JP2008523535A - 光記録担体システムにおいて使用される装置及び方法 - Google Patents

Abstract

光ディスクシステム（３０）におけるフォーカスアクチュエータ（３０９）を制御する信号処理装置（３０１）であって、信号処理装置（３０１）はフォーカスアクチュエータ（３０９）に供給されるフォーカスアクチュエータ制御信号（ＣＳ）を発生する。フォーカスアクチュエータ制御信号（ＣＳ）は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）と中心開口信号（ＣＡ）に基づく。中心開口信号（ＣＡ）がある閾値以上であるとき、フォーカスアクチュエータ制御信号はフォーカスエラー信号（ＦＥ）に対応する。しかし、中心開口信号がその閾値より下であるとき、フォーカスアクチュエータ制御信号は所定レベルを有する。このフォーカスアクチュエータ制御信号（ＣＳ）を提供することにより、焦点と記録媒体（３０４）のデータレイヤとの間の相対距離が正しく表されていないフォーカスエラー信号の領域を拡張することができる。制御信号（ＣＳ）により、特に振動状態下での光ディスクシステムの立ち上がり及び回復の性能が改善できる。

Description

発明の詳細な説明

本発明は概して、しかし排他的ではなく、光ディスクシステムにおいて使用される装置と方法に関する。具体的に、本発明は、光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する信号処理装置と、光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する方法とに関する。本装置と方法により、特に振動の影響下において、光ディスクシステムの立ち上がりと回復がよくなる。

オーディオ情報、ビデオ情報、及びデータ用の従来の記録媒体の１つとして、光ディスクが現在では広く使用されている。光ディスクからは記録情報が光ビームを用いて読み出され、または光ディスクへは情報が光ビームを用いて書き込まれる。かかる光ディスク、すなわちコンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等は、単一のプラスチック板状の基板により形成されている。光ディスクはディスク上にデジタルデータとして情報を格納し、大きな記憶容量を有している。光ディスクの最内周部分はデータを保持しない。その代わりに、デジタルデータが、ディスクの上面上のらせんトラックまたは多数の円形トラックにそって配置されたピットに物理的に含まれている。これらのピットは非常に薄い金属層でカバーされている。データが含まれている層は情報層またはデータ層としてよく知られている。光ディスクのデジタルデータは、レーザビーム等の光ビームにより、光ディスクシステムによりアクセスされる。これは、透明基板を透過して戻るように光ビームを下から照射することにより実現される。光ビームは光ディスク中に組み込まれた金属化されたデータ層にフォーカスされ、光ディスクからのデータの読み出しが可能となる。

光ディスクは光ディスクシステムで再生される。従来の光ディスクシステムは、レーザユニットを有する光ピックアップ装置を有し、その光ビームはディスクにより反射・変調されたものが検出され、電気信号に変換される。その電気信号は、それから元のオーディオ情報を回復する信号処理装置に入力される。レーザユニットはさらに対物レンズを有する。その目的は、例えば、光ディスクの屈折率を考慮して、光ディスクのデータレイヤにレーザビームをフォーカスすることである。さらに、光ピックアップ装置は、対物レンズをフォーカス方向に動かして（actuates）して、ディスクのデータレイヤにある点に対応するディスクの点に光ビームをフォーカスさせる。ラジアルトラッキングを実行するために、レーザユニットは光ディスク上をラジアル方向に動くことができる。ラジアルトラッキングの目的は、前述のらせんトラックまたは円周トラックに追随（follow/track）することである。さらにまた、ラジアルトラッキングはいろいろな方法で実現でき、これらの方法は当該技術分野で知られている。レーザビームがトラックを非常に正確に追随することが重要である。この目的のため、システムはトラッキング制御装置を有する。その装置は、光ピックアップ装置からのラジアルエラー信号に応答して、そのエラー信号を減らすようにレーザユニットのラジアル位置を制御する。また、レーザビームは、ディスクが平坦でなくてもそれに正確にフォーカスしていなければならない。この目的のため、システムはフォーカス制御装置を有する。この装置は、光ピックアップ装置からのフォーカスエラー信号に応答して、レーザビームがディスクにフォーカスされているようにする。原理的には、上記の制御装置は、検出されたエラーに応答してそのエラーを減らすように補正がされるフィードバックシステムである。これらの制御装置は、光ディスクシステムの通常の使用中に生じるエラーには対応することができる。

しかし、光ディスクシステムは振動に敏感であることが分かっている。例えば、光ディスクシステムがポータブルディスクシステムとして構成されている場合、またはディスクシステムが車に搭載されている場合、振動とショックが発生し、光ディスクシステムに本来備わっている制御装置により除去することができないことがある。特に、振動とショックにより、光ピックアップ装置の光ディスクに対する位置に比較的大きな変化が生じることがある。この結果、立ち上がりや回復のプロセスが失敗することもある。悪ければ、光ピックアップ装置と光ディスクが損傷を受けることも可能性としてはある。

先行技術において、振動に敏感でない装置を提供するための異なる方法が示唆されている。例えば、光ディスクシステムにおいてフォーカシングとスピードを制御することが提案されている。かかる装置の１つは欧州特許第０２１７４６０号で示唆されている。この装置は、光ディスク（ＣＤ等）の立ち上がりと再生時に、ショックと振動を低減するために加速トランスデューサを使用する。しかし、この装置には付随する不利益がある。例えば、トランスデューサは非常に高価である。

さらにまた、新しい世代の光ディスクシステムでは、サイズが縮小されてよりコンパクトになっており、光ピックアップ装置の加速度は振動状態では大幅に大きくなることが分かっている。よって、フォーカスアクチュエータが振動にさらされている時、立ち上がりと回復状態の間に、光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する制御装置は、フォーカスエラーを、位置情報が制御装置に利用可能である領域内に留めることが必ずしもできないことが分かっている。これを図１と図２を参照してさらに詳しく説明する。

図１は、フォーカスエラー信号を示している。この信号は、光ピックアップ装置から放射され光ディスクのデータレイヤで反射された光ビームに基づいて生じるものである。フォーカスエラー信号は焦点（focus point）の周りの比較的小さな範囲で利用可能である。本明細書では、焦点（focus point）とは、対物レンズの焦点（focal point）がある点を指す。フォーカスエラー信号は、いわゆるＳ形状特性を有し、焦点と光ディスクのデータレイヤの間の相対距離として示される。フォーカスエラー信号は、対物レンズが適当なフォーカス位置（focasing position）にあるとき、すなわち焦点がディスクのデータレイヤにあるときにゼロ交差Ｏを有する。そこで、レーザビームが正しくフォーカスしていない場合、対物レンズは間違って位置決めされ、フォーカスエラー（すなわち、焦点と光ディスクのデータレイヤの間の相対距離）はゼロにならない。レーザビームが正しくフォーカスされていないと、対物レンズは、正しいフォーカス位置に対して負の方向（図１においてＸで示す）または正の方向（Ｙで示す）の２つの方向のいずれかに、正しいフォーカス位置からずれる。対物レンズが負の方向にずれた時、フォーカスエラーは負の符号を有すると言う。対物レンズが正の方向にずれた時、フォーカスエラーは正の符号を有すると言う。例示のみを目的として、Ｓ形状カーブを領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割する。光ディスクシステムでは、Ｓ形状カーブにより、フォーカスアクチュエータを制御して対物レンズの位置決めを実行する制御装置に位置情報が利用できる範囲が決まる。位置情報は対物レンズの焦点と記録媒体のデータレイヤの間の相対距離に関する情報である。制御装置がフォーカスエラー信号を直接使用する場合、Ａで示した領域においてのみアクティブとなり得ることが分かっている。領域Ａにおいて、焦点と光ディスクのデータレイヤの間の相対距離は正しく表される。しかし、図１のＳカーブの領域ＢとＣにおいて、焦点と光ディスクのデータレイヤの間の相対距離は正しく表されない。振動外乱が小さい場合、フォーカスアクチュエータを制御する制御装置は、フォーカスエラーをＡ領域内に留めることができるだろう。しかし、光ディスクシステムが他の振動外乱にさらされている場合、制御装置はフォーカスエラーをＡ領域内に必ずしも留めることができないことが分かっている。このように、かかる振動条件下では、フォーカスエラーがＡ領域内にないところまで対物レンズが正しいフォーカス位置からずれると、制御装置はもはやアクティブではなくなり、制御装置により対物レンズを光ディスクのデータレイヤまで戻す制御ができない。これにより、例えば立ち上がりや回復が失敗することとなる。従って、システムの立ち上がりと回復の性能はよくない。頻繁に振動にさらされる光ディスクシステム（例えば自動車機器）の場合、かかる性能の悪さは満足できるものではない。

