JP2010135019A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク装置のトラッキングオフセットの除去を、記録再生と同時に並行して行えるようにする。その際に、光ディスクの回転に伴う成分による誤差が混入しないようにする。
【解決手段】記録再生を行うトラックＯＮの状態で、対物レンズ２５１に光ディスク１０の半径方向にウォブリングを与える。記録トラックの近傍でたとえば正弦波状にウォブルする。これにより検出されるＴＥ信号をＬＰＦ５０１に通してＤＣ付近の成分を抽出し、ＴＥ信号から減算する。ウォブリングをＯＮ／ＯＦＦしてこの動作を繰返す。ＯＮ／ＯＦＦする時間を光ディスク１０の回転周期の整数倍とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光ディスク装置に係わり、特に記録再生動作を行いながらトラッキングオフセットを補正する光ディスク装置に関するものである。

ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）に代表される光ディスクを記録媒体とする光ディスク装置においては、情報を記録再生する記録トラックに対して、光ピックアップが正確にトレースするためのトラッキング制御技術が重要である。周知のとおり、光ディスクからのレーザ光の反射光から得たトラッキングエラー信号（以下、ＴＥ信号と略記する）をもとにトラッキング制御を行っている。ＴＥ信号は例えば正弦波状の周期的な信号であるが、光ディスクにおける反射面の形状などの要因により、正方向と負方向の振幅が異なることがある。この振幅の違いがトラッキングオフセットを発生させ、記録トラックとレーザ光の結像位置とで中心がずれた状態でトラックトレースする。この状態では、衝撃などによりトラッキング外れを起こし易くなるという問題がある。

これを解決するために特許文献１では、光ピックアップの光検出器前の前置レンズをウォブリングして前記オフセットをキャンセルする方法が開示されている。

また特許文献２では、光ディスクのプリグルーブをウォブリングして前記オフセットをキャンセルする方法が開示されている。

特開平７−９３７７４号公報 特開平９−７２００号公報

前記トラッキングオフセットをキャンセルする方法は、今後もさらに開発する必要がある。
従来最も一般的に行われるトラッキングオフセットを求める方法は、光ディスクが装置に取付けられた時に行うセットアップ状態において、トラックオフ状態で光ピックアップに複数のトラックを横断させてＴＥ信号の最大値と最小値を求め、その差から求める方法である。しかし、これは記録再生動作と同時に行うことはできず、光ディスクの場所によってトラッキングオフセットが変化する場合にはすぐに追従できないという問題がある。

本発明の目的はこの問題を解決し、記録再生動作を行いながら並行してトラッキングオフセットを補正する光ディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、記録媒体として光ディスクを用いる光ディスク装置であって、前記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、記録再生のためのレーザ光を発生させるレーザ光発生器と、前記レーザ光およびその前記光ディスクからの反射光を集光する対物レンズと、該対物レンズの位置を移動させるアクチュエータと、前記対物レンズが集光したレーザ光を電気信号に変換する光検出器を含み、前記光ディスクに対して情報を記録再生する光ピックアップと、該光ピックアップのアクチュエータに供給するウォブリング信号を繰返し間歇的に発生するウォブリング信号発生器と、前記光ピックアップの光検出器の出力信号を演算し、前記ウォブリング信号に起因する前記光ピックアップのトラッキング誤差信号を出力する演算回路と、該演算回路の出力である前記トラッキング誤差信号のウォブリング信号周波数帯域を除去するＬＰＦと、前記ＬＰＦの出力における前記間歇的に発生されるウォブリング信号のある場合とない場合の差電圧を求める補正回路と、該補正回路の出力である差電圧を前記トラッキング誤差信号から減算する減算器と、該減算器の出力である減算信号に基づき、前記対物レンズのトラッキング中心を制御する制御信号を生成し前記アクチュエータに与えるトラッキング制御回路とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、記録再生動作を行いながら並行してトラッキングオフセットを補正する光ディスク装置を提供でき、トラッキング外れの少ない光ディスク装置を実現できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。
図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、主に光ディスク装置のトラッキング制御に関わる構成要素を示している。まず図１に基づきその動作を説明する。

