JP2002197682A - 光ディスク再生方法及び光ディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速再生不可能なフォーカス方向のデビエーシ
ョンを持つ光ディスクの高速再生において、サーボ異常
が発生した場合にリードコマンド受信後のデータ読み出
し時間が長くなり、ホストが要求する時間内にデータ読
み出しができない。 【解決手段】光ディスクをローディングした後、低速回
転時にトラッキング方向にピックアップをシークさせた
時のフォーカスエラー信号から、ディスク内のフォーカ
ス方向欠陥量と場所を学習し、リードコマンドを受信時
にディスク回転数やフォーカスサーボゲインを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクを高速
再生することが可能な光ディスク再生方法及びそれを用
いた光ディスク再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録媒体としての光ディスクにおいて、
従来のＣＤ−ＲＯＭに加え、さらなるデータの大容量
化、またディジタル動画情報の記録再生を可能とするた
めに高記録密度化を実現したＤＶＤ（ディジタルバーサ
タイルディスク）等を規範としたＤＶＤ−ＲＯＭが普及
し、片面単層の情報記録だけでなく、２層ディスク等が
規格化されている。さらに、ユーザがデータを書き込む
ことを可能としたＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、
ＤＶＤ−ＲＡＭというような多種多様な光ディスクが市
場に普及している。

【０００３】上記光ディスクを再生可能とするＤＶＤ−
ＲＯＭドライブは高速データ再生の要求からＣＤ−ＲＯ
ＭとＣＤ−Ｒでは４０倍速、ＤＶＤ−ＲＯＭでは１２倍
速が主流となっており、ＤＶＤ−ＲＯＭに至っては１６
倍速以上へと推移しつつある。

【０００４】光ディスクの高倍速化、すなわちディスク
回転速度の増加に伴い、特に光ディスクの物理的なひず
みや記録信号の書き込み品質に依存する、フォーカス方
向あるいはトラッキング方向のサーボエラー信号の高周
波ひずみであるデビエーション成分はディスク回転数の
増加率の平方でその外乱量が増加する。このデビエーシ
ョン成分によりサーボが不安定となり、リーダビリティ
性能の悪化を招く。

【０００５】サーボ特性の許容値を超える外乱量を伴う
デビエーションディスクでリードリトライが発生した場
合には、リード可能になるまでディスク回転速度を減速
させるといった処理が常套手段となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの高速再生
において、フォーカスデビエーションによってフォーカ
スサーボが外れてしまうなどの異常状態に陥った場合、
再フォーカス、すなわち任意の記録層にフォーカスサー
ボを掛け直すことや、フォーカスジャンプ、トラックジ
ャンプといった目標位置へのアクセスに要する時間が長
くなってしまい、ホスト側の要求する時間内にデータ読
み出しが不可能になってしまう問題点がある。

【０００７】また、フォーカスサーボの安定性はトラッ
キングサーボの安定性にも影響を及ぼすので、常にフォ
ーカスサーボの安定化が求められる。

【０００８】本発明の課題は、高速再生が不可能なフォ
ーカス方向のデビエーションを持つ光ディスクの再生に
おいて、データの読み出し時間を短縮することを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】光ディスクをローディン
グした後、低速回転時にトラッキング方向に光ピックア
ップをシークさせた時のフォーカスエラー信号から、デ
ィスク内のフォーカス方向欠陥量と場所を学習し、リー
ドコマンドを受信時にディスク回転数やフォーカスサー
ボゲインを制御する。

