以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態による光学ドライブ装置1の模式図である。
光学ドライブ装置1は光ディスク11の再生及び記録を行う。光ディスク11としてはCD、DVD、BD等の各種光記録媒体を用いることができるが、本実施の形態では特に、記録面に記録層12とサーボ専用層13とが設けられ、かつ記録層12が多層膜によって多層化されている円盤状の光ディスクを用いる。また、光ディスクには、再生専用型(DVD−ROM、BD−ROMなど。)、追記型(DVD−R、DVD+R、BD−Rなど。)、書換型(DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、BD−REなど。)など、記録方法によって分類されるいくつかの種類があるが、本実施の形態では追記型又は書換型を用いる。
図2(a)は、光ディスク11の記録面の平面図である。図2(b)は、図2(a)のA−A’線における断面図を示している。
図2に示すように、光ディスク11の記録面には複数の記録層12と1つのサーボ専用層13とが設けられる。サーボ専用層13には周期的に溝が設けられており、溝の凸部はランドL、凹部はグルーブGと呼ばれる。ただし、溝の凸部と凹部は相対的なものであり、凸部と凹部のいずれをランドLと呼ぶかについては、光ディスク11の表面・裏面のいずれを下とするかによって変わってくる。なお、図2ではランドLとグルーブGを直線的に描いているが、実際には、半径方向にわずかに蛇行(ウォブル)している。
図2の例ではランドLが情報書込ラインであり、各記録層12では、ランドLに対応する位置に情報を記憶するための符号(ピットまたは記録マーク)Mが設けられる。なお、なお、図2では、符号Mの横幅がランドの幅に比べてかなり小さいように描いているが、これは図面の見易さを優先したためであり、実際の符号Mの横幅はランドの幅より少し小さい程度である。符号Mは、光ビームの照射によって記録又は消去される。各記録層12の未記録領域は、この符号Mが記録されていない領域である。一方、記録領域は、符号Mが記録されている領域である。なお、情報書込ラインは、グルーブGに対応する位置に設けられる場合もあれば、ランドLとグルーブGそれぞれに対応する位置に設けられる場合もある。
図1に戻る。図1に示すように、光学ドライブ装置1は、レーザ光源2−1,2−2、光学系3、光検出器5−1(第1の光検出器)、光検出器5−2(第2の光検出器)、及び処理部6を備えて構成される。これらのうち、レーザ光源2、光学系3、及び光検出器5は光ピックアップを構成する。
光学系3は、偏光ビームスプリッタ21、コリメータレンズ22、ダイクロイックプリズム23、1/4波長板24、センサレンズ(シリンドリカルレンズ)26、回折格子27、ビームスプリッタ28、コリメータレンズ29、センサレンズ(シリンドリカルレンズ)31、及び対物レンズ4を有している。光学系3は、レーザ光源2−1,2−2がそれぞれ発した光ビームを光ディスク11に導く往路光学系として機能するとともに、光ディスク11からの戻りビームを光検出器5−1,5−2に導く復路光学系としても機能する。
まず、レーザ光源2−1が発した光ビーム(第1の光ビーム。以下、記録層用光ビームと称する。)の往路光学系では、記録層用光ビームはまず偏光ビームスプリッタ21に入射する。偏光ビームスプリッタ21は、入射された記録層用光ビームを通過させ、コリメータレンズ22に入射させる。コリメータレンズ22は、記録層用光ビームを平行光とし、ダイクロイックプリズム23に入射させる。ダイクロイックプリズム23は、入射された平行光を光ディスク11方向に反射させ、1/4波長板24に入射させる。1/4波長板24は、入射された平行光を円偏光とし、対物レンズ4に入射させる。
一方、レーザ光源2−2が発した光ビーム(第2の光ビーム。以下、サーボ専用層用光ビームと称する。)の往路光学系では、まず回折格子27がサーボ専用層用光ビームを3ビーム(0次回折光及び±1次回折光)に分解し、ビームスプリッタ28に入射させる。ビームスプリッタ28は、入射された光ビームを通過させ、コリメータレンズ29に入射させる。コリメータレンズ29は、入射されたサーボ専用層用光ビームを平行光とし、ダイクロイックプリズム23に入射させる。ダイクロイックプリズム23は、入射された平行光を通過させ、1/4波長板24に入射させる。1/4波長板24は、入射された平行光を円偏光とし、対物レンズ4に入射させる。
光学系3は、対物レンズ4に入射された2種類の光ビーム(平行光状態の光ビーム)の光軸が一致するように構成される。対物レンズ4は、これら同一の光軸を有する2種類の光ビームを光ディスク11上に集光させるとともに、光ディスク11の記録面で反射してきた戻り光ビームを平行光に戻す。
ここで、コリメータレンズ29は、フォーカス方向(記録面と垂直な方向)に駆動可能に構成されている。また、対物レンズ4は、フォーカス方向及び光ディスク11の表面に平行な方向に駆動可能に構成されている。光学ドライブ装置1では、サーボ専用層用光ビームをサーボ専用層に合焦させ、かつ記録層用光ビームがアクセス対象層に合焦させるために、コリメータレンズ29及び対物レンズ4の位置制御が行われる(フォーカスサーボ)。
