JP3606266B2 - 光ディスク記録装置のサーボバランス調整方法および光ディスク記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスク記録のフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等の各種サーボにおいて、サーボバランスを最適な状態に調整して記録信号品位を向上させるための光ディスク記録装置のサーボバランス調整方法および光ディスク記録装置に関し、サーボバランスを高精度かつ容易に調整できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク記録におけるフォーカスサーボやトラッキングサーボは、記録用レーザ光の戻り光（ディスク反射光）の受光信号どうしを演算してサーボエラーを求め、該エラーを減少させるようにサーボアクチュエータを駆動することにより実現される。サーボバランス調整は、受光信号どうしを演算するにあたり、受光信号相互間のレベルバランスを調整することである。サーボバランスはその調整状態によって記録信号品位（ジッタ等）が大きく変動するので、高精度に調整することが要求される。
【０００３】
従来のフォーカスサーボおよびトラッキングサーボの各サーボバランス調整は、記録時の戻り光の受光信号によるＨＦ信号波形が、図２に示すように、サーボバランスによって波形の立ち下がり部分のくびれが変化し、最もくびれた状態がサーボバランスが最適な状態である点を利用して、光ディスク記録装置の製造工程で、作業者がオシロスコープにより記録時の戻り光の受光信号によるＨＦ信号波形を観測しながら、フォーカスサーボバランス調整用ボリュームおよびトランッキングサーボバランス（トラッキングオフセット）調整用ボリュームそれぞれ操作して、波形が最もくびれる点を探して、その点に各ボリュームを固定するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の波形観測によるサーボバランス調整では、波形が最もくびれた状態を目視で判断するのが難しく、作業者によって調整にばらつきが生じ、最適なサーボバランスに調整するのが難しかった。また、調整の自動化も難しかった。また、フォーカスサーボバランス調整は、焦点の深さを変えるものであるが、ディスクの種類により色素の種類、色素の膜厚が変わるため、最適なサーボバランスはディスクの種類によって異なる。また、トラッキングサーボバランスも最適なサーボバランスはディスクの種類によって異なる。ところが、上記調整方法によれば、工場出荷段階でサーボバランスは調整を終了して固定されているため、ユーザが使用時に、使用するディスク種類等に応じてサーボバランスを調整することができなかった。
【０００５】
この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して、サーボバランスを高精度かつ容易に調整でき、また使用時に調整することも可能にした光ディスク記録装置のサーボバランス調整方法および光ディスク装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一般に記録可能型光ディスクにおいては、記録トラックを構成する案内溝が所定周期で蛇行して形成されている（この蛇行は、一般にウォブルと呼ばれている。）。発明者の実験によれば、光ディスクの記録時に、該光ディスクからの戻り光の受光信号に含まれる蛇行周期成分がサーボバランスによって変動することおよび記録信号のジッタが最小になるときのサーボバランスと蛇行周期成分が最小となるときのサーボバランスがほぼ一致していることがわかった。この発明は、この現象を利用してサーボバランスを調整しようとするものである。
【０００７】
すなわち、この発明の光ディスク記録装置のサーボバランス調整方法は、所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクにレーザ光を照射して記録を行い、該記録時に前記レーザ光の前記光ディスクで反射された戻り光を４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出し、検出した該蛇行周期成分のレベルが最小値またはほぼ最小値を示すように、サーボエラーの演算に用いる受光信号相互間のレベルバランスを調整するものである。このサーボバランス調整方法によれば、レベルの大小でサーボバランスが最適な状態を知ることができるので、波形により判断する場合に比べて高精度かつ容易にサーボバランスを最適な状態に調整することができる。
【０００８】
