(57)【要約】【課題】本発明は、光記録媒体（６）用スキャナの焦点制御ループ（１２）の動作点修正方法に関する。【解決手段】本発明によると、方法は、光記録媒体（６）の垂直方向の揺動により生じる信号成分を、焦点誤差信号（ＦＥ）から抽出するステップと、抽出した信号成分を積分するステップと、積分した信号を用いて動作点を修正するステップとを含んでいる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体（６）の垂直方向の揺動により生じる信号成分（ＦＥｆｉｌ）を、焦点誤差信号（ＦＥ）から抽出するステップと、
抽出した信号成分（ＦＥｆｉｌ）を積分するステップと、
積分した信号（Ｆａｃｔ−Ｏｆｆｓｅｔ）を用いて動作点を修正するステップと、
を有する光記録媒体（６）用スキャナの焦点制御ループ（１２）の動作点修正方法。
【請求項２】
垂直方向の揺動により生じる信号成分（ＦＥｆｉｌ）は、焦点誤差信号（ＦＥ）から低域通過のフィルタリング手段により抽出される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
積分する前に、抽出した信号成分（ＦＥｆｉｌ）が所定振幅の矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）に変換される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
光記録媒体（６）の垂直方向の揺動により生じる信号成分（ＦＥｆｉｌ）を、焦点誤差信号（ＦＥ）から抽出するフィルタ（１３）と、
抽出した信号成分（ＦＥｆｉｌ）を積分する積分器（１５）と、
積分した信号（Ｆａｃｔ−Ｏｆｆｓｅｔ）を用いて動作点を修正する手段と、
を有する光記録媒体（６）用スキャナの焦点制御ループ（１２）。
【請求項５】
フィルタ（１３）は、低域通過フィルタである請求項４に記載の焦点制御ループ。
【請求項６】
抽出した信号成分（ＦＥｆｉｌ）を所定振幅の矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）に変換する比較器（１４）を有する請求項４又は５に記載の焦点制御ループ。
【請求項７】
請求項３に記載の方法により得られた矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）を、速度決定に使用することを特徴とする光記録媒体（６）の速度決定方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法により得られた矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）を、回転角度の決定の指標に使用することを特徴とする光記録媒体（６）の回転角度決定方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法を用い、光記録媒体（６）の垂直方向の揺動に位相ロックした矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）を決定するステップと、
ＰＬＬを、クローズした焦点制御ループ（１２）で矩形信号（Ｆｃｏｍｐ）に同期させるステップと、
焦点制御ループ（１２）をオープンするステップと、
フリーラン状態のＰＬＬを用いて焦点制御ループ（１２）の結合点を決定するステップと、
結合点で、焦点制御ループ（１２）をクローズするステップと、
を有する光記録媒体（６）の焦点制御ループ（１２）の結合方法。
【請求項１０】
請求項１から３のいずか１項に記載の方法を実行する、或いは、請求項４から６のいずれか１項に記載の焦点制御ループを有する光記録媒体の再生及び／又は記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体用スキャナの焦点制御ループの動作点修正方法、該方法を使用する焦点制御ループ、並びに、該方法又は該焦点制御ループを使用する光記録媒体の再生及び／又は記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）や、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）といった、光記録媒体の再生及び／又は記録装置の焦点探索において、光記録媒体の情報層への対物レンズの焦点距離が決定され、その後、焦点制御ループは、クローズされる。