JP3561204B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録面の全面あるいは一部に、あらかじめ凹凸形状を有するピットによって情報が記録された光ディスクを使用する光ディスク装置のトラッキングサーボに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク面上にあらかじめ凹凸形状を有するピットで情報を記録してある光ディスクを再生するための光ディスク再生装置において、光ビームをピット列へ位置決めするためのトラッキングサーボ技術は以前より種々提案されており、例えば特開昭５８−１５０１４５号公報にその開示がなされている。
【０００３】
図６は位相差（時間差）法によるトラッキングサーボのブロック構成図であり、上記特開昭５８−１５０１４５号公報第３図乃至は第４図に記載の構成を描き直したものである。
【０００４】
位相差（時間差）法は、光ディスクからの反射光ビームを、光ディスクの半径方向と接線方向に４つの素子を有するフォトディテクタにて受光し、これらフォトディテクタの内、対角に位置するものの出力の和信号を求め、その和信号の位相差（時間差）を検出してトラッキングを行なうものである。
【０００５】
図６において、フォトディテクタ２にはディスクからの反射光を集光して入射しており、それぞれの部分は入射した光量に応じた信号を出力する。加算アンプ３−１、３−２はフォトディテクタ２のうち対角に位置する部分同士ａとｃ、ｂとｄの和信号を求めコンパレータ（比較回路）５−１、５−２に出力する。コンパレータ５−１、５−２はリファレンス信号＋Ｒｅｆ１、＋Ｒｅｆ２と加算アンプ３−１、３−２の出力信号を比較しその結果である２値化信号を出力する。
【０００６】
光ビームの反射光はピットにより回折を受けるため、反射光のフォトディテクタ上での強度分布は光ビームとピット個々の位置関係によって時間的に変動する。
【０００７】
例えば光ビームがピット列の真上を追従している場合、ピット上のフォトディテクタの対角位置に有する素子（ａ＋ｃ）と（ｂ＋ｄ）それぞれの出力の和信号は同じ変化をするため、コンパレータ５−１、５−２の出力信号も同じタイミングで同じ変化をする。また光ビームがピット列の真上からずれた位置を追従している場合、上記（ａ＋ｃ）と（ｂ＋ｄ）それぞれの出力の和信号は、そのずれ量に応じた位相差（時間差）を、ずれの方向に応じてどちらかが先に変化する。
【０００８】
従ってコンパレータ５−１、５−２の出力信号間の位相差（時間差）を位相比較回路７で検出して上記位相差（時間差）に応じたパルスを出力させ、このパルスをＬＰＦ（ローパスフィルタ）８−１、８−２で低周波成分のみ抽出して差分回路９でその差を求める事により、光ビームとピット列とのずれ量と方向を示すトラッキング信号を得る事が出来る。
【０００９】
またトラッキングサーボ信号を得るための別の技術の例として、プッシュプル法がある。プッシュプル法は接線方向に分割された反射光ビームの内周側と外周側の光量差を求めこれをトラッキング信号とする方法であり、図７にはそのプッシュプル法によるトラッキングサーボ信号を生成するためのブロック構成図の例を示している。
【００１０】
光ビームをピット列上に照射すると両者の位置関係により、その反射光はピットにより回折を受けるが、プッシュプル法ではその反射光を光ディスクの内周側と外周側各々の方向で２分して検出し、その平均的な強度に基いてトラッキングサーボ信号を生成する。
【００１１】
図７において、反射光が４分割されたフォトディテクタ上に集光されるのは先の位相差（時間差）法と同様であるが、加算回路３−１、３−２はフォトディテクタの対角に位置する素子では無く、内周側と外周側に位置する素子それぞれの出力信号を加算して、その加算結果を差分回路１７に出力する。
【００１２】
差分回路１７はこれら加算回路３−１、３−２からの２つの信号の差分結果をＬＰＦ１８に出力し、その差分結果から個々のピットが有する高周波の成分を除去して低域成分、言い換えれば光ビームとピット列のやや平均的なずれに相当する信号成分を抽出したものをトラッキングサーボ信号として得るのがプッシュプル法の原理である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
現在光ディスクではピットやマークの有無と同時にその長さに情報を含ませる、ピット（マーク）長記録が一般的に用いられているが、ピットの深さにも情報を持たせれば更に大容量の情報の記録を見込む事が出来る。これは既に本出願人が、特願平１１−１８４６０４号として出願している。この技術では凹凸形状を有するピットで生じる光の干渉による回折パターンが、ピットの深さによって異なることを利用して、新たな情報を含ませるものである。
【００１４】
