(57)【要約】【課題】  許容偏芯量を厳しく制限することなく、高精度のトラッキングサーボを実現することのできる光ディスク装置を提供する。【解決手段】  粗調整サーボ部２１は、光ディスクのミラー部（未記録エリア）と信号部（記録エリア）との境界にて得られるトラッキングエラー信号包絡線検出し、その信号をサーボ信号としてまず粗トラッキングサーボを行い、かつ当該サーボ信号を１周分メモリした後に、当該メモリ値によりフィードフォワード制御する。【選択図】  図２
2007220207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクにデータを記録及び／又は光ディスクに記録されているデータを再生する光ディスク装置において、
レーザ光を対物レンズから上記光ディスクに照射すると共にその反射光の光量を検出する光ピックアップと、
上記光ピックアップから上記光ディスクに照射するレーザ光がディスク上で形成するビームスポットを各トラックの中心にオントラックするように上記対物レンズのディスク半径方向の位置をアクチュエータを介して制御するトラッキングサーボ部とを備え、
上記トラッキングサーボ部は、
上記光ディスク上のミラー部と信号部との境界にて得られるトラッキングエラー信号について包絡線検出し、その信号をサーボ信号としてまず粗トラッキングサーボを行い、かつ当該サーボ信号を１周分メモリした後に、当該メモリ値によりフィードフォワード制御する粗調整サーボ部と、
上記粗調整サーボ部によるフィードフォワード制御の後に、フィードバック制御により上記レンズアクチュエータを微調整する微調整サーボ部と
をさらに有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
上記粗調整サーボ部は、上記光スポットを上記ディスクの信号エリアとミラーエリアとの境界となる所定位置に配置するのに、サーボ信号エンベロープ波形のデューティが５０％となる位置を探すことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクにデータを記録及び／又は光ディスクに記録されているデータを再生する光ディスク装置に関し、特に光ヘッド又はピックアップから光ディスクに照射するレーザ光（ビーム）がディスク上で形成するビームスポットを各トラックの中心にオントラックするように制御するトラッキングサーボ制御を行う光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ディスクのトラッキング手法として、３スポット法やプッシュプル法などが知られている。これは、いずれもピットをビームがトレースしたときの戻り光からトラッキングエラー信号を生成し、フィードバックサーボにてトラッキングを行うものである。
【０００３】
本手法によれば、フィードバックサーボにてトラッキングを行うため、偏芯が大きい場合には、トラッキングサーボに要求されるDCゲインが大きくなる。従って、許容できる偏芯量が、トラッキングサーボ仕様により決定される。たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）の場合は±70μm、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）の場合で±50μm、ブルーレイディスク（Blu-ray disc、登録商標）で±25μmであり、大容量化に従って、許容偏芯量は小さくなっている。
【０００４】
つまり、大容量化によりトラック間隔Pがより狭くなる一方で、サーボ帯域の問題でDCゲインGが有限で、かつトラッキング残差エラーεもより小さくなる（例えば、トラック間隔Pの3-〜5%）あるため、許容偏芯量Eは制限されてくる。言い換えると、ε＝E/Gより、所望のεを達成するには、許容偏芯量Eを抑制せざるを得ない。
【０００５】
