JP2006099863A

JP2006099863A - 光ディスク装置及びそのディスク欠陥によるエラー推定方法

Info

Publication number: JP2006099863A
Application number: JP2004284189A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kaneko; 真二金子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】
指紋、汚れ、傷などの小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定できる光ディスク装置を提供する。
【解決手段】
再生ＲＦ信号のレベルを正規化後、記録データの周波数成分を除去し、全波整流してプラスとマイナスのディフェクトを同一象限にする。次に全波整流信号からクリップ回路にてノイズ成分の切り捨てとラージ・ディフェクトのレベルの最大絶対値の制限を行う。また全波整流信号からラージ・ディフェクトの波形部分を検出し、そのラージ・ディフェクトのディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成する。１ＲＵＢ積分回路にて、クリップ回路の出力とラージ・ディフェクト補償パルスを対象に１ＲＵＢごとの積分を行う。そして１ＲＵＢ積分値からＥＤＣエラー検出レベルを基準としてＥＤＣエラーの有無を推定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクへの記録および再生を行う光ディスク装置と、記録時にディスク表面の欠陥の程度を推定してブロック単位のデータ破綻を推定する方法に関する。

近年、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｋ）にデータを記録再生する光ディスク装置が出現している。ブルーレイディスクによれば、波長４０５ｎｍの青紫色レーザと、開口数（ＮＡ）０．８５の対物レンズに加えて、光透過保護層厚０．１ミリメートルのディスク構造を採用することにより、直径１２ｃｍの書き換え可能な相変化光ディスクの片面に最大２７ＧＢのデータを記録することができる。

ブルーレイディスクでは、ＤＶＤディスクに比べて、記録密度が約５倍、ディスクの光透過保護層が約１／７であるためディスク表面の欠陥（ディフェクト）の影響を受けやすい。そこで、ＥＣＣ（ＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｅ）のエラー訂正能力を高くするために、１ＥＣＣブロックのサイズを、ブルーレイディスクの記録再生単位であるＲＵＢ（ＲｅｃｏｒｄｉｎｇＵｎｉｔＢｌｏｃｋ）と同じ大きさである６４ＫＢｙｔｅと大きくしてある。しかし、想定外の大きな指紋や大きな擦り傷などの欠陥がディスク面にあると、それらの欠陥は１ＥＣＣ部（１ＲＵＢ）の１／３にも達し、１ＲＵＢのデータが破綻してしまう。この場合、ＲＵＢのアドレス領域に指紋や擦り傷などの欠陥があってアドレスデータもエラーになれば記録が停止されるので、記録エラーとはならない。

ところが、ＲＵＢのアドレスは１ＲＵＢに３箇所挿入されており、かつその周波数は２００ｋＨｚと比較的低周波であることから、ＲＵＢのアドレスデータの読み取りに関しては、指紋や擦り傷などの欠陥による影響を受けにくい。したがって、光ディクスの表面に１ＲＵＢのデータを破綻させる程度の指紋や擦り傷などの欠陥があっても記録が行われてしまい、結果的に記録エラーの発生を招くという問題を招いていた。

このような事情からディスク表面の欠陥を検出する技術が重要となってきている。その一例として、ディスクから記録されたデータを３分割された後行の第２光ビームで読み出し、この読み出されたデータのエラーを検出するとともに、反射光からデータが記録された部分のディスクの欠陥を検出し、このエラー検出及び欠陥検出の両方の結果が予め設定された判定基準以下である場合は記録を良とし、エラー検出及び欠陥検出の少なくとも一方の結果が判定基準を越えた場合は記録を不良と判定する、という方法がある（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２７４８１７号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、従来の欠陥検出の方法では、再生ＲＦ信号が欠如する程度の周波数の比較的低い大きな欠陥を対象に行うことは可能であったが、ディスク表面の指紋、汚れ、傷などの周波数の範囲の広い小さな欠陥の検出は困難であった。このため、１ＲＵＢのデータが欠陥により破綻しているかどうかを精度良く推定することが困難であった。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、指紋、汚れ、傷などの周波数範囲の広い小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定することのできる光ディスク装置およびそのディスク欠陥によるエラー推定方法を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するため、この発明の光ディスク装置は、光ディスクへの記録時にＲＦ信号を再生するＲＦ信号再生手段と、再生されたＲＦ信号のレベルをその平均がほぼ０Ｖとなるように正規化するレベル正規化手段と、再生されたＲＦ信号から記録データの周波数成分を除去するフィルタ手段と、レベル正規化手段により正規化され、かつフィルタ手段を通過した信号を全波整流する全波整流手段と、全波整流された信号からノイズ成分を切り捨てるとともにレベルの最大絶対値を制限するクリップ手段と、少なくとも前記クリップ手段の出力を所定のデータブロック毎に積分する積分手段と、積分結果に基づいてデータブロック毎のエラーを推定するエラー推定手段とを具備することを特徴とする。

