JP4093141B2

JP4093141B2 - スキュー検出方法及びスキュー検出装置、並びに光ピックアップ及び光ディスク装置

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Publication number: JP4093141B2
Application number: JP2003287211A
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Inventors: 京介宮野; 徹長良
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Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2008-06-04
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Description

本発明は、光記録媒体（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ，ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスク）の傾き（ラジアルスキュー）を検出するスキュー検出方法及びスキュー検出装置並びにこのスキュー検出装置を用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、さらに詳しくは、光記録媒体の記録／再生用の光学系及び信号検出系を利用して光記録媒体の傾きを検出できるようにしたスキュー検出方法及びスキュー検出装置並びにこのスキュー検出装置を用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。

光ディスクへの記録が高密度化されるに伴い、光ディスクのスキューマージンが少なくなっている。このため、光学ピックアップでは、スキューセンサを用いて光学ピックアップ（対物レンズ）の光軸に対する光ディスクの傾き量を検出して、この傾きに応じて対物レンズの光軸が光ディスクの信号記録面に対して直交するように光学ピックアップをスキューサーボ機構により制御するようにしている。

従来のスキューセンサは、光ピックアップの本体部分に光ディスクの信号記録面に向けて光が照射されるように配置されたＬＥＤからなる発光素子と、光ピックアップの本体部分に配置され、光ディスクの信号記録面で反射されてくる光を受ける２分割のフォトダイオードとを備え、これら両フォトダイオードから光記録媒体の傾き量に応じた差信号を取り出し、この差信号をスキュー信号として検出するとともにスキュー信号によりスキューサーボ機構を制御することで光ピックアップの光軸（対物レンズの光軸）が光記録媒体の信号記録面に対して直交するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−１６１２９１号公報

従来の光ディスク装置では、信号再生時のラジアルスキューを検出し補正する技術は、ジッタが最適値になるように制御するものであって、これでは記録済みディスクの再生時でしかラジアルスキュー補正できず、光ディスク面上にまだピットがない未記録ディスクへの信号記録時にラジアルスキューを検出し補正するには、光ピックアップとは別系統のスキュー検出専用のＬＥＤ（発光素子）及び光検出器が必要になるため、部品点数が増えて光学ピックアップのコストが増加するという問題があった。

また、これらの機構を光ピックアップ上に設置する必要があり、取付誤差の問題や光ピックアップ装置のコスト削減や小型化が困難であるという問題があった。さらに、３軸アクチュエータ等を用いてスキューサーボを行った場合、この方式ではスキュー検出とスキューサーボがオープンループ制御で行われているために検出精度面でも問題があった。

また、従来のスキューセンサは、２分割されたフォトダイオードの出力信号の差分を取り出すことで光ディスクの傾き量を検出するものであるため、光ディスクとスキューセンサとの間の距離が変動すると光ディスクの傾き量が同じであってもスキュー検出用フォトダイオード面上でのビーム光量が変わり、光ディスクの傾き量に誤差を生じてしまう。

また、光ディスクとスキューセンサとの間の距離は、ＣＤやＤＶＤ等のように光ディスクの種類、光ディスクのターンテーブルへのチャッキング等の状態や光ディスクの反り方によっても変わるため、常に変動している。そのため、このままでは、光検出用素子の出力には常に誤差が含まれることになり、正確なスキューを検出するのが難しくなる。

そこで本発明は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、光記録媒体の記録再生用の光学系を利用して光記録媒体の傾き及び光量を検出できるように構成することにより、高精度のラジアルスキュー検出を可能にするとともに部品点数を削減して低コスト化を可能にしたスキュー検出方法及びスキュー検出装置並びにスキュー検出装置を用いた光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスキュー検出方法では、光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射されるメインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出し、これら各反射光束毎に、該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する。また、光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際には、利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してメインウォーブル信号を検出するとともに、利得調整された各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるサイドウォーブル信号を検出し、メインウォーブル信号及びサイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングが一致されるように遅延する。遅延してタイミングが一致されたメインウォーブル信号とサイドウォーブル信号の位相を比較し位相変動量出力波形を生成し、位相変動量出力波形のうち所定帯域の信号のみを通過するフィルタ処理された位相変動量波形の振幅を検波し、両サイドスポットの位相変動量の振幅値を差動演算することで光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成する。

ここで、メインウォーブル信号及びサイドウォーブル信号から位相比較された信号のうちメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数以下の信号を通過する、或いはメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周期と同じ周波数帯域の信号を通過するフィルタ処理を行う。また、位相変動量の出力波形をエンベロープ検波し位相変動量の振幅値を両サイドスポットについて算出し、該両サイドスポットから得た各振幅値の差分をスキューエラー信号として出力する。

また、本発明に係るスキュー検出装置は、光検出手段において、光学系の光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射されるメインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出し、利得調整手段によって各反射光束毎に該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する。また、光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際に、利得調整手段にて利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してメインウォーブル信号を検出するとともに、各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるサイドウォーブル信号を検出する。