なお、ディスクの全領域で安定した書き込み、消去ができるようにすることを目的としたディスク記録再生装置は、下記特許文献１に記載されている。このディスク記録再生装置は、ディスクにトラッキングサーボをかけるトラッキングサーボ回路を有すると共に１トラック毎に読み出し動作及び書き込み動作をするようにしたディスク記録再生装置において、読み出し動作時に得られるトラッキングエラー信号より取り残し成分として残っているディスクの偏芯分信号を得、該偏芯分信号を記憶し、該記憶した偏芯分信号を次の書き込み動作のときの前記トラッキングサーボ回路のトラッキングエラー信号に位相を合わせて付加するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２７５３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光ディスクはリムーバブル性が求められるため、偏芯量が大きい傾向にあり、許容偏芯量を厳しく制限するには限界がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、許容偏芯量を厳しく制限することなく、高精度のトラッキングサーボを実現することのできる光ディスク装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光ディスク装置は、上記課題を解決するために、光ディスクにデータを記録及び／又は光ディスクに記録されているデータを再生する光ディスク装置において、レーザ光を対物レンズから上記光ディスクに照射すると共にその反射光の光量を検出する光ピックアップと、上記光ピックアップから上記光ディスクに照射するレーザ光がディスク上で形成するビームスポットを各トラックの中心にオントラックするように上記対物レンズのディスク半径方向の位置をアクチュエータを介して制御するトラッキングサーボ部とを備え、上記トラッキングサーボ部は、上記光ディスク上のミラー部と信号部との境界にて得られるトラッキングエラー信号について包絡線検出し、その信号をサーボ信号としてまず粗トラッキングサーボを行い、かつ当該サーボ信号を１周分メモリした後に、当該メモリ値によりフィードフォワード制御する粗調整サーボ部と、上記粗調整サーボ部によるフィードフォワード制御の後に、フィードバック制御により上記レンズアクチュエータを微調整する微調整サーボ部とをさらに有する。
【００１０】
この光ディスク装置は、トラッキングサーボ制御にあって、従来の記録エリアからの信号によるサーボエラー信号によるフィードバックサーボの他に、記録部と未記録部との境界にて得られるトラッキングエラー信号にて行うフィードフォワードサーボを併用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ディスク装置は、どの半径においても各トラックの中心にビームスポットがトレースできるようになり、再生信号品質が向上し、安定した再生信号が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、光ディスクに記録されているデータを再生する光ディスク再生装置であり、特に光ピックアップから光ディスクに照射するレーザ光がディスク上で形成するビームスポットを各トラックの中心にオントラックするように制御するトラッキングサーボ制御に特徴を持つ光ディスク再生装置である。なお、このトラッキングサーボ制御は光ディスクにデータを記録する光ディスク記録装置にも適用できる。もちろん、光ディスク記録再生装置にも適用できる。
【００１３】
図１は、光ディスク再生装置の構成図である。この光ディスク再生装置は、図１において、スピンドルモータ１２を駆動して光ディスク１８を線速度一定となるよう回転駆動し、この状態で光ピックアップ２０を駆動して所望の情報を再生している。まず、光ピックアップ２０は、ドライバから出力される駆動信号に基づいてレーザダイオード４を駆動し、このレーザダイオード４から出力される光ビームＬ１をレンズ３で平行光線に変換する。さらに、ビームスプリッタ２を介して対物レンズ１に導き、この対物レンズ１により光ビームＬ１をディスク８に集光して照射する。
【００１４】
そして、光ピックアップ２０は、照射した光ビームＬ１の反射光Ｌ２を対物レンズ１で受光し、ビームスプリッタ２により反射してシリンドリカルレンズ５に入射し、その出射光を受光素子６に集光する。この受光素子６はディスク１８の半径方向に受光面を例えば２分割し、さらに受光面をこの分割方向と直交する方向に例えば２分割するようになされ、分割された各受光面Ａ〜Ｄから得られる受光信号は、増幅回路を介してマトリックス回路７に供給されている。
