JP2006120275A - 光ディスク装置及びサーボ系調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク装置において、再生速度及び再生レーザパワー変更に伴うサーボ系設定の際、準備時間を短縮してユーザの利便性を向上させることにある。
【解決手段】光ディスクが装着されると第１の回転速度と第１の再生用レーザパワーを与えて、サーボ系の第１の条件（ゲイン値とオフセット値）を求める。さらに第２の回転速度と第２の再生用レーザパワーを与えて、サーボ系の第２の条件を求め、これらをメモリに記憶する。そして、該光ディスクからデータを再生する際の回転速度と再生用レーザパワーに対するサーボ系の条件を、上記メモリに記憶している第１及び第２の条件から演算で求めて設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクに対して複数の速度で再生を行う光ディスク装置及びそのサーボ系調整方法に係り、特に、各速度に応じて再生レーザパワーを変更してサーボ系を設定する際に好適な技術に関する。

光ディスク装置において、データ読み出しの高速化が進められ、そのため光ディスクを規格速度のＮ倍だけ高速に回転させて信号を再生している。その際、再生信号の高帯域化とともに、ショットノイズ等による高周波ノイズレベルの増加、更に、装置内のデジタル信号処理に伴う高周波ノイズの増加により、高帯域におけるＳ／Ｎが低下する。

高速再生時のＳ／Ｎ低下に対して、再生用レーザパワーを増大して、実効的な再生信号のＳ／Ｎを確保することは従来から知られている。特許文献１では、レーザパワー設定テーブルを設けておき、低速再生から高速再生に切り替えを行う場合に、再生速度比率に応じたレーザパワーを段階的に設定して、レーザパワーを制御することが開示される。

一方、低速再生時におけるサーボ系の設定値を高速再生時にそのまま用いると、サーボ系の追従性が不安定になることがある。よって、再生速度を変える場合、サーボ系の最適値の学習を行いサーボ系の条件を設定し直す必要がある。ただし、再生速度を切り替えるたびに学習するのでは準備時間（ｒｅａｄｙ時間）が長くなる。そこで特許文献２では、現在の再生速度とは異なる速度が要求された場合、速度変更に伴う再生性能の劣化と相関がある学習処理のみを実行することが開示される。

特開２００３−１８７４５１号公報 特開２００４−１６４７８８号公報

特許文献１には、再生速度変更に伴い再生レーザパワーを変更することの記載はあるが、さらに、サーボ系を補正することに関する記載がない。さらに、再生レーザパワーを過度に高パワー化した場合、光ディスクの中には、多数回繰り返し再生により品質劣化を生じる可能性をもつものがあるが、これに対する配慮が必要となる。

特許文献２では、再生速度変更時の平均的な準備時間（ｒｅａｄｙ時間）は短縮できるが、性能劣化と相関があり学習処理が必要とされた場合には、再生動作を中断して学習作業を行うので、準備時間を増大することになる。

本発明の目的は、光ディスク装置において、再生速度及び再生レーザパワー変更に伴うサーボ系設定の際、準備時間を短縮してユーザの利便性を向上させることにある。

本発明による光ディスク装置及びサーボ系調整方法では、装着された光ディスクに第１の回転速度と第１の再生用レーザパワーを与えて、光ヘッドにて再生された誤差信号から、サーボ系の第１のゲイン値と第１のオフセット値を求める。さらに上記光ディスクに第２の回転速度と第２の再生用レーザパワーを与えて、再生された誤差信号から、サーボ系の第２のゲイン値と第２のオフセット値を求め、これらを記憶する。上記光ディスクからデータを再生する際の所望の回転速度と所望の再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を、記憶している上記第１のゲイン値と第１のオフセット値、及び第２のゲイン値と第２のオフセット値に基づき演算により求める。演算で求めた値にてサーボ系を設定し、光ディスクからデータを再生する。

また、光ディスクから、当該光ディスクの制限速度に関する情報を読み出す。前記所望の回転速度が該制限速度を超過している場合、該所望の回転速度を該制限速度以下に変更し、これに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定する。

