JP2009266311A - 光ディスク装置及び光ディスク装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の姿勢が変更されても正確にサーボ制御することが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。
【解決手段】光ディスク装置１００は、レーザ光を光ディスク１に照射し、光ディスク１から反射光を検出してメインプッシュプル信号を生成するピックアップ３と、第１の状態のメインプッシュプル信号と、第１の状態とは異なる第２の状態のメインプッシュプル信号とに基づきトラッキング駆動号生成するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）６と、ＤＳＰ６が生成したトラッキング駆動信号に基づきピックアップ３のアクチュエータを駆動するモータドライバ７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は収束した光スポットを用いて光ディスクに信号を記録又は再生する光ディスク装置に関するものである。

光ディスク装置は光ディスクに設けられた情報トラックに光スポットを照射して情報の記録再生をする。光ディスク装置では、光ディスク面に光スポットを照射する際、情報トラックと光スポットのずれを出来る限り小さくするためのトラッキング制御等が行われる。

図１１は従来の光ディスク装置における、光ヘッド部２００から成る光スポット照射手段の構成を示す図である。図１１において半導体レーザ１０１から出た光はレンズ１０２で平行光とされる。そして、光はビームスプリッタ１０３、対物レンズ１０４を介して光ディスク１０５の情報トラック１０６に集光される。光ディスク１０５からの反射光は対物レンズ１０４、ビームスプリッタ１０３を介して受光素子１１１に入る。受光素子１１１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）で構成されている。トラック移動手段であるトラッキングアクチュエータ１２４は、情報トラックに垂直方向に光スポットを移動させる。受光素子１１１の出力をトラッキングアクチュエータ１２４にフィードバックすることで、情報トラック１０６を光スポットが追従するように制御することができる。光ピックアップでは、通常、図１２（ａ）に示すように受光素子１１１の中央部あるいは受光素子の範囲内に光ディスクからの反射光のビームスポット１１２が集光するように構成されている。

一方、近年では、光ディスク装置は大容量化に伴い、より高密度化の傾向にあり、トラックピッチも狭くなってきている。また、装置の小型化のため、受光素子１１１なども、より小型化が求められている。さらに、光ディスク装置が搭載されるコンピュータなどの電子機器も縦置き、横置き等の様々な設置が可能なタイプが主流となっている。そのため、図１２（ｂ）に示すように、光ディスクが水平（図面左右方向）に置かれた状態（以下、横置きという。）では、受光素子１１１に正常に集光されていても、光ディスク装置の設置向きを変えることにより、正常に集光されない場合がある。これは、対物レンズ自身の重さの影響で対物レンズの位置が偏ることにより、光ビームスポットの位置が変わるためである（図１２（ｃ））。

このような、受光素子に対するビームスポットの位置ずれに対応する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の技術では、受光素子に対するビームスポットがずれた場合に受光素子の出力信号を補正する技術が開示されている。
特開平１０−２１５６１号公報

従来、ハーフハイトサイズや、１２．７ｍｍ厚のノート用光ドライブで使用しているピックアップは、図１２（ａ）に示すように、要求される光学性能に対してレンズや受光素子のサイズを十分に大きくすることができる。そのため、ドライブを縦置き姿勢にして、レンズが自らの重さによって偏った場合にも、光学的特性マージンが十分に確保できていた。

しかしながら、ドライブの薄型化に伴い、ピックアップ構成部品である対物レンズ、受光素子等も小さくなる。受光素子が受けるビームスポットは、従来のハーフハイトドライブと変わらないので部品の小型化により光学特性マージンが狭められてしまう。また、レンズと受光素子の位置関係は、ドライブが横置の状態で最適となるよう調整されている。この状況でドライブを縦置きにすると、図１２（ｃ）に示すように、レンズが自らの重さによって偏ることにより光学的特性マージンがなくなってしまう。その影響でディスク偏心等に対するトラッキングサーボの追従性に悪影響が発生してしまう。これは従来の光ディスク装置が、姿勢変化によるレンズの偏りに対してなんら対策が講じられていないからである。

