JP2004070986A - 光ディスク及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転した場合でも、サーボ系信号の安定性を保つことができる光ディスクを提供する。
【解決手段】ディスクレーベル面の凸部に対して、ディスク高回転時の挙動を安定させるために、ディスク信号面に凸部が設けられ、前記ディスクレーベル面の凸部及び信号面の凸部は、ディスク中心に対して同一方向の位置に設けられている。
【選択図】　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報記録媒体として使用される光ディスクに関し、特に高速回転に適した光ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像及び音声あるいは文書データ等の情報信号を圧縮し、高密度に記録するＣＤやＤＶＤ等の光ディスクが一般に普及している。このような光ディスクにおいて情報は、エンボスピット（凹凸）あるいは光ビーム照射による記録面の相変化を利用して形成されたマークとして記録される。
【０００３】
このような光ディスクから、例えば情報を再生する際は、光ピックアップにより光ビームが光ディスクに集光され、該光ビームはエンボスピットあるいはマークを反射し、光ピックアップに入射される。光ピックアップは光ディスクを反射した光ビームを複数の光検知素子により受光し、複数の光検知信号を提供する。複数の光検知信号に基づいて、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等、エンボスピットあるいはマークに対する光ビームの照射状態を示す信号が合成される。フォーカスエラー信号に基づいて、光ビームのフォーカシングが制御され、トラッキングエラー信号に基づいて、光ビームのトラッキングが制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスクの記憶容量の増加、及び光ディスクに記録される情報を扱う情報処理装置の動作速度の増加に伴って、これら光ディスクを高速に回転して情報を記録または再生する必要性が高まる。
【０００５】
現在市販されている光ディスクにおいては、光ディスクを従来より高速に回転させた際、物理的特性が不安定性となるものが多い。この物理的特性とは、ディスク面の振動、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等のサーボ系の信号特性を含む。
【０００６】
高速回転時に光ディスクの振動を抑える技術は、例えば特開２０００−５７６２３号公報に開示されている。この公報では、ディスク外周端面に斜めの溝が設けられ、ディスク回転時に溝を通る気流によりディスクが一方向に押し付けられ、ディスクの振動が抑えられる。しかし、光ディスクは一般にディスク中心部のみでクランプされるため、この公報による技術ではディスクがしなり、光ビームのチルトサーボ制御（照射角度制御）が難しくなると予想される。
【０００７】
また特開２０００−１３２９４５には、ディスク回転時の偏重心による振動の発生を低減するために、偏重心を打ち消すラベル等のカウンターバランスをディスクに設けた構成が開示されている。しかし、この公報に開示されたいる方法を用いても、１６倍速、４８倍速、あるいはそれ以上の回転数において、フォーカスエラー信号あるいはトラッキングエラー信号等のサーボ系信号の安定性が保たれない場合がある。
【０００８】
従って本発明は高速回転した場合でも、サーボ系信号の安定性を保つことができる光ディスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ディスクレーベル面に粘着シールまたはテープあるいは印刷インキ等による凸部のある光ディスクを高速回転させて再生すると、光ビームが凸部の裏側の位置を照射しているとき、サーボ系信号が大きく乱れる。これは高速回転時、レーベル面の凸部に揚力が発生し、光ディスクが変形するからである。
【００１０】
本発明の光ディスクは、ディスクレーベル面の凸部に対して、ディスク高回転時の挙動を安定させるために、ディスク信号面に凸部が設けられている。一実施形態において前記ディスクレーベル面の凸部及び信号面の凸部は、ディスク中心に対して同一方向の位置に設けられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下に示す説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではない。
【００１２】
本実施形態では、ディスクの形状等に変化を持たせることで高速回転時のディスクの挙動が制御される。以下に具体的な例を示して説明する。
