(57)【要約】【課題】ビット・サイズの微小化及びディスクの回転速度の高速化のみによらず、データの書込み又は読出しを高速化することができる光ディスク装置、及びデータの書込み又は読出し方法を提供することである。【解決手段】実施形態の光ディスク装置は、照射部と、偏向部と、制御部と、を有する。照射部は、光ディスクのトラックに対して、データの書込み又は読出しに用いる光スポットを形成するようにレーザー光を照射する。偏向部は、レーザー光を偏向させる。制御部は、光ディスクが回転する間に、回転中心からの距離が異なるトラック間で光スポットを複数回移動させるように偏向部を制御し、データの書込み又は読出しを行うためにトラックに光スポットを移動させる場合は、予め定められた期間は光スポットがトラックに沿って移動するように偏向部を制御する。【選択図】図２
2013206491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクのトラックに対して、データの書込み又は読出しに用いる光スポットを形成するようにレーザー光を照射する照射部と、
前記レーザー光を偏向させる偏向部と、
前記光ディスクが回転する間に、回転中心からの距離が異なる前記トラック間で前記光スポットを複数回移動させるように前記偏向部を制御し、データの書込み又は読出しを行うために前記トラックに前記光スポットを移動させる場合は、予め定められた期間は前記光スポットが前記トラックに沿って移動するように前記偏向部を制御する制御部と、
を有する光ディスク装置。
【請求項２】
前記偏向部は、
電気光学効果を有する偏向素子を具備し、
前記制御部は、
前記偏向素子に印加する電圧を制御することにより、前記光スポットの移動を制御する
請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記照射部が前記光ディスクに照射したレーザー光の反射光を受光する受光部と、
前記反射光を用いて、前記トラックに対する前記光スポットのずれを検出する検出部と、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記ずれに応じて前記偏向素子に印加する電圧を変更することにより、前記光スポットの移動を制御する
請求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
光ディスクのトラックに対して、データの書込み又は読出しに用いる光スポットを形成するようにレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光を偏向させる工程と、
前記光ディスクが回転する間に、回転中心からの距離が異なる前記トラック間で前記光スポットを複数回移動させるように前記レーザー光の偏向を制御し、データの書込み又は読出しを行うために前記トラックに前記光スポットを移動させる場合は、予め定められた期間は前記光スポットが前記トラックに沿って移動するように前記レーザー光の偏向を制御する工程と、
を含むデータの書込み又は読出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光ディスク装置、及びデータの書込み又は読出し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光を用いて情報の書込み又は読出しを行ういわゆる光ディスクは、広く普及している。光ディスクとして、例えば、ＣＤ（Compact  Disc）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、ＤＶＤ−ＨＤ（High-Definition  Digital  Versatile  Disc）、ＢＤ（Blue-ray  Disc）等がその代表例として知られている。
【０００３】
光ディスクの書込み又は読出し速度を上げる方法として、主に２つの方法が考えられる。第１の方法は、ビット・サイズの微小化であり、第２の方法は、ディスクの回転速度の高速化である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ビット・サイズの微小化及びディスクの回転速度の高速化には、それぞれ限度がある。本発明が解決しようとする課題は、ビット・サイズの微小化及びディスクの回転速度の高速化のみによらず、データの書込み又は読出しを高速化することができる光ディスク装置、及びデータの書込み又は読出し方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の光ディスク装置は、照射部と、偏向部と、制御部と、を有する。照射部は、光ディスクのトラックに対して、データの書込み又は読出しに用いる光スポットを形成するようにレーザー光を照射する。偏向部は、レーザー光を偏向させる。制御部は、光ディスクが回転する間に、回転中心からの距離が異なるトラック間で光スポットを複数回移動させるように偏向部を制御し、データの書込み又は読出しを行うためにトラックに光スポットを移動させる場合は、予め定められた期間は光スポットがトラックに沿って移動するように偏向部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態にかかる光ディスク装置の概要を示す構成図。
