JP2010015655A - 光ディスク装置及びそのチルト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカス系の信号を利用してチルトを制御し、光ディスクの記録／再生性能を向上させる。
【解決手段】光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータと、モータにより回転する光ディスクから少なくとも情報を読み取る光ピックアップと、光ピックアップにより光ディスクの回転角情報をアドレスとする第１のメモリと、第１のメモリに格納された情報をずらして読み出すためのオフセット量を記憶する第２のメモリと、第２のメモリに記憶されるオフセット量分ずらして第１のメモリに格納された情報を読み出し、その読み出した情報を用いてチルト制御を行なう制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに記録された情報の再生、又は光ディスクへ情報の記録／光ディスクに記録された情報の再生を行なう光ディスク装置及びそのチルト制御方法に関する。

ＣＤ（Compact Disc），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-Ray Disc）等の光ディスクから情報を読取り、又は、情報を書き込む制御を行なう、例えばビデオレコーダ、ビデオカメラ、ＰＣ用光ストレージディスクドライブのような光ディスク装置ではチルト制御と呼ばれる制御が行なわれている。チルト制御は光ピックアップのレーザ光軸方向が光ディスクの記録面に対して垂直に保たれない場合に生じるコマ収差を補正する制御である。このチルト制御により、光ディスク装置は光ディスクの回転時の面ブレや、光ディスクのそりなどに対しても適切な情報の記録、情報の読取りを行なうことが可能となり、記録／再生を安定的に行なうことができる。

チルト制御としては、光ピックアップに組み込まれているフォーカシングコイルへ供給される駆動信号から直流電圧値を光ディスクの内周位置及び外周位置にて求め、その求められた直流電圧値から位置と直流電圧値との関係を求め、その関係に基づいて算出される直流電圧値とフォーカシングコイルへ供給される駆動信号に含まれる交流信号とを加算した信号をチルト調整用コイルに供給し、対物レンズの傾きを調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９５０４４号公報

既述のように光ディスクの面ブレに対して対物レンズを傾けて調整する技術は知られているが、その技術をそのまま光ディスク装置に適用することができなかった。これは、フォーカス制御系は誤差信号があるフィードバック制御となっていることに対し、チルト制御系はフィードフォワード制御となっており制御系の構成が異なることに関係する。チルト制御系で要求される信号周波数帯域は、ディスク回転周期か、ディスクの反り等も考慮するとその２倍程度であり、周波数にすると数十〜数百Ｈｚの帯域となる。また、チルト制御系はフィードフォワード制御なので、制御指令値＝制御目標値となり、ゲインは０ｄＢとなる。一方、フォーカス制御系は、目標値に対する誤差を十分に抑圧するため、ディスク回転周期の周波数では、ゲインは数十ｄＢとなっている。また、信号帯域も数ｋＨz程度ある。このことから、フォーカス系の信号をそのままチルト系の制御に適用して光ディスクの面ブレに追従させようとした場合、不要な高周波成分を多く含み、チルトの制御信号品質としては実用的でなく、アクチュエータの共振等により、サーボ外れが発生してしまうという問題がある。

また、チルト制御において不要となる、フォーカス系の高周波信号帯域を制限するためローパスフィルタを通過するように構成しても、信号品質は改善されるが、今度はローパスフィルタを挿入したことにより位相遅れが発生するので、光ディスクの面ブレに対して一定の遅れがある信号となってしまう。このように、信号品質を上げようとすると逆に位相角の影響が無視できなくなり、チルト制御が正確に光ディスクの面ブレに追従できないという問題があった。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、フォーカス系の信号を利用してチルトを制御し、光ディスクの記録／再生性能を向上させる光ディスク装置及びそのチルト制御方法を提案しようとするものである。

本発明は、光ディスクを回転させるモータと、前記モータにより回転する光ディスクから少なくとも情報を読み取る光ピックアップと、前記光ピックアップにより前記光ディスクの回転角情報をアドレスとする第１のメモリと、前記第１のメモリに格納されたフォーカス駆動信号情報をずらして読み出すためのオフセット量を記憶する第２のメモリと、前記第２のメモリに記憶されるオフセット量分ずらして前記第１のメモリに格納されたフォーカス駆動信号情報を読み出し、その読み出したフォーカス駆動情報を用いてチルト制御を行なう制御部とを備える光ディスク装置である。

