JP2007066492A - Optical information reproducing apparatus and method, and optical pickup device - Google Patents

Optical information reproducing apparatus and method, and optical pickup device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical information reproducing apparatus and method, and an optical pickup device in which a high transfer rate of information can be obtained. <P>SOLUTION: An output beam from a semiconductor laser 12 is switched to a condensed spot of an almost circular shape irradiating one information track or a condensed spot of an almost linear shape irradiating a plurality of information tracks by an optical element 14, so as to control irradiating output of the semiconductor laser 12 in accordance with a shape of the condensed spot. Then, reflected light in accordance with a shape of the condensed spot is received from an optical disk 11 by a light receiving element 28 divided in the direction corresponding to the condensed spot of almost linear shape, an error signal and/or a reproduced signal are generated based on this reflected light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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.

特許第2667998号公報Japanese Patent No. 2667998 特表2002−504734号公報JP-T-2002-504734 特開平04−123331号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-123331 特開平08−249720号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-249720 特開平02−183430号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-183430

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 Patent Document 1 and Patent Document 2 is considered to be an effective method for a CD having only a single signal layer, there are two or more signal layers. In DVDs and BDs that are assumed to be used, since a plurality of illumination lights are affected by unnecessary reflected light (interlayer stray light) generated by reflection on other signal layers, servo error signals and reproduction signals are deteriorated. Concerned. In particular, with regard to BD, expandability up to eight layers is expected, and reflected light in a large number of signal layers may interfere with each other in a complicated manner and have a great influence.

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 Patent Document 3 and Patent Document 4 is intended to increase the transfer rate at the time of signal reading, but does not realize compatibility with signal recording.

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 semiconductor laser 12, a collimator lens 13, an optical element 14 for limiting aperture, a half-wave plate 15, a polarization beam splitter 16, a condensing lens 17, and a light-receiving output detection light-receiving element. 18, a correction element 19 for correcting spherical aberration, a quarter-wave plate 20, and an objective lens 21 are provided.

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 beam splitter 23, a condensing lens 24, a multi lens 25, a light receiving element 26 for detecting a servo error signal, a condensing lens 27, and a light receiving device. An element 28 is provided.

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 optical element 14. For example, as shown in FIG. 2, the size of the focused spot that illuminates the optical disk 11 is controlled by switching the operation / non-operation of the aperture restriction according to the drive voltage. In this optical element 14, a uniform voltage is applied to the electrodes 141 to 142 shown in FIG. 2A, whereby a light shielding region 143 shown in FIG. 2B is formed, and the direction crossing the information track is formed. Is given an opening restriction.

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 objective lens 21 is NA and the wavelength is λ, the diameter d of the focused spot on the optical disk can be obtained by the equation (1).

Figure 2007066492
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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 semiconductor laser 12 that emits light with λ = 405 nm and the objective lens 21 with NA = 0.85 are used, the spot diameter is 0.48 μm. Here, when an aperture limit of 1/5 is added in the direction crossing the information track by the aperture limiting element, the value of NA in the equation (1) is equivalently reduced to 1/5, and the spot size is about the same direction. The linear illumination has a length five times (about 2.4 μm). In BD, since the information track interval is defined as 0.32 μm, it is possible to simultaneously illuminate a plurality of information tracks by this linear illumination.

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 correction element 19 includes, for example, 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), a liquid crystal phase plate can be used. This liquid crystal phase plate has concentric electrodes (a), (b) and (c) having different diameters as shown in FIG. 3, and the difference in the thickness of the cover layer (light transmission protective film layer) of the BD The wavefront substantially equivalent to the correction amount of the spherical aberration generated by the above can be generated according to the voltage applied to each electrode. In addition to the liquid crystal phase plate described above, the spherical aberration may be corrected by moving an expander lens or a collimator.

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-violet semiconductor laser 12 as the light source is converted into parallel light by the collimator lens 13, and then passes through the optical element 14 and the half-wave plate 15 that limit the aperture in a one-dimensional direction. 16 is led.

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 optical element 14 is reflected by the polarization beam splitter 16 and then guided to the light-emitting output detection light-receiving element 18 by the condenser lens 17. The amount of light incident on the light-emitting output detecting light-receiving element 18 is adjusted by rotating the half-wave plate 15. The output from the semiconductor laser 12 is controlled by an automatic light emission output value control (APC) circuit, which will be described later, based on the amount of light incident on the light receiving element 18 for detecting the light emission output.

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 polarization beam splitter 16 is corrected by the correction element 19. Further, the linearly polarized light of the semiconductor laser 12 is changed to circularly polarized light by the quarter wavelength plate 20 and the information track on the optical disk 11 is illuminated via the objective lens 21.

