JP4281717B2

JP4281717B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP4281717B2
Application number: JP2005209268A
Authority: JP
Inventors: 著明真下
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-07-19
Also published as: US7570570B2; US20070019513A1; TWI316229B; TW200727269A; JP2007026572A

Description

本発明は光ディスク装置、特に隣接トラックからのクロストークによるウォブル信号の位相シフトを補償する技術に関する。

ＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷやＨＤＤＶＤ−Ｒ／−ＲＷ等の光ディスクでは、グルーブをウォブルさせることでウォブル信号を記録しており、ウォブル信号は０°の位相及び１８０°の位相の２相変調方式で変調されて記録されている。ウォブル信号は、光ディスクの回転速度制御やアドレス復調に用いられるため、光ディスク装置は光ピックアップの再生信号からウォブル信号を確実に抽出することが必要である。

一方、高記録密度化のために光ディスクのトラックピッチは順次狭く形成されるようになってきており、光スポットの一部が目標トラックのみならず隣接トラックにも照射され、これにより隣接トラックからのクロストークが生じ、検出されるウォブル信号は目標トラックのウォブル信号に隣接トラックのウォブル信号を重畳した信号となる傾向にある。

ウォブル信号が２相変調される場合、クロストークの影響は一様ではなく、目標トラックのウォブル信号の位相と隣接トラックのウォブル信号の位相との関係により変化する。すなわち、目標トラックの位相と隣接トラックの位相が同一であれば検出ウォブル信号の振幅は強め合って大きくなり、目標トラックのウォブル信号の位相と隣接トラックのウォブル信号の位相が異なれば検出ウォブル信号の振幅は弱め合って振幅は小さくなる。また、振幅だけでなく、クロストークの影響によりウォブル信号の位相もシフトする。

図４に、基本ウォブル信号（クロストーク信号の影響のないウォブル信号）、クロストーク信号、及びクロストーク信号の影響を受けた０度位相ウォブル信号と１８０度位相ウォブル信号の波形を示す。図において、横軸は時間、縦軸は振幅を示す。図中Ａ部に示す０度位相ウォブル信号はクロストーク信号により位相が進み、Ｂ部に示す１８０度位相ウォブル信号はクロストーク信号により位相が遅れる。したがって、本来であれば位相が０度かあるいは１８０度かでウォブル信号を復調するところ、位相が０度あるいは１８０度からシフトしているため復調することが困難となる。

クロストークによる振幅変動に対しては、例えば下記に示す特許文献では、固定ゲインアンプと可変ゲインアンプの２つのアンプを用いてウォブル信号の振幅を補正している。

特開２００５−４８８９号公報

ウォブル信号の位相を検出する場合、ウォブル信号からＰＬＬ回路で基準クロック信号を生成し、ウォブル信号と基準クロック信号の位相を比較すればよい。例えば、ウォブル信号と基準クロック信号との排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）を演算し、その演算値が０か１かでウォブル信号の位相が０度か１８０度かを判別する。すなわち、排他的論理和が０である場合にはウォブル信号の位相は０度、排他的論理和が１である場合にはウォブル信号の位相は１８０度と判別する。

しかしながら、図４に示すように、ウォブル信号に隣接トラックからのクロストークが重畳されると０度位相ウォブル信号及び１８０度位相ウォブル信号の位相がともにシフトしてしまい、排他的論理和の値が複雑に変化する。すなわち、基準クロック信号の周期を基準に考えると、位相シフトがなければ基準クロックの半周期において排他的論理和は０あるいは１のいずれかの値をとるが、位相シフトがあると基準クロックの半周期において排他的論理和は０と１のいずれの値もとる。すなわち、位相シフトがないと基準クロックの半周期において０あるいは１の比率は１００％であるところ、位相シフトがあると比率が低下してしまう。ウォブル信号の位相が０度であるか１８０度であるかは、通常位相９０度（比率としては５０％）を判定基準とし、９０度未満であれば０度の位相、９０度を超える場合には１８０度の位相と判定できるが、このように位相シフトがあると判定精度が低下してしまう。

