JP2007066492A - Optical information reproducing apparatus and method, and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスク状記録媒体に光スポットを照明して、ディスク状記録媒体に記録された情報を再生する光情報再生装置及び方法、並びに光ピックアップ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical information reproducing apparatus and method for reproducing information recorded on a disk-shaped recording medium by illuminating a light spot on the disk-shaped recording medium, and an optical pickup apparatus.
従来の光ディスク記録再生装置は、対物レンズによって集光された単一のスポットによって、光ディスク上に予め形成された情報トラックを照明し、信号記録、及び信号再生を行う。通常、情報トラックは光ディスクの最内周部から外周に向かって、或いは最外周部から内周に向かってらせん状に形成されているため、光ディスク記録再生装置がトラックへの追従制御を施すことにより、信号を逐次的に書き込み、或いは読み出すこととなる。 A conventional optical disc recording / reproducing apparatus performs signal recording and signal reproduction by illuminating an information track formed in advance on an optical disc with a single spot focused by an objective lens. Normally, the information track is formed in a spiral shape from the innermost periphery to the outer periphery or from the outermost periphery to the inner periphery, so that the optical disk recording / reproducing apparatus performs tracking control on the track. The signals are sequentially written or read.
光ディスクの読み取り、及び書き込みの情報転送レートを向上する公知の方法として、ディスクの回転速度を高めることがある。一方、ポリカーボネート材料を用いた光ディスク基板は、安全性の観点から凡そ10000rpmが回転数の上限と考えられており、基準転送レート(標準速度)と比較したディスク最外周での転送速度は、CD(Compact Disc)では50倍速程度、DVD(Digital Versatile Disc)では16倍速程度、BD(Blu-ray Disc)では12倍速程度が実現可能な上限となる。また、同一の回転数における情報転送レートはビット密度(線記録密度)に応じて高くなり、例えば、25GB(Giga Byte)の容量を有するBDを10000rpmの回転数により記録・再生した場合、ディスク外周部において約430Mbpsの転送レートが実現することができる。 As a known method for improving the information transfer rate of reading and writing of an optical disc, there is a method of increasing the rotational speed of the disc. On the other hand, an optical disk substrate using a polycarbonate material is considered to have an upper limit of rotation speed of about 10,000 rpm from the viewpoint of safety, and the transfer speed at the outermost circumference of the disk compared with the reference transfer rate (standard speed) is CD ( The upper limit is about 50 × speed for Compact Disc, about 16 × speed for DVD (Digital Versatile Disc), and about 12 × speed for BD (Blu-ray Disc). In addition, the information transfer rate at the same rotational speed increases in accordance with the bit density (linear recording density). For example, when a BD having a capacity of 25 GB (Giga Byte) is recorded / reproduced at a rotational speed of 10,000 rpm, A transfer rate of about 430 Mbps can be realized in the unit.
しかしながら、光ディスクの高回転化は、焦点制御やトラック制御の広帯域化を必要とし、さらにBDにおいては、光源の短波長化や対物レンズの高開口数化によってもたらされた記録密度の向上に伴って、一層の高精度制御が要求されることとなる。また、ディスク最内周においては実現可能な転送レートが低くなり、BDの場合、その値は180Mbps程度に制限されてしまう。 However, higher rotation of the optical disc requires wider bandwidth for focus control and track control, and in BD, along with the improvement in recording density brought about by shorter wavelength of light source and higher numerical aperture of objective lens. Therefore, higher precision control is required. Further, the transfer rate that can be realized becomes lower in the innermost circumference of the disk, and in the case of BD, the value is limited to about 180 Mbps.
光ディスク再生装置の情報転送レートを向上する手法として、ディスク回転速度を高める上記手法の他、複数のビームを同時に照射することで、複数トラックの情報を並列に読み取る手法が提案されている。 As a technique for improving the information transfer rate of the optical disk reproducing apparatus, a technique for reading information on a plurality of tracks in parallel by simultaneously irradiating a plurality of beams has been proposed in addition to the above technique for increasing the disk rotation speed.
例えば、特許第2667998号公報(以下、特許文献1という。)には、複数のスポットを光ディスク媒体上に照射する方法として、マルチビーム半導体レーザを光源として用いた光ディスク装置が報告されている。また、特表2002−504734(以下、特許文献2という。)には、単一の半導体レーザを光源とし、回折素子を組み合わせることで複数の回折次数より生じるそれぞれのビームを集光して、光ディスク媒体上に複数の照明スポットを形成する手法が提案されている。 For example, Japanese Patent No. 2667998 (hereinafter referred to as Patent Document 1) reports an optical disc apparatus using a multi-beam semiconductor laser as a light source as a method of irradiating a plurality of spots onto an optical disc medium. In Japanese Translation of PCT International Publication No. 2002-504734 (hereinafter referred to as Patent Document 2), a single semiconductor laser is used as a light source, and by combining diffraction elements, beams generated from a plurality of diffraction orders are condensed, and an optical disk is collected. A method for forming a plurality of illumination spots on a medium has been proposed.
また、例えば、特開平04−123331号公報(以下、特許文献3という。)には、単一の集光スポットを用いて複数の情報トラックを同時に読み取る手法として、半導体レーザとシリンドリカルレンズを組み合わせることで線状ビームを形成して信号読み出しを行う手法が記載されている。また、特開平08−249720号公報(以下、特許文献4という。)には、広範囲照明光源としてLED(Light Emitting Diode)を用いた手法が提案されている。 Further, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 04-123331 (hereinafter referred to as Patent Document 3), a semiconductor laser and a cylindrical lens are combined as a method of simultaneously reading a plurality of information tracks using a single focused spot. Describes a method of reading a signal by forming a linear beam. Japanese Patent Laid-Open No. 08-249720 (hereinafter referred to as Patent Document 4) proposes a method using an LED (Light Emitting Diode) as a wide range illumination light source.
