JP2010003344A - 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の発熱を抑えつつアクセス時間を短縮させる光ディスク装置を提供すること。
【解決手段】マイクロコンピュータ２１は、ビームエキスパンダ２３の可動レンズ２２ｂを移動するステッピングモータ２４の動作時間と休止時間を管理して、直前の休止時間の長さに応じてそれに続くステッピングモータ２４の連続駆動回数を許容回数以下に制限する。そして、休止時間の長さが閾値よりも短いとき、またはステッピングモータの連続駆動回数が許容回数に達したとき、所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させる。あるいは、ステッピングモータの動作時間と休止時間からその累積動作時間を算出し、累積動作時間が閾値を超えたら所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させる。
【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ビームエキスパンダの制御方法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移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を駆動させる際、当然ながらモータ部から発熱があり、周囲温度を上昇させることになる。特に光ピックアップの動作性能に影響しないよう、温度上昇を許容温度以下に抑える必要がある。

ビームエキスパンダを動作させる際、ステッピングモータからの発熱を抑えるためには、モータ駆動電流を下げることや、モータ駆動時間を短くすることが有効である。あるいは、温度変動に対するビームエキスパンダの動作を安定させるため、周囲温度に応じて収差補正動作を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１８５４９８号公報

ステッピングモータからの発熱を抑えるために、モータ駆動電流を下げることや、モータ駆動時間を短くすることは有効であるが、その分、駆動トルクやアクセス性能が低下してしまう。例えば、モータを一度駆動した後、次の駆動を行うまで毎回所定の時間待機させる方法がある。ＢＤ２層ディスク媒体では、層間ジャンプが繰返し必要とされるが、ジャンプ動作毎に毎回待機時間を設けると、アクセスが大幅に遅れて装置の性能を低下させる要因となる。よって、モータの発熱を抑えるために、アクセス時間を短縮することは困難とされてきた。前記特許文献１においても、アクセス時間の短縮については言及されていない。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、ビームエキスパンダの発熱を抑えつつアクセス時間を短縮させる光ディスク装置およびその制御方法を提供することである。

本発明による光ディスク装置は、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、ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロコンピュータとを備え、マイクロコンピュータはステッピングモータの動作時間と休止時間を管理して、直前の休止時間の長さに応じてそれに続くステッピングモータの連続駆動回数を許容回数以下に制限する。さらにマイクロコンピュータは、休止時間の長さが閾値よりも短いとき、あるいはステッピングモータの連続駆動回数が許容回数に達したとき、所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させる。

本発明による光ディスク装置は、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、ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロコンピュータとを備え、マイクロコンピュータはステッピングモータの動作時間と休止時間からその累積動作時間を算出し、累積動作時間が閾値を超えたら所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させる。ここにマイクロコンピュータは、ステッピングモータの動作時間を加算し休止時間を減算することでその累積動作時間を算出し、累積動作時間が閾値を超えたら待機時間を置くとともに累積動作時間の値をリセットする。

本発明による光ディスク装置の制御方法は、ステッピングモータを駆動し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プと、ステッピングモータの動作時間と休止時間をそれぞれ計測するステップと、直前の休止時間の長さに応じてそれに続くステッピングモータの連続駆動回数を許容回数以下に制限するステップとを備える。

本発明による光ディスク装置の制御方法は、ステッピングモータを駆動し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プと、ステッピングモータの動作時間と休止時間からその累積動作時間を算出するステップと、累積動作時間が閾値を超えたら所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させるステップとを備える。

本発明によれば、ビームエキスパンダの発熱を抑えつつアクセス時間をより短縮できるので、装置性能とユーザの使い勝手が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック構成図である。光ディスク装置１は点線の枠内で示しており、これに光ディスク２を装着する。スピンドルモータ３は、スピンドルモータ駆動回路４から供給される駆動電力によって、光ディスク２を回転する。光ピックアップ５において、半導体レーザ光源６から出射されたレーザビームは、ハーフミラー７とミラー８で反射され、対物レンズ（フォーカスレンズ）９によって微小な光スポットに集光され、光ディスク２に照射される。その際、モニターディテクタ１１は照射するレーザビームの強度を検出し、半導体レーザ駆動回路１２は、照射するレーザビームの強度を一定となるように制御する。

光ディスク２にて反射したレーザビームは、対物レンズ９で再度集光され、ミラー８で反射し、ハーフミラー７を透過して４分割光検出器１０に達する。ハーフミラー７は、厚板のガラス板に反射率５０％の反射膜が蒸着されていて、光軸に対して約４５度傾いて配置されている。よって、４分割光検出器１０に達するレーザビームには非点収差が与えられる。４分割光検出器１０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１３は４分割光検出器１０からの出力信号を受け、フォーカスエラー信号（ＦＥ）、総和検出信号（ＰＥ）、トラッキングエラー信号（ＴＥ）、情報再生信号を生成する。レンズアクチュエータ駆動回路１４は、信号処理回路１３から出力されるＦＥ信号とＴＥ信号を増幅して、レンズアクチュエータ１５内のコイル１６に供給する。コイル１６は、対物レンズ９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。

