JP4396707B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク装置に関し、フォーカスエラー振幅の誤測定の頻度を減少してフォーカス外れを減少出来るように構成された光ディスク装置に関する。

近年において、光ディスクを高容量化するために複数の記録層を積層してなる光ディスクが提案されている。従来の光ディスクは、レーザを誘導するために透明基板上に同心円状又は螺旋状に溝のように刻まれているグルーブに情報信号を記録する。またこのグルーブは現在位置を知るためにウォブルと呼ばれるうねりが設けられている。溝が刻まれていない部分をランドといい、このランド部分に補助情報を記録するためのランドプリピットと呼ばれる情報記録部が形成されている。このランドプリピットを利用してアドレス情報を含む補助情報を記録できる。

特許文献１には、光ピックアップの対物レンズ駆動手段により、対物レンズを焦点方向に駆動させる動作を往復駆動により複数回行い、システム制御部が対物レンズを駆動してフォーカスエラー信号のＳ字状波形の振幅測定を行う。複数回の振幅測定結果の中間値を採用することにより、プリピットの影響や、光ディスクのごみや傷の影響を排除し、安定したサーボ制御を可能とする技術が開示されている。
特開２００５−３４６８６７

記録可能な光ディスクには、前述のとおりランドとグルーブによって構成される。このランドとグルーブによる構造が物理的に異なる複数種類の光ディスクが大別して３種類ある。一つはＤＶＤ−ＲＡＭで、ランドとグルーブの両方にデータを記録し、ランド上に予めアドレス情報が記録されたプリピットと呼ばれる孤立点を有し、ウォブルと共に正確に現在位置を把握することが出来る。次にＤＶＤ−ＲＷ／ＤＶＤ＋ＲＷは、データはグルーブのみに記録され、ランド上にはプリピットが規則的に設けられ現在位置を把握できる。次にＤＶＤ−Ｒ／ＤＶＤ＋Ｒは、前記のＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ／ＤＶＤ＋ＲＷに比べ、ウォブルが高密度に設けられており、これによって現在位置を把握するためランドにプリピットは設けられていない。

前述のランドとグルーブはそれぞれレーザ光に対する反射率が異なり、グルーブの反射率に比べてランドの反射率は高い。対物レンズを焦点方向に移動させたときのフォーカスエラー信号は、反射率の違いによる受光量の影響を受けない場合には、図４に示すようなグランドレベルをセンターとして、対称型のＳ字波形が得られる。しかしながら前述のＤＶＤ−ＲＡＭの物理的構造は、プリピットを有するランド部分の面積が大きいため、反射率の違いによって受光量に影響を受けてしまう可能性が高くなる。

図５〜７はＤＶＤ−ＲＡＭのように、物理的な構造によって受光量に影響を受けやすいディスクにおいて、対物レンズの合焦点付近でプリピット部が移動した場合のフォーカスエラー信号を表す。この場合、フォーカスエラー信号の振幅は、明らかに本来の振幅（溝状形状部の振幅）より大きな値になるため、フォーカスエラー振幅設定を実際に必要な振幅範囲より小さく設定してしまう可能性が生じる。

例えば、データ記録領域でのＳ字波形の振幅が１Ｖの光ディスクにおいて、一般的にサーボが働く電圧範囲はＳ字波形の真中にかけるので、振幅が１Ｖの場合は、グランドレベルをセンターとして０.５Ｖ振幅の範囲がサーボ動作可能な範囲となる。しかし、フォーカスエラー信号がプリピット部の影響を受けて、振幅が２Ｖになった場合には、サーボが働く電圧範囲はグランドレベルをセンターとして１Ｖ振幅の範囲がサーボ動作可能な範囲となる。

このようにサーボの異常を片側の振幅の１／２で判別する場合、Ｓ字状波形を測定した時にプリピットの影響で振幅が２Ｖと測定された場合の異常検出は０.５Ｖで行うことになり、本来の振幅１Ｖでは、サーボ外れが発生するまで異常が検出できないことになる。

