JP5396420B2

JP5396420B2 - 光ディスク装置

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Inventors: 靖典北市; 進一中尾
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Description

本発明は、ＣＤや、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ（登録商標）などの光ディスク媒体に記録された情報を読み取る光ディスク装置、その制御方法、その制御プログラム及び当該プログラムを記憶した情報記憶媒体に関する。

近年、各種の光ディスク媒体が情報記録媒体として利用されている。一般に、光ディスク媒体は、情報を記録するデータ記録層や、データ記録層を保護する保護層など、複数の層を積層した構造を有している。このような光ディスク媒体に記録された情報の読み取りを行うために、光ディスク装置が用いられる。光ディスク装置は、光ディスク媒体に対して光を照射し、その光ディスク媒体での反射光を検出するための光学ピックアップを備えている。

光ディスク装置が光ディスク媒体に記録された情報を読み取る際には、この光学ピックアップ内の対物レンズのフォーカスを、光ディスク媒体の信号面（データ記録層の表面）に合わせる必要がある。そこで光ディスク装置は、情報の読み取りの際には、光学ピックアップからの出力信号に基づいて、対物レンズのフォーカスが信号面に一致するフォーカス状態を検出するフォーカス検出動作を行う（例えば特許文献１参照）。

光ディスク装置は、信号面に対する対物レンズのフォーカスのずれを示すフォーカスエラー信号（以下、ＦＥ信号と表記する）を用いて、非点収差法によりフォーカス状態を検出することができる。具体的に、対物レンズを光ディスク媒体の表面に徐々に近づけた場合、対物レンズのフォーカスが信号面に合うタイミングの近傍で、ＦＥ信号がＳ字の波形を示す。このようなＦＥ信号の波形を利用して、光ディスク装置はフォーカス状態を検出する。以下では、対物レンズのフォーカスが信号面に合った状態での対物レンズの位置を合焦位置という。

ＦＥ信号の生成方法の具体例について、説明する。図９Ａ〜図９Ｃは、光学ピックアップ内のフォトディテクタに光ディスク媒体からの反射光が照射されて形成されるスポットＳの形状を示す図である。これらの図において、スポットＳは一点鎖線で示されている。ここではフォトディテクタは、２行２列のマトリクス状に配置された４個の受光素子Ｄａ〜Ｄｄを含んで構成されており、これらの受光素子Ｄａ〜Ｄｄは、それぞれ光ディスク媒体からの反射光を受けてその光量を示す信号を出力する。対物レンズのフォーカスが信号面に合っていれば、スポットＳは図９Ａに示すように円形となり、受光素子Ｄａ〜Ｄｄのそれぞれは、互いに略等しい光量の光を検出することになる。しかしながら、対物レンズのフォーカスが信号面からわずかにずれると、スポットＳは楕円形になり、しかも対物レンズが光ディスク媒体に近づく方向にずれた場合と光ディスク媒体から離れる方向にずれた場合とでこの楕円の長軸方向が変化する。図９Ｂは対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体に近づいた場合のスポットＳを示しており、図９Ｃは対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体から離れた場合のスポットＳを示している。

受光素子Ｄａ〜Ｄｄのそれぞれが出力する出力信号のレベルをＬａ〜Ｌｄとすると、ＦＥ信号レベルＬｆｅは、例えば
Ｌｆｅ＝（Ｌａ＋Ｌｃ）−（Ｌｂ＋Ｌｄ）
によって算出される。（Ｌａ＋Ｌｃ）は、フォトディテクタの検出面の右上から左下に向かう対角線に沿って配置された受光素子Ｄａ及びＤｃの受光量の総和を示している。この対角線は、図９Ｂに示したような、対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体に近づいた場合にスポットＳが形成する楕円の長軸方向に一致している。また、（Ｌｂ＋Ｌｄ）は、上記の対角線と交差する対角線に沿って配置された受光素子Ｄｂ及びＤｄの受光量の総和を示している。この対角線は、図９Ｃに示したような、対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体から離れた場合にスポットＳが形成する楕円の長軸方向に一致している。そのため、対物レンズを徐々に光ディスク媒体に近づけた場合、まず合焦位置の手前でスポットＳは図９Ｃに示すような形状となり、ＦＥ信号は負のピークを示す。その後に合焦位置でスポットＳは図９Ａに示すような円形となり、このときのＦＥ信号の大きさは０となる。さらに対物レンズが光ディスク媒体に近づくと、スポットＳは図９Ｂに示すような形状となり、このときのＦＥ信号は正のピークを示す。図１０は、このような制御を実行した場合に合焦位置近傍でＦＥ信号が示すＳ字波形を示している。光ディスク装置は、対物レンズを光ディスク媒体に近づけながら、ＦＥ信号がいったん負のピークを示した後に０となるタイミングを検出するか、あるいは、対物レンズを光ディスク媒体から遠ざけながら、ＦＥ信号が正のピークを示した後に０となるタイミングを検出することによって、対物レンズの合焦位置を特定することができる。いったん合焦位置が特定されれば、光ディスク装置は、このときのＦＥ信号のレベルを保つように対物レンズの位置を調整するフィードバック制御（フォーカスサーボ制御）を行うことによって、対物レンズのフォーカスが光ディスク媒体の信号面に合った状態を維持することができる。光ディスク媒体からの情報の読み出しは、このフォーカスサーボ制御の実行中に行われる。

