(57)【要約】装置が、平行なデータ・トラックをもつデータ層を有する光記録担体（１１）をスキャンするよう構成される。該装置は、データ・トラックから反射された放射を受光する検出器を有する光ヘッド（２２）を有し、該検出器は象限に配置されているサブ検出器を有している。前記装置は、光ヘッドの光軸（２０２）とデータ層の垂線（２０３）との間の傾き角（２０４）を表す傾き信号を生成する傾きユニット（３２）を有する。傾きユニット（３２）は第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成する。
2009519559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする装置であって：
・トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器を有する、データ・トラックから反射された放射を受光する検出器を有する光ヘッドと、
・光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成する傾き手段とを有しており、
前記傾き手段が、
・第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、
・その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている、
装置。
【請求項２】
前記傾き手段が前記対角プッシュプル信号の生成を、式
Ik(DPP)＝Ik(A)＋Ik(C)−Ik(B)−Ik(D)
に基づいて行うよう構成されており、ここで、Ik(X)（X＝A,B,C,D）は、スキャン位置kの関数として、各サブ検出器上での放射強度を表し、前記第一の対角線上に位置されたサブ検出器Ａ、Ｃの対の前記第一の信号はIk(PP1)＝Ik(A)＋Ik(C)で表され、前記第二の対角線上に位置されたサブ検出器Ｂ、Ｄの対の前記第二の信号はIk(PP2)＝Ik(D)＋Ik(B)で表される、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記傾き手段が、
・データ・トラックからのデータおよび対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づいてチャネル・データ信号を生成し、
・前記対角プッシュプル信号と前記チャネル・データ信号との相互相関を取ることによって前記対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記傾き手段が、式
Ck(DPP)＝(a*h(DPP))k
に基づいて前記チャネル・データ信号を生成するよう構成されており、ここで、スキャン位置kの関数として、akはチャネル・データ・シーケンスを表し、hk(DPP)は対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答を表し、*は線形畳み込みを表す、
請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記傾き手段が、式
【数１】
2009519559.tif 000012
に基づいて傾き信号χθを生成するよう構成されており、この式は、スキャン位置kの関数として、対角プッシュプル信号Ik(DPP)をチャネル・データ信号(a*h(DPP))kと相互相関させるものである、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記傾き手段が、前記チャネル・データ信号の生成を、スキャン位置kの関数として、推定されたビット・シーケンス
【数２】
2009519559.tif 000013
をチャネル応答hk(DPP)に対応するインパルス応答skをもつフィルタと畳み込みすることによって行い、傾き信号χθの生成を式
【数３】
2009519559.tif 000014
に基づいて行う、請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記傾き手段が、前記チャネル・データ信号の生成を、スキャン位置kの関数として、データ読み取り信号を、チャネル応答hk(DPP)に対応するインパルス応答skをもつフィルタと畳み込みすることによって行い、ある個別的な場合には前記データ読み取り信号は中心開口信号Ik(CA)であり、傾き信号χθの生成を式
【数４】
2009519559.tif 000015
に基づいて行う、請求項３記載の装置。
【請求項８】
前記傾き手段がトラッキング・オフセットを傾きから弁別する差分信号を生成する弁別手段を有しており、該弁別が、
・前記対角プッシュプル信号を、傾きの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第一のインパルス応答をもつ第一のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、および、
・前記対角プッシュプル信号を、トラック・オフセットの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第二のインパルス応答をもつ第二のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、
に基づいて行われる、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記弁別手段が、前記データ読み取り信号として中心開口信号Ik(CA)を使って、式
【数５】
2009519559.tif 000016
に基づいて差分信号Δχを生成するよう構成さており、ここで、
第一のインパルス応答S(O)kはスキャン位置kの関数としてのデータ・シンボルについてのチャネル応答における外側のローブに対応し、
第二のインパルス応答S(M)kはスキャン位置kの関数としてのデータ・シンボルについてのチャネル応答における内側のローブに対応する、
請求項８記載の装置。
【請求項１０】
実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする際に傾きを検出する方法であって：
・トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器で受光されたデータ・トラックから反射された放射に基づいて、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成し、
・第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、
・その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成することを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする装置に関する。該装置は、データ・トラックから反射された放射を受光する検出器を有する光ヘッドを有し、該検出器はトラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器を有しており、前記装置はさらに、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成する傾き手段を有する。
【０００２】
本発明はさらに、実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする際に傾きを検出する方法に関する。該方法は、トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器で受光されたデータ・トラックから反射された放射に基づいて、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成することを含む。
【背景技術】
【０００３】
光ドライブにおいて、読み出し性能はしばしば傾きによって劣化する。傾きは、光ヘッドの光軸と記録担体のデータ層の垂線との間の角度である。接線方向の傾きおよび動径方向の傾きと呼ばれる二種類の傾きが存在する。接線方向の傾きでは、スポットがトラック方向に傾けられ、それが光経路をゆがめ、厳しいシンボル間干渉（ISI:  inter-symbol  interference）を引き起こす。動径方向の傾きでは、スポットは隣接トラックのほうに傾けられ、トラック間干渉（ITI:  inter-track  interference）またはクロストーク（XT:  cross  talk）の形で目標トラックの読み出しに入り込む。光ドライブの傾きに対する堅牢性を増すために、機械的方法または信号処理方法のいずれかによって傾きを補正できる傾き推定器が必要とされている。
【０００４】
