JP2009199667A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 総和信号にランド／グルーブによる変調が重畳されない光ディスクに対しても安定したトラッキング制御の引き込みが可能な光学的情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 トラッキング制御の引き込み時に、光ディスクと光スポットとの相対移動方向に関係なく、予め定められた方向の駆動力をトラッキングアクチュエータに与えるようにする。そして、その結果生じる光ディスクと光スポットとの相対速度変化に基づき駆動方向を切り替え、相対速度を減速させ、トラッキング制御の引き込みを安定化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、安定度の高いトラッキング引き込み動作を実行可能な光学的情報記録再生装置に関するものである。

光ディスクのトラッキングサーボ方式としては、連続サーボ方式、サンプルサーボ方式等が知られている。連続サーボ方式では、トラッキングのための溝からトラッキング情報を検出し、そのトラック中心である、グルーブまたは、ランドもしくは両方に情報を記録・再生する。トラッキング誤差検出方式としては、プッシュプル法、３ビーム法などがある。しかし、方式にかかわらず、光スポットがランド上（オフトラック状態）にいるのか、グルーブ上（オントラック状態）にいるのかは、ディスクからの反射光の総和信号（または再生信号のエンベロープ成分など）のレベルで判断することができる。つまり、総和信号より、オントラック／オフトラック信号を作ることができる。また、その総和信号とトラッキング誤差信号の位相差から、光スポットの移動方向を判断することができる。これは、トラッキングサーボオフ時に、どちらの方向に光ビームが移動しているのか判断することができ、トラッキング制御の引き込み時に正確なブレーキ信号を生成するのに利用できる。なお、ブレーキ信号とは、トラッキング制御の引き込みを安定化させるために、光ディスクと光スポットとの相対速度を減速させるための信号である。この信号は、トラッキング制御回路の出力であるトラッキング駆動信号を加工することにより生成することができる。
特開２００５−１７４３８９号公報

しかしながら、近年、光ディスクの高密度、大容量化を目指し狭トラックピッチ、高ＮＡを前提とするブルーレイディスクのような光ディスク規格が登場してきている。ブルーレイディスクでは、トラックピッチが０．３２ｕｍと狭くなり、グルーブ記録を行うために、記録面であるグルーブを広く取ろうとランドとグルーブの幅の比が大きく設定されている。

このことにより、トラッキングのためのプッシュプル信号は出るが、総和信号にランドとグルーブによる変調（ランドとグルーブの総和信号のレベル差）は現れにくくなっている。

また、記録特性の向上のためにグルーブの深さも浅くなってきており、このことは、ますます総和信号にランドとグルーブによる変調を現れにくくしている。

このようなディスクでは、総和信号の変調（オントラック／オフトラック信号）を検出することができず、トラッキング誤差信号との位相差を測ることが困難になり、光スポットの移動方向を判断することができなくなる。この結果、正確なブレーキ信号の生成が困難になり、安定したトラッキング制御の引き込みの実現ができなくなるという問題があった。

本発明は、上記のような総和信号からランドとグルーブによる変調が検出できないようなディスクにおいても、総和信号による方向判別を行わずに、安定したトラッキング制御の引き込みを実行可能な光学的情報記録再生装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明における光学的情報記録再生装置は、トラッキング誤差信号に基づいてトラッキングアクチュエータを駆動することにより、光スポットのトラッキング制御を行うトラッキング制御回路と、前記トラッキングアクチュエータに光ディスクの内周方向もしくは外周方向の駆動力を与える駆動力発生回路と、前記光スポットとトラックとの相対速度を検出する回路とを備え、前記トラッキング制御の引き込み時、前記駆動力発生回路は、予め定められた方向の駆動力を発生する駆動信号を前記トラッキングアクチュエータに供給し、前記相対速度を検出する回路が前記相対速度の増加を検出した場合、前記予め定められた方向とは反対の方向の駆動力を発生する駆動信号を前記トラッキングアクチュエータに供給することを特徴とするものである。

