JP4030862B2 - 多値記録のウォブル信号検出方法と光情報記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、多値記録のウォブル信号検出方法と光情報記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CDやDVD等の光情報記録媒体に対するデータの記録を行う光情報記録装置としてCDドライブやDVDドライブが認知され始めた。また、扱うファイルのデータサイズも巨大化し、光情報記録装置も更なる大容量化が望まれている。
大容量化の一つの方法として、光情報記録媒体に形成されたトラック上の円周方向に特定の長さに分割した仮想的なセルに記録マークを一つずつ記録する多値記録技術がある。この多値記録技術では、光情報記録媒体への情報記録単位であるセルの円周方向長さはスポットの概ね光学的分解能以下である。また、情報はセル内に記録されたマークの面積に埋め込む。そのマークの面積に応じた反射信号レベルを多段階に判別することによって多値情報を取り出すことができる。
【0003】
CDやDVD等への2値情報記録方式では、光学分解能よりも大きい記録マークの長さに情報を埋めこんでいたので、スポット小径化の限界が大容量化のネックになっていた。スポットはレーザ波長とレンズの絞込み度(NA)から物理的に決定されるため、レーザ短波長化やレンズの高NA化に頼るしかない状況であった。一方、多値記録では光学分解能以下のセルに多値情報が記録できるため、スポット小径化に頼らずに大容量化が可能な技術として注目されている。
【0004】
相変化記録媒体(メディア)を用いた多値情報記録の代表的なレーザ発光波形は、光情報記録媒体の膜を溶融するための高い光強度のライトパルスと、急激に冷却してマークを形成するための低い光強度のオフパルスと、スペースを形成するための(既存のマークを消去するための)スペースパルスとからなっている。
この場合、マーク形成中の大部分の時間はオフパルスになっており、オフパルス期間は非常に弱い強度での発光を行うために信号の検出は難しい。また、ライトパルスは短いために安定した信号検出をすることはできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記録中であっても検出しなければならないサーボ信号やウォブル信号があるので、マークの大きさを決定する従来のオフパルス期間をマーク形成に必要な急冷効果を維持するオフパルス期間と、信号検出を行うことができるバイアスパルス期間に分けてパワーを変更して発光させることにより、上記問題点を解決して記録性能をそのまま維持しながら検出信号の品質を向上させる技術が提案されている。
【0006】
ところが、このような技術では、ライトパルス,オフパルス,スペースパルス,バイアスパルスを用いて多値情報を記録するときに適したウォブル信号を検出することができないという問題があった。
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ライトパルス,オフパルス,スペースパルス,バイアスパルスを用いて多値情報を記録するのに適したウォブル信号を検出できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、(1)〜(7)の多値記録のウォブル信号検出方法を提供する。
(1)光情報記録媒体上の特定の領域で等分割されたセルに対して記録する情報に応じて大きさの異なる記録マークを形成するとき、所定の高い光強度に設定したライトパルスと、所定の低い光強度に設定したオフパルスと、スペースを形成可能なライトパルスよりも小さくて上記オフパルスよりも大きい光強度に設定したスペースパルスと、そのスペースパルスよりも小さくて上記オフパルスよりも大きい光強度に設定して上記オフパルスに続いて出力するバイアスパルスとからなる4種類のレーザ発光を用いて、上記ライトパルス及び上記オフパルスの発光時間をどの大きさの記録マークでもほぼ同じにし、上記バイアスパルスの発光時間を大きさの異なる記録マーク毎に異ならせて記録する多値記録のウォブル信号検出方法であって、上記光情報記録媒体から検出されたプッシュプル信号からセル周波数成分を除去して上記光情報記録媒体に形成されたトラックの蛇行を示すウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
【0008】
(2)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に対して印加するゲインとして、少なくとも上記バイアスパルスの光強度及び上記スペースパルスの光強度に基づいて算出した設定値を用いてウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
(3)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、ウォブル周波数成分を除去した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
【0009】
(4)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間又は上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
