JP2008027513A - 光ディスク装置、トラッキングエラー信号生成回路、トラッキングエラー信号の補正方法、プログラム - Google Patents

光ディスク装置、トラッキングエラー信号生成回路、トラッキングエラー信号の補正方法、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】DPP方式のトラッキングエラー信号(TE信号)において、メインビーム照射部分とサイドビーム照射部分の反射率が異なるために発生したオフセットを、MPP信号とSPP信号を個別に正規化することなく適切に補正する。
【解決手段】アナログ信号処理部40は、光検出部130によって検出されたメインビームとサイドビームの反射光の受光量に基づいて、MPP、MPI、SPP及びSPI信号を生成し、MPP及び/又はSPP信号に基づいて、DPP方式のTE信号とCE信号を生成し、TE、CE、MPI及びSPI信号のアナログ信号を出力する。デジタル信号処理部50は、A/D変換部52によりデジタル信号に変換されたTE、CE、MPI及びSPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成する。
【選択図】図7

Description

本発明は、光ディスク装置、トラッキングエラー信号生成回路、トラッキングエラー信号の補正方法、及びプログラムに関し、特に、光ディスクに対するレーザスポットの照射位置を制御するためのトラッキングエラー信号を好適に補正しうる光ディスク装置、トラッキングエラー信号生成回路、及びトラッキングエラー信号の補正方法、及びプログラムに関する。
光ディスク装置は、レーザ光を利用して光ディスクに情報を記録/再生するための装置である。この光ディスク装置は、光源(例えばレーザダイオード:LD)から出射したレーザ光を、対物レンズで集光して光ディスクの記録面にスポット照射し、当該光ディスクで反射したレーザ光の反射光を光検出部(例えばフォトディテクタ:PD)で受光する光ピックアップを備えている。そして、かかる光ディスク装置では、上記光検出部における受光量の検出信号を演算して、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等のサーボ信号を生成して、光ディスクに対するレーザスポットの照射位置をサーボ制御している。
トラッキングエラーの検出方式の1つとして、光検出部における受光素子の2分割受光領域の検出信号の差(プッシュプル信号)に基づき、トラッキングエラー信号を生成するプッシュプル法がある。しかし、1つのレーザ光のみを利用したプッシュプル法では、対物レンズと光検出部との位置ずれ(以下、「対物レンズシフト」)等が原因で、プッシュプル信号にオフセットが生じるという問題があった。そこで、かかる問題を解決するため、サイドビームを用いてプッシュプル信号(以下、「PP信号」)のオフセットを相殺するディファレンシャルプッシュプル(Differential Push Pull:以下、「DPP」)法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このDPP法では、レーザ光を回折して分光させたメインビーム(主ビーム)とサイドビーム(副ビーム)を光ディスクに照射し、このメインビームとサイドビームの反射光についてそれぞれプッシュプル信号を求め、所定の比率で両者の差を演算する。かかるDPP法でオフセットをキャンセルするためには、MPP信号(Main Push Pull:メインビーム反射光の2分割受光領域での受光量の差から生成したPP信号)の信号レベルと、SPP信号(Side Push Pull:サイドビーム反射光の2分割受光領域での受光量の差から生成したPP信号)の信号レベルとが一致するように、レベル調整を行う必要がある。このレベル調整は、例えば、ドライブ調整ラインの工程や、光ディスク挿入時のスタートアップ処理において、MPP信号とSPP信号との差を求めるマトリックス回路におけるアンプのゲイン調整で行われる。
特開2004−213768号公報
しかしながら、光ディスクに対するメインビーム照射部分とサイドビーム照射部分は、異なる場所である(例えば、メインビームが光ディスクのグルーブに照射され、サイドビームが当該グルーブに隣接したランドに照射される。)ため、例えば以下の条件(a)、(b)で、上記2つの照射部分の反射率が、当初のゲイン調整時の条件から変化してしまう。
(a)メインビーム照射部分が記録部分で、サイドビーム照射部分が未記録部分である場合、或いは、その逆の場合。
(b)光ディスクに対してデータを記録中の場合。メインビーム照射部分では、相変化などの現象が発生するため反射率が低下するが、サイドビーム照射部分では、物性変化が起きないため反射率は低下しない。
これらの場合、MPP信号とSPP信号にレベル差が生じ、DPP信号のオフセット相殺に必要な条件が崩れてしまう。その結果、対物レンズシフトやラジアルスキュー等によりPP信号に発生したオフセットは、DPP信号のオフセットとして残存してしまうという問題があった。
また、DPP信号をプルイン信号(以下、「PI信号」)で正規化する場合、メインビーム照射部分の反射率とサイドビーム照射部分の反射率とが異なると、正しく正規化されないという問題もあった。
なお、アナログ信号処理回路内の正規化回路により、MPP信号をMPI信号(Main Pull In:メインビーム反射光の2分割受光面での受光量の和から生成したPI信号)で正規化するとともに、SPP信号をSPI信号(Side Pull In:サイドビーム反射光の2分割受光面での受光量の和から生成したPI信号)で正規化した後に、DPP演算を行うことで、上記問題は回避可能である(例えば、特許文献1参照)。実際に、この構成のシステムも実用化されており、MPP信号とSPP信号の個別を正規化しないDPP信号に比べ、オフセット・振幅変動が抑制できることがわかっている。しかし、かかる構成ではアナログ正規化回路が複数必要になるため、回路規模、消費電力、コストが増大してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、DPP方式のトラッキングエラー信号において、メインビーム照射部分の反射率とサイドビーム照射部分の反射率が異なるために発生したオフセットを、MPP信号とSPP信号を個別に正規化することなく、適切に補正すること可能な、新規かつ改良された光ディスク装置、トラッキングエラー信号生成回路、トラッキングエラー信号の補正方法、プログラムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光ディスクに対して照射されたメインビームとサイドビームの反射光を受光する光検出部と、光検出部によって検出されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、光検出部によって検出されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、MPP信号及び/又はSPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、MPP信号及び/又はSPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、TE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号を出力するアナログ信号処理部と、アナログ信号処理部から出力されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するA/D変換部と、A/D変換部によりデジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するデジタル信号処理部と、デジタル信号処理部による補正後のTE信号に基づいて、光ディスクに対するメインビームの照射位置をトラッキング制御するトラッキング制御部と、を備えることを特徴とする、光ディスク装置が提供される。
かかる構成により、デジタル信号処理部において、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じたTE信号のオフセットを、アナログ信号処理部において、MPP信号及びSPP信号の個別の正規化を行うことなく、デジタル信号処理部において、TE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号を演算することで補正できる。従って、この補正後のTE信号を用いて、光ディスクに対するメインビームの照射位置を好適にトラック制御できる。
また、アナログ信号処理部では、MPI信号を用いてMPP信号を正規化せず、かつ、SPI信号を用いてSPP信号を正規化しないようにしてもよい。これにより、アナログ信号処理部にアナログ正規化回路を複数搭載しなくて済む。