また、特開平02−183430号公報(以下、特許文献5)においては、凹型のシリンドリカルレンズと凸型のシリンドリカルレンズを組み合わせ、両者の位置関係を変化させることで長円形のビーム形状を得る手法が提案されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-183430 (hereinafter referred to as Patent Document 5) discloses a method of obtaining an oval beam shape by combining a concave cylindrical lens and a convex cylindrical lens and changing the positional relationship between the two. Proposed.
上記特許文献1及び上記特許文献2に記載された複数の集光スポットを形成する手法は、単一信号層のみを有するCDにおいては有効な手法と考えられるものの、2つ以上の信号層が存在することを前提としたDVDやBDにおいては、複数の照明光が他の信号層で反射することによって生じる不要な反射光(層間迷光)の影響を受けるため、サーボ誤差信号や再生信号の劣化が懸念される。とりわけ、BDに関しては、8層化までの拡張性が期待されており、多数の信号層における反射光が複雑に干渉して甚大な影響を与えかねない。
Although the method of forming a plurality of focused spots described in
また、上記特許文献3及び上記特許文献4に記載されたいずれの手法も信号読み取り時の高転送レート化を図ったものであるが、信号記録との両立を実現するものとなっていない。
In addition, any of the methods described in
また、上記特許文献5には、具体的な信号処理方法やサーボ誤差信号の検出方法が記載されていないため、上記特許文献5の技術では、情報トラックの追従に伴い対物レンズを移動することができず、複数の情報トラックから同時に信号を読み取ることが困難である。 Further, since the above-mentioned Patent Document 5 does not describe a specific signal processing method or servo error signal detection method, the technique of Patent Document 5 may move the objective lens as the information track follows. It is impossible to read signals from a plurality of information tracks at the same time.
本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたものであり、情報の高転送レートを実現することができる光情報再生装置及び方法、並びに光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide an optical information reproducing apparatus and method, and an optical pickup apparatus that can realize a high information transfer rate.
上述した課題を解決するために、本発明に係る光情報再生装置は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、上記レーザ光源の出力光を、1の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と、上記光検出手段により受光した反射光に基づいて誤差信号及び/又は再生信号を生成する信号生成手段とを備えることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an optical information reproducing apparatus according to the present invention irradiates one information track with a laser light source for irradiating an information track of an optical information recording medium and output light of the laser light source. A focused spot shape control means for switching to a substantially circular focused spot or a substantially linear focused spot that irradiates a plurality of information tracks, and the irradiation output of the laser light source is controlled according to the shape of the focused spot. An output control means and a light detection means having a light receiving region divided in a direction corresponding to the substantially linear light collecting spot, and receiving reflected light corresponding to the shape of the light collecting spot from the optical information recording medium And signal generation means for generating an error signal and / or a reproduction signal based on the reflected light received by the light detection means.
また、本発明に係る光情報再生方法は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源の出力光を、1の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御工程と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御工程と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域により、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出工程と、上記光検出工程により受光した反射光に基づいて誤差信号及び/又は再生信号を生成する信号生成工程とを有することを特徴としている。 Also, the optical information reproducing method according to the present invention provides the output light of the laser light source for irradiating the information track of the optical information recording medium as the substantially circular condensing spot or the plurality of information tracks for irradiating one information track. A converging spot shape control step for switching to a substantially linear condensing spot for irradiating light, an output control step for controlling the irradiation output of the laser light source in accordance with the shape of the condensing spot, and the substantially linear condensing point Based on the light detection step of receiving reflected light according to the shape of the focused spot from the optical information recording medium by the light receiving region divided in the direction corresponding to the spot, and the reflected light received by the light detection step And a signal generation step of generating an error signal and / or a reproduction signal.
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、上記レーザ光源の出力光を、1の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段とを備えることを特徴としている。 An optical pickup device according to the present invention includes a laser light source for irradiating an information track of an optical information recording medium, and a substantially circular condensing spot for irradiating one information track with the output light of the laser light source. Condensed spot shape control means for switching to a substantially linear focused spot that irradiates a plurality of information tracks, output control means for controlling the irradiation output of the laser light source in accordance with the shape of the focused spot, and the approximate line And a light detection unit that has a light receiving region divided in a direction corresponding to the light-condensing spot and receives reflected light corresponding to the shape of the light-converging spot from the optical information recording medium. .
本発明は、再生時に複数の情報トラックを同時に読み取ることができるため、例えば3トラックを並列再生した場合、ディスク最外周部において最大で1Gbpsを超える高転送レートを実現することができる。また、集光スポットの形状を切り替える際、光情報記録媒体上への照射出力を制御することで、S/Nの低下を防ぐことができる。また、光情報記録媒体の回転速度を低く保つことができるため、消費電力を低減することができる。また、多層の光情報記録媒体において複数の集光スポットを同時に照射した場合に懸念される層間干渉起因の信号劣化を回避することができる。 Since the present invention can simultaneously read a plurality of information tracks during reproduction, for example, when three tracks are reproduced in parallel, a high transfer rate exceeding 1 Gbps at the maximum can be realized at the outermost periphery of the disk. Further, when switching the shape of the focused spot, the S / N can be prevented from decreasing by controlling the irradiation output onto the optical information recording medium. Further, since the rotation speed of the optical information recording medium can be kept low, the power consumption can be reduced. Further, it is possible to avoid signal degradation due to interlayer interference, which is a concern when a plurality of focused spots are simultaneously irradiated in a multilayer optical information recording medium.
