JP2011008854A - 光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生目的外の層からの反射光がある場合においても、良好なフォーカスオフセット量でフォーカス制御する光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法を提供する。
【解決手段】光ピックアップで再生された情報信号が含むフォーカス誤差を示すフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を抽出し、前記トラッキング誤差信号の信号振幅を測定し、また前記トラッキング誤差信号のエンベロープ振幅を測定し、双方を減算して得た演算結果が最大となるよう前記フォーカス誤差信号に対してオフセットを与え、該オフセットを与えられたフォーカス誤差信号に基づきフォーカス制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法に係り、特に良好なフォーカスオフセット量でフォーカス制御する光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法に関するものである。

光ディスクはオーディオ・ビデオのパッケージ系メディアとして、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルバーサイタルディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）という形で民生用に広く普及している。
光ディスクは非接触で信号を読み取る為、信号再生によるディスクの劣化が無いという優れた特徴を持っている。

非接触にて信号の読み取りを行う為、光ディスク記録再生装置では、光ピックアップより出力されるレーザの光ディスクの記録面に形成されるビームスポットの形状から、フォーカス方向の誤差信号、トラッキング方向の誤差信号を生成し、それを元に記録層上にピームスポットが合焦するように光ピックアップの制御を行っている。
また、サーボ制御にオフセットを加え、読み出し信号を安定させている。
たとえば特許文献１では、光学サーボ系のバランス調整を容易に精度よく自動的に行うことができる光ディスク再生装置が開示されている。

特開平８−９６３８４号公報

しかしながら、図５に示すように、光ピックアップ202の出射したレーザは、複数の層を有する多層の光ディスク200では、記録再生の目的となる目的記録層500からの反射光だけではなく記録再生の目的とならない他の記録層501からの反射光も光ピックアップ202に入射することになる。
図１に単層ディスクと多層ディスクにおけるフォーカスオフセット量と、トラッキングエラー信号の関係の一例を示す。

単層ディスクの場合、最適なオフセット量におけるトラッキング誤差信号102に比べて、オフセット量が大きい場合のトラッキング誤差信号100や、オフセット量が小さい場合のトラッキング誤差信号104は、信号振幅は小さくなるが、信号の形は元のままである。

しかし、多層ディスクの場合は、最適なオフセット量におけるトラッキング誤差信号103では、単層ディスクと同じ信号波形となるが、オフセット量が大きい場合のトラッキング誤差信号101や、オフセット量が小さい場合のトラッキング誤差信号105には、程度の差はあるが、うねりが発生する。これは、目的とする記録層以外の記録層からの反射光が光ピックアップに入射する事により発生するものである。

うねりの大きさは、オフセットする方向や、光ディスクの構造、再生している層等により変化する。
再生信号にも同様の原因により、うねりが付加される。
その為、たとえば特許文献１に記載される最大値１、最小値１、最大値２、最小値２を用いた信号処理では、うねり信号により、本来の再生目的層からの信号振幅だけではなく、記録再生の目的となる記録層以外の層からの反射光の影響も受ける為、最適となるフォーカスオフセット量に制御することが難しい場合がある。

本発明で解決しようとする課題は、複数の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生目的外の層からの反射光がある場合においても、良好なフォーカスオフセット量でフォーカス制御する光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法を提供することにある。

前記した課題を解決するため、本発明は光ディスクを記録媒体として情報信号を記録し再生する光ディスク記録再生装置であって、前記光ディスクに対し発生したレーザを照射して前記情報信号を記録し、また前記照射されたレーザの反射光を受光して前記情報信号を再生する光ピックアップと、該光ピックアップで再生された情報信号を入力され、該情報信号の含む前記光ディスクに対する前記光ピックアップのフォーカス誤差を示すフォーカス誤差信号、および前記光ディスクに対する前記光ピックアップのトラッキング誤差を示すトラッキング誤差信号を抽出する信号処理部と、該信号処理部から供給される前記再生された情報信号、もしくは前記トラッキング誤差信号を入力され、該信号の信号振幅を測定する信号振幅測定部と、前記信号処理部から供給される前記再生された情報信号、もしくは前記トラッキング誤差信号を入力され、該信号のエンベロープ振幅を測定するエンベロープ振幅測定部と、前記信号振幅測定部で測定された信号振幅と、前記エンベロープ振幅測定部で測定されたエンベロープ振幅を演算する信号演算部と、該信号演算部で得た演算結果が最大となるようオフセットを定めるフォーカスオフセット部と、該フォーカスオフセット部から供給された前記オフセットと前記信号処理部から供給された前記フォーカス誤差信号に基づき、前記光ピックアップの前記光ディスクに対するフォーカス制御を行うフォーカスサーボ回路を有することを特徴としている。

