JP2008300002A - 光ディスク装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光ディスクの面振れの影響を低減し、フォーカスサーボを安定にロックオンさせることができる光ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る光ディスク装置は、レーザ光を光ディスクの記録面に照射すると共に記録面からの反射光を検出する光ピックアップと、光ピックアップから出力される信号から、レーザ光の焦点と記録面との光軸方向の誤差をフォーカスエラー信号として生成するフォーカスエラー生成部と、光ディスクの面振れによって生じる周期的なフォーカスエラー信号の変動から、フォーカスエラー信号のゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点から所定の遅延時間後にフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を行うフォーカス制御部とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光ディスク装置及びその制御方法に係り、特に、フォーカス制御を行う光ディスク装置及びその制御方法に関する。
音声データや映像データ、或いは各種の情報の記録媒体として、CDやDVD等の光ディスクが広く普及している。これらの光ディスクに記録されたデータを再生する場合、光ディスク装置では、スピンドルモータによって高速回転されている光ディスクに対して、光ピックアップから光ディスク上のトラックに対してレーザ光を照射し、その反射光を検出することでデータの読み出しを行っている。また、光ディスクにデータを記録する場合には、記録用のデータで変調されたレーザ光を光ディスク上のトラックに照射して、データの記録を行っている。
レーザ光によって再生又は記録動作を行うためには、レーザ光のスポットが光ディスクの記録面上に合焦状態で保たれなければならない。このため、光ディスク装置では、レーザ光を合焦させる対物レンズの位置を光軸方向に移動させ、レーザ光の焦点が常に記録面上に維持させるためのフォーカスサーボ機構を設けている。
フォーカスサーボ機構は、対物レンズを光軸方向に移動させるアクチュエータと、焦点と記録面とのずれを検出してフォーカスエラー信号を生成すると共にフォーカスエラー信号からアクチュエータを駆動するフォーカス駆動信号を生成するフォーカスサーボ回路系とを備えて構成されている。
フォーカスサーボ機構によって、高速回転する光ディスクに対してもレーザ光の焦点を常に記録面に位置させることができる。但し、フォーカスサーボをロックオンさせるためには、フォーカスサーボループを閉じるときにフォーカスサーボの引き込み可能範囲に焦点位置を予め移動させておく必要がある。
一般に、フォーカスサーボの引き込み可能範囲はいわゆるS字カーブと呼ばれる狭い領域に限定されるため、フォーカスサーボをロックさせるためには、レーザ光の焦点位置を所定の範囲だけ移動させて引き込み可能範囲をサーチするフォーカスサーチと呼ばれる動作を行っている。
ところで、スピンドルモータで高速回転される光ディスクは、一般に“面振れ”と呼ばれる記録面の上下方向の周期的な変動を伴って回転している。面振れは、光ディスクの回転周期に同期した光軸方向の変動である。
フォーカスサーボループが閉じられ、フォーカスサーボがロックしている状態では、面振れによって変動する記録面に対して焦点位置が追随するため、面振れによる記録面の位置変動は吸収できる。しかしながら、フォーカスサーボループがオープンの状態で行われるフォーカスサーチでは、面振れの影響を受ける。
多層記録型の光ディスクでは、レーザ光の焦点位置を特定の記録層から多の記録層へ移動する動作(フォーカスジャンプと呼ばれる)が行われるが、この動作においても移動後の記録層に対してフォーカスサーチが必要となる。特許文献1には、多層記録型の光ディスクにおいて行われるフォーカスジャンプ時の面振れの影響を低減する技術が開示されている。
特開2000−207750号公報
他方、近時は、複数の倍速再生モードを有する光ディスク装置も広く普及してきており、光ディスクの回転速度は上昇する傾向にある。特に、映像や音声を通常に視聴するのではなく、単にダビングするために再生する場合(リッピングと呼ばれる場合もある)には視聴用の再生速度に拘束されないため、短時間でリッピングを行うためには光ディスクの回転速度は速いほうが好ましい。このため、回転速度の高速化傾向は今後も継続することが予想される。