上記特許文献１に記載の技術においては、レンズの自らの重さによりビームスポットが偏った状態でトラッキングサーボ制御をさせたときに、受光素子からビームスポットがはみ出すことになる信号欠落状態をあらかじめ学習させておく。そして、通常制御時にはその学習値を使用して信号補正を行っている。したがって、補正内容と実際のサーボ状態に何らかの不一致が生じた場合に、サーボ制御が破綻してしまう危険性がある。

本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を照射して信号を記録再生する光ディスク装置において、レーザ光を上記光ディスクに照射し、該光ディスクから反射光を検出してメインプッシュプル信号を生成するピックアップと、第１の状態の前記メインプッシュプル信号と、前記第１の状態とは異なる第２の状態の前記メインプッシュプル信号とに基づきトラッキング駆動号生成する制御回路と、前記該制御回路が生成したトラッキング駆動信号に基づき上記ピックアップのアクチュエータを駆動するモータドライバとを有するものである。

本発明に係る光ディスク装置の制御方法は、光ディスクにレーザ光を照射して信号を記録再生する光ディスク装置の制御方法において、レーザ光を上記光ディスクに照射し、該光ディスクから反射光を検出してメインプッシュプル信号を生成し、第１の状態の前記メインプッシュプル信号と、前記第１の状態とは異なる第２の状態の前記メインプッシュプル信号とに基づきトラッキングエラー信号生成し、前記生成したトラッキングエラー信号に基づき上記ピックアップのアクチュエータを駆動するものである。

本発明によれば、装置の姿勢が変更されても正確にサーボ制御することが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ができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる光ディスク装置を示すブロック図である。光ディスク装置１００は、光ディスク１、スピンドルモータ２、ピックアップ３、ステッピングモータ４、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）５、制御回路としてのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）６、モータドライバ７、ローティングモータ８、及びインタフェース９を有する。

スピンドルモータ２は、装着された光ディスク１を回転させる。ピックアップ３は、半導体レーザで発生したレーザ光を光ディスク１の記録面に照射し、データ信号を記録または再生する。ピックアップ３は、ステッピングモータ４により、光ディスク１上の所望のトラック位置に移動する。モータドライバ７は、スピンドルモータ２に回転駆動信号を供給し、ピックアップ３内のレンズアクチュエータに対しトラッキングとフォーカシングの駆動信号を供給する。ＡＦＥ５は、ピックアップ３に対して記録データ信号を供給する。また、ＡＦＥ５は、ピックアップ３から再生した信号を処理する。さらに、ピックアップ３は、光ディスク１からの反射光信号から後述するプッシュプル信号を生成する。ＡＦＥ５はプッシュプル信号からトラッキングエラー信号（ＴＥ）やフォーカシングエラー信号（ＦＥ）を生成する。

ＤＳＰ６はトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号に基づき、モータドライバ７に駆動信号（ＴＲＤ、ＦＯＤ）を供給する。これにより、トラッキング及びフォーカシングの制御や、光ディスク１の回転を制御する。光ディスク１にて記録再生されるデータは、ＤＳＰ６からインタフェース９を介して、外部のホスト装置（図示せず）に転送される。

図２は、ＡＦＥ５及びＤＳＰ６を示す図である。図３は、ＡＦＥ５の内部においてメインプッシュプル信号（ＭＰＰ信号）、サブプッシュプル信号（ＳＰＰ信号）からＴＥ信号を生成する仕組みを示す図である。ＡＦＥ５は、トラッキングエラー信号生成部（ＴＥ信号生成部）１１、増幅部１２、可変乗算部１３を有する。

ＡＥＦ５には、ピックアップ３で検出したＡ〜Ｈの信号が入力される。図３に示すように、本実施の形態にかかる光ディスク装置１００は、トラッキング制御を差動プッシュプル方式（ＤＰＰ方式）により行う。ピックアップ３は目的のトラックからの反射光を検出する。ＡＦＥ５は、当該反射光からＭＰＰ信号及びＳＰＰ信号を生成する。ＭＰＰ信号は、メインビーム受光部（４分割検出器）で検出した４信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）から、ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の演算により求めることができる。また、ＳＰＰ信号は、メインビーム受光部の隣接トラックの前後方向に配置した２個のサブビーム受光部（２分割検出器）で検出した４信号（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）から、ＳＰＰ＝（Ｅ＋Ｈ）−（Ｆ＋Ｇ）の演算により求めることができる。ここで、受光素子からは、Ａ〜Ｈの信号がそのままＡＦＥ５へ供給され、ＭＰＰ信号、ＳＰＰ信号はＡＦＥ５内で生成される。

