JP3726621B2 - フォーカス引き込み方法および光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクの記録層に光スポットを集光制御するフォーカス引き込み制御に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０はＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクの記録層に対するフォーカス引き込みを実現する回路構成の一例を示すものである。図において０は半導体ＬＤを含む発光光学系、１は光ディスク、２は対物レンズ、３は対物レンズ２に剛体接続され磁気回路中に設置されたフォーカスアクチュエータ、４はハーフミラー、５は光変換素子、６はフォーカスエラー検出器、７は位相補償器、８は切り替えスイッチ、９はドライバアンプ、１０はサーチ波形発生器、１１はフォーカスエラー信号のゼロクロス検知器、１２はマイコン等、上位装置からの第２の制御信号Ｅとゼロクロス検知器１１の出力の論理和をとるＡＮＤ回路、１３は全加算信号を生成する加算アンプである。
【０００３】
図１１はＣＤまたはＤＶＤのフォーカス引き込み時における各信号の動作を示すものである。Ａはドライバアンプ９より出力されフォーカスアクチュエータ３に印加されるフォーカスドライブ信号、Ｂはフォーカスエラー検出器６より出力されるフォーカスエラー信号、Ｃは加算アンプ１３より出力される全加算信号、Ｄは全加算信号Ｃが所定の閾値Ｓｒ２以上でフォーカスエラー信号のゼロクロス点で”Ｈ”になる第１の制御信号、Ｅはフォーカス制御ループを閉じる時は”Ｈ”、フォーカス制御ループを閉じない時は”Ｌ”となる上位装置からの第２の制御信号、Ｆは”Ｈ”になると切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号を選択し、”Ｌ”になるとフォーカスサーチ信号を選択する第３の制御信号、Ｔ１はフォーカスエラー信号のゼロクロス点、Ｓｒ２は有効なフォーカスエラー信号を検知するための全加算信号の所定の閾値である。
【０００４】
以下に一般的なフォーカス引き込み動作についての説明を行う。通常フォーカスサーボの引き込み範囲は数μｍ〜２０μｍ程度の比較的狭い範囲にある。よってフォーカスサーボを引き込ませるためには、フォーカスサーボの引き込み範囲までフォーカスアクチュエータ３を移動させる必要がある。サーチ波形発生器１０からは例えば１Ｈｚの鋸刃上のサーチ波形が出力されている。フォーカス制御ループを閉じるモードでないときは上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｌ”のため、第３の制御信号Ｆは”Ｌ”となり切り替えスイッチ８ではフォーカスサーチ信号が選択される。このときドライバアンプ９にはサーチ波形が入力されフォーカスアクチュエータ３を駆動させる。このサーチ波形に基づいて、光ディスク１に対物レンズ２が近づいたり遠ざかったりするフォーカスサーチ動作が行われる。
【０００５】
フォーカスエラー信号はフォーカスサーチ動作とともに変化する光ディスク１からの反射光であり、半導体ＬＤ０より射出され光ディスク１の記録面で反射したレーザー光を光変換素子５で受光し、例えば公知の非点収差法を用いてフォーカスエラー検出器６で検出される。ここで検出されたフォーカスエラー信号は位相補償器７へ出力される。位相補償器７は一般的な１ｋHｚ付近の帯域の位相を進ませる位相進みフィルタで構成され、また適切なサーボゲインもここで与えられる。フォーカスエラー信号はこの位相補償器７において適切な位相とゲイン特性を与えられた後、フォーカス制御信号として切り替えスイッチ８へ出力される。
【０００６】
またフォーカスエラー信号はゼロクロス検知器１１にも出力される。ゼロクロス検知器１１は、全加算信号の信号レベルが所定の閾値Ｓｒ２以上で、さらにフォーカスエラー信号がゼロクロス点Ｔ１を検知した時、”Ｈ”となり、全加算信号の信号レベルが所定の閾値Ｓｒ２以下になると”Ｌ”となる第１の制御信号Ｄを出力する。
【０００７】
このとき、フォーカス制御ループを閉じるモードであると、上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｈ”になり、ゼロクロス検知器１１からの第３の制御信号Ｆが有効となるため、フォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１において切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号が選択され、該制御信号によりフォーカスアクチュエータ３が駆動される。以上のようにしてフォーカス制御の引き込み動作が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般にディスクを回転駆動した場合には面ぶれが発生する。面ぶれの絶対量はそれぞれのディスクにより規格が定められている。ＤＶＤにおいては±３００μｍという値が規格限界値となっている。例えば、規格限界値のＤＶＤを１倍速で駆動した場合、ディスクの最内周部分での回転数は約２３Ｈｚ、ディスクの面ぶれ量はディスクの半径に比例すると仮定すると最内周で量約±１２５μｍとなり、最大面ぶれ速度は式１より約１８ｍｍ／ｓｅｃとなる。
Ｖ＝Ａ・π・ｆ・ｃｏｓ（２・π・ｆ・ｔ） …式１
Ｖ：面ぶれ速度
Ａ：面ぶれ量
ｆ：回転周波数
一方フォーカスサーチのスピードは一般に１０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるため、このとき対物レンズと光ディスクとの相対速度は最大で３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。通常フォーカス制御の引き込み能力は位相補償フィルタ、ゲインの設定、フォーカスアクチュエータの感度等の条件で多少は異なるが３０ｍｍ／ｓｅｃ程度であり、すべての領域において対物レンズとディスクの最大相対速度を上回るため、フォーカス制御ループを閉じることが可能である。
【０００９】
しかし近年光ディスク装置の再生速度は年々高速化され、それに従いディスクの回転速度も高速化されてきている。例えばＣＤにおいては最内周部で１６倍、ＤＶＤでは４倍程度の回転数となっている。ここでＤＶＤの４倍速再生を例にとり、ディスクの面ぶれ量が規格の限界である±３００μｍのディスクであったとするとディスクの最内周部で最大面ぶれ速度は約±７０ｍｍ／ｓｅｃ、最大相対速度は８０ｍｍ／ｓｅｃとなる。ただしフォーカスサーチの速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとする。前述のとおりフォーカス制御系の引き込み可能な速度は通常３０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるので、図１２に示すように対物レンズと光ディスクとの相対速度が３０ｍｍ／ｓｅｃ以下の領域が非常に少ないためフォーカス制御の引き込みが難しいことがわかる。
なお、図１２は光ディスクと対物レンズとの間の相対速度の時間的な変化を示すものであり横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は相対速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を示している。また、相対速度の１０ｍｍ／ｓｅｃのところが相対的に太い線になっているが、これはフォーカスサーチの速度を示したものである。
【００１０】
以上、述べたように、従来のフォーカスサーボの引き込み方法ではディスクの面ぶれが大きく再生速度が速い場合において、サーボの引き込みに失敗することが非常に多く、状況によってはほとんどサーボが引き込めない場合があるという問題があった。
【００１１】
本発明は以上に述べたような問題を解決するためになされたもので、ディスクの面ぶれが大きく再生速度の速い時においても、確実にフォーカスサーボを引き込めるフォーカス引込み方法、及び光ディスク装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォーカス引込み方法は、
光スポットを光ディスクの記録層上に引込むフォーカス引込み方法において、
対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程、
光ディスクからの反射光に基づくフォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出する工程、
フォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達した場合、対物レンズと光ディスクとの間の最大相対速度からフォーカス制御の引込み限界速度に減速可能なように、出力時間及び／または出力レベルが制御されたブレーキ信号を、フォーカスアクチュエータに対して出力する工程、
