JP2009266309A - 光ディスク装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビームエキスパンダ用ステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、確実に噛み込み状態から脱出すること。
【解決手段】ステッピングモータ２３に噛み込み状態が発生したとき、マイクロプロセッサ１９は、ビームエキスパンダ駆動部２７に対しステッピングモータ２３への駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。マイクロプロセッサ１９は、可動レンズ２２を前記基準位置側へ移動させても位置センサ２６からの検出信号の極性が反転しないとき、ステッピングモータ２３に噛み込み状態が発生したと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクへの記録又は再生を行う光ディスク装置に係り、特に光ピックアップ内の可動レンズを駆動するステッピングモータの制御技術に関するものである。

高密度記録可能なブルーレイディスク（ＢＤ）では、ディスクの厚さ方向に第１の記録層と第２の記録層が所定の間隔をおいて配置されるため、一方の記録層から他方の記録層へ切り替わる際に球面収差が発生する。光ディスク装置ではこの球面収差を補正するために、ビームエキスパンダというモータ駆動の補正レンズが光ピックアップ内に組み込まれている。ビームエキスパンダは固定レンズと可動レンズで構成され、可動レンズの位置をステッピングモータで駆動制御することにより球面収差を補正している。

ステッピングモータは、簡単な構成で正確な位置決め制御を実現できるものであるが、負荷が大きすぎたり駆動周波数が高すぎると同期外れで制御が乱れることがある。この状態を「噛み込み」あるいは「脱調」と称する。噛み込みが発生するとビームエキスパンダが機能せず記録再生動作が不可能になるので、噛み込みを脱出するためのリカバリー処置が施される。

例えば特許文献１には、ステッピングモータの噛み込みを検出した場合、ステッピングモータの駆動周波数を下げて駆動するように駆動周波数を切り替える光ディスク装置が開示されている。

特開２００７−２６５５９７号公報

ビームエキスパンダにおいて、可動レンズをその可動限界端まで移動させたような場合、ステッピングモータに噛み込みが発生することがある。その場合、可動レンズを可動限界端から逆方向に駆動させても移動できない状態となる。特許文献１記載の光ディスク装置では、ステッピングモータの駆動周波数を下げることでモータの出力トルクを増加させ、噛み込み状態から脱出させようとするものである。しかしながら、可動レンズが可動限界端の壁面などに強く押し付けられたり衝突したような場合、噛み込み状態から脱出するためには強力な復帰トルクが必要になる。すなわち、上記したように駆動周波数を下げるだけでは噛み込み状態から脱出できない場合が生じる。その結果、ビームエキスパンダによるレンズ補正が不可能となり、記録再生動作に進めないことになる。

本発明の目的は、ステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、より確実に噛み込み状態から脱出することのできる光ディスク装置及びその制御方法を提供することである。

本発明は、光ディスクに照射するレーザビームの球面収差を補正するビームエキスパンダを有する光ディスク装置において、ビームエキスパンダの可動レンズを光軸方向に移動させるステッピングモータと、ステッピングモータを駆動するビームエキスパンダ駆動回路と、可動レンズの光軸方向の位置を検出する位置センサと、ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロプロセッサとを備え、マイクロプロセッサは、ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、ビームエキスパンダ駆動回路に対しステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。

ここに位置センサは、可動レンズが予め定めた基準位置を通過するときに検出信号の極性が反転するものであって、マイクロプロセッサは、位置センサからの検出信号を評価し、可動レンズを前記基準位置側へ移動させても検出信号の極性が反転しないとき、ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定する。

本発明は、光ピックアップ内の可動レンズをステッピングモータにより駆動する光ディスク装置の制御方法において、可動レンズを予め定めた基準位置側へ駆動し、可動レンズの位置を検出する位置センサからの検出信号を評価し、検出信号の極性が反転しないときステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定し、ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。

本発明によれば、ビームエキスパンダ用ステッピングモータに噛み込み状態が発生しても、確実に噛み込み状態から脱出させることができるので、光ディスク装置の信頼性を向上させる効果がある。