【００１０】もしくは、光ディスクを回転せしめるディ
スクモータを駆動するディスクモータ駆動回路と、該デ
ィスクの情報記録面上の情報を光ビームで検出する光ピ
ックアップと、該光ピックアップが検出した情報から光
ディスクの情報記録面に対する光ビームの焦点ずれを検
出するフォーカスエラー生成回路と、該フォーカスエラ
ー生成回路が検出したフォーカスエラー信号をもとに光
ビームの焦点が常に光ディスクの情報記録面上にあるよ
うに前記光ピックアップの位置を制御するフォーカスサ
ーボ制御手段と、前記光ディスクのフォーカス方向の欠
陥を検出するフォーカス方向欠陥検出手段と、前記光ピ
ックアップを光ディスク上のトラックを横切る方向に移
動可能とする送り制御手段を具備する光ディスク再生装
置において、前記光ディスクの再生時に、該光ディスク
の各情報記録面に対し、前記光ピックアップを光ディス
クの半径方向に移動させたときの前記フォーカスエラー
生成回路が生成したフォーカスエラー信号をもとに、前
記フォーカス方向欠陥手段が検出したフォーカス欠陥位
置におけるディスク回転速度を所定の回転速度よりも低
くするように、前記ディスクモータ駆動回路を制御する
ようにする。

【００１１】または、光ディスク再生装置において、前
記光ディスクの再生時に、該光ディスクの各情報記録面
に対し、前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に
移動させたときの前記フォーカスエラー生成回路が生成
したフォーカスエラー信号をもとに、前記フォーカス方
向欠陥手段が検出したフォーカス欠陥位置におけるフォ
ーカスサーボゲインを高くするように、前記フォーカス
サーボ制御手段を制御するようにする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施形態例において
本発明の構成要件を成す光ディスク装置のブロック図で
ある。まず同図中の各ブロックの機能について概略を説
明する。

【００１４】１は光ディスク、２は光ピックアップ、３
はディスクモータ、４はディスクモータ制御回路、５は
フォーカスエラー生成回路、６はフォーカスサーボ制御
回路、７はスライドモータ、８は送り機構、９はＦＧ発
生器、１０はスライドモータ制御回路、１１は信号処理
回路、１２はデコーダ回路、１３はインタフェース回
路、１４はＣＰＵ、１５はコマンド入力端子、１６はデ
ータ出力端子である。

【００１５】ＣＰＵ１４はコマンド入力端子１５からパ
ーソナルコンピュータ等のホストからのデータリード要
求を受け、回転速度の指令Ａをディスクモータ制御回路
４に送り、これに基づいてディスクモータ３の回転速度
を設定制御する事により、光ディスク１の回転速度を所
定の回転速度に設定する。

【００１６】上記回転速度の制御に付いては、線速度一
定制御であるＣＬＶ方式と角速度一定制御であるＣＡＶ
方式があり、高速再生としてＣＡＶ方式が主流となって
いる。

【００１７】光ディスク１は光学的に読み取り可能な情
報記憶媒体であり、その信号記録面には情報がピットと
呼ばれる凹部で記録されている。

【００１８】光ピックアップ２は光ディスク１から情報
を再生するためのもので、半導体レーザ、光学部品、フ
ォーカスアクチュエータ、トラッキングアクチュエー
タ、光検出器から構成されている。半導体レーザから出
射した光ビームは光ディスク１の信号記録面で焦点を結
び光スポットを形成する。

【００１９】フォーカスエラー生成回路３は光ピックア
ップ２内蔵の光検出器の出力信号より非点収差法、ナイ
フエッジ法その他公知の誤差検出方法によってフォーカ
スエラーを生成する。

【００２０】フォーカスサーボ制御回路７はＡ／Ｄ変換
器と位相補償回路とＤ／Ａ変換器とドライバアンプによ
って構成され、上記フォーカスエラーをもとに光ピック
アップ１のフォーカスアクチュエータを駆動することに
よって、情報記録面に対する光スポットの焦点ずれをな
くすように制御する。

【００２１】また、位相補償回路はディジタルフィルタ
が主流となっており、フォーカスサーボゲイン等のサー
ボ特性の変更、サーボのオン・オフ処理、２層ディスク
で使用するフォーカスジャンプ等の処理はＣＰＵ１４が
発行する指令Cを伝達することで容易に実現できる。

