JP5453976B2

JP5453976B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP5453976B2
Application number: JP2009170044A
Authority: JP
Inventors: 信之浅井; 伸嘉小林; 裕治源代; 和正西本; 政明石原; 聡加藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: US20110019512A1; US8451698B2; JP2011028788A

Description

本発明は、光ディスク装置、特に、再生動作を中断せず継続したままで、再生信号（以下、ＲＦ信号という）の振幅と相関する制御値を用いてフォーカスバイアス調整を行う光ディスク装置に関する。以下、光ディスク装置を光ディスクドライブと称し、また、再生動作を中断せず継続したまま行うことをランニングと称する。

一般に、光ディスクドライブにおいては、連続動作時の温度上昇等の環境変化により、フォーカスバイアス等の動作中心にずれを生じ、その結果として再生マージンを狭めてしまうため、当該調整をランニングで実施できることが望ましい。
しかし現状の光ディスクドライブでは、当該調整を行う場合、必ず再生動作の中断を伴い、結果として、光ディスクドライブの平均転送レートを低下させてしまうという問題がある。

光ディスクドライブにおいては、少なくとも再生信号処理装置を有し、当該再生信号処理装置においては、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）振幅を一定化するためのＡＧＣ（自動利得制御）回路を有している。
現状の光ディスクドライブでは、ＲＦ振幅の最大化を指標としてフォーカスバイアス調整を行うためのＲＦ振幅検出回路を有し、制御用ＭＣＵ（マイクロプロセッサ・コントロール・ユニット）が、その出力を取得できる様に構成されている。なお、ここで、ＲＦ振幅とは、上記ＲＦ信号の振幅を示す。

光ディスクドライブのフォーカスバイアス調整（焦点微調整）の一方式としてＲＦ振幅を測定する方式が行われ、このフォーカスバイアス調整をＲＦ振幅で行うことは、一般に知られている。
従来、そのＲＦ振幅を測定するためには、ＲＦ振幅の絶対値を計測していたため、自動振幅調整機能(ＡＧＣ)をＯＦＦ（オフ）する必要があった。そのため、従来は、フォーカスバイアス調整を行うためには、ＡＧＣをオフして、再生動作を中断する必要があった。
最適フォーカスバイアス値は、ドライブ内の温度上昇、その他の環境の変動によって、変化するものである。従来技術においては、フォーカスバイアス調整を行う際には、再生動作を中断する必要があり、その再生中断がドライブ読み出し性能（読み出し速度など）の低下につながる可能性があった。

特許文献１（特開２００１−８４６０８号公報）には、オフラインでの調整法が述べられている。本発明は再生動作を中断せずに類似の調整を可能とする構成が開示してある。
また、特許文献２（特開平０５−１５１５８９号公報）には、ＲＦ振幅でフォーカス調整をする構成が開示してある。

特開２００１−８４６０８号公報特開平５−１５１５８９号公報

しかし、上記の調整に用いることができる、フォーカスバイアスに連動して変化するＲＦ振幅の絶対値を取得するためには、必然的にＡＧＣ回路の動作を停止させる必要があり、その結果として、必ず、再生動作の中断を伴っていた。

ところで、ＡＧＣ回路はＶＣＡ（可変利得制御回路）を含み、ＲＦ振幅を所定の値に収束させる負帰還制御型として構成されるので、当該ＶＣＡの制御信号は、ＲＦ振幅値（またはＲＦ振幅のｄＢ変換値）に反比例する。
故に、上記のＶＣＡの制御信号を取得することにより、ＡＧＣ回路を作動させたまま、リアルタイムにＲＦ振幅レベルの変化を検出することができる。本発明は、この点に着目したものである。

本発明の光ディスク装置は、光ピックアップユニットと、該光ピックアップユニットから出力されるＲＦ信号に基づいて、光ディスクに記録された情報を復号化して該情報を再生する信号再生部と、を備え、上記信号再生部は、上記ＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路と、上記利得制御増幅回路の利得を制御するＡＧＣ制御信号を生成するＡＧＣ回路と、を有し、上記ＡＧＣ制御信号から、該ＡＧＣ制御信号の値に対応した制御値を生成し、生成した制御値が極値をとるように上記光ピックアップユニットのフォーカスバイアス値を変化させる調整を、光ディスクの再生動作を継続した状態で行う。

本発明の他の光ディスク装置は、光ピックアップユニットと、該光ピックアップユニットから出力されるＲＦ信号に基づいて、光ディスクに記録された情報を復号化して該情報を再生する信号再生部と、を備え、上記信号再生部は、上記ＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路と、上記利得制御増幅回路の利得を制御するＡＧＣ制御信号を生成するＡＧＣ回路と、上記ＡＧＣ制御信号の値に対応した制御値を生成し、制御値とフォーカスバイアス値との関係を有する特性曲線から、上記生成した制御値に対応したフォーカスバイアス値を求め、該フォーカスバイアス値を可変して、上記特性曲線の制御値が極値をとるように、上記光ピックアップユニットの駆動部へ出力する信号を制御する信号処理部と、を有し、上記信号処理部から出力される信号に基づいて、上記光ピックアップユニットのフォーカスバイアスの調整動作を光ディスクの再生動作を継続した状態で行う。

本発明において、光ピックアップから導出されたＲＦ信号を目標ＲＦ値と比較して、この比較して得られた差分信号からＡＧＣ制御振幅を求め、このＡＧＣ制御振幅により上記ＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路を制御し、制御されたＲＦ信号が復調回路へ導出される。この利得制御増幅回路を制御するＡＧＣ制御値から、光ピックアップを制御するフォーカスバイアス値を求め、フォーカスバイアスを調整する。

