JP4244330B2

JP4244330B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP4244330B2
Application number: JP2004135561A
Authority: JP
Inventors: 信一郎荒川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: US7313058B2; US20050243672A1; JP2005317146A

Description

本発明は光ビームを用いて、光ディスクに対しデータの記録再生を行う光ディスク装置に関し、特にディスクチルトすなわち光ピックアップに対するディスク記録面の相対的傾き角を検出する光ディスク装置に関する。

光ディスクの高密度化は、線密度の増加とトラックピッチの縮小を基本として達成される。又、ディスクにレーザビームを照射する光学系も、高密度化と同時にビームスポット径の縮小が要求される。ビームスポット径は、光源の波長に比例し、対物レンズの開口数（ＮＡ）に反比例する。したがって高密度化に伴い光源の波長は短波長化する必要がある。

また、光ディスクの高密度化に伴ってディスクチルトが記録／再生に与える影響は大きくなる。ディスクにチルトが生じていると、信号記録特性が低下し、信号再生時のクロストークが増加するので、従来ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭなど記録を行う光ディスク装置ではチルトサーボによる補償が行われている。このチルトサーボではチルトがなくなるように、光ピックアップが制御される。

なお、フォーカスエラー信号に基づき、チルト制御を行う技術が開示されている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−１６８２３１号公報特開２００３−３１７２８８号公報

ここで、チルト制御に際して、ディスクのチルト補正量を一定に保つチルトゾーンを設定することが考えられる。DVD±R／RW等のCLV（Constant Line Velocity）方式のディスクでは、このゾーン分割の分割数および、ゾーン間隔を任意に選択することができる。
ところで、DVD-RAMディスクのようなZCLV（Zone Constant Line Velocity）フォーマットのディスクでは、ZCLVゾーンが設定され、このゾーン内でディスクの回転数が一定に保たれる。即ち、ZCLVゾーンの境界において、ディスクの回転数が変更される。このような、ZCLVフォーマットのディスクでは、ZCLVゾーンとチルトゾーンとが入り組んで構成されると、制御性の劣化を招くおそれがある。即ち、ZCLVゾーン内にチルトゾーンの境界が配置されると、同一のZCLVゾーン内での記録、再生時にチルトの切り替えによる待ち時間が発生し、ZCLVゾーン内でのアクセス性能が劣化する可能性がある。
本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、ZCLVゾーン内でのアクセス性能の劣化の防止が図られた光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光ディスク装置は、ＺＣＬＶゾーンを有する光ディスクに光ビームを照射する発光素子と、前記発光素子から照射され前記光ディスクから反射された反射光に基づき、前記ディスクの面の傾きを検出し、制御するチルト制御手段と、前記ＺＣＬＶゾーンと、前記ＺＣＬＶゾーンの境界と対応する境界を有するチルトゾーンと、を対応して表すゾーン対応テーブルと、前記ゾーン対応テーブルに基づき、前記チルトゾーンの境界を検出するチルト境界検出手段と、前記チルト境界検出手段で前記チルトゾーンの境界が検出されたときに、前記チルト制御手段にチルト制御を指示する指示手段と、を具備することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によればZCLVゾーン内でのアクセス性能の劣化の防止が図られた光ディスク装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一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。光記録媒体としての光ディスク６１の表面にはスパイラル状にランドトラック及びグルーブトラックが形成されており、このディスク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６５によって行われる。光ピックアップ６５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。

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により検出される光ピックアップ６５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、光ピックアップ６５が光ディスク６１の半径方向に移動する。

光ピックアップ６５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。

レーザ制御回路７３のレーザ駆動回路７５により、半導体レーザダイオード７９からレーザ光が発せられる。半導体レーザダイオード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。

光検出器８４は、４分割の光検出セル８４ａ〜８４ｄから成る。光検出セル８４ａ〜８４ｄの出力信号は、電流／電圧変換用のアンプ８５ａ〜８５ｄ、加算器８６ａ〜８６ｄを介して差動アンプＯＰ１、ＯＰ２に供給される。

差動アンプＯＰ２は、加算器８６ａ、８６ｂの両出力信号の差に応じた、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。この出力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の出力信号（フォーカス制御信号Ｆｃ）は、フォーカシング駆動コイル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制御がなされる。