決定された焦点距離は、焦点制御ループが制御を発揮する動作点を決定する。動作中、焦点制御ループは、アクチェータを用いて対物レンズを焦点距離に維持する。測定誤差、つまり、動作点の実際の焦点距離からの偏差は、焦点制御ループにより修正される。しかしながら、測定誤差は、焦点制御ループの定常状態でのシステムの偏差の原因となる。測定誤差は、対物レンズの慣性によりその大部分が決定される。対物レンズは、焦点探索の間、アクチェータに適用される電圧プロファイルに従う。対物レンズが焦点距離に達すると、焦点制御ループはクローズされ、現在の電圧値が凍結される。しかしながら、焦点距離での本当の電圧値は、それ以前に達しており、現在値は既に超過したものとなっている。超過の程度は、使用しているシステム動力の関数となる。しかし、これは製造上のばらつきにも支配され、よって、個々の使用システムでは未知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、実際の焦点距離からの動作点の偏差を修正する焦点制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、この目的は、光記録媒体の垂直方向の揺動により生じる信号成分を、焦点誤差信号から抽出するステップと、抽出した信号成分を積分するステップと、積分した信号を用いて動作点を修正するステップとを有する光記録媒体用スキャナの焦点制御ループの動作点修正方法により達成される。
【０００５】
再生中、静的な動作点は、本方法により最も高い焦点位置と最も低い焦点位置の中間値に設定される。ここで、動作点は、干渉のない開制御ループの場合に対物レンズにより占有される位置である。本発明による方法は、実際の焦点距離からの動作点の偏差を修正し、システム偏差をゼロに減少させる。偏差を修正するために、垂直方向の揺動により生じるシステム偏差が焦点誤差信号から検出される。高品質光記録媒体や光記録媒体用の高品質な装置であっても、機械的な制限及び／又はばらつきにより、垂直方向の揺動の発生を避けることはできない。しかしながら、この垂直方向の揺動を大変小さくすることは可能である。焦点距離内で、対物レンズは、焦点距離について正弦波状のプロファイルを有する垂直方向の揺動に追随する。このプロファイルは、他の干渉や雑音と共に誤差信号に含まれている。正弦波信号が、誤差信号から抽出されて増幅される。高品質光記録媒体の場合、特に、垂直方向の揺動のない試験記録媒体を、記録媒体用高品質記録装置で使用した場合、この信号は小さくすることができる。他方、通常の光記録媒体の場合、この信号は、計算範囲の最大又は最小値を超えるほど大きくなることがあり、コンピュータ論理ユニットのオーバーフローにより、結局、該最大又は最小値に制限される。正弦波信号のゼロ交差が重要であるので、値が制限されることは、動作点の決定には影響しない。抽出及び増幅された正弦波信号は積分され、焦点制御の動作点のための修正信号として使用される。この場合、焦点のための動作位置は、垂直方向の揺動による対物レンズの移動に最適の位置と考えられる。焦点探索の間に生じる測定誤差は、よって、修正される。
【０００６】
本発明による方法の達成可能な精度は、１μｍより良い。例えば、焦点用アクチェータを駆動する分解能拡張機能を持つ８ビットＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）を使用することができる。ここで、ＤＡＣの精度は、０．５ＬＳＢより良く、分解能拡張機能により１６ビットの分解能が達成できる。対物レンズの調整パスとして２．５６ｍｍを想定したとき、８ビットＤＡＣは、１０μｍの分解能、絶対的な精度として±５μｍを達成する。分解能拡張機能は、分解能を１６ビットに拡張し、以下の量子化値が達成される。
−ノミナル分解ステップ幅：３９．０６２５ｎｍ
−最大ステップ幅：７８．１２５ｎｍ
動作点は、コントローラを用いて±１ステップ幅の精度で設定することができる。
【０００７】
正弦波信号は、低域通過フィルタを用いて効果的に誤差信号から抽出される。低域通過フィルタは、好ましくは、固定カットオフ周波数を持つ。しかしながら、記録媒体の回転速度の関数としてカットオフ周波数が選択される、可変の低域通過フィルタを使用することも可能である。垂直方向の揺動は、低周波の正弦波信号をもたらすので、正弦波信号は焦点制御の他の高周波成分から容易に分離することができる。また、存在するノイズは少なくとも部分的に抑圧される。