本発明によれば、再生中にフォーカスバイアス調整が可能であり、リーダビリティーの向上が期待できる。また、ハードウェア的には僅かな追加だけで実現可能である。
ＡＧＣ制御値による調整は、相対値による調整で、極値を探索するものであり、このＡＧＣ制御値のデバイスによるばらつきは、問題にならない。そのため、デバイスのばらつきによらず、正確な調整ができる。

図１は、本発明の実施形態である光ディスク記録再生装置のブロック構成図である。図２は、ＶＣＡ制御のブロック構成図である。図３は、フォーカス調整におけるディスクと対物レンズの関係を示す模式図である。図４は、フォーカスサーボシステムを示すブロック構成図である。図５は、フォーカスバイアス調整システムを示すブロック図である。図６は、フォーカスバイアス値と振幅制御信号の値との関係を示すバスタブカーブである。図７は、制御動作を説明するための、フローチャートである。

発明を実施するための形態について、以下の順序で説明する。
１．光ディスク記録再生装置の全体構成と動作説明
２．フォーカスエラー制御系のブロック構成と各ブロック動作説明
３．フォーカスサーボ系の動作説明

＜１．光ディスク記録再生装置の全体構成と動作説明＞
以後、光ディスク記録再生装置について説明するが、再生装置のみを有する光ディスク再生装置にも適用することができる。

図１に、光ディスク記録再生装置１０のブロック構成を示す。光ディスク記録再生装置１０は、モータドライバ１５、フォーカス＆トラッキング用のドライバ１６、モータ駆動制御部２０、光ピックアップユニット（ＯＰＵ）３０、信号処理部４０、メモリ７０などで構成される。

モータ駆動制御部２０は、光ディスク１１の回転制御を行うスピンドルモータ２１と光ピックアップユニット３０の位置制御を行なうスレッドモータ２２で構成される。

光ピックアップユニット３０は、対物レンズ（Ｌｅｎｓ）３１、ＰＤ（フォトディテクタ）ＩＣ３２、フォーカス＆トラッキングアクチュエータ３３で構成される。上述したＰＤＩＣ３２は、不図示のフォトダイオードや演算増幅器などで構成される。
光ピックアップユニット３０の出力はフレキシブルケーブル等や結合コンデンサ１７，１８を介して信号処理部４０の入力に接続される。
光ディスク１１からの反射光から電気信号を得るＰＤＩＣ３２は、例えば４分割型のフォトダイオードが用いられ、このフォトダイオードの４つの出力信号である信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを出力する。また、このＰＤＩＣ３２は、加算信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋ＤをＲＦ信号として出力する。

信号処理部４０の信号処理系において、ＲＦ信号処理系は、ＲＦＡＣ系信号処理回路４１、ＶＣＡ４２、ＲＦＡＤＣ４３で構成される。ディジタル化された信号を復調するディジタル信号系は、ディジタル信号処理回路４４、ＡＧＣ制御（回路）４５、ＤＡＣ４６、ＥＣＣデコーダ６３、ＰＣ／ＩＦ（コンピュータインターフェース）回路６４、レジスタ６５、ＭＰＵ６６で構成される。

信号処理部４０のサーボ制御系は、ウォブルＧＣＡ５７、ウォブルＡＧＣ回路５８、ウォブルＡＤＣ５９、サーボＧＣＡ５１、サーボＡＤＣ５２、フォーカス・トラッキング検出回路５３、サーボＤＳＰ５４、ＤＡＣ５５、制御回路６１、ＤＡＣ６２で構成される。

また、この光ディスク記録再生装置１０は、信号処理部４０以外にＥＣＣデコーダ６３、レジスタ６５、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）６６に接続されるメモリ７０が構成される。
さらに、モータ駆動制御部２０を制御するモータドライバ１５、光ピックアップユニット３０を制御するドライバ１６が構成される。

この光ディスク記録再生装置１０では主に再生装置に関するブロックを図示したが、この他、書き込み動作を行うための不図示のエンコード回路、変調回路、ＥＣＣエンコーダ回路、ＡＰＣ回路等が構成される。

光ディスク１１には、絶対時間情報に基づいて蛇行された溝（グルーブ）が形成されており、その溝に沿ってアドレス等の情報で変調されたウォブル信号が記録され、また、記録された情報が読み出される。光ディスク１１は、トラッキングやフォーカスが調整されながらスピンドルモータ２１で、上記のウォブル信号に同期して線速度一定（ＣＬＶ）または角速度一定（ＣＡＶ）で回転される。

光ディスク１１に情報を記録し、または情報を再生するために、光ディスク１１と対向して光ピックアップユニット３０が備えられており、その中に不図示のレーザダイオードとＰＤＩＣ３２が配置されている。情報の記録中には、レーザダイオードから出力された光が対物レンズ３１を介して光ディスク１１に照射され、情報が書き込まれる。
情報の再生時には、光ディスク１１に記録された情報が反射光として対物レンズ３１を介してＰＤＩＣ３２に入力される。このＰＤＩＣ３２において、４分割のフォトダイオードにより４つの信号Ａ〜Ｄが生成され、それらの信号Ａ〜Ｄ、並びにそれらを加算したＲＦ信号が出力される。

ＲＦ信号が復号されて、映像（画像）・音声信号などの情報が再生され、また、上述の信号Ａ〜Ｄを用いてウォブル信号、フォーカス信号およびトラッキング信号などの制御信号が生成される。情報の記録時においても、信号Ａ〜Ｄに基づいてウォブル信号、フォーカス信号、トラッキング信号などが生成される。

また、ＰＤＩＣ３２から出力されたＲＦ信号は、ＲＦＡＣ系信号処理回路４１に供給され、２値化処理された後にＶＣＡ４２で信号レベルが一定にされ、次段のＲＦＡＤＣ４３に供給され、ここでアナログＲＦ信号がディジタル信号に変換される。ＲＦＡＤＣ４３でＲＦＡＣ信号がＡ／Ｄ変換されてディジタル信号処理回路４４に出力される。