また、DPP方式のTE信号が、SPP信号にトラック変調成分が現れるタイプのDPP信号である場合、アナログ信号処理部は、信号レベルを合わせたMPP信号とSPP信号との和に基づいて、CE信号を生成するようにしてもよい。これにより、MPP信号とSPP信号と信号レベルを合わせた上で両者の和をとってCE信号を求め、このCE信号を利用して上記タイプのDPP信号であるTE信号を好適に補正できる。
また、DPP方式のTE信号が、SPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP信号である場合、アナログ信号処理部は、SPP信号に基づいて、CE信号を生成するようにしてもよい。これにより、SPP信号に基づきCE信号を求め、このCE信号を利用して上記タイプのDPP信号であるTE信号を好適に補正できる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、MPP信号及び/又はSPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、MPP信号及び/又はSPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、TE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号を出力するアナログ信号処理部と、アナログ信号処理部から出力されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するA/D変換部と、A/D変換部によりデジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するデジタル信号処理部と、を備えることを特徴とする、トラッキングエラー信号生成回路が提供される。かかる構成により、上記光ディスク装置と同様の作用効果を奏する。
また、アナログ信号処理部では、MPI信号を用いてMPP信号を正規化せず、かつ、SPI信号を用いてSPP信号を正規化しないようにしてもよい。
また、DPP方式のTE信号が、SPP信号にトラック変調成分が現れるタイプのDPP信号である場合、アナログ信号処理部は、信号レベルを合わせたMPP信号とSPP信号との和に基づいて、CE信号を生成するようにしてもよい。
また、DPP方式のTE信号が、SPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP信号である場合、アナログ信号処理部は、SPP信号に基づいて、CE信号を生成するようにしてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アナログ信号処理部において、光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、MPP信号及び/又はSPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、MPP信号及び/又はSPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、TE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号を出力するステップと、アナログ信号処理部から出力されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するステップと、デジタル信号処理部において、デジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するステップと、を含むことを特徴とする、トラッキングエラー信号の補正方法が提供される。かかる構成により、上記光ディスク装置と同様の作用効果を奏する。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アナログ信号処理部において、光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、MPP信号及び/又はSPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、MPP信号及び/又はSPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、TE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号を出力するステップと、アナログ信号処理部から出力されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するステップと、デジタル信号処理部において、デジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、光ディスクに対するメインビームの照射部分及び/又はサイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。かかる構成により、上記光ディスク装置と同様の作用効果を奏する。
以上説明したように本発明によれば、DPP方式のトラッキングエラー信号において、メインビーム照射部分の反射率とサイドビーム照射部分の反射率が異なるために発生したオフセットを、MPP信号とSPP信号を個別に正規化することなく、適切に補正することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態にかかる光ディスク装置1、トラッキングエラー信号生成回路としてのサーボ制御回路30、トラッキングエラー信号の補正方法、プログラムについて説明する。
最初に、図1を参照して、本実施形態にかかる光ディスク装置1の全体構成について説明する。図1は、本実施形態にかかる光ディスク装置1の構成を示す説明図である。
図1に示すように、本実施形態にかかる光ディスク装置1は、外部のホスト機器(パーソナルコンピュータ、デジタルビデオカメラ等、図示せず。)からの指示に基づいて、光ディスク3に対してデータを記録及び/又は再生可能な装置である。光ディスク3は、データの読み書きに光を利用する記憶媒体であれば、例えば、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disc)、ブルーレイディスク(Blu-ray Disc)等の次世代DVD等の相変化光ディスクや、MO(Magneto-Opticaldisk)等の光磁気ディスクなど、任意の光ディスクを利用できる。なお、光ディスク3は、例えば、再生専用型光ディスク(CD−ROM(CD Read Only Memory)、DVDーROM等)、追記型光ディスク(CD−R(CD Recordable)、DVD−R等)、或いは、書き換え型光ディスク(CD−RW(CD ReWritable)、DVD−RW、CD−RAM、DVD−RAM、MO等)のいずれであってもよい。
本実施形態にかかる光ディスク装置1は、概略的には、光学系の部品等からなり光ディスク3にレーザ光を照射して反射光を受光する光ピックアップ10と、各種アクチュエータやモータ等からなり光ディスク3を回転駆動するディスク駆動部20と、光ピックアップ10及びディスク駆動部20を制御するために各種信号処理を行うサーボ制御回路30と、を主に備える。
光ピックアップ10は、レーザ光を発射する発光素子の一例であるレーザダイオード(LD)110と、光ディスク3の記録面に対向配置され、入射されたレーザ光を集光して光ディスク3にスポット光を照射する対物レンズ120と、光ディスク3で反射されたレーザ光の反射光を受光して受光量を検出する光受光部130と、対物レンズ120を移動させる対物レンズ移動手段の一例である2軸アクチュエータ140と、光ピックアップ10を光ディスク3の径方向に摺動させるスライドモータ142と、レーザダイオード110を駆動させるLDドライバ144と、を備える。
このうち、2軸アクチュエータ140は、対物レンズ120をトラッキング方向(光ディスク3の径方向)及びフォーカス方向(光ディスク3の記録面に対して垂直方向)に高速かつ高精度で移動させることができる。この2軸アクチュエータ140により対物レンズ120の位置をフォーカス方向及びトラッキング方向に微調整することで、光ディスク3に対するレーザ光の照射位置(レーザスポット)の位置制御(フォーカス制御、トラッキング制御)を行うことができる。これにより、回転時における光ディスク3の面振れ(光ディスク3と対物レンズ120の高さ方向へのずれ)に応じて、対物レンズ120の焦点位置を光ディスク3の記録面に正確に位置合わせできる。また、光ディスク3のトラック振れ(光ディスク3と対物レンズ120の径方向へのずれ、即ち、トラック変調成分)に応じて、レーザスポットの照射位置を目標トラックに正確に追従させることができる。