サーボ専用層用光ビームの戻り光ビームはサーボ専用層13のランド・グループで回折されており、0次回折光及び±1次回折光に分解されている。この0次回折光及び±1次回折光は、回折格子27により生ずる0次回折光及び±1次回折光とは異なるもので、紛らわしいので、以下では回折格子27により分解された0次回折光,+1次回折光,−1次回折光をそれぞれメインビームMB,サブビームSB1,サブビームSB2と称し、0次回折光及び±1次回折光という場合にはサーボ専用層13のランド・グループでの回折によって生じた回折光を指すことにする。メインビームMB,サブビームSB1,サブビームSB2は、それぞれ独立して反射光を生ずる。
記録層用光ビームの復路光学系では、対物レンズ4を通過した記録層用光ビームが、1/4波長板24を介してダイクロイックプリズム23に入射され、ダイクロイックプリズム23で折り曲げられてコリメータレンズ22に入射する。コリメータレンズ22を通過した光ビームは、集光しつつ偏光ビームスプリッタ21で反射して、センサレンズ26(シリンドリカルレンズ)に入射する。センサレンズ26は、入射された記録層用光ビームに非点収差を付与する。非点収差を付与された記録層用光ビームは光検出器5−1に入射する。
サーボ専用層用光ビームの復路光学系では、対物レンズ4を通過したサーボ専用層用光ビームが、1/4波長板24及びダイクロイックプリズム23を介してコリメータレンズ29に入射する。コリメータレンズ29を通過した光ビームは、集光しつつビームスプリッタ28で反射して、センサレンズ31(シリンドリカルレンズ)に入射する。センサレンズ31は、センサレンズ26と同様、入射されたサーボ専用層用光ビームに非点収差を付与する。非点収差を付与されたサーボ専用層用光ビームは光検出器5−2に入射する。
図3はセンサレンズ26,31によって付与される非点収差の説明図である。同図に示すように、センサレンズは一方方向(同図MY軸方向=子線方向。)にのみレンズ効果を有している。そのため、コリメータレンズとセンサレンズによって構成される光学系の焦点の位置は、MY軸方向と、MY軸方向に垂直な方向であるMX軸方向(母線方向)とで異なっている(図3に示すMY軸焦点とMX軸焦点)。なお、MY軸方向とMX軸方向の光ビームの長さが等しい点を合焦点と称する。
上述したフォーカスサーボでは、アクセス対象層で反射した記録層用光ビーム(信号光)の合掌点がちょうど光検出器5−1上に位置し、かつサーボ専用層で反射したサーボ専用層用光ビーム(信号光)の合掌点がちょうど光検出器5−2上に位置するよう、コリメータレンズ29及び対物レンズ4の位置制御が行われる。その他の層で反射した光ビーム(迷光)の合掌点は光検出器5−1,5−2上に位置しないこととなり、迷光が光検出器5−1,5−2上に形成するスポット(迷光スポット)は、信号光が光検出器5−1,5−2上に形成するスポット(信号光スポット)に比べ、MY軸方向とMX軸方向の少なくとも一方に広がった形状を有することとなる。
図1に戻る。光検出器5−1は、光学系3から出射される記録層用光ビームの戻り光ビームの光路に交差する平面上に設置される。一方、光検出器5−2は、光学系3から出射されるサーボ専用層用光ビームの戻り光ビームの光路に交差する平面上に設置される。光検出器5−1は1つの受光面、光検出器5−2は3つの受光面をそれぞれ備えており、各受光面はそれぞれ複数の受光領域に分割されている。光学ドライブ装置1では、これらの受光領域を適宜組み合わせて用いることで、サーボ専用層用フォーカス誤差信号FES、記録層用フォーカス誤差信号FER、全加算信号(記録層プルイン信号PIR、サーボ専用層プルイン信号PIS、RF信号RF)、サーボ専用層用トラッキング誤差信号TES、記録層用トラッキング誤差TERなどの各種信号を生成することが可能となっている。その具体的内容については後述する。
処理部6は、一例として多チャンネル分のアナログ信号をデジタルデータに変換するA/D変換機能を備えたDSP(Digital Signal Processor)で構成されており、光検出器5−1,5−2の出力信号を受け付けて、フォーカス誤差信号FER,FES、全加算信号(プルイン信号PIR,PIS、RF信号RF)、トラッキング誤差信号TER,TESを生成する。処理部6の処理の詳細についても後述する。
CPU7はコンピュータやDVDレコーダー等に内臓される処理装置であり、図示しないインターフェイスを介し、処理部6に対して光ディスク11上のアクセス位置を特定するための指示信号を送信する。この指示信号を受信した処理部6は、対物レンズ4を制御し、光ディスク11の表面に平行に移動させる(この移動を「レンズシフト」という。)ことによりオントラック状態を実現する(トラッキングサーボ)。オントラック状態になると、CPU7は処理部6が生成するRF信号をデータ信号として取得する。
ここから、光検出器5−1,5−2の構成の詳細及び処理部6の処理の詳細について説明する。なお、以下の説明では、初めに光ディスクのチルトを無視した説明を行い、その後、光ディスクのチルトを考慮した構成について説明する。そして、光ディスクのチルトを考慮した構成を説明する中で、RF信号に基づいてトラッキング誤差信号のサンプルホールドタイミングを指示する指示信号を生成する際、RF信号に発生するノイズの影響を低減するための構成について説明する。
図4は、本実施の形態による光検出器5−1の上面図である。また、図5は、本実施の形態による光検出器5−2の上面図である。図4及び図5には、信号光が受光面上に形成するスポットの例も示している。図4及び図5に示すX,Y方向はそれぞれ、光ディスク接線方向,光ディスク半径方向に対応している。
光検出器5−1は、図4に示すように、正方形の受光面51を備えている。受光面51は同一面積の4つの正方形(受光領域51A〜51D)に分割され、記録層用光ビームの戻り光ビームを受光できる位置に配置されている。