本発明によれば、トラッキング制御の引き込み時に、光ディスクと光スポットとの相対移動方向に関係なく、予め定められた方向の駆動力をトラッキングアクチュエータに与えるようにしている。そして、その結果によって生じる光ディスクと光スポットとの相対速度変化に基づき駆動方向を切り替え、相対速度を減速させている。この構成によれば、総和信号を用いた方向判別を行う必要なく、安定したトラッキング制御の引き込み動作を実行することが可能となる。

（第１の実施例）
図１は本発明による光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
同図において、１は光ディスク、２は光ヘッド、３はセンサー、４はトラッキング誤差信号生成回路、５はトラッキング制御回路、６は駆動力発生回路、７はゼロクロス検出回路、８は、ゼロクロス間隔測定回路、９はコントローラである。

また光ディスク１は、ブルーレイ規格に準拠した光ディスクである。

図１を用いて本発明の動作について説明する。図示しないスピンドルで回転駆動された、光ディスク１に光学ヘッド２内の図示しないレーザー光源からレーザー光を照射し、その戻り光を再び光学ヘッドの分割センサー３で受光する。センサーのそれぞれの領域で受光された信号は、トラッキング誤差信号生成回路４で演算され、トラッキング誤差信号が出力される。トラッキング誤差信号は、トラッキング制御回路５で位相補償等の処理がなされ、駆動力発生回路６に入力される。駆動力発生回路６の出力は光学ヘッド２内の図示しないトラッキングアクチュエータに供給され、レーザー光スポットが光ディスク１上のデータトラックに沿うように制御される。

次に、駆動力発生回路６の詳細な動作説明を行う。図２は、駆動力発生回路６の動作を説明する図である。（ａ）は、トラッキング制御回路５の出力波形である。（ａ）において、中心線より上になったとき、トラッキングアクチュエータは、ディスク１の中心へ向かう方向（内周方向）、下になった時に外周へ向かう方向（外周方向）に動くものとする。

駆動力発生回路６は、トラッキング制御回路５の出力を入力として、ディスク１の中心方向への駆動力を発生させる時は、（ｂ）に示す波形の駆動信号（図では実践で示した部分）を出力する。この駆動信号は、トラッキング制御回路５の出力の中心線より下の部分（図では点線で示した部分）を制限することにより生成される。

また逆に、ディスク１の外周方向に駆動力を発生させるときは、（ｃ）に示すように、中心線よりも上の部分の出力を制限し、実線で示すような信号を出力させる。

どちらの駆動力も発生させないときは、どちらの制限も行わずに（ａ）に示す信号をそのまま出力させる。また、トラック制御がオフの状態の時には、出力は０となる。

駆動力発生回路６のこれらの状態は、コントローラ９により制御される。図３は、ゼロクロス検出回路７の動作を説明したものである。

（ａ）は、トラッキング誤差信号生成回路４の出力であるトラッキング誤差信号を表し、（ｂ）は、ゼロクロス検出回路７の出力を示し、トラッキング誤差信号の中心（０レベル）を検出し、そのタイミングでパルス信号を出力する。

ゼロクロス間隔測定回路８は、ゼロクロス検出回路７の出力の立ち上がりから立ち上がりまでの時間を所定クロックでカウントし、次のゼロクロス信号まで保持する。例えば、２７ＭＨｚのクロックでカウントしてゼロクロス間隔が１００ｕＳだとすると、カウント値は、２７００となる。

このカウント値が大きくなるとディスクと光スポットの相対速度は遅く、逆に相対速度が速い場合は、カウント値は小さくなる。

相対速度Ｖは、カウント値をＮ、トラックピッチをＴＰ、カウントのクロックをＣＫとすると、
Ｖ＝ＴＰ／（２ｘＮ）ｘＣＫ （式１）
で表される。

ゼロクロス間隔は、トラックピッチの半分なので、例えば、ブルーレイディスクを例に取ると、距離にして０．１６ｕｍになる。

カウント値が２７００の時の相対速度は、０．１６ｕｍ×２／（２×２７００）ｘ２７ＭＨｚ＝１．６ｍｍ／ｓとなる。このカウント値をコントローラ９は読むことができる。

また、ゼロクロス間隔測定回路８のカウント値を２回分加算することで、１トラック分のカウント値となる。
この場合式は
Ｖ＝ＴＰ／ＮｘＣＫ （式２）
となる。Ｎは２回分のカウント値である。

