JP2006244562A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な制御クロックを発生する光ディスク装置を提供する。
【解決手段】ウォブルの周期的形状に基づいた周波数を有するウォブル信号を生成するウォブル信号生成部と、光ディスクからの再生データ信号であるＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成部と、ウォブル信号およびＲＦ信号を入力して光ディスクの回転速度または記録データの転送レートを制御する制御クロックを出力する制御クロック生成回路１１０とを備え、ＲＦ信号からウォブル信号の周波数よりも高周波のチャネルクロックを生成し、チャネルクロックを用いてＲＦ信号からプリピット情報を検出した事を示すプリピット検出信号を生成し、プリピット検出信号の周期とヘッダ間に存在するウォブルの個数ｎとによって正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する基準信号を生成し、制御クロックの分周信号の周波数を基準信号の周波数に同期させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置に関する。

情報の追記または書き換えが可能な情報記録媒体として、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）、ＤＶＤ−Ｒ（DVD-Recordable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（DVD-Random Access Memory）などのディスクが知られている。

これらの光ディスクには、未記録領域に情報を記録するためのトラックが、ディスクの周回方向に設けられている。このトラックは、ディスクの半径方向に周期的に揺動（ウォブリング）するように成形され、この揺動形状をウォブルという。光ディスクの回転速度およびウォブルの揺動形状によって、ウォブル信号の周波数が決定される。即ち、ウォブル信号は、ディスクの回転に同期した周波数成分を有する連続信号である。光ディスクは、ウォブル信号の周波数が所定の周波数となるように回転制御される。ウォブル信号は、光ディスクの回転速度と制御データの記録レートとを制御する制御クロックの生成に利用される。ウォブル信号に位相同期した制御クロックを生成することによって、ディスクの回転に同期した記録レートでデータを記録することができる。従って、ディスクの回転に記録レートを正確に同期させるためには、制御クロックの周波数の精度が重要となる。

しかし、従来の光ディスク装置では、ウォブル信号のみを用いて制御クロックの周波数を決定していた。ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、ヘッダ領域にウォブルが記録されていない。また、光ディスク上の傷によってもウォブルが欠落する。そのため、ウォブル信号のみを用いた場合、制御クロックの周波数に誤差が生じ、ディスクの回転に同期した記録レートが維持できなくなるという問題があった。
特開２００３−３６５４０号公報（図４）

そこで、ディスクの回転に正確に同期した記録レートを維持することができるように正確な周波数を有する制御クロックを発生する光ディスク装置を提供する。

本発明に係る実施形態に従った光ディスク装置は、データを記録する複数の記録セクタからなり、周期的な形状のウォブルが施されつつディスク上に円周状に形成されたトラックと、前記ウォブルの周期の整数倍の周期で前記記録セクタに付随して設けられ、プリピット情報を予め記録したヘッダとを備えた光ディスクに対して光ビームを照射することによってデータの記録および再生を実行することができる光ディスク装置であって、
前記ウォブルの周期的形状に基づいた周波数を有するウォブル信号を、前記光ディスクからの反射光に基づく信号から生成するウォブル信号生成部と、前記光ディスクからの再生データ信号であるＲＦ信号を、前記光ディスクからの反射光に基づく信号から生成するＲＦ信号生成部と、前記ウォブル信号および前記ＲＦ信号を入力し、前記光ディスクの回転速度または記録データの転送レートを制御する制御クロックを出力する制御クロック生成回路であって、前記ＲＦ信号から前記ウォブル信号の周波数よりも高周波のチャネルクロックを生成し、前記チャネルクロックを用いて前記ＲＦ信号からプリピット情報を検出した事を示すプリピット検出信号を生成し、このプリピット検出信号の周期と前記ヘッダ間に存在する前記ウォブルの個数ｎとによって正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する基準信号を生成し、該基準信号の周波数と前記制御クロックの分周信号の周波数とを比較して、前記制御クロックの分周信号の周波数を前記基準信号の周波数に同期させる制御クロック生成回路と、を備えている。

本発明による光ディスク装置は、正確な周波数を有する制御クロックを発生し、ディスクの回転に正確に位相同期した記録レートを維持することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

