JP2008052902A - 光ディスク装置および光ディスク装置の信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップのアクチュエータ感度のばらつきの問題点にかんがみてなされたもので、感度のばらつきを正確に補正可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】少なくとも第１および第２のレイヤーを有する光ディスクから読み出された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のフォーカスサーボループのループ利得を検出するフォーカス利得検出手段と、前記フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーチを行い、その時の前記フォーカスエラー信号の振幅を測定する振幅測定手段とを有し、前記振幅測定手段により測定された最大エラー振幅を示す前記第１のレイヤーにおける第１のループ利得と、前記第２のレイヤーにおける第２のループ利得と比較して、前記第２のレイヤーの前記フォーカスエラー信号の振幅幅を推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ディスク装置、特に光ピックアップのアクチュエータ感度のばらつきの補正機能を有する光ディスク装置および光ディスク装置の信号処理方法に関する。

従来、光ディスク装置のアクチュエータの感度のばらつきを補正する方法として、特許文献１、や許文献２に記載の方法が知られている。これらの方法は、フォーカス駆動増幅器を含むフォーカスアクチュエータの低域感度を、このアクチュエータを一定のスルーレートで駆動しておき、光ディスク表面から情報記録面までの距離を時間間隔で得るものである。しかし、通常、例えばＣＤでは１．２±０．１ｍｍ、ＤＶＤでは０．６ｍｍ±０．０５ｍｍと、光ディスクの厚みはばらついている。また、２層構造の光ディスクのレイヤージャンプでは、フォーカスアクチュエータに加速及び減速パルスを印加して制御する、いわゆるオープン制御を行っており、その時のジャンプ時間は１ｍｓｅｃ程度で行う。したがって、フォーカスアクチュエータで使用される周波数は、１ＫＨｚ程度となり後述する慣性制動領域を使用することになる。然るに上述の方法では、後述するバネ制動領域における感度しか得られず、質量により制御される慣性制動領域の感度、すなわち高域感度を得ることができないので正確な感度補正を行うことができないという、問題点がある。

また、特許文献３には、フォーカスエラー信号の波形を微分することによりレイヤージャンプ中の速度制御を行い、光ディスクの面ぶれや層間距離の影響を低減させることが記載されている。しかしながら、フォーカスエラー信号の振幅情報を使用しているため、フォーカスエラー信号の振幅がばらつくと微分で得られた速度信号も影響を受けることから、所定の速度制御が得られないという問題がある。
特開２００２−２７９６５４号公報 特開２０００−１７３０６５号公報 特許第３４８９７８０号公報

本発明は、上記のような従来の光ディスク装置に搭載される光ピックアップのアクチュエータ感度のばらつきの問題点にかんがみてなされたもので、感度のばらつきを正確に補正可能な光ディスク装置および光ディスク装置の信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明の光ディスク装置によれば、光ピックアップ、ヘッドアンプ、フォーカスサーボ増幅部、およびフォーカスアクチュエータ駆動部から成り、前記光ピックアップを介して少なくとも第１および第２の層を有する光ディスクの各層から読み出された信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号によってビームスポットの各層のフォーカス制御を行うフォーカスサーボループと、前記フォーカスサーボ増幅部に設けられた第１および第２の可変増幅器と、少なくとも前記ヘッドアンプ、前記フォーカスサーボ増幅部の前記第１および第２の可変増幅器を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、フォーカスサーボをＯＦＦに設定した状態で前記第１および第２の可変増幅器に初期値を設定し、前記第１の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第１の振幅を測定し、次に前記第２の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第２の振幅を測定することにより、最大エラー振幅がどちらであるかを測定し、前記フォーカスサーボをＯＮに設定した状態で前記第１の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第１のループ利得を測定し、次に前記第２の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第２のループ利得を測定し、前記第１の層から第２の層、又は前記第２の層から第１の層へのレイヤージャンプ時に、前記第１のループ利得と前記第２のループ利得に応じて前記第１の振幅又は前記第２の振幅が前記最大エラー振幅となるように前記第１の可変増幅器を制御して前記レイヤージャンプの移動速度を制御することを特徴とする。

本発明によれば、光ピックアップのアクチュエータの感度のばらつきを正確に補正可能とし、レイヤージャンプやトラックジャンプの動作制御を精度良く行うことのできる光ディスク装置が得られる。

以下、本発明の実施形態について説明する前に、本発明のいくつかの特徴を、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、フォーカスサーチ動作時におけるフォーカスコイルの駆動電圧と、フォーカスエラー信号と、光ディテクタから出力として得られる全加算信号との関係を示した図で、図７（ｂ）の波形は、光ディスクとしてレイヤー０，１を有する２層構造の光ディスクを使用した場合の対物レンズの動きに伴って得られるフォーカスエラー信号を示したものである。

本発明では、サーボループの応答特性を調べることにより、後述する慣性制動領域のアクチュエータ感度を測定することができ、レイヤージャンプおよびトラックジャンプにおける感度を含めてアクチュエータの感度を補正できる。例えば、２層構造の光ディスクを考えると図７（ｂ）に示すように、レイヤー０におけるフォーカスエラー信号の振幅Ｌ０と、レイヤー１におけるフォーカスエラー信号の振幅Ｌ１は、信号面の反射率の影響を受けて、同一になるとは限らない。光ディスクの反射率は通常、２０〜３０％程度のばらつきが存在するので、各層の反射率が１．５倍（５０％）程度も異なる光ディスクがある。なお、ここではレイヤー０は対物レンズに近い層であり、レイヤー１は対物レンズに遠い層である。