対物レンズと光ディスクとの間の相対速度を検出する工程、
ブレーキ信号を出力した後、対物レンズと光ディスクとの間の相対速度の反転を検出した場合、ブレーキ信号の出力を中止し、対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程
を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に本発明の実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１にかかる光ディスク装置のブロック図である。図において、０〜１３は従来例で説明したのと同一又は相当する構成であるので、詳しい説明は省略する。１４はフォーカスエラー信号Ｂと加算アンプ１３の出力を入力とし、ブレーキ信号と第４の制御信号Ｇを出力するブレーキ信号発生器、１５は第５の制御信号Ｈが”Ｈ”の時にはブレーキ信号を選択し、第５の制御信号Ｈが”Ｌ”の時にはフォーカスサーチ信号を選択する切り替えスイッチ、１６はブレーキ信号発生器１４からの第４の制御信号Ｇと上位装置からの第２の制御信号Ｅとの論理和をとるＡＮＤ回路である。
図２は上記光ディスク装置における各種信号の動きを表したものである。Ａ〜Ｆの信号は従来例で説明したのと同一あるいは相当する信号である。Ｇはブレーキ信号発生器１４から出力される第４の制御信号、Ｈは第４の制御信号Ｇと第２の制御信号Ｅの論理和をとった信号である第５の制御信号、Ｓｒ１はブレーキ信号を出力するタイミングＴ２を決めるフォーカスエラー信号の所定の閾値、Ｔ２はブレーキ信号の出力を停止するタイミング、ΔＴ１はブレーキ信号を出力している時間である。
図３は上記光ディスク装置の動作を示すフローチャートである。同図中の各種信号は図１、図２で説明したものと同一である。
【００１４】
光ディスク１の面ぶれが大きく再生速度が速い場合、従来例に示したようにフォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１を検知しサーボループを閉じる方法では、フォーカス制御の引き込みに失敗する場合がある。本実施の形態はこれを解消するものであり、その概念としては、フォーカスエラー信号が光ディスク１の記録層に合焦する前にブレーキ信号発生器１４からのブレーキ信号を、切り替えスイッチ１５、切り替えスイッチ８を経由してドライバアンプ９に出力し、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度をフォーカスサーボが十分引き込める範囲内にまで減速可能な構成にしたものである。
【００１５】
図１、図２を用いて実施の形態１の詳細な動作を説明する。フォーカス制御ループを閉じるモードではない時、上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｌ”となる。よって切り替えスイッチ１５ではフォーカスサーチ信号を選択し、切り替えスイッチ８では切り替えスイッチ１５からの出力を選択するため、ドライブアンプ９にはフォーカスサーチ信号が出力される。フォーカス制御ループを閉じるモードになると上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｈ”となるため、切り替えスイッチ８の第３の制御信号Ｆは第１の制御信号Ｄが有効になり、また切り替えスイッチ１５の第５の制御信号Ｈは第４の制御信号Ｇが有効となる。ブレーキ信号発生器１４は入力されたフォーカスエラー信号のレベルを監視し、所定の閾値Ｓｒ１に達した時点で第４の制御信号Ｇは”Ｈ”になり（時刻Ｔ２）、所定の時間ΔＴ１を経過した時点で第４の制御信号Ｇは”Ｌ”になる（時刻Ｔ３）。このとき第２の制御信号Ｅが”Ｈ”であると第５の制御信号Ｈは第４の制御信号Ｇに等しく、切り替えスイッチ１５ではΔＴ１の間ブレーキ信号を選択する。次にフォーカスエラー信号がゼロクロスをした点で第１の制御信号Ｄは”Ｈ”になり、第２の制御信号Ｅも”Ｈ”であるため切り替えスイッチ８ではフォーカス制御信号が選択され、フォーカス制御ループが閉じられる。（時刻Ｔ１）
なお、閾値Ｓｒ１はフォーカスエラー信号のピーク値の１／４程度に設定することが望ましい。なぜなら、この程度に設定しておけばフォーカスエラー信号に重畳されたノイズ成分を誤検出することもなく、本願発明を実現できるからである。また、ノイズ成分の大きさを予め検出し、その数倍程度に設定しても同様の効果を得ることが可能である。
【００１６】
上記ブレーキ信号のエネルギーは、設計しようとしているディスク機器の最大再生速度と、再生しようとしている光ディスクの規格で決められている最大面ぶれ量と、フォーカスサーチのスピードから決められる。例えば再生ディスクとしてＤＶＤを用いた場合、最内周での回転周波数が約９０Ｈｚ、フォーカスサーチのスピードが１０ｍｍ／ｓｅｃ、最内周部でのぶれ量が±１２５μｍとすると、このとき光ディスク１の最大面ぶれ速度は約±７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。フォーカスサーボの引き込み限界速度を３０ｍｍ／ｓｅｃと仮定すると、ブレーキ信号は最大相対速度８０ｍｍ／ｓｅｃをフォーカス制御の引き込み限界速度３０ｍｍ／ｓｅｃに減速できるだけのエネルギーを与えることが必要条件である。よって上記のブレーキ信号を出力する時間ΔＴ１（またはブレーキ信号のレベル）は上に述べたエネルギーに等しくなるように決定される。
【００１７】
また上記においてブレーキ信号発生器１４の出力はフォーカスエラー信号だけから生成されている。しかしフォーカスエラー信号だけから検出した場合、光ディスクの記録層ではなく表面をレーザーのスポットが通過するときに、擬似的なフォーカスエラー信号が検出されることがあり、ブレーキ信号を出力するタイミングを誤検出することがある。このような場合に対応するため、図１に示すように、全加算信号をブレーキ信号発生器１４に入力し、全加算信号が所定の閾値Ｓｒ２以上あった時のフォーカスエラー信号から第一の閾値Ｓｒ１を検出することで、さらに精度の高いフォーカス制御の引き込みが可能となる。
なお、このことは、後述の実施の形態２あるいは３においても同様である。
【００１８】
次に図３のフローチャートを用いて実施の形態１における光ディスク装置の動作の流れを説明する。Ｓ１０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ１０２へと移行する。Ｓ１０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１を超えているかモニターする。Ｓｒ１以下ではフォーカスサーチ動作を続け、Ｓｒ１を超えた場合にＳ１０３に移行し、第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｈ”となりブレーキ信号の出力を開始する。Ｓ１０４ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。ブレーキ信号の出力時間がΔＴ１に達するとＳ１０５に移行し、第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｌ”となり、再びフォーカスサーチ動作を開始する。Ｓ１０６ではフォーカスエラーのゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するとＳ１０７へ移行し第１の制御信号Ｄ、及び第３の制御信号Ｆは“Ｈ”となり、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００１９】
実施の形態２．
以下に本発明の実施の形態２に係る光ディスク装置の説明をする。図４は本実施の形態に係る光ディスク装置のブロック図である。図において１〜１６は上記実施の形態１におけるのと同一又は相当する構成であるので詳細な説明は省略する。１７は対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検知する相対速度反転検知器、１８は相対速度反転検知器１７からの第６の制御信号Ｉが”Ｌ”の場合切り替えスイッチ１５の出力を選択し、第６の制御信号Ｉが”Ｈ”の場合フォーカスサーチ信号を選択する切り替えスイッチ、１９は第６の制御信号Ｉと第５の制御信号Ｈとの論理和をとるＡＮＤ回路である。図５は本実施の形態における各種信号の動きを表したものである。Ｓｒ３はフォーカスエラー信号の所定の閾値、Ｉは相対速度反転検知器１７から出力され、通常は”Ｌ”、相対速度の反転を検知すると”Ｈ”になる第６の制御信号、Ｊは第５の制御信号Ｈと第６の制御信号Ｉとの論理和をとった第７の制御信号である。同図中、他の各種信号は実施の形態１で説明したものと同等であるためその説明を省略する。また同図では第１の制御信号Ｄ、第４の制御信号Ｇの図示を省略しているが、これはそれぞれ、第３の制御信号Ｆ、第５の制御信号Ｈに一致するからである。
