JP4457971B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

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本発明は、光ディスクに情報を記録再生する装置のトラック移動制御に関する。
トラック変移量を検出してDCオフセットを逐次補正することにより、正常なトラック変移量が検出でき、トラックジャンプも前記DCオフセットの影響なく動作することができる。上記トラックジャンプに関しては、特許文献1に、また、トラック変移量にたいするDCオフセット補正に関しては、特許文献2が提案されている。
特開平5−274693号公報 特開平6−44587号公報
光ディスクのトラッキング検出手段に、プッシュプルトラッキング方式があるこの方式は、目的のトラック(例えばグルーブ)の両隣接のガイドトラック(例えばランド)からの回折光分布の差信号からだけでトラックに対してディスク半径方向への変移量(トラッキング偏差信号)を簡単な構成でかつ高精度に検出することができる。上記トラッキング偏差信号を、光ディスクの半径方向にレーザスポットを移動するトラッキング用アクチュエータに対して負帰還制御を行うことにより、トラック制御を行っている。
また、目的のトラック位置をN本変更したい場合は、前記負帰還制御を一旦停止させ、目標トラックまでのトラック本数を検出した後、
前記アクチュエータにトラック1本移動用の固定電圧を印加し、トラックジャンプ動作をした後、再び負帰還制御を再開する。以上のトラックジャンプ動作をN回繰り返すことでNトラックのトラック移動を実現している。
プッシュプルトラッキング方式は、トラック変移量に応じて回折光分布もあわせて変化するために、トラッキング検出信号にトラック変移量に応じたDCオフセットが発生する。特にトラッキング検出感度(偏重度)が小さい光ディスク(例えば、DVD−R、DVD−RW)等は、上記DCオフセットは無視できない。
トラック制御は、レーザを集光させる対物レンズをディスク半径方向へ移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを支えるつりばね、該アクチュエータ全体をディスクの内周から外周へ移動するスライダ機構により構成されている。
例えば、偏芯量が大きい(例えば150um)光ディスクに対して、対物レンズをトラックにトレース動作(トラッキング制御)させた場合、対物レンズは±75umの偏芯トラックを追従することになる。すなわち、偏芯量分つりばねとアクチュエータのつりあい位置を変移させることになる。
トラックジャンプの動作も、上記偏芯量の間に行われる。通常つりばねは、非線形成分を含んでおり、例えば上記対物レンズが最大変移量(+75um)におけるトラックジャンプにおいては、変移量(0um)でのトラックジャンプと比較して、トラックジャンプ駆動力に対するつりばねの発生する力が異なるため、常に同じトラックジャンプ動作が得られるとは限らない。トラックジャンプの駆動電圧が常時固定値のままであると、トラックジャンプを失敗し、トラックはずれを発生させる場合がある。
また、トラックピッチ、ディスクの変調感度、つりばねのバネ定数、偏芯量などが変更された場合は、それぞれの条件に対して最適なトラックジャンプ動作が行えるトラックジャンプ駆動方法(トラックジャンプ印加電圧値、印加時間)の設定変更が必要である。
そこで、本発明は、常に最適なトラックジャンプが得られるトラックジャンプ駆動信号パラメータを生成し、トラック変移量により生成したトラックジャンプ駆動信号パラメータをトラックジャンプに適用したものである。
本実施例を実現するために、半導体レーザ等の光源と、対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記光源からのレーザ光を前記対物レンズで集光した光スポットと記録媒体のトラック中心との位置誤差をトラッキングエラー信号として検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー信号を用いて前記光スポットをトラック中心に追従するように前記アクチュエータを制御するトラッキング制御手段と、近傍のトラックに光スポットをトラックジャンプ移動させるトラックジャンプ制御手段と、前記トラックジャンプ移動中のトラッキングエラー信号を観測するトラッキングエラー信号観測手段と、前記トラッキングエラー信号観測手段結果に応じて、前記トラックジャンプ制御手段のトラック駆動信号を変更する構成とした。
