光学ディスク装置
【課題】面ぶれ量が規格外の光ディスクでフォーカスサーボを行う場合にも、フォーカスサーボの制御定数を決定するための信号値を適切に設定する。
【解決手段】対物レンズ３２を駆動して光ディスク１に照射するビームの焦点を移動させるアクチュエータ３１と、光ディスク１から反射したビームを検知して検知信号として出力する光検出器４と、アクチュエータ３１を駆動して光検出器４の検知信号からビームの焦点を制御するサーボ制御部８とを備え、サーボ制御部８は、光検出器４の検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータ３１を駆動するフォーカスサーボ部８０と、光検出器４の検出信号が合焦状態となったときに対物レンズ３２の位置が所定範囲内であれば前記検出信号から制御定数を決定する初期化部９０とを有する。
【解決手段】対物レンズ３２を駆動して光ディスク１に照射するビームの焦点を移動させるアクチュエータ３１と、光ディスク１から反射したビームを検知して検知信号として出力する光検出器４と、アクチュエータ３１を駆動して光検出器４の検知信号からビームの焦点を制御するサーボ制御部８とを備え、サーボ制御部８は、光検出器４の検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータ３１を駆動するフォーカスサーボ部８０と、光検出器４の検出信号が合焦状態となったときに対物レンズ３２の位置が所定範囲内であれば前記検出信号から制御定数を決定する初期化部９０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ディスク装置に関し、特に、フォーカスエラー信号振幅を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）等の光ディスクに情報を記録する光学ディスク装置において、光ディスクの記録面と対物レンズの距離を維持するフォーカスサーボの調整は従来から課題となっている。従来の光学ディスク装置では、光ディスクの面振れを補正するため、光学センサから検出したフォーカスエラー信号と強度信号を用いてフォーカスサーボの制御定数（ゲインなど）を決定するための基準値を光ディスクの個体毎に設定している。そして、光学ディスク装置は、上記設定された基準値に基づいてフォーカスサーボの制御定数を決定し、この制御定数により対物レンズを変位させてレーザからのビームが記録面で焦点を結ぶように光ディスクの記録面と対物レンズの距離を維持する。このようなフォーカスサーボを行う光学ディスク装置としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のような光学ディスク装置では、フォーカスサーボの開始時に、光ディスクの面ぶれに追従する制御定数（例えば、フィードバックゲインなど）をフォーカスエラー信号により求めている。これは、レーザを照射する対物レンズを変位させて、焦点が合ったときのフォーカスエラー信号の値を学習し、この学習値から制御定数を決定している。
【０００５】
光ディスクの面ぶれ量は各ディスクの規格にて定められており、通常、光ディスクの面ぶれ量は各ディスクの規格の範囲内であるものの、近年は世界各地で光ディスクが製造されており、必ずしも全ての光ディスクが規格の範囲内では無いため、品質の悪い光ディスクを光学ディスク装置にて再生／記録しなければならないケースがある。
【０００６】
面ぶれ量が規格範囲外の光ディスクでフォーカスサーボを開始すると、上記従来例と同様に対物レンズを駆動させていき、焦点があった時点のフォーカスエラー信号を学習した場合、フォーカスエラー信号の振幅レベルは、面ぶれ量が規格範囲内の光ディスクに比して低い。この振幅レベルの低いフォーカスエラー信号でフォーカスサーボの制御定数を決定した場合、フォーカスサーボの追従性の低下や、サーボ系の発振などが発生する場合があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、面ぶれ量が規格外の光ディスクでフォーカスサーボを行う場合にも、フォーカスサーボの制御定数を決定するための信号値を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光ディスクの回転を制御する回転制御部と、前記光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、前記サーボ制御部は、前記光学センサの検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータを駆動するフォーカスサーボ部と、前記前記光学センサの検出信号を入力し、前記制御定数を決定する初期化部、とを有し、前記初期化部は、前記回転制御部に所定の回転周波数で前記光ディスクを駆動し、所定のスイープ周波数で前記アクチュエータを駆動する初期化駆動部と、前記光学センサからの検知信号から前記ビームが前記光ディスクの所定の位置で結ばれたことを合焦状態として検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲内にある場合は、前記光学センサからの検知信号を前記アクチュエータを制御するための学習値として取得する学習部と、前記取得した学習値から前記アクチュエータを駆動する制御定数を決定する制御定数設定部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明は、対物レンズを駆動しながら光学センサの検出値から合焦状態を判定したときに、対物レンズの位置が所定の範囲内であるときに、光学センサの検出値を学習値として取得し、この学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定するようにしたので、対物レンズと光ディスクの面の相対速度が高いときの学習値から制御定数を決定することが可能となり、面ぶれ量が規格範囲を超えた光ディスクを使用する場合であっても、フォーカスサーボの追従性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示し、光学ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、サーボ制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、分岐用コネクタ及び分岐ケーブル及びプロトコル解析装置の要部の配線図。
【図４】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期が、光ディスクの回転周期に比して極めて長い例を示す。
【図５】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期と光ディスクの回転周期が近似する例を示す。
【図６】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期が、光ディスクの回転周期に比して極めて短い例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態の光学ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本発明の実施形態としての光学ディスク装置は、ディスクモータ２、光ピックアップ３、光検出器４、温度センサ５、モータ駆動部６、ＲＦ信号生成部７、サーボ制御部８、レーザパワー制御部９、レーザドライバ１０、デコーダ１１、制御部１２、メモリ１３及びエンコーダ１４を備える。
【００１４】
ディスクモータ２は、モータ駆動部６によって駆動され、光ディスク１を回転する。モータ駆動部６は、マイクロコンピュータで構成された制御部１２からの指示によってモータの回転（回転／停止、回転数）を制御する。
【００１５】
光ピックアップ３は、アクチュエータ３１、対物レンズ３２、レーザ３３、受光部、スプリッタ、光検出器４（光学センサ）及び温度センサ５を主体として構成される。レーザ３３は、記録及び再生のために所定の強度のレーザ光（ビーム）を発生する半導体レーザ（発光部）である。レーザ３３から発光されたレーザ光は対物レンズ３２を介して光ディスク１の記録面（光ディスク面）に照射される。受光部は、対物レンズ３２を介し光ディスク１の記録面で反射したレーザ光を受け、受光した反射光を電気信号に変換し、変換された電気信号を検出値として出力する。対物レンズ３２は、アクチュエータ３１によって駆動され、光ディスク面上にレーザ光が合焦するように調整される。アクチュエータ３１は、サーボ制御部８によって駆動される。光ピックアップ３の一例としては、図２で示すように、対物レンズ３２とレーザ３３の間にスプリッタ３４を配置し、スプリッタ３４からのレーザ光を光検出器４へ導くシリンドリカルレンズ３５を備え、光検出器４が批点収差法によりフォーカスエラー信号を出力する構成を示している。
【００１６】