以下、本発明の具体的な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。図1は、本発明を適用した光学系の一例を示す図である。なお、本例では、情報を記録再生する光ディスク11としてBD(Blu-ray Disc)を用いて説明するが、これに限られるものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical system to which the present invention is applied. In this example, a BD (Blu-ray Disc) is used as the optical disc 11 for recording and reproducing information. However, the present invention is not limited to this.
光学系には、半導体レーザ12と、コリメータレンズ13と、開口制限を与える光学素子14と、1/2波長板15と、偏光ビームスプリッタ16と、集光レンズ17と、発光出力検出用受光素子18と、球面収差を補正する補正素子19と、1/4波長板20と、対物レンズ21とが備えられている。
The optical system includes a
また、この光学系には、1/2波長板22と、偏光ビームスプリッタ23と、集光レンズ24と、マルチレンズ25と、サーボ誤差信号検出用受光素子26と、集光レンズ27と、受光素子28とが備えられている。
The optical system also includes a half-wave plate 22, a polarizing
この光学系において、光学素子14には、液晶材料を封入した開口制限素子を適用することが好ましい。例えば、図2に示すように、駆動電圧に応じて開口制限の動作・非動作を切り替えることにより、光ディスク11を照明する集光スポットの大きさを制御する。この光学素子14は、図2(A)に示す電極141から142に対して一様な電圧を印加することにより、図2(B)に示す遮光領域143が形成され、情報トラックを横断する方向に対して、開口制限を与える。
In this optical system, it is preferable to apply an aperture limiting element enclosing a liquid crystal material to the
対物レンズ21の開口数をNA、波長をλとすると、光ディスク上の集光スポットの直径dは、(1)式により求めることができる。
When the numerical aperture of the
したがって、例えば、λ=405nmの光を出射する半導体レーザ12と、NA=0.85の対物レンズ21が用いられた場合、スポットの直径は0.48μmとなる。ここで、開口制限素子によって情報トラックを横断する方向に1/5の開口制限を加えると、(1)式におけるNAの値は等価的に1/5に減少し、スポットサイズは同方向に約5倍の長さ(約2.4μm)を有する線状照明となる。BDにおいては、情報トラック間隔が0.32μmと規定されているため、この線状照明によって、複数の情報トラックを同時に照明することができる。
Therefore, for example, when the
また、補正素子19には、例えば、M. Iwasaki, M. Ogasawara, and S. Ohtaki, “A New Liquid Crystal Panel for Spherical Aberration Compensation,” Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting, Santa Fe, pp. 103〜105(2001)に記載されているように、液晶位相板を用いることができる。この液晶位相板は、図3に示すように直径が異なる同心円状の電極(a)、(b)、(c)を有し、BDのカバー層(光透過保護膜層)の厚さの違いによって発生する球面収差の補正量とほぼ等価な波面を各電極への印加電圧に応じて発生することができる。なお、上述した液晶位相板に限らず、エキスパンダーレンズやコリメータ移動によって球面収差の補正を行うようにしてもよい。
The
光源である青紫色の半導体レーザ12の出射光は、コリメータレンズ13によって平行光となった後、1次元方向に開口制限を与える光学素子14及び1/2波長板15を通過し、偏光ビームスプリッタ16に導かれる。
The light emitted from the blue-
光学素子14を通過した光の一部は、偏光ビームスプリッタ16によって反射された後、集光レンズ17により発光出力検出用受光素子18へと導かれる。この発光出力検出用受光素子18への入射光量は1/2波長板15を回転することにより調整される。そして、半導体レーザ12からの出力は、この発光出力検出用受光素子18への入射光量に基づいて後述する自動発光出力値制御(APC)回路によって制御される。
A part of the light that has passed through the
一方、偏光ビームスプリッタ16を透過した光は、補正素子19により球面収差が補正される。さらに、1/4波長板20により半導体レーザ12の直線偏光を円偏光に変更し、対物レンズ21を介して光ディスク11上の情報トラックを照明する。
On the other hand, the spherical aberration of the light transmitted through the
光ディスク11からの反射光は、ビームスプリッタ16で反射された後、検出光路へと導かれる。この検出光路は、1/2波長板22を介した偏光ビームスプリッタ23により2つの光路に分割される。一方の光路は集光レンズ24、マルチレンズ25を経由してサーボ誤差信号検出用受光素子26へ導き、他方の光路は集光レンズ27を経由して受光素子28へ導く。
The reflected light from the optical disk 11 is reflected by the
次に、サーボ誤差信号検出用受光素子26や受光素子28にて受光した信号の処理について説明する。なお、これらの処理は、後述する信号処理回路により行われる。また、ここでは、焦点誤差信号(FES)を求めるのに非点収差法を用いることとし、トラック誤差信号(TES)を求めるのにプッシュプル法(PP)や位相差法(DPD)を用いることとして説明する。
Next, processing of signals received by the servo error signal detecting light receiving
サーボ誤差信号検出用受光素子26は、例えば、図4に示すように、8分割された受光領域A〜Hを有する受光素子で構成されている。この受光素子で入射された光は、各受光領域A〜Hで光電変換され信号A〜Hとなる。この受光素子で受光するスポットは、合焦時に円形a、それ以外では楕円形bの強度分布を示すため、各受光領域A〜Hの合焦時の演算結果はゼロレベルとなる。このように、サーボ誤差信号検出用受光素子26は、いわゆる、S字誤差信号を出力する。
For example, as shown in FIG. 4, the servo error signal detecting light receiving
略円形状の焦光スポットの場合、信号処理回路は、サーボ誤差信号検出用受光素子26により(2)式により焦点誤差信号(FES)を得ることができる。なお、括弧内のcは集光スポットが略円形であることを表している。
In the case of a substantially circular focal spot, the signal processing circuit can obtain a focus error signal (FES) by the servo error signal detection
また、トラック誤差信号(TES)を求める場合、記録型ディスクの場合にはプッシュプル法(PP)が用いられ、また、予め情報ピット列が形成された再生専用光ディスク(ROM)の場合には、主として位相差法(DPD)が用いられ、それぞれ以下のように算出される。なお、(3)式においてkは係数を、(4)式においてφは信号位相の演算子を表している。 Further, when the track error signal (TES) is obtained, the push-pull method (PP) is used in the case of a recordable disc, and in the case of a read-only optical disc (ROM) in which an information pit row is formed in advance, The phase difference method (DPD) is mainly used and is calculated as follows. In equation (3), k represents a coefficient, and in equation (4), φ represents a signal phase operator.
