JP4579803B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出信号の位相差に応じてトラッキング制御を行う光ディスク装置に関する。

Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）やHigh Definition - Digital Versatile Disc（ＨＤ−ＤＶＤ）等の光ディスクの信号再生のためのトラッキング信号検出方法としてＤＰＤ（Differential Phase Detection）方式が採用されている。本方式はトラッキングの左右に分割された光検出セルのピット位置の時間的なズレを検出してトラッキング位置ズレの検出を行う（特許文献１）。
特開２００５−１８２９２７号

次世代光ディスクのHigh Definition - Digital Versatile Disc（ＨＤ−ＤＶＤ）では、情報記録の高密度化のために、光スポットが記録信号（つまり、ピットやマーク／スペース）に対して相対的に大きくなり、時間の短いマーク、スペース信号の変調度が小さくなっている。そのため、分割された受光素子（セル）間のデータ位置の時間的なズレを検出することが難しくなってきた。つまり、記録信号のデータ長が短いほど、その検出信号の解像度が低下し、それによって得られるＤＰＤ方式の位相差信号（時間的なズレを検出する信号）は誤差を多く含んだものになる。又、高倍速再生の場合は、高速になるほど検出すべき時間ズレの絶対値が小さくなるため、特に記録信号のデータ長が短い信号においては検出信号の伝播遅延や相対的な検出遅れが発生し、やはり検出した位相差信号が誤差を多く含んだものになる。このため、光ディスクが高密度になり記録信号のデータ長が短くなればなるほど、また再生速度が高速になればなるほど、トラッキング位置ズレを検出することが難しくなる。

本発明の目的は、トラッキング位置ズレの検出精度を向上させることが可能な光ディスク装置を提供することにある。

本発明の一例に係わる光ディスク装置は、回転する光ディスクに記録された情報をレーザ光を用いて検出しデータを再生する光ディスク装置において、前記光ディスクに対して前記レーザ光を照射する照射手段と、前記光ディスクからの反射光、または透過光を分割して検出する少なくとも第１の受光素子と第２の受光素子とを有する受光手段と、前記受光手段の前記第１の受光素子と第２の受光素子から出力された２つの信号の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段で検出された位相差信号を積分する積分手段と、前記積分手段から出力される信号に基づいて前記照射手段のトラッキング制御を行うトラッキング手段と、前記光ディスクから得られた情報信号のピットまたはマーク／スペースに対応するデータ長を検出するデータ長検出手段と、前記光ディスクの再生速度および記録密度の異なる光ディスクの種類に応じた平均サンプリング周波数と、前記記録密度の異なる光ディスクの種類により定まる前記トラッキング制御に必要なサンプリング周波数とに基づいて制限するためのデータ長を設定する設定手段と、前記データ長検出手段によって検出されたデータ長が前記設定手段によって設定されたデータ長以下の場合には、前記受光手段から前記位相差検出手段に供給される信号、または前記位相差検出手段から前記積分手段に供給される信号を制限する制限手段と、を具備することを特徴とする。

トラッキング位置ズレの検出精度を向上させることが可能な光ディスク装置を提供することができる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。

光ディスク装置１０においては、光ピックアップ３４からの光ビームの照射時、光ディスク１３からの反射光が光ピックアップ３４に入射する。光ピックアップ３４は、光信号を電気信号に変換する。

光ピックアップ３４は、光ディスク１３からの反射光に基づいてトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号等のサーボエラー信号を生成する。サーボエラー信号はサーボ制御部３７に供給される。

サーボ制御部３７は、供給されるサーボエラー信号に基づいてスピンドルドライバ３８を介してスピンドルモータ３９を制御することにより、光ディスク１３を所定速度で回転駆動する。またサーボ制御部３７は、サーボエラー信号に基づいてスレッドドライバ４０を介してスレッドモータ４１を制御することにより、光ディスク１３上の光ビームのビームスポット（以下、これを単にビームスポットと呼ぶ）を光ディスク１３に形成されたデータトラックに沿って当該光ディスク１３の径方向に移動させる。さらにサーボ制御部３７は、サーボエラー信号に基づいてアクチュエータドライバ４２を介してアクチュエータを制御することにより、光ピックアップ３４のトラッキング制御及びフォーカス制御を行う。

