JP2012027995A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップなく、且つ所望のクリーニング効果を保ったうえでレンズとディスク表面の衝突の可能性を抑制し、適切に対物レンズのクリーニングを行う光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 光ディスクに記録再生を行う光ディスク記録再生装置であって、対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、を有する光ピックアップを備え、光ピックアップの対物レンズを記録再生時の位置に比較し、駆動部により光ディスクに接触しないよう一定の駆動力で一定時間駆動することで光ディスクに近づけ、対物レンズの粉塵除去を行なう。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光ディスク装置に関する。中でも、例えば、光ディスク装置に搭載された対物レンズの粉塵の除去を低コストで行える光ディスク装置に関するものである。

光ディスク装置に関する文献として、特許文献１が公開されている。当該特許文献１には、例えば、その要約に、「ターンテーブル３にブラシ２３やファン等にクリーニング２２を付設して、ターンテーブル３の回転により、クリーニング手段２２で光ピックアップ７の対物レンズ９をクリーニングする。」と記載されている。また、当該文献の段落番号００１６には、「このように構成された光ピックアップ７のクリーニング装置２１によれば、対物レンズ９のクリーニングモードが所定の時間間隔で予め設定されているか、或いは、使用者の任意の設定（クリーニングスイッチを任意にオンする等）によって対物レンズ９の表面に（上面）に付着・堆積されたダスト（塵埃）のクリーニングが自動的に行われる。」と記載されている（要約）。

特許文献２には、「対物レンズに付着したダスト等を専用のクリーニング手段を使用せずに自動的にクリーニングする」ことを課題として、「スピンドルモータ２の回転数をＣＤ４のデータの再生時の回転数よりも上げて、該ＣＤ４の表面に高速の空気流を発生させ、対物レンズ１３を上下左右に振動させながらＣＤ４の内周から外周へ移動させて、対物レンズ１３の表面のダストを高速の空気流によって吹き飛ばす」と記載されている（要約）。

特許文献３には、「対物レンズ３５の表面に塵埃が付着した場合はクリーニングモードに移動する。クリーニングモードにおいては、フォーカスサーボをＯＮとした状態で、発光ダイオード４５からの信号光をフォーカス位置センサ４７で検知して対物レンズホルダ３１の高さをモニタしながら、クリーニング信号電流をサーボ信号電流に重畳してフォーカシングコイル４１に流し、回転する光ディスク５１に対物レンズ３５を近接させ、回転による空気流により対物レンズ３５上の塵埃を吹き飛ばして除去する。」と記載されている（要約）。

特開２００５−１２９１６９号公報 特開２００５−３２７３５０号公報 特開平４−３０２８２９号公報

光ディスク装置では、光ピックアップから光ディスクに向けて照射されたレーザ光と、光ディスクからの反射光を光ピックアップで受光し、記録再生を行っている。光ディスクの主な規格としてＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの順で記録容量が増えており、ＤＶＤとＢＤではより記録容量を高めるため記録再生層を同一ディスク内に２層構造となっている。記録容量を高めるためには先にのべたレーザ光/反射光をいかに精度高く発光/受光しその信号をもとに記録再生制御を行うことが重要となる。特にＢＤにおいては、２層を超えるような多層の研究開発が進んでおり信号対ノイズの観点でより精度の高い発光/受光技術が必要となる。

しかし、従来の技術では信号対ノイズの観点でより精度の高い発光/受光を行うため対物レンズのクリーニングを行っているが、コストの面等で課題が残る。例えば、特許文献１のように、クリーニングを行うために専用に付設されるブラシやファンはコストアップにつながる。

また、特許文献２及び３では、ディスク表面に回転による空気流を発生させ、対物レンズ上の塵埃を吹き飛ばすことを目的とする技術が開示されているが、クリーニング効果あるいはディスク表面と対物レンズの衝突防止の観点から課題が残る。