図８はピット深さによって記録された情報の再生原理を示す模式図である。光の波長をλ、光ディスク基板の屈折率をｎとした時、ピット３１は深さが（λ／４ｎ）未満の（λ／６ｎ）程度の比較的浅いピット、斜線で表したピット３２は深さが（λ／４ｎ）を越えて（λ／３ｎ）程度の比較的深いピットである。これらのピット列を光ビームにて図注の矢印の方向に走査した場合、フォトディテクタへの入射光量の総和信号（ａ）は、光ビームがピット３１上に位置する時とピット３２上に位置する時とで明確な差はない。即ち光量の総和信号による情報はピットの深さで大差が無く、むしろピットの有無で明確な光量の変化がある方が安定した情報の再生が可能であるため、光量の総和信号にはピット深さで余り差が生じない方が望ましく、ピット深さでこれに情報を持たせない方が良い。
【００１５】
しかし反射光を光ビームの進行方向で前後半部に分けてその光量差を求めた信号、タンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）に注目すると、光ビームがピット上に差し掛かりあるいは脱出する時に発生するパルス状の信号の極性が、ピットの深さに起因する光の回折パターンの相違により逆転する。これはピットの有無による総和信号の変化とは全く独立した別個の現象である。
【００１６】
従ってこのタンジェンシャルプッシュプル信号の極性を検出すれば、ピットの長さ・有無だけでは無く、ピットの深さにも新たな情報を含ませることが可能となる。これが本出願人が既に出願した上記特願平１１−１８４６０４号の要旨である。
【００１７】
しかし、ピット深さでタンジェンシャルプッシュプル信号の極性が反転すると言う事は、ピットの深さで反射光の回折パターンが変化すると言う事である。そのため反射光の回折パターンによる強度分布を利用している位相差法やプッシュプル法では、深いピットと浅いピットでトラッキング信号の極性が反転してしまう可能性があり、位相差法やプッシュプル法等、従来の方法では正しくトラッキングサーボ制御が行なえない。
【００１８】
本発明は上記の様な、深さの異なるピットを有する光ディスクにおいても正しくトラッキングサーボ制御を行い得る技術を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明によれば、ピットにより情報を記録した光ディスクを使用する光ディスク装置であって、前記ピットに照射した光ビームの反射光を受光する受光素子と、光ビームとピット列とのずれを検出し、当該ずれの信号成分であるトラッキングサーボ信号を生成する手段と、前記ピットの深さを検出する手段としてのタンジェンシャルプッシュプル信号を検出する手段と、前記トラッキングサーボ信号のピットの深さによる極性反転を、前記タンジェンシャルプッシュプル信号に基づいて補正する手段とを備えることにより上記課題を解決する。
【００２０】
本願の第２の発明によれば、前記トラッキングサーボ信号のピットの深さによる極性反転を、前記タンジェンシャルプッシュプル信号に基づいて補正する手段において、前記タンジェンシャルプッシュプル信号から所定の深さであることを検出したピットからのトラッキングサーボ信号のみを用いる補正を行う手段を備えることにより上記課題を解決する。
【００２１】
本願の第３の発明によれば、前記ピットの深さを検出する手段は、前記ピットに照射した光ビームの反射光における前記ピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて検出することにより上記課題を解決する。
【００２２】
本願の第４の発明によれば、前記ピットに照射した光ビームの反射光量に基づいて、前記光ディスク上の前記ピットの有無を示す信号を検出する手段を備え、前記ピットの深さを検出する手段は前記ピットの有無を示す信号と、前記ピットに照射した光ビームの反射光における前記ピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて検出することにより上記課題を解決する。
【００２３】
本願の第５の発明によれば、前記トラッキングサーボ信号は、前記ピットに照射した光ビームの反射光から、位相差法に基づいて生成することにより上記課題を解決する。
【００２４】
本願の第６の発明によれば、前記トラッキングサーボ信号は、前記ピットに照射した光ビームの反射光の、前記光ディスクの半径方向における強度分布の差に基づいて生成することにより上記課題を解決する。
【００２５】
本願の第７の発明によれば、前記受光素子は、前記ピット列の接線方向並びに前記光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行方向の強度分布を検出できるよう構成されることにより上記課題を解決する。
【００２６】
本願の第８の発明によれば、前記受光素子は、略「田の字」形状に構成されることにより上記課題を解決する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。まず、第１の実施形態を示す。図１はトラッキング信号の生成に所謂位相差法 （ＤＰＤ法）を使用した光ディスク装置に対して本発明を適用した場合の、主要部分のブロック図である。
【００２８】
光ディスクからの反射光は集光されてフォトディテクタ２に入射され、フォトディテクタ２はそれぞれの入射光量に比例した信号を出力する。このフォトディテクタは光ビームの進行方向、言い換えれば光ディスク上に形成されているピット列の接線方向と、光ディスクの半径方向の、２つの方向に反射光を分割する格好の配置となっている。
