JP4496536B2 - 光記録媒体の記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラッキングエラー検出方式として３ビームによる差動プッシュプル方式を用いる光記録媒体の記録再生装置に関する。

最近になり、記録機能を有するＤＶＤ記録再生装置が製品化されるようになってきた。
ＤＶＤプレーヤに用いられるトラッキングエラー検出方式としては、３ビームを用いたＤＰＰ（Ｄifferential Ｐush-Ｐull＝差動プッシュプル）方式が用いられるケースが多くなった。その３ビーム法ではレーザ光源からビームを回折格子によりメインビーム（非回折光）と２つのサブビーム（１次回折光）とに分ける。一般的な３ビーム法ではメインビームの反射光を受光するための４分割したＰＤ（Photo Detector）としてＡ〜Ｄと、サブビームの反射光を受光するためのＰＤとしてＥ，Ｆと合計６個のＰＤを用いている。サブビーム用のＥ，Ｆはトラッキング方向に対しトラックピッチの約１／２（ＣＤでは０．８μｍ）だけずらして照射される。

特許文献１には、３ビームによる差動プッシュプル信号によるトラックエラー信号とトラッククロス信号との演算に必要な定数Ｋの最適値を予め求めておき、それを用いることにより安定したトラッキングサーボ特性を有する３ビームによる差動プッシュプル方式において、トラックエラー信号ＴＥを演算生成するための定数Ｋ値に関してトラックエラー信号ＴＥ用の定数Ｋteとして設定手段によりゲイン可変アンプに対して各々個別に設定可能とし、メインビームとサブビームとの間にクロストークがある場合であっても、安定したトラッキングサーボを有するようにした光ディスク装置が開示されている。
特開２００３−６７９４８号公報

しかしながら、新たなディスクが装着された場合に上記の定数Ｋの最適値を求めるためには、一旦トラッキングエラーの平均値を求め、求められたトラッキングエラーに対してレンズシフトさせた際のトラッキングエラーの平均値を計測し、計測されたトラッキングエラーの平均値を計測し、計測された値の差をオフセットとして検出する。その差を基に、オフセットが最小になるようにサブビームの光量比を電気的に可変して調整を行っていた。各測定時に、ディスクの偏芯や面振れ等からの影響をなくし、精度良く調整するためには、ディスク一回転分の測定を行う必要がある。或いはレンズをシフトさせた際に信号が安定するまでの待ち時間を設けて計測する必要があるなど、短時間で定数Ｋの最適値を求めることはできなかった。

また、特許文献１に開示される光ディスク装置では、光ディスク装置の製造段階でトラックエラー信号の演算に必要な定数Ｋの最適値を求めるようにしている。その場合では、平均的な光ディスクに対しては定数Ｋの粗い設定が可能であるものの、定数Ｋの最適値はディスクの偏芯や面振れ等により異なった値となるため、上記と同様にディスクを交換する度に最適定数Ｋ値の計測を行う必要がある。上記と同様な計測時間が必要である。短時間で定数Ｋの最適値を求めることができなかった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、トラックエラー信号ＴＥを演算生成するための定数Ｋ値に関して、トラックエラー信号ＴＥ用の定数Ｋteとして利得可変アンプの利得設定を行うに際し、ディスクの偏芯や面振れ等からの影響をなくすためにディスク一回転分の測定をしたり、レンズをシフトさせた際に信号が安定するまでの待ち時間を設けて計測をしたりすることなしに、精度の高い調整が出来、メインビームとサブビームとの間にクロストークの影響を受けることがなく、安定したトラッキングサーボを短時間で得ることが出来る光記録媒体の記録再生装置を提供することを目的とする。

