JP4796551B2 - 光情報再生システム - Google Patents
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Description
本発明は、光情報記録媒体に記録された情報を再生するための、光情報記録媒体及び光ディスク装置を含む光情報再生システムに関する。
追記型ＣＤ（所謂ＣＤ−Ｒ）は、直径１２ｃｍで厚さ１．２ｍｍの光透過性基板の一方の面上に光ヘッドを案内すると同時に情報を記録するための螺旋状の溝が設けられ、この溝には、正確な位置情報が確認できるように走行方向に沿って一定の周期の周波数を持つ蛇行が繰り返されるウォブルが形成されている。この溝はトラックとも呼称される。また、溝の走行方向の形状は、上面が幅広に開放されており、底面の幅が少し狭い形をした台形上をしている。この溝の形成された上面に記録層及び反射層が順次形成された構造を有している。前記基板の他方の面側から通常７８０ｎｍ付近の波長のレーザ光が照射されて前記記録層にデータを記録及び／または再生されるように構成されている。また、追記型デジタル・ヴァーサタイル・ディスク（所謂ＤＶＤ−Ｒ）は、直径１２ｃｍで厚さ０．６ｍｍの光透過性基板の一方の面上に、上記と同様に上記ＣＤ−Ｒの半分以下のピッチでウォブルを有する螺旋状の溝が設けられている。その上面に記録層及び反射層が形成され、さらにその上面に直径１２ｃｍで厚さ０．６ｍｍのダミー基板が貼り合わされた構造を有し、前記基板の他方の面側から通常６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ付近の波長のレーザ光が照射されて前記記録層にデータを記録及び／または再生されるように構成されている。
このような光情報記録媒体を記録・再生する光ディスク装置では、近年、記録密度の高密度化、記録及び読み取り速度の高速度化が進み、それに伴って、光ピックアップ駆動装置の可動部（対物レンズ保持部）の弾性変形が主要因である１０〜４０ｋＨｚ付近の高次共振が大きな問題となってきている。ここで、高次共振とは、二次共振以上の共振のことで、一次共振よりも高周波側にあり、一次共振とは異なるモードの弾性変形によって発生するものである。高速再生に対応するために、入力電圧（電流）に対して可動部がどれだけ動くかを示す比、すなわちゲイン（特に低域のゲイン）を大きくする必要があるが、低域のゲインを大きくするとピックアップの高次共振が無視できなくなってくる。低域ゲインを高くすると、ある基準周波数（サーボの交叉周波数の付近）のゲインと高次共振のピークのゲインとの差（ゲインマージン）が小さくなるか又はマイナスとなってしまい、光ピックアップの追従性が低下してトラッキングが外れるという問題がでてきている。例えば、ＤＶＤ−Ｒのように線速度３．４９ｍ／ｓの一定速度で回転させて情報再生するような光情報記録媒体にあっては、回転数が外周領域（半径５８ｍｍ付近）では約９．６ｒｐｓであるのに対し、内周領域（半径２３ｍｍ付近）では約２４．２ｒｐｓとなり、内外周領域での回転数変化が大きくなるため、上記の問題が生じやすい。なお、ゲインマージンを大きくすると、強いサーボ制御が可能になり、光ピックアップ駆動装置の出力加速度をアップさせて光情報記録媒体の面振れや偏芯に対する追従性を高めることができる。
このような問題を解決する手段として、例えば特開２００３−４５０５３号公報に開示されているように、上記のような高次共振のピークを下げることによってゲインマージンを大きくできるようにして、光ピックアップの追従性を高める手段が提案されている。近年では、対物レンズに軽いものを用いる等の軽量化などにより、駆動装置の可動部の弾性変形を抑制できるような設計がなされている。また、光ピックアップのレンズを軽量化する等により、図５のグラフに示すように、高次共振周波数ＨＦが４０ｋＨｚを超えるようなピックアップも存在するようになってきている。
しかしながら、光ピックアップのレンズの軽量化により、高次共振周波数ＨＦが４０ｋＨｚを超えるようになってくると、以下のような問題点が顕在化してきた。