【００２９】
加算回路３−１、３−２はこのフォトディテクタ２の対角に位置する部分ａとｃ、ｂとｄからの出力の和信号を、加算回路３−３、３−４は光ビーム進行方向のａとｄ、光ビーム進行方向とは逆方向のｂとｃからの出力の和信号を出力する。
【００３０】
また、加算回路４はフォトディテクタ２の出力の総和を求め出力する。加算回路３−１、３−２の出力はコンパレータ５−１、５−２にてあらかじめ設定されたレファレンス電圧＋Ｒｅｆ１、＋Ｒｅｆ２とそれぞれ比較され、その比較結果である２値化信号は位相比較回路７に入力される。
【００３１】
位相比較回路７はＲ入力とＶ入力を比較し、両者間の位相差に応じた幅のパルスを、その何れの位相差が進んでいるかに応じて出力する。例えばこの例ではＲ入力に比べてＶ入力が遅れている場合にはＵ出力より、逆にＶ入力が進んでいる場合はＤ出力からその遅延量に応じた幅のパルスを出力するものとする。
【００３２】
位相比較回路７のＵ出力信号及びＤ出力信号は、それぞれＬＰＦ８−１、８−２によって低域成分のみが抽出され差分回路９に入力され、差分回路９はＬＰＦ８−１と８−２の出力同士の差分すなわち位相比較回路７の出力の低域成分の差分をトラッキング信号として出力する。
【００３３】
一方、フォトディテクタ２からの出力信号の総和を求める加算回路４の出力は、コンパレータ（比較回路）１０にてリファレンス電圧＋Ｒｅｆ４と比較され、その結果である２値化信号、換言すればピットの有無による反射光量の大小を表す信号であるが、これはエッジ検出回路１１に入力される。エッジ検出回路１１はコンパレータ１０の出力信号の立ち上がり・立ち下がりエッジのうち、図１に於いては非ピット→ピットの遷移に対応する、立ち下がりエッジでパルスを出力する。
【００３４】
またフォトディテクタ２の素子の内、光ビーム進行方向に関して前後方向に位置する素子の出力をそれぞれ求めた、加算回路３−３、３−４の出力は差分回路１２に入力される。この差分回路２の出力は、反射光のピット列接線（Ｔａｎｇｅｎｔ）方向の強度分布差を示す信号である事から、タンジェンシャルプッシュプル信号と呼ばれ、これはコンパレータ（比較回路）１３−１、１３−２に入力される。コンパレータ１３−１はタンジェンシャルプッシュプル信号とあらかじめ設定されリファレンス電圧＋Ｒｅｆ３と比較し、タンジェンシャルプッシュプル信号が＋Ｒｅｆ３より大きいとき”Ｈ”を出力する一方、コンパレータ１３−２はタンジェンシャルプッシュプル信号とあらかじめ設定されリファレンス電圧−Ｒｅｆ３と比較し、タンジェンシャルプッシュプル信号が−Ｒｅｆ３より小さいとき”Ｈ”を出力する。
【００３５】
コンパレータ１３−１、１３−２の出力はＡＮＤゲート（マスク回路）１４−１、１４−２のそれぞれ一方の入力端子に接続されており、またＡＮＤゲート１４−１、１４−２のもう一方の入力端子には共に、エッジ検出回路１１の出力が接続されている。
【００３６】
従ってＡＮＤゲート１４−１、１４−２は、エッジ検出回路１１の出力からパルスが出力された時点において、コンパレータ１３−１、１３−２の何れかの出力が”Ｈ”であるかに応じてそれぞれパルスを出力する事になる。
【００３７】
なお見方を変えればこれらＡＮＤゲート１４−１と１４−２は、コンパレータ１３−１と１３−２の出力である、タンジェンシャルプッシュプル信号を２値化したものを、エッジ検出回路１１の出力である、反射光量信号を２値化したものの変化点で参照して出力しているものと言う事も可能である。
【００３８】
あるいはコンパレータ１３−１、１３−２が出力を発生しても、エッジ検出回路１１がパルスを発生する特定のタイミング以外ではこれをマスクし、出力しない働きをしていると言う事も出来る。
【００３９】
ＡＮＤゲート１４−１、１４−２の出力はＦＦ回路１５−１、１５−２のクロック入力に接続されている。またそのＤ入力は”Ｈ”レベルに接続されているため、ＦＦ回路１５−１、１５−２はクロック入力にパルスが入力されると出力が”Ｈ”になり、リセット端子にパルスが入力されると出力が”Ｌ”になるような接続になっている。
【００４０】
一方ＦＦ回路１５−１のリセット端子にはＦＦ回路１５−２の出力Ｑの立ち上がりにパルスを発生するパルス発生回路１６−２の出力が、ＦＦ回路１５−２のリセット端子にはＦＦ回路１５−１の出力Ｑの立ち上がりにパルスを発生するパルス発生回路１６−１の出力が接続されているため、上記ＦＦ回路１５−１あるいは１５−２何れかの出力Ｑが立ち上がると、更に換言すればＡＮＤゲート回路１４−１あるいは１４−２からそれぞれＦＦ回路１５−１、１５−２に対してパルスが出力されると、他方のＦＦ回路をリセットする構成となっている。
【００４１】
Ｓ／Ｈ信号発生回路１９には、ＦＦ回路１５−１、２の出力信号が入力されている。Ｓ／Ｈ信号発生回路１９は、現在再生されるべき信号が浅いピットによる情報か深いピットによる情報かによって、入力信号のいずれかを選択し、出力する。Ｓ／Ｈ回路２０はＳ／Ｈ信号発生回路１９の出力に基いて差分回路９の出力信号をサンプル（またはスルー）或いはホールドする。即ち、２種類の深さのピットが混在している場合においても、Ｓ／Ｈ信号発生回路１９とＳ／Ｈ回路２０により、再生されるべき深さのピット上に光ビームがある時のみトラッキングサーボ信号が出力される一方、別の深さのピット上では直前のトラッキングサーボ信号がホールドされ、安定したトラッキングサーボが行われる。