他方、光ディスクの回転速度が上昇すると、面振れの変位量が大きくなるばかりでなく、面振れの速度や加速度も上昇する。この結果、フォーカスサーボループを閉じようとしても引込が不安定になり、フォーカスサーボのロックオンに失敗するケースも発生する。
従来、フォーカスサーボのロックオンに失敗した場合には、光ディスクの回転速度を下げて再度ロックオンを試みる、或いは、フォーカスサーチの周期を遅くしロックオンを試みる、等のリトライ処理を行っていた。このため、フォーカスサーボのロックオンに時間を要する結果となっていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光ディスクの面振れの影響を低減し、高速回転時においてもフォーカスサーボを安定にロックオンさせることができる光ディスク装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る光ディスク装置は、請求項1に記載したように、レーザ光を光ディスクの記録面に照射すると共に前記記録面からの反射光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップから出力される信号から、前記レーザ光の焦点と前記記録面との光軸方向の誤差をフォーカスエラー信号として生成するフォーカスエラー生成部と、前記光ディスクの面振れによって生じる周期的な前記フォーカスエラー信号の変動から、前記フォーカスエラー信号のゼロクロス点を検出し、検出した前記ゼロクロス点から所定の遅延時間後にフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を行うフォーカス制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、本発明に係る光ディスク装置の制御方法は、請求項5に記載したように、(a)レーザ光を光ディスクの記録面に照射すると共に前記記録面からの反射光を光ピックアップで検出し、(b)前記光ピックアップから出力される信号から、前記レーザ光の焦点と前記記録面との光軸方向の誤差をフォーカスエラー信号として生成し、(c)前記光ディスクの面振れによって生じる周期的な前記フォーカスエラー信号の変動から、前記フォーカスエラー信号のゼロクロス点を検出し、検出した前記ゼロクロス点から所定の遅延時間後にフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を行う、ステップを備えたことを特徴とする。
本発明に係る光ディスク装置及びその制御方法によれば、光ディスクの面振れの影響を低減し、高速回転時においてもフォーカスサーボを安定にロックオンさせることができる。
本発明に係る光ディスク装置及びその制御方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
(1)光ディスク装置の構成と全般動作
図1は、本実施形態に係る光ディスク装置1の構成例を示す図である。
図1に示した光ディスク装置1は、CDやDVDといった光ディスク100に対して、記録と再生の双方が可能な構成を示しているが、本発明は再生専用の光ディスク装置に対しても適用可能である。
光ディスク100には、螺旋状に溝が刻まれており、溝の凹部をグルーブ、凸部をランドと呼び、グループ又はランドの一周をトラックと呼ぶ。ユーザデータはこのトラック(グルーブのみ又はグルーブ及びランド)に沿って、強度変調されたレーザ光を照射してデータの符号長に対応するマークとスペースを形成することで記録される。
データ再生は、記録時より弱いリードパワー(read power)のレーザ光をトラックに沿って照射して、トラック上にあるマーク及びスペースからの反射光の強度の変化を検出することにより行われる。記録されたデータの消去は、前記リードパワーより強いイレースパワー(erase power)のレーザ光をトラックに沿って照射し、記録層を結晶化することにより行われる。
なお、再生専用の光ディスク100、例えばCD−ROMやDVD−ROMの場合、記録情報に対応するピットが予めトラック上に形成されており、ピットの有無によって変化する反射光の強弱によって再生信号を生成している。
