JP2005293637A - 光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 情報ピットや記録マークによる影響を排除し、確実にウォブル信号を検出する。
【解決手段】 光ディスクからの戻り光を検出する光検出器２７に、光ディスクのトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって主ビーム（０次回折光）の戻り光を検出する４分割受光素子２７０と、トラック接線方向に分割された受光領域によって副ビーム（±１次回折光）の戻り光を検出する２つの２分割受光素子２７１、２７２とを設ける。そして、４分割受光素子の各受光領域からのピット再生信号をＡＧＣ回路で正規化し、オペアンプ等によって演算処理することにより、ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行う。
【選択図】 図１
【解決手段】 光ディスクからの戻り光を検出する光検出器２７に、光ディスクのトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって主ビーム（０次回折光）の戻り光を検出する４分割受光素子２７０と、トラック接線方向に分割された受光領域によって副ビーム（±１次回折光）の戻り光を検出する２つの２分割受光素子２７１、２７２とを設ける。そして、４分割受光素子の各受光領域からのピット再生信号をＡＧＣ回路で正規化し、オペアンプ等によって演算処理することにより、ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行う。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光ディスク媒体上の案内溝や情報ピット列に付与されたウォブル（蛇行）形状から特定の情報信号を正確に検出することができる光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法に関する。
従来より、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷといった書き込み可能な光ディスクにおいては、案内溝（グルーブ）がウォブル（蛇行）して形成されており、このウォブルを用いてトラックアドレス情報や書き込みクロック生成の基準タイミング信号が重畳されている。
また、再生専用光ディスクにおいても、情報ピット列をウォブルして配置することで著作権情報等の電子透かし（ウォーターマーク）を重畳する試みがなされている。
また、再生専用光ディスクにおいても、情報ピット列をウォブルして配置することで著作権情報等の電子透かし（ウォーターマーク）を重畳する試みがなされている。
そして、このようなウォブルによって記録された情報信号（以下、ウォブル信号という）を正確に検出する方法として、例えば、２分割された受光素子で構成される差信号検出手段によって得られた出力に基づいて、各受光素子の検出出力が等しくなるように利得制御を行うものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法は、対物レンズと光ディスクとの間に傾きが生じた際、あるいは受光素子の取り付け位置に誤差が存在する際に、２分割された各受光素子の検出信号間の差分に残留成分が発生し、記録後のウォブル検出信号に記録マークによる漏れ込みが生じて再生信号のＳ／Ｎを劣化させる現象を防ぐ効果がある。
また、同様の目的で、２分割受光素子の出力を加算したＲＦ信号によって、それぞれの受光素子における検出出力を正規化してから減算することで記録信号の影響を軽減する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
さらに、トラックの接線方向、並びに接線と直交する方向にそれぞれ分割された４分割受光素子を用いてウォブル信号を検出するとともに、互いに隣接するグルーブの中間部（いわゆるランド部）に形成されたプリピット（ＬＰＰ）、並びに記録マークを再生する際に、ウォブル信号への影響を少なくする方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
特許第３２６０１５１号公報
特開平６−２９０４６号公報
特開２０００−１８２２４８号公報
さらに、トラックの接線方向、並びに接線と直交する方向にそれぞれ分割された４分割受光素子を用いてウォブル信号を検出するとともに、互いに隣接するグルーブの中間部（いわゆるランド部）に形成されたプリピット（ＬＰＰ）、並びに記録マークを再生する際に、ウォブル信号への影響を少なくする方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
しかしながら、上記従来の方法は、いずれも記録可能な光ディスクにおいて、連続的な溝形状よりなるグルーブ部に重畳されるトラックアドレスやクロック生成用の時間情報等のウォブル信号が信号マークの存在によって影響を受けるのを防ぐことに主眼が置かれたものである。
したがって、上記従来の方法では、間欠的な孔形状の配列よりなる情報ピット列にウォーターマーク等のウォブル信号が重畳された再生専用（ＲＯＭ）光ディスクについては、情報ピットや記録マークによる影響を有効に排除できず、ウォブル信号の正確な検出が行えない場合がある。
したがって、上記従来の方法では、間欠的な孔形状の配列よりなる情報ピット列にウォーターマーク等のウォブル信号が重畳された再生専用（ＲＯＭ）光ディスクについては、情報ピットや記録マークによる影響を有効に排除できず、ウォブル信号の正確な検出が行えない場合がある。
そこで本発明は、ウォブル付きグルーブによってアドレスや時間情報等の情報信号を重畳した光ディスクに加えて、ウォブル付き情報ピット列によってウォーターマーク等の情報信号を重畳した光ディスクについても、情報ピットや記録マークによる影響を排除し、確実にウォブル信号の検出を行うことが可能な光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の光ディスク記録再生装置は、光ディスクに対して信号情報の記録再生動作を行う光ピックアップと、前記光ピックアップで光ディスクに照射される光ビームを主ビームと両側の副ビームに分岐させて光ディスクに供給する光学素子と、前記光ディスクからの戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器からの検出信号を用いて位相差法及び差動プッシュプル法によるトラック制御誤差信号の検出を行うとともに、ウォブル信号の検出を行う演算回路とを有し、前記光検出器は、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって前記主ビームの戻り光を検出する４分割受光素子と、前記４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって前記副ビームの戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを有し、前記演算回路は、前記光検出器の４分割受光素子における各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化する正規化手段を有し、正規化したピット再生信号を用いて前記ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行うことを特徴とする。