すなわち、この発明の光ディスク装置によれば、指紋、汚れ、傷などの周波数範囲の広い小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定することができる。

また、この発明の光ディスク装置は、全波整流された信号から、レベルの絶対値が特定の基準値を所定時間以上連続して超える波形部を検出して、ディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成するディフェクト補償パルス生成手段をさらに具備し、積分手段は、クリップ手段の出力とともにディフェクト補償パルスを対象に積分を行うように構成してもよい。

この構成により、ディフェクトによりＰＬＬが一旦乱れてからロックインするまでの時間の遅延を考慮したディフェクト積分値が得られ、ブロック単位のデータ破綻をより精度良く推定することができる。

また、本発明の別の観点に基づく光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法は、光ディスクへの記録時に再生されたＲＦ信号のレベルをその平均がほぼ０Ｖとなるように正規化するステップと、再生されたＲＦ信号から記録データの周波数成分をフィルタ手段により除去するステップと、正規化が行われ、かつフィルタ手段を通過した信号を全波整流するステップと、クリップ手段にて、全波整流された信号からノイズ成分を切り捨てるとともにレベルの最大絶対値を制限するステップと、少なくともクリップされた出力を所定のデータブロック毎に積分するステップと、積分結果に基づいてデータブロック毎のエラーを推定するステップとを具備することを特徴とする。

この発明の光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法によれば、指紋、汚れ、傷などの周波数の範囲の広い小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定することができる。

また、この発明の光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法は、全波整流された信号から、レベルの絶対値が特定の基準値を所定時間以上連続して超える波形部を検出して、ディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成し、積分するステップは、クリップされた出力とともにディフェクト補償パルスを対象に積分を行うこととしてもよい。

本発明の光ディスク装置およびそのディスク欠陥によるエラー推定方法によれば、指紋、汚れ、傷などの周波数範囲の広い小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。

この光ディスク装置１０１は、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ブルーレイディスクのような光ディスク１０２を回転駆動するスピンドルモータ１０３、ＰＤ（フォト・ディテクタ）１０４Ａやレーザ光源１０４Ｂを有する光ピックアップ１０４、この光ピックアップ１０４を光ディスク１０２の半径方向に移動する送りモータ１０５、装置全体及び信号処理やサーボ制御などの個別制御を行うシステムコントローラ１０７、信号の変調、復調及びＥＣＣの付加、ＥＣＣに基づくエラー訂正処理を行う信号変復調器&ＥＣＣ部１０８、スピンドルモータ１０３及び送りモータ１０５を駆動制御するサーボ制御部１０９、外部コンピュータ１３０を接続するためのインターフェース１１１、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２、オーディオ・ビュジュアル処理部１１３、オーディオ・ビュジュアル信号入出力処理部１１４、光ピックアップ１０４のＰＤ（フォト・ディテクタ）１０４Ａから出力される各種の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信号を生成するプリアンプ１２０、レーザ光源１０４Ｂを駆動するレーザ制御部１２１、再生時に信号変復調器&ＥＣＣ部１０８から出力される再生ＲＦ信号を基に同期信号（クロック）を生成するＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）回路１２２、さらに光ディスク１０２の表面のディフォルトによる１ＲＵＢ単位のデータ破綻を推定するエラー推定回路１０を有している。