【００１３】
図１はディスクのレーベル面が滑らかなディスクを高速回転（例えば４８倍速：９６００ｒｐｍ）させた時のサーボ系の信号を示す。横軸は時間、縦軸は電圧である。
【００１４】
フォーカスエラー信号ＦＥは、ディスクを反射した記録又は再生用の光ビームを後述される４分割光検出器で受光し、該検出器を構成する対角線上のフォトダイオードの出力を各々加算し、該加算信号の差を取った信号であり、ピックアップに設けられた対物レンズのフォーカスエラー（対物レンズ光軸方向の位置的エラー）を示す。フォーカス制御信号ＦＯＯは、フォーカスエラーを補正するために、フォーカシング制御回路により生成される信号である。フォーカス駆動信号ＦＡＦＢは、対物レンズをフォーカス方向に移動するためのレンズ駆動コイルを駆動する信号であり、フォーカス制御信号ＦＯＯを増幅した信号である。
【００１５】
トラッキングエラー信号ＴＥは、ディスクを反射した記録又は再生用の光ビームを４分割光検出器で受光し、ディスク周方向に隣合うフォトダイオードの出力を各々加算し、該加算信号の差を取った信号であり、対物レンズのトラッキングエラー（ディスク半径方向の位置的エラー）を示す。トラッキング制御信号ＴＲＯは、対物レンズをディスク半径方向に移動してトラッキングエラーを補正するために、トラッキング制御回路により生成される信号である。図１から分かるように、このディスクに関してサーボ系信号に特に大きな乱れは生じていない。
【００１６】
次に図２のように、このディスクのレーベル面に小さな凸部（厚さ０．１ｍｍ程度の粘着テープ）をつけて前述のように高速回転させた場合のサーボ系の信号を図３に示す。この凸部は例えばレーベル面に印刷されたパターン、つまり印刷インキ等に対応する。図３の楕円で囲んだ波形部分は、レーベル面の凸部真裏を光ビームが通過した時のサーボ系信号の様子である。図１と比較して大きく乱れているのがわかる。特にフォーカス制御信号ＦＯＯ及びフォーカス駆動信号ＦＡＦＢは、波形変動部で飽和している。これは、この部分でフォーカス制御が正常に動作していないことを示す。尚、このような波形変動は、ディスク回転数が４８倍速の場合、レーベル面の凸部がディスク半径１／２以上外側に設けられいる場合に発生し、半径１／２以内に設けられている場合は殆ど発生しない。
【００１７】
左側の楕円で囲んだ波形変動部から、右側の楕円で囲んだ波形変動部までの間にディスクは１回転している。各波形変動部は、上記したようにレーベル面に設けられた凸部（テープ）の真裏を光ビームが通過しているときに発生している。レーベル面に設けられた凸部は信号面（読み取り面）には影響しないはずであるが、実際には信号を大きく乱している。これは図４に示すように、ディスクが高速に回転することにより、レーベル面に貼付されたテープ上を流れる空気の流速が周囲より高速となり、テープ貼付面に揚力が発生し、ディスクに凹みが生じるからである。凹み量ｄは１μｍ程度である。
【００１８】
このようなサーボ系信号の変動は、ディスクの回転数が低くなるほど軽減される。逆に考えれば高速になればなるほどこの凸部の影響により変動が大きくなる。ディスクの回転数は将来更に高速になると考えられる。従って、サーボ系信号に及ぼすディスクレーベル面の凸部の影響を抑える必要がある。
【００１９】
次に図２のディスクの信号面に、図５のように凸部（テープ）をつけた場合のサーボ系の波形について説明する。ディスク信号面は読み取り面でもあるので、記録エリアに凸部を設けることはできない。従って図５の場合、記録エリアの外側、つまり情報が記録されていない最外周に凸部が設けられている。尚、記録部の最外周にはリードアウトエリアが予備領域として一般に設けられている。信号面の凸部はリードアウトエリアに及んで設けても記録再生は可能である。また、ディスクレーベル面の凸部及び信号面の凸部は、ディスク中心に対して同一方向の位置に設けられている。
【００２０】
図６は図５のディスクを前述したように高速回転し、再生したときのサーボ系の信号を示す。図３と比較してみると、楕円で囲った部分の波形の乱れが軽減されていることがわかる。つまりディスクのレーベル面・信号面の形状を変化させることで、そのディスクを回転させた時の物理的な状態を変化（コントロール）させることができる。この場合、ディスク信号面に凸部を設けることにより、ディスク高回転時の挙動を安定させることができる。
【００２１】
図７はディスク信号面最外周に、図５のテープの代わりに印刷インキを塗布したディスクを示す。このように印刷インキにより凸部を設けた方が、テープを貼付するより大量生産に適している。
【００２２】