光検出器5−2は、図5に示すように、いずれも正方形の3つの受光面52〜54を備えている。このうち受光面52は、同一面積の4つの正方形(受光領域52A〜52D)に分割されている。また、受光面53及び54は、上下2つに同一面積で分割されている(受光領域53A,53B及び受光領域54A,54B)。受光面52〜54はそれぞれ、メインビームMB、サブビームSB1、及びサブビームSB2を受光できる位置に配置されている。
光ビームを受光した光検出器5−1,5−2は、受光領域ごとに、光ビームの強度を受光面で面積分して得られる値(受光量)の振幅を有する信号を出力する。以下では、受光領域Xに対応する出力信号をIXと表す。
図6は、処理部6の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、処理部6はトラッキング誤差信号生成部61−1(第1のトラッキング誤差信号生成手段),トラッキング誤差信号生成部61−2(第2のトラッキング誤差信号生成手段)、トラッキングサーボ部62(トラッキングサーボ手段)、判定部63(判定手段)、全加算信号生成部64(RF信号生成手段)、フォーカス誤差信号生成部65、及びフォーカスサーボ部66を備えている。
トラッキング誤差信号生成部61−1は、光検出器5−1の出力信号に基づき、DPD法を用いて記録層用トラッキング誤差信号TER(第1のトラッキング誤差信号)を生成する。以下、トラッキング誤差信号TERの生成方法について詳しく説明する。
トラッキング誤差信号TERの生成にあたり、トラッキング誤差信号生成部61−1は、光検出器5−1の出力信号から、2つの位相差信号S1p=P(I51A,I51B)とS2p=P(I51C,I51D)とを取得する。なお、P(X,Y)は信号Xと信号Yの位相差を示す関数である。そして、位相差信号S1p,S2pを加算し、トラッキング誤差信号TERとして出力する。
位相差信号S1p,S2pによって示される位相差は、光ビームが符号Mによって回折される結果として、記録面への入射光の焦点位置がトラックの中心にある状態では0となり、記録面への入射光の焦点位置がトラック中心から遠ざかるに連れて大きくなる。したがって、トラッキング誤差信号TERにより示される位相差の合計がゼロとなるように対物レンズ4を制御することにより、オントラック状態を実現することが可能になる。
ただし、位相差信号S1p,S2pによって示される位相差は、オントラック状態である場合だけでなく、符号Mのない領域(未記録領域)に光ビームが照射される場合にも0となる。そのため、未記録領域では、DPD法によってオントラック状態を実現することはできない。
トラッキング誤差信号生成部61−2は、光検出器5−2の出力信号に基づき、DPP法を用いてサーボ専用層用トラッキング誤差信号TES(第2のトラッキング誤差信号)を生成する。以下では、DPP法を用いて生成したサーボ専用層用トラッキング誤差信号TESを特にトラッキング誤差信号TES−Pと記す場合がある。以下、トラッキング誤差信号TES−Pの生成方法について詳しく説明する。
トラッキング誤差信号TES−Pの生成では、トラッキング誤差信号生成部61−2は、次の式(1)により差動プッシュプル信号DPPを算出する。そして、この差動プッシュプル信号DPPを、トラッキング誤差信号TES−Pとして出力する。ただし、MPP,SPPはそれぞれメインプッシュプル信号,サブプッシュプル信号であり、それぞれ式(2),式(3)で表される。また、kは正の定数であり、メインプッシュプル信号MPPとサブプッシュプル信号SPPそれぞれに生じたレンズシフトオフセット(上述したレンズシフトに伴って生ずるオフセット)を相殺するように決定される。
図5に示すように、各ビームMB,SB1,SB2は、プッシュプル領域P1及びP2を有している。これらは、上述した0次回折光と±1次回折光の干渉している領域であり、図5に示すように、メインビームMBとサブビームSB1,SB2とでは、プッシュプル領域P1とプッシュプル領域P2の位置関係が逆になっている。
プッシュプル領域P1及びP2の相対的な強度は、記録面への入射光の焦点位置の光ディスク半径方向への移動(すなわち、トラックを横切る方向への移動)に伴って変化する。記録面への入射光の焦点位置がトラックの中心にある場合、プッシュプル領域P1及びP2の強度は等しくなる。したがって、メインプッシュプル信号MPPの値は、記録面への入射光の焦点位置がトラックの中心にある状態では0となり、そうでない場合には0以外となる。サブプッシュプル信号SPPについても同様である。ただし、上述したように、メインビームMBとサブビームSB1,SB2とではプッシュプル領域P1とプッシュプル領域P2の位置関係が逆になっていることから、メインプッシュプル信号MPPとサブプッシュプル信号SPPとでは位相が180°異なり、符号が逆になっている。そのため、式(1)で示される差動プッシュプル信号DPPの値も、記録面への入射光の焦点位置がトラックの中心にある状態では0となり、そうでない場合には0以外となることになり、トラッキング誤差信号TES−Pがゼロとなるように対物レンズ4を制御することにより、オントラック状態を実現することが可能になる。
トラッキングサーボ部62は、トラッキング誤差信号TER及びTESのうちのいずれか一方に基づいて、光学系3(より具体的には対物レンズ4)を制御する(トラッキングサーボ)。以下、トラッキング誤差信号TERに基づいて光学系3を制御するモードを記録層モード、トラッキング誤差信号TESに基づいて光学系3を制御するモードをサーボ専用層モードと称する。
