JP2007234199A

JP2007234199A - 光スポット位置制御装置及び光スポット位置制御方法、並びに光ディスク記録再生装置

Info

Publication number: JP2007234199A
Application number: JP2006058268A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishimoto; 努石本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US20070206462A1; US7733749B2

Abstract

【課題】複数のビームスポットを高精度にオントラック状態とすることができる光スポット位置制御装置及び光スポット位置制御方法、並びに光ディスク記録再生装置を提供する。
【解決手段】直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する受光部１２と、受光部１２で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキングサーボ１３と、受光部１２で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号の差に基づいて直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転角サーボ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスク状記録媒体に複数の光スポットを照射し、情報を記録再生するための光スポット位置制御装置及び光スポット位置制御方法、並びに光ディスク記録再生装置に関するものである。

光ディスク記録再生装置は、通常、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、及び信号再生を行っている。情報トラックは、通常、光ディスクの最内周部から外周に向かって、又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、又は読み出すこととなる。

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方法があるが、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、アクチュエータ等の機構部の周波数特性の制限から、単純に広帯域化することは困難である。

また、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手法の他に、複数のビームを同時に照射するマルチビームとすることで、複数トラックの情報を並列に読み取る手法があるが、リムーバブル性を前提とした光ディスクの場合、マルチビームのスポットの相対位置が固定されていると問題が生じる。例えば、内周と外周とでは曲率半径が異なるため、内周においてピット又は記録マークをトレースするようにビームスポット位置を最適化しても、各ビームスポットがピット又は記録マーク上をトレースしないことがある。

例えば、図８（Ａ）のように、マルチビーム位置が調整され、任意の半径にてスポットａとｂとがピット列又はグルーブに対して均等に照射されている場合、スポットａによる戻り光量を２分割されたαａ、βａとすると、例えば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（ＴＥＳa）は、（１）式のようになる。

また、同様に、スポットＢによる戻り光量をαｂ、βｂとすると、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（ＴＥＳｂ）は、（２）式のようになる。

図８（Ａ）に示す状態の場合、スポットａもスポットｂも、ピット列又はグルーブに対して均等に照射されているので、それぞれ以下のようになる。

しかし、図８（Ａ）に示すビームの相対位置の状態のままで、内周よりも曲率半径の大きい外周に移動した場合、例えば、図８（Ｂ）のような状態となり、スポットａがオントラックであっても、スポットｂはデトラックとなってしまう。言い換えると、次のようになる。

従って、再生信号品質はデトラック状態となって悪化し、ジッタの増大やエラーレートの増大の原因となり、安定した再生が困難となる。

特開平３−２２２２７号公報

ところで、特許文献１には、上述のようなディスクの内周と外周の曲率半径の違いに対し、マルチビームの光ヘッドを回転させ、光ディスクの各情報トラックにビームスポットを照射する技術が記載されている。この特許文献１に記載された技術は、２つのビームスポットの内、一方のビームスポットをトラッキング制御し、他方のビームスポットを光ヘッドの回転によりオントラック状態とするものであるが、１つのビームスポットに基づいて回転制御するため、ジッタの増大やエラーレートの増大の原因となっていた。

本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたものであり、複数のビームスポットを高精度にオントラック状態とすることができる光スポット位置制御装置及び光スポット位置制御方法、並びに光ディスク記録再生装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、直線状に配列された複数の光スポット位置を制御する光スポット位置制御装置において、上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出手段と、上記光検出手段で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御手段と、上記光検出手段で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明は、直線状に配列された複数の光スポット位置を制御する光スポット位置制御方法において、上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出工程と、上記光検出工程で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御工程と、上記光検出工程で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御工程とを有することを特徴としている。

また、本発明は、直線状に配列された複数の光スポットを用いて光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク記録再生装置において、上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出手段と、上記光検出手段で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御手段と、上記光検出手段で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御手段とを備えることを特徴としている。

本発明は、直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出し、検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御し、検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号の差に基づいて直線状に配列された複数の光スポットを回転させることにより、複数のビームスポットを高精度にオントラック状態とすることができる。