レーザ３３が発生したレーザ光はスプリッタ３４（図２参照）を介して対物レンズ３２から光ディスク１へ照射され、光ディスク１で反射したレーザ光（以下、反射光）はスプリッタ３４で光検出器４に導かれる。また、レーザ３３が発生したレーザ光はスプリッタ３４で分離され、光検出器４に導かれる。光検出器４は、スプリッタ３４からの反射光とスプリッタ３４で分離されたレーザ光によって検出値を出力し、各制御部ではレーザ光の合焦位置や、レーザ光のパワーを監視する。温度センサ５は、光ピックアップ３の温度を検出する。
【００１７】
ＲＦ信号生成部７は、光ピックアップ３からの信号のアナログ処理（増幅、復調等）をする。
【００１８】
サーボ制御部８は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボを制御する。すなわち、フォーカスサーボは、アクチュエータ３１を駆動することによって、レーザ光が光ディスク１面上にレーザ光が合焦するように対物レンズ３２を制御する。トラッキングサーボは、光ピックアップ３が光ディスク１のトラックに追従するように制御する。スライドサーボは、光ピックアップを所定の位置に動かし、その位置を保つように制御する。
【００１９】
レーザパワー制御部９は、光ディスク１に予め記録されたレーザ出力、又は、ＯＰＣ（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって決定されたレーザ出力に従って、レーザ光の出力強度を制御する。レーザドライバ１０は、レーザ３３を駆動するドライバ回路である。レーザドライバ１０は、レーザパワー制御部９によって制御される。
【００２０】
デコーダ１１は、光ピックアップ３からの信号を、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等として出力する。エンコーダ１４は、光ディスク１に書き込むデータを生成する。
【００２１】
制御部（マイコン）１２は、光学ディスク装置の動作を制御する。例えば、レーザ３３から出力されるレーザ光の強度を決めるＯＰＣ処理、記録動作中のレーザ光の出力の制御処理をする。メモリ１３は、制御部１２によって実行されるプログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納する。
【００２２】
図２は、本発明のサーボ制御部８の機能ブロック図である。図２において、サーボ制御部８は、フォーカスサーボ系のみを示している。サーボ制御部８はフォーカスサーボ部８０の他に、トラッキングサーボ、スライドサーボを行うが、以下の説明ではフォーカスサーボについて説明し、トラッキングサーボ及びスライドサーボについては公知または周知の制御を行うものとする。
【００２３】
図２のサーボ制御部８は、光ディスク１からの反射光を受光した光検出器４から批点収差法によるフォーカスエラー信号を入力し、焦点のずれ量を演算し、このずれ量と所定のゲイン（例えば、フィードバックゲイン）から補償値を演算し、補償値に応じたアクチュエータ３１の駆動信号値を出力して対物レンズ３２を駆動してフィードバック制御を行うフォーカスサーボ部８０を有する。
【００２４】
また、サーボ制御部８は、光ディスク１を検出するとフォーカスサーボ部８０のゲイン等の制御定数を決定するために、後述するように光ディスク１の面ぶれを考慮してフォーカスエラー信号を学習し、この学習値からゲインを決定する初期化部９０を有する。
【００２５】
フォーカスサーボ部８０の構成は、光検出器４からのフォーカスエラー信号を入力して、レーザ光の合焦状態を検知し、レーザ光の焦点のずれ量を検出する偏差検出部８１と、焦点のずれ量を入力して所定のゲインを含む制御定数から補償値を求める位相補償部８２と、補償値を入力してアクチュエータ３１の駆動信号値を出力する駆動部８３と、からなる。
【００２６】
初期化部９０は、光ディスク１の検出時に当該光ディスク１の面ぶれ量を考慮した制御定数を決定する。なお、光ディスク１の検出時は、光学ディスク装置のトレー（図示省略）が操作されて光ディスク１が挿入された時等である。なお、偏差検出部８１は合焦状態を検知する合焦検知部としても機能する。
【００２７】
初期化部９０は、光ディスク１が挿入されると所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２を駆動するように駆動部８３とモータ駆動部６に指令を送出し、レーザ３３の発光をレーザパワー制御部９に指令する。ここで、初期化部９０が指令する駆動パターンは、例えば、対物レンズ３２を光ディスク１に接近させた後に光ピックアップ３側へ引き戻す動作を所定の周期で繰り返すスイープ動作と、ディスクモータ２を所定の回転周波数で駆動する。
【００２８】
初期化部９０は、上記所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２を駆動している期間（初期化期間）中に、フォーカスエラー信号と対物レンズ３２の位置を監視して、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるときに、合焦状態を示すフォーカスエラー信号を学習値（制御常数を決定する基準値）として取得し、このフォーカスエラー信号の振幅値（またはフォーカスエラー信号の和信号の値）からフィードバックゲインなどの制御定数を決定する。制御定数を決定した後には、所定の駆動パターンによる対物レンズ３２とディスクモータ２及びレーザ３３の駆動を終了し、光ディスク１の読み書きに移行する。
【００２９】
このため、初期化部９０は、所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２及びレーザ３３の駆動を指令する初期化駆動部９３と、所定の駆動パターンで各部を駆動する初期化期間で光検出器４からのフォーカスエラー信号と、駆動部８３からの駆動信号を監視し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるときに、合焦状態を示すフォーカスエラー信号を学習値として取得する学習部９１と、学習部９１が取得した学習値からフォーカスサーボの制御定数を演算し、位相補償部８２に設定する制御定数設定部９２と、を備える。
【００３０】
初期化駆動部９３は、光ディスク１の面ぶれ量の規格範囲を超えて対物レンズ３２をスイープ動作させる。そして、学習部９１は対物レンズ３２の位置としてアクチュエータ３１の駆動信号値を監視し、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときに、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内であれば、フォーカスエラー信号の振幅値（または和信号の値）を学習値として取得する。制御定数設定部９２は、予め設定した関数などにより、取得した学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定する。
【００３１】
図３は、サーボ制御部８の初期化部９０で行われる制御の一例を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、初期化部９０は、ステップＳ１０１でディスクモータ２を所定の回転周波数で駆動するようにモータ駆動部６に指令する。ステップＳ１０２では、初期化部９０がアクチュエータ３１に所定の周期でスイープ動作を行うように指令し、レーザパワー制御部９に対してレーザ３３の照射を指令する。ステップＳ１０３では、合焦状態となった回数を計数するためのカウンタＮの値を０にリセットする。
【００３３】
上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０２により、光ディスク１はディスクモータ２によって所定の回転周波数で回転を開始し、対物レンズ３２の位置は、所定の周期で光ディスク１に対して接離を繰り返し、レーザ３３の照射によって光検出器４が出力するフォーカスエラー信号は対物レンズ３２の位置と光ディスク１の面ぶれに応じて合焦状態となる。
【００３４】
次に、初期化部９０は、ステップＳ１０４ではフォーカスエラー信号の振幅値(電圧)が０を挟んで変化して振幅値の絶対値が所定の閾値Ｔｈ１を超えて合焦状態となったか否かを判定する。フォーカスエラー信号が合焦状態となったときにはステップＳ１０５に進み、合焦でない場合にはフォーカスエラー信号の監視を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ１０５では、初期化部９０はアクチュエータ３１の駆動信号値を対物レンズ３２の位置として監視し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、駆動信号の電圧を駆動信号値Ｖｄとし、この駆動信号値Ｖｄが第１の閾値Ｔｈｖ１以上、かつ第２の閾値Ｔｈｖ２以下のときに対物レンズ３２の位置がフォーカス方向で所定の範囲内にあると判定する。なお、閾値Ｔｈｖ１＜閾値Ｔｈｖ２に設定され、駆動信号値Ｖｄと対物レンズ３２の位置の関係は、例えば、駆動信号値Ｖｄ＝Ｔｈｖ２のときに対物レンズ３２が所定の範囲内で最も光ディスク１に近接した位置とし、駆動信号値Ｖｄ＝Ｔｈｖ１のときには対物レンズ３２の位置が所定の範囲内で光ディスク１から最も離れた位置とする。さらに、駆動信号値Ｖｄの第１の閾値Ｔｈｖ１と第２の閾値Ｔｈｖ２を光ディスク１の面ぶれの規格範囲とすることができる。
