JP2009163826A - 光ディスク装置及び光ディスク装置におけるフォーカスサーボ系の外れ検出方法 - Google Patents

光ディスク装置及び光ディスク装置におけるフォーカスサーボ系の外れ検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
光ディスクの情報を再生、記録しているときに、外からの衝撃などによってフォーカスサーボ系が外れた場合、対物レンズと光ディスクが衝突しないように、対物レンズを駆動しなければならず、フォーカスサーボ系が外れたことをいかに速く検出するかが課題となる。
【解決手段】
本発明は、光ディスクと対物レンズの衝突が短い時間で起きるフォーカスサーボ系の外れ方ほど検出感度が高くなるように、フォーカスサーボ外れを検出するための条件を層や外れの方向によって変えることで、フォーカスサーボ系が外れた後、光ディスクと対物レンズが衝突する可能性を低減する。
【選択図】 図9

Description

本発明は光ディスク装置に係り、光ディスク装置におけるフォーカスサーボ系の外れ検出方法に関する。
光ディスクには、DVDやHD−DVD、ブルーレイディスクなど情報記録膜が複数の層を持つものがある。現在、DVDやブルーレイディスクでは2層、HD−DVDでは3層のディスクが規格化されており、今後、ブルーレイディスクなどでは4層以上が規格化される動きもある。この多層化に伴いレーザ光を情報記録面に集光させるためのフォーカスサーボ制御系の技術が重要になってくる。例えば、フォーカスサーボ系が所望の層にかかっているか、かかっていないか、目標の層にどのように移動するかなどがあり、層間を移動する方法については様々な技術が考案されている。
特許文献1では、2層ディスクでのフォーカスサーボ系が外れる際のフォーカスエラー信号の出力波形パターンを解析し、その場合に応じてフォーカスサーボ系が外れたかどうかの判断を行う方法について述べている。
特開2006−127616号公報
光ディスクの情報記録面に対してフォーカスサーボ系をかけ、情報を再生、記録しているときに、光ディスクの傷や、外からの衝撃などによってフォーカスサーボ系が外れた場合、対物レンズと光ディスクが衝突しないように、対物レンズを光ディスクから遠ざける方向へアクチュエータを駆動しなければならない。特に、光ディスクが複数の情報記録面を持つ場合、他の層へデータを書き込ませないためにも現在の層からフォーカスサーボ系が外れてしまったかどうかの判別を行うことが重要となり、フォーカスサーボ系が外れたことをいかに速く検出するかが課題となる。
本発明の課題は、その一例としてフォーカス誤差信号や総和信号を検出することで解決できる。
本発明によれば、フォーカスサーボ系が外れたことを早期に検出できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。
図1は本実施例による光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
光ディスク100は、光ピックアップ110からのレーザ光の照射により情報の読み取り、消去、書き込みが行われるとともに、システム制御手段120からの信号を受けたスピンドルモータ駆動手段121で駆動するスピンドルモータ101によって回転される。
レーザ光源111から発光されたレーザ光は、アクチュエータ112によって動かされる対物レンズ113で光ディスク100の情報記録面に光スポットとして集光され、光ディスク100の情報記録面で反射し、光検出器114で検出される。光検出器114で検出された信号から信号生成手段122でフォーカス誤差信号(FE)や総和信号(SO)が生成される。フォーカス誤差信号は、システム制御手段120に入力され、光スポットと情報記録面との誤差量を示す信号として読み取られる。アクチュエータ112は、システム制御手段120からの信号を受けたアクチュエータ駆動手段123によって駆動され、対物レンズ113を、光ディスク100の半径方向及びフォーカス方向に動かす。
図2は、アクチュエータ112で対物レンズ113を光ディスクへ近づけていく動作と、そのときのフォーカス誤差信号及び総和信号の出力を表した図である。
状態1では、光スポットが光ディスクから一定以上離れており、フォーカス誤差信号は基準レベル、総和信号は初期レベルにある。状態2は、光スポットが光ディスクの表面に集光された場合を示している。この状態2の少し前から、フォーカス誤差信号は一旦レベルが下がった後、再び上昇し、総和信号のレベルは上昇していく。状態2に達すると、フォーカス誤差信号はほぼ基準レベルに達し、総和信号の上昇もほぼ停滞する。状態2を過ぎると、フォーカス誤差信号レベルは上昇を継続した後、下降しはじめ、再び基準レベルに戻り、総和信号レベルは下降していき、初期レベルに戻る。状態3は、光スポットが情報記録面1に集光された場合を示している。この状態3の前後では、信号の変動レベルに違いはあるが、状態2の場合と同様の動作が生じる。状態4は、光スポットが情報記録面0に集光された場合を示している。この状態4の前後でも、信号の変動レベルに違いはあるが、状態2の場合と同様の動作が生じる。状態5は、光ディスク100と対物レンズ113が衝突している。衝突の勢いが大きかったり、衝突している状態で光ディスクが回転していたりすると、光ディスク100及び対物レンズ113共に傷がついてしまう。フォーカスサーボ系は、状態3や状態4の状態を保つために、フォーカス誤差信号が基準位置から所定のレベル以上ずれないようにアクチュエータを制御する制御系である。