本発明によれば、フォーカス系の信号を利用してチルトを制御し、光ディスクの記録／再生性能を向上させる光ディスク装置及びそのチルト制御方法を提案できる。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光ディスク装置１００は、光ディスク１、光ピックアップ２、ディテクタ３、ＲＦアンプ４、フォーカスアクチュエータ５、トラッキングアクチュエータ６、サーボプロセッサ７、チルト調整機構８、イコライザ（ＥＱ）回路及びＰＬＬ回路９、ジッター検出回路１０、制御部１１、チルト制御回路１２及びスピンドルモータ１３を含んでいる。

光ディスク１は、ＣＤ，ＤＶＤ、ＢＤなどの光ディスクである。光ピックアップ２は、ピックアップレンズ２ａを含み、このピックアップレンズ２ａを介して光ディスク１にレーザ光を照射するとともに光ディスク１で反射された光を受光する。ディテクタ３は、光ピックアップ２で得た光ディスク１からの反射光を電気信号に変換し、光ディスク１からのデータ読み出し用並びにフォーカスエラー検出用の出力信号であるＡ信号、Ｂ信号、Ｃ信号及びＤ信号と、トラッキングエラー検出用の信号であるＥ信号及びＦ信号の各電気信号を検出する。

ＲＦアンプ４は、ディテクタ３から出力されるＡ信号及びＣ信号を加算した信号とＢ信号及びＤ信号を加算した信号との差信号であるフォーカスエラー信号を生成し、かつ、ディテクタ３から出力されるＥ信号及びＦ信号から差信号であるトラッキングエラー信号を生成するとともに、ディテクタ３より出力されるＡ信号、Ｂ信号、Ｃ信号及びＤ信号を加算し、ＲＦ信号を生成する。

フォーカスアクチュエータ５は、光ピックアップ２をフォーカス方向に駆動する。トラッキングアクチュエータ６は、光ピックアップ２をトラッキング方向に駆動する。サーボプロセッサ７は、ＲＦアンプ４からトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号を入力され、フォーカスエラー信号を基に光ディスク１信号面に常にレーザ光の焦点が合うようにフォーカスアクチュエータ５の制御を行なうとともに、トラキングエラー信号を基に光ディスク１のスパイラル状又は同心円状のトラックに対して常にレーザ光が追従するようにトラッキングアクチュエータ６の制御を行なう。

チルト調整機構８は、光ディスク１と光ピックアップ２との間に生じるチルトを補正する。イコライザ（ＥＱ）回路及びＰＬＬ回路９は、ＲＦ信号の波形整形を行い、ＲＦの二値化信号ＤＡＴＡ、及び同期クロックＣＬＫを生成する。ジッター検出回路１０は、二値化信号ＤＡＴＡ及び同期クロックＣＬＫからジッターを検出する。制御部１１は、ジッター検出回路１０からジッターの検出状態を入力され、サーボプロセッサ７を制御する。また、制御部１１は、後述する学習メモリ１１ａ及びオフセット量を記憶するオフセット量メモリ１１ｂを有している。チルト制御回路１２は、チルト調整機構８の駆動制御を行なう。スピンドルモータ１３は、光ディスク１がはめ込まれ、そのはめ込まれた光ディスク１を回転させる。

図２は、学習メモリ１１ａ，オフセット量メモリ１１ｂに記憶される内容及びチルト制御を説明するための図である。

学習メモリ１１ａは、N個のデータを格納する領域がり、光ディスク１の１周分をN分割した回転角の単位でデータを保存できる。ここでは３６個のデータを格納する領域がある場合で説明する。０番から３５番までデータが格納されると次は再度０番から順にデータが格納されるリングバッファとなっている。この０番から３５番までに格納されるデータは、光ディスク１をスピンドルモータ１３によって回転させたときの１０度毎のフォーカス駆動信号である。

学習メモリ１１ａはリングバッファであるため、例えば、０番から３５番までにデータＢ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂ３５とデータが格納された後、０番から２番までにデータＡ０，Ａ１，Ａ２がデータＢ０，Ｂ１，Ｂ３上に上書きされる。なお、図２においては、現在の回転角２番においてデータＡ２が最新のデータとして更新された場合を示している。

そして、チルト制御を行なうために制御系で発生する位相角に相当するオフセット量をオフセット量メモリ１１ｂに設定しておく。オフセット量は、ＬＰＦ（Low Pass Filter）後のフォーカス駆動信号（ＦＯＤ´）を書き込むメモリ領域のインデックス（図２では、回転角０〜３５で示される）と、チルト駆動信号（ＴＬＤ）として学習メモリ１１ａから読み出すデータが格納されているメモリ領域のインデックスまでの差分を示す量である。例えば、図２に示すようなオフセット量が設定されている場合は、フォーカス駆動信号がデータＡ２のときは、チルト駆動信号はデータＢ３３となる。なお、このオフセット量は光ディスク１の回転速度と対応して光ディスク装置１００の構成とＬＰＦ等の設計に応じて決定され、オフセット量メモリ１１ｂに設定される。