また、光ディスクにごみが付着したり、光ディスクに傷が付いているような場合に、その部分で対物レンズを駆動すると、フォーカスエラー信号の振幅は、反射率の低下により本来の振幅より小さくなるため、このフォーカスエラー信号の振幅にて回路ゲイン設定してフォーカス動作を行ったりすると、フォーカス外れ等の不具合が生じることになる。

特許文献１に記載では、複数回Ｓ字信号振幅を測定し、それら複数回の測定結果の中間値を採用することにより、プリピットの影響や、光ディスクのゴミや傷の影響を受けることなくサーボ制御を行なう技術が開示されているが、複数回の測定結果の中間値を採用してもその複数回全てがプリピットの影響や光ディスクのゴミや傷の影響を受けた測定結果であった場合には、適切なフォーカスエラー振幅を設定できず、フォーカス外れを引き起こす可能性が依然として存在するという課題が残る。

本発明の目的は、プリピットの影響や、光ディスクのゴミや傷の影響を最小限にしてサーボ制御を行なう技術を提供することにある。

光ディスク装置において、記録領域中にプリピットでデータが記録された領域が存在する光ディスクへの情報記録及び記録情報の再生を行う光ピックアップと、前記光ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータと、前記スピンドルモータを制御するためのモータ制御手段と、前記光ピックアップのフォーカスを制御するためのフォーカス制御手段と、フォーカスエラー信号振幅を測定するためのフォーカスエラー検出手段と、前記フォーカスエラー検出手段によって測定されたフォーカスエラー信号振幅からＳ字バランスを算出するためのＳ字バランス算出手段と、を有し、前記Ｓ字バランス算出手段によって、前記光ディスクの回転停止状態のＳ字バランスおよび前記光ディスクの回転状態のＳ字バランスをそれぞれ算出し、前記回転停止中と回転中の各々のＳ字バランスの差分の絶対値が２０以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中の前記差分の絶対値が２０以下になったときに前記Ｓ字バランス算出手段が算出したＳ字バランスを最適Ｓ字バランスとして、前記フォーカス制御手段が、前記フォーカスエラー検出手段が測定するフォーカスエラー信号振幅が前記最適Ｓ字バランスになるようにフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行うように制御する。

光ディスク装置において、光ディスクへの情報記録及び記録情報の再生を行う光ピックアップと、前記光ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータと、前記スピンドルモータを制御するためのモータ制御手段と、前記光ピックアップのフォーカスを制御するためのフォーカス制御手段と、フォーカスエラー信号振幅を測定するためのフォーカスエラー検出手段と、前記フォーカスエラー検出手段によって測定されたフォーカスエラー信号振幅からＳ字バランスを算出するためのＳ字バランス算出手段と、を有し、前記Ｓ字バランス算出手段によって前記光ディスクの回転停止中のＳ字バランスおよび前記光ディスクの回転状態のＳ字バランスをそれぞれ算出し、前記回転停止中と回転中の各々のＳ字バランスの差分の絶対値が予め決定された閾値以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中の前記差分の絶対値が前記閾値以下になったときに前記Ｓ字バランス算出手段が算出したＳ字バランスを最適Ｓ字バランスとして、前記フォーカス制御手段が、前記フォーカスエラー検出手段が測定するフォーカスエラー信号振幅が前記最適Ｓ字バランスになるようにフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行なうように制御する。