ＣＰＵ１７は、上述したピックアップ３４内のレーザダイオードを駆動することにより光ビームを光ディスク１３に向けて発射させる。この結果この光ビームが光ディスク１３の記録面において反射し、その反射光に基づき得られる光ディスク１３から読み出された読出しデータが光ピックアップ３４からＲＦアンプ３５を介してデコーダ部５０に供給される。

デコーダ部５０は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路５１、Ｓｙｎｃ検出部５２、復調部５３、エラー訂正部５４から構成されている。ＰＬＬ回路５１は、読出しデータからクロックＣＬＫを抽出し、当該抽出したクロックＣＬＫを読出しデータと共にＳｙｎｃ検出部５２に供給する。

Ｓｙｎｃ検出部５２は、供給されるクロックＣＬＫに基づいて、同期データＤSYNCのデータパターンよりも前後に所定ビットずつ大きいパルス幅の同期データ検出用ウインドパルスＰ_WINを生成する。そしてＳｙｎｃ検出部５２は、この同期データ検出用ウインドパルスＰ_WINを利用して読出しデータから同期データＤSYNCを順次検出すると共に、検出結果に基づいて、読出しデータを所定単位で順次復調部５３に送出する。

そして読出しデータは、復調部５３において復調処理され、エラー訂正部５４に供給される。エラー訂正部５４において誤り訂正処理が施されることにより記録前の元のフォーマットのデータに変換され、この後バッファメモリ１２およびインターフェース回路１１を介してホストコンピュータ１００に送出される。

このようにしてこの光ディスク装置１０では、当該光ディスク１３に記録されているデータを再生してホストコンピュータ１００に送出することができるようになされている。

次に、前述したトラッキングエラー信号を生成する機構について説明する。図２にＤＰＤ方式のトラッキングエラー信号を生成するためのブロック図を示す。

図２に示すように、ピックアップ内に設けられた２分割光検出器（一般に４分割又は多分割の光検出器を利用することが多いが、トッラキングエラー信号検出の上位概念的な考え方から便宜上２分割の光検出器を使って説明する）の第１の検出器１０１および第２の検出器１０２のそれぞれの検出信号がマスク回路１０３に供給されている。２分割光検出器は、光ディスクからの反射光、または透過光を分割して検出する。マスク回路１０３は、マスク生成回路１０４からの制御信号に応じて、２つの検出信号を位相差検出回路１０５に供給する。位相差検出回路１０５は、供給された２つの信号の位相差を求め、求めた結果を積分回路１０６に供給する。積分回路１０６は、各情報信号、つまりマーク及びスペースの各データの時間ズレをサーボ応答時間にあわせて積分し、積分結果をトラッキングエラー信号としてサーボ検出回路３７に供給する。

ピックアップ３４で検出した情報信号がデータ長検出手段としてのデコーダ部５０に供給されている。デコーダ部５０は、入力された信号から各マーク及びスペースに対応するパルス長を検出し、検出結果をマスク生成回路１０４に供給する。マスク生成回路１０４には、ＣＰＵ１７から光ディスクの種類、光ディスクの再生速度に対応した制御信号が供給される。マスク生成回路１０４は、光ディスクの種類および再生速度情報の少なくとも一方に応じて、マスク回路１０３が所定のパルス幅以下の信号をマスクし、所定のパルス幅より大きい信号がマスク回路１０３から位相差検出回路１０５に供給されるように、制御信号をマスク回路１０３に供給する。

高密度化されたHigh Definition - Digital Versatile Disc（ＨＤ−ＤＶＤ）規格、高速度化されたDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）規格の場合、トラッキングエラー信号を検出するためには全てのデータ信号の位相差を検出する必要はない。ＤＰＤ方式では、積分回路１０６によって、各データの時間ズレをサーボ応答時間にあわせて積分している。最速データは、サーボの応答スピードに対してＤＶＤ規格の等倍再生速度でも６ＭＨｚ／１０ｋＨｚと数百倍の差がある。