また、遅延補正手段において、メインウォーブル信号及びサイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングを一致させるように遅延する。遅延補正手段にて遅延されてタイミングが一致されたメインウォーブル信号とサイドウォーブル信号の位相を比較し、位相変動量検出手段において位相変動量出力波形を生成する。この位相変動量出力波形のうちフィルタ手段によって所定帯域の信号のみを通過し、フィルタ処理された位相変動量が両サイドスポットで同量になるように光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成する。

また、本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置は、記録又は再生用の光束を出射する光源と、光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して出射する光束分離手段と、光束分離手段で分離されたメインスポットとサイドスポットを集光して光記録媒体に照射する集光手段と、光源から出射された光記録媒体への光束と上記光記録媒体からの反射光束とを分離する光分離手段に加えて、上記スキュー検出装置を適用する。

本発明に係るスキュー検出方法及びスキュー検出装置、並びに光ピックアップ及び光ディスク装置によれば、従来のような別構成のスキュー専用の構成が不要になって構成部品点数を削減できる。また、スキュー検出機構を別構成にてもつ場合と比べ、取付誤差等による検出精度のばらつきがなく、より安定したラジアルスキュー補正が行える。

また、このようなスキュー検出装置を用いた光ディスク装置は、光ディスクの内周部分と外周部分で物理的な反り量が異なるような光ディスクに信号を記録する場合であっても、信号品質の劣化がない書き込みができる。また、この機構を再生時にも用いることで、記録時と同様に物理的な反り量が異なるような光ディスクの再生時でも、品質の劣化がない信号を得ることが可能である。

本発明の具体例として示す光ピックアップでは、光ピックアップの光学系と１系統化され、スキュー検出専用のセンサを用いることのないラジアルスキュー検出を可能にするものである。

本具体例の光ディスク装置は、光ディスクの記録面と光学ピックアップの対物レンズ面との間に生ずるラジアルスキュー角度を補正するための機構として、光ディスクの記録面に対する光学ピックアップの対物レンズ面の角度を可変とする機構を備えており、光ディスクの記録面と光学ピックアップの対物レンズ面とを平行にし、且つ光ディスク内周部分と外周部分とで角度一定になるように対物レンズを傾けることでラジアルスキュー角度の補正を行う。また、この可変機構は対物レンズのみを動かすタイプだけでなく、光ピックアップ全体を可動とするものであってもよい。

一般的に、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ等のディスクの物理構造は、ディスク基板上のランド間に形成された記録用トラックであるグルーブを一定周期で蛇行(ウォブリング)させたグルーブウォーブル方式になっている。このウォーブル信号は、記録時のディスクの回転制御やマスタークロックの生成に用いられており、ディスク全周に亘りＣＬＶ(定線速度)でウォブリングされている。また、現在一般に用いられている光学ピックアップでは、トラッキングエラー信号を検出するためにレーザダイオードから出射されたレーザ光は、グレーティング（回折格子）により１つのメインビームと２つのサイドビームに分割されてディスク面上には３スポットが照射される差動プッシュプル方式(ＤＰＰ法)を採るものがある。この方式では、サイドスポットがメインスポットからそれぞれ半トラックずれた位置関係になるようにグレーティング角度が調整されている。

メインスポットから得られるウォーブル(メインウォーブル)信号は、記録若しくは再生しようとしているメイントラックのウォーブル信号そのものであるが、各サイドスポットから得られるウォーブル(サイドウォーブル)信号は、メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの両方の影響を受けた信号である。

ウォーブル信号は、ディスク全周に亘ってＣＬＶ記録されているため、任意の回転速度で記録再生しているとき、メイントラックに隣接するトラック間でトラックピッチ分の半径が増減することによって、ディスク１回転当たりのトラック長も増減している。したがって、メイントラックのウォーブル周波数に対してこのトラックに隣接するトラックのウォーブル周波数は、わずかにずれて検出される。

つまり、メイントラックのウォーブル周波数に対し内周側隣接トラックのウォーブル周波数は減少し、外周側隣接トラックのウォーブル周波数は増加して検出される。

ＤＰＰ法を使用する光ピックアップでは、サイドスポットは、後述するがグルーブとグルーブの間のランド部に集光されるので、このメインウォーブルと内周（又は外周）側隣接トラックウォーブルの周波数の異なった２つのウォーブルの影響を同時に受けることになり、サイドスポットから得られるウォーブル信号は、その２つの隣接ウォーブルの差で表され、メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周期でウォーブルの振幅が変調されているかのように検出される。

このときラジアルスキューがなければ、サイドスポットは、メインウォーブルと隣接ウォーブルから均等に影響を受けることになるが、仮にラジアルスキューによってディスク面上でのスポット形状が変化し一方のサイドスポットの光重心位置がメイントラック側にずれたとすると、このサイドスポットは、メインウォーブルの影響をより強く受けるようになり、このスポットから検出されるウォーブル信号もまたメインウォーブル成分をより強く含むことになる。したがって、サイドウォーブル信号は、メインウォーブル周波数と同期する方向に変化して検出され、その分メインウォーブルとサイドウォーブルの位相差の変動量が小さくなる。これに対して逆側にラジアルスキューがかかると、メインウォーブルの影響をあまり受けなくなる代わりにサイドウォーブルとメインウォーブルとの同期がはずれる方向に変化して検出されるため、メインウォーブルとサイドウォーブルとの位相変動量が大きくなる。

このラジアルスキューによるサイドスポットのメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの影響度の変化は、両サイドスポットで逆特性になっているため、メイントラックに対する同期の具合も両サイドスポットで逆特性になる。

そこで、本具体例では、メインウォーブルとサイドウォーブルの位相を比較しメインウォーブルとサイドウォーブルの位相差を検出し、さらにこの位相差がどの程度変動しているかを検出することによってメインウォーブルとサイドウォーブルの同期具合を知り、それを両サイドスポットで比較することにより、ラジアルスキューの方向と量を知ることができる。

例えば、この３つのスポットのプッシュプル信号から、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷであれば１４０ｋＨｚ（但し１倍速）、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷであれば８２０ｋＨｚ（但し１倍速）等の各光ディスクのフォーマットに対応するウォーブル信号帯域成分を取り出し、得られたウォーブル信号の位相成分を用いてラジアルスキューエラー信号を生成する。また、この信号を利用して上述の光ディスク装置の角度可変機構を制御して、光ディスクの記録面と光学ピックアップの対物レンズ面の角度を最適値に保持し、品質劣化がない信号の記録再生を可能とする。

特に、本具体例では、メインスポットから得られるメインウォーブル信号に対するサイドスポットから得られるサイドウォーブル信号の位相変動量を検出して、この位相変動量が両サイドスポットで同量になるようにラジアルスキューサーボを行う。位相変動量を比較する際、メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数以下の信号を通すフィルタ回路に比較出力信号を入力して位相変動量の平均値を検出する。

また、各スポットのプッシュプル信号を演算する際、光検出器と戻り光のラジアル方向のポジションずれを補正するために、ラジアル方向に分割された各光検出素子の出力信号レベルが同じになるようにゲインコントロールする。

また、メインウォーブル信号とサイドウォーブル信号の位相比較をする際、各スポットがタンジェンシャル方向に離れている分だけウォーブル信号の位相がずれていることが原因でサイドスポットの位相変動量の出力に誤差が生じる虞がある。そこでこの誤差を解消するため、各スポットのビームスペーシング分の位相差を無くすようにそれぞれのウォーブル信号を遅延させる。

これにより、本具体例として示す光ディスク装置は、光学部品を新たに追加することなく、装置内の光検出器から得られた信号を電気処理することでスキューエラー信号を検出しており、装置の小型化やコスト削減が可能になる。また、検出精度についても従来の外部ＬＥＤのような取付誤差等によるばらつきがなく掲出精度が向上する。さらに、３軸アクチュエータ等を用いてスキューサーボを行った場合、外部ＬＥＤ方式ではスキュー検出とスキューサーボがオープンループ制御で行われていたが、本具体例の方式では、クローズドループ制御でスキュー検出サーボが可能であり、より安定したラジアルスキュー補正が可能になる。

以下、本発明によるスキュー検出方法及びスキュー検出装置並びにスキュー検出装置を用いた光ピックアップ及び光ディスク装置の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示す光ディスク装置１０１の構成に関して説明する。この光ディスク装置１０１は、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷのような高密度記録媒体である光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ピックアップ１０４を光ディスク１０２の半径方向に移動する駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。ここで、スピンドルモータ１０３及び送りモータ１０５は、システムコントローラ１０７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部１０９により所定の回転数で駆動制御される。

図１に示す信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調＆ＥＣＣブロックと記す。）１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ピックアップ１０４は、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８の指令にしたがって、回転する光ディスク１０２の信号記録面に対し、光源からの光束を記録再生用の１つのメインスポットとトラッキング用の２つのサイドスポットに分離して照射されるように構成されている。

さらに光ピックアップ１０４は、光ディスク１０２の信号記録面から反射されたメインスポット及びサイドスポットに対応する反射光束に応じて、光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される各種の信号をプリアンプ１２０及びラジアルスキュー信号処理部１１６に対して供給するように構成されている。

上記プリアンプ１２０は、メインスポット及びサイドスポットに対応して光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される各種の信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。また、再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御部１０９、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。

ここで例えば、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス１１１を介して外部コンピュータ１３０に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は、光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。

また、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そしてこのオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器等に伝送される。

光ピックアップ１０４には、例えば、光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ１０５の制御と、光ピックアップ１０４の対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御部１０９により行われる。

また、レーザ制御部１２１は、光ピックアップ１０４におけるレーザ光源２２を制御しており、レーザ光源２２の出力パワーを記録モード時と再生モード時とで制御する構成になっている。

