JP2008084415A - 光ディスク装置及びトラッキング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの偏芯量の大小に関わらず高精度のトラッキング制御を行い、記録再生性能の向上とセットアップ時間の短縮を図る。
【解決手段】トラッキングエラー信号検出回路１１は、差動プッシュプル方式（ＤＰＰ検出回路２３）と位相差検出方式（ＤＰＤ検出回路２２）の両方式によりトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を生成する。偏芯量測定回路１６は、取得したＴＥ信号により光ディスクの偏芯量を求める。トラッキング制御回路１２は、光ディスクの偏芯量が閾値より大きい場合は、ＤＰＤ方式により生成したＴＥ信号を選択し、偏芯量が閾値以下の場合は、ＤＰＰ方式により生成したＴＥ信号を選択して、光ヘッドのトラッキングを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクに情報信号を記録再生する光ディスク装置及び記録トラックに対するトラッキング制御方法に関する。

ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の記録用の光ディスクでは、案内溝を設けた記録用トラックが螺旋状に形成されており、その記録用トラックに対して、差動プッシュプル法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ、以下ＤＰＰ法）により検出したトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）に基づきトラッキング制御を行った状態で、情報信号の記録再生が行われる。

ＤＰＰ法では、光ディスクに照射するレーザ光を、回折格子を利用してメインビームとサブビームに分割しており、メインビームに対して１／２トラックだけずらした位置にサブビームを照射し、メインビームによるメイントラッキングエラー信号（ＭＰＰ信号）とサブビームによるサブトラッキングエラー信号（ＳＰＰ信号）の差動を取ることにより、対物レンズのレンズシフトにより発生するオフセット信号をキャンセルしている。

一方、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用の光ディスクでは、上記案内溝がなく、情報信号に対応して形成された凹凸のピット列から位相差検出法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、以下ＤＰＤ法）により検出したトラッキングエラー信号に基づきトラッキング制御を行う。ＤＰＤ法は、記録済の記録用光ディスクを再生する場合にも適用可能である。

これらのトラッキングエラー信号を状況に応じて精度良く取得するために、以下の技術が提案されている。

特許文献１に開示される技術は、ＤＰＰ法において、メイントラッキングエラー信号とサブトラッキングエラー信号を増幅する第１、第２のゲインコントローラのゲインを連動して増減させ、光ディスクの偏芯量が大きい場合でも、トラッキングエラー信号が飽和しないようにする。また、増減したゲイン分だけ後段の出力増幅器のゲインを増減することで、全体ゲインを一定として、安定なトラッキングエラー信号を確保するものである。

また、特許文献２に開示される技術は、ＤＰＰ法とＤＰＤ法にて検出したトラッキングエラー信号を切り替えて、トラッキング制御を行うことを開示する。即ち、ＤＰＰ法とＤＰＤ法がともに採用可能な場合、ＤＰＰ法にてトラッキング制御を行った再生信号の品質（ジッタやエラーレート）と、ＤＰＤ法にてトラッキング制御を行った再生信号の品質を比較する。そして、品質が優れた検出方式のトラッキングエラー信号を選択するものである。

特開２００５−８５３５５号公報 特開２００６−５９５０５号公報

光ディスク装置は、高密度記録媒体への対応、記録密度の高密度、記録速度の高速化に伴い、再生信号レベルは低下し、装置内ノイズが増大する傾向にある。これに対しＤＰＰ法は対ノイズマージンに優れ、安定なトラッキング制御が可能とされてきた。

一方、光ディスクの普及とともにディスクの偏芯量が規格外に大きな光ディスクも出回ってきている。これに対して、ＤＰＰ法ではトラッキングエラー信号の十分な精度が得られず、安定なトラッキング制御に支障をきたす場合が散見される状況である。特に偏芯量が大きいディスクでは、シーク時のレンズシフトが大きくなり、シーク動作が不安定となる問題がある。

上記特許文献１の技術は、ＤＰＰ法において偏芯量が大きい光ディスクで発生するアンプ飽和を回避するものであるが、ピックアップの性能に起因するところの、偏芯量が大きい光ディスクでのメイントラッキングエラー信号とサブトラッキングエラー信号の振幅低下の問題が残る。

上記特許文献２の技術は、ＤＰＰ法とＤＰＤ法によるトラッキング制御のもとに再生信号の品質を比較するため、同一データを少なくとも２回以上再生する必要がある。よって、判定に時間を要し、データの記録再生までのセットアップ時間が長くなるという問題がある。また特許文献２のＤＰＰ法とＤＰＤ法との選択は、再生信号品質（ジッタやエラーレート）の評価に基づくものであるが、偏芯量が大きいディスクに対していずれを選択すべきかを教示していない。

