処理回路９、各種の制御回路１５・１６・１８、信号処理回路１７、および各種の外部Ｉ／Ｆ（インターフェース）１９を備えている。光ディスク記録再生装置３０は、ホストインターフェース１９を介してホストコンピュータ２０と接続している。また、光ディスク記録再生装置３０は、表示装置２１と接続している。

まず、光ディスク記録再生装置３０の駆動部分について説明する。スピンドルモータ１１は、光ディスク１を回転駆動するものである。スピンドルモータ１１には、モータの回転に伴ってパルス信号を発生する回路が内蔵されており、このパルス信号がサーボ用ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１６に送信される。

光ピックアップ７は、光ディスク１に光ビームを照射して光ディスク１に対して情報の記録・再生を行うものである。スレッドモータ８は、光ピックアップ７を光ディスク１に対してラジアル方向に駆動させるものである。また、チルトモータ２２は、光ディスク１に対する光ピックアップ７の傾きを調整するものである。

光ピックアップ７は、図１および図２に示されるように、対物レンズ２、アクチュエータ３、半導体レーザ（ＬＤ）４、光検出器（ＰＤ）５・６、チルトセンサ２４、コリメートレンズ２６、コリメートレンズ駆動機構２７、ビームスプリッタ２８、およびミラー３２を備えている。

半導体レーザ４は、光ディスク１に光ビームを照射するための光源であり、光ビームを出射する。なお、半導体レーザ４から出射される光ビームの波長は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの規格によって規定される。

ビームスプリッタ２８は、半導体レーザ４から出射された光ビームの一部を反射して光検出器５に導くと共に、残りの大部分を透過するものである。また、ビームスプリッタ２８は、光ディスク１からの反射光を反射して、光検出器６に導くものである。なお、ビームスプリッタの代わりにホログラムを利用することもできる。

光検出器５・６は、受光素子を有し、受光素子に入射した光を電気信号に変換するものである。光検出器５は、半導体レーザ４からの直接光を検出するためのものであり、検出した信号を自動出力制御回路１５に送信する。一方、光検出器６は、光ディスク１からの反射光を検出するためのものであり、検出したサーボエラー信号、ＲＦ信号、ウォブル信号などの各種信号をＲＦ処理回路９に送信する。

ここで、ＲＦ信号およびウォブル信号は、光ディスク１に記録されている信号（再生信号）である。ＲＦ信号は光ディスク１に記録されたデータを示すものであり、ウォブル信号は光ディスク１上のアドレスを示すものである。なお、通常、光検出器５は１個の受光素子を有し、光検出器６は複数個の受光素子を有する。

コリメートレンズ２６は、半導体レーザ４から出射され、ビームスプリッタ２８を通過した光ビームを、集光して略平行光に変換するものである。本実施形態では、コリメートレンズ２６は、光ディスク１に照射される光ビームの球面収差を補正するため、コリメートレンズ駆動機構２７によって光軸方向に移動可能となっている。

コリメートレンズ駆動機構２７は、図２に示されるように、回転力を発生するステッピングモータ３３と、ステッピングモータ３３の回転軸から歯車などを介して回転力が伝達される送りネジ３４と、送りネジ３４に螺合すると共にコリメートレンズ２６を保持するホルダ３５とを備えている。

ステッピングモータ３３は、所定のパルス電流が流れることにより回転軸を所定の角度回転させるモータである。送りネジ３４は、その軸方向がコリメートレンズ２６の光軸方向と平行となるように設けられている。これにより、送りネジ３４における回転運動が、ホルダ３５にてコリメートレンズ２６の光軸方向への直線運動に変換され、その結果、コリメートレンズ２６を光軸方向に移動させることができる。

ミラー３２は、図２に示されるように、コリメートレンズ２６と対物レンズ２との間に配置されており、コリメートレンズ２６からの光ビームを屈曲させて対物レンズ２に導くと共に、対物レンズ２からの光ビームを屈曲させてコリメートレンズ２６に導くためのものである。