また、受光素子28は、例えば、図5に示すように28分割の受光領域I〜T、U1〜U8、V1〜V8で構成され、受光することにより各受光領域から信号I〜T、U1〜U8、V1〜V8を出力する。この受光素子は、例えば信号トラックBを略円形の集光スポットaが照射している場合、その反射光を受光領域I〜Tで受光するように構成されており、再生信号(RF)は(5)式のようにIからTまでの出力信号を加算することにより得られる。
In addition, the
なお、再生信号(RF)は、図4に示す8分割の受光素子を用いた場合、(6)式より得ることができる。 Note that the reproduction signal (RF) can be obtained from the equation (6) when the eight-divided light receiving element shown in FIG. 4 is used.
続いて、光学素子14を動作させ、略線状の集光スポットが光ディスク上に照射される場合について説明する。図6は、3つの情報トラックを同時に照明した場合のスポット形状と、それに対応する多分割検出素子との関係を示している。この受光素子は、図5で説明した受光素子と同様な構成である。
Next, a case where the
光学素子14によって横長の略線状の集光スポットbとなり、3つの信号トラックA〜Cを照明した場合、焦点誤差信号(FES)は、サーボ誤差信号検出光路で受光された信号に基づいて、(7)式より得ることができる。なお、括弧内のlは集光スポットが略線状であることを表している。
When the
この(7)式によって得られる非点収差方式の焦点誤差信号(FES1)は、光学素子14の動作で加わる非点収差によって若干のオフセットを伴った信号となる。信号再生時にはこのオフセット量を補正して焦点制御を施すことで、正確な焦点制御が可能となる。
The astigmatism focus error signal (FES1) obtained by the equation (7) is a signal with a slight offset due to astigmatism applied by the operation of the
また、プッシュプル法により、図4に示す8分割の受光素子を用いてトラック誤差信号(TES)を求める場合は、(8)式により求めることができる。なお、(8)式においてlは係数を表している。 Further, when the track error signal (TES) is obtained by the push-pull method using the eight-divided light receiving element shown in FIG. 4, it can be obtained by the equation (8). In the equation (8), l represents a coefficient.
また、図6に示す28分割の受光素子を用いた場合は、(9)式により求めることができる。なお、(9)式においてmは係数を表している。 Further, when the 28-divided light receiving element shown in FIG. 6 is used, it can be obtained by the equation (9). In equation (9), m represents a coefficient.
また、誤差信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。なお、(9’)式においてnは係数を表している。 Alternatively, the error signal detection range may be changed and calculated by the following equation. In the equation (9 '), n represents a coefficient.
また、位相差法によりトラック誤差信号(TES)を求める場合、図4又は図6に示す受光素子を用いて次式により求めることができる。 When the track error signal (TES) is obtained by the phase difference method, it can be obtained by the following equation using the light receiving element shown in FIG. 4 or FIG.
また、再生信号は、照明されたA,B,Cの3つの情報トラックから、以下の演算により出力される。 The reproduction signal is output from the illuminated three information tracks A, B, and C by the following calculation.
また、再生信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。 In addition, the reproduction signal detection range may be changed and calculated by the following equation.
このように複数の情報トラックを同時に読み取る場合、再生信号を逐次的に復調するためのデータ列の並び替えが必要である。この場合、特開平06−89440号公報や特表2002−525770号公報等に記載されているように、読み出した信号を一時的にバッファーメモリ等に蓄積した後にデータ列の並び替えを行うことで、容易に複数の情報トラックの再生を行うことができる。 Thus, when reading a plurality of information tracks at the same time, it is necessary to rearrange the data string for sequentially demodulating the reproduction signal. In this case, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-89440 and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2002-525770, the read-out signal is temporarily stored in a buffer memory or the like, and then the data string is rearranged. A plurality of information tracks can be easily reproduced.
