JPH11328860A

JPH11328860A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH11328860A
Application number: JP7201599A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kashiwabara; 裕柏原; Katsuo Iwata; 勝雄岩田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】再生波形に跳ね返りが生じている場合でも信号
検出で誤判定が生じない光ディスク装置を提供する。【解決手段】光電変換により得られる電気信号を波形ス
ライス方式あるいはＰＲＭＬ方式により処理し、再生信
号を検出する第１再生器（１０）と、再生信号レベルの
極小値の検出によりピットの端部を検出する第２再生器
（１１）と再生する光ディスクの記録密度に応じて第１
再生器の検出信号および第２再生器の検出信号とのいず
れかを再生情報信号として選択するスイッチ（１２）と
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクを用い
た光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５に示される従来の光ディスク装置
によると、光ディスク１に記録される二値入力データ
は、変調よって“０”または“１”の連続長に制約を持
たせた変調後データに変換される。光ディスク上にはデ
ータの“１”の連続長に応じた長さのピットがピット幅
変調、即ちＰＷＭ（Pit Width Modulation）によって記
録されている。このように光ディスク１に記録された情
報を再生する場合、まず、ＲＥＡＤ信号がＬＤ（Laser
Diode）ドライバ２に入力されると、レーザダイオー
ド、即ちＬＤ３が駆動され、ＬＤ３からレーザビームが
出力される。このレーザビームはコリメートレンズ４、
対物レンズ６を通過した後、光ディスク１のあるピット
系列（トラック）上に集光される。光ディスク１により
反射されたビームは、ビームスプリッタ５で反射された
後、集光レンズ７で光検出器８に集光される。集光され
た反射光は光検出器８でその光量が電気信号に変換され
る。この電気信号は増幅器９で増幅された後、信号再生
器１０に再生信号として入力される。信号再生器１０は
入力された再生信号を二値データヘと変換し、出力され
る。

【０００３】図１６には、通常の光ディスク上での集光
ビームの照射状態を示している。これによると、集光ビ
ーム２４全体がピット外にある場合は、反射光の位相は
全て同じであるため光の干渉による反射光量の低下はな
い。一方、集光ビーム２４の一部がピット２５内にある
場合には、ピット２５からの反射光とピット外からの反
射光とでは位相差が生じる。したがって、反射光は互い
に干渉し反射光量は低下する。一般に光ディスク装置で
は、集光ビームのスポットの中心がピットの中心にある
時に反射光量が最小になるように設計されている。つま
り、集光ビーム２４がピット２５外にある場合には再生
信号レベルは高く、集光ビームがピット２５に掛かると
再生信号レベルが減少し始め、集光ビームがピット２５
中心部にある時に再生信号レベルが最小となる（図１
７）。

【０００４】図１８には、従来の検出方式である波形ス
ライス方式での信号再生器の構成が示されており。図１
９には、ピット系列と再生波形の状態および波形スライ
ス方式での信号検出状態が示されている。再生信号レベ
ルは上述したようにピット外で高く、ピット内で低くな
る。交点検出回路２５にはある閾値が設定されており、
再生波形と閾値との交点が検出されると、交点検出回路
２５は検出箇所でパルスを出力する。このことにより、
記録されたピットの端部が検出されたことになる。立上
り検出回路１５は、パルスの立上りを検出し、検出個所
の符号ビットを“１”とする。続いてＰＷＭ回路１６に
よりＰＷＭを施すことにより、データの復号が行われ
る。

【０００５】光ディスク装置では年々高密度化が進んで
いる。高密度化技術として集光ビーム径の縮小化が挙げ
られ、そのためには、レーザの短波長化と対物レンズの
高ＮＡ（Numerical Aperture）化が挙げられる。集光ビ
ーム径の縮小化により、より小さなピットから情報を再
生することが可能となる。