また、光ディスクの試し書き領域にテスト信号を記録し、前記所望の再生用レーザパワーに応じて設定したテスト用の再生用レーザパワーにて該テスト信号を連続繰り返し再生する。所定回数再生後の再生信号の品質の劣化が許容値以内かどうか判定する。劣化量が許容値を超過した場合、前記所望の再生用レーザパワーを許容値以下に変更し、これに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定する。

本発明によれば、再生速度及び再生レーザパワー変更においても安定したサーボ性能を確保し、かつユーザの利便性を向上させる効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。光ディスクは、当該ディスクの規格に基づくディスク回転速度の複数の倍速で再生を行い、サーボ系に係わる学習処理を行う光ディスク装置であって、パソコンあるいはユーザなど装置外部から倍速変更の指示があった場合に、倍速変更に伴う学習処理を実行するように構成されている。倍速変更に伴う学習処理として、本実施例では、再生時のサーボ系のゲイン値とオフセット値に関する調整に特徴がある。

以下、図１を用いて具体的に各ブロック及び動作について説明する。図に示すように、本光ディスク装置は、光ディスク１をスピンドルモータ４にて複数の速度（倍速）にて回転させ、ディスク１からデータや情報を再生する。光ヘッド２は、スレッド機構３によりディスク１の径方向に移動し、ディスク１に対してレーザ光を照射するとともに、反射したレーザ光を集光する。光ヘッド２が照射するレーザパワーは、レーザパワー駆動回路６により駆動される。レーザパワー検出回路５は、そのレーザパワーの強度を検出し、レーザパワー制御回路７は検出値に基づきレーザパワー駆動回路６を制御する。

ディスク１からの反射光に基づいて、再生信号復調回路１１は再生したデータを復調し、再生エラー情報検出回路１３はデータのエラーレートなどの解析を行い、これらは、再生処理制御回路１２により制御される。

またサーボ系誤差信号検出回路８は、ディスク１からの反射光に基づいて、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号を検出する。検出された各誤差信号は、その振幅が所定の値になるように、サーボ系ゲイン可変回路１５とサーボ系オフセット可変回路１６にて、最適なゲイン値とオフセット値を求め、第１メモリ１７と第２メモリ１８に記憶する。サーボ系制御回路１９は、上記第１メモリ１７と第２メモリ１８からゲイン値とオフセット値を読み出し、これに基づきサーボ信号を生成し、光ヘッド駆動回路９に送る。光ヘッド駆動回路９は、サーボ信号により光ヘッド２を駆動し、トラッキング及びフォーカス制御を行う。

本実施例では、光ディスク１が装置にローディング（装着）された時点で、後述する手順でサーボ系の学習を行う。そして、パソコンあるいはユーザなど装置外部からデータ再生時のディスクの回転速度（倍速）が指定された場合、装置制御回路１０は、指定された倍速と現在の倍速とを比較する。倍速を変更する必要がある場合には、スピンドルモータ４に対して倍速を変更させるとともに、レーザパワー制御回路７に、再生用レーザパワーの変更を指示する。そして、サーボ系制御回路１９に対し、倍速変更に伴うサーボ系の調整を実行させる。

すなわちサーボ系制御回路１９は、ディスクローディング後に、再生時レーザパワーとして代表となる２点でトラッキング制御及びフォーカス制御に係わるサーボ系定数の学習処理を行い、第１メモリ１７及び第２メモリ１８に記憶しておく。そして、装置制御回路１０とレーザパワー制御回路７から新しい倍速とレーザパワーの条件が与えられたとき、新たにサーボ学習作業をすることなく、第１メモリ１７及び第２メモリ１８に記憶している学習値を基に演算により最適なサーボ系の定数を求め、その値にサーボ系を設定する。