光ディスク１０はディスク止め１１で固定され、回転軸１２を介してスピンドルモータ１３により回転駆動される。スピンドルモータ１３にはその回転に同期したＦＧ（Frequency Generator）パルスを発生するＦＧ１４を含んでおり、装置のベース７０に固定されている。

光ピックアップ２は外装２１の一部にスクリューを設けてあり、スレッドモータ３０の回転軸に直結したスクリュー３１の回転に伴い誘導されて、光ディスクの半径方向における任意の場所に位置することができる。対物レンズ２５１を含む対物レンズユニット２５は、たとえばスピーカの原理と同様に磁気中に電流を流すことで発生する力でレンズを動かすアクチュエータ２４により、光ディスクの半径方向の位置を微調整される。

レーザ光発生器２２で発生されたレーザ光は、ビームスプリッタ２３で反射され、対物レンズ２５１により光ディスク１０の上に結像される。記録時にはレーザ光の有する記録情報を記録し、再生時には光ディスク１０に記録されていた情報を再生する。光ディスク１０からの反射光は、対物レンズ２５１とビームスプリッタ２３を通過し、光検出器２６で電気信号に変換される。変換された信号からＡＦＥ（Analogue Front End）回路４０での演算によりＴＥ信号が抽出される。この抽出方法については、本発明の主目的ではないので詳しい説明を省略する。その後、制御ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５で後に詳しく説明するような処理が行われ、検出されたトラッキングオフセットに応じこれをキャンセルする信号が発生され、アクチュエータドライバ６０を介して対物レンズ２５１の位置を制御する。これにより前記したトラッキングオフセットの影響を受けることなく、記録トラックの中心にレーザ光を結像させることができる。なお、スレッドモータドライバ６１を介して光ピックアップ２の中心位置を制御する動作も、制御ＤＳＰ５で行われている。

次に制御ＤＳＰ５における信号処理方法につき、詳しく説明する。
図２は従来から行われてきた制御方法によるＴＥ信号の一例を示す波形図である。前記したように、光ディスクを装置に装着した際のセットアップ状態において、アクチュエータ２４によるトラックをオフした状態でスレッドモータ３０を回転させることで、光ピックアップ２は複数の記録トラックを横切る。この時のＴＥ信号は図２のようになる。トラッキング中心として望ましい位置はＴＥ信号が正弦波の場合、最大となる位置（図中のＭＡＸ）と最小となる位置（図中のＭＩＮ）の中央（図中のＭＩＤ）である。一方、制御ＤＳＰはＴＥ信号が０となる位置、すなわち横軸（時間軸）と交差する位置がトラッキング中心となるように制御する。ＭＩＤと横軸との差がトラッキングオフセット量に対応している。そこで制御ＤＳＰはＭＡＸ値とＭＩＮ値よりＭＩＤ値を求め、これをＴＥ信号から減算することで、ＭＩＤの位置がトラッキング中心となるように、トラッキングオフセットを除去した制御をしている。しかし、これは通常の記録再生動作と並行して行うことはできない。

図３は本発明によるトラッキングオフセット検出方法を示す波形図である。これは記録再生動作と並行して同時に行うことができることに特徴がある。このために光ピックアップ２の対物レンズ２５１を、アクチュエータ２４により光ディスクの半径方向へ正弦波状に微動させる動作を行っている。この動作を以下ウォブリングと呼ぶ。ウォブリングを時間的に間歇して行うことで、トラッキングオフセットを検出し、これを補正している。

以下、その動作を説明する。まず図中の期間１では、前記トラッキングオフセットがある状態でトラッキング制御され、記録再生しているものとする。
次に期間２では、制御ＤＳＰ５はウォブリング信号発生器５０５からの正弦波信号をスイッチ５０６、加算器５０７、アクチュエータドライバ６０を介してアクチュエータ２４に加え、対物レンズ２５１を光ディスクの半径方向へウォブリングさせる。当然ながらウォブリングさせる範囲は、図２で示したような複数トラックに跨るものではなく、一つの記録トラックの近傍だけの狭い範囲で良い。