フォーカスエラー信号の振幅Ｌ０，Ｌ１を検出するには、図７（ｂ）に示すように、ピークとボトムを検出することが考えられる。しかし、層間距離は例えば５０μｍと狭いので、図７（ｂ）に示すピーク値ｄとボトム値ｅを振幅Ｌ０，Ｌ１毎に見分けることが困難である。即ち、レイヤー０の振幅Ｌ０に比較して、レイヤー１の振幅Ｌ１のような小さな振幅を正確に検出できない。また、どちらの層の振幅であるかを判別できない。この点、本発明ではフォーカスサーボループのループ利得からフォーカスエラー信号を想定することができるので、例えばレイヤージャンプ動作時のビームスポットと光ディスク面の相対的な速度制御を正確にしかも安定に行うことができる。また、複数のレイヤー各々のサーボループ利得を調べることにより、フォーカスエラー信号の最も大きなレイヤーを検知でき、また他のレイヤーを含めて各レイヤーのループ利得から各層のフォーカスエラー信号の振幅をほぼ同等になるように調整することができる。

次に、本発明が適用される光ディスク装置の制御系の構成及びアクチュエータの感度について図１、図２、図６Ｃおよび図７を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による光ディスク装置の全体構成例を示したブロック図である。図２は、光ピックアップのアクチュエータ機構の電気的な構成を示すブロック図である。また、図６Ｃは、光ピックアップのアクチュエータ機構の入出力特性の領域区分を示したものである。

まず、図１を用いて本実施形態における光ディスク装置の構成を説明する。この光ディスク装置１は、ディスクモータ２により光ディスク３が回転駆動されており、この光ディスク３の一方の面に光ピックアップ４から対物レンズ５を介してレーザ光が照射され、その反射光から光ディスク３に記録されている情報が読み取られる。

この光ディスク装置１の制御系は、レーザ光のレーザ駆動回路１１と、反射光からの信号を増幅しフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を出力するヘッドアンプ１２と、このヘッドアンプ１２から出力されるフォーカスエラー信号を増幅および位相補償するフォーカスサーボ増幅器１３ｆと、このフォーカスサーボ増幅器１３ｆの出力により、光ピックアップ４のフォーカス用アクチュエータを駆動するためのフォーカス駆動信号を発生する駆動回路１４ｆと、ヘッドアンプ１２から出力されるトラッキングエラー信号を増幅および位相補償するトラッキングサーボ増幅器１３ｔと、このトラッキングサーボ増幅器１３ｔの出力により、光ピックアップ４のトラッキング用アクチュエータを駆動するための駆動回路１４ｔと、光ピックアップ４の本体を光ディスク３の径方向に送る送りモータ１５と、この送りモータ１５や上記レーザ駆動回路１１、ヘッドアンプ１２、フォーカスサーボ増幅器１３ｆ、トラッキングサーボ増幅器１３ｔ、駆動回路１４ｆ，１４ｔを制御する制御回路１６とから成る。

光ディスク３は、ディスクモータ２により回転自在に構成されている。光ピックアップ４は、送りモータ１５によって光ディスク３の半径方向に自在に移動可能に構成される。光ピックアップ４に内蔵されるレーザダイオード（図示せず）は、レーザ駆動回路１１により駆動制御され、制御回路１６の制御によって所定のレーザ光を光ディスク３に向けて出射する。

レーザダイオードから発したレーザ光は、光ピックアップ４内の光学素子を通過し対物レンズ５から出射される。対物レンズ５により集光されたレーザ光は、光ディスク３の情報面（レイヤー０又は１）において集光されその後、反射される。光ディスク３の情報面において反射されたレーザ光は、対物レンズ５、光ピックアップ４の光学素子を通過した後、例えば４分割された光ディテクタを有する光検出器に入射する。

光ピックアップ４の光検出器から出力された信号は、後述するようにヘッドアンプ１２で増幅された後、演算処理されフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に変換される。フォーカスエラー信号は、フォーカスサーボ増幅器１３ｆ、駆動回路１４ｆを通して対物レンズ５をフォーカス方向に駆動する。また、トラッキングエラー信号は、トラッキングサーボ増幅器１３ｔ、駆動回路１４ｔを通して対物レンズ５をトラッキング方向に駆動する。光ディスク装置１の各部の制御は、制御回路１６が行う。対物レンズ５を可動させるために種々のアクチュエータが用いられるが、ここでは、２軸駆動のムービングコイル式のアクチュエータを用いる場合について説明する。

一般的に、２軸駆動のムービングコイル式のアクチュエータ機構の構造として、対物レンズ５と、その対物レンズ５をフォーカス方向およびトラッキング方向に可動させるためのフォーカス用可動コイルおよびトラッキング用可動コイル（以下、アクチュエータコイルと呼ぶ）とが一体的に構成されたレンズホルダーとなっている。そして、このレンズホルダーが光ピックアップ４の本体にダンピング材を介してバネ性を有した複数のサスペンションワイヤーで取り付けられ、フォーカス方向およびトラッキング方向に可動可能に保持されている。

一方、このアクチュエータコイルと磁気回路を形成するマグネットがアクチュエータコイルに対向するようにエアーギャップ（磁気ギャップ）を介して光ピックアップ４の本体に取り付けられている。そして、アクチュエータコイルに電流を流すことによって対物レンズ５を、マグネットとアクチュエータコイルとの磁力作用によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に可動するようになっている。

こうした構造を有する、光ピックアップのアクチュエータ機構の電気的ブロック図を、図２に示す。図２では、電圧駆動で示しているが、コイルの逆起電圧は小さいため無視している。

図２において、入力端子２１に駆動電圧Ｖｉｎが印加されると、この駆動電圧Ｖｉｎは、ブロック２２の伝達定数１／Ｚ（Ｚ^−１）で電流に変換され、駆動電流Ｉ（Ｐ）として出力される。この駆動電流Ｉ（Ｐ）は、ブロック２３においてアクチュエータコイルの巻きターン数およびマグネットの強さに比例する値の変換定数Ｋ（ｐ）によって、駆動力Ｆに変換されて出力される。この駆動出力Ｆは、ブロック２５に入力され、ブロック２５の可動部の質量mに関係する変換定数１／ｍＳ^２によって変移Ｘとして出力される。一方、この変移Ｘは、バネ定数Ｋを有するブロック２６，およびダンピング変換定数ＤＳを有するブロック２７を通り、ブロック２５の入力ポイント２４にネガティブフィードバックされる。