図示してはいないが、光学ヘッド２の出力は、フォーカス誤差検出器へも供給され、光ディスクのデータ面に焦点が合うようにフォーカス制御を行う。

次に図４及び図５を用いて、トラッキング制御の引き込み時の動作について説明する。

図４において、横軸は時間で、（ａ）は、駆動力発生回路６の出力、（ｂ）は、トラッキング誤差信号生成回路４の出力を表している。

図中の数字は、０が、トラッキング制御の開始時刻、その他はトラッキング誤差信号のゼロクロス毎の時刻に順に番号を付けたものである。

図５は、トラッキング制御の引き込み時のフローチャートである。

トラッキング制御の引き込み時、フォーカス制御により光ディスクのデータ面に光スポットが合焦されており、また、トラッキング誤差信号がトラッキング誤差信号生成回路４から出力されている。

引き込み開始前において駆動力発生回路６は、コントローラ９により、オフ状態に設定されており、出力は０の状態である。

また、駆動力の初期方向（予め定められた方向）は、コントローラ９内に記憶されている。本実施例の場合は、初期方向として、内周方向（０より下の部分を制限）としている。

また、コントローラ９は、引き込み開始前に、後述するすべりカウンタ値、一つ前のゼロクロス間隔およびひとつ前の１トラック分のカウント値を０にリセットしておく。

次に、コントローラ９は、ゼロクロス検出回路７のパルス発生毎にゼロクロス間隔測定回路８の出力（カウント値）を取得するとともに記憶する。

コントローラ９は、取得したカウント値から実速度を算出する。そして、コントローラ９は、算出した速度が所定速度以下になったときに駆動力発生回路６の出力の制限を行わないモード（トラッキング制御回路５の出力をそのまま出力する設定）でトラッキング制御を開始する（制御ループＯＮ）。（図４ 時刻０）
コントローラ９は、ゼロクロス検出回路７のパルス発生毎にゼロクロス間隔測定回路８の出力を取得して、一つ前のゼロクロスで記憶しておいたゼロクロス間隔と加算し、現在の１トラック分のカウント値として記憶する。

次に、現在の１トラック分のカウント値を（式２）に基づき速度に変換し、その値が、所定速度以上であった場合は、さらに、一つ前のゼロクロスで同様に記憶された１トラック分のカウント値を（式２）で速度に変換したものと比較する。

一つ前の１トラック分の速度より現在の速度の方が速くなっている場合（速度の増加が発生している場合）は、コントローラ９内でカウントされるすべりカウンタ値は１インクリメントされる。

図４を用いて説明すると、時刻１の時点でゼロクロス間隔測定回路８のカウント値は、−１から１までの時間をカウントした値となる。

そのカウント値と、その前に記憶したゼロクロス間隔（引き込み開始前に０にクリアされている）を現在の１トラック分のカウント値とする。

つまり、時刻１の時点では、一つ前の１トラック分のカウンタ値は０であるので、現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が遅いことになり、すべりカウンタはインクリメントされない。

すべりカウンタは０のままなので、図５のフローチャートではａへ進む。

次のゼロクロスタイミングまでは、コントローラ９は、引き込みが完了しているかどうかを確認する。引き込みの完了は、トラッキング誤差信号が所定の範囲内に所定の時間入っているかどうかで判断される。本実施例では、トラッキング誤差信号の振幅の３０％以内のレベルが５００ｕＳ以上続いたら引き込み完了と判断する。

次のゼロクロス、時刻２の時点では、現在の１トラック分のカウント値は、時刻―１から時刻２までのカウント値となり、一つ前の１トラック分のカウント値は、時刻―１から１までとなる。そのため、まだ現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が遅いことになり、ここでも、すべりカウンタはインクリメントされない。