トラッキングサーボ部62は、CPU7から上述した指示信号が入力されると、まず初めに記録層モードによりトラッキングサーボを開始し、オントラック状態を実現する。そして記録層モードによるトラッキングサーボを行っている間に判定部63から記録層用光ビームの照射位置が未記録領域であるとの判定結果を通知されると、サーボ専用層モードに切り替えてトラッキングサーボを行う。逆に、サーボ専用層モードによるトラッキングサーボを行っている間に判定部63から記録層用光ビームの照射位置が記録領域であるとの判定結果を通知されると、記録層モードに切り替えてトラッキングサーボを行う。
判定部63は、記録層用光ビームの照射位置(焦点位置)がアクセス対象層内の未記録領域又は記録領域のいずれにあるかを判定する。具体的には、トラッキング誤差信号生成部61−2が生成するトラッキング誤差信号TESを監視し、所定範囲を超えて変化したか否かに応じて、上記判定を行う。以下、詳しく説明する。
図7は、トラック中心付近を維持しながら再生や書き込みを行う際の、トラッキング誤差信号TER及びTES−Pの時間変化を示す図である。トラッキング誤差信号TES−Pの実線は本実施の形態によるモード切り替えを行った場合を示し、点線は本実施の形態によるサーボ専用層モードへの切り替えを行わない場合を示している。
焦点位置が記録領域内にあり、かつ焦点位置がトラック中心にある場合、トラッキング誤差信号TERの値は0になる。一方、焦点位置がトラック中心から少しずれた位置にある場合には、トラッキング誤差信号TERの値は0以外となる。したがって、トラッキングサーボ部62が、トラッキング誤差信号TERの値が0となるように対物レンズ4の制御を行うことにより、適切にオントラック状態が実現される。これにより、光ディスクが傾いていないという仮定の下では、図7に示すように、トラッキング誤差信号TES−Pの値も0を維持する。
一方、焦点位置が未記録領域内にある場合、記録層用光ビームの照射位置には符号Mがないので、焦点位置がトラック中心からずれてもトラッキング誤差信号TERの値は0のままである。したがって、トラッキングサーボ部62がトラッキング誤差信号TERに基づく制御を行っていると、記録層用光ビームの照射位置は次第にトラックからずれていく。このずれに伴い、トラッキング誤差信号TES−Pの値は、図7に示すように次第に0から遠ざかっていき、本実施の形態によるモード切り替えを行わなければ、最終的にはトラックジャンプ(記録面への入射光の焦点位置が光ディスク半径方向に移動すること、すなわちトラックを横切る方向へ移動すること。)の時と同様の振動を繰り返すようになる。
判定部63は、このようなトラッキング誤差信号TES−Pの値の変化を検出することにより、記録層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の未記録領域又は記録領域のいずれにあるかを判定する。つまり、判定部63は予め所定のしきい値Δ1,Δ2(0≦Δ2<Δ1)を記憶しており、トラッキングサーボ部62がトラッキング誤差信号TERに基づく制御を実行中、トラッキング誤差信号TES−Pの値が−Δ1〜Δ1の範囲を超えた場合に、記録層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の未記録領域に入ったと判定する(判定部63がそのように判定するだけであり、未記録領域に入ったことが100%保証されるわけではない。)。逆に、−Δ2〜Δ2の範囲内に入った場合には、記録層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の記録領域に入ったと判定する(判定部63がそのように判定するだけであり、アクセス対象層内の記録領域に入ったことが100%保証されるわけではない。)。
判定部63は、以上の判定の結果をトラッキングサーボ部62に通知する。トラッキングサーボ部62は、記録層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の未記録領域に入ったとの判定結果を通知されると、記録層モードでのトラッキングサーボを中止し、サーボ専用層モードでのトラッキングサーボに切り替える。一方、記録層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の記録領域に入ったとの判定結果が通知された場合には、サーボ専用層モードでのトラッキングサーボを中止し、記録層モードでのトラッキングサーボに切り替える。
図8は、判定部63の内部回路を具体的に示す図である。同図に示すように、判定部63はコンパレータ70,71及び出力信号生成部72を有している。コンパレータ70,71はそれぞれ2つの入力端子を有し、それぞれにトラッキング誤差信号TES及び基準電位Vrefがそれぞれ入力される。基準電位Vrefは、光ビームの焦点位置がトラック中心にある場合のトラッキング誤差信号TESの電位であり、回路の動作点などを考慮して任意に決められる。即ち、トラッキング誤差信号TES,TERは基準電位Vref込みの値としている。出力信号生成部72は、コンパレータ70,71の各出力信号V1,V2を受け、出力信号VOUTを生成する。