対物レンズ２は、半導体レーザ４からの光ビームを光ディスク１に集光し、光ディスク１からの反射光を光検出器６へ導くためのものである。この対物レンズ２は、アクチュエータ３によって駆動される。

アクチュエータ３は、対物レンズ２を駆動するものである。アクチュエータ３は、アクチュエータドライバ１３によって駆動制御される。

具体的には、アクチュエータ３は、対物レンズ２の光軸方向であるフォーカス方向と、光ディスク１の径方向であるラジアル方向とに対物レンズ２を駆動するものである。アクチュエータ３は、対物レンズ２の駆動機構として、対物レンズ２をフォーカス方向に駆動するボイスコイルであるフォーカスコイル５２（図３参照）と、対物レンズ２をラジアル方向に駆動するボイスコイルであるトラッキングコイル５６（図４参照）とを備えている。なお、アクチュエータ３の駆動機構としては、ボイスコイル以外にも公知の駆動機構を利用できる。

チルトセンサ２４は、光ピックアップ７と光ディスク１との間のチルト角を検出するためのセンサである。ここで、チルト角とは、光ディスク１の記録面の法線方向と、対物レンズ２の光軸方向とがなす角度をいう。チルト角が大きいと記録および／または再生の品質が低下することになる。そこで、チルトセンサ２４にてチルト角（チルトエラー）を検出し、チルト角に基づいてチルトモータ２２が光ピックアップ７の傾きを調整している。これにより、最適な記録および／または再生の品質を維持することができる。

次に、光ディスク記録再生装置３０の回路部分について説明する。スレッドドライバ１０、スピンドルモータドライバ１２、アクチュエータドライバ１３、チルトドライバ２３、およびコリメートレンズ駆動モータドライバ２５は、それぞれ、スレッドモータ８、スピンドルモータ１１、アクチュエータ３、チルトモータ２２、およびステッピングモータ３３を駆動制御するものである。

また、レーザドライバ１４は、半導体レーザ４を駆動制御するものである。また、自動出力制御回路（ＡＰＣ）１５は、光検出器５が検出したレーザ光の検出レベルと、基準となる基準レベルとを比較し、比較結果に基づいてレーザドライバ１４を制御して、レーザ光の出力が一定となるようにする。具体的には、ＡＰＣ回路１５は、検出レベルが基準レベルよりも大きいときにレーザ光の出力を下げ、検出レベルが基準レベルよりも小さいときにレーザ光の出力を上げるようにレーザドライバ１４を制御する。

また、レーザドライバ１４は、光ディスク１にデータを記録する場合、信号処理回路１７から受信した記録用信号に基づいて半導体レーザ４を駆動制御する。この記録時の半導体レーザ４は、パルス発光しているが、記録のためのパワーで発光しているため、再生時に比べると光検出器６で検出される光ディスク１からの反射信号のレベルが大きくなってしまう。このため、光検出器６は、再生時と記録時とでゲイン切替えを行う機能を有している。これにより、記録時にＲＦ処理回路９に送られるサーボエラー信号のレベルが増大することを防止している。なお、記録時には、ＡＰＣ回路１５は、記録に適したパワーで半導体レーザ４が発光するようにＡＰＣ動作がなされる。

また、レーザドライバ１４は、光ディスク１にデータを記録する場合、ライトストラテジ処理を行う。ライトストラテジ処理とは、記録用信号を実際に光ディスク１に記録するとき、光ディスク１の微妙な違いに合わせて記録方法を変更する処理をいう。ライトストラテジ処理は、光ディスク１への記録が熱記録であることを利用している。ライトストラテジ処理により、記録性能を向上させることができる。

ＲＦ処理回路９は、光検出器６から送られる信号に対し、電流信号から電圧信号へのＩＶ変換を行うものである。ＲＦ処理回路９は、変換した電圧信号を、信号処理回路１７へ出力し、Ａ／Ｄ変換器（図３および図４を参照）を介してサーボ用ＤＳＰ１６へ出力する。

