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技術 光ディスク装置及びその制御方法

出願人 株式会社日立エルジーデータストレージ
発明者 中澤一樹池田仁也山崎茂樹
出願日 2008年4月25日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-115114
公開日 2009年11月12日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-266309
状態 未査定
技術分野 光ヘッド
主要キーワード 極性変化点 復帰トルク 可動限界 トルク力 ヒステリシス現象 REF電圧 電流切替 モータ駆動方式
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年11月12日)のものです。
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図面 (6)

課題

ビームエキスパンダステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、確実に噛み込み状態から脱出すること。

解決手段

ステッピングモータ23に噛み込み状態が発生したとき、マイクロプロセッサ19は、ビームエキスパンダ駆動部27に対しステッピングモータ23への駆動電流通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。マイクロプロセッサ19は、可動レンズ22を前記基準位置側へ移動させても位置センサ26からの検出信号極性反転しないとき、ステッピングモータ23に噛み込み状態が発生したと判定する。

概要

背景

高密度記録可能なブルーレイディスク(BD)では、ディスクの厚さ方向に第1の記録層と第2の記録層が所定の間隔をおいて配置されるため、一方の記録層から他方の記録層へ切り替わる際に球面収差が発生する。光ディスク装置ではこの球面収差を補正するために、ビームエキスパンダというモータ駆動補正レンズ光ピックアップ内に組み込まれている。ビームエキスパンダは固定レンズ可動レンズで構成され、可動レンズの位置をステッピングモータ駆動制御することにより球面収差を補正している。

ステッピングモータは、簡単な構成で正確な位置決め制御を実現できるものであるが、負荷が大きすぎたり駆動周波数が高すぎると同期外れで制御が乱れることがある。この状態を「噛み込み」あるいは「脱調」と称する。噛み込みが発生するとビームエキスパンダが機能せず記録再生動作が不可能になるので、噛み込みを脱出するためのリカバリー処置が施される。

例えば特許文献1には、ステッピングモータの噛み込みを検出した場合、ステッピングモータの駆動周波数を下げて駆動するように駆動周波数を切り替える光ディスク装置が開示されている。

特開2007−265597号公報

概要

ビームエキスパンダ用ステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、確実に噛み込み状態から脱出すること。ステッピングモータ23に噛み込み状態が発生したとき、マイクロプロセッサ19は、ビームエキスパンダ駆動部27に対しステッピングモータ23への駆動電流通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。マイクロプロセッサ19は、可動レンズ22を前記基準位置側へ移動させても位置センサ26からの検出信号極性反転しないとき、ステッピングモータ23に噛み込み状態が発生したと判定する。

目的

本発明の目的は、ステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、より確実に噛み込み状態から脱出することの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である。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光ディスク照射するレーザビーム球面収差補正するビームエキスパンダを有する光ディスク装置において、上記ビームエキスパンダの可動レンズ光軸方向に移動させるステッピングモータと、該ステッピングモータを駆動するビームエキスパンダ駆動回路と、上記可動レンズの光軸方向の位置を検出する位置センサと、上記ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロプロセッサとを備え、該マイクロプロセッサは、上記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、上記ビームエキスパンダ駆動回路に対し上記ステッピングモータへの駆動電流通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御することを特徴とする光ディスク装置。

請求項2

請求項1記載の光ディスク装置において、前記マイクロプロセッサは、前記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、さらに、前記ビームエキスパンダ駆動回路に対し前記ステッピングモータへの駆動周波数を通常動作の駆動周波数よりも下げるように制御することを特徴とする光ディスク装置。

請求項3

請求項1または2に記載の光ディスク装置において、前記マイクロプロセッサは、前記ステッピングモータに噛み込み状態から脱出したとき、前記ビームエキスパンダ駆動回路に対し前記ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流に戻すように制御することを特徴とする光ディスク装置。

請求項4

請求項1または2に記載の光ディスク装置において、前記位置センサは、前記可動レンズが予め定めた基準位置を通過するときに検出信号極性反転するものであって、前記マイクロプロセッサは、前記位置センサからの検出信号を評価し、前記可動レンズを前記基準位置側へ移動させても検出信号の極性が反転しないとき、前記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定することを特徴とする光ディスク装置。