図２は中心開口信号を示す。この信号は、光ピックアップ装置から放射され光ディスクのデータレイヤで反射された光ビームに基づいて生じるものである。これは反射光の強さの尺度である。中心開口信号は、フォーカスエラー信号と同様に、焦点（focus point）の周りの比較的小さな範囲で利用可能である。対物レンズが正しいフォーカス位置にある時、反射光の量はピーク値に近づく。このように、図２は、焦点とディスクのデータレイヤとの間の相対距離の関数として、反射光の強さを示している。対物レンズが正しいフォーカス位置にある場合、中心開口信号の信号値はその最大レベルにある。対物レンズが正しいフォーカス位置からずれればずれるほど、信号値は小さくなる。これは、対物レンズが正しいフォーカス位置（proper focusing position）からずれると、反射光の量が減少するからである。

その結果、図１に示したフォーカスエラー信号と図２に示した中心開口信号との間には明らかな関係がある。図１から分かるように、領域Ｂはフォーカスエラー信号がそれぞれ最小レベルと最大レベルに達したところで始まる。Ａ領域からＢ領域への移行は、図２に示した中心開口信号の一定の閾値に対応する。閾値以上の信号値を有する中心開口信号は、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号の領域Ａ内にある場合に対応する。同様に、閾値より下の信号値を有する中心開口信号は、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号の領域Ａ外にある場合に対応する。従って、中心開口信号がこの一定の閾値より下であるとき、対物レンズを制御装置により光ディスクのデータレイヤに戻す制御はできない。

よって、振動等の外乱にさらされている光ディスクシステムの立ち上がり及び／または回復性能を改善する装置及び方法を提供することは有利である。

本発明の一目的は、当該技術における上記の欠点及び不利益の１つ以上を単一または組み合わせて軽減または除去する、改良された装置と方法を提供することである。

この目的は、独立請求項１による信号処理装置により達成される。その信号処理装置は、フォーカスエラー信号と中心開口信号に基づきフォーカスアクチュエータを制御するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生することができる。中心開口信号がある閾値以上であるとき、フォーカスアクチュエータ制御信号はフォーカスエラー信号に対応する。しかし、中心開口信号がその閾値より下であるとき、所定レベルを有するフォーカスアクチュエータ制御信号が信号処理装置により発生される。本発明によると、フォーカスエラー信号は、一般的に、焦点と光ディスクシステムにより読み出しまたは書き込みされる記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離に対応する。さらにまた、中心開口信号は、一般的に前記光ディスクシステムにより読み出される記録媒体からの反射光量に対応する。

このように、焦点と、記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離がフォーカスエラー信号により正しく表されない領域において、フォーカスエラー信号を拡張するフォーカスアクチュエータ制御信号を提供する信号処理装置を提供する。振動状態では、フォーカスエラーが焦点と記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離がフォーカスエラー信号により正しく表される領域の外にあるくらい対物レンズが正しいフォーカス位置からずれているとき、フォーカスアクチュエータ制御信号の提供得により、フォーカスアクチュエータを制御する少なくとも１つのコントローラが、正しいフォーカス位置を再度見つけるために、対物レンズをどちらの方向に動かすべきか決定することができるという利点を有する。

本発明の一実施形態では、この信号処理装置が実施される光ディスクシステムは、さらにフォーカスアクチュエータを制御する少なくとも１つのコントローラを有する。前記少なくとも１つのコントローラは、前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作とトラッキング動作を制御することができる。フォーカスアクチュエータ制御信号はこの少なくとも１つのコントローラに供給される。このように、光ディスクシステムが振動にさらされる場合、上記少なくとも１つのコントローラは、立ち上がり及び／または回復時にまずフォーカスアクチュエータをダンプするが、そのダンプ後にトラッキング動作を再び実行できる程度にそのダンプを行う少なくとも１つのコントローラを有する光ディスクシステムを提供することができる。

本発明の他の実施形態では、光ディスクシステムは、２つのコントローラをさらに有する。それらの一方はダンピングコントローラであり、もう一方はトラッキングコントローラである。好ましくは、ダンピングコントローラはＰＤコントローラであり、トラッキングコントローラはＰＩＤコントローラである。さらにまた、信号処理装置は、記録媒体のデータレイヤに対する対物レンズの頂点の速さを決定し、記録媒体が焦点を通り過ぎて前記速さが所定値より低いとき、トラッキングコントローラをアクティベートするように構成されていることが好ましい。よって、この状態では、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作がアクティベートされる。代替的、または追加的に、前記信号処理装置は、前記フォーカスエラー信号（ＦＥ）の２つ以上の連続したゼロ交差の時に前記中心開口信号（ＣＡ）が前記しきい値以上であるとき、前記ダンピングコントローラ（５１３ａ）をデアクティベートして前記トラッキングコントローラ（５１３ｂ）をアクティベートするようにさらに構成されている。この状態では、焦点と記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離が、フォーカスエラー信号の２つ以上の連続したゼロ交差の間にフォーカスエラー信号により正しく表されている領域に、フォーカスエラーがある。これは、フォーカスアクチュエータのダンピングが十分であり、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作がアクティベートされることを意味する。しかし、中心開口信号が所定値より下であるとき、ダンピングコントローラがアクティベートされ、トラッキングコントローラがデアクティベートされる。よって、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号により正しく表される領域ではないところまで対物レンズが正しいフォーカス位置からずれている時に、その対物レンズの速さを減少させることができる。このように速さを減少するので、広い範囲の振動において対物レンズをフォーカスさせておくことができる。

本発明の第２の態様によると、独立請求項１６に記載した方法が提供される。この方法は、中心開口信号がある閾値以上であるとき、フォーカスエラー信号ＦＥに対応するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生する段階を有する。さらにまた、この方法は、中心開口信号が前記しきい値より下であるとき、所定レベルを有するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生する段階を有する。

本発明の第３の態様によると、独立請求項２３に記載したコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。

本発明の第４の態様によると、独立請求項２４に記載したフォーカスアクチュエータ制御信号が提供される。フォーカスアクチュエータ制御信号は、フォーカスエラー信号と中心開口信号に基づく。フォーカスアクチュエータ制御信号は、さらに、中心開口信号が一定の閾値以上であるとき、フォーカスエラー信号と対応する。さらにまた、フォーカスアクチュエータ制御信号は、中心開口信号が閾値より下であるとき、所定レベルを有する信号である。

よって、本発明の基本的なアイデアは、光ディスクシステムに含まれるフォーカスアクチュエータを制御するフォーカスアクチュエータ制御信号を提供することである。そのフォーカスアクチュエータ制御信号は、フォーカスエラー信号と中心開口信号とに基づく。これによるフォーカスアクチュエータ制御信号を提供することにより、すなわち、前記中心開口信号が閾値以上である時フォーカスエラー信号に対応し、前記中心開口信号が前記しきい値より下である時所定レベルを有する信号であるフォーカスアクチュエータ制御信号を提供することにより、焦点と記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離がフォーカスエラー信号により正しく表されないときに、フォーカスエラー信号の領域を拡張することができる。これにより、特に振動状態下での光ディスクシステムの立ち上がり及び回復の性能が改善できる。

本発明による信号処理装置、方法、コンピュータ読み取り可能媒体、及び制御信号は、先行技術に対する多くの利点を提供する。本発明の利点は、光ディスクシステムの立ち上がりと回復の際に、振動の影響を低減する改良された装置と方法を提供することである。先行技術に対する本発明の他の利点は、広い範囲の振動外乱において光ディスクの改良された立ち上がりと回復を提供することである。 本発明のさらに別の利点は、小型でさらにコンパクトな光ディスクシステムで実施できることである。 本発明のさらに別の利点は、低コストで改良された装置と方法を提供できることである。