ディスク回転による空気流で対物レンズ上の塵埃を吹き飛ばす（すなわち所望のクリーニング効果を得る）には、対物レンズをディスク表面にかなり近づける必要がある。そのため、例えば特許文献２のように、対物レンズを上下左右に振動させる方式では、ディスク表面にレンズが衝突する可能性を抑制できないという課題がある。また、特許文献３のように、フォーカスサーボをＯＮとした状態でフィードバック制御を行ない、ディスク面振れに応じたレンズ位置を調整を行なう方式では、レンズ位置制御の応答が間に合わず、ディスク表面にレンズが衝突する可能性を抑制できないという課題が残る。

このように、所望のクリーニング効果を得るためには、対物レンズをディスク表面にかなり近づける必要があるため、ディスク表面に対物レンズが衝突する可能性を抑制することが必要となる。

本発明の目的は、コストアップなく、且つ所望のクリーニング効果を保ったうえでレンズとディスク表面の衝突の可能性を抑制し、適切に光ピックアップの対物レンズのクリーニングを行う光ディスク装置を提供することである。

上記の目的は、例えば、特許請求の範囲に記載の構成により達成される。また、上記の目的は、以下に示す構成によっても解決される。例えば、光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置において、対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、を有する光ピックアップを備え、前記光ピックアップからの信号に応じて前記駆動部に対しフィードバック制御可能なＤＳＰを備え、前記駆動部は、前記対物レンズを前記光ディスクに近づける方向に一定の駆動力で一定時間駆動することで達成される。

本発明によると、コストアップなく、且つ所望のクリーニング効果を保ったうえでレンズとディスク表面の衝突の可能性を抑制し、適切に対物レンズのクリーニングを行う光ディスク装置を提供することが可能となる。

光ディスク装置の構成を示すブロック図。 光ピックアップ動作の詳細を示す。 光ピックアップ内部詳細図を示す。 流速と圧力の関係を示す。 圧力の関係を示す。 圧力とアクチュエータ推力の関係を示す。 ディスク認識のフローチャートを示す。 光ディスク装置のサーボ処理を示す。 周波数分析器結果の比較図を示す。 光ディスク装置のサーボ処理を示す。 振幅検出結果の比較図を示す。 ディスク認識のフローチャートを示す。 チルト制御を示す。 ディスク認識のフローチャートを示す。 アクチュエータ駆動力を示す。

以下、実施例について図を用いて説明する。

図１は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１内には光ピックアップ２を備える。光ピックアップ２はレーザを光ディスク１００に照射し、かつ光ディスク１００からの反射光を光ピックアップ２自身が受光する。光ディスク１００はスピンドルモータ４にチャッキングされており、ドライバ５、ＤＳＰ３により制御されている。スピンドルモータ４の回転により、チャッキングされた光ディスク１００が回転する。光ピックアップ２はモータ４と同様にドライバ５、ＤＳＰ３により制御されている。ＤＳＰ３は図示しないＣＰＵを内蔵し、バス６を介してＲＡＭ７およびフラッシュメモリ８と接続されている。また、ＤＳＰ３が、光ピックアップからの信号を取得する取得部として機能する。また、フラッシュメモリ８内には光ディスク記録再生装置１の制御用プログラムが記録されている。光ディスク記録再生装置１は外部インターフェイス９を介しパソコンなどのホスト１０に接続される。図１では一例としてＤＳＰ３、ドライバ５、ＲＡＭ７およびフラッシュメモリ８は個別デバイスとして説明したが、これらのうち、任意の組み合わせが統合された１つのデバイスであっても良い。

図２は、光ピックアップ２の動作詳細を示す図である。
光ピックアップ２には対物レンズ１１を搭載している。対物レンズ１１に対してはディスク面方向のフォーカス制御（１２）、ディスク上に刻まれたトラックに追従するためのトラッキング制御（１３）およびディスク半径方向に対物レンズを傾けるチルト制御（１４）が行われている。また、光ピックアップ２は対物レンズ１１と共にスレッドモータ１４により光ディスク１００の半径方向にスレッド制御１５される。