図６は本実施の形態に係る光ディスク装置の動作の流れを示すフローチャートである。同図中の各種信号は図４、図５で説明したものと同等であるためその説明を省略する。
【００２０】
実施の形態１ではブレーキ信号のエネルギーは、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が最大となる場合を想定して設定されている。つまり対物レンズ２と光ディスク１の相対速度がそれ以下である場合、このブレーキ信号を印加することで相対速度が必要以上に遅くなり、場合によっては相対速度が反転し光ディスク１から対物レンズ２が遠ざかりフォーカス制御ループを閉じるのに失敗することがある。本実施の形態はかかる実施の形態１における問題を解消するものであり、相対速度反転検知器１７は相対速度の反転を検知すると切り替えスイッチ１８をフォーカスサーチ信号に切り替える。そして再びフォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１に達するまで対物レンズ２を動かしフォーカス制御ループを閉じることで安定したフォーカス引き込みが可能な構成となっている。
【００２１】
図４、図５を用いて実施の形態２における光ディスク装置の詳細な動作を説明する。ただし前提条件として、上位装置からフォーカス制御ループを閉じる命令が既にきていて第２の制御信号Ｅは”Ｈ”となっているとする。フォーカスエラー信号が第一の閾値Ｓｒ１に達した時、第４の制御信号Ｇ、及び第５の制御信号Ｈが”Ｈ”になり、切り替えスイッチ１５ではブレーキ信号が選択される。このときには相対速度反転検知器１７からの第６の制御信号Ｉは”Ｌ”であるためＡＮＤ回路１９の出力である第７の制御信号Ｊも”Ｌ”であり、切り替えスイッチ１８では切り替えスイッチ１５の出力を選択することになり、フォーカスアクチュエータ３にはドライバアンプ９で増幅されたブレーキ信号が印加される。
【００２２】
このブレーキ信号のエネルギーは対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が最大の場合に安定にフォーカス制御が引き込めるよう設定されている。つまり相対速度が最大の時は、ブレーキ信号を出力している時間ΔＴ１の間にフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になることは原理的にありえない。逆に所定の閾値Ｓｒ３以下になるということは対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転したことを表す。よって相対速度反転検知器１７はブレーキ信号を出力中のフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になることを検知することで、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検出する。
【００２３】
相対速度反転検知器１７にはフォーカスエラー信号、全加算信号が入力される。相対速度反転検知器１７は、フォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になると第６の制御信号Ｉを”Ｈ”にする（時刻Ｔ３）。第７の制御信号Ｊは第５の制御信号Ｈと第６の制御信号Ｉとの論理和をとった信号であり、ブレーキ信号を出力している期間は第５の信号が”Ｈ”となるため、ＡＮＤ回路１９の出力である第７の制御信号は第６の制御信号Ｉに依存する。切り替えスイッチ１８では第７の制御信号Ｊが”Ｈ”になるとフォーカスサーチ信号が選択され、フォーカスサーチ動作に移行する。そしてフォーカスエラー信号のゼロクロスを検出するまでサーチを続け、ゼロクロス検知器１１でゼロクロス点Ｔ１を検出した時点で第３の制御信号Ｆは”Ｈ”となり切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号が選択されフォーカス制御ループを閉じる。
【００２４】
このようにブレーキ信号を出力中でも対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検知した時点で、即座にフォーカスサーチ動作に移行するようにしているため、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が反転するような場合においても安定したフォーカス制御の引き込みが可能となる。
【００２５】
次に図６のフローチャートを用いて実施の形態２の流れを説明する。同図中の各種信号は図４、図５で説明したものと同等である。Ｓ２０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ２０２へと移行する。Ｓ２０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以下ではフォーカスサーチ動作を続け、Ｓｒ１以上でＳ２０３に移行し、第４の制御信号Ｇが”Ｈ”となるが、この際、第２の制御信号Ｅも”Ｈ”であるため、第５の制御信号Ｈは“Ｈ”となり、ブレーキ信号の出力を開始する。Ｓ２０４ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。
【００２６】
Ｓ２０４においてΔＴ１の期間、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転することが無い場合は、実施の形態１で説明したものと同様の動作となるため、説明は省略する。Ｓ２０４においてブレーキ出力時間がΔＴ１以内の場合Ｓ２０８に移行する。Ｓ２０８ではフォーカスエラー信号は所定の閾値Ｓｒ３以下であるかどうか判定する。フォーカスエラー信号のレベルがＳｒ３を超えている場合は再びＳ２０４に戻りブレーキ信号を出力し続ける。フォーカスエラー信号のレベルがＳｒ３以下では、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転したと判断しＳ２０９へと移行する。このとき第６の制御信号Ｉが”Ｈ”となり、ブレーキ信号出力期間中は、第５の制御信号も”Ｈ”であるため、第７の制御信号Ｊは“Ｈ”となり、再びフォーカスサーチ動作に移行する。Ｓ２１０ではブレーキ信号を出力してからの時間をモニターしており、ΔＴ１時間が経過するまでフォーカスサーチ動作を続ける。Ｓ２１０においてΔＴ１を経過した後は、第５の制御信号Ｈが”Ｌ”となり、第７の制御信号Ｊも“Ｌ”となるため、引き続きフォーカスサーチ動作を維持しつつＳ２０６へ移行する。Ｓ２０６ではフォーカスエラー信号のゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するまでサーチ動作を続ける。ゼロクロスを検知するとＳ２０７へ移行し、第１の制御信号Ｄが”Ｈ”となり、第３の制御信号Ｆも“Ｈ”となるため、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００２７】
実施の形態３．
以下に本発明の実施の形態３の説明をする。図７は実施の形態３に係る光ディスク装置のブロック図である。図において、０〜１６は上記実施の形態において説明したのと同一又は相当する構成であるので、詳細な説明は省略する。２０は対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検知する相対速度検知器、２１は相対速度検知器２０からの速度情報に応じたブレーキ信号を出力し、切り替えスイッチ１５を制御するための第４の制御信号Ｇを出力するブレーキ信号発生器である。図８は本実施の形態における各種信号の動きを表したものである。同図中、Ｇ以外の他の各種信号は上記実施の形態で説明したものと同等であるためその説明を省略する。図９は本実施の形態に係る光ディスク装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
ディスクの厚み方向に複数の記録層をもつディスクでは各層間の距離は数十μｍ程度と非常に近い。従って、実施の形態２において説明した方法を用いた場合、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転すると、フォーカス制御を引き込もうとする層を見失い間違った層へフォーカス制御が引き込まれる恐れがある。本実施の形態に係わる光ディスク装置においては、このような問題を解消するものであり、相対速度検知器２０は多層ディスクの各層で検出される各フォーカスエラー信号間の時間を計測することにより対物レンズ２と光ディスク１との間の相対速度を検出し、その速度に応じた適切なブレーキ信号を出力することで、相対速度の反転を発生させることなくフォーカス制御の引き込みができる構成としたものである。
【００２９】