なお、ブロック２５の可動部の質量ｍはレンズホルダーの質量が主で、Ｓはラプラス演算子を示す。また、ブロック２６のバネ定数Ｋは、サスペンションワイヤーのバネ定数Ｋに比例した定数である。また、ブロック２７のダンピング変換定数ＤＳは、レンズホルダーのサスペンション系に設けられたダンピング材のダンピング定数である。

このアクチュエータ機構の入出力特性は、図６Ｃで示すように、バネ定数Ｋで特性がほぼ決まるバネ制動領域Ｒ１と、共振周波数ｆ０を含みバネ定数Ｋおよび可動質量ｍで特性がほぼ決まるダンピング領域Ｒ２と、可動質量ｍで特性がほぼ決まる慣性制動領域Ｒ３とに大きく分けられる。共振周波数ｆ０はフォーカス系のレスポンス、トラック系のレスポンスとも５０〜６０Ｈｚ程度に設定されるのが一般的である。なお、共振周波数ｆ０のレスポンスは、ブロック２７のダンピング定数ＤＳに左右される。

このようなムービングコイル式アクチュエータ機構における伝達特性のばらつきは、バネ制動領域Ｒ１においては、サスペンションワイヤーのバネ材の機械寸法と材質、アクチュエータコイルの抵抗、マグネットの磁力、および磁気ギャップなどによって生ずる。また、慣性制動領域Ｒ２においては、可動質量ｍ、コイルインピーダンス、マグネットの磁力、および磁気ギャップなどによって生ずる。

バネ制動領域Ｒ１は、図７に示すようなフォーカスサーチ動作に使われたり、ディスク判別、フォーカスエラー振幅の測定などに用いられる。一方、本発明では後述するように慣性制動領域Ｒ２を、サーボループ利得の調整、レイヤージャンプ動作、トラックジャンプ動作に用いる。

次に、本発明の一実施形態について図３乃至図９を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態によるアクチュエータ駆動回路の構成を示したものである。このアクチュエータ駆動回路の構成は、例えば４つの光ディテクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成る４分割光検出器３１を用い、フォーカスエラー信号の検出には非点収差法を用い、トラッキングエラー信号の検出には、プッシュプル法を用いた場合について述べる。

アクチュエータ駆動回路の構成は、４分割光検出器３１から、図３に示すように各々２つの光ディテクタからの出力を受ける加算器３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、各加算器３２ｂ，３２ｄの出力を受ける乗算器３３ｂ，３３ｄと、加算器３２ａと乗算器３３ｂの出力を受ける減算器３４ａと、加算器３２ｃと乗算器３３ｄの出力を受ける減算器３４ｃとをヘッドアンプ１２に備える。また、各減算器３４ａ，３４ｃの出力を受ける乗算器３５ａ，３５ｃと、各乗算器３５ａ，３５ｃの出力を受ける加算器３６ａ，３６ｃと、各加算器３６ａ，３６ｃにその発振出力を供給する発振器３７ａ，３７ｃと、加算器３６ａ，３６ｃの出力を各々入力とし、積分補償や微分補償機能を有するイコライザ３８ａ，３８ｃと、これらイコライザ３８ａ，３８ｃの出力を入力とする乗算器３９ａ，３９ｃとを前記フォーカスサーボ増幅器１３ｆおよびトラッキングサーボ増幅器１３ｔにそれぞれ備える。そして、これらの乗算器３９ａ，３９ｃの出力を受けて各々フォーカスアクチュエータＦＡと，トラッキングアクチュエータＴＡとを駆動する前記駆動回路１４ｆ、１４ｔに相当する駆動回路４０ａ，４０ｃと、上記乗算器３３ｂ，３３ｄ，３５ａ，３５ｃ，３９ａ，３９ｃおよび発振器３７ａ，３７ｃを制御する前記制御回路１６に相当する制御回路４０とから成る。なお、乗算器３３ｂ、３３ｄ，３５ａ，３５ｃ，３９ａ，３９ｃは、可変増幅器として説明する。

乗算器３５ａは、フォーカス点を最適に調整する機能を有し、４分割光検出器３１の４つの光ディテクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに受ける信号の合計が最大、すなわち光ビームのスポットが光ディスク３の目的の信号部にジャストフォーカスとなるように制御回路４０により調整される。実際には、これらの回路において発生する直流オフセットをキャンセルする直流オフセット調整部が必要であるが、図３では省略している。また乗算器３５ｃは、トラッキング点を調整する機能を有し、図５（ｃ）に示すトラッキングエラー信号の正負の振幅ａ，ｂが等しくなるように、制御回路４０がトラッキングエラー信号を検知して調整する。

ここで、図５（ａ）は、光ディスクが１層構造の場合のフォーカスエラー信号である。図５（ｂ）は、光ディスクが２層構造の場合のレイヤー０とレイヤー１におけるフォーカスエラー信号である。図５（ｃ）は、トラッキングエラー信号を示す。そして、図５（ａ）の振幅ＡＦは、１層構造の場合のフォーカスエラー信号の振幅である。また、図５（ｂ）の振幅ＡＦ０は、２層構造のレイヤー０のフォーカスエラー信号の振幅、振幅ＡＦ１はレイヤー１のフォーカスエラー信号の振幅である。さらに、図５（ｃ）の振幅ＡＴは、トラッキングエラー信号の振幅を示し、振幅ａ，ｂはトラッキングエラー信号の正方向および負方向の振幅を示す。

