JP2005166088A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの面ぶれによる影響を抑圧することにより、安定したトラッキング制御およびフォーカス制御が可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】低速の記録速度（線速度）におけるフォーカスエラー検出部２０の出力信号（フォーカスエラー信号）により面振れ量を面振検出部５０が検出し、メモリ５８に記憶する。この面振れ量に基づいてコントローラ４０はバイアス付与量を求め、記録時点においてエリアに対応するバイアス信号を付与するべく、バイアス付与部５６へ信号出力する。これにより高速の線速度で記録する場合であっても、光ピックアップ１４の収束レンズと光ディスク１２との位置関係は一定距離を維持しつつ正確なフォーカスサーボが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク装置にかかり、収束した光ビームを用いて光ディスクに信号を記録または再生する光ディスク装置に関する。

レーザ光により追記型などの情報記録が可能な光情報記録媒体（光ディスク）が知られている。この光ディスクには、フレキシブルディスクに比較して大容量の光ディスク（所謂ＣＤ−Ｒ）が知られており、その情報記録は、近赤外域（例えば７８０ｎｍ近傍の波長）のレーザ光をＣＤ−Ｒに照射することにより行われる。記録層の照射部分はレーザ光を吸収して局所的に温度上昇し、物理的または化学的変化（例えば、ピットの生成）による光学的特性の変化により、情報記録がなされる。

近年、情報化社会の進展に伴って流通する情報量は増大傾向にあり、より大容量の光情報記録媒体の要望に対して、さらに大容量の光ディスク（追記型デジタル・ヴァサタイル・ディスク、所謂ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ）が流通されるようになってきている。このＤＶＤ−Ｒ等は、照射されるレーザ光のトラッキングのための案内溝（プレグルーブ）がＣＤ−Ｒに比べて半分以下（０．７４〜０．８μｍ）と狭く形成された透明な円盤状基板上に、色素からなる記録層、光反射層、そして必要に応じて保護層を順に設けて形成される。ＤＶＤ−Ｒへの情報記録再生は、ＣＤ−Ｒより短い波長（例えば、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ波長）のレーザ光の照射によってＣＤ−Ｒより高密度記録ができる。

このような、光ディスクへの記録再生は、専用の記録再生装置によりなされる。例えば、光ディスク装置は、光ディスクに設けられた情報トラックに、光スポットを照射し、光ディスク上の光スポットの焦点ずれを補償するべく追従させるフォーカス制御を行いつつ、情報トラックに対する光スポットのトラックずれを補償するべく追従させるトラッキング制御を行っている。

すなわち、フォーカス制御やトラッキング制御によって、光ディスクの面ぶれや偏心、または外部振動等の外乱による誤差の影響を抑圧しつつ、光スポットを情報トラックに追従させている。このため、フォーカス制御やトラッキング制御においては、ゲインが設定されている。

ところが、ゲインを設定した場合、そのゲインは固定的であり、そのゲインを越えた範囲の面ぶれや偏心の大きな光ディスクでは、光スポットの追従が困難な場合がある。

そこで、光スポットの追従性を向上させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。この技術では、フォーカス信号やトラッキング信号の低域周波数成分を検出することにより、光ディスクの偏心成分を抽出し、低域成分の増幅率を上げている。これにより、フォーカス制御やトラッキング制御ゲインを上げることなく、安定したフォーカス制御やトラッキング制御を可能としている。
特開平６−４９８９号公報（第５頁〜８頁、図１、図８）

しかしながら、光ディスクは大容量であるため、記録速度の高速化が進んでおり、従来の低速時には可能であった追従性能が、高速時に得ることができない場合が生じている。例えば、ＤＶＤ−Ｒ等の媒体メーカでは独自の技術に基づく媒体を供給したり、複数種類の媒体を供給したりしているが、その製造条件や保管条件などによって、光ディスクの一部が微妙に変形するなど、高速記録対応の媒体であっても媒体の機械的特性（面振れ等）は低速用と殆ど変化がなかった。このため、低速時に可能であった追従性能を高速時に得るようにすることは、装置側で吸収しなければならなかった。

本発明は、上記事実を考慮して、光ディスクの種類によらず、最良状態で光ディスクにフォーカス制御することができる光ディスク装置を得ることが目的である。

上記の目的を達成するために、本発明の光ディスク装置は、少なくとも追加記録が可能な光情報記録媒体を回転させる回転手段と、前記光情報記録媒体の記録面に光ビームを収束させる収束手段と、前記収束手段を前記光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動させたときの合焦状態からのずれに基づく所定の周波数特性の駆動信号によって前記記録面に合焦するように前記収束手段を移動するフォーカス手段と、前記光ビームを光情報記録媒体の半径方向に移動させる移動手段と、前記光ビームの光情報記録媒体の半径方向における位置を検出する位置検出手段と、前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの前記合焦状態からのずれに基づいて、前記複数の領域の各々について前記光情報記録媒体の面振れ量を求めて求めた面振れ量に対応するバイアス信号を定める設定手段と、前記低速度より速い高速度で光情報記録媒体を回転させるときに、前記位置検出手段の検出結果により光情報記録媒体の光スポットの位置が何れの領域に属するかを判別し、判別した領域に対応して記憶された前記バイアス信号を前記駆動信号に付加する付加手段と、を備えている。