差動アンプＯＰ１は、加算器８６ｃ、８６ｄの両出力信号の差に応じたトラッキングエラー信号ＴＥを出力する。この出力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、差動アンプＯＰ１からのトラッキングエラー信号に応じてトラック駆動信号を生成する。

トラッキング制御回路８８から出力されるトラック駆動信号は、トラッキング方向の駆動コイル７１に供給される。又、トラッキング制御回路８８で用いられるトラッキングエラー信号が、スレッドモータ制御回路６８に供給される。

上記フォーカシング制御およびトラッキング制御がなされることで、光検出器８４の各光検出セル８４ａ〜８４ｄの出力信号の和信号には、つまり加算器８６ｃ、８６ｄの両出力信号を加算する加算器８６ｅの出力信号には、記録情報に対応して光ディスク６１のトラック上に形成されたピットなどからの反射率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。

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が光ピックアップ６５内の中心位置近傍に位置するようスレッドモータ６６つまり光ピックアップ６５が制御される。

チルト制御回路６９は後述されるように、ディスク６１の”反り”つまり記録面の傾きに応じて対物レンズ７０が傾くようにチルト補正信号Ｔｃを出力する。このチルト補正信号Ｔｃはスイッチング回路４４の一方の端子４５と接続される。また、チルト制御回路６９はこの制御をフォーカス制御信号に基づいて行う。

ジッタ計測回路４２は加算器８６ｅの出力信号に基づいて、ジッタ最小となるような補正値を計測して、ディスクの記録面に対物レンズ７０が追従するような補正信号Ｊｃを出力する。この補正信号Ｊｃはスイッチング回路４４の他方の端子４６と接続される。

データ有無判定回路４０は加算器８６ｅからの出力信号に基づいて、光ディスク６１にデータが記録されているか否かを判定しデータ有無判定信号を出力する。スイッチング回路４４は、このデータ有無判定信号によってデータが記録されていない場合はスイッチを端子４５に接続させ、データが記録されている場合はスイッチを端子４６に接続させる。

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、チルト制御回路６９、データ有無判定回路４０、ジッタ計測回路４２等は、サーボ制御回路として１つのＬＳＩチップ内に構成することができ、又これら回路はバス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、この光ディスク装置を総合的に制御する。またＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９１を作業エリアとして使用し、ＲＯＭ９２に記録された本発明を含むプログラムに従って所定の動作を行う。

次に光ディスク６１のチルト制御につき説明する。
光ディスク６１は、ZCLV（Zone Constant Line Velocity）ゾーンが設定されたZCLVフォーマットのディスク、例えば、DVD-RAMディスクとする。ZCLVゾーン内での記録再生においてはディスクの回転数が一定に保たれ、ZCLVゾーン境界でディスクの回転数の変更が行われる。
本実施形態では、このZCLVゾーン境界と、チルトゾーン境界とを対応させることで、チルト制御に起因するZCLVゾーン内でのアクセス特性の劣化を防止している。チルトゾーンとは、このゾーン内では光ディスク６１のチルト補正量を一定に保つ領域である。即ち、チルトゾーンの境界において、チルト補正量の変更が行われる。

図２は、チルトゾーンと、チルト補正の対応関係を表す模式図である。既述のように、チルトゾーン境界がZCLVゾーンの境界に一致している。この結果、ZCLVゾーン境界でのみチルトを切り替えることとなり、ZCLVゾーン内でのランダムアクセス性能に影響を与えることなく、チルト補正を行うことが可能となる。
図２のグラフにはディスク径方向の移動量、ディスクたわみ量、チルト制御出力との対応関係を表している。ディスク６１がたわんでいることから、ディスク径方向にディスクたわみ量が変化している。このため、光ディスク６１の傾きもディスク径方向に変化している。この光ディスク６１の傾きの変化に対応するために、チルトゾーンが設けられる。既述のように、このチルトゾーンは、その境界がＺＣＬＶに一致し、そのゾーン内ではチルトの補正量を一定とする領域である。図２では、光ディスク６１が８つのチルトゾーン０〜７に区分され、チルトゾーン０〜７それぞれとチルトの補正量Ｔ０〜Ｔ７とが対応している。このチルトの補正量は、チルトゾーン境界付近でのチルト補正信号Ｔｃに基づいて適宜決定することができる。また、チルトの補正量を、予めテーブル等で設定しておくことも可能である。

