CN112805781A

CN112805781A - 再现装置以及再现方法

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Publication number: CN112805781A
Application number: CN201980064134.0A
Authority: CN
Inventors: 堀笼俊宏
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2039-09-04
Also published as: JPWO2020071046A1; JP7332246B2; WO2020071046A1; CN112805781B

Abstract

一种再现装置，具有：运算部，求出第1差分信号a和与第1差分信号a相位关系正交的第2差分信号b；以及相位校正部，被供给第1差分信号a及第2差分信号b，校正信号光和参照光的光路长度差θ，相位校正部由相位校正电路、从相位校正电路的输出信号检测相位校正残差的相位检测电路以及对相位校正残差进行滤波处理的滤波处理电路构成，具备将滤波处理电路的输出反馈给相位校正电路的路径。

Description

再现装置以及再现方法

技术领域

本技术涉及适用于对光盘等光介质进行再现的再现装置以及再现方法。

背景技术

在例如对多层光盘进行再现的情况下，信号光量降低，在信号的读取中产生误差的可能性变高。为了解决该问题，已知利用光的干涉来放大检测信号的零差(homodyne)检测法(参照专利文献1及专利文献2)。

在专利文献1中，作为对使信号光和参照光干涉而得到的光进行检波的零差方式，对于分别使其相位差每次错开90度而得到的4个信号光/参照光的组进行检波。具体而言，对于相位差分别成为0度、90度、180度、270度的信号光/参照光的组，分别进行检波。通过分别检测关于使信号光和参照光干涉而得到的光的光强度来进行这些各检波。此外，施加对由于光盘的表面振动而引起的光路长度的变化进行校正的伺服。在专利文献2中，记载了通过运算来求出信号光和参照光的光路长度差。

在零差方式中，能够得到根据参照光的光强度而放大的信号光的分量作为再现信号。通过这样放大信号光，能够改善再现信号的SNR。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-044832号公报

专利文献2：日本特开2013-054801号公报

发明内容

发明要解决的课题

在零差方式中存在信号光和参照光的光路长度差(相位偏移)θ时，得不到期望的效果。在θ中存在由于光盘的表面振动而引起的相对低频率的相位波动和更高的频率的相位波动。高频的相位波动例如起因于盘表面的微小的凹凸(表面的粗糙)而发生。在专利文献1中记载的伺服控制的情况下，相位波动比伺服频带高，不能完全消除高频的相位波动。

高频的相位波动无法以通过反射镜的变位使光路的长度变化的方式消除，所以通过信号处理来消除相位波动。在为此校正相位的情况下，为了消除检测到的相位差信号的噪声，应用相位展开处理以及滤波处理。然而，存在由于噪声的影响而无法正确地进行相位的展开并且将大的误差添加到滤波处理结果中的情况。

因此，本技术的目的在于提供一种采用零差检测方式并且能够防止相位的展开受到噪声的影响而无法正确地进行的再现装置以及再现方法。

课题的解决方法

本技术提供一种再现装置，具有：

光学系统，通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由光源发出的光生成参照光，针对使信号光和参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组以及施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组；

受光部，由第1受光元件对第1信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对第3信号光和参照光的组进行受光；以及

相位校正部，被供给由第1受光元件得到的第1受光信号以及由第3受光元件得到的第3受光信号，校正信号光和参照光的光路长度差θ，

相位校正部由相位校正电路、从相位校正电路的输出信号检测相位校正残差的相位检测电路以及对相位校正残差进行滤波处理的滤波处理电路构成，具备将滤波处理电路的输出反馈给相位校正电路的路径。

本技术提供一种再现装置，具有：

光学系统，通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由光源发出的光生成参照光，针对使信号光和参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组、施加了大致180°的相位差的第2信号光和参照光的组、施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组以及施加了大致270°的相位差的第4信号光和参照光的组；

受光部，由第1受光元件对第1信号光和参照光的组进行受光，由第2受光元件对第2信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对第3信号光和参照光的组进行受光，由第4受光元件对第4信号光和参照光的组进行受光；