本発明によれば、設定手段が光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について低速度で回転させたときの合焦状態からのずれにより面振れ量を求めて求めた面振れ量に対応するバイアス信号を定める。そして、低速度より速い高速度で光情報記録媒体を回転させるときに、すなわち装置の各種検出系の信号が高周波側へ移行するとき、付加手段によって判別された光スポットが位置する領域に対応して記憶されたバイアス信号を駆動信号に付加する。これにより、光情報記録媒体の少なくとも一部に存在する変形などにより生じる面振れに起因するフォーカスエラーを抑制することができ、安定して合焦を可能とし、正確にフォーカス制御やトラッキング制御が可能な光ディスク装置を提供することができる。

具体的には、本発明の光ディスク装置は、光ディスクなどの少なくとも追加記録が可能な光情報記録媒体を回転手段によって回転させつつ、収束手段により光情報記録媒体の記録面に光ビームを収束させて、データを記録する。この収束手段は、光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動可能とされ、フォーカス手段は、合焦状態からのずれに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号によって記録面に合焦するように収束手段を移動する。この駆動信号は、所定の周波数特性を有する、所謂フォーカスサーボのサーボゲインが定められた駆動信号であり、周波数が高くなるに従ってサーボゲインが小さくなる。このため、光情報記録媒体の回転が高速になるに従って、合焦状態を維持する範囲が狭くなり、合焦状態からのずれが大きく検出される場合が増加する。この場合、光情報記録媒体の少なくとも一部に変形を有すると（極部変形）、面振れなどの変位となる。これによって、フォーカス手段による収束手段の移動によって合焦状態を得ることができない、所謂デフォーカス状態となり、収束手段の収束による光スポットを得ることができず、正確な記録を行うことができない。

そこで、設定手段は、光情報記録媒体の面振れ量に対応するバイアス信号を定める。すなわち、設定手段は、光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について予め定めた低速度で回転させたときの合焦状態からのずれにより、複数の領域の各々について前記光情報記録媒体の面振れ量を求める。この求めた面振れ量に対応するバイアス信号を定める。このバイアス信号は、所定の周波数特性の駆動信号によって記録面に合焦することが可能となるように、収束手段をオフセット移動させるための信号である。

面振れ量を求めるときは、移動手段によって光ビームを光情報記録媒体の半径方向に移動させつつ、位置検出手段によって光ビームの光情報記録媒体の半径方向における位置を検出しながら行うことで、光ビームの移動及び位置検出の双方を達成できる。

付加手段は、低速度より速い高速度で光情報記録媒体を回転させるときに、位置検出手段の検出結果により光情報記録媒体の光スポットの位置が何れの領域に属するかを判別し、判別した領域に対応して記憶されたバイアス信号を駆動信号に付加する。

これによって、光ディスクの少なくとも一部の変形による面ぶれ等で生じる合焦誤差を抑制することにより、安定したフォーカシングが可能となり、正確なフォーカス制御を遂行することができる。

前記フォーカス手段は、前記収束手段を前記光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動させる合焦手段と、前記光情報記録媒体に前記光ビームが収束された合焦状態からのずれを検出する合焦誤差検出手段と、前記合焦誤差検出手段の検出結果に基づく、所定の周波数特性の駆動信号によって前記光情報記録媒体の記録面に合焦するように前記合焦手段を制御する合焦制御手段と、から構成することができる。

フォーカス手段は、収束手段を移動させることで合焦状態を維持させることが好ましい。そこで、収束手段を移動させるフォーカス手段は、合焦手段を含んで該合焦手段によって収束手段を光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動させる。そして、合焦誤差検出手段により合焦状態からのずれを検出し、合焦状態からのずれに応じて合焦制御手段は所定の周波数特性の駆動信号によって光情報記録媒体の記録面に合焦するように合焦手段を制御する。これによって、合焦状態からのずれを検出しながら合焦となるべく制御が可能となり、より好ましく合焦維持を可能とし、安定したフォーカシングが可能となる。

前記設定手段は、前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの前記合焦誤差検出手段の検出信号を記憶するエラー記憶手段と、記憶手段に記憶された検出信号に基づいて、前記各々の領域について前記光情報記録媒体の面振れ量を求め、かつ求めた面振れ量に対応するバイアス信号を設定するバイアス設定手段と、を含むことができる。

バイアス信号を定める設定手段は、予め面振れ量に対応するバイアス信号を定めることも可能であるが、光情報記録媒体毎にその形状を検知しながら設定することで、光情報記録媒体毎の設定が可能となり好ましい。そこで、エラー記憶手段は、光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの合焦誤差検出手段の検出信号を、光情報記録媒体の半径方向の複数の領域の各々について記憶する。この複数の領域は、高精度のためにはトラック毎に記憶することがよいが、隣り合うトラック付近ではほぼ同様の合焦誤差検出手段の検出信号が得られるため、予め一定領域を定めておくことが好ましい。そして、バイアス設定手段は、記憶手段に記憶された検出信号に基づいて、各々の領域について光情報記録媒体の面振れ量を求めかつ求めた面振れ量に対応するバイアス信号を設定する。これによって、光情報記録媒体毎の設定が可能となる。

