JP2006127605A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスクを大きく振動させることなく書き込み、読込速度の向上を可能にする光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 光ピックアップにより光ディスクへのデータの記録又はデータの再生を行える光ディスク装置において、光ディスクとは別個に回転が可能な光ピックアップ回転軸と、光ディスクに対し水平かつ半径方向へ互いに平行に前記光ピックアップ回転軸に固定されてなる２本のガイド軸と、前記ガイド軸に沿って前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に往復移動させる光ピックアップ送り手段とを備えた光ディスクにおいて、前記光ピックアップ回転軸を回転駆動することにより、前記光ピックアップが光ディスクに対し水平に回転可能にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コンピューター等に接続し、光ディスクの記録・再生を高速に行う光ディスク装置、特に光ピックアップに関するものである。

近年、光ディスク装置はマルチメディアの基幹商品として重要な役割を果たしており、再生装置としてのＣＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ装置、記録装置としてのＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブ装置等はパソコン関連周辺機器として不可欠なものとなっている。さらに、次世代の記録装置として、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブ装置や、レーザーを短波長化して記録容量を大幅に向上させた超高密度光ディスクドライブが続々と開発され、昨今では２０〜３０倍速の再生速度を持ったドライブ装置が多く使用されている。一方、画像データのような大容量データを扱うアプリケーションソフトが増加しており、より高倍速化への要求も高まっている。

特開２０００−１４１８０号では、スムーズな光ディスクのロード、アンロード動作を実現できる光ディスク装置を提供する目的で、モータ駆動制御回路は、モータの駆動電流値が大きい程、モータの駆動電圧を大きくなるように変化させる光ディスク装置が提案されている。

特開２０００−１４１８０号において提案された光ディスク装置は、光ディスクを搭載し高速回転させるスピンドルと、前記スピンドルを回転駆動させるスピンドルモータと、前記光ディスクに対して情報の書き込み及び読み出しを行う光学ヘッドと、前記スピンドルと前記光学ヘッドとを載置するベースプレートと、前記光ディスクをセットし水平方向に移動するトレーと、前記トレーを移動させる機構と、前記ベースプレートを上昇及び下降させる機構と、前記トレーの移動と前記ベースプレートの上昇及び下降とを駆動するモータと、前記モータを制御するモータ駆動制御回路とを有し、前記モータ駆動制御回路は、前記モータの駆動電流値が大きい程、前記モータの駆動電圧を大きくなるように変化させる光ディスク装置が開示されている。しかしながら、上述の光ディスク装置では、回転速度が大きくなるにつれて光ディスクの回転により発生する振動が大きくなり、記録及び読み込みエラーが大きくなるため、回転速度の高倍速化に限界がある。

特開２０００−１４１８０号公報

本発明は、光ディスクの高速化にともなう次の課題を解決する手段を提供することを目的とする。

（課題１）高速領域においては光ディスクの僅かな偏心、質量分布の不均一等によっても光ディスクが振動する。その結果、データの読み込み、書き込みエラーが発生する。さらに、光ディスクやドライブ装置の破損に至ることもある。従って、高速領域に於いても光ディスクが振動しない手段が求められている。
（課題２）CLV（Constant Linear Velocity）方式は、データを一定速度で読み取る方式であるが、光ディスクの内周と外周でスピンドル・モータの回転数が異なり内周ほど速くなる。そのため、アクセス位置を大きく変える時にはスピンドル・モータの回転数を急激に変化させる必要があるが、高速領域で大幅に回転数を短時間に変化させることは困難である。たとえば、1倍速のCDでは回転数は210RPM〜539RPMであるが、24倍速のCDでは5,040RPM〜12,939RPMであり、12,939RPMから5,040RPMに短時間に変更することはできない。従って、高速領域においても短時間に変速する手段が求められている。

（課題１）の解決手段：ターンテーブルの回転数と光ピックアップの回転数の差数が光ディスクの光ピックアップに対する光ディスクの相対回転数となることを利用する。ただし、逆方向の回転数を負数で表す。従って、必要回転数をターンテーブルの回転数と光ピックアップの回転数に適度に分配することにより、光ディスクを振動の生ずる領域外で回転させることができると同時に、光ピックアップは光ディスクと高速にデータの出し入れをすることが可能になる。この場合、ターンテーブルの回転数は光ディスクとターンテーブルの共振領域外に設定することが望ましい。