运算部，求出第1差分信号a和第2差分信号b，第1差分信号a是由第1受光元件得到的第1受光信号与由第2受光元件得到的第2受光信号的差分，第2差分信号b是由第3受光元件得到的第3受光信号与由第4受光元件得到的第4受光信号的差分，与第1差分信号a相位关系正交；以及

相位校正部，被供给第1差分信号a和第2差分信号b，校正信号光和参照光的光路长度差θ，

发明的效果

根据至少一个实施方式，信号光及参照光的相位差被依次更新，相位校正残差成为大致以零度为中心，所以不需要相位展开而能够正确地计算校正相位，能够使用零差检测方法良好地再现岸/沟(land/groove)记录方式的光记录介质。此外，此处记载的效果不一定是限定性的，也可以是本技术中记载的任意的效果或者与它们不同的效果。另外，本技术的内容不应被解释为限定于以下的说明中的例示的效果。

附图说明

图1是示出以往的再现装置的一个例子的结构的图。

图2是示出以往的再现装置的其他例子的结构的图。

图3是示出以往的再现装置的其他例子的相位检测部的结构的框图。

图4A及图4B是用于说明相位展开处理的示意图。

图5A、图5B以及图5C是用于说明相位展开处理的问题点的示意图。

图6是示出本技术的第1实施方式的结构的图。

图7是示出本技术的第1实施方式的相位校正部的结构的框图。

图8是示出本技术的第2实施方式的相位校正部的结构的框图。

图9是示出以往的再现装置的其他例子的结构的图。

具体实施方式

以下说明的实施方式是本技术的优选的具体例，附加有技术上优选的各种限定。然而，本技术的范围在以下的说明中只要没有特别限定本技术的意思的记载，则不限定于这些实施方式。

此外，本技术的说明按照下述的顺序进行。

<1.使用以往的零差检测的再现装置>

<2.第1实施方式>

<3.第2实施方式>

<4.变形例>

<1.使用以往的零差检测的再现装置>

图1示出使用以往的零差检测的再现装置的一个例子的结构。光记录介质(以下称为光盘)1在被装填到再现装置时，被主轴马达旋转驱动。对旋转驱动的光盘1进行激光照射而进行记录信号的再现。光盘1例如被设为通过记录标记的形成来记录信息的所谓的追记型的光盘。

在光盘1中，从上层侧起依次形成有覆盖层、记录层(反射膜)、基板。在此，“上层侧”是指将来自再现装置侧的激光入射的面作为上表面时的上层侧。即，在该情况下，针对光盘1，激光从覆盖层侧入射。基板例如由聚碳酸酯等树脂构成，对其上表面侧赋予凹凸的剖面形状。覆盖层是为了保护记录层而设置的。在作为再现对象的光盘1中，形成有标记列。

在再现装置的光学系统中，设置有成为用于再现的激光光源的激光器(半导体激光器)10。由激光器10射出的激光在经由准直透镜11成为平行光之后，入射到偏振分束器12。

偏振分束器12例如被构成为透射P偏振光并反射S偏振光。透射过偏振分束器12的激光经由1/4波长板8以及由2轴致动器保持的物镜13聚光到光盘1的记录层而照射。在光盘1的记录层中反射的激光经由物镜13以及1/4波长板8入射到偏振分束器12。由于2次通过1/4波长板8，偏振面旋转90度。因此，来自盘1的返回光不被偏振分束器12透射而被反射并朝向半分束器16。在图中，用断线表示信号光的光路。

由激光器10射出并被偏振分束器12反射的激光作为零差检测方式中的参照光发挥功能。被偏振分束器12反射的参照光通过1/4波长板9以及透镜14并被反射镜15反射，再次通过透镜14以及1/4波长板9而入射到偏振分束器12。从激光器10被偏振分束器12反射而朝向反射镜15的光在偏振分束器12与反射镜15之间的往返中2次通过1/4波长板9，从而偏振面旋转90度。因此，来自反射镜15的反射光不被偏振分束器12反射而被透射并朝向半分束器16。在图中，用实线表示参照光的光路。反射镜15如箭头所示通过由参照光伺服进行变位，由此能够伸长缩短参照光的光路长度。