ここで、図３に示す乗算器３５ａ，３５ｃの初期値は０ｄＢである。光ピックアップ４においては、この初期値０ｄＢが光学調整の目標値である。減算器３４ａはフォーカスエラー信号ＦＥを出力し、減算器３４ｃはトラッキングエラー信号ＴＥを出力する。光ピックアップ４の光学調整誤差は、可変増幅機能を有する乗算器３５ａ，３５ｃの増幅度を制御回路４０の制御によって増減させることにより、取り除くようにする。

減算器３４ａは、光ディテクタＡと光ディテクタＤからの信号を加算する加算器３２ａの出力から、乗算器３３ｂの出力を減算する。乗算器３３ｂの入力は、光ディテクタＢからの信号と光ディテクタＣからの信号を加算する加算器３２ｂの出力である。したがって、４分割光検出器３１に入力する光量をＰとすると、減算器３４ａの出力信号であるフォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））Ｐ、と表わすことができる。なお、光量Ｐはレーザ出力光と光ディスク３の反射率に比例する値である。

一方、減算器３４ｃは、光ディテクタＡと光ディテクタＣからの信号を加算する加算器３２ｃの出力から、乗算器３３ｄの出力を減算する。乗算器３３ｄの入力は、光ディテクタＤと光ディテクタＢからの信号を加算する加算器３２ｄの出力である。したがって、減算器３４ｃの出力信号であるトラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））Ｐと、表わすことができる。

図４は、図３の構成におけるフォーカス制御系に着目した構成を示すものである。図４において、図３と同じものには同じ番号を付して、その説明は省略する。図４に示す振幅検出器４１ａ，４２ａは、制御回路４０内に有するがここでは、外に出して示している。

減算器３４ａからの出力信号であるフォーカスエラー信号ＦＥは、乗算器３５ａに入力され、その振幅が振幅検出器４１ａで検出され、その検出された振幅の値に応じて制御回路４０はフォーカス制御を行う。

乗算器３５ａには、初期の増幅率に設定されており、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すフォーカスサーチ動作を行う。図７は、フォーカスサーチ動作時におけるフォーカスコイルの駆動電圧とフォーカスエラー信号電圧と光ディテクタから出力として得られる信号の関係を示した図である。図７（ａ）は、フォーカスコイルに加えられる駆動電圧を示し、正の方向（図中の矢印方向）が対物レンズ５を光ディスク３に近づける方向である。図７（ｂ）は、光ディスク３としてレイヤー０、１を有する２層構造の光ディスクを使用した場合の対物レンズ５の動きに伴って得られるフォーカスエラー信号を示している。図７（ｃ）は、この光ディスク３から得られる全反射光信号を示し、光ディテクタＡ、Ｂ、ＣおよびＤから出力された信号の全加算信号を示す。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とも、横軸は時間軸である。

図７（ａ）に示すように、フォーカスサーチのための駆動電圧を負から正の方向に加えていくと、図７（ｂ）の信号Ｓｕに示す光ディスク３の表面からの反射に基づくフォーカスエラー信号がまず得られる。そして、次に振幅Ｌ０に示す表面に近いレイヤー０からのフォーカスエラー信号が得られ、次に振幅Ｌ１に示すレイヤー１からの反射に基づくフォーカスエラー信号が得られる。図７（ｂ）において、ピーク値ｄ，ボトム値ｅはレイヤー０における光ビームの反射によるピーク値とボトム値を各々示している。

このフォーカスサーチ動作により、図７（ｂ）に示すフォーカスエラー信号が乗算器３５ａから出力された時、信号Ｓｕ、振幅Ｌ０、および振幅Ｌ１の最大振幅を、図４に示す振幅検出器４１ａが検出し、最大振幅（すなわち、レイヤー０の振幅Ｌ０）が目標値になるように、乗算器３５ａの利得が制御回路４０によって制御設定される。このレイヤー０のフォーカスエラー信号の振幅ＡＦ０は、通常、そのピーク値ｄとボトム値ｅを検出することにより測定される。

フォーカスエラー信号の振幅ＡＦ０の利得が乗算器３５ａに設定されたら、制御回路４０は再びフォーカスサーチ動作を行い、焦点が合ったらフォーカスサーチ動作を停止し、フォーカスサーボをオンする。つまり、フォーカスサーチ中は、フォーカスサーボがオフされている。なお、図４にはフォーカスサーボのオン・オフ制御部の構成は示していない。

フォーカスサーボループの利得は、フォーカスサーボループに、発振器３７ａからの出力信号ＯＳＣ１を外乱信号として加算器３６ａに加えることにより、得られる。図６Ａに、加算器３６ａの具体的な構成例を示す。この加算器３６ａは、正入力端子が接地された演算増幅器６１と、この演算増幅器６１の負入力端子と加算器３６ａの入力端子６２との間に接続された抵抗Ｒ６２と、同じく演算増幅器６１の負入力端子と加算器３６ａの発振器３７ａからの入力端子６３との間に接続された抵抗Ｒ６３と、そして演算増幅器６１の負入力端子と出力端子６４との間に接続された抵抗Ｒ６４とから成る。また、加算器３６ｃについても加算器３６ａと同様の構成を有する。

これらの抵抗Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６４は等しい抵抗値を与え、加算器３６ａの利得を１としておく。この状態において、フォーカスサーボループの入力信号としての発振器３７ａからの外乱信号ＯＳＣ１の振幅と、それに対するフォーカスサーボループの出力信号となる乗算器３５ａからの出力信号の振幅との比を求めることによってフォーカスサーボループの利得が得られる。

同様に、トラッキングサーボループの入力信号としての発振器３７ｃからの外乱信号ＯＳＣ２の振幅と、それに対するトラッキングサーボループの出力信号となる乗算器３５ｃからの出力信号の振幅との比を求めることによってトラッキングサーボループの利得が得られる。なお、上記では抵抗Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６４を等しい抵抗値として説明したが、異なった値を有してもループ利得を求めることができることは勿論である。