ディジタル信号処理回路４４でＰＲＭＬ処理、１―７ＰＰ復調、８−１６復調、ＥＦＭなどの復調が行われ、ＥＣＣデコーダ６３で誤り訂正が行われる。ＰＲＭＬは、ＰａｒｔｉａｌＲｅｓｐｏｎｓｅＭａｘｉｍｕｍｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄを示し、１−７ＰＰのＰＰは、Ｐａｒｉｔｙｐｅｒｓｅｒｖｅ／ＰｒｏｈｉｂｉｔＲＭＴＲを示し、ＥＦＭは、ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎを示す。
ＥＣＣデコーダ６３で誤り訂正されたディジタルデータは、ＰＣ／ＩＦ回路６４から不図示のホストＰＣ等に送られ、該ホストＰＣ等においてＭＰＥＧ２、ＡＣ−３等に関する復号処理が行われる。

ＰＤＩＣ３２から出力された信号Ａ〜Ｄはアナログ信号からそれぞれ２値化信号が生成され、２値化信号を論理演算してＳ／Ｈ用のサンプリングパルスを生成する。ウォブルＧＣＡ５７で信号Ａ〜Ｄに基づき生成された原ウォブル信号の振幅レベルを制御して正確なウォブル信号とし、ウォブルＡＧＣ回路５８でＡＧＣ処理などが行なわれる。
利得制御されたウォブル信号は、ウォブルＡＤＣ５９でディジタル信号に変換されてディジタル信号処理回路４４に出力され、復調および復号された後、アドレスを求めるためのデコード処理が行われる。

また、ディジタル信号処理回路４４で復調処理されたディジタルＲＦ信号は、ＡＧＣ制御回路４５で制御信号が生成された後、ＤＡＣ４６に出力し、ＤＡＣ４６でアナログ信号（電圧）に変換されて、ＶＣＡ４２に制御信号が供給される。その結果、ＶＣＡ４２において、入力されたＲＦ信号の振幅レベルが制御される。
すなわち、ＲＦ信号は、ＶＣＡ４２、ＲＦＡＤＣ４３、ＡＧＣ制御回路４５、ＤＡＣ４６の負帰還のＡＧＣループで構成された回路により制御される。

一方、ＰＤＩＣ３２から出力された信号Ａ〜Ｄに基づいて生成されたサーボ信号は、サーボＧＣＡ５１から振幅が制御された出力信号が導出される。サーボＧＣＡ５１で振幅が制御されたサーボ信号は、サーボＡＤＣでディジタル信号に変換される。この変換されたサーボ信号はフォーカス・トラッキング検出回路５３で光ピックアップユニット３０を制御するフォーカス、トラッキング信号等が検出され、サーボＤＳＰ５４に出力される。

この検出されたフォーカス、トラッキング信号などと、ディジタル信号処理回路４４の一部を構成するＡＧＣ制御回路４５で生成されたＡＧＣ制御信号とがサーボＤＳＰ５４に供給され、このＡＧＣ制御信号に応じてフォーカス、トラッキング信号が制御される。
サーボＤＳＰ５４から出力されたフォーカス、トラッキング信号は、ＤＡＣ５５に供給され、ディジタル信号からアナログ信号に変換されドライバ１６に出力される。

ドライバ１６は、ＤＡＣ５５から供給された制御信号に応じて、フォーカス＆トラッキングアクチュエータ３３を制御し、フォーカスやトラッキングの制御が行われる。このフォーカスやトラッキングの制御については、後で詳細に説明する。

一方、モータ駆動制御部２０を制御するために、ディジタル信号処理回路４４からスレッドモータ２２を制御するための制御信号が制御回路６１に供給され、制御信号が生成される。この制御信号がＤＡＣ６２に供給され、ディジタル信号からアナログ信号に変換されてモータドライバ１５に供給される。
モータドライバ１５から出力される制御信号は、モータ駆動制御部２０に出力される。その結果、スピンドルモータ２１とスレッドモータ２２が制御され、光ディスク１１の線速度または回転角速度が一定になるように調整される。

次に、光ディスク記録再生装置１０の書き込み動作について説明する。
オーディオ信号やビデオ信号は、不図示のホストＰＣ等において、例えばＡＣ−３やＭＰＥＧ２などの情報圧縮されたディジタル信号にエンコードされ、パケット化された後に暗号化などが行われ、ディジタルデータとしてＰＣ／ＩＦ回路６４に供給される。
ＰＣ／ＩＦ回路６４から入力された上記のディジタルデータは、ＥＣＣエンコーダでＥＣＣが付加された後、光ディスクの所定の物理フォーマット、例えばＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなどのフォーマットにエンコードされた後に１−７ＰＰ等の符号化が行われる。
符号化されたディジタル信号は、レーザダイオードの変調を行うライトストラテジ回路でマルチパルス変調方式などにより記録補償された変調が行われ、ＬＤドライバを介してレーザダイオードに供給される。そして、レーザダイオードに供給された変調パルスのオン／オフに応じたレーザ光が対物レンズ３１を介して光ディスク１１に照射されて情報が記録される。

また、不図示のモニタ回路で、光ディスク１１から反射された反射光を検出して、検出した値をＡＰＣ回路に出力する。ＡＰＣ回路は、この検出した値に基づいてレーザダイオードの書き込み時のパワーが所定値になる制御信号を求め、ＬＤドライバに出力する。その結果、ＬＤドライバでライトストラテジから出力された変調パルスが制御され、レーザダイオードの書き込みパワーが最適化される。

