JP2010277658A - 光ディスク装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスサーボ系でフォーカスエラー信号にトラッキングエラー信号が洩れ込んだ際の影響を確実に抑制し、安定したフォーカスサーボを実現することを目的とする。
【解決手段】光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズを駆動して光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、フォーカスエラー信号を入力し、前記アクチュエータを駆動して前記ビームの合焦位置を制御するサーボ制御部は、フォーカスエラー信号に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を生成する補償部と、当該駆動信号の周波数に応じてリミッタ特性を変化させてノイズ成分を検出するノイズ検出部と、補償部が出力した駆動信号からノイズ成分を差し引いて駆動信号を補正する補正部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置に関し、特に、フォーカスエラー信号を用いたサーボ系の改良に関する。

ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）等の光ディスクに情報を記録する光学ディスク装置では、光ディスクを高速で回転させながらレーザ光を光ディスクの情報記録面に照射し、レーザ光の反射光を検出することによって情報の再生または記録を行う。

光ディスク装置では、レーザ光を照射し、反射光を検出する光検出器を備えた光学ピックアップを、光ディスクの面に対向する方向（フォーカス方向）と、光ディスクの半径方向（トラッキング方向（またはスライド方向））に駆動して、光ディスクの情報記録面状でレーザ光が焦点を結ぶようにサーボ制御を行っている。上記フォーカス方向のサーボ制御と、トラッキング方向のサーボ制御は、光検出器が検出したレーザ光からフォーカスエラー（focus error）信号とトラッキングエラー（tracking error）信号を用いることが広く知られている。

このようなサーボ制御では、光学ピックアップをトラッキング方向へ移動させる際に、トラッキングエラー（以下、ＴＥ）信号がフォーカスエラー（以下、ＦＥ）信号に洩れ込む、という問題が広く知られている。この洩れ込みにより、光学ピックアップを駆動するアクチュエータに不要な電流が供給されたり、光学ピックアップのフォーカスサーボが飽和してトラック方向への移動中にフォーカスが外れる問題がある。

上記ＴＥ信号がＦＥ信号に漏れる減少を抑制する技術として、次のような技術が知られている。

フォーカスサーボ系でＦＥ信号に漏れ込んだＴＥ信号の影響を抑制する技術として、特許文献１が知られている。この特許文献１では、フォーカスサーボ制御部の補償器を、前段のエンファシスと後段のデエンファシスの間にリミッタを配置し、後段のエンファシスからフォーカスサーボの駆動信号を出力する。そして、この特許文献１では、前段のエンファシスで特定の周波数帯のゲインを増大し、このエンファシスの出力をリミッタで減衰し、後段のデエンファシスで特定の周波数帯のゲインを低減することで、ＦＥ信号が漏れ込む特定の周波数帯を抑制することを目的としている。

また、ＦＥ信号のクロストークレベル検出手段を設け、クロストークが閾値以上の場合、フォーカスゲインを低下させることでフォーカスが外れるのを抑制する技術として特許文献２が知られている。

また、レーザ光のビームが光ディスクの溝を横断する際の影響を溝横断量検出手段でＴＥ信号のＦＥ信号への洩れこみ量を測定し、漏れ込み量が大きい場合はフォーカスサーボ系のゲインとディスク回転速度を調整する技術として特許文献３が知られている。

また、ＴＥ信号から抽出した補償信号を用いて、ＦＥ信号のＦＥ信号クロストークを相殺する技術として、特許文献４、５が知られている。

特開平４−９８６２５号公報 特開２００６−２１６１３２号公報 特開２００１−８４６０５号公報 特許第３４８０３７７号公報 特許第３８１３８２６号公報

しかしながら、上記従来例では次のような問題があった。

まず、上記特許文献１では、フォーカスサーボ制御部の補償器が、前段のエンファシスで特定の周波数帯のゲインを増大させているため、リミッタに入力される信号が飽和する恐れがあり、信号レベルがゲインの増大によって飽和したときにはフォーカスが外れる、という問題があった。

つまり、特許文献１のような構成では、前段のエンファシスで高い周波数帯のゲインを上げると、リミッタの出力が矩形信号のようになる。このリミッタ出力には制御に必要な周波数成分を確保することが困難になる。

フォーカスサーボでは、ディスク高さ（光学ヘッドの対物レンズから光ディスクの記録面までの距離）と光スポット位置（対物レンズからレーザ光の合焦位置までの距離）が異なる場合などでは、補償器において直流成分を補正する必要があり、このため、補償器への信号には直流成分が発生する。例えば、上記飽和によりエンファシスへ入力されるフォーカス駆動信号がデューティ比で５０％の矩形波になってしまう場合では、補償器からの出力は直流成分が零になってしまい、フォーカスサーボを実行するために必要とする信号成分が無くなってしまい、フォーカスが外れることになる。直流以外の周波数成分でも同様であり、上記特許文献１の技術では、飽和によりフォーカスサーボ制御に必要な周波数成分の信号が小さくなる、もしくは無くなるためフォーカスが外れていた。

