JP2015170371A

JP2015170371A - ディスク装置

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Publication number: JP2015170371A
Application number: JP2014043000A
Authority: JP
Inventors: 武藤　英樹; Hideki Muto; 英樹武藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-28
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: JP6073260B2

Abstract

【課題】各ディスク規格内で偏心量がばらついた場合、もしくはそれを超える偏心量を持った光ディスクであっても、位相差計の許容上限周波数以下の周波数範囲で位相差を計測することができるディスク装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ２のフォーカスオン状態で光ディスクｄの偏心量を計測する偏心量計測部６ａと、位相差計４の許容上限周波数、光ディスクｄのトラックピッチおよび偏心量計測部６ａに計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号の周波数が許容上限周波数以下となるディスク回転周波数を算出し、両サブビーム信号間の位相差を調整するときのディスク回転周波数として設定するディスク回転数算出部６ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ディスクの情報を再生または情報を記録するディスク装置に関する。

例えば、特許文献１には差動プッシュプル（ＤＰＰ）法を用いた光ピックアップの調整方法が開示されている。この方法では、光ピックアップからのレーザビームを回折格子によって１つのメインビームと２つのサブビームの３本に分けて、２つのサブビームによるプッシュプル信号の位相差が３６０度になるように光ピックアップを位置調整している。

特開２００６−１４６９９９号公報

特許文献１などに記載されるＤＰＰ法や３ビーム法による調整では、両サブビーム間の位相差が位相差計によって計測される。
一方、位相差計には計測可能な許容上限周波数があり、また位相差計の計測対象であるサブビーム信号の周波数は、ディスク回転数周波数、光ディスク自体およびディスク装置側の機械的な偏心量に依存して変化する。
従って、ディスク回転数周波数、光ディスク自体およびディスク装置側の機械的な偏心量によっては、サブビーム信号の周波数が位相差計で計測可能な許容上限周波数より高くなる場合がある。この場合、位相差計による位相差の計測が不安定になる。

そこで、従来では、偏心量を管理して生産された光ディスクを使用する、または、光ディスク自体の偏心量やディスク装置側の機械的な偏心量に合わせて調整時のディスク回転周波数をカスタマイズしていた。
このように偏心量を管理して生産された光ディスクを使用する場合、調整に使用する光ディスクのコストが常に増加する。また光ディスクや実機の偏心実力に合わせてディスク回転周波数をカスタマイズするには、それを行う設備の調整に時間がかかるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、位相差計の許容上限周波数以下の周波数範囲で位相差を計測することができるディスク装置を得ることを目的とする。

この発明に係るディスク装置は、光ピックアップからの光ビームをメインビームと２つのサブビームに分けて光ディスクに照射し、メインビームが光ディスクのトラックを横断したときに位相差計によって計測された両サブビーム信号間の位相差が予め定めた位相差となるように調整されるディスク装置であって、光ピックアップのフォーカスオン状態で光ディスクの偏心量を計測する偏心量計測部と、位相差計の許容上限周波数、光ディスクのトラックピッチおよび偏心量計測部に計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号の周波数が許容上限周波数以下となるディスク回転周波数を算出し、両サブビーム信号間の位相差を調整するときのディスク回転周波数として設定するディスク回転数算出部とを備える。

この発明によれば、位相差計の許容上限周波数以下の周波数範囲で位相差を計測することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係るディスク装置の構成を示すブロック図である。両サブビーム信号間の位相差調整の概要を示す図である。ビームスポットとスピンドルモータの回転中心との位置関係を示す図である。実施の形態１に係るディスク装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るディスク装置の構成を示すブロック図である。図１において、ディスク装置１は、例えば車両などの移動体に搭載され、光ディスクｄの再生やデータ記録を行うディスク装置であり、光ピックアップ２、ＲＦアンプ３、位相差計４、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５、制御マイクロコンピュータ（マイコン）６、駆動制御部７およびスピンドルモータ８を備えて構成される。

光ピックアップ２は、内部のレーザ光源から照射されたレーザ光を用いて光ディスクｄの記録面へのデータの記録および再生を行う。また光ピックアップ２は、レーザ光源からのレーザ光を３本のレーザビーム（メインビームとその両サイドのサブビーム１，２）に分ける回折格子などの光学系、３本のレーザビームを光ディスクｄの記録面に集光する対物レンズおよび３本のレーザビームの反射光を受光して電気信号に変換する受光部を備える。電気信号には、例えば、２本のサブビーム１，２の反射光を受光して得られるＥ信号およびＦ信号がある。