【００４２】
次いで深さが異なるピットを有する光ディスクに於いて、そのピット列上を光ビームが追従して行く際における、図１各部の波形とタイミングを、図２を用いて説明する。
【００４３】
図２中、３１は深さが比較的浅いピット、ハッチングを施した３２は比較的深いピットである。光ビーム１がこれらの上を追従して行く際、その反射光量を表す、加算回路４の出力信号（ａ）はピットの有無に応じて大小のレベル変化をするものであり、光ビームがピットに差し掛かるに連れてレベルは低下し、抜け出すに連れて増大する。
【００４４】
一方、差分回路１２の出力である、タンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）は、先述の通りピット列の接線方向における、光ビームの反射光の強度分布の差を求めたものであるから、光ビームの進行方向に対する前半部と後半部とが異なる状況にある時、より具体的には光ビームがピットに差し掛かる、あるいは抜け出す等、ピットの前後エッジ付近に位置する時点に於いて、それぞれ逆極性を有するパルス状の信号となる。
【００４５】
ところでピットからの反射光の強度分布は、光ビームのピットによる回折の影響を受けた結果であり、特に使用する光（光ビーム）の波長をλ、光ディスク基板の屈折率をｎとした時、（λ／４ｎ）を境として回折の方向は逆転する。
【００４６】
このためピットの深さが上記（λ／４ｎ）を境として、これ未満の浅いものと、これを越える深いものとが形成されていれば、光ビームがピットに差し掛かりあるいは抜け出す際のタンジェンシャルプッシュプル信号の極性は逆転する事になる。
【００４７】
従って上記反射光量を示す、加算回路４の出力信号（ａ）のレベルが変化する時点におけるタンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）の極性を観測すれば、ピット深さを判断・検出する事が出来、これに基いてトラッキング信号を抽出する様な処理を行えば、ピット深さの違いにより、極性が反転したとしても、正しいトラッキングサーボ制御が行える事になる。これが本発明の基本的な考え方である。
【００４８】
同時にタンジェンシャルプッシュプル信号等からピットの深さを検出して、その違いにより例えば深いピットには別の意味を持たせて記録密度を高めたり、付加的な情報を持たせる等としても良い。この様な光ディスクに対しても、本発明によるトラッキングサーボ信号極性の抽出は有効であり、ピット深さが異なるものが混在しても正しくトラッキング追従が行え、上記付加的な情報等の再生を的確に行える。
【００４９】
なお図２に於いては光ビームが浅いピット３１に差し掛かった時にタンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）は正、抜け出す時に負となり、深いピット３２に関してはこれと逆の変化をするものとして示している。無論この関係は逆であっても回路の接続などを幾らか変更すれば簡単に対応出来るものであることは言うまでもない。
【００５０】
図２に戻って動作の説明を続ける。先の加算回路４の出力信号（ａ）をコンパレータ１０により基準電圧＋Ｒｅｆ４で２値化したものが（ｃ）であり、これはピットの深さでは無く、その有無に応じて”Ｈ” と ”Ｌ”のレベル変化をする。そのレベル変化をするのはピットのエッジ近傍であって、エッジ検出回路１１ではここでは（ｃ）の立ち下がり、即ち光ビームがピットに差し掛かった時点においてのみ、パルス信号（ｄ）を出力する。
【００５１】
一方タンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）はコンパレータ１３−１、１３−２によりそれぞれ相異なる基準値である＋Ｒｅｆ３、−Ｒｅｆ３と比較され、（ｅ）（ｆ）に示す２値化信号となる。これらとエッジ検出回路１１の出力である（ｄ）との論理積がＡＮＤゲート１４−１、１４−２の出力（ｇ）（ｈ）であるが、浅いピットに於いてはエッジ検出回路１１の出力パルス（ｄ）が発生する時点でコンパレータ１３−１の出力が”Ｈ”レベルとなるため、ＡＮＤゲート１４−１の出力（ｇ）にパルスが発生し、ＦＦ回路１５−１の出力Ｑを”Ｈ”レベルとする。逆に深いピットの場合にはエッジ検出回路１１の出力パルス（ｄ）が発生する時点でコンパレータ１３−２の出力が”Ｈ”レベルとなるため、ＡＮＤゲート１４−２の出力（ｇ）にパルスが発生し、ＦＦ回路１５−２の出力Ｑを”Ｈ”レベルとする。
【００５２】
そして前述の通り、サンプルホールド回路１９とスイッチ２０によって、トラッキングに使用する極性をもつＤＰＤ信号のみからトラッキングサーボ信号が生成されることとなる。
【００５３】
なお図１に於いて、位相比較回路７自体が例えばＲ入力とＶ入力の位相差を検出する回路を２組有していて、片方がＲ入力を基準としてＶ入力の進み遅れを検出し、他方がＶ入力を基準としてＲ入力の進み遅れを検出する様な構成である等の場合には、ＦＦ回路１５−１、１５−２の出力Ｑを用いてその一方だけを動作させるべく、位相比較回路７の動作を直接切替えても構わない。