【図２】光ディスクに対する光偏向器の機能を模式的に示す模式図。
【図３】光ディスクのトラックに対する光スポットの軌跡を例示する模式図。
【図４】検出部の概要及びその周辺を例示する模式図。
【図５】偏向器電圧、光スポットの軌跡及びトラッキング信号を示す図。
【図６】光ディスクのトラックに対する光スポットの軌跡の比較例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
光ディスク装置の実施の形態を説明するにあたり、まず、光ディスク装置におけるデータの書込み速度及び読出し速度について説明する。
【０００９】
光ディスクに対して書込み又は読出しを行う光ディスク装置においては、１枚の光ディスクにより多くのデータを記録すること、並びにデータの書き込み及び読出し速度を高速にすることが常に求められ続けられる。
【００１０】
光ディスクの書込み及び読出し速度を上げる方法として、上述したように主に２つの方法が考えられる。第１の方法はビット・サイズの微小化であり、第２の方法は光ディスクの回転速度の高速化である。
【００１１】
第１の方法は、同一の回転数で書込み又は読出しを行う場合においても、ビット・サイズが小さければ、単位時間当たりにアクセスできるビット数が増大することに基づく。しかし、光ディスクは、データの書込み及び読出しには、レーザー光をレンズで集光した光スポットが用いられているため、光スポットのサイズ以下には記録ビットを小さくすることができない。
【００１２】
一方、光スポットのサイズは、光の回折限界によって規定される限界以下には小さくすることができない。このように、原理的に記録ビット・サイズには、限界がある。この限界は、光ディスクに用いるレーザー光の波長が短くなるほど小さくなるため、光ディスク
の書込み及び読出しに用いる光の波長を短くすることにより、記録ビットの微小化を実現することが可能である。現在では、波長４００ｎｍ程度の青色レーザーを用いたＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤが最も小さなビット・サイズを実現したシステムとなっている。
【００１３】
しかしながら、波長４００ｎｍよりも短波長化すると、その領域の光を透過する光学材料は限定されてしまう。また、従来用いられてきた材料では、光によってダメージを受ける可能性があり、光学系を設計することが困難になる。このため、光の短波長化によってデータの書込み及び読出し速度を上げる方法は、ほぼ限界に達している。
【００１４】
第２の方法は、単純にディスクの回転数を上げる方法である。この方法によれば、単位時間当たりにアクセスすることができるビット数を増やすことができる。しかしながら、現在、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、ＢＤ等で用いられている光ディスクは、１万回転以上で回転させると遠心力により破壊してしまう問題がある。
【００１５】
現状では、ブルーレイ（ＢＤ）システムにおいて、約１万回転のディスク回転数で、ディスク最外周においてのみ、１２倍速（４３２Ｍｂｐｓ）のビットレートが実現されている。しかし、このビットレートは、あくまでも最外周においてのみ実現可能な値であり、ディスク全体の平均アクセス速度はその半分程度に留まり、１万回転以上に高速化することは困難となっている。
【００１６】
（実施の形態）
以下に添付図面を参照して、光ディスク装置の実施の形態を説明する。図１は、実施形態にかかる光ディスク装置１の概要を示す構成図である。光ディスク装置１は、図示しないスピンドルモータなどの回転機構によって回転させられるＢＤ（Blue-ray  Disc）などの光ディスクのトラックに対し、データの書込み又は読出しを行う。図１に示すように、光ディスク装置１は、ＬＤ１０、カップリング・レンズ１２、光偏向器１４、凹レンズ１６、ビームスプリッタ１８、コリメータ２０、立上げミラー２２、ホログラムレンズ２４、アパーチャ２６、対物レンズ２８、光量モニタ３０、ホログラムフィルタ３２、集光レンズ３４、フォトダイオード列３６、検出部３８、制御部４０及び信号発生器４２を有する。
【００１７】
ＬＤ１０は、例えば青色レーザーダイオードであり、レーザービーム（光ビーム）を発生させ、カップリング・レンズ１２に対して照射する。カップリング・レンズ１２は、例えばシリンドリカル・レンズなどであり、ＬＤ１０が照射したレーザービームをシート状（線状）に絞り、光偏向器１４へ導く。
【００１８】