【００３６】
そして、このステップＳ１０５では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあると判定したときにはステップＳ１０６に進んで、ステップＳ１０４で取得したフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。さらに、ステップＳ１０７では、所定の関数などを用いて学習値からフォーカスサーボのフィードバックゲインなどの制御定数を演算して決定し、フォーカスサーボ系の位相補償部８２に制御定数を設定して初期化期間を終了する。初期化期間が終了すると、初期化駆動部９３は、対物レンズ３２のスイープ動作を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１０５の判定で、駆動信号値Ｖｄが所定の範囲Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２内にないと判定された場合には、ステップＳ１０８に進んで、フォーカスエラー信号が合焦状態となった回数を示すカウンタＮの値が所定の閾値ＴｈＮを超えたか否かを判定する。カウンタＮの値が閾値ＴｈＮを超えていなければステップＳ１０９に進んでカウンタＮの値をインクリメントしてからステップＳ１０４のフォーカスエラー信号の監視を繰り返す。
【００３８】
一方、カウンタＮの値が所定の閾値ＴｈＮを超えた場合には、ステップＳ１１０に進んで、初期化部９０は、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１以上、かつ閾値ＴｈＲ２以下であるか否かを判定する。なお、スイープ周波数は、対物レンズ３２を光ディスク１に接近させてから遠ざけて、再び接近させる一周期（スイープ周期）の逆数とする。また、閾値ＴｈＲ１は、例えば５０％などに設定し、閾値ＴｈＲ２は、例えば２００％などに設定される。これにより、回転周波数とスイープ周波数が近似する領域、換言すれば、光ディスク１の合焦位置の変化が少ない状態であるか否かを判定する。
【００３９】
ステップＳ１１０の判定で、回転周波数とスイープ周波数の比が所定の閾値ＴｈＲ１以上で閾値ＴｈＲ２以下と判定された場合には、光ディスク１の合焦位置の変化が少ない状態であるためステップＳ１１１に進んで、回転周波数とスイープ周波数の位相を変更する。一方、回転周波数とスイープ周波数の比が所定の閾値ＴｈＲ１未満と判定された場合には、ステップＳ１０４へ戻ってフォーカスエラー信号の監視を続ける。
【００４０】
ステップＳ１１１では、対物レンズ３２のスイープ動作を一時的に停止して、スイープ周波数の位相を所定値（例えば、１８０°）だけずらす。次に、初期化部９０は、ステップＳ１１２でカウンタＮの値をリセットしてステップＳ１０４のフォーカスエラー信号の監視に復帰する。
【００４１】
以上の処理により、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときに、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあれば、フォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得して、この学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定する。
【００４２】
一方、フォーカスエラー信号が合焦状態となった回数が閾値ＴｈＮを超えても、対物レンズ３２の位置が所定の範囲外の場合には、光ディスク１の回転周波数と対物レンズ３２のスイープ周波数が近似している場合などが想定されるので、回転周波数の位相と、スイープ周波数の位相を相対的にずらすことで、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときの対物レンズ３２の位置と光ディスク１の位置の相対位置を変更し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内でフォーカスエラー信号が合焦状態となるように回転周期とスイープ周波数の位相を制御する。
【００４３】
図４〜図６は、上記初期化部９０の制御による学習値の取得の様子を示すグラフである。図４〜図６は、それぞれ、対物レンズ３２の位置[μｍ]、光ディスク１の位置[μｍ]、光ディスク１の面と、対物レンズ３２のフォーカス方向での変位の相対速度[μｍ／ｓｅｃ]、フォーカスエラー信号の振幅値[ｍＶ]、和信号の値[ｍＶ]と時間の関係を示すグラフである。
【００４４】
図４は、対物レンズ３２のスイープ周期が、光ディスク１の回転周期に比して極めて長い例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ２を超える場合を示す。この例では、対物レンズ３２のスイープ周期の一部のみを図示しており、対物レンズ３２の位置は、光ディスク１に最も接近した後に、離れていく場合を示す。
【００４５】
フォーカスエラー信号は、図中時刻Ｔ１〜Ｔ１０で合焦状態となる。時刻Ｔ１〜Ｔ６にかけては、フォーカスエラー信号が合焦状態となるが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内（Ｔｈｖ２とＴｈｖ１）にないため、初期化部９０は、これらのフォーカスエラー信号を学習値としては取得しない。これらの合焦状態では、光ディスク１の面の変位と、対物レンズ３２の変位の相対速度が低いため、フォーカスエラー信号の振幅値は低い。これらの低い振幅値でフォーカスサーボの制御定数を決定してしまうと、前記従来例のようにフォーカスサーボ系が発振等を引き起こしてフォーカスサーボの追従性が低下するのである。
【００４６】
この関係を、時刻Ｔ１、Ｔ２について説明すると、図４においては、時刻Ｔ１、Ｔ２の相対速度は他の時刻に比して「０」に近い。相対速度が「０」を挟んで「＋」、「−」に符号が変化するのは、時間の経過と共に光ディスクと対物レンズ３２の間の距離が接離の方向で逆転することを示す。相対速度の符号が逆転する箇所ではフォーカスエラー信号が最大あるいは最小に至ることなく合焦点を通過してしまうためである。
【００４７】
一方、時刻Ｔ７〜Ｔ１０で示す対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内では、合焦状態となったときの光ディスク１と対物レンズ３２の相対速度は、所定の範囲外の場合に比して大きくなり、相対速度の増大に応じてフォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。初期化部９０は、時刻Ｔ７の時点の合焦状態のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。したがって、振幅値の大きなフォーカスエラー信号が制御定数を決定するための値として得られるため、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。
【００４８】
特に、駆動信号値Ｖｄの第１の閾値Ｔｈｖ１と第２の閾値Ｔｈｖ２を、光ディスク１の面ぶれの規格範囲に設定することで、面ぶれが規格範囲を超える光ディスク１と、面ぶれが規格範囲内の光ディスク１を等しく扱うことができ、フォーカスサーボ系の制御定数を安定させて、対物レンズ３２のフォーカス方向の追従性を確保することができる。
【００４９】
なお、上記ではフォーカスエラー信号を学習値とする例を示したが、光検出器４の和信号を学習値として扱い、和信号から制御常数を決定することも可能である。
【００５０】
図５は、対物レンズ３２のスイープ周期と、光ディスク１の回転周期が近似している例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１以上、かつ閾値ＴｈＲ２以下の場合を示す。
【００５１】
この例では、時刻Ｔ１〜Ｔ４でフォーカスエラー信号が合焦状態となる。ここで、上記図３のフローチャートで閾値ＴｈＮ＝３とした場合、時刻Ｔ４で対物レンズ３２の位置が所定の範囲外で合焦状態となった回数が閾値ＴｈＮ＝３を超えるため、対物レンズ３２のスイープ動作を一時停止させてスイープ周期を１８０°変更する。そして、スイープ周期の変更後には、時刻Ｔ６で対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内で合焦状態となって、初期化部９０は時刻Ｔ６のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。この時刻Ｔ６における光ディスク１の面と対物レンズ３２の相対速度は、対物レンズ３２の位置が所定の範囲外で合焦状態となったときに比して大きく、フォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。この振幅値が本来の大きさとなった学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定することで、フォーカスサーボ系の追従性を向上させることができ、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。