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 beam splitter 16 and then guided to the detection optical path. This detection optical path is divided into two optical paths by a polarization beam splitter 23 via a half-wave plate 22. One optical path is guided to the light receiving element 26 for servo error signal detection via the condenser lens 24 and the multi lens 25, and the other optical path is guided to the light receiving element 28 via the condenser lens 27.

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 element 26 and the light receiving element 28 will be described. These processes are performed by a signal processing circuit described later. Here, the astigmatism method is used to obtain the focus error signal (FES), and the push-pull method (PP) or the phase difference method (DPD) is used to obtain the track error signal (TES). Will be described.

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 element 26 is constituted by a light receiving element having light receiving areas A to H divided into eight. Light incident on the light receiving element is photoelectrically converted into signals A to H in the respective light receiving regions A to H. Since the spot received by this light receiving element shows an intensity distribution of a circle a at the time of focusing and an ellipse b otherwise, the calculation result at the time of focusing of the light receiving areas A to H is zero level. As described above, the servo error signal detecting light receiving element 26 outputs a so-called S-shaped error signal.

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 light receiving element 26 according to the equation (2). Note that c in the parentheses indicates that the focused spot is substantially circular.

Figure 2007066492
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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.

Figure 2007066492
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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、U〜U、V〜V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、U〜U、V〜V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 light receiving element 28 includes, for example, 28 divided light receiving regions I to T, U 1 to U 8 , and V 1 to V 8 as shown in FIG. T, U 1 to U 8 , and V 1 to V 8 are output. For example, when the signal track B is irradiated with a substantially circular focused spot a, the light receiving element is configured to receive the reflected light in the light receiving regions I to T, and the reproduction signal (RF) is ( 5) It is obtained by adding the output signals from I to T as shown in the equation.

Figure 2007066492
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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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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 optical element 14 is operated and a substantially linear focused spot is irradiated onto the optical disc will be described. FIG. 6 shows the relationship between the spot shape when three information tracks are illuminated simultaneously and the corresponding multi-divided detection elements. This light receiving element has the same configuration as the light receiving element described in FIG.

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 optical element 14 becomes a horizontally elongated condensing spot b and illuminates three signal tracks A to C, the focus error signal (FES) is based on the signal received in the servo error signal detection optical path. It can be obtained from equation (7). Note that l in the parenthesis indicates that the focused spot is substantially linear.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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 optical element 14. By correcting the offset amount and performing focus control during signal reproduction, accurate focus control is possible.

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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 optical element 14 is stopped to form a substantially circular condensing spot, or a driving voltage having the same amplitude is applied to all the electrodes to form a substantially circular condensing spot. The output control of the semiconductor laser 12 when recording a signal on the optical disk 11 or when illuminating a plurality of information tracks by spreading the light-converging spot substantially linearly will be described.

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 semiconductor laser 12. This output control circuit includes a mark & space length determination unit 31 that analyzes a modulation signal, a RAM 32, a semiconductor laser drive unit 33 that controls the irradiation output of the semiconductor laser 12, and input terminals 301 to 306 to which various signals are input. I have.

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 length determination unit 31 detects the length of the modulation signal input from the input terminal 301 in synchronization with the channel clock input from the input terminal 302 and outputs the detection result to a RAM (Random Access Memory) 32. The modulation signal given together with the channel clock is supplied as an NRZI (Non Return-to-Zero Inverse) signal encoded by the 17PP modulation method in the BD, and becomes high for a time corresponding to the length in the mark portion. In the space part, it is Low for the time corresponding to the length.

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 RAM 32 stores in advance recording pulse generation timings corresponding to the recording mark length, the immediately preceding space length, and the immediately following space length. As a result, it is possible to generate a pulse according to any combination and control the output of the semiconductor laser 12. The recording pulse generation timing is updated by reading medium information stored in advance at a predetermined position in the optical disc 11.

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 RAM 32 is, for example, three output values of a peak level (Pw), a bias level (Pb), and a cooling level (Pc), and three corresponding driving signals are supplied to the semiconductor laser driving unit 33.

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 laser drive unit 33 includes a high-speed switching circuit 33a, a drive current generation circuit 33b, and an APC circuit 33c, and arbitrarily controls the irradiation power of the recording pulse in accordance with the three drive signals. As a result, the optical disk 11 can be irradiated in a pulsed manner with a high-power laser beam during recording.

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 optical element 14. The APC circuit unit 33 c sets the irradiation power on the optical disk 11 to an arbitrary value based on the signal from the light emission output detection element 18 for light emission value monitoring obtained via the input terminal 306, and the irradiation output of the semiconductor laser 12. To control.