光偏向器１４は、例えば電気光学効果を有する導波路型の電気光学偏向素子であり、図示しない電源部から印加される電圧に応じてレーザービームを偏向する。凹レンズ１６は、光偏向器１４が偏向したレーザービームを断面が円形になるように整形し、ビームスプリッタ１８へ導く。
【００１９】
ビームスプリッタ１８は、凹レンズ１６から導かれたレーザービームの一部をコリメータ２０に向けて反射させる。また、ビームスプリッタ１８は、ＬＤ１０からのレーザービームと、光ディスクにより反射されたレーザービームとの分離も行う。コリメータ２０は、ビームスプリッタ１８から入射されるレーザービームを平行光線にする。
【００２０】
立上げミラー２２は、コリメータ２０から出射されるレーザービームを光ディスク（ＯＤ：optical  disk）に向けて反射させる。ホログラムレンズ２４は、ＬＤ１０からのレーザービームと、光ディスクにより反射されたレーザービームとの分離を行う。アパーチャ２６は、レーザービームに対し、予め定められた光線だけに絞り込むように設定されている。対物レンズ２８は、光ディスクのトラックに対して、レーザービームを収束させ、データの書込み又は読出しに用いる光スポットを形成する。光量モニタ３０は、レーザービームの光量のモニタリングを行う。
【００２１】
光ディスクにより反射されたレーザービームは、立上げミラー２２により反射され、コリメータ２０、ビームスプリッタ１８を通ってホログラムフィルタ３２へ導かれる。ホログラムフィルタ３２は、光ディスクにより反射されたレーザービームの整形を行い、光ディスクにより反射されたレーザービームを集光レンズ３４に導く。集光レンズ３４は、ホログラムフィルタ３２から入射されたレーザービームをフォトダイオード列３６に収束させる。
【００２２】
フォトダイオード列３６は、レーザービームを電気信号に変換し、検出部３８に対して出力する。検出部３８は、フォトダイオード列３６から受入れた電気信号を用いて、光ディスクのトラックに対する光スポットのずれを検出し、制御部４０に対して出力する。
【００２３】
制御部４０は、検出部３８が検出した光スポットのずれを打ち消して、回転する光ディスクのトラックに沿って光スポットを移動させるように、信号発生器４２を制御する。信号発生器４２は、制御部４０の制御に応じて、図示しない電源部の電圧を変更する信号を発生させる。
【００２４】
つまり、光ディスク装置１は、検出部３８が検出した光スポットのずれに応じて、図示しない電源部の電圧を変更する信号を信号発生器４２が発生させることにより、光偏向器１４がレーザービームを偏向させる範囲を制御する。なお、制御部４０は、検出部３８が検出したずれに応じて、電源部の電圧を変更する信号を信号発生器４２が発生させるように制御する構成であれば、プロセッサなどを含む構成であってもよいし、含まない構成であってもよい。
【００２５】
次に、光偏向器１４の機能について詳述する。図２は、光ディスクに対する光偏向器１４の機能を模式的に示す模式図である。図２に示すように、光偏向器１４は、Ｒ方向に回転する光ディスクに対し、レーザービームを光ディスクの略半径方向に偏向させるレーザースキャナとしての機能を有する。
【００２６】
光偏向器１４は、光ディスクが１回転する間に、回転中心からの距離が異なるトラック間で光スポットを複数回移動させる。つまり、光スポットは、周期的な波形となる軌跡を描くことになる。なお、光ディスクは、データが配列されるトラックが螺旋状に形成されていてもよいし、同心円状に形成されていてもよい。また、光偏向器１４は、データの書込み又は読出しを行うためにトラックに光スポットを移動させる場合、予め定められた期間は光スポットがトラックに沿って移動するようにレーザービームを偏向させる（図３等を用いて後述）。
【００２７】
具体的には、光偏向器１４は、例えば、レーザービームを１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数で光軸を中心として±１°の範囲に偏向させる。また、対物レンズ２８は、約２．０ｍｍの焦点距離ｆ０を有し、レーザービームを直径０．３μｍ以下の光スポットに収束させる。
【００２８】
例えば、光ディスク装置１は、回転中心からの距離が異なる数十のトラックを並列にスキャンするように光スポットを移動させる。従って、光ディスク装置１は、光ディスクに対して１Ｇｂｐｓ以上のデータ転送速度でデータの書込み又は読出しを行うことも可能となる。
【００２９】
次に、光ディスク装置１が形成する光スポットの移動（軌跡）について詳述する。図３は、回転する光ディスクのトラックに対する光スポットの軌跡を例示する模式図である。図３に示すように、光ディスクは、例えばトラックがランド５０とグルーブ５１とにより構成される。トラックは、光ディスクの回転方向に略沿って形成されている。
【００３０】
なお、図３においては、ランド５０にデータ（サンプリングポイント５２）が配列される場合が示されているが、データはグルーブ５１に配列されてもよいし、ランド５０及びグルーブ５１の両方に配列されてもよい。また、光ディスクは、ＣＤ−ＲＯＭなどのように、ランド・グルーブを用いないものであってもよい。