また本発明は、光ディスクを記録媒体として光ピックアップを用いて情報信号を記録し再生する光ディスク記録再生方法であって、前記光ピックアップの合焦位置を所定の量だけ所定の回数移動させるフォーカスオフセット量変更ステップと、該フォーカスオフセット量変更ステップにおいて前記合焦位置を移動させるごとに、再生された前記情報信号ないしこれに含まれるトラッキング誤差信号の振幅と、該信号のエンベロープの振幅を測定する振幅測定ステップと、前記フォーカスオフセット量変更ステップが前記光ピックアップを前記所定の回数移動させた後に、前記振幅測定ステップで測定された前記情報信号ないしこれに含まれるトラッキング誤差信号の振幅と、該信号のエンベロープの振幅に基づき最適なフォーカスオフセット量を設定するフォーカスオフセット量設定ステップとを有し、該フォーカスオフセット量設定ステップで設定されたフォーカスオフセット量に基づき、前記光ピックアップのフォーカス制御を行うことを特徴としている。

本発明によれば、複数の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生目的外の層からの反射光がある場合においても、良好なフォーカスオフセット量でフォーカス制御する光ディスク記録再生装置、および光ディスク記録再生方法を実現でき、光ディスク記録再生装置のいっそうの高性能化に寄与できるという効果がある。

フォーカスオフセット量と、トラッキングエラー信号の関係の一例を示す図。 本発明の一実施例における光ディスク記録再生装置のブロック図。 本発明の一実施例における総合処理部のブロック図。 本発明の一実施例におけるフォーカスオフセット学習のフローチャート。 多層光ディスクの他の記録層からの反射光の影響を示す図。 フォーカスオフセットの一例を示す図。 トラッキングエラー信号とＦＧ信号の関係の一例を示す図。 トラッキングエラー信号振幅とエンベロープ振幅の一例を示す図。 本発明の一実施例におけるフォーカスオフセット量の最適値を説明する図。

最初に、本発明を適用した光ディスク記録再生装置201の構成とその基本的な動作について説明する。その後、本発明の動作部分について詳細を説明する。
図２は、本発明の光ディスク記録再生装置201の一実施例を示したブロック図である。
光ディスク記録再生装置201は、スピンドルモータ203、光ピックアップ202、総合処理部204を含んでいる。

スピンドルモータ203は、総合処理部204より送られる回転指示信号により、光ディスク200を回転させる。
光ピックアップ202は、レーザを発し光ディスク上に合焦させ光ディスク200上に記録された信号情報や、ビームスポット状態に応じた信号を出力する。
また、総合処理部204より送られる制御信号により、レーザ光量を変化させ、光ディスク200上に情報を記録する。
また、総合処理部204より送られる制御信号により、光ディスク200上の合焦させる位置を変化させる事が可能である。

総合処理部204は、光ディスク記録再生装置201の信号処理を行う部分であり、再生データの読み出し処理、スピンドルモータ203の制御、光ピックアップ202の制御を行い、ソフトウェアを搭載したCPU等のLSIで構成されている。

総合処理部204は、ホスト205と通信を行い、情報の再生や、記録の命令信号を受け取る。そして、その命令信号に応じてスピンドルモータ203や光ピックアップ202を制御し、光ディスク200の情報の再生や記録を制御する。
また、総合処理部204では、挿入された光ディスク200の記録や再生の品質を向上させる為の、フォーカスサーボのオフセット位置の学習や、光ディスク200の反りに対応したチルト量の学習等、光ディスク200固有の状態を学習する処理機能を有している。