図３及び図４は、オフセット量メモリ１１ｂに記憶されるオフセット量を利用することにより、フォーカス駆動信号を利用してチルト制御を実行する処理を説明するための図である。図３は制御部１１の構成の一部を示す図である。図４は、面ブレ振幅と時間との関係を示す図である。

制御部１１は、学習メモリ１１ａ、ＬＰＦ１１ｃを有している。フォーカス駆動信号（ＦＯＤ）は、チルト制御に用いる場合、そのままでは信号帯域が広くＳ／Ｎ（Signal/Noise）が悪い信号となる。そのため、このフォーカス駆動信号は、ＬＰＦ１１ｃにより光ディスク１の回転周期の２倍程度の周波数帯域で帯域制限がかけられる。そして、その帯域制限がかけられた信号は、学習メモリ１１ａに格納された後、学習メモリ１１ａに格納されたデータ全てが加算された後平均化され、ＤＣ（Direct Current）成分として出力される。また、学習メモリ１１ａから出力されたＤＣ成分＋ＡＣ（Alternating Current）成分から平均化されたＤＣ成分が引かれ、ＡＣ成分として出力される。この様な構成にすることで面ブレなどディスク回転に起因するＡＣ的なチルト成分を抽出できる。

図４に示すように、時刻ｔ１に学習メモリ１１ａの３番に書き込まれる面ブレの振幅はａレベルであるが、実際の時刻ｔ１における面ブレの振幅はｂレベルである。時刻ｔ１のチルト駆動信号を生成する際に参照すべき面ブレの振幅は、ａレベルでなくｂレベルであるから、時刻ｔ２の値、すなわち、学習メモリ１１ａの５番の値を読み出すことが必要となる。この一定のオフセット量を加えた読み出し位置から参照することにより、適切な制御値を得ることができる。

次に、図５から図８を用いてフォーカス駆動信号を利用したチルト制御の関連事項について説明する。

図５及び図６は、面ブレする光ディスク１とフォーカス系の信号及びチルト制御の関係を説明するための図である。図５は、面ブレする光ディスク１では、ピックアップレンズ２ａの上下運動にサーボ制御が追従するためフォーカス駆動信号に面ブレ成分が現れる。この光ディスク１は図６に示すように、ピックアップレンズ２ａの首振り動作を行なわせることにより、チルト補正をすることができる。

図７は、フォーカス駆動信号の成分からのチルト角を算出する原理を説明するための図である。光ディスク１が“α”傾いたときの、光ディスク１の半径を“ｒ”、その半径位置での高さ成分を“ｌ”、とすると、傾き“α”は次の（１）式で求めることができる。
α＝ｓｉｎ^-1（ｌ／ｒ） ……（１）
この（１）式で示すように、フォーカス成分から得られる“ｌ”が一定でも、光ディスク１の半径“ｒ”が違えばチルト角“α”は異なることがわかる。すなわち、フォーカス駆動信号からチルト制御信号を生成する場合は、原理的には半径位置に応じた補正係数を必要とする。

図８は、ＬＰＦ１１ｃの周波数特性と光ディスク１の回転周期の周波数範囲の関係を示す図である。図８の横軸は周波数であり、縦軸はゲインと位相である。両端矢印で示す範囲は、光ディスク１の回転周期の範囲を示している。フォーカス駆動信号の高周波成分は遮断し、ディスク回転周期成分は通過させるため、ＬＰＦ１１ｃのカットオフ周波数ｆｃはディスク回転周期の上限、または、その２倍程度の周波数が通過できる帯域とするのが望ましい、このとき、ＬＰＦ１１ｃのｆｃ付近ではチルト制御系では無視できない程度の位相遅れが生ずる。したがって、オフセット量メモリ１１ｂに設定されたオフセット量を用いて位相を補正する必要が生じる。

次に、制御部１１が実行する学習メモリ１１ａを使用した制御の流れを説明する。図９は、制御部１１が実行する処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、制御部１１はスピンドルモータ１３を回転させることにより、光ディスク１の回転を開始する。ステップＳ１０２において、制御部１１はその光ディスク１の回転と同期した回転角情報を取得する。

ステップＳ１０３において、制御部１１はＤＳＰ７に指令し、フォーカス駆動信号をフォーカスアクチュエータ５へ送信する。続いて、ステップＳ１０４において、制御部１１はＤＳＰ７に指令し、トラッキング駆動信号をトラッキングアクチュエータ６へ送信する。これにより、光ディスク１の回転に追従する処理が開始される。