時刻３の時点では、現在の１トラック分のカウント値は、時刻１から時刻３までのカウント値となり、一つ前の１トラック分のカウント値は、時刻―１から２までとなる。そのため、現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が速くなり、ここですべりカウンタが１加算され１となる。

時刻４、時刻５でも、現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が速くなり、すべりカウンタが１づつ加算され、時刻５の時点ですべりカウンタは３となる。

すべりカウンタが３となった時点で、コントローラ９は、記憶された駆動力方向に応じて、駆動力発生回路６の駆動力の方向を設定する。これにより、駆動力発生回路６はトラッキングアクチュエータに設定された方向の駆動力を発生する駆動信号を供給する。

本実施例では、記憶された駆動力方向は、内周方向なので、コントローラ９は、内周方向の駆動力設定を行い、駆動力発生回路６は、トラッキング制御回路５の出力の０以下の駆動力を制限する。

続いて、時刻６、時刻７、時刻８でも、現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が速くなり、すべりカウンタが１づつ加算され、時刻８の時点ですべりカウンタは６となる。

すべりカウンタが５より大きくなったので、コントローラ９は、駆動力発生回路６の出力設定が間違っていると判断し、記憶された駆動力の方向を反転させ、外周方向の駆動力設定とするとともに、すべりカウンタの値を３にする。

よって時刻８以降、駆動力発生回路６は、トラッキング制御回路５の出力の０以上の駆動力を制限する。

時刻９、１０では、まだ、現在の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が速くなり、すべりカウンタが１づつ加算される。そして、時刻１０の時点ですべりカウンタは５となるが、時刻１１以降は、一つ前の１トラック分のカウント値から算出された速度の方が速くなり、駆動方向があっていることがわかる。

時刻１４の時点で、現在の１トラック分のカウント値から算出される速度が、所定速度以下となり、コントローラ９は、駆動力発生回路６の駆動力設定を解除する。

以降、コントローラ９は、引き込み完了が確認されるまで、トラックゼロクロスのタイミングをチェックしつづけ、引き込み完了が確認された時点で引き込み処理は終了する。

以上のように、本実施例によれば、総和信号を使用せずに、トラッキング誤差信号のみを用いて、トラッキングの引き込みを安定に行うことができる。

また、従来の総和信号を使用するブレーキ回路では、トラッキング誤差信号のゼロクロスのタイミングで、駆動力をオンオフすることで、一方向の駆動力を発生させていた。その場合、ゼロクロスのタイミングと位相補償後の駆動信号のゼロクロスに時間的なずれが生じ、必ずしも一方向の駆動力とならない場合があった。しかし、本実施例では、駆動力の方向が決定した後は、単純に駆動信号のレベルをリミットすることで一方向の駆動力を発生しているので、トラッキング誤差信号と、駆動信号のずれを気にする必要はない。

また、ゼロクロスタイミング毎に、そのゼロクロスからさかのぼって１トラック分のカウント値から現在速度を求めているので、トラッキング誤差信号のばらつきなどの影響を受けにくい。

また、本実施例では、１トラック分のカウント値から速度を算出して利用しているが、比較する所定速度をカウント値に換算することで、カウント値をそのまま使用して比較するのでも良い。

現在とその一つ前の１トラック分の速度の比較でも、カウント値が速度の逆数であることを考慮して、カウント値をそのまま比較しても良い。

また、駆動発生回路６が駆動力を発生させるための、および、駆動力を反転するための、すべりカウンタの値も、本実施例での値に限定されること無く変更可能である。

また、本実施例では、駆動力発生回路６の駆動力発生動作として、０以上もしくは、０以下の信号を制限するとしたが、負の所定値以上、正の所定値以下の信号を制限するのでも良い。この場合、駆動を制限している部分も１方向の駆動力となり、より強い駆動力を与えることができる。また、トラッキング制御回路５、駆動力発生回路６の動作をソフトウエアで行っても良い。

（第２の実施例）
本実施例では、トラックジャンプ時のトラッキング制御の引き込み動作について説明する。

図６は、図１にジャンプ制御回路１０とスイッチ１１を追加したものである。
トラックジャンプは、ディスク上の任意の場所に書かれた情報を読み込むため、もしくは、任意の場所に情報を書き込むためのアクセス時に生じる。トラックジャンプは、ディスク上の任意のトラック上に追従している状態からはじまる。