【００１５】
マトリックス回路７はこの受光信号ＳＡ〜ＳＤについて、対角線方向に並ぶ受光面間で加算信号（ＳＡ＋ＳＣ）及び（ＳＢ＋ＳＤ）を得、減算回路でこの加算信号（ＳＡ＋ＳＣ）と加算信号（ＳＢ＋ＳＤ）との差を得ることによりフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。すなわち、ＦＥ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）・・・・（１）
となる。このフォーカスエラー信号ＦＥの信号レベルがゼロレベルになるようフォーカスアクチュエータ１０をフォーカスサーボ回路８により駆動し、フォーカス制御するようになされている。
【００１６】
さらに、マトリックス回路７は、後述する微調整用のトラッキングエラー信号ＴＥ−１をトラッキングサーボ回路９にて用いるために、トラッキング位置目標値（微調整用）をコントローラ１８の制御により生成し、トラッキングサーボ回路９に供給する。
【００１７】
さらに、マトリックス回路７は、後述する粗調整用のトラッキングエラー信号ＴＥ−２をトラッキングサーボ回路９にて用いるために、偏芯信号を生成し、トラッキングサーボ回路９に供給する。
【００１８】
そして、マトリックス回路７により４分割された各受光面の受光信号ＳＡ〜ＳＤを加算した信号（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）をＲＦ信号として得、信号処理回路１５に供給すると共に、ＰＬＬ回路１４に供給している。このＰＬＬ回路１４においては、供給されたＲＦ信号からクロックを再生し、再生クロックをスピンドルサーボ回路１３に供給している。この再生クロックに基づいてスピンドルサーボ回路１３はスピンドルモータ１２を制御している。
【００１９】
さらに、信号処理回路１５において、例えばＥＦＭ（Eight Fourteen Modulation）変調されたＲＦ信号がデモジュレータにより復調されると共に、ＣＩＲＣ(Cross Interleave Reed Solomon Code）デコーダにより誤り訂正が施され、再生されたデータがインターフェース回路１６から、例えばホストコンピュータに送出される。
【００２０】
図２には、トラッキングサーボ回路９の概略構成を示す。トラッキングサーボ回路９は、トラッキングを粗調整する粗調整サーボ部２１と、トラッキングを微調整する微調整サーボ部２２とを備えている。
【００２１】
粗調整サーボ部２１は、フィードフォワードサーボを構成している。光ディスクのミラー部（未記録エリア）と信号部（記録エリア）との境界にて得られるトラッキングエラー信号の包絡線を検出し、その信号をサーボ信号としてまず粗トラッキングサーボを行い、かつ当該サーボ信号を１周分メモリした後に、当該メモリ値によりフィードフォワード制御する。
【００２２】
この粗調整サーボ部２１にて上記境界部分のトラッキングエラー信号（粗調サーボ信号）を得るために、光ディスク装置は、光ピックアップ２０からディスク上に照射されるレーザのスポットを上記境界部分上に位置するように制御する必要がある。
【００２３】
そのため、光ディスク装置は、光ピックアップ２０をディスクの半径方向に移動してサーボ信号エンベロープ波形のデューティが５０％となる位置を探すようにする。つまり、後述の図５の（ａ）に示す信号波形が得られるように光ピックアップ２０の位置を制御する。光ピックアップ２０を内周から外周に向けて、スレッドサーボにより移動し、デューティが５０％の間欠信号をサーチする。
【００２４】
また、光ピックアップ２０の移動がディスクのリードインの内側まで可能なタイプであれば、最内周側の信号エリアとミラーの予め規定されている境界位置を用いてもよい。
【００２５】
また、グルーブ領域の最外周位置（径位置）が分かっているようなタイプのディスクに対しては、その位置に光ピックアップ２０を移動する。
【００２６】
また、ディスクの種別によって上記境界部が異なることがある。その場合には、ディスクを判別した上で、境界部の位置を把握し、光ピックアップ２０を移動させる。
【００２７】