【００５２】
図６は、対物レンズ３２のスイープ周期が、光ディスク１の回転周周期に比して極めて短い例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１未満の場合を示す。この例では、光ディスク１の回転周期の一部のみを図示している。
【００５３】
フォーカスエラー信号は、図中時刻Ｔ１〜Ｔ１０で合焦状態となる。時刻Ｔ１〜Ｔ６にかけては、フォーカスエラー信号が合焦状態となるが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内（駆動信号値がＴｈｖ２とＴｈｖ１の間）にないため、初期化部９０は、これらのフォーカスエラー信号を学習値としては取得しない。これらの合焦状態では、光ディスク１の面の変位速度と、対物レンズ３２の変位速度の相対速度が比較的低いため、フォーカスエラー信号の振幅値は前記の理由により小さい。これらの低い振幅値でフォーカスサーボの制御定数を決定してしまうと、前記従来例のようにフォーカスサーボ系が発振を引き起こす場合がある。
【００５４】
一方、時刻Ｔ７〜Ｔ１０で示す対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内では、合焦状態となったときの光ディスク１と対物レンズ３２の相対速度は、所定の範囲外の場合に比して大きくなり、相対速度の増大に応じてフォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。初期化部９０は、時刻Ｔ７の時点の合焦状態のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。したがって、振幅値の大きなフォーカスエラー信号が制御定数を決定するための値として得られるため、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。なお、上記ではフォーカスエラー信号を学習値とする例を示したが、光検出器４の和信号を学習値として扱うことも可能である。
【００５５】
このように、本発明では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内のときのフォーカスエラー信号の振幅値を制御定数を決定するための値として用いるようにしたので、面ぶれが規格の範囲外の光ディスク１においても、光ディスク１の面と対物レンズ３２のフォーカス方向での相対速度が比較的高い領域で、フォーカスエラー信号を制御定数を決定する値として取得することで、振幅値として本来の大きさのフォーカスエラー信号で制御定数を決定することが可能となって、面ぶれが規格の範囲外の光ディスク１を利用する場合においても安定したフォーカスサーボを実現できるのである。
【００５６】
なお、上記実施形態では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内となったときのフォーカスエラー信号を用いたが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内となってから所定回数のフォーカスエラー信号を取得し、これら複数のフォーカスエラー信号の振幅の平均値から制御定数を決定するようにしても良く、また、フォーカスエラー信号に変わって和信号の値から制御定数を決定するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、光ディスク１の回転周期と対物レンズ３２のスイープ周期の位相を変更する際に、スイープ周期の位相を変更する例を示したが、ディスクモータ２の回転周波数を一時的に変更し、光ディスク１の回転周期の位相を変更するようにしてもよく、対物レンズ３２のスイープ周期の位相と光ディスク１の回転周期の位相を相対的に変化させればよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、フォーカスエラー信号として非点収差法を用いる例を示したが、これに限定されるものではくフーコー法やスポットサイズ法などの公知の手法を適宜選択することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、制御部１２とサーボ制御部８が分離した構成を示したが、制御部１２でサーボ制御部８を処理しても良い。
【００６０】
また、上記実施形態では、学習部９１で合焦の検知を行う例を示したが、偏差検出部８１の合焦の検知結果を学習部９１に送信するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、対物レンズ３２の位置を示す値として、アクチュエータ３１の駆動信号を用いたが、対物レンズ３２のフォーカス方向における位置が把握可能な値であれば他の信号を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明は面ぶれが規格の範囲外の光ディスクを使用する際にも安定したフォーカスサーボを実現可能な光学ディスク装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ディスク
４ 光検出器
８ サーボ制御部
３１ アクチュエータ
３２ 対物レンズ
８１ 偏差検出部
８２ 位相補償部
８３ 駆動部
９０ 初期化部
９１ 学習部
９２ 制御定数設定部
９３ 初期化駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ディスク装置に関し、特に、フォーカスエラー信号振幅を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）等の光ディスクに情報を記録する光学ディスク装置において、光ディスクの記録面と対物レンズの距離を維持するフォーカスサーボの調整は従来から課題となっている。従来の光学ディスク装置では、光ディスクの面振れを補正するため、光学センサから検出したフォーカスエラー信号と強度信号を用いてフォーカスサーボの制御定数（ゲインなど）を決定するための基準値を光ディスクの個体毎に設定している。そして、光学ディスク装置は、上記設定された基準値に基づいてフォーカスサーボの制御定数を決定し、この制御定数により対物レンズを変位させてレーザからのビームが記録面で焦点を結ぶように光ディスクの記録面と対物レンズの距離を維持する。このようなフォーカスサーボを行う光学ディスク装置としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のような光学ディスク装置では、フォーカスサーボの開始時に、光ディスクの面ぶれに追従する制御定数（例えば、フィードバックゲインなど）をフォーカスエラー信号により求めている。これは、レーザを照射する対物レンズを変位させて、焦点が合ったときのフォーカスエラー信号の値を学習し、この学習値から制御定数を決定している。
【０００５】
光ディスクの面ぶれ量は各ディスクの規格にて定められており、通常、光ディスクの面ぶれ量は各ディスクの規格の範囲内であるものの、近年は世界各地で光ディスクが製造されており、必ずしも全ての光ディスクが規格の範囲内では無いため、品質の悪い光ディスクを光学ディスク装置にて再生／記録しなければならないケースがある。
【０００６】
面ぶれ量が規格範囲外の光ディスクでフォーカスサーボを開始すると、上記従来例と同様に対物レンズを駆動させていき、焦点があった時点のフォーカスエラー信号を学習した場合、フォーカスエラー信号の振幅レベルは、面ぶれ量が規格範囲内の光ディスクに比して低い。この振幅レベルの低いフォーカスエラー信号でフォーカスサーボの制御定数を決定した場合、フォーカスサーボの追従性の低下や、サーボ系の発振などが発生する場合があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、面ぶれ量が規格外の光ディスクでフォーカスサーボを行う場合にも、フォーカスサーボの制御定数を決定するための信号値を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光ディスクの回転を制御する回転制御部と、前記光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、前記サーボ制御部は、前記光学センサの検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータを駆動するフォーカスサーボ部と、前記前記光学センサの検出信号を入力し、前記制御定数を決定する初期化部、とを有し、前記初期化部は、前記回転制御部に所定の回転周波数で前記光ディスクを駆動し、所定のスイープ周波数で前記アクチュエータを駆動する初期化駆動部と、前記光学センサからの検知信号から前記ビームが前記光ディスクの所定の位置で結ばれたことを合焦状態として検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲内にある場合は、前記光学センサからの検知信号を前記アクチュエータを制御するための学習値として取得する学習部と、前記取得した学習値から前記アクチュエータを駆動する制御定数を決定する制御定数設定部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明は、対物レンズを駆動しながら光学センサの検出値から合焦状態を判定したときに、対物レンズの位置が所定の範囲内であるときに、光学センサの検出値を学習値として取得し、この学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定するようにしたので、対物レンズと光ディスクの面の相対速度が高いときの学習値から制御定数を決定することが可能となり、面ぶれ量が規格範囲を超えた光ディスクを使用する場合であっても、フォーカスサーボの追従性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示し、光学ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、サーボ制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、分岐用コネクタ及び分岐ケーブル及びプロトコル解析装置の要部の配線図。