図４は本発明における対物レンズのウォブリングを模式的に示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図４（ａ）において、光ディスク１０の記録トラック１０１に対し対物レンズ２５１が実線の位置に中心があったとして、たとえば破線で示した範囲でウォブリングを行う。図４（ｂ）は記録トラック１０１に対し光スポット２５２が移動する状況を示したもので、図４（ａ）よりも拡大した尺度で描いている。このように対物レンズ２５１は、光スポット２５２が特定の記録トラックに対し、その近傍を移動するようにウォブリングされる。

するとＡＦＥ回路４０から制御ＤＳＰ５へ送られるＴＥ信号は、図３（ａ）の期間２の部分に示されるように正弦波状ながらトラッキングオフセットを伴う信号となっている。当然ながら、その振幅は図２の場合に比べて小さい。トラッキングオフセットを除去するため、ＬＰＦ（Low Pass Filter）５０１を介してウォブリング信号の周波数成分を充分遮断し、ＤＣに近い成分のみを抽出する。ＬＰＦ５０１の出力は、図３（ｂ）に示すように期間１では電圧１Ａで示すように０近傍であったものが、期間２では電圧１Ｂで示すような電圧となっている。ＬＰＦ５０１の出力は補正回路５０２に与えられ、ここで図３（ｃ）に示すように（電圧１Ｂ−電圧１Ａ）の電位差が求められる。

次に期間３ではスイッチ５０６を切断してウォブリングを止める。ここで補正回路５０２は（電圧１Ｂ−電圧１Ａ）の値を減算器５０３に与え、ここでＡＦＥ回路４０の出力であるＴＥ信号から減算させる。この時のＬＰＦ５０１の出力は、図３（ｂ）の期間３に示すように０近傍の電圧２Ａとなっている。

さらに期間４ではスイッチ５０６を閉路して、再度ウォブリングを行う。この時、図３（ａ）の期間４に示すように、ＡＦＥ回路４０から制御ＤＳＰ５へ送られるＴＥ信号のトラッキングオフセットは、前記減算器５０３での減算動作により、期間２よりは低減されている。この時のＬＰＦ５０１の出力は図３（ｂ）の電圧２Ｂに示すように、期間２における電圧１Ｂよりは０近傍の値となっている。補正回路５０２は（電圧２Ｂ−電圧２Ａ）の値を求め、先の（電圧１Ｂ−電圧１Ａ）の値に加算する。この値を次のウォブリングを止めた期間に減算器５０３に与え、ＴＥ信号から減算させる。

以上のようにスイッチ５０６の開閉を繰返して、ウォブリングを間歇的に行う動作を繰返すことで、トラッキングオフセットの正確な値を求めることができ、これをＴＥ信号から減算することで、光ピックアップが記録トラックの中心を正確にトレースするように制御することができる。

なお図１のトラッキング制御回路５０４は、先の減算器５０３の出力であるトラッキングオフセットを補正されたＴＥ信号に基づき、アクチュエータドライバ６０を介してアクチュエータ２４を制御し、光ピックアップ２の対物レンズ２５１が記録トラックの中心をトレースするようにしている。またトラッキング制御回路５０８はトラッキング制御回路５０４の出力を受け、スレッドモータドライバ６１を介してスレッドモータ３０を制御し、光ピックアップ２の中心位置を決めている。これはトラッキング制御回路５０４と比較して、制御の時定数が遥かに大きいため、ウォブリング信号発生器５０５からのウォブリング信号の影響は殆ど受けない。

本発明においてはさらに、図３の期間１、２、３、４の時間と光ディスク１０の回転周期との関係を次のように定める。さきのスピンドルモータ１３の含むＦＧ１４の出力は、制御ＤＳＰ５に与えられカウンタ５０９でパルスカウントされて、たとえば分周した出力がさきのスイッチ５０６へ与えられる。これにより、ウォブリングする時間（期間２、４）としない時間（期間１、３）を、光ディスクの回転周期（一回転あたりの時間）の整数倍に設定している。

ＡＦＥ回路４０の出力におけるＴＥ信号には、光ディスク１０の回転に伴う変動成分があって、これがＬＰＦ５０１の出力であるＤＣ成分に加算される問題がある。光ディスク１０は図示しない中心孔を用いてディスク止め１１に固定されるが、その回転中心と記録トラックの中心は正確には一致しない。このため、光ピックアップ２で再生された信号の包絡線は、光ディスク１０の回転に同期した正弦波状の変動を伴っている。このため、図３（ａ）に示すＡＦＥ回路４０の出力であるＴＥ信号もこの変動を伴っている。期間２、４のＴＥ信号の包絡線はもちろん、期間１、３のようにウォブリングをしない期間でも、この変動を有している。

