JP2004234711A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランドグルーブ記録において、特に、ＤＰＰ法によるトラッキング制御を採用した装置において簡便なトラック判別信号の生成方法を提供する。
【解決手段】ＤＰＰ用の副スポット２２と２３の間隔を、光ディスク１上で主スポット２１に対する逆相関係からずらして配置する。望ましくは、グルーブ周期・（ｎ＋１／８）≦Δ≦グルーブ周期・（ｎ＋３／８）程度とする（ｎは整数）。そして、主スポット２１によるプッシュプル信号とどちらか一方の副スポットによるプッシュプル信号との演算によりランドグルーブ判別信号ＬＧＣを生成する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体に情報を記録し、或いは記録情報を再生する光学的情報記録再生装置に関し、特に、ランドグルーブ記録におけるトラック判別手法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の種々の光ディスク装置が実用化されている。このような光ディスク装置においては、光記録媒体として種々の方式の光ディスクが用いられ、この光ディスクに対して光ヘッドにより情報信号の書き込みや読み出しを行う。光ヘッドによる光ディスクへの情報信号の書き込み及び読み出しは、光ディスクの情報記録面上に形成されたランド又はグルーブに沿って行う。
【０００３】
一方、光ディスクにおいては、記録する情報信号の高密度化が進められている。この高記録密度化のため、例えば、従来のランドもしくはグルーブの一方に記録する方式ではなく、光ディスクのランド及びグルーブの両方に情報信号を記録するランドグルーブ記録方式が採用されている。
【０００４】
次に、ランドもしくはグルーブの一方に記録する方式の場合（ここではランド記録方式とする）のトラッキングエラー信号と和信号との関係について説明する。ランドの幅がグルーブの幅よりも広い光ディスクを用いてランドのみに記録を行うランド記録方式においては、トラッキングエラー信号ＴＥと戻り光の和信号ＳＵＭとは、グルーブから次のグルーブまでを一周期とした場合に１／４周期だけ位相がずれた関係にある。
【０００５】
従って、トラッキングエラー信号ＴＥがゼロとなるようにトラッキング制御を行うと、トラッキングエラー信号ＴＥがゼロとなる状態は光ビームがランド上に照射されている場合とグルーブ上に照射されている場合がある。これらの２つの場合は、和信号ＳＵＭの出力レベルによってランドとグルーブを区別することができる。
【０００６】
ところで、ランド記録方式のように和信号ＳＵＭのレベルがランド上とグルーブ上で大きく異なる場合には、和信号のＡＣ成分（ＡＣ−ＳＵＭ）を用いることが可能である。図７はこの場合の和信号ＳＵＭとトラッキングエラー信号ＴＥを示す。図７に示すように和信号ＳＵＭの交流成分はトラッキングエラー信号ＴＥに対して９０度位相が異なっており、ランドグルーブ判別信号として用いることが可能である。
【０００７】
また、ランド記録方式の場合には、トラッキングエラー信号と和信号の交流成分との２つの信号を用いることで、高速でシーク動作をしている場合でも、トラックに対して光スポットがどちらの方向に何トラック動いたかを正確に知ることが可能であり、安定してトラック横断数のカウントやトラッキングサーボの引込動作を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ランドグルーブ記録方式では、ランドとグルーブとはほぼ同じ幅に設定されているため、図８に示すように上述の和信号ＳＵＭはランド上とグルーブ上でほぼ等しくなってしまい、ランドグルーブ判別信号は和信号からは生成できなくなってしまう。その結果、特に、高速シーク動作時に所定のトラックに一度でアクセスすることが困難となり、アクセス時間が遅くなってしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、ランドグルーブ記録において簡単な構成でランドグルーブ判別を行うことが可能な光学的情報記録再生装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、ランドグルーブ記録用の光学的情報記録媒体上に第１のスポットを形成して情報の記録或いは記録情報の再生を行い、前記第１のスポットの両側に第２、第３のスポットを形成し、その記録媒体による反射光に基づいてサーボ用信号を生成する光学的情報記録再生装置において、前記第１、第２のスポットを第１のスポットを中心として、グルーブに対し垂直方向にグルーブ周期±Δの間隔で配置し（Δ≠整数倍のグルーブ周期）、前記第１、第２及び第３のスポットの記録媒体からの反射光を夫々グルーブに平行に光束を略２分する分割線を有するセンサで受光し、前記センサからの出力より夫々第１、第２及び第３のスポットの記録媒体からの反射光に対応する第１、第２及び第３の差動信号を生成し、前記第１の差動信号と前記第２又は第３の差動信号のどちらか一方との演算によりランドとグルーブを判別するランドグルーブ判別信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、前記演算は、前記第１の差動信号と、前記第２又は第３の差動信号と所定ゲインとの乗算値とを加算することにより行う。
