(57)【要約】【課題】記録時のトラッキング不安定化を回避するためにトラックエラー信号を記録波形のスペース部のみで検出する場合に、省消費電力化及び回路の小規模化を実現してコストを低減する。【解決手段】記録時の寛大を解決するために十分に広い動作帯域幅を有するプッシュプル信号検出手段と記録光波形中の任意の位置に光パルス列を挿入する手段を有する。また、挿入された光パルス列に同期してプッシュプル信号を検出する手段を有する。再生時には、記録済みディスクのスペース部のみからプッシュプル信号を検出する手段を有する。【選択図】図９
2011018418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源をパルス駆動する光源駆動部と、
前記光源駆動部にサンプルパルスを供給するサンプルパルス供給部と、
前記レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、
光ディスクから反射されたレーザ光を受光する表面分割型光検出器と、
前記表面分割型光検出器の各検出部の出力を用いて、前記検出部出力の差信号で構成されるプッシュプル信号と前記検出部の和信号で構成される再生信号とを生成する演算部と、
前記サンプルパルスのクロックに同期して動作し、前記プッシュプル信号をサンプリングして離散化プッシュプル信号を生成する第１のＡＤ変換器と、
前記離散化プッシュプル信号に基づいて、サーボ用制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記表面分割型光検出器の各検出部の出力はパルス状の信号であり、
前記演算部は、前記パルス状の信号からパルス状の前記プッシュプル信号を生成することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記演算器は、前記再生信号の平均強度信号を生成し、
さらに、前記離散化プッシュプル信号を前記平均強度信号で除算することにより、前記離散化プッシュプル信号を規格化すると共に、前記離散化プッシュプル信号中のパルス振幅の時間平均を算出する規格化演算部を備え、
規格化された離散化プッシュプル信号を前記サーボ用制御信号として出力することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
請求項１において、
さらに、与えられた記録データと前記クロックに基づいて記録波形を生成する記録波形生成部を備え、
前記光源駆動部は、前記記録波形のスペース部にのみ前記サンプルパルスを付加して前記レーザ光源の発光パターンを生成し、当該発光パターンに基づいて前記レーザ光源を駆動することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
請求項４において、
さらに、前記記録波形に基づいて、前記記録波形のスペース部に対応する前記離散化プッシュプル信号中のパルスを選別する選別部を備え、
前記スペース部に対応する前記離散化プッシュプル信号を、前記サーボ用制御信号として出力することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記光源駆動部は、前記記録波形のマーク部に相当する期間の前後について指定された期間、前記サンプルパルスの付加を抑止し、前記発光パターンを生成することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
請求項１において、さらに、
前記再生信号をサンプリングして離散化再生信号を生成する第２のＡＤ変換器と、
前記離散化再生信号からデータを復号する復号部と、
前記復号されたデータに基づき、前記離散化プッシュプル信号中のパルスの内、前記復号されたデータのスペース部に対応するパルスを選別する選別部と、を備え、
前記スペース部に対応する前記離散化プッシュプル信号を、前記サーボ用制御信号として出力することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記演算器は、前記再生信号の平均強度信号を生成し、
さらに、前記離散化プッシュプル信号を前記平均強度信号で除算することにより、前記離散化プッシュプル信号を規格化すると共に、前記離散化プッシュプル信号中のパルス振幅の時間平均を算出する規格化演算部を備え、