図３は光ピックアップ２の内部の詳細図である。
レーザ光源１７からレーザが照射され、スプリッタ１８を介し対物レンズ１１を通過して光ディスク１００に照射される。照射されたレーザは光ディスク１００で反射され、同じく対物レンズ１１を通過し、スプリッタ１８を介し、集光レンズ２０で収束された光を光検出器１９で受光される。光検出器１９で受光した光は電気信号に変換され、変換された電気信号をもとに図示しないＤＳＰは同じく図示しないドライバを介して光ピックアップ２の対物レンズ１１を駆動するアクチュエータ２１を制御する。光検出器１９は反射光量に比例した信号や、先に示したフォーカス制御/トラッキング制御を行うために必要なフォーカスエラー信号(ＦＥ信号)、トラッキングエラー信号(ＴＥ信号)、全反射光量エラー信号(ＰＥ信号)の元となる信号を生成する。なお、全反射光量エラー信号は、和信号、総和信号、総光量信号と言い換えても良い。光ディスク１００と対物レンズ１１には空間があり、常に外気さらされている。そのため外気の塵埃などが対物レンズ１１に付着する。対物レンズ１１に塵埃が付着することにより、光ディスク１００に照射されるレーザおよび光ディスクからの反射光ともノイズが増大し、光ディスク装置の安定した記録、再生に支障を及ぼす。

図４は光ピックアップと光ディスクの空間における流速と圧力の関係を示した図である。

光ディスク１００が回転することにより対物レンズ１１との間に発生する空気の流速vとすると、その際の空間の圧力ｐはベルヌーイの定理により
ｐｖ = 一定
となる。そのため流速vが高まると圧力ｐは図４に示すように反比例し低下していく。

図５は光ピックアップを回転中の光ディスクに近づけた際の圧力の関係を示した図である。
回転する光ディスク１００に対し対物レンズ１１を矢印Ａの方向に近づけた際の光ディスク近傍の流速、圧力をそれぞれｖ１、ｐ１とし、対物レンズ近傍の流速、圧力をそれぞれｖ２、ｐ２とする。対物レンズが回転する光ディスクに近接すると、対物レンズ近傍の空気は対物レンズにさえぎられ、矢印Ｂのように対物レンズを避けるように湾曲して流れる。一方、光ディスク近傍の空気はさえぎられるものがないため矢印Ｃのように一直線に流れる。ここで、光ディスクと対物レンズが近接している場合には、対物レンズ近傍の空気は、回転する光ディスクにより湾曲しながらも光ディスク近傍の空気と同一時間で流れる。よって、対物レンズ近傍の空気は対物レンズをさけるため直距離を流れるにもかかわらず、光ディスク近傍の空気と同一時間で進むことになる。以上から、対物レンズ近傍の流速ｖ２は光ディスク近傍の流速ｖ１に対し、ｖ２＞ｖ１の関係となる。一方、先に述べたように圧力は速度に反比例することから、ｐ１＞ｐ２の関係となる。