図６Ｂに一例として、フォーカスサーボループの閉ループ応答特性例を示す。また、図６Ｃは、図６Ｂの応答特性に対応するフォーカスアクチュエータＦＡの動作領域を示している。図６Ｃに示す共振周波数ｆ０は、ほぼサーボループのカットオフ周波数なる。このため、フォーカスサーボループの利得調整やレイヤージャンプ、トラックジャンプ等の制御に使用する外乱信号周波数ｆｓは、図６Ｂに示すように共振周波数ｆ０より高い周波数を選択する。通常は、この外乱信号周波数ｆｓとして、１．５〜２．５ｋＨｚ位の周波数が選ばれる。図６Ｂと図６Ｃに示すようにフォーカスアクチュエータの調整は、慣性制動領域Ｒ３において実行される。

図６Ｂにおいて、ループ応答特性６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、サーボループ利得が目標値より高い場合、目標値に同じ場合、目標値より低い場合を各々示しており、この値は図３に示す制御回路４０が得る。このループ応答特性は、発振器３７ａの出力信号ＯＳＣ１に対する、乗算器３５ａの出力信号の周波数応答特性を示すものである。

加算器３６aまたは加算器３６ｃの入力信号は、それぞれフォーカスエラー信号ＦＥまたはトラッキングエラー信号ＴＥの周波数成分でありであり、制御回路４０は前記発振器３７ａ，３７ｃと同じ周波数成分を得るために、通常、バンドパスフィルタを使用する。そのほか、発振器３７ａの出力信号と加算器３６aの入力信号との位相差によりフォーカスループ利得を得る方法もある。トラッキングループ利得も同じようにして、発振器３７ｃの出力信号と加算器３６ｃの入力信号との位相差によりループ利得を得ることができる。

フォーカスサーボループのループ利得の調整は、フォーカスアクチュエータの感度が例えば図６Ｂに示すループ応答特性６５ａが得られたら、制御回路４０はこのループ応答特性６５ａの値からループ応答特性６５ｂの値（目標値）を減算し、それに相当する利得だけ、乗算器３９ａの利得を低くする。あるいは、制御回路４０は、乗算器３９ａの利得を段階的に低下させていき、（６５ａ−６５ｂ）の絶対値が所定の範囲に入るまでループ制御させる方法を取る。また、ループ応答特性６５ｃが得られた場合には、上記ループ応答特性６５ａが得られた場合と逆の操作を行う。つまり、制御回路４０はループ応答特性６５ｂの値（目標値）からループ応答特性６５ｃの値を減算し、（６５ｂ−６５ｃ）に相当する利得だけ、乗算器３９ａの利得を高くする。

このように処理することにより、乗算器３９ａの入力から、駆動回路４０ａ、フォーカスアクチュエータＦＡの高域感度を、一定に周波数応答特性を調整することが可能となる。したがって、一連の制御を司る制御回路４０は、この調整されたフォーカスアクチュエータの高域感度を知ることになる。なぜならば、フォーカスエラー振幅とループ利得を知ることができるためである。

上記では、フォーカスサーボループのループ利得の調整について述べたが、乗算器３９ｃにおけるトラッキングサーボループのループ利得の調整も同様に行うことができる。制御回路４０は、乗算器３９ｃを、図５（ｃ）に示すトラッキングエラー信号の正、負の振幅ａ、ｂがａ＝ｂとなるようにトラッキングエラー信号のバランスを調整する。

次に、レイヤージャンプの動作について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）にレイヤージャンプ動作における各波形の関係を示す。図８（ａ）はフォーカスエラー信号（ＦＥ）の波形、図８（ｂ）はフォーカスエラー信号の微分信号即ち速度成分（ＦＺＣＲ）信号の波形で、このＦＺＣＲ信号振幅をフォーカスエラー信号振幅で除した値（ＦＺＣＲ／ＦＥ）が微分利得を表す。図８（ｃ）は高周波振幅（ＲＦＲＰ）信号の波形、図８（ｄ）は乗算器３９ａから駆動回路４０ａに出力されるアクチュエータ駆動（ＦＯＯ）信号の波形、図８（ｅ）はフォーカスサーボＯＮ／ＯＦＦ（ＪＭＰＳＴ）信号の波形を示している。

フォーカスサーボがＯＮになっているとき、制御回路４０はＪＭＰＳＴ信号をｈｉｇｈ“Ｈ”にしてフォーカスサーボをＯＦＦする。フォーカスサーボをＯＦＦにすると同時に駆動回路４０ａを制御してＦＯＯ信号を所定方向に加速させるため振幅Ｆを持つアクチュエータ駆動パルスをＴ時間、フォーカスアクチュエータコイルに出力する。そして、駆動回路４０ａはＴ時間経過後、振幅Ｂを持つブレーキ信号とするブレーキ駆動パルスをフォーカスエラー信号ＦＥがレベルＳＴに到達するまで、フォーカスアクチュエータコイルに出力する。

次に、駆動回路４０ａはＦＺＣＲ信号の逆極性の信号であるＢＲＫ信号を期間ＢＤだけ、フォーカスアクチュエータコイルに出力する。図８（ｄ）の期間ＢＤは、ＦＺＣＲ信号がゼロクロスする時点で終了する。制御回路４０は、このゼロクロスを検出したらＪＭＰＳＴ信号をｌｏｗ“Ｌ”にすると同時にフォーカスサーボをＯＮにする。なお、トラッキングサーボの場合は、ＪＭＰＳＴ信号がｈｉｇｈ“Ｈ”となる前にＯＦＦとし、ｈｉｇｈ“Ｈ”となった以降にＯＮにする。

このとき、図８（ｄ）のＦＯＯ信号のアクチュエータ駆動パルスの幅Ｔとブレーキ駆動パルスの振幅Ｂは、フォーカスアクチュエータＦＡの高域感度を加味しなければ光スポットのジャンプ速度の精度が悪化する。