＜２．ＶＣＡ制御ブロック構成とその動作説明＞
［ＶＣＡ制御ブロック構成］
次に、図２に本発明の実施形態であるＶＣＡ制御ブロック構成の具体構成を示す。
図２に示すＶＣＡ制御ブロック１００は、通常のＡＧＣ動作を行うためのフィードバック回路であるとともに、フォーカスバイアス用のＲＦ信号を導出するための回路でもある。
なお、図２のＶＣＡ制御ブロック１００は、図１に示したＲＦＡＣ系信号処理回路４１の後段に、ＶＣＡ４２、ＲＦＡＤＣ４３、ＡＧＣ制御回路４５、ＤＡＣ４６で構成されるフィードバックループに対応する。

ＶＣＡ制御ブロック１００の具体構成は、ＶＣＡ４２、ＲＦＡＤＣ４３、ＰｒｅＥＱ１０２、ＰＨ（回路）１１１、ＢＨ（回路）１１２、減算器１１３，１１４、ＬＰＦ１１６、ＶＣＡＣｔｒｌ１１７、ＤＡＣ４６で構成される。さらに、フォーカスバイアス調整のためのＲＦ信号の導出部として、ＤＳＰ（ディジタル信号演算装置）１２０が構成される。ＰｒｅＥＱ１０２は、ディジタルフィルタ、ＰＨ回路１１１はピークホールド回路、ＢＨ回路１１２はボトムホールド回路、ＬＰＦ１１６はローパスフィルタを示す。なお、図２において、図１と同じ回路ブロックは同一の符号を付与する。

ＶＣＡ４２、ＲＦＡＤＣ４３は、図１で説明したのでここでは省略する。ＢＤの場合、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）より記録密度が高いので、ＰｒｅＥＱ１０２で周波数特性を調整する。

ＰＨ回路１１１は、ＰｒｅＥＱ１０２から出力されたディジタル化されたＲＦ信号を所定期間測定し、その期間におけるピーク（最大）値を検出してホールドする。
一方、ＢＨ回路１１２は、ＰｒｅＥＱ１０２から出力されたディジタル化されたＲＦ信号を所定期間測定し、その期間におけるボトム（最小）値を検出してホールドする。

減算器１１３は、ＰＨ回路１１１から供給されたピーク値とＢＨ回路１１２から供給されたボトム値を演算処理して両者の差を出力する。この差信号は、ＲＦ信号の振幅の最大値に相当する。
減算器１１４は、減算器１１３から出力されたＲＦ信号の最大振幅（ピーク−ボトム値に対応）と目標ＲＦ振幅（１１５）が供給され、目標ＲＦ振幅値（１１５）からの差が出力される。この差（信号）をＬＰＦ１１６で低域周波数帯域を通過させて、高域の信号やノイズ等を除去する。

ＶＣＡＣｔｒｌ１１７で、ＶＣＡ４２を制御するためのＶＣＡＣｔｒｌ信号を生成する。そして、このＶＣＡＣｔｒｌ１１７から出力された振幅制御信号ＧＡＩＮＵをＤＡＣ４６でディジタル信号からアナログ信号（電圧）に変換する。
この、アナログに変換された信号が制御信号として、ＶＣＡ４２の制御端子に供給され、利得を制御することによりＶＣＡ４２に入力されたアナログＲＦ信号の振幅を制御する。

また、フォーカス調整信号として、ＶＣＡＣｔｒｌ１１７の出力信号の一部をＤＳＰ１２０に導出する。これにより、ＲＦ信号のＡＧＣ動作中にこれと平行してフォーカス調整の振幅制御信号ＧＡＩＮＳが得られる。振幅制御信号ＧＡＩＮＳの導出方法については、後で詳細に説明する。

ＤＳＰ１２０は、具体的には、ハードウェアで構成してもよく、あるいは、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット；マイクロコンピュータ）を用いて、制御プログラムに従って所定の動作を行うようにしてもよく、さらに、両者を用いて実現してもよい。

［ＶＣＡ制御ブロックの動作説明］
次に、図２に示したＶＣＡ制御ブロックの動作について説明する。
アナログ信号である入力ＲＦ信号を振幅制御信号(ＧＡＩＮＵ)の指示に従いＶＣＡ４２で増幅し、増幅したＲＦ信号をＲＦＡＤＣ４３でアナログ信号から所定ビット精度のディジタル信号に変換する。変換されたディジタルのＲＦ信号は、ＰｒｅＥＱ（波形等化器）１０２で周波数特性を調整する。
ＰｒｅＥＱ１０２から出力されたＲＦ信号をＰＨ回路１１１、ＢＨ回路１１２に供給して、ＰＨ、ＢＨ値を求め、これらの値を減算器１１３に供給してＲＦ信号の最大振幅値を求めて入力ＲＦ信号の振幅情報とする。減算器１１４で、この最大振幅値と目標ＲＦ振幅との差分を生成し、差分の情報をＬＰＦ１１６に供給し高周波やノイズを除去する。ＬＰＦ１１６から導出された出力信号がＶＣＡＣｔｒｌ１１７に供給され、振幅制御信号(ＧＡＩＮＵ)を生成する。
振幅制御信号(ＧＡＩＮＵ)は、ＤＡＣ４６とＤＳＰ１２０に供給され、ＤＡＣ４６でアナログ信号に変換された制御電圧によりＶＣＡ４２の利得を制御する。