また、上記特許文献２では、クロストークレベルによりフォーカスサーボ系のゲインを下げている。フォーカスサーボ系ゲインは、「ディスク高さとスポットさ位置の相対的ずれ量」と「許容できるずれ量」の比率でほぼ定まる。このため、ディスク面振れ量が大きい条件では、ディスク位置の変動が大きい。このため、フォーカスサーボ系ゲインを下げられない場合があり、面ぶれ量が大きい光ディスクの場合にはフォーカスが外れるという問題があった。

さらに、特許文献３では、光ディスクに面ぶれがある場合については、光ディスクの回転速度を低下させることでフォーカスサーボ系のゲインを下げることが可能ではあるが、光ディスク装置に外部からの振動が加わって、光スポット位置が揺れる条件では、フォーカスサーボ系ゲインを下げるとフォーカスが外れてしまう、という問題があった。

また、上記特許文献４、５では、ＴＥ信号から抽出した補償信号を用いて、ＦＥ信号のトラッキングエラー信号クロストークを相殺しようとしているが、これらの従来例では、ＴＥ信号の位相と、ＦＥ信号に洩れ込むＴＥ信号成分が同相である条件を仮定している。

しかしながら、ＦＥ信号に洩れ込むＴＥ信号の洩れ込み成分は、ＴＥ信号と同相と限らない。つまり、上記特許文献４、５では、漏れこみの影響を増加させる条件になる場合があり、ＦＥ信号に洩れ込んだＴＥ信号の位相によってはフォーカスサーボ系のノイズ成分である洩れ込み成分が増大し、フォーカスサーボ系が不安定になる場合があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、フォーカスサーボ系でフォーカスエラー信号にトラッキングエラー信号が洩れ込んだ際の影響を確実に抑制し、安定したフォーカスサーボを実現することを目的とする。

本発明は、光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点のずれをフォーカスエラー信号として出力する生成部と、前記生成部からのフォーカスエラー信号を入力し、前記アクチュエータを駆動して前記ビームの合焦位置を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、前記サーボ制御部は、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を生成する補償部と、前記補償部が出力した駆動信号を入力して、当該駆動信号の周波数に応じてリミッタ特性を変化させてノイズ成分を検出するノイズ検出部と、前記補償部が出力した駆動信号から前記ノイズ検出部が検出したノイズ成分を差し引いて駆動信号を補正する補正部、とを備える。

また、前記ノイズ検出部は、前記入力したフォーカスエラー信号のレベルを当該フォーカスエラー信号の周波数に応じて制限する。

さらに、前記ノイズ検出部は、前記駆動信号を入力として、所定の周波数特性でゲインを増大させる第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力信号を入力として、当該出力信号のレベルの絶対値が所定の閾値以下のときには前記出力信号を所定の最小値に制限した信号を出力するレベル処理部と、前記レベル処理部の出力信号を入力として、前記第１のフィルタの逆系の周波数特性を備えた第２のフィルタと、を備え、前記補正部は、前記補償部が出力する駆動信号から、前記第２のフィルタが出力する出力信号を差し引いて駆動信号を補正する。

したがって、本発明によれば、安定したフォーカスサーボ系を実現できる。

本発明の第１の実施形態を示し、光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を示し、フォーカスサーボ系の機能を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を示し、ノイズ検出部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を示し、フィルタＡの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態を示し、フィルタＢの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態を示し、レベル処理部の不感帯処理の特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態を示し、レベル処理部の入力−出力特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態を示し、システムコントローラで行われるフォーカスサーボ系の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を示し、レベル処理部の不感帯処理の入力−出力特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態を示し、ノイズ検出部の構成及びフィルタの周波数特性を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態を示し、 ノイズ検出部のフィルタＡの出力ｘからレベル処理部の出力ｙまでのリミッタ特性のグラフである。 本発明の第４の実施形態を示し、ノイズ検出部の構成及びフィルタの周波数特性を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態を示し、ノイズ検出部の構成及びフィルタの周波数特性を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態を示し、ノイズ検出部の構成及びフィルタの周波数特性を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。

光ディスク装置は、ベース１上に光ディスク３を回転させるスピンドルモータ２とレーザ光の照射及び反射光の検出を行うピックアップ４と、ピックアップ４を光ディスク３の半径方向（トラッキング方向またはスレッド方向）やフォーカス方向（光ディスク３の記録面に接離する方向）を駆動するアクチュエータを配置し、ピックアップ４から検出した信号に基づいて、アクチュエータを制御する制御部１０を主体として構成される。

ベース１上には、スピンドルモータ２が搭載されている。このスピンドルモータ２の回転軸の先端に取り付けられたターンテーブル２１には、情報の記録又は再生を可能にする光情報記録媒体である光ディスク３が装着され、制御部１０がスピンドルモータ２を所定の速度で回転駆動する。