【００２２】なお、図には明記していないが、トラッキ
ング方向も同様に、光ピックアップ２内蔵の光検出器の
出力信号より３ビーム法、位相差検出法その他公知の誤
差検出方法によってトラッキングエラーを生成し、光ス
ポットが情報記録面上のピット列を正確にトレースする
ように、光ピックアップ１のトラッキングアクチュエー
タを駆動する。

【００２３】光スポットから反射してくる光量はピット
の有無により変化するため光量の変化を信号として検出
することによって信号再生を行うことができる。この読
み取り信号は信号処理回路１１で増幅、波形整形などの
処理を施された後、デコード回路１２に供給されて所定
の処理がなされ、インタフェース回路１３からデータ出
力端子１６を経由してホストへデータとして転送され
る。

【００２４】スライドモータ制御回路１０はスライドモ
ータ７を回転させ、送り機構８はこの回転運動を光ディ
スク１の半径方向への伝達運動に変換して、光ピックア
ップ２を移動させることができる。

【００２５】このときの光ピックアップ２の移動量はス
ライドモータ７の回転角に応じて、ロータリーエンコー
ダ等のＦＧ発生器９が発生するＦＧパルスを、ＣＰＵ１
４が内蔵するカウンタで検出したＦＧパルス数をもとに
算出することができる。

【００２６】また、デコード回路１２のデコード処理に
基づき、ＣＰＵ１４は読み出し中の記録情報のディスク
内における位置情報を随時参照できる。

【００２７】これにより、光ピックアップ２をホストか
ら要求された所望データの記録されている位置へアクセ
スさせ、所望データを読み出すことが可能となる。

【００２８】図２は本発明の基幹部分であるフォーカス
デビエーション量学習処理のフローチャートである。図
２を用いてフォーカスデビエーション量学習処理につい
て説明する。

【００２９】まず、光ディスク１にフォーカスサーボを
掛ける前に、フォーカスサーチ、すなわち、フォーカス
サーボ制御回路６によって光ピックアップ２のフォーカ
スアクチュエータを上下方向に駆動し、このときのフォ
ーカスエラー生成回路５から検出されたフォーカスエラ
ーをＣＰＵ１４へ入力する。

【００３０】ＣＰＵ１４では、内部のＡ／Ｄ変換器を使
い、フォーカスエラーの振幅値（Peak to Peak値）を測
定し、内蔵されたメモリに記憶しておく。この記憶した
フォーカスエラー振幅値をFEpp_0とする。

【００３１】なお、Ａ／Ｄ変換はＣＰＵ１４内部のＡ／
Ｄ変換器を必ずしも使う必要はなく、例えばフォーカス
サーボ制御回路６のＡ／Ｄ変換器から出力されたディジ
タル値を使用してもよい。

【００３２】ＣＰＵ１４はフォーカスサーボを掛けた後
に、ディスクモータ制御回路４に指令Ａを伝達し、ディ
スクモータ３を第一の回転速度に回転制御させ、上記ト
ラッキングサーボを掛ける。ただし、第一の回転速度
を、例えばＣＲ−ＲＯＭでは内周４倍速ＣＡＶ、ＤＶＤ
−ＲＯＭでは内周１倍速ＣＡＶのような低回転速度とす
るが、特に限定するものではない。また、制御方式にお
いてもＣＬＶ方式、ＣＡＶ方式を問わないものとする。

【００３３】この後、光ディスク１や光ピックアップ２
等のばらつき要因を調整するための既存の各調整処理を
行うが、本発明とは直接関係ないので説明は省略する。

【００３４】上記フォーカスデビエーション量学習処理
は、前記調整処理終了後、あるいは実行中にこの学習処
理を行えばよい。ここでは、調整処理終了後として説明
する。

【００３５】まず、光ディスク１のフォーカスデビエー
ションを検出するためのフォーカスエラーのスレッショ
ルドFEpp_Aを算出する。これは上記フォーカスサーチ中
のフォーカスエラー振幅FEpp_0を基準とし、高速再生中
に使用するフォーカスサーボの許容外乱量を鑑みて算出
する。このスレッショルドFEpp_AはＣＰＵ１４の内蔵さ
れているメモリに記憶しておく。