また、光検出部130は、例えば、複数のフォトディテクタ及びアンプ等を有する光電子集積回路(OEIC:Opto-Electronic Integrated Circuit)等で構成される。この光検出部130は、複数の受光素子(フォトディテクタ)を有しており、各受光素子における受光量を光電変換して得られる信号をサーボ制御回路30に出力する。また、光検出部130からRFアンプ64には、光ディスク3に記録された情報の再生結果を表す高周波信号が出力されて、RFアンプ64で増幅された後に、ホスト機器に再生信号として出力される。
ディスク駆動部20は、光ディスク3を回転駆動するスピンドルモータ22と、スピンドルモータ22に接続されて光ディスク3を回転可能に支持するスピンドル24と、スピンドル24に設けられたディスククランプ26とを有する。このディスク駆動部20のスピンドルモータ22は、サーボ制御回路30に設けられた制御用マイクロコントローラ60及びスピンドルドライバ62によって制御されて、光ディスク3を所定スピードで回転駆動させる。
サーボ制御回路30は、光検出部130から出力された検出信号を処理してサーボエラー信号等を生成するアナログ信号処理部40と、アナログ信号処理部40から入力されたサーボエラー信号(トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等)を補正処理等するデジタル信号処理部50と、サーボ制御回路30全体の動作を制御する制御用マイクロコントローラ60と、制御用マイクロコントローラ60からの指示に基づいて、スピンドルモータ22を駆動させるスピンドルドライバ62と、デジタル信号処理部50から入力されたトラッキングエラー信号に基づいて、2軸アクチュエータ140のトラッキングコイル(図示せず。)を駆動させるトラッキングドライバ70(トラッキング制御部)と、デジタル信号処理部50から入力されたトラッキングエラー信号に基づいて、2軸アクチュエータ140のフォーカシングコイル(図示せず。)を駆動させるフォーカスドライバ72(フォーカス制御部)と、デジタル信号処理部50から入力された制御信号に基づいてスライドモータ142を駆動させるスライドモータドライバ74とを有する。本実施形態にかかる光ディスク装置1では、このサーボ制御回路30におけるトラッキングエラー信号の生成及び補正処理に特徴を有するが、その詳細は後述する。
次に、図2を参照して、本実施形態にかかる光ピックアップ10の光学系の具体例について詳述する。図2は、本実施形態にかかる光ピックアップ10の光学系の構成例を示す模式図である。
図2に示すように、光ピックアップ10は、発光素子であるレーザダイオード110から発射されたレーザ光を、コリメータレンズ111、アナモルフィックプリズム112、グレーティング113、ビームスプリッタ114、ビームエキスパンダ115、1/4波長板116を順次介して、対物レンズ120に入射させ、光ディスク3に照射させる。さらに、光ピックアップ10は、光ディスク3で反射されたレーザ光を、対物レンズ120、1/4波長板116、ビームエキスパンダ115、ビームスプリッタ114、コリメータレンズ121、ホログラム板122、シリンドリカルレンズ123を順次介して、光受光部130で受光する。
レーザダイオード110から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ111によって発散光から平行光に変換された後に、アナモルフィックプリズム112で楕円形から円形の断面形状に整形される。さらに、このレーザ光は、回折格子であるグレーティング113により、1つのメインビーム(主光束;0次光)と、複数(例えば、ノーマル3ビームDPPの場合には2つ)のサイドビーム(副光束;±1次光)とに分光される。メインビームは、光ディスク3の記録面にデータを記録/再生するためのメインスポットを形成するレーザビームである。また、例えば2つのサイドビームは、互いに逆方向の極性を有する一定の収差を有し、光ディスク3の記録面上においてメインスポットに対して離隔した位置に一対のサイドスポットを形成するレーザビームである。
このグレーティング113から出射されたレーザ光(メインビームとサイドビーム)は、ビームスプリッタ114を通過して、ビームエキスパンダ115に入射される。また、ビームスプリッタ114は、当該レーザ光の一部を反射させて、この反射光をコリメータレンズ117を介してフロントモニタフォトディテクタ118に照射させる。このフロントモニタフォトディテクタ118は、入射されたレーザ光を光電変換して受光量を検出し、この検出信号をサーボ制御回路30の制御用マイクロコントローラ60に出力する。これに応じて、制御用マイクロコントローラ60及びLDドライバ144は、レーザダイオード110から発射されるレーザ光の発射強度が一定となるようにフィードバック制御する。
ビームエキスパンダ115は、例えば、可動式の凹レンズ115aと固定式の凸レンズ115bとから構成され、このレンズ115a、115b間の距離を調整することによって、高NA(開口数)の2群対物レンズ120を使用した場合に顕著に現れる球面収差を補正する機能を有する。このビームエキスパンダ115から出射されたレーザ光は、図示しない立ち上げミラーを介して、1/4波長板116に入射される。この1/4波長板116は、入射されるレーザ光に位相差90°を与えて、直線偏光を円偏光に変換して対物レンズ120に入射させ、また、光ディスク3で反射した円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。対物レンズ120は、2群対物レンズで構成され、例えばNA0.85であり、ビームエキスパンダ115を通過したレーザ光を集光して、光ディスク3上の記録面にレーザスポット(上記メインスポットとサイドスポット)を照射する。このメインスポット照射により、光ディスク3の記録層を相変化させることで、光ディスク3の記録トラックに対して各種データが記録、書換、又は再生される。この照射時には、メインスポットがトラックの中央に適切なスポット径で照射されるように、2軸アクチュエータ140を用いた対物レンズ120の位置制御、即ち、トラッキング制御及びフォーカシング制御が行われる。
なお、実際のDVD等の光ディスク3においては、データを記録する記録トラックは、「グルーブ」と呼ばれ、所定の振幅及び所定の周波数でうねり(ウォブル)を有する溝状に形成され、各グルーブ間には「ランド」と呼ばれる突出部が形成されている。本実施形態では、光ディスク3のグルーブにメインスポットが照射され、ランドにサイドスポットが照射されるようになっているが、本発明はかかる例に限定されるものではない。
さらに、上記のようにして光ディスク3に照射されたーザ光は、光ディスク3の記録トラックの記録情報によって光強度変調されて反射し、この反射したレーザ光は、上記対物レンズ120、1/4波長板116、ビームエキスパンダ115を通過し、ビームスプリッタ114で反射する。このビームスプリッタ114で反射したレーザ光は、コリメータレンズ121で収束光に変換された後に、ホログラム板122及びシリンドリカルレンズ123によって、フォーカスエラー信号をSSD法(スポットサイズ検出法)によって得るための光学的処理が施されるとともに、例えば2つのサイドビームとメインビームとに分光されて、光検出部130に入射される。光検出部130は、上記光ディスク3に対して照射されたメインビームとサイドビームの反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子(例えばフォトディテクタ)を有する。
ここで、図3を参照して、本実施形態にかかる光検出部130の受光素子の構成例について説明する。図3は、本実施形態にかかる光検出部130の受光面を示す平面図である。
図3に示すように、光検出部130の受光面側には、レーザ光の反射光を検出するための例えば6つの受光素子131、132、133、134、135が設けられている。受光素子131、132は、受光素子135を挟んで左右に対向する位置関係にあり、受光素子133、134は、受光素子135を挟んで上下に対向する位置関係にある。各受光素子131、132、133、134、135の略中央部には、光ディスク3で反射したレーザ光の戻り光が照射されて、ビームスポットが形成される。
受光素子131、132は、フォーカスエラー信号(FE)を生成するための受光素子であり、その受光面が、上下方向に3つの受光領域AとWとB(若しくはDとZとC)に3分割されている。また、受光素子133、134、135は、トラッキングエラー信号(TE)を生成するための受光素子であり、その受光面が、左右方向に2つの受光領域EとF(若しくはGとH、若しくは、IとJ)に2分割されている。このうち、受光素子133、134は、上記ホログラム板122によって分光された2つのサイドビームをそれぞれ受光し、受光素子135は、メインビームを受光するようになっている。
各受光素子131、132、133、134、135は、上記のように分割された各受光領域A、W、B、C、Z、D、E、F、G、H、I、Jにおけるビームスポットの受光量を検出し、当該受光量を電気信号に変換したアナログ信号(以下、「検出信号」)をそれぞれ出力する。以下では、これら各受光領域A、W、B、C、Z、D、E、F、G、H、I、Jから出力される検出信号を、それぞれA、W、B、C、Z、D、E、F、G、H、I、Jとして表記する。