ホスト205は、PCやレコーダ等で、光ディスク記録再生装置201を制御する装置である。
光ディスク記録再生装置201に光ディスク200の記録再生に関する命令信号を送る。
光ディスク記録再生装置201は、光ディスク200が挿入されると、挿入された光ディスク200の種類の判別と、記録再生を安定に行う為の、前記学習処理を行う。そして、PCやレコーダ、TV等のホストより、再生や記録の命令信号があると、データの記録や再生を行う。そして、ホストから光ディスク200の排出命令があると、光ディスク200の排出を行う。

このように、光ディスク記録再生装置201は、光ディスク200が挿入されると、判別と学習処理を行い、その後ホストからの命令信号により動作を行い、最後に光ディスク200を排出するという動作を行う。
本発明は、これらの動作の内、記録再生を安定に行う為の前記学習処理の内、フォーカスオフセットの学習に関するものである。

最初に、本発明の学習を実現する為の機能の一例について説明する。
図３に、総合処理部204の中にあるフォーカスオフセットの学習部分の一例を示す。フォーカスオフセットの学習部分は、信号処理部300、信号振幅測定機能301、信号演算機能302、フォーカスサーボ回路303、エンベロープ振幅測定機能304、フォーカスオフセット機能305で構成されている。

信号処理部300は、光ピックアップ202より出力されるビームスポット状態に応じて、光ディスク200の面に垂直な方向の位置制御信号であるフォーカスエラー信号や、円周方向の位置制御信号であるトラッキングエラー信号を出力する。なおフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号は周知のとおり、目的とした情報再生信号とともに光ピックアップ202で検出されるものである。このため以下では、再生信号の含むトラッキングエラー信号などと表現することがある。
信号振幅測定機能301は、信号処理部300より出力される信号の一定期間の振幅を測定し、出力する機能である。
エンベロープ振幅測定機能304は、信号処理部300より出力される信号の、トップもしくはボトムもしくは、両方のエンベロープ信号における一定期間の振幅を測定し、出力する機能である。

ここで一定期間として、例えば、信号振幅測定機能301が測定する期間とエンベロープ振幅測定機能304が測定する期間を同一の期間とすると、エンベロープ振幅測定機能304が測定する振幅が信号振幅測定機能301が測定する振幅に対するエンベロープの振幅となる為、正確に演算することが出来る為好ましい。
また、エンベロープ振幅測定機能304と信号振幅測定機能301の測定期間を同一にする為に、例えば図７に示すような、光ディスクの回転に同期して出力されるＦＧ信号703等の回転同期信号を使用すると良い。
うねりの信号は層間の厚さの変化により発生する為、光ディスク１回転に同期して変化する。測定を行う期間は、光ディスク１回転もしくは、それ以下の時間にすると学習を行う時間を短縮できるので好ましい。

図７に、測定期間702をＦＧ信号703の８エッジ分とした場合の、トラッキングエラー信号701とＦＧ信号703の例を示す。
前記のようにトラッキングエラー信号701のうねりは、光ディスク１回転に同期して変化する。
ＦＧ信号703は光ディスク200の回転角に同期して出力される。

この為、測定期間をＦＧ信号703の規定のエッジ数とする事によって、測定時に光ディスクの回転速度が変化した場合でも、一定の長さの測定をすることが出来る。
また、トラッキングエラー信号701のうねりは、回転角に同期して変化する為、測定期間702を光ディスク１回転以上として測定しても、１回転と同一の振幅として測定される為、測定期間702は１回転以下とすると良い。

図８に、一定の測定期間702において、トラッキングエラー信号701を入力とした場合の信号振幅測定機能301とエンベロープ振幅測定機能304の出力を示す。
トラッキングエラー信号振幅701は、信号振幅測定機能301の出力である測定期間702におけるトラッキングエラー信号の振幅を示す。