【００５４】
更に図１に於いてＡＮＤゲート１４−１及び１４−２を省略し、エッジ検出回路１１の出力をＦＦ回路１５−１及び１５−２のクロック入力に直接加える一方、ＦＦ回路１５−１のＤ入力を”Ｈ”レベル固定で無くコンパレータ１３−１の出力に接続し、またＦＦ回路１５−２のＤ入力も”Ｈ”レベル固定で無くコンパレータ１３−２の出力に接続しても同様の動作を得る事が出来る。
【００５５】
若しくはエッジ検出回路１１の動作をコンパレータ１０の出力の立ち下がりでは無く、立ち上がりに於いてパルスを出力するものであっても、立ち上がり・立ち下がり双方に於いてパルスを発生するものであっても、多少の回路変更で同様にピット深さに応じてトラッキングサーボ信号の極性を抽出する構成のものを得る事が可能である。
【００５６】
本実施例における各要素に於いて、各フォトディテクタの素子出力はコンパレータを経て２値化されると、その後は殆どがこの２値化した信号の処理で進められる。特にタンジェンシャルプッシュプル信号に関するコンパレータ１３−１、１３−２、及び光量の総和信号に関するコンパレータ１０以降、スイッチ６の制御に至るまでの、ピットの深さを検出する部位、若しくはスイッチ６を図３に示すような構成とした場合にはそのスイッチ６に至るまでも、ディジタルＩＣ化する事が可能であって集積化が容易である。
【００５７】
また本実施例では位相差法によりトラッキングサーボ信号を生成しているが、この位相差法は偏芯の大きな光ディスク等でピット列に光ビームを追従させる際に、光ビームを集光させる対物レンズが大きく変位してもトラッキングサーボ信号にオフセットが生じにくいと言う利点に加え、フォトディテクタからの信号を２値化した後の位相差検出はディジタル回路で処理出来るため、回路の集積化の面でも更に利点がある。
【００５８】
なおフォトディテクタ２に注目すると、本実施例では光ビームの反射光の内、ピット列の接線方向と光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行な強度分布を検出する様に素子が配置されている。このためフォトディテクタの出力からは、その反射光の強度分布に基き、タンジェンシャルプッシュプル信号とプッシュプル信号、並びに反射光量の総和に相当する信号の何れも生成可能である。
【００５９】
更に言及すれば、その素子の配置は略「田の字」型である。この略「田の字」型フォトディテクタは従来より光ディスク装置の光ピックアップには多用されて来たものであるため、所謂非点収差法によるフォーカス誤差信号の生成も可能であると共に、その従来よりある光ピックアップに新たな素子を付加する事も無く利用しながら、本発明における、ピット深さを検出しトラッキングサーボ信号の極性を自動的に抽出し得ると言う利点を併せて享受出来る事になる。
【００６０】
ところで既に述べた様に、従来の光ディスクの様にピットの深さが１種類のものであれば、反射光量の総和信号とも言える加算回路４の出力信号（ａ）のレベルの変化に伴う、タンジェンシャルプッシュプル信号（ｂ）の変化の極性は一定となるため、トラッキングサーボ信号の極性はそのピット深さに適したものに固定され、従来の光ディスクとの互換性が保たれる。
【００６１】
あるいはピットでは無く、光の照射により反射率が異なる記録マークを形成する、記録タイプの光ディスクに於いても、反射光量の総和信号は勿論、タンジェンシャルプッシュプル信号も得る事が出来る。これは記録マークに光ビームが差し掛かりまた抜け出す際、反射光の光ビーム進行方向の前後方向に強度分布差が生じるためである。この時のタンジェンシャルプッシュプル信号の極性は記録マーク部と非マーク部の反射率の差により生じるものであって、ピットのようにその深さにより生じるものではない。従ってトラッキングサーボ信号の極性は固定され、記録マークによる情報の再生も正常に行える。
【００６２】
但しピットの深さに情報を持たせた光ディスクの内容をこの様な記録タイプの光ディスクにコピーすると、反射光量の総和による情報だけは複写出来るが、ピットの深さ情報は複写出来ないので、ピット深さに持たせた情報のコピーは防止される。
【００６３】
若しくは反射率が異なる記録マークを形成する記録タイプの光ディスクではトラッキングサーボ信号の極性が固定される事を利用して、ピットにより情報を記録するタイプの光ディスクでは、これと逆の極性にトラッキングサーボ信号の極性が固定される様にピット深さを調整する事も考えられる。この場合、ピットで情報が記録された光ディスクでは正しくトラッキングサーボ制御が可能だが、これをコピーした記録タイプの光ディスクではトラッキングサーボ信号の極性が逆転してトラック外れを起こし、情報が再生出来無く出来るため、新たなコピー防止策にも適用し得る。
【００６４】
続いて本発明の第２の実施形態を図３を用いて説明する。この実施例では反射光を受光するフォトディテクタの構造が先の実施例１における、略「田の字」型のものとは異なるものを使用した例である。
【００６５】