光記録担体をスキャンして傾きを検出する装置および方法は、Y.  Wang  et  al.による“New  radial  tilt  detection  method  using  only  one  beam  and  one  four-quadrant  detector”,  Japanese  Journal  of  Applied  Physics,  Vol.  43,  No.  11A,  2004,  pp.  7513-7518（文書１と呼ぶ）から知られている。文書１では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表される四つのサブ検出器を有する四象限検出器が、傾き誤差信号を生成するために使用される。差動時間検出（DTD:  differential  time  detection）トラッキング誤差信号（TE:  tracking  error  signal）に対する動径方向の傾きの効果が計算され、測定される。この方法は、傾きに起因する二つのトラッキング方法のオフセット間の差を使う。第一のトラッキング信号は信号A＋Cと信号B＋Dの時間差に基づくDTD信号であり、公式DTDTE＝τ(A+C)−τ(B+D)で例示される。第二のトラッキング誤差信号（TE）は、二つの検出器半分A＋CおよびC＋Dのプッシュプル信号（PP:  push-pull  signal）に基づき、公式PPTE＝（A＋B−C−D）によって例示される。二つのトラッキング方法の間の差が解析され、傾き角を表す傾き信号を計算するために使用される。
【０００５】
しかしながら、プッシュプル信号の品質は一般にDTD信号の品質より低い。よって、傾き信号は不正確で、信頼できない可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、信頼できる傾き信号を生成する装置および方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の側面によれば、前記の目的は、冒頭で述べたような装置であって、前記傾き手段が第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている装置によって達成される。
【０００８】
本発明の第二の側面によれば、前記の目的は、冒頭で述べたような方法であって、第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成することを含む方法によって達成される。
【０００９】
前記の施策の効果は、対角プッシュプル信号が単一の組み合わされた信号として生成されることである。有利なことに、対角プッシュプル信号は、傾き角を表す実質的な信号成分を含む。対角プッシュプル信号を処理することによって、傾き信号が生成される。
【００１０】
本発明はまた、次のような認識にも基づいている。良い傾き推定器のためには若干の重要な要請がある。第一に、傾き推定器は、傾きを読み取りの間オンザフライで検出できるべきである。というのも、そうすることによって傾き推定器は、良好なドライブ再生性を達成するために必要な動的な傾き補正を可能にするからである。第二に、衛星スポットを生成するための追加的な格子や二波長法（dual-wavelength  method）において主レーザーと同時に作動する第二のレーザーといった追加的な光コンポーネントの使用は好ましくない。最後に、傾き角の関数としての傾き推定結果は、公称点（傾き0）のまわりで十分広い線形範囲（符号を含めて）および十分高い感度をもつ必要がある。これは傾き補正の適正な作動を簡単にすることができる。
【００１１】
ジッタ値、プッシュプル（上で論じた文書１のような）または高周波読み取り信号（RF）振幅に基づく方法といった既知の諸方法は、信頼できる形で傾き角および／または傾きの符号を検出できない。既存の諸方法では、上記の要請の一部しか満たされない。問題は主として、追加的な光コンポーネントを使う必要のために、コストが増し、システムに不安定の可能性が導入されるという点と、推定が静的で（たとえば、特別な傾き検出手順で行われる）、オンザフライで（データ読み取りなどのためのデータ・トラックのスキャンの際に）行えないという点にある。
【００１２】
本発明者らは、さらなるフィルタリングまたは時間検出を要求することなく、利用可能な光学要素および検出器から、サブ検出器信号に基づいて対角プッシュプル信号が高周波領域で簡単に生成されることを見て取った。有利なことに、対角プッシュプル信号は動径方向の傾きに対応する信号成分を含む。トラッキング・サーボ・システムによってスキャン・スポットがトラックを中心にしていると想定して、傾き信号は、適切なフィルタを使うなどして、対角プッシュプル信号を処理することによって便利に生成される。
【００１３】
本装置のある実施形態では、前記傾き手段は、データ・トラックからのデータおよび対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づくチャネル・データ信号を生成し、対角プッシュプル信号とチャネル・データ信号の相互相関を取ることによって対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている。チャネル・データ信号は、理想的な対角プッシュプル・チャネルの信号、すなわちトラックにおけるデータ・マークおよび対角プッシュプル・チャネルをなす要素の応答に基づく信号を表す。チャネル・データ信号の対角プッシュプル信号との相互相関を取ることは、傾きを表す信号成分が拡大されるという利点がある。
【００１４】
本装置のある実施形態では、前記傾き手段は、対角プッシュプル信号を、傾きの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第一のインパルス応答をもつ第一のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、および、前記対角プッシュプル信号を、トラック・オフセットの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第二のインパルス応答をもつ第二のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、に基づいて、トラッキング・オフセットを傾きから弁別する差分信号を生成する弁別手段を有する。両方のフィルタを使うことは、差分信号が、傾き信号を生成するために使われるのと同じ検出器信号から生成されるという利点を有する。差分信号がトラッキング・オフセットを示す場合、本装置は、まずトラッキング・オフセットを補正しうる。よって、トラッキング・オフセットが傾き検出を乱すことが防止される。
【００１５】
さらに、本発明に基づく装置および方法の好ましい諸実施形態が付属の請求項に与えられる。その開示はここに参照によって組み込まれる。
【００１６】
本発明のこれらの側面およびその他の側面は、以下の記述において例として記載される実施形態を参照し、付属の図面を参照することから明白になり、さらに明快にされるであろう。
【００１７】
図面において、すでに記載された要素に対応する要素は同じ参照符号をもつ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、動径方向の傾きによって変形されるレーザー・スポットのトラック・スキャンを示している。この図は概略的に、矢印１６によって示されるトラックに沿った方向でスポット１５によってスキャンされるトラック１２を示している。このトラックはDVD（デジタル多用途ディスク）またはBD（ブルーレイ・ディスク）のような光記録担体上の光学式マーク１３、１４、たとえばピットおよびランドを含む。レーザー・スポット１５は動径方向の傾きによって変形され、部分的に隣接トラックに入射するさらなる放射１７をもつ。スポット１５はトラックに沿ってスキャンする。ここで、トラッキング・サーボがスポットをトラック上に維持する。トラッキング・サーボ・システムは光記録ではよく知られており、たとえばプッシュプルに基づくトラッキング方法がある。書き込み可能（書き換え可能）光ディスク・システムでは、通例3スポット・プッシュプル・トラッキング・システムが適用される。簡単のため、衛星スポットはここでは描かれていない。プッシュプル法は、光検出器の両半分の光強度をバランスするもので、結果として、スポットの「重心」は目標トラック上に維持される。
【００１９】
図２は、光検出器上での回折次数を示している。この図は、象限に配置された、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとマークされた四つのサブ検出器をもつ光検出器１８を示している。サブ検出器は、矢印２００で示されるトラック方向に整列されている。一方、動径方向は矢印２０１で示されている。検出器上で、放射のパターンが、トラック１２上のスキャン・スポット１５からの反射された放射の回折次数に従って示されている。回折次数は、それぞれの次数に従って、たとえば(0,0)、(−1,＋1)などとマークされている。
【００２０】
図３は、傾き検出のあるスキャン装置を示している。本装置は、記録担体１１上のトラックをスキャンするスキャン手段を具備する。スキャン手段は記録担体１１を回転させる駆動ユニット２１、ヘッド２２、ヘッド２２をトラック上に位置させるサーボ・ユニット２５および制御ユニット２０を含む。ヘッド２２は、放射ビーム２４を生成する既知の型の光学系を有しており、該放射ビーム２４は光学要素を通じて案内されて、記録担体の情報層のトラック上の放射スポット２３に合焦される。放射ビーム２４は放射源、すなわちレーザー・ダイオードによって生成される。ヘッドはさらに、放射ビーム２４の焦点を該ビームの光軸に沿って移動させる合焦アクチュエータと、スポット２３の位置をトラックの中心上で動径方向に微調整するトラッキング・アクチュエータとを有する（図示せず）。トラッキング・アクチュエータは、光学要素を動径方向に移動させるコイルを有していてもよいし、あるいは代替的に、反射要素の角度を変えるよう構成されていてもよい。合焦アクチュエータおよびトラッキング・アクチュエータはサーボ・ユニット２５からアクチュエータ信号によって駆動される。
【００２１】