留意すべきことは、本発明の好ましい特徴は独立項に記載されていることである。

本明細書と請求項では、「有する」という用語は他の要素やステップの存在を排除するものではない。さらに、個別的に列挙されていても、複数の手段、要素、方法ステップは、例えば単一のユニットまたはプロセッサにより実施してもよい。また、個々の機能（feature）は異なる請求項に含まれていても、これらを有利に組み合わせることが可能であり、異なる請求項に含まれていても、機能を組み合わせられないとか、組み合わせても有利ではないということを示唆するものでもない。また、単数扱いをしても複数の場合を排除するものではない。請求項中の参照符号は、明りょうにするために設けており、請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

本発明による上記その他の態様、特徴、利点は、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に関する以下の説明により明らかになり、説明される。

本発明の第１の態様によると、光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する信号処理装置が得られる。本発明による信号処理装置をここで２つの実施形態とともに説明する。

図３は、本発明による信号処理装置３０１が組み込まれた光ディスクシステム３０の第１の実施形態を示す図である。従って、当業者には言うまでもなく、信号処理装置３０１は光ディスクシステムにおいて実施することができる。さらにまた、光ディスクシステム３０は、本発明に関係する限りにおいて、図３を参照して説明する。

光ディスクシステム３０は、記録媒体３０４を回転するモータ３０３を有する光ディスクプレーヤまたはレコーダ３０２を有する。記録媒体３０４は、デジタル情報を含むピットのトラックが備えられている。記録媒体３０４は、必ずではないが好ましくはＣＤまたはＤＶＤ等の光ディスクである。光ディスクシステム３０は光ピックアップ装置３０５も有する。光ピックアップ装置３０５は、レーザユニット３０６が備えられており、駆動モータ３０７によりラジアル（radial）方向に記録媒体３０４にわたって動くことができる。ラジアルトラッキングはいろいろな方法で実施することができる。さらに、当業者には言うまでもなく、駆動モータ３０７は主にラジアル方向の粗い動きに使用される。細かい動きにはいわゆるボイスコイルタイプの構成等を使用することが好ましい。レーザユニット３０６は、さらに、記録媒体の屈折率等を考慮してレーザビーム３０８を記録媒体３０４のデータレイヤにフォーカスするために備えられた対物レンズ３０６ａを有する。レーザユニット３０６からのレーザビーム３０８は、記録媒体３０４上にフォーカスされる。さらにまた、３０９で示したフォーカスアクチュエータは、ボイスコイル構成であることが好ましいが、記録媒体３０４に対して垂直方向に対物レンズ３０６ａを動かすことができる。フォーカスアクチュエータ３０９は、このように、対物レンズをフォーカス方向に、すなわち記録媒体３０４に遠近する方向に動かし（actuates）、レーザビーム３０８を記録媒体３０４のデータレイヤにフォーカスさせる。フォーカスアクチュエータ３０９は、焦点の位置を制御するように構成されている。図３において、光ディスクシステムは、レーザユニット３０６の直下にフォーカスアクチュエータ３０９を有するように示されている。それにも係わらず、フォーカスアクチュエータ３０９は例えばレーザユニット３０６の中に配置することもできる。さらにまた、レーザビーム３０８は、記録媒体３０４により反射・変調されるが、検出ユニット３１０により検出されて電気信号に変換され、処理装置３１１に送られる。処理装置３１１は、データを復号・訂正して、最終的にユーザが利用できるようにする。さらにまた、処理装置３１１は、光ピックアップ装置３０５からフォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡを発生する。フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡは、図１と図２を参照してすでに説明した。再度、フォーカスエラー信号ＦＥは、一般的に、焦点と、光ディスクシステム３０により読み書きされる記録媒体３０４のデータレイヤとの間の相対的距離を表す。一方、中心開口信号ＣＡは、一般的に、光ディスクシステム３０により読み書きされる記録媒体３０４からの反射光量を表す。

ここまで説明した光ディスクシステム３０は、既知の光ディスクシステムと同様である。光ディスクシステム３０はさらに信号処理装置３０１を有し、この信号処理装置３０１にフォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡが供給される。本発明によると、信号処理装置３０１は、フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡとに基づいて、フォーカスアクチュエータ３０９を制御するフォーカスアクチュエータ制御信号ＣＳを発生する。フォーカスアクチュエータ制御信号ＣＳは、中心開口信号が一定の閾値以上であるとき、フォーカスエラー信号ＦＥと一致（corresponds）する。さらにまた、制御信号ＣＳは、中心開口信号ＣＳが一定の閾値より下であるとき、所定レベルを有する信号である。閾値は、図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥのＡ領域からＢ領域への移行を表すように選択されることが好ましい。しかし、その閾値は、図１においてＢ*で示したフォーカスエラーを表す値に選択することも、同様に可能である。Ｂ*は、フォーカスエラー信号ＦＥのＡ領域からＢ領域への移行を正確に表すものではない。しかし、Ｂ*はこの移行に近い値を表すように選択することが重要である。さらにまた、もちろんＢ*は領域Ａの（Ａ領域からＢ領域への移行に近い）少し内側の値を表すように選択することもできるが、ほとんどの光ディスクシステムではこれは好ましくない。要するに、閾値以上の中心開口信号ＣＡの信号値は、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号のＡ領域内にある、すなわちデータレイヤと焦点との間の相対距離が正しく表せる領域内にある場合を表すと言える。

制御信号ＣＳは、中心開口信号が閾値より下である時に信号処理装置３０１で発生される。この制御信号ＣＳを図４を参照してここで詳しく説明する。図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥと同様に、制御信号ＣＳはＳ形状特性を有する。例示のみを目的として、制御信号ＣＳをフォーカスエラー信号ＦＥのように対応する領域Ａ′、Ｂ′、Ｃ′に分割する。さらにまた、この例では、図２に示した中心開口信号ＣＡの閾値を、フォーカスエラー信号ＦＥの信号値Ｂ′*を表す値を有するように選択した。信号は領域Ａ′と、領域Ｂ′の一部（すなわちＢ′*まで）ではＳ形状である。しかし、図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥと比べて、制御信号は領域Ｂ′と領域Ｃ′のほとんどでは所定レベルを有している。所定レベルは図４に示したように、Ｓ曲線の所定レベルである。言い換えると、制御信号は領域Ｂ′と領域Ｃ′のほとんどで拡張Ｓ曲線エラーを有する。それゆえ、この信号は「拡張」Ｓ曲線と呼ぶ。所定レベルは、対物レンズが正しいフォーカス位置（proper focusing position）から負の方向（Ｘ）にずれた時、負の信号値を有する。同様に、所定レベルは、対物レンズが正しいフォーカス位置（proper focusing position）から正の方向（Ｙ）にずれた時、正の信号値を有する。

対物レンズが負の側で正しいフォーカス位置Ｏからずれたとき、制御信号は領域Ｂ′と領域Ｃ′において所定の負の信号値に拡張（extended）される。同様に、対物レンズが正の方向に正しいフォーカス位置Ｏからずれたとき、制御信号は図４にはっきりと示されているように、領域Ｂ′と領域Ｃ′のほとんどにおいて所定の正の信号値に拡張（extended）される。制御信号の最大拡張レベルは、図１に示したフォーカスエラー信号のピーク値に対応する。例えば、フォーカスエラー信号ＦＥのピーク値は４μｍのＳ曲線エラーを表す絶対値を有し、制御信号の（領域Ｂ′と領域Ｃ′のほとんどにおける）最大拡張レベルは４μｍである。結果的に、フォーカスエラーが負のとき、所定レベルは−４μｍに拡張される。同様に、対物レンズのずれが正しいフォーカス位置から正の方向にあるとき、領域Ｂ′と領域Ｃ′において＋４μｍに拡張できる。制御信号の最大拡張レベルはフォーカスエラー信号のＳ曲線エラーのピーク値に対応するが、言うまでもなく他の拡張レベルが同様に可能である。振動状態下では、対物レンズが正しいフォーカス位置からフォーカスエラーがＡ領域の外になるくらいずれた時、制御信号を領域Ｂ′とＣ′に拡張すると、正しいフォーカス位置を見つけるためにどの方向に対物レンズを動かさねばならないか少なくとも１つのコントローラが決定できるという有利性がある。上記の少なくとも１つのコントローラについて以下に説明する。必ずではないが好ましくは、制御信号の所定レベルは可変である。言い換えると、Ｓ曲線エラーの拡張レベルは好ましくは可変である。図４において、これは矢印で示した。これは、制御信号の所定レベルは必ずしも一定信号値に保持されなくてもよいことを意味する。むしろ、時間的にゆっくり増加または減少する拡張（extension）を用いることができる。