(5)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に特定のゲインを印加した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
【0010】
(6)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号とを合成してウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
【0011】
(7)(1)の多値記録のウォブル信号検出方法において、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルに保つゲインと同じゲインで上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出する多値記録のウォブル信号検出方法。
【0012】
また、(8)の光情報記録装置も提供する。
(8)(1)乃至(7)のいずれかの多値記録のウォブル信号検出方法に基づく制御を行う制御手段を備えた光情報記録装置。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施形態である光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
この光ディスク装置は、CDドライブ,DVDドライブ等の光情報記録装置であり、光学系を搭載した光ピックアップ1と、光ピックアップ1の移動やCDやDVD等の情報記録媒体である光ディスク(メディア)15を回転させるモータ14の回転駆動を制御するモータ駆動回路6と、各種の電気回路とからなる。
【0014】
光ピックアップ1には、レーザ光源2と、そのレーザ光源2のレーザ発光によって発せられたレーザ光線を各素子に導く光学部品(公知なので図示と詳細な説明は省略)と、光ディスク15上にレーザ光線のスポットを集光させる対物レンズ3と、スポットを所望の位置に追従させるべくレンズ位置を制御するアクチュエータ4と、受光素子(PD)5が搭載されている。
各種の電気回路には、レーザ光源2をレーザ発光させる電流を決定するレーザ駆動部8とレーザ発光波形を決定するストラテジ発生部9とからなるレーザ駆動回路7がある。レーザ光源2の電流対光出力特性は温度によって大きく変化するため、一般的にレーザ駆動部8では出力された光強度を検出し、その出力を安定化する出力制御機能が搭載されている。光強度の検出はレーザ光源2に内蔵されている受光素子を使用してもよいし、専用の光学系を構築してもよい。
【0015】
記録データとして外部から伝送されたユーザデータはCPU(公知なので図示を省略する)によって制御されたエンコーダ回路(公知なので図示を省略する)において多値情報に変換された後、レーザ駆動回路7に転送されて光ディスク15に記録される。
その他の回路として受光素子5で受けた光ディスク15からの反射信号はI/V回路10で電流/電圧変換され、いくつかの検出回路に転送される。
このI/V回路10は初段回路の位置付けであり、再生時と記録時でそれぞれ適する変換効率(ゲイン)を設定してある。
RF検出回路11では光ディスク15に記録された多値情報成分を抽出し、デコーダ回路(公知なので図示を省略する)に転送されてユーザデータに変換される。
【0016】
ウォブル検出回路12では光ディスク15上のトラック接線方向の分割線で2分割された受光素子5の出力の差分であるプッシュプル信号に基づいてトラックに刻まれたウォブル信号成分を抽出してアドレス検出回路(公知なので図示を省略する)やクロック生成回路(公知なので図示を省略する)に転送し、光ディスク15上の絶対位置の管理やメディア回転に同期したクロック生成,メディア回転制御に使用される。ウォブル信号の検出に必要なタイミング信号は主にレーザ駆動回路7から供給される。
サーボ検出回路13ではスポットの位置情報を抽出し、所望の位置にスポットを追従させるべくモータ駆動回路6に指示を出し、光ピックアップ1やアクチュエータ4を移動させる。
【0017】
すなわち、この光ディスク装置が、この発明の請求項8に係る光情報記録装置に相当し、レーザ駆動回路7又はウォブル検出回路12が後述するこの発明の請求項1乃至7に係る多値記録のウォブル信号検出方法に基づく制御を行う制御手段に相当する。
【0018】
図2は、光ディスク15への多値記録の概略の説明に供する図である。
同図の(a)に示すように光ディスク15に形成されたトラック上には仮想セル(仮想的なセル)をほぼ等間隔に配置する。その仮想セルの中央に1個の記録マークを形成する。例えば、同図の(a)では3連続した仮想セルにそれぞれレベル3(L3),レベル4(L4),レベル1(L1)のマークを記録した場合を示しており、同図の(b)にその各記録マークの形状の一例を示す。
同図の(c)は記録時のレーザ発光波形の一例を示しており、レーザ発光波形はライトパルスPw,オフパルスPof,バイアスパルスPb,スペースパルスPsからなる。
【0019】
再生時には、その仮想セルの部分の反射光から得られた再生信号強度レベルを判別することによって仮想セル内の記録マークの面積を推定して情報を再生する。同図の(d)は上記仮想セルを再生したときの各記録マークに対応する再生信号の波形を示す図である。
例えば、仮想セル内に3種類(L1〜L3)の面積の記録マークが記録再生可能だとすると、記録マーク無しも含めて4値(2ビット(bit))の情報が格納できるわけである。また、7種類(L1〜L7)の記録マークを分離できるのであれば、記録マーク無しを含め8値(3ビット(bit))の情報が格納できる。