例えば、ターンテーブルのみを12,939RPMで回転させることが要求されていて、光ディスクとターンテーブルの共振領域が13,000RPM付近にある場合には、本発明では、ターンテーブルの回転数を6,000RPMで回転させ、光ピックアップを-6,939RPM、すなわち、光ピックアップをターンテーブルと逆方向に6,939RPMで回転させると、光ディスクは振動することもなく、光ピックアップは光ディスクと高速にデータのやり取りをすることができる。

（課題２）の解決手段：本発明の光ディスク装置は、ターンテーブルと、ターンテーブルを回転するためのスピンドルと、前記ターンテーブルに装着された光ディスクからなるターンテーブル系と、光ピックアップ、カウンターウェイト、ガイド軸及び光ピックアップ回転軸からなる光ピックアップ系を主要な構成要件とする。そこで、該ターンテーブル系と、該光ピックアップ系のうち、いずれか慣性モーメントの大きい方の慣性系の回転数を一定にして、他方、回転モーメントの小さい方の慣性系の回転数を可変にすることにより、高速領域においても短時間に変速できることを利用する。

例えば、ターンテーブル系の慣性モーメントが光ピックアップ系の慣性モーメントより大きく、5,040RPM〜12,939RPMの領域で回転数をCLVで変化させる要求がある場合には、本発明では、ターンテーブル系を5,040RPMで回転させ、光ピックアップ系を0〜-7,896RPM、すなわち光ピックアップ系を0〜7,896RPMの回転数でターンテーブル系と逆方向に回転させる。

本発明は、上記の問題を解決するため、光ディスクを装着するためのターンテーブルと、ターンテーブルを回転するためのスピンドルと、前記ターンテーブルに装着された光ディスクの半径方向に移動できる光ピックアップとを有し、前記光ピックアップにより光ディスクへのデータの記録又はデータの再生を行える光ディスク装置において、光ディスクとは別個に回転が可能な光ピックアップ回転軸と、前記光ピックアップ回転軸を中心軸として光ディスクに対し水平になるように前記光ピックアップ回転軸に固定されてなるガイド軸と、前記ガイド軸に沿って前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に往復移動させる光ピックアップ送り手段とを備えた光ディスク装置において、前記光ピックアップ回転軸を回転駆動することにより、前記光ピックアップが光ディスクに対し水平に回転可能にしたものである。

光ディスクに対し、光ピックアップを逆方向に回転させることにより、光ディスクに対する光ピックアップの相対速度を大きくすることができ、光ディスクの高速回転による振動を生ずることなく、高速で読み出し及び書き込みができる。また、光ディスク装置のスピンドル回転機構として、ＣＡＶ方式が採用されている場合であっても、本発明の光ディスク装置によれば光ピックアップ又は光ディスクを所定速度で回転させることができるので、光ディスクの振動を生じるこがなく、回転数の変化は短時間に行われる。

以下、本発明に係る光ディスク装置について図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の説明では、便宜上、光ディスクを横置きにした状態で回転させる光ディスク装置、すなわち、鉛直方向に対し垂直な面上で光ディスクを回転させる光ディスク装置を用いて説明するが、本発明の光ディスク装置は、これに限定されるものではない。例えば、本発明の光ディスク装置には、光ディスクを縦置きに安定に固定して回転させるもの等、光ディスクが安定に固定される限り光ディスク面の向く方向は任意の方向であって良い。

図１は、本発明に係る光ディスク装置の駆動部分の斜視図である。光ピックアップ１及びカウンターウェイト２は、それぞれが光ディスクの半径方向に摺動可能となるよう、ガイド軸３−１及び３−２に取りつけられており、該光ピックアップ１により光ディスクへのデータの記録又は光ディスクのデータの再生を行うことができる。

ガイド軸３−１及び３−２は、該光ピックアップ1の機能を確保するため、光ピックアップ回転軸４を中心軸として光ディスク５に対し水平かつ互いに平行になるように前記光ピックアップ回転軸4に固定されている。

前記光ピックアップ1及びカウンターウェイト２は、光ピックアップ送り手段によって前記ガイド軸３−１及び３−２に沿って光ディスクの半径方向に往復移動することができる。尚、後述するように、システム制御部１６により、カウンターウェイト２の位置は、光ピックアップ１、カウンターウェイト２及びガイド軸３−１、３−２の重心が光ピックアップ回転軸４の中心に位置するように制御され、光ピックアップ１を高速回転させても振動しないように作用する。

上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２のガイド軸３−１、３−２上における往復移動は、例えば、マグネットや磁性体の吸引力及び反発力による電磁力を制御する方法、すなわち、電磁式リニアモーターを光ピックアップ１及びカウンターウェイト２に組み込むことにより行われる。或いは、超音波モーターを構成部品として組み込み、往復移動の動力とすることもできる。