【０００６】ところで、集光ビーム径が縮小化された高
密度光ディスク装置であっても、既に市場に出回ってい
る低密度の光ディスクから情報を再生する必要がある。
この場合、図２０に高密度光ディスク装置で低密度光テ
ィスクから情報を再生する時の集光ビームとピットとの
関係から分かるように、集光ビーム２４がピット２１の
中心部にあるとき、集光ビーム２４の大部分はピット２
１内に入り込んでしまい、大半の反射光は位相が同じに
なる。この時、干渉による反射光量の低下は少ない。つ
まり、集光ビーム２４がピット２１外にある場合には再
生信号レベルは高く、集光ビーム２４がピット２１に掛
かると、再生信号レベルが減少し、集光ビーム２４がピ
ット２１の中心部にある時は再び再生信号レベルは高く
なる（図２１）。このように再生信号レベルがピット中
心部で高くなる現象を以下、跳ね返りと呼ぶ。

【０００７】ピット系列と跳ね返りが発生している再生
波形の状態および従来の検出方式である波形スライス方
式での信号検出の状態が図２２に示されている。これに
よると、跳ね返りにより、再生信号レベルはピット中心
部でも高くなる。このような再生波形を波形スライス方
式で検出した場合、閾値を如何に設定しても、誤判定が
生じる。例えば、閾値を図２２の閾値１に設定すると、
ピット端で記録データ“０”を“１”と誤判定すること
となる。また、閾値を図２２の閾値２に設定すると、ピ
ット中心部で記録データ“１”を“０”と判定すること
になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、高密度
光ディスク装置で低密度光ディスクの情報を再生する場
合、跳ね返りにより信号検出結果に誤判定が発生すると
いう問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を鑑み、再生
波形に跳ね返りが生じている場合でも信号検出で誤判定
が生じない光ディスク装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ピット記録さ
れた光ディスクを再生する光ディスク装置において、波
形スライス(Slice)方式あるいはＰＲＭＬ(Partial Resp
onse Maximum likelihood)方式により再生信号を検出す
る第１検出手段と、再生信号レベルの極小値を検出する
第２検出手段と、再生する光ディスクの記録密度に応じ
て第１検出手段の検出信号および第２検出手段の検出信
号を選択的に出力するスイッチとを具備する光ディスク
装置を提供する。

【００１１】上記構成により、集光ビーム径が縮小化さ
れた高密度光ディスク装置であっても低密度の光ディス
クから情報を再生することができる。

【００１２】上記の光ディスク装置において前記第２検
出手段は、再生信号を微分する微分回路と、微分波形の
０交差点を検出する立上り０交差点検出回路と、この立
上り０交差点検出回路の出力パルスの立上りを検出する
立上り検出回路と、この立上り検出回路の出力信号をＰ
ＷＭに掛けるＰＷＭ回路とから構成される。

【００１３】上記の光ディスク装置において、第２検出
手段は、ＰＷＭ回路の後段に設けられ、ＰＷＭ信号を再
生される前記光ディスクの仕様に応じて補正する補正回
路を有する。

【００１４】前記補正回路はＰＷＭ信号のビット信号を
１ビット分遅延する単位遅延素子と前記ＰＷＭ信号のビ
ット信号と前記遅延ビット信号との論理和をとるＯＲゲ
ートにより構成される。

【００１５】前記補正回路はＰＷＭ信号のビット信号を
１ビット分遅延する単位遅延素子と前記ＰＷＭ信号のビ
ット信号と前記遅延ビット信号との論理積をとるＡＮＤ
ゲートとにより構成される。