本願発明は、光ピックアップから出射されたビームを回折格子で回折させて、１つのメインビームと前記１つのメインビームに対して点対称な対角方向に２つのサブビームを生成し、前記１つのメインビームは、光記録媒体のトラックに照射させ、前記２つのサブビームは、前記トラックを挟み対角方向に照射させ、前記光記録媒体で反射された前記１つのメインビームと前記２つのサブビームの戻り光を光検出器で光電変換を行って電気信号を生成し、前記電気信号の演算を行って得られたトラッキングエラー信号により制御を行いながら情報の記録再生を行う光記録媒体の記録再生装置において、前記１つのメインビームに対する前記２つのサブビームのゲイン比を変化させるゲインコントロール回路（３１）と、三角波または正弦波の信号を発振する発振回路（２２）と、前記発振回路より出力された三角波または正弦波の信号に前記トラッキングエラー信号の交流成分を重畳して第１の重畳信号を出力する演算器（３２）と、前記第１の重畳信号をデジタル信号に変換して第２の重畳信号を出力するＡ／Ｄ変換器（３３）と、前記第２の重畳信号の高周波成分を取り除いて前記第３の重畳信号を出力するローパスフィルタ回路（３４）と、前記第３の重畳信号における所定期間の信号を除去するための除去期間信号を生成する除去期間設定器（２３）と、前記除去期間信号に基づいて、前記第３の重畳信号から所定期間の信号を除去して第４の重畳信号を出力する波形除去器（３５）と、前記第４の重畳信号を一定値にするように前記ゲインコントロール回路を制御する制御回路（３７）とを備えたことを特徴とする光記録媒体の記録再生装置を提供する。

本発明によれば、光ピックアップを光ディスクのトラック方向と直交する方向に移動させる信号を出力する発振回路と、１つのメインビームに対する２つのサブビームのゲイン比を変化させるゲインコントロール回路と、前記発振回路から出力された信号によって前記光ピックアップを駆動することにより生じトラッキングエラー信号に重畳する高周波成分を取り除くローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタで高周波成分が削除された高周波除去トラッキングエラー信号を一定値にするように前記ゲインコントロール回路を制御する制御回路とを有しているので、トラックエラー信号ＴＥを演算生成するための定数Ｋ値に関して、トラックエラー信号ＴＥ用の定数Ｋteとして利得可変アンプの利得設定を行い、ディスクの偏芯や面振れ等からの影響をなくすためにディスク一回転分の測定をしたり、レンズをシフトさせた際に信号が安定するまでの待ち時間を設けて計測をしたりすることなしに、精度の高い調整が出来、メインビームとサブビームとの間にクロストークの影響を受けることがなく、安定したトラッキングサーボ特性を短時間で得ることが出来る光記録媒体の記録再生装置を実現できる。

以下に本発明の各実施例に係る光記録媒体の記録再生装置について図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る光記録媒体の記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
図２は、３ビームによる差動プッシュプル動作を説明するための図である。
図３は、本発明の実施に係る光記録媒体の記録再生装置の動作波形例を示す図である。
図４は、本発明の実施に係る光ピックアップの共振特性を示す図である。

その光記録媒体の記録再生装置は、トラックエラー信号ＴＥを演算生成するための定数Ｋ値に関して、トラックエラー信号ＴＥ用の定数Ｋteとして利得可変アンプの利得設定を行うに際し、ディスクの偏芯や面振れ等からの影響をなくすためにディスク一回転分の測定をしたり、レンズをシフトさせた際に信号が安定するまでの待ち時間を設けて計測をしたりすることなしに、精度の高い調整が出来、メインビームとサブビームとの間にクロストークの影響を受けることがなく、安定したトラッキングサーボ特性を短時間で得るという目的を、光ピックアップを光ディスクのトラック方向と直交する方向に移動させる信号を出力する発振回路と、１つのメインビームに対する２つのサブビームのゲイン比を変化させるゲインコントロール回路と、前記発振回路から出力された信号によって前記光ピックアップを駆動することにより生じ前記トラッキングエラー信号に重畳する高周波成分を取り除くローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタで高周波成分が削除された高周波除去トラッキングエラー信号を一定値にするように前記ゲインコントロール回路を制御する制御回路とを備えるようにして実現した。