一般に略「田の字」型のフォトディテクタは、個々の光学部品を組合わせて作る光ピックアップに於いて使用される事が多い。先の実施例では説明を省略したが、この「田の字」型のフォトディテクタからはフォーカスサーボ信号をも生成する事が多く、その際には非点収差法と呼ばれる光学的技術を併用する事が殆どである。
【００６６】
ところがこの非点収差法は光学系の調整が幾分敏感であり、個別部品の点数も多い事から組み立て・調整コストがやや高くなりがちである。
【００６７】
一方近年、一つのパッケージの中にフォトディテクタや、光源である半導体レーザー等を集積し、個別部品の点数を減らすと共に光学系の調整を容易にしたものが広く使われつつある。これは所謂ホログラムレーザーユニットと呼ばれるものであって、光学系の一部をホログラムと呼ばれる一種の回折格子に代替させ、フォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号、並びに記録された情報信号の再生までもその中に内蔵したフォトディテクタの出力から生成し得るものである。
【００６８】
図３はトラッキング信号の生成に所謂位相差法を使用した光ディスク装置に対して本発明を適用した場合の、主要部分のブロック図であるが、フォトディテクタ２２の素子の配置が略「田の字」型では無く、やや変形したものとなっている。なお先の実施形態に対し、フォトディテクタの素子の呼称を変更している。
【００６９】
この図３におけるフォトディテクタ２２も先の第１の実施例と同様、４つの素子ａ、ｂ、ｃ、ｄを有するが、反射光は先述した回折格子であるホログラムによって分割され、断片となってそれぞれの素子上に集光される。素子ａ、ｂは反射光の内、光ビームの走査・進行方向の前半分に相当する部分を受光するが、光ディスクとの焦点位置のずれに応じて両者への入射光量が変化する様に上記ホログラムが設計されているので、これら素子ａとｂの出力差からはフォーカスサーボ信号を得る事が出来る。また素子ｃ、ｄは反射光の後半分に相当する部分を受光するが、光ディスク内周側・外周側の光をそれぞれ受光する様に配置されているので、これら素子ｃ、ｄからは後述する様に位相差法やプッシュプル法等によりトラッキング信号を得る事が出来る。そして全ての素子の出力の総和は、反射光量の変化、即ち光ディスク上に記録されている情報信号を反映したものとなる。
【００７０】
タンジェンシャルプッシュプル信号を得るには先述の様に、光ビームの反射光の内、その進行・走査方向、換言すればピット列の接線方向における光量の差を求めれば良いので、図３では前半分に相当する反射光を受光する素子ａ、ｂの出力を加算回路３−４で求める一方、後半分に相当する反射光を受光する素子ｃ、ｄの出力を加算回路３−３で求め、両者の加算結果の差を差分回路１２で求めている。
【００７１】
また光量の総和信号を求める加算回路４は先の図１と同様に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４素子の出力和を求める接続となっている。
【００７２】
一方、位相差法によるトラッキング信号を生成するために先の図１で見られた加算回路３−１、３−２はこの図３では存在しない。これはディテクタ２２の素子配置が先述の様に異なったものであるため、素子ａやｂ、の信号を用いても位相差法に用いる信号が得られないためである。言い換えればこれら素子ａ、ｂは反射光の内、光ディスクの半径方向における強度分布を検出しない様に配置された素子であり、素子ｃ、ｄは検出する様に配置された素子であるとも言える。この様な先の略「田の字」型に素子が配置されたフォトディテクタとの相違は、既に述べた通りホログラムレーザーユニットに内蔵して小型の要素部品とするのに適した配置を選択した事に起因している。
【００７３】
もっとも光ディスクの半径方向である、内外周方向の反射光を受光する２素子の出力があれば、それらの出力には光ビームとピット列との相対的な位置ずれに応じた位相差が現れるので、位相差法によるトラッキング信号の生成が可能である。従ってこの図３では素子ｃ、ｄの出力を他とは加算する事無く、そのままコンパレータ５−１と５−２にそれぞれ与えている。
【００７４】
なお図３の回路における動作とタイミングは既に先の実施例で説明したものと変わりは無いので省略する。
【００７５】
なおフォトディテクタ２２に注目すると、本実施例でも反射光の内、ピット列の接線方向と光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行な方向の強度分布を検出し得る様に素子が配置されている。（光ディスクの半径方向に略平行な方向の強度分布を検出するのが素子ｃ、ｄであり、ピット列の接線方向に略平行な方向の強度分布を検出するのが素子ａ、ｂのペアに対する素子ｃ、ｄのペアである。）このため先の第１の実施例と同様、フォトディテクタの出力からタンジェンシャルプッシュプル信号と位相差法に必要な信号、並びに反射光量の総和に相当する信号の何れも生成可能である。
【００７６】