以下の実施形態は、ウォブル信号の周波数だけでなく、プリピット情報検出信号の周波数をも用いて制御クロックを生成する。これにより、ウォブル信号の劣化の影響を抑制し、正確な制御クロックを生成することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態に従った光ディスク１０１および光ディスク装置１００のブロック図である。光ディスク１０１は、ディスク上に円周状に形成された記録用のトラックを備えている。トラックは、データを記録する複数の記録セクタからなり、周期的な形状のウォブルが施されている。記録セクタは、ウォブルが揺動する周期のほぼ整数倍の周期の長さを有する。各記録セクタには、プリピット情報を予め記録したヘッダが設けられている。ヘッダは、各記録セクタに付随しているので、やはりウォブルが揺動する周期の整数倍の周期で設けられている。ヘッダは、プリピット情報を予め記録している。プリピット情報とは、ヘッダ内のＰＩＤ（Physical ID）に予め含まれる記録セクタのアドレス情報である。光ディスク１０１は、例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭのようなデータ情報の追記または書換えが可能な情報記録媒体である。

光ディスク装置１００は、光ディスク１０１に対して光ビームを照射することによってデータの記録および再生を実行することができるように構成されている。

光ディスク装置１００は、モータ１０２と、光ヘッド１０３と、サーボ回路１０４と、ＲＦアンプ１０５と、光ディスクコントローラ１０６と、記録データ生成回路１０７と、ウォブル２値化回路１０８と、ＲＦ２値化回路１０９と、クロック生成回路１１０とを備えている。

モータ１０２は、光ディスク１０１を回転させる。光ヘッド１０３は、光ディスク１０１の半径方向に移動することができるように構成され、光ディスク１０１に光を照射してデータを記録／再生することができる。サーボ回路１０４は、モータ１０２および光ヘッド１０３の動作を制御する。光ディスクコントローラ１０６は、クロック生成回路１１０からの制御クロックを受信し、光ディスク１０１の回転が制御クロックに同期するようにサーボ回路１０４を制御する。記録データ生成回路１０７は、制御クロックに同期したレートで記録用データを生成する。

ＲＦアンプ１０５は、光ディスク１０１からの反射光により得られた再生データの波形等化などを行い、ＲＦ信号およびウォブル信号を生成する。

ウォブル２値化回路１０８は、ウォブル信号生成部として作用し、ＲＦアンプ１０５が生成したウォブル信号を２値化する。ここで、この２値化処理前後のウォブル信号を“ウォブル信号”という。ＲＦアンプ１０５およびウォブル２値化回路１０８は、ウォブル信号生成部を構成する。

ＲＦ２値化回路１０９は、ＲＦ信号生成部として作用し、ＲＦアンプ１０５が生成したＲＦ信号を２値化する。ここで、この２値化処理前後のＲＦ信号を“ＲＦ信号”という。ＲＦアンプ１０５およびＲＦ２値化回路１０９は、ＲＦ信号生成部を構成する。

クロック生成回路１１０は、ウォブル信号およびＲＦ信号を入力し、光ディスク１０１の回転速度または記録データの転送レートを制御するために、ウォブルに位相同期した制御クロックを生成する。

光ディスク１０１からの信号は、光ヘッド１０３により再生される。ＲＦアンプ１０５は、この再生信号をもとにＲＦ信号およびウォブル信号を生成する。ウォブル信号２値化回路１０８は、ウォブル信号を２値化する。ＲＦ信号２値化回路１０９は、ＲＦ信号を２値化する。２値化されたこれらの信号はクロック生成回路１１０に入力される。

クロック生成回路１１０は、ウォブル信号だけでなく、ＲＦ信号から得られるプリピット情報検出信号を用いてウォブルに位相同期した制御クロックを生成する。まず、クロック生成回路１１０は、ＲＦ2値化信号からチャネルクロックを生成し、チャネルクロックを用いてヘッダからプリピット情報を検出し、プリピット検出信号を生成する。

次に、クロック生成回路１１０は、このプリピット検出信号の周期とヘッダ間に存在するウォブルの個数ｎとに基づいて正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する基準信号を生成する。さらに、クロック生成回路１１０は、この基準信号の周波数とウォブル信号をｎ分周した信号の周波数とを比較して、制御クロックの周波数を基準信号の周波数に一致させる。クロック生成回路１１０は、ウォブル信号と制御クロックの位相を比較し、その位相差情報を用いて制御クロックをウォブル信号に位相同期させる。

クロック生成回路１１０で生成された制御クロックは、光ディスクコントローラ１０６および記録データ生成回路１０７に入力される。光ディスクコントローラ１０６は、制御クロックに基づいて光ディスク１０１の回転速度を制御する。記録データ生成回路１０７は、制御クロックに基づいて光ディスク１０１の回転に同期して記録データの生成を行う。