【００１６】前記第２検出手段は、微分波形の振幅また
は再生波形のピークを強調するフィルタを有する。

【００１７】上記の光ディスク装置は、再生信号レベル
がピット中心部で最大となる個所を検出しトラッキング
制御する手段を有する。

【００１８】本発明は、光源と、この光源から出射され
た光ビームを光ディスクに集光する光学系と、該光ディ
スクからの反射光を検出するセンサとにより構成され、
該光ディスク上に所定のトラックに沿って記録されてい
る情報をピックアップするピックアップ部と、光源の波
長をλ１としたとき、前記光ディスクが所定の記録密度
の第１のディスクの場合は、前記光ディスク上の光ビー
ムスポット形状がディスク半径方向とトラック接線方向
とで等しく、前記光ディスクが第１のディスクより低い
記録密度を有し、λ１＜λ２なる光源の波長λ２に対し
て最適化された第２のディスクの場合は、前記光ディス
ク上の光ビームスポット形状がディスク半径方向で大き
くトラック接線方向で小さくなるように前記対物レンズ
の開口を制限する開口制限部とにより構成される光ディ
スク装置を提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２０】図１に示される本発明の光ディスク装置に
よると、光ディスク１に記録された情報はピックアップ
部のレーザダイオードドライバ（ＬＤドライバ）２に読
み出し信号（ＲＥＡＤ信号）が入力され、このＬＤドラ
イバ２がレーザダイオード３を駆動することにより読み
出される。即ち、レーザダイオード３が駆動されること
によりレーザダイオード３から出力されるレーザビーム
がコリメートレンズ４、ビームスプリッタ５および対物
レンズ６を介して光ディスク１に集光される。光ディス
ク１のピット列からの反射光はビームスプリッタ５によ
り反射され、集光レンズ７に入射する。この集光レンズ
７は反射光を光検出器８に集光する。

【００２１】光検出器８は入射した反射光に応じた電気
信号を信号処理部の増幅器９を介して第１再生器１０に
出力する。この第１再生器１０は増幅電気信号を波形ス
ライス方式あるいはＰＲＭＬ(Partial Response Maximu
m Likelihood)方式により信号処理し、再生信号を生成
する。ここまでの構成は図９に示した従来の光ディスク
装置と実質的に同じである。

【００２２】本発明では、従来の再生器に相当する第１
再生器１０と並列に第２再生器１１が増幅器９の後段に
設けられる。また、第１及び第２再生器の後段にはスイ
ッチ１２が設けられる。このスイッチ１２は、再生する
光ディスクの種類に応じて第１及び第２再生器１０，１
１の出力を選択するために切り替えられる。例えば、Ｃ
ＤとＤＶＤ（特に高密度ＤＶＤ）の光ディスクの光学的
特性を光検出器８の出力信号を用いて判別してこの判別
結果に応じてスイッチ１２を切り換えることができる。
具体的には、再生信号が正常に再生されているか否かで
判断でき、再生信号が雑音として検出される場合には、
スイッチ１２が切り換えられる。このようなスイッチの
切替は図示しないがディスク装置に設けられたコントロ
ーラにより行える。

【００２３】上記のような構成において、増幅器９の出
力、即ち増幅された再生信号が第２再生器に供給される
ことにより再生信号レベルの極小値が第２再生器１１に
より検出され、再生する光ディスクの種類に応じてスイ
ッチ１２により選択される。

【００２４】次に、図２および３を参照して本発明の第
２再生器の構成および動作を説明する。

【００２５】第２再生器１１は、図２に示すように微分
回路１３，立上り０交点検出回路（立上りゼロクロス検
出回路）１４，立上り検出回路１５およびＰＷＭ(Pulse
Width Modulation)回路１６により構成される。

【００２６】上記の構成の第２再生器１１において、再
生信号が微分回路１３に入力されると、再生信号の波形
が微分される。微分波形は図３に示すように再生波形の
極値で０（ゼロ）交差する。この微分波形が立上り０交
差検出回路１４に入力されると、立上り０交差検出回路
１４は微分波形が負から正に極性が変わる箇所を検出
し、検出パルスを立上り検出回路１５に出力する。立上
り検出回路１５は検出パルスの立上りを検出し、検出箇
所の符号ビットを“１”とし、それ以外の箇所の符号ビ
ットを“０”とする。立上り検出回路１５の出力信号は
ＰＷＭ回路１６に入力されると、ＰＷＭ回路１６により
ＰＷＭに掛けられ、復号データが生成される。

【００２７】ＰＷＭ後の系列（ビットストリーム）は、
必ずしも記録データと一致せず、例えば、図４に示すよ
うにＰＷＭ後の系列は記録データと比較され、連続する
符号ビット“１”の後端が符号ビット“０”となる。ま
た、図示しないが、逆に連続する符号ビット“０”の後
端が符号ビット“１”となる場合も考えられる。ＰＷＭ
変換後の系列が記録データと比較してどのような相違が
生じるかは再生する光ディスクの仕様から予測可能であ
り、図５のようにＰＷＭ回路１６の後段に補正回路１７
を設けることにより、正しく復号することができる。