より詳細には、ＲＦ処理回路９は、光検出器６からの上記再生信号に対し、ＩＶ変換を行い、波形の整形処理を行った後、信号処理回路１７に送信する。また、ＲＦ処理回路９は、光検出器６からの信号に基づいて、対物レンズに対するフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等の各種サーボ用のエラー信号を生成する。ＲＦ処理回路９は、生成した各種サーボ用のエラー信号をサーボ用ＤＳＰ１６に送信する。

サーボ用ＤＳＰ１６は、光検出器６からＲＦ処理回路９を介して受信したエラー信号に基づき各種の演算処理を行い、演算結果に基づいて、アクチュエータ３を駆動するための駆動指示信号を生成し、アクチュエータドライバ１３に送信する。アクチュエータドライバ１３は、上記駆動指示信号に基づいて、アクチュエータ３を駆動制御する。これにより、アクチュエータ３に対するサーボ制御が行われる。なお、アクチュエータ３に対するサーボ制御には、対物レンズ２の光軸方向へのサーボ制御であるフォーカスサーボと、光ディスク１の径方向への対物レンズ２のサーボ制御であるトラッキングサーボとがあるが、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボの詳細については後述する。

また、サーボ用ＤＳＰ１６は、光ディスク１の或るトラックにジャンプするよう指示するジャンプ指示信号をシステムコントローラ１８から受信すると、受信したジャンプ指示信号に基づいて、スレッドモータ８を駆動するためのスレッド駆動指示信号を生成し、スレッドドライバ１０に送信する。スレッドドライバ１０は、受信したスレッド駆動指示信号に基づいて、スレッドモータ８を駆動制御する。なお、サーボ用ＤＳＰ１６は、トラッキングサーボのエラー信号に基づいて、スレッドモータ８を駆動するためのスレッド駆動指示信号を生成し、スレッドドライバ１０に送信してもよい。この場合、光ピックアップ７に対するトラッキングサーボが行われる。

また、サーボ用ＤＳＰ１６は、スピンドルモータ１１から受信したパルス信号に基づいて、スピンドルモータ１１を適当な回転速度で駆動するための駆動指示信号を生成してスピンドルモータドライバ１２に送信する。スピンドルモータドライバ１２は、受信した駆動指示信号に基づいて、スピンドルモータ１１を駆動制御する。

また、サーボ用ＤＳＰ１６は、チルトセンサ１４からＲＦ処理回路９を介して受信したチルトエラー信号に基づいて、光ピックアップ７を適当な傾きに駆動するためのチルト駆動指示信号を生成してチルトドライバ２３に送信する。チルトドライバ２３は、受信したチルト駆動指示信号に基づいて、チルトモータ２２を駆動制御する。

また、サーボ用ＤＳＰ１６は、光検出器６からＲＦ処理回路９を介して受信した球面収差のエラー信号に基づき、コリメートレンズ２６を駆動するための駆動指示信号を生成し、コリメートレンズ駆動モータドライバ２５に送信する。コリメートレンズ駆動モータドライバ２５は、上記駆動指示信号に基づいて、コリメートレンズ駆動機構２７（ステッピングモータ３３）を駆動制御する。これにより、コリメートレンズ２６に対するサーボ制御、すなわち球面収差サーボが行われる。なお、球面収差サーボの詳細については後述する。

一方、信号処理回路１７は、再生信号の中のＲＦ信号に対し、復調、波形整形などの処理を行い、さらにエラー訂正処理を行って、元のデータを再生する。再生したデータは、信号処理回路１７からホストインターフェース１９を介してホストコンピュータ２０に送信される。

同様に、信号処理回路１７は、再生信号の中のウォブル信号に対し、復調、波形整形、エラー訂正などの処理を行って、アドレス信号を再生する。再生したアドレス信号は、信号処理回路１７からシステムコントローラ１８に送信され、システムコントローラ１８にてアドレス情報として利用される。