【００１２】
更に、望ましくは、グルーブ周期・（ｎ＋１／８）≦Δ≦グルーブ周期・（ｎ＋３／８）とする。ｎは整数である。
【００１３】
本発明においては、ランドグルーブ記録用光ディスクにおいても簡単な構成で良好なランドグーブ判別信号が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるが、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの様態に限るものではない。
【００１５】
図１は本発明による光学的情報記録再生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、１は光学的情報記録媒体であるところの光ディスクであり、ランドグルーブ記録対応の光磁気ディスクである。光ディスク１はスピンドルモータ２の駆動によって回転する。３は光ディスク１に情報の記録や記録情報を再生する光ヘッドである。光ヘッド３は後述するように半導体レーザ、対物レンズ、光検出器、トラッキングアクチュエータ、フォーカスアクチュエータ等から構成されている。
【００１６】
また、５は送りモータである。送りモータ５はシステムコントローラ７によりサーボ制御回路４を介して制御され、光ヘッド３と磁気ヘッド１７を光ディスク１のトラック横断方向に移動させる。スピンドルモータ２はシステムコントローラ７及びサーボ制御回路４によって制御され、所定の回転数で回転する。
【００１７】
信号変復調器８は記録信号の変調、再生信号の復調を行い、更にＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド３は信号変復調器８の指令に従って回転する光ディスク１の信号記録面に対して光照射を行う。情報の記録時には、外部コンピュータ１０から転送された記録データがインターフェース９を介して信号変復調器８に供給され、信号変復調器８は所定の変調方式で記録データの変調を行い、その変調信号によって磁気ヘッド１７を駆動する。これによって、磁気ヘッド１７から光ディスク１に記録磁界を印加され、同時に光ディスク１に光ヘッド３から半導体レーザの記録用光ビームを照射することによって情報の記録を行う。
【００１８】
また、光ヘッド３は後述するように光ディスク１の信号記録面からの反射光を検出し、検出信号をプリアンプ部６に供給する。プリアンプ部６は検出信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成する。サーボ制御回路４はこれらのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づいてフォーカス制御やトラッキング制御を行う。また、プリアンプ部６ではこれらのエラー信号の他に詳しく後述するようにランドグルーブ記録の場合のトラック判別信号ＬＧＣ等を生成する。システムコントローラ７は得られたトラック判別信号に基づいてランドグルーブの判別を行い、光ディスク１への情報の記録や再生を制御する。
【００１９】
また、情報の再生時には、光ヘッド３から再生用光ビームが光ディスク１に照射され、この時、プリアンプ部６からのＲＦ信号が信号変復調器８に供給される。信号変復調器８では復調及びＥＣＣ処理等の所定の処理を行い、復調された信号はインターフェース９を介して外部コンピュータ１０に転送される。
【００２０】
図２は光ヘッド３の具体例を示す構成図である。図中１１は記録再生用光源である半導体レーザ、１２は回折格子、１３は出力モニタ用光検出器、１４は偏光ビームスプリッタ、１５はコリメータレンズ、１６は対物レンズ、１８はウォラストンプリズム、１９はセンサレンズ、２０は信号検出用光検出器である。トラッキングアクチュエータやフォーカスアクチュエータは省略している。
【００２１】
半導体レーザ１１から出射した光ビームは、回折格子１２によって回折０次光と±１次回折光に分割され、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。これらの分割された光ビームを用いてトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、ＲＦ信号或いはランドグルーブ判別信号等が生成される。この分離された光ビームは偏光ビームスプリッタ１４を一部が透過し、コリメータレンズ１５で平行光ビームとされた後、対物レンズ１６に入射する。
