JP4888489B2 - 光ピックアップ装置、光ピックアップ制御装置および光ピックアップ制御方法 - Google Patents

光ピックアップ装置、光ピックアップ制御装置および光ピックアップ制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、光ピックアップ装置、光ピックアップ制御装置および光ピックアップ制御方法に関する。
光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置は、光学ベースの上に、レーザ光線を発生する発光素子と、レーザ光線を光ディスクに集光して照射するための対物レンズと、光ディスクの反射光を受光する受光素子とを有する。光学ベースは、ステッピングモータで駆動される送りネジなどによって光ディスクの径方向に位置決めされる。光ディスクのトラックは、僅かながら蛇行するので、受光素子の出力からトラックからのずれを算出して、対物レンズを光学ベース上で移動させることによって光線の照射位置をトラックに合致させるトラッキングを行うようになっている。
送りネジによって光学ベースを移動させると、光学ベースに振動が加わり、光線の照射位置が目的のトラックから外れてしまう場合がある（トラッキングエラー）。このため、特許文献１に記載されている光ディスク制御装置では、送りネジをステッピングモータで駆動したときに光学ベースに加わると予測される振動波形を記憶しておき、振動が加わる場合にトラッキングのサーボ制御のゲインを大きくしたり、サーボの目標値を補正したりすることで、光学ベースの振動の影響を抑制している。
ここで、トラッキング制御のゲイン調整などで、光学ベースの振動の影響を低減できるためには、トラッキング制御の応答が、送りネジによる振動の周期に比べて十分に速い必要がある。また、送りネジによる振動波形を記憶しておき、トラッキングの制御出力を補正するためには、複雑な演算が伴うために、高速な処理装置が必要である。
また、光ピックアップ装置の光学ベースには、トラッキングだけでなく、収差補正のためにレンズを駆動するアクチュエータが設けられる場合がある。この場合、収差補正のアクチュエータの駆動の反力によって光学ベースが移動し、トラッキングエラーを引き起こす場合がある。
このような光学ベースに設けられる駆動装置は、対物レンズの制御速度と略同等の高速なアクチュエータであり、ゲインの調整では間に合わず、メモリに記憶した波形を読み出すような処理も時間がかかりすぎて、十分に機能しない場合がある。
特開平９−１８０２０３号公報
前記問題点に鑑みて、本発明は、対物レンズと同じ光学ベースに設けた駆動装置の駆動力が、対物レンズの制御に悪影響を与えない光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明による光ピックアップ装置は、レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構と、前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構と、前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を出力する第１制御手段と、前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を出力する第２制御手段とを有し、前記第１駆動信号を前記第２駆動信号により補正して前記第１駆動機構に入力するものとする。
この構成によれば、第２駆動信号により第１駆動信号を補正することで、可動部材の反力による光学ベースの動きを考慮して、第１駆動機構に駆動力を発生させることができ、対物レンズの位置決めに対する第２駆動機構による可動部材の駆動の与える影響を低減できる。
また、本発明の光ピックアップ装置において、前記補正は、前記第２駆動信号から導出される値を加算してもよい。
この構成によれば、対物レンズを駆動する際に、第２駆動信号から導出される値により、可動部材の反力による光学ベースの加速度を相殺できるだけの駆動力を余分に発生させることができ、対物レンズの位置決めに与える可動部材の影響を低減できる。
また、本発明の光ピックアップ装置において、前記第２駆動信号から導出される値は、前記第２駆動信号の微分値であってもよい。
この構成によれば、可動部材を駆動する際の反力による光学ベースの加速度が、第２駆動機構の駆動信号の微分値に近似するので、この微分値を第１駆動信号に加算することで、対物レンズに光学ベースの移動量を相殺する駆動力を加えることができ、第２駆動機構の動作の影響による対物レンズの位置決め精度の誤差を小さくすることができる。また、この構成によれば、第１駆動信号に第２駆動信号の微分値を加算するだけであるので、構成が簡単であり、演算の負荷が小さく、応答性が高い。
また、本発明の光ピックアップ装置において、前記可動部材は、前記対物レンズの移動方向と略平行に移動してもよい。
この構成によれば、可動部材の反力の作用方向と第１駆動機構の駆動方向とが一致するので、可動部材の反力を効果的に打ち消すことができる。
また、本発明の光ピックアップ装置において、前記可動部材は、収差補正レンズまたはエキスパンダレンズであってもよい。
また、本発明の光ピックアップ装置は、前記第２駆動機構が起動時のトルクが大きい摩擦駆動アクチュエータである場合には特に有効である。