図２はエラー推定回路１０の構成を示す図である。

このエラー推定回路１０は、光ディスクへの記録時のＰＤ１０４Ａの出力から１００ＭＨｚ帯域のＲＦ信号の再生を行うＤＣ結合のＰＤアンプ１１と、再生ＲＦ信号のレベルを正規化するＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路１２およびシフト回路１３と、記録データのサイドバンドを減衰させる、検出帯域幅（ＢＷ）が５０ｋＨｚ程度のＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）からなるＬＰアンプ１４と、ＬＰアンプ１４の出力を全波整流してプラスとマイナスのディフェクトを同一象限に入れて後段を一本化し、ノイズやラージ・ディフェクト（ブラックベルトやホワイトスポットなど周波数の比較的低い大きなディフェクト）のクリップのため全波整流信号のＤＣのレベルをシフトする全波整流回路１５と、光ディスクの回転周期における反射率変動を抑制するために全波整流出力の低域成分を抑制するＥＱ（イコライザ）１６と、ＥＱ１６の出力からノイズを切り捨てるとともにラージ・ディフェクトのレベルの最大絶対値を制限するように２つのクリップレベルによるクリップを行うクリップ回路１７と、全波整流信号からレベルの絶対値が特定の基準値を所定時間以上連続して超える波形部をラージ・ディフェクトとして検出し、そのラージ・ディフェクトのディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成するディフェクト補償パルス生成回路１８と、クリップ回路１７の出力とディフェクト補償パルス生成回路１８にて生成されたラージ・ディフェクト補償パルスを対象に１ＲＵＢパルスをリセット信号として積分を行う１ＲＵＢ積分回路１９と、１ＲＵＢ積分値からＥＤＣエラー検出レベルを基準としてＥＤＣ（エラー検出コード）エラーの有無を判定するＥＤＣエラー判定回路２０を有している。

次に、このエラー推定回路１０の動作を説明する。

図３は、エラー推定回路１０における各部の出力波形を示す図である。

図３（Ａ）は光ディスク１０２への記録時にＰＤアンプ１１にて再生されるＲＦ信号である。図中、斜線部分が高周波である。この再生ＲＦ信号のブラックベルト（ボトムよりマイナス側に落ち込んだ信号）やホワイトスポット（ピークよりプラス側に突き出た信号）ではＲＦ信号は殆ど再生されない。これらブラックベルトやホワイトスポットなど、周波数の比較的低い大きなディフェクト（ラージ・ディフェクト）はもちろん、指紋、汚れ、傷などの周波数範囲の広い小さなディフェクト（スモール・ディフェクト）でも、ゼロクロス点が大きくずれ、再生時にエラーとなる可能性がある。

ＡＧＣ回路１２およびシフト回路１３では、後段のＬＰアンプ１４などのレンジや全波整流の制約から、再生ＲＦ信号のＤＣの平均値が０Ｖｄｃ、反射率０％が１．０Ｖｄｃになるように再生ＲＦ信号のレベルの正規化を行う。

次に、ＬＰアンプ１４での帯域制限により、記録データのスペクトラムを減衰させる。たとえばＴ＝３３ＭＨｚのシステムで５０ｋＨｚ程度に減衰させる。これにより、図３（Ｂ）に示すようなディフェクト波形が得られる。続いて、全波整流回路１５での全波整流により、プラスとマイナスのディフェクトを同一象限にした後、後段のクリップのためにＤＣを最適なレベルにシフトすることで、図３（Ｃ）に示すような全波整流出力波形が得られる。

次に、光ディスクの回転周期における反射率変動を抑制するために、ＥＱ１６にて全波整流回路１５の出力の低周波成分が抑制される。この周波数特性はＡＧＣ回路１２のループに加味してもよいが、信号の検波を考えるとＥＱ１６の位置で行うことが望ましい。図４はＡＧＣ回路１２の周波数特性の例を示している。ここで、３ｄＢ帯域は２５ｋＨｚとなっている。言い換えれば、５０ｋＨｚ以上では応答しないが、２ｋＨｚでは２０ｄＢのゲインがある。

次に、クリップ回路１７にて、ノイズや極小のディフェクトの切り捨てを行うとともに、ラージ・ディフェクトのレベルの最大絶対値を制限して、ラージ・ディフェクトをスモール・ディフェクトと同等化する。

ノイズや極小のディフェクトの切り捨てを行うのは、全波整流によって極小のディフェクトやノイズが同一象限になることで積分値が不当に増え続けることを防止するためのものである。図５はクリップ回路１７がない場合（ａ）とある場合（ｂ）の積分結果の例である。このようにクリップ回路１７がないと、エラーとならない大部分のノイズ部分も積分されてしまい、ＤＣが大きくなる。図６はディフェクト部を拡大したもので、クリップ回路１７が無い場合には常にＤＣ成分が存在するが、クリップ回路１７によるノイズの切り捨てによりＤＣ成分が減衰されたことが分かる。また、全波整流後のラージ・ディフェクトをそのまま積分すると、積分値が急増し、実際のデータエラー数に対して積分値が過大となってしまう。このため、ラージ・ディフェクトの波形部分のレベルの最大絶対値をクリップレベルでクリップして、スモール・ディフェクトと同等に積分が行われるように正規化を行うこととしている。これにより図３（Ｄ）に示すようなディフェクト正規化信号が得られ、１ＲＵＢ積分器１９に入力される。