光ディスク装置において、前記閾値が２０でフォーカス制御を行なう。

前述のとおり構成することにより、最適なＳ字バランスを設定してサーボ外れのないサーボ制御が出来るよう作用する。

本発明によれば、サーボ外れを削減することか可能となる。さらに詳しくは、請求項１に記載の発明によれば、回転停止中と回転中のＳ字バランスそれぞれの差分の絶対値が２０以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中のＳ字バランスが２０以下になったとき、該回転中のＳ字バランスによってフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行なうように制御することでプリピットの影響や、光ディスクのゴミや傷の影響を最小限にしてサーボ制御することでサーボ外れを削減することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、回転停止中と回転中のＳ字バランスそれぞれの差分の絶対値が予め決定された閾値以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中のＳ字バランスが前記閾値以下になったとき、該回転中のＳ字バランスによってフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行なうように制御することでプリピットの影響や、光ディスクのゴミや傷の影響を最小限にしてサーボ制御することでサーボ外れを削減することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、前記閾値を２５未満に設定することでサーボ外れを削減することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、前記閾値を２０以下に設定することでサーボ外れをなくすことが可能となる。

なお、前記閾値を設定した根拠は、実施例において実験検証データと共に後述する。

次に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の実施形態における光ディスク装置を示すブロック図である。本発明の光ディスク装置について図１を用いて説明する。図１に示すように、本発明の光ディスク装置は、光ディスク１０１を回転させるためのスピンドルモータ１０３と、光ディスク１０１上に光ビームスポットを照射し、反射した情報光を検出する光検出器１０５を有する光ピックアップ１０７と、位置ずれが無い場合の情報光の量を基準として光ビームスポットとトラック（ここでは、グルーブ）との位置ずれを情報光の量の変化によって内周外周方向へ補正するプッシュプル法により検出してトラッキング信号を出力するトラッキングエラー検出手段１０９と、このトラッキングエラー検出手段１０９から出力されたトラッキングエラー検出信号に応じて光ビームスポットがトラックに追従するように光ビームスポットの位置を制御するトラッキング制御手段１１１と、光検出器１０５の出力から光ビームスポットとディスクの位置ずれを後述する非点収差法で検出するフォーカスエラー検出手段１１３と、光検出器１０５の出力信号からウォブル信号を検出するウォブル信号検出手段１１５と、ウォブル信号を二値化する二値化手段１１７と、フォーカスエラー検出手段１１３からの出力信号ＦＥによりＳ字バランスを算出するためのＳ字バランス算出手段１１４と、フォーカス外れをＳ字バランス算出手段からの出力に基づいて修正するためのフォーカス制御手段１１９と、スピンドルモータ１０３の回転制御のための基準クロック発生手段１２１と、二値化手段１１７から出力されるウォブル信号の周波数および基準クロック発生手段１２１の出力をもとにスピンドルモータ１０３を回転制御するモータ制御手段１２３と、二値化ウォブル信号から記録時のビットクロックを生成するクロック生成手段１２５と、このクロック生成手段１２５から出力されるビットクロックに基づいて、映像データや音声データなどの記録データを所定のフォーマットに変換する記録処理手段１２７と、この記録処理手段１２７から出力されるフォーマット変換信号に基づいて、所定の記録波形に変換する記録手段１２９と、を有している。

なお、トラッキング制御手段１１１の出力信号によって光ピックアップ１０７のディスクの内周外周方向の動きを制御し、フォーカス制御手段１１９の出力信号によって、光ピックアップ１０７の上下方向の動きを制御している。また記録手段１２９から出力される記録波形信号に従って、光ピックアップ１０７がディスク１０１に映像データや音声データなどの記録データを記録する。

ここで非点収差法を説明する。図３に示す光検出器１０５の分割された受光領域で受光される受光量をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとしたとき、受光領域全体に入射した光の像を表す手段として縦横比Ｈの計算式で表すと、Ｈ＝（（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ））／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）となる。縦横比Ｈの値が、H＜０の時は横長の楕円となり、Ｈ＞０の時は縦長の楕円となり、Ｈの値がゼロになるように制御を行なうことである。