このように、ＶＣＡＣｔｒｌ１１７から出力された振幅制御信号（ＧＡＩＮＵ）は、振幅自動調整機能(ＡＧＣ)の制御信号である。また、振幅制御信号（ＧＡＩＮＵ）はＶＣＡＣｔｒｌ１１７からＤＳＰ１２０に供給され、演算処理されて振幅制御信号ＧＡＩＮＳが導出される。この振幅制御信号ＧＡＩＮＳは、振幅制御信号ＧＡＩＮＵと同じものを観測用として取り出した信号である。各振幅制御信号ＧＡＩＮＵ、ＧＡＩＮＳは、入力ＲＦ信号が小さい場合は大きくなり、入力ＲＦ信号が大きい場合は小さくなる。
従って、この振幅制御信号ＧＡＩＮＳにより、再生中にＡＧＣを動作させながら、入力ＲＦ信号振幅、入力ＲＦ信号情報を得ることができる。

また、上述したＤＳＰ１２０は、ＡＧＣフィードバック系で生成された振幅制御信号（ＧＡＩＮＵ）を用いて、フォーカス調整の振幅制御信号ＧＡＩＮＳを生成する。これに関して、後で詳細に説明する。

図３に、ディスクと対物レンズの関係を模式的に図示する。
フォーカスバイアス調整は、光ディスク１１に対する対物レンズ３１の焦点方向の位置を微調整するものである。
微調整は、フォーカスサーボループの定常偏差（各デバイスのオフセット含む）を補正するためのものであり、この定常偏差は、温度などの外的要因で変化するものである。
上記外的要因にかかわらず光ディスク１１と対物レンズ３１の距離“ｈ”すなわち、焦点距離が一致するように、対物レンズ３１の位置を光ディスク１１の回転に追従させながら垂直方向（移動方向）に移動させる。

［フォーカスサーボシステムの構成］
次に、図４にフォーカスサーボシステムの構成例を示す。
フォーカスサーボシステム２００は、ＯＰＵ（光学ピックアップユニット）受光部２０１、プリアンプ２０２、ＦＥ（フォーカスエラー）演算部２０３、サーボフィルタ２０５、サーボアンプ２０６、ＯＰＵ駆動部２０７とＦＥＢｉａｓ２１０で構成される。

ＯＰＵ受光部２０１、プリアンプ２０２は、光ピックアップユニット（ＯＰＵ）３０に構成される。この光ピックアップユニット３０は、図１で説明したように、対物レンズ（Ｌｅｎｓ）３１、ＰＤＩＣ（光検出ＩＣ）３２、フォーカス＆トラッキングアクチュエータ３３で構成される。
このＯＰＵ受光部２０１、プリアンプ２０２は、例えば、ＰＤＩＣ３２に対応し、不図示のフォトダイオードや複数の演算増幅器などで構成される。

ＦＥ演算部２０３は、図１のフォーカス・トラッキング検出回路５３に対応し、４分割型のフォトダイオード（ＰＤ）から出力された４つの信号、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いてフォーカスエラーを算出する。
例えば、４つの分割されたフォトダイオードの対向する信号出力、Ａ＋ＣとＢ＋Ｄの差を演算してフォーカスエラーを導出する。

加算器２０４は、ＦＥ演算部２０３から出力された信号（フォーカスエラー信号）とＦＥＢｉａｓ（部）２１０から出力された信号（データ）の和を演算し、フォーカス制御信号を生成する。
サーボフィルタ２０５は、周波数ループ帯域制限や位相補償を行いディスクの面方向のぶれなどに追従できる周波数特性に設定され、一般にＬＰＦ特性で構成される。
サーボアンプ２０６は、フォーカス制御信号を増幅する。
ＯＰＵ駆動部２０７は、サーボアンプ２０６で増幅されたフォーカス制御信号を、ＯＰＵを駆動できるレベルまでさらに増幅する。
なお、ＦＥＢｉａｓ２１０から出力されるフォーカスバイアス値は、上記ＤＳＰ１２０から出力される制御信号に対応し、後述のバスタブカーブ（特性曲線）からＧＡＩＮＳとフォーカスバイアス値の関係から極値として求められるフォーカスバイアス値である。

［フォーカスサーボシステムの動作］
次に、フォーカスサーボシステムの動作について説明する。
ＯＰＵ受光部２０１で受光したフォトダイオードから信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが導出され、プリアンプ２０２で増幅する。増幅された信号Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはＦＥ演算部２０３に入力され、そこで信号（Ａ＋Ｃ）−信号（Ｂ＋Ｄ）の演算が行われ、この差信号がＦＥ（フォーカスエラー）信号として導出される。

ＦＥ演算部２０３から出力されたＦＥ信号は、加算器２０４でＦＥＢｉａｓ２１０から出力されたデータとの和が導出され、サーボフィルタ２０５、サーボアンプ２０６、ＯＰＵ駆動部２０７を介してＯＰＵ３０を駆動する。

目標値からずれた電圧でＯＰＵ３０が駆動されて、対物レンズ３１が垂直方向に移動し、この移動したとき光ディスク１１で反射されたレーザ光が上記ＯＰＵ受光部２０１に照射され、それに伴いフォトダイオードの出力信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのレベルが変化する。以下、同様な動作を繰り返し、加算器２０４に供給されるＦＥＢｉａｓ２１０が目標値になるように、すなわち、ＲＦ振幅が最大になるまで行われる。

このように、フォーカスバイアス動作（調整）は、フォーカスサーボループに、オフセット値であるフォーカスバイアス値（図４のＦＥＢｉａｓ）を注入することで実現する。このフォーカスバイアス値（ＦＥＢｉａｓ）は、システムとして、何らかの方法を用いて、最適な値を抽出して、決定する。なお、このＦＥＢｉａｓについては、後で詳細に説明する。

