JP4195620B2 - 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、ＤＶＤ−ＲＡＭなどプリピットを有する光ディスクに対してフォーカス位置制御を行う光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開平４−１７０７２５号公報（特許文献１）に記載されたものがある。該公報には、光ディスク等の光学的記録媒体上に予め記録されているプリピット信号のＶＦＯ部分の振幅を検出し、該検出した振幅が最大となるようにフォーカス方向の光スポット位置制御を行う技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１７０７２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、通常、プリピットがスポット中心からはずれた部分で再生されるため、光ヘッドの光学系における収差の影響を受け易い。特に非点収差がある場合は、フォーカス位置が、再生信号のＣ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）値が最大となる位置やクロストークが最小となる位置からはずれ、再生不良やクロスイレーズなどの記録不良を引起すおそれがある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、光ディスク装置において、光ヘッドの光学系が非点収差などの収差を有している場合も、プリピットを用いたフォーカス位置制御のとき、記録不良や再生不良を発生させないフォーカス位置が得られるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、光ディスク装置として、光ヘッド（光ピックアップ）の光学系を、記録または再生用のレーザー光の波長をλとするとき、大きさが約０．０３λｒｍｓ以下、光軸に対する傾きが約４５°の非点収差を有する構成とする。
具体的には、光ディスクに設けたプリピットを用いフォーカス位置制御を行う光ディスク装置として、記録または再生用のレーザー光の波長をλとするとき、大きさが約０．０３λｒｍｓ以下の非点収差であって、光スポットに対してトラック方向に対する傾きが約４５°のゆがみを発生させる非点収差を有する光学系（該当実施例：符号１４）と、上記光学系の位置により光スポットのフォーカス方向の位置制御を行う制御手段（該当実施例：符号６）と、トラック中心に対し一方の側にずれて位置する第１のプリピットにおける信号レベルと、他方の側にずれて位置する第２のプリピットにおける信号レベルとを、上記光スポットの位置制御毎に検出する検出手段（該当実施例：符号１０）とを備え、光スポットのフォーカス方向の位置が、上記検出した第１のプリピットにおける信号レベルが最大となる位置と第２のプリピットにおける信号レベルが最大となる位置との中間位置となるように制御される構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例としての光ディスク装置の構成例を示す図である。
図１において、１はプリピットを有するＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスク、２は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、３は、レーザー光を光ディスク１に照射し情報の記録を行うとともに、該光ディスク１から再生のための反射レーザー光を受光し電気信号に変換する光ヘッド、４はパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）、５は、光ディスク装置側にあってパソコン４との接続部を形成し、パソコン４からの情報データやコマンドを解読するためのインターフェース制御回路、６は、マイコン（マイクロコンピュータ）などで構成され、信号演算や装置全体の制御を行うための演算・制御回路、７は変調回路、８は半導体レーザーを駆動するレーザードライバー、９は半導体レーザー（レーザーダイオード）、１５は、光ディスク１からの反射レーザー光を電気信号に変換（光電変換）し増幅する光検出器、１０は、再生信号の二値化やデータ弁別と併せ、プリピット部に対応した信号の振幅レベルの検出を行う再生回路、１１は復調回路、１２は、演算・制御回路６や光ヘッド３からの制御信号に基づきスピンドルモータ２の回転を制御するサーボ制御回路、１４は光ヘッド３内の光学系、１６はフォトダイオード、１７は光ヘッド３を光ディスク１の半径方向に移動させるためのリニアモータ、１００は、パソコン４を除く上記のものを備えて構成される光ディスク装置である。
【０００７】