【図４】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期が、光ディスクの回転周期に比して極めて長い例を示す。
【図５】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期と光ディスクの回転周期が近似する例を示す。
【図６】本発明の実施形態を示し、対物レンズの位置と、光ディスクの位置と、光ディスクの面と対物レンズのフォーカス方向での変位の相対速度と、フォーカスエラー信号の振幅値と、和信号の値と時間の関係を示すグラフで、対物レンズのスイープ周期が、光ディスクの回転周期に比して極めて短い例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態の光学ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本発明の実施形態としての光学ディスク装置は、ディスクモータ２、光ピックアップ３、光検出器４、温度センサ５、モータ駆動部６、ＲＦ信号生成部７、サーボ制御部８、レーザパワー制御部９、レーザドライバ１０、デコーダ１１、制御部１２、メモリ１３及びエンコーダ１４を備える。
【００１４】
ディスクモータ２は、モータ駆動部６によって駆動され、光ディスク１を回転する。モータ駆動部６は、マイクロコンピュータで構成された制御部１２からの指示によってモータの回転（回転／停止、回転数）を制御する。
【００１５】
光ピックアップ３は、アクチュエータ３１、対物レンズ３２、レーザ３３、受光部、スプリッタ、光検出器４（光学センサ）及び温度センサ５を主体として構成される。レーザ３３は、記録及び再生のために所定の強度のレーザ光（ビーム）を発生する半導体レーザ（発光部）である。レーザ３３から発光されたレーザ光は対物レンズ３２を介して光ディスク１の記録面（光ディスク面）に照射される。受光部は、対物レンズ３２を介し光ディスク１の記録面で反射したレーザ光を受け、受光した反射光を電気信号に変換し、変換された電気信号を検出値として出力する。対物レンズ３２は、アクチュエータ３１によって駆動され、光ディスク面上にレーザ光が合焦するように調整される。アクチュエータ３１は、サーボ制御部８によって駆動される。光ピックアップ３の一例としては、図２で示すように、対物レンズ３２とレーザ３３の間にスプリッタ３４を配置し、スプリッタ３４からのレーザ光を光検出器４へ導くシリンドリカルレンズ３５を備え、光検出器４が批点収差法によりフォーカスエラー信号を出力する構成を示している。
【００１６】
レーザ３３が発生したレーザ光はスプリッタ３４（図２参照）を介して対物レンズ３２から光ディスク１へ照射され、光ディスク１で反射したレーザ光（以下、反射光）はスプリッタ３４で光検出器４に導かれる。また、レーザ３３が発生したレーザ光はスプリッタ３４で分離され、光検出器４に導かれる。光検出器４は、スプリッタ３４からの反射光とスプリッタ３４で分離されたレーザ光によって検出値を出力し、各制御部ではレーザ光の合焦位置や、レーザ光のパワーを監視する。温度センサ５は、光ピックアップ３の温度を検出する。
【００１７】
ＲＦ信号生成部７は、光ピックアップ３からの信号のアナログ処理（増幅、復調等）をする。
【００１８】
サーボ制御部８は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボを制御する。すなわち、フォーカスサーボは、アクチュエータ３１を駆動することによって、レーザ光が光ディスク１面上にレーザ光が合焦するように対物レンズ３２を制御する。トラッキングサーボは、光ピックアップ３が光ディスク１のトラックに追従するように制御する。スライドサーボは、光ピックアップを所定の位置に動かし、その位置を保つように制御する。
【００１９】
レーザパワー制御部９は、光ディスク１に予め記録されたレーザ出力、又は、ＯＰＣ（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって決定されたレーザ出力に従って、レーザ光の出力強度を制御する。レーザドライバ１０は、レーザ３３を駆動するドライバ回路である。レーザドライバ１０は、レーザパワー制御部９によって制御される。
【００２０】
デコーダ１１は、光ピックアップ３からの信号を、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等として出力する。エンコーダ１４は、光ディスク１に書き込むデータを生成する。
【００２１】
制御部（マイコン）１２は、光学ディスク装置の動作を制御する。例えば、レーザ３３から出力されるレーザ光の強度を決めるＯＰＣ処理、記録動作中のレーザ光の出力の制御処理をする。メモリ１３は、制御部１２によって実行されるプログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納する。
【００２２】
図２は、本発明のサーボ制御部８の機能ブロック図である。図２において、サーボ制御部８は、フォーカスサーボ系のみを示している。サーボ制御部８はフォーカスサーボ部８０の他に、トラッキングサーボ、スライドサーボを行うが、以下の説明ではフォーカスサーボについて説明し、トラッキングサーボ及びスライドサーボについては公知または周知の制御を行うものとする。
【００２３】
図２のサーボ制御部８は、光ディスク１からの反射光を受光した光検出器４から批点収差法によるフォーカスエラー信号を入力し、焦点のずれ量を演算し、このずれ量と所定のゲイン（例えば、フィードバックゲイン）から補償値を演算し、補償値に応じたアクチュエータ３１の駆動信号値を出力して対物レンズ３２を駆動してフィードバック制御を行うフォーカスサーボ部８０を有する。
【００２４】
また、サーボ制御部８は、光ディスク１を検出するとフォーカスサーボ部８０のゲイン等の制御定数を決定するために、後述するように光ディスク１の面ぶれを考慮してフォーカスエラー信号を学習し、この学習値からゲインを決定する初期化部９０を有する。
【００２５】
フォーカスサーボ部８０の構成は、光検出器４からのフォーカスエラー信号を入力して、レーザ光の合焦状態を検知し、レーザ光の焦点のずれ量を検出する偏差検出部８１と、焦点のずれ量を入力して所定のゲインを含む制御定数から補償値を求める位相補償部８２と、補償値を入力してアクチュエータ３１の駆動信号値を出力する駆動部８３と、からなる。
【００２６】
初期化部９０は、光ディスク１の検出時に当該光ディスク１の面ぶれ量を考慮した制御定数を決定する。なお、光ディスク１の検出時は、光学ディスク装置のトレー（図示省略）が操作されて光ディスク１が挿入された時等である。なお、偏差検出部８１は合焦状態を検知する合焦検知部としても機能する。
【００２７】
初期化部９０は、光ディスク１が挿入されると所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２を駆動するように駆動部８３とモータ駆動部６に指令を送出し、レーザ３３の発光をレーザパワー制御部９に指令する。ここで、初期化部９０が指令する駆動パターンは、例えば、対物レンズ３２を光ディスク１に接近させた後に光ピックアップ３側へ引き戻す動作を所定の周期で繰り返すスイープ動作と、ディスクモータ２を所定の回転周波数で駆動する。
【００２８】
初期化部９０は、上記所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２を駆動している期間（初期化期間）中に、フォーカスエラー信号と対物レンズ３２の位置を監視して、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるときに、合焦状態を示すフォーカスエラー信号を学習値（制御常数を決定する基準値）として取得し、このフォーカスエラー信号の振幅値（またはフォーカスエラー信号の和信号の値）からフィードバックゲインなどの制御定数を決定する。制御定数を決定した後には、所定の駆動パターンによる対物レンズ３２とディスクモータ２及びレーザ３３の駆動を終了し、光ディスク１の読み書きに移行する。