また、本発明の信号検出方法は、光ディスクに対して信号情報の記録再生動作を行う光ピックアップと、前記光ピックアップで光ディスクに照射される光ビームを主ビームと両側の副ビームに分岐させて光ディスクに供給する光学素子と、前記光ディスクからの戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器からの検出信号を用いて位相差法及び差動プッシュプル法によるトラック制御誤差信号の検出を行うとともに、ウォブル信号の検出を行う演算回路とを有し、前記光検出器は、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって前記主ビームの戻り光を検出する４分割受光素子と、前記４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって前記副ビームの戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを有する光ディスク記録再生装置の信号検出方法であって、前記光検出器の４分割受光素子における各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化し、この正規化したピット再生信号を用いて前記ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行うことを特徴とする。
本発明の光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法によれば、光ディスクからの戻り光を検出する光検出器に、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって主ビームの戻り光を検出する４分割受光素子と、この４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって副ビームの戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを設け、この光検出器の４分割受光素子における各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化し、この正規化したピット再生信号を用いてウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行うことから、情報ピットや記録マークによる影響を排除してウォブル信号を確実に検出できる。
したがって、ウォブル付きグルーブによってアドレスや時間情報等の情報信号を重畳した光ディスクに加えて、ウォブル付き情報ピット列によってウォーターマーク等の情報信号を重畳した光ディスクについても、情報ピットや記録マークによる影響を排除し、確実にウォブル信号の検出を行うことができる効果がある。
したがって、ウォブル付きグルーブによってアドレスや時間情報等の情報信号を重畳した光ディスクに加えて、ウォブル付き情報ピット列によってウォーターマーク等の情報信号を重畳した光ディスクについても、情報ピットや記録マークによる影響を排除し、確実にウォブル信号の検出を行うことができる効果がある。
本発明の実施の形態による光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法は、光ディスクからの戻り光を検出する光検出器に、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって主ビーム（０次回折光）の戻り光を検出する４分割受光素子と、この４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって副ビーム（±１次回折光）の戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを設ける。
そして、この光検出器の４分割受光素子からの信号処理系に、４分割受光素子の各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化するＡＧＣ回路を設け、このＡＧＣ回路で正規化したピット再生信号をオペアンプ等によって演算処理することにより、ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行うことで、情報ピットや記録マークによる影響を排除してウォブル信号の検出を確実に行う。
そして、この光検出器の４分割受光素子からの信号処理系に、４分割受光素子の各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化するＡＧＣ回路を設け、このＡＧＣ回路で正規化したピット再生信号をオペアンプ等によって演算処理することにより、ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行うことで、情報ピットや記録マークによる影響を排除してウォブル信号の検出を確実に行う。
図１は本発明の実施例による光ディスク記録再生装置の全体構成例を示すブロック図であり、図２は図１に示す光ディスク記録再生装置の光ピックアップの構成例を示すブロック図である。なお、図２は主に位相差法（ＤＰＤ）によるトラック誤差信号の検出及びウォブル信号の検出を行う際の構成を示している。
また、図３は図１に示す光ディスク記録再生装置の対物レンズ駆動部と光ディスクを示す断面図、図４は図１に示す光ディスク記録再生装置の光ディスク再生用光学ピックアッの構成を示す断面図、図５は図１に示す光ディスク記録再生装置に設けられる分割受光素子の構成を示す拡大平面図である。