図3を用いて、本実施例のフォーカスサーボ外れ検出の条件を具体的に説明する。図2で示したように、実際には、フォーカス誤差信号や総和信号の最大変動レベルは情報記録面ごとに異なるが、説明の簡素化のために、システム制御手段120で同レベルに正規化されたとする。
フォーカスサーボ系の外れ検出は、フォーカス誤差信号が基準レベルからあるレベル以上離れている期間が所定の時間T0を越えたら、フォーカスサーボ系が外れたと判断する。このレベルが、基準レベルに近いほど、外れ検出が敏感となる。前述の方法でフォーカスサーボが外れたと判断された後、対物レンズ113が光ディスク100から遠ざかる方向に動作するようにアクチュエータを制御する。このようにしないと、たとえ光スポットが光ディスク100から遠ざかる方向に外れたとしても、光ディスク100や光ディスク100を設置している構造の構成による面振れにより、光ディスク100と対物レンズ113が衝突しないとは限らないためである。また、レーザ光の発光も停止、あるいは減衰させる。
状態3のように、光スポットが情報記録面1上にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているとき、フォーカス誤差信号が基準レベルからレベルA以下もしくはレベルB以上の状態が時間T0より長くなった場合、光スポットが情報記録面1から外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
このとき、AとBの大きさの関係は情報再生中の場合は、
|A|=|B|・・・・・・・(式1)
で構わないが、情報記録中の場合は、情報記録面0に記録することがないように情報記録面0側への外れ検出レベルが敏感となるように、
|A|>|B|・・・・・・・(式2)
とする。
状態4にあるように、光スポットが情報記録面0上にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているとき、フォーカス誤差信号が基準レベルからレベルC以下もしくはレベルD以上に時間T0以上となった場合、光スポットが情報記録面0から外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
このとき、CとDの大きさの関係は、情報を記録中、再生中どちらにおいても、対物レンズ113が光ディスク100にぶつかる方向への外れ検出を敏感にするように
|C|>|D|・・・・・・・(式3)
とする。
また、状態3と状態4の関係から、再生中の場合は、
|A|=|B|=|C|>|D|・・・・・・・(式4)
の関係とし、記録中の場合は、
|A|>|B|=|C|>|D|・・・・・・・(式5)
の関係とする。
上記のフォーカス誤差信号を用いた外れ検出の流れを図4のフローチャートに記す。
光スポットが情報記録面0上にあるかどうかを判別する(ステップ4−1)。ここでNoである場合、光スポットが情報記録面1上にあるかどうか判別する(ステップ4−2)。ここでもNoとなった場合は、光スポットがどの情報記録面上にもないとし、アクチュエータ112を駆動し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざけるために光ピックアップ110側に引っ張る(ステップ4−3)。ステップ4−1でYesの場合、フォーカス誤差信号が時間T0より長くレベルC以下となっていないかを判別する(ステップ4−4)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ4−3)。ステップ4−4でNoの場合、フォーカス誤差信号が時間T0より長くレベルD以上となっていないかを判別する(ステップ4−5)。ここで、Yesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ4−3)。ステップ4−5でNoの場合、ステップ4−4に戻って判別を継続する。ステップ4−2でYesの場合、フォーカス誤差信号が時間T0より長くレベルA以下となっていないかを判別する(ステップ4−6)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ4−3)。ステップ4−6でNoの場合、フォーカス誤差信号が時間T0より長くレベルB以上となっていないかを判別する(ステップ4−7)。ここで、Yesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ4−3)。ステップ4−7でNoの場合、ステップ4−6に戻って判別を継続する。
上記では、フォーカス誤差信号用いたフォーカスサーボ系の外れ検出方法を説明してきたが、次に総和信号を用いて、フォーカスサーボ系が外れたことを検出する方法を説明する。
図3の状態3のように、光スポットが情報記録面1上にあるようにフォーカスサーボ系をかけているときの総和信号レベルを基準レベルとする。光スポットが情報記録面1上にあるとき、総和信号の基準レベルからレベルE以下となる状態が所定の時間T1より長くなった場合、フォーカスサーボ系が外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