トラッキングサーボの応答スピードは、駆動メカの制約により概ね５〜１０ｋＨｚなので、時間の短いマーク、スペース信号部分での時間ズレの検出を行わなくても充分必要なトラッキングエラー信号を検出することができる。

例えば、ＤＶＤ規格の光ディスクの場合、最短ピット（またはマーク／スペース、以下「ピット」とはこれらを包括したものとする）長の３Ｔをマスクする。又、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクの場合、最短ピット長の２Ｔをマスクする。又、品位が悪いＤＶＤ−ＲＷは３Ｔの信号をマスクするか、低速回転時はマスクを行わず、高速回転時に３Ｔの信号をマスクする。つまり、光ディスクの種類、再生速度、ピックアップの感度などの信号の検出状態によって、適宜マスクするか否かの選択を可能にし、更にはマスクするデータ長を任意に設定できるようにしておき、精度良く検出できる信号のみを選択的に用いて、トラッキングエラー信号を生成する。

［制御方法の根拠となる信号特性の説明］
上述した制御を行える根拠を以下に説明する。

ＤＶＤ規格のサーボ帯域は読み込み速度によらず、１０ＫＨｚ程度である。サーボ帯域に対して検出時の位相遅れを１ｄｅｇ（ほぼ無視できるレベル）とすると、３６０ｄｅｇ／１ｄｅｇ＝３６０倍のサンプリング周波数、つまり検出しなければならない周波数が３．６ＭＨｚとなる。マージンを３割（３ｄＢ）と考えると５ＭＨｚを限界仕様とする。この値はサーボ帯域で決まり、光ディスクの回転速度によらない。

ＨＤ−ＤＶＤ規格のサーボ帯域は読み込み速度によらず、２０ＫＨｚ程度である。サーボ帯域に対して検出時の位相遅れを１ｄｅｇ（ほぼ無視できるレベル）とすると、３６０ｄｅｇ／１ｄｅｇ＝３６０倍のサンプリング周波数、つまり検出しなければならない周波数が７．２ＭＨｚとなる。マージンを３割（３ｄＢ）と考えると１０ＭＨｚを限界仕様とする。この値はサーボ帯域で決まり、光ディスクの回転速度によらない。

ところで、ＤＶＤ規格の光ディスクの平均ピット長は４．８Ｔである。又、ＤＶＤ規格の場合、チャネルクロックは２６．１６ＭＨｚであり、１Ｔに相当する時間は約３８．２ｎｓｅｃである。従って、全てのマークを検出した場合の平均サンプリング周波数は、等倍再生速度でも５．５ＭＨｚである。又、最短ピット長３Ｔを除くと、全体の６６％のマークしか検出することが出来ない。つまり、最短ピット長３Ｔを除いた場合の平均サンプリング周波数は、５．５ＭＨｚ×０．６６＝３．６ＭＨｚになる。又、３Ｔおよび４Ｔを除くと全体の４４％のマークしか検出できなく、平均サンプリング周波数は２．４ＭＨｚ（＝５．５ＭＨｚ×０．４４）になる。又、３Ｔから５Ｔを除くと全体の２８％のマークしか検出できなく、平均サンプリング周波数は１．５ＭＨｚ（＝５．５ＭＨｚ×０．２８）になる。又、３Ｔから６Ｔを除くと全体の１９％のマークしか検出できなく、平均サンプリング周波数は１ＭＨｚ（＝５．５ＭＨｚ×０．１９）になる。

ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクの平均ピット長は３．５Ｔである。又、ＨＤ−ＤＶＤ規格のチャネルクロックは６４．８ＭＨｚであり、１Ｔに相当する時間は約１５．４ｎｓｅｃである。従って、全てのマークを検出した場合の平均サンプリング周波数は、１倍速でも１８．５ＭＨｚである。又、検出信号から最短ピット長２Ｔを除くと、全体の６３％のマークを検出することができる。つまり、検出信号から最短ピット長２Ｔを除いた場合の平均サンプリング周波数は、１８．５ＭＨｚ×０．６３＝１１．６ＭＨｚになる。又、検出信号から２Ｔおよび３Ｔを除くと全体の３７％のマークを検出することができ、平均サンプリング周波数は６．８ＭＨｚ（＝１８．５ＭＨｚ×０．３７）になる。又、検出信号から２Ｔから４Ｔを除くと全体の２３％のマークを検出することができ、平均サンプリング周波数は４．３ＭＨｚ（＝１８．５ＭＨｚ×０．２３）になる。又、検出信号から２Ｔから５Ｔを除くと全体の８％のマークを検出することができ、平均サンプリング周波数は１．５ＭＨｚ（＝１８．５ＭＨｚ×０．１９）になる。

読み取り速度が上げれば、平均サンプリング周波数も上がる。ＤＶＤ規格の場合、サンプリングするピット長と読み取り速度との組合せに対応するサンプリング周波数は、表１に示すようになる。

同様にＨＤ−ＤＶＤ規格の場合、サンプリングするピット長と読み取り速度との組合せに対応するサンプリング周波数は、表２に示すとおりである。

前述したようにサーボを制御するために必要なサンプリング周波数は、ＤＶＤ規格の場合に５ＭＨｚであり、ＨＤ−ＤＶＤ規格の場合に１０ＭＨｚである。ＤＶＤ規格の光ディスクおよびＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクに必要なサンプリング周波数、および表１，表２からＤＶＤ規格およびＨＤ−ＤＶＤ規格の最低限検出しないといけない信号長の条件を表３に示す。

但し、システム的には、精度良く検出できるのであれば検出した方がよいことはもちろんである。ピットサイズとビームスポットサイズから、原理的にＤＶＤ規格の場合は６Ｔ以上（ＨＤ−ＤＶＤ規格の場合は７Ｔ以上）のデータ長のピットは、１００％の振幅が検出できるため、ＤＶＤの場合は５Ｔ（ＨＤ ＤＶＤ規格の場合は６Ｔ）のピットは必ず検出できる。

（第２の実施形態）
上述した実施形態では、データ長を計測し、データ長に応じてトラッキングエラー信号の生成に用いる信号を制限していた。本実施形態では、２つの光検出器から得られる各ＤＰＤ検出用信号のＡＣ成分を加算した加算信号の振幅に応じて、トラッキングエラー信号の生成に用いるＤＰＤ検出用信号を制限する。

高密度化に伴って、短いピットの信号は読み取りビームのサイズがピットより大きいため干渉を起こし、検出する信号振幅が長いピットの信号に比べて小さくなってしまう。例えばＤＶＤ規格の光ディスクから得られる３Ｔの信号は２０％程度、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクから得られる２Ｔの信号は数％以下、３Ｔで３０％程度の振幅になる。そこで、ＤＰＤ方式の位相差検出に用いる信号を、あるレベル以上の振幅を有する信号に限定し、当該レベル以下の信号をマスクする。マスクのレベルは上述したように光ディスクの種類、再生速度、ピックアップの感度など、信号の検出状況によって選択することができる。

図３を用いて、トラッキングエラー信号を生成するためのシステムを説明する。図３は、第２の実施形態に係わるトラッキングエラー信号を生成するためのシステムを示すブロック図である。

図３に示すように、２分割光検出器を構成する第１の検出器１０１および第２の検出器１０２と位相差検出回路１０５との間に振幅選択回路１１０が設けられている。振幅選択回路１１０に選択レベル切り替え回路１２０から選択レベル切り替え信号が供給されている。振幅選択回路１１０は、選択レベル切り替え信号に応じて、第１の検出器１０１および第２の検出器１０２から位相差検出回路１０５に供給するＤＰＤ検出用信号を制限する。