ラジアルスキュー信号処理部１１６は、光ピックアップ１０４の光検出手段から出力される信号、すなわち光ディスク１０２に形成したウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行うときに、メインスポットに対応する反射光束を受光することにより上記光検出手段からサイドスポット毎に出力されるウォーブル信号との位相誤差を検出し、且つこの両位相誤差の差分から光ディスク１０２の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号Ｓ１を生成するものである。

ラジアルスキュー信号処理部１１６から出力されるスキュー信号Ｓ１は、光ピックアップ１０４をその光軸（対物レンズの光軸）が光ディスク１０２の信号記録面に直交するように揺動させるスキュー用駆動手段であるスキューアクチュエータ１１７に供給されるように構成され、またこのスキューアクチュエータ１１７は、ラジアルスキュー信号処理部１１６からのスキュー信号に基づいて駆動制御されるスキューサーボ信号処理部１１８を備える。上記スキューサーボ信号処理部１１８は、システムコントローラ１０７からの制御指令に基づいて制御できるように構成されている。

次に、図２を用いて本発明に係る光ピックアップ１０４の構成について説明する。光ピックアップ１０４は、図２に示すように、記録再生用の光束を出射するレーザ光源２２と、このレーザ光源２２の光束出射方向に配置され、この光束を平行光にするコリメータレンズ２４と、この平行光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離するグレーティング（回折格子）２６と、このグレーティング２６の光出射側に配置されたビームスプリッタ２８と、このビームスプリッタ２８を透過した３スポットの光束を集光して光ディスク１０２に照射する対物レンズ３０と、ビームスプリッタ２８の反対方向に対向して配置されビームスプリッタ２８で分離された光ディスク１０２からの反射光束を受光して電気信号に変換する光学検出系３２とを備え、これらの各光学部品は、図示省略したホルダ本体にマウントされる構成になっている。

続いて、図３を用いて、光ピックアップ１０４から光ディスク１０２の記録信号面に照射されるレーザのスポット光について説明する。

図３において、光ディスク１０２の信号記録面に集光されるメインスポットＭＳＰは、光ディスク１０２に形成されたウォーブルグルーブ１０２Ａ上に照射され、２つのサイドスポットＳＳＰ１、ＳＳＰ２は、メインスポットＭＳＰを挟むようにメインスポットＭＳＰに対して光ディスク１０２のウォーブルグルーブ１０２Ａに沿ったタンジェンシャル方向に所定の間隔Ｌ離間して集光されるとともに、各サイドスポットＳＳＰ１、ＳＳＰ２は、メインスポットＭＳＰを挟むように該メインスポットＭＳＰに対してウォーブルグルーブ１０２Ａを横切るラジアル方向に１／２トラックずれて集光される。

次に、本発明に係るスキュー検出装置を構成するウォーブル信号検出用の光検出器を含むラジアルスキュー信号処理部１１６の構成について図４を用いて説明する。スキュー検出装置におけるウォーブル信号検出用の光検出器には、フォーカスエラー、トラッキングエラー、ＲＦの信号生成に用いられている図２に示す光学検出系３２が使用される。

光検出器は、図５に示すように、メインスポットＭＳＰに対応して光ディスク１０２からの反射光束を受光する“田の字”状に４分割された受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる主受光部３２１と、サイドスポットＳＳＰ１に対応して光ディスク１０２からの反射光束を受光するラジアル方向に２分割された受光素子Ｅ，Ｆからなる第１副受光部３２２と、サイドスポットＳＳＰ２に対応して光ディスク１０２からの反射光束を受光するラジアル方向に２分割された受光素子Ｇ，Ｈからなる第２副受光部３２３とから構成されており、主受光部と両副受光部とが各スポット毎にラジアル方向に分割されている。

続いて、ラジアルスキュー信号処理部１１６におけるスキューエラー信号処理について、図４を用いて説明する。

ラジアルスキュー信号処理部１１６は、スポット毎にラジアル方向に分割された図５に示す光検出器にて得られた受光素子Ｅと受光素子Ｆの検出信号を減算器４１に、受光素子Ａと受光素子Ｄの加算信号及び受光素子Ｂと受光素子Ｃの加算信号を減算器４２に、受光素子Ｇと受光素子Ｈの検出信号を減算器４３に入力し、Ｅ−Ｆ、Ｇ−Ｈ、（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）のプッシュプル信号を得る。

本具体例では各減算器に信号を入力する際、スポット毎にラジアル方向に分割された２つの受光素子の出力信号レベルがそれぞれ同じになるようにＡＧＣ（Auto Gain Control）回路４４，４５，４６にてゲインコントロールしてから減算器に入力する点が特徴である。

光検出器がラジアル方向に１２μｍ程度ずれた光ピックアップを用いて、ＤＶＤ−Ｒディスクでラジアルスキューを変化させたときのメインスポットに対する両サイドスポットの位相変動量をゲインコントロールをする場合としない場合とに分けて比較した結果を図６に示す。この結果を比較すると、ＡＧＣ回路によって、受光素子の出力信号レベルがそれぞれ同等になるように調整することによって、光検出器におけるポジションずれがキャンセルされ、両サイドスポットの位相変動量の対称性が保たれ、良好なスキュー検出が可能であることがわかる。