また、信号処理回路１７は、ＲＦ信号およびウォブル信号のそれぞれからクロック信号を生成する。このクロック信号から同期信号が生成される。例えば、上記クロック信号は、サーボ用ＤＳＰ１６に送信され、ＲＦ信号に同期してスピンドルモータ１１の回転を制御するために利用される。

また、信号処理回路１７は、光ディスク１にデータを記録する場合、ホストコンピュータ２０からのデータを、ホストインターフェース１９を介して受信する。信号処理回路１７は、受信したデータに対し、エラー訂正のためのフラグを追加し、さらに変調処理を行った後、レーザドライバ１４に記録用信号として送信する。

システムコントローラ１８は、光ディスク記録再生装置３０における各種構成を統括制御するためのものである。システムコントローラ１８の機能は、例えばＲＡＭやフラッシュメモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって実現される。

次に、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、および球面収差サーボの詳細について図３および図４を参照しつつ説明する。図３は、光ディスク記録再生装置３０におけるフォーカスサーボおよび球面収差サーボに関する構成を示している。図４は、光ディスク記録再生装置３０におけるトラッキングサーボに関する構成を示している。

図３および図４に示されるように、サーボ用ＤＳＰ１６は、サーボコントローラ４０、エラー信号生成回路４１、フォーカスサーボ各種補償回路４２、ランプ回路４３、収差サーボ各種補償回路４４、ジャンプ制御回路４５、ステッピングモータ制御回路４６、トラッキングサーボ各種補償回路４７、トラックジャンプ制御回路４８、および各種スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を備える構成である。

サーボコントローラ４０は、サーボ用ＤＳＰ１６における各種構成を統括制御するものである。具体的には、サーボコントローラ４０は、システムコントローラ１８からの指示信号や、エラー信号生成回路４１からの各種のエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ各種補償回路４２およびトラッキングサーボ各種補償回路４７を制御したり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の入切または切替を制御したりするものである。なお、サーボコントローラ４０の詳細については後述する。

エラー信号生成回路４１は、光検出器６からＲＦ処理回路９（図１参照）およびＡ／Ｄ変換器３６を介して受信したエラー信号に基づき各種の演算処理を行い、演算結果に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、および収差エラー信号を生成するものである。エラー信号生成回路４１は、フォーカスエラー信号をフォーカスサーボ各種補償回路４２に、トラッキングエラー信号をトラッキングサーボ各種補償回路４７に、収差エラー信号を収差サーボ各種補償回路４４にそれぞれ送信する。また、エラー信号生成回路４１は、生成したフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、および収差エラー信号をサーボコントローラ４０に送信する。

フォーカスサーボ各種補償回路４２は、フォーカスエラー信号に基づいて、アクチュエータ３のフォーカスコイル５２を駆動するための駆動指示信号を生成する。このとき、フォーカスサーボ各種補償回路４２は、フォーカスコイル５２を最適に駆動するために各種の補償を行う。この補償の例としては、制御系の位相が１８０度を越えて正帰還することにより発振してしまうことを防ぐための位相補償などが挙げられる。

ランプ回路４３は、動作前の基準位置からフォーカスサーボを行う位置に対物レンズ２を移動させるための駆動指示信号を生成するものである。

スイッチＳＷ２は、フォーカスサーボ各種補償回路４２からの駆動指示信号と、ランプ回路４３からの駆動指示信号とを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき切り替えるものである。また、スイッチＳＷ１は、フォーカスサーボ各種補償回路４２またはランプ回路４３からの駆動指示信号をアクチュエータドライバ１３に送信するか否かを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき選択するものである。スイッチＳＷ１によりフォーカスサーボのオン／オフが行われる。

フォーカスサーボ各種補償回路４２またはランプ回路４３から、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ１を介しての駆動指示信号は、Ｄ／Ａ変換器５０にてアナログ信号に変換された後、アクチュエータドライバ１３のフォーカス用ドライバ５１に入力される。フォーカス用ドライバ５１は、上記駆動指示信号を適当な信号レベルに変換して、フォーカスコイル５２に入力することにより、フォーカスコイル５２を駆動制御する。これにより、対物レンズ２を光軸方向の所望位置に移動できる。