現在のトラックから、外周方向に２０トラックはなれた場所をアクセスする場合、コントローラ９は、ジャンプ制御回路１０に外周方向へのジャンプパルスを設定するとともに、スイッチ１１をジャンプ制御回路１０側へ接続し、ジャンプを開始する。

このとき駆動力発生回路６は、出力の制限を行わないトラッキング制御時のモードのまま変更しない。

また、コントローラ９は、駆動力の初期方向として、ジャンプの方向と反対の駆動力方向を設定する。ここでは、外周方向へのジャンプなので、初期方向として、内周方向（０より下の部分を制限）としている。

ジャンプ中は、コントローラ９により、ゼロクロス毎のゼロクロス間隔のカウント値から算出して現在速度と、目標速度とを比較して、所定の速度でジャンプするように速度制御がかけられる。

また、コントローラ９は、ゼロクロス毎の回数をカウントして、２０トラック分、つまりゼロクロスで言うと４０カウントしたところで、スイッチ１１をジャンプ制御回路１０から、トラッキング制御回路５の出力に切り替えると同時に引き込み動作に入る。引き込み動作は、駆動力の初期方向が、ジャンプの方向によって変わる点を除いては、実施例１と同じである。

ジャンプの方向によって駆動力の初期方向を変更するのは、ジャンプ時の速度制御のゲインが十分取れない場合、引き込み時の速度が完全に落ちていないためである。つまり、その場合、ジャンプした方向にすべる確率が高く、そのすべり方向と逆の駆動力を初期方向とした方がより安定に引き込みが可能となるためである。速度制御以外のジャンプ方法の場合も、その方法において滑りやすい方向と反対の方向を設定することで同様の効果が得られる。

以上のようにして、総和信号にランドとグルーブによる変調がでないようなディスクにおいても、安定した、ジャンプ後のトラッキング制御の引き込みが可能となる。

本発明の第１の実施例に係るブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る駆動力発生回路の説明図である。 本発明の第１の実施例に係るゼロクロス検出回路の説明図である。 本発明の第１の実施例に係る引き込み時の波形を示す図である。 本発明の第１の実施例による引き込み時のフローチャートである。 本発明の第２の実施例によるブロック図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光ピックアップ
３ 検出回路
４ トラッキング誤差信号生成回路
５ トラッキング制御回路
６ 駆動力発生回路
７ ゼロクロス検出回路
８ セロクロス間隔測定回路
９ コントローラ
１０ ジャンプ制御回路
１１ スイッチ

Claims (4)

1. トラックを有する光ディスクに対して光スポットを照射し、情報の記録及び／又は再生を行う光学的情報記録再生装置において、
   トラッキング誤差信号に基づいてトラッキングアクチュエータを駆動することにより、前記光スポットのトラッキング制御を行うトラッキング制御回路と、前記トラッキングアクチュエータに前記光ディスクの内周方向もしくは外周方向の駆動力を与える駆動力発生回路と、前記光スポットと前記トラックとの相対速度を検出する回路とを備え、前記トラッキング制御の引き込み時、前記駆動力発生回路は、予め定められた方向の駆動力を発生する駆動信号を前記トラッキングアクチュエータに供給し、前記相対速度を検出する回路が前記相対速度の増加を検出した場合、前記予め定められた方向とは反対の方向の駆動力を発生する駆動信号を前記トラッキングアクチュエータに供給することを特徴とする光学的情報記録再生装置。
2. 前記駆動力発生回路は、前記トラッキング制御回路の出力に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
3. 前記トラッキング制御の引き込みがトラックジャンプの動作の後である場合、前記予め定められた方向は前記トラックジャンプの動作による移動方向によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
4. 前記相対速度を検出する回路は、前記トラッキング誤差信号のゼロクロスタイミング毎に、１トラック分のゼロクロス間隔の時間より前記相対速度を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。

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