次に図２を用いて、図１の光ピックアップ１０７をより詳細に説明する。図２の構成例において、光ピックアップ１０７には、光源１３１を構成するレーザダイオード２０３，２０５、回折格子２０７、ビームスプリッタ２０９，対物レンズ１３３、光ディスク２１３からの反射光を受光する光検出器１０５等が備えられ、さらに対物レンズ１３３の光軸方向（矢印ｍ）の位置を制御する図示しない対物レンズ駆動装置が備えられている。この例では、２つのレーザダイオード２０３、２０５は、それぞれＣＤ用レーザダイオードとＤＶＤ用レーザダイオードである。

光源１３１から出射したレーザ光は、回折格子２０７を通過した後ビームスプリッタ２０９によって対物レンズ１３３側に反射し、対物レンズ１３３によって光ディスク２１３に光スポットを結像する。光ディスク２１３で反射した光は、対物レンズ１３３とビームスプリッタ２０９を通過して光検出器１０５に入射し、電気信号に変換される。

図３は光ピックアップ１０７の光検出器１０５の詳細図面を表す。光ビームスポットを照射するための半導体レーザ等の光源１３１、光ビームスポットを光ディスク１０１に集光する対物レンズ１３３、光ディスク１０１のグルーブの接線方向とこれに直交する方向の分割線によって分割された４分割受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有し、光ディスク１０１に照射された反射光を検出する光検出器１０５及びこの光源１３１から出射された光を光ディスク１０１に集光または光検出器１０５に導く光学系とを一体化したものである。光検出器１０５の４分割受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、分割受光部Ａと分割受光部Cとは互いに対角位置関係にあり、分割受光部Ｂと分割受光部Ｄとも互いに対角位置関係にある。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４分割受光領域で受光された受光量をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄと表わすものとする。

次に、図４、図５、図６、図７および図８を参照してプリピットによって発生するフォーカスエラー検出への影響について説明する。フォーカスエラー検出手段１１３から検出されたフォーカスエラー信号の最大値および最小値をそれぞれ、ＦＥｔｏｐおよびＦＥｂｔｍとする。
図４、図５、図６、図７および図８それぞれにプリピットを有する光ディスクＤが図面上方に記載されている。内周から外周方向に向かって放射直線状に記載される点線がプリピットＰを表す。光ピックアップの対物レンズの上下移動に伴って、光ディスクDの表面及び記録面の反射によってフォーカスエラー信号は図４のようにＳ字状波形を描く。図４ではフォーカスエラーピーク信号ＦＥｔｏｐとフォーカスエラーボトム信号ＦＥｂｔｍがＡ、Ｂいずれも光ディスクDのプリピットＰの存在しない箇所で検出されている。ＤＶＤメディアには、前述のとおりＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等のように様々な種類の光ディスクが普及しており、対物レンズを駆動することにより得られるフォーカスエラー信号のＳ字状波形の振幅は、光ディスクの反射率の変動等によるばらつき範囲に収まるので、図４のようなS字波形が検出できる。

しかしながら、ＤＶＤ−ＲＡＭは、デスククＩＤ情報が記録されたプリピットが多く構成されている。このようなＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対して対物レンズを駆動させたとき、得られるフォーカスエラー信号のＳ字状波形の発生部分に上記のプリピット部が存在した場合は、そのＳ字状波形の振幅が他のデータ記録領域部分の振幅より大きくなる。すなわち、前述したように、ピリピット以外の部分で得られるフォーカスエラー信号は、図４に示すようなＳ字状の波形となり、プリピット部分で得られるフォーカスエラー信号は、図５，図６、図７および図８のようなＳ字状波形となる。

図６および図７ではＡ、Ｂのいずれかがプリピットの影響を受けており、フォーカスエラー振幅はプリピットの影響を受けない図４に比べて大きくなる。図８ではＦＥｔｏｐとＦＥｂｔｍへ移行する途中でプリピットＰの影響を受けている。図５においては、Ａ、Ｂのいずれもプリピットの影響を受けており、フォーカスエラー振幅はプリピットの影響を受けない図４に比べて最も大きくなる。