【００２２】
また、偏光ビームスプリッタ１４で反射された一部の光ビームは出力モニタ用光検出器１３の受光部に入射し、半導体レーザ１１の出力制御用信号として用いられる。対物レンズ１６に入射した光ビームは、光ディスク１の信号記録面に集光され、回折０次光による主スポットと、その主スポットに対して離間した回折±１次光による２つの副スポットが信号記録面上に形成される。それらの位置関係は、回折格子１２の仕様と回折格子１２の光軸周りの回転により決定される。
【００２３】
図３は光ディスク１の信号記録面上における各光スポットの配置、その各スポットの反射光による信号検出用光検出器２０上のスポット配置を示す概念図である。まず、光ディスク１上のスポット配置を説明する。主スポット２１はグルーブ３１上に照射され、副スポット２２はグルーブ３１とグルーブ３２の間のランド３４、副スポット２３はグルーブ３１とグルーブ３３の間のランド３５上付近に照射されている。ここで、グルーブ周期をＴｐ、グルーブに対して垂直方向の副スポット２２と副スポット２３の間隔をＬとすると、ＬとＴｐの関係は以下の式（１）の関係となっている。
【００２４】
Ｌ＝Ｔｐ±Δ …（１）
Δは丁度ｎ・Ｔｐ（ｎは整数）でなければ良いが、ｎ＝０の場合が好適である。
【００２５】
次に、光ヘッド３の信号検出用光検出器２０上のスポット配置について説明する。信号検出用光検出器２０は図３に示すように受光部４１〜４３から構成され、中央の受光部４１は４分割の受光領域から成っている。受光部４１は主スポット２１に対応する光ディスク１からの反射ビームを受光する。受光部４１の両側の受光部４２、受光部４３は、それぞれ２分割の受光領域から成り、副スポット２２、副スポット２３に対応する光ディスク１からの反射ビームを受光する。それらの受光領域からの信号によりフォーカスとトラッキングのサーボ用信号、ランドグルーブ判別信号、ＲＦ信号が得られる。なお、図３には受光部４１〜４３の分割線の方向を示す。
【００２６】
次に、サーボ用信号及びランドグルーブ判別信号の生成方法について説明する。まず、図３に示すように信号検出用光検出器２０の受光部４１の４分割の受光領域をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、受光部４２の２分割の受光領域をＥ、Ｆ、受光部４３の２分割の受光領域をＧ、Ｈとする。また、これらの受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈからの出力電流のプリアンプ後の出力電圧をそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆ、Ｖｇ、Ｖｈとする。まず、フォーカスエラー信号はプリアンプ部６における演算回路（図示せず）により、（Ｖａ＋Ｖｃ）−（Ｖｂ＋Ｖｄ）の演算により得られる。
【００２７】
図４はプリアンプ部６におけるトラッキングエラー信号及びトラック判別信号等を生成する回路を示す。図中５１〜５４は加算器、５５〜５８は減算器、ｇ１、ｇ２はゲインである。Ｖａ〜Ｖｈは図４に示すように入力され、これらの演算回路によってＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３、ＬＧＣ、ＤＰＰの各信号が生成される。
【００２８】
ＴＥ１は主スポット２１によるプッシュプル信号、ＴＥ２、ＴＥ３はそれぞれ副スポット２２、副スポット２３によるプッシュプル信号である。また、ＬＧＣはランドグルーブ判別信号、ＤＰＰはディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキングエラー信号である。サーボ制御回路４はこのトラッキングエラー信号ＤＰＰを用いてトラッキング制御を行う。これらの信号を演算式により表すと以下のようになる。
【００２９】
ＬＧＣ＝ＴＥ１＋ｇ１×ＴＥ２ …（２）
ＤＰＰ＝ＴＥ１−ｇ２×（ＴＥ２＋ＴＥ３） …（３）
ＴＥ１＝（Ｖａ＋Ｖｂ）−（Ｖｃ＋Ｖｄ） …（４）
ＴＥ２＝Ｖｅ−Ｖｆ …（５）
ＴＥ３＝Ｖｇ−Ｖｈ …（６）
ここで、ゲインｇ２は対物レンズ１６が光軸に対してラジアル方向（ディスク半径方向）に移動した際に生じるＤＣ的なオフセットを相殺するように、即ち、概ね信号レベルが等しくなるように調整する。これが、所謂、ディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキングエラー生成方法である。なお、式（２）は次式のようにＴＥ２をＴＥ３に置き換えてもよい。
【００３０】
ＬＧＣ＝ＴＥ１＋ｇ１×ＴＥ３ …（２）′
