(57)【要約】【課題】光ディスク画像形成装置におけるレーベル面に対するフォーカス制御の精度を向上させ、良質な画像を形成すること。【解決手段】光ディスク１に画像形成する際、フォーカス駆動制御部１７，２０は、フォーカス駆動信号（ＦＯＤ）にウォブリング信号（Ｗ２）を重畳してアクチュエータ１１に与え、光ディスク１からの反射光をフォトディテクタ１０で検出し、フォーカス和信号（ＰＥ）を生成する。ＡＧＣ回路２７は、ＰＥ信号を参照信号としてウォブリング信号（Ｗ１）のゲインを調整し、ＬＰＦ回路２８は、これを整流することでオフセット量（ΔＦＯＤ）を生成する。ΔＦＯＤをフォーカス駆動信号（ＦＯＤ）に加算してＦＯＤを修正する。ウォブリング信号（Ｗ１，Ｗ２）には、正弦波信号が適する。【選択図】図２
2007310954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置において、
上記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
上記画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、上記光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、該光ディスクからの反射光を検出するフォトディテクタ、および該対物レンズを上記光ディスクのフォーカス方向にシフトさせるアクチュエータを含むピックアップと、
上記アクチュエータにフォーカス駆動信号を与えてフォーカス制御を行うフォーカス駆動制御部とを備え、
該フォーカス駆動制御部は、上記フォーカス駆動信号にウォブリング信号を重畳して上記アクチュエータに与え、上記フォトディテクタで検出した反射光信号からフォーカス和信号を生成し、該フォーカス和信号に基づき上記フォーカス駆動信号を修正することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ディスク画像形成装置であって、
前記フォーカス駆動制御部は、互いに同期した第１及び第２のウォブリング信号Ｗ１，Ｗ２の発生回路と、自動利得制御（ＡＧＣ）回路と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）回路とを備え、
前記アクチュエータには、前記フォーカス駆動信号ＦＯＤに上記第２のウォブリング信号Ｗ２を重畳して与え、
上記自動利得制御回路は、前記フォーカス和信号ＰＥを参照信号として上記第１のウォブリング信号Ｗ１のゲインを調整し、
上記低域通過フィルタ回路は、ゲインの調整された該第１のウォブリング信号Ｗ１を整流することでフォーカスオフセット量ΔＦＯＤを生成し、
該フォーカスオフセット量ΔＦＯＤを上記フォーカス駆動信号ＦＯＤに加算して該フォーカス駆動信号ＦＯＤを修正することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の光ディスク画像形成装置であって、
前記第１及び第２のウォブリング信号Ｗ１，Ｗ２として、正弦波信号を用いることを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ディスク画像形成装置であって、
前記自動利得制御回路は、前記フォーカス和信号ＰＥのレベルが大きいほど前記第１のウォブリング信号Ｗ１に対するゲインが小さくなるゲイン特性を有し、ゲイン調整後の前記第１のウォブリング信号Ｗ１は、フォーカスずれが大きいほどその振幅が大きくかつ上下非対称の波形になることを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の光ディスク画像形成装置であって、
前記光ディスクにレーザビームを照射して、前記フォーカス駆動制御部によりフォーカス制御を行いながら、前記光ディスクに可視画像を形成することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【請求項６】
光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置において、
上記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
上記画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、上記光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、該光ディスクからの反射光を検出するフォトディテクタ、および該対物レンズを上記光ディスクのフォーカス方向にシフトさせるアクチュエータを含むピックアップと、
上記アクチュエータにフォーカス駆動信号を与えてフォーカス制御を行うフォーカス駆動制御部とを備え、