【0020】
多値情報記録は、光学分解能以下の領域で記録マークの面積と再生信号の振幅とが一定関係にある状態で成り立つ。セル長が短くなると、仮想セル内に記録する多値情報のレベル間の差が小さくなって分離が難しくなる。逆に、セル長が長くなって光学分解能を超えて面積を大きくしても振幅は飽和してしまい、多値情報の分離はできなくなるので、スポット径とセル長(セル幅)の関係には制約がある。但し、仮想セルはメディア全面に渡って完全に等間隔の必要はなく、多値情報の分離に耐え得るセル長の範囲で多少の長短が合っても良い。
例えば、光ディスク15の記録領域を半径方向にいくつかのゾーンに区切り、各ゾーン内ではメディア回転角速度一定のCAVフォーマットを採用した場合、そのゾーン内では外周ほどセル長は長くなる。しかし、ゾーン数を増やすことによってゾーン内における内周側と外周側のセル長差は小さくなり、十分に多値情報の分離に耐えうる。
【0021】
次に、この発明の請求項1に係る第1の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図3は、この発明の請求項1に係る第1の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
図4は、図3に示した回路による第1の多値記録のウォブル信号検出処理の説明に供する説明図である。
第1の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、図1に示したウォブル検出回路12に、図3に示すようなフィルタ20とゲインコントロール(GC)回路21とを設ける。
【0022】
すなわち、上記光ディスク装置が、光情報記録媒体上の特定の領域で等分割されたセルに対して記録する情報に応じて大きさの異なる記録マークを形成するとき、所定の高い光強度に設定したライトパルスと、所定の低い光強度に設定したオフパルスと、スペースを形成可能なライトパルスよりも小さくて上記オフパルスよりも大きい光強度に設定したスペースパルスと、そのスペースパルスよりも小さくて上記オフパルスよりも大きい光強度に設定して上記オフパルスに続いて出力するバイアスパルスとからなる4種類のレーザ発光を用いて、上記ライトパルス及び上記オフパルスの発光時間をどの大きさの記録マークでもほぼ同じにし、上記バイアスパルスの発光時間を大きさの異なる記録マーク毎に異ならせて記録する機能を果たし、フィルタ20は上記光情報記録媒体から検出されたプッシュプル信号からセル周波数成分を除去する機能を果たし、GC回路21はプッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号から上記光情報記録媒体に形成されたトラックの蛇行を示すウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0023】
光ディスク15上のトラックの蛇行であるウォブル信号は、トラッキング信号と同様にプッシュプル信号(トラック接線方向の分割線で2分割された受光素子出力の差分信号)から得られる。
トラッキングサーボが追従する帯域よりウォブル信号周波数は高いので、サーボ動作中でもウォブル信号は残留し検出することができる。
ただし、記録中にはレーザ出力が強度変調されるためウォブル信号検出が難しい。
【0024】
特に、バイアスパルスの無い記録発光では、大きい記録マークが連続した場合はほとんど有効な検出期間が確保できない。一方、バイアスパルスの有る記録発光では、バイアスパルス期間において有効となるので検出可能である。
理想的にはプッシュプル信号は差分のため、レーザ強度変調成分は除去され、ウォブル信号成分の振幅変化にのみ影響がでる。
しかし、実際にはレンズと光線の軸ずれやメディアの傾きによって2分割受光素子間に強度差が現れるので、レーザの強度変調成分がそのままプッシュプル信号に重畳されウォブル信号が劣化する。
【0025】
図4を用いてさらに具体的に説明する。
同図の(a)に示す仮想セルには大小様々の大きさの記録マークが形成されるが、ここでは分かり易くするため、同図の(b)に示すように仮想セルのセル長の半分の大きさの記録マークを連続して記録する場合を考える。同図の(c)はその記録時のレーザ発光波形を示す波形図である。
レーザ発光波形は複数の発光強度で変調されているが、受光素子や回路の伝達特性の限界で信号の“なまり”が発生し、記録時反射信号は同図の(d)に示すように、スペースパルスとバイアスパルスの遷移が顕著に見える波形になる。
この場合の周波数はセルと同じ周波数になる。何らかの変動によって2分割受光素子間で強度差が現れた場合、プッシュプル信号には先の記録時反射信号が残留し、ウォブル信号成分にとってノイズとなる。
【0026】
このように、多値情報記録の場合、セル周波数成分が非常に強力に重畳され易いため、この第1の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、特にセル周波数を除去するフィルタ20を挿入している。
なお、高速化に対応した系では反射信号にライトパルスやオフパルスも顕著に現れるので、セル周波数より高い成分は除去するようなフィルタ特性が望ましい。また、フィルタ20の出力後にGC回路21を搭載し、ウォブル信号の振幅を適正にすべくゲイン補正を行う。