本実施例の光ディスク記録再生装置は、開口数０．８５の２群対物レンズと波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源を用いた光ディスク（Blu-ray Disc）の記録再生装置で用いられる光学系の例を示している。以下、このような光ディスク記録再生装置で用いる光ディスクのウォブル信号、並びにトラック制御誤差信号の検出方法を中心に本実施例を説明する。
また、図３は図１に示す光ディスク記録再生装置の対物レンズ駆動部と光ディスクを示す断面図、図４は図１に示す光ディスク記録再生装置の光ディスク再生用光学ピックアッの構成を示す断面図、図５は図１に示す光ディスク記録再生装置に設けられる分割受光素子の構成を示す拡大平面図である。
本実施例の光ディスク記録再生装置は、開口数０．８５の２群対物レンズと波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源を用いた光ディスク（Blu-ray Disc）の記録再生装置で用いられる光学系の例を示している。以下、このような光ディスク記録再生装置で用いる光ディスクのウォブル信号、並びにトラック制御誤差信号の検出方法を中心に本実施例を説明する。
まず、図３を用いて本実施例における光ディスク光学系用２群対物レンズを説明する。
図示のように、本実施例の対物レンズ駆動部には、２群対物レンズを構成する第１のレンズ１２及び第２のレンズ１４と、レンズホルダ１３と、２軸電磁アクチュエータ１５等からなり、光ディスク１１の信号記録面に近接して対向配置されている。
第２のレンズ１４は、光軸方向、及び信号トラック（接線）と直交する方向に可動な構造を持つ２軸電磁アクチュエータ１５上に搭載されている。第１のレンズ１２は、第２のレンズ１４と同一の光軸上に位置するように、レンズホルダ１３によって支持され、これら２枚のレンズ１２、１４は一体となって開口数０．８５の２群対物レンズとして機能する。半導体レーザ光源（図３には不図示）からのビームは、これら２枚のレンズを通過することによって光ディスク１１上に集光される。
なお、対物レンズの開口数が大きくなることで、一般に光ディスク記録再生装置におけるディスク傾き許容度が減少する。従って、レンズ開口数を０．８５まで高めた光ディスク記録再生装置においても、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とほぼ同等の傾き許容度を得るため、光透過保護層（カバー層）１１ａの厚さを０．１ｍｍ程度に薄くする手法が提案されている。
図示のように、本実施例の対物レンズ駆動部には、２群対物レンズを構成する第１のレンズ１２及び第２のレンズ１４と、レンズホルダ１３と、２軸電磁アクチュエータ１５等からなり、光ディスク１１の信号記録面に近接して対向配置されている。
第２のレンズ１４は、光軸方向、及び信号トラック（接線）と直交する方向に可動な構造を持つ２軸電磁アクチュエータ１５上に搭載されている。第１のレンズ１２は、第２のレンズ１４と同一の光軸上に位置するように、レンズホルダ１３によって支持され、これら２枚のレンズ１２、１４は一体となって開口数０．８５の２群対物レンズとして機能する。半導体レーザ光源（図３には不図示）からのビームは、これら２枚のレンズを通過することによって光ディスク１１上に集光される。
なお、対物レンズの開口数が大きくなることで、一般に光ディスク記録再生装置におけるディスク傾き許容度が減少する。従って、レンズ開口数を０．８５まで高めた光ディスク記録再生装置においても、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とほぼ同等の傾き許容度を得るため、光透過保護層（カバー層）１１ａの厚さを０．１ｍｍ程度に薄くする手法が提案されている。
次に、図４を用いて光ディスク再生用光学ピックアップの構成を説明する。
まず、半導体レーザ１６からの出射光は、コリメータレンズ１７で平行光とされ、トラック制御誤差信号を生成するために用いられる副ビーム（±１次回折光）生成用の回折格子１９を通過した後、２ 群対物レンズ１２、１４によって光ディスク１１上に集光される。
そして、出射光の一部は偏光ビームスプリッタ２０によって反射した後、集光レンズ２１により発光出力検出用の光検出器２２へと導かれて、レーザ出力を一定値に制御する目的で用いられる。なお、この光検出器２２への入射光量は１／２波長板１８を回転することによって調整が可能であり、実際のレーザ出力は、図示しない自動出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路によって任意の発光出力値に制御される。
また、液晶素子２３は、同心状の電極パターンを有し、各電極への印加電圧に応じて、カバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正を行う役割を果たす。また、２群レンズの手前には、半導体レーザ１６の直線偏光を円偏光に変換するための１／４波長板２４が配置される。
まず、半導体レーザ１６からの出射光は、コリメータレンズ１７で平行光とされ、トラック制御誤差信号を生成するために用いられる副ビーム（±１次回折光）生成用の回折格子１９を通過した後、２ 群対物レンズ１２、１４によって光ディスク１１上に集光される。
そして、出射光の一部は偏光ビームスプリッタ２０によって反射した後、集光レンズ２１により発光出力検出用の光検出器２２へと導かれて、レーザ出力を一定値に制御する目的で用いられる。なお、この光検出器２２への入射光量は１／２波長板１８を回転することによって調整が可能であり、実際のレーザ出力は、図示しない自動出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路によって任意の発光出力値に制御される。
また、液晶素子２３は、同心状の電極パターンを有し、各電極への印加電圧に応じて、カバー層の厚さ誤差により生じる球面収差の補正を行う役割を果たす。また、２群レンズの手前には、半導体レーザ１６の直線偏光を円偏光に変換するための１／４波長板２４が配置される。
一方、光ディスク１１からの反射光は、ビームスプリッタ２０で反射した後、検出光路へと導かれる。本例においては、焦点制御誤差信号として非点収差法を用いるとともに、トラック制御誤差信号として位相差法（例えば特開昭５８−１５０１４５号参照）、及び差動プッシュプル法（例えば特開昭６１−９４２４６号参照）を用いており、集光レンズ２５、並びにマルチレンズ２６を通った収束光は、サーボ誤差信号及びＲＦ信号検出用の光検出器２７へと入射し、光電変換が施される。