図3の状態4のように、光スポットが情報記録面0上にあるようにフォーカスサーボ系をかけているときの総和信号レベルは、正規化されているため、情報記録面1にフォーカスサーボ系がかかっているときと同じ基準レベルとなる。光スポットが情報記録面0上にあるとき、総和信号が基準レベルからレベルF以下となる状態が所定の時間T1より長くなった場合、フォーカスサーボ系が外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
状態3と状態4の関係より、状態4の方が、対物レンズ113が光ディスク100に近いことから、再生中、記録中のどちらの場合も、
|E|>|F|・・・・・・・(式6)
とする。
上記の総和信号を用いた外れ検出の流れを図5のフローチャートに記す。
光スポットが情報記録面0にあるかどうかを判別する(ステップ5−1)。ここでNoである場合、光スポットが情報記録面1にあるかどうか判別する(ステップ5−2)。ここでもNoとなった場合は、光スポットがどの情報記録面上にもないとし、アクチュエータ112を駆動し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざけるために光ピックアップ110側に引っ張る(ステップ5−3)。ステップ5−1でYesの場合、総和信号が時間T1より長くレベルF以下の状態となっていないかを判別する(ステップ5−4)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ5−3)。ステップ5−4でNoの場合、再度ステップ5−4に戻って判別を継続する。ステップ5−2でYesの場合、総和誤差信号が時間T1より長くレベルE以下の状態となっていないかを判別する(ステップ5−5)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ5−3)。ステップ5−5でNoの場合、再度ステップ5−5に戻って判別を継続する。
このように、フォーカス誤差信号及び総和信号を用いて、フォーカスサーボ系が外れたかどうかを検出することができる。この2つ方式を組み合わせることによって、1つの信号だけによる検出より精度を上げた検出を行うことができる。
また、上述しているが、この条件は図3の状態3と状態4のフォーカス誤差信号や総和信号の最大変動レベルを正規化しているため、図2の正規化する前の信号を用いる場合は、状態3と状態4の間の関係式(式4、式5、式6)は必ずしも成立するわけではない。
本実施例の光ディスク装置も図1で示すブロック図と同じ構成とする。
実施例1では、情報記録面や外れる方向によってフォーカス誤差信号及び総和信号の外れ検出レベルの条件を変える方法を説明した。本実施例は、信号レベルの条件ではなく、時間の条件を変えることで、対物レンズ113が光ディスク100に衝突する可能性を低減させる方法である。
図6で、本発明のフォーカスサーボ外れ検出の条件を具体的に説明する。図3と同様に、フォーカス誤差信号や総和信号の最大変動レベルは、説明の簡素化のために、システム制御手段120で同レベルに正規化されたとする。
本実施例のフォーカスサーボ系の外れ検出は、フォーカス誤差信号がある時間より長く、基準レベルから所定のレベルXより離れていた場合、フォーカスサーボ系が外れたと判断する。前記の時間が短いほど、外れ検出は敏感となる。このようにフォーカスサーボ系が外れたと判断された後、レーザ光の発光を停止し、且つ、対物レンズ113が光ディスク100から遠ざかる方向に動作するようにアクチュエータを制御する。
図6の状態3のように、光スポットが情報記録面1上にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているとき、フォーカス誤差信号が、基準レベルからレベル−Xより下の状態となる期間が時間p以上、もしくはレベルXより上の状態となる期間が時間q以上となった場合、光スポットが情報記録面1から外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
このとき、pとqの大きさの関係は情報再生中の場合は、
p=q・・・・・・・(式7)
で構わないが、情報記録中の場合は、情報記録面0に記録することがないように情報記録面0側への外れ検出レベルが敏感となるように、
p>q・・・・・・・(式8)
とする。
図6の状態4に示すように、光スポットが情報記録面0上にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているとき、フォーカス誤差信号が、基準レベルからレベル−Xより下の状態となる期間が時間r以上、もしくはレベルXより上の状態となる期間が時間s以上となった場合、光スポットが情報記録面0から外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
このとき、CとDの大きさの関係は、情報を記録中、再生中どちらにおいても、対物レンズ113が光ディスク100にぶつかる方向への外れ検出が敏感となるように
r>s・・・・・・・(式9)
とする。
また、状態3と状態4の関係から、再生中の場合は、