【００３１】
また、図３においては、光ディスクが１回転する間に、３つのトラックからデータを並列に読出す場合の光スポットの軌跡Ｃが示されている。光スポットは、回転中心からの距離が異なるトラック間を直線的又はサイン波のように移動するのではなく、データの書込み又は読出しを行うためにトラックに対して移動する場合、予め定められた期間はトラックに沿って移動する。つまり、光スポットの軌跡Ｃは、データの書込み又は読出しを行う場合は階段状になり、データの書込み又は読出しを行わない場合は直線的になる。
【００３２】
ここで、光ディスク装置１は、光スポットがトラックに沿って移動する間にデータの書込み又は読出しを行うため、光スポットがトラックを単純に横切る間にデータの書込み又は読出しを行う場合よりも、データの書込み又は読出しのタイミング制御が容易となっている。
【００３３】
光ディスク装置１は、光ディスクが１回転する間に３つのトラックからデータを並列に読出すことに限定されない。例えば、光ディスク装置１は、光ディスクが１回転する間に２つのトラックに対してデータの書込み又は読出しを並列に行ってもよいし、４つ以上のトラックに対してデータの書込み又は読出しを並列に行ってもよい。
【００３４】
また、図３に示したように、１回のスキャンに要する時間を１Ｔ（Ｔはチャネルクロック周期）以下にすると、データの欠損を生じさせることなく、トラックに対してデータの書込み又は読出しを行うことが可能となる。つまり、スキャン周波数は、１／Ｔ（Ｈｚ）以上にすることが好ましい。従って、１回のスキャンにおいて光スポットがトラックに沿って移動する時間（オントラックの時間）は、約Ｔ／２Ｎ（Ｎはスキャンするトラック数）にすることが好ましい。
【００３５】
また、図３に示した例においては、データのアクセス（書込み又は読出し）は、光スポットを下から上へ移動させる場合にのみ行い、上から下へ移動させる場合にはデータのアクセスを行わない。この場合、光偏向器１４（図１）は、スキャン周波数の３倍以上の周波数でレーザービームの偏向を行うことが好ましい。
【００３６】
光ディスクをスキャンする動作中に光スポットをトラックに沿って移動させるためには、トラッキング信号を生成する必要がある。トラッキング信号の生成には、プッシュプル法、ＣＦＴトラッキング、ＤＰＰトラッキング、電子補正ＰＰトラッキング及び位相差トラッキング３ビームトラッキング法などを用いることが可能である。また、トラッキング信号の生成においては、照射するレーザービームは光ディスクに対して垂直にされることが好ましい。例えば、対物レンズ２８の直前にアパーチャ２６を設けることにより、テレセントリック特性を持ったレーザービームが光ディスクに対して照射される。
【００３７】
次に、光ディスクのトラックに対する光スポットのずれを検出部３８が検出する動作について説明する。図４は、トラッキングエラー信号の生成にＤＰＰ（Differential  Push-Pull）法を用いた場合の検出部３８の概要及びその周辺を示す模式図である。２分割フォトダイオード５４，５６，５８は、例えばフォトダイオード列３６に含まれる。検出部３８は、例えば減算器６０，６２，６４，７０、加算器６６及び補正係数部６８を有する。
【００３８】
例えば、２分割フォトダイオード５４，５６，５８は、ＬＤ１０（図１）が生成したレーザービームから分割された３つのレーザービーム（メインビーム７４、サブビーム７２，７６）の光ディスク（ランド５０など）からの反射光を受光する。２分割フォトダイオード５４，５６，５８それぞれは、２つの分割されたフォトダイオードで受光した反射光を個別に電気信号に変換し、電気信号それぞれを個別に減算器６０，６２，６４に対して出力する。
【００３９】
減算器６０，６４は、電気信号の減算結果を加算器６６に対して出力する。減算器６２は、電気信号の減算結果を減算器７０に対して出力する。加算器６６は、減算器６０，６４から受入れた電気信号を加算する。補正係数部６８には、補正係数αが設定されている。減算器７０は、減算器６２から受入れた電気信号と、加算器６６が加算した電気信号に補正係数αを乗じた信号とを受入れ、トラックに対する光スポットのずれを示すエラー信号として減算結果を制御部４０（図１）に対して出力する。
【００４０】
次に、制御部４０が光スポットをトラック（ランド５０）に沿って移動させるよう制御する方法について説明する。図５は、制御部４０が光スポットの移動を制御する場合の偏向器電圧、光スポットの軌跡Ｃ及びトラッキング信号を示す図である。
【００４１】