光ディスク100はスピンドルモータ2によって回転駆動される。スピンドルモータ2に設けられたロータリエンコーダ2aからは回転角信号が出力される。回転角信号はスピンドルモータ2が1回転すると、例えば5パルス発生する。この回転角信号からスピンドルモータ2の回転角度及び回転数を判断でき、スピンドルモータ制御回路62では、これらの情報に基づいてスピンドルモータ2の回転駆動制御を行っている。
光ディスク100に対する情報の記録、再生は、光ピックアップ3によって行われる。光ピックアップ3は、送りモータ4とギア4b及びスクリューシャフト4aを介して連結されており、この送りモータ4は送りモータ制御回路5により制御される。送りモータ4が送りモータ制御回路5からの送りモータ駆動電流により回転することにより、光ピックアップ3が光ディスク100の半径方向に移動する。
光ピックアップ3には、図示しないワイヤ或いは板バネによって支持された対物レンズ30が設けられている。対物レンズ30は駆動コイル31の駆動によりフォーカシング方向(対物レンズの光軸方向)への移動が可能である。また、駆動コイル32の駆動によりトラッキング方向(レンズの光軸と直交する方向)への移動が可能である。
レーザ駆動回路(記録部)6は、変調部72にてEFM(Eight to Fourteen Modulation)方式や8/16変調方式等で変調された記録データ基づいて、書き込み用の駆動電流をレーザダイオード(レーザ発光素子)33に供給する。変調部72には、ホスト装置200からI/F部71を介して記録用のデータが供給される。
一方、レーザ駆動回路6は情報読取り時には、書き込み用の駆動電流よりも小さな読み取り用の駆動電流をレーザダイオード33に提供する。
フォトダイオード等により構成されるパワー検出部34(フロントモニタ(FM)と呼ぶ場合もある)はレーザ発光素子33が発生するレーザ光の一部をハーフミラー35により一定比率だけ分岐し、光量、即ち発光パワーに比例した信号を受光信号として検出する。検出した受光信号はレーザ駆動回路6にフィードバックされる。レーザ駆動回路6はパワー検出部34からの受光信号に基づいて、所定のレーザパワーで発光するように、レーザ発光素子33を制御する。
レーザ発光素子33はレーザ駆動回路6から供給される駆動電流に応じてレーザ光を発生する。レーザ発光素子33から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ36、ハーフプリズム37、対物レンズ30を介して光ディスク100上に照射される。
一方、光ディスク100からの反射光は、対物レンズ30、ハーフプリズム37、集光レンズ38、およびシリンドリカルレンズ39を介して、光検出器40に導かれる。
光検出器40は、例えば4分割の光検出セルから成り、これら光検出セルの検知信号は再生部60のRFアンプ64に出力される。RFアンプ64は光検知セルからの信号を処理し、ジャストフォーカスからの誤差を示すフォーカスエラー信号FE、レーザ光のビームスポット中心とトラック中心との誤差を示すトラッキングエラー信号TE、及び光検知セル信号の全加算信号である再生信号を生成する。
後述するフォーカスエラー信号FEに着目した場合、主に光検出器40とRFアンプ64とでフォーカスエラー信号FEを生成することになるため、光検出器40とRFアンプ64とがフォーカスエラー生成部を構成することになる。
フォーカスエラー信号FEはフォーカス制御部8に供給される。フォーカス制御部8は、フォーカスサーボループが閉じている状態では、フォーカスエラー信号FEに基づいてフォーカス駆動信号を生成する。フォーカス駆動信号はフォーカシング方向の駆動コイル31に供給され対物レンズ30を光軸方向に駆動する。この結果、レーザ光の焦点が光ディスク100の記録面上に常時ジャストフォーカスとなるフォーカスサーボ制御が行われる。
一方、フォーカスサーボループが開いているオープンループの状態では、フォーカスサーチが行われる。一般にフォーカスサーボループの引き込み範囲はフォーカスエラー信号FEが所謂S字カーブを示す限られた範囲である。そこで、オープンループの状態でレーザ光の焦点を所定の範囲でサーチし、引き込み範囲に入ったときにフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を開始するようにしている。フォーカスサーチのときに駆動コイル31に供給されるフォーカス駆動信号は、所定のサーチパターンに基づいて生成される信号である。フォーカスサーボループを閉じるときには、このサーチパターンに基づく信号からフォーカスエラー信号FEに基づく信号へと切換えてフォーカス駆動信号を生成する。