ディスクの判別は、以下のような構成、動作により行う。例えば、ディスクがＣＤであるかＤＶＤであるかを判別する場合について説明する。
【００２８】
スピンドルモータ１２の近くにディスクセンサを配置する。ディスクセンサは、ディスクの垂直線に対して１８度傾ける。発光素子として赤外発光ダイオードと受光素子としてフォトダイオードで構成する。ディスクセンサはディスクのピットで回折する１次光の光量を検出する。ＤＶＤ（トラックピッチ0.74μｍ）とＣＤ（トラックピッチ1.6μｍ）ではトラックピッチが異なるために、１次光の光軸がＤＶＤとＣＤで異なる。ディスク判別センサをＣＤディスクでの１次光の光軸上に配置すれば、検出光量（電流）はＣＤディスク＞ＤＶＤディスクになる。このためＣＤとＤＶＤとを判別することができる。このディスク判別はディスクトレイローディング→チャッキング→ディスク回転開始直後パルス状に最大３回センサを発光させて行う。
【００２９】
微調整サーボ部２２は、従来の記録エリアからの信号によるサーボエラー信号によるフィードバックサーボを行う。たとえば、マトリックス回路７によりディスク１８の半径方向に並ぶ受光面についての加算信号（ＳＡ＋ＳＤ）と（ＳＢ＋ＳＣ）を得、減算回路でこの加算信号（ＳＡ＋ＳＤ）と加算信号（ＳＢ＋ＳＣ）との差を得ることにより微調整用のトラッキングエラー信号ＴＥ−１を生成する。すなわち、ＴＥ−１＝（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）・・・・（２）
となる。この微調整用のトラッキングエラー信号ＴＥ−１の信号レベルがゼロレベルになるようトラッキングアクチュエータ１１をトラッキングサーボ回路９により駆動する。ことで、トラッキング制御が行われる。
【００３０】
このようにトラッキングサーボ回路９は、従来の記録エリアからの信号によるサーボエラー信号によるフィードバックサーボの他に、記録部と未記録部との境界にて得られるトラッキングエラー信号にて行うフィードフォワードサーボを併用する。これにより、許容偏芯量を厳しく制限することなく、高精度のトラッキングサーボを実現することができる。
【００３１】
以下、トラッキングサーボ回路９で行われる粗調整サーボについて原理を説明する。図３に示すように、光ディスク１８には、信号記録エリア２３と信号が記録されていないミラーエリア２４があるのが一般的である。信号記録エリアとしてピットエリア部を示して説明しているが、グルーブ部を用いてよい。
【００３２】
上記粗調整サーボ部２１では、この信号記録エリアとミラーエリアの境界部分を利用して、トラッキングの粗調整を行う。
【００３３】
図４に上記境界での光スポットの挙動を示す。図４(a)は、ピットエリア２３とミラー部２４を光スポット２５が横切る場合を示している。この場合、トラッキングエラーが間欠的に観察される。つまり、スポット２５がピット部２３を通過した部分だけ、トラッキングエラー信号が観察される。観察トラッキングエラー信号は図５（ａ）のようになる。図５は観察トラッキングエラー信号の波形を示している。
【００３４】
図４（ｂ）は、ミラー部２４をスポット２５が通過している場合を示している。この場合、トラッキングエラー信号は全く観察されない。観察トラッキングエラー信号は図５（ｂ）のようになる。
【００３５】
図４（ｃ）は、ピットエリア部２３上をスポット２５が通過している場合を示している。この場合、トラッキングエラー信号が完全観察される。観察トラッキングエラー信号は図５（ｃ）のようになる。
【００３６】
信号記録エリア２３とミラーエリア２４の境界部分をスポット２５が通過すると、偏芯があるため、図４（ｂ）または図４（ｃ）の繰り返し、つまり図４（ａ）の状態が全周に渡って観察される。つまり、境界部分でのトラッキングエラー信号は、図５（ａ）のようになる。
【００３７】
図５（ａ）のようなトラッキングエラー信号に対して、包絡線検出をすると、図６（ａ）のようになる。さらに、この包絡線検出信号に対して、ローパスフィルターを適用した結果が図６（ｂ）である。この電圧をＶとする。
【００３８】
ピットレベルならばα、ミラーレベルならばβとなるので、ｅ＝Ｖ−αを計算し、eをエラー信号としてレンズが搭載されているアクチュエータ１１にフィードバックすることで、最終的にはｅ＝０、つまり、Ｖ＝αとなる。つまり、全周に渡りヘッドがピット部２３を通過し、トラッキングエラー信号が観察されることになる。