特許第４００１０２４号公報

上記従来例の光ディスク装置において、図９Ａに示したようなスポットＳの位置がフォトディテクタの中心位置からずれてしまうと、合焦位置の正確な検出が困難になってしまう。なぜなら、スポットＳの位置が中心位置からずれると、スポットＳが円形になっても、ＦＥ信号の大きさが０にならず、正負いずれかにずれてしまうからである。このようなＦＥ信号のずれは、各種の要因によって引き起こされる。例えば、光ディスク装置の製造時におけるフォトディテクタの取り付け位置が反射光の光軸からずれると、ＦＥ信号にもずれが生じる。また、光ディスク装置の使用中には、上述したフォーカスサーボ制御のほかに、光ディスク媒体の信号面に設けられたトラックに追従するように対物レンズを光ディスク媒体の径方向に沿って移動させるトラッキングサーボ制御も行われる。このトラッキングサーボ制御は、光ディスク媒体の表面に平行な方向に沿って、対物レンズをレーザ光の光軸に対して相対的に移動させる制御である。そのため、このようなトラッキングサーボ制御に伴う対物レンズの移動によって、反射光のフォトディテクタに対する相対位置も移動することになる。この対物レンズの相対移動によって、ＦＥ信号に現れるＳ字波形が合焦位置に対して非対称となり、フォーカス検出精度に影響を及ぼすおそれがある。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、フォトディテクタに対する反射光のスポットの位置ずれによってＦＥ信号に生じるずれを補正することのできる光ディスク装置、その制御方法、その制御プログラム、及び当該プログラムを記憶した情報記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る光ディスク装置は、光ディスク媒体に記録された情報を読み取る光ディスク装置であって、前記光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御手段と、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整手段と、前記位置調整手段が前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整手段と、を含むことを特徴とする。

前記光ディスク装置において、前記ゲイン調整手段は、前記位置調整手段により前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなり、かつ、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号の総和が調整前後で変わらないように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整することとしてもよい。

また、前記光ディスク装置において、前記位置調整手段は、前記対物レンズの位置を変化させて、互いに異なる複数の位置のそれぞれにおける前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度を示す評価値を取得し、当該取得した複数の評価値に応じて決まる位置に前記対物レンズを移動させることとしてもよい。

さらに、前記光ディスク装置において、前記評価値はジッター値であってもよい。

また、本発明に係る光ディスク装置の制御方法は、情報が記録された光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、を備える光ディスク装置の制御方法であって、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御ステップと、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整ステップと、前記位置調整ステップで前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、情報が記録された光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、を備える光ディスク装置を制御するプログラムであって、前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御手段、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整手段、及び、前記位置調整手段が前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に記憶されてよい。

本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の構成例を表すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の光学ピックアップの内部構成例を表す概要図である。フォーカスエラー信号を算出する回路の一例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置が実行する処理の流れの一例を示すフロー図である。フォーカスバイアスの値と読み取り精度の評価値との関係の一例を示すグラフである。ゲイン調整を行わない場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の中心に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。ゲイン調整を行わない場合において、対物レンズが光軸位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。ゲイン調整を行わない場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の外周に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第１実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の中心に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第１実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第１実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の外周に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第２実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の中心に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第２実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。第２実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整を行う場合において、対物レンズが光軸位置より光ディスク媒体の外周に近い位置にあるときに測定される信号のシミュレーション結果を示す図である。対物レンズが合焦位置にある場合にフォトディテクタが検出するスポットの形状を示す図である。対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体に近づいた場合にフォトディテクタが検出するスポットの形状を示す図である。対物レンズが合焦位置よりも光ディスク媒体から離れた場合にフォトディテクタが検出するスポットの形状を示す図である。フォーカスエラー信号の波形の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置１は、光ディスク媒体に記録された情報を読み取る装置であって、図１に示すように、媒体支持部１１と、スピンドルモータ１２と、光学ピックアップ１３と、送りモータ１５と、駆動回路１６と、信号出力回路１７と、サーボ信号処理部１８と、記録信号処理部１９と、制御部２０と、を備えている。

光ディスク装置１による情報読み出しの対象となる光ディスク媒体Ｍは、情報が記録されるデータ記録層と、その両側からデータ記録層を保護する保護層と、が積層されて構成される。以下では、データ記録層の表面を信号面という。なお、光ディスク媒体Ｍは複数のデータ記録層を含んでもよい。光ディスク装置１は、光ディスク媒体Ｍに記録された情報を読み取るだけでなく、光ディスク媒体Ｍに対して情報を書き込み可能に構成されてもよい。さらに、光ディスク装置１は、ＣＤや、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃなど、複数種類の光ディスク媒体Ｍに記録された情報を読み取り可能に構成されてもよい。