記録担体１１は、矢印３０１によって概略的に示される傾きを呈しうる。たとえば、傾きは、平坦でない表面、完全でない機械的支持またはスキャン・システム・オフセットなどから帰結しうる。傾き角３０４は、スキャン・スポット２３の位置における、ヘッド２２の光軸３０２と記録担体のデータ層の垂線３０３との間の角度として定義される。実際上は傾き角は1度以下であり、図面は正しいスケールで描かれていないことを注意しておく。
【００２２】
ヘッドまたは記録担体支持システムはさらに、データ層の垂線とヘッドの光学系の光軸との間の傾き角を適応させるための傾きアクチュエータを含んでいてもよい。傾きアクチュエータは、下に論じるようにして生成される傾き信号に基づいて制御されうる。
【００２３】
読み取りの際、情報層によって反射される放射は、ヘッド２２内の通常型の検出器、たとえば四象限ダイオードによって検出され、検出器信号が生成される。該検出器信号はフロントエンド・ユニット３１に結合されて、主スキャン信号３３ならびにトラッキングおよび合焦のための誤差信号３５を含むさまざまなスキャン信号が生成される。誤差信号３５は、前記トラッキング・アクチュエータおよび合焦アクチュエータを制御するためにサーボ・ユニット２５に結合される。主スキャン信号３３は、復調器、フォーマット解除器（deformatter）および出力ユニットを含む通常型の読み取り処理ユニット３０によって処理され、情報が取り出される。制御ユニット２０は制御回路、たとえばマイクロプロセッサ、プログラム・メモリおよび制御ゲートを有する。制御ユニット２０はまた、論理回路内の状態機械として実装されてもよい。
【００２４】
本装置は、書き込み可能または書き換え可能型の記録担体上に情報を記録する記録手段を具備していてもよい。該記録手段は入力ユニット２７、フォーマット器２８およびレーザー・ユニット２９を有しており、ヘッド２２およびフロントエンド・ユニット３１と協働して書き込み放射ビームを生成する。フォーマット器２８は、制御データを加え、データを記録フォーマットに従ってフォーマットおよびエンコードするものである。たとえば、誤り訂正符号（ECC）を加え、パターンを同期させ、インターリーブし、チャネル符号化する。フォーマットされたデータはアドレス情報を有し、制御ユニット２０の制御下で、記録担体上の対応するアドレス指定可能な位置に書き込まれる。フォーマット器２８の出力からのフォーマットされたデータは、レーザー・ユニット２９に渡され、レーザー・ユニット２９が、選択された層にマークを書き込むために、レーザーを駆動し、レーザー出力を制御する。
【００２５】
ある実施形態では、記録装置は記憶システム、たとえばコンピュータにおいて使用するための光ディスク・ドライブだけである。制御ユニット２０は、標準化されたインターフェースを介してホスト・コンピュータ・システム内の処理ユニットと通信するよう構成される。デジタル・データはフォーマット器２８および読み取り処理ユニット３０に直接、インターフェースされる。
【００２６】
ある実施形態では、本装置はスタンドアローンのユニット、たとえば消費者使用のためのビデオ記録装置として構成される。本装置に含まれる制御ユニット２０または追加的なホスト制御ユニットは、ユーザーによって直接制御され、ファイル管理システムの機能を実行するよう構成される。本装置はアプリケーション・データ処理、たとえばオーディオおよび／またはビデオ処理回路を含む。ユーザー情報は入力ユニット２７上に呈示される。入力ユニット２７は、アナログのオーディオおよび／またはビデオあるいはデジタルの非圧縮オーディオ／ビデオのような入力信号のための圧縮手段を有していてもよい。好適な圧縮手段はたとえば、オーディオについてはWO98/16014-A1（PHN16452）に、ビデオについてはMPEG2規格に記載されている。入力ユニット２７は前記オーディオおよび／またはビデオを処理して情報の諸単位にする。該単位がフォーマット器２８に渡される。読み取り処理ユニット３０は、好適なオーディオおよび／またはビデオ復号ユニットを有していてもよい。
【００２７】
本装置は、対角プッシュプル信号に基づいて、傾きを検出し、それに依存して傾き信号を生成するための傾き検出ユニット３２を有する。傾き信号はサーボ・ユニット２５に結合されて、傾きサーボを調整する傾き誤差信号を提供してもよい。代替的または追加的に、傾き信号はほかのところで使われてもよい。たとえば傾き信号によって表される傾き量に関係するトラック間クロストークの量を補償するなどして、たとえば記録プロセスを調整するため、あるいは読み取りユニット３０における読み取り信号の処理を適応させるために使われてもよい。傾き信号の決定は、図１、図２および図４〜図６を参照してのちに詳述するようにして行われる。傾き検出ユニット３２は、対角プッシュプル信号を生成するために選択されたサブ検出器信号を提供する、フロントエンド・ユニット３１および読み取りユニット３０内の読み取り回路を使う、制御ユニット２０内のソフトウェア機能として実装されてもよい。傾き検出ユニット３２は、対角プッシュプル信号中のトラッキング・オフセット成分を識別するためのフィルタを適用して対角プッシュプル信号を処理することによって傾き誤差をトラッキング誤差から弁別する、傾き弁別ユニット３４を具備していてもよい。
【００２８】
図１で見て取れるように、傾きから帰結するスポット１５の変形のため、スキャン・スポットは各マーク１３、１４の上端および下端と、時間によって異なる仕方で交わる。その結果、二つの対角線上の回折対、すなわち(＋1,＋1)と(−1,−1)、(−1,＋1)と(＋1,−1)の間に光強度変動の差が生じる。回折次数は、図１のマークの前記端によって誘導され、図２に描かれている。
【００２９】
各サブ検出器からの信号に基づいて、対角プッシュプル（DPP:  diagonal  push-pull）信号が生成される。これは、第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく。傾きを示す信号は、この対角プッシュプル信号から検出できる。
【００３０】
検出器の中心、すなわち両方の矢印２００、２０１の交点に関して対角線上に位置された対は、対Ａ、Ｃおよび対Ｂ、Ｄである。サブ検出器の異なる形および順序が使用されてもよいことを注意しておく。対角プッシュプル信号は、傾きによって引き起こされるスキャン・スポットの変形した形に関係する傾き信号成分を含んでいる。傾きプッシュプル信号はその後処理され、傾き信号成分が単離され、傾き信号が生成される。これについはのちにさらに述べる。傾きプッシュプル信号は式
Ik(DPP)＝Ik(A)＋Ik(C)−Ik(B)−Ik(D)      (1)
に基づいたものでよい。ここで、Ik(X)（X＝A,B,C,D）は、スキャン位置または時刻kの関数としての、各サブ検出器上での放射強度を表す。第一の対角線上に位置されたサブ検出器Ａ、Ｃの対の第一の信号はIk(PP1)＝Ik(A)＋Ik(C)で表され、第二の対角線上に位置されたサブ検出器Ｂ、Ｄの対の第二の信号はIk(PP2)＝Ik(D)＋Ik(B)で表される。
【００３１】
スポット１５が動径方向において完全に対称的である公称通りの状況では、対角プッシュプル信号Ik(DPP)は0である。これは、Ａ、ＣとＢ、Ｄとの間に光強度の変動差はないことを含意している。一方、動径方向の傾きがあると、結果として得られるIk(DPP)は0でなくなる。簡単のため、チャネルは非線形性およびノイズがないとする。このとき、DPPチャネル読み出し信号は：
Ck(DPP)＝(a*h(DPP)）k      (2)
と書ける。ここで、akはチャネル・データ・シーケンス（アルファベット{−1,1}）を表し、hk(DPP)は対角プッシュプル・チャネルのDPPチャネル・シンボル応答（CSR:  channel  symbol  response）を表し、*は線形畳み込みを表す。
【００３２】
図４は、動径方向の傾きがあるときのDPPチャネル・シンボル応答を示している。応答の振幅は縦軸に示されており、応答は有限インパルス応答（FIR:  finite  impulse  response）フィルタのフィルタ・タップのところで表されている。
【００３３】
曲線の集合４１は、さまざまな動径方向の傾き（RT:  radial  tilt）でのhk(DPP)の例を示している。これらの例は、25GBの容量でセットアップされたブルーレイ・ディスクを用いたスカラー回折に基づいている。曲線は概して原点のまわりに反対称であり、タップ振幅は傾き角θとともに増大する。第一近似では、公式(2)は
Ik(DPP)(θ)〜θ×(a*h(DPP))k      (3)
と書き直せる。
【００３４】
現実には、信号Ik(DPP)(θ)はノイズを受けており、動径方向の傾きにとっては重要でない他の光路不完全性のために0でないこともある。よって、式(3)は：
Ik(DPP)＝Ik(DPP)(θ)＋ΔIk(DPP)＋nk
＝θ×(a*h(DPP))k＋(a*Δh(DPP))k＋nk      (4)
と拡張できる。
【００３５】
動径方向の傾きθの情報を抽出するためには、理想的にはIk(DPP)(θ)と(a*h(DPP))kとの相互相関を取って傾き推定：
【数１】
2009519559.tif 000003
を得る必要がある。
【００３６】
原則として、hk(DPP)は受信機においては厳密には知られていない。しかしながら、推定されたビット・シーケンス
【数２】
2009519559.tif 000004
をFIRフィルタと畳み込むことによって、(a*h(DPP))kのおおまかなバージョンを生成することができる。FIRフィルタのインパルス応答skはhk(DPP)の様式化された近似、たとえば25GBについてsk＝[−1,0,0,1,0,0,0,−1,0,0,1]である。このとき、式(5)は：