図３に示した光ディスクシステム３０は、フォーカスアクチュエータ３０９を制御するように構成された少なくとも１つのコントローラ３１３をさらに有する。図３では、これは、信号処理装置３０１が動作可能に少なくとも１つのコントローラ３１３に接続されている点で示されている。それでもなお、言うまでもなく、少なくとも１つのコントローラ３１３は、信号処理装置３０１に組み込まれてもよい。好ましくは、少なくとも１つのコントローラ３１３は、フォーカスアクチュエータ３０９のダンピング動作を制御し、フォーカスアクチュエータ３０９のトラッキング動作を制御するように構成されている。このように、光ディスクシステム３０が振動またはショックにさらされた場合、上記少なくとも１つのコントローラは、立ち上がり及び／または回復時にまずフォーカスアクチュエータ３０９をダンプするが、そのダンプ後にトラッキング動作を再び実行できる程度にそのダンプを行う。さらにまた、制御信号ＣＳは信号処理装置３０１から上記少なくとも１つのコントローラ３１３に供給される。中心開口信号ＣＡが閾値より上であるとき、フォーカスエラー信号ＦＥは少なくとも１つのコントローラ３１３に直接供給される。しかし、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号の領域Ａ内にないほど対物レンズが正しいフォーカス位置からずれた場合、反射光の強さは減少し、中心開口信号ＣＡの信号値が閾値より下になる。その結果、信号処理装置は、図４に示したように、所定レベルを有する制御信号ＣＳを発生し、上記少なくとも１つのコントローラ３１３に供給する。領域Ｂ′と領域Ｃ′における制御信号の拡張により、少なくとも１つのコントローラは、正しいフォーカス位置を再び見つけるためにどの方向に対物レンズを動かすべきか決定することができる。

少なくとも１つのコントローラ３１３は、ランプ（ramp）３１２を介して光ピックアップ装置３０５に動作可能に接続されている。ランプ３１２は立ち上がり（start-up）と回復（recovery）の際に使用されるが、通常再生時には使用されない。ランプはランプ信号ＲＳを供給する。この信号は、記録媒体３０４のデータレイヤに焦点（focus point）を戻すために制御信号ＣＳに付加される。このように、ランプは光ディスクシステム３０の振る舞いを十分に制御するために使用される。

図５は、本発明による信号処理装置５０１が組み込まれた光ディスクシステム５０の第２の実施形態を示す図である。第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。それゆえ、対応するブロックは図５の対応する参照符号により参照されている。しかし、第２の実施形態は、２つの特定（specific）コントローラを有する点で第１の実施形態と異なる。すなわち、ダンピングコントローラ５１３ａは、フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御する。トラッキングコントローラ５１３ｂは、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御する。必ずではないが好ましくは、ダンピングコントローラ５１３ａはいわゆるＰＤコントローラであり、トラッキングコントローラ５１３ｂはいわゆるＰＩＤコントローラである。第２の実施形態の以下の説明において、ダンプコントローラ５１３ａはＰＤコントローラであり、トラッキングコントローラ５１３ｂはＰＩＤコントローラである。それにもかかわらず、言うまでもなく、それぞれＰＤコントローラとＰＩＤコントローラ以外のダンピングコントローラとトラッキングコントローラを使用することも可能である。

通常、光ディスクシステム５０においてフォーカスアクチュエータ３０９を制御するための制御装置としてＰＤコントローラを使用するとき、フォーカスエラーが図１に示したフォーカスエラー信号のＡ領域内にある時、ＰＤコントローラの比例「Ｐ」動作（proportional “P” action）によりスプリングのようにフォーカスアクチュエータが押し戻され、微分「Ｄ」動作（differential “D” action）によりフォーカスアクチュエータ３０９がダンプ（damp）される。Ｂで示した領域では、Ｐ動作がフォーカスアクチュエータ３０９をまだ押し戻すが、焦点と記録媒体３０４との間の距離が大きくなるのでその力は弱くなる。しかし、Ｄ動作は間違った方向にアクチュエータ３０９を加速する。Ｃ領域の場合、ＰＤコントローラをアクティブにはできない。図１においてＢとＣで示した領域におけるＰＤコントローラの振る舞いは好ましくない。

しかし、本発明の基本的なアイデアによると、信号処理装置５０１は、フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡに基づきフォーカスアクチュエータ３０９を制御する制御信号ＣＳを発生することができる。制御信号ＣＳは、中心開口信号が閾値以上であるとき、フォーカスエラー信号ＦＥに対応する。さらにまた、制御信号は、中心開口信号ＣＡが閾値より下であるとき、所定レベルを有する信号である。それにより、「拡張」Ｓ曲線を、第１の実施形態に関して前述したように対応したやり方で発生させる。

光ディスクシステムの第２の実施形態によると、信号処理装置５０１は、さらに記録媒体３０４のデータレイヤに対する対物レンズ３０６ａの焦点の速さを決定することができる。ほとんどの光ディスクシステム３０では、フォーカスアクチュエータ３０９は対物レンズ３０６ａとその焦点と固く接続（rigidly connected）されており、記憶媒体３０４のデータレイヤに対するフォーカスアクチュエータ３０９の速さを決定すれば十分である。しかし、対物レンズ３０６ａの焦点を動かせる他のシステム３０では、記録媒体３０４のデータレイヤに対する対物レンズ３０６ａの焦点の速さを決定することができる。さらに、第１のスイッチング基準により、記録媒体が焦点を通り過ぎて、（記録媒体３０４のデータレイヤに対する対物レンズ３０６ａの焦点の）速さが所定値より低いとき、信号処理装置５０１は、ＰＤコントローラ５１３ａをデアクティベートし、ＰＩＤコントローラ５１３ｂをアクティベートする。これはトラッキング動作のスイッチがオンになることを意味している。さらに、上記の速さは、例えば、図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥのＳ曲線の傾きを用いて計算することができる。さらにまた、信号処理装置は、中心開口信号が閾値より下であり、すなわちフォーカスエラーがフォーカスエラー信号のＡ領域外になるまで対物レンズがずれているとき、ＰＩＤコントローラ５１３ｂからＰＤコントローラ５１３ｂにスイッチするように構成されている。それにより、フォーカスアクチュエータをダンプするダンピング動作のスイッチがオンになる。光ディスクシステム５０がＰＤコントローラ５１３ａとＰＩＤコントローラ５１３ｂを有する場合、スイッチングメカニズムが重要である。

追加的または代替的に、本発明によると第２のスイッチング基準を使用してもよい。この第２の基準により、信号処理装置５０１は、中心開口信号ＣＡがＳ曲線の２つのゼロ交差の間で閾値以上であるとき、すなわち中心開口信号ＣＡがフォーカスエラー信号の２つ以上の連続するゼロ交差の間に閾値より上に留まるとき、ＰＤコントローラ５１３ａからＰＩＤコントローラ５１３ｂに切り換えることができる。言い換えると、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号の２つ以上の連続するゼロ交差の間に領域Ａに留まるとき、すなわちフォーカスアクチュエータが十分にダンプされているとき、ＰＤコントローラ５１３ａをデアクティベートし、ＰＩＤコントローラ５１３ｂをアクティベートすることができ、これによりさらにトラッキング動作が可能となる。再度、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号のＡ領域外になるまで対物レンズ３０６がずれているとき、ＰＩＤコントローラ５１３ｂがデアクティベートされ、ＰＤコントローラ５１３ａがアクティベートされて、フォーカスアクチュエータのダンピング動作が可能となる。

ＰＤコントローラ５１３ａとＰＩＤコントローラ５１３ｂとの間のスイッチングを可能とすることにより、記録媒体３０４が焦点を通過する時の、記録媒体３０４のデータレイヤに対する対物レンズ３０６ａの焦点の速さを十分に制御することができる。これは、光ディスクシステム５０の立ち上がり及び回復の性能にとって重要である。