上述のガイド軸は、光ピックアップ回転軸４を対称に光ディスクに対し水平且つ半径方向へ互いに平行に伸びている。そして、上述のガイド軸の端部は略コの字状に形成され、上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２が該端部から脱落するのを防止している。

光ディスク５はターンテーブル６に装着され、後述するディスク側回転駆動手段８が、スピンドル７を介してターンテーブル６を回転駆動することにより、該光ディスク５を任意に定めた角速度で回動させる。

一方、後述する回転駆動手段９は、光ピックアップ回転軸４及びガイド軸３−１及び３−２を介して、上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２を光ディスクの回転と独立して回転させることができ、例えば、反対方向に回動させることができる。
上述のように、光ピックアップ回転軸４を光ディスク５の回転方向と逆方向に回転することにより、光ディスク５と光ピックアップ１との相対速度が大きくなるので、光ディスクへのデータの書き込み又はデータの読み込み速度を向上することができる。

尚、図１の本発明の光ディスク装置において、ガイド軸が２本のものが例示されているが、２本に限定されず、ガイド軸としての機能を補強する目的で、ガイド軸を２本以上とすることもできる。或いは、断面が円形以外の形状のもの、例えば、長方形等の多角形状のもの或いは楕円形状のものを使用すれば、ガイド軸が１本であっても、上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２をガイド軸上に安定的に係止させることができる。

更に或いは、光ピックアップ１及びカウンターウェイト２のガイド軸上における往復移動方法を電磁力以外の方法による場合、例えば、光ピックアップ及びカウンターウェイトにピニオンギアを取り付け、該ピニオンギアを駆動させるためのラックを備えたガイド軸を増設することもできる。或いは、光ピックアップ及びカウンターウェイトにウォームナットを取り付け、ウォームナットと噛合させるウォームシャフトをガイド軸として増設することもできる。

図２は、本発明の一実施例を示す光ディスク装置のブロック図である。図において、ディスク側回転駆動手段８は、ターンテーブル６に載せた光ディスクの角速度を任意に定めた所定の大きさに維持できるように回転制御することが可能である。光ピックアップ回転駆動手段９は、上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２を光ディスクの回転と独立して回転させることができ、光ディスクの回転方向と逆方向或いは同一方向に、一定又は任意の角速度で回動させることができる。

信号転送部１１は、光ピックアップ１とカウンターウェイト２がそれぞれ回転している場合であっても、光ディスクに記録されたデータの読み出し或いは光ディスクへのデータの書き込みと、光ピックアップ１とカウンターウェイト２の運動が可能であるようにデータ信号と制御信号の転送を行う。

サーボ制御部１７は、光ピックアップ回転軸４とスピンドル７の回転運動および光ピックアップ１とカウンターウェイト２の往復運動を制御信号により制御する。サーボ制御部１７はシステム制御部１６により制御される。

データ記憶部１５はデータ信号を一時的に保管することにより、光ピックアップ１により光ディスク５より読み取られるデータ信号速度或いは光ピックアップ１により光ディスク５に書き込まれるデータ信号速度と、外部機器から入出力されるデータ速度の差を調整するバッファとして作用する。

システム制御部１６の主な機能は、上記「課題を解決するための手段」において記載された手段により光ピックアップ１とターンテーブル６の相対運動を制御することと、データ信号の流れをスムーズにすることである。

このように構成された本発明の光ディスク装置が光ディスクを読む場合の動作について説明する。

まず、サーボ制御部１７はシステム制御部１６の指令によりディスク側回転駆動手段８及び回転駆動手段９を駆動して光ディスク５及び光ピックアップ１がそれぞれ所定の回転速度になるように制御する。また、システム制御部１６は、ガイド軸上で光ピックアップ１を光ディスクの半径方向に移動させ、光ディスク５のアクセスすべき位置を含む記録トラックに接近させるように信号転送部１１に指示する。

同時に、システム制御部１６はサーボ制御部１７に指示して、ガイド軸上でカウンターウェイト２を光ディスクの半径方向で光ピックアップ１と反対方向に移動させ、光ピックアップ１、カウンターウェイト２及びガイド軸３の全体的な重心が光ピックアップ回転軸４の回転軸上にあるようにする。そして、光ピックアップは、移動すべき記録トラックに到達した後、光ディスク５のアクセスすべき位置が該光ピックアップの位置に到達するまで、光ディスクが回転してくるのを待機する。次いで、光ディスク５のアクセスすべき位置が該光ピックアップの位置に到達した後、システム制御部１６は信号転送部１１に光ピックアップからのデータをデータ記憶部１５へ転送するように命令する。