このようにして、セル周波数成分を除去しているので、セル周波数成分が強い多値情報記録のレーザ発光によるウォブル信号劣化を抑制し、高品質のウォブル信号検出が行える。
【0027】
次に、この発明の請求項2に係る第2の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図5は、この発明の請求項2に係る第2の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
この第2の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、簡単な回路構成で或る程度のウォブル信号品質を得ることができる。
一般的に高品質な多値情報を記録するために、ユーザデータの記録前に試し書きなどを行ってレーザ発光強度を最適化する。そこで、レーザ光線の光強度が変化すればウォブル信号の最適ゲインも変更するとよい。
【0028】
第2の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、図1に示したレーザ駆動回路7とウォブル検出回路12を、図5に示すようなフィルタ20とゲインコントロール(GC)回路21にする。
GC回路21内には、レーザ駆動回路7,CPU30,D/Aコンバータ31,VCA32を設ける。
すなわち、図5に示したGC回路21が、上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に対して印加するゲインとして、少なくとも上記バイアスパルスの光強度及び上記スペースパルスの光強度に基づいて算出した設定値を用いてウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0029】
この回路では、レーザ発光の光強度はCPU30が管理しており、レーザ駆動回路7に最適値を設定している。もしくは、レーザ駆動回路7から現在の光強度設定を読み取ることができる。
CPU30は、この光強度設定に基づいて光強度変調成分を仮想的に平滑化した平均的なレーザ発光量を計算し、D/Aコンバータ31へ適正値を設定してVCA32のゲインを定める。
VCA32はD/Aコンバータ31の出力電圧値に応じてゲインが変化するものである。平均的なレーザ発光量は、CPU30が管理している各パルスの幅,光強度と多値情報の発生頻度から求めることができる。
このようにして、簡単な回路構成で記録品質確保の目的で逐次変更される記録光強度に対してゲインを変化させて最適化させるので、適正なウォブル信号検出が行える。
【0030】
次に、この発明の請求項3に係る第3の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図6は、この発明の請求項3に係る第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
この第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、記録時反射信号(和信号)の平均変化に連動して、安定なウォブル信号検出を行う。
和信号はメディア面内や周内の反射率バラツキやレーザ光強度のゆれ(各パルスの変調成分より低周波)によって低周波で変化する。さらには多値情報の連続性によっても変化する。これら広い帯域の変動はウォブル信号にもゲインの変動となって影響する。
【0031】
そこで、この第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路によって回避するのである。
その第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、図1に示したウォブル検出回路12を、図6に示すようなフィルタ20とゲインコントロール(GC)回路21にする。
GC回路21内には、VCA40,フィルタ41,VCA42,振幅検出回路43,比較器44を設ける。
すなわち、図6に示したGC回路21が、ウォブル周波数成分を除去した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0032】
この回路では、和信号からウォブル周波数成分をフィルタ41で除去し、そのフィルタ41からの出力信号をボルテージゲインコントロールアンプ(VCA)42で増幅又は減衰させる。振幅検出回路43ではVCA42からの出力信号の振幅を測定し、比較器44によって予め設定されている目標電圧信号と比較し、その差に応じた電圧を出力してVCA42のゲインを変更する。
このループによって、VCA42の出力信号振幅が目標電圧になるようにVCA42のゲインを制御する。一方、プッシュプル信号からはセル周波数以上の高帯域成分をフィルタ20で除去し、VCA40で増幅又は減衰させる。VCA40のゲインはVCA42と同じゲインにする。
このようにして、周期性のある多値記録情報の記録時のレーザ発光強度変動やメディアの周内反射率変動などに対してゲインを逐次変化させて最適化させるので、常に適正なウォブル信号検出が行える。
【0033】
次に、この発明の請求項4に係る第4の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図7はこの発明の請求項4に係る第4の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図であり、図6と共通する部分には同一符号を付している。