該フォーカス駆動制御部は、上記フォーカス駆動信号にウォブリング信号を重畳して上記アクチュエータに与えつつ上記フォトディテクタで反射光を検出してフィードバック方式のフォーカス制御を行いながら、上記ピックアップは上記光ディスクに可視画像を形成することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに従って光ディスクにレーザビームを照射し、画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク画像形成装置とは、与えられた画像データ（図形や文字など）に従って感熱層を有する光ディスクにレーザビームを照射することにより、光ディスクの情報記録面とは反対の面（いわゆるレーベル面）上に対応する可視画像を形成する装置である。その際画像データは、ディスク上のトラック毎のデータとして与えられ、光ピックアップは所定の半径方向位置および回転角位置において、画像データに応じた強度のレーザビームを照射する。
【０００３】
光ディスク画像形成装置においても、良質な画像を形成するために、レーザビームスポットをレーベル面に精度良く合焦させるフォーカス制御が必要であるが、従来の情報記録時に用いられるフォーカスエラー信号による制御は、次の理由で用いられない。
【０００４】
１つは、レーベル面の反射率は一般に低いので、フォーカスエラー信号のＳ／Ｎ比が悪く、外乱の影響を受け易いことである。もう１つは、フォーカスエラー信号のゼロ点がレーベル記録面の合焦位置（ジャストフォーカス位置）からずれることによる。これは、光ディスク装置のレーザ光は、光ディスクを一定厚通過した記録層でジャストフォーカスするように光学設計されており、光ディスク表面にあるレーベル記録面にレーザ光を照射した場合は、球面収差を生じるからである。
【０００５】
これを改善するために、レーベル記録面に対するレーザ光の全反射信号（和信号）を検出し、ジャストフォーカス位置を示す全反射信号の最大値となるようなフォーカス制御方式が提案されている。ただし、レーベル記録面は記録部と未記録部で反射率が大きく異なっており、かつ、レーベル記録面の表面粗さにより反射光のＳ／Ｎが悪いため、フォーカス制御は未記録のレーベル記録面でジャストフォーカスとなるようなフォーカスアクチュエータ駆動力を学習して記憶させた後、フィードフォワード制御を行っている。
【０００６】
例えば特許文献１には、フォーカスエラー信号とともに反射光の和信号（ＳＵＭ）を利用してフィードフォワード制御する技術が開示される。
【０００７】
また特許文献２には、レーベル記録面の内周側又は外周側に光ディスクと同心円をなす反射帯を設けて、反射帯でフォーカスエラー信号を用いてフィードバック制御を行ってフォーカス駆動指示値をメモリに取り込み、その後はフィードバック制御をＯＦＦし、前記メモリの値を用いてフィードフォワードを行う制御方法が開示される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−９３０５０号公報
【特許文献２】特開２００５−３３９６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のように、和信号を用いる場合、そのままではフィードバック制御が行えない。なぜなら、和信号レベルはジャストフォーカス位置において最大となり、ジャストフォーカス位置からずれた場合（デフォーカス）、レベルは減少するがデフォーカスの方向によらず同様に減少する。よって、ある位置の和信号を検出してもフォーカスアクチュエータの制御すべき方向（和信号レベルが最大となる方向）が決まらず、フィードバック制御が行えない。制御方向を判断するには、さらに時間を掛けて検出点を増やす必要がある。
【００１０】
一方フィードフォワード制御では、初期設定値に基づくオープン制御であるため、制御途中で外乱や光ディスクの反り、傾斜等による焦点ずれが生じても、これに十分対応できない。レーベル面上に多数の学習用の測定点を設けるにしても、限界があり、また学習のために画像記録動作を中断する時間が増加する。特許文献２では、反射帯の近傍では精度向上が期待できるが、離れるにつれ、精度が悪化する恐れがある。また反射帯をレーベル面内の随所に設けるわけにはいかない。
【００１１】
このように、和信号を利用したフォーカス制御においては、制御精度や記録動作の中断について更なる改良が求められている。
【００１２】