なお、このときのオートゲインコントロールの方法としては、記録再生中にそれぞれラジアル方向に分割された受光素子から得られるウォーブル信号のＤＣレベルが同じになるように利得調整する方法、記録再生中にそれぞれラジアル方向に分割された受光素子から得られるウォーブル信号のＡＣレベルが同じになるように利得調整する方法、若しくはトラッキングサーボをかけない状態で各受光素子から得られるトラバース信号のＤＣレベル又はＡＣレベルが同じになるように利得調整する方法があげられる。

このように、ＡＧＣ回路を用いることにより、各光検出器の取付位置誤差やグレーティングのｚ調誤差、視野ずれ等から生じる光検出器と戻り光のラジアル方向の総合的な光軸ずれを排除でき、良好なウォーブル信号が検出できるとともに両サイドスポットでラジアルスキューによるメインスポットに対する位相変動量が対称となり、より正確なラジアルスキュー検出が可能になる。

次に、減算して得た各スポットのプッシュプル信号をそれぞれの光ディスクフォーマットで定められたウォーブル信号帯域を通過するバンドパスフィルタ（Band Pass Filter；以下、ＢＰＦと記す。）４７，４８，４９に入力し、各スポットのプッシュプル信号からウォーブル信号だけを検出し、検出されたウォーブル信号を２値化器５０，５１，５２にて２値化する。この２値化されたウォーブル信号をチャージポンプ方式の位相比較器５５、５６に入力してメインウォーブルに対する両サイドウォーブルの位相変動量をそれぞれ検出する。このとき、図３に示すように各スポットは、ディスク面上ではタンジェンシャル方向に距離をもって集光されているためにメイントラックウォーブルに対するそれぞれのスポットの位相関係もずれ、これに起因してサイドスポットの位相変動量の出力に誤差が生じる虞がある。

そのため、本具体例では、各スポットから得たウォーブル信号を遅延回路に入力し、メイントラックウォーブルに対する各サイドスポットの位相変動量のずれを補正している。遅延回路５３は、先行するサイドスポットＳＳＰ１から得られたサイドトラックウォーブル信号をメインスポットＭＳＰから得られたメイントラックウォーブル信号に対して、メインスポットＭＳＰとサイドスポットＳＳＰ１間の間隔Ｌに相当する時間だけ遅延させ、遅延回路５４は、メインスポットＭＳＰから得られたメイントラックウォーブル信号を後行するサイドスポットＳＳＰ２から得られたサイドトラックウォーブル信号に対して、メインスポットＭＳＰとサイドスポットＳＳＰ２間の間隔Ｌに相当する時間だけ遅延させている。

続いて、位相比較器５５の出力信号はフィルタ回路５９に、位相比較器５６の出力信号はフィルタ回路６０に入力される。このフィルタ回路によって、メインウォーブルに対する両サイドウォーブルの位相変動量出力波形を得ている。

本発明にかかるスキュー検出方法は、ＣＬＶでウォブリングされた隣接トラック間でトラックピッチ分半径長が異なることによりその分だけ隣接トラックの周回長が変化することに起因するウォーブルの位相ずれを利用しているが、このＣＬＶによって生じる隣接トラック間の位相ずれ量が極僅かであってウォーブル周期の許容誤差量よりも小さいこともある。例えば、ディスク製造用に使われる原盤ディスクを製造する際、回転制御精度誤差等によって生じた製品ディスクのウォーブル周期自身の位相ずれによって、ＣＬＶによる隣接トラック間の位相ずれが検出困難になっているような箇所が存在することがある。

そのため、本具体例では、これらフィルタ回路として、メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数、すなわちＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（１倍速）であれば約１．８Ｈｚ〜４．４Ｈｚ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷ（１倍速）であれば２５．７Ｈｚ〜１０．６Ｈｚより高いカットオフ周波数をもつローパスフィルタを用いている。

メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数よりも低いカットオフ周波数をもつローパスフィルタを用いると、本来検出したい隣接トラック間の位相ずれによって生じた位相変動量出力がフィルタリングされ、上述したようなディスク上のウォーブル周波数が乱れた箇所から得られる外乱信号が大きく出力されてしまい、ラジアルスキューによる位相変動量の変化が正確に検出できなくなってしまう。

各フィルタ回路からの位相変動量の出力波形の振幅値を両サイドスポットについて検出し、得られた２つの振幅値を差動回路に入力することで実際のサーボに用いるラジアルスキューエラー信号を得る。

本具体例では、フィルタ回路５９の出力側には、メインウォーブル信号ｓ１とサイドウォーブル信号ｓ２１とを比較して振幅平均値を検出するエンベロープ検波回路６１が接続され、フィルタ回路６０の出力側には、メインウォーブル信号ｓ１とサイドウォーブル信号ｓ２２とを比較して振幅平均値を検出するエンベロープ検波回路６２が接続されている。エンベロープ検波回路６１とエンベロープ検波回路６２とで検出される位相誤差は、スキューにしたがって変化する位相変動量である。