光記録媒体の記録再生装置の構成について述べる。
図１に示す光記録媒体の記録再生装置は、光ピックアップ１２、対物レンズ１３及びトラッキングコイル１４を有するピックアップユニット１０と、アクチュエータドライバ２１、三角波発振器２２、除去期間設定器２３、ＳＰＰ（Sub beam push pull）増幅器３１、演算器３２、Ａ／Ｄ変換器３３、ＬＰＦ３４、波形除去器３５、波形比較器３６、及び設定値検出器３７よりなる本体部２０とで構成されている。ピックアップユニット１０はＤＶＤ５１にレーザビームを照射し、反射光を電気信号に変換する。

光記録媒体の記録再生装置の動作について述べる。
まず、光記録媒体の記録再生装置の図示しないターンテーブルに新たなＤＶＤ５１が載置されたことを検出した図示しない制御部は、対物レンズ１３を介してＤＶＤ５１に照射されるレーザ光の焦点調整及びトラッキングを行わせる。

図２はＤＶＤに照射されるメインビームとサブビームの関係を示している。これらの３ビームの反射光成分は光ピックアップの内部に設けられる図示しないホログラム素子により回折されて、半導体レーザから出射された光と分離されて図示しない受光素子に集光され、電気信号に変換される。その電気信号への変換は、メインビームは４分割された受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤとして、またサブビームのうちの一方はトラッキング方向に２分割された受光領域Ｅ１、Ｆ１と、他方のサブビームはトラッキング方向に２分割された受光領域Ｅ２、Ｆ２とにより受光される。なお、メインビームとサブビームとはトラック距離の１／２の位置に配置されている。

メインのプッシュプル信号ＭＰＰは上記の分割された受光素子で受光される信号に対して、次式で与えられる。
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
サブのプッシュプル信号ＳＰＰは次式で与えられる。
ＳＰＰ＝（Ｅ₁＋Ｅ₂）−（Ｆ₁＋Ｆ₂）
トラッキング信号ＤＰＰは
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ＊ＳＰＰ
で得られる。

ここで、トラッキング方向にピックアップユニット１０を移動させると、ＭＰＰとＳＰＰとには、同一極性の直流電圧が生じる。そこで、ＳＰＰをＫ倍に増幅しＭＰＰから減じると直流電圧成分は減算されて打ち消されると共に、トラッキングエラー信号はほぼ２倍の信号として得られる。
なお、ＤＶＤに記録されるマーク信号ＲＦは、ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄで得られる。
また、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）で得られる。

ＤＶＤ５１に対してピックアップユニット１０のフォーカスサーボ及びトラッキングサーボが掛けられたことを識別した図示しない制御回路は三角波発振器２２に対して三角波の信号を発振させる。図３の（Ａ）が発振された信号の波形である。その発振された三角波信号はアクチュエータドライバ２１で増幅され、増幅された三角波信号はピックアップユニット１０のトラッキングコイル１４に供給される。ピックアップユニット１０はトラッキング方向での往復運動を行う。その往復運動は約４００本のトラックを横切りながら行う。

図３の（Ｂ）は演算器３２で得られる往復運動時における上記のＤＰＰ信号波形を模式的に示した波形図である。三角波にトラッキングエラーに係る交流成分が重畳された信号として出力されている。交流成分の信号は１トラックを横切る毎に１サイクルの交流成分が生じている。実際には４００本×２＝８００本のトラックを跨っているため、三角波の１辺には８００サイクルの信号が生じている。図に示されているよりは更に周波数の高い交流成分が重畳されていることになる。