前記バイアス設定手段は、前記合焦誤差検出手段の検出結果に基づいて、複数の回転速度の各々に対する前記各領域における前記光情報記録媒体の面振れ加速度を求めて求めた面振れ加速度に対応してバイアス信号を定めることができる。

前記光情報記録媒体の回転によって検知される面振れは、その検知信号の特性として、単位時間に対する面形状の変形幅の度合い、すなわち面振れ速度として検知される。このため、その速度の度合いである加速度を検知すれば、どの程度面振れが生じるのかを予測することができる。そこで、バイアス設定手段が合焦誤差検出手段の検出結果から複数の回転速度の各々に対する各領域における光情報記録媒体の面振れ加速度を求めて求めた面振れ加速度に対応してバイアス信号を定めることで、面振れの状態を検知した結果によりバイアスを設定するのではなく、予測した結果のバイアスを付与することができる。このため、事前にバイアスを付与することが可能で、迅速な処理が可能となる。

前記光ディスク装置は、次の情報記録方法による手順を含んでいる。詳細には、少なくとも追加記録が可能な光情報記録媒体の記録面に光ビームを収束させた光スポットの合焦を検出しながら光スポットを前記光情報記録媒体の記録面に収束させる駆動信号を出力する出力手段を含む光ディスク装置において、前記光情報記録媒体を回転させつつ前記光ビームを前記光情報記録媒体の記録面に収束させてデータを記録する光ディスク装置の情報記録方法であって、前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの合焦からのずれを表すエラー信号を記憶し、各々の領域について前記エラー信号に基づいてバイアス電圧を設定し、前記低速度より速い高速度で回転させつつ前記光情報記録媒体にデータを記録するときに、光情報記録媒体の光スポットの位置が何れの領域に属するかを判別し、判別した領域及び回転速度に応じて前記駆動信号に前記バイアス信号を付加することを特徴とする。

このようにすれば、光情報記録媒体の少なくとも一部に変形を有して面振れが生じる場合であっても、フォーカス制御系のゲインを増加することなく、面ぶれによるフォーカス誤差を抑制することができ、安定したフォーカス制御が可能となる。

以上のように、本発明によれば、光ディスクの少なくとも一部の変形による面ぶれ等で生じる合焦誤差を抑制することにより、安定したフォーカシングが可能となり、正確なトラッキング制御やフォーカス制御を遂行することができ、正確なトラッキング制御およびフォーカス制御が可能な光ディスク装置を提供することができる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態にかかる光ディスク装置１０は、光ディスク１２へ信号の記録及び光ディスク１２から信号再生を行うものであり、半導体レーザなどの図示しない光源を内蔵した光ピックアップ１４を有している。光ピックアップ１４は、図示しない光源から射出された光ビームが光ディスク１２により反射された反射光を受光するフォトダイオードなどの図示しない検出器を備えている。また、光ディスク装置１０は、光ディスク１２を回転させるモータ駆動部１６と、光ピックアップ１４を光ディスク１２の半径方向に搬送する送りモータ部１８とを備えている。

なお、光ピックアップ１４は、光ビームを光ディスク１２の記録面に収束させる収束レンズ（収束手段）と、収束レンズを記録面に交差する方向へ微少量移動するフォーカスアクチュエータと、収束レンズを光ディスク１２の半径方向へ微少量移動するトラッキングアクチュエータとを内蔵している。これらのフォーカスアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータは、所謂フォーカスサーボ時またはトラッキングサーボ時に作動が制御される。すなわち、フォーカスアクチュエータは、収束レンズを光ディスク１２の記録面に対して略垂直な方向に移動させて記録面に追従させるもので、トラッキングアクチュエータは、光スポットを、光ディスク１２の半径方向に移動させることにより、光ディスク１２の情報トラックに追従させるものである。

このトラッキングアクチュエータは、光ピックアップ１４の内部で、収束レンズを光ディスク１２の半径方向へ微少量移動させて情報トラックに追従させるもので、光ディスク１２の記録面の全ての情報トラックに対して追従させるためには、光ピックアップ１４そのものを移動させる必要がある。このため、光ピックアップ１４は、送りモータ部１８に連結されて送りモータ部１８により光ピックアップ１４が光ディスク１２の半径方向へ移動される。

光ピックアップ１４には、フォーカスエラー検出部２０及びトラッキングエラー検出部３０が接続されている。このフォーカスエラー検出部２０は、フォーカス位相補償部２２を介してフォーカス制御部２４に接続されており、このフォーカス制御部２４は光ピックアップ１４に接続されている。トラッキングエラー検出部３０は、トラッキング位相補償部３２を介してトラッキング制御部３４に接続されており、このトラッキング制御部３４は光ピックアップ１４に接続されている。

フォーカスエラー検出部２０は、光ビームを収束するときの合焦状態を検出する（フォーカスエラー信号を出力する）。フォーカス位相補償部２２は、フォーカスエラー検出部２０の出力信号（フォーカスエラー信号）により合焦状態からの位相ずれを補償するための信号を出力する。フォーカス制御部２４は、フォーカス位相補償部２２の出力に基づき、光ピックアップ１４のフォーカスアクチュエータを駆動制御する。