【００２９】
このため、初期化部９０は、所定の駆動パターンで対物レンズ３２とディスクモータ２及びレーザ３３の駆動を指令する初期化駆動部９３と、所定の駆動パターンで各部を駆動する初期化期間で光検出器４からのフォーカスエラー信号と、駆動部８３からの駆動信号を監視し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるときに、合焦状態を示すフォーカスエラー信号を学習値として取得する学習部９１と、学習部９１が取得した学習値からフォーカスサーボの制御定数を演算し、位相補償部８２に設定する制御定数設定部９２と、を備える。
【００３０】
初期化駆動部９３は、光ディスク１の面ぶれ量の規格範囲を超えて対物レンズ３２をスイープ動作させる。そして、学習部９１は対物レンズ３２の位置としてアクチュエータ３１の駆動信号値を監視し、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときに、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内であれば、フォーカスエラー信号の振幅値（または和信号の値）を学習値として取得する。制御定数設定部９２は、予め設定した関数などにより、取得した学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定する。
【００３１】
図３は、サーボ制御部８の初期化部９０で行われる制御の一例を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、初期化部９０は、ステップＳ１０１でディスクモータ２を所定の回転周波数で駆動するようにモータ駆動部６に指令する。ステップＳ１０２では、初期化部９０がアクチュエータ３１に所定の周期でスイープ動作を行うように指令し、レーザパワー制御部９に対してレーザ３３の照射を指令する。ステップＳ１０３では、合焦状態となった回数を計数するためのカウンタＮの値を０にリセットする。
【００３３】
上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０２により、光ディスク１はディスクモータ２によって所定の回転周波数で回転を開始し、対物レンズ３２の位置は、所定の周期で光ディスク１に対して接離を繰り返し、レーザ３３の照射によって光検出器４が出力するフォーカスエラー信号は対物レンズ３２の位置と光ディスク１の面ぶれに応じて合焦状態となる。
【００３４】
次に、初期化部９０は、ステップＳ１０４ではフォーカスエラー信号の振幅値(電圧)が０を挟んで変化して振幅値の絶対値が所定の閾値Ｔｈ１を超えて合焦状態となったか否かを判定する。フォーカスエラー信号が合焦状態となったときにはステップＳ１０５に進み、合焦でない場合にはフォーカスエラー信号の監視を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ１０５では、初期化部９０はアクチュエータ３１の駆動信号値を対物レンズ３２の位置として監視し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、駆動信号の電圧を駆動信号値Ｖｄとし、この駆動信号値Ｖｄが第１の閾値Ｔｈｖ１以上、かつ第２の閾値Ｔｈｖ２以下のときに対物レンズ３２の位置がフォーカス方向で所定の範囲内にあると判定する。なお、閾値Ｔｈｖ１＜閾値Ｔｈｖ２に設定され、駆動信号値Ｖｄと対物レンズ３２の位置の関係は、例えば、駆動信号値Ｖｄ＝Ｔｈｖ２のときに対物レンズ３２が所定の範囲内で最も光ディスク１に近接した位置とし、駆動信号値Ｖｄ＝Ｔｈｖ１のときには対物レンズ３２の位置が所定の範囲内で光ディスク１から最も離れた位置とする。さらに、駆動信号値Ｖｄの第１の閾値Ｔｈｖ１と第２の閾値Ｔｈｖ２を光ディスク１の面ぶれの規格範囲とすることができる。
【００３６】
そして、このステップＳ１０５では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあると判定したときにはステップＳ１０６に進んで、ステップＳ１０４で取得したフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。さらに、ステップＳ１０７では、所定の関数などを用いて学習値からフォーカスサーボのフィードバックゲインなどの制御定数を演算して決定し、フォーカスサーボ系の位相補償部８２に制御定数を設定して初期化期間を終了する。初期化期間が終了すると、初期化駆動部９３は、対物レンズ３２のスイープ動作を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１０５の判定で、駆動信号値Ｖｄが所定の範囲Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２内にないと判定された場合には、ステップＳ１０８に進んで、フォーカスエラー信号が合焦状態となった回数を示すカウンタＮの値が所定の閾値ＴｈＮを超えたか否かを判定する。カウンタＮの値が閾値ＴｈＮを超えていなければステップＳ１０９に進んでカウンタＮの値をインクリメントしてからステップＳ１０４のフォーカスエラー信号の監視を繰り返す。
【００３８】
一方、カウンタＮの値が所定の閾値ＴｈＮを超えた場合には、ステップＳ１１０に進んで、初期化部９０は、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１以上、かつ閾値ＴｈＲ２以下であるか否かを判定する。なお、スイープ周波数は、対物レンズ３２を光ディスク１に接近させてから遠ざけて、再び接近させる一周期（スイープ周期）の逆数とする。また、閾値ＴｈＲ１は、例えば５０％などに設定し、閾値ＴｈＲ２は、例えば２００％などに設定される。これにより、回転周波数とスイープ周波数が近似する領域、換言すれば、光ディスク１の合焦位置の変化が少ない状態であるか否かを判定する。
【００３９】
ステップＳ１１０の判定で、回転周波数とスイープ周波数の比が所定の閾値ＴｈＲ１以上で閾値ＴｈＲ２以下と判定された場合には、光ディスク１の合焦位置の変化が少ない状態であるためステップＳ１１１に進んで、回転周波数とスイープ周波数の位相を変更する。一方、回転周波数とスイープ周波数の比が所定の閾値ＴｈＲ１未満と判定された場合には、ステップＳ１０４へ戻ってフォーカスエラー信号の監視を続ける。
【００４０】
ステップＳ１１１では、対物レンズ３２のスイープ動作を一時的に停止して、スイープ周波数の位相を所定値（例えば、１８０°）だけずらす。次に、初期化部９０は、ステップＳ１１２でカウンタＮの値をリセットしてステップＳ１０４のフォーカスエラー信号の監視に復帰する。
【００４１】
以上の処理により、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときに、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内にあれば、フォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得して、この学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定する。
【００４２】
一方、フォーカスエラー信号が合焦状態となった回数が閾値ＴｈＮを超えても、対物レンズ３２の位置が所定の範囲外の場合には、光ディスク１の回転周波数と対物レンズ３２のスイープ周波数が近似している場合などが想定されるので、回転周波数の位相と、スイープ周波数の位相を相対的にずらすことで、フォーカスエラー信号が合焦状態となったときの対物レンズ３２の位置と光ディスク１の位置の相対位置を変更し、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内でフォーカスエラー信号が合焦状態となるように回転周期とスイープ周波数の位相を制御する。
【００４３】
図４〜図６は、上記初期化部９０の制御による学習値の取得の様子を示すグラフである。図４〜図６は、それぞれ、対物レンズ３２の位置[μｍ]、光ディスク１の位置[μｍ]、光ディスク１の面と、対物レンズ３２のフォーカス方向での変位の相対速度[μｍ／ｓｅｃ]、フォーカスエラー信号の振幅値[ｍＶ]、和信号の値[ｍＶ]と時間の関係を示すグラフである。
【００４４】
図４は、対物レンズ３２のスイープ周期が、光ディスク１の回転周期に比して極めて長い例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ２を超える場合を示す。この例では、対物レンズ３２のスイープ周期の一部のみを図示しており、対物レンズ３２の位置は、光ディスク１に最も接近した後に、離れていく場合を示す。
【００４５】