光ディスク５に記録されたデータは光ピックアップ１により読み取られ、信号転送部１１を経由してデータ記憶部１５へ送られる。
データ記憶部１５は必要に応じてデータを一次保管して外部装置のデータ速度に合わせる。

次に、このように構成された本発明の光ディスク装置が外部装置からのデータを光ディスクへ記録する場合の動作について説明する。

まず、サーボ制御部１７はシステム制御部１６の指令によりディスク側回転駆動手段８及び回転駆動手段９を駆動して光ディスク５及び光ピックアップ１がそれぞれ所定の回転速度になるように制御する。また、システム制御部１６は、ガイド軸３上で光ピックアップ１を光ディスクの半径方向に移動させ、光ディスク５のアクセスすべき位置を含む記録トラックに接近させるように信号転送部１１に指示する。

同時に、システム制御部１６はサーボ制御部１７に指示して、ガイド軸上でカウンターウェイト２を光ディスクの半径方向で光ピックアップ１と反対方向に移動させ、光ピックアップ１、カウンターウェイト２及びガイド軸３の全体的な重心が光ピックアップ回転軸４の回転軸上にあるようにする。

光ピックアップ１は、移動すべき記録トラックに到達した後、光ディスク５のアクセスすべき位置が該光ピックアップ１の位置に到達するまで、光ディスク５が回転してくるのを待機する。そして、光ディスク５のアクセスすべき位置が該光ピックアップ１の位置に到達した後、システム制御部１６は信号転送部１１にシステム記憶部１５からのデータを光ピックアップ１へ転送するように命令する。

外部装置からのデータは必要に応じてデータ記憶部１５に一次保管された後、信号転送部を経由して光ピックアップ１より光ディスク５へ書き込まれる。データ記憶部１５は外部装置から送り出されるデータ転送速度と光ピックアップ１のデータ書き込み速度の差を調整するバッファとして作用する。そして、光ディスクに書き込むべきデータが無くなったときに、システム制御部１６は、書き込みを停止させる。

図３は、光ピックアップ回転軸とその周辺の模式図である。光ディスクに書き込まれたデータは、下記の通り矢印の方向に移動し、外部装置へ読み出される。
「光ディスク５ → 光ピックアップ１ → 信号転送部１１（送受信機１１−１ → データ通信用電磁コイル１１−２ → データ通信用電磁コイル１１−３ → 送受信機１１−４） → データ記憶部１５ → 外部装置」

外部装置から光ディスクへ書き込まれるべきデータは、下記の通り矢印の方向に移動し、光ディスクへ書き込まれる。
「外部装置 → データ記憶部１５ → 信号転送部１１（送受信機１１−４ → データ通信用電磁コイル１１−３ → データ通信用電磁コイル１１−２ → 送受信機１１−１） → 光ピックアップ１ → 光ディスク５」

尚、上述の光ピックアップ１及びカウンターウェイト２を駆動するための電力は、信号転送部１１から、光ピックアップ１及びカウンターウェイト２に内蔵された回路に供給される。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、例えば、カウンターウェイトでバランスを取る代わりに、光ピックアップ１と全く同一のものを使用すれば、データの書き込み速度及び読み込み速度を向上することができる。或いは、信号転送部１１を経由してデータの読み込み及び書き込みを行う代わりに、光ピックアップ及び信号転送部の双方に送受信アンテナをそれぞれ配設し、電波を利用したデータ送受信を行えば、装置の簡略化を図ることができるとともに、情報の転送速度を向上することができるので、データの書き込み速度及び読み込み速度の向上にも寄与し得る。更に或いは、データ通信用電磁コイル１１−２及び１１−３の代わりに、データ送信用の発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器を配設してデータ送受信を行えば、装置の簡略化、情報の転送速度の向上だけでなく、データの書き込みエラー及び読み込みエラーを低減することができる。

本発明に係る光ディスク装置の駆動部分を示す斜視図である。 本発明の一実施例を示す光ディスク装置のブロック図である。 本発明の光ピックアップ回転軸とその周辺の模式図である。

符号の説明

１ 光ピックアップ
２ カウンターウェイト
３−１ ガイドレール
３−２ ガイドレール
４ 光ピックアップ回転軸
５ 光ディスク
６ ターンテーブル
７ スピンドル
８ ディスク側回転駆動手段
９ 回転駆動手段
１１ 信号転送部
１１−１ 送受信機
１１−２ データ通信用電磁コイル
１１−３ データ通信用電磁コイル
１１−４ 送受信機
１５ データ記憶部
１６ システム制御部
１７ サーボ制御部