図9は、トラック中心付近を維持しながら再生や書き込みを行う際の信号V1,V2,及びVOUTの時間変化を、トラッキング誤差信号TES−Pの時間変化に並べて記載したものである。なお、図9での時間のスケールは、図7よりも短くしている。図9から理解されるように、コンパレータ70は、トラッキング誤差信号TES−Pの値が−Δ1〜Δ1の範囲内にある場合に信号V1の値をローとし、それ以外の場合に信号V1の値をハイとする。一方、コンパレータ71は、トラッキング誤差信号TES−Pの値が−Δ2〜Δ2の範囲内にある場合に信号V2の値をローとし、それ以外の場合に信号V2の値をハイとする。出力信号生成部72は、信号V1の立ち上がりで信号VOUTをハイとし、信号V2の立ち下がりで信号VOUTをローとする。判定部63は、記憶層用光ビームの照射位置がアクセス対象層内の未記録領域又は記録領域のいずれにあるかの判定結果として、この信号VOUTを、トラッキングサーボ部62に通知する。
トラッキングサーボ部62は、出力信号VOUTに応じてモードの切り替えを行う。即ち、VOUTがローの時は記録層モードとなり、ハイの時はサーボ専用層モードとなる。その結果、トラッキング誤差信号TES−Pは、図9に示すように変化する。
ここで注意しなければならないのは、記録層用光ビームの照射位置が未記録領域にある場合、図9に示すように、出力信号VOUTが激しく振動する信号となる点である。この振動のため、トラッキングサーボ部62が出力信号VOUTに敏感に反応してモードの切り替えを行うこととすると、未記録領域ではモード切り替えが多発し、トラッキングサーボが不安定になってしまうおそれがある。そこで、サーボ専用層モードから記録層モードへの切り替えの際には、ある程度の遅延を持って処理を行うようにすることが好ましい。具体的には、トラッキングサーボ部62において処理を遅延させることとしてもよいし、判定部63が判定結果の出力タイミングを遅らせることとしてもよい。
図10に、遅延処理の具体的な例を示す。図10は、図9と同様、トラック中心付近を維持しながら再生や書き込みを行う際の信号V1,V2,及びVOUTの時間変化を、トラッキング誤差信号TES−Pの時間変化に並べて記載したものであるが、この例では、判定部63の出力信号生成部72により出力信号VOUTがローとされるタイミングを、信号V2の立ち下がり直後ではなく、信号V2の立ち下がりから所定の遅延時間dの経過後としている。例えば、遅延時間dは、TES−Pがゼロに戻る時間とする。この例によれば、図10に示すように、TES−Pがゼロ付近まで戻ることができるため、出力信号VOUTの振動周期が長くなっている。したがって、サーボ専用層と記録層のトラッキングサーボを切り換える頻度を低減できるので、トラッキングサーボを比較的安定的に行うことが可能になっている。
なお、サーボ専用層13が、ランド・グルーブではなくダミー符号を有している場合であっても、同様の処理により、未記録領域でのトラック中心付近を維持することが可能である。以下、詳しく説明する。
サーボ専用層13がダミー符号を有している場合、トラッキング誤差信号生成部61−2は、トラッキング誤差信号生成部61−1と同様の処理によりDPD法を用いてトラッキング誤差信号TES−Dを生成する。判定部63は、このDPD法を用いて作られたトラッキング誤差信号TES−Dを監視し、所定範囲を超えて変化したか否かに応じて、光ビームの照射位置(焦点位置)がアクセス対象層内の未記録領域又は記録領域のいずれにあるかを検出する。この検出処理も、DPP法を用いて作られたトラッキング誤差信号TES−Pを用いる場合と同様の処理により実現することができる。このように、サーボ専用層13がダミー符号を有している場合であっても、ランド・グルーブを有している場合と同様の処理を行うことが可能である。したがって、サーボ専用層13がランド・グルーブではなくダミー符号を有している場合であっても、ランド・グルーブを有している場合と同様、未記録領域でのトラック中心付近を維持することが可能となる。
図6に戻る。全加算信号生成部64は、記録層用光ビームを受光するための受光面51を構成する各受光領域51A〜51Dの受光量に基づいて、RF信号RF及び記録層プルイン信号PIRを生成する。また、サーボ専用層用光ビームを受光するための受光面52を構成する各受光領域52A〜52Dの受光量に基づいて、サーボ専用層プルイン信号PISを生成する。具体的には、次の式(4)及び式(5)の演算を行ってこれらの信号を生成する。式(4)から明らかなように、RF信号RFとプルイン信号PIとは同一の信号である。ただし、記録層プルイン信号PIRは通常、ローパスフィルタを通すことにより帯域制限がなされた状態で出力される。帯域制限をするのは、符号Mの有無に応じた変動やノイズを除去するためである。
記録層プルイン信号PIR及びサーボ専用層プルイン信号PIS(以下、まとめてプルイン信号PIという。)は、フォーカスサーボ部66において層認識のために用いられる信号である。つまり、プルイン信号PIは、光ビームの焦点位置が層間を移動する際、層表面に焦点が合っているときに極大になるという性質を有している。そこで、フォーカスサーボ部66は、プルイン信号PIの値と所定のしきい値とを比較し、このしきい値より高くなっている部分を検出することで、光ビームの焦点位置が記録層やサーボ専用層近辺に合っていることを検出する。
RF信号RFは、ハイである場合に記録層に符号があることを示し、ローである場合に記録層に符号がないことを示す信号となる。RF信号RFは、データ信号としてCPU7に入力される。CPU7は、RF信号RFに基づいて光ディスク11に書き込まれている情報を取得する。また、RF信号RFは判定部63にも入力される。この点については後述する。
フォーカス誤差信号生成部65は、記録層用光ビームを受光するための受光面51を構成する各受光領域51A〜51Dの受光量に基づいて記録層用フォーカス誤差信号FERを生成するとともに、サーボ専用層用光ビームのメインビームMBを受光するための受光面52を構成する各受光領域52A〜52Dの受光量に基づいてサーボ専用層用フォーカス誤差信号FESを生成する。具体的には、次の式(6)及び式(7)の演算を行って、これらのフォーカス誤差信号FER,FESを生成する。
