JP4483796B2 - 光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法に関するものである。

光ディスク装置は、各方面への応用と高性能化への開発が活発に行われている。特に最近では、光ディスク装置の高倍速化、軽薄化、軽量化が行われ、光ディスクに対するフォーカス制御も高度な制御を要求されるようになってきている。

ここで、光ディスク装置の構成について、図７を用いて説明する。

図７は従来の光ディスク装置のブロック図である。図７において、１０１は光ディスク、１０２はピックアップモジュール、１０３はスピンドルモータ、１０４は光ピックアップ、１０５はキャリッジ、１０６はフィード部、１０７はフィードモータ、１０８はアナログ信号処理部、１０９はサーボ処理部、１０９ａはフォーカスサーボ制御部、１１０はモータ駆動部、１１１はディジタル信号処理部、１１２はレーザ駆動部、１１３はコントローラである。

以上のように構成された従来の光ディスク装置の動作について説明する。図７において、ピックアップモジュール１０２は、光ディスク１０１を回転させるスピンドルモータ１０３と、光ディスク１０１にレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ１０４と、光ピックアップ１０４が搭載されたキャリッジ１０５を光ディスク１０１の半径方向に移動させるためのフィード部１０６とによって構成されたものである。アナログ信号処理部１０８はピックアップモジュール１０２の内部に設けられたキャリッジ１０５中の光ピックアップ１０４内部の分割光センサ（図示せず）からの信号出力を基に、データ再生のためのＲＦ信号を生成してディジタル信号処理部１１１に送る。また、分割光センサの出力信号に演算・帯域処理を施し、サーボ処理部１０９に出力する。

サーボ処理部１０９は、演算回路、フィルタ回路、増幅回路等によって構成され、アナログ信号処理部８からの信号を元にフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成する。フォーカスエラー信号とは、光ピックアップ１０４に備えられた対物レンズより出射される光ビームスポットと光ディスク１０１の記録面との焦点方向のずれを示す。トラッキングエラー信号とは、光ビームスポットと光ディスク１０１の情報トラックとの光ディスク１０１半径方向のずれを示す。光ビームスポットが光ディスク１０１の情報トラックに追従するようにフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を基にモータ駆動部１１０を介して対物レンズをフォーカス／トラッキング制御し、さらにトラッキングエラー信号の低域成分を用いて対物レンズが概略中立位置を保持するようにフィード制御を行う。フィード部１０６はフィードモータ１０７、ギヤ（図示せず）、スクリューシャフト（図示せず）等から構成され、フィードモータ１０７を回転させることによってキャリッジ１０５が移動し、その際フィードモータ１０７よりフィードモータパルスが周期的に出力されるようになっている。

ディジタル信号処理部１１１はデータスライサ、ＰＬＬ回路、変調・復調回路、エラー訂正回路、レーザ制御回路、バッファメモリ、ホストインターフェース回路等から構成され、アナログ信号処理部から入力されるＲＦ信号を２値化しエラー訂正を行った後、情報信号としてホストに送信したり、ホストから送られたデータを変調して光ディスク１０１に情報を記録するためのレーザ変調信号を生成してレーザ駆動部１１２に送り、レーザの記録制御を行う。

コントローラ１１３はこのように構成された制御部の全体のコントロールを行うものである。

図８は従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部のブロック図である。図８において、１０１は光ディスク、１０８はアナログ信号処理部、１０９ａはフォーカスサーボ制御部、１１０はモータ駆動部、１１３はコントローラ、１１４は対物レンズ、１１５は反射ミラー、１１６はレーザ、１１７はナイフエッジ、１１８は分割光センサである。また、１１９はＡ／Ｄ変換器、１２０はＦＥｐアッテネータ、１２１はＦＥｎアッテネータ、１２２は差動器、１２３はＦＥアッテネータ、１２４は加算部、１２５はフィルタ、１２６は出力アッテネータ、１２７は切り替えスイッチ部、１２８はＤ／Ａ変換器であり、これらは図８に示すフォーカスサーボ制御部１０９ａに内蔵されている。