図１は、本発明による光ディスク装置の一実施例を示す構成図である。
スピンドルモータ２は、スピンドルモータ駆動回路３から供給される駆動電力によって、光ディスク（例えばＢＤ）１を回転する。光ピックアップ４は、光ディスク１にレーザビームを照射し情報の記録または再生を行う。光ピックアップ４は、スレッドモータ１５によりディスク半径方向へ移動する。その送り機構は、スレッドモータ１５に螺旋状の溝が形成されたシャフト１６を取付け、シャフト１６の溝に光ピックアップ４に固定されたピン１７を挿入する。スレッドモータ１５はスレッド送り駆動回路１８により回転し、光ピックアップ４全体を移動させる。

光ピックアップ４において、半導体レーザ光源５から出射されたレーザビームは、ハーフミラー６とミラー７で反射され、対物レンズ（フォーカスレンズ）８によって微小な光スポットに集光され、光ディスク１に照射される。その際、レーザ駆動回路１１は照射するレーザビームの強度を制御し、モニターディテクタ１０は照射するレーザビームの強度を検出する。

光ディスク１にて反射したレーザビームは、対物レンズ８で再度集光され、ミラー７で反射し、ハーフミラー６を透過して４分割光検出器９に達する。４分割光検出器９は、その受光領域が４個の受光素子に分割されていて、各々の受光素子で受光したレーザビームの光強度に応じた信号を出力する。

信号処理回路１２は４分割光検出器９からの出力信号を受け、情報再生信号、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）、トラッキングエラー信号（ＴＥ信号）などを生成する。レンズアクチュエータ駆動回路１３は、信号処理回路１２から出力されるＦＥ信号とＴＥ信号に基づき、レンズアクチュエータ１４に駆動信号を供給し、対物レンズ８の位置を光軸方向（フォーカス方向）とディスク半径方向（トラッキング方向）に調整する。

本実施例では、光ピックアップ４はさらにビームエキスパンダ２０を備える。ＢＤディスクの記録再生には、波長４０５ｎｍのレーザ光と開口数０．８５の対物レンズ８を用いるが、ＤＶＤディスク等に比べ焦点ずれに対する許容値が厳しい。そこで、対物レンズ８とは別に、固定レンズ２１と可動レンズ２２を組み合わせたビームエキスパンダ２０を設ける。可動レンズ２２を光軸方向に移動調整することで、レーザビームを光ディスク１の記録面に精度良く絞り込み、球面収差を補正する。

ビームエキスパンダ２０の可動レンズ２２の移動機構は、ビームエキスパンダ用ステッピングモータ２３に螺旋状の溝が形成されたリードスクリュー２５を取付け、リードスクリュー２５の溝にレンズホルダ２４を挿入して可動レンズ２２を支持する。ステッピングモータ２３は、ビームエキスパンダ駆動回路２７により駆動される。このモータ２３は、例えば１０μｍ／ステップ（駆動周波数１０００ｐｐｓ（パルス／ステップ））の高分解能を有し、駆動パルス数にて所定量の移動を実現する。また位置センサ２６を設けて、移動時の基点となる基準位置（Ｒｅｚｅｒｏ点）を検出する。

マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）１９は、スピンドルモータ駆動回路３、スレッド送り駆動回路１８、レーザ駆動回路１１、信号処理回路１２、レンズアクチュエータ駆動回路１３、ビームエキスパンダ駆動回路２７に制御信号を送り、各部の動作を制御する。

本実施例の光ディスク装置は、ビームエキスパンダ用ステッピングモータ２３に噛み込みが発生すると、マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）１９からの制御信号により、ビームエキスパンダ駆動回路２７はステッピングモータ２３への駆動電流を上げトルク力を増加させて駆動することで、噛み込み状態から脱出する。駆動電流の増加は、噛み込み検出したときのみに実施し、噛み込み状態から脱出した場合は通常動作時の駆動電流に戻す。

図２は、ビームエキスパンダのモータ駆動方式の一例を示す図である。ここにビームエキスパンダ用ステッピングモータ２３は、Ａ相／Ｂ相で駆動する２相駆動方式とする。マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）１９はビームエキスパンダ駆動回路（ドライバ）２７へＡ相／Ｂ相制御信号を出力する。Ａ相／Ｂ相の電圧がＲＥＦ電圧に対して高いか低いかでモータの回転方向を制御し、またそのパルス周波数で回転速度を制御する。一方、駆動電流制御信号により、エキスパンダドライバ２７内のパスを変更して出力インピーダンスを変え、モータ駆動電流Ａ／Ｂを制御する。モータへの電力は、エキスパンダ用電源２８から供給される。これ以外の電流切替法として、たとえば電圧切替やＰＷＭ（パルス幅変調）などの方式も可能である。