フォーカスサーボ部66は、コリメータレンズ29及び対物レンズ4の位置を光ディスク11の記録面と垂直な方向に制御し、上記各フォーカス誤差信号FER,FESの値が0となるようにすることで、記録層用光ビームの焦点を記録層に合わせ、サーボ専用層用光ビームの焦点をサーボ専用層に合わせる(フォーカスサーボ)。
さて、ここから光ディスク11のチルト(傾き)を考慮した構成について説明する。ここまでの説明では光ディスク11のチルトを無視してきたが、実際には光ディスク11が傾く場合があり、その場合には記録層用光ビームとサーボ専用層光ビームを同時にトラック中心に照射することが困難になる。また、光学系において二つの光軸にずれが生じた場合なども同様である。
図11は、光ディスク11が傾いている場合の各層への光ビームの当たり方の説明図である。図11(a)は光ディスク11が傾いていない場合を示し、図11(b)は光ディスク11が傾いている場合を示している。光ディスク11が傾いていなければ、図11(a)に示すように、記録層12でオントラック状態となっている場合にはサーボ専用層13でもオントラック状態となる。しかし、図11(b)に示すように、光ディスク11が傾いている場合、記録層12でオントラック状態となっている場合であっても、サーボ専用層13ではトラック中心とならない。
このことは、トラッキング誤差信号TER及びTES−Pの値にも影響を与える。図12は、トラック中心付近を維持しながら再生や書き込みを行う際のトラッキング誤差信号TER及びTES−Pの時間変化を、光ディスク11が傾いている場合について示した図である。なお、同図では、本実施の形態によるモード切り替えを行わないとしている。また、光ディスク11が傾いている場合は、レンズシフト時と同様に、チルトによるオフセットが発生し、トラッキング誤差信号の中点はゼロでなくなるが、図12ではチルトによるオフセットが打ち消されているものとし、その結果として中点がゼロになっている状態を示している。
図12と図7とを比較すると明らかなように、トラッキング誤差信号TERは図7のトラッキング誤差信号TERと変わりないが、トラッキング誤差信号TES−Pの値は、図7のトラッキング誤差信号TES−Pに比べ、焦点位置が記録領域内にある場合にαだけオフセット(上述した基準値。以下、「基準値のずれ」という。)を有している。この基準値のずれは、光ディスク11が傾いているために生じているものである。
図13は、光ディスクの傾きを考慮した判定部63の内部回路を示す図である。同図に示すように、実際の判定部63は、図8に示した構成の他に、サンプルホールド回路73(サンプルホールド手段)、記録未記録判定信号生成部74(記録未記録判定信号生成手段)、及び指示信号生成部75(指示信号生成手段)を有している。
サンプルホールド回路73はコンパレータ70,71の入力端子に設けられており、トラッキング誤差信号生成部61−2が生成したトラッキング誤差信号TES−Pを後述する指示信号SHTに従うタイミングで標本化(サンプル)し、保持(ホールド)する。これにより、コンパレータ70,71は、記録層用光ビームの照射位置が記録領域にあるときに保持されたトラッキング誤差信号TES−Pの電位Vref+αを基準にして出力信号V1,V2を生成することになる。つまり、コンパレータ70は、トラッキング誤差信号TES−Pの値がα−Δ1〜α+Δ1の範囲内にある場合に信号V1の値をローとし、それ以外の場合に信号V1の値をハイとする。一方、コンパレータ71は、トラッキング誤差信号TES−Pの値がα−Δ2〜α+Δ2の範囲内にある場合に信号V2の値をローとし、それ以外の場合に信号V2の値をハイとする。
記録未記録判定信号生成部74は、全加算信号生成部64によって生成されるRF信号RFに基づき、記録層用光ビームの照射位置が記録領域又は未記録領域のいずれであるかを示す記録未記録判定信号NRを生成する。指示信号生成部74は、全加算信号生成部64によって生成されるRF信号RFと、記録未記録判定信号生成部74によって生成される記録未記録判定信号NRとに基づき、サンプルホールド回路73によるトラッキング誤差信号TES−Pのサンプルのタイミング(サンプルタイミング)を指示する指示信号SHTを生成する。
記録未記録判定信号生成部74及び指示信号生成部75は、この指示信号SHTを生成する際、RF信号に発生するノイズの影響を低減するための処理を行う。以下、この処理について、具体例を示しながら詳しく説明する。
図14は、指示信号SHTの生成に関連する各種信号の時間変化を示す図である。同図には、指示信号SHTの具体的な例として、RF信号RFの波形をそのまま利用する指示信号SHT1と、RF信号RFがハイとなるタイミングを示すパルス信号である指示信号SHT2の2つを挙げている。
まず、記録未記録判定信号生成部74は、初めに、符号の有無に応じて短周期で激しく振動するRF信号RFのトップエンベ信号ENVを生成する。トップエンベ信号ENVは、所定のドループレート(概ねRF信号RFの振動周期)でRF信号RFの最大値を包絡してなる包絡線信号である。
なお、RF信号RFが同じ値を維持する期間は規格により決められている。例えばブルーレイディスクでは、最短で2T、最長で8Tと決められている。ただし、1Tは、チャネルのデータ転送速度(BDの場合66Mbps)の周期の半周期にあたる時間である。ここで、同じ値を維持する期間とはRF信号 RFがハイ、または、ローが連続するそれぞれの場合の期間である。