規格化された離散化プッシュプル信号を前記サーボ用制御信号として出力することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１のＡＤ変換器は、前記サンプルパルスのクロックを分周したクロックに同期して、前記離散化プッシュプル信号を生成し、
前記第２のＡＤ変換器は、前記サンプルパルスのクロックに同期して、前記離散化再生信号を生成することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置に関し、例えば、光ディスクの記録及び再生技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明では、Blu-ray Disc（以下、「ＢＤ」という。）を前提とし、また、用語もＢＤで使用されるものを基本とする。ただし、本発明の適用範囲は、ＢＤに限定されるものではないことに注意されたい。
【０００３】
ＢＤをはじめとする現行の光ディスク装置の多くは、その光源として用いているレーザダイオードが発する雑音を抑制するために高周波重畳法を採用している。この技術は、非特許文献１で開示されており、また当業者間では公知のことであるので、以下の記述に必要な事項のみ述べ、それ以上は詳述しないこととする。
【０００４】
光ディスク装置では、ディスクで反射されたレーザ光が発振中のレーザダイオードに入射すると発振状態が不安定化する結果、著しいレーザ雑音が生じる。これを回避するために、高周波重畳法が用いられている。これは、レーザダイオードの駆動信号に高周波信号を重畳させてレーザをパルス発光させるものである。その発光波形は、図１に示すような周期パルスである。ここで、レーザパルスの間隔（変調周期）とそれに対する発光期間との比率（デューティ）は、レーザ雑音が最小になるように調整されるパラメータである。即ち、ディスクで反射されてきたレーザパルスがレーザ発振中にレーザダイオードに入射しないように周波数とデューティが選択される。
【０００５】
パルス状のレーザ光は、その焦点が光ディスクの記録膜上に合うように照射される。すると、レーザ光が照射された箇所がマークあるいはスペースかによって反射されるレーザ光の強度が異なるため、レーザパルスの振幅が変調される。仮に、再生用のフォトダイオード及び電流電圧変換アンプによる帯域制限が皆無であったとすると、再生信号波形は、図２に示すような形状になる。以後、このような再生パルス列からなる信号をパルス再生信号と呼ぶことにする。ここで、図２中の破線は、仮にレーザを高周波重畳時のレーザパルスのピークと同じ出力で連続発振させた場合に得られる再生信号波形を示している。つまり、パルス再生信号の上側包絡線の形状は連続光による再生信号波形となっている。従って、包絡線検波、即ち、重畳する高周波電流の周波数よりも十分に低い遮断周波数を有する低域通過フィルタにパルス再生信号を通すことにより、所望の再生波形を得ることが出来る。現行の光ディスク装置では、フォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる再生系及びアナログ等化器の帯域制限により、このことが実現されている。
【０００６】
再生信号をパルス化するということは振幅変調の一種であるから、重畳した高周波信号の輝線スペクトルとその近傍に変調された再生信号成分が観測される。よって、以後本明細書中では、重畳した高周波信号を単にキャリアと呼ぶこととする。
【０００７】
キャリア周波数の一例を挙げると、ＢＤの場合、４００ＭＨｚ程度が標準的である。これは、専ら再生光学系の光路長で決定されるので、装置間で大きな差は無いと考えられる。
【０００８】
図３は、パルス再生信号のスペクトルの一例を示す図である。図３においては、破線によってフォトディテクターと電流電圧変換アンプとからなる系及びアナログ等化器の帯域制限の様子が模式的に表されている。即ち、上記旧来方式によってパルス再生信号を連続信号に変換すると、高調波成分を全て減衰させてしまう。従って、得られる再生信号振幅は小さくなり、その振幅とパルス再生信号振幅の比率は概ねパルスデューティー程度である。
【０００９】
この様に、得られる振幅が減少するために生じるＳＮＲ低下を改善する技術としてマルチトーン復調(ＭＴＤ: multi-tone demodulation)がある（特許文献１又は非特許文献３参照）。ＭＴＤは、ＳＮＲを改善することができるので、例えば多層光ディスクにおける情報の記録再生に好適な技術である。特許文献１に詳述されているように、ＭＴＤは、再生時にクロックパルスと同期してＡＤ変換するものであり、再生信号のＳＮＲを補う他に、高倍速再生時に再生信号とキャリアの分離が困難になるという課題をも解決することが出来る。即ち、ＭＴＤによって得られる信号には、原理的にキャリアの輝線スペクトルが含まれない。