ベース１上には、上記スピンドルモータ２に隣接して、内部に発光源である半導体レーザ４１、レーザ光のビームを反射／透過して所定の方向に導くハーフミラー４２、レーザ光を集光して光ディスク３の情報記録面（図中下面）に照射する対物レンズ４３、対物レンズ４３の位置を、電磁力を利用して光ディスク３の情報記録面に対して微細に制御するボイスコイル等からなるアクチュエータ４４、対物レンズ４３を介して前記情報記録面からの反射光を検出する光検出素子４５などを備えた、いわゆるピックアップ４が、例えば、ラックアンドピニオン５などによって、上記光ディスクの半径方向に自在に移動可能に取り付けられている。なお、ラックアンドピニオン５のピニオンにはラックを駆動してピックアップ４をスレッド（半径方向でトラック間の移動）方向に駆動するためのモータ６が結合されている。

なお、アクチュエータ４４は、対物レンズ４３をフォーカス方向に変位させるフォーカス駆動部と、対物レンズ４３を光ディスク３の径方向に変位させるトラッキング駆動部を含む。上記アクチュエータ４４及びピックアップ４の構成については、公知または周知の技術を用いればよいので、個々では詳述しない。

ピックアップ４内でアクチュエータ４４によって駆動される対物レンズ４３の情報記録面に対する相対的な位置と、スピンドルモータ２で駆動される光ディスク３の回転速度（ディスク回転速度）及び、ラックアンドピニオン５及びモータ６によって光ディスク３の半径方向でピックアップ４のトラックの位置は、制御部１０によって制御される。制御部１０は、アナログ信号を処理するアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部４０と、プロセッサを含むシステムコントローラ１０１を主体としてデジタル信号を処理するデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）部１００を備える。

ピックアップ４において、前記光ディスク３の情報記録面からの反射光を検出する光検出素子４５で検出した信号は、制御部１０のアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部４０に入力される。ＡＦＥ部４０は、各種のアナログ演算を行う演算部を備えており、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部４０に入力された光検出素子４５からの信号に各種の処理を施して、トラッキングエラー信号（ＴＥ信号）とフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）などを生成する。ＡＦＥ部４０で生成されたトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換された後、以下に説明するＤＳＰ部１００へ入力され、所定の処理が行われる。

なお、ＤＳＰ部１００は、演算素子であるＣＰＵ（またはプロセッサ）を含むシステムコントローラ１０１と共に、データやプログラムを格納するＲＡＭ１０２やＲＯＭ１０３、駆動信号を増幅するドライバなど各種の素子で構成されており、図１においてＤＳＰ部１００は、機能要素によって、機能ブロック図として示されている。なお、システムコントローラ１０１で実行する光ディスク装置の制御プログラムは、記憶媒体としてのＲＯＭ１０３に格納され、光ディスク装置の起動の度にＲＡＭ１０２にロードされてシステムコントローラ１０１のＣＰＵにて実行される。

ＤＳＰ部１００には、まず、ＡＦＥ部４０からのトラッキングエラー信号を入力してトラッキングドライバ（ＴＲＤ）信号とスレッド駆動（ＳＬＤ）信号を出力するトラッキングサーボ系がトラック補償器１２０を中心として構成され、ＡＦＥ部１０からのフォーカスエラー信号を入力してフォーカス駆動（ＦＯＤ）信号を出力するフォーカスサーボ系がフォーカス補償器１１０を中心として構成され、スピンドルモータ２の回転周波数（ＦＧ）信号を入力してシステムコントローラ１０１が指令した回転速度となるように光ディスク３を駆動する回転速度（ＳＰＤ）信号を出力する回転サーボ系が回転制御部１６０を中心として構成される。

トラッキングサーボ系のトラック補償器１２０は、ＡＦＥ部４０から入力されたトラッキングエラー信号に基づいてシステムコントローラ１０１が指令したトラックを保持するようにトラッキングドライバ信号ＴＲＤを補正する。

トラック補償器１２０の出力ＴＲＤは、ピックアップ４を光ディスク３の径方向に変位させるピニオンのモータ６を駆動するスレッド駆動信号ＳＬＤを出力するＳＬＤ補償器１３０と、ドライバ回路１５２に入力される。ドライバ回路１５２は、トラッキングドライバ信号ＴＲＤを増幅して、アクチュエータ４４のトラッキング部を駆動し、対物レンズ４３の位置を光ディスク３の径方向に変位させて、光ディスク３の情報記録面のトラックからのずれを補正する。

ＳＬＤ補償器１３０は、システムコントローラ１０１が指令したトラックと対物レンズ４３が対向するようにスレッド駆動信号ＳＬＤを補正する。なお、ピックアップ４のシーク時には、現在アドレスと目標アドレスの情報からシーク回路１４０でピックアップ４を変位させるスレッド駆動信号ＳＬＤが出力され、スイッチ１３１によってシーク回路１４０またはＳＬＤ補償器１３０のスレッド駆動信号が選択される。スイッチ１３１の後段は、スレッド駆動信号ＳＬＤでモータ６を駆動するドライバ回路１５３に接続される。