以上のように構成された従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部の動作について説明する。

レーザ１１６から出射された光が反射ミラー１１５で反射され、対物レンズ１１４を通って光ディスク１の記録面上に集光される。そこから反射した光は分割光センサ１１８に入射し、電気信号に変換されてアナログ信号処理部１０８に出力される。再生または記録中は、分割光センサ１１８からの出力信号がアナログ信号処理部１０８によって演算・帯域処理を施され、フォーカスサーボ制御部１０９ａに入力される。

フォーカスサーボ制御部１０９ａでは、Ａ／Ｄ変換器１１９によりフォーカスエラー信号の源信号が取り込まれ、ＦＥｐアッテネータ１２０とＦＥｎアッテネータ１２１を介して差動器２２で差動演算され、ＦＥアッテネータ１２３によって振幅調整されてフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）が生成される。ＦＥｐアッテネータ１２０とＦＥｎアッテネータ１２１の増幅比率は再生・記録信号品質が最良になるようにフォーカスサーボループが閉じらている動作中にコントローラ１１３によって調整される。ＦＥアッテネータ１２３の増幅率はフォーカスエラー信号が適切な振幅になるようにフォーカスサーボが引き込まれる前にコントローラ１１３によって調整される。フォーカスエラー信号は、回路オフセットの除去やフォーカスサーボ追従位置の微調整のためにコントローラ１１３から加算部１２４にオフセットが印加され、サーボ制御系を安定化させるためのフィルタ１２５、ループゲインを調整するための出力アッテネータ１２６を経由し、切り替えスイッチ部１２７とＤ／Ａ変換器１２８を介してフォーカスアクチュエータを駆動するための指令値がモータ駆動部１１０へ出力され、フォーカス制御動作が行われる。

また、フォーカスサーボ動作を開始する際は、コントローラ１１３から対物レンズ１１４を上下に駆動するレンズ駆動信号が切り替えスイッチ部１２７に送られ、切り替えスイッチ部１２７では同時にコントローラ１１３によってこのレンズ駆動信号が選択され、Ｄ／Ａ変換器１２８を介してモータ駆動部１１０へ出力する。対物レンズ１１４がフォーカスサーボ引き込み可能な位置に来た時にコントローラ１１３によって切り替えスイッチ部１２７が出力アッテネータ１２６側に切り替わりフォーカス制御動作が開始する。

光ディスク装置の動作温度や個体ばらつきに対してフォーカス制御動作の安定化を図った光ディスク装置の一例が、（特許文献１）に記載されている。
特開平９−２３５０２１号公報

しかしながら、従来の光ディスク装置においては、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対してフォーカスサーボ動作が正常に引き込めないという課題があった。光ディスクの基板の厚みは、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）の規格では１．１〜１．５ｍｍというように定められている。しかし、市場にはこの規格を満たさない光ディスクもある。また、光ディスク表面についた傷を修復するような器具も市販されており、この処理を施すと光ディスクの表面が削られて基板が薄くなってしまうため、繰り返し処理を施すうちに規格値を満たさない光ディスクとなってしまう可能性がある。

図９は従来の光ディスク装置における基板の厚みが規格値よりも薄い光ディスクのフォーカスエラー信号波形を示す図であり、横軸は時間、縦軸は信号の振幅である。図９において、ＦＥｍａｘはフォーカスエラー信号の最大値、ＦＥｍｉｎはフォーカスエラー信号の最小値、ＦＥｐｐはフォーカスエラー信号の振幅である。

ここでは、光ディスクの基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤを例にとって説明する。

従来の光ディスク装置においては、ＣＤ用のレーザを点灯した状態で光ピックアップ１０４の対物レンズ１１４を一定速度で光ディスク１０１に近づけたり遠ざけたりさせると、基板の厚みが通常のＣＤであればフォーカスエラー信号波形の上下振幅はほぼ対称となるが、基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤでは図９に示すような基準信号レベル（図中の０）に対して上下の振幅が非対称のフォーカスエラー信号波形が現れる。これは、光ピックアップの光学系が光ディスク１０１の基板の厚みを考慮した収差設計をされているためで、このように基板の厚みが規格値から外れた光ディスク１０１に対しては、記録面上の光スポットの収差が大きく発生し、反射した光の光ピックアップ１０４内の分割光センサ上への入射バランスが崩れるためである。