図３は、チルトゾーンとＺＣＬＶゾーンとの対応関係の例を表す模式図である。
図３（ａ）では、チルトゾーンとＺＣＬＶゾーンとが１対１に対応している。この場合には、光ディスク６１の回転数の制御とチルトの制御とが対応して行われる。
図３（ｂ）では、１つのチルトゾーンに対して５つのＺＣＬＶゾーンが対応している。図３（ａ）、（ｂ）では、チルトゾーンが等間隔になっている。
図３（ｃ）は、１つのチルトゾーンに対応するＺＣＬＶゾーンの数がチルトゾーンによって異なっている。このようにすることで、チルト制御の効率性と、適正の両立を図ることができる。即ち、図２に示すように、光ディスク６１の反りが場所によって異なり、その結果、光ディスク６１の傾きに距離依存性がある。光ディスク６１の傾きの変化が小さい領域ではチルトゾーンを広くし、光ディスク６１の傾きの変化が大きい領域ではチルトゾーンを狭くする。この結果、チルト制御の効率と適正の両立が図られる。

図４は、ＺＣＬＶゾーンの境界付近を表す模式図である。ＺＣＬＶゾーンの境界にはユーザによる記録再生を前提としないガードエリアが配置されている。このことから、チルトゾーンの境界は、必ずしもＺＣＬＶゾーンの境界に完全に一致させる必要はなく、ガードエリア内に配置されれば足りることが判る。

図５は、本実施形態によるチルト補正動作の手順の一例を表すフローチャートである。
記録／再生動作を行う場合、まず記録／再生位置へ光ピックアップヘッド（PUH）を移動させる（ステップＳ０１）。ここで、チルトの初期設定は完了しているものとする。なお、この詳細は後述する。
このとき、現在位置でのZCLVゾーンと目的位置でのZCLVゾーンが同一の場合、すなわち同一ゾーン内での記録再生を行う場合、チルト補正出力の更新を行う必要がないため、従来どおりの手順に従った動作を行う。すなわち、目的位置へのシーク動作を行った後、記録／再生動作を開始する（ステップＳ０２、Ｓ０７）。

目的ZCLVゾーンが現在のゾーンと異なる場合、ディスクモータの回転数が変更される（ステップＳ０２，Ｓ０３）。
ここで、現在のチルトゾーンと目的のチルトゾーンが異なる場合は、チルト補正出力が更新される（ステップＳ０４，Ｓ０５）。なお、チルト補正の詳細は後述する。
その後、ディスクの回転が安定化するのを待って、光ディスク６１への記録、再生が行われる（ステップＳ０６，Ｓ０７）。
ステップＳ０５でのチルト補正出力の更新は、ディスクモータの回転数を変更する際の回転整定待ち時間に比べ、十分短い時間で動作が完了する。このため、ディスク６１の回転数の変更後の回転整定転待ち状態でチルト補正出力更新動作を行うことにより、実質的にはアクセス時間に全く影響を与えることなくチルト補正動作を完了することができる。

以上のように、チルトゾーンとZCLVゾーンを一致させることで、次のような利点が得られる。即ち、ZCLVゾーンが異なる位置での記録／再生では、ディスクモータ回転変更待ち時間内にチルト制御を行うことで、チルト補正を行うことによる実行時間の増大が無視できる。また、ZCLVゾーン内での記録／再生では、チルト補正を変更する必要がないため、パフォーマンスには全く影響を与えない。

次に、チルトの初期設定について説明する。
図１に示す光ディスク装置にデータが記録されていない新規の光ディスク６１が装着されると、チルトの初期設定が行われる。この初期設定ではディスク最内周でのチルトが検出される。図６はこの検出動作を説明するための図であって、横軸はレンズチルト制御値Ｔ、縦軸はトラッキングエラー信号の振幅ピーク値Ｔｐである。

フォーカス制御を行って光ビームがディスク表面上でジャストフォーカスとなっているとき、トラッキングエラー信号として交流信号が得られる。このトラッキングエラー信号は、トラッキング制御を行っていない場合に、光ビームスポットがディスク上のトラックを横切ることにより発生される信号である。従ってトラッキングエラー信号は、光ビームスポットが単位時間に横切るディスク上のトラック数に対応する周波数を有する。