図８はディスク最外周部に凸部がディスクの一部として設けられたディスクを示す。この凸部はディスクを成形するための金型に予め凹部として設けられ、ディスク成形時に形成される。このようなディスクは図７の印刷インキにより凸部を設けたディスクより、更に大量生産に適している。
【００２３】
次に、図１に示したディスクの円周の一部を削り図９のように切欠き部を設け、高速回転させた場合のサーボ系の信号について説明する。図１０は図９のディスクを再生したときのサーボ系の信号を示す。
【００２４】
図１と比較してみると波形が乱れていることがわかる。これはディスクの重心が変化したためにディスクを回転させた場合の物理的な安定性が悪化したことを示す。つまり重心バランスの悪いディスクの円周の１部を削る（形を変える）ことで重心バランスを適正な状態に保つことができる。
【００２５】
従来、ディスクの重心を変化させる場合（偏重心を補正するため若しくは重心をずらすため等の場合）、ディスクのレーベル面にテープ状のオモリを貼付していた。しかし、この方法を用いた場合はレーベル面に凸部が形成されるのでディスクを高速回転させると、図３で示したような新たな問題を引き起こしてしまう。そこで、本発明を適用することで高速回転時にも物理的な挙動を乱すことなく安定してディスクを回転させることができる。
【００２６】
また、名刺ディスク等の異形ディスクに対しても本発明を用いることで回転時のディスクの挙動を安定させることができる。
【００２７】
次に、ディスクレーベル面に凸部を有するディスクを高速回転した場合に、図３に示したようなサーボ系の信号に対するレーベル面の凸部の影響を抑制する光ディスク装置の実施形態について説明する。
【００２８】
図１１は本実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。光ディスク６１は読出し専用の光ディスクあるいはユーザデータを記録可能な光ディスクである。
【００２９】
ディスク６１はスピンドルモータ６３によって回転駆動される。光ディスク６１に対する情報の記録、再生は、光ピックアップヘッド（以下ＰＵＨと記載）６５によって行われる。ＰＵＨ６５は、スレッドモータ６６とギアを介して連結されており、このスレッドモータ６６はスレッドモータ制御回路６８により制御される。
【００３０】
スレッドモータ制御回路６８に速度検出回路６９が接続され、この速度検出回路６９により検出されるＰＵＨ６５の速度信号がスレッドモータ制御回路６８に送られる。スレッドモータ６６の固定部に、図示しない永久磁石が設けられており、駆動コイル６７がスレッドモータ制御回路６８によって励磁されることにより、ＰＵＨ６５が光ディスク６１の半径方向に移動する。
【００３１】
ＰＵＨ６５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７０が設けられる。対物レンズ７０は駆動コイル７２の駆動によりフォーカシング方向（レンズの光軸方向）への移動が可能で、又駆動コイル７１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。
【００３２】
レーザ制御回路７３内のレーザ駆動回路７５により、半導体レーザ７９からレーザ光が発せられる。半導体レーザ７９から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ８０、ハーフプリズム８１、対物レンズ７０を介して光ディスク６１上に照射される。光ディスク６１からの反射光は、対物レンズ７０、ハーフプリズム８１、集光レンズ８２、およびシリンドリカルレンズ８３を介して、光検出器８４に導かれる。
【００３３】
光検出器８４は、例えば４分割の光検出セルから成り、分割された各光検出セルの検知信号はＲＦアンプ８５に出力される。ＲＦアンプ８５は光検知セルからの信号を合成し、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ＲＦ信号を生成する。
【００３４】
フォーカスエラー信号ＦＥはフォーカシング制御回路８７に供給される。フォーカシング制御回路８７はフォーカスエラー信号ＦＥに応じてフォーカス制御信号ＦＯＯを生成する。フォーカス制御信号ＦＯＯはアンプ５０により増幅され、フォーカス駆動信号ＦＡＦＢとしてフォーカシング方向の駆動コイル７２に供給される。これにより、レーザ光が光ディスク６１の記録膜上に常時ジャストフォーカスとなるフォーカスサーボが行われる。
【００３５】
トラッキングエラー信号ＴＥはトラッキング制御回路８８に供給される。トラッキング制御回路８８はトラッキングエラー信号ＴＥに応じてトラッキング制御信号ＴＲＯを生成する。トラッキング制御信号ＴＲＯはアンプ５１により増幅され、トラッキング駆動信号ＴＡＴＢとしてトラッキング方向の駆動コイル７２に供給される。これによりレーザ光が光ディスク６１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が行われる。