また、エンベロープ振幅700は、エンベロープ振幅測定機能304の出力である測定期間702におけるトラッキングエラー信号のエンベロープの振幅を出力する。
ここで、例えば、信号振幅測定機能301で測定されるトラッキングエラー信号振幅701から、エンベロープ振幅測定機能304で測定されるエンベロープ振幅700を減算することによって、うねりの成分を取り除いた実際のトラッキングエラー信号の振幅を得ることが出来る。

信号演算機能302は、信号振幅測定機能301とエンベロープ振幅測定機能304の出力が入力され、記録再生性能が向上するようなフォーカスオフセット量を求める。
ここで、記録再生性能が向上するフォーカスオフセット量とは、例えば、前記うねりの成分を取り除いた実際の信号振幅が最大となる測定位置を意味する。
もしくは信号振幅測定機能301で測定される信号振幅から、ある定数を乗じた測定機能304で測定される振幅を引いた値が最大となる位置を求めても良い。
もしくは、信号振幅測定機能301で測定される信号振幅から、測定機能304で測定される振幅を割った値が最大となる位置を求めても良い。

実際の信号振幅を使用する場合は、実際の信号の振幅が最適となる最も記録や再生の良くなる位置を知ることが出来る。
もしくは、信号振幅測定機能301で測定される信号振幅から、ある定数を乗じた測定機能304で測定される振幅を引いた値が最大となる位置を求めた場合は、うねりの信号の影響を低減するフォーカスオフセット量を知ることが出来る。
もしくは、信号振幅測定機能301で測定される信号振幅から、測定機能304で測定される振幅を割った値が最大となる位置を演算する場合は、信号振幅自身に大きな変化がない場合に、うねり信号の影響を大きく加味して求めることが出来る為、それぞれ良い。

フォーカスサーボ回路303は、信号処理部300より出力されるフォーカスエラー信号と後述するフォーカスオフセット機能305の出力信号を元に、光ピックアップ202の合焦位置を光ディスク200の所定の位置に維持するように動作する。
フォーカスオフセット機能305は、フォーカスサーボ回路303において信号処理部300より出力されるエラー信号にオフセットを加える、これにより、光ピックアップ202の合焦位置を記録面の所定の位置に設定する事が出来る。

図６にフォーカスオフセットの一例を示す。
本例では、光ディスク200は、目的記録層500のみの単層の光ディスクである。合焦位置603は、光ピックアップ202より照射されるレーザの合焦位置603を変化させた軌跡である。

フォーカスエラー信号600は、それぞれの合焦位置で信号処理部300より出力されるフォーカス誤差の量を示す信号である。
オフセット信号601は、フォーカスオフセット機能305より出力されるフォーカス制御にオフセットを加えるための信号である。
サーボ制御信号602は、前記フォーカスエラー信号600とオフセット信号601を足し合わせた信号である。

フォーカスサーボ回路303はサーボ制御信号602の電位をサーボ目標電位604となるように光ピックアップ202を動作させる。
この時、オフセット信号601のオフセットの大きさを変化させると、光ピックアップ202より出力されるレーザの合焦位置は、オフセットの大きさによって変化することになる。

本例以外でも、フォーカスオフセット機能は光ピックアップ202より入力される信号に係数を掛けることによりフォーカスオフセットをかけ合焦位置を変化させる等、合焦位置を任意に変化させることが出来れば何でも良い。

また、信号振幅測定機能301とエンベロープ振幅測定機能304で処理する信号は、トラッキングエラー信号に限らず、目的とした情報の再生信号そのものであっても良い。

次に、フォーカスオフセット学習のシーケンスの一例について説明する。図４にフォーカスオフセット学習のフローチャートの一例を示す。以下、フローチャート中の各ステップの符号は、先頭にSを付して表す。

測定前処理S400では、安定してフォーカスオフセットの計測を行う前処理を行う。
例えば、光ピックアップ202の合焦の位置を、記録層近辺に位置付け、フォーカスサーボを動作させる、光ディスク200と光ピックアップ202の相対位置をフォーカスオフセットを行う位置に移動させる等である。