【００３６】次に、光ディスク１の回転速度を上記第一
の回転速度に制御した状態で、トラッキングサーボルー
プを開き、ＣＰＵ１４は指令Ｂをスライドモータ制御回
路１０に伝達し、光ピックアップ２をディスク半径方向
へ等速で移動させる。

【００３７】また、光ピックアップ２の移動量を算出す
るために、ＦＧ発生器９からＦＧパルスをＣＰＵ１４に
入力し、ＣＰＵ１４は内蔵されたカウンタによって、光
ピックアップ２の移動開始からのＦＧパルス数を随時カ
ウントしていく。この状態で、同時にフォーカスエラー
生成回路５から生成されたフォーカスエラーをＣＰＵ１
４に入力する。

【００３８】ＣＰＵ１４では、内部のＡ／Ｄ変換器を使
い、フォーカスエラーの振幅値FEを測定しながら、同時
にフォーカスエラー振幅FEの最大値となるFEpp_maxを検
出する。

【００３９】ＣＰＵ１４は入力されてくるフォーカスエ
ラー振幅の最大値であるFEpp_maxを検出しながら、メモ
リに記憶されているスレショルドFEpp_Aとの大小比較を
行う。

【００４０】以下、フォーカスデビエーション量学習結
果に基づく、ディスク回転速度制御処理について説明す
る。

【００４１】第一に、光ピックアップ２が移動終了し、
フォーカスエラー振幅最大値がFEpp_max < FEpp_A であ
った場合はフォーカスデビエーションが無いと判断し、
コマンド入力端子１５から入力されるリードコマンド受
信後、ディスクモータ制御回路４に指令Ａを伝達し、第
二の回転速度、すなわち、光ディスク再生装置が定めた
所定の再生速度でデータ再生処理を行う。ただし、第二
の回転速度は第一の回転速度と同じ回転速度でも構わ
ず、特に限定するものではない。

【００４２】第二に、光ピックアップ２が移動終了する
前にフォーカスエラー振幅最大値がFEpp_max >= FEpp_A
かつFEpp_max < FEpp_0を検出した場合は、フォーカス
デビエーションがあると判断し、同時にカウンタで計測
しているＦＧパルス数をもとに、欠陥位置addr_maxを算
出し、フォーカスエラー振幅最大値FEpp_maxとともにメ
モリに記憶する。

【００４３】そして、コマンド入力端子１５から入力さ
れるリードコマンド受信後、ディスクモータ制御回路４
に指令Ａを伝達し、第三の回転速度でデータ再生処理を
行う。第三の回転速度とは、例えばフォーカスエラー振
幅最大値FEpp_maxをフォーカスエラー振幅FEpp_0で正規
化し、あらかじめメモリに用意された正規化した値に応
じた回転速度のテーブルを参照して決定される回転速度
とする。また、第一の回転速度と同じであっても構わな
い。

【００４４】第三に、光ピックアップ２が移動終了する
前に、フォーカスデビエーションによってフォーカスサ
ーボが外れてしまった場合には、この位置を欠陥位置情
報addr_max、フォーカスエラー振幅最大値をFepp_0とし
て、メモリに記憶する。そして、コマンド入力端子１５
から入力されるリードコマンド受信後、ディスクモータ
制御回路４に指令Ａを伝達し、フォーカスデビエーショ
ン位置addr_maxにおける回転速度が第一の回転速度より
も回転速度の低い、第四の回転速度でデータ再生処理を
行う。つまり、上記のようにフォーカスデビエーション
量は光ディスク１の回転速度に依存するものであるか
ら、発生位置addr_maxにおける回転速度が低くなる分だ
けフォーカスサーボの余裕度も増加することになるため
である。また、第四の回転速度は上記の条件を満足する
ものであれば、CAV 方式、CLV方式、そしてそれぞれを
組み合わせた方式でも構わない。