次に、ステップＳ１０５において、制御部１１は、サーボ制御が行なわれている状態で回転角情報を当該格納メモリのインデックスとして学習メモリ１１ａへフォーカス駆動信号のデータ（ＬＰＦ通過後）を格納する。

次に、ステップＳ１０６において、制御部１１はオフセット量メモリ１１ｂに設定されたオフセット量をＳ１０５で示したインデックスに加算し、得られた結果が示す学習メモリ１１ａのデータを読み出し、その読み出したデータをチルト制御値としてチルト制御回路１２へ送信する。光ディスク１が回転している間は、回転各情報が更新される度にステップＳ１０５とステップＳ１０６は繰り返し実行される。

既述の処理を行うことにより、フォーカ駆動信号として入力された信号が、学習メモリ１１ａに格納され、オフセット量メモリ１１ｂに設定されたオフセット量分だけ位相を操作してチルト駆動信号として読み出される。

この第１の実施形態の光ディスク装置１００によると、学習メモリ１１ａを備え、光ディスク１の回転角と対応するフォーカス駆動情報を学習メモリ１１ａに連続して格納し、学習メモリ１１ａに書き込むタイミングから設計値に応じたオフセット量分だけ位相を操作してデータを読み出し、その読み出したデータをチルト駆動信号として利用しチルト制御を行なうことにより、光ディスクの記録／再生性能を向上させることができる。

（第２の実施形態）

この第２の実施形態は、光ディスク１からの情報の読み取り、又は光ディスク１への情報の記録の速度が変化した場合等、光ディスク１の回転周期速度変更に伴う位相遅れの変化を補正することができる光ディスク装置について説明する。この第２の実施形態の光ディスク装置の構成は、第１の実施形態の光ディスク装置１００と同様な構成のため同一の符号を付すとともに詳細な説明については省略し、以下では異なる点について説明する。

図１０は、制御部１１が実行する位相遅れを補正するための処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、制御部１１は光ディスク１の回転周期を取得する。ステップＳ２０１において、制御部１１はＬＰＦ１１ｃを取得した回転周期に応じて切替える。ステップＳ２０３において、制御部１１は、取得した光ディスク１の回転周期に応じたオフセット量をオフセット量メモリ１１ｂに設定する。

この回転周期に応じたオフセット量は例えば、オフセット量メモリ１１ｂに記憶した設計値におけるオフセット量を設定したときの光ディスク１の回転周期の倍速数に応じて予め設定しておき、取得した回転速度に応じてオフセット量メモリ１１ｂの設定を変更するようにしても良い。また、オフセット量は回転周期が最高速度のときのオフセット量を記憶しておき、このオフセット量とオフセット量メモリ１１ｂに設定されたオフセット量（すなわち、通常速度時のオフセット量）とから取得した回転速度に応じたオフセット量を算出し、オフセット量メモリ１１ｂに設定するようにしても良い。また、光ディスク１の回転周期の変化量が少なければＬＰＦ１１ｃは切替えずに、オフセット量のみで補正することも可能であり、また、オフセット量を固定し、ＬＰＦ１１ｃの設定を光ディスク１の回転数に応じて位相遅れが一定となるように切替えても良い。

この第２の実施形態によると、光ディスク装置１００は、光ディスク１の回転周期速度に応じてＬＰＦ１１ｃを切替え、その切替えに応じて変化した位相遅れを、学習メモリ１１ａのオフセット量を変化させることで吸収することができる。

なお、光ディスク装置１００は、光ディスク１の回転周期が変化したときＬＰＦ１１ｃを切替えるように構成しているが、ＬＰＦ１１ｃに変えて、ＢＰＳ（Band Pass Filter）を設け、ＢＰＦのカットオフ周波数を切替えるようにし、その切替えに応じて変化した位相角をオフセット量メモリ１１ｂに設定するように構成しても良い。この場合、図３で示したＤＣ成分を生成する構成を省略することも可能となる。

（第３の実施形態）
この第３の実施形態は、学習メモリ１１ａに書き込まれる位相角情報の値の変化が前回値もしくは予測値より著しく変化した場合は、その値は破棄して学習メモリ１１ａの当該箇所の前値ホールドまたは前回値ホールドするように構成したものである。この第３の実施形態の光ディスク装置の構成は、第１の実施形態の光ディスク装置１００と同様な構成のため同一の符号を付すとともに詳細な説明については省略し、以下では異なる点について説明する。