記録未記録判定信号生成部74は、次に、トップエンベ信号ENVを予め記憶している所定のスライスレベルSLでスライスすることにより、トップエンベ信号ENVの値がスライスレベルSL以上である場合にハイとなり、そうでない場合にローとなるスライス信号SSを取得する。なお、スライスレベルSLは、トップエンベ信号ENVの最大値と最小値の中間程度の値とすることが好ましい。
そして、記録未記録判定信号生成部74は、スライス信号SSに基づいて記録未記録判定信号NRを生成する。具体的には、スライス信号SSを一定時間Dだけ遅延させた信号を、記録未記録判定信号NRとする。
指示信号SHTとして指示信号SHT1を用いる場合、指示信号生成部75は、記録未記録判定信号NRがローである期間(記録未記録判定信号NRにより記録層用光ビームの照射位置が未記録領域であることが示される期間)、RF信号RFがローである期間(RF信号RFにより記録層に符号がないことが示される期間)、及びRF信号RFの値が連続してハイである期間(記録層に符号があることを示す期間)の始期において記録未記録判定信号NRがローである場合の該期間のいずれにも該当しない期間においてハイ(サンプルタイミングであることを示す値)となり、そうでない期間においてロー(サンプルタイミングでないことを示す値)となる信号を生成し、指示信号SHT1とする。
具体的には、指示信号生成部75は、初めに指示信号SHT1をローとし、同時にRF信号の監視を開始する。そして、RF信号が立ち上がったとき、記録未記録判定信号NRがハイ又はローのいずれであるかを判定し、判定結果がハイであれば、その立ち上がりに応じて指示信号SHT1をハイに変化させる。RF信号がローに戻ったときには、指示信号SHT1もローに戻す。一方、判定結果がローであれば、指示信号SHT1はローを維持する。また、指示信号生成部75は記録未記録判定信号NRも監視しており、指示信号SHT1がハイであるときに記録未記録判定信号NRがローに変化したら、指示信号SHT1もローに変化させる。指示信号生成部75は、以上のようにして指示信号SHT1を生成する。
図15(a)は、RF信号RFと記録未記録判定信号NRの関係によって、指示信号SHT1がどのような値を有することになるのかを分かりやすく図示したものである。同図に示すように、RF信号RFがハイである期間P1では、全期間にわたって記録未記録判定信号NRがハイである。この場合、指示信号SHT1も期間P1の全期間にわたってハイとなる。また、RF信号RFがハイである期間P2では、期間の途中で記録未記録判定信号NRがハイからローに変化する。この場合、指示信号SHT1は、期間P2の当初ではハイとなるが、記録未記録判定信号NRがローに変化した時点でローに変化する。また、RF信号RFがハイである期間P3では、全期間にわたって記録未記録判定信号NRがローである。この場合、指示信号SHT1も期間P3の全期間にわたってローとなる。また、RF信号RFがハイである期間P4では、期間の途中で記録未記録判定信号NRがローからハイに変化する。この場合、指示信号SHT1は期間P4の全期間にわたってローとなる。
指示信号SHT1を以上のようにして構成することにより、図14に示すように、少なくとも一部のノイズNについては、指示信号SHT1に現れないようにすることができる。つまり、指示信号SHT1に対するノイズNの影響を低減することが可能になる。
指示信号SHTとして指示信号SHT2を用いる場合には、指示信号生成部75は、まずRF信号RFがハイとなるタイミング(記録層に符号がないことを示す値から記録層に符号があることを示す値に変化するタイミング)を示すパルス信号PSを生成する。このパルス信号PSの生成には、例えば、RF信号RFの遅延信号DRFを生成し、RF信号RFの立ち上がりでハイとなり、遅延信号DRFの立ち上がりでローとなる信号を生成する方法を用いることが好適である。また同様に、RF信号RFがローとなるタイミング(記録層に符号があることを示す値から記録層に符号がないことを示す値に変化するタイミング)を示すパルス信号PSを生成してもよい。即ち、RF信号RFの遅延信号DRFを生成し、RF信号RFの立ち下がりでハイとなり、遅延信号DRFの立ち下がりでローとなる信号を生成してもよい。
そして、指示信号生成部75は、記録未記録判定信号NRがローである期間(記録未記録判定信号NRにより記録層用光ビームの照射位置が未記録領域であることが示される期間)、パルス信号PSがローである期間(パルス信号PSが存在しない期間)、及びパルス信号PSの立ち上がりにおいて記録未記録判定信号NRがローである場合の該パルス信号PSの生存期間のいずれにも該当しない期間においてハイ(サンプルタイミングであることを示す値)となり、そうでない期間においてロー(サンプルタイミングでないことを示す値)となる信号を生成し、指示信号SHT2とする。具体的な生成方法は、上述した指示信号SHT1の場合と同様である。
図15(b)は、パルス信号PSと記録未記録判定信号NRの関係によって、指示信号SHT2がどのような値を有することになるのかを分かりやすく図示したものである。同図に示すように、図15(a)に示した指示信号SHT1の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
指示信号SHT2を以上のようにして構成することにより、図14に示すように、少なくとも一部のノイズNについては、指示信号SHT2に現れないようにすることができる。つまり、指示信号SHT2に対するノイズNの影響を低減することが可能になる。