また、本発明による光ピックアップ制御装置は、レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構を制御するとともに、前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構を制御する光ピックアップ制御装置であって、前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を出力する第１制御手段と、前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を出力する第２制御手段とを有し、前記第１駆動信号を前記第２駆動信号により補正して前記第１駆動機構に入力するものとする。
また、本発明による光ピックアップ制御方法は、レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構と、前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構とを制御する光ピックアップ制御方法であって、前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を生成し、前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を生成し、前記第１駆動信号に前記第２駆動信号から導出される値を加算して前記第１駆動機構に入力する方法とする。
本発明の第１実施形態の光ピックアップ装置を有する光ディスク装置の概略構成図。 図１の光ピックアップ装置における駆動信号と駆動力の関係を示す図。 本発明の第２実施形態の光ピックアップ装置を有する光ディスク装置の概略構成図。
符号の説明
１，１’ 光ピックアップ装置
２，２’ 光ディスク装置
３ 光ディスク
６ 光学ベース
８ エキスパンダ駆動装置（第２駆動機構）
９ 収差補正レンズ（可動部材）
１１ 対物レンズ
１４ フォーカシングアクチュエータ（第２実施形態における第１駆動機構）
１５ トラッキングアクチュエータ（第１実施形態における第１駆動機構）
２３ ヘッドアンプ（状態検出手段）
２４，２４’ 光ピックアップ制御装置
２５ エキスパンダコントローラ（第２制御手段）
２６ フォーカシングコントローラ（第２実施形態における第１制御手段）
２７ トラッキングコントローラ（第１実施形態における第１制御手段）
２８ 微分器
ＥＤＳ エキスパンダ駆動信号（第２駆動信号）
ＦＤＳ フォーカシング駆動信号（第２実施形態における第１駆動信号）
ＴＤＳ トラッキング駆動信号（第１実施形態における第１駆動信号）
ＦＥＳ フォーカシングエラー信号（第２実施形態における検出信号）
ＴＥＳ トラッキングエラー信号（第１実施形態における検出信号）
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態である光ピックアップ装置１を有する光ディスク装置２の構成を示す。光ディスク装置２は、光ディスク３にレーザ光を照射して反射光を読み取る光ピックアップ装置１と、光ピックアップ装置１を光ディスクの径方向に位置決めする送りネジ機構であるピックアップ駆動装置４と、光ディスク３を回転させるスピンドルモータ５とからなる。
光ピックアップ装置１は、１つの光学ベース６に、レーザ光を発生するレーザ発光素子７と、エキスパンダアクチュエータ（第２駆動機構）８により光ディスク３の径方向に駆動される収差補正レンズ（可動部材）９と、レーザ光を光ディスク３に垂直に入射するように屈曲させるミラー１０と、レーザ光を光ディスクに集光（合焦）する対物レンズ１１と、光ディスク３からの反射光を取り出すハーフミラー１２と、取り出した反射光を受光して電気信号に変換する受光素子１３とが設置されている。対物レンズ１１は、光学ベース６の上で、フォーカシングアクチュエータ１４によって光軸方向に移動可能、且つ、トラッキングアクチュエータ（第１駆動機構）１５によって光ディスク３の径方向に移動可能に保持されている。
エキスパンダ駆動装置８は、光学ベース６に固定された錘１６と錘に一端が固定された電気機械変換素子１７と、電気機械変換素子１７の他端に固定された駆動摩擦部材１８と、摩擦駆動部材１８に摩擦係合し、収差補正レンズ９を保持する係合部材１９とからなり、電気機械変換素子１７の伸縮によって、係合部材１９を駆動摩擦部材１８に対して滑り移動させる摩擦駆動アクチュエータである。
光ピックアップ装置１は、エキスパンダ駆動装置８を駆動するエキスパンダドライバ２０と、フォーカシングアクチュエータ１４を駆動するフォーカシングドライバ２１と、トラッキングアクチュエータ１５を駆動するトラッキングドライバ２２とを有する。また、光ピックアップ装置１は、受光素子１３の出力から光ディスク３の記録データを再現する再生信号ＲＥＳと、光軸方向の焦点のずれを示すフォーカシングエラー信号ＦＥＳと、光ディスク３のトラックに対するレーザ光の径方向のずれを示すトラッキングエラー信号（検出信号）ＴＥＳとを算出して出力するヘッドアンプ（状態検出手段）２３を有する。さらに、光ピックアップ装置１は、エキスパンダドライバ２０、フォーカシングドライバ２１およびトラッキングドライバ２２に駆動力を指示する信号を入力する光ピックアップ制御装置２４を備えている。