これら、光ピックアップ１４のフォーカスアクチュエータと、フォーカスエラー検出部２０と、フォーカス位相補償部２２と、フォーカス制御部２４とによって、フォーカスサーボを行う光ディスク装置１０のフォーカス制御系が構成される。これらの構成のフォーカス制御系により、フォーカスサーボがかけられると、収束レンズと光ディスク１２の記録面の距離が一定に維持される。

トラッキングエラー検出部３０は、光ディスク１２の記録面における情報トラックと光ビーム（を収束した光スポット）との位置ずれを検出する。トラッキングエラー検出部３０の出力信号により光スポットと情報トラックの位相ずれを補償するための信号を出力する。トラッキング制御部３４は、トラッキング位相補償部３２の出力に基づき、光ピックアップ１４のトラッキングアクチュエータを駆動制御する。

これら、光ピックアップ１４のトラッキングアクチュエータと、トラッキングエラー検出部３０と、トラッキング位相補償部３２と、トラッキング制御部３４とによって、トラッキングサーボを行う光ディスク装置１０のトラッキング制御系が構成される。これらの構成のトラッキング制御系により、トラキングサーボがかけられると、収束レンズにより収束された光スポットの位置が光ディスク１２の情報トラックに追従するように維持される。

周知のように、光ディスク１２は、線速度が一定（例えば、１．４ｍ／ｓや３．５ｍ／ｓ）となるように回転される。このため、光ディスク１２の回転速度は光ピックアップ１４の位置に応じて制御する。このため、光ディスク装置１０は、回転検出部４４と回転制御部４２とを含んでおり、光ピックアップ１４が回転検出部４４に接続され、この回転検出部４４は、回転制御部４２を介してモータ駆動部１６に接続されている。これら、回転検出部４４と、回転制御部４２と、によって、回転サーボを行う光ディスク装置１０の回転制御系が構成される。これらの構成の回転制御系により、回転サーボがかけられると、光ディスク１２上に収束された光スポットの（光ディスク１２の半径方向の）位置において線速度が一定に維持される。

本実施の形態の光ディスク装置１０は、コントローラ４０を備えている。コントローラ４０は、後述するように、光ディスク１２を低速で回転したときのフォーカスエラー検出部２０の出力信号（フォーカスエラー信号）に基づいて得られるバイアス信号を、高速回転時に付与することを制御するものである。このコントローラ４０は、図示を省略したコンピュータ構成とされ、さらにバイアス信号を付与するときに用いる各種データを記憶するためのメモリ５８を備えている。

このコントローラ４０には、面振検出部５０，移動制御部５２，領域検出部５４，及びバイアス付与部５６が接続されている。また、フォーカス制御部２４，トラッキング制御部３４，及び回転制御部４２も接続されている。

面振検出部５０は、後述する検出モード時に、光ディスク１２を低速で回転したときのフォーカスエラー検出部２０の出力信号（フォーカスエラー信号）から光ディスク１２の面振量を検出するものであり、検出結果をコントローラ４０へ出力する。移動制御部５２は、検出モード時に、光ディスク１２の半径方向に光ピックアップ１４を移動制御するものである。領域検出部５４は、後述する記録モード時に、光ピックアップ１４により収束された光スポットの位置が、光ディスク１２に予め定めた複数領域の中の何れの領域に位置するのかを検出するものである。バイアス付与部５６は、記録モード時に、光ディスク１２の回転速度及び光スポットの位置する領域に対応するバイアス信号を付与するものである。

なお、本実施の形態のモータ駆動部１６及び回転制御部４２は、本発明の回転手段に相当し、光ピックアップ１４に内蔵された収束レンズは、本発明の収束手段に相当する。また、フォーカスエラー検出部２０，フォーカス位相補償部２２，フォーカス制御部２４によって光ピックアップ１４を制御する部分は、本発明のフォーカス手段に相当する。また、上記送りモータ部１８は本発明の移動手段に相当し、トラッキング制御部３４，領域検出部５４は、本発明の位置検出手段に相当する。また、本実施の形態の面振検出部５０、コントローラ４０は、本発明の設定手段に相当し、バイアス付与部５６は本発明の付加手段に相当する。

また、本実施の形態のフォーカスアクチュエータは本発明の合焦手段に相当し、フォーカスエラー検出部２０は本発明の号和尚誤差検出手段に相当し、フォーカス位相補償部２２及びフォーカス制御部２４は本発明の合焦制御手段に相当する。

また、本実施の形態のメモリ５８は、本発明のエラー記憶手段に相当し、コントローラ４０においてバイアス付与部５６へ供給する信号設定する部分は、本発明のバイアス設定手段に相当する。

ここで、光ピックアップ１４の追従性能について説明する。図２には、フォーカス性能についての特性図を示した。図２（Ａ）は、光ピックアップ１４のフォーカスアクチュエータの周波数特性を示し、図２（Ｂ）に、フォーカス位相補償部２２の周波数特性を示し、図２（Ｃ）に、上述したフォーカス制御系の伝達周波数特性を示した。

図２（Ｃ）に示した伝達周波数特性において、ゲインの逆数が、フォーカシングの追従誤差の抑制比となる。従って、光ディスク１２の面振れが原因となる誤差は、光ディスク１２の回転周波数付近のゲインを大きくすることによって、抑制することができる。