また、上記構成において、前記トラックジャンプ終了から所定期間のトラッキングエラー信号を観測するトラッキングエラー信号観測手段と、前記トラッキングエラー信号観測手段結果に応じて、前記トラックジャンプ制御手段のトラック駆動信号を変更する構成とした。
また、前記トラッキングエラー信号観測手段は、トラックジャンプ期間における前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性を観測する構成とした。
また、前記トラッキングエラー信号観測手段は、前記トラックジャンプ終了から所定期間のトラッキングエラー信号のオーバーシュート量を観測する構成とした。
また、前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性が所定値以下になるようにトラックジャンプ制御手段のアクチュエータ駆動電圧値を増減する構成とした。
また、前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性が所定値以下になるようにトラックジャンプ制御手段のアクチュエータに印加する駆動電圧の時間幅を変化させる構成とした。
本発明によれば、常に最適なトラック移動を実現できる。
まず図1を用いて本発明の光ディスクサーボの構成を説明する。
図1において、1は光ディスク、2はスピンドルモータ、3はスピンドルサーボ部、4はピック部、5はトラックアクチュエータ、6はフォーカスアクチュエータ、7はスライダ機構、8はスライダ用モータ、9は再生処理部、10は補償器、11はホールドアンプ部、12はドライバ部、13は平均処理部、14はドライバ部、15はメモリ部、16はトラックジャンプ制御部、17はトラックジャンプ駆動波形生成部、18はスイッチ回路、19は過渡波形判定部、20は波形メモリ部、21はスイッチ回路部、22はフォーカスサーボ部である。
光ディスク1は、内周から外周にスパイラル状の溝が構成され、この溝がデータを記録/再生するトラックとなる。トラックには、ウォブルと呼ばれる一定長さの蛇行形状を有しており、光ディスクの回転制御のためのエンコーダ信号として利用する。光ディスク1は、スピンドルモータ2に装着されて回転駆動する。
記録時は、光ディスクのウォブルを光ピック4が読み取り、再生処理部9にて増幅動作、復調動作、波形整形が行われ、線速度を示すウォブル信号(Wob)をスピンドルサーボ部3へ入力する。スピンドルサーボ部3は、Wob信号の周期が一定になるようにトラック線速度一定制御(CLV)を行う。
また再生時は,CLV制御、あるいはスピンドルモータ3の回転周期情報であるFG信号(スピンドルモータ2のエンコーダからの回転情報)に基づき、角速度一定(CAV)の回転数で回転制御が行われる。光ピック4は例えばレーザダイオードなどの発光源(図示していない)を搭載しており、対物レンズ4によって集光された光は、光ディスク1の上に照射される。発光源としては例えばレーザダイオードが好適に用いられる。発光源から出射された光は、各種光学部品を透過或いは反射されて、最終的には対物レンズ4によって集光された光スポットが光ディスク1の上に照射される。
また、光ディスク1で反射した光は、フォトディテクタなどによって電気信号に変換され、再生処理部9に入力される。光ピック4は、スライド機構部7に装着されており、光ディスク1の内周と外周の半径方向にステップモータ8を回転駆動することにより、移動可能であり、目的とするトラックへの概略位置付け移動を行う。
また、光ピック4は、トラック方向とフォーカス方向に変移可能であるアクチュエータに支持されており、フォーカス方向の位置信号(フォーカスエラー信号:FE信号)はフォーカスサーボ部22へ入力し、フォーカスアクチュエータへ負帰還制御することにより、レーザ光を適切に絞り込むことができる。
一方、トラックからの偏差量を示すトラッキングエラー信号(TE信号)は、補償器10により、位相補償された後、ホールドアンプ部11へ入力される。ホールドアンプ部11は、トラックジャンプ制御部16からのトラックジャンプ期間を示す信号(JGT信号)によりトラックジャンプ中は、トラッキング信号をホールドするように動作する。