一般に、ＤＰＰ法はＤＰＤ法に比べノイズの影響を受けにくい。偏芯量が大きいディスクでは、トラックに追従してレンズシフト量を大きく与えるためにレンズアクチュエータ電流も大きくなる。アクチュエータ電流を大きく与えると装置内ノイズが増加し、その結果、再生信号品質を悪化させる。このような観点からすれば、偏芯量が大きいディスクではＤＰＰ法が好ましいと考える向きもあった。

本発明の目的は、偏芯量の大きな光ディスクに対してより適切なトラッキング制御を行い、制御精度を向上させ、セットアップに要する時間を短縮させることである。

本発明の光ディスク装置は、回転する光ディスクに光ビームを照射して情報信号を記録再生する光ヘッドと、光ディスクからの反射光を受光して、差動プッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式）と位相差検出方式（以下、ＤＰＤ方式）の両方式によりトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号検出回路と、ＤＰＰ方式またはＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき光ヘッドのトラッキングを制御するトラッキング制御回路と、回転する光ディスクの偏芯量を測定する偏芯量測定回路と、測定した偏芯量に応じてトラッキング制御回路を制御するマイコンとを備える。そしてマイコンは、光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値より大きい場合は、ＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号を選択し、光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値以下の場合は、ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号を選択して、光ヘッドのトラッキングを制御する。

ここに偏芯量測定回路は、トラッキングエラー信号検出回路で生成したトラッキングエラー信号から光ディスクのトラックの横断数を計数するカウント回路を有する。好ましくは、偏芯量測定回路は、ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号から偏芯量を測定する。また偏芯量の閾値は、ＤＰＰ方式により生成されるトラッキングエラー信号にオフセットが残留する条件から定める。

本発明のトラッキング制御方法は、回転する光ディスクからの反射光を受光して、ＤＰＰ方式とＤＰＤ方式の両方式によりトラッキングエラー信号を生成し、回転する光ディスクの偏芯量を測定する。そして、光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値より大きい場合は、ＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき光ヘッドのトラッキングを制御し、光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値以下の場合は、ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき光ヘッドのトラッキングを制御する。

本発明によれば、光ディスクの偏芯量の大小に関わらず高精度のトラッキング制御を行い、記録再生性能の向上とセットアップ時間の短縮を図ることができる。

図１は、本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。本実施例の装置は、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の記録可能な光ディスク１をディスクモータ３にて回転し、半導体レーザで発生したレーザ光を光ヘッド２から光ディスク１の記録面に照射し、情報信号（データ）を記録し、また戻り光から情報信号を再生する。スライドモータ５は光ヘッド２をディスクの半径方向に移動させる。ディスクモータ４の回転とスライドモータ５の移動動作は、それぞれディスクモータ駆動回路４とスライドモータ駆動回路６にて駆動する。レーザ駆動回路７は光ヘッド２の半導体レーザの発光を制御し、記録信号生成回路８は記録データを変調してレーザ駆動回路７に供給する。ＲＦ信号増幅回路９は光ヘッド２からの再生信号を増幅し、データ復調回路１０はこれをデータ信号に復調する。

トラッキングエラー信号検出回路１１は、光ヘッド２の再生信号からトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を、差動プッシュプル方式（ＤＰＰ方式）と位相差検出方式（ＤＰＤ方式）の２方式にて生成する。トラッキング制御回路１２は、偏芯量測定回路１６を含み、取得したＴＥ信号から光ディスク１の偏芯量を測定するとともに、ＤＰＰ方式とＤＰＤ方式のいずれかの方式のＴＥ信号を選択する。そして、トラッキング駆動回路１３を介して光ヘッド２のアクチュエータを駆動し、トラッキング制御を行う。なお、図示していないが、再生信号からフォーカスエラー信号を生成し、これを基に光ヘッド２のアクチュエータを駆動してフォーカス制御を行う。

マイコン／ＤＳＰ１４は、装置全体の制御を司るとともに、トラッキングエラー信号検出回路１１とトラッキング制御回路１２を最適に制御する。すなわち、光ディスク１の偏芯量の測定結果を閾値と比較判定して、トラッキングエラー信号検出回路１１の検出方式を最適に切り替える。フラッシュメモリ１５には、トラッキング制御用のプログラムや比較判定用の閾値を格納する。