上記において、光ディスク装置１００は、パソコン４との間を、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の規格によるインターフェースケーブルを用いて接続する。光ヘッド３内において光学系１４は、半導体レーザー９からの出射レーザー光や、光ディスクの情報記録面からの反射レーザー光を光学的に処理する。該光学系１４はフォーカスレンズ（図示なし）を含んで構成され、光ディスク装置１００が記録または再生の動作をするときは、半導体レーザー９からの出射レーザー光を絞り込んで、所定の大きさ（例えば平均外径約１×１０^−６ｍ）のレーザーの光スポットを光ディスク１の記録膜の膜面上に形成する。該光学系は、記録または再生用のレーザー光の波長をλとするとき、大きさが約０．０３λｒｍｓ以下の非点収差であって、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが約４５°のゆがみを発生させる非点収差を有する特徴的構成を備える。ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、記録膜は相変化形記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）で構成される。また、該光ヘッド３内のフォトダイオード１６は、光ヘッド３のフォーカス位置調整やトラック追跡（シーク）を行うための光スポットを形成する。フォーカス位置調整を行う場合には、該フォトダイオード１６による光スポットに基づきアクチュエータ（図示なし）を駆動して、光学系１４のフォーカスレンズ位置を光ディス面から適正な距離の位置に移動させる。また、トラック追跡（トラッキング）を行う場合には、該フォトダイオード１６による光スポットに基づきリニアモータ１７を制御して光ヘッド３を光ディスクの半径方向に移動させ、所定のトラック位置に位置決めする。
【０００８】
かかる構成において、記録動作時は、パソコン４から光ディスク装置１００に対し記録コマンドが出力される。該記録コマンドには光ディスク１上の論理アドレス情報が付加されている。該論理アドレス情報は、演算・制御回路６内で、バッファメモリ（図示せず）に蓄積された後、再生信号から読み出したアドレス情報と比較される。該比較結果に基づき、該読み出したアドレス情報と記録コマンドのアドレス情報とが一致するように、光ヘッド３を光ディスク１上の指定されたトラックに移動させて位置決めする。一方、記録動作信号は、時系列的に変調回路７に送られ、ランレングスリミティッド（ＲＬＬ）コード例えばＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）に使われている（２、１０）ＲＬＬコード、あるいはＣＤフォーマットに対応したＥＦＭ（ｅｉｇｈｔ−ｆｏｕｒｔｅｅｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コードに対応する符号列に変換され、さらに、光ディスク１の相変化形記録膜上での記録マーク形状に対応したパルス列に変換される。これらのパルス列（ＮＲＺ信号と総称する）はレーザードライバー８に導かれ、光ヘッド３内の半導体レーザー９をオン、オフして高出力レーザー光を発光させる。該レーザー光は、光ヘッド３内のフォーカスレンズ（図示せず）により光ディスク１上の記録膜に微小スポットを形成してパルス列に対応した記録マークを形成する。
【０００９】
また、再生動作時は、パソコン４から、光ディスク１上のアドレス情報を付加された再生コマンドが出力されて開始される。該再生コマンドのアドレス情報は、演算・制御回路６内のバッファメモリ（図示せず）内に蓄積された後、演算・制御回路６で、再生信号から読み出したアドレス情報と比較される。該比較結果に基づき、再生コマンドのアドレス情報と、再生信号から読み出したアドレス情報とが一致するように光ディスク１上の指定されたトラックに光ヘッド３を移動させて位置決めする。光ディスク１からの反射レーザー光は、プリズムにより光路が分離され、光検出器１５に入射される。光検出器１５では、入射されたレーザー光を光電変換した後、プリアンプ（図示せず）で増幅して出力する。該出力は再生回路１０に入力される。再生回路１０は、信号振幅を一定に保持するための自動利得制御回路（ＡＧＣ）、光学的な空間周波数劣化を補正する波形等化回路（ＥＱ）、低域制限フィルタ（ＬＰＦ）、二値化回路、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路及び弁別回路を有して構成され、再生信号を二値化した後、弁別されたデータに変換する。弁別された二値化データは復調回路１１に入力され、（２、１０）ＲＬＬコードあるいはＥＦＭコードの復調を行って元のデータを復調する。復調されたデータは演算・制御回路６に導かれ、パソコン４からの再生コマンドに対応して、インターフェース制御回路５からパソコン４に転送される。
【００１０】