また、このように光検出部130の受光素子135から出力される検出信号I、Jを、例えば次の式のように加算して、再生信号としてのRF信号が生成される。また、サーボ制御回路30は、このように光検出部130の各受光素子131、132、133、134、135から出力される検出信号A、W、B、C、Z、D、E、F、G、H、I、Jに基づいて、例えば次の式(1)〜(3)のような所定の演算を行い、DPP(Differential Push Pull)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)や、SSD方式のフォーカスエラー信号(FE信号)などといったサーボエラー信号を生成する。
RF=I+J ・・・(1)
FE=(A+B+Z)−(C+D+W) ・・・(2)
TE=MPP−Kt*(SPP1+SPP2)
=(I−J)−Kt*{(E−F)+(G−H)} ・・・(3)
ここで、図4〜図6を参照して、トラッキングエラーの検出方式の1つである、一般的な3ビームDPP法の原理と、その問題点について説明する。
DPP法は、プッシュプル信号(PP信号)を利用してトラッキングエラーの検出する手法である。図4(a)に示すように、光ディスク3に対して照射されるレーザスポット5が、複数のトラック(グルーブGとランドL)を横切るようにして光ディスク3の径方向に移動する場合には、正弦波状のプッシュプル信号が検出される。このプッシュプル信号は、レーザスポット5とトラックとの位置関係を検出する信号であり、プッシュプル信号がゼロであれば、レーザスポット5がトラックの中心(グルーブGまたはランドLの中心)にあることになる。
このプッシュプル信号は、図4(b)に示すように、上記光検出部130の受光素子135等において、光ディスク3で反射されたレーザ光の戻り光を受光して、2分割された受光領域IとJの受光量の差を演算することで検出される(PP=I−G)。詳細には、光ディスク3のランドL又はグルーブGで反射・回折されたレーザ光は、グルーブGの深さによる光路差により干渉し、レーザスポット5とランドL又はグルーブGとの位置関係で、強度分布が変化する。つまり、受光素子135には、光ディスク3のランドL又はグルーブGにおいて反射光した0次回折光6aと1次回折光6bとが受光されるが、この0次回折光6aと1次回折光6bとは、重なり合う部分で相互干渉するため、受光素子135での受光量が増減する。この結果、図4(a)に示したように、PP信号は、光ディスク3に対するレーザスポット5の照射位置に応じて増減する。
ところが、図5(a)、(b)に示すように、対物レンズ120と光検出部130との位置ずれ(以下、「対物レンズシフト」)が生じると、受光素子135におけるレーザ光(0次回折光6aと1次回折光6b)の受光位置も上記対物レンズのシフト方向にずれるため、この結果、IとJの差であるPP信号にオフセットが生じてしまうという問題があった。このオフセットが生じると、レーザスポット5がトラックの中心に合っているときでも、PP信号の信号レベルがゼロにないため、このオフセットが生じたPP信号をトラッキングエラー信号としても、トラッキング制御を正確に行うことができない。
そこで、DPP法では、図6(a)に示すように、レーザ光を回折して、メインビームと例えば2つのサイドビームとに分光し、このメインビームのビームスポット5(以下、「メインスポット5」)と、例えば2つのサイドビームのビームスポット(以下、「サイドスポット7a、7b」)とを、光ディスク3に対して照射する。このとき、メインスポット5は中央に位置し、両サイドスポット7a、7bは、メインスポット5を挟んで両側に位置するように照射される。そして、図6(b)に示すように、メインビーム用の受光素子135でメインビームの反射光のビームスポット6を受光して、この受光素子135の検出信号I、Jから次の式に従い、メインプッシュプル信号(MPP信号)と、メインプルイン信号(MPI信号)を演算する。また、サイドビーム用の2つの受光素子133、134で、各サイドビームの反射光のビームスポット8a、8bをそれぞれ受光して、この受光素子133、134の検出信号E、F、G、Hから次の式に従い、2つのサイドプッシュプル信号(SPP1、SPP2信号)と、2つのサイドプルイン信号(SPI1、SPI2信号)をそれぞれ演算する。
MPP=I−J
SPP1=E−F
SPP2=G−H
MPI=I+J
SPI1=E+F
SPI2=G+H
ここで、MPP信号は、メインビームの反射光を受光する受光素子135の2分割受光領域I、Jにおける受光量の差(I−J)を表す差信号である。また、MPI信号は、メインビームの反射光を受光する受光素子135の2分割受光領域I、Jにおける受光量の和(I+J)を表す和信号である。また、SPP信号は、サイドビームの反射光を受光する受光素子133(若しくは134)の2分割受光領域E、F(若しくはG、H)における受光量の差(E−F(若しくはG−H))を表す差信号である。また、SPI信号は、サイドビームの反射光を受光する受光素子133(若しくは134)の2分割受光領域E、F(若しくはG、H)における受光量の和(E+F(若しくはG+H))を表す差信号である。
そして、上記のように演算したMPP信号と、SPP1信号及びSPP2信号とに基づいて、次の式(3)に従い、MPP信号と、SPP信号をKt倍した値との差を演算することで、トラッキングエラー信号(TE信号)を生成する。
TE=MPP−Kt*(SPP1+SPP2) ・・・(3)
ここで、Ktは、MPP信号の信号レベルと、SPP信号の信号レベルとが一致するように、レベル調整を行うための係数(バランスゲイン)である。上述したように、グレーティング113で分光されるメインビームとサイドビームは、強度が異なるので、光検出部130で検出されるメインビームとサイドビームの検出信号の信号レベルに差が生じる。そこで、オフセット補正を行うために、アナログ信号処理部40のアンプ回路のゲイン(即ち、Kt値)を調整することで、両者の信号レベルが一致される。この係数Ktは、例えば、光ディスク装置1のドライブ調整ラインの工程や、光ディスク3挿入時のスタートアップ処理において、初期設定される。
このようにして、DPP方式のTE信号を求めることにより、上述したオフセット(図5参照)を解消することができる。つまり、図6(c)に示すように、対物レンズシフトが変化する場合において、MPP信号とSPP信号とは、オフセットの極性は同極性であるのに対して、プッシュプルの極性は逆極性となっている。例えば、対物レンズシフトが大きくなると、MPP信号及びSPP信号の双方ともオフセットが増加するが、MPP信号及とSPP信号とのプッシュプル極性は反転している。
従って、かかる特性を有するMPP信号とSPP信号のKt倍との差を求めることで、図6(d)に示すように、両者のオフセットを相殺することができ、さらに、プッシュプル信号の信号レベルを2倍にしたてTE信号を求めることができる。このようにしてDPP方式では、上記対物レンズシフトに伴うオフセットが除去されたTE信号を生成できる。
ところが、上述したように、光ディスク3に対するメインビーム照射部分の反射率、及び/又は、光ディスク3に対するサイドビーム照射部分の反射率が変化してしまうと、MPP信号と、Kt倍したSPP信号との間で相対的にレベル差が生じ、初期設定したKtの値が不適切なものとなる。例えば、初期設定時に「MPP信号の信号レベル(メインビームの強度):SPP信号の信号レベル(サイドビームの強度)=4:1」であったため、「Kt=4」と設定したケースを想定すると、その後のデータ記録時にメインビーム照射部分の反射率が低下し、「MPP信号の信号レベル:SPP信号の信号レベル=3:1」となると、実際には「Kt=3」に変更する必要が生じる。しかし、それにもかかわらず、初期設定値である「Kt=4」を使用し続けると、対物レンズシフトやラジアルスキューにより、DPP方式のTE信号に生じたオフセットが残存してしまい、好適にトラッキング制御できなくなってしまうという問題がある。
この問題に対処するため、従来では、上記式(3)に従いTE信号を演算するアナログ演算処理部40において、MPP信号とSPP信号とを個別に正規してからTE信号を演算する、即ち、TE信号のAGC(automatic gain control:自動化されたゲイン制御)を行っていた。具体的には、上記2つのPP信号の個別の正規化は、例えば、次の式(4)のように、MPPをMPIで、SPPをSPIで除算することによって実現可能である。
TE=(MPP/MPI)−Kt*{(SPP1/SPI1)+(SPP2/SPI2)}
=(I−J)/(I+J)−Kt*{(E−F)/(E+F)+(G−H)/(G+H)}
・・・(4)