上記トラッキングサーボ系は、公知または周知の技術を適用すればよいので、本実施形態では詳述しない。

回転サーボ系は、回転制御部１６０がスピンドルモータ２から回転周波数を入力して、システムコントローラ１０１が指令した回転速度となるように回転速度信号ＳＰＤを補正する。回転制御部１６０が出力する回転速度信号ＳＰＤは、スピンドルモータ２を駆動する回転ドライバ回路１６１へ入力される。上記回転サーボ系は、公知または周知の技術を適用すればよいので、本実施形態では詳述しない。

次に、フォーカスサーボ系は、フォーカス補償器１１０が、ＡＦＥ部４０から入力されたフォーカスエラー信号に基づいて、レーザ光のビームが光ディスク３の情報記録面で合焦を保持するように対物レンズ４３をフォーカス方向へ駆動するフォーカス駆動信号ＦＯＤinを補正する。

フォーカス補償器１１０の後段には、フォーカス駆動信号ＦＯＤinを入力としてノイズ成分のみを検出してノイズ信号ＦＯＤsnsを出力するノイズ検出部１７０と、フォーカス補償器１１０が出力したフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ検出部１７０が出力したノイズ信号ＦＯＤsnsを差し引く減算器（補正部）１８０が接続される。減算器１８０は、フォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ信号ＦＯＤsnsを差し引いた信号をフォーカス駆動信号ＦＯＤとして出力する。減算器１８０の後段にはアクチュエータ４４のフォーカス駆動部を駆動するドライバ回路１５１が接続され、減算器１８０が出力したフォーカス駆動信号ＦＯＤに応じて対物レンズ４３の位置を変位させる。

図２は、本発明のフォーカスサーボ系の概略を示す機能ブロック図である。

ピックアップ４から光ディスク３の情報記録面に照射されたレーザ光は、光ディスク３の情報記録面で反射し、光検出素子（光学センサ）４５へ入射する。ＡＦＥ部４０では光検出素子４５が検出したレーザ光から非点収差法やスポットサイズ法などの公知または周知の技術によりフォーカスエラー信号を抽出する。抽出されたフォーカスエラー信号には、トラッキングエラー信号の洩れ込み成分がノイズ成分として加わっている。

フォーカス補償器１１０では、フォーカスエラー信号に含まれる合焦位置のずれ量に応じて、対物レンズ４３のフォーカス方向の位置を補正するフォーカス駆動信号ＦＯＤinを演算して出力する。ノイズ成分を含むフォーカス駆動信号ＦＯＤinは、ノイズ検出部１７０と減算器１８０へ入力される。

ノイズ検出部１７０では、後述する２つのフィルタと、リミッタの機能を含むレベル処理部によってノイズ成分ＦＯＤsnsが検出され、減算器１８０に入力される。減算器１８０では、フォーカス補償器１１０からのフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ成分ＦＯＤsnsを差し引いたフォーカス駆動信号ＦＯＤを演算し、ドライバ回路１５１に出力する。ドライバ回路１５１はノイズ成分ＦＯＤsnsを除去したフォーカス駆動信号ＦＯＤでアクチュエータ４４のフォーカス駆動部を駆動する。

これにより、対物レンズ４３は、トラッキングエラー信号の洩れ込みによるノイズの影響を受けることなくフォーカス方向に駆動され、また、前記従来例のようにフォーカス駆動信号ＦＯＤの飽和を招くことなく、光ディスク３の情報記録面の高さに応じた所定の合焦位置（対物レンズ４３から情報記録面の距離）を保持することが可能となる。

図３〜図６に、ノイズ成分のみを検出するノイズ検出部１７０の詳細を示す。図３は、ノイズ検出部１７０の構造を示すブロック図である。ノイズ検出部１７０は、所定の周波数（第１の周波数閾値）ｆｘ以上かつ所定の周波数ｆｚ（第２の周波数閾値）以下で周波数が高くなるにつれて徐々にゲインを増大させるフィルタＡ１７１と、フィルタＡの出力ｘのレベルの絶対値を入力として、所定のレベルＮ以下の出力ｘを遮断するリミッタを含むレベル処理部１７２と、フィルタＡの逆特性で構成されてレベル処理部１７２の出力ｙを入力として、所定の周波数（高周波）ｆｘ以上かつ所定の周波数ｆｚ以下で周波数が高くなるにつれて徐々にゲインを減少させるフィルタＢ１７３から構成される。

図４は、フィルタＡ１７１の周波数とゲインの関係を示すグラフである。フィルタＡ１７１の特性は、入力されたフォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が所定値ｆｘ未満ではレベルを０ｄＢとし、所定値ｆｘ以上では所定値ｆｚまで所定のランプＫでＭｄＢまでレベルを増幅する。所定値ｆｚ以上では、ゲインの増幅は一定値ＭｄＢとする。

このフィルタＡ１７１により、入力されたフォーカス駆動信号ＦＯＤinは、所定値ｆｘ以上では徐々にＭｄＢまで増幅され、所定値ｆｘ以上ｆｚ未満では周波数の増大に応じて増幅率が増大する。