【００３６】
上記フォーカスサーボおよびトラッキングサーボがなされることで、光検出器８４の各光検出セルの出力信号の全加算信号ＲＦには、光ディスク６１のトラック上に形成されたピットなどからの反射光の変化が反映される。この信号は、データ再生回路７８に供給される。データ再生回路７８は、ＰＬＬ回路７６からの再生用クロック信号に基づき、記録データを再生する。
【００３７】
上記トラッキング制御回路８８によって対物レンズ７０が制御されているとき、スレッドモータ制御回路６８により、対物レンズ７０がＰＵＨ６５内の所定位置近傍に位置するようスレッドモータ６６つまりＰＵＨ６５が制御される。
【００３８】
モータ制御回路６４、スレッドモータ制御回路６８、レーザ制御回路７３、ＰＬＬ回路７６、データ再生回路７８、フォーカシング制御回路８７、トラッキング制御回路８８、エラー訂正回路６２等は、バス８９を介してＣＰＵ９０によって制御される。ＣＰＵ９０はインターフェース回路９３を介してホスト装置９４から提供される動作コマンドに従って、この記録再生装置を総合的に制御する。又ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９１を作業エリアとして使用し、ＲＯＭ９２に記録されたプログラムに従って所定の動作を行う。
【００３９】
以下、図３に示したようなサーボ系信号の乱れを予測して、フォーカシングまたはトラッキング制御を補正する予測補正部について説明する。ここでは、フォーカスエラーを予測してフォーカシングを補正するフォーカスエラー予測補正部について説明する。
【００４０】
図１２はフォーカスエラー予測補正回路５２の動作を示すタイムチャートである。レベル比較器５２はフォーカスエラーＦＥが、所定閾値電圧Ｖｔｈより低い電圧になると、エラー検出信号ＦＥＣとしてＬレベルを出力する。
【００４１】
フォーカスエラー予測補正回路５４には、スピンドルモータ６３に設けられた回転検出器６３ａから供給されるＦＧパルス、クロック発生回路５３からのクロック信号ＣＫ、及びレベル比較器５２の出力信号ＦＥＣが入力される。ここでＦＧパルスはスピンドルモータ６３（ディスク６１）が１回転する毎に５パルス発生されるものとする。フォーカスエラー予測補正回路５４は、ＦＧパルス及びクロック信号ＣＫに基づいてディスク１回転の周期を算出する。
【００４２】
光ビームが図４に示したようなディスクの凹み部を照射し、フォーカスエラー信号ＦＥが閾値Ｖｔｈ以下に降下すると（以下、このようなフォーカスエラーＦＥの降下をドロップアウトという）、エラー検出信号ＦＥＣがＬレベルとなる。エラー検出信号ＦＥＣが図１２のように、時刻ｔ１でＬレベルに立ち下がった場合、フォーカスエラー予測補正回路５４は略１回転後の時刻ｔ３に再びドロップアウトが発生すると予測し、時刻ｔ３より所定時間Ｔｐだけ前の時刻ｔ２から補正信号ＦＥＰを出力する。この補正信号ＦＥＰは時刻ｔ２からｔ３において、０Ｖから徐々に大きくなる信号である。フォーカスエラー信号ＦＥが図１２のように閾値Ｖｔｈ以下に降下した場合、フォーカスエラー予測補正回路５４は　例えば負電圧の補正信号ＦＥＰを発生する。尚、このような補正信号ＦＥＰの極性は、システムの設計条件により逆になることもある。
【００４３】
補正信号ＦＥＰは加算器５６により、フォーカスエラー信号ＦＥと加算され、フォーカシング制御回路８７に供給される。フォーカシング制御回路８７は補正信号ＦＥＰに応答して、対応するフォーカシング制御信号ＦＯＯを出力する。この結果、レンズ７０は例えばディスク６１に近づく方向に移動する。従って、図４のようにディスクに凹みが発生している場合、光ビームがこの凹みを照射する前に、レンズ７０は予めディスク側へ移動される。この結果、光ビームがこの凹みを照射するとき、図３のようにフォーカシング制御がこの凹みに追従できずに、フォーカスエラー信号ＦＥまたはフォーカス制御信号ＦＯＯが飽和することはない。
【００４４】
補正信号ＦＥＰは予測した時刻ｔ３に達すると、またはエラー検出信号ＦＥＣが立ち下がると０Ｖにリセットされる。時刻ｔ３付近でドロップアウトが発生すると、フォーカスエラー予測補正回路５４は更に一回転後の時刻ｔ４付近でのドロップアウトを予測し、補正信号ＦＥＰをマイナス方向に増加し、その結果、フォーカスエラー信号ＦＥが補正される。
【００４５】
エラー検出信号ＦＥＣが時刻ｔ３まで発生しなかった場合、補正信号ＦＥＰは最大値Ｖｆｍａｘとなる。この最大値Ｖｆｍａｘでフォーカシングが補正されても、全加算信号ＲＦの信号レベルが所定のレベル以下とならないように、最大値Ｖｆｍａｘを設定する必要がある。また予測した時刻ｔ３に到達しても、ドロップアウトが発生しなかった場合、フォーカスエラー予測補正回路５４は時刻ｔ３から１回転後の時刻ｔ４における予測補正は行わない。