結論として、「拡張」Ｓ曲線と、ＰＤコントローラ５１３ａとＰＩＤコントローラ５１３ｂの制御の組み合わせにより、必要に応じてフォーカスアクチュエータ３０９の速さを低減し、光ディスクシステム５０の立ち上がり及び／または回復時の振る舞いを改善することが可能である。

信号処理装置５０１の好ましい実施形態をここで説明する。図６は、光ディスクシステム５０で実施される信号処理装置５０１の好ましい実施形態を示す概略的ブロック図である。図から分かるように、信号処理装置５０１はいくつかのブロックを有する。

前置きとして、フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡが信号処理装置５０１に供給される。信号処理装置５０１はこれらの信号を検出する。信号処理装置５０１は一点鎖線で表した第１の回路部５０１ａを有する。第１の回路部５０１ａは、２つの入力端子を有する合計ブロック６０１ａを有する。合計ブロック６０１ａの第１の入力端子には中心開口信号ＣＡが供給される。第２の入力端子には一定信号が供給される。その一定信号はＣＡレベル信号と呼ぶ。このＣＡレベル信号は、中心開口信号ＣＡの閾値に対応し、ＣＡレベルブロック６０２ａから供給される。中心開口信号ＣＡは合計ブロック６０１ａにおいてＣＡレベル信号から減算され、その結果の信号がゼロ検出ブロック６０３ａに供給される。結果の信号がゼロであるとき、すなわち中心開口信号がＣＡレベル信号と等しいとき、ゼロ検出ブロック６０３ａからの出力信号はデジタルの１である。さらにまた、第１の回路部５０１ａは、２つの入力端子を有する比較ブロック６０４ａを有する。比較ブロック６０４ａの第１の入力端子には、光ピックアップ装置３０５からのフォーカスエラー信号ＦＥが供給され、一方、第２の端子には、発生ブロック６０５ａから出力された一定信号が供給される。一定信号（constant signal）は発生ブロック６０５ａで発生され、０であり、フォーカスエラー信号が０であること、すなわち対物レンズが正しいフォーカス位置にあることを表す。比較ブロック６０４ａは、フォーカスエラー信号ＦＥがゼロより下（＜）であれば、デジタルの１を有する信号を出力する。よって、その時点のフォーカスエラーがゼロより下であるとき、比較ブロックから出力される信号はデジタルの１になる。よって、その時点のフォーカスエラーがゼロより上であるとき、比較ブロックから出力される信号はデジタルの０になる。さらに、回路部５０１ａは、２つの入力端子を有するＡＮＤブロック６０６ａを有する。ＡＮＤブロック６０６ａの第１の入力端子には、ゼロ検出ブロック６０３ａから出力される信号が供給され、第２の端子には、比較ブロック６０４ａから出力される信号が供給される。さらにまた、ＡＮＤブロック６０６ａは、両方の入力信号がデジタルの１であるとき、デジタルの１を有する信号を出力する。そうでなければ、出力される信号はデジタルの０である。

信号処理装置５０１は、他の一点鎖線で表した第２の回路部５０１ｂも有する。第２の回路部５０１ｂは、２つの入力端子を有する合計ブロック６０１ｂを有する。合計ブロック６０１ｂの第１の入力端子には中心開口信号ＣＡが供給される。第２の入力端子には、第１の回路部５０１ａと同様に、一定のＣＡレベル信号が供給される。同様に、ＣＡレベル信号は中心開口信号の閾値に対応する。これはＣＡレベルブロック６０２ｂから供給される。中心開口信号ＣＡは合計ブロック６０１ｂにおいてＣＡレベル信号から減算され、その結果の信号がゼロ検出ブロック６０３ｂに供給される。結果の信号がゼロであるとき、すなわち中心開口信号がＣＡレベル信号と等しいとき、ゼロ検出ブロック６０３ｂからの出力信号はデジタルの１を有する。

さらにまた、第２の回路部５０１ｂは、２つの入力端子を有する比較ブロック６０４ｂを有する。比較ブロック６０４ｂの第１の入力端子には、フォーカスエラー信号ＦＥが供給され、一方、第２の端子には、発生ブロック６０５ｂから出力された一定信号が供給される。一定信号（constant signal）は発生ブロック６０５ｂで発生され、０であり、対物レンズが正しいフォーカス位置にあることを表す。比較ブロック６０４ｂは、フォーカスエラー信号ＦＥがゼロ以上であれば、すなわちずれが正方向であれば、デジタルの１を有する信号を出力する。よって、その時点のフォーカスエラーがゼロより上であるとき、比較ブロックから出力される信号はデジタルの１になる。よって、その時点のフォーカスエラーがゼロより下であるとき、比較ブロック６０４ｂから出力される信号はデジタルの０になる。さらに、回路部５０１ｂは、２つの入力端子を有するＡＮＤブロック６０６ｂを有する。ＡＮＤブロック６０６ｂの第１の端子には、ゼロ検出ブロック６０３ｂから出力される信号が供給され、第２の端子には、比較ブロック６０４ｂから出力される信号が供給される。さらにまた、ＡＮＤブロック６０６ｂは、両方の入力信号がデジタルの１であるとき、デジタルの１を有する信号を出力する。そうでなければ、出力される信号はデジタルの０である。

信号処理装置５０１は、一点鎖線で表した第３の回路部５０１ｃも有する。この回路部は、２つの入力端子を有する比較ブロック６０４ｃを有する。第１の端子には中心開口信号ＣＡが供給され、第２の入力端子には一定のＣＡレベル信号が供給される。再び、ＣＡレベル信号は中心開口信号の閾値に対応する。ＣＡレベル信号はＣＡレベルブロック６０２ｃから供給される。比較ブロック６０４ｃは、中心開口信号ＣＡがＣＡレベル信号以上であるとき、デジタルの１を有する信号を出力する。そうでなければ、出力される信号はデジタルの０である。よって、中心開口信号がその時点で閾値以上であるとき、比較ブロックから出力される信号はデジタルの１になる。一方、中心開口信号がその時点でＣＡレベル信号より下であるとき、すなわち閾値より下であるとき、比較ブロックから出力される信号はデジタルの０になる。

ＡＮＤブロック６０６ａからの出力信号は第１のセット・リセットブロック６０７ａの第１の入力端子に供給される。セット・リセットブロック６０７ａの第２の入力端子には比較ブロック６０４ｃからの出力信号が供給される。第１のセット・リセットブロック６０７ａは、第１の入力端子がデジタルの１であるとき、デジタルの１を出力し、この値を第２の入力端子にデジタルの１の値を受け取るまで保持する。

ＡＮＤブロック６０６ｂからの出力信号は第２のセット・リセットブロック６０７ｂの第１の入力端子に供給される。セット・リセットブロック６０７ｂの第２の入力端子には比較ブロック６０４ｃからの出力信号が供給される。第２のセット・リセットブロック６０７ｂは、第１の入力端子がデジタルの１であるとき、デジタルの１を出力し、この値を第２の入力端子にデジタルの１の値を受け取るまで保持する。

さらにまた、信号処理装置５０１は、第１の発生ブロック６０８ａと第２の発生ブロック６０８ｂとを有する。これらの発生ブロックは、中心開口信号が閾値より下であるとき、所定レベルを有する制御信号を発生する。換言すると、中心開口信号がＣＡレベル信号より下であるとき、これらの発生ブロックは所定レベルを有する制御信号を発生するように構成されている。よって、「拡張」Ｓ曲線を発生することができる。発生ブロック６０８ａは、フォーカスエラーの符号が負であるときに使用され、発生ブロック６０８ｂは、フォーカスエラーの符号が正であるときに使用される。したがって、対物レンズが正しいフォーカス位置からずれている場合、そのずれの符号が最初に決定される。これは、比較ブロック６０４ａと６０４ｂによりそれぞれ実行される。符号が負であれば、第１の発生ブロック６０８ａはアクティベート（activated）できる。一方、フォーカスエラーの符号が負であるとき、第２の発生ブロック６０８ｂがアクティベートされる。