図５は、フィルタＢ１７３の周波数とゲインの関係を示すグラフである。フィルタＢ１７１の特性は、入力されたレベル処理部１７２の信号ｙの周波数が所定値ｆｘ未満ではレベルを０ｄＢとし、所定値ｆｘ以上では所定値ｆｚまで所定のランプで−ＭｄＢまでレベルを低減する。所定値ｆｚ以上では、ゲインの低減は一定値−ＭｄＢとする。

このフィルタＢ１７３により、入力された信号ｙのレベルは、所定値ｆｘ以上では徐々に−ＭｄＢまで低減され、所定値ｆｘ以上ｆｚ未満では周波数の増大に応じてレベルが低減量が増大する。

フィルタＡ１７１から出力された信号ｘは、レベル処理部１７２によってフォーカスサーボ系で必要とする周波数ｆｘ未満の信号ｙが、図６で示すように、予め設定されたしきい値ＮｄＢ以下であれば遮断される。この結果、フィルタＢ１７３で元のレベルに戻された信号ＦＯＤsnsには、所定のレベル（レベル閾値）Ｎ以下で周波数ｆｘ未満の周波数帯は除去されて、フォーカスサーボ系で不要な周波数ｆｘ以上の周波数帯のノイズ成分ＦＯＤsnsが抽出される。

つまり、フィルタＡ１７１で高い周波数成分（ｆｘ以上）を抽出し、フィルタＢ１７３ではフィルタＡで増幅させた周波数成分を元に戻す。これらフィルタＡ１７１、フィルタＢ１７３はＩＩＲフィルタで構成することができる。

レベル処理部１７２は、所謂不感帯を構成し、信号ｘの振幅（レベル）の絶対値がレベル閾値Ｎ以上の信号のみを通過させる。

このレベル処理部１７２の処理は、図６で示すように、不寒帯入力レベルｘに対して、ｘの絶対値をレベル閾値Ｎと比較し、レベル閾値Ｎより小さい場合は出力ｙ＝０に設定し、レベル閾値Ｎより大きい場合はｘの符号に応じて、下記の演算結果をｙとする。
ｘ＞０のときｘ−Ｎ 、Ｘ＜０のときｘ＋Ｎ
上記フィルタＡ１７１の出力の絶対値がレベル閾値Ｎより大きい場合、不感帯で構成されたレベル処理部１７２の信号ｙが出力されて、フィルタＡ１７１による位相ずれをフィルタＢ１７３により補正する。このため、ノイズ検出部１７０で行われるノイズ抽出の演算で位相ずれが発生することはなく、フォーカスサーボ系を安定して動作させることが可能となる。

そして、フィルタＡ１７１は、周波数ｆｘＨｚ以上でゲインが増加し、周波数ｆｚＨｚ以上でゲインが一定値になる特性とする。フィルタＢ１７３は、周波数ｆｘＨｚ以上でゲインが低下し、周波数ｆｚＨｚ以上でゲインが一定値になる特性で、フィルタＡ１７１の逆特性に設定される。このためフィルタＡ１７１の出力ｘをフィルタＢ１７３へ入力すると、フィルタＡ１７１の入力からフィルタＢ１７３の出力の特性は、周波数に依存しないスルー状態と同じ特性を持つ。フィルタＡ１７１の出力ｘが不感帯機能を有するレベル処理部１７２に入力するので、入力ｘと出力ｙの関係は図６のようになる。

ノイズ検出部１７０に入力されたフォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が低い場合は、レベル処理部１７２の不感帯機能より出力ｙはゼロであるが、周波数ｆｘ以上の信号ｘは、フィルタＡで１７１ゲインが増加するので、不感帯機能を透過して出力ｙが発生する。レベル処理部１７２の不感帯機能の出力ｙをフィルタＢ１７３に入力するので、周波数ｆｘ以上の信号レベルが低下することになる。この結果、本発明のノイズ検出部１７０では、図７に示すように周波数の変化に応じてリミッタ（不感帯）のレベルを変更することができる。

図７はレベル処理部１７２の不感帯機能の一例を示す入力−出力特性のグラフである。図８の例では、レベル処理部１７２の不感帯機能の入力をｘとし、出力をｙとする。

図７の入力−出力特性は、スイッチ特性にした例を示しており、不感帯機能により閾値｜Ｎ｜でＯＮ／ＯＦＦを行う場合を示す。この例では、入力ｘのレベルの絶対値が｜Ｎ｜以下になると、出力ｙの信号レベルを０とする。なお、出力ｙのレベルは０に近い所定の最小値としてもよい。

以上のように本発明のフォーカスサーボ系では、フォーカス補償器１１０の出力であるフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ検出部１７０でノイズ成分ＦＯＤsnsのみを抽出し、減算器１８０でフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ成分ＦＯＤsnsを差し引くことで、アクチュエータ４４のフォーカス駆動部に与える信号からトラッキングエラー信号の影響を確実に除去することができ、安定したフォーカスサーボ系を実現できる。