光ピックアップ制御装置２４は、エキスパンダドライバ２０に収差補正レンズ９の移動方向に応じて正負の電圧を有するエキスパンダ駆動信号（第２駆動信号）ＥＤＳを入力するエキスパンダコントローラ（第２駆動手段）２５と、ヘッドアンプ２３のフォーカシングエラー信号ＦＥＳに基づいてフォーカシングドライバ２１に対して対物レンズ１１に（例えばＰＩＤ制御により）光軸方向加えるべき駆動力に比例する電圧信号であるフォーカシング駆動信号ＦＤＳを出力するフォーカシングコントローラ２６と、ヘッドアンプ２３のトラッキングエラー信号ＴＥＳに基づいてトラッキングドライバ２１に対して対物レンズ１１に径方向に加えるべき駆動力に比例する電圧信号であるトラッキング駆動信号（第１駆動信号）ＴＤＳを出力するトラッキングコントローラ（第１制御手段）２７とを有している。
エキスパンダコントローラ２５が出力するエキスパンダ駆動信号ＥＤＳは、収差補正レンズ９を停止、または、光ディスク３の径方向いずれかに移動させることを指示する。そして、エキスパンダドライバ２０は、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳに応じて、エキスパンダ駆動装置８の電気機械変換素子１７に印加する駆動電圧のデューティ比を変化させることで、収差補正レンズ９を指示された方向に移動させる。
更に、光ピックアップ制御装置１は、エキスパンダコントローラ２５の出力するエキスパンダ駆動信号ＥＤＳを微分器２８で微分して、トラッキングコントローラ２７のトラッキング駆動信号ＴＤＳに加えてトラッキングドライバ２２に入力するようになっている。
フォーカシングドライバ２１およびトラッキングドライバ２２は、それぞれ、フォーカシングアクチュエータ１４およびトラッキングアクチュエータ１５に入力された電圧信号に比例する駆動力を発生させるような電圧信号を出力する。つまり、トラッキングアクチュエータ１５は、トラッキング駆動信号ＴＤＳに比例する駆動力に加えて、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳの微分値に比例する駆動力を発生させる。
図２に、本実施形態における収差補正レンズ９の駆動と、その反力による光学ベース６の移動との関係を示す。図示するように、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳが出力されたとき、実際の収差補正レンズ９の移動速度は、その慣性により立ち上がりに遅れが生じる。このとき、光学ベース６が受ける反力は、大きさが収差補正レンズ９の実際の移動速度の微分値（加速度）に比例し、その方向は収差補正レンズ９の加速方向の逆向きである。
また、微分器２８の出力は、微分器２８をキャパシタ回路で構成しても、マイコンによって演算して求めても、図示するように、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳを不完全微分したものになる。
図示するように、光学ベース６に作用するエキスパンダ駆動装置８の反力は、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳの微分値と略正負を反転したものとなる。つまり、エキスパンダ駆動装置８の反力による光学ベース６の加速度と、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳの微分値によりトラッキングアクチュエータ１５が対物レンズ１１に余分に加える加速度とは、互いに打ち消し合うように作用する。これにより、トラッキングアクチュエータ１５は、収差補正レンズ９の移動による光学ベース６の加速度を相殺して、対物レンズ１５をヘッドアンプ２３が検出したトラッキングのずれ量に応じて適切に移動させることで、より正確なトラッキングができる。
続いて、図３に、本発明の第２実施形態の光ピックアップ１’を有する光ディスク装置２’を示す。本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態の光ピックアップ装置１’は、エキスパンダ駆動装置８が、フォーカシングアクチュエータ（本実施形態における第２駆動機構）１４の駆動方向と同じく、光ディスク３に垂直な方向に収差補正レンズ９を駆動するため、光学ベース６は、光ディスク３に垂直な方向にエキスパンダ駆動装置８の反力を受ける。このため、光ピックアップ装置１’の光ピックアップ制御装置２４’は、エキスパンダコントローラ２５のエキスパンダ駆動信号ＥＤＳを微分器２８で微分した値を、フォーカシングコントローラ２６から出力されるフォーカシング駆動信号（本実施形態における第２駆動信号）ＦＤＳに加算している。
なお、本実施形態では、エキスパンダ駆動装置８が収差補正レンズ９を駆動する際の順方向と、フォーカシングドライバ２１がフォーカシングアクチュエータ１４を駆動する際の順方向とが逆方向であるので、エキスパンダ駆動信号ＥＤＳの微分値は、フォーカシング駆動信号ＦＤＳに反転加算されている。
本発明では、第１駆動信号（フォーカシング駆動信号ＦＤＳまたはトラッキング駆動信号ＴＤＳ）に第２駆動信号（エキスパンダ駆動信号ＥＤＳ）の微分値を加えることを特徴としているが、この第２実施形態が示すように、「加える」という表現には、反転加算（減算）も含まれる。また、本発明において、「微分値」は、数学的に単純な微分だけでなく、増幅（ゲイン）を含むものであり、エキスパンダ駆動装置８による光学ベース６の加速度を第１駆動機構において適切に相殺できるように、微分器２８のゲインを調節できることはいうまでもない。