ＤＶＤの２層ディスクを光ディスク１に用いた場合の、動作について説明する。相対速度検知器２０では、フォーカスサーチ動作中に最初に検知される記録層のフォーカスエラー信号の所定の閾値Ｓｒ１と、次に検知される次の記録層のフォーカスエラー信号の所定の閾値Ｓｒ１との時間間隔ΔＴ２を計測する。最初に検知される記録層と次に検知される記録層との距離はＤＶＤの規格により予め決められているため、ΔＴ２でこの層間の距離（例えば４０μｍ）を割ることで対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出できる。ここではＤＶＤの２層ディスクを例にして説明をしているが、ＤＶＤとは異なる多層ディスクにおいても、そのディスクの規格で定められる層間の距離をΔＴ２で割ることで同様に相対速度を検出できる。
【００３０】
相対速度検知器２０で検出された対物レンズ２と光ディスク１の相対速度はブレーキ信号発生器２１に入力される。ブレーキ信号発生器２１では検出された相対速度に応じて、相対速度の反転が発生せず安定してフォーカス制御ループを閉じることができるようにブレーキ信号の出力時間ΔＴ１を変化させる。たとえばＤＶＤの２層ディスクの場合、深層の記録層を再生するには対物レンズ２を下から上へ移動させるときに、表層の記録層を再生するには対物レンズ２が上から下へ移動するときにフォーカス制御を引き込むようにすれば、目的の記録層の前にもう一つの記録層のフォーカスエラー信号が検出できるため対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出でき、各層に安定したフォーカス制御の引き込みが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ブレーキ信号のエネルギーをブレーキ信号の出力時間を変化させることで調整しているが、ブレーキ信号の信号レベルを調整することでも同様の効果を得ることができる。また、本発明では相対速度を検出するのに、表層と深層でのフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１に達する間の時間を用いているが、たとえば初めに検出されるフォーカスエラー信号の上側ピーク、下側ピーク間の時間を検出することでも同様の効果を得ることができる。さらにいうと、フォーカス制御をかけようとしている層とは別の層のフォーカスエラー信号、またはフォーカス制御をかけようとしている層とは別の複数の層のフォーカスエラー信号から対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出することによっても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
次に実施の形態３の動作を示すフローチャート（図９）の説明をする。同図中の各種信号は図7、図8等で説明したものと同等である。Ｓ３０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ３０２へと移行する。Ｓ３０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以上になるとＳ３０３へ移行し、次に検出されるフォーカスエラー信号までの時間ΔＴ２の計測を開始する。Ｓ３０３では次の層で検出されるフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以上になるとＳ３０５へ移行し、ΔＴ２の計測を終了する。Ｓ３０５では計測されたΔＴ２からブレーキ信号を出力する時間ΔＴ１を決定する。Ｓ３０６では第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈが“Ｈ”となるためブレーキ信号の出力を開始される。Ｓ３０７ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。ブレーキ信号の出力時間がΔＴ１に達するとＳ３０８に移行し第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｌ”となり、再びフォーカスサーチ動作を開始する。Ｓ３０９ではフォーカスエラーのゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するまでサーチ動作を続ける。ゼロクロスを検知するとＳ３１０へ移行し、第１の制御信号Ｄ、第３の制御信号Ｆが“Ｈ”となり、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００３３】
なお、実施の形態１乃至３を組み合わせたフォーカス引込み方法、光ディスク装置も考えられる。すなわち、光ディスクのフォーカス引込みを行う前に該光ディスクが１層の記録層のものかあるいは複数の記録層をもつものかを判別する手段を別途設け、該手段の判別結果に基づいて１層の場合には実施の形態１あるいは２の方法によりフォーカス引込みを行い、２層以上の場合には実施の形態３の方法によりフォーカス引込みを行う方法である。このように構成することで、光ディスク媒体の種類に応じてより適切なフォーカス引込みが可能となるため、装置の信頼性の向上が期待できる。
【００３４】
以上、上記各実施の形態の説明ではＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）を例にして説明をしたが、本発明は光ディスクの記録面上に光スポットを形成し、該スポットのフォーカス制御を行う装置一般に用いることができ、同様の効果を得ることができる。例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＭＯ、ＭＤといった光ディスクあるいは光磁気ディスクを記録あるいは再生する装置について同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は以上に説明したように構成されているため、以下のような効果を奏する。
この発明によれば、対物レンズと光ディスクとの相対速度の反転を検出することにより、ブレーキが効きすぎて光ディスクの相対速度が反転しても、反転を検知し、サーチ動作に移行するので、適切なフォーカスサーボの引き込みが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図３】 本発明の実施の形態１のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図６】 本発明の実施の形態２のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図７】 本発明の実施の形態３の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態３の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図９】 本発明の実施の形態３のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図１０】 従来の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図１１】 従来の光ディスク装置における各種信号を示した図である。
【図１２】 光ディスクと対物レンズ間の相対速度の関係を示した図である。
【符号の説明】
０ ＬＤ、１ 光ディスク、２ 対物レンズ、３ フォーカスアクチュエータ、４ ハーフミラー、５ 光変換素子、６ フォーカスエラー検知器、７ 位相補償器、８ 切り替えスイッチ、９ ドライバアンプ、１０ サーチ波形発生器、１１ ゼロクロス検知器、１２ ＡＮＤ回路、１３ 加算アンプ、１４ ブレーキ信号発生器、１５ 切り替えスイッチ、１６ ＡＮＤ回路、１７ 相対速度反転検知器、１８ 切り替えスイッチ、１９ ＡＮＤ回路、２０ 相対速度検知器、２１ ブレーキ信号発生器、Ａ フォーカスドライブ信号、Ｂ フォーカスエラー信号、Ｃ 全加算信号、Ｄ 第１の制御信号、Ｅ 第２の制御信号、Ｆ 第３の制御信号、Ｇ 第４の制御信号、Ｈ 第５の制御信号、Ｉ 第６の制御信号、Ｊ 第７の制御信号。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクの記録層に光スポットを集光制御するフォーカス引き込み制御に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０はＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクの記録層に対するフォーカス引き込みを実現する回路構成の一例を示すものである。図において０は半導体ＬＤを含む発光光学系、１は光ディスク、２は対物レンズ、３は対物レンズ２に剛体接続され磁気回路中に設置されたフォーカスアクチュエータ、４はハーフミラー、５は光変換素子、６はフォーカスエラー検出器、７は位相補償器、８は切り替えスイッチ、９はドライバアンプ、１０はサーチ波形発生器、１１はフォーカスエラー信号のゼロクロス検知器、１２はマイコン等、上位装置からの第２の制御信号Ｅとゼロクロス検知器１１の出力の論理和をとるＡＮＤ回路、１３は全加算信号を生成する加算アンプである。