一方、収差サーボ各種補償回路４４は、収差エラー信号に基づく位置にコリメートレンズ２６を移動するための移動指示信号を生成する。このとき、収差サーボ各種補償回路４４は、コリメートレンズ駆動モータ３３を最適に駆動するために各種の補償を行う。この補償の例としては、制御系の位相が１８０度を越えて正帰還することにより発振してしまうことを防ぐための位相補償などが挙げられる。

ジャンプ制御回路４５は、動作前の基準位置から収差サーボを行う位置にコリメートレンズ２６を移動させるための移動指示信号を生成するものである。

スイッチＳＷ４は、収差サーボ各種補償回路４４からの移動指示信号と、ジャンプ制御回路４５からの移動指示信号とを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき切り替えるものである。また、スイッチＳＷ３は、収差サーボ各種補償回路４４またはジャンプ制御回路４５からの移動指示信号をステッピングモータ制御回路４６に送信するか否かを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき選択するものである。スイッチＳＷ３により収差サーボのオン／オフが行われる。

ステッピングモータ制御回路４６は、収差サーボ各種補償回路４４またはジャンプ制御回路４５からの移動指示信号に基づき、ステッピングモータであるコリメートレンズ駆動モータ３３を駆動するための駆動指示信号を生成する。この駆動指示信号は、パルス電圧であり、コリメートレンズ駆動モータドライバ２５にて所定のパルス電流に変換されて、ステッピングモータ３３に出力され、ステッピングモータ３３の回転軸が或る向きに所定角度回転する。これにより、コリメートレンズ２６が光軸方向の或る向きに所定量移動する。また、パルス電圧が負である場合、ステッピングモータ３３の回転軸が反対向きに所定角度回転し、コリメートレンズ２６が光軸方向の反対向きに所定量移動する。

そこで、ステッピングモータ制御回路４６は、駆動指示信号として、例えば正のパルス電圧を出力した場合に＋１とカウントし、負のパルス電圧を出力した場合に−１とカウントする位置パルスカウンタ（図示せず）を備える。これにより、コリメートレンズ２６の基準位置から現在位置までの距離（変化量）を検知できる。なお、ステッピングモータ制御回路４６は、位置パルスカウンタのカウント値の情報をサーボコントローラ４０に送信する。

ステッピングモータ制御回路４６が生成した駆動指示信号は、Ｄ／Ａ変換器５３にてアナログ信号に変換された後、コリメートレンズ駆動モータドライバ２５に入力される。コリメートレンズ駆動モータドライバ２５は、上記駆動指示信号を適当な信号レベルに変換して、コリメートレンズ駆動モータ３３に入力することにより、コリメートレンズ駆動モータ３３を駆動制御する。これにより、コリメートレンズ２６が光軸方向に移動する。

コリメートレンズ２６が光軸方向に移動可能である場合、半導体レーザ４からコリメートレンズ２６を透過した光ビームを、平行な光ビームからやや発散した光ビームとしたり、平行な光ビームからやや集束した光ビームとしたりすることができる。これにより、光ディスク１に集光する光ビームの球面収差を補正することができる。

一方、図４に示されるように、トラッキングサーボ各種補償回路４７は、トラッキングエラー信号に基づいて、アクチュエータ３のトラッキングコイル５６を駆動するための駆動指示信号を生成する。このとき、トラッキングサーボ各種補償回路４７は、トラッキングコイル５６を最適に駆動するために各種の補償を行う。この補償の例としては、制御系の位相が１８０度を越えて正帰還することにより発振してしまうことを防ぐための位相補償などが挙げられる。

トラックジャンプ制御回路４８は、動作前の基準位置からトラッキングサーボを行う位置に対物レンズ２を移動させるための駆動指示信号を生成するものである。

スイッチＳＷ６は、トラッキングサーボ各種補償回路４７からの駆動指示信号と、トラックジャンプ制御回路４８からの駆動指示信号とを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき切り替えるものである。また、スイッチＳＷ５は、トラッキングサーボ各種補償回路４７またはトラックジャンプ制御回路４８からの駆動指示信号をアクチュエータドライバ１３に送信するか否かを、サーボコントローラ４０からの指示に基づき選択するものである。スイッチＳＷ５によりトラッキングサーボのオン／オフが行われる。