本発明の目的は、隣接トラックからのクロストークにより位相がシフトしても、高精度にウォブル信号を復調できる光ディスク装置を提供することにある。

本発明は、第１の位相及び前記第１の位相に対して１８０度異なる第２の位相でデータ値を表現する変調方式で変調されたウォブル信号を復調する光ディスク装置であって、前記ウォブル信号を再生する再生手段と、前記ウォブル信号を２値化する２値化手段と、２値化された前記ウォブル信号と基準クロック信号との排他的論理和を演算する演算手段と、前記基準クロックの半周期において前記排他的論理和値が１となる比率を所定のしきい比率と比較することで前記基準クロックの周期毎に前記ウォブル信号が第１の位相あるいは第２の位相のいずれであるかを判定する判定手段と、前記ウォブル信号に隣接トラックからのクロストークが重畳されている場合に前記所定のしきい比率を変更する制御手段とを有することを特徴とする。本発明の１つの実施形態では、前記制御手段は、前記所定のしきい比率を５０％より小さい比率に変更する。

本発明によれば、ウォブル信号の位相が第１の位相か第２の位相かを判別するためのしきい比率を固定ではなく可変とすることで、クロストークによりウォブル信号の位相がずれても判別精度を維持できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係る光ディスク装置の全体構成図を示す。光ディスク１０はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１２により回転駆動される。スピンドルモータＳＰＭ１２は、ドライバ１４で駆動され、ドライバ１４はサーボプロセッサ３０により所望の回転速度となるようにサーボ制御される。光ディスク１０の一例は、ＨＤＤＶＤ−Ｒであるが、他の光ディスク、例えばＢｌｕ−ｒａｙにも適用できる。

光ピックアップ１６は、レーザ光を光ディスク１０に照射するためのレーザダイオード（ＬＤ）や光ディスク１０からの反射光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタ（ＰＤ）を含み、光ディスク１０に対向配置される。光ピックアップ１６はスレッドモータ１８により光ディスク１０の半径方向に駆動され、スレッドモータ１８はドライバ２０で駆動される。ドライバ２０は、ドライバ１４と同様にサーボプロセッサ３０によりサーボ制御される。また、光ピックアップ１６のＬＤはドライバ２２により駆動され、ドライバ２２はオートパワーコントロール回路（ＡＰＣ）２４により駆動電流が所望の値となるように制御される。ＡＰＣ２４は、光ディスク１０のテストエリア（ＰＣＡ）において実行されたＯＰＣ（Optimum Power Control）により選択された最適記録パワーとなるようにドライバ２２の駆動電流を制御する。ＯＰＣは、光ディスク１０のＰＣＡに記録パワーを複数段に変化させてテストデータを記録し、該テストデータを再生してその信号品質を評価し、所望の信号品質が得られる記録パワーを選択する処理である。信号品質には、β値やγ値、変調度、ジッタ等が用いられる。

光ディスク１０に記録されたデータを再生する際には、光ピックアップ１６のＬＤから再生パワーのレーザ光が照射され、その反射光がＰＤで電気信号に変換されて出力される。光ピックアップ１６からの再生信号はＲＦ回路２６に供給される。ＲＦ回路２６は、再生信号からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、サーボプロセッサ３０に供給する。サーボプロセッサ３０は、これらのエラー信号に基づいて光ピックアップ１６をサーボ制御し、光ピックアップ１６をオンフォーカス状態及びオントラック状態に維持する。

光ピックアップ１６は、光ディスク１０のグルーブに対して記録／再生を行う。光ディスク１０には螺旋状にグルーブが形成されている。また、ＲＦ回路２６は、再生信号に含まれるアドレス信号をアドレスデコード回路２８に供給する。アドレスデコード回路２８はＰＬＬ回路を有し、ウォブル信号から基準クロックを生成して光ディスク１０のアドレスデータを復調し、サーボプロセッサ３０やシステムコントローラ３２に供給する。光ディスク１０は、アドレスデータとして、セグメントアドレス及びトラックアドレスを含む。アドレスデータは、位相変調され、０度の位相の波４個でビット値「０」、１８０度の位相の波４個でビット値「１」を表現する。これら４個の同相の波は冗長系を構成する。