図２は、クロック生成回路１１０の構成を示すブロック図である。図２を参照して、クロック生成回路１１０をより詳細に説明する。クロック生成回路１１０は、位相比較器２０１と、プリピット検出回路２０２と、基準信号生成回路２０３と、周波数比較器２０４と、チャージポンプ制御回路２０５と、チャージポンプ２０６と、ループフィルタ２０７と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０８と、分周器２０９と、チャネルクロック生成回路２１０と分周器２１１とを備えている。

位相比較器２０１は、ウォブル信号と分周器２０９の出力信号（制御クロック）の位相を比較し、その比較結果をチャージポンプ制御回路２０５へ出力する。これにより、制御クロックの位相はウォブル信号の位相に適合される。

ＲＦ信号は、プリピット検出回路２０２およびチャネルクロック生成回路２１０へ入力される。プリピット検出回路２０２は、ＲＦ信号からＰＩＤなどのプリピット情報を検出した事を示すプリピット検出信号を基準信号生成回路２０３へ出力する。チャネルクロック生成回路２１０は、ＲＦ２値化信号からチャネルクロックを生成する。このチャネルクロックはプリピット検出回路２０２へ供給される。

基準信号生成回路２０３は、一定の周波数を有するクロックを用いてプリピット検出信号が現れる周期を計測し、その平均値からプリピット検出信号が現れる位置を予測する。プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出されなかった場合はプリピット検出予測信号を基準信号とし、プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出された場合はプリピット検出信号を基準信号とする。基準信号は、ヘッダ間に設けられたウォブルの個数ｎとに基づいて正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する。

ヘッダ間（プリピット情報間）に設けられたウォブル数は、物理的に予め決定された定数である。ヘッダは記録セクタごとに設けられているので、隣接するヘッダ間の間隔もまた物理的に決定されている。例えば、ヘッダ間に設けられたウォブル数が２３２個であるとすると、隣接するヘッダ間においてウォブルは、２３２回揺動する。即ち、光ヘッドが隣接するヘッダ間を通過すると、理想的にはウォブル信号は２３２回振動する信号となるはずである。しかし、ＤＶＤ−ＲＡＭの規格ではヘッダ部分でウォブルが存在しない。このため、制御クロックの周波数とウォブル周波数が一致している場合においても隣接するヘッダ間における制御クロックの振動数とウォブルの振動数が一致しないため、制御クロックの周波数とウォブル周波数が一致していないと判断されて周波数制御が正しくおこなわれない。

これは、光ディスク１０１の実際の回転速度と記録データの転送レートとが非同期状態になることを意味する。他にも光ディスク１０１にある傷などの原因により、ウォブルの欠落が発生する。

そこで、本実施形態において、プリピット検出信号から生成した正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する基準信号の周波数と、制御クロックをｎ分周した信号の周波数を比較することにより、ウォブル欠落の影響を受ける事なく制御クロックをウォブル周波数に一致させる事ができる。

また、再生データから得られるチャネルクロックはウォブルに対して例えば１８６倍の
高い周波数を有する。プリピット情報はチャネルクロック単位で記録されているため、プリピット情報の検出位置はウォブルに対して十分高い精度で得られる。したがって、プリピット検出信号から生成する基準信号の周波数は、ウォブルに対して十分高い精度がある。

周波数比較器２０４は、基準信号の周波数と分周器２１１からの出力信号（制御クロックのｎ分周）の周波数とを比較し、その比較結果を出力する。この比較結果は、基準信号の周波数と分周器２１１の出力信号の周波数の誤差量を示す。

例えば、周波数比較器２０４は、基準信号の周波数と分周器２１１の出力信号の周波数とが一致していれば０を出力し、基準信号の周波数に対して分周器２１１の出力信号の周波数が５％大きければ＋５、５％小さければ−５を出力する。

チャージポンプ制御回路２０５は、位相比較器２０１の出力信号と周波数比較器２０４の出力信号によりチャージポンプ２０６を制御する。例えば、周波数比較器２０４が＋５を出力している場合に、チャージポンプ制御回路２０５は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０８の発振周波数を下げる方向にチャージポンプ２０６を制御する。周波数比較器２０４が＋１０を出力している場合に、チャージポンプ制御回路２０５は、周波数比較器２０４の出力が＋５の時の２倍の時間チャージポンプ２０６を制御する。位相比較器２０１の出力と周波数比較器２０４の出力が共に０の場合、チャージポンプ２０６を制御しない。