【００１０】
近年、光ディスクの再生信号処理は、ＰＲＭＬ(partial response most-likely)法のようなデジタル方式が主流であることは当業者の間では公知である。このような信号処理系に於いては、再生信号のクロックと信号処理回路のクロックを同期させるためのＰＬＬ(phase locked loop)回路もデジタル化されているのが一般的である。
【００１１】
しかしながら、実際にはデジタル化されたＰＬＬにも電圧制御発振器やＤＡＣ(digitalto analogconverter)のような複数のアナログ要素が含まれている。アナログ要素を使用することの問題点は、その特性がばらつき易いことである。
そこで、近年、非特許文献４にも記載されているように、アナログ要素を極力含まない信号処理システムの検討が進められている。
【００１２】
図４は、ＭＴＤを実現するための装置の構成例を示す図である。尚、図４では、以下の説明に必須でない部分は省略している。本例は、パルス再生信号を連続波形に変換する手段として、ＡＤ変換器１１を用いている。キャリアは、クロック発生器１５で発生され、レーザドライバ１４に入力される。レーザドライバ１４は、所望の平均レーザパワー、ピークパワー、デューティが得られるようなレーザ駆動電流を発生させ、それをレーザダイオード６に供給するする。また、レーザの平均出力が一定になるようにレーザ駆動電流の制御も行う。レーザダイオードの出力光強度は、図１に示したような時間変化をする。
【００１３】
また、レーザ光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板３を通過した後、対物レンズ２によってディスク１の記録膜面上に焦点を結ぶ。記録膜面上でレーザ光は反射され、記録マークとスペースに応じた強度変化が重畳された反射パルスレーザ列となる。そのレーザ光強度の時間変化は、図２に示したパルス再生信号に一致したものとなる。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ４まで戻ると、そこで反射され集束レンズ７によってフォトダイオード８上に集光され電流に変換される。この電流は、電流アンプ１０によって電圧信号に変換された後にＡＤ変換器１１によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器１１は、パルス再生信号中の各パルスの頂点の値をサンプリングするよう駆動する必要がある。従って、ＡＤ変換器１１の駆動クロックとしてクロック発生器１５のクロックを用いている。ただし、クロック発生器１５の出力とパルス再生信号の間には、フォトダイオードやレーザ発光までの過程で生じる遅延のために位相差を生じているので、可変遅延器１３を用いてこの位相差を調節している。尚、上述したように、図２は再生用のフォトダイオード及び電流電圧変換アンプによる帯域制限が皆無である場合である。ただし、これらによる帯域制限がある場合には、その程度に依存して個々のパルスの広がりとピーク値の低下を生じるものの、一定以上の帯域があれば図２に示した信号とほぼ等しい信号を得ることが出来る。
【００１４】
ＭＴＤの典型的な実装形態は、非特許文献３にあるようにパルス再生信号をＡＤ(analog to digital)変換した後にＤＡ変換することにより実現する。一方、ＭＴＤと非特許文献２に記載されているような信号処理システムとを組み合わせる場合、図４に示すようにパルス再生信号をＡＤ変換したデジタル信号を後段のＤＡ変換を行わずに信号処理系に渡すことが考えられる。即ち、インターポレータ５１とＰＬＬ回路５２とからなる全デジタルＰＬＬを用いて再生信号クロックにヴィタビ復号器２４と適応等化器２３を備える復号系のクロックを同期させている。これにより、アナログ要素の削減と再生信号の高ＳＮＲ化を同時に実現できる。また、ＡＤ変換器をピックアップ上に配置していれば、高速アナログ信号をフレキシブル基板で伝送する必要が無くなる等のメリットが得られる。
【００１５】