【数３】
2009519559.tif 000005
となる。
【００３７】
さらに、ビット推定
【数４】
2009519559.tif 000006
を明示的には使わないことも好ましい。これは、ビット誤差に起因する傾き推定の劣化および傾き補正器の可能な使用におけるIk(DPP)と再構成された
【数５】
2009519559.tif 000007
との間の遅延に起因する速度の制限を回避するためである。この理由で、式(6)の
【数６】
2009519559.tif 000008
を、常に即時に利用可能であるその同期中心開口（central  aperture）信号Ik(CA)で置き換えて、公式：
【数７】
2009519559.tif 000009
のようにすることを考えることができる。
【００３８】
Ik(CA)は
【数８】
2009519559.tif 000010
に比べて、ノイズ、クロストークおよびISIのような若干の追加的な擾乱を推定に取り入れる。クロストークの影響は、Ik(DPP)におけるクロストーク出現が目標トラック・データのクロストーク出現よりもずっと弱いと想定すれば、相互相関の性質により、ある程度まで限定されることができる。ISIは、中心開口チャネル・シンボル応答が対称的かつ一定なままである限り、いかなる影響も及ぼさない。対称性は動径方向の傾きについては真であり、一定性は関心のある動径方向の傾き範囲（[−1°,1°]）内ではほぼ真である。
【００３９】
良好かつ安定な動径方向傾き推定のために、他の光路不完全性によって引き起こされる式(4)における項Δh(DPP)は、理想的には、選択されたシグネチャ・フィルタskに直交するべきである。この直交性は実際には、接線方向の傾き、焦点ぼけおよび球面収差のような通常考えられる異常では成り立つ。
【００４０】
トラッキング・オフセットは、反対称なDPP  CSRを引き起こすことになるが、図４に示される真ん中の二つのローブ４３、４４は外側のローブ４２、４５よりずっと大きな振幅をもつ。したがって、実際の推定の前に動径方向の傾きとトラッキング・オフセットとの間の区別を助けるための特別の検査フィルタが設計できる。たとえば、傾き弁別信号Δχは次のように定義されてもよい：
【数９】
2009519559.tif 000011
ここで、sk(O)＝[−1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1]およびsk(M)＝[1,0,0,0,0,−1]により、DPP  CSRの真ん中の（middle）二つのローブと外側の（outer）二つのローブとのエネルギー比を近似的に得ることができる。この例でのフィルタ・パラメータは25GBのブルーレイ・ディスクのために設定されているが、個別の読み出しチャネルについて調整される必要があることを注意しておく。Δχが所定の閾値より大きいと、動径方向の傾きではなくトラッキング・オフセットが識別され、傾き補正は実行されない。
【００４１】
図５は、傾き信号生成装置を示している。この図は、上記した傾きとトラッキング誤差の弁別に基づく、考えられるトラッキングおよび傾き弁別回路実装の概略図を示している。検出器１８は、サブ検出器信号SAないしSDを生成する四つのサブ検出器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有している。信号SAとSCは加算器５１によって加算され、信号SBとSDは加算器５２によって加算され、加算された両信号は加算器５３によって加算されて読み取り信号を生成する。この読み取り信号は通例、中心開口信号ICAと呼ばれる。前記加算された両信号は減算ユニット５４において減算されて、対角プッシュプル信号SDPP＝SA＋SC−SB−SDを生成する。それらの組み合わされた信号は、アナログ‐デジタル変換器５５において、スキャン位置kの関数としてのデジタル信号Ik(CA)およびIk(DPP)に変換される。処理は、トラック中のデータ・マークと同期されているクロックに基づいて、スキャン位置kが時間期間kに対応することを想定していることを注意しておく。これは読み取り信号をデジタル処理する回路では一般的である。あるいはまた、前記の計算は、期間kと、記録担体上のデータ・トラックから読まれたマークのチャネル・ビット・クロックとの不整合を考慮に入れるよう適応されてもよい。
【００４２】
デジタル信号は傾き計算ユニット５０で処理されて、傾き信号χθが生成される。傾き計算ユニット５０は、データ・トラックからのデータを表す読み取り信号Ik(CA)に基づくチャネル・データ信号を応答関数skと畳み込みしたものを生成する、上記のような応答関数skをもつチャネル応答ユニット５０１を含む。計算ユニット５０２において、チャネル・データ信号は、対角プッシュプル信号Ik(DPP)を乗算され、その結果が積分ユニット５０３において積分されて、上記のような傾き信号χθが生成される。
【００４３】
傾き信号生成装置は、デジタル信号Ik(CA)およびIk(DPP)を処理して、たとえば上記の公式(8)に基づいて傾き弁別信号Δχを生成する傾き弁別ユニット５６を含んでいてもよい。傾き判断ユニット５７は傾き弁別信号Δχを所定の閾値を比較し、傾き計算ユニット５０を作動させるための傾き制御信号を生成する。傾き判断ユニット５７の出力は、傾き推定のためのイネーブル信号としてのはたらきをする。出力が「N」であれば、χθは0に設定される。さらに、トラック中心に対するスキャン・スポットの位置を補正するためにトラッキング・サーボが作動されてもよい。
【００４４】
図６は、動径方向の傾き推定結果を示している。この図は、種々の光記録担体、たとえば23GBから33GBまでの間のデータ容量をもつブルーレイ・ディスクについての曲線の集合６１を示している。横軸は、動径方向の傾きの−1度から＋1度までの間の傾き値の範囲を示しており、縦軸は傾き信号を示している。
【００４５】
このシミュレーションでは、さまざまな動径方向傾きの設定で、BDディスクの四象限データ信号が、BD実験的試験器から測定され、次いで式(7)に従って傾き推定を得るために処理されている。その結果が図６に示されている。推定値は、見事なまでに実際の動径方向の傾き角の線形関数であり、したがって、たとえば電子的または機械的な動径方向傾き補正器のための誤差測定値として使用されてもよい。
【００４６】
図７は、傾きを検出するプロセスを示している。傾き検出プロセスは、「開始」ノード７１で開始される。「ディスク挿入」ノード７２において記録担体が挿入され、初期スタートアップ・ルーチンが実行される。これにはたとえば、スキャン・ヘッドを初期位置に動かし、記録担体を回転させるために回転モーターおよびサーボ・システムを作動させることが含まれる。記録担体上のトラックのスキャンは、「スキャン」ノード７３で作動させられる。次の「DPP生成」ノード７４では、先に説明したようにして対角プッシュプル信号がサブ検出器信号から生成される。「処理」ステップ７５では、対角プッシュプル信号が処理されて傾き信号が生成される。たとえば、フィルタ処理されて、対角プッシュプル信号における傾きに関係する信号成分が単離され、増幅される。処理のための好適な公式は先に説明してあり、たとえば同期中心開口信号に基づく公式(7)である。「傾き検出」ステップ７６では、生成された傾き信号が判断される。傾きがあれば、補正動作が開始されうる。あるいは検出された傾きを使ってデータ読み出し信号についての信号処理を改善してもよい。処理は「スキャン」ノード７３に続くか、あるいはユーザーが排出コマンドを与えるなどしたことにより記録担体へのさらなるアクセスが要求されないときには「終了」ノード７７で終了する。
【００４７】
本発明は主としてBD光ディスクを使った実施形態によって説明してきたが、本発明は、長方形の光学式カード、光磁気ディスク、多層高密度ディスクまたは傾きに敏感なスキャン・システムを有する他の任意の型の情報記憶システムといったその他の記録担体にも好適である。
【００４８】
なお、この文書では、「有する」という単語は挙げられているもの以外の他の要素やステップの存在を排除しない。また、要素の単数形の表現はそのような要素の複数を排除しない。参照符号があったとしても請求項の範囲を限定するものではない。本発明はハードウェアおよびソフトウェアの両方によって実装されてもよい。いくつかの「手段」または「ユニット」は同じハードウェアまたはソフトウェアの項目によって表現されてもよい。さらに、本発明の範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明は上記のすべての一つ一つの特徴または諸特徴の組み合わせに存するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】動径方向の傾きによって変形されたレーザー・スポットのトラック・スキャンを示す図である。
【図２】光検出器上での回折次数を示す図である。
【図３】傾き検出のあるスキャン装置を示す図である。
【図４】動径方向の傾きがあるときの対角プッシュプル・チャネル・シンボル応答を示す図である。
【図５】傾き信号生成装置を示す図である。
【図６】動径方向の傾き推定の結果を示す図である。
【図７】傾きを検出するプロセスを示す図である。
【図１】
2009519559.tif 000017
【図２】
2009519559.tif 000018
【図３】
2009519559.tif 000019
【図４】
2009519559.tif 000020