【００２８】例えば、ＰＷＭ変換後の系列は記録データ
と比較されて、連続する符号ビット“１”の後端が符号
ビット“０”となる場合には、図６に示されるような遅
延回路１８とＯＲ回路１９により構成される補正回路１
７をＰＷＭ回路１６の後段に設け、データを補正するこ
とにより、記録データと一致した復号データを得ること
ができる。具体的には、例えば、符号ビット“１”が遅
延回路１８に入力され、１ビット期間遅延されてＯＲゲ
ート１９に入力されると、次のＰＷＭ符号ビットが
“０”となっても、符号ビット“１”がＯＲゲートから
出力され、記録データに対応する補正データが得られ
る。

【００２９】また、ＰＷＭ変換後の系列は記録データと
比較して、連続する符号ビット“０”の後端が符号ビッ
ト“１”となる場合には、図７に示されるような遅延回
路１７とＡＮＤ回路２０とで構成される補正回路１７を
ＰＷＭ回路１６の後段に設け、データを補正することに
より、記録データと一致した復号データを得ることがで
きる。この場合、符号ビット“０”が遅延回路１７に入
力され、１ビット期間遅延されてＡＮＤゲート２０に入
力されると、次のＰＷＭ符号ビットが“１”となって
も、符号ビット“０”がＡＮＤゲートから出力され、記
録データに対応する補正データが得られる。

【００３０】なお、上記実施形態において跳ね返りが小
さく、第２再生器１１の微分回路１３から得られる微分
波形の振幅が小さい場合に微分波形の振幅を強調するフ
ィルタを設けてもよい。これにより、跳ね返りの小さな
信号も精度良く再生することができる。

【００３１】図８は、跳ね返りが発生している場合のオ
フトラックによる再生波形の変化を示しているが、これ
によると、レーザビームスポットがピット２１の中心を
走査する第１の走査線１により得られる跳ね返り量、即
ち再生信号レベル２２はピット２１の中心からずれた第
２の走査線２により得られる跳ね返り量、即ちオフトラ
ックによる跳ね返りの量に相当する再生信号レベル２３
は大きい。即ち、オフトラックによる跳ね返りの量はオ
ントラックのそれより減少する。このことから、再生波
形から再生信号レベルがピット中心部で最大となるよう
にトラッキング制御することにより、集光ビームがトラ
ック中心を捜査できるようになる。このようなトラッキ
ング制御はオントラックによる再生信号を光ディスク装
置のトラッキング制御回路に送ることにより実現でき
る。

【００３２】再生信号の極小値を検出することで信号検
出をする場合、極小値の現れる箇所は必ずしも最適な箇
所にはならない。例えば、図９に示すように、通常スポ
ット（ほぼ円形）で得られる再生信号の極小値が、スポ
ットの最適箇所から外側にずれて現れる場合、スポット
形状を縦長の（ディスク半径方向に長い）楕円にするこ
とで、極小値の出現箇所が内側に変化し、最適箇所に近
づく。逆に、図１０に示すように通常スポット（ほぼ円
形）で得られる再生信号の極小値が、スポットの最適箇
所から内側にずれて現れる場合、スポット形状を横長の
（トラック接線方向に長い）楕円にすることで、極小値
の出現箇所が外側に変化し、最適箇所に近づく。

【００３３】このように、再生信号の極小値の出現箇所
が最適箇所からずれる場合、スポット形状を変形するこ
とで、極小値の出現箇所を最適箇所に近づけることがで
きる。

【００３４】一方、跳ね返り量が最大になるようにとト
ラッキングする方式では、ピットとスポットの大きさの
関係から最適にトラッキングができない場合がある。例
えば、図１１の場合、走査線１と走査線２とに関わら
ず、ピット中心付近でビームスポットは、全てピット底
部に入る。この場合、走査線１と走査線２とをスポット
が走査した際に再生信号に現れる跳ね返り量は同じにな
る。