フォーカスサーボ動作はフォーカスエラー信号が基準信号レベル（図中の０）になるように対物レンズ１１４を追従させるが、図９に示すようなフォーカスエラー信号では、Ａで示すポイントの対物レンズ１１４の移動量に対するフォーカスエラー信号の変化の度合い（フォーカスエラー信号感度）が低くなってしまう。

図１０は従来の光ディスク装置におけるフォーカスサーボ開ループ特性を示す図であり、横軸は周波数、縦軸はゲインおよび位相である。ここで、図１０は、Ａの実線で示す直線は基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤに対してフォーカスサーボ動作を行った場合の初期特性（フォーカスサーボ動作開始時）の一例を示し、同様にＣの破線で示す直線は基板の厚みが規格値内のＣＤに対してフォーカスサーボ動作を行った場合の初期特性の一例を示している。

従来の光ディスク装置では、通常のＣＤに対してはフォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのゲイン交点が概略ｆｃになるように初期設定されている。この場合、位相交点ｆＬにおけるゲイン余裕が確保されており、安定なサーボループ特性が得られている。

しかしながら、基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤに対してはフォーカスエラー信号感度が低いためにフォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボループゲインが下がり、ゲイン交点がｆａのような低い周波数になる場合がある。この場合、位相交点ｆＬにおけるゲイン余裕が非常に少なく発振しやすい不安定なサーボループ特性になってしまう。このような特性では、いったんサーボ動作が開始しても安定して動作を持続できず、すぐにサーボが外れてしまうため、再生動作または記録動作が開始できない。

このように、従来の光ディスク装置においては、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスク１０１に対してフォーカスサーボ動作が正常に引き込めないといった課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法である。

また本発明は、対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法である。

本発明は上記構成により、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。

また本発明は上記構成により、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。

以上の内容により、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法を実現することができる。

請求項１記載の発明は、対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置である。上記構成により、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。そのため、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置を実現することができる。

請求項２記載の発明は、対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置である。上記構成により、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。そのため、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置を実現することができる。

請求項３記載の発明は、制御手段が、フォーカスサーボの引き込み前に所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進めることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の光ディスク装置である。制御手段が、フォーカスサーボの引き込み前に所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進めることによって、フォーカスサーボ引き込み範囲外の迷光などによるノイズの影響を防ぐことが可能となり、意図したタイミングでフォーカスサーボの引き込みができる。

請求項４記載の発明は、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。そのため、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法を実現することができる。

請求項５記載の発明は、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。そのため、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置のフォーカス制御方法を実現することができる。

請求項６記載の発明は、制御手段が、フォーカスサーボの引き込み前に所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進めることを特徴とする請求項４、５のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法である。制御手段が、フォーカスサーボの引き込み前に所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進めることによって、フォーカスサーボ引き込み範囲外の迷光などによるノイズの影響を防ぐことが可能となり、意図したタイミングでフォーカスサーボの引き込みができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における光ディスク装置のブロック図である。図１において、１は光ディスク、２はピックアップモジュール、３はスピンドルモータ、４は光ピックアップ、５はキャリッジ、６はフィード部、７はフィードモータ、８はアナログ信号処理部、９はサーボ処理部、９ａはフォーカスサーボ制御部、１０はモータ駆動部、１１はディジタル信号処理部、１２はレーザ駆動部、１３はコントローラ、１３ａは記憶部である。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における光ディスク装置の動作について説明する。

ピックアップモジュール２は、光ディスク１を回転させるスピンドルモータ３と、光ディスク１にレーザの発光パターンを利用して情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ４と、光ピックアップ４が搭載されたキャリッジ５を光ディスク１の半径方向に移動させるためのフィード部６とによって構成されたものである。アナログ信号処理部８はピックアップモジュール２の内部に設けられたキャリッジ５中の光ピックアップ４内部の分割光センサ（図示せず）からの信号出力を基に、データ再生のためのＲＦ信号を生成してディジタル信号処理部１３に送る。また、分割光センサの出力信号に演算・帯域処理を施し、サーボ処理部９に出力する。