p=q=r>s・・・・・・・(式10)
の関係とし、記録中の場合は、
p>q=r>s・・・・・・・(式11)
の関係とする。
上記のフォーカス誤差信号を用いた外れ検出の流れを図7のフローチャートに記す。
光スポットが情報記録面0にあるかどうかを判別する(ステップ7−1)。ここでNoである場合、光スポットが情報記録面1にあるかどうか判別する(ステップ7−2)。ここでもNoとなった場合は、光スポットがどの情報記録面上にもないとし、アクチュエータ112を駆動し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざけるために光ピックアップ110側に引っ張る(ステップ7−3)。ステップ7−1でYesの場合、フォーカス誤差信号レベルが基準レベルからレベル−Xより下の状態が時間r以上となっていないかを判別する(ステップ7−4)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ7−3)。ステップ7−4でNoの場合、フォーカス誤差信号レベルが基準レベルからレベルXより上の状態が時間s以上となっていないかを判別する(ステップ7−5)。ここで、Yesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ7−3)。ステップ7−5でNoの場合、ステップ7−4に戻って判別を継続する。ステップ7−2でYesの場合、フォーカス誤差信号レベルが基準レベルからレベル−Xより下の状態が時間p以上となっていないかを判別する(ステップ7−6)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ7−3)。ステップ7−6でNoの場合、フォーカス誤差信号レベルが基準レベルからレベルXより上の状態が時間q以上となっていないかを判別する(ステップ7−7)。ここで、Yesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ7−3)。ステップ7−7でNoの場合、ステップ7−6に戻って判別を継続する。
上記では、フォーカス誤差信号を用いたフォーカスサーボ系の外れ検出方法を説明してきたが、次に総和信号を用いて、フォーカスサーボ系が外れたことを検出する方法を説明する。
図6の状態3に示すように、光スポットが情報記録面1上にあるようにフォーカスサーボ系をかけているとき、総和信号が、光スポットが情報記録面1上にあるときの総和信号の基準レベルからレベルY以下となる状態が所定の時間t以上であったとき、フォーカスサーボ系が外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
図6の状態4に示すように、光スポットが情報記録面0上にあるようにフォーカスサーボ系をかけているとき、総和信号が、光スポットが情報記録面0上にあるときの総和信号の基準レベルからレベルY以下となる状態が所定の時間u以上であったとき、フォーカスサーボ系が外れたと判断し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざかる方向に動作させる。
状態3と状態4の関係より、状態4の方が、対物レンズ113が光ディスク100に近いことから、再生中、記録中のどちらの場合も、
t>u・・・・・・・(式12)
とする。
上記の総和信号を用いた外れ検出の流れを図8のフローチャートに記す。
光スポットが情報記録面0にあるかどうかを判別する(ステップ8−1)。ここでNoである場合、光スポットが情報記録面1にあるかどうか判別する(ステップ8−2)。ここでもNoとなった場合は、光スポットがどの情報記録面上にもないとし、アクチュエータ112を駆動し、対物レンズ113を光ディスク100から遠ざけるために光ピックアップ110側に引っ張る(ステップ8−3)。ステップ8−1でYesの場合、総和信号が基準レベルからY以下の状態が時間u以上となっていないかを判別する(ステップ8−4)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ8−3)。ステップ8−4でNoの場合、再度ステップ8−4に戻って判別を継続する。ステップ8−2でYesの場合、総和信号が基準レベルからY以下の状態が時間t以上となっていないかを判別する(ステップ8−5)。ここでYesの場合、フォーカスサーボ系が外れたとし、対物レンズ113を引っ張る(ステップ8−3)。ステップ8−5でNoの場合、再度ステップ8−5に戻って判別を継続する。
このように、フォーカス誤差信号及び総和信号を用いて、フォーカスサーボ系が外れたかどうかを検出することができる。この2つの方式を組み合わせることによって、1つの信号だけによる検出より精度を上げた検出を行うことができる。
また、上述しているが、この条件は図6の状態3と状態4のフォーカス誤差信号や総和信号の最大変動レベルを正規化しているため、図2の正規化する前の信号を用いる場合は、状態3と状態4の間の関係式(式10、式11、式12)は必ずしも成立するわけではない。
本発明について実施例1及び実施例2で具体的に示した。図9にこの実施例1の図3と実施例2の図6を組み合わせた図を示す。この図9ように設定できる変数を増やすことで、より精度よくフォーカスサーボ系の外れ検出を行うことができる。