トラッキングサーボ各種補償回路４７またはトラックジャンプ制御回路４８から、スイッチＳＷ６およびスイッチＳＷ５を介しての駆動指示信号は、Ｄ／Ａ変換器５４にてアナログ信号に変換された後、アクチュエータドライバ１３のトラッキング用ドライバ５５に入力される。トラッキング用ドライバ５５は、上記駆動指示信号を適当な信号レベルに変換して、トラッキングコイル５６に入力することにより、トラッキングコイル５６を駆動制御する。これにより、対物レンズ２をラジアル方向の所望位置に移動できる。

〔実施の形態１〕
次に、本発明の一実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。図５は、本実施形態の光ディスク記録再生装置３０におけるフォーカスサーボおよび球面収差サーボに関する構成を示しており、図３に対応するものである。図５に示される本実施形態の光ディスク記録再生装置３０は、図３に示される構成に比べて、エラー信号生成回路４１と収差サーボ各種補償回路４４との間に、ＬＰＦ（低域通過フィルタ、low-pass filter）７００が挿入されている点が異なり、その他の構成は同様である。

図６は、図５に示される光ディスク記録再生装置３０において、光ディスク１のブラックドットＢＤを光ビームが通過したときの各種信号の時間変化を示している。また、図７は、図６の比較例であり、図３に示される光ディスク記録再生装置において、光ディスク１のブラックドットＢＤを光ビームが通過したときの各種信号の時間変化を示している。

図６および図７に示されるグラフに関して、信号は上から順番にトータル信号、収差エラー信号、およびＲＦ信号である。また、横軸は時間を示す軸であり、縦軸は電圧を示す軸である。横軸の１目盛は２００μｓであり、縦軸の１目盛は信号に依存する。さらに、時間軸（横軸）は、右側から左側へ時間が経過している。すなわち、右側が古く、左側が新しい。また、一点鎖線で囲まれた期間は、光ビームがブラックドットＢＤを通過している期間である。

図７を参照すると、従来の光ディスク記録再生装置では、光ビームがブラックドットＢＤを通過すると、トータル信号、収差エラー信号、およびＲＦ信号の全てが乱高下することが理解できる。特に、収差エラー信号が乱高下することにより、球面収差の適切な補正位置から外れることになる。また、その後に適切な補正位置に戻るまでに時間を費やすことになる。

一方、図６を参照すると、本実施形態の光ディスク記録再生装置３０では、光ビームがブラックドットＢＤを通過しても、収差エラー信号の乱高下が発生しないことが理解できる。これにより、コリメートレンズ２６が球面収差の適切な補正位置から外れることを防止でき、その後に適切な補正位置に戻るまでに時間を費やすことを回避できる。

なお、ＬＰＦ７００は、収差エラー信号において、異常時に発生する周波数成分を遮断するものであることが好ましい。

例えば、光ディスク１の欠陥等による異常は、光ディスク１が１周するたびに発生することが考えられる。そこで、ＬＰＦ７００は、光ディスク１の回転数よりも高い周波数の信号を遮断してもよい。この場合、光ディスクの欠陥等による異常に対して、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

また、例えば、次世代光ディスク技術の一規格であるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃでは、２０μｓに相当する光ディスク１の欠陥等が許容されている。そこで、ＬＰＦ７００は、５０ｋＨｚよりも高い周波数の信号を遮断してもよい。この場合、許容されない光ディスク１上の欠陥等による異常に対して、球面収差の補正への影響を抑えることができる。