【００４６】
上記実施形態では、フォーカスエラーを予測してフォーカシングを補正するフォーカスエラー予測補正部について説明したが、トラッキングについても同様に補正することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レーベル面に凸部を有する光ディスクを高速に回転した場合でも、フォーカシング及びトラッキングサーボを安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスクのレーベル面が滑らかなディスクを高速回転させた時のサーボ系の信号を示す。
【図２】レーベル面に小さな凸部を設けた光ディスクの平面図。
【図３】レーベル面に小さな凸部を設けて光ディスクを高速回転させた場合のサーボ系の信号を示す。
【図４】レーベル面に貼付されたテープの貼付面に揚力が発生し、ディスクに凹みが生じる様子を示す図。
【図５】図２のディスクの信号面に凸部を設けた光デスクの平面図。
【図６】図５のディスクを高速回転し、再生したときのサーボ系の信号を示す図。
【図７】ディスク信号面最外周に、図５のテープの代わりに印刷インキを塗布したディスクの平面図。
【図８】ディスク最外周部に凸部がディスクの一部として設けられた光ディスクの平面図。
【図９】ディスクの円周の一部を削り切欠き部を設けた光ディスクの平面図。
【図１０】図９のディスクを再生したときのサーボ系の信号を示す。
【図１１】本発明に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図１２】図１１のフォーカスエラー予測補正回路の動作を示すタイムチャート。

Claims (9)

1. ディスクレーベル面の凸部に対して、ディスク高回転時の挙動を安定させるために、ディスク信号面に凸部が設けられていることを特徴とする光ディスク。
2. 前記ディスクレーベル面の凸部及び信号面の凸部は、ディスク中心に対して同一方向の位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
3. 前記ディスク信号面の凸部は、該信号面の記録エリアより外周のエリアに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク。
4. 前記ディスク信号面の凸部は、該信号面のリードアウトエリア以上外周のエリアに設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク。
5. 前記ディスク信号面の凸部は、ディスク半径の１／２以上外周のエリアに設けられた前記ディスクレーベル面の凸部に対して設けられていることを特徴とする請求項３記載の光ディスク。
6. 前記ディスク信号面の凸部が、印刷インキにより形成されていることを特徴とする請求項３記載の光ディスク。
7. 前記ディスク信号面の凸部が、粘着テープにより形成されていることを特徴とする請求項３記載の光ディスク。
8. 光ビームを回転する光ディスクを照射し、該光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置であって、
   前記光ビームを前記光ディスク上に集光し、該光ディスクを反射した光ビームを複数の光検知素子により受光し、複数の光検知信号を提供する光ピックアップと、
   前記光ピックアップから提供される複数の光検知信号からフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を含む信号を合成する信号合成部と、
   前記信号合成部から提供される前記フォーカスエラー信号に基づいて、前記光ビームのフォーカシングを制御するフォーカシング制御回路、
   前記信号合成部から提供される前記トラッキングエラー信号に基づいて、前記光ビームのトラッキングを制御するトラッキング制御回路、
   前記信号合成部から提供される前記フォーカスエラー信号の所定値を超える変動を検知し、次のフォーカスエラー信号の変動を予測し、該予測に基づいて前記フォーカシングエラー信号を補正するエラー信号予測補正回路、
   を具備することを特徴とする光ディスク装置。
9. 前記信号合成部から提供される前記トラッキングエラー信号の所定値を超える変動を検知し、次のトラッキングエラー信号の変動を予測し、該予測に基づいて前記トラッキングエラー信号を補正する第２のエラー信号予測補正回路、
   を具備することを特徴とする請求項８記載の光ディスク装置。

Images