光検出器２７は、図５に示すように、１つの４分割受光素子２７０と２つの２分割受光素子２７１、２７２から構成されている。４分割受光素子２７０は、矢印αに示すトラック接線方向、及びその直交方向（光ディスク径方向）に４分割配置された４つの分割受光領域Ａ〜Ｄを有している。そして、各分割受光領域Ａ〜Ｄは、それぞれ広帯域特性を有し、受光領域Ａと受光領域Ｄ、受光領域Ｂと受光領域Ｃがトラック接線方向に対して対向する位置関係となる。
光検出器２７は、図５に示すように、１つの４分割受光素子２７０と２つの２分割受光素子２７１、２７２から構成されている。４分割受光素子２７０は、矢印αに示すトラック接線方向、及びその直交方向（光ディスク径方向）に４分割配置された４つの分割受光領域Ａ〜Ｄを有している。そして、各分割受光領域Ａ〜Ｄは、それぞれ広帯域特性を有し、受光領域Ａと受光領域Ｄ、受光領域Ｂと受光領域Ｃがトラック接線方向に対して対向する位置関係となる。
また、２分割受光素子２７１、２７１は、４分割受光素子２７０を挟んでトラック接線方向の直交方向の両側に配置され、２分割受光素子２７１はトラック接線方向の直交方向に２分割配置された２つの分割受光領域Ｅ、Ｆを有し、２分割受光素子２７２もトラック接線方向の直交方向に２分割配置された２つの分割受光領域Ｇ、Ｈを有している。
回折格子１９によって０次光（主ビーム）及び±１次光（副ビーム）の３つのビームに分割された照明光のうち、０次光の反射光はＡからＤまでの受光領域によって受光され、また±1次光の反射光はＥからＨまでの受光領域によって受光されることとなる。
これらの受光領域Ａ〜Ｈの出力に基づいて焦点制御誤差信号ＦＥ、並びに、トラック制御誤差信号としての位相差信号ＤＰＤ（Differential Phase Detection Method）、及び差動プッシュプル誤差信号ＤＰＰ（Differential Push-Pull Detection Method）が演算される。
回折格子１９によって０次光（主ビーム）及び±１次光（副ビーム）の３つのビームに分割された照明光のうち、０次光の反射光はＡからＤまでの受光領域によって受光され、また±1次光の反射光はＥからＨまでの受光領域によって受光されることとなる。
これらの受光領域Ａ〜Ｈの出力に基づいて焦点制御誤差信号ＦＥ、並びに、トラック制御誤差信号としての位相差信号ＤＰＤ（Differential Phase Detection Method）、及び差動プッシュプル誤差信号ＤＰＰ（Differential Push-Pull Detection Method）が演算される。
次に、図２を用いて本実施例の光ディスク記録再生装置における光ピックアップの構成を説明する。
図示のように、この光ピックアップは、上述した光検出器２７の各分割受光領域からの検出信号を増幅するヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈ、４分割受光素子２７０からの検出信号のゲインを自動調整するオートゲインコントローラ（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）３２ａ〜３２ｄ、各ＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄからの信号を波形整形するイコライザ（ＥＱ：Equalizer）４０ａ〜４０ｄ、ＡＧＣ回路３２ａ、３２ｂの出力信号、並びにＡＧＣ回路３２ｃ、３２ｄの出力信号を加算するオペアンプ３４ａ、３４ｂ、各オペアンプ３４ａ、３４ｂの出力の差分をとるオペアンプ３５、オペアンプ３５の出力から所定の周波数帯域信号を通すバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３６、イコライザ４０ａ〜４０ｄからの出力信号を基準値と比較して二値化するレベルコンパレータ（ＬＣ：Level Comparator）４１ａ〜４１ｄ、２つのレベルコンパレータ４１ａ、４１ｄの出力信号の位相、並びに２つのレベルコンパレータ４１aｂ、４１ｃの出力信号の位相を比較する位相コンパレータ（PC：Phase Comparator）４２ａ、４２ｂ、位相コンパレータ４２ａ、４２ｂの出力信号の高周波信号をカットするローパスフィルタ４３ａ、４３ｂ、各ローパスフィルタ４３ａ、４３ｂの出力信号を加算するオペアンプ４４を有する。
図示のように、この光ピックアップは、上述した光検出器２７の各分割受光領域からの検出信号を増幅するヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈ、４分割受光素子２７０からの検出信号のゲインを自動調整するオートゲインコントローラ（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）３２ａ〜３２ｄ、各ＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄからの信号を波形整形するイコライザ（ＥＱ：Equalizer）４０ａ〜４０ｄ、ＡＧＣ回路３２ａ、３２ｂの出力信号、並びにＡＧＣ回路３２ｃ、３２ｄの出力信号を加算するオペアンプ３４ａ、３４ｂ、各オペアンプ３４ａ、３４ｂの出力の差分をとるオペアンプ３５、オペアンプ３５の出力から所定の周波数帯域信号を通すバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３６、イコライザ４０ａ〜４０ｄからの出力信号を基準値と比較して二値化するレベルコンパレータ（ＬＣ：Level Comparator）４１ａ〜４１ｄ、２つのレベルコンパレータ４１ａ、４１ｄの出力信号の位相、並びに２つのレベルコンパレータ４１aｂ、４１ｃの出力信号の位相を比較する位相コンパレータ（PC：Phase Comparator）４２ａ、４２ｂ、位相コンパレータ４２ａ、４２ｂの出力信号の高周波信号をカットするローパスフィルタ４３ａ、４３ｂ、各ローパスフィルタ４３ａ、４３ｂの出力信号を加算するオペアンプ４４を有する。
次に、このような光ピックアップにおける動作について説明する。
図３〜図５に示す光学系により光ディスク１１から読み出された再生信号はヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈに入力される。各ヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈは、光学系からの再生信号（ここでは図５に示した各分割受光領域における受光量）を光電変換し、後段で処理するために必要となる所定のレベルに増幅する。
その後、ヘッドアンプ出力のうち受光素子２７０の各領域Ａ〜Ｄに対応するヘッドアンプ３１ａ〜３１ｄの出力はＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄに供給され、受光強度、あるいは再生信号振幅が指示電圧と等しくなるように調整が施される。