媒体支持部１１は、光ディスク媒体Ｍを回転可能に支持する。また、この媒体支持部１１は、スピンドルモータ１２から伝達される動力によって光ディスク媒体Ｍを回転させる。

光学ピックアップ１３は、光ディスク媒体Ｍに対してレーザー光を照射し、照射した光の光ディスク媒体Ｍでの反射光を検出して、検出した反射光に応じた出力信号を出力する。図２は、光学ピックアップ１３の内部構成の一例を示す図である。この図の例においては、光学ピックアップ１３は、発光素子３１と、偏光ビームスプリッタ３２と、コリメータレンズ３３と、コリメータレンズ駆動部３４と、立ち上げミラー３５と、対物レンズ３６と、フォトディテクタ３７と、対物レンズ駆動部３８と、を備えている。

発光素子３１は、所定波長のレーザー光を出力する半導体レーザー素子である。発光素子３１から出射された出射光は、偏光ビームスプリッタ３２及びコリメータレンズ３３を通過した後、立ち上げミラー３５で反射される。さらに、立ち上げミラー３５で反射された出射光は、対物レンズ３６によって、対物レンズ３６から焦点距離Ｆだけ離れた位置に集光され、光ディスク媒体Ｍによって反射される。

光ディスク媒体Ｍにより反射された反射光は、対物レンズ３６を通過した後、立ち上げミラー３５で反射され、偏光ビームスプリッタ３２によってフォトディテクタ３７側に導かれる。フォトディテクタ３７は、２行２列のマトリクス状に配置された４個の受光素子Ｄａ〜Ｄｄを備えており、偏光ビームスプリッタ３２によって導かれた反射光がこれらの受光素子Ｄａ〜Ｄｄに到達すると、フォトディテクタ３７は、４個の受光素子Ｄａ〜Ｄｄのそれぞれが受光した光の強度に応じた信号を出力信号として出力する。なお、以下では、フォトディテクタ３７において光ディスク媒体Ｍからの反射光が照射される範囲を、スポットＳという。

コリメータレンズ駆動部３４は、アクチュエータ等により構成され、コリメータレンズ３３をレーザー光の光軸方向に沿って前後に駆動する。コリメータレンズ駆動部３４がコリメータレンズ３３を光軸方向に沿って移動させることにより、対物レンズ３６の球面収差補正が可能となる。

対物レンズ駆動部３８は、アクチュエータ等により構成され、対物レンズ３６を、光ディスク媒体Ｍの径方向（以下、トラッキング方向という）、及び、光ディスク媒体Ｍの表面に垂直な方向（以下、フォーカス方向という）の２つの方向に沿って移動させる。対物レンズ駆動部３８が対物レンズ３６をフォーカス方向に沿って移動させることにより、対物レンズ３６から光ディスク媒体Ｍの表面までの距離が変化する。

送りモータ１５は、光学ピックアップ１３全体をトラッキング方向に沿って移動させる。この送りモータ１５の駆動によって、光学ピックアップ１３は、光ディスク媒体Ｍの中心近傍の位置から外周近傍の位置まで移動可能になっている。

駆動回路１６は、サーボ信号処理部１８から入力される制御信号に従って、スピンドルモータ１２、送りモータ１５、コリメータレンズ駆動部３４、及び対物レンズ駆動部３８を駆動する駆動信号を出力する。この駆動回路１６からの駆動信号に応じて、スピンドルモータ１２の回転速度が変化することによって、光ディスク媒体Ｍの回転速度が制御される。また、この駆動回路１６からの駆動信号に応じて対物レンズ駆動部３８及び送りモータ１５が駆動することによって、対物レンズ３６の媒体回転軸からの距離、及び対物レンズ３６の媒体表面までの距離が制御される。

信号出力回路１７、サーボ信号処理部１８、記録信号処理部１９、及び制御部２０は、例えば、光学ピックアップ１３から出力されるアナログ信号を処理するアナログ回路、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、及び当該変換により得られたディジタル信号を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processer）やマイクロコンピュータなどによって実現される。

信号出力回路１７は、受光素子Ｄａ〜Ｄｄのそれぞれが出力するアナログ信号に基づいて、各種の信号を出力する。具体的に、信号出力回路１７は、各受光素子からの出力信号を所与のゲイン（増幅率）で増幅して得られる増幅信号に対して演算を行うことによって、対物レンズ３６の合焦位置からのずれを表すフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）を算出する。図３は、信号出力回路１７のうち、特にＦＥ信号を算出する回路部分の構成を示す図である。同図に示すように、信号出力回路１７は増幅器１７ａ〜１７ｄを含んでおり、これらの増幅器１７ａ〜１７ｄは、それぞれ、受光素子Ｄａ〜Ｄｄの出力信号を増幅して得られる増幅信号を出力する。なお、図中において丸に囲まれた＋は２つの入力信号を加算した信号を出力する加算回路を、丸に囲まれた−は２つの入力信号の差分を出力する減算回路を、それぞれ示している。このような回路によって出力されるＦＥ信号のレベルＬｆｅは、
Ｌｆｅ＝（Ｌa_g＋Ｌc_g）−（Ｌb_g＋Ｌd_g）
という計算式により表される。ここで、Ｌa_g、Ｌb_g、Ｌc_g、及びＬd_gは、それぞれ増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号のレベルである。受光素子Ｄａ〜Ｄｄが出力する出力信号のレベルをＬａ〜Ｌｄとし、増幅器１７ａ〜１７ｄのゲインをＧａ〜Ｇｄとすると、増幅信号のレベルＬa_g、Ｌb_g、Ｌc_g、及びＬd_gは、それぞれ以下の計算式により表される。
Ｌa_g＝Ｌａ・Ｇａ
Ｌb_g＝Ｌｂ・Ｇｂ
Ｌc_g＝Ｌｃ・Ｇｃ
Ｌd_g＝Ｌｄ・Ｇｄ