サーボ処理部９は、演算回路、フィルタ回路、増幅回路等によって構成され、アナログ信号処理部８からの信号を元にフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成する。フォーカスエラー信号とは、光ピックアップ４に備えられた対物レンズより出射される光ビームスポットと光ディスク１の記録面との焦点方向のずれを示す。トラッキングエラー信号とは、光ビームスポットと光ディスク１の情報トラックとの光ディスク１半径方向のずれを示す。光ビームスポットが光ディスク１の情報トラックに追従するようにフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を基にモータ駆動部１０を介して対物レンズ１４をフォーカス／トラッキング制御し、さらにトラッキングエラー信号の低域成分を用いて対物レンズ１４が概略中立位置を保持するようにフィード制御を行う。フィード部６はフィードモータ７、ギヤ（図示せず）、スクリューシャフト（図示せず）等から構成され、フィードモータ７を回転させることによってキャリッジ５が移動し、その際フィードモータ７よりフィードモータパルスが周期的に出力されるようになっている。

ディジタル信号処理部１１はデータスライサ、ＰＬＬ回路、変調・復調回路、エラー訂正回路、レーザ制御回路、バッファメモリ、ホストインターフェース回路等から構成され、アナログ信号処理部から入力されるＲＦ信号を２値化しエラー訂正を行った後、情報信号としてホストに送信したり、ホストから送られたデータを変調して光ディスク１０１に情報を記録するためのレーザ変調信号を生成してレーザ駆動部１２に送り、レーザの記録制御を行う。

コントローラ１３は本発明の制御手段を構成し、アナログ信号処理部８、サーボ処理部９、モータ駆動部１０、ディジタル信号処理部１１、レーザ駆動部１２の各部から送られる信号が入力され、これらの信号の演算処理等を行い、この演算処理の結果（信号）を各部に送出し、各部にて駆動、処理を実行させ、各部の制御を行うものである。また、コントローラ１３はその内部にＲＯＭなどの記憶部１３ａを持ち、その記憶手段にフォーカスエラー信号の基準信号レベルを保持している。

次に、フォーカスサーボ制御部について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカス制御部のブロック図である。図２において、１は光ディスク、８はアナログ信号処理部、９ａはフォーカスサーボ制御部、１３はコントローラ、１３ａは記憶部である。また、１４は対物レンズ、１５は反射ミラー、１６はレーザ、１７はナイフエッジ、１８は分割光センサ、１９はＡ／Ｄ変換器、２０はＦＥｐアッテネータ、２１はＦＥｎアッテネータ、２２は差動器、２３はＦＥアッテネータ、２４は加算部、２５はフィルタ、２６は出力アッテネータ、２７は切り替えスイッチ部、２８はＤ／Ａ変換器であり、これらは図１に示すフォーカスサーボ制御部９ａに内蔵されている。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における光ディスク装置におけるフォーカス制御部の動作について説明する。

レーザ１６から出射された光が反射ミラー１５で反射され、対物レンズ１４を通って光ディスク１の記録面上に集光される。そこから反射した光は少なくとも２つの光センサで構成されている分割光センサ１８に入射し、それぞれの光センサから第１の信号と第２の信号として電気信号に変換されてアナログ信号処理部８に出力される。再生または記録中は、分割光センサ１８からのそれぞれの出力信号、すなわち第１の信号と第２の信号がアナログ信号処理部８によってそれぞれ演算・帯域処理を施され、それぞれフォーカスサーボ制御部９ａに入力される。