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ディスク記録再生装置１の記録時の処理ブロック図である。なお、ここでは、２つのビームスポットを用いることとして説明するがこれに限られるものではなく、複数のビームスポットを用いることとしてもよい。

光ディスク記録再生装置１は、光ディスク２に直線状に配列された２つのビームスポットを生成する光学系１１と、ビームスポットの光ディスク２からの反射光を受光する受光部１２と、受光部１２から出力されたＴＥ信号に基づいてトラッキングを行うトラッキングサーボ１３と、トラッキングサーボ１３から出力されたトラッキング制御信号に基づいて光ディスク２に照射されるビームスポット位置を移動させるトラッキングアクチュエータ１４と、受光部１２から出力されたＴＲ信号より回転角エラー信号を生成するローパスフィルタ１５と、回転角エラー信号に基づいて光学系１１を回転制御する回転角サーボ１６と、回転角サーボ１６から出力された回転角制御信号に基づいて光学系１１を回転させ、ビームスポットの相対位置角度を変化させる光学系回転アクチュエータ１７とを備えて構成されている。

光学系１１は、光信号の情報源ａに応じてレーザ出力を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control)ａ１１１と、レーザ光を発光するＬＤ（Laser Diode)ａ１１２と、コリメータレンズａ１１３と、光信号の情報源ｂに応じてレーザ出力を制御するＡＰＣｂ１１４と、レーザ光を発光するＬＤｂ１１５と、コリメータレンズｂ１１６と、ＬＤｂ１１５のレーザ光をＢＳ１１８に導くミラー１１７と、ＬＤａ１１２とＬＤｂ１１５とからのレーザ光を同軸に導くＢＳ（Beam Splitter）１１８と、入射光と反射光とを分離するＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）１１９と、ミラー１２０と、円偏光入射とする１／４波長板１２１とを備えている。

光源のＬＤａ１１２からの出射光は、コリメータレンズ１１３によって平行光となり、ＢＳ１１８によりＬＤｂ１１５からの出射光と平行となる。ＬＤａ１１２及びＬＤｂ１１５からの出射光は、ＰＢＳ１１９を透過し、ミラーにより１／４波長板１２１に導かれる。１／４波長板１２１に導かれたＬＤａ１１２及びＬＤｂ１１５の直線偏光は、円偏光に変更され、対物レンズを介して光ディスク２上を照明する。また、光ディスク２からの反射光は、ＰＢＳ１１９で反射された後、トラッキングエラー等を検出するための受光部１２へ導かれる。

受光部１２は、各ビームスポットに対してＰＤ（Photo Diode）をそれぞれ備えている。各ＰＤは、例えば、プッシュプル法（ＰＰ）を用いて、光ディスク２に照射されたスポットと案内溝との位置関係により生じる光量差によってトラッキングエラー信号を生成する。また、受光部１２は、後述するようにトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング信号ＴＥとトラッキング信号ＴＲとを算出する。

トラッキングサーボ１３は、受光部１２で算出されたトラッキング信号ＴＥに基づいてトラッキング制御信号を生成し、トラッキングアクチュエータ１４を制御する。トラッキングアクチュエータ１４は、トラッキング制御信号に基づいて対物レンズを移動させ、ビームスポットをオントラック状態とする。

また、受光部１２で算出されたトラッキング信号ＴＲは、ローパスフィルタ１５によって高周波成分が除去され、回転角エラー信号となる。例えば、２分割のディテクタ中心と回折光中心が一致しなくなった際、後述するようにトラッキング信号ＴＲの直流成分に変動が生じ、回転角エラー信号が生成される。

回転角サーボ１６は、ローパスフィルタ１５から出力された回転角エラー信号に基づいて回転制御信号を生成し、光学系回転アクチュエータ１７を制御する。光学回転アクチュエータ１７は、回転制御信号に基づいて光学系１１を回転させ、直線状に配列された複数のビームスポットをオントラック状態とする。