そして、ＴＥ信号生成部１１は、可変乗算部１３によりＳＰＰ信号に係数ｋ（可変）を乗じた値を、ＭＰＰ信号から減算してＴＥ信号を生成する。すなわち、下記式（１）を計算する。
ＴＥ＝ＭＰＰ−ｋ・ＳＰＰ ・・・（１）
ＴＥ信号は、増幅部１２でさらに増幅され、ＤＳＰ６へ送られる。

ＤＳＰ６は、補償部２１、比較部２２、パルス幅モニタ２３、ｋ値演算部２４を有する。このＤＳＰ６は、ＴＥ信号を補償部２１で振幅と位相を補償してトラッキング駆動信号（ＴＲＤ信号）を生成する。ＴＲＤ信号はモータドライバ７に送られ、アクチュエータ１０を動作させてトラッキング制御を行う。その際、ＴＥ信号について比較部２２にて基準レベルＶｒｅｆと比較し、トラックゼロクロス信号（ＴＺＣ信号）を生成する。ＴＺＣ信号は、ＴＥ信号をＶｒｅｆレベルにてスライスして２値信号のパルス波形に整形したものである。ＴＺＣ信号の生成は、例えばディスク１回転期間を単位とする。ここで、１８極ＳＦＧ（Spindle Frequency Generator）モータドライバの場合、ディスク１回転あたり、１８発のパルスが出力される。ＴＺＣ信号について、パルス幅モニタ２３にて、Ｈｉ期間とＬｏ期間の比（デューティ比Ｄｕ）を測定する。測定したデューティ比Ｄｕに基づき、ｋ値演算部２４は可変乗算部１３で使用するｋ値を決定し、可変乗算部１３に設定する。

ここでは、ＴＺＣ信号のデューティ比Ｄｕが５０：５０となるようにｋ値を最適に設定することで、ＴＥ信号に含まれるオフセットを除去する。なお、上記ｋ値演算部２４は最適なｋ値を導出するために、ｋ値を段階的に変化させてデューティ比Ｄｕが５０：５０となる条件を決定するのが好ましい。また、オフセットはサーボ外れに至らない範囲であれば許容できる。よって、オフセットに許容値を与え、それに応じて目標とするデューティ比Ｄｕ５０：５０に許容幅を持たせてもよい。

ここで、本実施の形態においては、たとえば補償部２１においてＴＥ信号にオフセットを加算してレンズ位置を補正したＴＲＤ信号（トラッキング駆動信号）を生成する。なお、この補償部２１は、ＴＥ信号生成部１１の後段であってモータドライブ７の前段であれば、いずれの位置にあってもよい。図４は、補償部２１を示す図である。補償部２１は、高域保障計算部３１、低域保障計算部３２、加算器３３、３４を有する。高域保障計算部３１は、高帯域成分の振幅を調整したり、所定の周波数以上の信号をカットしたり、増幅したりして、高帯域成分の補償計算を実施する。低域保障計算部３２は、低帯域成分の振幅を調整したり、所定の周波数以下の信号をカットしたり、増幅したりして、低帯域成分の補償計算を行う。加算器３３で両者を加算し、加算器３４で、オフセットを加算する。本実施の形態においては、横置き時のレンズ位置に基づき加算するオフセット量を調整するため、ビームスポットが受光素子からはみ出しているような場合であっても、正確にレンズ位置を補正することができる。