フォーカスサーボ制御部９ａでは、Ａ／Ｄ変換器１９によりフォーカスエラー信号の源信号である第１の信号と第２の信号が取り込まれ、第１の信号はＦＥｐアッテネータ２０で増幅され、第２の信号はＦＥｎアッテネータ２１で増幅され、その後、差動器２２で差動演算され、ＦＥアッテネータ２３によって振幅調整されて加算部２４でフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）が生成される。ＦＥｐアッテネータ２０とＦＥｎアッテネータ２１の増幅率は再生・記録信号品質が最良になるようにフォーカスサーボループが閉じらている動作中にコントローラ１３によって調整される。ＦＥアッテネータ２３の増幅率はフォーカスエラー信号が適切な振幅になるようにフォーカスサーボが引き込まれる前にコントローラ１３によって調整される。フォーカスエラー信号は、回路オフセットの除去やフォーカスサーボ追従位置の微調整のためにコントローラ１３から加算部２４にオフセットが印加され、サーボ制御系を安定化させるためのフィルタ２５、ループゲインを調整するための出力アッテネータ２６を経由し、切り替えスイッチ部２７とＤ／Ａ変換器２８を介してフォーカスアクチュエータを駆動するための指令値がモータ駆動部１０へ出力され、フォーカス制御動作が行われる。

また、フォーカスサーボ動作を開始する際は、コントローラ１３から対物レンズ１４を上下に駆動するレンズ駆動信号が切り替えスイッチ部２７に送られ、切り替えスイッチ部２７では同時にコントローラ１３によってこのレンズ駆動信号が選択され、Ｄ／Ａ変換器２８を介してモータ駆動部１０へ出力する。対物レンズ１４がフォーカスサーボ引き込み可能な位置に来た時にコントローラ１３によって切り替えスイッチ部２７が出力アッテネータ２６側に切り替わりフォーカス制御動作が開始する。

本実施の形態においては、対物レンズ１４を光ディスク１に対して移動させるモータ駆動手段がモータ駆動部１０、光ディスク１から反射信号を入力する入力手段が分割光センサ１８、反射信号に基づいて対物レンズ１４のフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段が加算部２４、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタがフィルタ２５、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて所定の設定値を変更してゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段がコントローラ１３である。

次に、フォーカスサーボ部のフィルタの内部構成について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスサーボ部に備わっているフィルタの内部構成を示すブロック図である。図３において、２５はフィルタ、２５ａは高域アッテネータ、２５ｂは中域アッテネータ、２５ｃは低域アッテネータ、２５ｄはハイブーストフィルタ、２５ｅはローブーストフィルタである。

ハイブーストフィルタ２５ｄは高域周波数領域におけるゲインを増大させるとともに位相を進ませる働きを持つ。通常、フォーカスサーボの開ループ特性におけるループゲイン交点周波数近傍の位相を進ませるように高域アッテネータ２５ａを所定の値ｐに設定しておく。一方ローブーストフィルタ２５ｅは低域周波数領域におけるゲインを増大させるとともに位相を遅らせる働きを持つ。通常、低域周波数領域のサーボゲインを増大させて追従性能を向上させるために低域アッテネータ２５ｃを所定の値ｒに設定しておく。中域アッテネータ２５ｂはフィルタ２５の全体のゲインを調整するために所定の値ｑに設定しておく。

次に、ＣＤメディアに対するフォーカスサーボ動作について、図１〜図５を用いて説明する。

図４は、本発明の一実施の形態における光ディスク装置において基板の厚みが規格値よりも薄い光ディスクのフォーカスエラー信号波形を示す図である。図４において、フォーカスエラー信号の振幅波形の最大値をＦＥｍａｘと表記してその絶対値を第１の絶対値とし、フォーカスエラー信号の振幅波形の最小値をＦＥｍｉｎと表記してその絶対値を第２の絶対値とし、それぞれ基準信号レベル（図中の０）に対する量とする。また図５は、本発明の一実施の形態におけるＣＤメディアに対してフォーカスサーボ動作を開始する際の処理のフローチャートである。図５において、全ての処理は本発明の制御部を構成するコントローラ１３で行われる。