次に、検出されたフォーカスエラー信号から算出されるＳ字バランスについて説明する。Ｓ字バランスは％で表され、算式（ＦＥｔｏｐ−ＦＥｂｔｍ）／（ＦＥｔｏｐ＋ＦＥｂｔｍ）÷２×１００で算出され、算出された値が小さければ小さいほど、Ｓ字バランスが取れていることを意味する。つまり、グランドレベルに対するＳ字波形の山の高さと谷の深さ、すなわち山と谷それぞれの絶対値の差分が小さいほど算出されたＳ字バランス数値は小さくなり、前記絶対値の差分が大きいほど算出されたＳ字バランス数値は大きくなる。

前記説明の通り、Ｓ字バランスが大きくなればなるほど、フォーカスオン性能が低くなり、フォーカス外れが発生しやすく、結果として再生画像が停止するという不具合が発生する。つまり、フォーカスエラー信号の山と谷のいずれかに偏ってプリピットの影響が出た場合には、Ｓ字バランスが大きくなり、山と谷に等しくプリピットの影響が出た場合にはＳ字バランスは小さくなる。従って、フォーカス制御への悪影響の強さを順番に並べると、図４及び図５＜図８＜図６及び図７の順で悪影響が大きくなる。

前記はプリピットの影響について説明したが、同様にゴミ等が光ディスクに付着した場合や、光ディスクに傷がついた場合には反射率が低下し、その場合Ｓ字状波形の振幅は小さくなる。

次に本発明に係る動作処理を図８のフローチャートを用いて説明する。ディスク停止中にフォーカスサーチを行い（ステップＳ９０１）、フォーカスエラー信号を検出して前述した算出式によってＳ字バランスを算出する（ステップＳ９０２）。このときに算出されたＳ字バランスをＳＢＡＬ停とする。

次にディスクを回転させ（ステップＳ９０３）、フォーカスサーチを再び行い（ステップＳ９０４）、今度はディスク回転中のＳ字バランスを算出する（ステップＳ９０５）。このときに算出されたＳ字バランスを、ＳＢＡＬ回とする。

ＳＢＡＬ停とＳＢＡＬ回の差分の絶対値を算出し、その算出結果が２０以下かどうかを判断する（ステップＳ９０６）。判別結果がＹＥＳである場合には、そのときにＳ字バランス算出手段が算出したＳ字バランスを最適Ｓ字バランスとしてのＳバランスの調整を開始し（ステップＳ９０７）、次に、フォーカス制御手段が、前記フォーカスエラー検出手段が測定するフォーカスエラー信号振幅が前記最適Ｓ字バランスになるようにフォーカスエラー信号振幅を調整し（ステップＳ９０８）、フォーカスオンする（ステップＳ９０９）。

ステップＳ９０６でＮＯとなった場合には、ステップＳ９０４に戻りフォーカスサーチを行い、再びＳＢＡＬ回を測定する。ここでステップＳ９０６でのＳＢＡＬ停とＳＢＡＬ回の差分の絶対値が２０以下になるまで、フォーカスエラー信号を検出してＳＢＡＬ回を算出する。

次に図１０を用いて、フォーカスオンをする判断の閾値であるＳＢＡＬ停とＳＢＡＬ回の差分の絶対値を２０以下に決めた根拠を補足説明する。図１０は閾値を変更したときのフォーカス外れの回数を測定した実験検証データである。閾値のＳＢＡＬ停とＳＢＡＬ回の差分の絶対値を３０．０、２５．０および２０．０に設定して、実際にフォーカスオン動作をさせた場合に、何回フォーカス外れが発生したかの頻度を記録した。使用した機器はＸ，ＹおよびＺの５台、使用したディスクはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，およびＥの５枚で、それぞれに対するすべての組み合わせにおいてテストを行なった。