ＲＦアンプ３は、光ピックアップ２の受光部から入力した上記電気信号からＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などを生成する。例えば、３ビーム法によるトラッキング制御においては、上述したＥ信号およびＦ信号を用いてＥ信号−Ｆ信号をトラッキングエラー信号として求める。

位相差計４は、Ｅ信号とＦ信号の位相差を計測して表示部に表示する位相差計である。Ｅ信号とＦ信号の位相差が０度であると、Ｅ信号−Ｆ信号の振幅が０となり、トラッキングエラー信号が生成できない。
従って、ディスク装置１において、メインビームのビームスポットがトラックを横断したときにＥ信号とＦ信号の位相差が１８０度になるように、光ピックアップ２の位置やターンテーブルの位置を調整する。
なお、図１では、位相差計４がＲＦアンプ３の出力信号（Ｅ信号、Ｆ信号）を入力する構成を示したが、位相差計４がＲＦアンプ３の出力ではなく、ＤＳＰ５に接続された構成であってもよい。この場合、位相差計４は、ＤＳＰ５から出力されるＲＦアンプ３からの出力信号を用いて位相差を計測する。

ＤＳＰ５は、ＲＦアンプ３から入力したフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて各種のサーボ動作を行い、サーボ動作によって生成した制御信号を駆動制御部７に出力して光ピックアップ２のアクチュエータの駆動やスピンドルモータ８の駆動を行う。またＤＳＰ５は、ＲＦアンプ３から入力したＲＦ信号を信号再生に必要な信号処理を行い、後段のデコーダ（不図示）に出力信号として出力する。さらにＤＳＰ５は、機能構成としてトラック横断検出部５ａを備える。
トラック横断検出部５ａは、ＲＦアンプ３から出力されるトラッキングエラー信号などを用いてトラックの横断を検出する。

制御マイコン６は、ＤＳＰ５の動作を制御するマイクロコンピュータであって、例えばディスク再生用ＬＳＩを用いて実現することができる。また、その機能構成として、図１に示すように、偏心量計測部６ａおよびディスク回転数算出部６ｂを備える。

偏心量計測部６ａは、光ピックアップ２のフォーカスオン状態で光ディスクｄの偏心量を計測する。光ディスクｄの偏心量を計測する方法としては、例えば、光ピックアップ２のフォーカスオン状態で光ディスクｄが１回転するまでの間にトラック横断検出部５ａが検出したトラックの横断を計数したトラック横断本数と光ディスクｄのトラックピッチとを用いて光ディスクｄの偏心量を算出する。光ディスクｄの１回転は、例えば光ディスクｄの回転位置に相当するＦＧアドレスをモニタして特定することができる。

また偏心量計測部６ａは、スピンドルモータ８の回転数設定に基づいて光ディスクｄの１回転あたりの時間を算出しておき、この１回転時間内に計数されたトラック横断本数と光ディスクｄのトラックピッチとを用いて光ディスクｄの偏心量を算出してもよい。

さらに偏心量計測部６ａは、光ピックアップ２がトラッキングオン状態におけるトラッキングドライブ信号電圧を計測し、この計測結果と光ピックアップ２の直流感度とから光ディスクｄの偏心量を算出してもよい。この場合、トラック横断本数は不要であるため、トラック横断検出部５ａを省略することができる。いずれの場合であっても実機における光ディスクｄの偏心量を的確に計測することができる。

ディスク回転数算出部６ｂは、位相差計４の許容上限周波数、光ディスクｄのトラックピッチおよび偏心量計測部６ａに計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号（Ｅ信号、Ｆ信号）の周波数が位相差計４の許容上限周波数以下となるディスク回転周波数を算出し、算出したディスク回転周波数を、両サブビーム信号間の位相差（Ｅ信号とＦ信号との間の位相差）を調整するときのディスク回転周波数として設定する。
なお、位相差計４の許容上限周波数は、位相差計４が計測対象信号間の位相差を適切に計測可能な上限周波数として設定される値であり、位相差計４の性能上、予め規定された最大計測可能周波数が挙げられる。または、この最大計測可能周波数から余裕分を減じた周波数であってもよい。これにより、各ディスク規格内で偏心量がばらついた場合、もしくはそれを超える偏心量を持った光ディスクｄであっても、位相差計４の許容上限周波数以下の周波数範囲で位相差を計測することができる。