これら各エンベロープ検波回路の出力側には、差分算出回路６３が接続されている。この差分算出回路６３は、各エンベロープ検波回路から算出される２つの振幅値の位相誤差の差分を算出して、この差分から光ディスク１０２の傾き方向と傾き量を含むラジアルスキューエラー信号を生成する。このスキューエラー信号は、図１に示すスキューサーボ制御部１１８に出力される。

図７は、ＤＶＤ−Ｒディスクを再生対象として、メイントラックウォーブルに対するメインスポットと各サイドスポットの位置関係を遅延回路５３，５４を用いて同相にした状態からウォーブル周期の１／５ずつずらしたときのラジアルスキューによる位相変動量の変化の様子を表している。

この結果によれば、遅延回路５３，５４によってメインスポットとサイドスポットの位相関係を変化させるとラジアルスキューによる位相変動量の検出結果も変動することがわかる。つまり、メイントラックウォーブルに対するメインスポットとサイドスポットの位相関係が両サイドスポットで同じになるようにディレイ補正しなければ、各サイドスポットの位相変動量の出力レベルに差が生じ、その結果各サイドスポットから得られた位相変動量の交点がスキュー零度の点からずれ、正しくラジアルスキュー検出できなくなる虞があるということである。また、本具体例にて用いたチャージポンプ方式の位相比較器は、メイントラックウォーブルに対するメインスポットとサイドスポットの位置関係が同位相になるようにディレイ補正すると線形性の保たれた良好な出力結果が得られる。

続いて、ディスク製造時のウォーブル周期の精度が原因と考えられるウォーブル周期誤差をもつＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷにおいて、メインウォーブルに対する両サイドウォーブルの位相変動量出力波形を検出した結果を図８に示す。

図８には、上述したメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数よりも高いカットオフ周波数（約１５０Ｈｚ)をもつ１次のローパスフィルタを用いた場合の１つのサイドスポットから得られた位相変動量出力波形を示し、図９には、メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数よりも低いカットオフ周波数（約１０Ｈｚ）をもつ１次のローパスフィルタを用いた場合の位相変動量出力波形を示す。これによれば、図９のような必要以上に低いカットオフ周波数をもつローパスフィルタを用いた場合、適正な位相変動量出力がフィルタリングされてしまって、ディスク上のウォーブル周波数が乱れた箇所から得られる外乱信号が大きく出力されてしまうことがわかる。

フィルタ回路５９，６０としては、上述したローパスフィルタの代わりにメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数帯域の信号だけを通すバンドバスフィルタ（ＢＰＦ）を用いることもできる。この場合、ディスク上のウォーブル周波数が乱れた箇所から得られる信号は、このバンドパスフィルタによってカットされるため、検出したい隣接トラック間の位相ずれによって生じた位相変動量出力のみ取り出すことができる。中心周波数２１Ｈｚの２次のバンドパスフィルタを用いたときの出力波形を図１０に示す。

本具体例では、図８や図１０のように出力された位相変動量の出力波形の振幅値を両サイドスポットについて検出し、得られた２つの振幅値を差動回路に入力することで実際のサーボに用いる振幅値（ラジアルスキューエラー信号）を得る。

位相変動出力波形の振幅値の検出方法としては、位相変動量出力波形を上エンベロープ検波回路と下エンベロープ検波回路にそれぞれ入力し、位相変動量出力波形の最大値と最小値を検出し、それらを差分することによって振幅値を得る方法、図８のようなローパスフィルタから得られた出力波形をさらに十分に低いカットオフ周波数をもつハイパスフィルタに入力して得られるＤＣ成分がカットされた位相変動量出力波形や、図１０のようなバンドパスフィルタによって既にＤＣ成分がカットされた位相変動量波形を上（若しくは下）エンベロープ検波回路に入力し波形の最大値（若しくは最小値）を検出しそれを振幅値とする方法があげられる。

但し、後者の方法を用いる場合、位相変動量出力波形の周波数自体が低い（ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（１倍速）であれば、約１．８Ｈｚ〜４．４Ｈｚである。）ため、さらにハイパスフィルタによってＤＣ成分をカットしようとすると、場合によっては同時に正しい位相変動量波形をも減衰する虞があるので、前者の方法を用いるとより良好な結果が得られる。

以上説明したように、本具体例に示すスキュー検出装置及びこれを用いた光ピックアップ１０４並びに光ディスク装置１０１によれば、光ディスク１０２のウォーブルグルーブに沿ってトラッキングサーボを行う際に、記録再生用の光ピックアップ１０４を利用して、光ディスク１０２のメインスポットＭＳＰに対応する反射光束を光学検出系３２の主受光部３２１で受光して得られるメインウォーブル信号ｓ１と、光ディスク１０２のサイドスポットＳＳＰ１，ＳＳＰ２に対応する反射光束を第１副受光部３２２及び第２副受光部３２３で受光して得られるサイドウォーブル信号ｓ２１，ｓ２２との位相変動量を検出し、この両位相変動量の差分を算出し、差分から光ディスク１０２の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号Ｓ１を生成するという、装置内の光検出器から得られた信号を電気処理することで、従来の光ピックアップに光学部品を新たに追加することなくスキューエラー信号を検出可能とした。そのため、光ピックアップ１０４の小型化やコストが削減できる。また、ＡＧＣ回路、遅延回路、ローパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタ等のフィルタ回路を用いて位相変動量を検出し、さらに出力波形の振幅平均値の差動演算を行うことで、より精度の高いラジアルスキューエラー信号の生成が可能となる。