本発明の目的は、光ディスク画像形成装置におけるレーベル面に対するフォーカス制御の精度を向上させ、良質な画像を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置であって、光ディスクを回転させるスピンドルモータと、画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、光ディスクからの反射光を検出するフォトディテクタ、および対物レンズを光ディスクのフォーカス方向にシフトさせるアクチュエータを含むピックアップと、アクチュエータにフォーカス駆動信号を与えてフォーカス制御を行うフォーカス駆動制御部とを備える。フォーカス駆動制御部は、フォーカス駆動信号にウォブリング信号を重畳してアクチュエータに与え、フォトディテクタで検出した反射光信号からフォーカス和信号を生成し、フォーカス和信号に基づきフォーカス駆動信号を修正する。
【００１４】
ここにフォーカス駆動制御部は、互いに同期した第１及び第２のウォブリング信号Ｗ１，Ｗ２の発生回路と、自動利得制御（ＡＧＣ）回路と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）回路とを備える。アクチュエータには、フォーカス駆動信号ＦＯＤに第２のウォブリング信号Ｗ２を重畳して与え、自動利得制御回路は、フォーカス和信号ＰＥを参照信号として第１のウォブリング信号Ｗ１のゲインを調整し、低域通過フィルタ回路は、ゲインの調整された第１のウォブリング信号Ｗ１を整流することでフォーカスオフセット量ΔＦＯＤを生成し、フォーカスオフセット量ΔＦＯＤをフォーカス駆動信号ＦＯＤに加算してフォーカス駆動信号ＦＯＤを修正する。なお、第１及び第２のウォブリング信号Ｗ１，Ｗ２としては、正弦波信号が適する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光ディスク画像形成装置におけるレーベル面に対するフォーカス制御の精度が向上し、良質な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明による光ディスク画像形成装置の一実施例を示すブロック図である。本実施例の装置は、装着した光ディスク１をスピンドルモータ２にて回転させ、ピックアップ７からレーザビームを光ディスク１の画像形成面（レーベル面）に照射し、可視画像（図形や文字など）を記録する。ピックアップ７は、ステッピングモータ１２の回転により光ディスクの半径方向に移動する。
【００１７】
スピンドルモータ２はドライバ３により駆動され、スピンドル制御部４は、スピンドルモータ２の回転を制御する。ステッピングモータ１２はドライバ１３により駆動され、トラッキング制御部１４は、ピックアップ７をディスク半径方向に所定間隔で移動させるよう、ステッピングモータ１２を制御する。
【００１８】
ピックアップ７は、レーザ光源であるレーザダイオード（ＬＤ）８と、光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ９、光ディスクからの反射光を検出するフォトディテクタ１０、及びアクチュエータ１１を含む。アクチュエータ１１は、ドライバ１３、１６により駆動され、ムービングコイルに駆動電流を流すことで対物レンズ９をディスク厚み方向（フォーカス方向）とディスク半径方向（トラッキング方向）にシフトさせる。フォトディテクタ１０は４分割受光面となっており、４個の検出信号を信号処理回路（ＡＦＥ）１８へ送る。ＡＦＥ１８は、これを加算処理してフォーカス和信号（ＰＥ）を生成する。
【００１９】
フォーカス制御部１７およびマイコン（ＤＳＰ）２０は、ＡＦＥ１８からのフォーカス和信号を基にドライバ１６を介してフォーカス制御を行うが、本実施例では、後述するように対物レンズ９にウォブリング振動を与えてフォーカスずれ（デフォーカス量）を検出するウォブリング方式を採用することに特徴がある。ウォブリング振動の大きさは十分小さく、ディスク面に画像記録する上で支障にならない程度とする。すなわち、ウォブリング方式を採用することで、デフォーカス量を検出しながらフォーカス制御と記録動作を行うフィードバック制御を可能とするものである。
【００２０】
光ディスクに形成する画像データは、ホストＰＣ２２からインタフェース２１を介してマイコン２０に入力される。マイコン２０は、画像データに対応した記録パルス信号を生成し、ドライバ１５を介してレーザダイオード（ＬＤ）８に供給する。その際の記録信号は、光ディスクの回転位置とピックアップの半径位置（トラック位置）に同期して供給することで、光ディスクのレーベル面に所望の２次元の可視画像を形成する。
【００２１】
図２は、図１の実施例におけるフォーカス制御に関する部分の構成ブロック図である。
【００２２】