チャージポンプ２０６は、チャージポンプ制御回路２０５の制御を受けて位相比較情報や周波数比較情報を電圧に変換する。ループフィルタ２０７は、チャージポンプ２０６の出力を平滑化する。ＶＣＯ２０８は、クロック生成器として作用し、ループフィルタ２０７からの電圧に応じた周波数のクロックを出力する。分周器２０９は、ＶＣＯ２０８からのクロックを規定比率で分周する。分周器２０９の出力信号が制御クロックとなる。

ウォブル欠落などが原因により、制御クロックの周波数がウォブル周波数と一致しなかった場合、制御クロックをウォブル信号に位相同期させる事が困難になり、光ディスク装置１００は、光ディスク１０１の回転速度と記録レートが非同期状態になる。このため、光ディスク１０１への記録処理が正しく行われない。一方で、プリピット検出信号の周期を利用し制御クロックの周波数がウォブル周波数と一致した場合、制御クロックをウォブル信号に位相同期させる事が容易で、光ディスク装置１００は、光ディスク１０１の回転速度と記録レートの同期を維持する事ができる。このため、光ディスク１０１への記録処理が正しく行われる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明に係る第２の実施形態に従ったクロック生成回路１１０のブロック図である。第２の実施形態の他の構成は、図１に示す光ディスク１０１および光ディスク装置１００と同様である。また、第２の実施形態のクロック生成回路１１０は、２つの周波数比較器を含む点と制御信号切替回路３１１が追加されている点の２つにおいて第１の実施形態のそれと異なる。第２の実施形態の他の構成は、第１の実施形態の構成と同様であるので、その説明を省略する。

第１の周波数比較器３０４は、ウォブル信号の周波数と分周器２０９からの制御クロックの周波数とを比較する。第２の周波数比較器３１０は、基準信号生成回路２０３からの基準信号の周波数と制御クロックを分周した信号の周波数とを比較する。第１の周波数比較器３０４および第２の周波数比較器３１０の比較結果は、共に制御信号切替回路３１１へ供給される。

基準信号生成回路２０３は、制御信号切替回路３１１に制御切替信号を供給する。基準信号生成回路２０３は、基準信号生成に際してプリピット検出信号が現れる位置を予測する。プリピット検出信号予測位置においてプリピット情報が検出された場合、制御切替信号をハイとする。プリピット検出信号予測位置においてプリピット情報が検出されなかった場合、制御切替信号をロウとする。

制御信号切替回路３１１は、制御切替信号がロウの場合には第１の周波数比較器３０４の出力をチャージポンプ制御回路２０５へ出力する。制御切替信号がハイの場合には第２の周波数比較器３１０の出力をチャージポンプ制御回路２０５へ出力する。

ウォブル信号は、光ディスク１０１の回転速度の変化に対して比較的早く追従することができる。一方、基準信号は、プリピット検出回路２０２においてＲＦ信号からプリピット検出信号を検出する処理、並びに、基準信号生成回路２０３において一定の周波数を有するクロックを用いてプリピット検出信号の周期を計測し、プリピット検出信号の現れる位置を予測する処理を経るので、光ディスク１０１の回転速度の変化に対して早く追従することができない。

光ディスク１０１の回転速度が変化した場合、プリピット検出信号の周期が変化するため、既定の周期に基づいた予測位置においてプリピット情報が検出されなくなり、制御信号切替信号がロウとなる。制御信号切替信号がロウとなるため、ウォブル信号と制御クロックの周波数比較結果によりチャージポンプが制御される。このため、光ディスク１０１の回転速度の変化に素早く追従できる。しかし、ウォブル欠落の問題により、制御クロック周波数の精度は限られる。

しばらく時間がたつと、正しいプリピット検出信号予測位置が得られるようになる。プリピット検出信号予測位置においてプリピット情報が検出されるため、制御信号切替信号がハイとなる。制御信号切替信号がハイとなるため、チャージポンプ制御回路３０５は、第２の周波数比較器３１０の出力を用いてチャージポンプ２０６を制御し、制御クロックを分周した信号の周波数を基準信号の周波数に一致させることができる。これにより、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

制御信号切替回路３１１は、プリピット検出信号に基づいて、第１の周波数比較器３０４および第２の周波数比較器３１０の各比較結果を切り替えた。しかし、制御信号切替回路３１１にマイクロプロセッサ（図示せず）を設け、マイクロプロセッサが、プログラミング制御によって、第１の周波数比較器３０４の比較結果および第２の周波数比較器３１０の比較結果の切り替えても良い。