請求項5

光ピックアップ内の可動レンズをステッピングモータにより駆動する光ディスク装置の制御方法において、上記可動レンズを予め定めた基準位置側へ駆動し、該可動レンズの位置を検出する位置センサからの検出信号を評価し、該検出信号の極性が反転しないとき上記ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定し、上記ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御することを特徴とする光ディスク装置の制御方法。

請求項6

請求項5に記載の光ディスク装置の制御方法において、さらに、前記ステッピングモータへの駆動周波数を通常動作の駆動周波数よりも下げるように制御することを特徴とする光ディスク装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、光ディスクへの記録又は再生を行う光ディスク装置係り、特に光ピックアップ内可動レンズを駆動するステッピングモータの制御技術に関するものである。

背景技術

0002

高密度記録可能なブルーレイディスク(BD)では、ディスクの厚さ方向に第1の記録層と第2の記録層が所定の間隔をおいて配置されるため、一方の記録層から他方の記録層へ切り替わる際に球面収差が発生する。光ディスク装置ではこの球面収差を補正するために、ビームエキスパンダというモータ駆動補正レンズが光ピックアップ内に組み込まれている。ビームエキスパンダは固定レンズと可動レンズで構成され、可動レンズの位置をステッピングモータで駆動制御することにより球面収差を補正している。

0003

ステッピングモータは、簡単な構成で正確な位置決め制御を実現できるものであるが、負荷が大きすぎたり駆動周波数が高すぎると同期外れで制御が乱れることがある。この状態を「噛み込み」あるいは「脱調」と称する。噛み込みが発生するとビームエキスパンダが機能せず記録再生動作が不可能になるので、噛み込みを脱出するためのリカバリー処置が施される。

0004

例えば特許文献1には、ステッピングモータの噛み込みを検出した場合、ステッピングモータの駆動周波数を下げて駆動するように駆動周波数を切り替える光ディスク装置が開示されている。

0005

特開2007−265597号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ビームエキスパンダにおいて、可動レンズをその可動限界端まで移動させたような場合、ステッピングモータに噛み込みが発生することがある。その場合、可動レンズを可動限界端から逆方向に駆動させても移動できない状態となる。特許文献1記載の光ディスク装置では、ステッピングモータの駆動周波数を下げることでモータ出力トルクを増加させ、噛み込み状態から脱出させようとするものである。しかしながら、可動レンズが可動限界端の壁面などに強く押し付けられたり衝突したような場合、噛み込み状態から脱出するためには強力な復帰トルクが必要になる。すなわち、上記したように駆動周波数を下げるだけでは噛み込み状態から脱出できない場合が生じる。その結果、ビームエキスパンダによるレンズ補正が不可能となり、記録再生動作に進めないことになる。

0007

本発明の目的は、ステッピングモータの噛み込み状態が発生した場合、より確実に噛み込み状態から脱出することの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である。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、光ディスクに照射するレーザビームの球面収差を補正するビームエキスパンダを有する光ディスク装置において、ビームエキスパンダの可動レンズを光軸方向に移動させるステッピングモータと、ステッピングモータを駆動するビームエキスパンダ駆動回路と、可動レンズの光軸方向の位置を検出する位置センサと、ビームエキスパンダ駆動回路を制御するマイクロプロセッサとを備え、マイクロプロセッサは、ステッピングモータに噛み込み状態が発生したとき、ビームエキスパンダ駆動回路に対しステッピングモータへの駆動電流通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。

0009

ここに位置センサは、可動レンズが予め定めた基準位置を通過するときに検出信号極性反転するものであって、マイクロプロセッサは、位置センサからの検出信号を評価し、可動レンズを前記基準位置側へ移動させても検出信号の極性が反転しないとき、ステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定する。

0010

本発明は、光ピックアップ内の可動レンズをステッピングモータにより駆動する光ディスク装置の制御方法において、可動レンズを予め定めた基準位置側へ駆動し、可動レンズの位置を検出する位置センサからの検出信号を評価し、検出信号の極性が反転しないときステッピングモータに噛み込み状態が発生したと判定し、ステッピングモータへの駆動電流を通常動作の駆動電流よりも増大させるように制御する。