【００３５】この問題を解決するために、図１２に示す
ように、スポット形状を縦長の（ディスク半径方向に長
い）楕円に変形する。スポット形状を縦長の楕円に変形
することにより走査線１をビームが走査した際には、ス
ポットが全てピット底部に入り、走査線２をビームが走
査した際には、スポットの一部がピット壁面に掛かる。
つまり、走査線１をスポットが走査する場合のみ、跳ね
返り量が最大になり、正しいトラッキングが可能にな
る。

【００３６】上記のようにビームスポット形状を変形す
る機構としては開口制限素子を使用することが考えられ
る。この開口制限素子について以下に説明する。

【００３７】図１３に示されるように開口制限素子３１
は対物レンズ４の開口を制限する素子であり、大きさ、
特に光ディスク１の半径方向（以下、ディスク半径方向
という）の大きさが異なる複数の開口を有し、これらを
開口切替器３２により切り替えることができるように構
成されている。開口切替器３２は、例えば光ディスク１
の種類を判別するディスク判別器３３からの判別結果、
または再生信号を処理する信号処理回路（図示せず）か
らの信号処理による判別結果に従って開口制限素子３１
を制御することで、開口の大きさを切り替える。

【００３８】図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に、開口制
限素子３１の種々の構成例を示す。

【００３９】図１４（ａ）に示す開口制限素子は、長方
形状の遮光プレート４１に、円形の開口４２と、ディス
ク半径方向を短軸、光ディスク１上のトラック接線方向
を長軸とする楕円形の開口４３を形成して構成される。
開口切替器３２により矢印ａの方向に平行移動されるこ
とによって、開口４２，４３のいずれかが選択的に図１
３中の対物レンズ４の入射光路に挿入される。

【００４０】図１４（ｂ）に示す開口制限素子は、セク
タ形状の遮光プレート５１に、同様に円形の開口５２と
ディスク半径方向を短軸、トラック接線方向を長軸とす
る楕円形の開口５３を形成して構成される。開口切替器
３２により矢印ｂのように回転軸５０を軸として回転さ
れることにより、開口５２，５３のいずれかが選択的に
図１３中の対物レンズ４の入射光路に挿入される構成と
なっている。

【００４１】一方、図１４（ｃ）に示す開口制限素子
は、中央部にディスク半径方向を短軸、トラック接線方
向を長軸とする楕円形の開口６３が形成された液晶セル
６１により構成され、液晶セル６１への電圧の印加の有
無および電圧の大きさによって制御される。すなわち、
液晶セル６１は電圧が印加されないときは、開口６３の
部分も含めて入射する光を全て透過させるが、電圧が印
加されると、開口６３の部分も含めて破線で示す円形の
部分が入射する光を透過させる状態となり、円形の開口
６２を形成する。この場合、液晶セル６１への電圧印加
の制御は、開口切替器３２によって行われる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、跳
ね返りの生じた再生波形に対し、負の極値発生個所を検
出し、その検出箇所の符号ビットを“１”、それ以外の
箇所の符号ビットを“０”と判定し、続いて判判定結果
にＰＷＭを施すことにより、再生波形に跳ね返りが発生
している場合であっても信号検出で誤りを生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に従ったを光ディスク装置
の概略構成図、