図６は光ピックアップを回転中の光ディスクに近づけた際の圧力とアクチュエータ推力の関係を示した図である。
圧力の関係（ｐ１＞ｐ２）により、対物レンズはより圧力の低いｐ２に向かい矢印Ｄの方向に推力が働く。ここで、対物レンズをアクチュエータ２１により矢印Ｅの推力を働かせると、対物レンズ表面の塵埃が空気中に剥ぎ取られレンズクリーナーの効果が発生する。 次に、図７に示すフローチャートにより、本光ディスク装置１のディスク認識過程を説明する。なお当該処理は例えばＤＳＰ３の制御により実施される。
光ディスクが光ディスク装置に装着されると、まず光ディスクを回転させる（ｓ５０）。その後、対物レンズを光ディスク方向へ駆動する（ｓ６０）。その後、対物レンズを一定位置に保持する（ｓ６１）。ここで対物レンズの塵埃が除去される。その後、フォーカスサーボオン（ｓ７０）、トラックサーボオン（ｓ８０）が実施され、光ディスクの記録、再生が可能となる。
また、対物レンズのクリーニングをより効率よく実施するためには以下のような方法がある。先に説明したように、対物レンズに塵埃が付着すると光ディスクの記録、再生動作が安定して行えなくなる。そこで、記録、再生の安定度を事前に検出して必要な時にのみレンズクリーニング動作をさせることでより効率的となる。本処理を説明するにあたり、光ディスク装置のサーボ処理について説明する。

図８は光ディスク装置のサーボ処理の説明図である。
ピック２から得られた信号はＤＳＰ３内のサーボ補償器１１０に入力される。サーボ補償器はピックを制御するのに必要な周波数応答を計算する。また、計算された周波数応答に応じて駆動回路１１１がドライバ５に駆動信号を送る。駆動回路１１１は周波数分析器１１２にも接続されている。周波数分析器は例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などである。

図９は周波数分析器でのアクチェータ駆動信号の標準時と塵埃付着時の比較結果を示している。
先に説明したように対物レンズに塵埃が付着した場合は、光ピックアップからの信号がノイジーとなる。そのため、見かけ上高周波帯域に及んで駆動力が必要となるようにＤＳＰは検出し、周波数分析結果で顕著な差となって現れる。この特性を利用して対物レンズへの塵埃付着を検出可能である。

塵埃の付着は以下に説明する方法でも解析可能である。図１０は光ディスク装置のサーボ処理の説明図である。ピック２から得られた信号はＤＳＰ３内のサーボ補償器１１０に入力される。サーボ補償器はピックを制御するのに必要な周波数応答を計算する。また、計算された周波数応答に応じて駆動回路１１１がドライバ５に駆動信号を送る。駆動回路１１１は振幅検出器１１３にも接続されている。

図１１は振幅検出器でのアクチェータ駆動信号の標準時と塵埃付着時の比較結果を示している。
補償器は周波数応答を自由に設定できるため、低域の周波数応答Gainを低下させ、高域の周波数応答ゲインを高めに設定しＨＰＦ(Ｈｉｇｈ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ)とする。この状態で振幅検出を行うと、先に説明したように対物レンズに塵埃が付着した場合は、光ピックアップからの信号がノイジーとなる。そのため、見かけ上高周波帯域に及んで駆動力が必要となるようにＤＳＰは検出すし、図１１に示すよう振幅で顕著な差となって現れる。この特性を利用して対物レンズへの塵埃付着を検出可能である。

図１２は周波数分析器もしくは振幅検出器での解析結果を用いたディスク認識のフローである。
解析はサーボ制御が動作時に有効であるため、光ディスク回転（ｓ５０）、フォーカスサーボオン（ｓ７０）、トラックサーボオン（ｓ８０）を行う。フォーカスサーボ、トラックサーボともオン状態で解析（ｓ９０）を行う。解析結果をもとに閾値のチェック（ｓ９１）行い、越えていた場合は、レンズクリーニングを行うため、トラック/フォーカスサーボをオフする（ｓ９２）。以降は図７に示したクリーニング動作を行う。解析結果の閾値チェック（ｓ９１）の結果、閾値を超えていなかった場合はレンズクリーニング動作をスキップし、ディスク認識時間を短縮できる。

対物レンズに付着する塵埃は光ディスク装置の外部からや、光ディスクに付着していたものがディスク回転で飛散するなど、様々な要因がある。そのため、対物レンズへの塵埃の付着分布も一様とならない。そのため局所的な対物レンズのクリーニングが必要となる。そのためには対物レンズを局所的に光ディスクに近接させる必要がある。そこで、反りの大きい光ディスクの記録、再生の安定化のための機構であるチルト制御を応用する。