光ピックアップ５の送り機構は、ステッピングモータ１７に螺旋状の溝が形成されたシャフト１８を取付け、シャフト１８の溝に光ピックアップ５に固定されたピン１９を挿入する。マイクロコンピュータ（以下、マイコン）２１と送り駆動回路２０とによってステッピングモータ１７に取付けられたシャフト１８を回転させ、光ピックアップ５全体をディスク半径方向へ移動させる。

本実施例の装置では、光ピックアップ５はさらにビームエキスパンダ２３を備える。
図２は、ビームエキスパンダのレンズ構成を示す図である。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９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９とは別に、固定レンズ２２ａと可動レンズ２２ｂを組み合わせたビームエキスパンダ２３を設ける。そして可動レンズ２２ｂを移動調整することで、レーザビームをＢＤディスクの記録面に精度良く絞り込み、球面収差を補正する。

図３は、ビームエキスパンダ２３の可動レンズ２２ｂ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２．５ｍｍ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、図示しない位置センサ（例えばフォトインタラプタ）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２２ｂ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２２ｂ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１ｍｍ、Ｌ１層が＋約０．２ｍｍ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。さらに、記録再生動作中は、可動レンズをＬ０層とＬ１層の間を往復するジャンプ動作を行う。

ビームエキスパンダ２３の可動レンズ２２ｂ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２４に螺旋状の溝が形成されたシャフト２８を取付け、シャフト２８の溝にビームエキスパンダ２３（可動レンズ２２ｂ）に固定されたピン２９を挿入する。マイコン２１の制御により、ビームエキスパンダ駆動回路２５はステッピングモータ２４を駆動する。このモータ２４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。

本実施例の光ディスク装置では、マイコン２１はビームエキスパンダ２３（ステッピングモータ２４）の駆動時間（動作時間）と休止時間を管理して、休止時間の長さに応じて可動レンズ２２ｂの移動動作（ジャンプ動作）の連続回数を制限するようにした。すなわち、直前の休止時間が長ければ連続動作を許可し、休止時間が短ければ回数を制限し、あるいは所定時間待機してから次の動作を行うように制御する。これより、ステッピングモータの駆動による発熱を抑えるとともに、発熱が許容される範囲内でのアクセス時間をより短縮させることができる。

図４は、本実施例におけるビームエキスパンダの制御方法を説明する図である。図ではビームエキスパンダ（以下、Ｂｅ−ＥＸと略す）の動作状態をＯＮ、休止状態をＯＦＦで示す。ＯＮ時間は毎回ほぼ一定とする。また、Ｂｅ−ＥＸ駆動（すなわちステッピングモータの発熱）に伴う周囲温度変化を示し、Ｔｍａｘは許容温度である。本実施例では、Ｂｅ−ＥＸに対する駆動要求（ジャンプ要求）を受けたとき、直前の休止時間（ＯＦＦ状態）の長さＳを閾値Ｓｏと比較し、これに続くＢｅ−ＥＸの連続駆動回数を連続許容回数Ｎｍａｘ以下に制限するものである。

（ａ）は休止時間Ｓが長い場合（Ｓ＞Ｓｏ）であり、連続許容回数Ｎｍａｘを複数回とする。このＮｍａｘの値は、Ｂｅ−ＥＸ連続駆動により休止時の温度Ｔ１から許容温度Ｔｍａｘに達するまでの駆動可能回数を予め測定しておき決定する。例えば図のようにＮｍａｘ＝４回とする。その場合、ジャンプ要求が連続４回以下の場合は要求に従い連続動作するが、要求が連続５回以上の場合は４回まで連続動作した後、待機時間Ｗを置いてから５回目以降の動作を行う。この待機時間Ｗは、一旦許容温度Ｔｍａｘに達した後、動作を再開可能な温度まで冷却するのに必要な時間で、数１００ｍｓｅｃに設定する。

（ｂ）は休止時間Ｓが短い場合（Ｓ＜Ｓｏ）であり、連続許容回数Ｎｍａｘを１回とする。これは、動作開始時の温度Ｔ２と許容温度Ｔｍａｘとの差が小さいので、連続動作を禁止している。よって、ジャンプ要求が連続動作であっても、Ｎｍａｘ＝１回ごとの単一動作に分離して待機時間Ｗを置いて行う。さらに、休止期間Ｓが待機時間Ｗよりも短い場合（Ｓ＜Ｗ）は、待機時間Ｗが経過してから動作を行うようにする。