信号光及参照光对偏振分束器12入射，信号光被偏振分束器12反射，参照光通过偏振分束器12。利用偏振分束器12，这些信号光和参照光在重叠的状态下在相同方向上射出。具体地，在该情况下，信号光和参照光在以使它们的光轴一致的方式重叠的状态下在相同方向上射出。在此，参照光是所谓的相干光。

从偏振分束器12输出的信号光和参照光的重叠光入射到半分束器16。半分束器16将入射光以大致1：1的比率分割为反射光和透射光。

透射过半分束器16的信号光和参照光的重叠光经由1/2波长板17入射到偏振分束器18。另一方面，被半分束器16反射的信号光和参照光的重叠光经由1/4波长板19入射到偏振分束器20。

1/2波长板17以及1/4波长板19能够使偏振面旋转。因此，通过组合1/2波长板17和偏振分束器18，能够调整由偏振分束器18分开的光量的比。同样地，能够利用1/4波长板19来调整由偏振分束器20分开的光量的比。

使由偏振分束器18和偏振分束器20中的每一个分开的光的光量成为大致1：1。被偏振分束器18反射的光入射到作为第1受光元件的光检测部21(PD1)，透射过偏振分束器18的光入射到作为第2受光元件的光检测部22(PD2)。被偏振分束器20反射的光入射到作为第3受光元件的光检测部23(PD3)，透射过偏振分束器20的光入射到作为第4受光元件的光检测部24(PD4)。

从光检测部21输出并经由电容器25的第1受光信号I以及从光检测部22输出并经由电容器26的第2受光信号J被供给到减法器27a。另外，从光检测部23输出并经由电容器28的第3受光信号K以及从光检测部24输出并经由电容器29的第4受光信号L被供给到减法器27b。电容器25～电容器29是为了即使是交流耦合也将各受光信号供给到减法器27a或减法器27b而设置的。减法器27a产生(a＝I-J)的第1差分信号a，减法器27b产生(b＝K-L)的第2差分信号b。第1差分信号a及第2差分信号b是正交关系，将第1差分信号a称为0°相位侧信号，将第2差分信号b称为90°相位侧信号。

减法器27a的输出信号(0°相位侧)被供给到解码处理部30，从解码处理部30输出再现信号。另外，减法器27a的输出信号(0°相位侧)和减法器27b的输出信号(90°相位侧)被供给到相位检测电路31。从相位检测电路31输出伺服误差信号。伺服误差信号经由伺服滤波器32供给到反射镜15的伺服机构(未图示)。反射镜15根据伺服误差信号而进行变位，控制参照光的光路长度。

如上所述的参照光伺服机构能够校正如光盘1的表面振动那样的相对低的频率的相位波动，但存在无法消除高的频率的相位波动的问题。高频的相位波动例如起因于盘表面的微小的凹凸(表面的粗糙)而发生。

图2示出使用以往的零差检测的再现装置的其他例子的结构。在减法器27a的输出中提取0°相位侧信号a(＝I-J)并在减法器27b的输出中提取90°相位侧信号b(＝K-L)的结构与图1相同，所以为对应的构成元素附加相同的参照符号并省略其说明。

0°相位侧信号a以及90°相位侧信号b被供给到相位校正部33，相位校正后的信号被供给到解码处理部30。此外，也可以并用上述参照光伺服。

图3示出相位校正部33的结构。0°相位侧信号a以及90°相位侧信号b被供给到旋转处理电路41以及相位检测电路42。从旋转处理电路41得到相位校正输出A。相位检测电路42在用θ表示检测相位时进行下述的运算处理。

sin(2θ)＝2ab

cos(2θ)＝a²-b²

使用这些式子求出检测相位θ。

θ＝0.5atan{(a²-b²),ab}

求出的检测相位θ被供给到相位展开电路43。相位展开电路43是从相位被折回的信号中再现原来的信号的电路。在相位展开电路43的输出中得到展开后的相位θu。

相位θu被供给到滤波处理电路44。滤波处理电路44是为了降低噪声而设置的，例如是低通滤波器。从滤波处理电路44提取的校正相位θa被供给到旋转处理电路41。在旋转处理电路41中，进行下述的运算处理，得到相位波动被校正后的相位校正输出A。