ＲＦ回路２６は、再生ＲＦ信号を２値化回路３４に供給する。２値化回路３４は、再生信号を２値化し、得られた信号をエンコード／デコード回路３６に供給する。エンコード／デコード回路３６では、２値化信号を復調及びエラー訂正して再生データを得、当該再生データをインタフェースＩ／Ｆ４０を介してパーソナルコンピュータなどのホスト装置に出力する。なお、再生データをホスト装置に出力する際には、エンコード／デコード回路３６はバッファメモリ３８に再生データを一旦蓄積した後に出力する。

光ディスク１０にデータを記録する際には、ホスト装置からの記録すべきデータはインターフェースＩ／Ｆ４０を介してエンコード／デコード回路３６に供給される。エンコード／デコード回路３６は、記録すべきデータをバッファメモリ３８に格納し、当該記録すべきデータをエンコードして変調データ（ＥＴＭ変調（Eight to Twelve Modulation））としてライトストラテジ回路４２に供給する。ライトストラテジ回路４２は、変調データを所定の記録ストラテジに従ってマルチパルス（パルストレーン）に変換し、記録データとしてドライバ２２に供給する。記録ストラテジは、例えばマルチパルスにおける先頭パルスのパルス幅や後続パルスのパルス幅、パルスデューティから構成される。記録ストラテジは記録品質に影響することから、通常はある最適ストラテジに固定される。ＯＰＣ時に記録ストラテジを併せて設定してもよい。記録データによりパワー変調されたレーザ光は光ピックアップ１６のＬＤから照射されて光ディスク１０にデータが記録される。データを記録した後、光ピックアップ１６は再生パワーのレーザ光を照射して当該記録データを再生し、ＲＦ回路２６に供給する。ＲＦ回路２６は再生信号を２値化回路３４に供給し、２値化されたデータはエンコード／デコード回路３６に供給される。エンコード／デコード回路３６は、変調データをデコードし、バッファメモリ３８に記憶されている記録データと照合する。ベリファイの結果はシステムコントローラ３２に供給される。システムコントローラ３２はベリファイの結果に応じて引き続きデータを記録するか、あるいは交替処理を実行するかを決定する。

このような構成において、グルーブにデータを記録／再生すべく、グルーブトラックをトレースしてアドレスデコード回路２８でウォブル信号からアドレスを検出してシステムコントローラ３２に供給する場合、正常な読み取りの場合には連続して４個の同相の波を検出でき、この場合にはその位相に応じてビット値が「０」あるいは「１」として確定できる。しかしながら、０度の位相の波あるいは１８０度の位相の波を正確に検出できなかった場合にはアドレス情報の読み取りエラーのおそれがある。光ディスク１０が「ＨＤＤＶＤ−Ｒ」のようにアドレス情報にＣＲＣ用検査ビットが存在する場合、読み取ったアドレス情報を処理してＣＲＣ用検査ビットと一致するか否かを判定し、一致しなければ読み取ったアドレス情報はエラーということになる。ＣＲＣは周知の技術であり、検査対象のデータを２進データとみなして生成多項式という計算式で処理して一定のビット数の検査用ビットを生成し、検査対象のデータに付加する。復調側では、検査対象のデータを再生して生成多項式で処理して検査用ビットと一致するか否かを判定することでエラーの有無を判定する。パリティビットは、１ビットのＣＲＣ用検査ビットであり、１ビットのエラーを検出できる。ＣＲＣ用検査ビットを９ビットとすると、３ビット以内のエラーを検出できるが、どのビットにエラーが生じているかは不明なので、エラーを訂正することはできない。特に、アドレス情報が２４ビット＋９ビットパリティで構成されている場合、これらの可能な組合せを全て探索することは現実的ではない。