ＢＤをはじめとする記録可能な光ディスク媒体の記録層には、記録トラックを定義すると同時に光スポットを案内するための溝を有する。この溝による回折光を２分割若しくは４分割光ディテクターで受光して得られるプッシュプル信号をトラッキングエラー信号として用いることは当業者には広く知られていることである。溝によって十分に強い回折を生じるためには、入射光に対する溝の光学的深さがλ／８前後である必要がある。通常、ディスクの溝深さは上記条件を勘案して決定されている。
【００１６】
ディスクの未記録領域に於いては、溝の光学的深さは専ら溝の物理的深さで決定されているので場所に拠らず一定している。しかし、記録済み領域では溝の光学的深さはマークとスペースとで異なる。マーク部に於ける溝の光学的深さは、溝の物理的な深さだけでなくマークと未記録部分との屈折率の違い及びマークの幅にも依存する。平均の光学的溝深さがλ／８から大きく乖離していなければ実用的な回折光強度を得ることが出来る。
【００１７】
プッシュプル信号を用いてトラッキングを行うシステムに於ける課題の１つは、記録中にトラッキングが不安定化する場合があることである。これは、記録中に溝の光学的深さが未記録状態とは異なって観測されることに原因がある。マークを記録している最中に得られるプッシュプル信号は、マーク形成過程にある記録膜の屈折率変化及び屈折率変化を受けている範囲に影響される。マークの形成過程の光スポット直下では記録膜の温度は急激に上昇した後に降下していく。そして、その間に相変化や化学反応などにより記録マークが形成される。また、記録熱による影響を受ける範囲も急激に伸縮する。なお、これらは記録パワーなどによっても異なる。記録中の実効的な溝の深さは予め予測するのが困難であるため、トラッキングが不安定となるという課題は特定の条件下で初めて顕現化することがある。
【００１８】
この問題を緩和する方法の１つに、例えば間欠的トラッキング方式がある。これは、特許文献１にも記載されている方式で、プッシュプル信号を常時検出するのではなく、記録波形のスペース部の期間のみで検出するものである（図５参照）。図５に示した波形の内、最上段の波形は、記録時のチャネルクロックを表している。その下の波形は、記録データを表し、ハイレベルがマークに対応する。記録データの下の波形は、記録波形、即ち、レーザの発光波形を表す。ここでは、マークをディスク上に生成するときのレーザによる熱の影響を考慮し、キャッスル型の例が模式的に示されている。また、ここで、スペース部の発光パワーは０ではなく、再生パワーレベルとなっている。さらに、最下段の波形はプッシュプル信号を取得する期間を指示する信号を示し、この信号がハイレベルの間にプッシュプル信号が取得される。この様に、光スポット直下の記録膜の光学特性が記録パルスによる影響を受けていない部分のみでプッシュプル信号を検出するので記録中でも未記録領域の再生時と同等のプッシュプル信号を得ることが出来るのでトラッキング不安定化を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−７３１４７号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】有本  昭、  他「高周波電流重畳法による半導体レーザー搭載ビデオディスクプレーヤのレーザーノイズ低減化」、光学  第14巻5号、  第３７７項−第３８３項
【非特許文献２】Frank Op’t Eynde, WillySansen, “AnalogInterfaces for Digital SignalProcessingSystems”, Kluwer Academic Publishers, 1993 Boston/Dordrecht/London, pp.91-92.
【非特許文献３】Atsushi Kikukawa, HiroyukiMinemura, “NovelHF-pulseread signalconverterfor increasingread signalSNR”, Digest of International Symposiumon OpticalMemory2007, pp.302-303.
【非特許文献４】Yamamoto Akira, Shirakawa Yoshinori他、”Quasi-synchronous samplingand adaptivePRML read channel system”, Digest of International Symposiumon OpticalMemory2007, pp.146-147.