A＝a·cos(θa)+b·sin(θa)

参照图4说明相位展开电路43的处理。相位展开处理是指求出连续的2个采样之间的电平差，在求出的电平差大于预定的值的情况下判定相位被折回并校正该折回的处理。例如，如图4A所示，由相位检测电路42求出的检测相位θ仅能够取(+180°～-180°)的范围的值，所以例如超过+180°的值被折回到-180°侧。

在相位展开电路43中，作为一个例子，+180°附近的采样和-180°附近的采样的差超过预定的值，所以判定产生了相位的折回，如图4B所示，进行校正折回的相位展开处理。此外，在图4中，断线表示检测相位的平均值。

上述相位展开处理以检测相位θ连续地变化为前提，所以有在存在噪声时无法正确地进行相位展开处理的问题。例如，如图5A所示，在时间上连续且接近+180°的值的2个采样(Pi-1及Pi)由于噪声的影响，可能存在具有比+180°低的值和比+180°高的值的情况。

在这样的数据的情况下，关于以+180°缠绕(wrapping)的数据，如图5B所示，采样Pi-1是原来的值，采样Pi以-180°成为折回的值。计算连续的2个采样Pi-1及Pi的差，但差未变大，所以无法检测折回，产生如图5C所示的相位展开处理后的数据。该图5C的数据与检测相位θ的正确的值不同。

<2.第1实施方式>

说明本技术的第1实施方式。本技术通过运算处理来进行相位校正，具有如图6所示的系统的结构。与图2所示的以往的再现装置同样地具有零差检测的结构。为了避免重复的说明，为对应的构成元素附加相同的参照符号并省略其说明。0°相位侧信号a(＝I-J)以及90°相位侧信号b(＝K-L)被供给到本技术所涉及的相位校正部50，形成相位校正输出。

参照图7说明相位校正部50。0°相位侧信号a(n)以及90°相位侧信号b(n)被供给到旋转处理电路51。此外，n表示离散时刻。旋转处理电路51进行二个输入信号的旋转运算。从旋转处理电路51提取以下所示的相位校正后的输出(相位校正输出A(n)及B(n))。在此，θa(n)是从滤波处理电路53反馈的校正相位。

A(n)＝a(n)cos(θa(n))-b(n)sin(θa(n))

B(n)＝a(n)sin(θa(n))+b(n)cos(θa(n))

相位校正输出A(n)作为输出被提取，并且被供给到相位检测电路52。还对相位检测电路52供给相位校正输出B(n)，通过下述的运算求出检测相位θ(n)。

sin(2θ(n))＝2A(n)B(n)

cos(2θ(n))＝A(n)²-B(n)²

根据这些式子，如下所述求出检测相位θ(n)。

θ(n)＝0.5atan{(A(n)²-B(n)²),A(n)B(n)}

求出的检测相位θ(n)是在由旋转处理电路51进行的相位校正后对相位进行检测的结果，求出的检测相位θ(n)是相位校正残差。检测相位θ(n)被供给到滤波处理电路53。滤波处理电路53例如是进行如接下来的式子所示的2次积分的运算而形成校正相位θa的低通滤波器。由滤波处理电路53形成的校正相位θa被反馈给旋转处理电路51。θt是第1次的积分的输出，θa是第2次的积分的输出。在式子中，k1～k4是常数。

θt(n+1)＝k1θt(n)+k2θ(n)

θa(n+1)＝k3θa(n)+k4θt(n+1)