この第4の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、上述した第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路と近い構成だが、図7に示すようにGC回路21のフィルタ41の前段に新たにサンプルホールド(S/H)回路45を設けて、基準信号を和信号の平均ではなく、バイアスパルスもしくはスペースパルス期間中にサンプリングしたサンプル信号を用いる点が異なる。
【0034】
すなわち、図7に示したGC回路21が、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間又は上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出する機能を果たす。
この第4の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、上述した第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成と大部分が同じであるので、異なる部分のS/H回路45とフィルタ41に入力する信号についてのみ説明する。
【0035】
上述したが、和信号には多値情報の連続性に関係する変動が含まれている。例えば、10個の連続するセルの多値情報が「0,0,0,0,0,4,4,4,4,4」の場合、和信号にはセル周波数の1/10の周波数成分をもつ変動がある。通常はウォブル周波数の分離を考慮して、和信号の変動がウォブル信号周波数近傍になることを避けるように多値変調の段階で変調規則の制限を行うべきである。その変調規則の制限とは、冗長ビット(冗長bit)の付加を行って情報量を増やした後に特定パタンの使用を排除することである。
すなわち、記録密度が低下するので、多値記録方式の高密度化というメリットを小さくすることになる。その上、多値記録の場合、2値記録とは異なって変調規則の制限による完全な周波数分離は難しい。
【0036】
例えば、「0,1,0,1,0,7,6,7,6,7」の場合、多値情報は連続していないが、先の“0”と“4”だけのパターンに見られたのと同様にセル周波数の1/10の周波数成分は存在する。完全に所望の周波数成分を排除するには、非常に多くの冗長ビットを付加し、多くの組み合わせ(パターン)を排除することになる。
現実的には、ウォブル周波数近傍の和信号変動を完全に除去することはできず、残留することが予想される。
ウォブル周波数に近い変動が和信号に重畳された場合、VCA42を中心にした制御ループの帯域(位相遅れ)次第で、VCA40を用いたウォブル信号のゲイン補正が逆に悪影響になることが考えられる。
【0037】
例えば、和信号とプッシュプル信号はセル周波数の1/10の変動があるとする。VCA42を中心とする制御ループの位相遅れがセル周波数の1/5あるとすると、VCA42やVCA40のゲイン補正が入力と逆相になり、入力である和信号やプッシュプル信号の振幅が大きい時に出力を増幅し、振幅が小さい時に減衰させることになる。
実際には、フィルタ41でウォブル周波数成分を除去しているので、この例程顕著になることはないが、ウォブル周波数より低い周波数でも同様のことが起こり得る。
【0038】
このような多値情報の連続による和信号の変化に追従しないために、S/H回路45によってバイアスパルスもしくはスペースパルス期間の和信号を取得(サンプリング)する。そのサンプリングは信号品質を高めるために特定の多値情報の記録タイミングに限ってもよい。
例えば、“0”の記録時であればスペースパルスが長く、“7”の記録時であればバイアスパルスが長いので、信号の“なまり”に影響を受けたサンプリング誤差が減る。
S/H回路45の出力信号は上述と同様にしてウォブル周波数成分を除去するフィルタ41でサンプリングノイズも除去する。
このようにして、メディアの周内反射率変動などに対してゲインを逐次変化させて最適化させるので、常に適正なウォブル信号検出が行える。
【0039】
次に、この発明の請求項5に係る第5の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図8は、この発明の請求項5に係る第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
この第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、バイアスパルス期間とスペースパルス期間のプッシュプル信号をそれぞれサンプリングによって取得し、両信号を合成してウォブル信号を得ている。
その第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、図1に示したウォブル検出回路12に、図8に示すようなフィルタ20とサンプル回路50と51とゲインコントロール(GC)a回路52とゲインコントロール(GC)b回路53と加算器54を設ける。
【0040】
すなわち、図8に示した回路が、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に特定のゲインを印加した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0041】