【００３９】
全周にわたりトラッキングエラーが観察されるようになったことから、偏芯に対してある程度ヘッドが追従していることになる。これで粗トラッキングサーボは完了である。
【００４０】
ただし、トラッキングエラーはゼロではないので、完全にピット列に追従しているわけではない。そこで、このトラッキングエラーに対して、３スポット法やプッシュプル法などによるトラッキングサーボ（フィードバック）を行うことで、完全にピット列に追従することができる。
【００４１】
ところで、このままでは、半径が変わった場合、図３において、境界部分から内周の信号エリア２３にピックアップを移動した場合は、図６で説明したフィードフォワードトラッキングサーボ電圧が機能しなくなる。なぜなら、境界部分でなくなり、フィードフォワードトラッキングサーボ電圧が得られなくなるからである。
【００４２】
そこで、この問題を解決するには、一度境界にてフィードフォワードトラッキングサーボ電圧を得られた後に、１回転分の当該サーボ電圧をメモリにて保存しておけばよい。
【００４３】
図７に、トラッキングサーボ回路９のトラッキングサーボ制御の手順を示す。最初に、ステップＳ１にて、粗調整サーボ部２１により境界部分にて偏芯サーボを開始する。ステップＳ２にてトラッキングエラーが全周に渡り検出されると判断できるまで、偏芯サーボを動作させる。全周に渡ってトラッキングサーボが観察されたら（ステップＳ２でＹＥＳ）、当該サーボ電圧を１周分メモリに保存する（ステップＳ３）。メモリに保存するには、入力アドレスとして、例えばスピンドルモータに設置されたエンコーダーからのパルス出力をカウントした値を用い、偏芯サーボ値を保存していけばよい。この粗調整サーボ部２１によって得られた偏芯サーボ信号は、フィードフォワードとしてレンズアクチュエータ１１に印加される。
【００４４】
その後、従来のトラッキングサーボ（微調整サーボ）を微調整サーボ部２２によりステップＳ４にて行い、ピット列に完全追従させることで完了する。このトラッキングサーボについては、アクチュエータ１１に対してフィードバックサーボとして行われる。
【００４５】
図８には、トラッキングサーボ回路９の詳細な構成を示す。粗調整サーボ部２１は、境界部分にて、全周にわたりトラッキングエラー信号が観察されるように偏芯サーボを行う。偏芯エラーがゼロ、つまり、前述したようにＶ＝αになったら、１回転分の偏芯サーボ信号をメモリ３１に保存し、偏芯信号としてサーボフィルターＢ３２を介して加算器３７からアクチュエータ１１にフィードフォワードされる。それと同時に、Ｖ＝αになったことをトラッキングエラーセンサー３５が検出して、スイッチ３６が閉じられ、微調整サーボ部２２のサーボフィルターＡ３４によるトラッキングサーボ（フィードバックサーボ）が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光ディスク再生装置の構成図である。
【図２】トラッキングサーボ回路の概略図である。
【図３】ディスクのフォーマット図である。
【図４】信号記録エリアとミラーエリアの境界部における光スポットの挙動を示す図である。
【図５】観察トラッキングエラー信号の波形を示す図である。
【図６】トラッキングエラー信号の包絡線検出信号及びローパスフィルター出力信号の波形図である。
【図７】トラッキングサーボ回路のトラッキングサーボ制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】トラッキングサーボ回路の詳細な構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  対物レンズ、７  マトリックス回路、９  トラッキング回路、１１  トラッキングアクチュエータ（レンズアクチュエータ）、１２  スピンドルモータ、２１  粗調整サーボ部、２２  微調整サーボ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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