仮に光ディスク媒体Ｍからの反射光が常にフォトディテクタ３７の中心位置に入射するものとすると、対物レンズ３６が合焦位置にあるときにＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、及びＬｄは互いに等しくなる。このとき、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、及びＧｄが互いに等しければ、Ｌa_g、Ｌb_g、Ｌc_g、及びＬd_gも互いに等しくなり、その結果ＦＥ信号レベルＬｆｅは０になる。しかしながら、各種の要因により反射光の入射位置（すなわち、スポットＳの位置）がフォトディテクタ３７の中心からずれると、対物レンズ３６が合焦位置にあってもＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、及びＬｄが互いに等しくならず、ＦＥ信号レベルＬｆｅが０にならない場合がある。そこで本実施形態では、増幅器１７ａ〜１７ｄのゲインＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、及びＧｄをそれぞれ個別に制御して、スポットＳの位置がフォトディテクタ３７の中心からずれている場合にも、対物レンズ３６が合焦位置にあるときのＦＥ信号レベルＬｆｅが０となるように調整する。このような調整方法の具体例については、後述する。

また、図３には示されていないが、信号出力回路１７は、ＦＥ信号以外にも、データ再生用のＲＦ信号や、対物レンズ３６の焦点位置と光ディスク媒体Ｍのトラック位置との間のトラッキング方向のずれを示すトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を出力する。さらに信号出力回路１７は、受光素子Ｄａ〜Ｄｄの出力信号を増幅して全加算することで得られるプルイン信号（ＰＩ信号）も出力する。プルイン信号のレベルＬｐｉは、以下の計算式により表される。
Ｌｐｉ＝Ｌa_g＋Ｌb_g＋Ｌc_g＋Ｌd_g

サーボ信号処理部１８は、信号出力回路１７が出力するＰＩ信号、ＦＥ信号、ＴＥ信号などに基づいて、サーボ制御用の各種の信号を生成し、制御部２０に出力する。また、サーボ信号処理部１８は、制御部２０から入力される指示に従って、駆動回路１６に対して対物レンズ駆動部３８や送りモータ１５、スピンドルモータ１２を駆動させるための制御信号を出力する。

特にサーボ信号処理部１８は、制御部２０からの指示に応じてサーボ制御を実行する。具体的に、サーボ信号処理部１８は、制御部２０からサーボ制御開始の指示が入力されると、信号出力回路１７から入力されるＦＥ信号に応じて対物レンズ駆動部３８を制御する制御信号を出力することにより、対物レンズ３６のフォーカス方向の位置調整を行うフォーカスサーボ制御を行う。これにより、対物レンズ３６のフォーカスが光ディスク媒体Ｍの信号面に一致する状態が維持される。また、サーボ信号処理部１８は、信号出力回路１７から入力されるＴＥ信号に応じて対物レンズ駆動部３８を制御する制御信号を出力することにより、対物レンズ３６のトラッキング方向の位置を変化させるトラッキングサーボ制御を行う。これにより、対物レンズ３６のフォーカスがデータ記録層内のトラックに追従するように、対物レンズ３６が媒体表面に対して相対移動する。このように、サーボ信号処理部１８が実行するサーボ制御によって、光ディスク媒体Ｍの表面に対する対物レンズ３６の相対位置が制御されることにより、光学ピックアップ１３が光ディスク媒体Ｍから情報を読み取り可能な状態が維持され、その間に情報の読み出しが行われる。

記録信号処理部１９は、信号出力回路１７が出力するＲＦ信号に基づいて、光ディスク媒体Ｍに記録された情報を示すディジタル信号を復調して、制御部２０に出力する。また、記録信号処理部１９は、光学ピックアップ１３による光ディスク媒体Ｍに記録された情報の読み取り精度に関する評価値（ＲＦ振幅やジッター値など）を算出し、制御部２０に対して出力する。以下では具体例として、記録信号処理部１９は、基準クロックに対するＲＦ信号波形の立ち上がりタイミングの時間的なずれを示すジッター値を測定し、制御部２０に対して出力することとする。

制御部２０は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、実行モジュールと記憶素子とを含む。この制御部２０の記憶素子には、実行するべきプログラムや各種パラメタが格納され、実行モジュールは、当該記憶素子に格納されたプログラムに従って処理を行う。具体的に、制御部２０は、サーボ信号処理部１８から入力される信号（ＦＥ信号に対して所定の判定を行った結果を示す信号など）に基づき、対物レンズ３６の合焦位置を検出し、当該合焦位置に対物レンズ３６を設定する処理（フォーカス検出処理）を実行する。