情報再生時に線速度一定で回転させる光情報記録媒体では、溝の蛇行周期による信号の周波数すなわちウォブル周波数に基づいて回転速度を変化させるため、内周領域における記録再生時の回転速度と外周領域における記録再生時の回転速度が異なる。通常は内周領域における記録再生時の回転速度の方が外周領域における記録再生時の回転速度よりも速くなる。ここでトラッキングを行う場合、光ピックアップを追従させる瞬間は光情報記録媒体の回転速度制御を行っていないので、光ピックアップが内周領域から外周領域または外周領域から内周領域へ移動した場合、回転速度が変化せずに線速度が変化するので、ウォブル周波数が変化する。特に光ピックアップが外周領域から内周領域へ移動する場合には、ウォブル周波数が低くなる。
ウォブル周波数は例えばＤＶＤ−Ｒの場合では通常約１４０ｋＨｚであるが、光ピックアップを追従させる瞬間において、半径５８ｍｍ付近における回転数約９．６ｒｐｓと半径２３ｍｍ付近における回転数約２４．２ｒｐｓとの回転数の比によって、ウォブル周波数は最大約５６ｋＨｚまで低下する。このような場合、ウォブル周波数が光ピックアップの高次共振周波数よりも低くなることがあった。ウォブル周波数＜高次共振周波数となり、トラッキングサーボを駆動させ、再び回転同期を取ろうとして回転を増加させた場合、ウォブル周波数が高次共振周波数と同じ周波数となる。この時、図６のグラフに示すように、ウォブル信号ＷＦが、高次共振周波数ＨＦに重畳されてピークが高くなり、ゲインマージンが小さくなるかまたはマイナスになってしまい、光ピックアップの追従性が低下してトラッキングが外れることがあった。また、線速度一定で回転させる光情報記録媒体では、隣接するウォブル溝同士が逆相になって接近している部分があるため、この部分ではトラッキングが外れる現象がより顕著であった。
本発明の目的は、ゲインマージンを大きくして光ピックアップの追従性を向上させるとともに、トラッキングが外れる現象を低減することができる光情報再生システムを提供することにある。
前記目的を達成するため、ウォブルを有する螺旋状の溝が形成された円板状の光透過性基板と、この光透過性基板上に形成された光吸収層と、この光吸収層上に形成された光反射層とを有する光情報記録媒体を、線速度３．４９ｍ／ｓの一定速度で回転させ、前記溝に光ピックアップを追従させてレーザ光を照射することにより、前記光情報記録媒体に記録された情報が再生可能な光情報再生システムであって、前記光ピックアップが前記溝に追従する際に生じる該光ピックアップの高次共振周波数は４０〜１００ｋＨｚの範囲にあり、前記溝の蛇行周期を短くすることによって、前記光ピックアップが前記光情報記録媒体の記録領域の最外周から最内周まで移動して該最内周の溝に追従する瞬間に前記光情報記録媒体の回転制御を行わないで該最内周の溝により再生される最小のウォブル周波数を、前記高次共振周波数の範囲よりも高く設定した光情報再生システムを提案する（以下、課題解決手段と称する。）。
上記課題解決手段による作用は以下の通りである。すなわち、前記溝の蛇行周期を短くすることによって、前記光ピックアップが前記光情報記録媒体の記録領域の最外周から最内周まで移動して該最内周の溝に追従する瞬間に前記光情報記録媒体の回転制御を行わないで該最内周の溝により再生される最小のウォブル周波数を、前記高次共振周波数の範囲よりも高く設定することにより、ウォブル周波数のピークによってゲインマージンが小さくならないようにできる。ゲインマージンの低下を抑制することができるので、光ピックアップの追従性が向上してトラッキングが外れる現象が低減される。
本発明によれば、ゲインマージンを大きくして光ピックアップの追従性を向上させてトラッキングが外れる現象を低減することができる光情報再生システムを得ることができる。
以下、本発明の実施の形態における記録装置の機能ブロック図を、図１を用いて説明する。光ディスク再生装置１００は、処理途中のデータ、処理結果のデータ、処理における参照データ（例えば各メディアＩＤに対応するストラテジデータ）などを格納するメモリ１２６と、演算を行うＣＰＵ及びデータ処理を行わせるためのプログラムが記録されるメモリ回路を含む演算部１２５と、記録用レーザ光及び再生用レーザ光の制御を行うレーザダイオード駆動制御部１２２と、出力された再生信号に対して所定の復号処理を行うデータ復調回路１２３と、再生信号を検知してフォーカス、トラッキング、ウォブルなどの信号を検出する特性値検出部１２４と、光ピックアップ１１０と、光ピックアップから照射されるレーザ光の向きを制御する光ピックアップ駆動制御部１２１と、光情報記録媒体１５０の回転制御部（図示しない）及びモータ（図示しない）並びに光ピックアップ１１０用のサーボ制御部（図示しない）等を含む。