また、ＢＲＫ信号が示す速度信号は、フォーカスエラー信号ＦＥの振幅に依存し、このＢＲＫ信号と速度目標との誤差分で速度制御が行われているため、フォーカスエラー信号ＦＥの変化は速度制御の速度目標が変わったことに相当する。フォーカスエラー信号ＦＥの振幅が所定値から大きくずれると速度制御が安定しない。また、そのループ利得は、フォーカスアクチュエータの高域感度に依存するので、高域感度を安定化することによって速度制御を安定化させることができ、レイヤージャンプ動作時のビームスポットと光ディスク面との相対移動速度のばらつきを、その高域感度を補正することによって実質的に補正することができる。

なお、図５（ａ）に示すフォーカスエラーの検出距離ｄ１は、光ピックアップ５に用いられる光学素子により決定されるものである。

次に、トラックジャンプの動作について説明する。図９（ａ）〜（ｃ）に１トラックジャンプ動作における各波形の関係例を示す。図９（ａ）はトラッキングエラー信号（ＴＥ）で、レベルＳＴＢは、ビームスポットが例えば光ディスクのフォワード方向（内周側から外周側に向かう方向）にジャンプするときに使用されるスタンバイレベルを示し、レベルＳＴＦはその逆方向（外周側から内周側に向かうバックワード方向）にジャンプするときに使用されるスタンバイレベルを示す。また、図９（ｂ）はトラッキングアクチュエータ駆動信号ＴＲＯの波形を、図９（ｃ）はジャンプ期間信号ＪＭＰＳＴの波形を示す図である。以下のトラッキングサーボの制御指示は、制御回路４０が行う。

制御回路４０は、トラッキングサーボがＯＮのとき、図９（ｃ）のＪＭＰＳＴ信号を“Ｈ” にしてトラッキングサーボをＯＦＦにする。トラッキングサーボをＯＦＦにすると同時に駆動回路４０ｃを制御して、図９（ｂ）の加速パルスであるＴＲＯ信号を所定方向に振幅Ｆで、トラッキングエラー信号ＴＥがゼロクロスするまで、トラッキングアクチュエータコイルに出力する。次に、駆動回路４０ｃは振幅Ｂを持つ減速パルスを、トラッキングエラー信号がスタンバイレベルのＳＴＢレベルを超えるまでトラッキングアクチュエータコイルに出力する。制御回路４０は、トラッキングエラー信号がゼロクロスした時点において、ＪＭＰＳＴ信号をｌｏｗ“Ｌ”にすると同時にトラッキングサーボをＯＮして、１トラックジャンプを終了する。

このとき、加速パルスである駆動信号ＴＲＯの振幅Ｆの値は、トラッキングアクチュエータの高域感度との積として加速状態が決まるので、ジャンプ時間の安定性を決定する。つまり、上述したレイヤージャンプ動作の時と同様に、高域感度がばらつくことによって生ずるトラックジャンプ時のビームスポットと光ディスク面との相対移動速度のばらつきを、その高域感度を補正することによって実質的に補正することができる。

ちなみに、トラッキングアクチュエータのアクチュエータ感度が高いとジャンプの加速／減速速度が上がり過ぎて安定度が低下する。逆に、アクチュエータ感度が低いと、特に、光ディスクの偏芯が大きいとき、安定度が低下する。この傾向は、１回にジャンプするトラックジャンプ数が多くなるほど顕著になる。

また、図５（ｃ）におけるトラッキングエラー信号のゼロクロス時間Ｔ１は、トラックピッチにより決まるトラック間距離であり、振幅ＡＴを一定にした場合、Ｔ１が小さくなるとトラッキングループ利得が上がる。なお、トラックジャンプ制御部の構成図は、省略してある。

次に、フォーカスアクチュエータやトラッキングアクチュエータのアクチュエータ感度の測定例について、図１０を用いて説明する。図１０は、図４に示した構成を用いてフォーカスアクチュエータ感度を測定するためのフローチャートを示したものである。ここで説明するステップを、レイヤージャンプやトラックジャンプ動作の制御に適用して、利得調整が行われるものである。

まず、制御回路４０はステップＳ１０１において、フォーカスサーボをＯＦＦにして可変増幅器１、２（図４の乗算器３５a、３９a）の予め定められた利得の初期値を設定する。このとき、可変増幅器１はフォーカスエラー信号の振幅が、例えばＣＤとＣＤ−ＲＷなど光ディスクに応じて、目標の信号振幅になるように利得を設定する。但し、通常、光ピックアップのばらつきや光ディスクの反射率のばらつきがあるので、そのエラー信号振幅の平均値が目標になるように設定することが好ましい。

可変増幅器２は（図４の乗算器３９ａ）、駆動回路４０ａとフォーカスアクチュエータＦＡの感度のばらつきの平均値が、図６Ｂに示す目標値の応答特性６５ｂになるように設定することが望ましい。

次のステップＳ１０２において、振幅検出器４１ａで初期値に設定された利得でのフォーカスエラー信号の振幅Ａを測定する。フォーカスエラー信号の振幅の場合、図７（ａ）に示すようにフォーカスアクチュエータコイルの駆動電圧を時間軸に対して一定レートで上昇するような信号とする。このレートは、１ｓｅｃ位で１．２ｍｍ移動する程度が好ましい。ＤＶＤ２層の光ディスクでは、層間距離が５０μｍ程度であるので、図７（ｂ）に示す振幅Ｌ０と振幅Ｌ１の時間間隔は４０ｍｓｅｃ相当程度になる。振幅検出器４１ａは、図７（ｃ）に示す振幅Ｌ０のピーク値ｄとボトム値ｅを検出して振幅Ａを検出する。

また、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅の場合には、フォーカスサーボのＯＮの後、トラッキングサーボをＯＦＦして得られる図５（ｃ）に示す振幅値ａ，ｂからその振幅Ａを得る。