また、本具体例に示すスキュー検出装置及びこれを用いた光ピックアップ１０４は、従来のような専用ＬＥＤとディテクタとを設ける場合と比べ、取付誤差等による検出精度のばらつきがなく、さらに３軸アクチュエータ等を用いてスキューサーボを行った場合では、外部ＬＥＤ方式ではスキュー検出とスキューサーボがオープンループ制御で行う必要があったが、本方式ではクローズドループ制御でスキュー検出サーボが可能になるため、より安定したラジアルスキュー補正が行える。

また、このようなスキュー検出装置を用いた光ディスク装置１０１は、光ディスクの内周部分と外周部分で物理的な反り量が異なるような光ディスクに信号を記録する場合であっても、信号品質の劣化がない書き込みができる。また、この機構を再生時にも用いることで、記録時と同様に物理的な反り量が異なるような光ディスクの再生時でも、品質の劣化がない信号を得ることが可能である。

本発明に係るスキュー検出方法は、ＣＬＶでウォブリングされた隣接トラック間でトラックピッチ分半径長が異なることによりその分だけ隣接トラックの周回長が変化することに起因するウォーブルの位相ずれを利用した方法であるため、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷに限らずグルーブがＣＬＶにてウォブリングされたフォーマットをもつ光ディスクであれば利用可能である。

本発明の具体例として示す光ディスク装置を説明する構成図である。本発明の具体例として示す光ピックアップを説明する構成図である。上記光ピックアップから光ディスクの記録信号面に照射されるレーザのスポット光を説明する模式図である。本発明に係るスキュー検出装置を構成するウォーブル信号検出用の光検出器を含むラジアルスキュー信号処理部を説明する構成図である。光検出器を説明する模式図である。ＤＶＤ−Ｒディスクでラジアルスキューを変化させたときのメインスポットに対する両サイドスポットの位相変動量をゲインコントロールをする場合（ａ）としない場合（ｂ）とに分けて記した図である。ＤＶＤ−Ｒディスクを再生対象として、メイントラックウォーブルに対するメインスポットと各サイドスポットの位置関係を遅延回路を用いて同相にした場合を説明する図である。メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数よりも高いカットオフ周波数（約１５０Ｈｚ)をもつ１次のローパスフィルタを用いた場合の１つのサイドスポットから得られた位相変動量出力波形を表す図である。メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数よりも低いカットオフ周波数（約１０Ｈｚ）をもつ１次のローパスフィルタを用いた場合の位相変動量出力波形を表す図である。メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数帯域の信号だけを通すバンドバスフィルタ（ＢＰＦ）を用いた場合の位相変動量出力波形を表す図である。