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 (Mode 0 to Mode 2) such as recording, reproduction, and OFF, which is input from the input terminals 303 to 305, and the shape of the focused spot at the time of reading. Outputs the optimal emission value.

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 single semiconductor laser 12 as a light source and is equipped with an aperture-limiting optical element, so that a substantially circular focused spot for recording and reproducing a single information track, Since it is possible to arbitrarily switch between the substantially linear condensing spots that simultaneously illuminate the information track, when realizing the same transfer rate, the rotation speed of the optical disk 11 can be kept low. Power consumption of the mobile device can be reduced.

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 optical element 14 is used, but a liquid crystal element having a one-dimensional condensing characteristic can be used. This liquid crystal element has, for example, linear electrode patterns (a), (b), (c), and (d) as shown in FIG. 8, and high resistance characteristics and light transmittance are provided between the electrodes. An ITO (Indium Tin Oxide) film is disposed. When no driving voltage is applied to the electrodes or when the same driving voltage is applied to all the electrodes, the liquid crystal element outputs incident parallel light as it is. On the other hand, when an appropriate different voltage amplitude is given to each electrode, a phase distribution corresponding to the applied voltage is generated on the outgoing wavefront, and a gentle convergent light or divergent light is generated in one direction (horizontal direction in this example). Output.

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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 objective lens 21 so as to always maintain the same positional relationship with respect to the movement of the objective lens 21 accompanying the tracking of the information track. For example, the correction element 19 and the quarter wavelength plate are driven. It is preferable to arrange between 20.

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、U〜U、V〜V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、U〜U、V〜V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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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).

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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).

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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').

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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.

Figure 2007066492
Figure 2007066492

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, addition amplifiers 41 and 42, and a differential amplifier 43. For example, according to the configuration example shown in FIG. 9, the focus error signal (FES) obtained by the equation (7) can be calculated.

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 terminals 409 to 420 for inputting signals I to S output from the 28-divided light receiving elements shown in FIG. 6, addition amplifiers 44 and 45, sample hold circuits (SH) 46 and 47, and so on. , Differential amplifier 48, terminals 421 to 423 for inputting reproduction signals RF1 to RF3 from three information tracks, equalizers (EQ) 49 to 51, level comparators (LC) 52 to 54, and a logical operation circuit (FPGA) 55.

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 (LC1 52 to LC3 54) to determine the presence or absence of a pit. Is done. The binarized signal is input to the logical operation circuit 55. For example, there is no signal pit in the central information track (Tr2), and at least one of the information tracks (Tr1, Tr3) on both sides. Detects the condition in which a signal pit exists.

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 output signal 102 being High and either the output signal 101 or the output signal 103, or both, being Low.

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 output signal 101 is low and the output signal 102 is high), and when there is an information pit in Tr3 (that is, the output signal 102 is high and the output signal 103 is low). Are preferably determined independently, and the sampling pulses 104 and 105 are preferably applied. In order to optimize the sampling position, generally, the binarized output signals 101 to 103 are input to a logic operation circuit 55 such as an FPGA, and the positions and time widths of the sampling pulses 104 and 105 are optimized. It is preferable.

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 signals 10A, 10B, and 10C are a reproduction signal RF2, a sampling signal, and a track error signal (TES), respectively. Further, in FIG. 10B, a waveform having a time length of 1000 times the measurement result of FIG. 10A is recorded.

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 signals 12A and 12B are the reproduction signal RF2 and the track error signal (TES) that has passed through the low-pass filter after the calculation of the equation (16), respectively. Thus, the track control operation can be confirmed from the measurement result of FIG. 12B in which the track control is turned on.