ディスクの最内周位置において、レンズのチルトを例えば−α°から＋α°まで変化させると、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅ピーク値が図６のように変化する。図６ではチルトがＴ０°のとき、トラッキングエラー信号ＴＥのピーク振幅値が最も大きい。すなわち、光ビームの反射光がもっとも効率よく光検出セル８４ａ〜８４ｄに入射している。このときのレンズチルトＴ０がチルト制御の初期値である。

図７はこの初期設定の動作を示すフローチャートである。先ずステップＳ１１のように、ＣＰＵ９０は光ビームスポットがディスク最内周に位置するように、ピックアップ６５を移動する。次にステップＳ１２のように変数ａ及びＶｐｍに０を代入し、ステップＳ１３ではａを１°だけ増加する。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ９０はチルト制御回路６９を用いてレンズチルトＴを「−α＋ａ」に制御する。ステップＳ１５では、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅ピーク値ＴｐがＶｐｍより大きいか判断する。ＴｐがＶｐｍより小さい場合（ＮＯの場合）、フローはステップＳ１７に移行し、大きい場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１６のようにＶｐｍに振幅ピーク値Ｔｐを代入し、最適チルトＴ０に現在のチルト「−α＋ａ」を代入する。

ステップＳ１７において、ＣＰＵ９０は「−α＋ａ」が＋α以上か判断する。「−α＋ａ」が＋α以上でない場合（ＮＯの場合）、フローはステップＳ１３に戻り、ＣＰＵ９０はａに「ａ＋１」を代入する。このようにして、「−α＋ａ」が＋α以上となるまで、ステップＳ１３〜Ｓ１７の処理が繰り返される。従って、変数ＶｐｍはステップＳ１４のようにチルト角を変更して得られるＴｐの値の中で、最も大きな値を示す。

ステップＳ１７で「−α＋ａ」が＋α以上になった場合（ＹＥＳの場合）、ＣＰＵ９０はチルト制御回路６９を用いて、レンズ７０のチルトをＴ０に設定する。この結果、レンズ７０の光軸とディスク垂線は一致し、この初期設定処理が終了する。

なお、以上のチルトの初期設定に付随して、ディスク全面でのディスクチルトの検出を行うことができる。このようにすると、ディスク全体の傾きを表すディスク傾斜テーブルが作成できる。このテーブルには、例えば、ディスク径方向の距離と光ディスク６１の傾きとが対応して表される。
光ディスク６１の記録再生時にディスク傾斜テーブルに基づいてチルト補正量を決定すれば、ディスクチルトの検出を省略することが可能となる。

以下にディスクチルト検出の詳細を説明する。
図８は、ディスクチルト検出の原理を説明するための図である。図８（ａ）に示すように、光ディスク６１に反りがある場合、フォーカス制御系は、ディスク記録面に光ビームの合焦点位置を合わせるように、対物レンズをディスクの反りの方向に変位させる。このとき、ディスクの反りに応じて、フォーカス駆動信号に直流バイアス成分が発生する。図８（ｂ）は、このバイアス成分（フォーカス変位量）を横軸半径位置に対応させて示している。最内周位置Ｒ０でのバイアス成分はＶｂ０、ディスク半径位置Ｒ１ではＶｂ１、ディスク半径位置Ｒ２ではＶｂ２である。

図８（ｃ）はフォーカス変位の微分出力を示す。この図から、微分出力結果は、ディスクのチルトに比例することがわかる。したがって、このフォーカス変位の傾きを測定することにより、ディスクに対するチルト補正量を検出することができる。

図９はチルト制御回路６９の概略構成を示すブロック図である。チルト制御回路６９は直流検出部６９ａ、微分回路部６９ｂ、駆動部６９ｃを含む。直流検出部６９ａはフォーカス制御信号Ｆｃの直流バイアス成分Ｂｆを検出し、微分回路６９ｂは直流バイアス成分Ｂｆの微分値Ｄｆを求める。微分回路６９ｂはディスク回転数近傍の遮断周波数を有する。微分値Ｄｆはディスクチルトに比例した信号である。駆動部６９ｃは微分値Ｄｆに対応するチルト補正信号Ｔｃを発生する。この補正信号Ｔｃは駆動コイル７１、７２を含むチルトアクチュエータに供給され、チルト補正が行われる。尚、上記直流検出及び微分値検出はデジタル演算処理により行われる。従ってフォーカス制御信号Ｆｃはフォーカシング制御回路８４から提供されるデジタル信号である。