図４を用いて振幅選択回路１１０の構成を説明する。

加算部１１１は、ＤＰＤ検出用信号をＡＣカップリングしてＤＰＤ検出用信号のＡＣ成分を抽出した後、抽出された信号を加算して加算信号を生成し、振幅検出回路１１２に供給する。振幅検出回路１１２は、加算信号の振幅を検出し、検出結果を基準選択レベル選択回路１１３に供給する。基準選択レベル選択回路１１３は、検出した振幅を基にして二値化のためのウィンドウ量の基準値を生成し、基準値をウィンドウ量可変回路１１４に供給する。

選択レベル切り替え回路１２０は、ＣＰＵ１７から供給される光ディスクの回転数、半径位置の情報により、つまり再生速度に対応する情報により、ウィンドウ量（入力信号の何％以上の信号から検出するか）を決め、決めたウィンドウ量に応じた選択レベル切り替え信号をウィンドウ量可変回路１１４に供給する。

ウィンドウ量可変回路１１４は、基準選択レベル選択回路１１３から供給された基準値と選択レベル切り替え回路１２０から供給される制御信号に応じてウィンドウ量を設定し、設定値を第１ウィンドウコンパレータ１１５および第２ウィンドウコンパレータ１１６に供給する。第１ウィンドウコンパレータ１１５および第２ウィンドウコンパレータ１１６は、設定値に応じて位相差検出回路１０５に入力するＤＰＤ検出用信号を制限する。

ここで、ピットのデータ長が長いほど振幅が出るため概ね第１の実施形態で説明した検出精度とほぼ等価である。更に、第１の実施形態の場合にはデータ長の短い信号に対しデータ長の長さ検出の精度が十分に取れないことがあり、それに対して本実施形態の場合は、ＤＰＤ検出用信号そのものの振幅を検出し、検出精度の取れる信号を用いるように制限するために、第１の実施形態に比べて信号の制限の精度を上がることが容易である。

このように、上述した第１の実施形態および第２の実施形態によれば、トラッキングエラー検出用の信号としては誤差成分を多く含むデータ長の短い信号をマスクし、トラッキングエラー検出に用いないことにより、トッラキング制御の精度を向上させることができる。そして、データ長の短い信号が誤差成分を含む傾向は、光ディスクが高密度になり記録信号のデータ長が短くなればなるほど、また再生速度が高速になればなるほど大きくなるため、本発明はより有効となる。更に、光ディスクの種類、再生速度、ピックアップの感度など、信号の検出状態に応じて、適宜マスクするか否かの選択を可能にし、更にはマスクする信号を任意に設定できるため、精度良く検出できる信号のみを選択的に用いて、トラッキングエラー信号を生成することができる。

なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、光検出器から位相差検出回路に供給される信号を制限する構成にしたが、それぞれ同様の信号検出方法、つまり第１の実施形態におけるデータ長検出、または第２の実施形態における振幅検出を用いて、マスクすべき信号に対応する位相差検出回路から積分回路に供給される信号を制限する構成にしてもよい。このようにしても第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、誤差成分を多く含むデータ長の短い信号が結果的にトラッキングエラー信号生成に供されないため、トラッキング制御の精度を向上させることができる。

また、第１の実施形態および第２の実施形態で説明した技術は、ＤＶＤ規格、ＨＤ−ＤＶＤ規格以外にもＢｌｕ-ｒａｙ規格などの各種光ディスクのトラッキングエラーの検出に適用することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

第１の実施形態に係わる光ディスク装置のシステムを示すブロック図。 第１の実施形態に係わる光ディスク装置のトラッキングエラーを検出するためのシステムを示すブロック図。 第２の実施形態に係わる光ディスク装置のトラッキングエラーを検出するためのシステムを示すブロック図。 図３に示すトラッキングエラーを検出するためのシステムの振幅選択回路を示すブロック図。