本発明に係る第１の実施形態に従った光ディスク１０１および光ディスク装置１００のブロック図。 クロック生成回路１１０の構成を示すブロック図。 本発明に係る第２の実施形態に従ったクロック生成回路１１０のブロック図。

符号の説明

１０１ 光ディスク
１００ 光ディスク装置
１０５ ＲＦアンプ
１０８ ウォブル２値化回路
１０９ ＲＦ２値化回路
１１０ クロック生成回路
２０１ 位相比較器
２０２ プリピット検出回路
２０３ 基準信号生成回路
２０４ 周波数比較器
２０５ チャージポンプ制御回路
２１０ チャネルクロック生成回路

Claims (4)

1. データを記録する複数の記録セクタからなり、周期的な形状のウォブルが施されつつディスク上に円周状に形成されたトラックと、前記ウォブルの周期の整数倍の周期で前記記録セクタに付随して設けられ、プリピット情報を予め記録したヘッダとを備えた光ディスクに対して光ビームを照射することによってデータの記録および再生を実行することができる光ディスク装置において、
   前記ウォブルの周期的形状に基づいた周波数を有するウォブル信号を、前記光ディスクからの反射光に基づく信号から生成するウォブル信号生成部と、
   前記光ディスクからの再生データ信号であるＲＦ信号を、前記光ディスクからの反射光に基づく信号から生成するＲＦ信号生成部と、
   前記ウォブル信号および前記ＲＦ信号を入力し、前記光ディスクの回転速度または記録データの転送レートを制御する制御クロックを出力する制御クロック生成回路であって、前記ＲＦ信号から前記ウォブル信号の周波数よりも高周波のチャネルクロックを生成し、前記チャネルクロックを用いて前記ＲＦ信号からプリピット情報を検出した事を示すプリピット検出信号を生成し、このプリピット検出信号の周期と前記ヘッダ間に存在する前記ウォブルの個数ｎとによって正確なウォブル周波数の１／ｎの周波数を有する基準信号を生成し、該基準信号の周波数と前記制御クロックの分周信号の周波数とを比較して、前記制御クロックの分周信号の周波数を前記基準信号の周波数に同期させる制御クロック生成回路と、を備えた光ディスク装置。
2. 前記制御クロック生成回路は、
   前記光ディスクからの反射光に基づくＲＦ信号からチャネルクロックを生成するチャネルクロック生成部と、
   前記プリピット検出信号を前記ＲＦ信号から生成するプリピット検出信号生成部と、
   一定の周波数を有するクロックを用いて前記プリピット検出信号が現れる周期を予測し、プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出されない場合にはプリピット検出予測位置にプリピット検出信号を付加することで前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、
   前記基準信号の周波数と前記制御クロックの分周信号の周波数とを比較する周波数比較器と、
   前記制御クロックの位相と前記ウォブル信号の位相とを比較する位相比較器と、
   前記周波数比較器の比較結果および前記位相比較器の比較結果に基づいて前記正確なウォブル周波数に位相同期した前記制御クロックを出力する制御クロック出力部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記制御クロック生成回路は、
   前記光ディスクからの反射光に基づくＲＦ信号からチャネルクロックを生成するチャネルクロック生成部と、
   前記プリピット検出信号を、前記ＲＦ信号から生成するプリピット検出信号生成部と、
   前記ウォブル信号の周波数と前記制御クロックの周波数とを比較する第１の周波数比較器と、
   一定の周波数を有するクロックを用いて前記プリピット検出信号が現れる周期を予測し、プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出されない場合にはプリピット検出予測位置にプリピット検出信号を付加することで前記基準信号を生成する基準信号生成回路と、
   該基準信号の周波数と前記制御クロックの分周信号の周波数とを比較する第２の周波数比較器と、
   前記制御クロックの位相と前記ウォブル信号の位相とを比較する位相比較器と、
   前記第１および第２の周波数比較器のそれぞれの比較結果および前記位相比較器の比較結果に基づいて、前記正確なウォブル信号と位相同期した前記制御クロックを出力する制御クロック出力部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
4. 前記制御クロック生成回路は、
   前記第１の周波数比較器および前記第２の周波数比較器からそれぞれの比較結果を入力し、前記プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出されない場合には、前記第１の周波数比較器の比較結果を前記制御クロック出力部へ出力し、前記プリピット検出予測位置においてプリピット情報が検出された場合には、前記第２の周波数比較器の比較結果を前記制御クロック出力部へ出力する制御信号切替回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光ディスク装置。

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