また、制御部２０は、パーソナルコンピュータや、家庭用ゲーム機本体、ビデオデコーダなどのホストに接続され、ホストからの要求に応じて、送りモータ１５や対物レンズ駆動部３８を駆動させる命令をサーボ信号処理部１８に出力し、対物レンズ３６の焦点（すなわち、光ディスク媒体Ｍ上における情報の読み取り位置）を光ディスク媒体Ｍ上の所望の位置へ移動させる。また、併せてスピンドルモータ１２の回転速度を変更する命令をサーボ信号処理部１８に出力し、光ディスク媒体Ｍの回転速度を調整する。そして、その状態において記録信号処理部１９が出力する、光ディスク媒体Ｍから読み取られた信号から復調された信号を、ホスト側へ出力する。

以下、光ディスク装置１がゲインＧａ〜Ｇｄを調整してＦＥ信号のずれを補正する処理の具体例について、図４のフロー図を用いて説明する。この処理は、例えば光ディスク装置１に新たに光ディスク媒体Ｍがセットされた場合や、光ディスク装置１の電源が投入された場合などに実行される。また、この処理は、制御部２０が記憶素子に格納しているプログラムに従って各部の制御を行うことにより、実現される。このプログラムは、各種のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されて提供されてもよい。

まず制御部２０は、フォーカス検出処理を実行する（Ｓ１）。具体的に制御部２０は、対物レンズ駆動部３８を制御して対物レンズ３６を所定の初期位置に移動させて、この初期位置から一定速度で徐々に対物レンズ３６をフォーカス方向に沿って光ディスク媒体Ｍの表面に近づけるように移動させる。このとき、対物レンズ３６は、合焦位置を含む範囲でフォーカス方向に沿って移動される。そして、その移動が行われている間に信号出力回路１７が出力するＦＥ信号を用いて、ＦＥ信号レベルＬｆｅが負のピークを示した後に０になるタイミングを検出する。制御部２０は、この検出されたタイミングにおける対物レンズ３６の位置を、合焦位置として特定する。

このＳ１の処理では、制御部２０は、増幅器１７ａ〜１７ｄにゲインＧａ〜Ｇｄとして互いに共通する所定の値が設定された状態で、フォーカス検出を行う。そのため、フォトディテクタ３７に対するスポットＳの位置ずれが生じている場合、正確にはＦＥ信号レベルＬｆｅが０になったタイミングでは対物レンズ３６が合焦位置からずれている可能性がある。しかしながら、ここではＦＥ信号レベルＬｆｅが０になる位置を仮の合焦位置として検出する。

Ｓ１で仮の合焦位置が検出されると、制御部２０はサーボ信号処理部１８に対してフォーカスサーボ制御の開始を指示する（Ｓ２）。これ以降、サーボ信号処理部１８は、ＦＥ信号レベルＬｆｅを０に保つように対物レンズ３６と光ディスク媒体Ｍとの間の距離を調整するフォーカスサーボ制御を実行する。これにより、例えば面振れなどによって光ディスク媒体Ｍの表面が上下動したとしても、この動きに追従するように対物レンズ３６を動かして、対物レンズ３６から光ディスク媒体Ｍの信号面までの距離を一定に保つことができる。

次いで制御部２０は、フォーカスバイアスの値を調整するフォーカスバイアス調整処理を実行する（Ｓ３）。フォーカスバイアスの値（以下、ＦＢ値という）は、フォーカスサーボ制御時にＦＥ信号レベルＬｆｅに対して設定されるオフセット値である。制御部２０がＦＢ値を変化させると、サーボ信号処理部１８は、変化後のＦＢ値をオフセットとして適用したＦＥ信号レベルＬｆｅが０になるように対物レンズ３６の位置を変化させることになる。つまり、ＦＢ値を変化させることにより、サーボ信号処理部１８がフォーカスサーボ制御を実行中にも関わらず、対物レンズ３６と光ディスク媒体Ｍ信号面との間の距離を当該ＦＢ値の変化に応じた量だけ移動させることができる。

前述したように、Ｓ２でフォーカスサーボ制御が開始されたときの対物レンズ３６の位置は、真の合焦位置からずれている可能性がある。フォーカスバイアス調整処理は、フォーカスサーボ制御を実行中に、光ディスク媒体Ｍからの情報の読み取り精度が高くなる位置に対物レンズ３６を移動させる制御であって、このような処理を実行することにより、対物レンズ３６を真の合焦位置に近づけることができる。

具体的に、制御部２０は、ＦＢ値を様々に変化させて、それぞれのＦＢ値が設定された状態において光ディスク媒体Ｍからの読み取りを試行し、その際に記録信号処理部１９が算出する読み取り精度の評価値（ここではジッター値）を取得する。そして、このような処理によって得られる複数のＦＢ値のそれぞれに対応する複数の評価値に基づいて、よい評価値が得られると期待されるＦＢ値（以下、調整ＦＢ値という）を算出する。この調整ＦＢ値をオフセットとして設定した状態でＦＥ信号レベルＬｆｅが０になるようにフォーカスサーボ制御を行うことで、Ｓ１で検出された仮の合焦位置と比較して、対物レンズ３６がより真の合焦位置に近づくことになる。