また、再生回路１０は、プリピット部の振幅レベルを検出するためのピーク検波回路及びボトム検波回路も含む。光検出器１５は、光ディスク情報の再生信号ばかりでなく、光ディスク１上に光スポットの焦点制御を行うための自動焦点信号や、任意トラックに対し追跡制御を行うためのトラック追跡信号をも検出可能な構成を有する。該検出された自動焦点信号とトラック追跡信号は、サーボ制御回路１２に導かれる。サーボ制御回路１２は、誤差信号生成回路、位相補償回路及び駆動回路を備えて構成され、入力された自動焦点信号、トラック追跡信号に対し、それぞれの誤差信号を形成し位相補償を行い、アクチュエータ駆動用信号を形成して出力する。該アクチュエータ駆動用信号によりアクチュエータ（図示なし）が駆動され、自動焦点動作すなわち光スポットのフォーカス位置制御と、トラック追跡動作すなわちトラッキングとが行われる。
【００１１】
図２、図３は、図１の光ディスク装置１００における光ディスクのプリピットを用いた光スポットのフォーカス位置制御の説明図である。このうち図２は、上記図１の再生回路１０内において、光ディスク１のプリピットにおける信号の振幅レベルを検出する回路構成例図、図３は、プリピットであるＨｅａｄｅｒの構成例図である。
図２において、２０は再生信号からプリピットにおける信号の振幅レベルを検出するエンベロープ検波回路、２１は再生信号のピークレベルを検波するピーク検波回路、２２は再生信号のボトムレベルを検波するボトム検波回路、２３はゲート発生回路、２４は差動回路、２５はＡ／Ｄ変換器、６は演算・制御回路である。また、図３において、（ａ）はトラックのセクタレイアウト例を示し、（ｂ）はプリピットとしてのＨｅａｄｅｒのレイアウト例を示す。本例の場合、プリピットとしては、トラック中心に対し一方の側にずれて位置するプリピットとしてＨｅａｄｅｒ１、Ｈｅａｄｅｒ２があり、トラック中心に対し他方の側にずれて位置するプリピットとしてＨｅａｄｅｒ３、Ｈｅａｄｅｒ４がある。
【００１２】
光検出器１５（図１）のプリアンプ（図示せず）から出力され再生回路１０（図１）に入力された再生信号は、再生回路１０の内部でデータ弁別系とは別の信号路に分岐されてエンベロープ検波回路２０に入力される。エンベロープ検波回路２０内では、ピーク検波回路２１で再生信号のピークレベルが検波され、また、ボトム検波回路２２ではボトムレベルが検波される。ゲート発生回路２３には演算・制御回路６から指令信号が入力される。該ゲート発生回路２３では、図３（ｂ）のＨｅａｄｅｒ１、Ｈｅａｄｅｒ３のそれぞれのＶＦ０１部分にゲート信号を発生させる。該ゲート信号は、エンベロープ検波回路２０のピーク検波回路２１とボトム検波回路２２とに供給される。ピーク検波回路２１では、図３に示す各ＨｅａｄｅｒのＶＦ０１部分のピークレベルを検波し、ボトム検波回路２２では各ＨｅａｄｅｒのＶＦ０１部分のボトムレベルを検波する。該検波されたピークレベルとボトムレベルは差動回路２４に入力される。該差動回路２４においては、各ＨｅａｄｅｒのＶＦ０１部分の振幅に相当する信号が形成され、Ａ／Ｄ変換器２５に入力される。Ａ／Ｄ変換器２５では、振幅検波した信号をＡ／Ｄ変換しデジタル信号化する。
【００１３】
演算・制御回路６にはＡ／Ｄ変換された振幅データが格納される。フォーカス方向の光スポット位置を規定値ずつずらす毎に各ＨｅａｄｅｒのＶＦ０１の信号レベルを検出し、Ｈｅａｄｅｒ１のＶＦ０１の信号レベルが最大となるフォーカス位置と、Ｈｅａｄｅｒ３のＶＦ０１の信号レベルが最大となるフォーカス位置との中間位置であって、該両ＨｅａｄｅｒＶＦ０１の信号レベルの加算結果が最大となる位置を光スポットの適正なフォーカス位置とする。しかしながら、光ヘッド３（図１）が非点収差等の光学的収差を有している場合には、適正なフォーカス位置が、エラーレート（ＰＩエラー）が最小となる位置や、クロストークが最小となる位置からずれる。このために信号の品質が低下する。
【００１４】
以下、光スポットの適正なフォーカス位置の求め方につき述べる。
図４、図５はそれぞれ、ＰＩエラー（Ｉｎｎｎｅｒ Ｐａｒｉｔｙ Ｅｒｒｏｒ）とクロストークの実測値を示す。測定に用いた光学系は、フォーカスレンズのＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が０．６５、レーザー波長が６５８×１０^−９ｍであり、光ディスクは４．７ＧＢ／面のＤＶＤ−ＲＡＭディスクを用いた。クロストークは、繰り返し周期で１０Ｔ、１１Ｔ、１２Ｔのトラックに信号を記録し、中心の１１Ｔのトラックを再生している場合、隣接トラック１０Ｔの漏れ込み量ＣＴ(１０、１１)は、ＣＴ(１０、１１)＝２０ｌｏｇ[ｓｉｇｎａｌ(１１Ｔ)／ｓｉｇｎａｌ(１０Ｔ)]、また、１２Ｔの漏れ込み量ＣＴ(１２、１１)は、ＣＴ(１２、１１)＝２０ｌｏｇ[ｓｉｇｎａｌ(１１Ｔ)／ｓｉｇｎａｌ(１２Ｔ)]の定義式に基づき求めた。図４は、非点収差として、レーザー光の波長をλとするとき、大きさが０．０２８λｒｍｓで、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが０゜のゆがみを発生させる非点収差の場合の再生特性、図５は、非点収差として、大きさが０．０２９λｒｍｓで、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが約４５°のゆがみを発生させる非点収差の場合の再生特性である。