次に、ランドグルーブ判別信号ＬＧＣの生成の為のゲインｇ１の決定方法について数式による近似的な取り扱いにより説明する。実際には、対物レンズ１６が光軸に対してラジアル方向に移動した際のＤＣ的な成分も存在するが、ここではそのＡＣ成分にのみ注目する。図８に示すようにプッシュプル信号は正弦波で近似でき、その周期はＴｐである。また、副スポット２２は主スポット２１に対してΔ／２ずれていて、正弦波に対する位相差換算として、δ／２＝（Δ／２）／Ｔｐ×２πである。即ち、そのプッシュプル信号の振幅値がゲイン調整により同じにされるとして、
主スポット２１； Ｓｉｎ（θ）
副スポット２２； Ｓｉｎ（θ−π−δ／２）
で表される。なお、δは前述のように正弦波に換算した場合の主スポット２１と副スポッと２２との位相差である。ここで、θ＝２ｎπがオングルーブ、θ＝（２ｎ＋１）πがオンランドとなる（ｎは整数）。
【００３１】
従って、副スポットをα倍してＬＧＣを生成すると、

となる。
【００３２】
ここで、α＝１／Ｃｏｓ（δ／２） …（７）
とすると、ＬＧＣ＝Ｔａｎ（δ／２）Ｃｏｓ（θ） …（８）
となる。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、ＬＧＣはθ＝２ｎπ、またはθ＝（２ｎ＋１）πで最大値か最小値を取る信号として生成出来ることがわかる。即ち、副スポットによるプッシュプル信号の振幅値を主スポットのそれと同じにし、更に、副スポット間間隔のＴｐからのずれ量に依存した値のゲインαを乗じて、主スポットによるプッシュプル信号との和をとることにより、グルーブ又はランドで最大値か最小値かをとる信号として生成できる。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。本願発明者は上述のトラッキングエラー信号ＤＰＰやランドグルーブ判別信号ＬＧＣ等について評価した。まず、図２における半導体レーザ１１の発振波長を６６０ｎｍ、コリメータレンズ１５の開口数（ＮＡ）を０．１１、対物レンズ１６の開口数（ＮＡ）を０．６とし、その結果、光ディスク１上のスポット径は主スポット２１、副スポット２２、２３とも略Φ０．９２μｍとした。また、回折格子１２の回折光量比、即ち、０次光対＋１次光（或いは−１次光）は約９：１であった。
【００３５】
更に、光ディスク１にて反射され、信号検出用光検出器２０へ入射する光の光量比はＤＣ的な光量比及び前述したＴＥ信号振幅比とも１０：１程度であった。対物レンズ１６が光軸に対してラジアル方向に移動した際のＤＣ的な成分も同じであった。即ち、
ＴＥ１≒１０・ＴＥ２≒１０・ＴＥ３ …（９）
であった。この結果より、図４の信号生成回路において、式（３）に基づいてＤＰＰ信号生成の為のゲインｇ２は５倍に設定した。
【００３６】
次に、光ディスク１上の副スポット２２と２３の間隔が、（Ａ）Ｌ＝１．２１５μｍの場合と（Ｂ）Ｌ＝１．４８５μｍの場合のランドグルーブ判別信号ＬＧＣについて説明する。光ディスク１はランド幅とグルーブ幅が等しく、グルーブの深さは５０〜６０ｎｍ程度であり、そのグルーブ周期Ｔｐは１．０８μｍである。
【００３７】
（Ａ）まず、副スポット２２と副スポット２３の間隔Ｌを約１．２１５μｍとする場合、式（１）において、

である。
【００３８】
ここで、前述のようにＬＧＣは副スポットによるプッシュプル信号の振幅値を主スポットのそれと同じにし、更に、副スポット間間隔のＴｐからのずれ量に依存した値のゲインαを乗じて、主スポットによるプッシュプル信号との和をとることにより、グルーブ又はランドで最大値か最小値かをとる信号として生成できる。
【００３９】
即ち、この場合、ＴＥ２をＴＥ１に合わせるため１０倍にすること（式９）、及び式（７）に基づいてのα値略１．０８より、
ｇ１＝１０×α≒１０．８
となる。従って、図４の信号生成回路におけるゲインｇ１は約１０．８倍に設定した。なお、α値略１．０８は上述の式δ／２＝（Δ／２）／Ｔｐ×２πのδ値を式（７）に代入することで得られる。
【００４０】
その時のＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３の信号とＤＰＰ信号、ＬＧＣ信号の波形を図５に示す。横軸は任意のグルーブの中心位置を基準とした主スポットの位置、縦軸は相対的信号強度である。図５（ａ）はＴＥ１と１０倍のＴＥ２、１０倍のＴＥ３を示す。図５（ｂ）はＤＰＰ信号とＬＧＣ信号を示す。図５（ｂ）より最大値と最小値が明瞭であり、グルーブ位置で最小値をとるＬＧＣ信号が得られることが分かる。また、ＤＰＰ信号は、
ＤＰＰ＝ＴＥ１−５・（ＴＥ２＋ＴＥ３）
より得られ、振幅がＴＥ１の２倍近い、高品位の信号であることが分かる。
【００４１】
（Ｂ）副スポット２２と副スポット２３の間隔Ｌを約１．４８５μｍとする場合、式（１）において、

である。この時、（Ａ）の場合と同様にＴＥ２とＴＥ１のレベルを合わせるため１０倍にすること、及び式（７）に基づいてのα値略２．６１からゲインｇ１は約２６．１倍に設定した。α値略２．６１は（Ａ）の場合と同様の方法で得られる。
【００４２】