符号の説明

１０１…第１の検出器，１０２…第２の検出器，１０３…マスク回路，１０４…マスク生成回路，１０５…位相差検出回路，１０６…積分回路，１１０…振幅選択回路，１１１…加算部，１１２…振幅検出回路，１１３…基準選択レベル選択回路，１１４…ウィンドウ量可変回路，１１５…第１ウィンドウコンパレータ１１６…第２ウィンドウコンパレータ，１２０…選択レベル切り替え回路

Claims (5)

1. 回転する光ディスクに記録された情報をレーザ光を用いて検出しデータを再生する光ディスク装置において、
   前記光ディスクに対して前記レーザ光を照射する照射手段と、
   前記光ディスクからの反射光、または透過光を分割して検出する少なくとも第１の受光素子と第２の受光素子とを有する受光手段と、
   前記受光手段の前記第１の受光素子と第２の受光素子から出力された２つの信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
   前記位相差検出手段で検出された位相差信号を積分する積分手段と、
   前記積分手段から出力される信号に基づいて前記照射手段のトラッキング制御を行うトラッキング手段と、
   前記光ディスクから得られた情報信号のピットまたはマーク／スペースに対応するデータ長を検出するデータ長検出手段と、
   前記光ディスクの再生速度および記録密度の異なる光ディスクの種類に応じた平均サンプリング周波数と、前記記録密度の異なる光ディスクの種類により定まる前記トラッキング制御に必要なサンプリング周波数とに基づいて制限するためのデータ長を設定する設定手段と、
   前記データ長検出手段によって検出されたデータ長が前記設定手段によって設定されたデータ長以下の場合には、前記受光手段から前記位相差検出手段に供給される信号、または前記位相差検出手段から前記積分手段に供給される信号を制限する制限手段と、
   を具備することを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記設定手段は、前記光ディスクの再生速度が所定の速度よりも速い場合には前記制限するためのデータ長を第１のデータ長に設定し、前記光ディスクの再生速度が前記所定の速度よりも遅い場合には前記第１のデータ長よりも短い第２のデータ長に設定するか、またはデータ長を設定しないことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記設定手段は、前記光ディスクが第１の種類の場合には前記制限するためのデータ長を第１のデータ長を設定し、前記光ディスクが前記第１の種類よりも記録密度の低い第２の種類の光ディスクの場合には前記制限するためのデータ長を前記第１のデータ長よりも短い第２のデータ長を設定するか、またはデータ長を設定しないことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 回転する光ディスクに記録された情報をレーザ光を用いて検出しデータを再生する光ディスク装置において、
   前記光ディスクに対して前記レーザ光を照射する照射手段と、
   前記光ディスクからの反射光、または透過光を分割して検出する少なくとも第１の受光素子と第２の受光素子とを有する受光手段と、
   前記受光手段の前記第１の受光素子と第２の受光素子から出力された２つの信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
   前記位相差検出手段で検出された位相差信号を積分する積分手段と、
   前記積分手段から出力される信号に基づいて前記照射手段のトラッキング制御を行うトラッキング手段と、
   前記光ディスクから得られたＤＰＤ検出用信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
   前記光ディスクの再生速度に対応して定めたウィンドウ量および前記振幅検出手段で検出した前記振幅から生成した二値化のためのウィンドウ量の基準値に基づいて制限するための振幅を設定する設定手段と、
   前記振幅検出手段によって検出された前記ＤＰＤ検出用信号の振幅が前記設定手段によって設定された振幅以下の場合には、前記受光手段から前記位相差検出手段に供給される前記ＤＰＤ検出用信号、または前記位相差検出手段から前記積分手段に供給される前記位相差信号を制限する制限手段と、
   を具備することを特徴とする光ディスク装置。
5. 前記設定手段は、前記光ディスクの再生速度が所定の速度よりも速い場合には前記制限するための振幅を第１の振幅に設定し、前記光ディスクの再生速度が前記所定の速度よりも遅い場合には前記第１の振幅よりも小さい第２の振幅に設定するか、または振幅を設定しないことを特徴とする請求項４記載の光ディスク装置。

Images