図２は、本発明に係る光ディスク装置におけるサーボ系調整方法の一例を示すフローチャートである。本実施例はマルチディスク対応の場合の基本フローである。

ステップＳ２０にてディスクをローディング（装着）すると、ステップＳ２１にてそのディスクがどのフォーマット媒体のものかを判別する。これは、この後のサーボ学習において設定するレーザパワー値を、媒体の種類によって決定するためである。なお、判別のためのレーザパワーは、ディスク上の記録データを劣化させないように扱う媒体の中で最低のパワーを照射する。

ステップＳ２２にて、１回目のサーボ学習条件を設定する。１回目の学習は、通常、最低倍速の条件にて行う。この時の速度をＶ１、パワーをＰ１とすると、これらの条件は、各媒体ごとに仕様が決まっているのでこれを使用する。前述の図１において、装置制御回路１０はスピンドルモータ４に対しこの速度Ｖ１になるよう制御し、レーザパワー制御回路７はレーザパワー駆動回路６に対しこのパワーＰ１になるよう制御する。

ステップＳ２３にて、１回目のサーボ学習を実行する。その手順は次の通りである。サーボ系誤差信号検出回路８は、光ヘッド２の信号から、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号を検出する。ここで、検出される各誤差信号の振幅は、基本的には照射するレーザパワーに依存するが、ディスク速度や機械的条件で左右される。そこで、検出した振幅が所定の値になるように、サーボ系ゲイン可変回路１５は最適なサーボ系のゲイン値を求める。さらに、サーボ系にはオフセットが存在するので、サーボ系オフセット可変回路１６は、求めたゲイン値に合わせて最適のオフセット値を求める。求めたこれらのサーボ値Ｓ１（ゲイン値Ｇ１とオフセット値Ｚ１）を、ステップＳ２４にて、第１メモリ１７に保存する。

次にステップＳ２５にて、ディスクの所定領域からディスクインフォメーションを読み出す。これには、当該ディスクの最高倍速やその時の推奨パワー値が記載されている。

ステップＳ２６にて、２回目のサーボ学習条件を設定する。２回目の学習は、最高倍速の条件にて行うので、上記読み出した最高倍速と推奨パワーに従い、速度Ｖ２とパワーＰ２を設定する。もし当該ディスクにこれらの記載がない場合、あるいは２回目の学習条件を別途設定する場合には、速度Ｖ２とパワーＰ２を独自に設定することもできる。なおこのときのパワーＰ２は、１回目の学習条件Ｐ１を基準に、速度の増加分の影響を考慮し、√（Ｖ２／Ｖ１）にほぼ比例させて設定するのが好ましい。

ステップＳ２７にて、２回目のサーボ学習を実行する。その手順はステップＳ２３で述べた１回目の学習と同様である。２回目の学習の結果得られたサーボ値Ｓ２（ゲイン値Ｇ２とオフセット値Ｚ２）を、ステップＳ２８にて、第２メモリ１８に保存する。

ステップＳ２９にて、実際にデータ再生を行う際の条件（速度ＶｘとパワーＰｘ）を設定する。この速度Ｖｘは、パソコンあるいはユーザなどにより指定される。またその時のパワーＰｘは、外部から指定されるか、あるいは任意に設定する。ここでＰｘは、Ｐ１を基準に、速度の増加分を考慮し、√（Ｖｘ／Ｖ１）にほぼ比例させて設定するのが好ましい。

ステップＳ３０では、データ再生の実条件（速度ＶｘとパワーＰｘ）でのサーボ系の最適条件Ｓｘ（ゲイン値Ｇｘとオフセット値Ｚｘ）を演算にて求める。予め学習して第１メモリ１７、第２メモリ１８に保存しておいたサーボ値Ｓ１，Ｓ２を読み出し、これらから補間法により演算する。