駆動制御部７は、ＤＳＰ５からの制御信号に従って光ピックアップ２のアクチュエータの駆動およびスピンドルモータ８の駆動を行う。スピンドルモータ８は、ターンテーブルを介して光ディスクｄを回転駆動する。ディスク回転数算出部６ｂは、上述のようにして決定したディスク回転周波数をＤＳＰ５へ通知する。ＤＳＰ５は、このディスク回転周波数で回転させる制御信号を生成して駆動制御部７に出力する。駆動制御部７は、この制御信号に従ってスピンドルモータ８を駆動させることで、ディスク回転数算出部６ｂが決定したディスク回転周波数で光ディスクｄが回転する。

図２は、両サブビーム間の位相差調整の概要を示す図である。３ビーム法によるトラッキング制御において、光ピックアップ２から照射されたレーザ光は、メインビームとその両サイドのサブビームに分けられ、図２（ａ）に示すように、中央にメインビームによるスポットＭ、その両サイドにサブビーム１によるスポットＥ、およびサブビーム２によるスポットＦが形成される。また光ディスクｄは矢印ｒａ方向に回転している。このとき、光ディスクｄが偏心していると、光ディスクｄは矢印Ｃａ方向にぶれて、メインビームのスポットＭが光ディスクｄのトラックを横断する。

メインビームのスポットＭが、図２（ａ）に示すようにトラックセンターでピットＡにある場合は、サブビーム１，２のスポットＥ，ＦがピットＡに同様な面積で重なり、サブビーム１，２の反射光の光量はほぼ同じになる。

一方、光ディスクｄの偏心によってメインビームのスポットＭが図２（ａ）のＣａ方向の左側へずれてピットＡから外れた場合、サブビーム１のスポットＥは、光ディスクｄのピットＡのない鏡面部分に移動し、サブビーム２のスポットＦは、ピットＡに最も大きく重なった状態となる。このときサブビーム１の反射光の光量が最大となり、サブビーム２の反射光の光量が最小となる。

反対に、メインビームのスポットＭが図２（ａ）のＣａ方向の右側へずれてピットＡから外れた場合には、サブビーム２のスポットＦが、光ディスクｄのピットＡのない鏡面部分に移動し、サブビーム１のスポットＥが、ピットＡに最も大きく重なった状態となる。
このとき、サブビーム２の反射光の光量が最大となり、サブビーム１の反射光の光量が最小となる。

図２（ｂ）は、サブビーム１，２の反射光を受光して得られるＥ信号とＦ信号の波形である。Ｅ信号の波形とＦ信号の波形は、図２（ｂ）に示すようにトラック横断の周波数に応じて同様の振幅（光量）で増減する。
従って、Ｅ信号−Ｆ信号の演算結果から、メインビームの位置がＣａ方向のどちら側にずれているかを検出することができる。そして、図２（ｂ）のようにＥ信号とＦ信号の位相差が１８０度ずれた状態に調整すれば、トラッキングエラー信号の振幅は偏心の位置に依存することなく一定となる。

一方、Ｅ信号とＦ信号の位相差が１８０度からさらにずれ、そのずれ量が大きくなるにつれて、光ディスクｄが偏心していると、偏心片側のトラッキングエラー信号（Ｅ信号−Ｆ信号）の振幅が大きく減少する。すなわちトラッキングエラー信号波形における振幅の一部が減少する。このため、その減少部分（エラー振幅部分）でサーボゲインが低下してトラッキングサーボ性能がその減少量だけ低下する。

図３は、ビームスポットとスピンドルモータの回転中心との位置関係を示す図であり、光ピックアップ２を搭載したメカにおける位相差調整の概要を示している。
図３に示すように、メインビームのスポットＭは、その中心ｄａがトラック上を通り、かつ両サイドのサブビーム１，２のスポットＥ，ＦはスポットＭに対してそれぞれ左右に１／２トラックずれて照射される。この位置関係に加えて、図３の下側に示すようにスポットＭの中心ｄａとスピンドルモータ８の回転中心８ａを結ぶ線分がトラックに直交すると、Ｅ信号とＦ信号の位相差がおよそ１８０度になる。

一方、図３の上側のようにスポットＭの中心ｄａとスピンドルモータ８の回転中心８ａを結ぶ線分がトラックに対して傾きを持っている状態において、メインビームのスポットＭに加え、サブビーム１，２のスポットＥ，Ｆのそれぞれがトラック上にある。
このため、Ｅ信号とＦ信号との間の位相差が１８０度にならない。この場合、光ピックアップ２を、光ディスクｄの接線方向であるタンジェンシャル方向に動かして、図３の下側に示す位置に調整する。