Claims (10)

1. 光ディスクを装着するためのターンテーブルと、ターンテーブルを回転するためのスピンドルと、前記ターンテーブルに装着された光ディスクの半径方向に移動できる光ピックアップとを有し、前記光ピックアップにより光ディスクへのデータの記録又はデータの再生を行える光ディスク装置において、
   光ディスクとは別個に回転が可能な光ピックアップ回転軸と、
   前記光ピックアップ回転軸を中心軸として光ディスクに対し水平になるように前記光ピックアップ回転軸に固定されてなるガイド軸と、
   前記ガイド軸に沿って前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に往復移動させる光ピックアップ送り手段とを備えてなり、
   前記光ピックアップ回転軸を回転駆動することにより、前記光ピックアップが光ディスクに対し水平に回転可能にしたことを特徴とする、光ディスク装置。
2. 光ディスクを装着するためのターンテーブルと、ターンテーブルを回転するためのスピンドルと、前記ターンテーブルに装着された光ディスクの半径方向に移動できる光ピックアップとを有し、前記光ピックアップにより光ディスクへのデータの記録又はデータの再生を行える光ディスク装置において、
   光ディスクとは別個に回転が可能な光ピックアップ回転軸と、
   前記光ピックアップ回転軸を中心軸として光ディスクに対し水平かつ互いに平行になるように前記光ピックアップ回転軸に固定されてなる少なくとも２本のガイド軸と、
   前記ガイド軸に沿って前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に往復移動させる光ピックアップ送り手段とを備えてなり、
   前記光ピックアップ回転軸を回転駆動することにより、前記光ピックアップが光ディスクに対し水平に回転可能にしたことを特徴とする、光ディスク装置。
3. 前記ターンテーブルを回転駆動するためのディスク側回転駆動手段と、
   前記光ピックアップ回転軸を介して前記光ピックアップを光ディスクの回転と独立した任意の角速度で回動させることができる回転駆動手段と、
   前記光ピックアップとデータの送信及び受信を行うための信号転送部と、
   前記信号転送部から送られたデータを一時的に記憶するデータ記憶部と、
   前記ディスク側回転駆動手段及び回転駆動手段に対して、光ディスクと光ピックアップの相対速度が所定の回転速度にするように指示し、更に、前記データ記憶部の書き込み及び読み出しのタイミング、およびアドレスを指示するシステム制御部を
   有することにより、
   データの読み込み速度及び書き込み速度を向上させたことを特徴とする、
   請求項１若しくは請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記光ピックアップ及びカウンターウェイトは、光ピックアップ送り手段によって前記ガイド軸に沿って光ディスクの半径方向に往復移動できるものであって、
   前記のカウンターウェイトは、光ピックアップを高速回転させても振動しないように作用し、
   光ピックアップ、カウンターウェイト及びガイド軸の重心が光ピックアップ回転軸の中心に位置するようにシステム制御部により制御され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. 前記光ピックアップ回転軸に内設されたデータ通信用電磁コイルと、
   該データ通信用電磁コイルに対向した固定部位側に設けられたデータ通信用電磁コイルとにより、
   光ディスクに記録されるべきデータまたは光ディスクから読み出されたデータが転送されることを特徴とする、
   請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。
6. 前記光ピックアップ回転軸に内設されたデータ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器と、
   該データ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器と対向した固定部位側に設けられたデータ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器とにより、
   光ディスクに記録されるべきデータまたは光ディスクから読み出されたデータが転送されることを特徴とする、
   請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。
7. 前記光ピックアップ回転軸に内設されたデータ通信用電磁コイルと、
   該データ通信用電磁コイルに対向した固定部位側に設けられたデータ通信用電磁コイルとにより、
   前記光ピックアップまたはカウンターウェイトの動作を制御する信号が転送されることを特徴とする、
   請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。
8. 前記光ピックアップ回転軸に内設されたデータ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器と、
   該データ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器と対向した固定部位側に設けられたデータ送信発光ダイオード及びデータ受信用の光検出器とにより、
   前記光ピックアップまたはカウンターウェイトの動作を制御する信号が転送されることを特徴とする、
   請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。
9. 光ディスクと光ピックアップを独立して回転させることにより、光ディスクの回転速度を該光ディスクの振動が減少する回転速度に移行させることを特徴とする、
   請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。
10. 光ディスクに対する光ピックアップの線速度が一定であるように、光ディスクと光ピックアップを独立して回転させることを特徴とする、
    請求項１〜４にいずれか記載の光ディスク装置。

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