信号処理装置５０１は、さらに２つのスイッチングブロック６０９ａと６０９ｂを有する。スイッチングブロック６０９ｂは３つの入力端子を有する。第１の入力端子には発生ブロック６０８ｂからの出力信号が供給される。第２の端子には、第２のセット・リセットブロック６０７ｂの出力信号が供給される。第３の入力端子にはフォーカスエラー信号ＦＥが供給される。スイッチングブロック６０９ｂは、第２の入力端子の信号に基づいて、第１の入力端子と第３の入力端子の信号の間でスイッチする。セット・リセットブロック６０７ｂがセットされている（デジタルの１を与える）とき、スイッチングブロック６０９ａは第３の入力端子からの出力を第１の入力端子にスイッチして、正の側に拡張レベル（extension level）を有する制御信号を出力する。スイッチングブロック６０９ａはスイッチングブロック６０９ｂと同様に動作する。スイッチングブロック６０９ａも３つの入力端子を有する。第１の入力端子には発生ブロック６０８ａからの出力信号が供給される。第２の端子には、第１のセット・リセットブロック６０７ａの出力信号が供給される。第３の入力端子にはスイッチング手段６０９ｂからの出力信号が供給される。スイッチングブロック６０９ａは、第２の入力端子の信号に基づいて、第１の入力端子と第３の入力端子の信号の間でスイッチする。結果として、セット・リセットブロック６０７ａがセットされている（デジタルの１を与える）とき、スイッチングブロック６０９ｂは第３の入力端子からの出力を第１の入力端子にスイッチして、負の側に拡張レベル（extension level）を有する制御信号を出力する。さらにまた、スイッチングブロック６０９ａからの出力信号は、信号処理装置５０１が実施される光ディスクシステムにおいて、フォーカスアクチュエータを制御するために使用される制御信号である。

結果として、信号処理装置５０１のこの実施形態によると、中心開口信号ＣＡがＣＡレベルブロック６０２ｃから供給されるＣＡレベル信号を越えると、比較ブロック６０４ｃがデジタルの１を出力し、それによりセット・リセットブロック６０７ａと６０７ｂがそれぞれリセットされる。これらのブロックがそれぞれの第２の端子でデジタルの１を受け取ると、これらのブロックからの出力信号はデジタルの０を有する。これにより、フォーカスエラー信号ＦＥが制御信号ＣＳとして通される。中心開口信号が前記しきい値よりも下である場合、対物レンズのずれの符号を検出することができる。これは、前述のように、比較ブロック６０４ａと６０４ｂにより実現される。符号が正であるとき、正の「拡張」所定レベルを有する制御信号ＣＳを発生ブロック６０８ｂにより発生することができる。同様に、対物レンズのずれの符号が負であるとき、負の信号値を有する制御信号ＣＳを発生ブロック６０８ａにより発生することができる。

以上で、光ディスクシステム５０において実施する信号処理装置５０１の好ましい実施形態を説明したが、当業者には言うまでもなく、信号処理装置５０１には他にも複数の可能な実施形態がある。例えば、フォーカスエラー信号ＦＥの可能な信号値と中心開口信号ＣＡとの所定のレベルのリストを有するルックアップテーブルを備えた代替的信号処理装置５０１を考えることができる。フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡとを検出した後、その検出した信号の信号値に応じて、信号処理装置５０１により制御信号を発生することができる。

本発明の第２の態様によると、フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡとに基づき光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する方法が提供される。再度、フォーカスエラー信号は、主に焦点と光ディスクシステムにより読み出される記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離に対応する。また、中心開口信号は、前記光ディスクシステムにより読み書きされる記録媒体からの反射光量に対応する。

図７は、本発明による方法７０の第１の実施形態を示すフローチャートである。本方法の第１の実施形態は、必ずではないが好ましくは、上記の第１の実施形態による光ディスクシステム３０で使用される。ステップ７０１において、中心開口信号ＣＡとフォーカスエラー信号ＦＥが検出される。必ずではないが好ましくは、このステップは上記の信号処理装置３０１により実行される。さらにまた、次のステップ７０２において、中心開口がある閾値以上であるか決定する。再度、この閾値は、図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥのＡ領域からＢ領域への移行を表すことが好ましい。中心開口信号の信号値が閾値以上であるとき、本方法はステップ７０４に進み、制御信号を発生する。しかし、中心開口信号値が閾値より下であるとき、フォーカスエラー信号の符号がどちらであるか決定する。これはステップ７０３で行われる。対物レンズが図１に示した正の方向にずれているとき、符号は正である。同様に、対物レンズが正しいフォーカス位置から負の方向にずれた時、符号は負である。

本方法の最重要ステップはステップ７０４である。このステップでは、制御信号ＣＳが発生される。制御信号ＣＳは、中心開口信号が閾値以上であるとき、すなわちフォーカスエラーがフォーカスエラー信号の領域Ａ内にあるとき、フォーカスエラー信号ＦＥに対応する。そうでないとき、すなわち中心開口信号の信号値が閾値より下であるとき、所定レベルを有する制御信号が発生される。中心開口信号ＣＡが閾値より下であるときに発生される制御信号ＣＳは、図４を参照して詳しく説明したので、本発明による方法とともにさらに詳しく説明はしない。ステップ７０４は、フォーカスエラー信号の符号に応じて制御信号を発生するさらに別のステップを有する。その符号はステップ７０３で決定されたものである。符号が正であるとき、正の拡張を有する制御信号が発生される。同様に、対物レンズが正しいフォーカス位置から負の方向にずれた場合、負の所定信号値を有するフォーカスアクチュエータ制御信号が発生される。

ステップ７０５において、制御信号ＣＳに基づきフォーカスアクチュエータを制御するために、制御信号ＣＳが少なくとも１つのコントローラに供給される。必ずではないが好ましくは、ステップ７０５において、フォーカスアクチュエータのダンピング動作の制御と、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作の制御を有する。このように、光ディスクシステムが振動またはショックにさらされた場合、立ち上がり及び／または回復時にまずフォーカスアクチュエータ３０９をダンプするが、そのダンプ後にトラッキング動作を再び実行できる程度にそのダンプを行うことができる。

本方法８０の第２の実施形態による方法の第２の実施形態を、図８を参照してここで説明する。本方法の第２の実施形態は、図テップ７０４までは本方法の第１の実施形態と同様である。それゆえ、図７に示された対応する方法ステップに対して、図８では対応する参照符号を使用した。第２の実施形態による方法は、好ましくは、上記の第２の実施形態による光ディスクシステム５０で使用される。

この実施形態による方法は、ステップ８０５、８０６、８０７をさらに有する点で、第１の実施形態とことなる。まず、ステップ７０２において、中心開口信号が閾値以上であるかどうか決定する。中心開口信号が閾値より下であるとき、フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御するダンピングコントローラ（ＰＤコントローラ等）をアクティベート（activate）する。さらにまた、この状態で、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御するトラッキングコントローラ（ＰＩＤコントローラ）をデアクティベート（deactivate）する。それにより、フォーカスアクチュエータのダンピング動作のスイッチがオンになる。これは図８に示したステップ８０７で実行される。中心開口信号ＣＡが閾値以上である場合、ステップ８０５において、記録媒体のデータレイヤに対する対物レンズの焦点の速さが検出される。光ディスクシステムにより読み書きされる記録媒体が光ディスクシステムの焦点を通過し、前記速さが所定値より低いとき、ステップ８０６において、ダンピングコントローラがデアクティベートされ、トラッキングコントローラがアクティベートされる。よって、トラッキング動作のスイッチがオンになる。

あるいは、ステップ８０５において、第２のスイッチング基準を第１の第１のスイッチング基準と組み合わせて使用してもよい。さらに別の代替案として、ステップ８０５において、第１のスイッチング基準を第２のスイッチング基準で置き換えてもよい。この第２の基準により、中心開口信号ＣＡがＳ曲線の２つのゼロ交差の間で閾値以上であるとき、すなわち中心開口信号ＣＡがフォーカスエラー信号の２つ以上の連続するゼロ交差の間に閾値より上に留まるとき、ダンピングコントローラがデアクティベートされ、トラッキングコントローラがアクティベートされる。言い換えると、フォーカスエラーがフォーカスエラー信号の２つ以上の連続するゼロ交差の間に領域Ａに留まるとき、すなわちフォーカスアクチュエータが十分にダンプされているとき、ダンピングコントローラをデアクティベートし、トラッキングコントローラをアクティベートすることができる。それにより、「拡張」フォーカスアクチュエータ制御信号ＣＳを使用することなく、フォーカスアクチュエータのトラッキング動作のスイッチをオンにすることができる。