しかし、このように式(4)を用いてMPP、SPP信号を個別に正規化するという従来の構成では、アナログ正規化回路が複数必要になるため、回路規模、消費電力、コストが増大してしまうという問題があった。そこで、かかる問題を解決すべく、本実施形態では、SPP信号にトラック変調成分(光ディスク3の目標トラックと対物レンズとのトラッキング位置ずれ)が現れる一般的なDPP方式のTE信号に関し、アナログ信号処理部40において上記式(4)のようにMPP信号及びSPP信号を個別に正規化することなく、デジタル信号処理部50においてTE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号の4つの信号を用いて、メインビーム照射部分及びサイドビーム照射部分の反射率変動により生じるTE信号の振幅変動・オフセット変動を補正するものである。以下に、この本実施形態にかかる特徴的構成について詳述する。
まず、図7〜図9を参照して、本実施形態にかかる光ディスク装置1におけるサーボ制御回路30の構成について説明する。図7は、本実施形態にかかる光ディスク装置1におけるサーボ制御回路30の全体構成を示すブロック図である。図8は、本実施形態にかかるアナログ信号処理部40の構成を示す回路図である。図9は、本実施形態にかかるデジタル信号処理部50の構成を示すブロック図である。なお、図7〜図9では、サーボ制御回路30、アナログ信号処理部40及びデジタル信号処理部50において、主にトラッキングエラー信号の生成に関連する構成要素を抽出して示し、その他の部分は図示を省略してある。
図7に示すように、サーボ制御回路30は、トラッキングエラー信号生成回路の一例であり、光ディスク3に対するレーザビームの照射位置をトラッキング制御するためのトラッキングエラー信号を生成するものである。このサーボ制御回路30は、アナログ信号処理部40と、TE信号のデジタル信号デジタル信号処理部50と、D/A変換部58と、トラッキング制御部の一例であるトラッキングドライバ70とを備えている。
アナログ信号処理部40は、アナログフロント−エンドICなどのアナログ回路で構成される。このアナログ信号処理部40は、上記MPI信号、MPP信号、SPI信号、SPP信号、TE信号、CE信号等を演算するためのマトリックス回路やアンプ回路を備えている。
デジタル信号処理部50は、例えばサーボDSP(Digital Signal Processor)で構成される。このデジタル信号処理部50は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部52と、所定の演算式に従いオフセットキャンセル及び正規化演算を行うオフセットキャンセル・正規化演算部54と、TE信号の位相補償を行う位相補償フィルタ56と、を備える。
このような構成のサーボ制御回路30の動作について説明する。上記光ピックアップ10の光検出部130から出力された検出信号A、B、C、D、E、F、G、H、I、W、Zは、アナログ信号処理部40に入力される。アナログ信号処理部40は、この検出信号A〜I、W、Zをマトリクス演算して、上記TE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号のアナログ信号を生成する。
このTE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号のアナログ信号は、デジタル信号処理部50のA/D変換部52に入力されてデジタル信号に変換される。さらに、オフセットキャンセル・正規化演算部54は、A/D変換部52によりデジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号及びSPI信号を、所定の演算式に従って、オフセットキャンセル・正規化演算する。これによって、TE信号は、上述した光ディスク3に対するメインビーム照射部分及び/又はサイドビーム照射部分の反射率変動により生じたオフセット成分が除去されるとともに、正規化される。このオフセットキャンセル及び正規化された補正後のTE信号は、オフセットキャンセル・正規化演算部54から位相補償フィルタ56に出力される。
この補正及び正規化後のTE信号は、位相補償フィルタ56により位相補償された後に、D/A変換部58によりアナログ信号に変換されて、トラッキングドライバ70に入力される。トラッキングドライバ70は、上記補正後のTE信号に基づいて、トラッキングアクチュエータ、例えば2軸アクチュエータ140の駆動を制御するための制御信号を生成して、2軸アクチュエータ140に出力する。これにより、2軸アクチュエータ140がトラッキング方向に駆動されて、レーザスポット5を光ディスク3のトラック中心に保持するトラッキングサーボが実現される。
ここで、図8を参照して本実施形態にかかるアナログ信号処理部40のマトリックス構成例について詳述する。
図8に示すように、アナログ信号処理部40には、上記光検出部130から検出信号E〜Jが入力される。そして、減算器402で検出信号IとJとの差(I−J)を演算することで、MPP信号が生成され、加算器404で検出信号IとJとの和(I+J)を演算することで、MPI信号が生成される。
また、減算器406で検出信号EとFとの差(E−F)を演算することで、SPP1信号が生成され、加算器408で検出信号EとFとの和(E+F)を演算することで、SPI1信号が生成される。また、減算器410で検出信号GとHとの差(G−H)を演算することで、SPP2信号が生成され、加算器412で検出信号GとHとの和(G+H)を演算することで、SPI2信号が生成される。さらに、加算器414でSPP1信号とSPP2信号との和(E−F+G−H)を演算することで、SPP信号が生成され、加算器416でSPI1信号とSPI2信号との和(E+F+G+H)を演算することで、SPI信号が生成される。さらに、SPP信号は、アンプ418で所定のゲイン(Kt)が乗算される。このKt値は、MPP信号とSPP信号との信号レベル(振幅)を合わせるためのバランスゲインである。このKt値は、上述したように、光ディスク装置1のドライブライン調整、或いは、ディスク3挿入時のスタートアップ調整において、レーザダイオード110の発光量や、光ディスク3の反射率等に応じた適切な所定値に決定されるものである。
さらに、減算器420で、MPP信号と上記Kt倍されたSPP信号との差を求めることで、DPP方式のTE信号(TE=MPP−Kt*SPP)が生成される。また、加算器422で、MPP信号と上記Kt倍されたSPP信号との和を求めることで、センターエラー信号(CE信号、CE=MPP+Kt*SPP)が生成される。このセンターエラー信号は、MPP信号とSPP信号の信号レベルを合わせて和をとった信号であり、トラック変調成分(PP成分)が除去されて、オフセット成分を主に含むものである。
以上のようにして、アナログ信号処理部40で、TE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号のアナログ信号が生成され、デジタル信号処理部50に出力される。このとき、MPP信号をMPI信号で、SPP信号をSPI信号で個別に正規化しないので、アナログ信号処理部40にアナログ正規化回路を搭載する必要がない。これにより、アナログ信号処理部40の回路規模、消費電力及びコストを低減することができる。
次に、図9を参照して、本実施形態にかかるデジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部54の演算式について詳述する。
図9に示すように、オフセットキャンセル・正規化演算部54は、一般的な3ビームDPP方式のTE信号を、オフセットキャンセル及び正規化するものである。このオフセットキャンセル・正規化演算部54は、上記A/D変換部52によりデジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号を、次の演算式(5)に従って演算して、上記オフセットキャンセル及び正規化された補正後のTE信号を求める。
補正後のTE={(MPI+Kt*SPI)*TE−(MPI−Kt*SPI)*CE}/(4*MPI*Kt*SPI) ・・・(5)
なお、アナログ信号処理部40から、SPI信号の代わりに、Kt倍されたSPI信号を出力することにより、デジタル信号処理部50における上記演算式(5)の演算処理を、次の演算式(6)のように簡略化できる。これによって、デジタル信号処理部50は、Ktの値を保有していなくても、上記補正後のTEを求める演算を実行可能となる。
補正後のTE={(MPI+SPI)*TE−(MPI−SPI)*CE}/(4*MPI*SPI) ・・・(6)
ここで、上記デジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部54が用いる上記演算式(5)の導出方法について説明する。