図２は、図１の実施例におけるトラッキング制御系の回路構成を示す図である。光ディスクからの反射光は、光ヘッド２の内の受光素子（ＰＤ）２０に入射して電気信号に変換され、Ｉ−Ｖアンプ２１によって増幅される。トラッキングエラー信号検出回路１１は、ＤＰＤ検出回路２２とＤＰＰ検出回路２３とを備える。ＤＰＤ検出回路２２は、Ｉ−Ｖアンプ２１からの信号を演算し、ＤＰＤ方式によりＴＥ信号を生成する。ＤＰＰ検出回路２３は、ＤＰＰ方式によりＴＥ信号を生成する。

トラッキング制御回路１２には、以下が含まれる。スイッチ２４は、マイコン／ＤＳＰ１４から出力される制御信号により、ＤＰＤ検出回路２２とＤＰＰ検出回路２３で生成されたＴＥ信号の一方を選択する。スイッチ２５は動作モード切替スイッチであり、偏芯量測定時は端子ａに、データ記録再生時（サーボＯＮ状態）は端子ｂに接続する。

スイッチ２５を端子ａに接続した時は、偏芯量測定回路１６は、入力したＴＥ信号を２値化回路２６で整形し、カウント回路２７にてディスク１回転当りのパルス数を計数する。パルス数は、トラック横断数に相当するので、これより光ディスクの偏芯量を求めることができる。求めた偏芯量はマイコン／ＤＳＰ１４に送り、マイコン／ＤＳＰ１４は偏芯量を予め定めた閾値と比較する。比較判定の結果、偏芯量が閾値より大きい場合には、スイッチ２４をＤＰＤ検出回路２２のＴＥ信号を選択する。偏芯量が閾値より小さい場合には、ＤＰＰ検出回路２３のＴＥ信号を選択する。

スイッチ２５を端子ｂに接続した時は、スイッチ２４で選択されたＴＥ信号を受け、サーボ補償回路２８はサーボ系のゲイン・位相を調整し、トラッキング駆動回路（ドライバ）１３へトラッキングサーボ信号を送る。ドライバ１３は、光ヘッド２内のアクチュエータ２９に駆動信号を送ることで、トラッキング制御を行う。

このように本実施例の光ディスク装置では、ＤＰＰ方式とＤＰＤ方式によるＴＥ信号が検出可能であって、光ディスクの偏芯量が閾値より大きいと判定した場合には、ＤＰＤ方式によるトラッキング制御を行い、光ディスクの偏芯量が閾値以下と判定した場合には、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御を行うよう切り替えることを特徴とする。

光ディスクの偏芯量が小さい場合には、ＤＰＰ方式とすることでノイズ耐性が優れる。しかし偏芯量が大きい場合にはレンズシフト量が過大になり、後述するようにＴＥ信号にオフセット（誤差信号）が残留し、特にシーク動作においてサーボ引き込みが失敗する危険性が高くなる。このような場合には、ＤＰＤ方式の方がトラッククロス信号品質で優れることになる。

従って、偏芯量に応じてＤＰＰ方式とＤＰＤ方式とを適宜切り替えることで、偏芯量の大小に関わらず多くの光ディスクに対して最適のトラッキング制御が可能となり、特に安定したシーク動作を実現できる。

図３は、図１、図２で示したトラッキングエラー信号検出回路１１の詳細な構成の一例を示す図である。ここでは、ＤＰＤ方式によるＴＥ信号と、ＤＰＰ方式によるＴＥ信号をどのように生成するかを説明する。

光ヘッド２の受光素子２０は３ビーム方式に対応するため、受光領域を分割した複数個のディテクタ３０を有する。メインビームに対するディテクタの出力信号をＡ〜Ｄ、サブビームに対するディテクタの出力信号をＥ，Ｆとする。

まず、ＤＰＤ方式のＴＥ信号生成を述べる。位相差検出回路３１はピット列からの信号Ａと信号Ｂの位相差を検出し、位相差検出回路３２はピット列からの信号Ｃと信号Ｄの位相差を検出する。光スポットがピットの中心位置にあればこれらは同位相であるが、中心位置からずれると位相差が発生する。そして両者を加算器３３にて加算し、ＤＰＤ方式のトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を生成する。