光ビーム信号の位相差は位相差計４を用いて計測される。例えば、位相差計４によって計測されたＥ信号とＦ信号の位相差は表示部に表示される。
作業者は、この表示部に表示された数値が１８０度の位相差を示す値となるように、光ピックアップ２の位置やターンテーブルの位置を移動させて調整を行う。光ピックアップ２単体の場合には、ホログラムユニットを回転させることにより調整を行う。なお、位相差調整の具体的な方法は、下記参考文献などのように様々な方法が提案されている。
（参考文献）特開２００５−４４４２４号公報

次に動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係るディスク装置の動作を示すフローチャートであり、位相差調整を行うディスク回転周波数を決定する処理を示している。
まず、駆動制御部７が、ＤＳＰ５からの制御信号に従って、スピンドルモータ８を駆動して光ディスクｄの回転を開始する（ステップＳＴ１）。このとき、トラック横断検出部５ａは、メインビームによるトラックの横断を検出する。

偏心量計測部６ａは、光ピックアップ２でフォーカスオン状態になると、光ディスクｄが１回転するまでの間にトラック横断検出部５ａが検出したトラックの横断を計数する（ステップＳＴ２）。ここで、光ディスクｄの１回転は、例えば光ディスクｄの回転位置に相当するＦＧアドレスをモニタして特定する。

次に、偏心量計測部６ａは、光ディスクｄが１回転するまでの間にトラック横断検出部５ａが検出したトラックの横断を計数したトラック横断本数と、光ディスクｄのトラックピッチとを用いて、光ディスクｄの偏心量を算出する（ステップＳＴ３）。トラッキングサーボループが開状態にあり、偏心の他に外乱がなければ、メインビームのスポットＭは、偏心量に応じて光ディスクｄのトラックを横断する。
そこで、光ディスクｄの１回転あたりのトラック横断本数をα、トラックピッチをβとすると、偏心量ｅはｅ＝（α×β）／２で算出することができる。

次に、ディスク回転数算出部６ｂは、位相差計４の許容上限周波数、光ディスクｄのトラックピッチおよび偏心量計測部６ａに計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号（Ｅ信号、Ｆ信号）の周波数が位相差計４の許容上限周波数を超えないディスク回転周波数を算出する（ステップＳＴ４）。
例えば、トラック横断の最大周波数をＣＦ_MAXとし、ディスク回転周波数をＲＦとし、偏心量計測部６ａに計測された偏心量をｅ、トラックピッチをβとした場合に、ＣＦ_MAX＝（２π×ＲＦ×ｅ）／βの関係式が成り立つ。このＣＦ_MAXが許容上限周波数（例えば最大計測可能周波数）Ｆ_MAX以下であればよいので、ディスク回転数算出部６ｂは、上記関係式を用いて導かれる下記式（１）に従って、ディスク回転周波数ＲＦを算出する。
すなわち、ディスク回転数算出部６ｂは、下記式（１）で算出した回転周波数以下となるディスク回転周波数ＲＦを、位相差計４で両サブビーム信号間の位相差を計測してその値を調整する処理を行う際のディスク回転周波数とする。
ＲＦ≦（Ｆ_MAX×β）／（２π×ｅ）・・・（１）

ディスク回転数算出部６ｂは、算出したディスク回転周波数をＤＳＰ５へ通知し、ＤＳＰ５を介して駆動制御部７に設定する（ステップＳＴ５）。すなわち、ＤＳＰ５は、上記ディスク回転周波数でスピンドルモータ８を回転させる制御信号を生成して駆動制御部７に出力する。駆動制御部７は、ＤＳＰ５からの制御信号に従ってスピンドルモータ８を駆動させることにより、ディスク回転数算出部６ｂが算出したディスク回転周波数で光ディスクｄを回転させる。この後、作業者が、位相差計４の表示部に表示された数値が１８０度の位相差を示す値となるように光ピックアップ２の位置やターンテーブルの位置を移動させて調整を行う（ステップＳＴ６）。