その信号波形はＡ／Ｄ変換器３３でディジタル信号に変換された後、ＬＰＦ３４により高周波信号成分が除去される。図３の（Ｃ）は高周波信号成分が除去された信号波形である。三角波の直線部分では高周波信号成分が除去されている。三角波の変曲点の近傍では光ピックアップ１２がトラックを跨ぐ速度が減少するため、そこでは低域成分を含む交流信号が重畳される。交流成分はＬＰＦ３４により十分に除去されなく、残留している。

除去期間設定器２３は交流成分が十分に除去されない期間に係る除去期間信号を生成する。図３の（Ｄ）が除去期間信号であり、三角波発振器２２で発生される信号の絶対値が所定のレベルを超えた部分が変曲点に係る部分であるとして識別され、除去期間信号が生成される。

波形除去器３５では、ＬＰＦ３４から出力された信号のうち、三角波の変曲点の近傍の信号を除去する。図３（Ｅ）が変曲点の近傍の信号が除去されたトラッキング信号の波形である。
波形比較器３６では、図３（Ｅ）の信号波形と図３（Ａ）の信号波形を比較し、同位相の関係にあるか、又は逆位相の関係にあるかを識別する。

次に、ＳＰＰ増幅器３１の利得を例えば減少させて同様の計測を行い、図３（Ｅ）の信号波形のレベルが上昇したか又は減少したかを調べる。増加した場合にはＳＰＰ増幅器３１の利得を増加させ、減少した場合にはＳＰＰ増幅器３１の利得を更に減少させる。図３（Ｅ）の信号波形のレベルがほぼ「０」になったときのＳＰＰ増幅器３１の利得が、最適なＫ値を与える利得である。

ここで、図３（Ａ）の波形から図３（Ｆ）の期間の波形信号を生成し、ａの期間における図３（Ｅ）の電圧値と、ｂの期間における図３（Ｅ）の電圧値とを比較しつつ、それぞれの電圧が等しくなるように調整することにより、図３（Ｅ）の電圧値を減衰させるようにしてＳＰＰ増幅器３１の最適利得を求めるようにしても良い。

図３の（Ｇ）は、Ｋ値が最適にされた場合でのＬＰＦ３４の出力信号波形である。
ところで、以上述べたＫ値の最適化は三角波発振器２２で発振する三角波と、演算器３２から得られるトラッキング信号とを関連付けることにより図３の（Ｅ）に示す波形を得てＳＰＰ増幅器３１の利得を調整した。
次に、三角波とトラッキング信号の波形との対応関係について述べる。

図４は、光ピックアップ１２をトラッキング方向に加振した場合の共振特性である。振幅特性を実線で示し、位相特性を破線により示す。
４５Ｈｚに共振周波数を有し、それ以上の周波数で振幅は−１２ｄＢ／オクターブで減衰している。位相特性は４５Ｈｚで９０度、９０Ｈｚ以上では約１８０度位相遅れが生じている。

トラッキングコイル１４に流す三角波の信号と、加振されたピックアップユニット１０から得られるトラッキング信号とは図３に示したように同一の時間関係で出力されることが望ましい。そこで、三角波発振器２２の発振周波数は８０〜１８０Ｈｚ程度を選択する。発振周波数が低ければ小さな駆動電力でピックアップユニット１０を加振することは出来る。反面、三角波の信号とトラッキング信号との間に位相差が生じてしまう。三角波信号の周波数を高くすると三角波信号とトラッキング信号との間に位相差は生じないが、加振するための駆動電力は大きくなる。電力効率が低下する。従って、発振周波数は出力されるトラッキング信号との位相差を基に、共振周波数の２〜３倍程度の周波数を選択して用いる。