次に、光学素子14への電圧印加を停止して略円形の集光スポットを形成し、若しくは全ての電極に対して同一振幅の駆動電圧を印加して略円形の集光スポットを形成し、光ディスク11に信号を記録する場合、又は集光スポットを略線状に広げて複数の情報トラックを照明する場合における半導体レーザ12の出力制御について説明する。
Next, the voltage application to the
図7は、半導体レーザ12の出力値制御を行う出力制御回路のブロック図である。この出力制御回路は、変調信号を解析するマーク&スペース長判定部31と、RAM32と、半導体レーザ12の照射出力を制御する半導体レーザ駆動部33と各種信号が入力される入力端子301〜306を備えている。
FIG. 7 is a block diagram of an output control circuit that controls the output value of the
マーク&スペース長判定部31は、入力端子301から入力された変調信号の長さを入力端子302から入力されたチャンネルクロック同期で検出し、検出結果をRAM(Random Access Memory)32に出力する。チャンネルクロックと共に与えられる変調信号は、BDでは17PP変調方式で符号化されたNRZI(Non Return-to-Zero Inverse)信号として供給され、マーク部では、その長さに相当する時間分だけHighとなり、スペース部では、その長さに相当する時間分だけLowとなる。
The mark & space
RAM32には、記録マーク長と直前のスペース長、及び直後のスペース長に応じた記録パルス生成タイミングが予め格納されている。これにより、任意の組み合わせに応じてパルスを生成し、半導体レーザ12の出力を制御することが可能となる。また、記録パルス生成タイミングは、光ディスク11内の所定位置に予め格納されている媒体情報を読み込むことにより更新される。
The
RAM32からの出力は、例えばピークレベル(Pw)、バイアスレベル(Pb)、冷却レベル(Pc)の3出力値であり、これに相当する3つの駆動信号は半導体レーザ駆動部33に供給される。
The output from the
半導体レーザ駆動部33は、高速スイッチング回路33aと、駆動電流生成回路33bと、APC回路33cとから構成され、上記3つの駆動信号に応じて、記録パルスの照射パワーを任意に制御する。これにより、記録時には高出力のレーザ光を光ディスク11にパルス状に照射することができる。
The semiconductor
信号再生時は開口制限型の光学素子14に対して駆動電圧を印加することにより、所望の照射ビーム幅の集光スポットが形成される。APC回路部33cは、入力端子306を介して得られる発光値モニター用の発光出力検出用素子18からの信号に基づいて、光ディスク11上の照射パワーを任意の値にし、半導体レーザ12の照射出力を制御する。
At the time of signal reproduction, a condensing spot having a desired irradiation beam width is formed by applying a driving voltage to the aperture-limiting
ビーム幅を広げた場合には個々の情報トラックを照明する光強度が低下し、読み取り信号のS/Nを低下させる恐れが生じるため、複数の情報トラックから同時に信号を読み出す際には、単一照射面積あたりの盤面再生パワーがほぼ等しくなるように制御する。具体的には入力端子303〜305から入力される、記録、再生、OFFといったモード信号(Mode 0〜Mode 2)や、読み取り時における集光スポットの形状に応じて切り替えることにより、それぞれの場合において最適な発光値を出力する。
When the beam width is widened, the intensity of light that illuminates each information track decreases, which may reduce the S / N of the read signal. Therefore, when reading signals simultaneously from multiple information tracks, Control is performed so that the reproduction power on the board per irradiation area is substantially equal. Specifically, in each case, switching is performed according to the mode signal (
このように本発明は、集光スポットの形状を変化させることにより、信号再生時の転送レートを飛躍的に高めることができる。例えば、光ディスク11の基板材料として用いられているポリカーボネート材料の場合、安全性の観点から10000rpm程度がディスク回転数の上限と考えられており、単一の集光スポットによる信号再生では、BD装置でも平均で300Mbps程度の信号転送レートしか実現できないが、本発明によれば、再生時に複数の情報トラックを同時に読み取ることができるため、例えば3トラックを並列再生した場合、ディスク最外周部においては最大で1Gbpsを超える転送レートを実現することができる。 As described above, the present invention can dramatically increase the transfer rate during signal reproduction by changing the shape of the focused spot. For example, in the case of a polycarbonate material used as a substrate material for the optical disk 11, about 10,000 rpm is considered as the upper limit of the disk rotation speed from the viewpoint of safety. Although only a signal transfer rate of about 300 Mbps can be realized on average, according to the present invention, since a plurality of information tracks can be read simultaneously during reproduction, for example, when three tracks are reproduced in parallel, the maximum is at the outermost periphery of the disc. A transfer rate exceeding 1 Gbps can be realized.
また、本発明は、単一の半導体レーザ12を光源として用い、開口制限型の光学素子を搭載することで、単一の情報トラックを記録再生するための略円形の集光スポットと、複数の情報トラックを同時に照明する略線状の集光スポットとを任意に切り替えることができるため、同一の転送レートを実現する場合、光ディスク11の回転速度を低く保つことができ、例えば再生用途を主とするモバイル機器の消費電力を低減することができる。
Further, the present invention uses a
また、多層の光ディスク11に複数の集光スポットを同時に照射した場合に懸念される層間干渉起因の信号劣化を回避し、多層の光ディスク11の再生転送レートを効果的に高めることができる。 Further, it is possible to avoid signal degradation caused by interlayer interference, which is a concern when a plurality of focused spots are simultaneously irradiated onto the multilayer optical disk 11, and to effectively increase the reproduction transfer rate of the multilayer optical disk 11.
また、集光スポットの形状を切り替えた際、光ディスク上の単位面積あたりの照射出力がほぼ同一となるように半導体レーザの発光出力値を制御することで、複数トラックを同時に照明して信号を読み取る場合でも、S/Nの低下を防ぎ、良好な信号再生を行うことができる。 In addition, when the shape of the focused spot is switched, the light emission output value of the semiconductor laser is controlled so that the irradiation output per unit area on the optical disk is substantially the same, thereby illuminating multiple tracks simultaneously and reading the signal. Even in this case, it is possible to prevent the signal-to-noise ratio from decreasing and to perform good signal reproduction.