基本的には、PP信号は、トラック変調成分とオフセット成分との和と考えることができる。トラック変調成分は、対物レンズ120から照射されたビームスポット5と、光ディスク3のトラックの中心との位置ずれの度合いを表す成分である。また、オフセット成分は、対物レンズシフトに伴う対物レンズ120と光検出部130の受光素子との位置ずれの度合いを表す成分である。そして、PP信号とPI信号の振幅(信号レベル)は、それぞれ、光ディスク3に照射されるレーザ光の強度(レーザパワー)とレーザ照射部分の反射率の乗算で決定され、PP信号とPI信号の振幅は比例すると考えられる。かかる基本的な考えを基に、以下に説明するように、TE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号から、PP信号に含まれるトラック変調成分を求めるよう式変形を行う。
まず、以下のように変数を定義する。
f :正規化PP信号トラック変調成分(PP信号からオフセットを除去した成分)
g :正規化PP信号オフセット成分
MPI :メインビーム用の受光素子135(メインフォトディテクタ)の光量
SPI :サイドビーム用の受光素子133、134(サイドフォトディテクタ)の光量
Kt :キャンセルゲイン
TE_0:アナログ信号処理部40が出力するTE信号(AGCなし)
CE_0:アナログ信号処理部40が出力するCE信号(AGCなし)
以上の定義を使うと、MPP信号とSPP信号は、次式(7)、(8)で表される。
MPP=MPI*( f+g) ・・・(7)
SPP=SPI*(−f+g) ・・・(8)
また、TE信号TE_0、CE信号CE_0は次式(9)、(10)で表される。
TE_0=MPP−Kt*SPP
=MPI*(f+g)−Kt*SPI*(−f+g)
=(MPI+Kt*SPI)*f+(MPI−Kt*SPI)*g
・・・(9)
CE_0=MPP+Kt*SPP
=MPI*(f+g)+Kt*SPI*(−f+g)
=(MPI−Kt*SPI)*f+(MPI+Kt*SPI)*g
・・・(10)
Kt=MPI/SPIの場合、(9)式の右辺第二項が0になり、オフセット成分のないTE信号が得られることがわかる。ここでは、Ktを任意の値とする。次いで、上記(9)及び(10)式からオフセット成分gを消去するよう式変形を行う。
まず、(9)式の両辺に(MPI+Kt*SPI)を、(10)式の両辺に(MPI−Kt*SPI)を乗ずる。これにより、次の式(11)、(12)が得られる。
(MPI+Kt*SPI)*TE_0=(MPI+Kt*SPI)*f+(MPI−Kt*SPI)*g ・・・(11)
(MPI−Kt*SPI)*CE_0=(MPI−Kt*SPI)*f+(MPI−Kt*SPI)*g ・・・(12)
次いで、(11)式から(12)式を減じて、次の式(13)を得る。
(MPI+Kt*SPI)*TE_0−(MPI−Kt*SPI)*CE_0
={(MPI+Kt*SPI)−(MPI−Kt*SPI)}*f
=4*MPI*Kt*SPI*f ・・・(13)
そして、この式(13)から、正規化PP信号トラック変調成分fを求め、次の式(14)が得られる。
f={(MPI+Kt*SPI)*TE_0−(MPI−Kt*SPI)*CE_0}/(4*MPI*Kt*SPI) ・・・(14)
このfは、オフセットを補正し、正規化を行ったTE信号(補正後のTE信号)である。この式(14)は、上記演算式(5)に相当する。
デジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部54は、以上のように求められた演算式(5)に従って、オフセットキャンセル及び正規化演算を行い、アナログ信号処理部40から入力されたTE信号から、メインビーム照射部分とサイドビーム照射部分の反射率の変動に伴うオフセット成分を除去し、トラック変調成分のみを含むように補正して、正規化されたTE信号を生成ことができる。トラッキングドライバ70は、この補正後のTE信号により、トラッキング制御を正確に実行して、ビームスポット5を光ディスク3のトラックに追従させることができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態にかかる光ディスク装置1、トラッキングエラー信号生成回路としてのサーボ制御回路30、トラッキングエラー信号の補正方法、プログラムについて説明する。第2の実施形態は、上述した第1の実施形態にかかる一般的な3ビームDPP方式のTE信号を用いる光ディスク装置1と比べて、サードビームを検出し得られる信号にトラック変調成分(プッシュプル成分)が現れないタイプのDPP方式のTE信号を用いる点と、このTE信号を生成するサーボ制御回路30のアナログ信号処理部40及びデジタル信号処理部50の構成が相違するものであるが、その他の機能構成は、上記第1の実施形態の場合と実質的に同一であるので、その詳細説明は省略する(図1〜図7参照)。
第2の実施形態では、SPP信号にトラック変調成分(プッシュプル成分)が現れないタイプのDPP方式により、トラッキングエラー信号を求めるものである。このSPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP方式としては、例えば、光ディスク3に1つのメインスポットと4つのサイドスポットを照射する5ビームDPP方式や、光ディスク3に2つのサイドスポットの焦点をぼかして照射する3ビームDPP方式などがある。これらのDPP方式では、SPP信号は、トラック変調成分が現れず、MPP信号のオフセットに相当する成分のみを含む信号となる。この場合は、MPP信号のオフセット成分の振幅と、SPP信号の振幅とを一致させて、両者の差を求めることで、オフセットキャンセルを実現できる。
ここで、図10を参照して、本発明の第2の実施形態にかかるアナログ信号処理部40のマトリックス構成例について詳述する。図10は、本実施形態にかかるアナログ信号処理部40の構成を示す回路図である。
図10に示すように、第2の実施形態にかかるアナログ信号処理部40は、上述した第1の実施形態にかかるアナログ信号処理部40と比べて、加算器422が設けられておらず、SPP信号にKt値を乗じたものをそのままCE信号として出力する点以外は、第1の実施形態の場合と略同一である。この第2の実施形態では、SPP信号には、トラック変調成分が含まれず、PP信号のオフセット成分のみが含まれているので、CE信号として、SPP信号をそののまま用いることができる。
このようなアナログ信号処理部40は、TE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号のアナログ信号が生成して、デジタル信号処理部50に出力する。このとき、第1の実施形態と同様に、MPP信号をMPI信号で、SPP信号をSPI信号で個別に正規化しないので、アナログ信号処理部40にアナログ正規化回路を搭載する必要がない。これにより、アナログ信号処理部40の回路規模、消費電力及びコストを低減することができる。
次に、図11を参照して、本発明の第2の実施形態にかかるデジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部254の演算式について詳述する。図11は、本実施形態にかかるデジタル信号処理部50の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算部254は、SPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP方式(5ビームDPP、サイドビームをぼかして照射する3ビームDPP)のTE信号を、オフセットキャンセル及び正規化するものである。このオフセットキャンセル・正規化演算部254は、上記アナログ信号処理部40から出力されA/D変換部52でデジタル信号に変換されたTE信号、CE信号、MPI信号、SPI信号を、次の演算式(15)に従って演算して、上記オフセットキャンセル及び正規化された補正後のTE信号を求める。
補正後のTE={(Kt*SPI*TE)−(MPI−Kt*SPI)*CE}/(Kt*SPI*MPI) ・・・(15)
なお、第1の実施形態と同様に、アナログ信号処理部40から、SPI信号の代わりに、Kt倍されたSPI信号を出力することにより、デジタル信号処理部50における上記演算式(15)の演算処理を、次の演算式(16)のように簡略化できる。これにより、デジタル信号処理部50がKtの値を保有していなくても、上記補正後のTEを求める演算を実行可能となる。
補正後のTE={(SPI*TE)−(MPI−SPI)*CE}/(SPI*MPI)
・・・(16)
ここで、上記デジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部254が用いる上記演算式(15)の導出方法について説明する。この式(15)を導出するための基本的な考えと、各変数の定義は、上記第1の実施形態の場合と同様である。
まず、上述した変数の定義を使うと、MPP信号とSPP信号は、次式(17)、(18)で表される。
MPP=MPI*(f+g) ・・・(17)
SPP=SPI*g ・・・(18)
また、TE信号TE_0、CE信号CE_0は次式(19)、(20)で表される。
TE_0=MPP−Kt*SPP
=MPI*(f+g)−Kt*SPI*g
=MPI*f+(MPI−Kt*SPI)*g ・・・(19)
CE_0=Kt*SPP
=Kt*SPI*g ・・・(20)