在第1实施方式中，通过反复进行反馈处理，相位校正残差成为大致以0°为中心，所以相位展开处理变得不必要。这样，相位校正部50不进行相位展开处理，所以能够防止如上所述的由于噪声而使相位展开处理出错。另外，通过反复进行相位校正的反馈循环，校正相位θa收敛于正确的值。

<3.第2实施方式>

说明本技术的第2实施方式。具有与第1实施方式同样的系统的结构(参照图6)。另外，第2实施方式的相位校正部60具有图8所示的结构。与第1实施方式的相位校正部50同样地，设置有从滤波处理电路63针对旋转处理电路61的反馈路径。

参照图8说明相位校正部60。0°相位侧信号a(n)以及90°相位侧信号b(n)被供给到旋转处理电路61。此外，n表示离散时刻。旋转处理电路61进行二个输入信号的旋转运算。从旋转处理电路61提取以下所示的相位校正输出A(n)及B(n)。在此，θa(n)是从滤波处理电路63反馈的校正相位。

A(n)＝a(n)cos(θa(n))-b(n)sin(θa(n))

B(n)＝a(n)sin(θa(n))+b(n)cos(θa(n))

这些相位校正输出A(n)及B(n)被供给到相位检测电路62。在相位检测电路62中，如下所示，使用将相位关系正交的二个相位校正后的信号相乘而得到的值求出两者之间的相关性，并将其用作检测相位θ(n)(相位校正残差)。

θ(n)＝A(n)B(n)

由相位检测电路62求出的检测相位θ(n)被供给到滤波处理电路63。滤波处理电路63与第1实施方式同样地被设为进行2次积分的结构。由滤波处理电路63形成的校正相位θa被反馈给旋转处理电路61。

在上述第2实施方式中，不进行相位展开处理，所以能够防止如上所述的由于噪声而使相位展开处理出错。另外，通过反复进行相位校正的反馈循环，校正相位θa收敛于正确的值。此外，无需进行如第1实施方式那样的三角函数的运算，所以能够简化相位检测电路62的结构。

<5.变形例>

以上具体地说明了本技术的实施方式，但不限定于上述各实施方式，而能够进行基于本技术的技术性思想的各种变形。

另外，上述实施方式的结构、方法、工序、形状、材料以及数值等只要不脱离本技术的主旨，则能够相互组合。

例如，如图9所示，本发明还能够应用于不进行差动运算的结构。对与图2对应的图9中的构成元素附加相同的参照符号来表示。

此外，本技术还能够采用如以下的结构。

(1)

一种再现装置，具有：

光学系统，通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由所述光源发出的光生成参照光，针对使所述信号光和所述参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组以及施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组；

受光部，由第1受光元件对所述第1信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对所述第3信号光和参照光的组进行受光；以及

相位校正部，被供给由所述第1受光元件得到的第1受光信号以及由所述第3受光元件得到的第3受光信号，校正所述信号光和参照光的光路长度差θ，

所述相位校正部由相位校正电路、从所述相位校正电路的输出信号检测相位校正残差的相位检测电路以及对所述相位校正残差进行滤波处理的滤波处理电路构成，具备将所述滤波处理电路的输出反馈给所述相位校正电路的路径。

(2)

一种再现装置，具有：

光学系统，通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由所述光源发出的光生成参照光，针对使所述信号光和所述参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组、施加了大致180°的相位差的第2信号光和参照光的组、施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组以及施加了大致270°的相位差的第4信号光和参照光的组；

受光部，由第1受光元件对所述第1信号光和参照光的组进行受光，由第2受光元件对所述第2信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对所述第3信号光和参照光的组进行受光，由第4受光元件对所述第4信号光和参照光的组进行受光；

运算部，求出第1差分信号a和第2差分信号b，所述第1差分信号a是由所述第1受光元件得到的第1受光信号与由所述第2受光元件得到的第2受光信号的差分，所述第2差分信号b是由所述第3受光元件得到的第3受光信号与由所述第4受光元件得到的第4受光信号的差分，所述第2差分信号b与所述第1差分信号a相位关系正交；以及