この回路では、プッシュプル信号からセル周波数成分をフィルタ20で除去し、サンプル回路50と51でそれぞれバイアスパルス期間のバイアス信号,スペースパルス期間のスペース信号のみを取得する。バイアス信号とスペース信号と表したサンプリング信号はバイアスパルス,スペースパルス自体でも良いし、プッシュプル信号の安定を待つためにタイミングをずらしたり幅を変えたりするなどの加工をしても良い。
それぞれのタイミングでサンプリングされた信号をゲインの変更が可能なGCa回路52,GCb回路53で増幅又は減衰したのち、加算器54で合成してウォブル信号を抽出する。
【0042】
GCa回路52とGCb回路53を設けた目的は、バイアスパルス期間に取得したウォブル信号成分とスペースパルス期間に取得したウォブル信号成分とのゲイン差を補正するのものであり、第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路においてはGCa回路52だけを変更して両者の信号差を無くしている。よって、GCb回路53を省略しても良い。
また、GCa回路52のゲイン変更方法は、上述した第2の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路で使用したD/AコンバータとVCAの回路構成しても良く、あるいは複数の抵抗値の選択による構成にしても良く、いずれの構成にしても良い。
このようにして、光強度が弱くてウォブル信号成分も小さいバイアスパルス期間についてスペースパルス期間の信号レベルと同等に増幅しているので、低出力のバイアスパルス期間の信号成分を有効に利用し、高品質のウォブル信号を検出することができる。
【0043】
次に、この発明の請求項6に係る第6の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
この第6の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成では、バイアスパルス期間,スペースパルス期間のそれぞれにサンプリングによって取得した和信号レベルを一定に保つゲインでウォブル信号成分も増幅または減衰する。
その第6の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、図8に示した第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路において、そのGCa回路52とGCb回路53の内部構成をそれぞれ図7に示したGC回路21と同じにしたものである。
【0044】
すなわち、そのような回路が、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号とを合成してウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0045】
この第6の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、サンプルタイミングをGCa回路52ではバイアスパルス期間に、GCb回路53ではスペースパルス期間とする。そのサンプルタイミングを示すサンプル信号は上述のように各パルス自体でも加工されたものでもいずれでもよい。またそれぞれの目標電圧は等しくする。
このようにして、周期性のある多値記録情報の記録時のレーザ発光強度変動やメディアの周内反射率変動等に対してゲインを逐次変化させて最適化させ、光強度が弱くウォブル信号成分も小さいバイアスパルス期間についてスペースパルス期間の信号レベルと同等に増幅して低出力のバイアスパルス期間の信号成分を有効に利用するので、常に適正で高品質のウォブル信号を検出することができる。
【0046】
次に、この発明の請求項7に係る第7の多値記録のウォブル信号検出処理について説明する。
図9は、この発明の請求項7に係る第7の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図であり、図8と共通する部分には同一符号を付している。
この第7の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成は、図8に示した第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路のGCa回路52の内部構成を変えたものであり、そのGCa回路52の目標電圧信号としてスペースパルス期間に取得された和信号レベルを用いる点が異なる。
【0047】
すなわち、図9に示す回路が、上記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを上記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルに保つゲインと同じゲインで上記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、上記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した上記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出する機能を果たす。
【0048】
この回路では、バイアスパルス期間のウォブル信号検出は上述の第6の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路と同様だが、GCa回路52の目標電圧信号は次のようにして生成する。