図３は、ビームエキスパンダ２０の可動レンズ２２の移動を説明する図である。光ディスクがＢＤの場合、可動レンズ２２の移動範囲は約２６００μｍであり、両端は可動限界端（壁面）３１，３２となっている。移動範囲の中に、基準位置としてＲｅｚｅｒｏ点３０を設けている。Ｒｅｚｅｒｏ点は、位置センサ（例えばフォトインタラプタ）２６による検出信号（Ｓｅｎｓｅ信号）の極性変化点（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）として定める。これは、装置が起動した段階では、ビームエキスパンダ内の可動レンズ２２の位置を知ることができないからである。よって、可動レンズの位置決めは、まずＳｅｎｓｅ信号によりＲｅｚｅｒｏ点３０を探してから（Ｒｅｚｅｒｏ処理と呼ぶ）、可動レンズを所望の位置まで所定の距離を移動させる。

ここでは、可動限界端３１からＲｅｚｅｒｏ点３０までの領域３３ではＳｅｎｓｅ信号の極性がＨｉｇｈであり、可動限界端３２からＲｅｚｅｒｏ点３０までの領域３４ではＳｅｎｓｅ信号の極性がＬｏｗとなる。但し、Ｓｅｎｓｅ信号の変化は移動方向によりヒステリシスが存在するので、例えば、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに反転する位置をもってＲｅｚｅｒｏ点とする。ＢＤの各記録層に対する可動レンズ位置は、Ｒｅｚｅｒｏ点３０を基準に、Ｌ０層が約＋１０１０μｍ、Ｌ１層が約＋１９０μｍの距離にある。Ｒｅｚｅｒｏ処理後、可動レンズをＬ０層またはＬ１層に対応する距離だけ移動させる。

ステッピングモータ２３の噛み込み現象は、可動レンズが符号２２’で示すように可動限界端３１または３２に押し付けられて復帰できない場合に発生する。この状態では、上記したＲｅｚｅｒｏ処理を行ってもＲｅｚｅｒｏ点３０を探すことができない。本実施例では、噛み込み状態にある可動レンズを、モータ駆動電流を増加させることでＲｅｚｅｒｏ点３０方向へ移動させるものである。

以下、噛み込み状態からの脱出処理（リカバリー処理）について説明する。
図４は、本実施例における噛み込みリカバリー処理を示すフローチャートである。以下の一連の処理は、マイクロプロセッサ１９からの指令により、ビームエキスパンダ駆動回路２７はステッピングモータ２３を駆動して、ビームエキスパンダ内の可動レンズ２２を移動させる。

光ディスク装置が起動すると（Ｓ４００）、ビームエキスパンダ内の可動レンズ２２の基準位置探索処理（Ｒｅｚｅｒｏ処理）を行う（Ｓ４０１）。Ｒｅｚｅｒｏ処理については図５で詳細に説明する。Ｒｅｚｅｒｏ処理の結果、基準位置（Ｒｅｚｅｒｏ点）を検出できたか否かにより、ステッピングモータ２３に噛み込みが発生したかどうかを判定する（Ｓ４０２）。Ｒｅｚｅｒｏ処理が正常であれば処理を終了する（Ｓ４１４）。Ｒｅｚｅｒｏ処理がエラー終了であれば噛み込みが発生したと判定し（Ｓ４０２でＹｅｓ）、Ｓ４０３以降のリカバリー処理に進む。リカバリー処理は（１）と（２）の２段階で行う。