【０００３】
図１１はＣＤまたはＤＶＤのフォーカス引き込み時における各信号の動作を示すものである。Ａはドライバアンプ９より出力されフォーカスアクチュエータ３に印加されるフォーカスドライブ信号、Ｂはフォーカスエラー検出器６より出力されるフォーカスエラー信号、Ｃは加算アンプ１３より出力される全加算信号、Ｄは全加算信号Ｃが所定の閾値Ｓｒ２以上でフォーカスエラー信号のゼロクロス点で”Ｈ”になる第１の制御信号、Ｅはフォーカス制御ループを閉じる時は”Ｈ”、フォーカス制御ループを閉じない時は”Ｌ”となる上位装置からの第２の制御信号、Ｆは”Ｈ”になると切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号を選択し、”Ｌ”になるとフォーカスサーチ信号を選択する第３の制御信号、Ｔ１はフォーカスエラー信号のゼロクロス点、Ｓｒ２は有効なフォーカスエラー信号を検知するための全加算信号の所定の閾値である。
【０００４】
以下に一般的なフォーカス引き込み動作についての説明を行う。通常フォーカスサーボの引き込み範囲は数μｍ〜２０μｍ程度の比較的狭い範囲にある。よってフォーカスサーボを引き込ませるためには、フォーカスサーボの引き込み範囲までフォーカスアクチュエータ３を移動させる必要がある。サーチ波形発生器１０からは例えば１Ｈｚの鋸刃上のサーチ波形が出力されている。フォーカス制御ループを閉じるモードでないときは上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｌ”のため、第３の制御信号Ｆは”Ｌ”となり切り替えスイッチ８ではフォーカスサーチ信号が選択される。このときドライバアンプ９にはサーチ波形が入力されフォーカスアクチュエータ３を駆動させる。このサーチ波形に基づいて、光ディスク１に対物レンズ２が近づいたり遠ざかったりするフォーカスサーチ動作が行われる。
【０００５】
フォーカスエラー信号はフォーカスサーチ動作とともに変化する光ディスク１からの反射光であり、半導体ＬＤ０より射出され光ディスク１の記録面で反射したレーザー光を光変換素子５で受光し、例えば公知の非点収差法を用いてフォーカスエラー検出器６で検出される。ここで検出されたフォーカスエラー信号は位相補償器７へ出力される。位相補償器７は一般的な１ｋHｚ付近の帯域の位相を進ませる位相進みフィルタで構成され、また適切なサーボゲインもここで与えられる。フォーカスエラー信号はこの位相補償器７において適切な位相とゲイン特性を与えられた後、フォーカス制御信号として切り替えスイッチ８へ出力される。
【０００６】
またフォーカスエラー信号はゼロクロス検知器１１にも出力される。ゼロクロス検知器１１は、全加算信号の信号レベルが所定の閾値Ｓｒ２以上で、さらにフォーカスエラー信号がゼロクロス点Ｔ１を検知した時、”Ｈ”となり、全加算信号の信号レベルが所定の閾値Ｓｒ２以下になると”Ｌ”となる第１の制御信号Ｄを出力する。
【０００７】
このとき、フォーカス制御ループを閉じるモードであると、上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｈ”になり、ゼロクロス検知器１１からの第３の制御信号Ｆが有効となるため、フォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１において切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号が選択され、該制御信号によりフォーカスアクチュエータ３が駆動される。以上のようにしてフォーカス制御の引き込み動作が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般にディスクを回転駆動した場合には面ぶれが発生する。面ぶれの絶対量はそれぞれのディスクにより規格が定められている。ＤＶＤにおいては±３００μｍという値が規格限界値となっている。例えば、規格限界値のＤＶＤを１倍速で駆動した場合、ディスクの最内周部分での回転数は約２３Ｈｚ、ディスクの面ぶれ量はディスクの半径に比例すると仮定すると最内周で量約±１２５μｍとなり、最大面ぶれ速度は式１より約１８ｍｍ／ｓｅｃとなる。
Ｖ＝Ａ・π・ｆ・ｃｏｓ（２・π・ｆ・ｔ） …式１
Ｖ：面ぶれ速度
Ａ：面ぶれ量
ｆ：回転周波数
一方フォーカスサーチのスピードは一般に１０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるため、このとき対物レンズと光ディスクとの相対速度は最大で３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。通常フォーカス制御の引き込み能力は位相補償フィルタ、ゲインの設定、フォーカスアクチュエータの感度等の条件で多少は異なるが３０ｍｍ／ｓｅｃ程度であり、すべての領域において対物レンズとディスクの最大相対速度を上回るため、フォーカス制御ループを閉じることが可能である。
【０００９】
しかし近年光ディスク装置の再生速度は年々高速化され、それに従いディスクの回転速度も高速化されてきている。例えばＣＤにおいては最内周部で１６倍、ＤＶＤでは４倍程度の回転数となっている。ここでＤＶＤの４倍速再生を例にとり、ディスクの面ぶれ量が規格の限界である±３００μｍのディスクであったとするとディスクの最内周部で最大面ぶれ速度は約±７０ｍｍ／ｓｅｃ、最大相対速度は８０ｍｍ／ｓｅｃとなる。ただしフォーカスサーチの速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとする。前述のとおりフォーカス制御系の引き込み可能な速度は通常３０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるので、図１２に示すように対物レンズと光ディスクとの相対速度が３０ｍｍ／ｓｅｃ以下の領域が非常に少ないためフォーカス制御の引き込みが難しいことがわかる。
なお、図１２は光ディスクと対物レンズとの間の相対速度の時間的な変化を示すものであり横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は相対速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を示している。また、相対速度の１０ｍｍ／ｓｅｃのところが相対的に太い線になっているが、これはフォーカスサーチの速度を示したものである。
【００１０】
以上、述べたように、従来のフォーカスサーボの引き込み方法ではディスクの面ぶれが大きく再生速度が速い場合において、サーボの引き込みに失敗することが非常に多く、状況によってはほとんどサーボが引き込めない場合があるという問題があった。
【００１１】
本発明は以上に述べたような問題を解決するためになされたもので、ディスクの面ぶれが大きく再生速度の速い時においても、確実にフォーカスサーボを引き込めるフォーカス引込み方法、及び光ディスク装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォーカス引込み方法は、
光スポットを光ディスクの記録層上に引込むフォーカス引込み方法において、
対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程、
光ディスクからの反射光に基づくフォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出する工程、
フォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達した場合、対物レンズと光ディスクとの間の最大相対速度からフォーカス制御の引込み限界速度に減速可能なように、出力時間及び／または出力レベルが制御されたブレーキ信号を、フォーカスアクチュエータに対して出力する工程、
対物レンズと光ディスクとの間の相対速度を検出する工程、
ブレーキ信号を出力した後、対物レンズと光ディスクとの間の相対速度の反転を検出した場合、ブレーキ信号の出力を中止し、対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程
を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に本発明の実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１にかかる光ディスク装置のブロック図である。図において、０〜１３は従来例で説明したのと同一又は相当する構成であるので、詳しい説明は省略する。１４はフォーカスエラー信号Ｂと加算アンプ１３の出力を入力とし、ブレーキ信号と第４の制御信号Ｇを出力するブレーキ信号発生器、１５は第５の制御信号Ｈが”Ｈ”の時にはブレーキ信号を選択し、第５の制御信号Ｈが”Ｌ”の時にはフォーカスサーチ信号を選択する切り替えスイッチ、１６はブレーキ信号発生器１４からの第４の制御信号Ｇと上位装置からの第２の制御信号Ｅとの論理和をとるＡＮＤ回路である。