なお、本実施の形態では、開口制限型の光学素子14を用いたが、1次元方向の集光特性を有する液晶素子を用いることができる。この液晶素子は、例えば図8に示すような直線状の電極パターン(a)、(b)、(c)、(d)を有し、各電極間には、高抵抗特性及び光透過性を有するITO(Indium Tin Oxide)膜が配されている。電極に対して駆動電圧を印加しない場合、又は全ての電極に対して同一の駆動電圧を与えた場合、この液晶素子は入射平行光をそのまま出力する。一方、各電極に対して適切な異なる電圧振幅を与えると、出射波面には印加電圧に応じた位相分布を生じ、一方向(本例においては水平方向)に緩やかな収束光、又は発散光を出力する。
In the present embodiment, the aperture-limiting
このような液晶素子を用いた場合、特開平04−123331号公報に記載された、略長円形状のスポットサイズより焦点誤差信号(FES)を求める手法を適用することができる。なお、式(15)、(15’)において、α、βは係数を表している。 When such a liquid crystal element is used, a method for obtaining a focus error signal (FES) from a substantially oval spot size described in Japanese Patent Laid-Open No. 04-123331 can be applied. In the equations (15) and (15 ′), α and β represent coefficients.
また、焦点誤差信号(FES)の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。 Further, the focus error signal (FES) detection range may be changed and calculated by the following equation.
また、1次元方向の集光特性を有する光学素子として、S. Kuiper, B. H. W. Hendriks, “Variable-Focus Liquid Lens for Miniature Cameras,” Appl. Phys. Lett., Vol. 85, pp. 1128〜1130(2004))において報告されている可変焦点レンズを用いてもよい。この場合、情報トラックへの追従に伴う対物レンズ21移動に対して常に同一の位置関係を保つように、対物レンズ21と一体化して駆動することが好ましく、例えば補正素子19と1/4波長板20の間に配置することが好ましい。
In addition, as an optical element having a one-dimensional condensing characteristic, S. Kuiper, BHW Hendriks, “Variable-Focus Liquid Lens for Miniature Cameras,” Appl. Phys. Lett., Vol. 85, pp. 1128 to 1130 ( 2004)) may be used. In this case, it is preferable to drive integrally with the
さらに、トラックを横断する方向に集光パワーを有するマルチレンズや開口制限を加えるアパーチャー等の光学部品を可動ステージに搭載してステッピングモーター等で駆動する構成などによって、1次元方向の集光特性を実現するようにしてもよい。 In addition, a multi-lens that has condensing power in the direction crossing the track and an optical component such as an aperture that restricts aperture are mounted on a movable stage and driven by a stepping motor, etc. It may be realized.
また、本実施の形態では、複数の情報トラックから再生信号を同時に読み出すための受光素子として、トラック密度に対して4倍の素子密度を有する28分割の受光素子を用いることとしたが、これに限るものではない。受光素子は、情報トラックを横断する方向に対して2倍以上の素子密度を有していればよく、例えば6倍、8倍といった高い密度を有する受光素子を用いることとしてもよい。また、3トラックを上回る複数の情報トラックを同時に読み出すために、液晶素子に印加する電圧を変化させて、より広い範囲を照明し、これに対応する情報トラックからの信号を全て受光可能とする多分割の受光素子を用いることとしてもよい。 In the present embodiment, a 28-divided light receiving element having an element density four times the track density is used as a light receiving element for simultaneously reading reproduction signals from a plurality of information tracks. It is not limited. The light receiving element only needs to have an element density of 2 times or more with respect to the direction crossing the information track. For example, a light receiving element having a high density of 6 times or 8 times may be used. In addition, in order to simultaneously read out a plurality of information tracks exceeding three tracks, the voltage applied to the liquid crystal element is changed to illuminate a wider range and to receive all signals from the corresponding information tracks. A split light receiving element may be used.
また、上記実施の形態では、トラック誤差信号(TES)を求めるのに、プッシュプル法(PP)や位相差法(DPD)を用いることとして説明したが、予め情報ピット列が形成された再生専用光ディスク(ROM)の場合には、3トラック法(3TR)を用いてもよい。この3トラック法(3TR)によるトラック誤差信号(TES)は、後述する信号処理回路によって生成することができる。 In the above embodiment, the push-pull method (PP) or the phase difference method (DPD) is used to obtain the track error signal (TES). In the case of an optical disk (ROM), a three-track method (3TR) may be used. The track error signal (TES) by the three-track method (3TR) can be generated by a signal processing circuit described later.
略線状のスポットにより複数の情報トラックを照明する光学系においては、略円形での照明とは異なり、クロストークによる隣接トラックからの信号漏れこみを受けやすい。したがって、安定なトラック誤差信号(TES)を得るためには、隣接トラック上の信号の有無を判定して、例えば、中央の情報トラック(Tr2)に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック(Tr1、Tr3)の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件を検出して再生信号をサンプリングすることが望ましい。これにより、隣接トラックからの影響を軽減することができる。 In an optical system that illuminates a plurality of information tracks with a substantially linear spot, unlike a substantially circular illumination, it is likely to receive signal leakage from adjacent tracks due to crosstalk. Therefore, in order to obtain a stable track error signal (TES), the presence or absence of a signal on an adjacent track is determined. For example, there is no signal pit in the central information track (Tr2), and both sides It is desirable to sample the reproduction signal by detecting the condition that a signal pit exists in at least one of the information tracks (Tr1, Tr3). Thereby, the influence from an adjacent track can be reduced.
3トラック法(3TR)によるトラック誤差信号(TES)は、例えば、図6に示すような28分割の受光領域I〜T、U1〜U8、V1〜V8で構成され、受光することにより各受光領域から信号I〜T、U1〜U8、V1〜V8が出力される場合、以下の演算を施すことで生成することができる。 The track error signal (TES) by the three-track method (3TR) is composed of, for example, 28 divided light receiving areas I to T, U 1 to U 8 , and V 1 to V 8 as shown in FIG. When the signals I to T, U 1 to U 8 , and V 1 to V 8 are output from the respective light receiving areas, they can be generated by performing the following calculation.