そこで、本実施形態では、できるだけ高精度に、特に隣接トラックからのクロストークの影響により位相シフトが生じていてもウォブル信号の位相が０度であるか１８０度であるかを正確に検出してデコードエラーを防止すべく、０度と１８０度の判定基準値を適応的に変更する。既述したように、ウォブル信号の位相が０度であるか１８０度であるかは、ウォブル信号とＰＬＬ回路で生成された基準クロック信号との排他的論理和を演算し、その演算値が０か１かで簡易に判別することが可能である。基準クロック信号の半周期における排他的論理和の値が０あるいは１となる比率を算出し、５０％未満であれば位相０度と判別し、５０を超える場合には位相１８０度と判別し得る。しかし、クロストークの影響でウォブル信号の位相が０度からシフトする、あるいは１８０度からシフトしてしまうと、排他的論理和の比率が変動し、５０％を判定の比率として固定化するのでは位相を正しく判別できなくなる。０度位相のウォブル信号に関しては、ＰＬＬ回路の位相ロックにより基準クロック信号の位相と極めて近くサーボされるため０度の位相判定に関してはほとんど問題ない。したがって、以下、１８０度位相ウォブル信号の位相シフトについて説明する。

図２に、アドレスデコード回路２８における位相検出回路を示す。また、図３に、図２の各部におけるタイミングチャートを示す。検出回路はＲＦ信号から抽出されたウォブル信号を２値化する２値化器２８ａ、排他的論理和（ＥＯＲ）ゲート２８ｂ、比率カウンタ２８ｃ及び判別器２８ｄを有する。排他的論理和ゲート２８ｂは、２値化されたウォブル信号とＰＬＬ回路からの排他的論理和を演算する。比率カウンタ２８ｃは、基準クロック半周期における排他的論理和のＨ（ハイレベル）のパルス幅の全体に対する比率を計測する。判別器２８ｄは、比率カウンタ２８ｃで計測した比率を判定しきい比率と大小比較して０度位相か１８０位相かを判別し、判別結果をシステムコントローラ３２に供給する。判別器２８ｄでの判定しきい比率は、システムコントローラ３２により適応的に設定される。

図３（ａ）に入力ウォブル信号を示す。また、図３（ｂ）に２値化されたウォブル信号を示す。図３（ｃ）にＰＬＬ回路からの基準クロック信号を示す。この基準クロックは位相の基準となる基準信号としても機能する。図３（ｄ）に排他的論理和ゲート２８ｂの出力信号を示す。２値化ウォブル信号と基準クロック信号がともにＨあるいはＬのときに出力信号はＬ、２値化ウォブル信号と基準クロック信号の一方がＨで他方がＬのときに出力信号はＨとなる。図３（ｅ）に基準クロック半周期における排他的論理和がＨとなる比率を示す。０度位相の場合には排他的論理和がＨとなる比率は０％であり、１８０度位相の場合には排他的論理和がＨとなる比率は１００％となる。したがって、通常は判定のしきい比率を５０％に設定し、排他的論理和がＨとなる比率を５０％と大小比較し、５０％未満であれば０度位相、５０％を超える場合には１８０度位相と判別できる。

一方、隣接トラックからのクロストークが存在する場合には、排他的論理和がＨとなる比率は１００％からシフトする（０度位相に関しては上述したように位相ロックされているため０％に近い）。システムコントローラ３２は、ウォブル信号の振幅変動やエンベロープからクロストークの有無を検出し、クロストークが存在する場合に判定しきい比率を５０％から例えば３３％に変更する。判定しきい値を５０％から３３％に変更する場合、これは判定位相を９０度から６０度に変更することを意味する。以下、判定しきい比率の変更についてより詳細に説明する。

ウォブル信号レベルとクロストーク信号レベルの比は、規格で定義される以下の式から導出される。
Ｗｏｂｂｌｅｍａｘｐｐ／Ｗｏｂｂｌｅｍｉｎｐｐ≦２．３（ＨＤＤＶＤ規格）
Ｗｏｂｂｌｅｍａｘｐｐ／Ｗｏｂｂｌｅｍｉｎｐｐ≦２．６（ＤＶＤ＋Ｒ規格）
Ｗｏｂｂｌｅｍａｘｐｐ／Ｗｏｂｂｌｅｍｉｎｐｐ≦２．２（Ｂｌｕ−ｒａｙ規格）