以下、このレンズ位置補正方法について説明する。図５は、Ｐｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベル取得機能を説明する図、図６は、ＴＥ信号とＰｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベルを説明する図である。一般的な光ディスク装置においては、ＴＥ信号（ＭＰＰ−ｋ・ＳＰＰ）のオフセット補正を行う。そのため、ＤＳＰ６は、図５に示すようなＴＥ信号のＰｅａｋレベル、Ｂｏｔｔｏｍレベルを取得する機能を有する。このピーク・ボトムレベル検出器においては、図５に示すように、Ｐｅａｋホールド回路は、ＴＥ信号が入力されるとそのＭＰＰ成分（以下、単にＴＥ（ＭＰＰ）と略す。）Ｐｅａｋレベルを保持する。Ｂｏｔｔｏｍホールド回路は、ＴＥ信号が入力されるとそのＴＥ（ＭＰＰ）のＢｏｔｔｏｍレベルを保持する。図６に示すように、プラス側をＰｅａｋレベル、マイナス側をＢｏｔｔｏｍレベルとすることができる。本実施の形態においては、このＰｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベル取得機能を使用し、オフセットレベル（補正量）を取得する。

図１０は、オフセット量取得方法を示すフローチャートである。レンズオフセット量ΔＭは以下の手順で求める。先ず、上述のＰｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベル取得機能におけるピークホールド回路からＴＥ信号のピークレベルＬ１を読み出す（ステップＳ２１）。次に、ボトムホールド回路のボトムレベルＬ２を読み出す（ステップＳ２２）、次に、
ＭＰＰ信号中心レベル＝（ピークレベルＬ１−ボトムレベルＬ２）／２
を求める（ステップＳ２３）。

図７は、工程学習時と通常動作時におけるオフセットレベル取得方法を説明する図である。例えば、通常動作時に縦置きで使用する場合、横置き時のＭＰＰオフセット量と、縦置き時のＭＰＰオフセットレベルをそれぞれ取得する。ここで、横置き時のオフセットレベルは、後述するように工程学習時に取得し、図示せぬ不揮発性メモリに保存しておく。図７（ａ）に示すビームスポットＢ１が、横置き時のビームスポット位置であり、本実施の形態においては、レンジ位置補正後のビームスポット位置である。一方、縦置き時のビームスポットＢ２は、受光素子５１からはみ出しているものとする。図７（ｂ）に示すように、横置き時のＭＰＰオフセットレベルを保持することにより、横置き時のＭＰＰオフセットと、縦置き時のＭＰＰオフセットの差分ΔＭを求めることができる。このΔＭを求め、上述の補償部においてＴＲ（ＭＰＰ）にオフセットとして加算することで、ＴＲＤ信号へのオフセット量を調整する。このことにより、レンズ位置を横置き時と同一の位置にすることができる。

以下、図８を用いてレンズ補正位置方法について更に詳細に説明する。図８は、工程学習時のオフセット量取得方法を示すフローチャートである。図８に示すように、工程学習においては、先ず、ドライブを横置き状態に設置する（ステップＳ１）。そして、スピンドルを一定速度で回転させる（ステップＳ２）。次いでフォーカスサーボをＯＮにする（ステップＳ３）。ＴＥ信号は、プッシュプル法で生成する。メインビーム側のみで生成されるＴＥ（ＭＰＰ）の中心レベルを測定する（ステップＳ４）。これを横置き時のレンズ位置Ｖ１として不揮発性メモリに保存する（ステップＳ５）。

次に、図９を用いて、通常動作時のレンズ位置補正方法について説明する。図９は、通常動作時のレンズ位置補正方法を示すフローチャートである。本実施の形態にかかるレンズ位置補正処理は、たとえばドライバがＯＮされるタイミングで実行されるものである。先ず、スピンドルを一定速度で回転させ、フォーカスサーボをＯＮする（ステップＳ１１、Ｓ１２）。そして、ＴＥ信号は、上述と同様、プッシュプル法で生成する。メインビーム側のみで生成されるＴＥ（ＭＰＰ）の中心レベルＶ２を測定する（ステップＳ１３）。次に、工程学習で取得した横置き時のレンズ位置Ｖ１と、現在の中心レベルＶ２との差分ΔＭをレンズシフト量として算出する。すなわち、測定結果（現在のレンズ位置）と基準レンズ位置の差分を比較する（ステップＳ１４）。そして、この差分が判定閾値以下であるか判定する（ステップＳ１５）。判定閾値以上であれば、差分が０に近づくようにＴＲＤ信号にオフセットを加算し、レンズ位置を移動させる（ステップＳ１６）。