相位校正部，被供给所述第1差分信号a和所述第2差分信号b，校正所述信号光和参照光的光路长度差θ，

(3)

根据(1)或(2)所述的再现装置，其中，

在将反馈的校正相位设为θa、将离散时刻设为n的情况下，所述相位校正电路通过接下来的运算，形成相位校正后的输出A(n)和B(n)，

A(n)＝a(n)cos(θa(n))-b(n)sin(θa(n))

B(n)＝a(n)sin(θa(n))+b(n)cos(θa(n))。

(4)

根据(3)所述的再现装置，其中，

在将反馈的校正相位设为θa、将离散时刻设为n的情况下，所述相位检测电路通过接下来的运算，形成相位校正残差θ(n)，

θ(n)＝0.5atan{(A(n)²-B(n)²),A(n)B(n)}。

(5)

根据(3)所述的再现装置，其中，

θ(n)＝A(n)B(n)。

(6)

根据(1)至(5)中的任意一项所述的再现装置，其中，

所述参照光是通过利用反射镜使由所述光源发出的光反射而生成的。

(7)

一种再现方法，

通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由所述光源发出的光生成参照光，针对使所述信号光和所述参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组以及施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组，

由第1受光元件对所述第1信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对所述第3信号光和参照光的组进行受光，

供给由所述第1受光元件得到的第1受光信号以及由所述第3受光元件得到的第3受光信号，由相位校正部校正所述信号光和参照光的光路长度差θ，

所述相位校正部进行以下处理：

从相位校正的输出信号检测相位校正残差，对所述相位校正残差进行滤波处理，将所述滤波处理的输出反馈给相位校正电路。

(8)

一种再现方法，

通过对记录介质照射由光源发出的光而得到信号光，并且从由所述光源发出的光生成参照光，针对使所述信号光和所述参照光重叠而得到的重叠光，分别生成施加了大致0°的相位差的第1信号光和参照光的组、施加了大致180°的相位差的第2信号光和参照光的组、施加了大致90°的相位差的第3信号光和参照光的组以及施加了大致270°的相位差的第4信号光和参照光的组，

由第1受光元件对所述第1信号光和参照光的组进行受光，由第2受光元件对所述第2信号光和参照光的组进行受光，由第3受光元件对所述第3信号光和参照光的组进行受光，由第4受光元件对所述第4信号光和参照光的组进行受光，

求出第1差分信号a和第2差分信号b，所述第1差分信号a是由所述第1受光元件得到的第1受光信号与由所述第2受光元件得到的第2受光信号的差分，所述第2差分信号b是由所述第3受光元件得到的第3受光信号与由所述第4受光元件得到的第4受光信号的差分，所述第2差分信号b与所述第1差分信号a相位关系正交，

供给所述第1差分信号a和所述第2差分信号b，由相位校正部校正所述信号光和参照光的光路长度差θ，

所述相位校正部进行以下处理：

符号说明

1···光盘，12、20···偏振分束器，15···反射镜，

21、22、23、24···光检测部，27a、27b···减法器，

30···信号处理部，33、50、60···相位检测部，

41、51、61···旋转处理电路，43···相位展开电路，

44、53、63···滤波处理电路

Claims

1.一种再现装置，具有：

2.一种再现装置，具有：

3.根据权利要求1或2所述的再现装置，其中，

A(n)＝a(n)cos(θa(n))-b(n)sin(θa(n))

B(n)＝a(n)sin(θa(n))+b(n)cos(θa(n))。

4.根据权利要求3所述的再现装置，其中，

θ(n)＝0.5atan{(A(n)²-B(n)²),A(n)B(n)}。

5.根据权利要求3所述的再现装置，其中，

θ(n)＝A(n)B(n)。

6.根据权利要求1或2所述的再现装置，其中，

7.一种再现方法，

所述相位校正部进行以下处理：

8.一种再现方法，

所述相位校正部进行以下处理：

从相位校正的输出信号检测相位校正残差，对所述相位校正残差进行滤波处理，将所述滤波处理的输出反馈给所述相位校正电路。