＜第２実施形態＞
図８は第２の実施形態を示し、前記第１実施形態のフォーカスサーボ系の処理をシステムコントローラ１０１のＣＰＵ処理を行う場合のフローチャートを示す。

まず、システムコントローラ１０１は、ステップＳ２０１でＡＦＥ部４０からフォーカスエラー信号を読み込んで、ステップＳ２０２で、フォーカスエラー信号に含まれるずれ量に応じたアクチュエータ４４のフォーカス駆動部への指令値としてフォーカス駆動信号ＦＯＤinを算出する。このフォーカス駆動信号ＦＯＤinの算出は、前記第１実施形態で述べたように、前記従来例などの公知例や周知例によって算出すればよい。

次にシステムコントローラ１０１は、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７で、前記第１実施形態のノイズ検出部１７０のフィルタＡ１７１の処理を行う。まず、ステップＳ２０３でフォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が第１の周波数閾値ｆｘ以上であるか否かを判定し、周波数がｆｘ以上であればステップＳ２０４で周波数が第２の周波数閾値ｆｚ以下であるか否かを判定する。

上記判定の結果、フォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が、第１の周波数閾値ｆｘ未満の場合には、ステップＳ２０５に進んで、ゲインＧ１を０ｄＢに設定する。一方、フォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が、第１の周波数閾値ｆｘ以上、かつ第２の周波数閾値ｆｚ以下の場合には、ステップＳ２０６に進んで、ゲインＧ１をフォーカス駆動信号ＦＯＤinにランプの定数Ｋを乗じた値に設定する。さらに、フォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が第２の周波数閾値ｆｚ以上の場合では、ステップＳ２０７に進んでゲインＧ１の最大値であるＭｄＢに設定する。

そして、ステップＳ２０８では、フォーカス駆動信号ＦＯＤinに上記ステップＳ２０５〜Ｓ２０７の何れかで算出したゲインＧ１を乗じて、出力ｘを求める。なお、ゲインＧ１は絶対値として求められるので、フォーカス駆動信号ＦＯＤinのレベルの符号に応じて出力ｘのレベルの符号も変化する。

次に、システムコントローラ１０１は、ステップＳ２０９で前記第１実施形態のレベル処理部１７２の不感帯処理を行い、出力ｘのレベルの絶対値が予め設定したレベル閾値Ｎ以下であれば、出力ｙのレベルを０または所定の最小値に設定する。

次に、システムコントローラ１０１は、ステップＳ２１０〜Ｓ２１６で前記第１実施形態のフィルタＢ１７３の処理を、出力ｙについて行う。

すなわち、出力ｙの周波数が第１の周波数閾値ｆｘ以下であれば、ゲインＧ２を０に設定し（Ｓ２１２）、出力ｙの周波数が第１の周波数閾値ｆｘ以上、かつ第２の周波数閾値ｆｚ以下の場合には、ステップＳ２０１３に進んで、ゲインＧ２を出力ｙにランプの定数Ｋを乗じた負値に設定する。さらに、出力ｙの周波数が第２の周波数閾値ｆｚ以上の場合では、ステップＳ２１４に進んでゲインＧ２の最大値である−ＭｄＢに設定する。

そして、ステップＳ２１５では、出力ｙに上記ステップＳ２１２〜Ｓ２１４の何れかで求めたゲインＧ２を乗じてノイズ信号ＦＯＤsnsを求める。

ステップＳ２１６では、上記ステップＳ２０２で求めたフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ成分ＦＯＤsnsを差し引いて、フォーカス駆動信号ＦＯＤinに含まれるトラッキングエラー信号等のノイズ信号ＦＯＤsnsの影響を削除する。

以上の処理によって、システムコントローラ１０１でフォーカスサーボ系の処理を前記第１実施形態と同様に実現することができる。

なお、上記第２の実施形態では、フォーカスサーボ系の処理の全てをソフトウェアで実現する例を示したが、上記処理の一部（例えば、フィルタＡ１７１の処理等）をハードウェアによって処理することができる。

＜第３実施形態＞
図９〜図１１は、第３の実施形態を示し、前記第１または第２の実施形態のレベル処理部１７２の不感帯機能の他の例を示す入力−出力特性のグラフである。図１０では、レベル処理部１７２の不感帯機能の入力をｘとし、出力をｙとする。

図９はレベル処理部１７２の不感帯処理の入力−出力特性をスイッチ特性にした例を示しており、不感帯機能により入力された信号ｘのレベルの絶対値が閾値｜Ｎ｜以下でレベルを０または所定の最小値に設定に設定する。

前記第１実施形態のレベル処理部１７２の不感帯処理では、入力ｘのレベルの絶対値がレベル閾値Ｎ以下になると、出力ｙの信号レベルを０または所定の最小値に設定していたためレベルが急変する。このため、前記第１実施形態のレベル処理部１７２では、レベルのＯＮ／ＯＦＦの切り替え動作で新たにノイズを発生する恐れがある。そのため本第３実施形態のレベル処理部１７２の不感帯機能では、図９のように、入力ｘのレベルと出力ｙのレベルの関係を閾値｜Ｎ｜だけオフセットさせることで、出力ｙのレベルが急変するのを防止して、ノイズ成分ＦＯＤsnsに新たなノイズが加わるのを防ぐことが可能となる。