本発明は、特に、エキスパンダ駆動装置８のように、起動時のトルクが大きくなる摩擦駆動アクチュエータを用いた光ピックアップ装置に適用することで、対物レンズ１１の位置制御の誤差を低減することができる。他の摩擦駆動アクチュエータとしては、トラスアクチュエータなどが例示される。

Claims (16)

  1. レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、
    前記対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構と、
    前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構と、
    前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を出力する第１制御手段と、
    前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を出力する第２制御手段とを有し、
    前記第１駆動信号を前記第２駆動信号により補正して前記第１駆動機構に入力することを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 前記補正は、前記第２駆動信号から導出される値を加算することを前記第１駆動機構に入力することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  3. 前記第２駆動信号から導出される値は、前記第２駆動信号の微分値であることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
  4. 前記可動部材は、前記対物レンズの移動方向と略平行に移動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記可動部材は、収差補正レンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  6. 前記可動部材は、エキスパンダレンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  7. 前記第２駆動機構は、摩擦駆動アクチュエータであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  8. レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構を制御するとともに、
    前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構を制御する光ピックアップ制御装置であって、
    前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を出力する第１制御手段と、
    前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を出力する第２制御手段とを有し、
    前記第１駆動信号を前記第２駆動信号により補正して前記第１駆動機構に入力することを特徴とする光ピックアップ制御装置。
  9. 前記補正は、前記第２駆動信号から導出される値を加算することを前記第１駆動機構に入力することを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ制御装置。
  10. 前記第２駆動信号から導出される値は、前記第２駆動信号の微分値であることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ制御装置。
  11. 前記第１駆動信号は、前記対物レンズのトラッキング駆動信号であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の光ピックアップ制御装置。
  12. 前記第１駆動信号は、前記対物レンズのフォーカシング駆動信号であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の光ピックアップ制御装置。
  13. 前記可動部材は、前記対物レンズの移動方向と略平行に移動することを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  14. レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズを光学ベース上で移動させる第１駆動機構と、
    前記光学ベース上で前記対物レンズと異なる可動部材を移動させる第２駆動機構とを制御する光ピックアップ制御方法であって、
    前記第１駆動機構を作動させる第１駆動信号を生成し、
    前記第２駆動機構を作動させる第２駆動信号を生成し、
    前記第１駆動信号に前記第２駆動信号から導出される値を加算して前記第１駆動機構に入力することを特徴とする光ピックアップ制御方法。
  15. 前記第２駆動信号から導出される値は、前記第２駆動信号の微分値であることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ制御方法。
  16. 前記可動部材は、前記対物レンズの移動方向と略平行に移動することを特徴とする請求項１４または１５に記載の光ピックアップ制御方法。
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