ここで、調整ＦＢ値の算出方法の具体例について説明する。一般に、ＦＢ値と読み取り精度の評価値（ここではジッター値）との間には、放物線で近似可能な関係が成立する。図５は、ＦＢ値とジッター値との間の関係の一例を示すグラフである。この図においては、横軸（Ｘ軸）がＦＢ値を、縦軸（Ｙ軸）がジッター値を、それぞれ示している。ここでは評価値としてジッター値を用いているので、その値が小さいほど読み取り精度が高いことになる。この図５においては、ＦＢ値とジッター値との関係が下に凸の放物線によって表されており、最も読み取り精度を向上できるＦＢ値は、放物線の頂点に対応するＸ軸の値になる。そのため、放物線の頂点近傍の位置に対応するＸ軸の値を調整ＦＢ値として設定することによって、ジッター値を小さくする（すなわち、情報の読み取り精度を向上させる）ことができる。

そこで、光ディスク装置１は、サンプルデータとして、ＦＢ値を少なくとも互いに異なる３個以上の値のそれぞれに設定した状態で、ジッター値を測定する。ここで、３個以上のサンプルデータが必要となるのは、放物線上において、図５で例示されるような、接線の傾きが負になる点Ｐａ、接線の傾きが０に近くなる点Ｐｂ、及び接線の傾きが正になる点Ｐｃの少なくとも３点が特定されないと、精度よく放物線の近似を行うことができないからである。３個以上のサンプルデータが測定されると、制御部２０は、最小二乗法などの手法でこれらのサンプルデータを近似する放物線を算出し、その頂点位置に対応するＦＢ値を、調整ＦＢ値として算出する。

さらに本実施形態では、制御部２０は、Ｓ３のフォーカスバイアス調整処理によって調整ＦＢ値が設定された状態で、各受光素子Ｄａ〜Ｄｄの出力信号を増幅器１７ａ〜１７ｄが増幅して得られる増幅信号が互いに等しくなるように、ゲインＧａ〜Ｇｄを調整する（Ｓ４）。各増幅器１７ａ〜１７ｄに設定すべきゲイン（調整ゲイン）Ｇa_adj〜Ｇd_adjは、以下の計算式で算出される。

この式において、Ｌａ〜ＬｄはＳ４のゲイン調整前における各受光素子Ｄａ〜Ｄｄの出力信号レベルであり、ＬｐｉはＳ４のゲイン調整前におけるＰＩ信号レベルである。このようにして算出された調整ゲインＧa_adj〜Ｇd_adjを増幅器１７ａ〜１７ｄに設定すると、各増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号のレベルは、いずれも（Ｌｐｉ／４）になる。これにより、ＰＩ信号レベルＬｐｉは調整前後で変化しないようにしながら、増幅器１７ａ〜１７ｄそれぞれが出力する増幅信号のレベルを互いに一致させることができる。

Ｓ４のゲイン調整後は、増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号のレベルが互いに等しくなるので、合焦位置近傍でＦＥ信号レベルＬｆｅが０に一致するようになる。そこで制御部２０は、ＦＢ値を０に再設定する（Ｓ５）。これにより、サーボ信号処理部１８は、オフセット値なしの元のＦＥ信号レベルＬｆｅそのものが０に一致するように、フォーカスサーボ制御を行うことになる。これ以降、光ディスク装置１は、フォーカスサーボ制御が行われた状態で光ディスク媒体Ｍからの情報の読み取りを行う。

以上説明したように、本実施形態に係る光ディスク装置１は、フォトディテクタ３７に対するスポットＳの位置ずれが生じている場合であっても、対物レンズ３６が合焦位置にあるときにＦＥ信号レベルＬｆｅが０になるように増幅器１７ａ〜１７ｄのゲインを調整するので、精度よくフォーカスサーボ制御を行うことができるようになる。特に本実施形態では、図４のフロー図で説明したように、Ｓ３のフォーカスバイアス調整処理によって調整ＦＢ値が設定された状態で、Ｓ４のゲイン調整処理を行う。すなわち、Ｓ１のフォーカス検出処理によって対物レンズ３６が仮の合焦位置に移動した後、さらに読み取り精度の評価値を利用して、対物レンズ３６を真の合焦位置に近い位置に移動させた後に、ゲイン調整処理を行う。そのため、フォーカス検出処理の後、フォーカスバイアス調整処理を実行せずにゲイン調整処理を実行する場合と比較して、より精度よくＦＥ信号レベルＬｆｅを０にするようなゲイン調整を行うことができる。

図６Ａ〜図６Ｃ、及び図７Ａ〜図７Ｃは、本実施形態に係る光ディスク装置１によるゲイン調整の効果を説明するための図であって、いずれも、光ディスク装置１で測定されるＦＥ信号レベルＬｆｅ及びＰＩ信号レベルＬｐｉ、並びに増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号のレベルＬa_g〜Ｌd_gについてシミュレーションを実行した結果を示している。各図において、横軸は対物レンズ３６の位置を示しており、その原点は合焦位置を示している。また、縦軸は、各信号のレベルを示している。さらに、図６Ａ〜図６Ｃは上述したゲイン調整を行わない場合のグラフであって、図７Ａ〜図７Ｃは上述した方法でゲイン調整を行った場合のグラフである。さらに、図６Ｂ及び図７Ｂは、対物レンズ３６のトラッキング方向に沿った位置がレーザー光の光軸と一致する位置（光軸位置）にある場合のグラフであり、図６Ａ及び図７Ａは、対物レンズ３６がトラッキング方向に沿って光軸位置から０．４ｍｍだけ光ディスク媒体Ｍの中心に近づくように移動した場合のグラフである。また、図６Ｃ及び図７Ｃは、対物レンズ３６がトラッキング方向に沿って光軸位置から０．４ｍｍだけ光ディスク媒体Ｍの外周に近づくように移動した場合のグラフである。図７Ｂに示すように、本実施形態におけるゲイン処理が適用されると、対物レンズ３６が合焦位置（図中横軸の原点位置）にあるときに、増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号レベルが一致するようにゲインＧａ〜Ｇｄが調整されることになる。