S/H回路60によってスペースパルス期間を示すスペース信号のタイミングで和信号を取得し、フィルタ62でその和信号からウォブル周波数以上の成分を除去する平滑化を施して目標電圧信号を求め、その目標電圧信号を比較器66へ送る。
【0049】
また、S/H回路61によってバイアスパルス期間のバイアス信号のタイミングで和信号を取得(サンプリング)し、フィルタ63でその信号の周波数成分を除去し、フィルタ63からの出力信号をボルテージゲインコントロールアンプ(VCA)65で増幅又は減衰させる。振幅検出回路64ではVCA65からの出力信号の振幅を測定し、比較器66によって上記目標電圧信号と比較し、その差に応じた電圧を出力してVCA67のゲインを変更する。
したがって、スペースパルス期間のウォブル信号のゲインを決定するGCb回路53は固定ゲインでよいので省略することができ、回路規模を小さくできる。
【0050】
このようにして、周期性のある多値記録情報の記録時のレーザ発光強度変動やメディアの周内反射率変動等に対してゲインを逐次変化させて最適化させ、光強度が弱くウォブル信号成分も小さいバイアスパルス期間についてスペースパルス期間の信号レベルと同等に増幅して低出力のバイアスパルス期間の信号成分を有効に利用して常に適正で高品質のウォブル信号を検出するための回路規模を小さくすることができる。
【0051】
次に、上記光ディスク15について説明する。
この光ディスク15は、多値情報記録に適したメディアのウォブル信号周波数としてセル周波数の1/10以下であることを規定しており、光ディスク15が、特定の領域で等分割されたセルに対して記録する情報に応じて大きさの異なる記録マークが形成され、予め形成されたトラックの蛇行から検出されるウォブル信号周波数は上記セル周波数の1/10以下になるようにする。
【0052】
2値情報記録はマークの長さに情報を格納するので、3〜11T(T:基準周期)のマークがランダムに発生する。このため、データ帯域は広く特定の周波数成分が強いということはない。
しかし、多値情報記録においては、マークの周期はセル毎になるため、記録時にはセル周波数成分が、再生時にはセル周波数の半分の周波数成分がそれぞれ強く発生してしまう。
多値変調規則の制限により、連続する多値情報の周波数成分をある程度規制することができることは上述した。具体的には多値数を“n”とし、制限したい多値情報のセル周期を“m”とすると、nのm乗の情報量を管理し、その中から“m”セル毎の周波数成分が大きい組み合わせ(多値情報の連続パターン)を排除することが必要になる。
【0053】
そのことを考慮すると、セル周波数から遠く離れた低い周波数成分を管理するには膨大な管理情報が必要となって現実的ではない。
一方、セル周波数に近いほど情報密度が高いため、セル周波数近傍での制限は変調効率が下がり記録容量の低下につながるので避けたい。そこで、具体的な数値としては以下の例で説明する。
CDやDVDの数値から、ウォブル信号振幅は再生信号の最大の振幅の約1/20である。
【0054】
図10は、図1に示す光ディスク15の説明に供する線図である。
同図には、ウォブル周波数の太線70がウォブル周波数成分の信号強度を、再生信号周波数の太線71が再生信号強度をそれぞれ表している。
LOG表示で1対20となっている場合、ウォブル信号を抽出できる限界となる再生信号の盛れ込みは、もちろん周波数によっても異なるが、ウォブル信号振幅と同等以下であることが必要である。
回路には2次のフィルタを設けるとよいので、再生信号を1/20以下に減衰可能な周波数を求めると、ウォブル周波数の約5倍以上に再生信号周波数を設定する。
【0055】
同図に太い破線72で示したフィルタ特性はウォブル周波数以上を除去するものであり、高域になるほど減衰させる。その減衰率が1/20以下となる周波数に再生信号周波数を配置することが望ましい。
最も強い再生信号周波数はセル周波数の半分であるので(2セルで1周期のため)、セル周波数はウォブル周波数の10倍以上、すなわちウォブル周波数はセル周波数の1/10以下にすることが望ましい。
このようにして、記録時の各種信号に強く重畳されるセル周波数成分からウォブル信号を分離できるので良好な信号品質が得られる。
また、上述した光ディスク装置によって上述の光ディスク15に対して多値情報を記録することにより、記録システムを安定させることができる。
さらに、上述した光ディスク装置によって上述の光ディスク15に記録された多値情報を再生することにより、再生システムを安定させることができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明の多値記録のウォブル信号検出方法と光情報記録装置によれば、ライトパルス,オフパルス,スペースパルス,バイアスパルスを用いて多値情報を記録するのに適したウォブル信号を検出できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態である光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す光ディスク15への多値記録の概略の説明に供する図である。
【図3】 この発明の請求項1に係る第1の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図4】 図3に示した回路による第1の多値記録のウォブル信号検出処理の説明に供する説明図である。