フォーカスエラー信号は、図中時刻Ｔ１〜Ｔ１０で合焦状態となる。時刻Ｔ１〜Ｔ６にかけては、フォーカスエラー信号が合焦状態となるが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内（Ｔｈｖ２とＴｈｖ１）にないため、初期化部９０は、これらのフォーカスエラー信号を学習値としては取得しない。これらの合焦状態では、光ディスク１の面の変位と、対物レンズ３２の変位の相対速度が低いため、フォーカスエラー信号の振幅値は低い。これらの低い振幅値でフォーカスサーボの制御定数を決定してしまうと、前記従来例のようにフォーカスサーボ系が発振等を引き起こしてフォーカスサーボの追従性が低下するのである。
【００４６】
この関係を、時刻Ｔ１、Ｔ２について説明すると、図４においては、時刻Ｔ１、Ｔ２の相対速度は他の時刻に比して「０」に近い。相対速度が「０」を挟んで「＋」、「−」に符号が変化するのは、時間の経過と共に光ディスクと対物レンズ３２の間の距離が接離の方向で逆転することを示す。相対速度の符号が逆転する箇所ではフォーカスエラー信号が最大あるいは最小に至ることなく合焦点を通過してしまうためである。
【００４７】
一方、時刻Ｔ７〜Ｔ１０で示す対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内では、合焦状態となったときの光ディスク１と対物レンズ３２の相対速度は、所定の範囲外の場合に比して大きくなり、相対速度の増大に応じてフォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。初期化部９０は、時刻Ｔ７の時点の合焦状態のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。したがって、振幅値の大きなフォーカスエラー信号が制御定数を決定するための値として得られるため、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。
【００４８】
特に、駆動信号値Ｖｄの第１の閾値Ｔｈｖ１と第２の閾値Ｔｈｖ２を、光ディスク１の面ぶれの規格範囲に設定することで、面ぶれが規格範囲を超える光ディスク１と、面ぶれが規格範囲内の光ディスク１を等しく扱うことができ、フォーカスサーボ系の制御定数を安定させて、対物レンズ３２のフォーカス方向の追従性を確保することができる。
【００４９】
なお、上記ではフォーカスエラー信号を学習値とする例を示したが、光検出器４の和信号を学習値として扱い、和信号から制御常数を決定することも可能である。
【００５０】
図５は、対物レンズ３２のスイープ周期と、光ディスク１の回転周期が近似している例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１以上、かつ閾値ＴｈＲ２以下の場合を示す。
【００５１】
この例では、時刻Ｔ１〜Ｔ４でフォーカスエラー信号が合焦状態となる。ここで、上記図３のフローチャートで閾値ＴｈＮ＝３とした場合、時刻Ｔ４で対物レンズ３２の位置が所定の範囲外で合焦状態となった回数が閾値ＴｈＮ＝３を超えるため、対物レンズ３２のスイープ動作を一時停止させてスイープ周期を１８０°変更する。そして、スイープ周期の変更後には、時刻Ｔ６で対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内で合焦状態となって、初期化部９０は時刻Ｔ６のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。この時刻Ｔ６における光ディスク１の面と対物レンズ３２の相対速度は、対物レンズ３２の位置が所定の範囲外で合焦状態となったときに比して大きく、フォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。この振幅値が本来の大きさとなった学習値からフォーカスサーボの制御定数を決定することで、フォーカスサーボ系の追従性を向上させることができ、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。
【００５２】
図６は、対物レンズ３２のスイープ周期が、光ディスク１の回転周周期に比して極めて短い例を示し、ディスクモータ２の回転周波数と、対物レンズ３２のスイープ周波数の比（回転周波数／スイープ周波数）が所定の閾値ＴｈＲ１未満の場合を示す。この例では、光ディスク１の回転周期の一部のみを図示している。
【００５３】
フォーカスエラー信号は、図中時刻Ｔ１〜Ｔ１０で合焦状態となる。時刻Ｔ１〜Ｔ６にかけては、フォーカスエラー信号が合焦状態となるが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内（駆動信号値がＴｈｖ２とＴｈｖ１の間）にないため、初期化部９０は、これらのフォーカスエラー信号を学習値としては取得しない。これらの合焦状態では、光ディスク１の面の変位速度と、対物レンズ３２の変位速度の相対速度が比較的低いため、フォーカスエラー信号の振幅値は前記の理由により小さい。これらの低い振幅値でフォーカスサーボの制御定数を決定してしまうと、前記従来例のようにフォーカスサーボ系が発振を引き起こす場合がある。
【００５４】
一方、時刻Ｔ７〜Ｔ１０で示す対物レンズ３２の位置が所定の範囲（Ｔｈｖ１〜Ｔｈｖ２）内では、合焦状態となったときの光ディスク１と対物レンズ３２の相対速度は、所定の範囲外の場合に比して大きくなり、相対速度の増大に応じてフォーカスエラー信号の振幅値も本来の大きさとなる。初期化部９０は、時刻Ｔ７の時点の合焦状態のフォーカスエラー信号の振幅値を学習値として取得する。したがって、振幅値の大きなフォーカスエラー信号が制御定数を決定するための値として得られるため、面ぶれが規格の範囲を超える光ディスク１においても、学習値から得られるフォーカスサーボ系の制御定数は安定したものとなる。なお、上記ではフォーカスエラー信号を学習値とする例を示したが、光検出器４の和信号を学習値として扱うことも可能である。
【００５５】
このように、本発明では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内のときのフォーカスエラー信号の振幅値を制御定数を決定するための値として用いるようにしたので、面ぶれが規格の範囲外の光ディスク１においても、光ディスク１の面と対物レンズ３２のフォーカス方向での相対速度が比較的高い領域で、フォーカスエラー信号を制御定数を決定する値として取得することで、振幅値として本来の大きさのフォーカスエラー信号で制御定数を決定することが可能となって、面ぶれが規格の範囲外の光ディスク１を利用する場合においても安定したフォーカスサーボを実現できるのである。
【００５６】
なお、上記実施形態では、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内となったときのフォーカスエラー信号を用いたが、対物レンズ３２の位置が所定の範囲内となってから所定回数のフォーカスエラー信号を取得し、これら複数のフォーカスエラー信号の振幅の平均値から制御定数を決定するようにしても良く、また、フォーカスエラー信号に変わって和信号の値から制御定数を決定するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、光ディスク１の回転周期と対物レンズ３２のスイープ周期の位相を変更する際に、スイープ周期の位相を変更する例を示したが、ディスクモータ２の回転周波数を一時的に変更し、光ディスク１の回転周期の位相を変更するようにしてもよく、対物レンズ３２のスイープ周期の位相と光ディスク１の回転周期の位相を相対的に変化させればよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、フォーカスエラー信号として非点収差法を用いる例を示したが、これに限定されるものではくフーコー法やスポットサイズ法などの公知の手法を適宜選択することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、制御部１２とサーボ制御部８が分離した構成を示したが、制御部１２でサーボ制御部８を処理しても良い。
【００６０】
また、上記実施形態では、学習部９１で合焦の検知を行う例を示したが、偏差検出部８１の合焦の検知結果を学習部９１に送信するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、対物レンズ３２の位置を示す値として、アクチュエータ３１の駆動信号を用いたが、対物レンズ３２のフォーカス方向における位置が把握可能な値であれば他の信号を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明は面ぶれが規格の範囲外の光ディスクを使用する際にも安定したフォーカスサーボを実現可能な光学ディスク装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ディスク
４ 光検出器
８ サーボ制御部
３１ アクチュエータ
３２ 対物レンズ
８１ 偏差検出部
８２ 位相補償部
８３ 駆動部
９０ 初期化部
９１ 学習部