一方、トラッキングエラー信号TEはトラック制御回路9に供給される。トラック制御回路9はトラッキングエラー信号TEに応じてトラック駆動信号を生成する。トラック制御回路9から出力されるトラック駆動信号は、トラッキング方向の駆動コイル32に供給される。これによりレーザ光が光ディスク100上に形成されたトラック上を常にトレースするトラッキングサーボ制御が行われる。
上記フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御が行われることで、レーザ光の焦点は、光ディスク記録面のトラック上を精度良く追従することができる。この結果、光検出器40の各光検出セルの出力信号の全加算信号RFには、記録情報に対応して光ディスク100のトラック上に形成されたマークやスペースからの反射光の変化が正確に反映され、品質の良い再生信号を得ることができる。
この再生信号(全加算信号RF)は、プリアンプ/等化器65に入力され、ここで適宜の振幅に増幅されアナログ的な波形整形が行われる。プリアンプ/等化器65の出力は、AD変換器66にて、PLL制御回路61からの再生用クロック信号によってサンプリングされ、デジタルデータに変換される。
デジタル化された再生信号は、データ復号部63に入力され、適宜の閾値によって2値化され記録データが復号される。この他、適応等化器とビタビ復号器とを組み合わせて、PRML方式によるデータ復号を行う形態としても良い。
なお、所謂2値化スライス方式の場合には、A/D変換器66を設けずに、アナログ再生信号から直接復号データを得る方式としても良い。
復号データはエラー訂正部75に入力され、ここでエラー訂正処理が行われた後I/F部71を介してホスト装置200に出力される。
(2)フォーカス制御部の動作
次に、本実施形態に係る光ディスク装置1の特徴であるフォーカス制御部8の動作について説明する。
図2は、本実施形態との比較のため、従来例に係るフォーカス制御部の動作、特にフォーカスサーボループの引き込み動作について説明する図である。
スピンドルモータ2によって高速回転する光ディスク100は、完全に水平な状態を保って回転しているわけではなく、上下方向にわずかに面振れを起こしながら回転している。この面振れ現象は、レーザ光との関係で見ると、光ディスク100の記録面の位置が対物レンズ30の光軸方向に変位しながら回転する現象となる。
図2(a)は、この記録面の変位量の時間的変化の状況を例示する図である。図2(a)に示したように、面振れは、光ディスク100の回転周期と同じ周期で、ほぼ正弦波状の変化を示す。
正弦波状に変化する面振れ量の変化率(以下、面触れ速度という)は、図2(a)の破線の丸で囲んだ位置、即ち、ゼロクロスする位置で最大値をとる。
一方、フォーカスサーボ処理を開始する前は、前述したようにフォーカスサーチを行っており、レーザ光の焦点位置を光軸方向に所定のサーチパターンで移動させ、フォーカスサーボループの引き込み範囲を探している。サーチパターンの具体的な諸元は特に限定するものではないが、例えば図2(b)に示したように一定速度で光軸方向に往復移動させる三角波のサーチパターンが用いられる。フォーカスサーチによって焦点位置が引き込み範囲に移動され、引き込み範囲に移動された時点でフォーカスサーボループを閉じる処理が行われる。
従来、フォーカスサーボループを閉じるタイミングは、面触れの状態とは無関係に決定されていた。このため、図2に示したように、面触れ速度が大きなタイミング、即ちゼロクロス点近傍のタイミングでフォーカスサーボループを閉じる処理を行ってしまう場合があった。
面触れ速度が大きなときにフォーカスサーボループを閉じる処理を行うと、図2(c)に例示したように、引き込み時のフォーカスエラー信号の変化が大きくなり、これに起因してフォーカスサーボループの引き込みに失敗する場合がある。即ち、フォーカスサーボループを閉じるタイミングと面触れ速度との関係によって、引き込みに失敗する場合と成功する場合があり、引き込み動作が不安定となってしまう事象が生じていた。