次に、ＤＰＰ方式のＴＥ信号生成を述べる。メインビームに関して、加算器３４は案内溝からの信号Ａと信号Ｄを加算し（Ａ＋Ｄ）、加算器３５は案内溝からの信号Ｂと信号Ｃを加算する（Ｂ＋Ｃ）。減算器３６はこれらを減算し（（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））、メインプッシュプル信号（ＭＰＰ信号）を得る。またサブビームに関して、減算器３７は信号Ｅから信号Ｆを減算し（Ｅ−Ｆ）、サブプッシュプル信号（ＳＰＰ信号）を得る。ゲイン調整器３８はこれをｋ倍して、ＭＰＰ信号とほぼ同一振幅になるよう調整する。ここでＭＰＰ信号とＳＰＰ信号は逆位相である。そして減算器３９は、ＭＰＰ信号からＳＰＰ信号（ｋ倍後）を減算してＤＰＰ方式のトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を生成する。その際、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号にはレンズシフトに対してオフセットが発生するが、ゲイン調整器３８のゲイン（ｋ倍）を調整することでオフセットをキャンセルする。

図４は、本発明によるトラッキング制御方法の一実施例を示すフローチャートである。一連の処理の流れは、フラッシュメモリ１５から読み出した制御プログラムに従いマイコン／ＤＳＰ１４からの命令で進行する。

まず装着された光ディスクを回転させ（Ｓ１０１）、トラッキングエラー信号検出回路１１をＤＰＰ検出回路２３に設定して（Ｓ１０２）、トラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を取得する。取得したＴＥ信号からディスクの偏芯量を測定する（Ｓ１０３）。このとき光ヘッドは、ディスク上のデータ記録済み領域だけでなく未記録領域を走査する可能性があり、未記録領域からはＤＰＤ方式によるＴＥ信号を取得することができないので、そういう観点からＤＰＰ方式に設定するのが良い。偏芯量の測定は、カウント回路２７でＴＥ信号のパルス数を計数し、１回転当りのトラック横断本数から算出する。

測定した偏芯量を予め定めた閾値と比較する（Ｓ１０４）。ここで偏芯量の閾値は、ＤＰＰ方式とＤＰＤ方式の性能が同等となる例えば１４０μｍに設定する。偏芯量が閾値より大きければ、トラッキングエラー信号検出回路１１としてＤＰＤ検出回路２２を選択する（Ｓ１０５）。偏芯量が閾値以下であれば、ＤＰＰ検出回路２３を選択する（Ｓ１０６）。そして選択した検出回路からのＴＥ信号に基づき、トラッキングサーボ信号を生成して、ドライバ１３を介してアクチュエータのトラッキング制御を開始する（Ｓ１０７）。その後、所定の記録再生動作に移行する（Ｓ１０８）。

本実施例の制御方法によれば、偏芯量を測定してＴＥ信号検出方式を選択するものであるが、偏芯量は極めて短時間で測定できるので、セットアップに要する時間を短縮することができる。

図５は、本実施例におけるトラッキングエラー信号のオフセット抑圧効果を説明する図である。

（ａ）は、ＤＰＰ方式においてＭＰＰ信号とＳＰＰ信号（ｋ倍後）に発生するオフセット電圧を示す。オフセット電圧は、対物レンズのレンズシフト量に伴い増加する。ＭＰＰ信号のオフセット量はレンズシフト量に対してほぼ比例するが、ＳＰＰ信号のオフセット電圧はレンズシフト量が大きい領域（図でＳｏ以上）では飽和する傾向がある。なお図示していないが、レンズシフト量が大きくなるにつれ、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号の振幅値が減少するので制御精度が低下する。

（ｂ）は、ＤＰＰ方式においてＭＰＰ信号からＳＰＰ信号を減算（差動）して生成したＴＥ信号に含まれるオフセット電圧を示す。ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号に発生したオフセット電圧は、レンズシフト量が小さい領域では差動演算によりキャンセルされるが、レンズシフト量がＳｏより大きい領域ではキャンセルされずに残留する。偏芯量が大きいディスクではレンズシフト量も大きくなり、オフセット電圧が残留することになる。ＴＥ信号にオフセット電圧が残留するとトラッキング制御の動作マージンが狭くなり、特にシーク動作などで失敗する危険度が増加する。よって、偏芯量が大きいディスクでは、ＤＰＰ方式によりトラッキング制御を行うことは好ましくない。

（ｃ）は、ＤＰＤ方式においてＴＥ信号に発生するオフセット電圧を示す。ＤＰＤ方式では、ピット列から得られるピット位置信号の位相差からＴＥ信号を生成するので、原理的に振幅変動の影響を受けにくい。よって、ＴＥ信号に含まれるオフセット電圧は抑圧されて極めて小さく、レンズシフト量とともに増加することはない。従って、偏芯量が大きいディスクでは、ＤＰＰ方式からＤＰＤ方式に切り替えてトラッキング制御を行うことが好ましい。ＤＰＤ方式への切り替え点は、（ａ）（ｂ）のＳｏ位置を目安に偏芯量の閾値を設定するのが良い。