また、光ピックアップ１１０は、対物レンズ１１３と、ビームスプリッタ１１５と、検出レンズ１１４と、コリメートレンズ１１２と、レーザダイオード１１１と、フォトディテクタ１１６と、アクチュエータ１１７とを含む。光ピックアップ１１０では、光ピックアップ駆動制御部１２１の制御に応じてアクチュエータ１１７が動作し、フォーカス及びトラッキングが行われる。
演算部１２５は、メモリ１２６、データ復調回路１２３、特性値検出部１２４、光ピックアップ駆動制御部１２１、レーザダイオード駆動制御部１２２、図示しない回転制御部及びサーボ制御部などに接続されている。また、特性値検出部１２４は、フォトディテクタ１１６及び演算部１２５に接続されている。また、データ復調回路１２３は、フォトディテクタ１１６及び演算部１２５に接続されている。光ピックアップ駆動制御部１２１は、演算部１２５及び光ピックアップ１１０に接続されている。また、レーザダイオード駆動制御部１２２は、演算部１２５及びレーザダイオード１１１に接続されている。演算部１２５は、インターフェース部（図示せず）を介して入出力システム（図示せず）にも接続されている。
次に、光情報記録媒体１５０に記録されたデータを再生する場合における処理の概要を説明する。演算部１２５からの指示に従ってレーザダイオード駆動制御部１２２は、レーザダイオード１１１を駆動して再生用レーザ光を出力させる。再生用レーザ光は、コリメートレンズ１１２、ビームスプリッタ１１５、対物レンズ１１３を介して光情報帰路記録媒体１５０に照射される。光情報記録媒体１５０からの反射光は、対物レンズ１１３、ビームスプリッタ１１５、検出レンズ１１４を介してフォトディテクタ１１６に入力される。フォトディテクタ１１６は、光情報記録媒体１５０からの反射光を電気信号に変換し、データ復調回路１２３に出力する。データ復調回路１２３は、出力された再生信号に対して所定の復号処理を行い、復号されたデータを演算部１２５及びインターフェース部（図示せず）を介して、入出力システム（図示せず）の表示部に出力して、再生データを表示させる。
次に、光情報記録媒体１５０の実施形態について説明する。図２の光情報記録媒体１５０は、ウォブルを有する螺旋状の溝１５２が一方の面上に形成された直径１２ｃｍで厚さ０．６ｍｍの円板状の光透過性基板１５１と、この光透過性基板１５１の溝１５２が形成された面上に形成された光吸収層１５３と、この光吸収層１５３の上に形成された光反射層１５４と、を有しており、さらに光反射層１５４上に接着剤層１５５を介して直径１２ｃｍで厚さ０．６ｍｍの円板状のダミー基板１５６が貼り合わされている。
この光情報記録媒体１５０は再生時に線速度３．４９ｍ／ｓになるように回転される。そのため、溝１５２の蛇行する周期と一周分の線長の関係により、図３に示すように、隣接する溝１５２同士の蛇行周期がほぼ一致する状態の同相である場合と、図４に示すように、隣接する溝１５２同士の蛇行周期が半周期ずれた状態の逆相である場合と、が生じる。この逆相の部分では、隣接する溝１５２間のピッチＰが一定であっても、実際の間隔は蛇行の振幅２ａ×２の分だけ狭くなる。その分トラッキング信号の外乱が発生しやすい部分といえる。
次に、光情報記録媒体１５０の各部の実施形態について説明する。光透過性基板１５の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、光透過性基板１５１としては、従来の光情報記録媒体の基板材料として用いられている各種の材料を任意に選択して使用することができる。具体的には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂等を挙げることができ、必要によりこれらを積層して併用してもよい。上記材料の中では、成形性、耐湿性、寸法安定性及び低価格等の点から熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネートが特に好ましい。これらの樹脂を用いた場合には、射出成形等の方法で円板状に光透過性基板１５１を作成する。光透過性基板１５１の一方の面に形成されている溝１５２は、例えば、深さ１３５ｎｍ〜１７０ｎｍ，振り幅は、通常２０〜３５ｎｍ（Ｐｅａｋ