図3は、この問題を解決するために本実施形態に係る光ディスク装置1で行っている引き込み処理の概念を示す図である。
面振れ量は略正弦波状に変化するため、ゼロクロス点では面振れ速度は大きくなるものの、逆にピーク値やボトム値の近傍では面振れ速度は小さくなる。本実施形態ではこの点に着目し、面振れ量のピーク値或いはボトム値のタイミングを求め、常に面振れ速度が小さくなるこれらのタイミングでフォーカスサーボループを閉じる処理を行っている。この結果、フォーカスサーボループの引き込み時のフォーカスエラー信号の変化は常に小さなものとなり、安定した引き込みが可能となる。
なお、本実施形態においても、一定速度で光軸方向に往復移動させる三角波のサーチパターンが用いられる。
図4は、本実施形態に係るフォーカスサーボループ引き込み処理(光ディスク装置1の制御方法)の一例を示すフローチャートである。また、図5は、フォーカスサーボループ引き込み処理の具体例を面振れ量とフォーカスエラー信号FEの波形を用いて説明する図である。
まず、低倍速回転の状態でフォーカスサーボループをクローズにする(ステップST1)。低倍速回転の状態では、面振れがあったとしてもクローズ処理時のフォーカスエラー信号FEの変動はそれ程大きくないため安定な引き込み動作が可能である。
次に、回転速度を高倍速回転に変更する(ステップST2)。高倍速回転の状態でフォーカスサーボループがロックオフすると、その後のリカバリ処理における再度のクローズ処理時のフォーカスエラー信号FEの変動は大きくなる可能性がある。ステップST3以降の処理はその変動を低減させるための処理である。
まず、ステップST3にて、フォーカスエラー信号FE、又はフォーカス駆動信号をモニタする。
図5(a)は、高倍速回転時の面振れ量の時間変化を示す図である。前述したように面振れ量はほぼ正弦波状に変化する。この変化に伴って、フォーカスサーボループのフォーカスエラー信号FE、又はフォーカス駆動信号も面振れ量の変化波形とほぼ相似な正弦波状の変動を示す。従って、図5(a)中の黒丸の位置がフォーカスエラー信号FE(又はフォーカス駆動信号)のゼロクロス点に相当する位置となる。
そこで、フォーカスエラー信号FE、又はフォーカス駆動信号がゼロクロスする点を検出し、検出したゼロクロス点の間隔から面振れ周期Tを求める(ステップST4、ステップST5)。さらに、面振れ周期Tから、ゼロクロス点からピーク値又はボトム値までの遅延時間Tdを求める(ステップST6)。遅延時間Tdは、例えばT/4である。
また、フォーカスサーボループがロックオフしたときに備えて、ゼロクロス点のタイミングを更新、保持しておく(ステップST7)。例えば、面振れ周期Tで巡回するカウンタを、ゼロクロス点を基準として巡回させることによってゼロクロス点のタイミングを更新、保持する。
ステップST8は、フォーカスサーボループのロックオン状態をモニタするステップである。フォーカスサーボループのロックオンが継続していれば、ステップST10へ進み、フォーカスサーボ処理を維持する。
一方、フォーカスサーボループがロックオフした場合には、リカバリ処理として直ちにフォーカスサーボループのクローズ処理を行う必要がある。
本実施形態では、このクローズ処理のタイミングとして、現在更新、保持しているゼロクロス点のタイミングから先に求めた遅延時間Tdだけ遅延させた時刻にクローズ処理を行うものとしている(ステップST9)。
この結果、フォーカスサーボループのクローズ処理を行うタイミングは、図5(a)中に破線の丸で示したように、面振れ量のピーク位置又はボトム位置となり、面振れ速度が最も小さくなるタイミングとなる。
このため、フォーカスサーボループを閉じたとき、図5(b)に示したように引き込み時のフォーカスエラー信号FEの変化は小さくなる。即ち、ゼロクロス点近傍でフォーカスサーボループを閉じたときに比べるとフォーカスエラー信号FEが緩やかに変化する。
この結果、フォーカスサーボループの引き込みに失敗する可能性が低減され、安定した引き込みが可能となる。
以上説明してきたように、本実施形態に係る光ディスク装置1及びその制御方法によれば、光ディスク100の面振れの影響を低減し、フォーカスサーボを安定にロックオンさせることができる。