本実施の形態においては、横置き時のＴＥ（ＭＰＰ）の中心レベルを記憶しておき、これを使用してＴＲＤ信号を補正することにより、たとえ、ドライブを縦置きにし、レンズが自らの重さによって偏ってもレンズ位置を正確に補正することができる。このため、レンズが受光素子からはみ出すことがないので、ディスク偏心等に対するトラッキングサーボの追従性に影響を与えない。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。

一般的な光ディスク装置を示すブロック図である。 図１に示す光ディスク装置のＡＦＥ及びＤＳＰを示す図である。 ＡＦＥの内部にあるＭＰＰ信号、ＳＰＰ信号及びＴＥ信号の生成系を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる光ディスク装置における補償部を示す図である。 Ｐｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベル取得機能を説明する図である。 ＴＥ信号とＰｅａｋ／Ｂｏｔｔｏｍレベルを説明する図である。 オフセットレベル取得方法を説明する図である。 本発明の実施の形態における工程学習時のオフセット量取得方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における通常動作時のレンズ位置補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるオフセット量取得方法を示すフローチャートである。 従来の光ディスク装置における光ピックアップの一部の構成を示す図である。 受光素子とビームスポットを示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ スピンドルモータ
３ ピックアップ
４ ステッピングモータ
７ モータドライバ
８ ローティングモータ
９ インタフェース
１１ ＴＥ信号生成部
１２ 増幅部
１３ 可変乗算部
２１ 補償部
２２ 比較部
２３ パルス幅モニタ
２４ ｋ値演算部
３１ 高域保障計算部
３２ 低域保障計算部
３３、３４ 加算器
５１ 受光素子
１００ 光ディスク装置

Claims (10)

1. 光ディスクにレーザ光を照射して信号を記録再生する光ディスク装置において、
   レーザ光を上記光ディスクに照射し、該光ディスクから反射光を検出してメインプッシュプル信号を生成するピックアップと、
   第１の状態における前記メインプッシュプル信号と、前記第１の状態とは異なる第２の状態における前記メインプッシュプル信号とに基づきトラッキング駆動号生成する制御回路と、
   前記トラッキング駆動信号に基づき前記ピックアップのアクチュエータを駆動するモータドライバとを有する光ディスク装置。
2. 前記第１の状態は、ディスクが略水平になるように装置を置いた状態である
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記第２の状態は、ディスクが略垂直になるように装置を置いた状態である
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 前記第１の状態の前記メインプッシュプル信号として、横置き状態での前記メインプッシュプル信号の中心レベルを記憶する記憶部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ディスク装置。
5. 前記制御回路は、通常動作時において、現在のメインプッシュプル信号の中心レベルが前記第１の状態の前記メインプッシュプル信号の中心レベルとなるよう前記トラッキング駆動信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光ディスク装置。
6. 光ディスクにレーザ光を照射して信号を記録再生する光ディスク装置の制御方法において、
   レーザ光を上記光ディスクに照射し、該光ディスクから反射光を検出してメインプッシュプル信号を生成し、
   第１の状態における前記メインプッシュプル信号と、前記第１の状態とは異なる第２の状態における前記メインプッシュプル信号とに基づきトラッキングエラー信号生成し、
   前記トラッキングエラー信号に基づき前記ピックアップのアクチュエータを駆動する光ディスク装置の制御方法。
7. 前記第１の状態は、ディスクが水平になるように装置を置いた状態である
   ことを特徴とする請求項６記載の光ディスク装置の制御方法。
8. 前記第２の状態は、ディスクが略垂直になるように装置を置いた状態である
   ことを特徴とする請求項６記載の光ディスク装置の制御方法。
9. 前記第１の状態の前記メインプッシュプル信号として、横置き状態での前記メインプッシュプル信号の中心レベルを記憶する記憶部を有する
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の光ディスク装置の制御方法。
10. 通常動作時において、現在のメインプッシュプル信号の中心レベルが前記第１の状態の前記メインプッシュプル信号の中心レベルとなるよう前記トラッキング駆動信号を生成する
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項記載の光ディスク装置の制御方法。

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