なお、トラッキング性能については、上述のフォーカス性能と周波数が異なるのみで略同様のため説明を省略する。

次に、正確な記録を可能とする本実施の形態の光ピックアップ１４についての作動原理を説明する。

光ディスク１２は、平面性が高く形成されることが前提としているが、その製造時や保管時の状況によって、局所的な変形やたわみなどを有することが多い。近年、高速記録が進んでおり、記録速度が高速になるにつれて、局所的な変形やたわみなどの影響が記録時に顕著に表れることになる。すなわち、光ディスク１２は局所的な変形やたわみなどを有すると、その局所的な変形部では、面振れとなる挙動を引き起こし、フォーカスエラー（合焦ずれ）が増大して、正確な記録がなされない。本実施の形態では、このような局所的な変形部を有する光ディスク１２であっても、簡単な構成で高速記録を可能とするものである。

図３には、局所的な変形部１３を有する光ディスク１２を示した。この変形部１３は、光ディスク１２における他の領域に対して記録面に交差する方向に変位を有するものである。図４には、この変形部１３を有する光ディスク１２における光ピックアップ１４のレベル変動を説明するための特性図を示した。このレベル変動は、光ディスク１２を一定の線速度で回転させつつフォーカスサーボによって光ピックアップ１４が記録面に追従されるときに、光ピックアップ１４へ供給される駆動電圧を示したものである。

図４（Ａ）は、光ディスク１２を低速度（例えば１倍速）の線速度で回転させたときの光ピックアップ１４の駆動電圧特性を示している。この特性図で、時間ＴＡは、上記変形部１３を光ピックアップ１４で追従したときの追従時間を示し、電圧ＶＡは、変動電圧を示している。この光ディスク１２を高速（例えば８倍速）の線速度で回転した場合、図４（Ｂ）に示すように、変形部１３の追従時間は、時間ＴＡから時間ＴＢに短縮される。一方、レベル変動の電圧は、電圧ＶＡを維持しなければ、面振れ変動に追従することができない。

ところが、実際には、図４（Ｃ）に示すように、変形部１３の追従時間は、時間ＴＡから時間ＴＢに短縮されるものの、レベル変動の電圧は、電圧ＶＡから電圧ＶＢへ小さくなる。これは、回転による面振れをフォーカスサーボで吸収できずに、光ピックアップ１４が追従できなかったとと考えられる。すなわち、光ディスク１２の記録面と光ピックアップ１４との間隔を一定に維持できず光ピックアップ１４を移動できないためと考えられる。このため、一時的なデフォーカス状態を生じるので、正確な情報の記録を行うことができない。以上のことは、光ディスク１２を低速の線速度で回転するときは正確に情報記録を行うことができるが、高速になるにしたがって、情報記録の正確さが失われるということになる。

この場合、フォーカスサーボ特性を上げる、すなわちフォーカスサーボのゲインを上げることで解消されるはずであるが、その増加量によっては通常のフォーカスサーボ時にビート（発振）が発生することによって追従性能を悪化させることになる場合がある。

本発明者は、記録時の線速度（以下、記録速度という）を高速にするに従い光ピックアップ１４の挙動が変化することを各種実験した。

図５には、記録速度に対するフォーカスエラー信号の特性を示し、図５（Ａ）は１倍速、図５（Ｂ）は２倍速、図５（Ｃ）は４倍速、図５（Ｄ）は６倍速、図５（Ｅ）は８倍速を示している。なお、１倍速の線側度は、３．４９±０．０３ｍ／ｓであり、図中、計測範囲は光ディスク１２の半径５５ｍｍにおける位置について１周分を計測したものである。図５から理解されるように、記録速度が高速になるに従って、フォーカスエラー信号の変動が増大する。

図６には、光ディスク１２の面振れ量の面内分布を示し、図６（Ａ）はディスク中心から半径５５ｍｍの位置における面振れ量、図６（Ｂ）はディスク中心から半径４０ｍｍの位置における面振れ量、図６（Ｃ）はディスク中心から半径２５ｍｍの位置における面振れ量を示している。図６から理解されるように、面振れは光ディスク１２上の同一角度領域で生じ、その面振れの変動量は光ディスク１２の外周に移動するに従って増大する。

図７には、光ディスク１２の面振れ加速度の面内分布を示し、図７（Ａ）はディスク中心から半径５５ｍｍの位置における面振れ加速度、図７（Ｂ）はディスク中心から半径４０ｍｍの位置における面振れ加速度、図７（Ｃ）はディスク中心から半径２５ｍｍの位置における面振れ加速度を示している。図７から理解されるように、面振れ加速度の変動は光ディスク１２上の同一角度領域で生じ、その面振れ加速度は光ディスク１２の外周に移動するに従って増大する。

以上のことを鑑み、本発明者は、高速記録時に、光ピックアップ１４を動作させる場合、フォーカスサーボ特性を上げるのではなく、光ピックアップ１４そのものにバイアスを付与することで、フォーカスサーボのゲインを上げることに相当する追従性能を得ることができるという知見を得た。

すなわち、記録速度が低速の場合に得られるフォーカスエラー信号は、記録速度が高速の場合であっても、時間は短縮されるものの大きさは変動しないことが想定される。上述のように、記録速度が高速になるに伴って光ピックアップ１４の追従性能が悪化すると、光ピックアップ１４の駆動電圧特性が小さくなるのに反して、フォーカスエラー信号は大きくなる。