上記説明では休止時間Ｓの閾値Ｓｏを１個定めて場合分けしたが、閾値Ｓｏを複数通り設定して休止時間Ｓを細かに区分することもできる。その場合、休止時間Ｓの長さにより連続許容回数Ｎｍａｘは複数通り設定されることになり、より緻密な制御が可能になる。

本実施例によれば、温度上昇の余裕度に応じてジャンプ動作の連続回数を増加させて設定するので、許容温度内でのアクセス性能をより向上させることができる。

ビームエキスパンダの発熱を抑えるための他の実施例として、ビームエキスパンダの動作時間と休止時間を管理して、累積動作時間に応じて可動レンズの移動動作（ジャンプ動作）を制限する方法を述べる。すなわち累積動作時間を予め設けた閾値と比較し、閾値を超えたら待機時間を置いて次の動作を行うように制御するものである。

図５は、本実施例におけるビームエキスパンダの制御方法を説明する図である。図では、ビームエキスパンダ（Ｂｅ−ＥＸ）の動作期間をＪ１，Ｊ２，・・で示す。累積動作時間を計測するために、マイコン２１には動作カウンタＣａ、静止カウンタＣｓ、及び累積カウンタＣｒを設ける。動作カウンタＣａはＢｅ−ＥＸが動作中（ステッピングモータが駆動中）の時間を積算カウントし、静止カウンタＣｓは静止中（休止中）の時間を積算カウントする。そして累積カウンタＣｒは両者の差を（１）式で計算し、累積動作時間として用いる。ここで両者の差分をとるのは、動作中の加熱作用と静止中の冷却作用を考慮したからである。
Ｃｒ＝ｋａ・Ｃａ−ｋｓ・Ｃｓ （１）
ここにｋａ，ｋｓは、Ｂｅ−ＥＸの駆動デューティ（連続動作の割合）や加熱特性、冷却特性を反映する係数であり、これらを用いることでより正確な制御が可能となる。以下の説明では、簡単のためｋａ＝ｋｓ＝１として説明する。

累積動作時間Ｃｒが増加すると、モータ発熱によりＢｅ−ＥＸの温度が上昇する。閾値Ｃｍａｘは、許容温度Ｔｍａｘに達するまでの累積動作時間であり、予め測定して決定しておく。Ｂｅ−ＥＸ動作中に累積カウンタＣｒが閾値Ｃｍａｘを超えたら、ジャンプ動作を一旦止め、待機時間Ｗを置いてから次のジャンプ動作を開始させる。また、待機処理を行う際には、各カウンタの値を０にリセットする。Ｂｅ−ＥＸの動作を一時休止させることでモータ発熱を抑えることができる。待機時間Ｗは、一旦許容温度Ｔｍａｘに達した後、動作を再開可能な温度まで冷却するのに必要な時間で、数１００ｍｓｅｃに設定する。

図では、Ｒｅｚｅｒｏ処理完了後にカウンタ計測を開始し、ジャンプ動作Ｊ３において累積カウンタＣｒが閾値Ｃｍａｘを超えている。そこで待機時間Ｗを置いて次のジャンプ動作Ｊ４を開始する場合である。

図６は、図５のビームエキスパンダの制御方法をフローチャートで示したものである。以下の一連の処理は、マイコン２１からの指令により進行する。

光ディスクを装着し、起動開始指令を受けると（Ｓ６００）、ビームエキスパンダ（Ｂｅ−ＥＸ）の初期化として基準位置検出するＲｅｚｅｒｏ処理を行う（Ｓ６０１）。この処理は前記図３で示したように、可動レンズ２２ｂを移動させてＳｅｎｓｅ信号の極性（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）が反転するＲｅｓｅｒｏ点３０に位置付ける操作である。Ｒｅｚｅｒｏ処理が完了すると、動作カウンタＣａを０とし、また静止カウンタＣｓのカウントアップを開始する（Ｓ６０２）。そして、Ｂｅ−ＥＸのジャンプ動作指令を待つ（Ｓ６０３）。Ｂｅ−ＥＸのジャンプ動作は、可動レンズをＲｅｓｅｒｏ点３０からＬ０あるいはＬ１位置に移動させ、その後Ｌ０とＬ１の間で移動させる操作である。