［フォーカスバイアス調整システムの構成］
次に、フォーカスバイアス調整システムについて説明する。
図５にフォーカスバイアス調整システム３００の構成例を示す。
フォーカスバイアス調整システム３００は、フォーカス駆動回路３３Ａ、ＧＡＩＮＳ生成部３１１、最適フォーカスバイアス値生成部３１２、フォーカスエラー生成部３１３、加算器３１４、フォーカス制御信号生成部３１５で構成される。
この構成において、たとえば、ＧＡＩＮＳ生成部３１１、最適フォーカスバイアス値生成部３１２、フォーカスエラー生成部３１３、加算器３１４、フォーカス制御信号生成部３１５はＤＳＰ（３１０）で構成することができる。また、これ以外に、ＤＳＰ１２０で機能する一部をハードウェアで構成し、残りをＣＰＵ（マイクロコンピュータ）などで構成することもできる。

ＧＡＩＮＳ生成部３１１は、入力ＲＦ信号をＡＧＣ制御するために設けられたＡＧＣフィードバックループで得られる振幅制御値と図６に示すバスタブカーブ（特性曲線とも称する）を用いて、フォーカスバイアス値に対応する振幅制御信号ＧＡＩＮＳを生成する。
最適フォーカスバイアス値生成部３１２は、たとえば、ＧＡＩＮＳ１に対応するフォーカスバイアス値を任意の値α（アルファ）だけ変化させて、バスタブカーブ上でこの変化に対応するＧＡＩＮＳ２を求める。このような動作を繰り返すことにより、新たに設定されたＧＡＩＮＳ点におけるバスタブカーブの傾きやαの変化率から、極値（または最低値あるいは最大値）を示す最適なフォーカスバイアス値を求める。

フォーカスエラー生成部３１３は、図４におけるＦＥ演算部２０３に対応し、ＯＰＵ受光部２０１により得られた信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを演算して得られたフォーカスエラー（ＦＥ）信号を生成する。
加算器３１４は、最適フォーカスバイアス値生成部３１２から供給されたフォーカスバイアス値とフォーカスエラー生成部３１３から供給されたフォーカスエラー信号の加算処理を行う。これにより、フォーカス制御信号が生成される。
フォーカス制御信号生成部３１５は、加算器３１４で得られたフォーカスバイアス値とフォーカスエラー信号の差を用いて、フォーカス制御信号を生成する。
フォーカス駆動回路３３Ａは、フォーカス制御信号を対物レンズ３１を含むＯＰＵ３０を駆動できる信号レベルまで増幅し、この増幅した制御信号により対物レンズ３１を光ディスク１１に回転面に対して垂直方向に移動させ、焦点を合わせる。

［フォーカスバイアス調整システムの動作］
次に、記録再生装置の再生中のフォーカスバイアス調整方法（動作）について説明する。
ＧＡＩＮＳ生成部３１１で、図６に示すバスタブカーブを用いて入力ＲＦ信号をＡＧＣ制御するＡＧＣフィードバックループで得られる振幅制御値から、フォーカスバイアス値に対応する振幅制御信号ＧＡＩＮＳを生成する。最適フォーカスバイアス値生成部３１２により、ＧＡＩＮＳ１に対応するフォーカスバイアス値を摂動値α（アルファ）だけ変化させて、バスタブカーブ上でこの変化に対応するＧＡＩＮＳ２を求める。このような動作を繰り返すことにより、新たに設定されたＧＡＩＮＳ点におけるバスタブカーブの傾きや上述したαの変化率から、極値を求め最適なフォーカスバイアス値とする。

フォーカスエラー生成部３１３で、ＯＰＵ受光部２０１により得られた信号Ａ〜Ｄからフォーカスエラー信号を生成し、最適フォーカスバイアス値生成部３１２から供給された上記フォーカスバイアス値とフォーカスエラー信号の加算処理を行う。これにより、フォーカス制御信号が生成され、サーボフィルタ、サーボアンプ３１５で、このフォーカス制御信号用いて最終的なフォーカス制御信号を生成する。フォーカス駆動回路３３Ａは、このフォーカス制御信号を増幅した制御信号により対物レンズ３１を光ディスク１１に回転面に対して垂直方向に移動させ、焦点を合わせる。

このように、本発明においては、ＡＧＣフィードバックループから導出されたＲＦ信号を制御する振幅制御信号を用いてＦＥの調整を行っている。その結果、最適フォーカスバイアス値としては、入力ＲＦ信号が最大になる、すなわち振幅制御信号（値）ＧＡＩＮＳが最小になるフォーカスバイアス値となる。

次に、具体的なフォーカスバイアス調整方法について図６，７を用いて示す。
図６はバスタブカーブを示し、横軸をフォーカスバイアス値とし、縦軸を振幅制御信号（値）ＧＡＩＮＳとすると、フォーカスバイアス値の変動に対して、通常バスタブカーブを描く。このバスタブカーブは、たとえば、下に凸の曲線を有し、曲線の最小値が最適なフォーカスバイアス値となる。このバスタブカーブは引用文献１に開示されたようにＲＯＭ等に記憶したものを用いることができるが、ＤＳＰ１２０で逐次バスタブカーブの一部を求めて使用することもできる。

図７に制御動作を説明するためのフローチャートを示す。以下に示す動作は、ＤＳＰ１２０を用いて実現することができるが、これに限定することなく、その一部をハードウェアで実現することができる。
この制御動作において、ＲＦ振幅が最大（ＧＡＩＮＳが最小）になるように、バスタブカーブにおいて振幅制御値ＧＡＩＮＳからフォーカスバイアス値を求める。

ステップＳＴ００において、フォーカスエラーを制御するための制御動作を開始する。

ステップＳＴ０１において、図６に示すバスタブカーブでフォーカスバイアス値１をフォーカスバイアス値と置き換える。

ステップＳＴ０２において、ステップＳＴ０１で得られたフォーカスバイアス値に対応するバスタブカーブのＧＡＩＮＳを読み出し、この値をＧＡＩＮＳ１とする。

ステップＳＴ０３において、バスタブカーブのＧＡＩＮＳ１における傾き（ｓｌｏｐｅ）を求め、その傾きを判別する。たとえば、図６に示す曲線の場合、＋１のとき（Ｙｅｓ）ステップＳＴ０４に遷移し、−１のとき（Ｎｏ）ステップ０５へ遷移する。