【非特許文献５】Floyd M. Gardner, “Interpolation in Digital Modems - PartI: Fundamentals”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 41, pp.501-507 (1993).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
現行光ディスクドライブでは、トラッキングやフォーカシングなどの各種制御に関わるエラー信号の多くをフォトディテクター出力から得ている。これらの信号の多くは、復号信号処理系よりも遥かに狭い帯域幅しか要求しない。図６は、これらの信号をフォトディテクター出力から生成する構成の一例を示す図である。これは、トラッキングにＤＰＰ(differential push-pull)方式を用いている例である。従って、ピックアップの出力は、再生信号（ＲＦ）の他に、メインビームのプッシュプル信号を検出するために４分割フォトディテクター出力（４ディテクター出力をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表記）、また、サブスポットのプッシュプル信号を検出するための出力（ＳＡ、ＳＢ）とがある。
【００２２】
これらのピックアップ出力信号は、アナログフロントエンドＩＣ(integrated circuit)１０１に入力される。アナログフロントエンドＩＣ１０１は、これらの信号を演算してトラッキングエラー信号（図中ＴＥと表記）、フォーカシングエラー信号（図中ＦＥと表記）などを生成する。これらのエラー信号などは、光ディスク統合（信号処理）ＬＳＩ(large scale integrated circuit)１０７へと入力される。光ディスク統合（信号処理）ＬＳＩ１０７は、光ディスクドライブに於けるデジタル信号処理のほぼ全ての機能を集積した集積回路である。これらの信号は、光ディスク統合ＬＳＩ内部のマルチプレックサー１０２で多重化された後に、トラッキング制御をはじめとする各種制御にデジタル信号処理技術を用いるので、これらのエラー信号を制御系ＡＤＣ(analog to digitalconverter)１０３によってデジタル信号に変換される。その後、デマルチプレックサー１０４で多重化前と同じ数の信号に分割される。分割されたエラー信号などは、それぞれ目的に応じてデジタル調整計１０５や欠陥判別回路１０６などの信号処理回路に入力される。デジタル調整計１０５は、設定されたパラメータに基づいてフォーカシングやトラッキングのフィードバック制御を行う。また、再生信号もアナログフロントエンドＩＣ１０１に内蔵されたアナログ等化器でアナログ等化などの処理を経た後、光ディスク統合（信号処理）ＬＳＩ１０７に入力され、ＡＤＣ１１によってデジタル化される。
【００２３】
上述した間欠的トラッキング方式を行うためには、制御系ＡＤＣ１０３の標本化速度がマークとスペースを判別できる程度に高い必要がある。
【００２４】
しかしながら、図６に示したような構成ではこれを実現できない局面が多く生じる。制御系ＡＤＣ１０３は図６にあるように複数の信号系統が共有している。従って、制御系ＡＤＣ１０３の標本化速度は間欠的トラッキング方式に必要なものより更に高速にする必要がある。また、トラッキングエラー以外の信号は、間欠的トラッキング方式ほどの標本化速度は不要である。よって、コスト及び消費電力を勘案すると、制御系ＡＤＣ１０３の仕様を間欠的トラッキングが可能なものとすることはコスト面を考えると現実的でない。特に、基準再生速度（１Ｘ）におけるチャネルクロック周波数が高いＢＤに対して高速記録を行う場合に現実的ではない。即ち、ＢＤに於いて間欠的トラッキング方式を行うためには、従来の制御系ＡＤＣに比べて極めて高速なＡＤＣを用意するか、あるいは、間欠的トラッキングを行うのに十分高速なＡＤＣを追加する必要があり、消費電力や回路規模を考えると経済的に考えて現実的でない。以上の高速化についての問題は記録時及び再生時双方に生じるものである。
【００２５】
また、記録後実効的な溝深さが浅くなるディスクについて考慮しなければならない。記録型光ディスクシステムでは、前述のようにプッシュプル信号を用いてトラッキングを行うのが基本となる。プッシュプル信号の振幅は、光ディスクの記録面に設けられた案内溝の深さに依存し、図７に示すように、案内溝の光学的深さに対して正弦波的に変化する。このことは、当業者間では公知である。
【００２６】
案内溝の光学的深さは、カバー層の屈折率をｎとすると、案内溝の幾何学的な深さのｎ倍となる。図７からも分かるように、案内溝の光学的深さがλ／（８ｎ）である時にプッシュプル信号の振幅が最大となり、０及びλ／（４ｎ）である時にその振幅は０となる。ここで、λは、光の波長を表す。従って、なるべく大きなプッシュプル信号振幅を得るためには案内溝の深さをλ／（８ｎ）とすれば良いことになる。