まずリカバリー処理（１）として、ビームエキスパンダ駆動回路２７はステッピングモータ２３に対する駆動周波数を下げ、モータ速度を減速して設定する（Ｓ４０３）。これにより、モータのトルクが増大する。そして、Ｓｅｎｓｅ信号の極性が現在の極性とは逆極性になる方向へモータを駆動させる（Ｓ４０４）。すなわち図３で、可動レンズ２２が可動限界端３１にあれば極性がＨｉｇｈからＬｏｗへ、可動限界端３２にあればＬｏｗからＨｉｇｈへ、いずれも可動限界端３１，３２から離れる方向へ駆動させる。モータを駆動させた結果、Ｓｅｎｓｅ信号の極性が反転したかどうか判定する（Ｓ４０５）。極性が反転すれば（Ｓ４０５でＹｅｓ）、可動レンズがＲｅｚｅｒｏ点を通過してモータが噛み込み状態から脱出できたことになる。その場合はＳ４１１へ進む。極性が反転しなければ（Ｓ４０５でＮｏ）、所定回数（閾値）だけリトライする（Ｓ４０６）。このリトライ回数の閾値は例えば５回とし、５回の移動で可動レンズの全移動範囲をカバーできるようにする。所定回数リトライしても極性が反転しなければ、Ｓ４０７へ進みリカバリー処理（２）を行う。

次にリカバリー処理（２）として、ビームエキスパンダ駆動回路２７はステッピングモータ２３に対する駆動電流を増加させて設定する（Ｓ４０７）。これにより、モータのトルクがさらに増大する。そして、Ｓｅｎｓｅ信号の極性が現在の極性とは逆極性になる方向へモータを駆動させる（Ｓ４０８）。モータを駆動させた結果、Ｓｅｎｓｅ信号の極性が反転したかどうか判定する（Ｓ４０９）。極性が反転すれば（Ｓ４０９でＹｅｓ）、可動レンズが噛み込み状態から脱出できたことになる。その場合はＳ４１１へ進む。極性が反転しなければ（Ｓ４０９でＮｏ）、所定回数（閾値）だけリトライする（Ｓ４１０）。リトライしても極性が反転しなければ、エラーと判定して終了する（Ｓ４１５）。

リカバリー処理（１）または（２）で噛み込み状態から脱出できた場合は、モータの速度と電流を通常の設定に戻す（Ｓ４１１）。そして、再度Ｒｅｚｅｒｏ処理を行い（Ｓ４１２）、噛み込みが発生したかどうかを判定する（Ｓ４１３）。噛み込みが発生しなければ処理を終了する（Ｓ４１４）。噛み込みが発生すればエラーと判定して処理を終了する（Ｓ４１５）。

リカバリー処理（１）はモータ速度の減速処理であるが、これだけでは噛み込みから脱出できない場合がある。本実施例では、さらにリカバリー処理（２）としてモータ電流を増加する処理を追加することにより、モータのトルクをさらに増加させて、噛み込みから確実に脱出することができる。

なお、リカバリー処理（２）の駆動電流の増加は、噛み込み状態が発生したときのみに実施し、噛み込み状態から脱出した後では直ちに通常動作時の駆動電流に戻す。これより、駆動電流増加に伴う発熱を最小限にとどめ、ビームエキスパンダが熱的損傷を受けるのを防止することができる。

図５は、本実施例における基準位置探索処理（Ｒｅｚｅｒｏ処理）の詳細を示すフローチャートである。この処理は、図４のＳ４０１とＳ４１２のステップで実行する。ステッピングモータの速度と電流は通常の条件で駆動する。

Ｒｅｚｅｒｏ処理を開始すると（Ｓ５００）、Ｓｅｎｓｅ信号の現在の極性を判定する（Ｓ５０１）。極性がＨｉｇｈであれば、可動レンズは図３の領域３３内に位置し、極性がＬｏｗであれば、領域３４内に位置する。極性がＬｏｗであれば、Ｓ５０５へ進む。

Ｓ５０１で極性がＨｉｇｈであれば、可動レンズを極性がＬｏｗとなる領域３４へ向かって移動させる（Ｓ５０２）。そして、極性がＬｏｗに反転するかどうか判定する（Ｓ５０４）。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば（Ｓ５０３でＹｅｓ）噛み込み発生と判定しエラー終了とする（Ｓ５１２）。時間内に極性がＬｏｗに反転すれば（Ｓ５０４でＹｅｓ）、Ｓ５０５へ進む。

Ｓ５０５では、現在の極性はＬｏｗであり、可動レンズを極性がＨｉｇｈとなる領域３３へ向かって移動させる。そして、極性がＨｉｇｈに反転するかどうか判定する（Ｓ５０７）。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば（Ｓ５０６でＹｅｓ）噛み込み発生と判定しエラー終了とする（Ｓ５１２）。時間内にＨｉｇｈに反転すれば（Ｓ５０７でＹｅｓ）、Ｓ５０８へ進む。