また、この発明の光ディスク記録装置は、サーボバランスを自動調整できるようにしたもので、所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクに記録用レーザ光を照射して記録を行いかつ前記記録用レーザ光の前記光ディスクから反射された戻り光を４分割受光素子で受光する光ヘッドと、光ディスクの記録時に前記４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出する蛇行周期成分検出回路と、前記光ヘッドの所定の受光信号どうしを演算してサーボエラーを検出するサーボエラー検出回路と、この検出されたサーボエラーに基づきサーボアクチュエータを駆動して、該サーボエラーを修正するサーボ回路と、前記サーボエラーの演算をする受光信号相互間のレベルバランスを調整するレベルバランス調整回路と、検出された前記蛇行周期成分が最小値またはほぼ最小値を示すように前記レベルバランス調整回路を制御して、前記受光信号相互間のレベルバランスを自動調整する制御回路とを具備しているものである。
【０００９】
また、この発明の別の光ディスク記録装置は、サーボバランスを手動調整できるようにしたもので、所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクに記録用レーザ光を照射して記録を行いかつ前記記録用レーザ光の前記光ディスクから反射された戻り光を４分割受光素子で受光する光ヘッドと、光ディスクの記録時に前記４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出する蛇行周期成分検出回路と、該検出された蛇行周期成分のレベルを表示する表示装置と、前記光ヘッドの所定の受光信号どうしを演算してサーボエラーを検出するサーボエラー検出回路と、この検出されたサーボエラーに基づきサーボアクチュエータを駆動して、該サーボエラーを修正するサーボ回路と、前記サーボエラーの演算をする受光信号相互間のレベルバランスを調整するレベルバランス調整回路と、前記レベルバランス調整回路を操作して、前記受光信号相互間のレベルバランスを手動調整するレベルバランス調整操作子とを具備しているものである。
【００１０】
これら光ディスク記録装置によれば、使用時にサーボバランス調整を行うことができ、光ディスクの種類に応じたサーボバランス調整も可能となる。なお、この発明の光ディスク記録装置は、光ディスクドライブ単体で構成するほか、光ディスクドライブとパソコン等との組合わせで構成する（例えばレベルバランス調整回路、レベルバランス調整操作子をドライブ側に配置し、制御回路、表示装置をパソコン側に配置する等）こともできる。
【００１１】
なお、この発明と同じ現象を利用したサーボバランス検出装置として、光ディスク記録装置がサーボバランス調整に必要な手段を自ら具えない場合に、該光ディスク記録装置に接続して使用されるようにしたものとして、光ディスク記録装置から出力される記録用レーザ光の戻り光の受光信号を入力する入力端子と、該入力端子から入力される受光信号に含まれる光ディスクのトラックの蛇行周期成分を検出する蛇行周期成分検出回路と、該検出された蛇行周期成分のレベルを表示する表示装置とを具備しているものが考えられる。これによれば、光ディスク記録装置から出力される記録用レーザ光の戻り光の受光信号を入力すると、その信号に含まれる蛇行周期成分のレベルが表示装置に表示され、その表示を見ながら光ディスク記録装置内のレベルバランス調整回路を最小レベルが表示される点に調整することにより、サーボバランス調整を行うことができる。
【００１２】
なお、この発明は、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＭＯ等各種光ディスクの記録装置のサーボバランス調整に適用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
この発明が適用された記録、再生兼用光ディスクドライブの実施の形態を図１に示す。この光ディスクドライブ１１は、サーボバランス調整を自動化したものである。光ディスク１０の記録面には、所定周期で蛇行（ウォブル）する案内溝（プリグルーブ）が記録トラックとして形成されている。ウォブルの周期は、ＣＤ−Ｒの場合、標準速（１倍速）で２２．０５ｋＨｚに定められている。光ディスク１０はスピンドルモータ１２で回転駆動され、光ヘッド１４から出射されるレーザ光１６によって記録、再生が行われる。光ディスク１０で反射されたレーザ光１６の戻り光は光ヘッド１４内の４分割受光素子（ＰＩＮフォトダイオード）１８で受光される。各受光素子の受光信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、電流／電圧変換回路２０，２２，２４，２６で信号電流値に応じた電圧値を有する信号に変換される。