また、三角波発振器２２の出力を正弦波としても良い。その場合には図３の（Ｄ）で示した除去期間は大きくなる。

本実施例で示した光記録媒体の記録再生装置によれば、光ピックアップ１０を光ディスク５１のトラック方向と直交する方向に移動させる信号を出力する三角波発振回路２２と、１つのメインビームに対する２つのサブビームのゲイン比を変化させるゲインコントロール回路３１と、前記発振回路から出力された信号によって前記光ピックアップを駆動することにより生じトラッキングエラー信号に重畳する高周波成分を取り除くローパスフィルタ回路３４と、前記ローパスフィルタで高周波成分が削除された高周波除去トラッキングエラー信号を一定値にするように前記ゲインコントロール回路を制御する制御回路３７とを有しているので、トラックエラー信号ＴＥを演算生成するための定数Ｋ値に関して、トラックエラー信号ＴＥ用の定数Ｋteとして利得可変アンプ３１の利得設定を行い、ディスクの偏芯や面振れ等からの影響をなくすためにディスク一回転分の測定をしたり、レンズをシフトさせた際に信号が安定するまでの待ち時間を設けて計測をしたりすることなしに、精度の高い調整が出来、メインビームとサブビームとの間にクロストークの影響を受けることがなく、安定したトラッキングサーボ特性を短時間で得ることが出来る光記録媒体の記録再生装置を実現できる。
そして、この状態に調整されたトラッキング回路は、ランダムアクセスにより数百トラック以上離れたトラックを検索して再生を行う場合であっても、ピックアップユニット１０を移動させた直後からトラッキング動作を行うことが出来るためランダムアクセスをスムーズに行いながらＤＶＤ５１の再生を行うことが出来る。

トラッキングエラー検出方式として３ビームによる差動プッシュプル方式を用いる光記録媒体の記録再生装置に適用できる。

本発明の実施に係る光記録媒体の記録再生装置の構成例を示すブロック図である。 ３ビームによる差動プッシュプル動作を説明するための図である。 本発明の実施に係る光記録媒体の記録再生装置の動作波形例を示す図である。 本発明の実施に係る光ピックアップの共振特性を示す図である。

符号の説明

１０ ピックアップユニット
１２ 光ピックアップ
１３ 対物レンズ
１４ トラッキングコイル
２０ 本体部
２１ アクチュエータドライバ
２２ 三角波発振器
２３ 除去期間設定器
３１ ＳＰＰ増幅器
３２ 演算器
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ ＬＰＦ
３５ 波形除去器
３６ 波形比較器
３７ 設定値検出器
５１ ＤＶＤ

Claims (1)

1. 光ピックアップから出射されたビームを回折格子で回折させて、１つのメインビームと前記１つのメインビームに対して点対称な対角方向に２つのサブビームを生成し、前記１つのメインビームは、光記録媒体のトラックに照射させ、前記２つのサブビームは、前記トラックを挟み対角方向に照射させ、前記光記録媒体で反射された前記１つのメインビームと前記２つのサブビームの戻り光を光検出器で光電変換を行って電気信号を生成し、前記電気信号の演算を行って得られたトラッキングエラー信号により制御を行いながら情報の記録再生を行う光記録媒体の記録再生装置において、
   前記１つのメインビームに対する前記２つのサブビームのゲイン比を変化させるゲインコントロール回路と、
   三角波または正弦波の信号を発振する発振回路と、
   前記発振回路より出力された三角波または正弦波の信号に前記トラッキングエラー信号の交流成分を重畳して第１の重畳信号を出力する演算器と、
   前記第１の重畳信号をデジタル信号に変換して第２の重畳信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、
   前記第２の重畳信号の高周波成分を取り除いて前記第３の重畳信号を出力するローパスフィルタ回路と、
   前記第３の重畳信号における所定期間の信号を除去するための除去期間信号を生成する除去期間設定器と、
   前記除去期間信号に基づいて、前記第３の重畳信号から所定期間の信号を除去して第４の重畳信号を出力する波形除去器と、
   前記第４の重畳信号を一定値にするように前記ゲインコントロール回路を制御する制御回路と、
   を備えたことを特徴とする光記録媒体の記録再生装置。