図２は上記光ディスク装置における各種信号の動きを表したものである。Ａ〜Ｆの信号は従来例で説明したのと同一あるいは相当する信号である。Ｇはブレーキ信号発生器１４から出力される第４の制御信号、Ｈは第４の制御信号Ｇと第２の制御信号Ｅの論理和をとった信号である第５の制御信号、Ｓｒ１はブレーキ信号を出力するタイミングＴ２を決めるフォーカスエラー信号の所定の閾値、Ｔ２はブレーキ信号の出力を停止するタイミング、ΔＴ１はブレーキ信号を出力している時間である。
図３は上記光ディスク装置の動作を示すフローチャートである。同図中の各種信号は図１、図２で説明したものと同一である。
【００１４】
光ディスク１の面ぶれが大きく再生速度が速い場合、従来例に示したようにフォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１を検知しサーボループを閉じる方法では、フォーカス制御の引き込みに失敗する場合がある。本実施の形態はこれを解消するものであり、その概念としては、フォーカスエラー信号が光ディスク１の記録層に合焦する前にブレーキ信号発生器１４からのブレーキ信号を、切り替えスイッチ１５、切り替えスイッチ８を経由してドライバアンプ９に出力し、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度をフォーカスサーボが十分引き込める範囲内にまで減速可能な構成にしたものである。
【００１５】
図１、図２を用いて実施の形態１の詳細な動作を説明する。フォーカス制御ループを閉じるモードではない時、上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｌ”となる。よって切り替えスイッチ１５ではフォーカスサーチ信号を選択し、切り替えスイッチ８では切り替えスイッチ１５からの出力を選択するため、ドライブアンプ９にはフォーカスサーチ信号が出力される。フォーカス制御ループを閉じるモードになると上位装置からの第２の制御信号Ｅは”Ｈ”となるため、切り替えスイッチ８の第３の制御信号Ｆは第１の制御信号Ｄが有効になり、また切り替えスイッチ１５の第５の制御信号Ｈは第４の制御信号Ｇが有効となる。ブレーキ信号発生器１４は入力されたフォーカスエラー信号のレベルを監視し、所定の閾値Ｓｒ１に達した時点で第４の制御信号Ｇは”Ｈ”になり（時刻Ｔ２）、所定の時間ΔＴ１を経過した時点で第４の制御信号Ｇは”Ｌ”になる（時刻Ｔ３）。このとき第２の制御信号Ｅが”Ｈ”であると第５の制御信号Ｈは第４の制御信号Ｇに等しく、切り替えスイッチ１５ではΔＴ１の間ブレーキ信号を選択する。次にフォーカスエラー信号がゼロクロスをした点で第１の制御信号Ｄは”Ｈ”になり、第２の制御信号Ｅも”Ｈ”であるため切り替えスイッチ８ではフォーカス制御信号が選択され、フォーカス制御ループが閉じられる。（時刻Ｔ１）
なお、閾値Ｓｒ１はフォーカスエラー信号のピーク値の１／４程度に設定することが望ましい。なぜなら、この程度に設定しておけばフォーカスエラー信号に重畳されたノイズ成分を誤検出することもなく、本願発明を実現できるからである。また、ノイズ成分の大きさを予め検出し、その数倍程度に設定しても同様の効果を得ることが可能である。
【００１６】
上記ブレーキ信号のエネルギーは、設計しようとしているディスク機器の最大再生速度と、再生しようとしている光ディスクの規格で決められている最大面ぶれ量と、フォーカスサーチのスピードから決められる。例えば再生ディスクとしてＤＶＤを用いた場合、最内周での回転周波数が約９０Ｈｚ、フォーカスサーチのスピードが１０ｍｍ／ｓｅｃ、最内周部でのぶれ量が±１２５μｍとすると、このとき光ディスク１の最大面ぶれ速度は約±７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。フォーカスサーボの引き込み限界速度を３０ｍｍ／ｓｅｃと仮定すると、ブレーキ信号は最大相対速度８０ｍｍ／ｓｅｃをフォーカス制御の引き込み限界速度３０ｍｍ／ｓｅｃに減速できるだけのエネルギーを与えることが必要条件である。よって上記のブレーキ信号を出力する時間ΔＴ１（またはブレーキ信号のレベル）は上に述べたエネルギーに等しくなるように決定される。
【００１７】
また上記においてブレーキ信号発生器１４の出力はフォーカスエラー信号だけから生成されている。しかしフォーカスエラー信号だけから検出した場合、光ディスクの記録層ではなく表面をレーザーのスポットが通過するときに、擬似的なフォーカスエラー信号が検出されることがあり、ブレーキ信号を出力するタイミングを誤検出することがある。このような場合に対応するため、図１に示すように、全加算信号をブレーキ信号発生器１４に入力し、全加算信号が所定の閾値Ｓｒ２以上あった時のフォーカスエラー信号から第一の閾値Ｓｒ１を検出することで、さらに精度の高いフォーカス制御の引き込みが可能となる。
なお、このことは、後述の実施の形態２あるいは３においても同様である。
【００１８】
次に図３のフローチャートを用いて実施の形態１における光ディスク装置の動作の流れを説明する。Ｓ１０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ１０２へと移行する。Ｓ１０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１を超えているかモニターする。Ｓｒ１以下ではフォーカスサーチ動作を続け、Ｓｒ１を超えた場合にＳ１０３に移行し、第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｈ”となりブレーキ信号の出力を開始する。Ｓ１０４ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。ブレーキ信号の出力時間がΔＴ１に達するとＳ１０５に移行し、第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｌ”となり、再びフォーカスサーチ動作を開始する。Ｓ１０６ではフォーカスエラーのゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するとＳ１０７へ移行し第１の制御信号Ｄ、及び第３の制御信号Ｆは“Ｈ”となり、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００１９】
実施の形態２．
以下に本発明の実施の形態２に係る光ディスク装置の説明をする。図４は本実施の形態に係る光ディスク装置のブロック図である。図において１〜１６は上記実施の形態１におけるのと同一又は相当する構成であるので詳細な説明は省略する。１７は対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検知する相対速度反転検知器、１８は相対速度反転検知器１７からの第６の制御信号Ｉが”Ｌ”の場合切り替えスイッチ１５の出力を選択し、第６の制御信号Ｉが”Ｈ”の場合フォーカスサーチ信号を選択する切り替えスイッチ、１９は第６の制御信号Ｉと第５の制御信号Ｈとの論理和をとるＡＮＤ回路である。図５は本実施の形態における各種信号の動きを表したものである。Ｓｒ３はフォーカスエラー信号の所定の閾値、Ｉは相対速度反転検知器１７から出力され、通常は”Ｌ”、相対速度の反転を検知すると”Ｈ”になる第６の制御信号、Ｊは第５の制御信号Ｈと第６の制御信号Ｉとの論理和をとった第７の制御信号である。同図中、他の各種信号は実施の形態１で説明したものと同等であるためその説明を省略する。また同図では第１の制御信号Ｄ、第４の制御信号Ｇの図示を省略しているが、これはそれぞれ、第３の制御信号Ｆ、第５の制御信号Ｈに一致するからである。
図６は本実施の形態に係る光ディスク装置の動作の流れを示すフローチャートである。同図中の各種信号は図４、図５で説明したものと同等であるためその説明を省略する。
【００２０】
実施の形態１ではブレーキ信号のエネルギーは、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が最大となる場合を想定して設定されている。つまり対物レンズ２と光ディスク１の相対速度がそれ以下である場合、このブレーキ信号を印加することで相対速度が必要以上に遅くなり、場合によっては相対速度が反転し光ディスク１から対物レンズ２が遠ざかりフォーカス制御ループを閉じるのに失敗することがある。本実施の形態はかかる実施の形態１における問題を解消するものであり、相対速度反転検知器１７は相対速度の反転を検知すると切り替えスイッチ１８をフォーカスサーチ信号に切り替える。そして再びフォーカスエラー信号のゼロクロス点Ｔ１に達するまで対物レンズ２を動かしフォーカス制御ループを閉じることで安定したフォーカス引き込みが可能な構成となっている。
【００２１】