このように本実施例によれば、偏芯量が小さい場合にはノイズ耐性に優れたＤＰＰ方式を採用し、偏芯量が大きい場合にはオフセット抑圧に優れたＤＰＤ方式を採用してトラッキング制御を行う。その結果、いずれの偏芯量のディスクに対しても高精度の制御を行い、シーク動作の安定性を確保して記録再生性能の向上に貢献することができる。

本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図。 図１におけるトラッキング制御系の回路構成を示す図。 トラッキングエラー信号検出回路１１の詳細な構成の一例を示す図。 本発明によるトラッキング制御方法の一実施例を示すフローチャート。 トラッキングエラー信号のオフセット抑圧効果を説明する図。

符号の説明

１…光ディスク、
２…光ヘッド、
３…ディスクモータ、
４…ディスクモータ駆動回路、
５…スライドモータ、
６…スライドモータ駆動回路、
７…レーザ駆動回路、
８…記録信号生成回路、
９…ＲＦ信号増幅回路、
１０…データ復調回路、
１１…トラッキングエラー信号検出回路、
１２…トラッキング制御回路、
１３…トラッキング駆動回路、
１４…マイコン／ＤＳＰ、
１５…フラッシュメモリ、
１６…偏芯量測定回路、
２０…受光素子、
２１…Ｉ−Ｖアンプ、
２２…ＤＰＤ検出回路、
２３…ＤＰＰ検出回路、
２４，２５…スイッチ、
２６…２値化回路、
２７…カウント回路、
２８…サーボ補償回路、
２９…アクチュエータ、
３０…ディテクタ、
３１，３２…位相差検出回路、
３３，３４，３５…加算器、
３６，３７，３９…減算器、
３８…ゲイン調整器。

Claims (8)

1. 光ディスクへ情報信号を記録再生する光ディスク装置において、
   回転する上記光ディスクに光ビームを照射して情報信号を記録再生する光ヘッドと、
   上記光ディスクからの反射光を受光して、差動プッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式）と位相差検出方式（以下、ＤＰＤ方式）の両方式によりトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号検出回路と、
   上記ＤＰＰ方式またはＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき上記光ヘッドのトラッキングを制御するトラッキング制御回路と、
   上記回転する光ディスクの偏芯量を測定する偏芯量測定回路と、
   該測定した偏芯量に応じて上記トラッキング制御回路を制御するマイコンとを備え、
   該マイコンは、上記光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値より大きい場合は、ＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号を選択し、上記光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値以下の場合は、ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号を選択して、該光ヘッドのトラッキングを制御することを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１記載の光ディスク装置において、
   前記偏芯量測定回路は、前記トラッキングエラー信号検出回路で生成したトラッキングエラー信号から前記光ディスクのトラックの横断数を計数するカウント回路を有することを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項２記載の光ディスク装置において、
   前記偏芯量測定回路は、前記ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号から偏芯量を測定することを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項１記載の光ディスク装置において、
   前記偏芯量の閾値は、前記ＤＰＰ方式により生成されるトラッキングエラー信号にオフセットが残留する条件から定めることを特徴とする光ディスク装置。
5. 光ディスクへ情報信号を記録再生する光ヘッドのトラッキング制御方法において、
   上記回転する光ディスクからの反射光を受光して、差動プッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式）と位相差検出方式（以下、ＤＰＤ方式）の両方式によりトラッキングエラー信号を生成し、
   上記回転する光ディスクの偏芯量を測定し、
   上記光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値より大きい場合は、ＤＰＤ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき上記光ヘッドのトラッキングを制御し、
   上記光ディスクの偏芯量が予め定めた閾値以下の場合は、ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号に基づき上記光ヘッドのトラッキングを制御することを特徴とするトラッキング制御方法。
6. 請求項５記載のトラッキング制御方法において、
   前記偏芯量の測定は、前記生成したトラッキングエラー信号から前記光ディスクのトラックの横断数を計数することにより求めることを特徴とするトラッキング制御方法。
7. 請求項６記載のトラッキング制御方法において、
   前記偏芯量の測定は、前記ＤＰＰ方式により生成したトラッキングエラー信号から求めることを特徴とするトラッキング制御方法。
8. 請求項５記載のトラッキング制御方法において、
   前記偏芯量の閾値は、前記ＤＰＰ方式により生成されるトラッキングエラー信号にオフセットが残留する条件から定めることを特徴とするトラッキング制御方法。

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