この式(19)(20)から、オフセット成分gを除去するように式変形して、トラック変調成分fを求める式(21)が得られる。
f=(TE_0/MPI)−(MPI−Kt*SPI)*g/MPI
=(TE_0/MPI)−(MPI−Kt*SPI)*CE_0/(Kt*SPI*MPI)
・・・(21)
このfは、オフセットを補正し、正規化を行ったTE信号(補正後のTE信号)である。この式(21)は、上記演算式(15)に相当する。
このように、第2の実施形態に係るデジタル信号処理部50のオフセットキャンセル・正規化演算部254は、以上のよう求められた演算式(15)に従って、オフセットキャンセル及び正規化演算を行い、アナログ信号処理部40から入力されたTE信号から、メインビーム照射部分とサイドビーム照射部分の反射率の変動に伴うオフセット成分を除去し、トラック変調成分のみを含むように補正して、正規化されたTE信号を生成ことができる。トラッキングドライバ70は、この補正後のTE信号により、トラッキング制御を正確に実行して、ビームスポット5を光ディスク3のトラックに追従させることができる。
(実施例)
次に、図12〜図15を参照して、対物レンズシフトによりMPP信号及びSPP信号にオフセットが発生した時のMPP信号、SPP信号、TE信号、CE信号と、上記本発明の第1又は第2の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行ったトラッキングエラー信号(補正後のTE信号)を算出した具体例について説明する。なお、同図には、比較対象として、MPI信号で正規化した従来のTE信号(TE_0/MPI)についても示してある。なお、いずれの場合も、対物レンズシフト量(オフセット量)は150μmであり、SPPとMPPのバランスゲインであるKt値は1.0とした。
まず、図12及び図13を参照して、本発明の第1の実施形態にかかる演算式(5)に従って、オフセットキャンセル及び正規化演算したTE信号と、従来のTE信号とを比較する。
図12は、一般的な3ビームDPP方式(SPP信号にトラック変調成分が現れる場合)において、メインビーム及びサイドビームの照射部分の反射率が変動せず、初期設定されたKt値が適切な場合を示す。この場合、図12に示すように、対物レンズシフト等によりMPP信号やSPP信号にオフセットが生じたとしても、Kt値が適切であるため、アナログ信号処理部40から出力されるTE_0信号は、オフセットが適切にキャンセルされている。この場合には、MPIで正規化した従来のTE信号と、第1の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行ったTE信号は、それぞれ適切にオフセットキャンセル及び正規化されている。
一方、図13は、一般的な3ビームDPP方式において、サイドビームの照射部分の反射率が相対的に高くなったため(例えば2倍)、初期設定されたKt値が適正値からずれた場合を示す。この場合には、図13に示すように、対物レンズシフト等によりMPP信号やSPP信号にオフセットが生じると、Kt値が不適切であるため、アナログ信号処理部40から出力されるTE_0信号のオフセットが好適にキャンセルされない。従って、MPIで正規化した従来のTE信号には、オフセットが発生してしまい、また、正規化にも誤差が生じて望ましくない振幅変動が発生する(破線がTE適正値、実線がTE実際値を示す)。これに対し、第1の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行ったTE信号は、この場合にも、適切にオフセットキャンセル及び正規化されている。
次に、図14及び図15を参照して、本発明の第2の実施形態にかかる演算式(15)に従って、オフセットキャンセル及び正規化演算したTE信号と、従来のTE信号とを比較する。
図14は、SPP信号にトラック変調成分が現れないDPP方式において、メインビーム及びサイドビームの照射部分の反射率が変動せず、初期設定されたKt値が適切な場合を示す。この場合、図14に示すように、対物レンズシフト等によりMPP信号やSPP信号にオフセットが生じたとしても、Kt値が適切であるため、アナログ信号処理部40から出力されるTE_0信号は、オフセットが適切にキャンセルされている。この場合には、MPIで正規化した従来のTE信号と、第2の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行ったTE信号は、それぞれ適切にオフセットキャンセル及び正規化されている。
一方、図15は、SPP信号にトラック変調成分が現れないDPP方式において、サイドビームの照射部分の反射率が相対的に高くなったため(例えば2倍)、初期設定されたKt値が適正値からずれた場合を示す。この場合には、図15に示すように、対物レンズシフト等によりMPP信号やSPP信号にオフセットが生じると、Kt値が不適切であるため、アナログ信号処理部40から出力されるTE_0信号のオフセットが好適にキャンセルされない。従って、MPIで正規化した従来のTE信号には、オフセットが発生してしまい、このオフセットは、上記図13の一般的な3ビームDPP方式に比べて大きい。また、従来のTE信号では、正規化にも誤差が生じ、望ましくない振幅変動が発生する(破線がTE適正値、実線がTE実際値を示す)。これに対し、第2の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行ったTE信号は、この場合にも、適切にオフセットキャンセル及び正規化されている。
以上、本発明の第1及び第2の実施形態にかかるオフセットキャンセル・正規化演算を行うTE信号の補正方法、およびこれを行う光ディスク装置1のサーボ制御回路30(トラッキングエラー信号生成回路)について詳述した。本実施形態によれば、DPP信号において、光ディスク3の記録面に対するメインビーム照射部分の反射率と、サイドビーム照射部分の反射率とが異なるために発生したTE信号のオフセットおよび振幅変動を、デジタル信号処理部50により適切に補正して、オフセットキャンセル及び正規化された好適なTE信号を生成できる。従って、当該補正されたTE信号を用いて、トラッキング制御を適切に実行できるので、メインスポットを光ディスク3のトラックに正確に追従させることができる。
さらに、上記のTE信号を補正するための演算処理は、アナログ信号処理部40ではなく、デジタル信号処理部50で実行されるので、従来のように、アナログ信号処理部40で、MPP信号とSPP信号をMPI信号とSPI信号を用いて個別に正規化する必要がない。よって、アナログ信号処理部40のマトリックス回路に、アナログ正規化回路を複数設置しなくて済むので、アナログ信号処理部40の回路規模、消費電力及びコストを低減できる。
また、アナログ信号処理部40で、MPP信号、MPI信号、SPP信号、SPI信号に基づいて、TE信号とCE信号を演算して、デジタル信号処理部50に出力している。このように、本実施形態では、アナログ信号処理部40からデジタル信号処理部50に対して、トラック変調成分とオフセット成分の双方を含みうるMPP信号及びSPP信号(振幅が比較的大)を出力するのではなく、トラック変調成分を主に含むTE信号(振幅が比較的小)と、オフセット成分を主に含むとCE信号(振幅が比較的小)とを出力している。これにより、信号受け側のA/D変換部52のレンジ幅が小さくて済むので、A/D変換部52の設計自由度を高めることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、対物レンズ120をトラッキング方向及びフォーカス方向に移動させる駆動装置として、2軸アクチュエータ140を用いたが、本発明は、かかる例に限定されず、対物レンズ120をトラッキング方向に移動させるトラッキングアクチュエータと、対物レンズ120をフォーカス方向に移動させるフォーカシングアクチュエータとをそれぞれ設けてもよい。
また、上記実施形態では、デジタル信号処理部50が、A/D変換部52を具備していたが、本発明は、かかる例に限定されず、例えば、A/D変換部52をデジタル信号処理部50外に設けてもよく、また、D/A変換部58をデジタル信号処理部50内に設けてもよい。
また、トラッキング制御回路の一例として構成されたサーボ制御回路30に、上述したような各種処理を実行させるためのプログラムも、本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の第1の実施形態にかかる光ディスク装置の構成を示す説明図である。 同実施形態にかかる光ピックアップの光学系の構成例を示す模式図である。 同実施形態にかかる光検出部の受光面を示す平面図である。 同実施形態にかかるプッシュプル信号の生成原理を示す説明図である。 同実施形態にかかるプッシュプル信号のオフセット発生原理を示す説明図である。 同実施形態にかかるDPP信号の生成原理を示す説明図である。 同実施形態にかかる光ディスク装置におけるサーボ制御回路の全体構成を示すブロック図である。 同実施形態にかかるアナログ信号処理部の構成を示す回路図である。 同実施形態にかかるデジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態にかかるアナログ信号処理部の構成を示す回路図である。 同実施形態にかかるデジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態にかかる補正後のTE信号と、従来の正規化されたTE信号とを比較して示す説明図である。 同実施形態にかかる補正後のTE信号と、従来の正規化されたTE信号とを比較して示す説明図である。 本発明の第2の実施形態にかかる補正後のTE信号と、従来の正規化されたTE信号とを比較して示す説明図である。 同実施形態にかかる補正後のTE信号と、従来の正規化されたTE信号とを比較して示す説明図である。