また、本実施例のフォーカスオフセット量学習では、光ピックアップ202の合焦の位置が記録層近辺にあり、フォーカスサーボが動作している必要がある。
その為、フォーカスサーボが動作しているかのチェック等が必要である。
それ以外にも、フォーカスオフセット学習前に必要な処理はここで行う。

次に、フォーカスオフセット量変更処理S401を行う。
フォーカスオフセット量変更処理S401では、現在の測定の回数に応じて、フォーカスのオフセットを変動させる。
例えば、１回目は合焦位置を-２０μｍ動かし、２回目では、−１０μｍ、３回目は合焦位置、４回目は、１０μｍ５回目では２０μｍ等である。

次に、振幅測定、及びエンベロープ振幅測定処理S402で指標となる信号の、一定期間の振幅及び、エンベロープ信号の振幅を測定する。
この時、指標となる信号とは、トラッキングエラー信号の振幅や、再生信号の振幅、再生信号のジッタ等が考えられる。
しかし、記録データの再生信号の計測では、フォーカスオフセットを変える度に同じ再生位置にて再生品質を測定しなければならず、計測時間が長くなってしまうという問題がある。
トラッキングエラー信号の振幅や、再生信号の振幅等、トラッキング方向のサーボをかける必要の無い測定手法は、計測時間が短くなり好ましい。

規定回数測定分岐処理S403にて、現在の測定回数を調べ、規定の回数以下であれば（図中のＮｏ）、フォーカスオフセット量変更処理S401に処理を移動させ、以上の測定を規定の回数、前述のようにフォーカスオフセットの量を変えてエンベロープ振幅測定処理S402を行う。測定回数が規定の回数に達していれば（図中のＹｅｓ）、後述する演算処理S404に進む。

図９に測定の規定の回数を５回とした場合の測定されたデータの例を示す。
フォーカスオフセット量を変化させた場合のトラッキングエラー信号の振幅は、図９（ｂ）に示すように、単層ディスクの場合は、最適なフォーカスオフセット量の位置が振幅最大となる凸型となるが、多層ディスクの測定データの場合は、他層からの反射光の影響により最適なフォーカスオフセット量ではなく-10μｍの位置が振幅最大となっている。

しかし、同時に取得した図９（ａ）に示すエンベロープ振幅をトラッキングエラー信号振幅から引く演算を行うと、図９（ｃ）に示すように演算後の信号の振幅も、単層ディスクと同じく、最適なフォーカスオフセット量が最大となる凸型のグラフを得ることが出来る。
ここで、この他層からの反射光の影響により測定されるトラッキングエラー信号振幅の変化は、光ピックアップや、ディスクにより違う為、トラッキングエラー信号の振幅のみから影響の量を演算する事が出来ない。また、エンベロープ振幅のみでは、他層からの反射光の影響があるかはわかるが、実際に最適となるフォーカスオフセット量はわからない為、エンベロープ振幅のみでも、最適となるフォーカスオフセット量は演算できない。

その後、演算処理S404にて、トラッキングエラー信号の振幅及びそのエンベロープ信号の振幅より最適となるフォーカスオフセット量を演算する。この時、演算は、トラッキングエラー信号の振幅が大きく、またそのエンベロープ信号が小さくなる、フォーカスオフセット位置を求める。

具体的には、前記、取得したエンベロープ振幅をトラッキングエラー信号振幅から減算し、またトラッキングエラー信号振幅をエンベロープ振幅で除算する等、エンベロープ振幅が小さく、トラッキングエラー信号振幅が大きくなるように演算を行う。その後、演算により得られた信号を２次以上の極大値を持つ関数にフィッティングを行う。フィッティングされた関数において極大となる値を、最適なフォーカスオフセット量とする。

このようにして、最適なフォーカスオフセットを設定処理S405にて得られたフォーカスオフセット量を、フォーカスオフセット機能305よりフォーカスサーボ回路303に供給する。
以上により、フォーカスオフセット量の最適な値の学習が完了する。
このように、トラッキングエラー信号のみではなく、そのエンベロープ信号を最適な学習結果の演算に使用することによって、再生層とは違う層からの反射光の影響によるトラッキングエラー信号への影響を加味し、再生層に最適となるフォーカスオフセット量の学習が可能となる。
なお、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えても良い。