【００４５】次に第二の実施例について説明する。

【００４６】第二の実施形態例において本発明の構成要
件を成す光ディスク装置のブロック図は図１と共通であ
る。

【００４７】前記のようにフォーカスデビエーションを
持つ光ディスクの高速再生においては、フォーカスデビ
エーションによりフォーカスサーボが不安定となり、当
該位置のリーダビリティの悪化やアクセスが不安定にな
る。

【００４８】デビエーションに対してサーボを安定化さ
せるためには、サーボゲインを高くして許容外乱量を増
加させる方法が有効である。これはＣＰＵ１４がフォー
カスサーボ制御回路７に対して、指令Ｃによってゲイン
アップの指示を伝達することで容易に可能となる。

【００４９】以下、図３を用いて説明する。図３は本発
明の基幹部分であるフォーカスデビエーション量学習処
理のフローチャートであり、第一の実施例とはフォーカ
スデビエーション検出後の処理が異なるだけである。

【００５０】第一に、フォーカスデビエーションが無い
場合、すなわちFEpp_max < FEpp_Aの場合は所定のフォ
ーカスサーボゲインを使用する。

【００５１】第二に、フォーカスデビエーションが有る
場合、すなわちFEpp_max >= FEpp_AかつFEpp_max < FEp
p_0の場合は、記憶された位置情報addr_maxをもとに発
生位置でサーボゲインを高くするようにサーボゲインの
切り替えを行う。

【００５２】また、発生位置に関係なくサーボゲインを
所定値から高くしておく方法を取る。

【００５３】これにより、デビエーション位置における
フォーカスサーボの安定化を図ることでリーダビリティ
やジャンプ制御の安定化が可能となる。

【００５４】以上、ディスクモータの回転制御とフォー
カスサーボのゲイン切り替え制御といった二つの実施例
について説明を行ったが、それぞれ独立に使わなければ
いけないという制限は無く、組み合わせて使用しても構
わない。

【００５５】なお、上記フォーカスデビエーション量学
習処理では、フォーカスエラー振幅としてPeak to Peak
値と定めたが、フォーカスエラーの合焦点位置に対する
振幅の上・下限値のＡ／Ｄ変換値をそのまま使用して、
上・下限方向のそれぞれのスレショルドを設けたうえ
で、フォーカスエラーの学習処理を行っても構わない。

【００５６】フォーカスデビエーション量は光ディスク
１の種類の違いによる影響が大きいので、上記フォーカ
スデビエーション量学習処理は光ディスク１を交換する
ごとに行う必要がある。

【００５７】また、ＤＶＤの２層ディスク等、複数の記
録情報面を持つ光ディスクの場合は、各記録情報面に対
し、上記の処理を行うことで同様の効果を得ることがで
きる。

【００５８】上記フォーカスデビエーション量学習処理
は、既存のハードウェアを変更することなく、ソフトウ
ェアの変更だけで容易に実現可能な技術であり、ディス
クローディング後の学習処理中に高速再生不可となりう
るフォーカスデビエーションの有無を予測できることが
大きな特長である。

【００５９】

【発明の効果】従来では、光ディスクの高速再生中に、
フォーカスデビエーションによってサーボが不安定にな
ったり、フォーカスサーボが外れたことでデータの読み
出しができない時は、データが読み出し可能になるまで
ディスク回転数を落とすリカバリ処理が入る。ただし、
高速再生不可能な光ディスクの場合には、リカバリ処理
に時間が掛かりすぎてホストへのデータ送信が遅れ、タ
イムアウトエラーが発生してしまうことがある。しか
し、本発明では、あらかじめフォーカスデビエーション
量に応じて再生速度を決定するのでデータ読み出しがで
きなくなる期間は無い。

【００６０】さらに、フォーカスデビエーションの位置
情報ならびに外乱量を学習し、当該位置のリードやアク
セス中にフォーカスサーボのゲイン切り替えが可能とな
り、フォーカスサーボが安定となり、フォーカスデビエ
ーション位置での安定したリーダビリティを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスク再生装置のブロック図