【図５】
2009519559.tif 000021
【図６】
2009519559.tif 000022
【図７】
2009519559.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月16日(2008.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする装置であって：
・トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器を有する、データ・トラックから反射された放射を受光する検出器を有する光ヘッドと、
・光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成する傾き手段とを有しており、
前記傾き手段が、
・第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、
・その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成し、
・データ・トラックからのデータおよび対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づいてチャネル・データ信号を生成し、
・前記対角プッシュプル信号と前記チャネル・データ信号との相互相関を取ることによって前記対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている、
装置。
【請求項２】
前記傾き手段が前記対角プッシュプル信号の生成を、式
Ik(DPP)＝Ik(A)＋Ik(C)−Ik(B)−Ik(D)
に基づいて行うよう構成されており、ここで、Ik(X)（X＝A,B,C,D）は、スキャン位置kの関数として、各サブ検出器上での放射強度を表し、前記第一の対角線上に位置されたサブ検出器Ａ、Ｃの対の前記第一の信号はIk(PP1)＝Ik(A)＋Ik(C)で表され、前記第二の対角線上に位置されたサブ検出器Ｂ、Ｄの対の前記第二の信号はIk(PP2)＝Ik(D)＋Ik(B)で表される、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記傾き手段が、式
Ck(DPP)＝(a*h(DPP))k
に基づいて前記チャネル・データ信号を生成するよう構成されており、ここで、スキャン位置kの関数として、akはチャネル・データ・シーケンスを表し、hk(DPP)は対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答を表し、*は線形畳み込みを表す、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記傾き手段が、式
【数１】
2009519559.tif 000024
に基づいて傾き信号χθを生成するよう構成されており、この式は、スキャン位置kの関数として、対角プッシュプル信号Ik(DPP)をチャネル・データ信号(a*h(DPP))kと相互相関させるものである、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記傾き手段が、前記チャネル・データ信号の生成を、スキャン位置kの関数として、推定されたビット・シーケンス
【数２】
2009519559.tif 000025
をチャネル応答hk(DPP)に対応するインパルス応答skをもつフィルタと畳み込みすることによって行い、傾き信号χθの生成を式
【数３】
2009519559.tif 000026
に基づいて行う、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記傾き手段が、前記チャネル・データ信号の生成を、スキャン位置kの関数として、データ読み取り信号を、チャネル応答hk(DPP)に対応するインパルス応答skをもつフィルタと畳み込みすることによって行い、ある個別的な場合には前記データ読み取り信号は中心開口信号Ik(CA)であり、傾き信号χθの生成を式
【数４】
2009519559.tif 000027
に基づいて行う、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記傾き手段がトラッキング・オフセットを傾きから弁別する差分信号を生成する弁別手段を有しており、該弁別が、
・前記対角プッシュプル信号を、傾きの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第一のインパルス応答をもつ第一のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、および、
・前記対角プッシュプル信号を、トラック・オフセットの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第二のインパルス応答をもつ第二のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、
に基づいて行われる、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記弁別手段が、前記データ読み取り信号として中心開口信号Ik(CA)を使って、式
【数５】
2009519559.tif 000028
に基づいて差分信号Δχを生成するよう構成さており、ここで、
第一のインパルス応答S(O)kはスキャン位置kの関数としてのデータ・シンボルについてのチャネル応答における外側のローブに対応し、
第二のインパルス応答S(M)kはスキャン位置kの関数としてのデータ・シンボルについてのチャネル応答における内側のローブに対応する、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする際に傾きを検出する方法であって：
・トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器で受光されたデータ・トラックから反射された放射に基づいて、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成し、
・第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく対角プッシュプル信号を生成し、
・その対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成し、
・データ・トラックからのデータおよび対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づいてチャネル・データ信号を生成し、
・前記対角プッシュプル信号と前記チャネル・データ信号との相互相関を取ることによって前記対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成することを含む、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする装置に関する。該装置は、データ・トラックから反射された放射を受光する検出器を有する光ヘッドを有し、該検出器はトラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器を有しており、前記装置はさらに、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成する傾き手段を有する。
【０００２】
本発明はさらに、実質的に平行なデータ・トラックを有するデータ層を有する光記録担体をスキャンする際に傾きを検出する方法に関する。該方法は、トラック方向に対応する方向に揃った、象限に配置されているサブ検出器で受光されたデータ・トラックから反射された放射に基づいて、光ヘッドの光軸とデータ層の垂線との間の傾き角を表す傾き信号を生成することを含む。
【背景技術】
【０００３】
光ドライブにおいて、読み出し性能はしばしば傾きによって劣化する。傾きは、光ヘッドの光軸と記録担体のデータ層の垂線との間の角度である。接線方向の傾きおよび動径方向の傾きと呼ばれる二種類の傾きが存在する。接線方向の傾きでは、スポットがトラック方向に傾けられ、それが光経路をゆがめ、厳しいシンボル間干渉（ISI:  inter-symbol  interference）を引き起こす。動径方向の傾きでは、スポットは隣接トラックのほうに傾けられ、トラック間干渉（ITI:  inter-track  interference）またはクロストーク（XT:  cross  talk）の形で目標トラックの読み出しに入り込む。光ドライブの傾きに対する堅牢性を増すために、機械的方法または信号処理方法のいずれかによって傾きを補正できる傾き推定器が必要とされている。
【０００４】