更に言及すれば、その素子の配置は前述の如くホログラムレーザーユニットに適しているため、このホログラムレーザーユニットを用いて小型化した光ピックアップに於いてもピット深さを検出し、トラッキングサーボ信号の極性を自動的に抽出し得ると言う本発明の利点を併せて享受出来る事になる。
【００７７】
続いて本発明にかかる第３の実施形態を図４を用いて説明する。本実施形態は先の第１の実施形態と同様に、略「田の字」型に素子が配置されたフォトディテクタを用いてはいるが、トラッキングサーボ信号の生成に位相差法では無く、プッシュプル法を用いたものである。
【００７８】
この図４に於いて、タンジェンシャルプッシュプル信号と反射光量の総和信号を求め、それに基いてピットの深さを検出・判断し、トラッキングに使用するべきプッシュプル信号のみを抽出するのは先の第１の実施例と変わる所は無い。その動作も同一である。
【００７９】
一方本実施例ではトラッキングサーボ信号を生成するのに上述の通りプッシュプル法を用いたものを想定している。プッシュプル法は光ビームの反射光を光ディスクの内周側と外周側に分け、その強度差を求めてトラッキングサーボ信号とする。
【００８０】
そのためこの図４において、加算回路３−１により反射光の光ディスク内周側の成分を受光する素子ａ、ｂの出力の和を求める一方、加算回路３−２では光ディスク外周側の成分を受光する素子ｃ、ｄの出力の和を求め、位相比較回路を通さずに両者の出力振幅の差を差分回路１７で求める構成となっている。差分結果はＬＰＦ１８でその低域成分を抽出し、トラッキングサーボ信号として出力される。
【００８１】
本実施例ではトラッキングサーボ信号の生成にプッシュプル法を用いているが、このプッシュプル法ではピット列だけでは無く、連続した案内溝であるグルーブが混在した光ディスクに於いてもトラッキングサーボ信号を生成する事が出来る。
【００８２】
本発明に掛かる第４の実施形態を図５を用いて説明する。本実施形態では第２の実施形態と同様に、ホログラムレーザーユニットに内蔵された、略「田の字」形状では無いフォトディテクタを使用する一方、トラッキングサーボ信号の生成には先の第３の実施形態と同様にプッシュプル法を適用した場合を想定している。なおフォトディテクタ２２の各素子の呼称を、第１並びに第３の実施例における略「田の字」形状のものから変更し、第２の実施例におけるものと同じにしている。
【００８３】
図５に於いて、フォトディテクタ２２と加算回路３−３、３−４、及び加算回路４並びにその後の回路など、タンジェンシャルプッシュプル信号や反射光量に相当する信号を求め、ピット深さを検出する部位の接続と動作は先の第２の実施形態と同様である。
【００８４】
異なっているのはフォトディテクタ２２の素子ｃ、ｄの接続であり、スイッチ６を経て差分回路１７に接続され、その出力振幅の差が求められる構成となっている。
【００８５】
既に第３の実施形態の説明に際して述べた通り、プッシュプル法は光ビームの反射光を光ディスクの内周側と外周側に分け、その強度差を求めてトラッキングサーボ信号とするものである。一方第２の実施形態の説明に際して述べた様に、素子ｃ、ｄは反射光の後半分に相当する部分を受光するが、光ディスク内周側・外周側の光をそれぞれ受光する様に配置されているので、これら素子ｃ、ｄの出力差を求めれば、略「田の字」型のフォトディテクタを用いるのと同様にプッシュプル法によるトラッキングサーボ信号を得る事が出来る。
【００８６】
なお既に第１の実施形態に於いて説明した様に、本発明ではピットからの反射光の回折方向、ひいてはその強度分布がピットの深さにより異なり、特に使用する光（光ディスクに照射する光ビーム）の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をｎとした時、（λ／４ｎ）を境として逆転する事を利用している。この事は個々には述べていないが、何れの実施形態に於いても共通の原理である。
【００８７】
しかしこの回折方向の逆転を生じる深さは（λ／４ｎ）だけでは無く、実際にはこれを基準として深さが（λ／２ｎ）増す毎に存在する。従って更に一般的には光ビームの光の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をｎ、任意の自然数をｋ、ｍとしたとき、ピットの深さが
（ｋλ／２ｎ）＜ Ｄ１ ＜ ｛（λ／４ｎ）＋（ｋλ／２ｎ）｝
並びに
｛（λ／４ｎ）＋（ｍλ／２ｎ）｝ ＜ Ｄ２ ＜ ｛（ｍ＋１）・λ／２ｎ｝
の条件を満たすＤ１、Ｄ２の何れかのグループに分類されれば、反射光の回折方向はこれらのグループに属するピットの間で逆転するため、ピットの深さを検出し、トラッキングサーボ信号の極性抽出が可能である。
【００８８】
従って光ディスクの製造上、ある程度のピット深さがある方が製造しやすい、等の理由がある場合にはその条件を満たす様にｋ、ｍを選定すれば良い。またｋとｍは同一の値をとる必要は無いので、ピット深さを選定する際の自由度が大きい。
【００８９】
もっとも一般にはピット深さが必要最小限の深さに留まる方が製造が容易であり、また再生される信号の品質も良いと言われているため、その際には上記ｋ、ｍの少なくとも一方を０とすれば良い。
【００９０】