また、今回は2層ディスクの場合について説明したが、3層以上のディスクに対しても同様の考え方を適用することができる。
光ディスク装置 光ディスクと対物レンズのフォーカス方向の関係図 フォーカスサーボ系の外れ検出の説明図 フローチャート フローチャート フォーカスサーボ系の外れ検出の説明図 フローチャート フローチャート フォーカスサーボ系の外れ検出の説明図
符号の説明
100…光ディスク、101…スピンドルモータ、110…光ピックアップ、111…レーザ光源、112…アクチュエータ、113…対物レンズ、114…光検出器、120…システム制御手段、121…スピンドルモータ駆動手段、122…信号生成手段、123…アクチュエータ駆動手段

Claims (7)

  1. レーザ光を用いて、多層の光ディスクから情報を再生する、もしくは、多層の光ディスクに情報を記録する光ディスク装置であって、
    レーザ光を集光させる対物レンズと、
    前記対物レンズを駆動するアクチュエータと、
    光ディスクからの反射光を検出する検出器と、
    前記検出器にて検出される反射光からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成手段と、
    前記検出器にて検出される反射光から総和信号を生成する総和信号生成手段と、
    前記フォーカス誤差信号および/または総和信号を用いて前記アクチュエータを制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、フォーカスサーボ系の外れる方向およびレーザ光が集光されていた情報記録面に応じて、フォーカスサーボ系の外れを検出するフォーカス誤差信号および/または総和信号の基準を変更する、
    光ディスク装置。
  2. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときのフォーカス誤差信号のレベルを基準レベルとしたとき、所定の時間より長くフォーカス誤差信号のレベルが前記基準レベルに対して設定された検出レベル以上もしくは設定された検出レベル以下となることが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく情報記録面に光スポットを集光しているほど、前記検出レベルは前記基準レベルに近いことを特徴とする光ディスク装置。
  3. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときのフォーカス誤差信号のレベルを基準レベルとしたとき、所定の時間より長く、フォーカス誤差信号のレベルが前記基準レベルに対して設定された検出レベル以上もしくは設定された検出レベル以下となることが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく方向に外れる場合の前記検出レベルを前記基準レベルに近づけることを特徴とする光ディスク装置。
  4. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときの総和信号のレベルを基準レベルとしたとき、所定の時間より長く、総和信号のレベルが前記基準レベルに対して設定された検出レベル以下となることが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく情報記録面に光スポットを集光しているほど、前記検出レベルは前記基準レベルに近いことを特徴とする光ディスク装置。
  5. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときのフォーカス誤差信号のレベルを基準レベルとしたとき、フォーカス誤差信号のレベルが前記基準レベルに対して所定のレベル以上もしくは所定のレベル以下の状態を、設定された時間より長く検出することが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく情報記録面に光スポットを集光しているほど、前記検出時間は短いことを特徴とする光ディスク装置。
  6. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときのフォーカス誤差信号のレベルを基準レベルとしたとき、フォーカス誤差信号のレベルが前記基準レベルに対して所定のレベル以上もしくは所定のレベル以下である状態を、設定された時間より長く検出することが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく方向に外れる場合の方が前記検出時間が短いことを特徴とする光ディスク装置。
  7. 請求項1記載の光ディスク装置であって、
    光スポットが情報記録面にあるようにフォーカスサーボ系がかかっているときの総和信号のレベルを基準レベルとしたとき、総和信号のレベルが前記基準レベルに対して所定のレベル以下である状態を、設定された検出時間より長く検出することが、フォーカスサーボ系が外れたと検出することの条件であった際、対物レンズが光ディスクに近づく情報記録面に光スポットを集光しているほど、前記検出時間は短いことを特徴とする光ディスク装置。
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