【０００８】
抽出された正弦波信号は、好ましくは、積分前に振幅±Ａの矩形信号に変換される。低域通過フィルタからの正弦波信号も直接積分できるが、正弦波信号には干渉成分が重畳されている。矩形信号への変換は、動作点における正負の半波を等しくする効果があり、動作点を決定する基準として使用される。この様に、正側及び負側の半波間の時間的な関係が動作点の決定に使用されるので、本方法は、入力信号及び存在可能な総てのオフセットの形状とは無関係である。
【０００９】
本発明の他の特徴によると、矩形信号は光記録媒体の角度測定の指標として、又は、光記録媒体の速度決定に使用される。得られた矩形信号は、垂直方向の揺動、よって光記録媒体にその位相がロックしている。よって、角度の参照点と、現在の光記録媒体の速度による周波数を正確に与える。
【００１０】
例として、垂直方向の揺動に位相ロックした矩形信号を、光記録媒体のポータブル記録又は再生装置に適用する効果を述べる。その様な装置は、特に、消費電力低減のため、記録又は再生用レーザを連続して動作させないことが望まれる。再生用レーザがオンの場合、データが増加された速度で読み出され、再生用メモリに保存される。再生用メモリが満杯となるとすぐに再生用レーザをオフにし、再生用メモリに保存されているデータが通常のデータレートで再生される。再生用メモリが空となる前に、再生用レーザを再度オンにし、データが再生用メモリに再度読み出される。同様に、記録用メモリに保存されたデータは、記録媒体に増加したデータレートで書き込まれる。記録用メモリが空となる前に、記録用レーザはオフにされ、記録用メモリに新しいデータが書き込まれる。記録用メモリが満杯となると直ぐに、記録用レーザを再度オンにし、保存されているデータを記録媒体に書き込む。再生又は記録用レーザをオフにすることで、焦点制御ループはオープンにされ、対物レンズは、動作点に位置するものとみなす。再生又は記録用レーザを再度オンにしたとき、焦点距離を再度決定しなければならず、焦点制御ループがクローズされる。矩形信号は、この目的を達成するために効果的に利用される。その目的は、対物レンズの位置を維持し、光記録媒体の情報層が焦点の面を横切るまで待つことである。これは、回転当たり２回、例えば、１秒当たり２０回転の速度においては２５ｍｓ毎に生じる。ＰＬＬ（位相ロックループ）は、時間及び方向の結合を制御するために矩形信号に同期される。この場合、ＰＬＬは、エッジトリガで同期し、トリガとなる信号が無いときでも、周波数及び位相をフリーランで維持する。その安定性により、このＰＬＬは、一定の期間、結合点を決定する適切な位相情報を供給する。
【００１１】
対物レンズが、ランプ状に移動する現在の焦点探索、例えば、ランプ周期が２５０ｍｓ
と比較し、上述した受動的方法は、約１０倍速い。情報層のみが、対物レンズの固定の焦点を横切るので、その速度は最小にできる。結合の条件は、大変良い。
【００１２】
本発明の更なる目的は、実際の焦点距離からの動作点の偏差を修正する焦点制御ループを提供することである。
【００１３】
本発明によると、この目的は、光記録媒体の垂直方向の揺動により生ずる信号成分を誤差信号から抽出するフィルタと、抽出した信号成分を積分する積分器と、積分した信号を用いて動作点を修正する手段とを備えた、光記録媒体用スキャナの焦点制御ループにより達成される。
【００１４】
フィルタは、好ましくは、低域通過フィルタである。更に、焦点制御ループは、抽出した信号成分を、所定振幅の矩形信号に変換する比較器をもつことが好ましい。
【００１５】
本発明の焦点制御ループの動作点修正方法、又は、本発明の焦点制御ループは、光記録媒体の再生及び／又は記録装置で使用されることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の包含的な理解のために、以下では図１から図４を用いて詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の参照符号を使用する。
【００１７】