200：光ディスク、201：光ディスク記録再生装置、202：光ピックアップ、203：スピンドルモータ、204：総合処理部、205：ホスト、300：信号処理部、301：信号振幅測定機能、302：信号演算機能、303：フォーカスサーボ回路、304：エンベロープ振幅測定機能、305：フォーカスオフセット機能、500：目的記録層、501：他の記録層。

Claims (6)

1. 光ディスクを記録媒体として情報信号を記録し再生する光ディスク記録再生装置であって、
   前記光ディスクに対し発生したレーザを照射して前記情報信号を記録し、また前記照射されたレーザの反射光を受光して前記情報信号を再生する光ピックアップと、
   該光ピックアップで再生された情報信号を入力され、該情報信号の含む前記光ディスクに対する前記光ピックアップのフォーカス誤差を示すフォーカス誤差信号、および前記光ディスクに対する前記光ピックアップのトラッキング誤差を示すトラッキング誤差信号を抽出する信号処理部と、
   該信号処理部から供給される前記再生された情報信号、もしくは前記トラッキング誤差信号を入力され、該信号の信号振幅を測定する信号振幅測定部と、
   前記信号処理部から供給される前記再生された情報信号、もしくは前記トラッキング誤差信号を入力され、該信号のエンベロープ振幅を測定するエンベロープ振幅測定部と、
   前記信号振幅測定部で測定された信号振幅と、前記エンベロープ振幅測定部で測定されたエンベロープ振幅を演算する信号演算部と、
   該信号演算部で得た演算結果が最大となるようオフセットを定めるフォーカスオフセット部と、
   該フォーカスオフセット部から供給された前記オフセットと前記信号処理部から供給された前記フォーカス誤差信号に基づき、前記光ピックアップの前記光ディスクに対するフォーカス制御を行うフォーカスサーボ回路
   を有することを特徴とする光ディスク記録再生装置。
2. 請求項１に記載の光ディスク記録再生装置において、前記エンベロープ振幅測定部と前記信号振幅測定部での信号振幅の測定は、前記光ディスクの回転に同期して行われることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
3. 請求項２に記載の光ディスク記録再生装置において、前記信号振幅の測定は、前記光ディスクの１回転分の期間に行われることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
4. 請求項１に記載の光ディスク記録再生装置において、前記信号演算部は前記信号振幅測定部で測定された信号振幅から前記エンベロープ振幅測定部で測定されたエンベロープ振幅を減算することを特徴とする光ディスク記録再生装置。
5. 請求項１に記載の光ディスク記録再生装置において、前記信号演算部は前記信号振幅測定部で測定された信号振幅を前記エンベロープ振幅測定部で測定されたエンベロープ振幅で除算することを特徴とする光ディスク記録再生装置。
6. 光ディスクを記録媒体として光ピックアップを用いて情報信号を記録し再生する光ディスク記録再生方法であって、
   前記光ピックアップの合焦位置を所定の量だけ所定の回数移動させるフォーカスオフセット量変更ステップと、
   該フォーカスオフセット量変更ステップにおいて前記合焦位置を移動させるごとに、再生された前記情報信号ないしこれに含まれるトラッキング誤差信号の振幅と、該信号のエンベロープの振幅を測定する振幅測定ステップと、
   前記フォーカスオフセット量変更ステップが前記光ピックアップを前記所定の回数移動させた後に、前記振幅測定ステップで測定された前記情報信号ないしこれに含まれるトラッキング誤差信号の振幅と、該信号のエンベロープの振幅に基づき最適なフォーカスオフセット量を設定するフォーカスオフセット量設定ステップとを有し、
   該フォーカスオフセット量設定ステップで設定されたフォーカスオフセット量に基づき、前記光ピックアップのフォーカス制御を行うことを特徴とする光ディスク記録再生方法。

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