これは、光ディスク１２の記録面に対する光ピックアップ１４の追従性能の悪化がフォーカスエラー信号に現れるためであり、良好な追従性能時のフォーカスエラー信号は、高速記録時にあっても、その特性パターンに変動がないと考えられる。

このため、記録速度が低速度のときのフォーカスエラー信号を基準として、面振れ箇所を推定し、その面振れ箇所で、光ピックアップ１４にバイアス付与することで、記録速度が高速度であっても追従性能を確保できる、と考えられる。

図８には、この原理を説明図を示した。図８（Ａ）に示すように、変形部１３における光ピックアップ１４の駆動電圧は、記録速度が低速度のときの波形ＣＨ１であるが、記録速度が高速度のときには波形ＣＨ２となる。この波形ＣＨ１と波形ＣＨ２との変動を補間するため、図８（Ｂ）に示すように、それらの差であるバイアス波形ＣＨ３を生成する。このバイアス波形ＣＨ３は、波形ＣＨ１と波形ＣＨ２との差分値以内（ＣＨ３≦ＣＨ１−ＣＨ２）であればよい。

駆動電圧にバイアス波形ＣＨ３を付与することで、図８（Ｃ）に示すように、駆動波形は、記録速度が低速度のときの波形ＣＨ１とほぼ一致する波形ＣＨ４となり、記録速度が高速度であっても追従性能を確保できる。

上記バイアス波形ＣＨ３は、フォーカスエラー信号から予測可能である。面振れは、平面度が高い基準となる光ディスク１２でフォーカスサーボをかけたときに得られる略一定のフォーカスエラー信号に対して、変動成分を有したフォーカスエラー信号が実際に得られる。この面振れに該当する位置で現れる変動成分は、光ディスク１２の記録速度の増加に伴って大きくなる。この増加分は、記録速度に対応するので、予め実験などによって、記録速度に対応する傾向を得ることができる。なお、ここで利用するフォーカスエラー信号に代替えする信号としては、フォーカスアクチュエータを駆動する駆動信号自体でもよい。この場合、駆動信号をローパスフィルタを介することで、面振れに該当する位置で現れる変動成分を得ることができる。

以下、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の光ディスク装置１０が起動される、光ディスク１２への情報記録が指示されると、コントローラ４０において、図９に示す処理ルーチンが実行される。なお、この処理では、記録速度を低速度でフォーカスエラー信号を検出しながらバイアス信号を設定する検出モードと、そのバイアス信号を付与して情報を記録する記録モードとの何れかのモードで実行される。

図９のステップ１００では、光ディスク装置１０の初期設定が実行される。この初期設定は、検出モード時及び記録モード時の各々における各種データが設定される。検出モード時に設定するデータには、光ディスク１２上の検出領域、光ディスク１２を回転制御する線速度、光ピックアップ１４の移動範囲（後述するエリア）などがある。また、記録モード時においては、光ディスク１２への情報記録の記録速度の設定がある。これらの設定の後に、以下の処理が検出モードで実行されるべく設定する。

次のステップ１０２では、記録速度である線速度を、検出モード時における低速の線速度に切り替えられ（設定され）、光ディスク１２の回転を開始する。すなわち、コントローラ４０は、低速、例えばＤＶＤの場合、１倍速：３．５ｍ／ｓの線速度で光ディスク１２が回転されるように、回転制御部４２へ回転指示を出力し、回転制御部４２によってモータ駆動部１６の回転が制御される。

次のステップ１０４では、光ディスク１２上における領域を設定することによって、トラッキング位置の指定をする。すなわち、コントローラ４０は、光ピックアップ１４の位置が指示したトラッキング位置に位置するように、移動制御部５２へ移動指示を出力し、移動制御部５２によって送りモータ部１８の移動が制御される。なお、このとき、トラッキング制御部３４に対しては、トラッキングサーボをかけるべく信号を出力する。

本実施の形態では、図３に示すように、光ディスク１２の記録範囲をエリア１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆの６個の領域に分類して以下の処理（検出）の領域とする。この各ゾーン内の所定位置をトラッキング位置として、設定する。なお、本実施の形態では、光ディスク１２の記録範囲を６つのエリアに分類した場合を説明するが、６つに限定されるものではない。すなわち、５つ以下でもよく、７つ以上でもよい。この分類数は、光ディスク１２について、フォーカスエラー信号の挙動が代表的にに表れるエリアで分類すればよく、半径４０ｍｍ以降で半径方向に約５ｍｍステップで分類することが好ましい。これは、原理的に内周部での面振れ量が小さいと考えられるためである。

上記ステップ１０４では、まず、最内周のエリア１２Ａが設定され、次のステップ１０６において、フォーカスサーボがかけられる。すなわち、フォーカスエラー検出部２０のフォーカスエラー信号による位相ずれを補償するための信号がフォーカス位相補償部２２から出力され、これに基づきフォーカス制御部２４は光ピックアップ１４のフォーカスアクチュエータを、収束レンズと光ディスク１２の記録面の距離が一定に維持するべく駆動制御する。