図１は、光記録媒体の再生及び／又は記録装置のブロック図である。レーザダイオード１は、コリメータレンズ２で平行にされてビームスプリッタキューブ３に伝搬する光ビームを放射し、光ビームは、対物レンズ４により光記録媒体６に集光される。対物レンズ４は、光ビームが正確に光記録媒体６のトラックに沿うように、アクチェータ５を用いて動かされる。光記録媒体５で反射した光ビームは、対物レンズ４で平行にされ、ビームスプリッタキューブ３で、光検出器８上に光ビームを集光する他の対物レンズ７方向に進路を変えられる。光検出器８は、増幅器９で増幅され、アナログデジタル変換器１０でデジタル出力信号ＨＦに変換されるアナログ出力信号を生成する。評価部１１は、デジタル出力信号からデジタルデータ信号を得る。更に、焦点制御ループ１２に供給される焦点誤差信号ＦＥが、光検出器８の出力信号から得られる。焦点制御ループは、焦点誤差信号に基づきアクチェータ５を用いて光記録媒体６に対する対物レンズ４の位置を制御する。
【００１８】
図２は、本発明による焦点制御ループ１２のブロック図である。図３は、対応する方法のフローチャートである。本発明による焦点制御ループ１２は、少なくとも１つの低域通過フィルタ１３と、比較器１４と、積分器１５と、従来技術で既知である実際の制御ループ１６とを備えている。最初に、ステップ２０において、垂直方向の揺動により生じる信号ＦＥｆｉｌが、低域通過フィルタ１３により誤差信号ＦＥから抽出されて増幅される。ステップ２１において、抽出及び増幅された信号は、該信号を所定振幅の矩形信号Ｆｃｏｍｐに変換する比較器１４に供給される。ステップ２２において、矩形信号Ｆｃｏｍｐは、積分器１５により積分され、ステップ２３において、焦点制御点のための修正信号Ｆａｃｔ−Ｏｆｆｓｅｔとして制御ループ１６に供給される。オプションとして、ステップ２４では光記録媒体６の速度が、ステップ２５では光記録媒体６の回転角度が、矩形信号Ｆｃｏｍｐから決定される。
【００１９】
図４は、焦点制御ループ１２での処理の間、焦点制御ループ１２内に生じる信号の典型的なプロファイルを示す図である。これは、非常に小さな垂直方向の揺動と、非線形入力プロファイルを持つシステムでの典型的な信号プロファイルのシミュレーションであり、臨界的状態を示している。任意単位の信号振幅は、時間に対してプロットされている。図４のａ）は、垂直方向の揺動成分が、通常の焦点偏差による信号成分に覆われた状態の誤差信号ＦＥを示している。図４のｂ）は、焦点誤差信号を低域通過フィルタでろ波及び増幅し、本質的に垂直方向の揺動により生じたものであるＦＥｆｉｌを示している。ここでは、動作点からの偏差が垂直方向の揺動振幅より大きく、制御ループがオフセットを修正している。図４のｃ）に、比較器１４が出力する矩形信号Ｆｃｏｍｐを示し、ｄ）に積分器１５により矩形信号を積分したＦａｃｔ−Ｏｆｆｓｅｔ、つまり、積分されたオフセット、を示す。図４のｅ）は、実際のレンズの動作を示している。垂直方向の揺動のプロファイルと、高周波の修正のための動きが、焦点制御ループ１２内において、生成されたオフセットに追加され、これは焦点誤差信号ＦＥに従うようになされている。しかしながら、アクチェータは、その重量により２次低域通過フィルタとして振る舞うので、高周波成分は、アクチュエータの低周波特性によりろ波され、レンズの動きには反映されない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光記録媒体の再生及び／又は記録装置のブロック図である。
【図２】本発明による焦点制御ループを示す図である。
【図３】本発明による焦点制御ループの動作点修正方法のフローチャートである。
【図４】焦点制御ループ内に生じる信号の典型的なプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  レーザダイオード
２  コリメータレンズ
３  ビームスプリッタキューブ
４、７  対物レンズ
５  アクチェータ
６  光記録媒体
８  光検出器
９  増幅器
１０  アナログデジタル変換器
１１  評価部
１２  焦点制御ループ
１３  低域通過フィルタ
１４  比較器
１５  積分器
１６  制御ループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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