図１３はチルト制御による対物レンズの光ディスクへの近接方法を示す図である。
対物レンズ１１はアクチェータの推力により、チルトさせることが可能である。ここで、回転する光ディスク１００に対し、対物レンズ１１をチルトさせ近接させることで、光ディスク１００により近接するＦで流速がはやまり、圧力の低下が発生し、このディスククリーニング効果が高まる。

図１４はチルトを用いた光ディスク認識のフローである。
先に説明した駆動信号による周波数分析した結果、閾値を超えている場合には、図７に示したクリーニング動作を行う（ｓ９２、ｓ６０、ｓ６１、ｓ７０、ｓ８０）。再度、駆動信号周波数分析（ｓ９０）を行い、閾値を超えているかのチェックを行う（ｓ９１）。その結果、まだ閾値を超えている場合は、チルトによるレンズクリーニングを行うため、まずトラック/フォーカスサーボオフを行う（ｓ９２）。次にチルトを駆動させる（ｓ９３）。さらにチルトを駆動したまま一定位置を保持し（ｓ９４）、対物レンズの塵埃が除去される。レンズクリーニング後、チルトオフし（ｓ９５）、フォーカスサーボオン（ｓ７０）、トラックサーボオン（ｓ８０）が行われ、光ディスク認識が完了する。

レンズクリーニングの効果を高めるためには対物レンズ近傍の流速を高めることが有効である。光ディスクの回転を角速度一定として最高回転で制御した場合は光ディスク外周部で対物レンズ近傍の流速が最高速となる。以上のことから内周部でのレンズクリーニングの効果が足りない場合は、光ピックアップを光ディスク外周部に移動させ、レンズクリーニングを行うことでより効果的となる。

レンズクリーニングのため、対物レンズを回転する光ディスクに近接させる変位量を、回転するディスクと接触しない変位量として見積もることは以下の方法で可能である。すなわち、回転する光ディスクの面振れ量、アクチェータの変位量感度を元に見積もった変位量、接触しないための余裕を考慮しアクチュエータの駆動力を見積もれる。

しかし、よりクリーニング効果を高めるためには少しでも接触させないための余裕（マージン）を少なくしたい。そこで以下の方法によりクリーニング効果を高めるためのアクチュエータの適切な駆動力を求めることが可能となる。

図１５は光ディスク１回転中のアクチュエータ駆動力を示す。
アクチュータは光ディスクの回転に同期する変動量と回転に同期しない微小な変動量に追従するため、図に示すサーボオン状態では常に変動している。ここで、アクチュエータ駆動力のうち鋭角に変化する部分(代表部:図中Ｇ)は高周波成分であるため、実際のアクチュエータは追従できていない。そこで光ディスク一回転の駆動力を平均化すると破線のようになり、サーボオン状態での実際のアクチェータの駆動力をほぼ最大値のまま一定とすることができる。これにより、レンズが光ディスク表面と接触する可能性を抑制しつつ、クリーニング効果を高めることが可能となる。すなわち、上記のように光ディスクの回転に応じた一定のアクチュエータ駆動力を一定時間かけて対物レンズをディスク表面に近づけることで、対物レンズを適切な位置に移動（変位）させ、クリーニング効果を高めることができる。

回転する光ディスクの面振れ量は内周部でチャッキングされるため、内周部が一番少ない。そこで面振れ量の少ない内周部で本発明で示したレンズクリーニング動作を行わせることにより面触れによる接触を安全に回避しつつ対物レンズを回転する光ディスクに近接させることが可能となる。