ステップＳ１０３では、上記ステップＳ１０２で測定した振幅Ａと、所定の目標振幅値とを比較し、その振幅値の差Ｂを求め、制御回路４０のメモリ（図示せず）に記憶する。あるいは、振幅差Ｂを用いてエラー信号振幅値が目標値になるように可変増幅器１（図４の乗算器３５ａ）の利得を変更してもよい。

次のステップＳ１０４では、フォーカスサーボをＯＮした後に、発信器３７ａから加算器３６ａに外乱信号ＯＳＣ１を注入し、ステップＳ１０５ではフォーカスサーボループのループ利得Ｄを測定する。即ち、発信器３７ａから加算器３６ａに注入する外乱信号ＯＳＣ１の振幅と、それに対する乗算器３５ａから加算器３６ａに入力される信号の振幅との比率を求める止まることによって、フォーカスサーボループのループ利得Ｄを得る。次のステップＳ１０６では、上記測定されたループ利得Ｄと、目標となる所定のループ利得とを比較してそのループ利得差Ｅを求め、制御回路４０のメモリ（図示せず）にこのループ利得差Ｅを記憶すると共に、それに応じた利得を可変増幅器２（図４の乗算器３９ａ）に設定する。あるいは、得られるループ利得が目標値となるようにこの可変増幅器２の利得の設定を変更する。

そして、ステップＳ１０７では、上記ステップＳ１０３で得られた振幅差Ｂと、ステップＳ１０６において得られた利得差Ｅに基づいてフォーカスアクチュエータの感度を算出する。

次に、２層構造の光ディスクを用いたときのフォーカスエラー信号の調整について説明する。図１１は、図４に示した構成を用い、２層構造の光ディスクを用いたときのフォーカスエラー信号により、その信号振幅を変更する場合のフローチャートを示す。

まずステップＳ１１１において、可変増幅器１，２（図４の乗算器３５a、３９a）の初期値を設定する。次に、ステップＳ１１２では、振幅検出器４１ａで各層から反射して得られるフォーカスエラー信号のうち最大エラー振幅を有する信号の振幅値Ａを測定する。次のステップＳ１１３では、この振幅値Ａを所定の目標振幅値と比較し、その振幅値の差Ｂを求める。

ステップＳ１１４では、フォーカスサーボをＯＮにし、次のステップＳ１１５では、光ディスクの層（レイヤー０）におけるフォーカスサーボループのループ利得Ｇ１を測定する。そして、ステップＳ１１６では、光ディスクの層を、先に測定したループ利得Ｇ１の層と別の層、例えばレイヤー０からレイヤー１に変更し、ステップＳ１１７ではこの層（レイヤー１）でのフォーカスサーボループのループ利得Ｇ２を測定する。

次のステップＳ１１８では、上記ステップＳ１１５とＳ１１７で測定された利得Ｇ１と利得Ｇ２の比Ｅを求め、ステップＳ１１９では、利得Ｇ１が利得Ｇ２より大きいかどうかを判定する。利得Ｇ１が利得Ｇ２より大きい場合には、ステップＳ１２０で利得比Ｅに応じて利得Ｇ２の層、例えばレイヤー１のフォーカスエラー信号の振幅が大きくなるように可変増幅器１（図４の乗算器３５ａ）の利得を変更する。一方、利得Ｇ１が利得Ｇ２より小さい場合には利得比Ｅに応じて利得Ｇ１の層、例えばレイヤー０のフォーカスエラー信号の振幅が小さくなるように可変増幅器１（図４の乗算器３５ａ）の利得を変更する。いずれにしても、最終的にはフォーカスエラー信号の振幅が略同等かつ目標振幅になるように可変増幅器１の利得を設定することになる。

また、上記のようにフォーカスエラー信号の最大エラー振幅を有する信号の振幅値Ａが測定され、その最大エラー振幅値が測定されたディスクの層（レイヤー０）のフォーカスサーボループのループ利得Ｇ１を測定すると共に、先に測定した利得Ｇ１のディスクの層と別の層（レイヤー１）でのフォーカスサーボループのループ利得Ｇ２を測定しており、これらの測定結果からループ利得Ｇ２のディスクの層（レイヤー１）のフォーカスエラー振幅値を容易に推定することができる。

この推定したフォーカスエラー振幅値に基づいて各レイヤー（レイヤー０，１）からの信号の振幅が一定になるように可変増幅器１の利得を調整してもう一度確認のために測定して精度を向上させてもよいが、測定せず、上記推定値に基づいてすぐ再生を行うようにしてもよい。このようにすれば、測定のための時間を短縮することができ、結果として再生までの時間短縮する効果がある。反射信号の情報に基づいて推定された上記フォーカスエラー信号の振幅値は、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボに用いることが可能である。

上記のように、各レイヤー（レイヤー０，１）からの反射信号からフォーカスエラー信号の振幅値を推定する回路および、この推定値に基づいて振幅値が略一定になるように、振幅を調整する回路は、図示していないが、図４に示す構成では、制御回路４０に含まれる。

ところで、光ディスクの反射率は、例えばＤＶＤ−ＲとＤＶＤ−ＲＷのように３倍程度異なる。また、複数の層から成る光ディスクにおいては、各層で反射率が１．５倍程度異なる光ディスクがある。これらの光ディスクから反射信号を演算処理し、フォーカスエラーやトラッキングエラー、ＡＴＩＰ演算／検出、ＬＰＰ信号演算／検出、全反射レベル演算／検出を行う場合がある。これらの検出／演算を行う場合、特にアナログ演算やＡ／Ｄコンバータは、有限のダイナミックレンジで処理する必要がある。

したがって、予め各層のフォーカスエラー信号の振幅の値を知ることによって利得を変え、信号レベルが小さいときにはレベルを大きく補正するべくヘッドアンプ利得を大きくし、信号レベルが大きいときにはレベルを小さく補正するべくヘッドアンプ利得を小さくして信号レベルを調整する。このように、上記ダイナミックレンジ内で確実にフォーカスエラー信号の検出をしやすくしておくことが、検出精度を確保するために役立つ。本発明では、この各レイヤーの反射率に応じた情報をできるだけ早い段階で知る手段を提供することができる。