図４、図５を用いて実施の形態２における光ディスク装置の詳細な動作を説明する。ただし前提条件として、上位装置からフォーカス制御ループを閉じる命令が既にきていて第２の制御信号Ｅは”Ｈ”となっているとする。フォーカスエラー信号が第一の閾値Ｓｒ１に達した時、第４の制御信号Ｇ、及び第５の制御信号Ｈが”Ｈ”になり、切り替えスイッチ１５ではブレーキ信号が選択される。このときには相対速度反転検知器１７からの第６の制御信号Ｉは”Ｌ”であるためＡＮＤ回路１９の出力である第７の制御信号Ｊも”Ｌ”であり、切り替えスイッチ１８では切り替えスイッチ１５の出力を選択することになり、フォーカスアクチュエータ３にはドライバアンプ９で増幅されたブレーキ信号が印加される。
【００２２】
このブレーキ信号のエネルギーは対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が最大の場合に安定にフォーカス制御が引き込めるよう設定されている。つまり相対速度が最大の時は、ブレーキ信号を出力している時間ΔＴ１の間にフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になることは原理的にありえない。逆に所定の閾値Ｓｒ３以下になるということは対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転したことを表す。よって相対速度反転検知器１７はブレーキ信号を出力中のフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になることを検知することで、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検出する。
【００２３】
相対速度反転検知器１７にはフォーカスエラー信号、全加算信号が入力される。相対速度反転検知器１７は、フォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ３以下になると第６の制御信号Ｉを”Ｈ”にする（時刻Ｔ３）。第７の制御信号Ｊは第５の制御信号Ｈと第６の制御信号Ｉとの論理和をとった信号であり、ブレーキ信号を出力している期間は第５の信号が”Ｈ”となるため、ＡＮＤ回路１９の出力である第７の制御信号は第６の制御信号Ｉに依存する。切り替えスイッチ１８では第７の制御信号Ｊが”Ｈ”になるとフォーカスサーチ信号が選択され、フォーカスサーチ動作に移行する。そしてフォーカスエラー信号のゼロクロスを検出するまでサーチを続け、ゼロクロス検知器１１でゼロクロス点Ｔ１を検出した時点で第３の制御信号Ｆは”Ｈ”となり切り替えスイッチ８でフォーカス制御信号が選択されフォーカス制御ループを閉じる。
【００２４】
このようにブレーキ信号を出力中でも対物レンズ２と光ディスク１との相対速度の反転を検知した時点で、即座にフォーカスサーチ動作に移行するようにしているため、対物レンズ２と光ディスク１との相対速度が反転するような場合においても安定したフォーカス制御の引き込みが可能となる。
【００２５】
次に図６のフローチャートを用いて実施の形態２の流れを説明する。同図中の各種信号は図４、図５で説明したものと同等である。Ｓ２０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ２０２へと移行する。Ｓ２０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以下ではフォーカスサーチ動作を続け、Ｓｒ１以上でＳ２０３に移行し、第４の制御信号Ｇが”Ｈ”となるが、この際、第２の制御信号Ｅも”Ｈ”であるため、第５の制御信号Ｈは“Ｈ”となり、ブレーキ信号の出力を開始する。Ｓ２０４ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。
【００２６】
Ｓ２０４においてΔＴ１の期間、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転することが無い場合は、実施の形態１で説明したものと同様の動作となるため、説明は省略する。Ｓ２０４においてブレーキ出力時間がΔＴ１以内の場合Ｓ２０８に移行する。Ｓ２０８ではフォーカスエラー信号は所定の閾値Ｓｒ３以下であるかどうか判定する。フォーカスエラー信号のレベルがＳｒ３を超えている場合は再びＳ２０４に戻りブレーキ信号を出力し続ける。フォーカスエラー信号のレベルがＳｒ３以下では、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転したと判断しＳ２０９へと移行する。このとき第６の制御信号Ｉが”Ｈ”となり、ブレーキ信号出力期間中は、第５の制御信号も”Ｈ”であるため、第７の制御信号Ｊは“Ｈ”となり、再びフォーカスサーチ動作に移行する。Ｓ２１０ではブレーキ信号を出力してからの時間をモニターしており、ΔＴ１時間が経過するまでフォーカスサーチ動作を続ける。Ｓ２１０においてΔＴ１を経過した後は、第５の制御信号Ｈが”Ｌ”となり、第７の制御信号Ｊも“Ｌ”となるため、引き続きフォーカスサーチ動作を維持しつつＳ２０６へ移行する。Ｓ２０６ではフォーカスエラー信号のゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するまでサーチ動作を続ける。ゼロクロスを検知するとＳ２０７へ移行し、第１の制御信号Ｄが”Ｈ”となり、第３の制御信号Ｆも“Ｈ”となるため、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００２７】
実施の形態３．
以下に本発明の実施の形態３の説明をする。図７は実施の形態３に係る光ディスク装置のブロック図である。図において、０〜１６は上記実施の形態において説明したのと同一又は相当する構成であるので、詳細な説明は省略する。２０は対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検知する相対速度検知器、２１は相対速度検知器２０からの速度情報に応じたブレーキ信号を出力し、切り替えスイッチ１５を制御するための第４の制御信号Ｇを出力するブレーキ信号発生器である。図８は本実施の形態における各種信号の動きを表したものである。同図中、Ｇ以外の他の各種信号は上記実施の形態で説明したものと同等であるためその説明を省略する。図９は本実施の形態に係る光ディスク装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
ディスクの厚み方向に複数の記録層をもつディスクでは各層間の距離は数十μｍ程度と非常に近い。従って、実施の形態２において説明した方法を用いた場合、対物レンズ２と光ディスク１の相対速度が反転すると、フォーカス制御を引き込もうとする層を見失い間違った層へフォーカス制御が引き込まれる恐れがある。本実施の形態に係わる光ディスク装置においては、このような問題を解消するものであり、相対速度検知器２０は多層ディスクの各層で検出される各フォーカスエラー信号間の時間を計測することにより対物レンズ２と光ディスク１との間の相対速度を検出し、その速度に応じた適切なブレーキ信号を出力することで、相対速度の反転を発生させることなくフォーカス制御の引き込みができる構成としたものである。
【００２９】
ＤＶＤの２層ディスクを光ディスク１に用いた場合の、動作について説明する。相対速度検知器２０では、フォーカスサーチ動作中に最初に検知される記録層のフォーカスエラー信号の所定の閾値Ｓｒ１と、次に検知される次の記録層のフォーカスエラー信号の所定の閾値Ｓｒ１との時間間隔ΔＴ２を計測する。最初に検知される記録層と次に検知される記録層との距離はＤＶＤの規格により予め決められているため、ΔＴ２でこの層間の距離（例えば４０μｍ）を割ることで対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出できる。ここではＤＶＤの２層ディスクを例にして説明をしているが、ＤＶＤとは異なる多層ディスクにおいても、そのディスクの規格で定められる層間の距離をΔＴ２で割ることで同様に相対速度を検出できる。
【００３０】