符号の説明

１０１光ディスク装置，１０２光ディスク，１０４光ピックアップ，
１１６ラジアルスキュー信号処理部，

Claims

光スポットガイド用のウォーブルグルーブを有する光記録媒体の記録／再生用光学系を用いて光記録媒体の傾きを検出するスキュー検出方法であって、
光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して上記光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射される上記メインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出する工程と、
各反射光束毎に、該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する工程と、
上記光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際に、上記利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してメインウォーブル信号を検出する工程と、
上記利得調整された各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるサイドウォーブル信号を検出する工程と、
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングが一致されるように遅延する工程と、
遅延してタイミングが一致されたメインウォーブル信号と上記サイドウォーブル信号の位相を比較し位相変動量出力波形を生成する工程と、
上記位相変動量出力波形のうち所定帯域の信号のみを通過する工程と、
上記フィルタ処理された位相変動量波形の振幅を検波する工程と、
両サイドスポットの上記で検波した位相変動量の振幅値を差動演算することで上記光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成する工程と
を有することを特徴とするスキュー検出方法。
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号から位相比較された信号をフィルタ手段にてメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数以下の信号を通過することを特徴とする請求項１記載のスキュー検出方法。
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号から位相比較された信号をフィルタ手段にてメイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周期と同じ周波数帯域の信号を通過することを特徴とする請求項１記載のスキュー検出方法。
上記位相変動量の出力波形をエンベロープ検波し位相変動量の振幅値を両サイドスポットについて算出し、該両サイドスポットから得た各振幅値の差分をスキューエラー信号として出力することを特徴とする請求項１記載のスキュー検出方法。
光スポットガイド用のウォーブルグルーブを有する光記録媒体の記録／再生用光学系を用いて光記録媒体の傾きを検出するスキュー検出装置であって、
上記光学系の光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して上記光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射される上記メインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出する光検出手段と、
上記光検出手段にて検出された各反射光束毎に、該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する利得調整手段と、
上記光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際に、上記利得調整手段にて利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してウォーブル信号を検出するメインウォーブル信号検出手段と、
上記利得調整手段にて利得調整された各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるウォーブル信号を検出するサイドウォーブル信号検出手段と、
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングを一致させるように遅延する遅延補正手段と、
上記遅延補正手段にて遅延されてタイミングが一致されたメインウォーブル信号と上記サイドウォーブル信号の位相を比較し位相変動量出力波形を生成する位相変動量検出手段と、
上記位相変動量出力波形のうち所定帯域の信号のみを通過するフィルタ手段と、
上記フィルタ手段によりフィルタ処理された位相変動量波形の振幅検波手段と、
上記振幅検波手段により検波された両サイドスポットの位相変動量の振幅値を差動演算することで上記光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成するスキュー信号生成手段と
を備えることを特徴とするスキュー検出装置。
上記フィルタ手段は、上記メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周波数以下の信号を通過することを特徴とする請求項５記載のスキュー検出装置。
上記フィルタ手段は、上記メイントラックウォーブルと隣接トラックウォーブルの位相差が一巡する周期と同じ周波数帯域の信号を通過することを特徴とする請求項５記載のスキュー検出装置。
上記位相変動量の出力波形をエンベロープ検波し位相変動量の振幅値を両サイドスポットについて算出し、該両サイドスポットから得た各振幅値の差分をスキューエラー信号として出力することを特徴とする請求項５記載のスキュー検出装置。
記録又は再生用の光束を出射する光源と、
上記光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して出射する光束分離手段と、
上記光束分離手段で分離された上記メインスポットとサイドスポットを集光して光記録媒体に照射する集光手段と、
上記光源から出射された上記光記録媒体への光束と上記光記録媒体からの反射光束とを分離する光分離手段と、
上記光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射される上記メインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出する光検出手段と、
上記光検出手段にて検出された各反射光束毎に、該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する利得調整手段と、
上記光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際に、上記利得調整手段にて利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してウォーブル信号を検出するメインウォーブル信号検出手段と、
上記利得調整手段にて利得調整された各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるウォーブル信号を検出するサイドウォーブル信号検出手段と、
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングを一致させるように遅延する遅延補正手段と、
上記遅延補正手段にて遅延されてタイミングが一致されたメインウォーブル信号と上記サイドウォーブル信号の位相を比較し位相変動量出力波形を生成する位相変動量検出手段と、
上記位相変動量出力波形のうち所定帯域の信号のみを通過するフィルタ手段と、
上記フィルタ手段によりフィルタ処理された位相変動量波形の振幅検波手段と、
上記振幅検波手段により検波された両サイドスポットの位相変動量の振幅値を差動演算することで上記光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成するスキュー信号生成手段と
を備えることを特徴とする光ピックアップ。
光記録媒体を回転駆動して、送り手段によって該光記録媒体の半径方向に移動される記録再生用の光ピックアップを有し、光記録媒体の回転と光ピックアップの移動とを記録及び／又は再生動作に対応して制御する光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、
光スポットガイド用のウォーブルグルーブを有する光記録媒体の記録／再生用光学系を用いて光記録媒体の傾きを検出するスキュー検出装置であって、
上記光学系の光源からの光束を１つのメインスポットと２つのサイドスポットに分離して上記光記録媒体の信号記録面に照射するとともに該信号記録面から反射される上記メインスポットと２つのサイドスポットのそれぞれに対応する反射光束を検出する光検出手段と、
上記光検出手段にて検出された各反射光束毎に、該反射光束を受光する分割された受光素子の出力信号レベルがそれぞれ略同一になるように利得調整する利得調整手段と、
上記光記録媒体のウォーブルグルーブに沿いトラッキングサーボを行う際に、上記利得調整手段にて利得調整されたメインスポットに対応する反射光束を受光してウォーブル信号を検出するメインウォーブル信号検出手段と、
上記利得調整手段にて利得調整された各サイドスポットに対応する反射光束を受光してサイドスポット毎に出力されるウォーブル信号を検出するサイドウォーブル信号検出手段と、
上記メインウォーブル信号及び上記サイドウォーブル信号を、互いに比較するときのタイミングを一致させるように遅延する遅延補正手段と、
上記遅延補正手段にて遅延されてタイミングが一致されたメインウォーブル信号と上記サイドウォーブル信号の位相を比較し位相変動量出力波形を生成する位相変動量検出手段と、
上記位相変動量出力波形のうち所定帯域の信号のみを通過するフィルタ手段と、
上記フィルタ手段によりフィルタ処理された位相変動量波形の振幅検波手段と、
上記振幅検波手段により検波された両サイドスポットの位相変動量の振幅値を差動演算することで上記光記録媒体の傾き方向と傾き量とを含むスキュー信号を生成するスキュー信号生成手段と
を備えることを特徴とする光ディスク装置。