そこで本発明においては、ウォブリングする時間（期間２、４）としない時間（期間１、３）を、光ディスクの回転周期（一回転あたりの時間）の整数倍に設定している。これにより前記変動成分の時間平均は０となり、ＬＰＦ５０１の出力に対する影響はなくなる。したがい、光ディスク１０の回転に伴う変動成分があっても、これがトラッキングオフセットの検出に際して誤差を発生する問題を解消できる。

以上説明したように、本発明によれば光ディスクのトラッキング制御におけるトラッキングオフセットを除去することができる。またこの際に、ディスク回転に伴う誤差の影響を受けることなく、目的を達成することができる。このためにＬＰＦ５０１、補正回路５０２、減算器５０３、ウォブリング信号発生器５０５、スイッチ５０６、加算器５０７など比較的簡単な構成の回路を追加するだけで実現できるという効果もある。

さらに本発明では対物レンズ２５１をウォブリングすることを特徴としている。対物レンズは元々トラッキング制御のために、アクチュエータ２４により移動されるようになされている。したがい、前記特許文献１および特許文献２に示したように、従来から固定されている構成要素を移動させる場合と比較して容易に適用でき、また可動物の増加により設計が困難になることはないという効果もある。

なお、以上の実施形態はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のさらに多くの適用例が考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 従来のトラッキング誤差信号の一例を示す波形図である。 本発明によるトラッキングオフセット検出方法を示す波形図である。 本発明における対物レンズのウォブリングを示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

符号の説明

１０・・・・・光ディスク
１３・・・・・スピンドルモータ
１４・・・・・ＦＧ
２・・・・・・光ピックアップ
２４・・・・・アクチュエータ
２５・・・・・対物レンズユニット
２６・・・・・光検出器
２５１・・・・対物レンズ
３０・・・・・スレッドモータ
３１・・・・・スクリュー
４０・・・・・ＡＦＥ回路
５・・・・・・制御ＤＳＰ
５０１・・・・ＬＰＦ
５０２・・・・補正回路
５０３・・・・減算器
５０５・・・・ウォブリング信号発生器
５０６・・・・スイッチ
５０７・・・・加算器
６０・・・・・アクチュエータドライバ
６１・・・・・スレッドモータドライバ。

Claims (3)

1. 記録媒体として光ディスクを用いる光ディスク装置であって、
   前記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
   記録再生のためのレーザ光を発生させるレーザ光発生器と、前記レーザ光およびその前記光ディスクからの反射光を集光する対物レンズと、該対物レンズの位置を移動させるアクチュエータと、前記対物レンズが集光したレーザ光を電気信号に変換する光検出器を含み、前記光ディスクに対して情報を記録再生する光ピックアップと、
   該光ピックアップのアクチュエータに供給するウォブリング信号を繰返し間歇的に発生するウォブリング信号発生器と、
   前記光ピックアップの光検出器の出力信号を演算し、前記ウォブリング信号に起因する前記光ピックアップのトラッキング誤差信号を出力する演算回路と、
   該演算回路の出力である前記トラッキング誤差信号のウォブリング信号周波数帯域を除去するＬＰＦと、
   前記ＬＰＦの出力における前記間歇的に発生されるウォブリング信号のある場合とない場合の差電圧を求める補正回路と、
   該補正回路の出力である差電圧を前記トラッキング誤差信号から減算する減算器と、
   該減算器の出力である減算信号に基づき、前記対物レンズのトラッキング中心を制御する制御信号を生成し前記アクチュエータに与えるトラッキング制御回路と
   を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１に記載の光ディスク装置において、前記補正回路は前記差電圧を、前記繰返し間歇的に発生されるウォブリング信号に応じて、繰返し加算して求めることを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項１に記載の光ディスク装置において、前記繰返し間歇的に発生されるウォブリング信号の発生される期間および発生されない期間の時間長が、前記光ディスクの１回転当たりの時間長の整数倍であることを特徴とする光ディスク装置。

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