図１０の通り、閾値が３０．０の場合は３回、２５．０の場合は１回、２０．０の場合は０回となっており、閾値が２５．０未満の場合には、フォーカス外れの頻度が削減でき、２０．０以下の場合にはフォーカス外れをなくすことが可能となることがわかる。前記のテストではフォーカス外れが発生しない最も小さい閾値、すなわちフォーカス外れが発生しないプリピットの影響の最大範囲を検証するために行なった。

本発明に係るブロック図を表す。 本発明に係る光ピックアップを表す。 本発明に係る四分割光検出器を表す。 本発明に係る第１のフォーカスエラー信号波形を表す。 本発明に係る第２のフォーカスエラー信号波形を表す。 本発明に係る第３のフォーカスエラー信号波形を表す。。 本発明に係る第４のフォーカスエラー信号波形を表す。 本発明に係る第５のフォーカスエラー信号波形を表す。 本発明に係る動作処理のフローチャートを表す。 本発明に係る閾値の実験検証データを表す。

符号の説明

１０１ 光ディスク
１０３ スピンドルモータ
１０７ 光ピックアップ
１１３ フォーカスエラー検出手段
１１４ Ｓ字バランス算出手段
１１９ フォーカス制御手段
１２３ モータ制御手段

Claims (4)

1. 記録領域中にプリピットでデータが記録された領域が存在する光ディスクへの情報記録及び記録情報の再生を行う光ピックアップと、前記光ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータと、前記スピンドルモータを制御するためのモータ制御手段と、フォーカスエラー信号振幅を測定するためのフォーカスエラー検出手段と、前記フォーカスエラー検出手段によって測定されたフォーカスエラー信号振幅からＳ字バランスを算出するためのＳ字バランス算出手段と、前記光ピックアップのフォーカスを制御するためのフォーカス制御手段と、を有する光ディスク装置において、
   前記Ｓ字バランス算出手段によって、前記光ディスクの回転停止状態のＳ字バランスおよび前記光ディスクの回転状態のＳ字バランスをそれぞれ算出し、
   前記回転停止中と回転中の各々のＳ字バランスの差分の絶対値が２０以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中の前記差分の絶対値が２０以下になったときに前記Ｓ字バランス算出手段が算出したＳ字バランスを最適Ｓ字バランスとして、前記フォーカス制御手段が、前記フォーカスエラー検出手段が測定するフォーカスエラー信号振幅が前記最適Ｓ字バランスになるようにフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行うように制御することを特徴とする光ディスク装置。
2. 光ディスクへの情報記録及び記録情報の再生を行う光ピックアップと、前記光ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータと、前記スピンドルモータを制御するためのモータ制御手段と、フォーカスエラー信号振幅を測定するためのフォーカスエラー検出手段と、前記フォーカスエラー検出手段によって測定されたフォーカスエラー信号振幅からＳ字バランスを算出するためのＳ字バランス算出手段と、前記光ピックアップのフォーカスを制御するためのフォーカス制御手段と、を有する光ディス装置において、
   前記Ｓ字バランス算出手段によって前記光ディスクの回転停止中のＳ字バランスおよび前記光ディスクの回転状態のＳ字バランスをそれぞれ算出し、
   前記回転停止中と回転中の各々のＳ字バランスの差分の絶対値が予め決定された閾値以下になるまで前記回転中のＳ字バランスを繰り返し算出し、前記回転中の前記差分の絶対値が前記閾値以下になったときに前記Ｓ字バランス算出手段が算出したＳ字バランスを最適Ｓ字バランスとして、前記フォーカス制御手段が、前記フォーカスエラー検出手段が測定するフォーカスエラー信号振幅が前記最適Ｓ字バランスになるようにフォーカスエラー信号振幅を調整してフォーカス動作を行なうように制御することを特徴とする光ディスク装置。
3. 前記閾値が２５未満である請求項２記載の光ディスク装置。
4. 前記閾値が２０以下である請求項２記載の光ディスク装置。