図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、ゲイン調整が行われない場合には、対物レンズ３６が合焦位置にあるにも関わらず、増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号レベルは一致しておらず、その結果ＦＥ信号レベルＬｆｅも０に一致しないことになる。なお、図６Ｂでは、各増幅信号レベルは一致しないにも関わらず偶発的にＦＥ信号レベルＬｆｅは横軸原点位置で略０になっているが、対物レンズ３６がトラッキング方向に沿って移動すると、図６Ａ及び図６Ｃに示されるようにＦＥ信号レベルＬｆｅは０から乖離してしまう。これに対してゲイン調整を行った場合、図７Ａ〜図７Ｃに示されるように、対物レンズ３６がトラッキング方向に沿って移動するにつれて対物レンズ３６が合焦位置にあるときの増幅信号レベルは変化するものの、ＦＥ信号レベルＬｆｅは対物レンズ３６のトラッキング方向に沿った位置にかかわらず略０に保たれる。このように、本実施形態におけるゲイン調整処理によれば、対物レンズ３６がトラッキング方向に沿って移動しても、合焦位置におけるＦＥ信号レベルＬｆｅが０から大きく乖離しないようにすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置について、説明する。なお、この第２実施形態に係る光ディスク装置のハードウェア構成は、図１及び図２に示される第１実施形態に係る光ディスク装置のハードウェア構成と同様である。したがって、その詳細な説明は省略し、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。

本実施形態に係る光ディスク装置も、第１実施形態に係る光ディスク装置と同様に、ＦＥ信号レベルＬｆｅが０になるときの対物レンズ３６の位置を合焦位置に近づけるためのゲイン調整を行うが、その調整方法が第１実施形態とは異なっている。具体的に、本実施形態では、まず制御部２０は、対物レンズ駆動部３８を制御して、所定の初期位置から開始して、対物レンズ３６をフォーカス方向に沿って移動させる。このとき制御部２０は、合焦位置を含む一定の範囲で対物レンズ３６を移動させることとする。つまり、対物レンズ３６の移動範囲は、合焦位置近傍でＦＥ信号に現れるＳ字波形を含むような範囲となる。さらに制御部２０は、この一定の範囲での移動が行われている間における、増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号レベルＬa_g〜Ｌd_gそれぞれの最大値を取得する。以下では、各増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号の最大値を、ピークレベルＰａ〜Ｐｄと表記する。このピークレベルＰａ〜Ｐｄは、例えば公知のピークホールド回路によって測定できる。

そして制御部２０は、取得したピークレベルＰａ〜Ｐｄの値を用いて、各増幅器１７ａ〜１７ｄの出力信号のピークレベルが一致するように、ゲイン調整を行う。具体的に、本実施形態では、調整ゲインＧa_adj〜Ｇd_adjは、以下の計算式により算出される。

ここで、ＳＵＭはピークレベルＰａ〜Ｐｄの合計値である。すなわち、ＳＵＭは
ＳＵＭ＝Ｐａ＋Ｐｂ＋Ｐｃ＋Ｐｄ
という計算式により算出される。

なお、各増幅器１７ａ〜１７ｄが出力する増幅信号のピークレベルが得られるタイミングは、互いに異なっており、いずれも対物レンズ３６が合焦位置にあるときの増幅信号レベルであるとは限らない。そのため、対物レンズ３６が真の合焦位置にあると推定される場合における各受光素子の出力信号レベルを用いてゲイン調整を行う第１実施形態の調整方法と比較して、本実施形態によるゲイン調整では、調整の精度が落ちる場合も考えられる。しかしながら、本実施形態によるゲイン調整によっても、ゲイン調整を行わない場合と比較して、対物レンズ３６が合焦位置にあるときのＦＥ信号レベルＬｆｅが０に近づくようにすることができる。さらに、本実施形態では、対物レンズ３６をフォーカス方向に沿って一定範囲で移動させた際に得られるピークレベルを用いてゲイン調整を行うので、第１実施形態による調整方法と比較して、より素早く、簡易な処理でゲイン調整を行うことが可能になっている。すなわち、本実施形態によれば、仮の合焦位置を検出してフォーカスサーボ制御を開始し、さらにその状態でフォーカスバイアス調整処理を実行するという手順を踏むことなく、一度ピークレベルの測定を行えば直ちにゲイン調整を行うことが可能になっている。なお、一般に光ディスク装置は、光ディスク媒体Ｍの種別を判定したり光ディスク媒体Ｍの個体差を補正するために事前に光ディスク媒体Ｍの反射率に関する情報を取得したりする目的で、まず合焦位置を含む範囲で対物レンズ３６を移動させ、信号レベルの測定を行う。そのため、この際にゲイン調整のためのピークレベル測定を合わせて行うこととすれば、本実施形態に係る光ディスク装置は、ゲイン調整そのもののために余分な動作を行うことなく、予め調整されたゲインでフォーカスサーボ制御を開始することができる。