図６は、再生信号の振幅を半波整流回路によって検出し、参照電圧と等しくなるように制御するＡＧＣ回路の構成例（３２ａ部分）を示す回路図である。
ヘッドアンプ３１ａの出力はコンデンサ（Ｃａ１）３２ａ−１により直流成分がカットされた後、ＡＧＣ回路３２ａ内のＡＧＣアンプ３２ａ−２に供給される。半波整流回路は広帯域オペアンプ３２ａ−３と２個の抵抗器（Ｒａ１、Ｒａ２）３２ａ−４、３２ａ−５、２個のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ１）３２ａ−６、３２ａ−７、並びにコンデンサ（Ｃａ２）３２ａ−８によって構成され、検出された電圧値は抵抗（Ｒａ３）３２ａ−１０を介して別のオペアンプ３２ａ−９のマイナス入力端子に、また、可変抵抗（Ｒａ４）３２ａ−１１によって生成される参照電圧がプラス入力端子に接続されている。
図３〜図５に示す光学系により光ディスク１１から読み出された再生信号はヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈに入力される。各ヘッドアンプ３１ａ〜３１ｈは、光学系からの再生信号（ここでは図５に示した各分割受光領域における受光量）を光電変換し、後段で処理するために必要となる所定のレベルに増幅する。
その後、ヘッドアンプ出力のうち受光素子２７０の各領域Ａ〜Ｄに対応するヘッドアンプ３１ａ〜３１ｄの出力はＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄに供給され、受光強度、あるいは再生信号振幅が指示電圧と等しくなるように調整が施される。
図６は、再生信号の振幅を半波整流回路によって検出し、参照電圧と等しくなるように制御するＡＧＣ回路の構成例（３２ａ部分）を示す回路図である。
ヘッドアンプ３１ａの出力はコンデンサ（Ｃａ１）３２ａ−１により直流成分がカットされた後、ＡＧＣ回路３２ａ内のＡＧＣアンプ３２ａ−２に供給される。半波整流回路は広帯域オペアンプ３２ａ−３と２個の抵抗器（Ｒａ１、Ｒａ２）３２ａ−４、３２ａ−５、２個のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ１）３２ａ−６、３２ａ−７、並びにコンデンサ（Ｃａ２）３２ａ−８によって構成され、検出された電圧値は抵抗（Ｒａ３）３２ａ−１０を介して別のオペアンプ３２ａ−９のマイナス入力端子に、また、可変抵抗（Ｒａ４）３２ａ−１１によって生成される参照電圧がプラス入力端子に接続されている。
オペアンプ３２ａ−９の帰還抵抗（Ｒａ５）３２ａ−１２をＲａ５＞＞Ｒａ３となる条件に設定することで、十分な利得を持ったＡＧＣアンプが構成され、再生信号の振幅値が常に一定の値に保たれる。他のＡＧＣ回路３２ｂ〜３２ｄにおいても同様の処理が施されることで、４分割受光素子２７０の受光領域Ａ〜Ｄの出力は一定の再生信号振幅となるように正規化される。なお、本実施例においては半波整流による信号振幅の検出方法を例示したが、全波整流方式等、他の振幅検出方法を適用することも可能である。
また、４分割受光素子２７０の受光強度が等しくなるように自動利得調整を行う方法も容易に実現できる。
ウォブル信号の検出は、オペアンプ３４ａを用いてＡＧＣ回路３２ａとＡＧＣ回路３２ｂの出力を加算した信号から、オペアンプ３４ｂを用いてＡＧＣ回路３２ｃとＡＧＣ回路３２ｄの出力を加算した信号をオペアンプ３５を用いて減算し、その出力をウォブル信号のみを通過させる帯域通過フィルタ３６を通すことで実現される。この手法を用いることで、対物レンズと光ディスクとの間に傾きが生じた際、あるいは受光素子の取り付け位置に誤差が存在する際などに、４分割受光素子２７０の受光信号間の差分に再生信号に起因する残留成分が発生して、ウォブル信号のＳ／Ｎが劣化する現象を防ぐ効果がある。
また、４分割受光素子２７０の受光強度が等しくなるように自動利得調整を行う方法も容易に実現できる。
ウォブル信号の検出は、オペアンプ３４ａを用いてＡＧＣ回路３２ａとＡＧＣ回路３２ｂの出力を加算した信号から、オペアンプ３４ｂを用いてＡＧＣ回路３２ｃとＡＧＣ回路３２ｄの出力を加算した信号をオペアンプ３５を用いて減算し、その出力をウォブル信号のみを通過させる帯域通過フィルタ３６を通すことで実現される。この手法を用いることで、対物レンズと光ディスクとの間に傾きが生じた際、あるいは受光素子の取り付け位置に誤差が存在する際などに、４分割受光素子２７０の受光信号間の差分に再生信号に起因する残留成分が発生して、ウォブル信号のＳ／Ｎが劣化する現象を防ぐ効果がある。
次に、位相差法によるトラック制御誤差信号の検出方法について説明する。
図２において、ＡＧＣ回路３２ａの出力はイコライザ４０ａを通った後、コンパレータ４１ａによって２値化され、位相コンパレータ４２ａに入力される。同じくＡＧＣ回路３２ｄの出力はイコライザ４０ｄを通った後にコンパレータ４１ｄによって２値化され、位相コンパレータ４２ａに入力される。
位相コンパレータ４２ａにおいては、これら２つの入力信号の位相差が検出される。その様子を図７に示す。
図示のように、受光領域Ａの入力の位相が受光領域Ｄの入力に対して進んでいる場合、図７（ｄ）に示すように、その位相差に対応する論理信号が進相端子（Proc）側に出力され、遅相端子（Delay）側はゼロレベルを保っている。
一方、受光領域Ａの入力の位相が受光領域Ｄの入力に対して遅れている場合には、図７（e）に示すように、位相差に対応する論理信号が遅相端子（Delay）側に出力され、進相端子（Proc）側はゼロレベルとなる。従って、位相コンパレータ４２ａにおける両出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）４３ａに通した後、その差分をオペアンプ４４ａによって演算することで、受光領域Ａ−Ｄ間の位相差誤差信号が得られる。
同様にＡＧＣ回路３２ｂ、３２ｃの出力を用いることで受光素子Ｂ−Ｃ間の位相差誤差信号を得ることが可能であり、この両者を加算することにより、４分割受光素子を用いた位相差（ＤＰＤ）誤差信号が演算される。加えて、本例の手法を用いることで、光ディスクの反射率変動や信号振幅の差異によって生じる誤差信号の変動を防ぐことが可能となる。
図２において、ＡＧＣ回路３２ａの出力はイコライザ４０ａを通った後、コンパレータ４１ａによって２値化され、位相コンパレータ４２ａに入力される。同じくＡＧＣ回路３２ｄの出力はイコライザ４０ｄを通った後にコンパレータ４１ｄによって２値化され、位相コンパレータ４２ａに入力される。
位相コンパレータ４２ａにおいては、これら２つの入力信号の位相差が検出される。その様子を図７に示す。