処理が開始されると、切り替えスイッチ部２７が遮断されてフォーカス駆動信号が出力されなくなり、サーボループＯＦＦとなる（Ｓ１２０１）。

次にＦＥｐアッテネータ２０に初期値αを設定し、ＦＥｎアッテネータ２１に初期値βを設定する（Ｓ１２０２）。そして、出力アッテネータ２６に初期値Ｇとフィルタアッテネータにｐ、ｑ、ｒを設定し（Ｓ１２０３）、ＦＥアッテネータ２３に初期値γを設定する（Ｓ１２０４）。

その後、ＣＤ用のレーザをＯＮする（Ｓ１２０５）。そして、切り替えスイッチ部２７に対してコントローラ１３からのレンズ駆動信号を選択するように設定し、コントローラ１３から連続的に増加するレンズ駆動信号の出力を開始して対物レンズ１４が光ディスク１に近づくように上昇駆動させる（Ｓ１２０６）。

次にコントローラ１３はフォーカスエラー信号をモニタし、その最大値であるＦＥｍａｘと最小値であるＦＥｍｉｎを更新して内部メモリに保存する（Ｓ１２０７）。

次にフォーカス駆動値が上限に達しているか否かを判定し、達していなければ（Ｓ１２０７）に戻り、達していれば次の処理に進む（Ｓ１２０８）。

次にメモリに保存されたＦＥｍａｘとＦＥｍｉｎの値を用いて、
ｋ＝（ＦＥｍａｘ＋ＦＥｍｉｎ）／（ＦＥｍａｘ−ＦＥｍｉｎ） ・・・（数１）
という演算を行ってｋを算出する（Ｓ１２０９）。このｋはフォーカスエラー信号における上下対称性を表す。値が０に近いほど対称性が良好であることを示す。

次に
γ＝Ｌ／（ＦＥｍａｘ−ＦＥｍｉｎ） ・・・（数２）
という演算を行ってＦＥアッテネータ２３に設定する。ここでＬは予め決定された定数で、フォーカスエラー信号の振幅の目標値を表す。このようにして決定されたγをＦＥアッテネータ２３に設定することによって、フォーカスエラー信号の振幅（ＦＥｐｐ）が目標振幅であるＬになるように補正される（Ｓ１２１０）。

次にｋを用いて、
ｒ＝ｒ／（１＋｜ｋ｜） ・・・（数３）
とし、フィルタ２５内の低域アッテネータ２５ｃの設定値ｒを補正して設定する。この処理によって、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることになり、フォーカスエラー信号の上下の対称性が悪い場合に、フォーカスサーボループの位相交点周波数が低域側に移動してゲイン交点が低くなっても安定性を損なわないようにフォーカスサーボのループ特性が補正される（Ｓ１２１１）。ここで、設定値ｒが本実施の形態における所定の設定値であり、ゲイン交点周波数近傍とはゲイン交点周波数に対して±３割程度の周波数範囲をいう。

次にコントローラ１３から出力するレンズ駆動信号を連続的に減少するようにして対物レンズ１４を光ディスク１から遠ざけるように下降駆動させる（Ｓ１２１２）。

次に、コントローラ１３はフォーカエラー信号をモニタし（Ｓ１２１３）、モニタしたフォーカスエラー信号の値に対してフォーカスサーボループを閉じる条件か否かの判定を行う。条件を満たしていなければ（Ｓ１２１３）に戻り、条件を満たしたところで次に進む（Ｓ１２１４）。

次に、切り替えスイッチ部２７に対して出力アッテネータ２６からの信号を選択するように設定し、出力アッテネータ２６の出力をＤ／Ａ変換器２８へ送ることによってフォーカスサーボループが閉じられる（Ｓ１２１５）。

このようにして、光ディスク１に対して対物レンズ１４の追従動作が開始される。

なお、本実施の形態はフィルタ２５内部のアッテネータの設定値をｋに基づいて補正する一実施の形態であって、低域アッテネータ２５ｃに限定されるものではなく、また、ｋにさらに任意の係数を乗じたり、フィルタ２５内部のアッテネータを補正する条件としてｋの範囲を限定したり、補正量に制限を施すこと等について妨げるものではない。