ｔｏ Ｐｅａｋ)であることが好ましい。
ｔｏ Ｐｅａｋ)であることが好ましい。
光吸収層１５３の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、光吸収層１５３としては、レーザ光照射によりピットが形成されデータが記録される色素型の記録層であることが好ましい。有機色素としては、フタロシアニン色素、シアニン色素、アゾ系色素等が好ましい。光吸収層１５３には、上記レーザ光の照射により音楽や画像、コンピュータプログラム等のデータ情報を記録及び／又は再生することができる。また、光吸収層１５３は、上記色素を結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調整し、次いで、この塗布液を、光透過性基板１５１の溝１５２が形成された面上にスピンコート法やスクリーン印刷法等により塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成される。
光反射層１５４の好ましい実施形態は次のとおりである。光反射層１５４はデータの記録および／または再生用のレーザ光を反射させるものである。光反射層１５４としては、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，ＣｕあるいはＰｄ等の金属膜、これらの金属の合金膜あるいはこれらの金属に微量成分が添加された合金膜等が好ましく、例えば蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、等により前記光透過性基板１５１の溝１５２が形成された面上に形成されることが好ましい。中でも、量産性、コストの面からスパッタリング法が特に好ましい。
ダミー基板１５６の好ましい実施形態は次のとおりである。ダミー基板１５６は光情報記録媒体１５０全体の厚みをＣＤ−Ｒと同じ厚さに合わせるためのもので、直径及び厚さが光透過性基板１５１と同じで、基板材料も光透過性基板１５１と同様のものを用いることができる。具体的には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂等を挙げることができ、必要によりこれらを積層して併用してもよい。上記材料の中では、成形性、耐湿性、寸法安定性及び低価格等の点から熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネートが特に好ましい。このダミー基板１５６は、光透過性の硬化性樹脂で構成される接着剤層１５５によって、光反射層１５４上に貼り合わされる。
次に、本発明の光情報再生システムの動作について説明する。フォトディテクタ１１６は、図３及び図４に示すように、ディテクタ部ＰＤが４つのエリアに分割されており、各々のエリアで反射光の強度を検出することができる。フォトディテクタ１１６で検出された光情報記録媒体１５０からの反射光は電気信号に変換され、特性検出部１２４に入力される。特性検出部１２４では、フォトディテクタ１１６のディテクタ部ＰＤの各エリアで検出された反射光の強度から、プッシュプル信号を形成して、これを演算部１２５に入力する。演算部１２５は、得られたプッシュプル信号に基づいて光ピックアップ駆動制御部１２１に制御信号を入力し、ビームスポットＢＳが溝１５２に追従するようにサーボ制御部（図示しない）及びアクチュエータ１１７を動作させる。
ここで、溝１５２は、線速度３．４９ｍ／ｓで光情報記録媒体１５０を回転させたときに、ウォブル周波数が従来の１４０ｋＨｚよりも高くなるような蛇行周期を持つようにする。すると、光ピックアップ１１０を追従させる瞬間のウォブル周波数の低下が、従来の周波数より高い値になる。例えば溝１５２の蛇行周期を約２８０ｋＨｚとすれば、光ピックアップ１１０を光情報記録媒体１５０の記録領域の最外周から最内周まで移動させた瞬間のウォブル周波数が約１１０ｋＨｚとなる。