また、誤差信号の検出範囲を変更して、(17)式〜(19)式により算出してもよい。 Further, the detection range of the error signal may be changed, and the calculation may be performed using the equations (17) to (19).
また、同様に中央の情報トラック(Tr2)に信号ピットが存在し、且つ、両脇の情報トラック(Tr1、Tr3)の少なくとも何れかには信号ピットが存在しない条件を検出して再生信号をサンプリングすることで、プッシュプル方式のトラック誤差信号を算出することもできる。 Similarly, the reproduction signal is sampled by detecting the condition that the signal pit exists in the central information track (Tr2) and at least one of the information tracks (Tr1, Tr3) on both sides does not exist. By doing so, a push-pull tracking error signal can also be calculated.
また、誤差信号の検出範囲を変更して、(21)式により算出してもよい。 Further, the error signal detection range may be changed and calculated by the equation (21).
光ディスクの再生信号RF1〜RF3は、(14)式〜(16)式、又は(14’)式〜(16’)式と同様に、3つの情報トラックから、以下の演算により出力される。 The reproduction signals RF1 to RF3 of the optical disk are output from the three information tracks by the following calculation, similarly to the equations (14) to (16) or (14 ') to (16').
また、再生信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。 In addition, the reproduction signal detection range may be changed and calculated by the following equation.
続いて、上述した演算を行う信号処理回路について、図9に示すブロック図を参照して説明する。信号処理回路は、図4に示す8分割の受光素子から出力された信号A〜Hを入力する端子401〜408と、加算アンプ41、42と、差動アンプ43とを備えている。例えば、図9に示すような構成例によれば、(7)式によって得られる、焦点誤差信号(FES)を算出することができる。
Next, a signal processing circuit that performs the above-described calculation will be described with reference to a block diagram shown in FIG. The signal processing circuit includes terminals 401 to 408 for inputting signals A to H output from the eight-divided light receiving elements shown in FIG. 4,
また、信号処理回路は、図6に示す28分割の受光素子から出力された信号I〜Sを入力する端子409〜420と、加算アンプ44、45と、サンプルホールド回路(SH)46、47と、差動アンプ48と、3つの情報トラックからの再生信号RF1〜RF3を入力する端子421〜423と、イコライザ(EQ)49〜51と、レベル・コンパレータ(LC)52〜54と、論理演算回路(FPGA)55とを備えている。
Further, the signal processing circuit includes
3つの情報トラックの再生信号(RF1(l)〜RF3(l))は、イコライザ(EQ149〜EQ3 51)により波形等化処理が施される。波形等化後の再生信号は、図示せぬ復号回路(例えば、PRML Detector)に出力されて復号されるとともに、レベル・コンパレータ(LC1 52〜LC3 54)により2値化され、ピットの有無が判定される。2値化処理後の信号は、論理演算回路55に入力され、例えば、中央の情報トラック(Tr2)に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック(Tr1、Tr3)の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件を検出する。
The reproduction signals (RF1 (l) to RF3 (l)) of the three information tracks are subjected to waveform equalization processing by an equalizer (EQ149 to EQ3 51). The reproduced signal after waveform equalization is output to a decoding circuit (not shown) (for example, PRML Detector), decoded, and binarized by a level comparator (
BD−ROMにおいては信号ピット部で反射率が低下するため、2値化後の出力信号(101〜103)がHigh Levelとなっている場合には、対応するそれぞれの受光素子上にピットが存在せず、また、Low Levelとなっている場合には、ピットが存在する。 In the BD-ROM, the reflectivity is reduced at the signal pit portion. Therefore, when the binarized output signals (101 to 103) are at a high level, there is a pit on each corresponding light receiving element. In addition, if it is Low Level, there is a pit.
したがって、例えば、中央の情報トラック(Tr2)に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック(Tr1、Tr3)の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件とは、上記2値化後の出力信号101〜103のうち、出力信号102がHigh、出力信号101と出力信号103の何れか、或いはその両方がLowであることに対応する。
Therefore, for example, the condition that the signal pit does not exist in the central information track (Tr2) and the signal pit exists in at least one of the information tracks (Tr1, Tr3) on both sides is the binarization described above. Of the subsequent output signals 101 to 103, this corresponds to the
つまり、3トラック法(3TR)によるトラック誤差信号(TES)は、このような条件下において、サンプルホールド回路(SH1)46、(SH2)47を用いて、例えば、(16)式のTES_3TR1(l)における右辺の括弧内に記述された信号(I+L+M+P+Q+T、及びJ+K+N+O+R+S)をそれぞれサンプリングし、その他の条件では各信号をホールドすることによって、隣接するトラックからの影響を軽減して生成することができる。 That is, the track error signal (TES) by the three-track method (3TR) can be obtained by using, for example, TES_3TR1 (l ), The signals (I + L + M + P + Q + T and J + K + N + O + R + S) described in parentheses on the right side are sampled, and each signal is held under other conditions, so that the influence from adjacent tracks can be reduced.