例えば、１層（レイヤー０）の反射率が１０％で、２層（レイヤー１）の反射率が５％であるとすると、上記の演算をする場合の利得を１層の再生では、例えば０ｄＢとし、２層の再生を６ｄＢと設定すれば、同一信号レベルでの検出処理ができる。反射率は、光検出器の出力に現れるので、フォーカスエラー信号や全反射信号などが利用できる。

全反射信号は加算により得られ、フォーカスエラー信号は減算により得られることから、フォーカスエラー信号がノイズの点で有利である。トラッキングエラー信号も減算で得られるが、トラックピッチの影響を受けるので、反射情報を得るには精度の点で劣ることになるが利用することはできる。

フォーカスサーボループのループ利得により反射率が推定できるとトラッキングサーボをＯＮする以前に各層の反射率の違いがわかるので、トラッキングサーボＯＮ時の精度を向上することができる効果がある。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明の実施形態に係る光ディスク装置全体の構成を示す図。 アクチュエータ機構の電気的ブロック図。 本発明の実施形態に係るアクチュエータ駆動回路の構成を示す図。 本発明のフォーカスサーボ系の構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態におけるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボの制御を説明するための図。 図４における加算器３６ａの構成例を示す図。 フォーカスサーボループの利得調整やレイヤージャンプ、トラックジャンプ等の制御におけるフォーカスアクチュエータのループ応答特性の一例を示す図。 図６Ｂに対応するフォーカスアクチュエータの入出力特性の領域区分を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態におけるフォーカスサーチの波形を示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態におけるレイヤージャンプの場合の各波形を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は、１トラックジャンプの場合の波形を示す図。 本発明の実施形態におけるアクチュエータ感度を測定する動作のフローチャート。 本発明の実施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振幅を変更する動作のフローチャート。

符号の説明

１・・・光ディスク装置、
２・・・ディスクモータ、
３・・・光ディスク、
４・・・光ピックアップ、
５・・・対物レンズ、
１１・・・レーザ駆動回路、
１２・・・ヘッドアンプ、
１３ｆ・・・フォーカスサーボ増幅器、
１３ｔ・・・トラッキングサーボ増幅器、
１４ｆ、１４ｔ・・・駆動回路、
１５・・・送りモータ、
１６、４０・・・制御回路、
２２，２３，２４，２５，２６，２７・・・構成ブロック、
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ・・・加算器、
３４ａ，３４ｃ・・・減算器、
３３ｂ、３３ｄ，３５ａ，３５ｃ，３９ａ，３９ｃ・・・乗算器、
４０ａ，４０ｂ・・・駆動回路、
６１・・・演算増幅器、
Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６３・・・抵抗、
ＦＥ・・・フォーカスエラー信号、
ＦＴ・・・トラッキングエラー信号。

Claims (2)

1. 光ピックアップ、ヘッドアンプ、フォーカスサーボ増幅部、およびフォーカスアクチュエータ駆動部から成り、前記光ピックアップを介して少なくとも第１および第２の層を有する光ディスクの各層から読み出された信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号によってビームスポットの各層のフォーカス制御を行うフォーカスサーボループと、
   前記フォーカスサーボ増幅部に設けられた第１および第２の可変増幅器と、
   少なくとも前記ヘッドアンプ、前記フォーカスサーボ増幅部の前記第１および第２の可変増幅器を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   フォーカスサーボをＯＦＦに設定した状態で前記第１および第２の可変増幅器に初期値を設定し、前記第１の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第１の振幅を測定し、次に前記第２の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第２の振幅を測定することにより、最大エラー振幅がどちらであるかを測定し、
   前記フォーカスサーボをＯＮに設定した状態で前記第１の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第１のループ利得を測定し、次に前記第２の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第２のループ利得を測定し、
   前記第１の層から第２の層、又は前記第２の層から第１の層へのレイヤージャンプ時に、前記第１のループ利得と前記第２のループ利得に応じて前記第１の振幅又は前記第２の振幅が前記最大エラー振幅となるように前記第１の可変増幅器を制御して前記レイヤージャンプの移動速度を制御する
   ことを特徴とする光ディスク装置。
2. 光ピックアップ、ヘッドアンプ、フォーカスサーボ増幅部、およびフォーカスアクチュエータ駆動部から成り、前記光ピックアップを介して少なくとも第１および第２の層を有する光ディスクの各層から読み出された信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号によってビームスポットの各層のフォーカス制御を行うフォーカスサーボループと、前記フォーカスサーボ増幅部に設けられた第１および第２の可変増幅器と、
   少なくとも前記ヘッドアンプ、前記フォーカスサーボ増幅部の前記第１および第２の可変増幅器を制御する制御回路とを備えた光ディスク装置の信号処理方法であって、
   フォーカスサーボをＯＦＦに設定した状態で前記第１および第２の可変増幅器に初期値を設定し、前記第１の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第１の振幅を測定し、次に前記第２の層に対してフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスエラー信号の第２の振幅を測定することにより、最大エラー振幅がどちらであるかを測定し、
   前記フォーカスサーボをＯＮに設定した状態で前記第１の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第１のループ利得を測定し、次に前記第２の層のフォーカスサーチを実行して得られた前記フォーカスサーボループの第２のループ利得を測定し、
   前記第１の層から第２の層、又は前記第２の層から第１の層へのレイヤージャンプ時に、前記第１のループ利得と前記第２のループ利得に応じて前記第１の振幅又は前記第２の振幅が前記最大エラー振幅となるように前記第１の可変増幅器を制御して前記レイヤージャンプの移動速度を制御する
   ことを特徴とする光ディスク装置の信号処理方法。

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