光記録担体をスキャンして傾きを検出する装置および方法は、Y.  Wang  et  al.による“New  radial  tilt  detection  method  using  only  one  beam  and  one  four-quadrant  detector”,  Japanese  Journal  of  Applied  Physics,  Vol.  43,  No.  11A,  2004,  pp.  7513-7518（文書１と呼ぶ）から知られている。文書１では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表される四つのサブ検出器を有する四象限検出器が、傾き誤差信号を生成するために使用される。差動時間検出（DTD:  differential  time  detection）トラッキング誤差信号（TE:  tracking  error  signal）に対する動径方向の傾きの効果が計算され、測定される。この方法は、傾きに起因する二つのトラッキング方法のオフセット間の差を使う。第一のトラッキング信号は信号A＋Cと信号B＋Dの時間差に基づくDTD信号であり、公式DTDTE＝τ(A+C)−τ(B+D)で例示される。第二のトラッキング誤差信号（TE）は、二つの検出器半分A＋CおよびC＋Dのプッシュプル信号（PP:  push-pull  signal）に基づき、公式PPTE＝（A＋B−C−D）によって例示される。二つのトラッキング方法の間の差が解析され、傾き角を表す傾き信号を計算するために使用される。
【０００５】
しかしながら、プッシュプル信号の品質は一般にDTD信号の品質より低い。よって、傾き信号は不正確で、信頼できない可能性がある。
【０００６】
文書JP2001266385は傾き検出を記載している。反射光が、該文献の図６に示されるような要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ上で四分（quadripartite）光検出器上で検出される。|(A＋C)−(B＋D)|の平均値が傾きの絶対値を検出できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、信頼できる傾き信号を生成する装置および方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の側面によれば、前記の目的は、請求項１記載の装置によって達成される。
【０００９】
本発明の第二の側面によれば、前記の目的は、請求項９記載の方法によって達成される。
【００１０】
前記の施策の効果は、対角プッシュプル信号が単一の組み合わされた信号として生成されることである。有利なことに、対角プッシュプル信号は、傾き角を表す実質的な信号成分を含む。対角プッシュプル信号を処理することによって、傾き信号が生成される。
【００１１】
本発明はまた、次のような認識にも基づいている。良い傾き推定器のためには若干の重要な要請がある。第一に、傾き推定器は、傾きを読み取りの間オンザフライで検出できるべきである。というのも、そうすることによって傾き推定器は、良好なドライブ再生性を達成するために必要な動的な傾き補正を可能にするからである。第二に、衛星スポットを生成するための追加的な格子や二波長法（dual-wavelength  method）において主レーザーと同時に作動する第二のレーザーといった追加的な光コンポーネントの使用は好ましくない。最後に、傾き角の関数としての傾き推定結果は、公称点（傾き0）のまわりで十分広い線形範囲（符号を含めて）および十分高い感度をもつ必要がある。これは傾き補正の適正な作動を簡単にすることができる。
【００１２】
ジッタ値、プッシュプル（上で論じた文書１のような）または高周波読み取り信号（RF）振幅に基づく方法といった既知の諸方法は、信頼できる形で傾き角および／または傾きの符号を検出できない。既存の諸方法では、上記の要請の一部しか満たされない。問題は主として、追加的な光コンポーネントを使う必要のために、コストが増し、システムに不安定の可能性が導入されるという点と、推定が静的で（たとえば、特別な傾き検出手順で行われる）、オンザフライで（データ読み取りなどのためのデータ・トラックのスキャンの際に）行えないという点にある。
【００１３】
本発明者らは、さらなるフィルタリングまたは時間検出を要求することなく、利用可能な光学要素および検出器から、サブ検出器信号に基づいて対角プッシュプル信号が高周波領域で簡単に生成されることを見て取った。有利なことに、対角プッシュプル信号は動径方向の傾きに対応する信号成分を含む。トラッキング・サーボ・システムによってスキャン・スポットがトラックを中心にしていると想定して、傾き信号は、適切なフィルタを使うなどして、対角プッシュプル信号を処理することによって便利に生成される。
【００１４】
本装置のある実施形態では、前記傾き手段は、データ・トラックからのデータおよび対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づくチャネル・データ信号を生成し、対角プッシュプル信号とチャネル・データ信号の相互相関を取ることによって対角プッシュプル信号を処理して傾き信号を生成するよう構成されている。チャネル・データ信号は、理想的な対角プッシュプル・チャネルの信号、すなわちトラックにおけるデータ・マークおよび対角プッシュプル・チャネルをなす要素の応答に基づく信号を表す。チャネル・データ信号の対角プッシュプル信号との相互相関を取ることは、傾きを表す信号成分が拡大されるという利点がある。
【００１５】
本装置のある実施形態では、前記傾き手段は、対角プッシュプル信号を、傾きの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第一のインパルス応答をもつ第一のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、および、前記対角プッシュプル信号を、トラック・オフセットの場合の対角プッシュプル・チャネルのチャネル応答に基づく第二のインパルス応答をもつ第二のフィルタと畳み込みされたデータ読み取り信号と相互相関を取ったもの、に基づいて、トラッキング・オフセットを傾きから弁別する差分信号を生成する弁別手段を有する。両方のフィルタを使うことは、差分信号が、傾き信号を生成するために使われるのと同じ検出器信号から生成されるという利点を有する。差分信号がトラッキング・オフセットを示す場合、本装置は、まずトラッキング・オフセットを補正しうる。よって、トラッキング・オフセットが傾き検出を乱すことが防止される。
【００１６】
さらに、本発明に基づく装置および方法の好ましい諸実施形態が付属の請求項に与えられる。その開示はここに参照によって組み込まれる。
【００１７】
本発明のこれらの側面およびその他の側面は、以下の記述において例として記載される実施形態を参照し、付属の図面を参照することから明白になり、さらに明快にされるであろう。
【００１８】
図面において、すでに記載された要素に対応する要素は同じ参照符号をもつ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、動径方向の傾きによって変形されるレーザー・スポットのトラック・スキャンを示している。この図は概略的に、矢印１６によって示されるトラックに沿った方向でスポット１５によってスキャンされるトラック１２を示している。このトラックはDVD（デジタル多用途ディスク）またはBD（ブルーレイ・ディスク）のような光記録担体上の光学式マーク１３、１４、たとえばピットおよびランドを含む。レーザー・スポット１５は動径方向の傾きによって変形され、部分的に隣接トラックに入射するさらなる放射１７をもつ。スポット１５はトラックに沿ってスキャンする。ここで、トラッキング・サーボがスポットをトラック上に維持する。トラッキング・サーボ・システムは光記録ではよく知られており、たとえばプッシュプルに基づくトラッキング方法がある。書き込み可能（書き換え可能）光ディスク・システムでは、通例3スポット・プッシュプル・トラッキング・システムが適用される。簡単のため、衛星スポットはここでは描かれていない。プッシュプル法は、光検出器の両半分の光強度をバランスするもので、結果として、スポットの「重心」は目標トラック上に維持される。
【００２０】
図２は、光検出器上での回折次数を示している。この図は、象限に配置された、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとマークされた四つのサブ検出器をもつ光検出器１８を示している。サブ検出器は、矢印２００で示されるトラック方向に整列されている。一方、動径方向は矢印２０１で示されている。検出器上で、放射のパターンが、トラック１２上のスキャン・スポット１５からの反射された放射の回折次数に従って示されている。回折次数は、それぞれの次数に従って、たとえば(0,0)、(−1,＋1)などとマークされている。
【００２１】
図３は、傾き検出のあるスキャン装置を示している。本装置は、記録担体１１上のトラックをスキャンするスキャン手段を具備する。スキャン手段は記録担体１１を回転させる駆動ユニット２１、ヘッド２２、ヘッド２２をトラック上に位置させるサーボ・ユニット２５および制御ユニット２０を含む。ヘッド２２は、放射ビーム２４を生成する既知の型の光学系を有しており、該放射ビーム２４は光学要素を通じて案内されて、記録担体の情報層のトラック上の放射スポット２３に合焦される。放射ビーム２４は放射源、すなわちレーザー・ダイオードによって生成される。ヘッドはさらに、放射ビーム２４の焦点を該ビームの光軸に沿って移動させる合焦アクチュエータと、スポット２３の位置をトラックの中心上で動径方向に微調整するトラッキング・アクチュエータとを有する（図示せず）。トラッキング・アクチュエータは、光学要素を動径方向に移動させるコイルを有していてもよいし、あるいは代替的に、反射要素の角度を変えるよう構成されていてもよい。合焦アクチュエータおよびトラッキング・アクチュエータはサーボ・ユニット２５からアクチュエータ信号によって駆動される。
【００２２】