【図２】図１の光ディスク装置に用いられる第２再生器
のブロック図、

【図３】本発明を適用したときの動作波形図、

【図４】補正回路を備えた第２再生器を用いたときの動
作波形図、

【図５】補正回路を備えた第２再生器のブロック図、

【図６】符号ビット“１”の連続長を１ピット延長する
補正回路の回路図、

【図７】符号ビット“０”の連続長を１ピット延長する
補正回路の回路図、

【図８】トラッキングオフセットがある場合の再生波形
を示す図、

【図９】スポット形状の変形による極小箇所の第１の補
正例を示す図、

【図１０】スポット形状の変形による極小箇所の第２の
補正例を示す図、

【図１１】通常のスポット形状ではトラッキングが不可
能な例を示す図、

【図１２】スポット形状の変形によるトラッキング性能
の向上を示す図、

【図１３】開口制限素子を用いた光ディスク装置の概略
構成図、

【図１４】本発明で用いる開口制限素子の具体的な構成
を示す図、

【図１５】従来の光ディスク装置の構成を示す図、

【図１６】通常の光ディスク上での集光ビームの状態を
示す図、

【図１７】通常の集光スポット位置と再生信号レベルの
関係を示す図、

【図１８】波形スライス方式の再生器のブロック図、

【図１９】通常の光ディスクでの動作波形図

【図２０】跳ね返りが発生する場合の集光ビームの状態
を示す図、

【図２１】跳ね返りが発生している時の集光スポット位
置と再生信号レベルの関係を示す図、

【図２２】跳ね返りが発生している場合の動作波形図

【符号の説明】

１．再生専用光ディスク２．ＬＤドライバ３．レーザダイオード（ＬＤ）４．コリメートレンズ５．ビームスプリッタ６．対物レンズ７．集光レンズ８．光検出器９．増幅器１０．信号再生器１１．本発明の第２再生器１２．スイッチ１３．微分回路１４．立上り０交点検出回路１５．立上り検出回路１６．ＰＷＭ変換回路１７．補正回路１８．単位遅延素子１９．ＯＲゲート２０．ＡＮＤゲート２１．跳ね返りの生じるピット２２．走査線１を集光ビームが走査した時の再生波形２３．走査線２を集光ビームが走査した時の再生波形２４．集光ビーム２５．通常のピット２６．交点検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報がピットの形態で記録された光ディ
スクを再生する光ディスク装置において、波形スライス
方式あるいはＰＲＭＬ方式により再生信号を検出する第
１再生手段と、再生信号レベルの極小値の検出によりピ
ットの端部を検出する第２再生手段と、再生する光ディ
スクの記録密度に応じて前記第１検出手段の検出信号お
よび前記第２検出手段の検出信号のいずれかを再生情報
信号として選択するスイッチとを具備することを特徴と
する光ディスク装置。
【請求項２】前記光ディスクにはＰＷＭ記録により情
報が記録されており、前記第２検出手段は、再生信号を
微分する微分回路と、微分波形の０交差点を検出する立
上り０交差点検出回路と、この立上り０交差点検出回路
の出力パルスの立上りを検出する立上り検出回路と、こ
の立上り検出回路の出力信号をＰＷＭに掛けるＰＷＭ回
路とからなる請求項１記載の光ディスク装置。
【請求項３】前記第２検出手段は、前記ＰＷＭ回路の
後段に設けられ、ＰＷＭ信号を再生される前記光ディス
クの仕様に応じて補正する補正回路を有する請求項２記
載の光ディスク装置。
【請求項４】前記補正回路はＰＷＭ信号のビット信号
を１ビット分遅延する単位遅延素子と前記ＰＷＭ信号の
ビット信号と前記遅延ビット信号ととの論理和をとるＯ
Ｒゲートから成る請求項３記載の光ディスク装置。
【請求項５】前記補正回路はＰＷＭ信号のビット信号
を１ビット分遅延する単位遅延素子と前記ＰＷＭ信号の
ビット信号と前記遅延ビット信号ととの論理積をとるＡ
ＮＤゲートからなる請求項３記載の光ディスク装置。
【請求項６】前記微分波形の振幅または再生は系のピ
ークを強調するフィルタを有する請求項２記載の光ディ
スク装置。
【請求項７】再生信号レベルがピット中心部で最大と
なる個所を検出しトラッキング制御する手段を有する請
求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項８】前記再生信号の極小値の出現箇所に従っ
て前記光ビームスポットを選択的に形成する光ビームの
形状を選択的に変化するビームスポット形状変形部を有
する請求項１の光ディスク装置。
【請求項９】トラッキングを行う際に前記光ビームス
ポットの形状を選択的に変化させるビームスポット形状
変形部を有する請求項１の光ディスク装置。