しかし、光ディスク１２の回転が高速になるに従って収束レンズの追従性能が悪化する。このため、収束レンズと光ディスク１２の記録面の距離が一定に維持が困難となり、フォーカスエラー信号が変動する。この変動は、光ディスク１２による面振れ量及び位置に対応することになる。

そこで、次のステップ１０８では、フォーカスエラー信号を読み取り、次のステップ１１０においてメモリ５８へ記憶する。このステップ１０８の処理は、面振検出部５０の処理に相当する。すなわち、面振検出部５０は、フォーカスエラー検出部２０の出力として読み取ったフォーカスエラー信号を、そのまま、エリア１２Ａにおける面振れ量としてメモリ５８に記憶したり、このフォーカスエラー信号から、面振れ量を求めてメモリ５８に記憶したりする。フォーカスエラー信号から、面振れ量を求める場合、平面度が高い基準となる光ディスク１２でフォーカスサーボをかけたときに得られる略一定のフォーカスエラー信号に対する変動成分を、面振れに該当する量として求めることができる。なお、この面振れに該当する量として求めることは、フォーカスエラー検出部２０の出力信号から面振れ速度や面振れ加速度を求めて記憶してもよい。

次のステップ１１２では、上記ステップ１０２で設定したエリアの全てについて上記処理が終了したか否かを判断し、残存するエリアがあるときはステップ１０４へ戻って上記処理を繰り返し実行する。一方、全エリアについて上記処理が終了すると、ステップ１１２で肯定され、ステップ１１４へ進む。

ステップ１１４では、メモリ５８に記憶されたフォーカスエラー信号（面振れ量）から、記録速度が高速のときに補正するフォーカス補正量を求める。このフォーカス補正量を求めるに当たっては、記録速度が高速のときに、フォーカスエラー信号の増大量を予測する。すなわち、上述のように、フォーカスエラー信号において面振れとして現れる成分は、光ディスク１２の記録速度の増加に伴って大きくなる。これは、光ピックアップ１４（収束レンズ）の光軸方向の移動（フォーカス制御）が追従できない速度（加速度）にあり、一時的にデフォーカス状態となるためである。この追従できない収束レンズの移動速度（加速度）の傾向は、予め実験などによって記録速度に対応して得ることができる。これは、低速の記録速度において得られるフォーカスエラー信号に面振れとして現れる成分の速度（加速度）が、高速の記録速度になるに従い大きくなるためである。この面振れとして現れる成分の速度（加速度）が、フォーカスサーボの許容を超えると、光ピックアップ１４すなわち収束レンズが追従できない。

そこで、本実施の形態では、低速の記録速度で面振れとして現れる成分の速度（加速度）に応じてバイアス信号を設定する。このバイアス信号は、面振れとして現れる成分の速度（加速度）の大きさに対して予め定められており、光ピックアップ１４（収束レンズ）の光軸方向の移動（フォーカス制御）が追従可能な速度（加速度）に補うためのものである。

次のステップ１１６では、モードを記録モードに設定すると共に、記録速度である線速度を、記録モード時の線速度、すなわち上記ステップ１００で設定した記録速度に切り替え（設定し）、光ディスク１２の回転を開始する。すなわち、コントローラ４０は、低速、例えば４倍速の線速度で光ディスク１２が回転されるように、回転制御部４２へ回転指示を出力し、回転制御部４２によってモータ駆動部１６の回転が制御される。

次のステップ１１８では、記録している光ディスク１２上のトラッキング位置を把握する。このトラッキング位置の把握は、領域検出部５４において上記設定したエリアの何れに含まれるかを検出するものである。次のステップ１２０では、フォーカス補正量を付与する。すなわち、コントローラ４０では、上記ステップ１１８で把握したエリアのフォーカス補正量（ステップ１１４で演算）を読み取り、バイアス付与部５６へ出力する。そして、ステップ１２２において情報記録などの処理が実行される。

従って、フォーカス制御部２４では、通常の光ピックアップ１４の駆動信号にバイアス信号が付与された信号を駆動信号として、光ピックアップ１４へ出力する（図８参照）。これによって、光ピックアップ１４の収束レンズは光ディスク１２と一定距離を維持しつつ記録をすることができる。

次のステップ１２４では、ステップ１２２の処理が全て終了するまで否定判断を繰り返し、否定されるとステップ１１８へ戻り、肯定されると本ルーチンを終了する。

このように、記録速度が低速度のときのフォーカスエラー信号を基準として、面振れ箇所を推定し、その面振れ箇所で、光ピックアップ１４にバイアス付与することで、記録するので、高速の記録速度で光ディスク１２へ情報を記録する場合であっても、フォーカスエラー信号が増大する所謂デフォーカス状態となることなく、合焦状態を維持でき、正確なフォーカス制御を遂行することができる。