発明の効果

0011

本発明によれば、ビームエキスパンダ用ステッピングモータに噛み込み状態が発生しても、確実に噛み込み状態から脱出させることができるので、光ディスク装置の信頼性を向上させる効果がある。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1は、本発明による光ディスク装置の一実施例を示す構成図である。
スピンドルモータ2は、スピンドルモータ駆動回路3から供給される駆動電力によって、光ディスク(例えばBD)1を回転する。光ピックアップ4は、光ディスク1にレーザビームを照射し情報の記録または再生を行う。光ピックアップ4は、スレッドモータ15によりディスク半径方向へ移動する。その送り機構は、スレッドモータ15に螺旋状の溝が形成されたシャフト16を取付け、シャフト16の溝に光ピックアップ4に固定されたピン17を挿入する。スレッドモータ15はスレッド送り駆動回路18により回転し、光ピックアップ4全体を移動させる。

0013

光ピックアップ4において、半導体レーザ光源5から出射されたレーザビームは、ハーフミラー6とミラー7で反射され、対物レンズフォーカスレンズ)8によって微小光スポット集光され、光ディスク1に照射される。その際、レーザ駆動回路11は照射するレーザビームの強度を制御し、モニターディテクタ10は照射するレーザビームの強度を検出する。

0014

光ディスク1にて反射したレーザビームは、対物レンズ8で再度集光され、ミラー7で反射し、ハーフミラー6を透過して4分割光検出器9に達する。4分割光検出器9は、その受光領域が4個の受光素子に分割されていて、各々の受光素子で受光したレーザビームの光強度に応じた信号を出力する。

0015

信号処理回路12は4分割光検出器9からの出力信号を受け、情報再生信号フォーカスエラー信号FE信号)、トラッキングエラー信号TE信号)などを生成する。レンズアクチュエータ駆動回路13は、信号処理回路12から出力されるFE信号とTE信号に基づき、レンズアクチュエータ14に駆動信号を供給し、対物レンズ8の位置を光軸方向(フォーカス方向)とディスク半径方向(トラッキング方向)に調整する。

0016

本実施例では、光ピックアップ4はさらにビームエキスパンダ20を備える。BDディスク記録再生には、波長405nmのレーザ光開口数0.85の対物レンズ8を用いるが、DVDディスク等に比べ焦点ずれに対する許容値が厳しい。そこで、対物レンズ8とは別に、固定レンズ21と可動レンズ22を組み合わせたビームエキスパンダ20を設ける。可動レンズ22を光軸方向に移動調整することで、レーザビームを光ディスク1の記録面に精度良く絞り込み、球面収差を補正する。

0017

ビームエキスパンダ20の可動レンズ22の移動機構は、ビームエキスパンダ用ステッピングモータ23に螺旋状の溝が形成されたリードスクリュー25を取付け、リードスクリュー25の溝にレンズホルダ24を挿入して可動レンズ22を支持する。ステッピングモータ23は、ビームエキスパンダ駆動回路27により駆動される。このモータ23は、例えば10μm/ステップ(駆動周波数1000pps(パルス/ステップ))の高分解能を有し、駆動パルス数にて所定量の移動を実現する。また位置センサ26を設けて、移動時の基点となる基準位置(Rezero点)を検出する。

0018

マイクロプロセッサ(DSP)19は、スピンドルモータ駆動回路3、スレッド送り駆動回路18、レーザ駆動回路11、信号処理回路12、レンズアクチュエータ駆動回路13、ビームエキスパンダ駆動回路27に制御信号を送り、各部の動作を制御する。

0019

本実施例の光ディスク装置は、ビームエキスパンダ用ステッピングモータ23に噛み込みが発生すると、マイクロプロセッサ(DSP)19からの制御信号により、ビームエキスパンダ駆動回路27はステッピングモータ23への駆動電流を上げトルク力を増加させて駆動することで、噛み込み状態から脱出する。駆動電流の増加は、噛み込み検出したときのみに実施し、噛み込み状態から脱出した場合は通常動作時の駆動電流に戻す。

0020

図2は、ビームエキスパンダのモータ駆動方式の一例を示す図である。ここにビームエキスパンダ用ステッピングモータ23は、A相/B相で駆動する2相駆動方式とする。マイクロプロセッサ(DSP)19はビームエキスパンダ駆動回路(ドライバ)27へA相/B相制御信号を出力する。A相/B相の電圧REF電圧に対して高いか低いかでモータの回転方向を制御し、またそのパルス周波数で回転速度を制御する。一方、駆動電流制御信号により、エキスパンダドライバ27内のパスを変更して出力インピーダンスを変え、モータ駆動電流A/Bを制御する。モータへの電力は、エキスパンダ用電源28から供給される。これ以外の電流切替法として、たとえば電圧切替やPWM(パルス幅変調)などの方式も可能である。