図１０はチルト補正動作の詳細を示すフローチャートである。このチルト補正は、基本的に光ディスク６１のチルト境界において行われる。
先ずステップＳ２１のように、フォーカシング制御回路８７は、フォーカスエラー信号ＦＥからフォーカス制御信号Ｆｃを生成する。ステップＳ２２において、チルト制御回路６９の直流検出部６９ａはフォーカス制御信号Ｆｃから、図８（ｂ）に示すような直流バイアス成分Ｂｆを検出し、微分回路部６９ｂに出力する。

ステップＳ２３において、微分回路部６９ｂは直流バイアス成分Ｂｆの変化から、図８（ｃ）に示すような微分値を求める。例えば微分回路部６９ｂは現在の直流バイアス成分Ｂｆ及び前回のチルト補正時に検出された直流バイアス成分Ｂｆから微分値を求める。

ステップＳ２４において、駆動部６９ｃは微分回路部６９ｂによって求められた微分値Ｄｆにチルト制御の初期値すなわちレンズチルトＴ０を加えた値からチルト補正信号Ｔｃを発生し、チルトアクチュエータを駆動する。

したがって、フォーカス制御信号Ｆｃから直流バイアス成分Ｂｆを検出し、微分回路部６９ｂを介して、ディスクチルトに比例した信号、つまりチルト補正信号Ｔｃを発生させてチルトアクチュエータを駆動させディスクチルトの補正を行っている。この場合の特徴としては、はじめ内周位置で校正したチルト最適点をもとに、ディスク半径方向に渡って相対的にチルト角を補正することであり、データ有無判定回路４０によって光ディスク６１にデータが記録されていないと判定された場合に、チルト補正を行うことができる。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る一実施形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。チルトゾーンと、チルト補正の対応関係を表す模式図である。チルトゾーンとＺＣＬＶゾーンとの対応関係の例を表す模式図である。ＺＣＬＶゾーンの境界付近を表す模式図である。本実施形態によるチルト補正動作の手順の一例を表すフローチャートである。チルトの初期設定を説明するための図である。初期設定の動作を示すフローチャートである。本発明によるディスクチルト検出の原理を説明するための図である。チルト制御回路の概略構成を示すブロック図である。チルト補正動作の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

６１…光ディスク、６３…モータ、６９…チルト制御回路、７０…対物レンズ、７１，７２…レンズ駆動コイル、７９…レーザダイオード、８０…コリメータレンズ、８１…ハーフプリズム、８２…集光レンズ、８３…シリンドリカルレンズ、８４ａ〜８４ｄ…光検出セル、８５ａ〜８５ｄ…電流／電圧変換アンプ、８６ａ〜８６ｄ…加算器

Claims

ＺＣＬＶゾーンを有する光ディスクに光ビームを照射する発光素子と、
前記発光素子から照射され前記光ディスクから反射された反射光に基づき、前記ディスクの面の傾きを検出し、制御するチルト制御手段と、
前記ＺＣＬＶゾーンと、前記ＺＣＬＶゾーンの境界と対応する境界を有するチルトゾーンと、を対応して表すゾーン対応テーブルと、
前記ゾーン対応テーブルに基づき、前記チルトゾーンの境界を検出するチルト境界検出手段と、
前記チルト境界検出手段で前記チルトゾーンの境界が検出されたときに、前記チルト制御手段にチルト制御を指示する指示手段と、
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
前記チルトゾーンの境界が、前記ＺＣＬＶゾーン境界のガードエリア内に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
前記ＺＣＬＶゾーンの境界を検出するＺＣＬＶ境界検出手段と、
前記ＺＣＬＶ境界検出手段で前記ＺＣＬＶゾーンの境界が検出されたことに基づき、前記光ディスクの回転数を制御する回転制御手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。