ホールドアンプ部11から出力されるトラッキング信号は、加算器18へ入力される。加算器18から出力されるトラッキング信号は、ドライバ部12にて電流増幅され入力し、トラックアクチュエータ5を駆動(トラッキング負帰還制御)する。
また、トラッキングエラー信号(TE信号)は、平均化処理部13により、トラック偏差のDC成分を抽出し、該DC成分をドライバ部14にて電流増幅した後スライダ用モータ8を所定量回転させることにより、スライダ機構を7を稼動し、ピック部4全体を半径方向へ移動させる。
次にトラックジャンプの動作について説明する。トラックジャンプは、一旦トラッキング負帰還制御をOFFし、且つその時のトラッキング制御値をホールドし、トラックジャンプ駆動信号と前記トラッキング制御値ホールド信号との加算された信号でトラックジャンプを行う。図6にトラックジャンプ駆動波形図を示す。図6においてTrONは、トラッキング負帰還制御がONしている期間を示す。
また、Tjmpは、トラックジャンプ動作期間であり、トラッキング負帰還制御をOFFしてトラックジャンプのための加速/減速パルスを出力している期間を示す。トラックジャンプドライブ波形のVref値は、トラックジャンプ開始点におけるトラッキング制御信号のホールド値を示す。トラックジャンプを開始するためにドライブ信号は、加速パルス(Tup期間にVup電位)を出力する。
トラックアクチュエータはこのドライブ信号を受けてフィードフォワード状態でトラックをディスク半径方向へ1トラック相当移動を開始する。トラックジャンプ制御部16は、TEレベルがVteをクロスした点より、減速パルス(Tdw期間にVdw電位)を出力することによりトラック移動状態をブレーキ状態に変更する。
以降、トラッキング負帰還制御をON状態にして、トラックジャンプを終了しトラックトレースを再開する。以上のように、トラックジャンプドライブ信号は、フィードフォアードで決め内された固定値が出力する構成であり、そのためトラックアクチュエータにおける非線形要素が含まれる場合は、トラックジャンプを失敗し、サーボ外れに至る場合がある。次にトラックアクチュエータにおける非線形要素について説明する。
図4に、トラックアクチュエータのつりばね構造を示す。
図4(2)は、対物レンズのトラック方向アクチュエータの駆動機構の一例を示す。100は対物レンズ、101はコイル、102−a、102−bは、つりばね兼コイルへの電流路、103はマグネット、104はレンズホルダーである。トラック駆動信号として例えばDC電流をコイル101に印加し、その電流値を増やしていくと、コイル101はマグネット103に吸引されてF1の方向にレンズホルダーが変移していく。
一方つりばねは、基の位置に戻そうとする力F2が働き、F1=F2で対物レンズの位置が決定される。ここで、つりばねのばね特性が、理想ばねであれば、レンズ変移量に対するばねの戻り力は比例関係にある。しかし、実際は非線形部分がある。図4(1)は、横軸がトラックアクチュエータの移動距離(トラック変移量)を示し、0点は、コイルに電流がながされていないときのメカニカルゼロ点位置を示す。
縦軸は、つりばねがメカニカルゼロ点位置に戻そうとする力を示す。理想バネであれば、トラック変移量に対するバネ力Fは、L1に示す比例特性である。しかし、実際は、所定変移量以上のバネ力は、例えばL2の非線形特性となり、変移量X0におけるバネ力は、理想値ではF3、実際はF4となってしまう。また、この非線形特性もバネのばらつきにより一定ではなく、例えば30%に及ぶケースもある。
このように非線形なり力学特性を持つアクチュエータは特別ではなく、大半のアクチュエータに当てはまることである。
上記のバネ特性において、例えば、トラックジャンプを行った場合の問題点について図2を用いて説明する。図2はトラックジャンプを行った場合のTE信号の過渡波形を示すものであり、横軸にトラック変移量(レンズ移動量)、縦軸にTE信号レベルを示す。トラックジャンプの駆動信号は、あらかじめ決め内された固定値であることから、理想トラックジャンプにおけるTE信号のトラックジャンプ波形は、レンズ移動量が0の点に示す2−3波形のように、トラック越えの下りと上り波形が対象である。