0021

図3は、ビームエキスパンダ20の可動レンズ22の移動を説明する図である。光ディスクがBDの場合、可動レンズ22の移動範囲は約2600μmであり、両端は可動限界端(壁面)31,32となっている。移動範囲の中に、基準位置としてRezero点30を設けている。Rezero点は、位置センサ(例えばフォトインタラプタ)26による検出信号(Sense信号)の極性変化点(High/Low)として定める。これは、装置が起動した段階では、ビームエキスパンダ内の可動レンズ22の位置を知ることができないからである。よって、可動レンズの位置決めは、まずSense信号によりRezero点30を探してから(Rezero処理と呼ぶ)、可動レンズを所望の位置まで所定の距離を移動させる。

0022

ここでは、可動限界端31からRezero点30までの領域33ではSense信号の極性がHighであり、可動限界端32からRezero点30までの領域34ではSense信号の極性がLowとなる。但し、Sense信号の変化は移動方向によりヒステリシスが存在するので、例えば、HighレベルからLowレベルに反転する位置をもってRezero点とする。BDの各記録層に対する可動レンズ位置は、Rezero点30を基準に、L0層が約+1010μm、L1層が約+190μmの距離にある。Rezero処理後、可動レンズをL0層またはL1層に対応する距離だけ移動させる。

0023

ステッピングモータ23の噛み込み現象は、可動レンズが符号22’で示すように可動限界端31または32に押し付けられて復帰できない場合に発生する。この状態では、上記したRezero処理を行ってもRezero点30を探すことができない。本実施例では、噛み込み状態にある可動レンズを、モータ駆動電流を増加させることでRezero点30方向へ移動させるものである。

0024

以下、噛み込み状態からの脱出処理(リカバリー処理)について説明する。
図4は、本実施例における噛み込みリカバリー処理を示すフローチャートである。以下の一連の処理は、マイクロプロセッサ19からの指令により、ビームエキスパンダ駆動回路27はステッピングモータ23を駆動して、ビームエキスパンダ内の可動レンズ22を移動させる。

0025

光ディスク装置が起動すると(S400)、ビームエキスパンダ内の可動レンズ22の基準位置探索処理(Rezero処理)を行う(S401)。Rezero処理については図5で詳細に説明する。Rezero処理の結果、基準位置(Rezero点)を検出できたか否かにより、ステッピングモータ23に噛み込みが発生したかどうかを判定する(S402)。Rezero処理が正常であれば処理を終了する(S414)。Rezero処理がエラー終了であれば噛み込みが発生したと判定し(S402でYes)、S403以降のリカバリー処理に進む。リカバリー処理は(1)と(2)の2段階で行う。

0026

まずリカバリー処理(1)として、ビームエキスパンダ駆動回路27はステッピングモータ23に対する駆動周波数を下げ、モータ速度減速して設定する(S403)。これにより、モータのトルクが増大する。そして、Sense信号の極性が現在の極性とは逆極性になる方向へモータを駆動させる(S404)。すなわち図3で、可動レンズ22が可動限界端31にあれば極性がHighからLowへ、可動限界端32にあればLowからHighへ、いずれも可動限界端31,32から離れる方向へ駆動させる。モータを駆動させた結果、Sense信号の極性が反転したかどうか判定する(S405)。極性が反転すれば(S405でYes)、可動レンズがRezero点を通過してモータが噛み込み状態から脱出できたことになる。その場合はS411へ進む。極性が反転しなければ(S405でNo)、所定回数閾値)だけリトライする(S406)。このリトライ回数の閾値は例えば5回とし、5回の移動で可動レンズの全移動範囲をカバーできるようにする。所定回数リトライしても極性が反転しなければ、S407へ進みリカバリー処理(2)を行う。

0027

次にリカバリー処理(2)として、ビームエキスパンダ駆動回路27はステッピングモータ23に対する駆動電流を増加させて設定する(S407)。これにより、モータのトルクがさらに増大する。そして、Sense信号の極性が現在の極性とは逆極性になる方向へモータを駆動させる(S408)。モータを駆動させた結果、Sense信号の極性が反転したかどうか判定する(S409)。極性が反転すれば(S409でYes)、可動レンズが噛み込み状態から脱出できたことになる。その場合はS411へ進む。極性が反転しなければ(S409でNo)、所定回数(閾値)だけリトライする(S410)。リトライしても極性が反転しなければ、エラーと判定して終了する(S415)。