図２は、上述した光ディスク記録再生装置１の再生時の処理ブロック図である。再生時も上述した記録時と同様の構成により処理が行われる。すなわち、光源のＬＤａ１１２からの出射光は、コリメータレンズ１１３によって平行光となり、ＢＳ１１８によりＬＤｂ１１５からの出射光と平行となる。ＬＤａ１１２及びＬＤｂ１１５からの出射光は、ＰＢＳ１１９を透過し、ミラーにより１／４波長板１２１に導かれ、１／４波長板１２１に導かれたＬＤａ１１２及びＬＤｂ１１５の直線偏光は、円偏光に変更され、対物レンズを介して光ディスク２上の情報トラックを照明する。

また、光ディスク２からの反射光は、ＰＢＳ１１９で反射された後、トラッキングエラー、フォーカスエラー、再生ＲＦ信号等を検出する受光部１２へ導かれ、受光部１２から再生ＲＦ信号ａ及び再生ＲＦ信号ｂが出力される。

また、トラッキング信号ＴＥに基づいて対物レンズを移動させ、トラッキングを行い、トラッキング信号ＴＲに基づいて直線状に配列された複数のビームスポットをオントラック状態とする点は上述した記録時と同様である。

次に、受光部１２で生成されるトラッキング信号ＴＥ及びトラッキング信号ＴＲについて説明する。図３は、２つのビームスポットがトラックを照射した状態の例を示す模式図である。一方のスポットａによる戻り光量を２分割されたαａ、βａとし、同様に、他方のスポットｂによる戻り光量をαｂ、βｂとすると、例えば、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号は、それぞれ（７）式及び（８式）のようになる。

２つのビームスポットの照射光が図３（Ａ）の状態の場合、ビームスポットがピット列又はグルーブに対して均等に照射されているため、ＴＥＳａ＝０、ＴＥＳｂ＝０となる。

また、ビームスポットの照射光が図３（Ｂ）の状態の場合、２つのビームスポットがピット列又はグルーブに対して均等に照射されていないため、ＴＥＳａ＜０、ＴＥＳｂ＞０となり、図３（Ｃ）の状態の場合、ＴＥＳａ＞０、ＴＥＳｂ＜０となる。

ここで、トラッキング信号ＴＥ及びトラッキング信号ＴＲを、それぞれ（９）式及び（１０）式のように定義する。

この場合、ビームスポットの照射光が図３（Ａ）の状態の場合、ＴＥ＝０、ＴＲ＝０である。また、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）の状態の場合、ＴＥが０の場合であるが、ＴＲはそれぞれＴＲ＜０、ＴＲ＞０となる。すなわち、ＴＥが０となるようにトラッキング制御し、トラッキング信号ＴＲが０となるように直線状に配列された複数のビームスポットを回転制御することにより、複数のビームスポットを正確にオントラック状態とすることができる。

続いて、直線状に配列された複数のビームスポット位置の制御動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、基準半径、例えば、光ディスク記録再生装置１が最初に読み込むＴＯＣ（Table of Contents）エリアにおいて直線状に配列された複数のビームスポット位置が調整されているものとする。

ステップＳ１において、トラッキングサーボ１３は、トラキング信号ＴＥが０か否かを判別する。トラッキング信号ＴＥが０でない場合、ステップＳ２に進み、トラッキング信号ＴＥが０となるようにトラッキングアクチェータ１４を駆動する。また、トラッキング信号ＴＥが０の場合、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、トラッキング信号ＴＲの低周波の直流成分のＤＣ変動をモニタする。

ステップＳ４において、回転角サーボ１６は、ステップＳ３にてモニタされたトラッキング信号ＴＲにＤＣ変動が生じているか否かを判別する。ステップＳ４においてＤＣ変動が生じている場合、すなわち、回転角サーボ１６に入力されたトラッキング信号ＴＲがある閾値以上のレベルである場合、そのＤＣオフセット量に基づいて光学系回転アクチュエータ１７を回転駆動し、直線状に配列された複数のビームスポットの相対位置角度を制御する（ステップＳ５）。また、ステップＳ４においてＤＣ変動が生じていない場合、すなわち、全てのビームスポットがオントラック状態となった場合、ビームスポット位置の制御動作を終了する。