また、本実施の形態においては、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フィルタのフォーカスサーボ開ループのゲイン交点周波数における位相特性を位相が進む方向に補正する場合について説明したが、フィルタの位相特性の補正は、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じた補正でも同様の効果を得ることができる。

その場合、図５に示すＳ１２０９で用いる（数１）は
｜ＦＥｍａｘ｜＞｜ＦＥｍｉｎ｜のとき、
ｋ＝｜ＦＥｍｉｎ｜／｜ＦＥｍａｘ｜ ・・・（数４）
に置き換わり、
｜ＦＥｍａｘ｜＜｜ＦＥｍｉｎ｜のとき、
ｋ＝｜ＦＥｍａｘ｜／｜ＦＥｍｉｎ｜ ・・・（数５）
に置き換わる。さらに、図５に示すＳ１２１１で用いる（数３）は
ｒ＝ｒ／ｋ ・・・（数６）
に置き換わる。

さらに、本実施の形態においては、制御手段であるコントローラ１３がフォーカスサーボ引き込み前にフィルタ２５のフォーカスサーボ開ループのゲイン交点周波数における位相特性を位相が進む方向に補正する場合について説明したが、フィルタ２５の位相特性の補正はフォーカスサーボ引き込み前に限定されるものではない。フォーカスサーボ引き込み範囲外の迷光などによるノイズの影響を防ぐことを考慮し、意図したタイミングでフォーカスサーボの引き込みを行おうとすれば、制御手段であるコントローラ１３がフォーカスサーボ引き込み前にフィルタ２５のフォーカスサーボ開ループのゲイン交点周波数における位相特性を位相が進む方向に補正することが好ましい。

次に、フォーカスサーボ開ループ特性について説明する。

図６は本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスサーボ開ループ特性を示す図であり、横軸は周波数、縦軸はゲインおよび位相である。Ａの実線で示す直線は本発明の一実施の形態における基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤに対してフォーカスサーボ動作を行った場合の、フォーカスサーボ開ループのゲイン初期特性の一例を示す。図６において、ｆｂで示す周波数は基板の厚みが規格値内のＣＤに対するフォーカスサーボ開ループの初期特性におけるゲイン交点を、ｆＬは本発明の一実施の形態における光ディスク装置におけるフォーカスサーボ開ループの位相交点を、ｆＬ´は従来の光ディスク装置におけるフォーカスサーボ開ループの位相交点を、破線は従来の光ディスク装置におけるフォーカスサーボ開ループの位相曲線を示す。

基板の厚みが規格値よりも薄いＣＤにおいては、通常のＣＤに比べてフォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボループゲインが下がり、ゲイン交点がｆａのような低い周波数になってしまうが、本発明によれば位相交点の周波数ｆＬが従来の光ディスク装置に比べて低い方向に移動するため、マージンＧｍ´が確保されて安定なサーボループ特性が得られる。

以上の内容により、対物レンズを光ディスクに対して移動させ、光ディスクからの反射光を入力し、反射信号に基づいて対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差または比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることによって、対物レンズのフォーカス制御を行う信号であるフォーカスエラー信号の信号波形の対称性が上下に大きく崩れている場合に、その上下対称性に応じてフォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を進めることができるため、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化し、フォーカスサーボ動作の引き込みを安定化することが可能となる。

そのため、基板の厚みが規格値に対して大きく異なる光ディスクに対しても、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができ、安定したフォーカスサーボ動作の引き込みが可能な光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法を実現することができる。

本発明は、フォーカスサーボ動作開始時のフォーカスサーボのループ特性を安定化することができるため、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法などに適応可能である。

本発明の一実施の形態における光ディスク装置のブロック図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカス制御部のブロック図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスサーボ部に備わっているフィルタの内部構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態における光ディスク装置において基板の厚みが規格値よりも薄い光ディスクのフォーカスエラー信号波形を示す図 本発明の一実施の形態におけるＣＤメディアに対してフォーカスサーボ動作を開始する際の処理のフローチャート 本発明の一実施の形態における光ディスク装置のフォーカスサーボ開ループ特性を示す図 従来の光ディスク装置のブロック図 従来の光ディスク装置におけるフォーカス制御部のブロック図 従来の光ディスク装置における基板の厚みが規格値よりも薄い光ディスクのフォーカスエラー信号波形を示す図 従来の光ディスク装置におけるフォーカスサーボ開ループ特性を示す図