これにより、ノイズ成分ＦＯＤsnsを検出するノイズ検出部１７０の特性は、図１０で示すように、逆特性の一対のフィルタＡ１７１、１７３Ｂの間に、入力−出力特性に閾値｜Ｎ｜のオフセットを有するリミッタ機能を有するレベル処理部１７２を配置することで、新たなノイズの発生を防ぎ、さらに入力信号のＦＯＤinの周波数に応じて出力レベルが図１１のように変化する入力−出力特性でノイズ信号ＦＯＤsnsを確実に抽出し、減算器１８０で削除することができる。

図１１の特性は、ノイズ検出部１７０のフィルタＡ１７１の出力ｘを入力とするレベル処理部１７２の出力ｙまでのリミッタ特性のグラフを示しており、周波数（閾値）ｆｘ、ｆｙ、ｆｚにおける入力レベル[ｄＢ]と出力レベル[ｄＢ]の関係を示す。なお、周波数の関係はｆｘ＜ｆｙ＜ｆｚである。

フォーカス駆動信号ＦＯＤinの周波数が第１の周波数閾値ｆｘ以上かつ第２の周波数閾値ｆｚ以下では、周波数の増大につれて徐々に出力ｙのゲインが増大していく。フィルタＡ１７１で増幅される周波数帯域（ｆｘ以上）は、レベル処理部１７２のリミッタレベルがＮ／Ｍのように作用する。なお、Ｍは前記第１実施形態の図４、図５で示したゲインの最大値である。このため、入力されたフォーカス駆動信号ＦＯＤinから位相がずれることなくノイズ成分ＦＯＤsnsをフィルタＢ１７３から出力し、フォーカスサーボ系で不要な高い周波数のノイズ成分のみを減算器１８０で削除できる。減算器１８０でのノイズ成分ＦＯＤsnsの削除によるフォーカスサーボ系の安定性は劣化することなく、トラッキングエラー信号からのフォーカスエラー信号への洩れ込みの有無にかわらす、フォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ成分ＦＯＤsnsのみを抽出し、減算器１８０でのノイズ成分ＦＯＤsnsのみを削除することでアクチュエータ４４のフォーカス駆動部を駆動するフォーカス駆動信号ＦＯＤは補正され、安定したフォーカスサーボ系を実現できる。

＜第４実施形態＞
図１２は、第４の実施形態を示し、前記第２実施形態のフィルタＡ１７１，Ｂ１７３の特性を変更し、さらにゲイン補正部１７４を加えたもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。

図１２は、ノイズ検出部１７０をデジタルフィルタで構成する際に好適な実施形態を示す。

フィルタＡ１７１は最大ゲインを０ｄＢとし、最小ゲインを−ＭｄＢとし、前記第１実施形態と同様に第１の周波数閾値ｆｘ以上、第２の周波数閾値ｆｚ以下で最小ゲインから最大ゲインへ変化させるものである。フィルタＡ１７１の位相特性は、第１の周波数閾値ｆｘと第２の周波数閾値ｆｚの間で進み角が最大となる。

フィルタＢ１７３はフィルタＡ１７１の逆特性で、最大ゲインを０ｄＢとし、最小ゲインを−ＭｄＢとし、前記第１実施形態と同様に第１の周波数閾値ｆｘ以上、第２の周波数閾値ｆｚ以下で最大ゲインから最小ゲインへ変化させるものである。フィルタＢ１７３の位相特性は、第１の周波数閾値ｆｘと第２の周波数閾値ｆｚの間で遅れ角が最大となる。

フィルタＢ１７３の後段には、ゲイン補正部１７４が配置され、フィルタＢ１７３の出力のレベルを所定値ＭｄＢだけ増幅した信号をノイズ成分ＦＯＤsnsとして出力する。

また、レベル処理部１７２の不感帯処理も、最小ゲインに応じてスライスレベルを変更しておく。

本第４実施形態も前記第１、第２実施形態と同様に、フォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ検出部１７０でノイズ成分ＦＯＤsnsのみを抽出し、減算器１８０でフォーカス駆動信号ＦＯＤinからノイズ成分ＦＯＤsnsを差し引くことで、アクチュエータ４４のフォーカス駆動部に与える信号からトラッキングエラー信号の影響を確実に除去することができ、安定したフォーカスサーボ系を実現できる。さらに、フィルタＡ１７１の位相特性と、フィルタＢ１７３の位相特性は逆特性としたので、ノイズ成分ＦＯＤsnsはフォーカス駆動信号ＦＯＤinに対して位相のずれが無く、フォーカスサーボ系を安定させることができる。