【００１４】
加算増幅器２８，３０はＡ＋Ｃ，Ｂ＋Ｄをそれぞれ演算する。引算増幅器３２は、（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）を演算してフォーカスエラー信号を出力する。フォーカスサーボ回路３４はフォーカスエラー信号に基づき光ヘッド１４内のフォーカスアクチュエータ３６を駆動して、フォーカス制御を行う。フォーカスサーボバランス調整は、加算増幅器３０の出力電圧を分圧して引算増幅器３２の非反転入力端に入力する、電気制御式ボリウム（電圧制御型ボリウム等）ＶＲ１と抵抗Ｒ１による抵抗分圧回路のボリウムＶＲ１の調整で行われる。加算増幅器３８，４０はＡ＋Ｄ，Ｂ＋Ｃをそれぞれ演算する。引算増幅器４２は（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）を演算してトラッキングエラー信号を出力する。トラッキングサーボ回路４４はトラッキングエラー信号に基づき光ヘッド１４内のトラッキングアクチュエータ４６を駆動して、トラッキング制御を行う。トラッキングサーボバランス調整は、加算増幅器４０の出力電圧を分圧して引算増幅器４２の非反転入力端に入力する、電気制御式ボリウム（電圧制御型ボリウム等）ＶＲ２と抵抗Ｒ２による抵抗分圧回路のボリウムＶＲ２の調整で行われる。
【００１５】
加算増幅器４８はＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを演算してＨＦ信号を出力する。このＨＦ信号は信号再生処理系統に送られるほか、蛇行周期成分検出回路５０に入力される。蛇行周期成分検出回路５０に入力されたＨＦ信号はウォブルの基本周波数（ＣＤ−Ｒの場合２２．０５ｋＨｚ×ｎ（ｎは記録速度倍率）、ＣＤ−Ｒ以外でウォブルの基準周波数が２２．０５ｋＨｚ以外の場合は、２２．０５ｋＨｚの代わりにその数値を入れる。）を中心周波数とするバンドパスフィルタ５２に入力されて、ウォブル周期成分が抽出される。抽出されたウォブル周期成分は、増幅器５４で増幅され、整流回路５６で整流され、ローパスフィルタ５８で平滑されて、ウォブル周期成分の大きさに応じたレベルの直流信号（蛇行周期成分検出信号）が出力される。制御回路６０は、この信号に基づき電気制御式ボリウムＶＲ１，ＶＲ２を調整して、フォーカスサーボバランスおよびトラッキングサーボバランスを最適な状態に自動調整する。
【００１６】
ここで、フォーカスサーボバランス調整用ボリウムＶＲ１の抵抗値を様々に変えて記録して、それを再生したときのジッタの変化を図３に示す。ジッタが最小となる点がフォーカスサーボバランスの最適点である。また、フォーカスサーボバランス調整用ボリウムＶＲ１の抵抗値を様々に変えて記録した時の蛇行周期成分検出信号の電圧値の変化を図４に示す。図３、図４によれば、ジッタが最小となるときのボリウムＶＲ１の値と蛇行周期成分が最小となるときのボリウムＶＲ１の値がほぼ一致していることがわかる。これは、図５（ａ）のようにフォーカスサーボバランスを変化させてレーザ光１６の焦点深さを変えると、同図（ｂ）のように色素層のトラック（案内溝）６２に照射されるビームスポット１６ａの大きさが変化し、最もビームが絞られた状態（（ＩＩ）のようにレーザ光１６の焦点がちょうどトラック６２上に乗っている状態で、最適なフォーカスサーボバランス状態）でウォブルの漏れ込み量が最も小さくなるためであると考えられる。
【００１７】
また、トラッキングサーボバランス調整用ボリウム（トラッキングエラーオフセット調整用ボリウム）ＶＲ２の抵抗値を様々に変えて記録して、それを再生したときのジッタの変化を図６に示す。ジッタが最小となる点がトラッキングサーボバランスの最適点である。また、トラッキングサーボバランス調整用ボリウムＶＲ２の抵抗値を様々に変えて記録した時の蛇行周期成分検出信号の電圧値の変化を図７に示す。図６、図７によれば、ジッタが最小となるときのボリウムＶＲ２の値と蛇行周期成分が最小となるときのボリウムＶＲ２の値がほぼ一致していることがわかる。これは、図８（ａ）のようにトラッキングサーボバランスを変化させてレーザ光１６のオフセット量を変えると、同図（ｂ）のように色素層のトラック６２に照射されるビームスポット１６ａの位置が変化し、ビームスポット１６ａがちょうどトラック６２の中心に乗っている状態（最適なトラッキングサーボバランス状態）でウォブルの漏れ込み量が最も小さくなるためであると考えられる。