符号の説明
1 光ディスク装置
3 光ディスク
5 メインスポット
7a、7b サイドスポット
10 光ピックアップ
20 ディスク駆動部
22 スピンドルモータ
30 サーボ制御回路
40 アナログ信号処理部
50 デジタル信号処理部
52 A/D変換部
54、254 オフセットキャンセル・正規化演算部
56 位相補償フィルタ
58 D/A変換部
60 制御用マイクロコントローラ
62 スピンドルドライバ
64 RFアンプ
70 トラッキングドライバ
72 フォーカスドライバ
74 スライドモータドライバ
110 レーザダイオード
120 対物レンズ
130 光検出部
131、132、133、134、135 受光素子
140 2軸アクチュエータ
142 スライドモータ

Claims (10)

  1. 光ディスクに対して照射されたメインビームとサイドビームの反射光を受光する光検出部と;
    前記光検出部によって検出された前記メインビームの反射光の受光量に基づいて、前記メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、前記光検出部によって検出された前記サイドビームの反射光の受光量に基づいて、前記サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号を出力するアナログ信号処理部と;
    前記アナログ信号処理部から出力された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するA/D変換部と;
    前記A/D変換部によりデジタル信号に変換された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、前記光ディスクに対する前記メインビームの照射部分及び/又は前記サイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するデジタル信号処理部と;
    前記デジタル信号処理部による補正後のTE信号に基づいて、前記光ディスクに対する前記メインビームの照射位置をトラッキング制御するトラッキング制御部と;
    を備えることを特徴とする、光ディスク装置。
  2. 前記アナログ信号処理部では、前記MPI信号を用いて前記MPP信号を正規化せず、かつ、前記SPI信号を用いて前記SPP信号を正規化しないことを特徴とする、請求項1に記載の光ディスク装置。
  3. 前記DPP方式のTE信号が、前記SPP信号にトラック変調成分が現れるタイプのDPP信号である場合、前記アナログ信号処理部は、信号レベルを合わせた前記MPP信号と前記SPP信号との和に基づいて、前記CE信号を生成することを特徴とする、請求項1に記載の光ディスク装置。
  4. 前記DPP方式のTE信号が、前記SPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP信号である場合、前記アナログ信号処理部は、前記SPP信号に基づいて、前記CE信号を生成することを特徴とする、請求項1に記載の光ディスク装置。
  5. 光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、前記メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、前記光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、前記サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号を出力するアナログ信号処理部と;
    前記アナログ信号処理部から出力された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するA/D変換部と;
    前記A/D変換部によりデジタル信号に変換された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、前記光ディスクに対する前記メインビームの照射部分及び/又は前記サイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するデジタル信号処理部と;
    を備えることを特徴とする、トラッキングエラー信号生成回路。
  6. 前記アナログ信号処理部では、前記MPI信号を用いて前記MPP信号を正規化せず、かつ、前記SPI信号を用いて前記SPP信号を正規化しないことを特徴とする、請求項5に記載のトラッキングエラー信号生成回路。
  7. 前記DPP方式のTE信号が、前記SPP信号にトラック変調成分が現れるタイプのDPP信号である場合、前記アナログ信号処理部は、信号レベルを合わせた前記MPP信号と前記SPP信号との和に基づいて、前記CE信号を生成することを特徴とする、請求項5に記載のトラッキングエラー信号生成回路。
  8. 前記DPP方式のTE信号が、前記SPP信号にトラック変調成分が現れないタイプのDPP信号である場合、前記アナログ信号処理部は、前記SPP信号に基づいて、前記CE信号を生成することを特徴とする、請求項5に記載のトラッキングエラー信号生成回路。
  9. アナログ信号処理部において、光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、前記メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、前記光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、前記サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号を出力するステップと;
    前記アナログ信号処理部から出力された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するステップと;
    デジタル信号処理部において、前記デジタル信号に変換された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、前記光ディスクに対する前記メインビームの照射部分及び/又は前記サイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するステップと;
    を含むことを特徴とする、トラッキングエラー信号の補正方法。
  10. アナログ信号処理部において、光ディスクに対して照射されたメインビームの反射光の受光量に基づいて、前記メインビームに関するプッシュプル信号(MPP信号)とプルイン信号(MPI信号)を生成し、前記光ディスクに対して照射されたサイドビームの反射光の受光量に基づいて、前記サイドビームに関するプッシュプル信号(SPP信号)とプルイン信号(SPI信号)を生成し、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号に基づいて、ディファレンシャルプッシュプル(DPP)方式のトラッキングエラー信号(TE信号)と、前記MPP信号及び/又は前記SPP信号のオフセット成分を含むセンターエラー信号(CE信号)とを生成し、前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号を出力するステップと;
    前記アナログ信号処理部から出力された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するステップと;
    デジタル信号処理部において、前記デジタル信号に変換された前記TE信号、前記CE信号、前記MPI信号及び前記SPI信号を、所定の演算式に従って演算することで、前記光ディスクに対する前記メインビームの照射部分及び/又は前記サイドビームの照射部分の反射率変動により生じるオフセットを補正したTE信号を生成するステップと;
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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