また、本第４実施形態では、デジタルフィルタの場合、演算のオーバーフローが問題になることが多いことに着目し、デジタルフィルタの最大ゲインを０ｄＢにする。フィルタＡ１７１でゲインが低い部分を補うためにゲイン補正部１７４を設け、レベル処理部１７２の不感帯処理では、スライスレベルを変更して、フォーカス駆動信号ＦＯＤinのレベルに合わせている。

＜第５実施形態＞
図１３は第５の実施形態を示し、前記第２実施形態のフィルタＡ１７１、Ｂ１７３の特性を変更したもので、その他の構成は前記第２実施形態と同様である。

フィルタＡ１７１では、第１の周波数閾値ｆｘ以上でゲインを周波数に比例して増大させ、フィルタＢ１７３では、第１の周波数閾値ｆｘ以上でゲインを周波数に比例して減衰させる。この場合も前記第１，２実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第６実施形態＞
図１４は第６の実施形態を示し、前記第４実施形態のフィルタＡ１７１、Ｂ１７３の特性を前記第５実施形態と同様に変更したもので、その他の構成は前記第４実施形態と同様である。

フィルタＡ１７１では、第１の周波数閾値ｆｘ以上でゲインを周波数に比例して増大させ、フィルタＢ１７３では、第１の周波数閾値ｆｘ以上でゲインを周波数に比例して減衰させる。

この場合も前記第１、２、４実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明の各実施形態によれば、補償部の出力である駆動信号からノイズ検出部でノイズ成分のみを抽出し、補正部で駆動信号からノイズ成分を差し引くことで、アクチュエータに与える駆動信号からトラッキングエラー信号の影響を確実に除去することができ、安定したフォーカスサーボ系を実現できる。

また、以上のように、本発明は、フォーカスエラー信号によりフォーカスサーボを行う光ディスク装置に適用することができる。

３ 光ディスク
４０ ＡＦＥ部
４３ 対物レンズ
４４ アクチュエータ
１０ 制御部
１００ ＤＳＰ部
１０１ システムコントローラ
１１０ フォーカス補償部
１２０ トラック補償部
１７０ ノイズ検出部
１７１ フィルタＡ
１７２ レベル処理部
１７３ フィルタＢ

Claims (6)

1. 光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、
   前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、
   前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、
   前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点のずれをフォーカスエラー信号として出力する生成部と、前記生成部からのフォーカスエラー信号を入力し、前記アクチュエータを駆動して前記ビームの合焦位置を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、
   前記サーボ制御部は、
   前記フォーカスエラー信号に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を生成する補償部と、
   前記補償部が出力した駆動信号を入力して、当該駆動信号の周波数に応じてリミッタ特性を変化させてノイズ成分を検出するノイズ検出部と、
   前記補償部が出力した駆動信号から前記ノイズ検出部が検出したノイズ成分を差し引いて駆動信号を補正する補正部、
   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であって、
   前記ノイズ検出部は、
   前記入力したフォーカスエラー信号のレベルを当該フォーカスエラー信号の周波数に応じて制限することを特徴とす光ディスク装置。
3. 請求項２に記載の光ディスク装置であって、
   前記ノイズ検出部は、
   前記駆動信号を入力として、所定の周波数特性でゲインを増大させる第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタの出力信号を入力として、当該出力信号のレベルの絶対値が所定の閾値以下のときには前記出力信号を所定の最小値に制限した信号を出力するレベル処理部と、
   前記レベル処理部の出力信号を入力として、前記第１のフィルタの逆系の周波数特性を備えた第２のフィルタと、を備え、
   前記補正部は、
   前記補償部が出力する駆動信号から、前記第２のフィルタが出力する出力信号を差し引いて駆動信号を補正することを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項３に記載の光ディスク装置であって、
   前記第１のフィルタは、
   前記駆動信号を入力として、予め設定した第１の周波数閾値以上で前記ゲインを増大させ、
   前記第２のフィルタは、
   前記第１のフィルタの逆系で構成されて、前記レベル処理部の出力信号を入力として、前記第１の周波数閾値以上で前記ゲインを低減させることを特徴とする光ディスク装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の光ディスク装置であって、
   前記レベル処理部は、
   前記第１のフィルタの出力信号のレベルの絶対値が所定の閾値以下のときには所定の最小値出力し、
   前記第１のフィルタの出力信号のレベルの絶対値が所定の閾値を超えるときには前記第１のフィルタの出力信号をそのまま、または予め設定したレベルを差し引いて出力することを特徴とする光ディスク装置。
6. 光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点のずれをフォーカスエラー信号として出力する生成部と、プロセッサとメモリを備えて前記生成部からのフォーカスエラー信号を入力し、前記アクチュエータを駆動して前記ビームの合焦位置を制御する駆動信号を生成するプログラムであって、
   前記フォーカスエラー信号に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を生成する手順と、
   前記駆動信号の周波数に応じてリミッタ特性を変化させてノイズ成分を検出する手順と、
   前記駆動信号からノイズ成分を差し引いて駆動信号を補正する手順と、
   とを前記プロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。

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