【図5】 この発明の請求項2に係る第2の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明の請求項3に係る第3の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の請求項4に係る第4の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図8】 この発明の請求項5に係る第5の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図9】 この発明の請求項7に係る第7の多値記録のウォブル信号検出処理を実行する回路構成を示すブロック図である。
【図10】 図1に示す光ディスク15の説明に供する線図である。
【符号の説明】
1:光ピックアップ 2:レーザ光源
3:対物レンズ 4:アクチュエータ
5:受光素子 6:モータ駆動回路
7:レーザ駆動回路 8:レーザ駆動部
9:ストラテジ発生部 10:I/V回路
11:RF検出回路 12:ウォブル検出回路
13:サーボ検出回路 14:モータ
15:光ディスク 20,41,62,63:フィルタ
21:GC回路 30:CPU
31:D/Aコンバータ
32,40,42,65,67:VCA
43,64:振幅検出回路
44,66:比較器 45,60,61:S/H回路
50,51:サンプル回路
52:GCa回路 53:GCb回路
54:加算器
Claims (8)
- 光情報記録媒体上の特定の領域で等分割されたセルに対して記録する情報に応じて大きさの異なる記録マークを形成するとき、所定の高い光強度に設定したライトパルスと、所定の低い光強度に設定したオフパルスと、スペースを形成可能なライトパルスよりも小さくて前記オフパルスよりも大きい光強度に設定したスペースパルスと、該スペースパルスよりも小さくて前記オフパルスよりも大きい光強度に設定して前記オフパルスに続いて出力するバイアスパルスとからなる4種類のレーザ発光を用いて、前記ライトパルス及び前記オフパルスの発光時間をどの大きさの記録マークでもほぼ同じにし、前記バイアスパルスの発光時間を大きさの異なる記録マーク毎に異ならせて記録する多値記録のウォブル信号検出方法であって、
前記光情報記録媒体から検出されたプッシュプル信号からセル周波数成分を除去して前記光情報記録媒体に形成されたトラックの蛇行を示すウォブル信号を抽出することを特徴とする多値記録のウォブル信号検出方法。 - 前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に対して印加するゲインとして、少なくとも前記バイアスパルスの光強度及び前記スペースパルスの光強度に基づいて算出した設定値を用いてウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- ウォブル周波数成分を除去した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- 前記バイアスパルスでのレーザ発光期間又は前記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰してウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- 前記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号に特定のゲインを印加した信号と、前記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- 前記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで前記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、前記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを予め設定された目標電圧に保つゲインと同じゲインで前記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号とを合成してウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- 前記バイアスパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルを前記スペースパルスでのレーザ発光期間に取得した和信号レベルに保つゲインと同じゲインで前記バイアスパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号を増幅又は減衰した信号と、前記スペースパルスでのレーザ発光期間のみで取得した前記プッシュプル信号からセル周波数成分を除去した信号とを合成してウォブル信号を抽出することを特徴とする請求項1記載の多値記録のウォブル信号検出方法。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の多値記録のウォブル信号検出方法に基づく制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする光情報記録装置。
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