【００１８】
そこで、図１の制御回路６０は記録時に蛇行周期成分検出信号のレベルが最小値を示すように両ボリウムＶＲ１，ＶＲ２を調整する。この調整動作は、例えば光ディスクのリードイン領域よりも内周側に用意されているＰＣＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ａｒｅａ）領域を用いた試し記録において、ボリウムＶＲ１，ＶＲ２を様々に変化させて記録し、その時蛇行周期成分検出信号のレベルが最小となるボリウムＶＲ１，ＶＲ２の値を求めて記憶し、本番の記録時にボリウムＶＲ１，ＶＲ２の値をその値に固定して記録を行うことにより実現することができる。あるいは、本番の記録時に両ボリウムＶＲ１，ＶＲ２の値を蛇行周期成分検出信号のレベルが減少する方向に随時変化させることにより、リアルタイムで調整を行うことができる。このリアルタイムの調整によれば、ディスクの内外周による色素膜厚の違いによるサーボバランス最適状態の違いにも対応することができる。
【００１９】
なお、図１においてボリウムＶＲ１と抵抗Ｒ１の配置を入れ替えてもよい。同様にボリウムＶＲ２と抵抗Ｒ２の配置を入れ替えてもよい。
【００２０】
（実施の形態２）
サーボバランス調整を手動操作で行えるようにした光ディスクドライブの実施の形態を図９に示す。図９において（ａ）は光ディスクドライブ６４の前面パネル６６を示す。前面パネル６６にはディスクトレイ６８の出入口７０、フォーカスサーボバランス調整用つまみ７２、トラッキングサーボバランス調整用つまみ７４、蛇行周期成分のレベルメータ７６等が配置されている。
【００２１】
光ディスクドライブ６４内の構成を図９（ｂ）に示す。図１と共通する部分には同一の符号を用いる。フォーカスエラー検出回路２７のボリウムＶＲ１はここでは手動ボリウムが用いられ、フォーカスサーボバランス調整用回転式つまみ７２で抵抗値が調整される。トラッキングエラー検出回路３７のボリウムＶＲ２も同様に手動ボリウムで構成され、トラッキングサーボバランス調整用回転式つまみ７４で抵抗値が調整される。なお、図９（ｂ）では、図１のボリウムＶＲ１と抵抗Ｒ１、ボリウムＶＲ２と抵抗Ｒ２をそれぞれ入れ替えた配置を示している。
【００２２】
蛇行周期成分検出回路５０から出力される蛇行周期成分検出信号（ＨＦ信号中のウォブル成分の大きさに応じてレベルが変化する直流信号）はドライバ７７を介してレベルメータ７６に供給され、信号レベルが表示される。サーボバランス調整を行うときは、光ディスク１０をセットして記録状態（試し記録等）にして、使用者がレベルメータ７６を見ながらつまみ７２，７４を回し、レベルメータ７６の表示が最小となる位置でつまみ７２，７４を止める（はじめに一方のつまみを回して最小点を探し、それが終了したら他方のつまみを回して最小点を探す。）。
【００２３】
（参考例）
この発明と同じ現象を利用したサーボバランス検出装置の参考例を図１０に示す。図１０において（ａ）は外観図、（ｂ）はその内部構成図である。図９と共通する部分には同一の符号を用いる。サーボバランス検出装置７８は、光ディスクドライブのＨＦ信号出力を入力するＨＦ信号入力端子８０とレベルメータ７６を具えている。ＨＦ信号入力端子８０から入力されたＨＦ信号は蛇行周期成分検出回路５０で蛇行周期成分が検出され、レベルメータ７６にそのレベルが表示される。サーボバランス調整を行うときは、光ディスクドライブに光ディスクをセットして、記録状態（試し記録等）にして、調整者がレベルメータ７６を見ながら光ディスクドライブ内のサーボバランス調整用半固定ボリウムを回し、レベルメータ７６の表示が最小となる位置でボリウムを止める。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ディスク記録装置の実施の形態を示す回路図およびブロック図である。
【図２】従来のサーボバランス調整方法を説明する波形図である。
【図３】図１のボリウムＶＲ１の抵抗値を様々に変えて記録した時の再生信号のジッタ特性を示す図である。
【図４】図１のボリウムＶＲ１の抵抗値を様々に変えて記録した時の蛇行周期成分検出信号の電圧特性を示す図である。
【図５】図４の特性が得られる理由を説明する図である。
【図６】図１のボリウムＶＲ２の抵抗値を様々に変えて記録した時の再生信号のジッタ特性を示す図である。
【図７】図１のボリウムＶＲ２の抵抗値を様々に変えて記録した時の蛇行周期成分検出信号の電圧特性を示す図である。
【図８】図７の特性が得られる理由を説明する図である。