記録担体１１は、矢印３０１によって概略的に示される傾きを呈しうる。たとえば、傾きは、平坦でない表面、完全でない機械的支持またはスキャン・システム・オフセットなどから帰結しうる。傾き角３０４は、スキャン・スポット２３の位置における、ヘッド２２の光軸３０２と記録担体のデータ層の垂線３０３との間の角度として定義される。実際上は傾き角は1度以下であり、図面は正しいスケールで描かれていないことを注意しておく。
【００２３】
ヘッドまたは記録担体支持システムはさらに、データ層の垂線とヘッドの光学系の光軸との間の傾き角を適応させるための傾きアクチュエータを含んでいてもよい。傾きアクチュエータは、下に論じるようにして生成される傾き信号に基づいて制御されうる。
【００２４】
読み取りの際、情報層によって反射される放射は、ヘッド２２内の通常型の検出器、たとえば四象限ダイオードによって検出され、検出器信号が生成される。該検出器信号はフロントエンド・ユニット３１に結合されて、主スキャン信号３３ならびにトラッキングおよび合焦のための誤差信号３５を含むさまざまなスキャン信号が生成される。誤差信号３５は、前記トラッキング・アクチュエータおよび合焦アクチュエータを制御するためにサーボ・ユニット２５に結合される。主スキャン信号３３は、復調器、フォーマット解除器（deformatter）および出力ユニットを含む通常型の読み取り処理ユニット３０によって処理され、情報が取り出される。制御ユニット２０は制御回路、たとえばマイクロプロセッサ、プログラム・メモリおよび制御ゲートを有する。制御ユニット２０はまた、論理回路内の状態機械として実装されてもよい。
【００２５】
本装置は、書き込み可能または書き換え可能型の記録担体上に情報を記録する記録手段を具備していてもよい。該記録手段は入力ユニット２７、フォーマット器２８およびレーザー・ユニット２９を有しており、ヘッド２２およびフロントエンド・ユニット３１と協働して書き込み放射ビームを生成する。フォーマット器２８は、制御データを加え、データを記録フォーマットに従ってフォーマットおよびエンコードするものである。たとえば、誤り訂正符号（ECC）を加え、パターンを同期させ、インターリーブし、チャネル符号化する。フォーマットされたデータはアドレス情報を有し、制御ユニット２０の制御下で、記録担体上の対応するアドレス指定可能な位置に書き込まれる。フォーマット器２８の出力からのフォーマットされたデータは、レーザー・ユニット２９に渡され、レーザー・ユニット２９が、選択された層にマークを書き込むために、レーザーを駆動し、レーザー出力を制御する。
【００２６】
ある実施形態では、記録装置は記憶システム、たとえばコンピュータにおいて使用するための光ディスク・ドライブだけである。制御ユニット２０は、標準化されたインターフェースを介してホスト・コンピュータ・システム内の処理ユニットと通信するよう構成される。デジタル・データはフォーマット器２８および読み取り処理ユニット３０に直接、インターフェースされる。
【００２７】
ある実施形態では、本装置はスタンドアローンのユニット、たとえば消費者使用のためのビデオ記録装置として構成される。本装置に含まれる制御ユニット２０または追加的なホスト制御ユニットは、ユーザーによって直接制御され、ファイル管理システムの機能を実行するよう構成される。本装置はアプリケーション・データ処理、たとえばオーディオおよび／またはビデオ処理回路を含む。ユーザー情報は入力ユニット２７上に呈示される。入力ユニット２７は、アナログのオーディオおよび／またはビデオあるいはデジタルの非圧縮オーディオ／ビデオのような入力信号のための圧縮手段を有していてもよい。好適な圧縮手段はたとえば、オーディオについてはWO98/16014-A1（PHN16452）に、ビデオについてはMPEG2規格に記載されている。入力ユニット２７は前記オーディオおよび／またはビデオを処理して情報の諸単位にする。該単位がフォーマット器２８に渡される。読み取り処理ユニット３０は、好適なオーディオおよび／またはビデオ復号ユニットを有していてもよい。
【００２８】
本装置は、対角プッシュプル信号に基づいて、傾きを検出し、それに依存して傾き信号を生成するための傾き検出ユニット３２を有する。傾き信号はサーボ・ユニット２５に結合されて、傾きサーボを調整する傾き誤差信号を提供してもよい。代替的または追加的に、傾き信号はほかのところで使われてもよい。たとえば傾き信号によって表される傾き量に関係するトラック間クロストークの量を補償するなどして、たとえば記録プロセスを調整するため、あるいは読み取りユニット３０における読み取り信号の処理を適応させるために使われてもよい。傾き信号の決定は、図１、図２および図４〜図６を参照してのちに詳述するようにして行われる。傾き検出ユニット３２は、対角プッシュプル信号を生成するために選択されたサブ検出器信号を提供する、フロントエンド・ユニット３１および読み取りユニット３０内の読み取り回路を使う、制御ユニット２０内のソフトウェア機能として実装されてもよい。傾き検出ユニット３２は、対角プッシュプル信号中のトラッキング・オフセット成分を識別するためのフィルタを適用して対角プッシュプル信号を処理することによって傾き誤差をトラッキング誤差から弁別する、傾き弁別ユニット３４を具備していてもよい。
【００２９】
図１で見て取れるように、傾きから帰結するスポット１５の変形のため、スキャン・スポットは各マーク１３、１４の上端および下端と、時間によって異なる仕方で交わる。その結果、二つの対角線上の回折対、すなわち(＋1,＋1)と(−1,−1)、(−1,＋1)と(＋1,−1)の間に光強度変動の差が生じる。回折次数は、図１のマークの前記端によって誘導され、図２に描かれている。
【００３０】
各サブ検出器からの信号に基づいて、対角プッシュプル（DPP:  diagonal  push-pull）信号が生成される。これは、第一の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第一の信号と第二の対角線上に位置されたサブ検出器の対の第二の信号との差に基づく。傾きを示す信号は、この対角プッシュプル信号から検出できる。
【００３１】
検出器の中心、すなわち両方の矢印２００、２０１の交点に関して対角線上に位置された対は、対Ａ、Ｃおよび対Ｂ、Ｄである。サブ検出器の異なる形および順序が使用されてもよいことを注意しておく。対角プッシュプル信号は、傾きによって引き起こされるスキャン・スポットの変形した形に関係する傾き信号成分を含んでいる。傾きプッシュプル信号はその後処理され、傾き信号成分が単離され、傾き信号が生成される。これについはのちにさらに述べる。傾きプッシュプル信号は式
Ik(DPP)＝Ik(A)＋Ik(C)−Ik(B)−Ik(D)      (1)
に基づいたものでよい。ここで、Ik(X)（X＝A,B,C,D）は、スキャン位置または時刻kの関数としての、各サブ検出器上での放射強度を表す。第一の対角線上に位置されたサブ検出器Ａ、Ｃの対の第一の信号はIk(PP1)＝Ik(A)＋Ik(C)で表され、第二の対角線上に位置されたサブ検出器Ｂ、Ｄの対の第二の信号はIk(PP2)＝Ik(D)＋Ik(B)で表される。
【００３２】
スポット１５が動径方向において完全に対称的である公称通りの状況では、対角プッシュプル信号Ik(DPP)は0である。これは、Ａ、ＣとＢ、Ｄとの間に光強度の変動差はないことを含意している。一方、動径方向の傾きがあると、結果として得られるIk(DPP)は0でなくなる。簡単のため、チャネルは非線形性およびノイズがないとする。このとき、DPPチャネル読み出し信号は：
Ck(DPP)＝(a*h(DPP)）k      (2)
と書ける。ここで、akはチャネル・データ・シーケンス（アルファベット{−1,1}）を表し、hk(DPP)は対角プッシュプル・チャネルのDPPチャネル・シンボル応答（CSR:  channel  symbol  response）を表し、*は線形畳み込みを表す。
【００３３】
図４は、動径方向の傾きがあるときのDPPチャネル・シンボル応答を示している。応答の振幅は縦軸に示されており、応答は有限インパルス応答（FIR:  finite  impulse  response）フィルタのフィルタ・タップのところで表されている。
【００３４】
曲線の集合４１は、さまざまな動径方向の傾き（RT:  radial  tilt）でのhk(DPP)の例を示している。これらの例は、25GBの容量でセットアップされたブルーレイ・ディスクを用いたスカラー回折に基づいている。曲線は概して原点のまわりに反対称であり、タップ振幅は傾き角θとともに増大する。第一近似では、公式(2)は
Ik(DPP)(θ)〜θ×(a*h(DPP))k      (3)
と書き直せる。
【００３５】
現実には、信号Ik(DPP)(θ)はノイズを受けており、動径方向の傾きにとっては重要でない他の光路不完全性のために0でないこともある。よって、式(3)は：
Ik(DPP)＝Ik(DPP)(θ)＋ΔIk(DPP)＋nk
＝θ×(a*h(DPP))k＋(a*Δh(DPP))k＋nk      (4)
と拡張できる。
【００３６】
動径方向の傾きθの情報を抽出するためには、理想的にはIk(DPP)(θ)と(a*h(DPP))kとの相互相関を取って傾き推定：
【数１】
2009519559.tif 000029
を得る必要がある。
【００３７】
原則として、hk(DPP)は受信機においては厳密には知られていない。しかしながら、推定されたビット・シーケンス
【数２】
2009519559.tif 000030