図示のように、受光領域Ａの入力の位相が受光領域Ｄの入力に対して進んでいる場合、図７（ｄ）に示すように、その位相差に対応する論理信号が進相端子（Proc）側に出力され、遅相端子（Delay）側はゼロレベルを保っている。
一方、受光領域Ａの入力の位相が受光領域Ｄの入力に対して遅れている場合には、図７（e）に示すように、位相差に対応する論理信号が遅相端子（Delay）側に出力され、進相端子（Proc）側はゼロレベルとなる。従って、位相コンパレータ４２ａにおける両出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）４３ａに通した後、その差分をオペアンプ４４ａによって演算することで、受光領域Ａ−Ｄ間の位相差誤差信号が得られる。
同様にＡＧＣ回路３２ｂ、３２ｃの出力を用いることで受光素子Ｂ−Ｃ間の位相差誤差信号を得ることが可能であり、この両者を加算することにより、４分割受光素子を用いた位相差（ＤＰＤ）誤差信号が演算される。加えて、本例の手法を用いることで、光ディスクの反射率変動や信号振幅の差異によって生じる誤差信号の変動を防ぐことが可能となる。
また、ウォブル信号を検出する際に、本例の手法を用いることでピット信号や記録マークの影響を軽減することが可能である。しかしながら、ウォブル信号のＳ／Ｎを向上させるため、情報ピットあるいは記録マークが存在する部分のみ、もしくは、情報ピット、あるいは記録マークが存在しない部分のみの受光信号を標本化（サンプリング）する手法も有効である。
一例として、情報ピットがウォブルされている光ディスクを考える。この場合、連続グルーブがウォブルされている光ディスクとは異なり、情報ピットが存在しない微小区間においてはウォブル情報も存在しない。従って、情報ピットが存在する区間のみを検出してウォブル信号の生成に用いることで、実質的に信号Ｓ／Ｎを向上させることが可能となる。
一例として、情報ピットがウォブルされている光ディスクを考える。この場合、連続グルーブがウォブルされている光ディスクとは異なり、情報ピットが存在しない微小区間においてはウォブル情報も存在しない。従って、情報ピットが存在する区間のみを検出してウォブル信号の生成に用いることで、実質的に信号Ｓ／Ｎを向上させることが可能となる。
図８は、この場合の構成を示すブロック図であり、図２に示す構成と同様のものについては同一符号を付している。
一般的に、情報ピットが存在する場合には反射率が低下するため、本例においては、受光素子Ａ〜Ｄの出力変動を観察し、集光スポットが各ピットを通過する際に得られる信号が最小となる瞬間のウォブル信号をサンプル・ホールドする機構（サンプル・ホールド回路３３ａ〜３３ｄ）を設けている。
すなわち、図８において、ＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄの出力をサンプル・ホールド回路３３ａ〜３３ｄに入力し、オペアンプ３４ａを用いてサンプル・ホールド回路３３ａとサンプル・ホールド回路３３ｂの出力を加算した後、オペアンプ３４ｂを用いてサンプル・ホールド回路３３ｃとサンプル・ホールド回路３３ｄの出力を加算した信号を減算し（オペアンプ３５を使用する）、その出力をウォブル信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３６を通すことで実現される。
また、連続グルーブがウォブルされている場合には、同様の手法を用いて記録マークの存在しない区間のみをサンプル・ホールドし、Ｓ／Ｎを向上することが可能である。
一般的に、情報ピットが存在する場合には反射率が低下するため、本例においては、受光素子Ａ〜Ｄの出力変動を観察し、集光スポットが各ピットを通過する際に得られる信号が最小となる瞬間のウォブル信号をサンプル・ホールドする機構（サンプル・ホールド回路３３ａ〜３３ｄ）を設けている。
すなわち、図８において、ＡＧＣ回路３２ａ〜３２ｄの出力をサンプル・ホールド回路３３ａ〜３３ｄに入力し、オペアンプ３４ａを用いてサンプル・ホールド回路３３ａとサンプル・ホールド回路３３ｂの出力を加算した後、オペアンプ３４ｂを用いてサンプル・ホールド回路３３ｃとサンプル・ホールド回路３３ｄの出力を加算した信号を減算し（オペアンプ３５を使用する）、その出力をウォブル信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３６を通すことで実現される。
また、連続グルーブがウォブルされている場合には、同様の手法を用いて記録マークの存在しない区間のみをサンプル・ホールドし、Ｓ／Ｎを向上することが可能である。
次に、差動プッシュプル検出法（ＤＰＰ）を用いたトラック制御誤差信号の検出方法について説明する。
図９に示すように、受光領域Ａ〜Ｄのヘッドアンプ出力３１ａ〜３１ｄに対し、オペアンプ５１ａ〜５１ｆを設けて以下の演算を行う。
まず、次の式（１）に示す演算を施すことでプッシュプル信号（ＭＰＰ）が得られる。
ＭＰＰ ＝ （Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ……（１）
同様に、＋1次回折光、−1次回折光の反射光である副ビームに対し、次の式（２）、並びに式（３）に示す演算を施すことで、副ビームのプッシュプル信号（ＳＰＰ１、ＳＰＰ２）が得られる。
ＳＰＰ１ ＝ Ｅ − Ｆ ……（２）
ＳＰＰ２ ＝ Ｇ − Ｈ ……（３）
上記（１）〜（３）までの出力信号に対して式（4）に示す演算を行い、差動プッシュプル誤差信号（ＤＰＰ）を検出することが可能となる。
ＤＰＰ ＝ ＭＰＰ − ｋ・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２） ……（４）
なお、式（４）におけるｋの値は、例えばオペアンプ５１ｆの可変抵抗（Ｒ３）の抵抗値を変化させることで任意の値に設定することが可能である。
図９に示すように、受光領域Ａ〜Ｄのヘッドアンプ出力３１ａ〜３１ｄに対し、オペアンプ５１ａ〜５１ｆを設けて以下の演算を行う。
まず、次の式（１）に示す演算を施すことでプッシュプル信号（ＭＰＰ）が得られる。
ＭＰＰ ＝ （Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ……（１）
同様に、＋1次回折光、−1次回折光の反射光である副ビームに対し、次の式（２）、並びに式（３）に示す演算を施すことで、副ビームのプッシュプル信号（ＳＰＰ１、ＳＰＰ２）が得られる。
ＳＰＰ１ ＝ Ｅ − Ｆ ……（２）
ＳＰＰ２ ＝ Ｇ − Ｈ ……（３）
上記（１）〜（３）までの出力信号に対して式（4）に示す演算を行い、差動プッシュプル誤差信号（ＤＰＰ）を検出することが可能となる。