９２ 制御定数設定部
９３ 初期化駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクの回転を制御する回転制御部と、
前記光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、
前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、
前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、
前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、
前記サーボ制御部は、
前記光学センサの検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータを駆動するフォーカスサーボ部と、
前記前記光学センサの検出信号を入力し、前記制御定数を決定する初期化部、とを有し、
前記初期化部は、
前記回転制御部に所定の回転周波数で前記光ディスクを駆動し、所定のスイープ周波数で前記アクチュエータを駆動する初期化駆動部と、
前記光学センサからの検知信号から前記ビームが前記光ディスクの所定の位置で結ばれたことを合焦状態として検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲内にある場合は、前記光学センサからの検知信号を前記アクチュエータを制御するための学習値として取得する学習部と、
前記取得した学習値から前記アクチュエータを駆動する制御定数を決定する制御定数設定部と、
を有することを特徴とする光学ディスク装置。
【請求項２】
前記検知信号は、フォーカスエラー信号を含み、
前記学習部は、前記アクチュエータを制御する学習値として前記フォーカスエラー信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項３】
前記検知信号は、和信号とフォーカスエラー信号を含み、
前記合焦点検知部は、
前記和信号が所定の閾値を超え、フォーカスエラー信号が所定値となったときに合焦状態を判定し、
前記学習部は、前記アクチュエータを制御する学習値として前記和信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項４】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数と前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の位相を相対的に変更することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項５】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数の位相を変更することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項６】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記回転制御部に対して前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の位相を変更する指令を送出することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項７】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にあり、かつ、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数と前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の比が所定の範囲にあるときに前記位相を相対的に変更することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項８】
前記初期化駆動部は、前記アクチュエータに駆動信号を送信し、
前記学習部は、前記駆動信号を前記対物レンズの位置とすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかひとつに記載の光学ディスク装置。
【請求項１】
光ディスクの回転を制御する回転制御部と、
前記光ディスクにレーザからのビームを照射する対物レンズと、
前記対物レンズを駆動して前記光ディスクに照射するビームの焦点をフォーカス方向で移動させるアクチュエータと、
前記光ディスクから反射した前記ビームを検知し、検知信号として出力する光学センサと、
前記アクチュエータを駆動して前記光学センサの検知信号から前記ビームの焦点を制御するサーボ制御部と、を備えた光ディスク装置において、
前記サーボ制御部は、
前記光学センサの検出信号を入力し、所定の制御定数に基づいて前記ビームが合焦状態となるように前記アクチュエータを駆動するフォーカスサーボ部と、
前記前記光学センサの検出信号を入力し、前記制御定数を決定する初期化部、とを有し、
前記初期化部は、
前記回転制御部に所定の回転周波数で前記光ディスクを駆動し、所定のスイープ周波数で前記アクチュエータを駆動する初期化駆動部と、
前記光学センサからの検知信号から前記ビームが前記光ディスクの所定の位置で結ばれたことを合焦状態として検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲内にある場合は、前記光学センサからの検知信号を前記アクチュエータを制御するための学習値として取得する学習部と、
前記取得した学習値から前記アクチュエータを駆動する制御定数を決定する制御定数設定部と、
を有することを特徴とする光学ディスク装置。
【請求項２】
前記検知信号は、フォーカスエラー信号を含み、
前記学習部は、前記アクチュエータを制御する学習値として前記フォーカスエラー信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項３】
前記検知信号は、和信号とフォーカスエラー信号を含み、
前記合焦点検知部は、
前記和信号が所定の閾値を超え、フォーカスエラー信号が所定値となったときに合焦状態を判定し、
前記学習部は、前記アクチュエータを制御する学習値として前記和信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項４】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数と前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の位相を相対的に変更することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスク装置。
【請求項５】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数の位相を変更することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項６】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にある場合は、前記回転制御部に対して前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の位相を変更する指令を送出することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項７】
前記学習部は、
前記合焦検知部が前記合焦状態を検知したときに、前記対物レンズの位置が所定の範囲外にあり、かつ、前記アクチュエータを駆動する前記スイープ周波数と前記光ディスクを駆動する前記回転周波数の比が所定の範囲にあるときに前記位相を相対的に変更することを特徴とする請求項４に記載の光学ディスク装置。
【請求項８】
前記初期化駆動部は、前記アクチュエータに駆動信号を送信し、
前記学習部は、前記駆動信号を前記対物レンズの位置とすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかひとつに記載の光学ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１１８５０（Ｐ２０１０−２１１８５０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４８３２（Ｐ２００９−５４８３２）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０１００９８４９）株式会社日立エルジーデータストレージ (646)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（５０１００９８４９）株式会社日立エルジーデータストレージ (646)
【Ｆターム（参考）】
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