をFIRフィルタと畳み込むことによって、(a*h(DPP))kのおおまかなバージョンを生成することができる。FIRフィルタのインパルス応答skはhk(DPP)の様式化された近似、たとえば25GBについてsk＝[−1,0,0,1,0,0,0,−1,0,0,1]である。このとき、式(5)は：
【数３】
2009519559.tif 000031
となる。
【００３８】
さらに、ビット推定
【数４】
2009519559.tif 000032
を明示的には使わないことも好ましい。これは、ビット誤差に起因する傾き推定の劣化および傾き補正器の可能な使用におけるIk(DPP)と再構成された
【数５】
2009519559.tif 000033
との間の遅延に起因する速度の制限を回避するためである。この理由で、式(6)の
【数６】
2009519559.tif 000034
を、常に即時に利用可能であるその同期中心開口（central  aperture）信号Ik(CA)で置き換えて、公式：
【数７】
2009519559.tif 000035
のようにすることを考えることができる。
【００３９】
Ik(CA)は
【数８】
2009519559.tif 000036
に比べて、ノイズ、クロストークおよびISIのような若干の追加的な擾乱を推定に取り入れる。クロストークの影響は、Ik(DPP)におけるクロストーク出現が目標トラック・データのクロストーク出現よりもずっと弱いと想定すれば、相互相関の性質により、ある程度まで限定されることができる。ISIは、中心開口チャネル・シンボル応答が対称的かつ一定なままである限り、いかなる影響も及ぼさない。対称性は動径方向の傾きについては真であり、一定性は関心のある動径方向の傾き範囲（[−1°,1°]）内ではほぼ真である。
【００４０】
良好かつ安定な動径方向傾き推定のために、他の光路不完全性によって引き起こされる式(4)における項Δh(DPP)は、理想的には、選択されたシグネチャ・フィルタskに直交するべきである。この直交性は実際には、接線方向の傾き、焦点ぼけおよび球面収差のような通常考えられる異常では成り立つ。
【００４１】
トラッキング・オフセットは、反対称なDPP  CSRを引き起こすことになるが、図４に示される真ん中の二つのローブ４３、４４は外側のローブ４２、４５よりずっと大きな振幅をもつ。したがって、実際の推定の前に動径方向の傾きとトラッキング・オフセットとの間の区別を助けるための特別の検査フィルタが設計できる。たとえば、傾き弁別信号Δχは次のように定義されてもよい：
【数９】
2009519559.tif 000037
ここで、sk(O)＝[−1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1]およびsk(M)＝[1,0,0,0,0,−1]により、DPP  CSRの真ん中の（middle）二つのローブと外側の（outer）二つのローブとのエネルギー比を近似的に得ることができる。この例でのフィルタ・パラメータは25GBのブルーレイ・ディスクのために設定されているが、個別の読み出しチャネルについて調整される必要があることを注意しておく。Δχが所定の閾値より大きいと、動径方向の傾きではなくトラッキング・オフセットが識別され、傾き補正は実行されない。
【００４２】
図５は、傾き信号生成装置を示している。この図は、上記した傾きとトラッキング誤差の弁別に基づく、考えられるトラッキングおよび傾き弁別回路実装の概略図を示している。検出器１８は、サブ検出器信号SAないしSDを生成する四つのサブ検出器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有している。信号SAとSCは加算器５１によって加算され、信号SBとSDは加算器５２によって加算され、加算された両信号は加算器５３によって加算されて読み取り信号を生成する。この読み取り信号は通例、中心開口信号ICAと呼ばれる。前記加算された両信号は減算ユニット５４において減算されて、対角プッシュプル信号SDPP＝SA＋SC−SB−SDを生成する。それらの組み合わされた信号は、アナログ‐デジタル変換器５５において、スキャン位置kの関数としてのデジタル信号Ik(CA)およびIk(DPP)に変換される。処理は、トラック中のデータ・マークと同期されているクロックに基づいて、スキャン位置kが時間期間kに対応することを想定していることを注意しておく。これは読み取り信号をデジタル処理する回路では一般的である。あるいはまた、前記の計算は、期間kと、記録担体上のデータ・トラックから読まれたマークのチャネル・ビット・クロックとの不整合を考慮に入れるよう適応されてもよい。
【００４３】
デジタル信号は傾き計算ユニット５０で処理されて、傾き信号χθが生成される。傾き計算ユニット５０は、データ・トラックからのデータを表す読み取り信号Ik(CA)に基づくチャネル・データ信号を応答関数skと畳み込みしたものを生成する、上記のような応答関数skをもつチャネル応答ユニット５０１を含む。計算ユニット５０２において、チャネル・データ信号は、対角プッシュプル信号Ik(DPP)を乗算され、その結果が積分ユニット５０３において積分されて、上記のような傾き信号χθが生成される。
【００４４】
傾き信号生成装置は、デジタル信号Ik(CA)およびIk(DPP)を処理して、たとえば上記の公式(8)に基づいて傾き弁別信号Δχを生成する傾き弁別ユニット５６を含んでいてもよい。傾き判断ユニット５７は傾き弁別信号Δχを所定の閾値を比較し、傾き計算ユニット５０を作動させるための傾き制御信号を生成する。傾き判断ユニット５７の出力は、傾き推定のためのイネーブル信号としてのはたらきをする。出力が「N」であれば、χθは0に設定される。さらに、トラック中心に対するスキャン・スポットの位置を補正するためにトラッキング・サーボが作動されてもよい。
【００４５】
図６は、動径方向の傾き推定結果を示している。この図は、種々の光記録担体、たとえば23GBから33GBまでの間のデータ容量をもつブルーレイ・ディスクについての曲線の集合６１を示している。横軸は、動径方向の傾きの−1度から＋1度までの間の傾き値の範囲を示しており、縦軸は傾き信号を示している。
【００４６】
このシミュレーションでは、さまざまな動径方向傾きの設定で、BDディスクの四象限データ信号が、BD実験的試験器から測定され、次いで式(7)に従って傾き推定を得るために処理されている。その結果が図６に示されている。推定値は、見事なまでに実際の動径方向の傾き角の線形関数であり、したがって、たとえば電子的または機械的な動径方向傾き補正器のための誤差測定値として使用されてもよい。
【００４７】
図７は、傾きを検出するプロセスを示している。傾き検出プロセスは、「開始」ノード７１で開始される。「ディスク挿入」ノード７２において記録担体が挿入され、初期スタートアップ・ルーチンが実行される。これにはたとえば、スキャン・ヘッドを初期位置に動かし、記録担体を回転させるために回転モーターおよびサーボ・システムを作動させることが含まれる。記録担体上のトラックのスキャンは、「スキャン」ノード７３で作動させられる。次の「DPP生成」ノード７４では、先に説明したようにして対角プッシュプル信号がサブ検出器信号から生成される。「処理」ステップ７５では、対角プッシュプル信号が処理されて傾き信号が生成される。たとえば、フィルタ処理されて、対角プッシュプル信号における傾きに関係する信号成分が単離され、増幅される。処理のための好適な公式は先に説明してあり、たとえば同期中心開口信号に基づく公式(7)である。「傾き検出」ステップ７６では、生成された傾き信号が判断される。傾きがあれば、補正動作が開始されうる。あるいは検出された傾きを使ってデータ読み出し信号についての信号処理を改善してもよい。処理は「スキャン」ノード７３に続くか、あるいはユーザーが排出コマンドを与えるなどしたことにより記録担体へのさらなるアクセスが要求されないときには「終了」ノード７７で終了する。
【００４８】
本発明は主としてBD光ディスクを使った実施形態によって説明してきたが、本発明は、長方形の光学式カード、光磁気ディスク、多層高密度ディスクまたは傾きに敏感なスキャン・システムを有する他の任意の型の情報記憶システムといったその他の記録担体にも好適である。
【００４９】
なお、この文書では、「有する」という単語は挙げられているもの以外の他の要素やステップの存在を排除しない。また、要素の単数形の表現はそのような要素の複数を排除しない。参照符号があったとしても請求項の範囲を限定するものではない。本発明はハードウェアおよびソフトウェアの両方によって実装されてもよい。いくつかの「手段」または「ユニット」は同じハードウェアまたはソフトウェアの項目によって表現されてもよい。さらに、本発明の範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明は上記のすべての一つ一つの特徴または諸特徴の組み合わせに存するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】動径方向の傾きによって変形されたレーザー・スポットのトラック・スキャンを示す図である。
【図２】光検出器上での回折次数を示す図である。
【図３】傾き検出のあるスキャン装置を示す図である。
【図４】動径方向の傾きがあるときの対角プッシュプル・チャネル・シンボル応答を示す図である。
【図５】傾き信号生成装置を示す図である。
【図６】動径方向の傾き推定の結果を示す図である。
【図７】傾きを検出するプロセスを示す図である。
【国際調査報告】
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2009519559.tif 000040