Ｓ５０８では、現在の極性はＨｉｇｈであり、可動レンズを極性がＬｏｗとなる領域３４へ向かって移動させる。そして、極性がＬｏｗに反転するかどうか判定する（Ｓ５１０）。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば（Ｓ５０９でＹｅｓ）噛み込み発生と判定しエラー終了とする（Ｓ５１２）。時間内にＬｏｗに反転すれば（Ｓ５１０でＹｅｓ）、正常終了とする（Ｓ５１１）。Ｓ５１０にて極性がＨｉｇｈからＬｏｗへ反転した位置が基準位置（Ｒｅｚｅｒｏ点）となる。

本実施例のＲｅｚｅｒｏ処理では、基準位置（Ｒｅｚｅｒｏ点）を探索するために、可動レンズの移動方向を切り替えながら極性反転位置を繰り返して求める（ポーリング処理）。そして最終的に極性がＨｉｇｈからＬｏｗへ反転する位置を求めることで、位置センサのヒステリシス現象を回避し、初期位置がどこにあっても安定して正確なＲｅｚｅｒｏ点を決定することができる。また、このＲｅｚｅｒｏ点を検出できないときはステッピングモータの噛み込み発生と判断することで、リカバリー処理と互いに連携を取った制御が可能となる。

本発明による光ディスク装置の一実施例を示す構成図。 ビームエキスパンダのモータ駆動方式の一例を示す図。 ビームエキスパンダの可動レンズ２２の移動を説明する図。 噛み込みリカバリー処理を示すフローチャート。 基準位置探索処理（Ｒｅｚｅｒｏ処理）を示すフローチャート。

符号の説明

１…光ディスク、
２…スピンドルモータ、
４…光ピックアップ、
５…半導体レーザ光源、
８…対物レンズ（フォーカスレンズ）、
１２…信号処理回路、
１５…スレッドモータ、
１９…マイクロプロセッサ（ＤＳＰ）、
２０…ビームエキスパンダ、
２１…固定レンズ、
２２…可動レンズ、
２３…ビームエキスパンダ用ステッピングモータ、
２４…レンズホルダ、
２５…リードスクリュー、
２６…位置センサ、
２７…ビームエキスパンダ駆動回路。

Claims (6)

1. 光ディスクに照射するレーザビームの球面収差を補正するビームエキスパンダを有する光ディスク装置において、
   上記ビームエキスパンダの可動レンズを光軸方向に移動させるステッピングモータと、
   該ステッピングモータを駆動するビームエキスパンダ駆動回路と、
   上記可動レンズの光軸方向の位置を検出する位置センサと、
   上記ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロプロセッサとを備え、
   該マイクロプロセッサは、上記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、上記ビームエキスパンダ駆動回路に対し上記ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御することを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１記載の光ディスク装置において、
   前記マイクロプロセッサは、前記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、さらに、前記ビームエキスパンダ駆動回路に対し前記ステッピングモータへの駆動周波数を通常動作の駆動周波数よりも下げるように制御することを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項１または２に記載の光ディスク装置において、
   前記マイクロプロセッサは、前記ステッピングモータに噛み込み状態から脱出したとき、前記ビームエキスパンダ駆動回路に対し前記ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流に戻すように制御することを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項１または２に記載の光ディスク装置において、
   前記位置センサは、前記可動レンズが予め定めた基準位置を通過するときに検出信号の極性が反転するものであって、
   前記マイクロプロセッサは、前記位置センサからの検出信号を評価し、前記可動レンズを前記基準位置側へ移動させても検出信号の極性が反転しないとき、前記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定することを特徴とする光ディスク装置。
5. 光ピックアップ内の可動レンズをステッピングモータにより駆動する光ディスク装置の制御方法において、
   上記可動レンズを予め定めた基準位置側へ駆動し、
   該可動レンズの位置を検出する位置センサからの検出信号を評価し、
   該検出信号の極性が反転しないとき上記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定し、
   上記ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御することを特徴とする光ディスク装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の光ディスク装置の制御方法において、
   さらに、前記ステッピングモータへの駆動周波数を通常動作の駆動周波数よりも下げるように制御することを特徴とする光ディスク装置の制御方法。

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