従来では、位相差計４の計測可能な周波数を考慮せずにディスク回転周波数が予め決定され、そのディスク回転周波数にスピンアップした後に位相差調整を実施していた。
しかしながら、一般的な位相差計４には位相差を計測する信号の最大計測可能周波数（許容上限周波数）がある。また、位相差計４が位相差を計測する対象となる光ビーム信号は、光ディスクｄの偏心量、ターンテーブルを含む機械的な偏心量、ディスク回転周波数によって変化する。このため、光ディスクｄの偏心量のばらつきや調整対象の機械公差のばらつき、チャッキング時の光ディスクｄの状態などによって、位相差計４で位相差を計測する対象となる信号の周波数が上記許容上限周波数を超える場合があった。この場合、位相差計４の計測が安定せず、表示部に表示される位相差を示す数値が異常値となる可能性がある。

これに対して、従来は、偏心量を管理して生産された光ディスクｄを使用する、または、光ディスクｄ自体の偏心量やディスク装置側の機械的な偏心量に合わせて調整時のディスク回転周波数をカスタマイズしていた。
このように偏心量を管理して生産された高価な光ディスクｄを使用する場合、調整に使用する光ディスクｄのコストが常に増加する。また、光ディスクｄや実機の偏心実力に合わせてディスク回転周波数をカスタマイズするには、それを行う設備の調整に時間がかかり、設備メンテナンスの費用アップも避けられない。

そこで、この実施の形態１によれば、ディスク装置１が、光ピックアップ２のフォーカスオン状態で光ディスクｄの偏心量を計測する偏心量計測部６ａと、位相差計４の許容上限周波数、光ディスクｄのトラックピッチおよび偏心量計測部６ａに計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号の周波数が許容上限周波数以下となるディスク回転周波数を算出し、両サブビーム信号間の位相差を調整するときのディスク回転周波数として設定するディスク回転数算出部６ｂとを備える。特に、ディスク回転数算出部６ｂは、上記式（１）に従って、位相差計４の許容上限周波数Ｆ_MAXに光ディスクｄのトラックピッチβを乗算した値を、偏心量計測部６ａに計測された偏心量ｅに２πを乗算した値で除算して得られる回転周波数以下となる、ディスク回転周波数ＲＦを算出する。
このように構成することで、各ディスク規格内で偏心量がばらついた場合、もしくはそれを超える偏心量を持った光ディスクｄであっても、位相差計４の許容上限周波数以下の周波数範囲で位相差を計測することができる。

また、この実施の形態１によれば、メインビームによるトラックの横断を検出するトラック横断検出部５ａを備え、偏心量計測部６ａは、光ディスクｄが１回転するまでの間にトラック横断検出部５ａが検出したトラックの横断を計数したトラック横断本数に基づいて、光ディスクｄの偏心量を算出する。このようにすることで、実機における光ディスクｄの偏心量を的確に計測することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、偏心量計測部６ａは、トラッキングオン状態におけるトラッキングドライブ信号電圧を計測して、この計測結果と光ピックアップ２の直流感度とから光ディスクｄの偏心量を算出する。このようにすることでも、実機における光ディスクｄの偏心量を的確に計測することができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ディスク装置、２光ピックアップ、３ＲＦアンプ、４位相差計、５ＤＳＰ、５ａトラック横断検出部、６制御マイコン、６ａ偏心量計測部、６ｂディスク回転数算出部、７駆動制御部、８スピンドルモータ、８ａ中心。

Claims

光ピックアップからの光ビームをメインビームと２つのサブビームに分けて光ディスクに照射し、前記メインビームが前記光ディスクのトラックを横断したときに位相差計によって計測された両サブビーム信号間の位相差が予め定めた位相差となるように調整されるディスク装置であって、
前記光ピックアップのフォーカスオン状態で前記光ディスクの偏心量を計測する偏心量計測部と、
前記位相差計の許容上限周波数、前記光ディスクのトラックピッチおよび前記偏心量計測部に計測された偏心量に基づいて、サブビーム信号の周波数が前記許容上限周波数以下となるディスク回転周波数を算出し、前記両サブビーム信号間の位相差を調整するときのディスク回転周波数として設定するディスク回転数算出部とを備えるディスク装置。
前記メインビームによるトラックの横断を検出するトラック横断検出部を備え、
前記偏心量計測部は、前記光ディスクが１回転するまでの間に前記トラック横断検出部が検出したトラックの横断を計数したトラック横断本数に基づいて、前記光ディスクの偏心量を算出することを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
前記偏心量計測部は、トラッキングオン状態におけるトラッキングドライブ信号電圧を計測して、この計測の結果と前記光ピックアップの直流感度とから前記光ディスクの偏心量を算出することを特徴とする請求項１記載のディスク装置。