また、全波整流回路１５の出力はディフェクト補償パルス生成回路１８に入力される。ディフェクト補償パルス生成回路１８では、全波整流回路１５の出力からレベルの絶対値が特定のディフォルト基準値を所定時間以上連続して超える波形部をラージ・ディフェクトとして検出し、そのラージ・ディフェクトのディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルス（図３（Ｅ））を生成し、１ＲＵＢ積分器１９に入力する。

図７（Ａ）はラージ・ディフェクトを含む再生ＲＦ信号、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の再生ＲＦ信号に対して得られるラージ・ディフェクトの検出信号、同図（Ｃ）はラージ・ディフェクト補償パルス、同図（Ｄ）は推定データエラーの各々の区間を示している。このようにラージ・ディフェクトではＲＦ信号が欠落するので、ディフェクト検出用の基準値との比較によりラージ・ディフェクトの区間を検出することができる。ラージ・ディフェクトの検出信号は再生レベルに対応しているので、推定データエラーの期間とは必ずしも一致しない。その原因は、データを復号するにはＲＦ信号に同期したクロックをＰＬＬで生成する必要があるものの、ディフェクトがあるとＰＬＬが乱れ、ロックインまでに時間がかかるからである。そこで、ディフェクト補償パルス生成回路１８で、ディフェクト補償パルスを生成してｔ２（たとえば５μｓ）のディフェクト時間を補償加算する。ただし、この補償加算時間ｔ２は５μｓに限るものでなく、装置の実力に応じた時間が選定される。また、補償加算時間ｔ２は、データエラーの発生に対するディフェクト検出の遅れ分を加味して選定される。このラージ・ディフェクト補償パルスの生成は、ＰＬＬのホールドタイムからｔ１（たとえば２０μｓ）以上の時間長のディフェクトに対して行われることで、ラージ・ディフェクトのみを対象に行われる。

次に、１ＲＵＢ積分回路１９において、ディフェクト正規化信号とラージ・ディフェクト補償パルスを対象に、図１に示したシステムコントローラ１０７から与えられるＲＵＢパルス（図３（Ｇ））をリセット信号として積分を行い、図３（Ｆ）に示すような１ＲＵＢ積分値を得る。図３（Ｈ）は１ＲＵＢ積分の結果を時間軸を拡大して示したものである。

ブルーレイでは、およそデータ欠如１０μｓ＝１００ＬＤＣ（ＬｏｎｇＤｉｓｔａｎｃｅＣｏｄｅ）エラーであるので、判定点を３０００ＬＤＣエラーとすれば、３００μｓのディフェクト積分値をＥＤＣエラーの推定のための判定基準とすればよい。ＬＤＣは、ブルーレイディスクで採用されている誤り訂正の方式であり、リードソロモン符号のパリティを長くして訂正能力を向上させたものである。小さな数多いディフェクトについては、エラーは不明なので、ＬＤＣエラーを参考にカットアンドトライで決定するしかないが、図５に示したように、積分結果はエラーとある程度相関があるので、大きなディフェクトについては検出可能である。ＥＤＣエラーの発生は冗長度から約５％としたが、ディフェクトの発生場所、発生頻度、集中度、大きさ等でその値は変化する。したがって、検出時間は５％より小さくなってしまうので機器に応じた設定が必要となる。

続いて、ＥＤＣエラー推定回路２０にて、１ＲＵＢ積分値から特定のエラー検出レベルを基準に、１ＲＵＢのデータが破綻しているかどうかの推定が行われ、図３（Ｉ）示すようなエラー推定結果が得られる。このエラー推定結果はシステムコントローラ１０７に与えられる。システムコントローラ１０７は、エラー有りの推定結果を受けると、たとえば、対応するＲＵＢがディスクのディフェクトにより記録不能なＲＵＢであるとして、代替ＲＵＢへのデータの書き直しを行うように制御を行う。