【００１５】
図４中、矢印の位置はＺｏｎｅ６のＬａｎｄ／Ｇｒｏｏｖｅ、Ｚｏｎｅ８のＬａｎｄ／Ｇｒｏｏｖｅで求めた最適フォーカス位置である。この場合、求めたフォーカス位置ではＺｏｎｅ８のＰＩエラーが上昇し、クロストークも低下している。これに対し、非点収差の方向（光軸に対する傾き）を約４５゜とした図５の場合は、フォーカス位置はＰＩエラーバケットの中心にシフトし、データのクロストーク特性も良好になっている。ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの場合、非点収差の大きさについては、約０．０３λｒｍｓを境にして、これを超えると急激にクロストークが悪化する。このため、非点収差の大きさは約０．０３λｒｍｓ以下であることが必要である。本発明では、これらの結果に基づき、光学系の非点収差を、大きさ約０．０３λｒｍｓ以下、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが約４５゜のゆがみを発生させるようにする。非点収差は、光学系を構成する光学部品のそれぞれの非点収差を管理し、それら光学部品の組合せにより、全体としての非点収差が、大きさ約０．０３λｒｍｓ以下、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが約４５°のゆがみを発生させるようにする。
【００１６】
上記実施例構成によれば、光ディスク装置において、光ヘッドが非点収差等の光学的収差を有している場合においても、Ｃ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が最大となる位置やクロストークが最小になる位置からのずれを小さくでき、光スポットの適正なフォーカス位置を得ることができる。このため、安定な記録、再生が可能となる。また、光学部品の必要精度や性能も緩和することができ、この点からの低コスト化や量産性向上も容易となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、容易に、光スポットの適正なフォーカス位置を得ることができ、安定な記録、再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての光ディスク装置の構成例を示す図である。
【図２】振幅レベル検出用の回路構成例を示す図である。
【図３】ＤＶＤ−ＲＡＭのトラックのセクタレイアウトとヘッドレイアウトとを示す図である。
【図４】 光ヘッドの非点収差として、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが０゜のゆがみを発生させる場合の再生特性を示す図である。
【図５】 光ヘッドの非点収差として、光スポットに対しトラック方向に対する傾きが約４５゜のゆがみを発生させる場合の再生特性を示す図である。
【符号の説明】
１…光ディスク、 ２…スピンドルモータ、 ３…光ヘッド、 ４…パーソナルコンピュータ、 ５…インターフェース制御回路、 ６…演算・制御回路、 ７…変調回路、 ８…レーザードライバー、 ９…半導体レーザー（レーザーダイオード）、 １５…光検出器、 １０…再生回路、 １１…復調回路、 １２…サーボ制御回路、 １４…光学系、 １６…フォトダイオード、 １７…リニアモータ、 １００…光ディスク装置、 ２０…エンベロープ検波回路、 ２１…ピーク検波回路、 ２２…ボトム検波回路、 ２３…ゲート発生回路、 ２４…差動回路、 ２５…Ａ／Ｄ変換器。

Claims (1)

1. 光ディスクに設けたプリピットを用いフォーカス位置制御を行う光ディスク装置であって、
   記録または再生用のレーザー光の波長をλとするとき、大きさが約０．０３λｒｍｓ以下の非点収差であって、光スポットに対してトラック方向に対する傾きが約４５°のゆがみを発生させる非点収差を有する光学系と、
   上記光学系の位置により光スポットのフォーカス方向の位置制御を行う制御手段と、
   トラック中心に対し一方の側にずれて位置する第１のプリピットにおける信号レベルと、他方の側にずれて位置する第２のプリピットにおける信号レベルとを、上記光スポットの位置制御毎に検出する検出手段と、
   を備え、光スポットのフォーカス方向の位置が、上記検出した第１のプリピットにおける信号レベルが最大となる位置と第２のプリピットにおける信号レベルが最大となる位置との中間位置となるように制御されることを特徴とする光ディスク装置。

Images