ジャンプ要求を受けると（Ｓ６０３でＹｅｓ）、現在の累積動作時間を（１）式に従って計算し累積カウンタＣｒとする（Ｓ６０４）。そして計算した累積カウンタＣｒを閾値Ｃｍａｘと比較する（Ｓ６０５）。累積カウンタＣｒが閾値Ｃｍａｘ以下であれば（Ｓ６０５でＮｏ）、そのままＳ６０８以降のジャンプ処理へ進む。累積カウンタＣｒが閾値Ｃｍａｘを超えていたら（Ｓ６０５でＹｅｓ）、動作カウンタＣａと静止カウンタＣｓを０にリセットし、静止カウンタＣｓのカウントアップを開始する（Ｓ６０６）。そして所定の時間Ｗだけ待機させてから（Ｓ６０７）、Ｓ６０８以降のジャンプ処理へ進む。

ジャンプ処理では、まず動作カウンタＣａのカウントアップを開始し、静止カウンタＣｓのカウントアップを停止する（Ｓ６０８）。そして、ステッピングモータを駆動して要求されたジャンプ動作を行う（Ｓ６０９）。動作が終了すると、動作カウンタＣａのカウントアップを停止し、静止カウンタＣｓのカウントアップを開始する（Ｓ６１０）。記録再生動作が終了かどうかを判定し（Ｓ６１１）、終了していなければ上記Ｓ６０３に戻り、次のジャンプ要求を待つ。そのとき、動作カウンタＣａは今までのカウント値を保持し、静止カウンタＣｓはカウントアップを継続しながら、次の処理に進む。

本実施例によれば、ジャンプ動作の累積時間を管理して次のジャンプ動作を制限するものであるから、１回ごとのジャンプ動作の時間が一定でない場合においても発熱量を精度良く見積もることができ、安定した温度制御を実現する。

上記実施例１、２では、ビームエキスパンダの動作時間と休止時間を管理して発熱を抑えるものであるが、さらに装置内に温度センサを設置してこれを併用することも可能である。例えば計測した温度に応じて、前記実施例における休止時間の閾値Ｓｏ、待機時間Ｗ、累積カウンタの閾値Ｃｍａｘを適宜変化させて設定すれば、より精度の高い制御ができる。

以上各実施例によれば、ビームエキスパンダの発熱を抑えつつアクセス時間をより短縮できるので、光ディスク装置の性能とユーザの使い勝手が向上する。

本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック構成図。 ビームエキスパンダのレンズ構成を示す図。 ビームエキスパンダの可動レンズの移動を説明する図。 実施例１におけるビームエキスパンダの制御方法を説明する図。 実施例２におけるビームエキスパンダの制御方法を説明する図。 図５のビームエキスパンダの制御方法をフローチャートで示した図。

符号の説明

１…光ディスク装置、２…光ディスク、３…スピンドルモータ、５…光ピックアップ、６…半導体レーザ光源、９…対物レンズ、１０…４分割光検出器、１３…信号処理回路、１４…レンズアクチュエータ駆動回路、１５…レンズアクチュエータ、１７…ステッピングモータ、２１…マイクロコンピュータ、２２ｂ…可動レンズ、２３…ビームエキスパンダ、２４…ビームエキスパンダ用ステッピングモータ、２５…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、
   上記ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロコンピュータとを備え、
   該マイクロコンピュータは上記ステッピングモータの動作時間と休止時間を管理して、直前の休止時間の長さに応じてそれに続く上記ステッピングモータの連続駆動回数を許容回数以下に制限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、
   前記マイクロコンピュータは、前記休止時間の長さが閾値よりも短いとき、あるいは前記ステッピングモータの連続駆動回数が前記許容回数に達したとき、所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させることを特徴とする光ディスク装置。
3. 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、
   上記ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロコンピュータとを備え、
   該マイクロコンピュータは上記ステッピングモータの動作時間と休止時間からその累積動作時間を算出し、該累積動作時間が閾値を超えたら所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させることを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項３記載の光ディスク装置において、
   前記マイクロコンピュータは前記ステッピングモータの動作時間を加算し休止時間を減算することでその累積動作時間を算出し、該累積動作時間が閾値を超えたら前記待機時間を置くとともに該累積動作時間の値をリセットすることを特徴とする光ディスク装置。
5. 光ディスクに照射するレーザビームの球面収差をビームエキスパンダにより補正する光ディスク装置の制御方法において、
   ステッピングモータを駆動し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プと、
   上記ステッピングモータの動作時間と休止時間をそれぞれ計測するステップと、
   直前の休止時間の長さに応じてそれに続く上記ステッピングモータの連続駆動回数を許容回数以下に制限するステップと、
   を備えることを特徴とする光ディスク装置の制御方法。
6. 光ディスクに照射するレーザビームの球面収差をビームエキスパンダにより補正する光ディスク装置の制御方法において、
   ステッピングモータを駆動し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プと、
   上記ステッピングモータの動作時間と休止時間からその累積動作時間を算出するステップと、
   該累積動作時間が閾値を超えたら所定の待機時間を置いて次のステッピングモータの駆動を開始させるステップと、
   を備え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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