図８の（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ラージ・ディフェクト（２個）、スクラッチ傷、無ディフェクト部分の処理波形を示しており、それぞれ上から１ＲＵＢ積分出力、再生ＲＦ波形、ＬＰアンプ１４の出力波形、クリップ回路１７の出力波形、１ＲＵＢパルスである。

図９は上記のエラー推定回路１０の実現回路の例である。ただし、ディフェクト補償パルス生成回路１８は省いてある。

以上説明した本実施形態の光ディスク装置によれば、指紋、汚れ、傷などの周波数範囲の広い小さなディフェクトを含むディフェクト全般を検出して、ブロック単位のデータ破綻を精度良く推定することができる。

以上の処理は、ＬＰアンプ１４による記録データ減衰後の信号をディジタル化して行うことも可能である。また、ディフェクト推定精度は若干低下するが、ディフェクト補償パルス生成回路１８は省略しても、実用上問題ない程度の推定精度を得ることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。図１におけるエラー推定回路の構成を示す図である。図２のエラー推定回路における各部の出力波形を示す図である。図２のエラー推定回路におけるＡＧＣの周波数特性の例を示す図である。図２のエラー推定回路におけるクリップ回路の作用を示す図である。図５におけるディフェクト部の拡大図である。再生ＲＦ信号、ラージ・ディフェクトの検出信号、ラージ・ディフェクト補償パルスおよび推定データエラーの時間の関係を示す図である。ラージ・ディフェクト（２個）、スクラッチ傷、無ディフェクト部分の処理波形を示す図である。エラー推定回路１０の実現回路の例を示す図である。

符号の説明

１０エラー推定回路
１１ＰＤアンプ
１２ＡＧＣ回路
１３シフト回路
１４ＬＰアンプ
１５全波整流回路
１６ＥＱ
１７クリップ回路
１８ディフェクト補償パルス生成回路
１９１ＲＵＢ積分回路
２０ＥＤＣエラー推定回路

Claims

光ディスクへの記録時にＲＦ信号を再生するＲＦ信号再生手段と、
前記再生されたＲＦ信号のレベルをその平均がほぼ０Ｖとなるように正規化するレベル正規化手段と、
前記再生されたＲＦ信号から記録データの周波数成分を除去するフィルタ手段と、
前記レベル正規化手段により正規化され、かつ前記フィルタ手段を通過した信号を全波整流する全波整流手段と、
前記全波整流された信号からノイズ成分を切り捨てるとともにレベルの最大絶対値を制限するクリップ手段と、
少なくとも前記クリップ手段の出力を所定のデータブロック毎に積分する積分手段と、
前記積分結果に基づいて前記データブロック毎のエラーを推定するエラー推定手段と
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
前記全波整流された信号から、レベルの絶対値が特定の基準値を所定時間以上連続して超える波形部を検出して、ディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成するディフェクト補償パルス生成手段をさらに具備し、
前記積分手段は、前記クリップ手段の出力とともに前記ディフェクト補償パルスを対象に積分を行うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
前記データブロックは、ＲＵＢ（ＲｅｃｏｒｄｉｎｇＵｎｉｔＢｌｏｃｋ）であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
光ディスクへの記録時に再生されたＲＦ信号のレベルをその平均がほぼ０Ｖとなるように正規化するステップと、
前記再生されたＲＦ信号から記録データの周波数成分をフィルタ手段により除去するステップと、
前記正規化が行われ、かつ前記フィルタ手段を通過した信号を全波整流するステップと、
クリップ手段にて、前記全波整流された信号からノイズ成分を切り捨てるとともにレベルの最大絶対値を制限するステップと、
少なくとも前記クリップされた出力を所定のデータブロック毎に積分するステップと、
前記積分結果に基づいて前記データブロック毎のエラーを推定するステップと
を具備することを特徴とする光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法。
前記全波整流された信号から、レベルの絶対値が特定の基準値を所定時間以上連続して超える波形部を検出して、ディフェクト時間を補償加算するためのディフェクト補償パルスを生成するステップをさらに具備し、
前記積分するステップは、前記クリップされた出力とともに前記ディフェクト補償パルスを対象に積分を行うことを特徴とする請求項４記載の光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法。
前記データブロックは、ＲＵＢ（ＲｅｃｏｒｄｉｎｇＵｎｉｔＢｌｏｃｋ）であることを特徴とする請求項４記載の光ディスク装置のディスク欠陥によるエラー推定方法。