また、コリメートレンズ２６を段階的に変化させるステッピングモータ３３を利用する場合、ＬＰＦ７００は、ステッピングモータ制御回路４６がステッピングモータ３３に１秒間に入力可能なパルス数よりも高い周波数の信号を遮断してもよい。例えば、１ステップ移動させるのに１ｍｓ必要であるステッピングモータ３３を利用している場合、１ｋＨｚよりも高い周波数の信号を遮断すればよい。

通常、ステッピングモータ制御回路４６は、ステッピングモータ３３を制御して、球面収差を補正可能な変化率（１秒間に変化可能なパルス数）でコリメートレンズ２６を変化させるように設定されている。すなわち、収差エラー信号において上記変化率よりも高い周波数成分は、ステッピングモータ制御回路４６にとって球面収差の補正と無関係の成分であるといえる。したがって、ＬＰＦ７００が上記変化率よりも高い周波数の信号を遮断しても、球面収差の補正に影響を与えることが少ない。

〔実施の形態２〕
次に、本発明の別の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態の光ディスク記録再生装置３０のサーボ用ＤＳＰ１６におけるサーボコントローラ４０の概略構成を示している。図示のように、サーボコントローラ４０は、収差エラー信号取得部７１０、異常検知部７１１、および収差補正制御部７１２を備える構成である。

収差エラー信号取得部７１０は、エラー信号生成回路４１から収差エラー信号を取得するものである。収差エラー信号取得部７１０は、取得した収差エラー信号を異常検知部７１１に送信する。

異常検知部７１１は、収差エラー信号取得部７１０からの収差エラー信号に基づいて、信号が異常であるか否かを検知するものである。信号の異常は、例えば、予め設定した閾値を越える収差エラー信号を検出したり、短時間に急激に変動する収差エラー信号を検出したりすることによって検知可能である。異常検知部７１１は、異常を検知すると、その旨を収差補正制御部７１２に通知する。

収差補正制御部７１２は、収差サーボ各種補償回路４４、ジャンプ制御回路４５、ステッピングモータ制御回路４６、スイッチＳＷ３、およびスイッチＳＷ４に指示して、球面収差の補正を制御するものである。本実施形態では、収差補正制御部７１２は、異常を検知した旨を異常検知部７１１から通知されると、スイッチＳＷ３をオフにする。これにより、ステッピングモータ３３の駆動が停止されるので、上述と同様に、コリメートレンズ２６が球面収差の適切な補正位置から外れることを防止できる。

なお、収差補正制御部７１２は、スイッチＳＷ３をオフにする代わりに、ステッピングモータ制御回路４６への指示を停止するように収差サーボ各種補償回路４４に指示してもよいし、ステッピングモータ３３へのパルス入力を停止するようにステッピングモータ制御回路４６に指示してもよい。

なお、上記実施形態では、球面収差の補正は、コリメートレンズ２６を光軸方向に駆動することにより行っているが、ビームエキスパンダを追加し、該ビームエキスパンダを光軸方向に駆動することにより行っても良い。また、液晶素子を追加し、該液晶素子に電圧を印加することにより行っても良い。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、サーボ用ＤＳＰ１６の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、サーボ用ＤＳＰ１６は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるサーボ用ＤＳＰ１６の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記サーボ用ＤＳＰ１６に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含む光ディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、サーボ用ＤＳＰ１６を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明に係る光ピックアップの制御装置は、光ディスク以外にも、例えば光磁気ディスクなど、任意の記録媒体に対して光ビームを照射して情報の読出しおよび／または書込みを行う光ピックアップを制御する制御装置に適用することができる。

本発明の実施形態に共通する光ディスク記録再生装置の要部構成を示すブロック図である。 上記光ディスク記録再生装置における光ピックアップの要部構造を示す斜視図である。 上記光ディスク記録再生装置におけるフォーカスサーボおよび球面収差サーボに関する概略構成を示すブロック図である。 上記光ディスク記録再生装置におけるトラッキングサーボに関する概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態である光ディスク記録再生装置におけるフォーカスサーボおよび球面収差サーボに関する概略構成を示すブロック図である。 上記光ディスク記録再生装置において、光ディスクのブラックドットを光ビームが通過したときの各種信号の時間変化を示すグラフである。 図６の比較例であり、図３に示される光ディスク記録再生装置において、光ディスクのブラックドットを光ビームが通過したときの各種信号の時間変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態である光ディスク記録再生装置のサーボ用ＤＳＰにおけるサーボコントローラの概略構成を示している。