しかし、レンズ移動した点(P1、P2)におけるTE信号のトラックジャンプ波形は、トラック越えの下りと上り波形が非対象となる、さらには、トラックジャンプ終了後のトラッキング引き込み過渡におけるTE信号のオーバーシュート量が大となる。
本来、トラックジャンプ開始点においてトラックアクチュエータのドライブ信号の前置ホールド値にトラックジャンプの加速/減速パルスが加算されてトラックジャンプをするので、つりばねがとの位置においても略波形2−3と同様な波形が得られる予定である。しかし、これはつりばねが線形特性な場合であって、これが非前傾な場合であれば、例えば、波形2−5のようなTE波形のように波形2−3に比べ、トラックジャンプかと波形が非対象な波形となり、トラックジャンプが不安定になる、さらには、トラックジャンプ終了点からトラックON開始点において、トラックはずれが発生する場合がある。
安定なトラックジャンプを得るためには、つりばねの非線形特性に応じて最適なトラックジャンプ駆動信号を生成する必要がある。
理想的なトラッキングにおいては、スライダ機能7によりトラックアクチュエータにおけるトラック偏差(TE信号のDC成分)は吸収されて、常に対物レンズは、レンズ移動がない0点においてトラックトレースをすることである。しかしながら、ディスクの偏芯が例えば150umあれば、レンズ移動はこの偏芯量に応じて移動しながらトラックトレースを行うことになる。
スライダ機能は略DC成分のトラック偏差を吸収するものであり、偏芯成分(例えば数十Hz)は応答しない構成であるため、偏芯成分に応じてレンズ移動を行いながら、トラックジャンプを行うことが想定される。いいかえれば、レンズ移動を伴ってトラッキングを行わなければならないことになる。
また、スライダ機能7は、スライダ移動量を観測しないで、フィードフォアードにて駆動する構成が大半である。もちろん高価ではあるが、スライダの移動量をモニタしながら駆動するタイプも特例では一部ある。また、小型光ディスクなどへの適用を考えれば、スライダ機構のステップモータも小型化になり発生トルクも低下する方向にある。
このような様態のスライダ機能において、本来のレンズ移動量とスライダ機構によるスライダ移動量との差異が大となり、その結果、レンズ移動大の状態でトラッキング制御、トラックジャンプを行うことになり、不安定なトラックジャンプとなる危険性がある。
本発明では、トラックジャンプ時におけるTE信号の過渡波形を観測し、オーバーシュートが少なくなる状態のトラックジャンプ加速パルス電位あるいは加速パルス印加時間と減速パルス電位あるいは減速パルス印加時間を決定するトラックジャンプ駆動波形設定部を設け、レンズ移動量(例えばTE信号のDCレベル)に応じて、前記設定値を複数備える構成としている。
以下本発明で最も重要である。トラックジャンプの波形設定方法について図1を用いて説明する。
トラックジャンプ駆動信号は、実際にトラックジャンプをしている期間、トラックジャンプ終了から所定期間のTE信号のオーバーシュートを観測しながら、トラックジャンプの駆動信号の調整を行う必要がある。
この調整は、初期調整(例えば製品の出荷時における初期段階の調整)により行い、本結果をデータとしてメモリに記憶しておき、レンズ移動量に応じてトラックジャンプの駆動波形を出力する。
図1において、トラックジャンプ制御部16は、トラックジャンプ開始から終了期間を示す信号JGT信号としてスイッチ回路21とホールドアンプ部11へ入力する。ホールドアンプ部11は、トラックジャンプ開始前におけるトラッキング信号を一時ホールドし、トラックジャンプのベース電位を加算器18へ入力する。スイッチ21は、JGT信号に応じて開閉し、トラックジャンプ期間だけTjmp側に切り替わるように動作する。
スイッチ回路21はトラックジャンプ期間だけのTE信号を波形メモリ20に入力する。波形メモリは、トラックジャンプの期間のTE信号がデジタイズされる。過渡波形判定部19は、前記波形メモリのオーバーシュート量を判定し、トラックジャンプ開始時のオーバーシュート量が大であれば、図6の加速パルス電位(Vup)を下げる、あるいは、加速パルス電位期間(Tup)を短くするようにトラックジャンプ制御部へトラックジャンプドライブ波形変更情報を送出する。