ＤＰＰ ＝ ＭＰＰ − ｋ・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２） ……（４）
なお、式（４）におけるｋの値は、例えばオペアンプ５１ｆの可変抵抗（Ｒ３）の抵抗値を変化させることで任意の値に設定することが可能である。
図２及び図３に示した構成によって得られる位相差法を用いたトラック誤差信号は、基本的にピット情報、あるいは記録マークが存在する場合のみに検出が可能となる。従って、再生専用（ＲＯＭ）ディスクを再生する場合、また記録可能な光ディスクにおいては、ピット情報の存在する領域や信号記録済みの領域を再生する場合にのみ、誤差信号の生成が可能となる。
すなわち、本実施例では、情報ピットあるいは記録マークが存在しない場合には差動プッシュプル法を用い、また、情報ピットあるいは記録マークが存在する場合には、位相差法と差動プッシュプル法のいずれかを用いてトラック制御を行うことを特徴とする。
例えば、情報ピットが存在する領域においては、その都度、双方のトラック誤差信号を比較し、信号振幅の大きい検出方法を選択すればよい。なお、本実施例における再生ＲＦ信号は４分割受光素子の総和として、また焦点誤差信号は非点収差として得られるため、受光領域Ａ〜Ｄのヘッドアンプ３１ａ〜３１ｄの出力に対し、式（５）及び式（６）に示す演算を行うことで検出可能である。
ＲＦ ＝ Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ ……（５）
ＦＥ ＝ （Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ……（６）
すなわち、本実施例では、情報ピットあるいは記録マークが存在しない場合には差動プッシュプル法を用い、また、情報ピットあるいは記録マークが存在する場合には、位相差法と差動プッシュプル法のいずれかを用いてトラック制御を行うことを特徴とする。
例えば、情報ピットが存在する領域においては、その都度、双方のトラック誤差信号を比較し、信号振幅の大きい検出方法を選択すればよい。なお、本実施例における再生ＲＦ信号は４分割受光素子の総和として、また焦点誤差信号は非点収差として得られるため、受光領域Ａ〜Ｄのヘッドアンプ３１ａ〜３１ｄの出力に対し、式（５）及び式（６）に示す演算を行うことで検出可能である。
ＲＦ ＝ Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ ……（５）
ＦＥ ＝ （Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ……（６）
次に、図１を用いて本実施例を適用する光ディスク記録再生装置の全体構成を説明する。なお、図１において、上述した各誤差信号や和信号を検出するための演算回路は、それぞれブロック８１、８２、８３、８４で表している。
そして、式（５）の演算により得られた再生ＲＦ信号は、イコライザ・アンプ部（ＲＦ ＥＱ）６０によって波形等化された後、ブロック８１、８２、８３、８４等で示す信号処理系に供給される。
ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６５は、光ディスク記録再生装置全体の動作を制御し、スピンドルモータ７１の駆動回路７０に対する制御も行うと同時に、光学系の焦点制御、並びにトラック制御に対する主機能も備えている。
また、各演算出力はＡ/Ｄ変換器６１、６２、６３、６４においてディジタル信号に変換され、ＤＳＰ６５において焦点制御、及びトラック制御に関する利得調整と位相補償が施される。ＤＳＰの出力はＤ／Ａ変換器６６、６７によってアナログ信号に変換された後、増幅部６８、６９において必要な信号振幅へと増幅され、光学ピックアップ１０に搭載された２軸電磁アクチュエータ１５を駆動してレンズ位置の制御に用いられる。なお、球面収差補正素子である液晶デバイス２３の制御はＬＣ制御部（LC Control）７２において行い、その駆動信号は増幅アンプ７３を経由して光学ピックアップ１０へと伝送される。
そして、式（５）の演算により得られた再生ＲＦ信号は、イコライザ・アンプ部（ＲＦ ＥＱ）６０によって波形等化された後、ブロック８１、８２、８３、８４等で示す信号処理系に供給される。
ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６５は、光ディスク記録再生装置全体の動作を制御し、スピンドルモータ７１の駆動回路７０に対する制御も行うと同時に、光学系の焦点制御、並びにトラック制御に対する主機能も備えている。
また、各演算出力はＡ/Ｄ変換器６１、６２、６３、６４においてディジタル信号に変換され、ＤＳＰ６５において焦点制御、及びトラック制御に関する利得調整と位相補償が施される。ＤＳＰの出力はＤ／Ａ変換器６６、６７によってアナログ信号に変換された後、増幅部６８、６９において必要な信号振幅へと増幅され、光学ピックアップ１０に搭載された２軸電磁アクチュエータ１５を駆動してレンズ位置の制御に用いられる。なお、球面収差補正素子である液晶デバイス２３の制御はＬＣ制御部（LC Control）７２において行い、その駆動信号は増幅アンプ７３を経由して光学ピックアップ１０へと伝送される。
以上のように、本実施例によれば、グルーブ部をウォブルして形成することで予めトラックアドレスやクロック生成のための時間情報を重畳する光ディスクにおいて、情報ピットや記録マークによる影響を排除し、ウォブル信号を確実に検出することが可能となる。また、間欠的な情報ピットの連続による情報ピット列をウォブルすることで重畳が可能となる著作権情報等のウォーターマークを読み取る場合においても、情報ピットや記録マークによる影響を排除することで、ウォブル信号を確実に検出できる。
なお、本発明に適用される光ディスク記録媒体として、ピット再生信号、ウォブル信号、並びにトラック制御誤差信号の信号品質が、いずれも実用上支障のない範囲に収まるように、ウォブルにより付帯情報が付加されたピット及びグルーブ深さを、λ／１０ｎからλ／４ｎ（λは光源波長、ｎは光透過保護層の屈折率）の範囲内に設定することが望ましい。
また、本実施例の説明においては、Blu-ray Discの装置例を用い、また高開口数対物レンズの実施例として２群構成のレンズを用いたが、単レンズによっても同等の機能を実現することが可能である。さらに、本発明をＣＤやＤＶＤといった従来型の光ディスク記録再生装置に対しても適用することが可能である。
また、本実施例の説明においては、Blu-ray Discの装置例を用い、また高開口数対物レンズの実施例として２群構成のレンズを用いたが、単レンズによっても同等の機能を実現することが可能である。さらに、本発明をＣＤやＤＶＤといった従来型の光ディスク記録再生装置に対しても適用することが可能である。