これまでは光ディスク認識におけるレンズクリーニングについて説明してきた。ここで、ユーザもしくはホストから光ディスク取り外し（排出）の要求契機で、本実施例のレンズクリーニングを行なってもよい。また、他の例として光ディスク装置がディスク回転を停止してスリープ状態に入る直前や、電源オフ要求時を契機として、レンズクリーニングを行なってもよい。これにより、ユーザがクリーニング処理時間に煩わされるといった場面を極力抑えることができるという効果がある。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 光ディスク記録再生装置
２ 光ピックアップ
３ ＤＳＰ
４ スピンドルモータ
５ ドライバ
６ バス
７ ＲＡＭ
８ フラッシュメモリ
９ 外部インターフェイス
１０ ホスト
１１ 対物レンズ
１２ フォーカス制御
１３ トラッキング制御
１４ チルト制御
１５ スレッドモータ
１６ スレッド制御
１７ レーザ光源
１８ スプリッタ
１９ 光検出器
２０ 集光レンズ
２１ アクチュエータ
５０ 光ディスク回転処理
６０ 対物レンズのディスク方向駆動処理
６１ 対物レンズの一定値保持処理
７０ フォーカスサーボオン処理
８０ トラックサーボオン処理
９０ 解析処理
９１ 駆動信号周波数分析結果判別処理
９２ トラック/フォーカスサーボオフ処理
９３ チルト駆動処理
９４ チルト一定値保持
９５ チルトオフ処理
１００ 光ディスク
１１０ 補償器
１１１ 駆動回路
１１２ 周波数分析器
１１３ 振幅検出器

Claims (10)

1. 光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置であって、
   対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、を有する光ピックアップと、
   前記光ピックアップからの信号に応じて前記駆動部に対しフィードバック制御可能なＤＳＰとを備え、
   前記駆動部は、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、前記対物レンズを前記光ディスクに近づける方向に一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
2. 光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置であって、
   対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、を有する光ピックアップと、
   前記光ピックアップからの信号に応じて前記駆動部に対しフィードバック制御可能なＤＳＰとを備え、
   前記駆動部は、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、記録再生時のフィードバック制御における駆動力の平均制御点で制御し、一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項１又は２に記載の光ディスク装置であって、
   前記ＤＳＰは光ピックアップ駆動信号の周波数分析が可能であって、周波数分析結果に応じて、前記駆動部は、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、対物レンズを前記光ディスクに近づける方向に一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項１又は２に記載の光ディスク装置であって、
   前記ＤＳＰは光ピックアップ駆動信号の振幅検出が可能であって、振幅検出結果に応じて、前記駆動部は、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、対物レンズを前記光ディスクに近づける方向に一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
5. 光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置であって、
   対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、を有する光ピックアップと、
   前記光ピックアップからの信号に応じて前記駆動部に対しフィードバック制御可能なＤＳＰとを備え、
   前記駆動部は、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、前記光ディスク回転時に、前記光ディスクの半径方向に前記対物レンズをチルトさせ、一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
6. 請求項５に記載の光ディスク装置であって、
   前記ＤＳＰは光ピックアップ駆動信号の周波数分析が可能であって、周波数分析結果に応じて、光ディスク認識過程又は光ディスク排出要求時において、前記光ディスク回転時に、前記光ディスクの半径方向に前記対物レンズをチルトさせ、一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
7. 請求項５に記載の光ディスク装置であって、
   前記ＤＳＰは光ピックアップ駆動信号の振幅検出が可能であって、振幅検出結果に応じて、光ディスク認識過程または光ディスク排出要求時において、前記光ディスク回転時に、前記光ディスクの半径方向に前記対物レンズをチルトさせ、一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の光ディスク装置であって、光ディスクの内周部で前記対物レンズを一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
9. 請求項３又は６に記載の光ディスク装置であって、周波数分析結果に応じて、光ディスクの外周部で前記対物レンズを一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。
10. 請求項４又は７に記載の光ディスク装置であって、振幅検出結果に応じて、光ディスクの外周部で前記対物レンズを一定の駆動力で一定時間駆動することを特徴とする光ディスク装置。

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