本発明による方法は、「拡張」Ｓ曲線と、ダンピングコントローラとトラッキングコントローラの制御とを組み合わせることにより、光ディスクの立ち上がり及び／またはリカバリ時の振る舞いを改善することができる。

本発明の第３の態様によると、光ディスクシステムにおいて実施されるコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。コンピュータ読み取り可能媒体に化体された、コンピュータにより処理されるコンピュータプログラムである。本発明によると、このコンピュータプログラムは、本発明の第２の態様による方法を実行するコードセグメントを有する。本発明による方法はすでに説明したので、ここではさらには説明しない。

本発明のさらに別の態様によると、光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する制御信号ＣＳが提供される。制御信号ＣＳは、フォーカスエラー信号ＦＥと中心開口信号ＣＡとに基づく。再度、フォーカスエラー信号ＦＥは、一般的に、焦点と光ディスクシステムにより読み出しまたは書き込みされる記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離に対応する。また、中心開口信号ＣＡは、前記光ディスクシステムにより読み出される記録媒体からの反射光量に対応する。さらにまた、制御信号ＣＳは、中心開口信号が閾値以上であるとき、フォーカスエラー信号ＦＥに対応する。また、この閾値は、図１に示したフォーカスエラー信号ＦＥのＡ領域からＢ領域への移行を表すように選択されることが好ましい。さらにまた、制御信号は、中心開口信号が閾値より下であるとき、所定レベルを有する信号として発生される。中心開口信号ＣＡが閾値より下であるときに発生される制御信号は、図４を参照して詳しく説明したので、ここではさらに詳しく説明はしない。

ここまでは、記録媒体が光ディスクシステムにより実質的に完全に読み書きされたときに、本発明をその異なる態様を参照して説明してきた。しかし、光ディスクシステムが読み書きする記録媒体には、黒点、キズ、指紋等があることもある。信号処理装置が焦点を登録（registering）せずに、記録媒体が焦点を通り過ぎることがある。欠陥の時に記録媒体が焦点と交差すると、フォーカスエラーが間違った符号を有するかも知れない。そうであれば、この結果制御入力の符号が間違い、フォーカスアクチュエータは、望ましい方向ではなく、記録媒体のデータレイヤから遠ざかるように押されることになる。これにより、フォーカスアクチュエータは、一方向で記録媒体に達するまで、または他方向で光ピックアップのシャーシに達するまで押され、この位置に留まる。制御入力は一定値に留まり、フォーカスアクチュエータはオーバーヒートするかも知れない。さらに、フォーカスアクチュエータは、記録媒体に向けて押されると、記録媒体にぶつかり、記録媒体とフォーカスアクチュエータの両方が大きく損なわれる。以下では、本発明によりこれらのシナリオを以下に防止するか説明する。この例では、言うまでもなく、第２の実施形態による信号処理装置５０１を使用する。

オーバーヒートの防止：光ピックアップ装置３０５を通る最大許容電流は、使用する光ピックアップ装置の仕様書で分かる。例えば、光ピックアップ３０５の最大許容連続電流は１２０ｍＡであり得る。それゆえ、２秒間なら２４０ｍＡの電流が許容される。７．６Ωのコイル抵抗（resistance of a coil）Ｒを使用するとき、許容電圧は図９の式１で計算できる。従って、最大許容連続電圧は０．９１２Ｖである。それゆえ、２秒間なら１．８２４Ｖの電圧が許容される。図４に示した制御信号の「拡張」部分は４μｍの値において一定であるとする。拡張部分におけるＰＤコントローラの電圧は、ＰＤコントローラの「ｓ↓０」のＰ動作により決まる（これは拡張レベルが一定である場合であることに留意せよ）。これにより図９の式２が得られる。ここでＰはＰＤコントローラの利得である。ＰＤコントローラ利得は制御される光ディスクシステム５０の所望帯域幅に依存する。ＰＤコントローラ利得は、光ピックアップ装置３０５とＰＤコントローラ５１３ａの伝達関数を用いて、所望の帯域幅ω_ＢＷ［ｒａｄ／ｓ］の関数として計算できる。光ピックアップ装置の伝達関数は図９の式３に示した。さらに、図９の式４は、ローパスフィルタを有するＰＤコントローラ５１３ａの伝達関数を示す。この例では、ＰＤコントローラ５１３ａは、ω_ＢＷ／３にゼロを有し、ω_ＢＷ＊３に極（pole）を有するリードフィルタ（lead filter）と、ω_ＢＷ＊１０に極を有するローパスフィルタとして実施できる。

ＰＤコントローラ５１３ａの利得は、図８の式５に示したオープンループの伝達関数が所望の帯域幅において０ｄＢの振幅を有するような値でなければならない、すなわち

オープンループ伝達関数は式５に示した。式５と、

とを用いて、モデルパラメータと帯域幅の関数としてＰＤコントローラ利得Ｐを求める異ができる。ｓ＝ｊω_ＢＷである帯域幅の周波数において振幅は１なので、式６と式７が得られる。

さらに、図９の式９を用いて、ローパスフィルタを有するＰＤコントローラのゲインを各帯域幅ω_ＢＷ［ｒａｄ／ｓ］について計算することができる。拡張部分におけるＰＤコントローラ５１３ａの電圧は、式９と式２を用いて、帯域幅の関数として計算できる。例えば、０．９１２Ｖの最大許容連続電圧は約１ｋＨｚの帯域幅で達成できる。１．８２４Ｖ、２秒間の最大許容電圧は、約１.４ｋＨｚの帯域幅で達成できる。ある時間の最大許容電圧が分かると、それを用いて、オーバーヒートを防止するために、制御信号ＣＳの拡張部分にフォーカスアクチュエータがどれくらい長く留まれるかを決定することができる。

ＣＤとの衝突防止：フォーカスアクチュエータ３０６と記録媒体３０４との間の最大距離は、使用する光ピックアップに依存する。例えば、光ピックアップ装置３０５は、この距離が１．６１ｍｍと指定され得る。この例では、０．５ｍｍの記録媒体３０４の最大垂直ずれにより、この距離は１．１１ｍｍに減少する（しかし、記録媒体の最大垂直ずれは媒体の種類によって異なることに留意せよ）。Ｓ曲線の拡張部分におけるＰＤコントローラの電圧は、図９の式２を用いて計算できる。再度、ＰＤコントローラの利得は、制御される光ディスクシステムの帯域幅に依存し、図９の式９を用いて計算できる。ランプ３１２により到達するフォーカスアクチュエータ位置Ｄは、

を用いて計算できる。記録媒体３０４までの残りの距離は、

の値を有する。記録媒体３０４に到達する時間は、ステップの終了値がＳ曲線の拡張部分のコントローラ電圧であるステップ応答を用いて、決定できる。位置ｄに到達する時間は、記録媒体３０４に衝突する前に、フォーカスアクチュエータが制御信号ＣＳの拡張部分にいる最大時間の目安である。

各帯域幅についてすべてのランプ値にわたる最小時間と最大時間をトラッキングすることにより、記録媒体３０４に到達するまでの時間範囲を帯域幅の関数として決定することができる。この例では、３５６Ｈｚの帯域幅まで、記録媒体３０４には決して到達しなかった。これは、Ｓ曲線の拡張部分におけるＰＤコントローラ５１３ａの電圧によりフォーカスアクチュエータ位置が、常に１．１１ｍｍより小さい。

最大値において、ランプは１．２８Ｖの電圧である。１．２８Ｖの電圧は、０．９５ｍｍのフォーカスアクチュエータ位置に対応する。記録媒体までの最小距離は０．１５ｍｍである。３５６Ｈｚの帯域幅までの拡張部分のＰＤコントローラ電圧により、位置は０．１５ｍｍより小さい。例えば、３５６Ｈｚの帯域幅が与えられると、この例によるＰＤコントローラの電圧は、Ｓ曲線の「拡張」部分において０．１１５２Ｖである。

この例では、正の側の最大許容できる所定の「拡張」Ｓ曲線レベルは、制御される光ディスクシステムの帯域幅に依存し、正の「拡張」部分のＰＤコントローラの電圧は０．１１５２Ｖである。このように、フォーカスアクチュエータは記録媒体３０４と決して衝突しない。この例では、負の側の「拡張」Ｓ曲線には最大可能拡張レベルが与えられている。