ピックアップ７のフォトディテクタ（４分割受光面）１０は、光ディスク１のレーベル面からの反射光を検出し、検出信号をアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１８へ送る。ＡＦＥ１８は、４個の検出信号を加算してフォーカス和信号（ＰＥ）２４を生成する。なお、フォーカス基準電圧２３は、フォーカスオフセット調整用のものである。ＡＦＥ１８からのフォーカス和信号（ＰＥ）は、マイコン（ＤＳＰ）２０およびフォーカス制御部１７へ送られる。ＤＳＰ２０では、互いに同期した第１及び第２のウォブリング信号（Ｗ１，Ｗ２）発生回路２５，２６を有する。フォーカス基準電圧２３とＰＥ信号２４とウォブリング信号（Ｗ１）２５を自動利得制御（ＡＧＣ）回路２７に入力し、その後低域通過フィルタ（ＬＰＦ）回路２８で処理して、現在のデフォーカス量に応じ、これを修正するためのフォーカス駆動電圧（ＦＯＤ）２９を生成する。このように、本実施例のフォーカス制御はフィードバック制御となっているが、駆動電圧（ＦＯＤ）にはウォブリング信号（Ｗ２）２６を重畳して出力する。Ｗ２信号の重畳されたＦＯＤ信号はドライバ１６に供給され、アクチュエータ１１は対物レンズ９をＷ２信号に従いフォーカス方向（上下方向）に振動させる。
【００２３】
ここに、ウォブリング信号Ｗ２は、例えば周波数６８９ｋＨｚの正弦波（ｓｉｎ波）にてアクチュエータを振動させ、その振幅は十分小さいものとする。対物レンズがウォブリング振動する結果、得られるフォーカス和信号（ＰＥ）もｓｉｎ波状となる。また、ＰＥ信号のＤＣレベルはフォーカス位置によって山型状に変化するので、ＰＥ信号のＤＣレベルとｓｉｎ波形を利用することで、デフォーカス量を検出することができる。本実施例では、ＡＧＣ２７にウォブリング信号Ｗ２に同期したウォブリング信号Ｗ１を入力し、これをＰＥ信号を参照信号としてＷ１信号のゲインを制御する。その際のゲイン特性は、ＰＥ信号のレベルが上がるとゲインが小さくなるような逆特性に設定する。その結果、ＡＧＣ後のＷ１信号（ｓｉｎ波形）は、デフォーカス量に応じて、ｓｉｎ波形振幅と上下対称性が変化する。ＬＰＦ２８はＡＧＣ後のｓｉｎ波形を整流（平滑化）し、ＤＣ信号の極性とレベルが変化するフォーカスオフセット信号ΔＦＯＤを生成する。そして、前回のフォーカス駆動電圧（ＦＯＤ）にオフセット信号ΔＦＯＤを加算修正して、新たなＦＯＤ信号とする。
【００２４】
図３は、本実施例のフォーカス制御信号生成の概要を説明する図である。横軸はデフォーカス量で、原点はジャストフォーカス位置である。以下の説明では、フォーカス位置として３通りの場合を取り上げ、ジャストフォーカスの場合を＜Ｐ１＞、−側にデフォーカスの場合を＜Ｐ２＞、＋側にデフォーカスの場合を＜Ｐ３＞で示す。まず、フォーカス和信号（ＰＥ）は、デフォーカス量に対して山型の曲線３１に沿ってレベルが変化する。各位置においてウォブリング信号Ｗ２（符号３２）によりレンズを振動させると、ＰＥ信号のレベル（符号３３）は＜Ｐ１＞では高いレベル、＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞では低いレベルとなる。
【００２５】
ＡＧＣ２７にてこれらのＰＥ信号レベル３１を参照して、ウォブリング信号（ｓｉｎ波形）Ｗ１（符号３３）のゲインを調整すると、図のような３通りのＷ１信号（符号３４）が得られる。＜Ｐ１＞ではＰＥレベルが高くＡＧＣゲインは小さいので、ＡＧＣ後のＷ１の振幅は小さい。＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞ではＰＥレベルが低くＡＧＣゲインは大きいので、ＡＧＣ後のＷ１の振幅は大きい。ただし＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞では、ＰＥ山型曲線３１の傾斜部で動作するため、ＡＧＣゲインはさらにｓｉｎ波の極性によっても差が生じる。その結果、ＡＧＣ後のＷ１波形は上下非対称となり、＜Ｐ２＞では上側振幅が大きく、＜Ｐ３＞では下側振幅が大きくなる。このように、フォーカス位置の相違を、ＡＧＣ後のウォブリング信号Ｗ１の振幅と対称性の相違として検出することできる。
【００２６】
その後、ＡＧＣ後のＷ１信号３４をＬＰＦ２８を通して整流（平滑化）させると、フォーカスオフセット信号ΔＦＯＤ（符号３５）が得られる。＜Ｐ１＞ではΔＦＯＤ≒０（ゼロ）、＜Ｐ２＞ではΔＦＯＤ＞０、＜Ｐ３＞ではΔＦＯＤ＜０となる。＜Ｐ１＞ではジャストフォーカス状態であるので、ＦＯＤの修正はない。＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞では、これらのΔＦＯＤを前回のＦＯＤに加算して、新たなＦＯＤ信号とする。この新たなＦＯＤ信号を用いてフォーカス位置の修正を行う。
【００２７】
図４は、図３におけるフォーカス制御信号の生成を詳細に説明する図である。ここでは、３通りのフォーカス位置＜Ｐ１＞＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞における信号波形を追跡して示す。
【００２８】