また、Tr1に情報ピットが存在する場合(すなわち、出力信号101がLow、出力信号102がHigh)と、Tr3に情報ピットが存在する場合(すなわち、出力信号102がHigh、出力信号103がLow)とを独立に判定し、サンプリングパルス104、105を印加することが好ましい。また、サンプリング位置を最適化するため、一般的に、2値化後の出力信号101〜103をFPGA等の論理演算回路55に入力し、サンプリングパルス104、105の位置と時間幅を最適化することが好ましい。
Further, when there is an information pit in Tr1 (that is, the
図10は、中央トラックにはピットがなく、且つ両脇のトラックのいずれかにはピットが存在する条件で再生信号をサンプリングし、(16)式の演算によるトラック誤差信号(TES)を測定したものである。ここで、信号10A、10B、10Cは、それぞれ再生信号RF2、サンプリング信号、トラック誤差信号(TES)である。また、図10(b)には、図10(a)の測定結果の1000倍分の時間長の波形が記録されている。
In FIG. 10, the reproduction signal was sampled on the condition that the central track has no pits and the pits exist on either side of the track, and the track error signal (TES) was measured by the calculation of equation (16). Is. Here, the
また、図11は、中央トラックにはピットが存在し、両脇のトラックのいずれかにはピットが存在しない条件で再生信号をサンプリングし、(20)式の演算によるトラック誤差信号(TES)を測定したものである。ここで、信号11A、11B、11Cは、それぞれ再生信号RF2、サンプリング信号、トラック誤差信号(TES)である。また、図11(b)には、図11(a)の測定結果の1000倍分の時間長の波形が記録されている。 In FIG. 11, the reproduction signal is sampled on the condition that there is a pit in the center track and no pit is present on either side of the track, and the track error signal (TES) calculated by the equation (20) is obtained. It is measured. Here, the signals 11A, 11B, and 11C are a reproduction signal RF2, a sampling signal, and a track error signal (TES), respectively. In FIG. 11B, a waveform having a time length of 1000 times the measurement result of FIG. 11A is recorded.
図12は、トラック制御がオフの状態におけるトラック誤差信号(TES)の測定結果(a)と、トラック制御がオンの状態におけるトラック誤差信号(TES)の測定結果(b)とを示す図である。ここで、信号12A、及び12Bは、それぞれ再生信号RF2、及び(16)式の演算後、低域通過フィルタを通過したトラック誤差信号(TES)である。このようにトラック制御をオンにした図12(b)の測定結果からトラック制御の動作を確認することができる。
FIG. 12 is a diagram illustrating a measurement result (a) of the track error signal (TES) when the track control is off and a measurement result (b) of the track error signal (TES) when the track control is on. . Here, the
11 光ディスク、12 半導体レーザ、13 コリメータレンズ、14 光学素子、15 1/2波長板、16 偏光ビームスプリッタ、17 集光レンズ、18 発光出力検出用受光素子、19 補正素子、20 1/4波長板、21 対物レンズ、22 1/2波長板、23 偏光ビームスプリッタ、24 集光レンズ、25 マルチレンズ、26 サーボ誤差信号検出用受光素子、27 集光レンズ、28 受光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical disk, 12 Semiconductor laser, 13 Collimator lens, 14 Optical element, 15 1/2 wavelength plate, 16 Polarizing beam splitter, 17 Condensing lens, 18 Light receiving output detection light receiving element, 19 Correction element, 20 1/4 wavelength plate , 21 Objective lens, 22 1/2 wavelength plate, 23 Polarizing beam splitter, 24 Condensing lens, 25 Multi lens, 26 Light receiving element for servo error signal detection, 27 Condensing lens, 28 Light receiving element
Claims (13)
上記レーザ光源の出力光を、1の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された複数の受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と、
上記光検出手段により受光した反射光に基づいて誤差信号及び/又は再生信号を生成する信号生成手段と
を備えることを特徴とする光情報再生装置。 A laser light source for irradiating an information track of an optical information recording medium;
A condensing spot shape control means for switching the output light of the laser light source to a substantially circular condensing spot that irradiates one information track or a substantially linear condensing spot that irradiates a plurality of information tracks;
Output control means for controlling the irradiation output of the laser light source according to the shape of the focused spot;
A light detecting means having a plurality of light receiving regions divided in a direction corresponding to the substantially linear focused spot, and receiving reflected light corresponding to the shape of the focused spot from the optical information recording medium;
An optical information reproducing apparatus comprising: a signal generating unit that generates an error signal and / or a reproduction signal based on the reflected light received by the light detection unit.
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御工程と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域により、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出工程と、
上記光検出工程により受光した反射光に基づいて誤差信号及び/又は再生信号を生成する信号生成工程と
を有することを特徴とする光情報再生方法。 The output light of the laser light source for irradiating the information track of the optical information recording medium is switched to a substantially circular condensing spot for irradiating one information track or a substantially linear condensing spot for irradiating a plurality of information tracks. A focused spot shape control step;
An output control step for controlling the irradiation output of the laser light source according to the shape of the focused spot;
A light detection step of receiving reflected light according to the shape of the focused spot from the optical information recording medium by a light receiving region divided in a direction corresponding to the substantially linear focused spot;
And a signal generation step of generating an error signal and / or a reproduction signal based on the reflected light received by the light detection step.
上記レーザ光源の出力光を、1の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と
を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。 A laser light source for irradiating an information track of an optical information recording medium;
A condensing spot shape control means for switching the output light of the laser light source to a substantially circular condensing spot that irradiates one information track or a substantially linear condensing spot that irradiates a plurality of information tracks;
Output control means for controlling the irradiation output of the laser light source according to the shape of the focused spot;
A light detection area having a light receiving area divided in a direction corresponding to the substantially linear light collection spot, and receiving reflected light corresponding to the shape of the light collection spot from the optical information recording medium. A characteristic optical pickup device.
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US9418695B2 (en) | 2013-06-19 | 2016-08-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical information apparatus and information processing apparatus |
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- 2006-01-17 JP JP2006008991A patent/JP2007066492A/en not_active Withdrawn
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