このように溝１５２の蛇行周期を短くすることによって、光情報記録媒体１５０の光ピックアップ１１０を追従させる瞬間に再生される最小のウォブル周波数が、光ピックアップ１１０の高次共振周波数よりも高くすることができる。
最小のウォブル周波数を、光ピックアップ１１０の高次共振周波数よりも高くすると、ゲインマージンに影響することがないため、ウォブル周波数のピークによってゲインマージンが小さくならないようにでき、ゲインマージンの低下を抑制することができる。
なお、光ピックアップ１１０の高次共振周波数は、対物レンズ１１３の軽量化や保持部の剛性の向上により、４０ｋＨｚより高くすることができる。これは、例えば対物レンズ１１３の保持部をアルミニウム材料や樹脂材料で構成することにより鉄等の金属加工部材に比べその重量を軽減化する手段を用いることができる。それとは別に、光ピックアップ１１０を付勢するバネの強度を調整するために、例えば硬いバネ等を用いることができる。上述した内容は、光ピックアップ１１０の内外周移動時に生じる光ピックアップ１１０自体の振動を抑制することで、光ピックアップ１１０の高次共振周波数を高くする手段として用いられる。光ピックアップの１１０の高次共振周波数を高くする手段としては、上述した内容に限らず種々の方法を採用できる。また、このような手法による光ピックアップ１１０の高次共振周波数の高周波化は、ＤＶＤ−Ｒの８倍速（内周）、２０倍速（外周）で再生する場合や、ＢＤの記録再生において、１００ｋＨｚまで必要になる。よって光ピックアップ１１０の高次共振周波数が４０〜１００ｋＨｚの範囲であれば、本発明の解決手段が特に有効になる。
上述した実施形態においては、光ピックアップを光情報記録媒体の記録領域の最外周から最内周まで移動させた際に、溝により再生されるウォブル周波数について述べたが、これに限らず、例えば光ピックアップを光情報記録媒体の半径５０ｍｍ近辺における記録領域から半径３０ｍｍ近辺における記録領域に移動させる際にあっても有効である。要は、光ピックアップの移動の際に光情報記録媒体の回転速度が一時制御されないような光ピックアップの移動時に有効な手段となる。
また、上述した実施例においては、ウォブル周波数を従来の１４０ｋＨｚよりも高くなるような蛇行周期として、例えば、溝の蛇行周期を約２８０ｋＨｚとした場合について述べたが、これに限られるものではなく、光ピックアップの高次共振周波数との関係で溝の蛇行周期を設定することができる。
１００ 光ディスク再生装置 １１０ 光ピックアップ １１１ レーザダイオード １１２ コリメートレンズ １１３ 対物レンズ １１４ 検出レンズ １１５ ビームスプリッタ １１６ フォトディテクタ １１７ アクチュエータ １２１ 光ピックアップ駆動制御部
１２２ レーザダイオード駆動制御部 １２３ データ復調回路 １２４ 特性値検出部 １２５ 演算部 １２６ メモリ １５０ 光情報記録媒体 １５１ 光透過性基板 １５２ 溝 １５３ 光吸収層 １５４ 光反射層 １５５ 接着剤層 １５６ ダミー基板
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Claims (1)
- ウォブルを有する螺旋状の溝が形成された円板状の光透過性基板と、この光透過性基板上に形成された光吸収層と、この光吸収層上に形成された光反射層とを有する光情報記録媒体を、線速度３．４９ｍ／ｓの一定速度で回転させ、前記溝に光ピックアップを追従させてレーザ光を照射することにより、前記光情報記録媒体に記録された情報が再生可能な光情報再生システムであって、
前記光ピックアップが前記溝に追従する際に生じる該光ピックアップの高次共振周波数は４０〜１００ｋＨｚの範囲にあり、
前記溝の蛇行周期を短くすることによって、前記光ピックアップが前記光情報記録媒体の記録領域の最外周から最内周まで移動して該最内周の溝に追従する瞬間に前記光情報記録媒体の回転制御を行わないで該最内周の溝により再生される最小のウォブル周波数を、前記高次共振周波数の範囲よりも高く設定した、
ことを特徴とする光情報再生システム。
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