【図２】フォーカス方向欠陥量学習処理のフローチャー
ト

【図３】第二のフォーカス方向欠陥量学習処理のフロー
チャート

【符号の説明】 １・・・・光ディスク ２・・・・光ピックアップ ３・・・・ディスクモータ ４・・・・ディスクモータ制御回路 ５・・・・フォーカスエラー生成回路 ６・・・・フォーカスサーボ制御回路 ７・・・・スライドモータ ８・・・・送り機構 ９・・・・ＦＧ発生器 １０・・・スライドモータ制御回路 １１・・・信号処理回路 １２・・・デコーダ回路 １３・・・インタフェース回路 １４・・・ＣＰＵ １５・・・コマンド入力端子 １６・・・データ出力端子

フロントページの続き (72)発明者 飯田 淳一 茨城県ひたちなか市稲田1410番地 株式会 社日立製作所デジタルメディア製品事業部 内 Ｆターム(参考） 5D109 KA01 KA12 KC04 KC10 5D117 AA02 BB03 DD03 FF03 FF07 5D118 AA13 AA17 BA04 BD01 BF12 CA02 CA11 CB05 CD02 CD06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクを回転せしめるディスクモータ
   を駆動するディスクモータ駆動回路と、該ディスクの情
   報記録面上の情報を光ビームで検出する光ピックアップ
   と、 該光ピックアップが検出した情報から光ディスクの情報
   記録面に対する光ビームの焦点ずれを検出するフォーカ
   スエラー生成回路と、 該フォーカスエラー生成回路が検出したフォーカスエラ
   ー信号をもとに光ビームの焦点が常に光ディスクの情報
   記録面上にあるように前記光ピックアップの位置を制御
   するフォーカスサーボ制御手段と、 前記光ディスクのフォーカス方向の欠陥を検出するフォ
   ーカス方向欠陥検出手段と、 前記光ピックアップを光ディスク上のトラックを横切る
   方向に移動可能とする送り制御手段を具備する光ディス
   ク再生装置において、 前記光ディスクの再生時に、該光ディスクの各情報記録
   面に対し、前記光ピックアップを光ディスクの半径方向
   に移動させたときの前記フォーカスエラー生成回路が生
   成したフォーカスエラー信号をもとに、前記フォーカス
   方向欠陥手段が検出したフォーカス欠陥位置におけるデ
   ィスク回転速度を所定の回転速度よりも低くするよう
   に、前記ディスクモータ駆動回路を制御することを特徴
   とした光ディスク再生方法。
2. 【請求項２】光ディスクを回転せしめるディスクモータ
   を駆動するディスクモータ駆動回路と、該ディスクの情
   報記録面上の情報を光ビームで検出する光ピックアップ
   と、 該光ピックアップが検出した情報から光ディスクの情報
   記録面に対する光ビームの焦点ずれを検出するフォーカ
   スエラー生成回路と、 該フォーカスエラー生成回路が検出したフォーカスエラ
   ー信号をもとに光ビームの焦点が常に光ディスクの情報
   記録面上にあるように前記光ピックアップの位置を制御
   するフォーカスサーボ制御手段と、 前記光ディスクのフォーカス方向の欠陥を検出するフォ
   ーカス方向欠陥検出手段と、 前記光ピックアップを光ディスク上のトラックを横切る
   方向に移動可能とする送り制御手段を具備する光ディス
   ク再生装置において、 前記光ディスクの再生時に、該光ディスクの各情報記録
   面に対し、前記光ピックアップを光ディスクの半径方向
   に移動させたときの前記フォーカスエラー生成回路が生
   成したフォーカスエラー信号をもとに、前記フォーカス
   方向欠陥手段が検出したフォーカス欠陥位置におけるフ
   ォーカスサーボゲインを高くするように、前記フォーカ
   スサーボ制御手段を制御することを特徴とした光ディス
   ク再生方法。
3. 【請求項３】請求項１、または２記載の光ディスク再生
   方法を用いた光ディスク再生装置。