本発明の実施の形態にかかる光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 光ピックアップの周波数特性を示し、（Ａ）はフォーカスアクチュエータの周波数特性、（Ｂ）はフォーカス位相補償部の周波数特性、（Ｃ）は光ディスク装置のフォーカス制御系の伝達周波数特性を示す線図である。 局所的な変形部を有する光ディスクを示すイメージ図である。 変形部を有する光ディスクにおける光ピックアップのレベル変動を説明するための特性図を示し、（Ａ）は光ディスクを低速度の線速度で回転させたときの光ピックアップの駆動電圧特性、（Ｂ）は高速度で回転したときに得られるはずの光ピックアップの駆動電圧特性、（Ｃ）は実際に得られる光ピックアップの駆動電圧特性を示している。 記録速度に対するフォーカスエラー信号の特性を示し、（Ａ）は１倍速、（Ｂ）は２倍速、（Ｃ）は４倍速、（Ｄ）は６倍速、（Ｅ）は８倍速を示している。 光ディスクの面振れ量の面内分布を示し、（Ａ）はディスク中心から半径５５ｍｍの位置、（Ｂ）は半径４０ｍｍの位置、（Ｃ）は半径２５ｍｍの位置における面振れ量を示している。 光ディスクの面振れ加速度の面内分布を示し、（Ａ）はディスク中心から半径５５ｍｍの位置、（Ｂ）は半径４０ｍｍの位置、（Ｃ）は半径２５ｍｍの位置における面振れ加速度を示している。 本発明の実施の形態にかかる光ディスク装置に備えられた光ピックアップへの駆動信号を示し、（Ａ）は記録速度の変動による駆動信号の変動を示し、（Ｂ）は高速記録時の付与バイアス信号、高速記録時の駆動信号を示した。 本発明の実施の形態にかかる光ディスク装置の情報の記録の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

ＣＨ１…波形
ＣＨ２…波形
ＣＨ３…バイアス波形
１０…光ディスク装置
１２…光ディスク
１２Ａ〜１２Ｆ…エリア
１３…変形部
１４…光ピックアップ
１６…モータ駆動部
１８…送りモータ部
２０…フォーカスエラー検出部
２２…フォーカス位相補償部
２４…フォーカス制御部
３０…トラッキングエラー検出部
３２…トラッキング位相補償部
３４…トラッキング制御部
４０…コントローラ
４２…回転制御部
４４…回転検出部
５０…面振検出部
５２…移動制御部
５４…領域検出部
５６…バイアス付与部
５８…メモリ

Claims (5)

1. 少なくとも追加記録が可能な光情報記録媒体を回転させる回転手段と、
   前記光情報記録媒体の記録面に光ビームを収束させる収束手段と、
   前記収束手段を前記光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動させたときの合焦状態からのずれに基づく所定の周波数特性の駆動信号によって前記記録面に合焦するように前記収束手段を移動するフォーカス手段と、
   前記光ビームを光情報記録媒体の半径方向に移動させる移動手段と、
   前記光ビームの光情報記録媒体の半径方向における位置を検出する位置検出手段と、
   前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの前記合焦状態からのずれに基づいて、前記複数の領域の各々について前記光情報記録媒体の面振れ量を求めて求めた面振れ量に対応するバイアス信号を定める設定手段と、
   前記低速度より速い高速度で光情報記録媒体を回転させるときに、前記位置検出手段の検出結果により光情報記録媒体の光スポットの位置が何れの領域に属するかを判別し、判別した領域に対応して記憶された前記バイアス信号を前記駆動信号に付加する付加手段と、
   を備えた光ディスク装置。
2. 前記フォーカス手段は、
   前記収束手段を前記光情報記録媒体の記録面に対して略垂直方向に移動させる合焦手段と、
   前記光情報記録媒体に前記光ビームが収束された合焦状態からのずれを検出する合焦誤差検出手段と、
   前記合焦誤差検出手段の検出結果に基づく、所定の周波数特性の駆動信号によって前記光情報記録媒体の記録面に合焦するように前記合焦手段を制御する合焦制御手段と、
   から構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記設定手段は、
   前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの前記合焦誤差検出手段の検出信号を記憶するエラー記憶手段と、
   記憶手段に記憶された検出信号に基づいて、前記各々の領域について前記光情報記録媒体の面振れ量を求め、かつ求めた面振れ量に対応するバイアス信号を設定するバイアス設定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記バイアス設定手段は、
   前記合焦誤差検出手段の検出結果に基づいて、複数の回転速度の各々に対する前記各領域における前記光情報記録媒体の面振れ加速度を求めて求めた面振れ加速度に対応してバイアス信号を定める
   ことを特徴とする請求項３に記載の光ディスク装置。
5. 少なくとも追加記録が可能な光情報記録媒体の記録面に光ビームを収束させた光スポットの合焦を検出しながら光スポットを前記光情報記録媒体の記録面に収束させる駆動信号を出力する出力手段を含む光ディスク装置において、前記光情報記録媒体を回転させつつ前記光ビームを前記光情報記録媒体の記録面に収束させてデータを記録する光ディスク装置の情報記録方法であって、
   前記光情報記録媒体の半径方向の複数の領域について、前記光情報記録媒体を予め定めた低速度で回転させたときの合焦からのずれを表すエラー信号を記憶し、
   各々の領域について前記エラー信号に基づいてバイアス電圧を設定し、
   前記低速度より速い高速度で回転させつつ前記光情報記録媒体にデータを記録するときに、光情報記録媒体の光スポットの位置が何れの領域に属するかを判別し、
   判別した領域及び回転速度に応じて前記駆動信号に前記バイアス信号を付加する
   ことを特徴とする光ディスク装置の情報記録方法。

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