図１１は、第３の実施形態の光ディスク装置１００の構成を示す図である。ＬＰＦ１１ｃと学習メモリ１１ａとの間にコンパレータ１１ｄが設けられている。このコンパレータ１１ｄは、前回のデータの値と今回読取ったデータの値との差が所定の値以上となっているか否かを判定する。そして、その差が所定の値以上となっている場合は今回の値を破棄し学習メモリ１１ａの当該箇所への上書きはせず、所定の値より小さい場合は今回の値を学習メモリ１１ａの当該箇所へ上書きする。

このようにコンパレータ１１ｄにより学習メモリ１１ａに書き込まれる値の変化が前回値より著しく変化した場合は、その値を破棄することにより、光ディスク１の欠陥等の外乱に影響されないチルト制御が可能となる。

なお、上記各実施形態では本発明を光ディスク１から情報を読み取る構成を有する光ディスク装置１００に適用した場合について説明したが、本発明が適用できるのはこの構成に限るものではない。例えば、光ディスク装置１００に光ディスク１に情報を記録する構成を付加した光ディスク装置にも本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係わる光ディスク装置の構成を示す図である。 同第１の実施形態に係わる学習メモリ、オフセット量メモリに記憶される内容及びチルト制御を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わるフォーカス系の信号を利用してチルト制御を実行する処理を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わるフォーカス系の信号を利用してチルト制御を実行する処理を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わる面ブレする光ディスクとフォーカス系の信号及びチルト制御の関係を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わる面ブレする光ディスクとフォーカス系の信号及びチルト制御の関係を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わるフォーカス系の信号の成分からのチルト角を算出する原理を説明するための図である。 同第１の実施形態に係わるＬＰＦの周波数特性と光ディスクの回転周期の周波数範囲の関係を示す図である。 同第１の実施形態に係わる処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係わる処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係わる光ディスク装置の制御部内の構成を示す図である。

符号の説明

１…光ディスク，２…光ピックアップ，２ａ…ピックアップレンズ，３…ディテクタ，４…アンプ，５…フォーカスアクチュエータ，６…トラッキングアクチュエータ，７…サーボプロセッサ，８…チルト調整機構，９…イコライザ回路及びＰＬＬ回路，１０…ジッター検出回路，１１…制御部，１１ａ…学習メモリ，１１ｂ…オフセット量メモリ，１１ｃ…ＬＰＦ，１１ｄ…コンパレータ，１２…チルト制御回路，１３…スピンドルモータ，１００…光ディスク装置

Claims (7)

1. 光ディスクを回転させるモータと、
   前記モータにより回転する光ディスクから少なくとも情報を読み取る光ピックアップと、
   前記光ピックアップにより前記光ディスクの回転角情報をアドレスとする第１のメモリと、
   前記第１のメモリに格納された情報をずらして読み出すためのオフセット量を記憶する第２のメモリと、
   前記第２のメモリに記憶されるオフセット量分ずらして前記第１のメモリに格納された情報を読み出し、その読み出した情報を用いてチルト制御を行なう制御部と、
   を備えることを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記第１のメモリは、前記光ディスクの制御情報を回転方向の所定単位毎に連続して記憶するリングバッファであること、
   を特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記オフセット量は、設計値に応じて予め設定されていること、
   を特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 前記オフセット量は、前記光ディスクの回転数に応じて変化すること、
   を特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
5. 前記第１のメモリに情報を格納する前にその第１の情報の値と前記所定単位の対応する箇所に格納された第２の情報の値と比較する比較部を備え、
   前記比較部の比較結果が所定値以内である場合は前記対応する箇所に前記第１の情報を格納し、前記比較結果が所定値を超えている場合は前記対応する箇所に前記第１の情報を格納しないこと、
   を特徴とする請求項２記載の光ディスク装置。
6. 前記第１のメモリに格納される情報は、前記光ディスクの回転角と対応するフォーカス駆動信号であること、
   を特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
7. 光ディスクを回転させるモータと、
   前記モータにより回転する光ディスクから少なくとも情報を読み取る光ピックアップと、
   前記光ピックアップにより前記光ディスクの回転角情報をアドレスとする第１のメモリと、
   前記第１のメモリに格納された情報をずらして読み出すためのオフセット量を記憶する第２のメモリとを有する光ディスク装置のチルト制御方法は、
   前記第２のメモリに記憶されるオフセット量分ずらして前記第１のメモリに格納された情報を読み出すステップと、
   その読み出した情報を用いてチルト制御を行なうステップと、
   を備えることを特徴とする光ディスク装置のチルト制御方法。

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