符号の説明

１ 光ディスク
２ ピックアップモジュール
３ スピンドルモータ
４ 光ピックアップ
５ キャリッジ
６ フィード部
７ フィードモータ
８ アナログ信号処理部
９ サーボ処理部
９ａ フォーカスサーボ制御部
１０ モータ駆動部
１１ ディジタル信号処理部
１２ レーザ駆動部
１３ コントローラ
１３ａ 記憶部
１４ 対物レンズ
１５ 反射ミラー
１６ レーザ
１７ ナイフエッジ
１８ 分割光センサ
１９ Ａ／Ｄ変換器
２０ ＦＥｐアッテネータ
２１ ＦＥｎアッテネータ
２２ 差動器
２３ ＦＥアッテネータ
２４ 加算部
２５ フィルタ
２５ａ 高域アッテネータ
２５ｂ 中域アッテネータ
２５ｃ 低域アッテネータ
２５ｄ ハイブーストフィルタ
２５ｅ ローブーストフィルタ
２６ 出力アッテネータ
２７ 切り替えスイッチ部
２８ Ｄ／Ａ変換器
１０１ 光ディスク
１０２ ピックアップモジュール
１０３ スピンドルモータ
１０４ 光ピックアップ
１０５ キャリッジ
１０６ フィード部
１０７ フィードモータ
１０８ アナログ信号処理部
１０９ サーボ処理部
１０９ａ フォーカスサーボ制御部
１１０ モータ駆動部
１１１ ディジタル信号処理部
１１２ レーザ駆動部
１１３ コントローラ
１１４ 対物レンズ
１１５ 反射ミラー
１１６ レーザ
１１７ ナイフエッジ
１１８ 分割光センサ
１１９ Ａ／Ｄ変換器
１２０ ＦＥｐアッテネータ
１２１ ＦＥｎアッテネータ
１２２ 差動器
１２３ ＦＥアッテネータ
１２４ 加算部
１２５ フィルタ
１２６ 出力アッテネータ
１２７ 切り替えスイッチ部
１２８ Ｄ／Ａ変換器

Claims (6)

1. 対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、
   前記光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、
   前記反射信号に基づいて前記対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、
   フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、
   前記フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値と前記フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて前記所定の設定値を変更して前記ゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
2. 対物レンズを光ディスクに対して移動させるモータ駆動手段と、
   前記光ディスクから反射信号を入力する入力手段と、
   前記反射信号に基づいて前記対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成する信号生成手段と、
   フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めるフィルタと、
   前記フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値と前記フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて前記所定の設定値を変更して前記ゲイン交点周波数近傍の位相を進める制御手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
3. 前記制御手段は、フォーカスサーボの引き込み前に前記所定の設定値を変更して前記ゲイン交点周波数近傍の位相を進めることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の光ディスク装置。
4. 対物レンズを光ディスクに対して移動させ、前記光ディスクからの反射光を入力し、前記反射信号に基づいて前記対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との差に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法。
5. 対物レンズを光ディスクに対して移動させ、前記光ディスクからの反射光を入力し、前記反射信号に基づいて前記対物レンズのフォーカス制御を行うフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最大値までの第１の絶対値とフォーカスエラー信号の振幅波形の基準値から最小値までの第２の絶対値との比率に応じて、フォーカスサーボの開ループ特性におけるゲイン交点周波数近傍の位相を所定の設定値で示された量だけ進めることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法。
6. 前記制御手段は、フォーカスサーボの引き込み前に前記所定の設定値を変更して前記ゲイン交点周波数近傍の位相を進めることを特徴とする請求項４、５のいずれか１項に記載の光ディスク装置のフォーカス制御方法。

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