ピットを単純な孔とした場合、深さに関して、上記の制限が生じるが、断面が複雑な形に形成された孔では、上記の深さ以外でもタンジェンシャルプッシュプル信号の極性を異なったものにできる２つの深さは存在する。従って、本発明の主旨に従えば、光ディスク上に設けられるピットの２種類の深さは、それらのピットを再生した場合、タンジェンシャルプッシュプル信号の極性が各々の深さのピットで異なるように形成されていれば良い事になる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、ピットの深さを検出してトラッキングサーボ信号の極性を自動的に抽出するので、異なる深さで形成されたピットを有する光ディスクに対しても正確なトラッキングサーボ制御が可能であると共に、ピットの深さが単一である光ディスクに対しては全てのピットからのトラッキングサーボ信号を抽出する事になるので、従来の光ディスクに対しても互換性を有している。
【００９２】
前記ピットの深さの検出は、ピット列に照射した光ビーム反射光の光量及びピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて行われる。これらの信号は光ピックアップから簡単に生成可能であり、新たなフォトディテクタやセンサ類を設ける必要がなく、ピットの深さを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における各部での信号を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図６】位相差法の原理を示す説明図である。
【図７】プッシュプル法の原理を示す説明図である。
【図８】ピット深さとタンジェンシャルプッシュプル信号の関連を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ビーム
２ フォトディテクタ
３、４ 加算回路
５、１０、１３ コンパレータ
７ 位相比較回路
８ ＬＰＦ
９、１２ 差分回路
１１ エッジ検出回路
１４ ＡＮＤゲート
１５ ＦＦ回路
１６ パルス発生回路
１９ Ｓ／Ｈ信号発生回路
２０ サンプルホールド回路

Claims (8)

1. ピットにより情報を記録した光ディスクを使用する光ディスク装置であって、
   前記ピットに照射した光ビームの反射光を受光する受光素子と、
   光ビームとピット列とのずれを検出し、当該ずれの信号成分であるトラッキングサーボ信号を生成する手段と、
   前記ピットの深さを検出する手段としてのタンジェンシャルプッシュプル信号を検出する手段と、
   前記トラッキングサーボ信号のピットの深さによる極性反転を、前記タンジェンシャルプッシュプル信号に基づいて補正する手段とを備えることを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記トラッキングサーボ信号のピットの深さによる極性反転を、前記タンジェンシャルプッシュプル信号に基づいて補正する手段において、
   前記タンジェンシャルプッシュプル信号から所定の深さであることを検出したピットからのトラッキングサーボ信号のみを用いる補正を行う手段を備えることを特徴とする前記請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記ピットの深さを検出する手段は、前記ピットに照射した光ビームの反射光における前記ピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて検出することを特徴とする前記請求項１または２に記載の光ディスク装置。
4. 前記ピットに照射した光ビームの反射光量に基づいて、前記光ディスク上の前記ピットの有無を示す信号を検出する手段を備え、前記ピットの深さを検出する手段は前記ピットの有無を示す信号と、前記ピットに照射した光ビームの反射光における前記ピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて検出することを特徴とする前記請求項３に記載の光ディスク装置。
5. 前記トラッキングサーボ信号は、前記ピットに照射した光ビームの反射光から、位相差法に基づいて生成することを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載の光ディスク装置。
6. 前記トラッキングサーボ信号は、前記ピットに照射した光ビームの反射光の、前記光ディスクの半径方向における強度分布の差に基づいて生成することを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載の光ディスク装置。
7. 前記受光素子は、前記ピット列の接線方向並びに前記光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行方向の強度分布を検出できるよう構成されることを特徴とする前記請求項１乃至６のいずれかに記載の光ディスク装置。
8. 前記受光素子は、略「田の字」形状に構成されることを特徴とする前記請求項７に記載の光ディスク装置。

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