当業者には言うまでもなく、本発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の好適な形式で実施できる。しかし、本発明は、１つ以上のデータプロセッサ及び／またはデジタル信号プロセッサ上で実行されるコンピュータソフトウェアとして実施することが好ましい。本発明の実施形態の構成要素は、いかなる好適な方法で物理的、機能的、論理的に実施してもよい。機能は単一のユニット、複数のユニット、または他の機能ユニットの一部として実施することもできる。このように、本発明は、単一ユニットで実施することもできるし、異なる複数のユニットやプロセッサに物理的かつ機能的に分散して実施することもできる。

本発明の具体的な態様や実施形態を参照して本発明を説明したが、ここに記載した具体的な形式に限定することを意図したものではない。むしろ、本発明は添付した請求項によってのみ限定され、上記の実施形態以外の実施形態も添付した請求項の範囲に等しく入りうる。例えば、中心開口信号が閾値以上である時にフォーカスエラー信号に対応し、中心開口信号がその閾値より下である時に所定レベルを有する信号に対応するフォーカス制御信号の生成を可能にする信号処理装置の異なる構成も上記の実施形態以外の実施形態も添付した請求項の範囲に等しく入りうる。

フォーカスエラー信号における振動を示す波形チャートである。フォーカスエラー信号は焦点と記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離の関数として示される。 中心開口信号における振動を示す波形チャートである。中心開口信号は、焦点と記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離の関数として示される。 本発明による信号処理装置が実施される光ディスクシステムの第１の実施形態を示す図である。 図２の中心開口信号が一定の閾値より下である時に制御信号の変化を示す波形チャートである。 本発明による信号処理装置が実施される光ディスクシステムの第２の実施形態を示す図である。 図５の光ディスクシステムで実施される信号処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。 光ディスクシステムにおけるフォーカスアクチュエータの制御方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。 光ディスクシステムにおけるフォーカスアクチュエータの制御方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。 数式を示す図である。

Claims (24)

1. 光ディスクシステムにおけるフォーカスアクチュエータを制御する信号処理装置であって、
   前記信号処理装置は、フォーカスエラー信号と中心開口信号に基づき前記フォーカスアクチュエータを制御するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生するように構成され、
   前記フォーカスアクチュエータ制御信号は、前記中心開口信号が閾値以上であるとき前記フォーカスエラー信号に対応し、前記中心開口信号が前記閾値より下であるとき所定レベルを有する信号である、信号処理装置。
2. 前記フォーカスエラー信号は焦点と前記光ディスクシステムにより読み書きされる記録媒体のデータレイヤとの間の相対距離に対応し、前記焦点は対物レンズの焦点である、請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記中心開口信号は前記光ディスクシステムにより読み書きされる記録媒体からの反射光量に対応する、請求項１に記載の信号処理装置。
4. 前記フォーカスアクチュエータ制御信号の前記所定レベルは可変である、請求項１に記載の信号処理装置。
5. 前記中心開口信号を検出し、
   前記中心開口信号が前記しきい値以上かどうか決定するようにさらに構成された、
   請求項１に記載の信号処理装置。
6. 前記フォーカスエラー信号を検出し、
   前記中心開口信号が前記しきい値より下であるとき、前記フォーカスエラー信号の符号が正か負かさらに決定し、
   前記符号に応じて前記フォーカスアクチュエータ制御信号を発生するようにさらに構成された、請求項５に記載の信号処理装置。
7. 前記フォーカスアクチュエータを制御するように構成された少なくとも１つのコントローラをさらに有する、請求項１に記載の信号処理装置。
8. 前記少なくとも１つのコントローラは、前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作とトラッキング動作を制御するように構成された、請求項７に記載の信号処理装置。
9. 前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御するように構成されたダンピングコントローラと、
   前記フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御するように構成されたトラッキングコントローラとをさらに有する、請求項１に記載の信号処理装置。
10. 前記信号処理装置は、前記記録媒体のデータレイヤに対する対物レンズの頂点の速さを決定し、前記記録媒体が前記焦点を通り過ぎて前記速さが所定値より低いとき、前記トラッキングコントローラを起動するようにさらに構成された、請求項９に記載の信号処理装置。
11. 前記信号処理装置は、前記フォーカスエラー信号の２つ以上の連続したゼロ交差の時に前記中心開口信号が前記しきい値以上であるとき、前記ダンピングコントローラをデアクティベートして前記トラッキングコントローラをアクティベートするようにさらに構成された、請求項９または１０に記載の信号処理装置。
12. 前記中心開口信号が前記しきい値より下であるとき、前記ダンピングコントローラをアクティベートし、前記トラッキングコントローラをデアクティベートするようにさらに構成された、請求項９ないし１１いずれか一項に記載の信号処理装置。
13. 前記ダンピングコントローラはＰＤコントローラであり、前記トラッキングコントローラはＰＩＤコントローラである、請求項９ないし１２いずれか一項に記載の信号処理装置。
14. 前記フォーカスアクチュエータは、前記焦点の位置を制御するように構成されている、請求項２ないし１３いずれか一項に記載の信号処理装置。
15. 前記信号処理装置は光ディスクシステムに組み込まれた、請求項１ないし１４いずれか一項に記載の信号処理装置。
16. フォーカスエラー信号と中心開口信号とに基づき光ディスクシステムにおいてフォーカスアクチュエータを制御する方法であって、
    前記中心開口信号が閾値以上である時に前記フォーカスエラー信号ＦＥに対応するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生する段階と、
    前記中心開口信号が前記しきい値より下であるとき、所定レベルを有するフォーカスアクチュエータ制御信号を発生する段階とを有する方法。
17. 前記中心開口信号を検出する段階と、
    前記中心開口信号が前記しきい値以上かどうか決定する段階とを有する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記フォーカスエラー信号を検出する段階と、
    前記中心開口信号が前記しきい値より下であるとき、前記フォーカスエラー信号の符号が正か負かさらに決定する段階と、
    前記符号に応じて前記フォーカスアクチュエータ制御信号を発生する段階とを有する、請求項１７に記載の方法
19. 前記フォーカスアクチュエータ制御信号に基づき前記フォーカスアクチュエータをさらに制御するために、少なくとも１つのコントローラに前記フォーカスアクチュエータ制御信号を供給する段階をさらに有する、請求項１６に記載の方法
20. 前記光ディスクシステムにより読み書きされる記録媒体のデータレイヤに対する対物レンズの焦点の速さを決定する段階と、
    前記記録媒体が前記光ディスクシステムの焦点を通り過ぎ前記速さが所定値より低いとき、
    前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御するダンピングコントローラをデアクティベートし、
    前記フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御するトラッキングコントローラをアクティベートする段階をさらに有する、請求項１６に記載の方法
21. 前記中心開口信号が前記フォーカスエラー信号の２つ以上の連続するゼロ交差の際、前記所定の閾値以上であるかどうか決定する段階と、
    そうであるとき、前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御するダンピングコントローラをデアクティベートし、
    前記フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御するトラッキングコントローラをアクティベートする段階とを有する、請求項１６または２０に記載の方法。
22. 前記中心開口信号が前記しきい値より下である時、
    前記フォーカスアクチュエータのダンピング動作を制御するダンピングコントローラをアクティベートし、
    前記フォーカスアクチュエータのトラッキング動作を制御するトラッキングコントローラをデアクティベートする段階とを有する、請求項１６、２０、または２１いずれか一項に記載の方法。
23. 光ディスクシステムに組み込まれ、コンピュータにより処理されるコンピュータプログラムを化体したコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータプログラムが請求項１６乃至２２いずれか一項による方法を実行するコードセグメントを有する媒体。
24. フォーカスアクチュエータを制御する光ディスクシステムにおいて使用されるフォーカスアクチュエータ制御信号であって、
    前記フォーカスアクチュエータ制御信号は、フォーカスエラー信号と中心開口信号に基づき、
    前記フォーカスアクチュエータ制御信号は、前記中心開口信号が閾値以上であるとき前記フォーカスエラー信号に対応し、前記中心開口信号が前記閾値より下であるとき所定レベルを有する信号である信号。

Images