相対速度検知器２０で検出された対物レンズ２と光ディスク１の相対速度はブレーキ信号発生器２１に入力される。ブレーキ信号発生器２１では検出された相対速度に応じて、相対速度の反転が発生せず安定してフォーカス制御ループを閉じることができるようにブレーキ信号の出力時間ΔＴ１を変化させる。たとえばＤＶＤの２層ディスクの場合、深層の記録層を再生するには対物レンズ２を下から上へ移動させるときに、表層の記録層を再生するには対物レンズ２が上から下へ移動するときにフォーカス制御を引き込むようにすれば、目的の記録層の前にもう一つの記録層のフォーカスエラー信号が検出できるため対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出でき、各層に安定したフォーカス制御の引き込みが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ブレーキ信号のエネルギーをブレーキ信号の出力時間を変化させることで調整しているが、ブレーキ信号の信号レベルを調整することでも同様の効果を得ることができる。また、本発明では相対速度を検出するのに、表層と深層でのフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１に達する間の時間を用いているが、たとえば初めに検出されるフォーカスエラー信号の上側ピーク、下側ピーク間の時間を検出することでも同様の効果を得ることができる。さらにいうと、フォーカス制御をかけようとしている層とは別の層のフォーカスエラー信号、またはフォーカス制御をかけようとしている層とは別の複数の層のフォーカスエラー信号から対物レンズ２と光ディスク１との相対速度を検出することによっても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
次に実施の形態３の動作を示すフローチャート（図９）の説明をする。同図中の各種信号は図7、図8等で説明したものと同等である。Ｓ３０１でフォーカスサーチ動作を開始し、Ｓ３０２へと移行する。Ｓ３０２ではフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以上になるとＳ３０３へ移行し、次に検出されるフォーカスエラー信号までの時間ΔＴ２の計測を開始する。Ｓ３０３では次の層で検出されるフォーカスエラー信号が所定の閾値Ｓｒ１以上あるかをモニターする。Ｓｒ１以上になるとＳ３０５へ移行し、ΔＴ２の計測を終了する。Ｓ３０５では計測されたΔＴ２からブレーキ信号を出力する時間ΔＴ１を決定する。Ｓ３０６では第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈが“Ｈ”となるためブレーキ信号の出力を開始される。Ｓ３０７ではブレーキ信号の出力時間をモニターし、出力時間がΔＴ１になるまでブレーキ信号を出力し続ける。ブレーキ信号の出力時間がΔＴ１に達するとＳ３０８に移行し第４の制御信号Ｇ、第５の制御信号Ｈは“Ｌ”となり、再びフォーカスサーチ動作を開始する。Ｓ３０９ではフォーカスエラーのゼロクロスを検知し、ゼロクロスを検知するまでサーチ動作を続ける。ゼロクロスを検知するとＳ３１０へ移行し、第１の制御信号Ｄ、第３の制御信号Ｆが“Ｈ”となり、フォーカス制御ループが閉じられフォーカス制御が開始される。
【００３３】
なお、実施の形態１乃至３を組み合わせたフォーカス引込み方法、光ディスク装置も考えられる。すなわち、光ディスクのフォーカス引込みを行う前に該光ディスクが１層の記録層のものかあるいは複数の記録層をもつものかを判別する手段を別途設け、該手段の判別結果に基づいて１層の場合には実施の形態１あるいは２の方法によりフォーカス引込みを行い、２層以上の場合には実施の形態３の方法によりフォーカス引込みを行う方法である。このように構成することで、光ディスク媒体の種類に応じてより適切なフォーカス引込みが可能となるため、装置の信頼性の向上が期待できる。
【００３４】
以上、上記各実施の形態の説明ではＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）を例にして説明をしたが、本発明は光ディスクの記録面上に光スポットを形成し、該スポットのフォーカス制御を行う装置一般に用いることができ、同様の効果を得ることができる。例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＭＯ、ＭＤといった光ディスクあるいは光磁気ディスクを記録あるいは再生する装置について同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は以上に説明したように構成されているため、以下のような効果を奏する。
この発明によれば、対物レンズと光ディスクとの相対速度の反転を検出することにより、ブレーキが効きすぎて光ディスクの相対速度が反転しても、反転を検知し、サーチ動作に移行するので、適切なフォーカスサーボの引き込みが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図３】 本発明の実施の形態１のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図６】 本発明の実施の形態２のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図７】 本発明の実施の形態３の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態３の光ディスク装置における各種信号の挙動を示した図である。
【図９】 本発明の実施の形態３のフォーカス引込み方法のフローチャート図である。
【図１０】 従来の光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【図１１】 従来の光ディスク装置における各種信号を示した図である。
【図１２】 光ディスクと対物レンズ間の相対速度の関係を示した図である。
【符号の説明】
０ ＬＤ、１ 光ディスク、２ 対物レンズ、３ フォーカスアクチュエータ、４ ハーフミラー、５ 光変換素子、６ フォーカスエラー検知器、７ 位相補償器、８ 切り替えスイッチ、９ ドライバアンプ、１０ サーチ波形発生器、１１ ゼロクロス検知器、１２ ＡＮＤ回路、１３ 加算アンプ、１４ ブレーキ信号発生器、１５ 切り替えスイッチ、１６ ＡＮＤ回路、１７ 相対速度反転検知器、１８ 切り替えスイッチ、１９ ＡＮＤ回路、２０ 相対速度検知器、２１ ブレーキ信号発生器、Ａ フォーカスドライブ信号、Ｂ フォーカスエラー信号、Ｃ 全加算信号、Ｄ 第１の制御信号、Ｅ 第２の制御信号、Ｆ 第３の制御信号、Ｇ 第４の制御信号、Ｈ 第５の制御信号、Ｉ 第６の制御信号、Ｊ 第７の制御信号。
Claims (4)
- 光スポットを光ディスクの記録層上に引込むフォーカス引込み方法において、
対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程、
光ディスクからの反射光に基づくフォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出する工程、
フォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達した場合、対物レンズと光ディスクとの間の最大相対速度からフォーカス制御の引込み限界速度に減速可能なように、出力時間及び／または出力レベルが制御されたブレーキ信号を、フォーカスアクチュエータに対して出力する工程、
対物レンズと光ディスクとの間の相対速度を検出する工程、
ブレーキ信号を出力した後、対物レンズと光ディスクとの間の相対速度の反転を検出した場合、ブレーキ信号の出力を中止し、対物レンズが光ディスクの合焦面に近づく方向のサーチ電圧をフォーカスアクチュエータに出力する工程
を備えるフォーカス引き込み方法。 - 光ディスクからの反射光に基づく全加算信号が所定レベルを超えている場合に限り、フォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出する
請求項１に記載のフォーカス引込み方法。 - フォーカス制御ループとフォーカスサーチループを有する光ディスク装置において、
光スポットを光ディスクの記録層上に形成する対物レンズと、
光ディスクからの反射光を受光する光検知器と、
フォーカスサーチ命令があった場合、対物レンズを光ディスクの合焦面に近づく方向に移動させるサーチ電圧を発生するサーチ波形発生器と、
光検知器の出力から得られたフォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出して、対物レンズと光ディスクとの間の最大相対速度からフォーカス制御の引込み限界速度に減速可能なように、出力時間及び／または出力レベルが制御されたブレーキ信号を発生させるブレーキ信号発生器と、
フォーカスエラー信号がゼロクロスに達したことを検出するゼロクロス検知器と、
対物レンズと光ディスクとの間の相対速度を検出する相対速度検知器と、
ブレーキ信号の発生後、ゼロクロスを検出するとフォーカス制御を開始する手段と
を備え、
ブレーキ信号の発生後、対物レンズと光ディスクとの間の相対速度の反転を検出した場合、ブレーキ信号の発生を中止し、フォーカスサーチを開始する
光ディスク装置。 - 光検知器の出力を全加算した全加算信号を求める加算アンプを備え、
全加算信号が所定のレベルを超えている場合に限り、ブレーキ信号発生器におけるフォーカスエラー信号が所定の信号レベルに達したことを検出する
請求項３に記載の光ディスク装置。
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