図３は、ステップＳ３０におけるサーボ系の条件の演算の原理を示したものである。横軸は再生パワーの逆数１／Ｐ、縦軸はゲインＧとオフセットＺを示す。ここで基本的な性質として、誤差信号振幅はパワーＰに比例し、その信号振幅を一定にするようにゲインＧを決める訳であるから、パワーＰとゲインＧはほぼ反比例の関係にある。よって、図のように横軸に再生パワーの逆数１／Ｐをとると、ゲインＧは直線的に変化する。またオフセットＺは、ゲインＧに比例して補償することになるので、これも直線的に変化する。第１のパワーＰ１に対するサーボ定数Ｓ１（Ｇ１，Ｚ１）と第２のパワーＰ２に対するサーボ定数Ｓ２（Ｇ２，Ｚ２）をプロットし、これらを直線で結ぶ。所望のパワーＰｘに対する直線上の値を読み取れば、サーボ定数Ｓｘ（Ｇｘ，Ｚｘ）が求まる。この演算は、サーボ系制御回路１９が第１メモリ１７、第２メモリ１８からサーボ値Ｓ１，Ｓ２を読み出し、簡単な補間計算にてサーボ定数Ｓｘを求めることができる。

ステップＳ３１では、演算で求めたサーボ定数Ｓｘ（Ｇｘ，Ｚｘ）にてサーボ系を設定する。ステップＳ３２にてサーボ引き込みを行い、安定したらステップＳ３３でデータ再生を開始する。

このように本実施例では、予め再生速度とレーザパワーとして代表となる２点でサーボ系の条件に係わる学習処理を実行する。そして、新しい速度、レーザパワーの条件が与えられたとき、その都度サーボ学習作業をすることなく、記憶している学習値を基に演算により最適なサーボ系の条件を求めるようにした。よって、速度変更に対する迅速なサーボ条件設定が可能となり、準備時間を短縮でき、ユーザの利便性が向上する。

上記実施例の変形として、学習で得たサーボ条件Ｓ１，Ｓ２を基に、代表的な各倍速（Ｖｘ１，Ｖｘ２，・・・）のパワー条件（Ｐｘ１，Ｐｘ２，・・・）に対する最適サーボ条件（Ｓｘ１，Ｓｘ２，・・・）を補間法にて求めて、それらをメモリに保存しておいても良い。そうすれば、速度が変更するごとにサーボ条件を演算する必要がなく、さらに準備時間を短縮できる。

また、サーボ学習する条件は、上記実施例に限定されない。Ｐ１，Ｐ２として最小パワー値と最大パワー値を当てたが、中間のパワー値でも良く、その場合には外部補間法による。また学習回数を３回以上としても良く、より精度の高いサーボ値の設定ができる。

次に図４は、図２の基本フローに対する付加的なフローで、再生速度に制限がある場合の処理を示す。例えばＤＶＤ−ＲＡＭのように、ＤＩＺ（Ｄｉｓｋ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ）領域に、再生倍速を制限する情報が書かれる場合がある。その情報により再生速度を下げると、再生パワーも下げる必要が生じ、またサーボ系の調整をやり直す必要がある。この工程は、前記図２のフローが完了した後（ステップＳ３３）（Ａ）、または途中のステップＳ２９（Ｂ）に続けて実行する。

ステップＳ４０として、ディスクから再生速度制限に関する情報の有無を読み出す。例えば、情報「有」の場合、ステップＳ４１では、再生しようとする速度Ｖｘが制限速度Ｖｃを超過しているか判定する。超過している場合（Ｖｘ＞Ｖｃ）は、ステップＳ４２にて再生速度をＶｃ以下の速度Ｖｘ’に変更し、またそれに対するパワーＰｘ’を設定する。ステップＳ４３では、変更後のパワーＰｘ’に対する最適サーボ条件Ｓｘ’を演算（補間）で求める。ステップＳ４４では、演算で求めたサーボ値Ｓｘ’にてサーボ系を設定する。ステップＳ４５にてサーボ引き込みを行い、安定したらステップＳ４６でデータ再生を開始する。

図４の工程を付加することで、当該ディスク特有の許容速度以内かつ許容パワー以内で、正常なサーボ系を設定することができ、ディスクの保護及びデータの信頼性を向上させることができる。