ステップＳＴ０４において、フォーカスバイアス値１からバイアスをマイナス方向に摂動値α（アルファ）だけ変化して（フォーカスバイアス値１−α）、その値をフォーカスバイアス値２とする。そして、次のステップＳＴ０６へ遷移する。

一方、ステップＳＴ０５において、フォーカスバイアス値１からバイアスをプラス方向に摂動量α（アルファ）だけ変化して（フォーカスバイアス値１＋α）、その値をフォーカスバイアス値２とする。そして、次のステップＳＴ０６へ遷移する。

ステップＳＴ０６において、このフォーカスバイアス値２に対してバスタブカーブからＧＡＩＮＳを求め、その値をＧＡＩＮＳ２とする。

ステップＳＴ０７において、ＧＡＩＮＳ１とＧＡＩＮＳ２の差の絶対値をしきい値Ａと比較し、その比較結果が、しきい値Ａより大きい場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ１０に遷移し、一方、しきい値Ａより小さい場合、ステップＳＴ８またはステップＳＴ０９に遷移する。

ステップＳＴ０７で求めたＧＡＩＮＳの変化がしきい値Ａより小さい場合、ステップＳＴ０８またはステップＳＴ０９に遷移する。一度でもＧＡＩＮＳの変化がしきい値より小さくなったときに、ステップＳＴ０９に遷移して、調整ルーチンを終了してもよいし、また、ＧＡＩＮＳの変化がしきい値よりも小さい場合、ステップＳＴ０８に遷移することで、常に調整ルーチンを動作させておいてもよい。

ステップＳＴ０９の場合、バスタブカーブの極値又は最小値近傍またはその領域内になるので調整を終了する。

ステップＳＴ０８の場合、フォーカスバイアス値１と傾き（ｓｌｏｐｅ）の値はそのままにして、ステップＳＴ０１に遷移する。

ステップＳＴ１０において、ＧＡＩＮＳ１とＧＡＩＮＳ２を比較して、いずれが大きいか判別する。ＧＡＩＮＳ１がＧＡＩＮＳ２より大きい場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１１に遷移し、ＧＡＩＮＳ１がＧＡＩＮＳ２より小さい場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ１３に遷移する。

ステップＳＴ１１において、フォーカスバイアス値２をフォーカスバイアス値１として設定して、ステップＳＴ１２に遷移する。

ステップＳＴ１２において、ｓｌｏｐｅの値をそのままにして、ステップＳＴ０１に遷移する。

一方、ステップＳＴ１３において、フォーカスバイアス値１をフォーカスバイアス値１として設定して、ステップＳＴ１４に遷移する。

ステップＳＴ１４において、傾き（ｓｌｏｐｅ）の符号を反転して、たとえば＋１を−１にして、ステップＳＴ０１に遷移する。
以下、図７のフローチャートに従い同様な動作を繰り返す。

上述のように、フォーカスバイアス値を、比較的小さな値（摂動値α）で変化させて、そのときのＧＡＩＮＳの値を取得する。ＧＡＩＮＳの変化がある値(図７のしきいＡ値)より小さかった場合は、最適フォーカスバイアス値になったと判断して、調整を終了するが、それ以外の場合、フォーカスバイアス値、Ｓｌｏｐｅ値を更新することなしに、調整を継続する。また、ＧＡＩＮＳの変化がしきい値Ａより大きい場合、フォーカスバイアス値として、ＧＡＩＮＳが小さくなるような値に更新して、フローチャートに従い調整を継続する。

上記フローチャートのステップＳＴ０９になると、フォーカスバイアス値は図６のバスタブカーブにおいて下に凸の曲線の場合、最小値付近の値になる。

摂動値αを大きく設定してフォーカスバイアス値を大きく変化させると、バスタブカーブの特性によってはＧＡＩＮＳが大きく変化し、これに伴い再生状態が大きく変化するため、再生中は、フォーカスバイアス値を大きく変更することはできない。したがって、図６，７中の摂動値αの値は、再生状態に影響を及ぼさない範囲で決める必要がある。
また、ＧＡＩＮＳの取得方法として、必要があれば、何回か取得して平均化するなどの処理を行う。これにより、ＧＡＩＮＳの取得値にばらつきが生じても、平均化することにより微小な変動が除外されるので、安定化した動作が可能となる。

このようにして得られたフォーカスバイアス値は、上述した図４のＦＥＢｉａｓ２１０の記号−ａに対応し、また、図５の最適フォーカスバイアス値生成部３１２から出力されるフォーカスバイアス値にも対応する。

さらに、再生中にフォーカスバイアス調整を行う方法として、常時行う方法や、しきい値を設けて、ある値以上になった場合に調整を行う方法がある。後者の場合、バスタブカーブ上のＧＡＩＮＳにしきい値を設け、しきい値以上になったときにＤＳＰでバスタブカーブのＧＡＩＮＳを読出し、バイアス調整の動作を開始する。

したがって、本発明は、再生中のフォーカスバイアス調整が可能であり、リーダビリティー（再生性能）を向上することができる。また、フォーカスエラー調整ブロックを主にＤＳＰで構成することができ、ハードウェア的には僅かな追加だけで実現可能である。
ＡＧＣ制御値による調整は、相対値による調整で、極値を探索するものである。このＡＧＣ制御値のデバイスによるばらつきは、問題にならないので、デバイスのばらつきによらず正確な調整ができる。