ここで、Ｗｏｂｂｌｅｍａｘｐｐはウォブル信号振幅の最大ピーク幅であり、Ｗｏｂｂｌｅｍｉｎｐｐはウォブル信号振幅の最小ピーク幅である。比が２．３のとき、ウォブル信号の振幅が最大となるのはクロストーク信号の位相がウォブル信号の位相と一致している場合であり、ウォブル信号の振幅が最小となるのはクロストーク信号の位相がウォブル信号の位相と反転している場合であるから、
（１＋Ａ）／（１−Ａ）＝２．３
からクロストークの比率Ａが求まる。この場合、Ａ＝０．３９３９である。このようなクロストーク量での位相シフト量は、ウォブル信号とクロストーク信号の位相差に依存し、
位相差０度の場合：位相シフトはなし
位相差±９０度の場合：位相シフト量は最大
位相差±１８０度の場合：位相シフトはなし
となり、Ａ＝０．３９３９のときに位相シフト量は約±４３度となる。位相シフト量が約４３度の場合、本来であれば１８０度の位相が１３７度あるいは２２３度に位相シフトすることになる。そこで、システムコントローラ３２は、判定しきい位相を９０度から１３７度／２＝６８．５度に変更する。これは、排他的論理和の比率に換算すると、６８．５／１８０×１００＝３８．０５％に相当する。システムコントローラ３２は、アドレスデコーダの判別器２８ｄに５０％ではなく３８．０５％を供給する。判別器２８ｆは、排他的論理和の比率が３８．０５％未満であれば０度、３８．０５％を超えていれば１８０度の位相であると判別する。これにより、１８０度位相のウォブル信号に位相シフトが生じても、この位相シフトに応じて判定しきい比率も０度の方向にシフトさせるため、１８０度位相を確実に復調することができる。

なお、本実施形態では、システムコントローラ３２がクロストークの有無を検出し、クロストークを検出した場合に判定しきい比率を５０％から３３％あるいは３８．０５％に変更しているが、トラックピッチが狭い場合にはほぼクロストークが存在するものと仮定し、判定しきい比率を当初から３３％程度あるいは３８．０５％に変更してもよい。

また、アドレスデコードできない場合に再試行（リトライ）の処理を実行する光ディスク装置において、再試行時に判定しきい比率を当初から３３％程度に変更してもよい。すなわち、当初はデフォルト値として５０％を判定しきい比率として設定しておき、アドレスを復調できない場合にクロストークの影響があるものと判定し、リトライ処理時に判定しきい比率を５０％から３３％（あるいは３８．０５％）に変更する。

光ディスク装置の構成ブロック図である。アドレスデコーダの位相検出回路の構成図である。ウォブル信号と基準クロック信号及び排他的論理和の結果の関係を示す説明図である。クロストークによる位相シフトを示すグラフ図である。

符号の説明

１０光ディスク、２８アドレスデコーダ、３２システムコントローラ。

Claims

第１の位相及び前記第１の位相に対して１８０度異なる第２の位相でデータ値を表現する変調方式で変調されたウォブル信号を復調する光ディスク装置であって、
前記ウォブル信号を再生する再生手段と、
前記ウォブル信号を２値化する２値化手段と、
２値化された前記ウォブル信号と基準クロック信号との排他的論理和を演算する演算手段と、
前記基準クロックの半周期において前記排他的論理和値が１となる比率を所定のしきい比率と比較することで前記基準クロックの周期毎に前記ウォブル信号が第１の位相あるいは第２の位相のいずれであるかを判定する判定手段と、
前記ウォブル信号に隣接トラックからのクロストークが重畳されている場合に、前記所定のしきい比率をクロストークが重畳されていない場合の５０％より小さい比率に変更する制御手段と、
を有することを特徴とする光ディスク装置。