図８Ａ〜図８Ｃは、本実施形態に係る光ディスク装置によるゲイン調整の効果を説明するための図であって、それぞれ図６Ａ〜図６Ｃと同じ条件の下で、本実施形態によるゲイン調整を行った場合の各信号のシミュレーション結果を示している。図８Ｂに示すように、本実施形態におけるゲイン調整が適用された場合には各増幅信号のピークレベルが一致し、対物レンズ３６が合焦位置にあるときのＦＥ信号レベルＬｆｅも略０になる。なお、図７Ａ及び図７Ｃの場合と比較すると、図８Ａ及び図８Ｃに示すように本実施形態によるゲイン調整では対物レンズ３６が合焦位置にあるときのＦＥ信号レベルＬｆｅは若干０から乖離しているものの、図６Ａ及び図６Ｃと比較すると、ゲイン調整を行わない場合よりもＦＥ信号レベルＬｆｅは０に近づいていることが分かる。

なお、本発明の実施の形態は以上説明したものに限られない。例えば以上の説明においては受光素子はそれぞれ矩形の検出領域を持ちマトリクス状に配置されるものとしたが、このようなものに限らず、反射光のスポットＳを十字状の境界線によって４つに分割するように配列され、非点収差法により合焦位置を検出するためのフォーカスエラー信号を生成するものであれば、どのようなものであってもよい。

１光ディスク装置、１１媒体支持部、１２スピンドルモータ、１３光学ピックアップ、１５送りモータ、１６駆動回路、１７信号出力回路、１８サーボ信号処理部、１９記録信号処理部、２０制御部、３１発光素子、３２偏光ビームスプリッタ、３３コリメータレンズ、３４コリメータレンズ駆動部、３５立ち上げミラー、３６対物レンズ、３７フォトディテクタ、３８対物レンズ駆動部。

Claims

光ディスク媒体に記録された情報を読み取る光ディスク装置であって、
前記光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、
互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、
それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、
前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ制御手段と、
前記フォーカスサーボ制御実行中に、所定の評価値に基づいてフォーカスバイアスの値を調整することにより、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整手段と、
前記フォーカスバイアスの値が調整され前記位置調整手段が前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整手段と、を含み、
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後に、前記フォーカスバイアスの値を０にする、
ことを特徴とする光ディスク装置。
請求項１に記載の光ディスク装置において、
前記ゲイン調整手段は、前記位置調整手段により前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなり、かつ、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号の総和が調整前後で変わらないように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整する
ことを特徴とする光ディスク装置。
請求項１又は２に記載の光ディスク装置において、
前記位置調整手段は、前記対物レンズの位置を変化させて、互いに異なる複数の位置のそれぞれにおける前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度を示す評価値を取得し、当該取得した複数の評価値に応じて決まる位置に前記対物レンズを移動させる
ことを特徴とする光ディスク装置。
請求項３に記載の光ディスク装置において、
前記評価値はジッター値である
ことを特徴とする光ディスク装置。
情報が記録された光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、
互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、
それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、
を備える光ディスク装置の制御方法であって、
前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ制御ステップと、
前記フォーカスサーボ制御実行中に、所定の評価値に基づいてフォーカスバイアスの値を調整することにより、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整ステップと、
前記位置調整ステップで前記フォーカスバイアスの値が調整され前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整ステップと、
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後に、前記フォーカスバイアスの値を０にするステップと、
を含むことを特徴とする光ディスク装置の制御方法。
情報が記録された光ディスク媒体に光を集光する対物レンズと、
互いに並んで配列され、前記光ディスク媒体からの反射光を受けて、当該反射光の光量に応じた出力信号を出力する複数の受光素子と、
それぞれ、前記複数の受光素子のうちの対応する受光素子が出力する出力信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のそれぞれが出力する増幅信号に基づいて、前記光ディスク媒体の信号面に対する前記対物レンズの焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号を出力する信号出力回路と、
を備える光ディスク装置を制御するプログラムであって、
前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記対物レンズの前記信号面からの距離を一定に保つよう前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ制御手段、
前記フォーカスサーボ制御実行中に、所定の評価値に基づいてフォーカスバイアスの値を調整することにより、前記光ディスク媒体からの情報の読み取り精度が高くなる位置に前記対物レンズを移動させる位置調整手段、及び、
前記フォーカスバイアスの値が調整され前記位置調整手段が前記対物レンズを移動させた後における、前記複数の増幅器それぞれが出力する増幅信号のレベルが互いに近くなるように、前記複数の増幅器それぞれのゲインを調整するゲイン調整手段、
としてコンピュータを機能させ、
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整後に、前記フォーカスバイアスの値を０にする、ことを特徴とするプログラム。
請求項６に記載のプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体。