１０……光ピックアップ、１１……光ディスク、２７……光検出器、３１ａ〜３１ｈ……ヘッドアンプ、３２ａ〜３２ｄ……ＡＧＣ回路、３４ａ、３４ｂ、３５……オペアンプ、３６……バンドパスフィルタ。
Claims (14)
- 光ディスクに対して信号情報の記録再生動作を行う光ピックアップと、
前記光ピックアップで光ディスクに照射される光ビームを主ビームと両側の副ビームに分岐させて光ディスクに供給する光学素子と、
前記光ディスクからの戻り光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号を用いて位相差法及び差動プッシュプル法によるトラック制御誤差信号の検出を行うとともに、ウォブル信号の検出を行う演算回路とを有し、
前記光検出器は、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって前記主ビームの戻り光を検出する４分割受光素子と、前記４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって前記副ビームの戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを有し、
前記演算回路は、前記光検出器の４分割受光素子における各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化する正規化手段を有し、正規化したピット再生信号を用いて前記ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行う、
ことを特徴とする光ディスク記録再生装置。 - 前記正規化手段は前記４分割受光素子の各受光領域に対応するピット再生信号の信号振幅が一定値となるように正規化を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 前記正規化手段は前記４分割受光素子の各受光領域における受光強度が一定値となるように正規化を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 前記演算回路は前記４分割受光素子による受光信号の情報ピットあるいは記録マークが存在する領域のみを標本化してウォブル信号の演算を行うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 前記演算回路は前記４分割受光素子による受光信号の情報ピットあるいは記録マークが存在しない領域のみを標本化してウォブル信号の演算を行うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 前記トラック制御誤差信号のうち、情報ピットあるいは記録マークが存在しない場合には差動プッシュプル法を用いてトラック制御を行い、情報ピットあるいは記録マークが存在する場合には位相差法と差動プッシュプル法のいずれかを用いてトラック制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 前記光ビームの光源波長をλ、前記光ディスクの光透過保護層の屈折率をｎとした場合に、前記ウォブルによって付帯情報が付加された情報ピット及びグルーブの深さを、λ／８ｎからλ／４ｎの範囲内に設定することを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録再生装置。
- 光ディスクに対して信号情報の記録再生動作を行う光ピックアップと、
前記光ピックアップで光ディスクに照射される光ビームを主ビームと両側の副ビームに分岐させて光ディスクに供給する光学素子と、
前記光ディスクからの戻り光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号を用いて位相差法及び差動プッシュプル法によるトラック制御誤差信号の検出を行うとともに、ウォブル信号の検出を行う演算回路とを有し、
前記光検出器は、光ディスクの少なくともトラック接線方向及び光ディスク径方向に分割された受光領域によって前記主ビームの戻り光を検出する４分割受光素子と、前記４分割受光素子の両側に配置され、少なくともトラック接線方向に分割された受光領域によって前記副ビームの戻り光を検出する２つの２分割受光素子とを有する光ディスク記録再生装置の信号検出方法であって、
前記光検出器の４分割受光素子における各受光領域からのピット再生信号を一定値に正規化し、この正規化したピット再生信号を用いて前記ウォブル信号及び位相差法によるトラック制御誤差信号の演算を行う、
ことを特徴とする光ディスク記録再生装置の信号検出方法。 - 前記正規化は前記４分割受光素子の各受光領域に対応するピット再生信号の信号振幅が一定値となるように正規化を行うことを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
- 前記正規化は前記４分割受光素子の各受光領域における受光強度が一定値となるように正規化を行うことを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
- 前記４分割受光素子による受光信号の情報ピットあるいは記録マークが存在する領域のみを標本化してウォブル信号の演算を行うことを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
- 前記４分割受光素子による受光信号の情報ピットあるいは記録マークが存在しない領域のみを標本化してウォブル信号の演算を行うことを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
- 前記トラック制御誤差信号のうち、情報ピットあるいは記録マークが存在しない場合には差動プッシュプル法を用いてトラック制御を行い、情報ピットあるいは記録マークが存在する場合には位相差法と差動プッシュプル法のいずれかを用いてトラック制御を行うことを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
- 前記光ビームの光源波長をλ、前記光ディスクの光透過保護層の屈折率をｎとした場合に、前記ウォブルによって付帯情報が付加された情報ピット及びグルーブの深さを、λ／８ｎからλ／４ｎの範囲内に設定することを特徴とする請求項８記載の光ディスク記録再生装置の信号検出方法。
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