本発明を適用した光学系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical system to which this invention is applied. 本発明に適用される液晶を用いた開口制限素子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the aperture limiting element using the liquid crystal applied to this invention. 本発明に適用される液晶球面収差補正素子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the liquid crystal spherical aberration correction element applied to this invention. 本発明に適用されるサーボ誤差信号検出用の8分割受光素子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 8 division | segmentation light receiving element for the servo error signal detection applied to this invention. 略円形ビーム照射時における多分割受光素子上の受光強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the light reception intensity distribution on the multi-segment light receiving element at the time of substantially circular beam irradiation. 線状ビーム照射時における多分割受光素子上の受光強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the light reception intensity distribution on the multi-segment light receiving element at the time of linear beam irradiation. 半導体レーザの出力値制御を行う出力制御回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the output control circuit which performs output value control of a semiconductor laser. 線状ビームを生成する液晶素子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the liquid crystal element which produces | generates a linear beam. 本発明に適用される信号処理回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the signal processing circuit applied to this invention. トラック誤差信号の測定結果(その1)を示す図である。It is a figure which shows the measurement result (the 1) of a track error signal. トラック誤差信号の測定結果(その2)を示す図である。It is a figure which shows the measurement result (the 2) of a track error signal. トラック制御によるトラック誤差信号の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the track error signal by track control.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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.
上記集光スポット形状制御手段は、上記光情報記録媒体に信号を記録する際には略円形状の集光スポットに切り替え、上記光情報記録媒体から信号を再生する際には略円形又は略線状の集光スポットに切り替えることを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   The condensing spot shape control means switches to a substantially circular condensing spot when recording a signal on the optical information recording medium, and substantially circular or substantially linear when reproducing a signal from the optical information recording medium. The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the optical information reproducing apparatus is switched to a condensing spot. 上記光検出手段は、情報トラックの間隔に対して少なくとも2倍以上の素子密度を有することを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   2. The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the light detecting means has an element density at least twice as large as an information track interval. 上記集光スポット形状制御手段は、1次元方向の集光特性を有する液晶素子、又は液体状の透明材料を封入した可変焦点レンズにより、上記集光スポットの形状を切り替えることを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   The condensing spot shape control means switches the shape of the condensing spot by means of a liquid crystal element having a condensing characteristic in a one-dimensional direction or a variable focus lens enclosing a liquid transparent material. 1. An optical information reproducing apparatus according to 1. 上記集光スポット形状制御手段は、照明光束に対して1次元方向に開口制限を加える液晶素子、又はアパーチャー素子により、上記集光スポットの形状を切り替えることを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   2. The optical information according to claim 1, wherein the condensing spot shape control means switches the shape of the condensing spot by a liquid crystal element or an aperture element that limits an aperture in a one-dimensional direction with respect to an illumination light beam. Playback device. 上記集光スポット形状制御手段は、信号再生の際、照射する情報トラック数に応じて上記略線状の集光スポットの形状の上記情報トラックが横断する方向の長さを制御することを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   The condensing spot shape control means controls the length of the substantially linear condensing spot shape in the direction traversing the information track according to the number of information tracks to be irradiated during signal reproduction. The optical information reproducing apparatus according to claim 1. 上記1次元方向の集光特性を有する液晶素子、又は液体状の透明材料を封入した可変焦点レンズは、上記情報トラックを追従する対物レンズの移動に対して所定の位置関係を保つように上記対物レンズと一体化して駆動することを特徴とする請求項4記載の光情報再生装置。   The liquid crystal element having the light condensing characteristic in the one-dimensional direction or the variable focus lens enclosing the liquid transparent material has the objective so as to maintain a predetermined positional relationship with respect to the movement of the objective lens following the information track. 5. The optical information reproducing apparatus according to claim 4, wherein the optical information reproducing apparatus is driven integrally with the lens. 上記照明光束に対して1次元方向に開口制限を加える液晶素子、又はアパーチャー素子は、上記光情報記録媒体からの反射光に対して開口制限が加わらない位置に配置されていることを特徴とする請求項5記載の光情報再生装置。   The liquid crystal element or aperture element that restricts the aperture of the illumination light beam in a one-dimensional direction is arranged at a position where the aperture restriction is not applied to the reflected light from the optical information recording medium. The optical information reproducing apparatus according to claim 5. 上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、少なくとも3つの情報トラックからの再生信号に基づいてトラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   2. The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the signal generating means generates a track error signal based on reproduction signals from at least three information tracks when the focused spot is substantially linear. 上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、上記集光スポットが照明された情報トラック上の信号ピット位置に基づいて再生信号をサンプリングし、トラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項1記載の光情報再生装置。   When the focused spot is substantially linear, the signal generating means samples a reproduction signal based on a signal pit position on an information track on which the focused spot is illuminated, and generates a track error signal. The optical information reproducing apparatus according to claim 1. 上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、上記集光スポットが照明された情報トラック上の中央に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件、又は上記集光スポットが照明された情報トラック上の中央に信号ピットが存在し、且つ、両脇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し、トラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項10記載の光情報再生装置。   When the focused spot is substantially linear, the signal generating means has no signal pit at the center on the information track on which the focused spot is illuminated, and the signal pit is located at least on either side of the signal track. Or a signal pit is present in the center of the information track illuminated with the focused spot, and a signal pit is not present on at least one of the sides, and the reproduction signal is sampled. 11. The optical information reproducing apparatus according to claim 10, wherein a track error signal is generated. 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.
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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