このように光ディスク２の情報トラックを照射するスポット位置が内周から外周に移動したときに、単にトラッキングサーボを行うのではなく、半径移動した際に生じたトラッキング信号ＴＲのＤＣ変動分を回転エラーとし、トラッキングサーボ機構にはフィードバックせず、回転サーボ機構にフィードバックする。

これにより、例えば、図５（Ａ）に示すようにトラッキング信号ＴＥが０であるが、スポットａ及びスポットｂがデトラックした状態の場合でも、図５（Ｂ）に示すように直線状に配列された複数の光スポットの相対位置角度φをトラック信号ＴＲのＤＣオフセット量に応じてθ分変化させることにより、各ビームスポットをトラック上の中心に通過させることができる。

なお、上記実施形態では、トラッキングエラー検出方法としてプッシュプル法を用いることとしたが、これに限られるものではなく、３スポット法、ＤＰＰ法等でもよい。また、トラッキング信号ＴＥに基づいてトラッキング制御することとしたが、これに限られるものではなく、例えば、ＴＥＳａ又はＴＥＳｂに基づいてトラッキング制御し、トラッキング信号ＴＲに基づいて直線状に配列された複数の光スポットの相対位置を回転制御するようにしてもよい。

また、直線状に配列されたビームスポットを回転する方法として、上記実施形態では、光学系１１を回転させることとしたが、これに限られるものではなく、複数レーザを用いて実現している場合はレーザ素子を回転してもよく、また、一つのビームに対してグレーティングによりビーム分割を行い複数のビームスポットを実現している場合はグレーティングを回転してもよい。

図６は、グレーティングを回転することにより、直線状に配列された複数のビームスポットを回転させる光ディスク記録再生装置３の構成例を示すブロック図である。なお、上記実施形態の光ディスク記録再生装置１と同様な構成には同一符号を付し、ここでは説明を省略する。

この光ディスク記録再生装置３は、光信号の情報源に応じてレーザ出力を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control)１１１と、レーザ光を発光するＬＤ（Laser Diode)１１２と、コリメータレンズ１１３と、ビームを分割するグレーディング３１と入射光と反射光とを分離するＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）１１９と、ミラー１２０と、円偏光入射とする１／４波長板１２１と、光ディスク２からの反射光を受光する受光部１２と、受光部１２から出力されたＴＥ信号に基づいてトラッキングを行うトラッキングサーボ１３と、トラッキングサーボ１３から出力されたトラッキング制御信号に基づいて光ディスク２に照射されるビームスポット位置を移動させるトラッキングアクチュエータ１４と、受光部１２から出力されたＴＲ信号のＤＣオフセット量より回転角エラー信号を生成するローパスフィルタ１５と、回転角エラー信号に基づいてグレーディング３１を回転制御する回転角サーボ１６と、回転角サーボ１６から出力された回転角制御信号に基づいてグレーディング３１を回転させ、ビームスポットの相対位置角度を変化させるグレーディング回転アクチュエータ３２とを備えて構成されている。

光源のＬＤ１１２からの出射光は、コリメータレンズ１１３によって平行光となり、グレーディング３１によりビームが分割される。グレーディング３１により分割されたビームは、ＰＢＳ１１９を透過し、ミラーにより１／４波長板１２１に導かれる。１／４波長板１２１に導かれたＬＤ１１２の直線偏光は、円偏光に変更され、高ＮＡのＳＩＬ（Solid Immersion Lens）等の対物レンズを介して光ディスク２上を照明する。また、光ディスク２からの反射光は、ＰＢＳ１１９で反射された後、トラッキングエラー等を検出するための受光部１２へ導かれる。なお、トラッキング信号ＴＥに基づいて対物レンズを移動させてトラッキングを行い、トラッキング信号ＴＲのＤＣオフセット量に基づいて直線状に配列された複数のビームスポットをオントラック状態とする点は上記実施形態における光ディスク記録再生装置１の記録時と同様である。