【図９】この発明の光ディスク記録装置の他の実施の形態を示す前面パネル配置図および内部構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明と同じ現象を利用したサーボバランス検出装置の参考例を示す外観図および内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 光ディスク
１１ 光ディスクドライブ（光ディスク記録装置）
１４ 光ヘッド
１６ レーザ光
２７ フォーカスエラー検出回路（サーボエラー検出回路）
３４ フォーカスサーボ回路
３７ トラッキングエラー検出回路（サーボエラー検出回路）
４４ トラッキングサーボ回路
５０ 蛇行周期成分検出回路
６０ 制御回路
６２ トラック
６４ 光ディスクドライブ（光ディスク記録装置）
７２ フォーカスサーボバランス調整用つまみ（レベルバランス調整操作子）
７４ トラッキングサーボバランス調整用つまみ（レベルバランス調整操作子）
７６ レベルメータ（表示装置）
７８ サーボバランス検出装置
８０ ＨＦ信号入力端子（入力端子）
ＶＲ１ フォーカスサーボバランス調整用ボリウム（レベルバランス調整回路）
ＶＲ２ トラッキングサーボバランス調整用ボリウム（レベルバランス調整回路）

Claims (7)

1. 所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクにレーザ光を照射して記録を行い、該記録時に前記レーザ光の前記光ディスクで反射された戻り光を４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出し、検出した該蛇行周期成分のレベルが最小値またはほぼ最小値を示すように、サーボエラーの演算に用いる受光信号相互間のレベルバランスを調整する光ディスク記録装置のサーボバランス調整方法。
2. 所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクに記録用レーザ光を照射して記録を行いかつ前記記録用レーザ光の前記光ディスクから反射された戻り光を４分割受光素子で受光する光ヘッドと、
   光ディスクの記録時に前記４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出する蛇行周期成分検出回路と、
   前記光ヘッドの所定の受光信号どうしを演算してサーボエラーを検出するサーボエラー検出回路と、
   この検出されたサーボエラーに基づきサーボアクチュエータを駆動して、該サーボエラーを修正するサーボ回路と、
   前記サーボエラーの演算をする受光信号相互間のレベルバランスを調整するレベルバランス調整回路と、
   検出された前記蛇行周期成分が最小値またはほぼ最小値を示すように前記レベルバランス調整回路を制御して、前記受光信号相互間のレベルバランスを自動調整する制御回路と
   を具備している光ディスク記録装置。
3. 所定周期で蛇行するトラックが形成されている光ディスクに記録用レーザ光を照射して記録を行いかつ前記記録用レーザ光の前記光ディスクから反射された戻り光を４分割受光素子で受光する光ヘッドと、
   光ディスクの記録時に前記４分割受光素子で受光した受光信号の加算信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に含まれる前記周期に記録速度倍率を乗じた周期の蛇行周期成分を検出する蛇行周期成分検出回路と、
   該検出された蛇行周期成分のレベルを表示する表示装置と、
   前記光ヘッドの所定の受光信号どうしを演算してサーボエラーを検出するサーボエラー検出回路と、
   この検出されたサーボエラーに基づきサーボアクチュエータを駆動して、該サーボエラーを修正するサーボ回路と、
   前記サーボエラーの演算をする受光信号相互間のレベルバランスを調整するレベルバランス調整回路と、
   前記レベルバランス調整回路を操作して、前記受光信号相互間のレベルバランスを手動調整するレベルバランス調整操作子と
   を具備している光ディスク記録装置。
4. 前記前記蛇行周期成分を検出する受光信号が、信号再生処理系統に送られるＨＦ信号である請求項２または３記載の光ディスク記録装置。
5. 前記サーボエラーがフォーカスエラーである請求項２から４のいずれかに記載の光ディスク記録装置。
6. 前記サーボエラーがトラッキングエラーである請求項２から４のいずれかに記載の光ディスク記録装置。
7. 前記サーボエラーがフォーカスエラーおよびトラッキングエラーである請求項２から４のいずれかに記載の光ディスク記録装置。

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