その時のＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３の信号とＤＰＰ信号とＬＧＣ信号波形を図６に示す。図６（ａ）は図５（ａ）と同様にＴＥ１と１０倍のＴＥ２、１０倍のＴＥ３を示す。図６（ｂ）はＬＧＣ信号とＤＰＰ信号を示す。縦軸、横軸とも図５と同様である。図６（ｂ）より高品位であり、グルーブ位置で最小値をとるＬＧＣ信号が得られることが分かる。また、ＤＰＰ信号は振幅がＴＥ１よりわずかに大きい信号であることが分かる。
【００４３】
なお、以上の説明では、式（１）のＬ＝Ｔｐ±Δでプラス符号の場合について述べたが、マイナス符号の場合にはランド位置で最小値をとるようになる。以上のように本実施形態においては、従来のランドもしくはグルーブの一方に記録する方式の場合のＳＵＭ信号に相当するランドグルーブ判別信号を簡単な構成で得ることが出来る。
【００４４】
また、上述した実施形態において、（Ａ）の場合よりもΔ値を小さくすると、ＬＧＣ信号の振幅が小さすぎてしまい、ランドグルーブ判別が難しくなってしまう。また、（Ｂ）の場合のΔ値よりも大きくすると、演算結果のＤＰＰ振幅が元の主スポットのＴＥ信号と大差なくなり、ＤＰＰ信号を生成するメリットが減少する。以上により、Δ値としては、Ｔｐ／８〜３・Ｔｐ／８程度が望ましい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ランド／グルーブ記録媒体に対して簡単な構成でトラック判別信号を得ることができ、高速シーク動作時においても所定トラックに一度でアクセスでき、高速アクセスを実現することができる。従って、トラッキングサーボの引き込みやシーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウント等、従来使用していた制御方法をランドグルーブ記録にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学的情報記録再生装置の一実施形態の構成をブロック図である。
【図２】図１の光ヘッドの具体例を示す構成図である。
【図３】図１の光ディスクの信号記録面上におけるスポットの配置、光ヘッドの信号検出用光検出器上におけるスポット配置を示す概念図である。
【図４】図１のトラック判別信号及びトラッキングエラー信号を生成する回路を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例によるＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３信号とＤＰＰ信号とＬＧＣ信号波形を例示するグラフである。
【図６】本発明の他の実施例によるＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３信号とＤＰＰ信号とＬＧＣ信号波形を例示するグラフである。
【図７】ランドもしくはグルーブの一方に情報を記録する方式の場合の従来技術を説明する図である。
【図８】ランドグルーブ記録方式の場合の従来技術の課題を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク
２ スピンドルモータ
３ 光ヘッド
４ サーボ制御回路
５ 送りモータ
６ プリアンプ部
７ システムコントローラ
８ 信号変復調器
９ インターフェース
１０ 外部コンピュータ
１１ 半導体レーザ
１２ 回折格子
１３ 出力モニタ用光検出器
１４ 偏光ビームスプリッタ
１５ コリメータレンズ
１６ 対物レンズ
１７ 磁気ヘッド
１８ ウォラストンプリズム
１９ センサレンズ
２０ 信号検出用光検出器
２１ 主スポット
２２、２３ 副スポット
３１〜３３ グルーブ
３４、３５ ランド
４１〜４３ 受光部
Ｌ 副スポット間間隔
Ｔｐ グルーブ周期

Claims (1)

1. ランドグルーブ記録用の光学的情報記録媒体上に第１のスポットを形成して情報の記録或いは記録情報の再生を行い、前記第１のスポットの両側に第２、第３のスポットを形成し、その記録媒体による反射光に基づいてサーボ用信号を生成する光学的情報記録再生装置において、前記第１、第２のスポットを第１のスポットを中心として、グルーブに対し垂直方向にグルーブ周期±Δの間隔で配置し（Δ≠整数倍のグルーブ周期）、前記第１、第２及び第３のスポットの記録媒体からの反射光を夫々グルーブに平行に光束を略２分する分割線を有するセンサで受光し、前記センサからの出力より夫々第１、第２及び第３のスポットの記録媒体からの反射光に対応する第１、第２及び第３の差動信号を生成し、前記第１の差動信号と前記第２又は第３の差動信号のどちらか一方との演算によりランドとグルーブを判別するランドグルーブ判別信号を生成することを特徴とする光学的情報記録再生装置。

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