光偏向器１４は、上述したように電気光学効果を有する電気光学偏向素子である。図５（ａ）に示すように、時間の経過とともに光偏向器１４に印加される偏向器電圧が変化すると、回転する光ディスクに対して光スポットが偏向器電圧に応じて移動し、図５（ｂ）に示した光スポットの軌跡Ｃが描かれる。例えば、光ディスク装置１は、偏向器電圧がＶ０であれば光スポットはランド５０−０に沿って移動し、偏向器電圧がＶ１であれば光スポットはランド５０−１に沿って移動し、偏向器電圧がＶ２であれば光スポットはランド５０−２に沿って移動するように設定されている。
【００４２】
ここで、図５（ａ）に示すように、偏向器電圧の大きさがＶ２になっていない場合には、図５（ｂ）に示すように、光スポットがランド５０−２まで十分に移動しない。この場合、検出部３８は、図５（ｃ）に示したように、光スポットがランド５０−２に対して外れているタイミングに、トラッキング信号が基準レベルから外れたオフトラック信号Ａとなる。
【００４３】
制御部４０は、検出部３８が検出したオフトラック信号Ａを受入れると、信号発生器４２を制御することにより、光スポットをランド５０−２まで移動させるタイミングに、偏向器電圧の大きさをＶ２にするよう制御する。
【００４４】
図５（ｄ）に示すように、偏向器電圧の大きさがＶ２に変えられると、図５（ｅ）に示すように、光スポットがランド５０−２まで十分に移動する。この場合、図５（ｆ）に示したように、オフトラック信号Ａは出力されない。
【００４５】
このように、制御部４０は、光偏向器１４に印加する偏向器電圧を制御することにより、データの書込み又は読出しを行うためにトラックに光スポットを移動させる場合、予め定められた期間は光スポットがトラックに沿って移動するように制御することができる。
【００４６】
例えば、光ディスク装置１は、ＢＤ（Blue-ray  Disc）が１回転する間に、回転中心からの距離が異なる５つのトラックをスキャンするように設定されると、１Ｇｂｐｓの転送速度でデータの書込み又は読出しを行う。具体的には、光ディスク装置１は、図３に示したスキャンを５トラック毎に行い、５トラックを５ｎｓでスキャンする。この場合、各トラックの転送速度はそれぞれ２００Ｍｂｐｓになるため、光ディスクの回転は６倍速相当に設定される。
【００４７】
従って、光ディスク装置１がスキャンを行う周波数は、２００ＭＨｚとなる。ただし、光ディスク装置１は、光スポットの軌跡Ｃが階段状になるようにスキャンを行うので、光偏向器１４の周波数帯域が例えば１ＧＨｚに設定される。以上の設定により、光ディスク装置１は、ＢＤの最外周で１Ｇｂｐｓの転送速度とすることができる。
【００４８】
（比較例）
次に、光スポットの移動を制御する比較例について説明する。図６は、回転する光ディスクのトラックに対する光スポットの軌跡の比較例を示す模式図である。図６に示すように、光スポットがランド５０を単純に横切るように移動（光スポットの軌跡Ｃ０）する場合、データの書込み又は読出しのタイミング制御が困難になる場合がある。
【００４９】
例えば、比較例の光ディスク装置において、ＢＤが１回転する間に、回転中心からの距離が異なる１０個のトラックをスキャンするように設定され、１Ｇｂｐｓの転送速度でデータの書込み又は読出しを行う場合を想定する。具体的には、比較例の光ディスク装置は、スキャンを１０トラック毎に行い、１０トラックを５ｎｓでスキャンする場合を想定する。この場合、１０トラック分の３μｍを５ｎｓでスキャンすることになるため、平均０．６μｍ／ｎｓの速度で光スポットをトラックに対して略直角にスキャンすることとなる。
【００５０】
この場合、９ｎｍの精度でサンプリング位置を調節する必要があり、サンプリングのタイミングは１５ｐｓの精度が必要となる。このタイミングを周波数に換算すると約６６ＧＨｚとなるため、実装は困難となる。
【００５１】
以上説明した実施形態によれば、光ディスクが１回転する間に、回転中心からの距離が異なるトラック間で光スポットを複数回移動させ、予め定められた期間は光スポットがトラックに沿って移動するように制御するので、データの書込み又は読出しを高速化することができる。
【００５２】
また、本発明の実施形態を複数の組み合わせによって説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１  光ディスク装置
１０  ＬＤ
１２  カップリング・レンズ
１４  光偏向器
１６  凹レンズ
１８  ビームスプリッタ
２０  コリメータ
２２  立上げミラー
２４  ホログラムレンズ
２６  アパーチャ
２８  対物レンズ
３０  光量モニタ
３２  ホログラムフィルタ
３４  集光レンズ
３６  フォトダイオード列
３８  検出部
４０  制御部
４２  信号発生器
５０  ランド
５１  グルーブ
５２  サンプリングポイント
【図１】
2013206491.tif 000003
【図２】
2013206491.tif 000004
【図３】
2013206491.tif 000005
【図４】
2013206491.tif 000006
【図５】
2013206491.tif 000007
【図６】
2013206491.tif 000008