符号の説明

１ 光ディスク
４ 半導体レーザ（光源）
６ 光検出器（検出手段）
７ 光ピックアップ
２６ コリメートレンズ（光学要素）
２７ コリメートレンズ駆動機構（収差補正手段）
３０ 光ディスク記録再生装置（光ディスク装置）
３３ ステッピングモータ（収差補正手段）
１６ サーボ用ＤＳＰ（光ピックアップの制御装置）
４０ サーボコントローラ（収差補正制御手段）
４１ エラー信号生成回路（信号生成手段）
４４ 収差サーボ各種補償回路（収差補正制御手段）
４６ ステッピングモータ制御回路（収差補正制御手段）
７００ ＬＰＦ（低域通過フィルタ）
７１１ 異常検知部（異常検知手段）
７１２ 収差補正制御部（収差補正制御手段）
ＳＷ３ スイッチ（収差補正制御手段）

Claims (11)

1. 光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置であって、
   前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成手段と、
   前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御手段とを備えており、
   前記収差補正制御手段は、前記信号生成手段から低域通過フィルタを介して前記収差エラー信号を取得することを特徴とする光ピックアップの制御装置。
2. 前記低域通過フィルタは、収差エラー信号において、異常時に発生する周波数成分を遮断するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップの制御装置。
3. 前記低域通過フィルタは、前記光ディスクの回転数よりも高い周波数の信号を遮断するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップの制御装置。
4. 前記低域通過フィルタは、約５０ｋＨｚよりも高い周波数の信号を遮断するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップの制御装置。
5. 前記収差補正制御手段は、光学要素を段階的に変化させるように、収差補正手段を制御しており、
   前記低域通過フィルタは、１秒間に変化可能な段階数よりも高い周波数の信号を遮断するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップの制御装置。
6. 光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置であって、
   前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成手段と、
   前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御手段と、
   前記収差エラー信号の異常を検知する異常検知手段とを備えており、
   該異常検知手段が異常を検知すると、前記収差補正制御手段は、前記球面収差の補正を停止するように前記収差補正手段を制御することを特徴とする光ピックアップの制御装置。
7. 光ディスクに対し光ビームを照射して情報の記録および／または再生を行う光ピックアップと、該光ピックアップを制御する光ピックアップの制御装置とを備える光ディスク装置であって、
   前記光ピックアップは、光源と、該光源から照射される光ビームを、光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備えており、
   前記光ピックアップの制御装置は、請求項１ないし６の何れか１項に記載の光ピックアップの制御装置であることを特徴とする光ディスク装置。
8. 光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御方法であって、
   前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成ステップと、
   前記収差エラー信号のうち低域の周波数成分を通過させる低域通過ステップと、
   通過した収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップとを含むことを特徴とする光ピックアップの制御方法。
9. 光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクに集光させる光学系と、前記光ディスクからの反射光を検出する検出手段と、前記光学系における光学要素を変化させることにより、前記光学系による球面収差を補正する収差補正手段とを備える光ピックアップを制御する光ピックアップの制御方法であって、
   前記検出手段が検出した反射光の信号に基づいて収差エラー信号を生成する信号生成ステップと、
   前記収差エラー信号の異常を検知する異常検知ステップと、
   前記収差エラー信号に基づいて前記光学要素を変化させるように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップであって、前記異常を検知すると前記球面収差の補正を停止するように前記収差補正手段を制御する収差補正制御ステップとを含むことを特徴とする光ピックアップの制御方法。
10. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の光ピックアップの制御装置における各手段をコンピュータに実行させることを特徴とする光ピックアップ制御プログラム。
11. 請求項１０に記載の光ピックアップ制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。

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