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成例を示す図。 本発明の比較例として、従来技術に係るフォーカスサーボループの引き込み動作の概念図。 本実施形態に係るフォーカスサーボループの引き込み動作の概念図。 本実施形態に係るフォーカスサーボループの引き込み処理例を示すフローチャート。 本実施形態に係るフォーカスサーボループの引き込み動作時におけるフォーカスエラー信号の波形例を示す図。
符号の説明
1 光ディスク装置
2 スピンドルモータ
3 光ピックアップ
8 フォーカス制御部
30 対物レンズ
31 駆動コイル
40 光検出器(フォーカスエラー生成部)
64 RFアンプ(フォーカスエラー生成部)

Claims (8)

  1. レーザ光を光ディスクの記録面に照射すると共に前記記録面からの反射光を検出する光ピックアップと、
    前記光ピックアップから出力される信号から、前記レーザ光の焦点と前記記録面との光軸方向の誤差をフォーカスエラー信号として生成するフォーカスエラー生成部と、
    前記光ディスクの面振れによって生じる周期的な前記フォーカスエラー信号の変動から、前記フォーカスエラー信号のゼロクロス点を検出し、検出した前記ゼロクロス点から所定の遅延時間後にフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を行うフォーカス制御部と、
    を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
  2. 前記フォーカス制御部は、
    検出した複数のゼロクロス点から前記フォーカスエラー信号の変動の周期を求め、求めた前記変動の周期の略1/4を前記遅延時間とする、
    ことを特徴とする請求項1に記載の光ディスク装置。
  3. 前記フォーカス制御部は、
    前記光ピックアップが具備する対物レンズを前記光軸方向に駆動するフォーカス駆動信号を生成し、
    前記フォーカス駆動信号は、
    前記フォーカスサーボループを閉じる前は、前記フォーカスサーボの引き込み範囲を探すフォーカスサーチを行うための所定のパターンの繰り返し信号であり、
    前記フォーカスサーボと閉じた後は、前記フォーカスサーボ処理を行うために前記フォーカスエラー信号に基づいて生成する信号である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の光ディスク装置。
  4. 前記フォーカスサーチを行うための信号の周期は、前記光ディスクの面振れの周期よりも長い周期である、
    ことを特徴とする請求項3に記載の光ディスク装置。
  5. (a)レーザ光を光ディスクの記録面に照射すると共に前記記録面からの反射光を光ピックアップで検出し、
    (b)前記光ピックアップから出力される信号から、前記レーザ光の焦点と前記記録面との光軸方向の誤差をフォーカスエラー信号として生成し、
    (c)前記光ディスクの面振れによって生じる周期的な前記フォーカスエラー信号の変動から、前記フォーカスエラー信号のゼロクロス点を検出し、検出した前記ゼロクロス点から所定の遅延時間後にフォーカスサーボループを閉じてフォーカスサーボ処理を行う、
    ステップを備えたことを特徴とする光ディスク装置の制御方法。
  6. ステップ(c)では、
    検出した複数のゼロクロス点から前記フォーカスエラー信号の変動の周期を求め、求めた前記変動の周期の略1/4を前記遅延時間とする、
    ことを特徴とする請求項5に記載の光ディスク装置の制御方法。
  7. ステップ(c)は、
    前記光ピックアップが具備する対物レンズを前記光軸方向に駆動するフォーカス駆動信号を生成するステップをさらに備え、
    前記フォーカス駆動信号は、
    前記フォーカスサーボループを閉じる前は、前記フォーカスサーボの引き込み範囲を探すフォーカスサーチを行うための所定のパターンの繰り返し信号であり、
    前記フォーカスサーボと閉じた後は、前記フォーカスサーボ処理を行うために前記フォーカスエラー信号に基づいて生成する信号である、
    ことを特徴とする請求項5に記載の光ディスク装置の制御方法。
  8. 前記フォーカスサーチを行うための信号の周期は、前記光ディスクの面振れの周期よりも長い周期である、
    ことを特徴とする請求項7に記載の光ディスク装置の制御方法。
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