トラックジャンプ制御部16は、前記ドライブ波形変更情報に応じて加速/減速電位あるいは、加速期間/減速期間を設定し、加算器18へ入力する。加算器18からのトラックドライブ信号は、ドライバ部12にて電流増幅されたのちトラックアクチュエータ6へ入力されて、対物レンズを半径方向へ移動させる。次にメモリ15は、レンズ移動量に応じてそれぞれのトラックジャンプの駆動信号を記憶しておく。
例えば、図5にレンズ移動量におけるトラックジャンプ駆動波高値を例に説明する。図5において、横軸はトラック誤差量(レンズ移動量と等価)を示し、縦軸はトラックジャンプ駆動波高値を示す。レンズ移動量が0におけるトラックジャンプ加速電位が例えばVtjであったとする。減速パルスはーVtjとする。
次に、レンズ移動量がX1に移動させたときのトラックジャンプが、トラックジャンプ2−3と略同じ波形となるトラックジャンプ加速電位が例えばVtj2、レンズ移動量がX2に移動させたときのトラックジャンプが、トラックジャンプ2−3と略同じ波形となるトラックジャンプ加速電位が例えばVtj3、と順次レンズ移動の各場所におけるトラックジャンプの駆動電圧値をメモリに記憶しておく。
上記動作をレンズ移動の最大値±x(um)までを所定の分割数毎にトラックジャンプの最適となる駆動波形を記憶する。本動作は、例えば初期調整時に行うように、トラックジャンプの実動作においては、レンズ移動量を示すTE信号の平均化処理部13の信号に応じて上記調整したトラックジャンプの駆動信号を順次切り替えてトラックアクチュエータをドライブすることで、レンズ移動があっても、安定なトラックジャンプをえることができる。
トラックジャンプ期間におけるTE信号の過渡波形は、図2の2−3に示すように、トラックジャンプの時の下り波形半分と上り波形半分が波形対象であれば、オーバーシュートがない適切なトラックジャンプができることに注目し、上記波形対象となるべくトラックジャンプ駆動信号を形成する構成を図3を用いて説明する。
図3において、20は波形メモリの内部構造を示す。入力端子30からトラックジャンプ期間だけのTE信号化と波形が波形メモリへ入力され、32の前半波形データに例えばトラックジャンプの時のTE下り波形半分が入力され、33の後半波形データに例えばトラックジャンプの時のTE上り波形半分が入力される。
それぞれの波形データメモリは、ピーク検出部34、35に入力し、両者波高の差分が加算器36にて検出される。このとき、ピーク検出器は、図6のTE信号におけるVteからピーク値までの絶対波高値を出力する構成であって、加算器36によりTE信号過渡波形の対象性比較がされる。
加算器36からのTE信号化と波形対象成分の信号は、37の(係数器)ΔVt/ΔTEの係数が掛けられる。この係数は、設計上あらかじめ既知の値であり、トラックアクチュエータの感度である。係数器37からの信号は、Tjmp加速/減速部へ入力され、トラックジャンプ加速側あるいは減速側いずれかのドライブ電位を増減するように調整を行う。
例えば、図2の2−5の波形の場合は、図6のトラックジャンプドライブ波形のVdw電位が不足を補うためVdw値をアップあるいは、Tdw時間を長くするようにTjmp加速/減速部39は動作する。上記トラックジャンプ駆動波形の調整動作は、複数回行うことにより、加算器36からのTE信号化と波形対象成分の信号が最小値となる点がトラックジャンプ駆動信号の調整結果となる。
上記構成では、トラックジャンプ期間中だけの波形対象性の観測を行う構成を示したが、トラックジャンプ期間終了後のトラック引き込み点におけるオーバーシュート波形を観測するように波形観測ポイントを変更し、該オーバーシュートが最小になるトラックジャンプ駆動波形になるようにドラックジャンプ駆動波形を増減する、あるいは、トラックジャンプ駆動期間の時間を増減する構成であってもよい。
以上本発明によれば、レンズ移動位置に応じてあらかじめ最適なトラックジャンプの駆動信号を調整し記憶しておくことにより、常に最適なトラックジャンプ動作を行うことができる。また、調整動作においては、トラックジャンプ中あるいはトラックジャンプ終了後のTE信号オーバーシュート波形が最小になるように行うため、つりばねによる非線形特性、つりばね固有特性のばらつきを吸収できる。