（ａ）は、ウォブリング信号Ｗ２の重畳されたフォーカス駆動電圧（ＦＯＤ）である。なお図４では、ウォブリング信号Ｗ２の振幅を誇張して大きく描いているが、実際には、ウォブリング振幅Ｗ２はＦＯＤレベルより十分小さく設定する。（ｂ）は、ＦＯＤで駆動された対物レンズのフォーカス方向位置を示す。ここでジャストフォーカス位置を符号４０で示す。（ｃ）は、各位置で検出されるフォーカス和信号（ＰＥ）である。ＰＥレベルは、ジャストフォーカス位置４０にて最大となるので、直線４０の位置で折り曲げたような波形となる。
【００２９】
（ｄ）は、ＡＧＣ２７に与えるウォブリング信号Ｗ１を示す。Ｗ１はウォブリング信号Ｗ２に同期しており、フォーカス位置によらず一定の信号を与える。（ｅ）は、ＡＧＣにてＰＥレベルに応じてＷ１信号のゲインを調整した後のＷ１信号を示す。ここでＡＧＣのゲイン特性はＰＥレベルに対し逆特性（例えば逆比例）とする。その結果、＜Ｐ１＞では常にゲインは小さくＷ１の振幅は小さく、かつ上下対称の信号となる。＜Ｐ２＞＜Ｐ３＞ではＰＥレベルが低下した部分（符号４１）にてゲインが大きくなるので、Ｗ１信号の対応する部分（符号４２）が強調され、上下に非対称波形となる。ＡＧＣ後のＷ１信号は、この後、ＬＰＦ２８にて整流し、図３のフォーカスオフセット信号ΔＦＯＤ３５となる。
【００３０】
図５は、本実施例のフォーカス制御の流れを示すフローチャートである。
画像記録開始指令を受けると、フォーカス制御部１７はフォーカス駆動電圧（ＦＯＤ）の初期設定を行う（Ｓ１０１）。そして、微小振幅のｓｉｎ波形のウォブリング信号Ｗ２をＦＯＤに重畳して（Ｓ１０２）、フォーカスアクチュエータ１１を駆動する（Ｓ１０３）。アクチュエータ１１は対物レンズ９を所定の位置に移動させ、ウォブリング信号Ｗ２にてフォーカス方向に振動させる。それと同時に、ＬＤ８から記録用レーザ光を照射して、光ディスクレーベル面に画像を記録する（Ｓ１０４）。その時、ディスクからの反射光をフォトディテクタ１０にて検出し、ＡＦＥ１８はフォーカス和信号（ＰＥ）を生成する（Ｓ１０５）。
【００３１】
次にＤＳＰ２０内のＡＧＣ２７は、ウォブリング信号Ｗ２に同期したウォブリング信号Ｗ１を入力し（Ｓ１０６）、Ｓ１０５で生成したＰＥ信号のレベルを参照してＷ１信号のゲインを調整する（Ｓ１０７）。ＬＰＦ２８はＡＧＣ後のＷ１信号を整流してＤＣ電圧とし、フォーカスオフセット量ΔＦＯＤを求める（Ｓ１０８）。オフセット量ΔＦＯＤは、現在のデフォーカス量を反映するもので、ジャストフォーカス状態であればΔＦＯＤ＝０となる。
【００３２】
オフセット量ΔＦＯＤを前回のＦＯＤに加算修正し、新たなフォーカス駆動電圧ＦＯＤとする（Ｓ１０９）。以後、Ｓ１０２に戻り、新たなＦＯＤにウォブリングＷ２を重畳してフォーカスの制御を続ける。
【００３３】
このように本実施例のフォーカス制御においては、レーベル面への画像記録動作を行いながらリアルタイムでフォーカスずれ（デフォーカス量）を検出し、これを修正するようにフィードバック制御を行うことができる。よって、ディスク面のどの位置においても精度良くフォーカス制御を行うことができ、また制御のために画像記録動作が中断することがなく迅速な記録動作が可能となる。
【００３４】
本実施例は、対物レンズにウォブリング振動を加え、その際得られるフォーカス和信号のレベルと振動振幅（位相）がフォーカス位置により異なることを利用して、デフォーカス量を検出するものである。その際、フォーカス和信号からデフォーカス量を導出するためにＡＧＣやＬＰＦ回路を用いたが、これに限らず、レベルと振幅（位相）の差を抽出する信号処理により、同様にデフォーカス量を導出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による光ディスク画像形成装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】図１におけるフォーカス制御に関する部分の構成ブロック図。
【図３】フォーカス制御信号生成の概要を説明する図。
【図４】フォーカス制御信号の生成を詳細に説明する図。
【図５】本実施例のフォーカス制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１…光ディスク、２…スピンドルモータ、３，１３，１５，１６…ドライバ、７…ピックアップ、８…レーザダイオード（ＬＤ）、９…対物レンズ、１０…フォトディテクタ、１１…アクチュエータ、１２…ステッピングモータ、１７…フォーカス制御部、１８…アナログフロントエンド（ＡＦＥ）、２０…マイコン（ＤＳＰ）、２３…フォーカス基準電圧、２４，３１…フォーカス和信号（ＰＥ）、２５，２６…ウォブリング信号発生回路、２７…ＡＧＣ回路、２８…ＬＰＦ回路、２９…フォーカス基準電圧（ＦＯＤ）、３２，３４…ウォブリング信号、３５…フォーカスオフセット量（ΔＦＯＤ）。
【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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