0028

リカバリー処理(1)または(2)で噛み込み状態から脱出できた場合は、モータの速度と電流を通常の設定に戻す(S411)。そして、再度Rezero処理を行い(S412)、噛み込みが発生したかどうかを判定する(S413)。噛み込みが発生しなければ処理を終了する(S414)。噛み込みが発生すればエラーと判定して処理を終了する(S415)。

0029

リカバリー処理(1)はモータ速度の減速処理であるが、これだけでは噛み込みから脱出できない場合がある。本実施例では、さらにリカバリー処理(2)としてモータ電流を増加する処理を追加することにより、モータのトルクをさらに増加させて、噛み込みから確実に脱出することができる。

0030

なお、リカバリー処理(2)の駆動電流の増加は、噛み込み状態が発生したときのみに実施し、噛み込み状態から脱出した後では直ちに通常動作時の駆動電流に戻す。これより、駆動電流増加に伴う発熱を最小限にとどめ、ビームエキスパンダが熱的損傷を受けるのを防止することができる。

0031

図5は、本実施例における基準位置探索処理(Rezero処理)の詳細を示すフローチャートである。この処理は、図4のS401とS412のステップで実行する。ステッピングモータの速度と電流は通常の条件で駆動する。

0032

Rezero処理を開始すると(S500)、Sense信号の現在の極性を判定する(S501)。極性がHighであれば、可動レンズは図3の領域33内に位置し、極性がLowであれば、領域34内に位置する。極性がLowであれば、S505へ進む。

0033

S501で極性がHighであれば、可動レンズを極性がLowとなる領域34へ向かって移動させる(S502)。そして、極性がLowに反転するかどうか判定する(S504)。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば(S503でYes)噛み込み発生と判定しエラー終了とする(S512)。時間内に極性がLowに反転すれば(S504でYes)、S505へ進む。

0034

S505では、現在の極性はLowであり、可動レンズを極性がHighとなる領域33へ向かって移動させる。そして、極性がHighに反転するかどうか判定する(S507)。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば(S506でYes)噛み込み発生と判定しエラー終了とする(S512)。時間内にHighに反転すれば(S507でYes)、S508へ進む。

0035

S508では、現在の極性はHighであり、可動レンズを極性がLowとなる領域34へ向かって移動させる。そして、極性がLowに反転するかどうか判定する(S510)。これを所定の時間繰り返し、反転せずにタイムアウトになれば(S509でYes)噛み込み発生と判定しエラー終了とする(S512)。時間内にLowに反転すれば(S510でYes)、正常終了とする(S511)。S510にて極性がHighからLowへ反転した位置が基準位置(Rezero点)となる。

0036

本実施例のRezero処理では、基準位置(Rezero点)を探索するために、可動レンズの移動方向を切り替えながら極性反転位置を繰り返して求める(ポーリング処理)。そして最終的に極性がHighからLowへ反転する位置を求めることで、位置センサのヒステリシス現象を回避し、初期位置がどこにあっても安定して正確なRezero点を決定することができる。また、このRezero点を検出できないときはステッピングモータの噛み込み発生と判断することで、リカバリー処理と互いに連携を取った制御が可能となる。

図面の簡単な説明

0037

本発明による光ディスク装置の一実施例を示す構成図。
ビームエキスパンダのモータ駆動方式の一例を示す図。
ビームエキスパンダの可動レンズ22の移動を説明する図。
噛み込みリカバリー処理を示すフローチャート。
基準位置探索処理(Rezero処理)を示すフローチャート。

符号の説明

0038

1…光ディスク、
2…スピンドルモータ、
4…光ピックアップ、
5…半導体レーザ光源、
8…対物レンズ(フォーカスレンズ)、
12…信号処理回路、
15…スレッドモータ、
19…マイクロプロセッサ(DSP)、
20…ビームエキスパンダ、
21…固定レンズ、
22…可動レンズ、
23…ビームエキスパンダ用ステッピングモータ、
24…レンズホルダ、
25…リードスクリュー、
26…位置センサ、
27…ビームエキスパンダ駆動回路。

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