本発明の光ディスク再生装置および光ディスク記録再生装置の信号再生部において、受光素子から生成されたＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路は、ＶＣＡ（可変制御増幅回路）４２に対応する。また、利得制御増幅回路の利得を制御するＡＧＣ回路は、ＲＦＡＤＣ４３、ＡＧＣ制御回路４５、ＤＡＣ４６に対応する。
ＡＧＣ回路で生成されたＡＧＣ制御値を用いて上記光ピックアップユニットを制御する光学系路または検出系路の調整を行う制御信号を生成する信号処理部は、サーボＤＳＰ５４、ＤＡＣ５５に対応する。

本発明は、光ディスク再生装置および光ディスク記録再生装置に適用することができ、特に、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ、ＢＤ（ブルーレイディスク）等の記録再生装置、または再生装置に用いることができる。

１０…光ディスク記録再生装置、１１…光ディスク、１５…モータドライバ、１６…ドライバ、１７，１８…結合コンデンサ、２０…モータ駆動制御部、２１…スピンドルモータ、２２…スレッドモータ、３０…光ピックアップユニット、３１…対物レンズ、３２…フォトディテクタ（ＰＤ）ＩＣ、３３…フォーカス＆トラッキングアクチュエータ、４０…信号処理部、４１…ＲＦＡＣ系信号処理回路、４２…ＶＣＡ、４３…ＲＦＡＤＣ、４４…ディジタル信号処理回路、４５…ＡＧＣ制御回路、４６，５５，６２…ＤＡＣ、５１…サーボＧＣＡ、５２…サーボＡＤＣ、５３…フォーカス・トラッキング検出回路、５４…サーボＤＳＰ、６１…制御回路、６３…ＥＣＣデコーダ、６４…ＰＣ／ＩＦ回路、６５…レジスタ、６６…ＭＰＵ、７０…メモリ、１００…ＶＣＡ制御ブロック、１０２…ＰｒｅＥＱ、１１１…ピークホールド回路、１１２…ボトムホールド回路、１１３，１１４…減算器、１１６…ＬＰＦ、１１７…ＶＣＡＣｔｒｌ、１２０…ＤＳＰ、２００…フォーカスサーボシステム、２０１…ＯＰＵ受光部、２０２…プリアンプ、２０３…ＦＥ演算回路、２０４，３１４…加算器、２０５…サーボフィルタ、２０６…サーボアンプ、２０７…ＯＰＵ駆動部、２１０…ＦＥＢｉａｓ、３００…フォーカスバイアス調整システム、３１１…ＧＡＩＮＳ生成部、３１２…最適フォーカスバイアス値生成部、３１３…フォーカスエラー生成部、３１５…サーボフィルタ・サーボアンプ。

Claims

光ピックアップユニットと、
該光ピックアップユニットから出力されるＲＦ信号に基づいて、光ディスクに記録された情報を復号化して該情報を再生する信号再生部と、
を備え、
上記信号再生部は、
上記ＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路と、
上記利得制御増幅回路の利得を制御するＡＧＣ制御信号を生成するＡＧＣ回路と、
を有し、
上記ＡＧＣ制御信号から、該ＡＧＣ制御信号の値に対応した制御値を生成し、生成した制御値が極値をとるように上記光ピックアップユニットのフォーカスバイアス値を変化させる調整を、光ディスクの再生動作を継続した状態で行う、
光ディスク装置。
上記フォーカスバイアス値を調整するための信号を生成する信号処理部を有し、
該信号処理部は、
上記ＡＧＣ制御信号の値に対応した上記制御値を生成し、
制御値とフォーカスバイアス値との関係を有する特性曲線から、上記生成した制御値に対応したフォーカスバイアス値を求め、
該フォーカスバイアス値を可変して、上記特性曲線の制御値が極値をとるように、上記光ピックアップユニットの駆動部へ出力する信号を制御する、
請求項１記載の光ディスク装置。
上記信号処理部は、上記特性曲線の極値に対応したフォーカスバイアス値を、上記特性曲線における上記フォーカスバイアス値と上記特性曲線の傾きを用いて求める、
請求項２記載の光ディスク再生装置。
上記信号処理部は、上記特性曲線から、上記極値をとるときのフォーカスバイアス値を複数回求めて平均化し、平均化したフィーカスバイアス値を、上記光ピックアップユニットを調整するためのフォーカスバイアス値とする、
請求項３記載の光ディスク装置。
上記ＡＧＣ制御信号は、上記利得制御増幅回路から出力された出力信号のピーク値とボトム値の差信号と、フォーカス用の目標ＲＦ振幅値との差に基づき生成される、
請求項１から４の何れか一項に記載の光ディスク再生装置。
符号化された情報を、上記光ピックアップユニットにより光ディスクに書き込む信号記録部をさらに有する、
請求項５に記載の光ディスク装置。
光ピックアップユニットと、
該光ピックアップユニットから出力されるＲＦ信号に基づいて、光ディスクに記録された情報を復号化して該情報を再生する信号再生部と、
を備え、
上記信号再生部は、
上記ＲＦ信号を増幅する利得制御増幅回路と、
上記利得制御増幅回路の利得を制御するＡＧＣ制御信号を生成するＡＧＣ回路と、
上記ＡＧＣ制御信号の値に対応した制御値を生成し、制御値とフォーカスバイアス値との関係を有する特性曲線から、上記生成した制御値に対応したフォーカスバイアス値を求め、該フォーカスバイアス値を可変して、上記特性曲線の制御値が極値をとるように、上記光ピックアップユニットの駆動部へ出力する信号を制御する信号処理部と、
を有し、
上記信号処理部から出力される信号に基づいて、上記光ピックアップユニットのフォーカスバイアスの調整動作を光ディスクの再生動作を継続した状態で行う、
光ディスク装置。