本実施例によれば、レンズ移動により、つりばねの戻り力が逐次変わった場合においても、適切なトラックジャンプ駆動波形を設定することができ、さらには、トラックピッチ、ディスクの変調感度が変更になった場合においても、トラックジャンプを失敗することなく、常に最適なトラック移動を実現できる高価は大である。
本発明の第一の実施例を示す図。 レンズ移動にともなうトラックジャンプ時のTE信号過渡波形を示す図。 トラックジャンプ過渡波形を観測しトラックジャンプ駆動信号生成部の動作を説明する図。 レンズ移動に対するつりばねの非線形一例を説明する図。 つりばねと対物レンズの関係とその構造例を示す図。 トラックジャンプ駆動信号補正後のトラックジャンプ時のTE信号過渡波形を示す図。 トラックジャンプ駆動波形変更部を説明する図。
符号の説明
1……光ディスク
2……スピンドルモータ
3……スピンドルサーボ部
4……ピック部
5……トラックアクチュエータ
6……フォーカスアクチュエータ
7……スライダ機構
8……スライダ用モータ
9……再生処理部
10……補償器
11……ホールドアンプ部
12……ドライバ部
13……平均処理部
14……ドライバ部
15……メモリ部
16……トラックジャンプ制御部
17……トラックジャンプ駆動波形生成部
18……スイッチ回路
19……過渡波形判定部
20……波形メモリ部
21……スイッチ回路部
22……フォーカスサーボ部
30……入力端子
32……前半波形データ格納部
33……後半波形データ格納部
34、35……ピーク検出部
36……加算器
37……係数器
39……Tjmp加速/減速部

Claims (6)

  1. 半導体レーザの光源と、
    対物レンズを駆動するアクチュエータと、
    前記光源からのレーザ光を前記対物レンズで集光した光スポットと、
    記録媒体のトラック中心との位置誤差をトラッキングエラー信号として検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
    前記トラッキングエラー信号を用いて前記光スポットをトラック中心に追従するように前記アクチュエータを制御するトラッキング制御手段と、
    近傍のトラックに光スポットをトラックジャンプ移動させるトラックジャンプ制御手段と、
    前記トラックジャンプ終了から所定期間のトラッキングエラー信号を取得するトラッキングエラー信号観測手段を備え、
    前記トラックジャンプ終了から所定期間のトラッキングエラー信号のオーバーシュート量に応じて、前記トラックジャンプ制御手段のトラック駆動信号を変更することを特徴とした光ディスク装置。
  2. 請求項1記載の光ディスク装置において、
    前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性が所定値以下になるように、
    前記トラックジャンプ制御手段のアクチュエータ駆動電圧値を増減することを特徴とした光ディスク装置。
  3. 請求項1記載の光ディスク装置において、
    前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性が所定値以下になるように、
    前記トラックジャンプ制御手段のアクチュエータに印加する駆動電圧の時間幅を変化させることを特徴とした光ディスク装置。
  4. 請求項1記載の光ディスク装置において、
    前記トラッキングエラー信号観測手段の結果に応じて、前記トラックジャンプ制御手段のトラック駆動信号を変更することを特徴とした光ディスク装置。
  5. 請求項4記載の光ディスク装置において、
    前記トラッキングエラー信号観測手段は、トラックジャンプ期間における前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性を観測することを特徴とした光ディスク装置。
  6. 請求項4記載の光ディスク装置において、
    前記トラッキングエラー信号の過渡波形の対象性が所定値以下になるように、
    トラックジャンプ制御手段のアクチュエータ駆動電圧値を増減することを特徴とした光ディスク装置。
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