また、図７は、グレーディングを備えた光ディスク記録再生装置３の再生時の処理ブロック図である。再生時も上述した記録時と同様の構成により処理が行われる。すなわち、光源のＬＤ１１２からの出射光は、コリメータレンズ１１３によって平行光となり、グレーディング３１によりビームが分割される。グレーディング３１により分割されたビームは、ＰＢＳ１１９を透過し、ミラーにより１／４波長板１２１に導かれ、ＬＤ１１２の直線偏光は、円偏光に変更され、高ＮＡのＳＩＬ等の対物レンズを介して光ディスク２上の複数の情報トラックを照明する。

また、光ディスク２からの反射光は、ＰＢＳ１１９で反射された後、トラッキングエラー、フォーカスエラー、再生ＲＦ信号等を検出する受光部１２へ導かれ、受光部１２から再生ＲＦ信号ａ及び再生ＲＦ信号ｂが出力される。なお、トラッキング信号ＴＥに基づいて対物レンズを移動させてトラッキングを行い、トラッキング信号ＴＲのＤＣオフセット量に基づいて直線状に配列された複数のビームスポットをオントラック状態とする点は上述した記録時と同様である。

このようにトラッキング信号ＴＲのＤＣ成分により回転角エラーを検出し、光学系又はグレーティングを回転することでマルチスポットを複数のグルーブ又はピットに追従させることができる。つまり、直線状に配列された複数のビームスポットの相対位置角度を、光ディスク曲率半径に応じて自動的に変化させるこができるため、再生信号品質が向上し、安定した再生信号が得られるようになる。

本発明を適用した光ディスク記録再生装置の記録時の処理ブロック図である。本発明を適用した光ディスク記録再生装置の再生時の処理ブロック図である。２つのビームスポットがトラックを照射した状態の例を示す模式図である。複数のビームスポット位置を制御する動作をフローチャートである。複数のビームスポット位置の制御を説明するための模式図である。本発明を適用した光ディスク記録再生装置の記録時の処理ブロック図である。本発明を適用した光ディスク記録再生装置の再生時の処理ブロック図である。従来のビームスポット位置の制御を説明するための模式図である。

符号の説明

１光ディスク記録再生装置、２光ディスク、１１光学系、１２受光部、１３トラッキングサーボ、１４トラッキングアクチュエータ、１５ローパスフィルタ、１６回転角サーボ、１７光学系回転アクチュエータ、３１グレーディング、３２グレーディング回転アクチュエータ

Claims

直線状に配列された複数の光スポット位置を制御する光スポット位置制御装置において、
上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出手段と、
上記光検出手段で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御手段と、
上記光検出手段で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御手段と
を備えることを特徴とする光スポット位置制御装置。
上記回転制御手段は、上記少なくとも２つの光スポットのトラックエラー信号の差信号のＤＣオフセット量がある閾値以上の場合、上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させることを特徴とする請求項１記載の光スポット位置制御装置。
上記回転制御手段は、上記複数の光スポットを生成する光学系を回転することにより、上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させることを特徴とする請求項１記載の光スポット位置制御装置。
上記回転制御手段は、１の光ビームを複数の光スポットに分割するグレーティングを回転することにより、上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させることを特徴とする請求項１記載の光スポット位置制御装置。
直線状に配列された複数の光スポット位置を制御する光スポット位置制御方法において、
上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出工程と、
上記光検出工程で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御工程と、
上記光検出工程で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御工程と
を有することを特徴とする光スポット位置制御方法。
直線状に配列された複数の光スポットを用いて光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク記録再生装置において、
上記直線状に配列された複数の光スポットの戻り光量をそれぞれ検出する光検出手段と、
上記光検出手段で検出された少なくとも１つの光スポットのトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング制御するトラッキング制御手段と、
上記光検出手段で検出された少なくとも２つの光スポットのトラッキングエラー信号のＤＣオフセット量に基づいて上記直線状に配列された複数の光スポットを回転させる回転制御手段と
を備えることを特徴とする光ディスク記録再生装置。