次に図５は、図２の基本フローに対する付加的なフローで、再生レーザパワーに制限がある場合の処理を示す。本実施例では、個々のディスクの中には、再生パワーが過度に高パワー化すると、連続して同じ部分を再生した場合徐々に再生信号が劣化しＳ／Ｎが低下する場合があるという現象に対応するものである。つまり、ディスクの中に、再生耐力（繰り返し再生による再生品質劣化）が規格より低いものが含まれる可能性があるので、これをチェックして再生パワーの設定を行うものである。この工程は、前記図２のフローが完了した後（ステップＳ３３）（Ａ）、または途中のステップＳ２９（Ｂ）に続けて実行する。

その手順は、まずステップＳ５０にて、試し書き領域にテスト信号を記録する。ステップＳ５１にて、再生パワーをテスト条件に設定する。テストでは、所望の再生パワーＰｘの１．５倍〜３倍程度高めに設定する。ステップＳ５２にて、所定回数だけ連続繰り返し再生する。回数は例えば１０００回とする。ステップＳ５３にて、所定回数再生後の再生品質の評価を行う。評価法として、例えばＰＩ（Ｐａｒｉｔｙ Ｉｎｎｅｒｃｏｄｅ）エラー数を測定する。

ステップＳ５４にて、品質劣化が許容値以内かどうか判定する。ＤＶＤでは、例えばデータ ｔｏ ＣＬＫジッタ＝１３％に相当するＰＩエラー数＝１００をしきい値として、これを超過しないかどうか判定する。超過しなければ所望の再生パワーＰｘで問題なしと判断する。もし超過していれば、問題ありとして、ステップＳ５５にて再生条件の設定を変更し再生パワーをＰｘ’に下げる。そして、新たに設定した再生パワーＰｘ’にて、再度繰り返し再生テストを行い、確認する。あるいは、経験式を用いて、テストで得られた品質劣化量から、安全な再生パワーＰｘ’を計算で求め、これで設定することもできる。

ステップＳ５６では、変更後のパワーＰｘ’に対する最適サーボ条件Ｓｘ’を演算（補間）で求める。ステップＳ５７では、演算で求めたサーボ値Ｓｘ’にてサーボ系を設定する。ステップＳ５８にてサーボ引き込みを行い、安定したらステップＳ５９でデータ再生を開始する。

上記した再生耐力のテストは一例であり、ステップＳ５１でテスト条件となる再生パワーをさらに大きくして加速テストを行えば、少ない繰り返し回数にて短時間に評価することが可能である。また、ステップＳ５３、Ｓ５４では、再生品質の評価法として、ＰＩエラーの代わりに再生ジッタ、エラーレート、ＣＤ系Ｃ１エラーなどを評価項目として測定しても良い。

本実施例により、規格外ディスクなどに対して、再生パワー切り替えを再生耐力が劣化しない範囲に制限することができる。そして、連続再生により記録済みデータを劣化させることを未然に防止できる。その結果、ディスクの保護と信頼性を向上させることができる。

本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図。 本発明によるサーボ系調整方法の一例を示すフローチャート図。 図２におけるサーボ系の条件の演算法（ステップＳ３０）を説明する図。 本発明によるサーボ系調整方法の他の例として、再生速度に制限がある場合の処理フローを示す図。 本発明によるサーボ系調整方法の他の例として、再生パワーに制限がある場合の処理フローを示す図。

符号の説明

１…光ディスク、２…光ヘッド、４…スピンドルモータ、６…レーザパワー駆動回路、７…レーザパワー制御回路、８…サーボ系誤差信号検出回路、９…光ヘッド駆動回路、１０…装置制御回路、１５…サーボ系ゲイン可変回路、１６…サーボ系オフセット可変回路、１７…第１メモリ、１８…第２メモリ、１９…サーボ系制御回路。

Claims (6)