以上説明したように、記録未記録判定信号生成部74及び指示信号生成部74の上記処理によれば、指示信号SHT1,SHT2を生成する際、RF信号RFに発生するノイズの影響が低減されている。したがって、サンプルホールド回路73がこの指示信号SHT1,SHT2に従うタイミングでトラッキング誤差信号TESを標本化することにより、適切な基準値のずれαがホールドされ、トラッキングサーボ部62はモード切り替えを適切に行えるようになる。
図16及び図17には、指示信号SHTに対するノイズNの影響をさらに確実に低減するための処理の例を示している。
図16の例では、全加算信号生成部64(図6)がRF信号RFを生成する際、光検出器5−1の各受光領域51A〜51D(図4)の受光量がすべて所定値以上であるか否かに応じて、RF信号RFを生成するようにする。つまり、上述した式(4)に代え、次の式(8)を用いてRF信号RFを生成する。ここで、式(8)において、信号I51A〜I51Dはコンパレータ(不図示)によりハイ(1)かロー(0)いずれかの値を取る2値信号になっているものとする。つまり、式(8)はI51A〜I51DのAND演算を示している。
式(8)を採用することで、RF信号RFは、各受光領域51A〜51Dの受光量がすべて所定値以上であった場合(ハイであった場合)にハイ(記録層に符号があることを示す値)となり、各受光領域51A〜51Dの受光量のいずれかが所定値未満であった場合(ローであった場合)にロー(記録層に符号がないことを示す値)となる信号となる。
図16に示すように、RF信号RFにノイズNが生ずる場合であっても、受光領域51A〜51Dすべてに同様にノイズNが生ずるとは限らない。つまり、式(4)により算出したRF信号RFは信号I51A〜I51Dの全加算信号であるため、ノイズNには、信号I51A〜I51Dのうちの3つ以下に生じるノイズと、光ディスクの表面に傷やゴミ、汚れなどがつくことにより信号I51A〜I51Dの全てに生じるノイズとが含まれている。そこで、式(8)を用いてRF信号RFを算出することで、図16に示すように、いずれか少なくとも1つの受光領域でノイズNが生じなかった場合には、RF信号RFにノイズが発生しないようにすることができる。これにより、指示信号SHTに対するノイズの影響をより確実に低減できるようになる。
より詳しく説明すると、記録未記録判定信号NRはRF信号RFに遅れて立ち上がるため、図14に示したように短い周期で連続してノイズが発生すると、一部のノイズが除去されずに残る場合がある。このように短い周期で連続して発生するノイズは信号I51A〜I51Dのうちの3つ以下に生じるノイズである場合がほとんどであるため、式(8)を採用することで、指示信号SHTに対するノイズの影響をより確実に低減できる。
なお、全加算信号生成部64は、CPU7には式(4)で算出されるRF信号RFを出力し、判定部63には式(8)で算出されるRF信号RFを出力するようにしてもよい。こうすることで、CPU7には従来通りのRF信号RFを出力しつつ、指示信号SHTに対するノイズの影響を低減することが可能になる。
図17(a)の例では、記録未記録判定信号生成部74は、RF信号RFの値(ハイ又はロー)が規格に応じて決定される所定時間(RF信号RFが同じ値を維持する期間の最大値。ブルーレイディスクの例では、上述したように8Tである。)を超えて連続したか否かを監視する。そして、連続した場合には、記録未記録判定信号NRを強制的にロー(記録層用光ビームの照射位置が未記録領域であることを示す値)とする。RF信号RFの値が上記最大値により示される期間を超えて連続する場合、何らかのノイズの発生が疑われる。したがって、このようにすることにより、このノイズが指示信号SHTに及ぼす影響を低減することが可能になる。
図17(a)には、RF信号RFの値が9Tだけ連続した場合に記録未記録判定信号NRを強制的にローとする例を示している。また、図17(b)は、比較例として、記録未記録判定信号NRを強制的にローに変化させる処理を行わない場合の例を示している。図17(a)と図17(b)とでは、RF信号RFの波形は同一であるとしている。図17(a)の指示信号SHT1と図17(b)の指示信号SHT1とを比較することにより、記録未記録判定信号NRを強制的にローに変化させる処理を行うと、未記録領域で指示信号SHTがハイとなってしまう確率が減少することが理解される。なお、この例は、図17(a)に示したノイズNのように比較的長期間に渡るノイズが発生した場合に、特に有効である。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記実施の形態で説明した各状態を示す各信号の値(ハイ又はロー)が、上記実施の形態に示したものでなくてもよいことは勿論である。一例を挙げると、RF信号RFは、ハイである場合に符号がないことを示し、ローである場合に符号があることを示すこととしてもよい。このように状態を示す信号の値を入れ替えた場合、各部の処理も入れ替えに応じて適宜変更される。
また、追記で書き込む時も、まず記録層の書き込み済みの領域でDPD制御を行い、その時にサーボ専用層のトラッキング誤差信号のサンプルホールドを行い、この値を基準値としてサーボ専用層でトラッキングサーボ制御を行うことにより、チルトが生じた時でもディスクに無駄な空き領域を作ることなく、前回の記録領域の直後に順番に書き込んでいくことができる。最初に書き込む時もこのようにできるように、予めDPD制御をできる領域をディスクに設けているとよい。