1. 複数の回転速度で再生可能な光ディスク装置において、
   光ディスクに再生用レーザを照射して反射光から信号を再生する光ヘッドと、
   上記光ディスクを所定の回転速度で回転させるスピンドルモータと、
   上記光ヘッドに所定のレーザパワーを供給するレーザパワー駆動回路と、
   上記光ヘッドのトラッキング及びフォーカス動作を行わせる光ヘッド駆動回路と、
   所定の回転速度及び再生用レーザパワーにおいて、上記光ヘッドから得られる誤差信号から、サーボ系のゲイン値とオフセット値を求めるサーボ系可変回路と、
   該サーボ系可変回路で求めたゲイン値とオフセット値を記憶するメモリと、
   上記光ヘッド駆動回路に対し、トラッキング及びフォーカス制御のためのサーボ信号を送るサーボ系制御回路とを備え、
   上記サーボ系可変回路は、第１の回転速度と第１の再生用レーザパワー、及び第２の回転速度と第２の再生用レーザパワーにおいて、サーボ系のゲイン値とオフセット値を各々求めて上記メモリに記憶し、
   上記サーボ系制御回路は、所望の回転速度と所望の再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を、上記メモリに記憶したゲイン値とオフセット値に基づき演算により求めて、サーボ系を設定することを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１記載の光ディスク装置において、
   前記光ヘッドの再生信号により装置を制御する装置制御回路を備え、
   前記光ヘッドは前記光ディスクから、当該光ディスクの制限速度に関する情報を読み出し、
   上記装置制御回路は、前記所望の回転速度が読み出した該制限速度を超過している場合、該所望の回転速度を該制限速度以下に変更するとともに前記所望の再生用レーザパワーを変更し、
   前記サーボ系制御回路は、変更した回転速度と変更した再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定することを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項１記載の光ディスク装置において、
   前記光ヘッドの再生信号により装置を制御する装置制御回路を備え、
   前記光ヘッドは、前記光ディスクの試し書き領域にテスト信号を記録し、前記所望の再生用レーザパワーに応じて設定したテスト用の再生用レーザパワーにて上記テスト信号を連続繰り返し再生し、
   上記装置制御回路は、所定回数再生後の再生信号の品質の劣化が許容値以内かどうか判定し、劣化量が許容値を超過した場合、前記所望の再生用レーザパワーを許容値以下に変更し、
   前記サーボ系制御回路は、前記所望の回転速度と変更後の再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定することを特徴とする光ディスク装置。
4. 複数の回転速度で再生可能な光ディスク装置のサーボ系調整方法において、
   装着された光ディスクに第１の回転速度と第１の再生用レーザパワーを与えて、再生された誤差信号から、サーボ系の第１のゲイン値と第１のオフセット値を求め、
   上記光ディスクに第２の回転速度と第２の再生用レーザパワーを与えて、再生された誤差信号から、サーボ系の第２のゲイン値と第２のオフセット値を求め、
   上記光ディスクからデータを再生する際の所望の回転速度と所望の再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を、上記第１のゲイン値と第１のオフセット値、及び上記第２のゲイン値と第２のオフセット値に基づき演算により求め、
   該演算により求めたゲイン値とオフセット値にてサーボ系を設定することを特徴とする光ディスク装置のサーボ系調整方法。
5. 請求項４記載の光ディスク装置のサーボ系調整方法において、
   前記光ディスクから、当該光ディスクの制限速度に関する情報を読み出し、
   前記所望の回転速度が読み出した該制限速度を超過している場合、該所望の回転速度を該制限速度以下に変更するとともに前記所望の再生用レーザパワーを変更し、
   変更した回転速度と変更した再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定することを特徴とする光ディスク装置のサーボ系調整方法。
6. 請求項４記載の光ディスク装置のサーボ系調整方法において、
   前記光ディスクの試し書き領域にテスト信号を記録し、
   前記所望の再生用レーザパワーに応じて設定したテスト用の再生用レーザパワーにて上記テスト信号を連続繰り返し再生し、
   所定回数再生後の再生信号の品質の劣化が許容値以内かどうか判定し、
   劣化量が許容値を超過した場合、前記所望の再生用レーザパワーを許容値以下に変更し、
   前記所望の回転速度と変更後の再生用レーザパワーに対するサーボ系のゲイン値とオフセット値を演算で求め、サーボ系を再度設定することを特徴とする光ディスク装置のサーボ系調整方法。

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