【００２７】
一方、再生信号のトップレベルも案内溝深さの影響を受け、図８に示すように案内溝の光学的深さに対して余弦波的に変化する。そこで、ＢＤでは十分な大きさのプッシュプル信号振幅及び再生信号のトップレベルを共に得られるように案内溝の深さをやや浅めのλ／（１０ｎ）とするのが一般的である。
【００２８】
上記のことは、未記録状態のディスクにおいて成立することである。一般に、記録を行うと記録膜に形成された記録マークの部分の屈折率が変化する。このため、マーク部とスペース部とではプッシュプル信号の振幅が異なることになる。ここで、マーク部の屈折率（ｎ’）がｎ’＞ｎである場合、マーク部に於ける案内溝の光学的深さはλ／（１０ｎ）よりもさらに浅くなる。即ち、プッシュプル信号振幅が低下する。従来の光ディスクドライブでは、再生時に於けるプッシュプル信号は、チャネルクロックより十分に低い遮断周波数の低域通過フィルタを通して得ているのでマーク部とスペース部の平均値を得ている。よって、マーク部に於けるプッシュプル信号振幅の低下の影響も両者の平均として現れる。それでも、トラッキング制御に無視できない影響を及ぼすほどに平均プッシュプル信号振幅が低下することがある。
【００２９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、安定的な高速記録再生を実現すると共にコストを低減することのできる、サーボ用制御信号（トラッキングエラー信号）を生成するための構成を提供するものである。また、本発明は、再生時に、再生信号のスペース部のみをサーボ信号として使用できるようにするための構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明では、データの記録時には、光ディスク装置は、十分に広い動作帯域幅を有するプッシュプル信号を検出し、記録光波形中の任意の位置（スペース部：図１０及び１１参照）に光パルス列を挿入する。また、プッシュプル信号用のＡＤ変換器は、挿入された光パルス列（記録クロック）に同期してプッシュプル信号をデジタル化する。
【００３１】
一方、データの再生時には、光ディスク装置は、記録済みディスクのデータを復号し、復号データからスペース部を判別して、スペース部のみからプッシュプル信号を検出する。
【００３２】
より特定して記述すると、本発明による光ディスク装置は、レーザ光源をパルス駆動する光源駆動部と、光源駆動部にサンプルパルスを供給するサンプルパルス供給部と、レーザ光源から発生されたレーザ光を光ディスクに照射する光学系と、光ディスクから反射されたレーザ光を受光する表面分割型光検出器と、表面分割型光検出器の各検出部の出力を用いて、検出部出力の差信号で構成されるプッシュプル信号と検出部の和信号で構成される再生信号とを生成する演算部と、サンプルパルスのクロックに同期して動作し、プッシュプル信号をサンプリングして離散化プッシュプル信号を生成する第１のＡＤ変換器と、離散化プッシュプル信号に基づいて、サーボ用制御信号を生成する制御信号生成部と、を備えている。ここで、表面分割型光検出器の各検出部の出力はパルス状の信号であり、演算部は、パルス状の信号からパルス状のプッシュプル信号を生成する。
【００３３】
また、演算器は、再生信号の平均強度信号を生成する。そして、光ディスク装置は、さらに、離散化プッシュプル信号を平均強度信号で除算することにより、離散化プッシュプル信号を規格化すると共に、離散化プッシュプル信号中のパルス振幅の時間平均を算出する規格化演算部を備えている。この場合、規格化された離散化プッシュプル信号がサーボ用制御信号として出力される。
【００３４】
当該光ディスク装置は、さらに、与えられた記録データと前記クロックに基づいて記録波形を生成する記録波形生成部を備えている。この場合、光源駆動部は、記録波形のスペース部にのみサンプルパルスを付加してレーザ光源の発光パターンを生成し、当該発光パターンに基づいてレーザ光源を駆動する。さらに、当該光ディスクは、記録波形に基づいて、記録波形のスペース部に対応する離散化プッシュプル信号中のパルスを選別する選別部を備え、スペース部に対応する離散化プッシュプル信号を、サーボ用制御信号として出力する。なお、光源駆動部は、上述のようにスペース部にのみサンプルパルスを付加するが、記録波形のマーク部に相当する期間の前後について指定された期間、サンプルパルスの付加を抑止し、発光パターンを生成するようにしてもよい。
【００３５】
当該光ディスク装置は、さらに、再生信号をサンプリングして離散化再生信号を生成する第２のＡＤ変換器と、離散化再生信号からデータを復号する復号部と、復号されたデータに基づき、離散化プッシュプル信号中のパルスの内、復号されたデータのスペース部に対応するパルスを選別する選別部と、を備え、スペース部に対応する離散化プッシュプル信号を、サーボ用制御信号として出力する。なお、この場合、第１のＡＤ変換器は、サンプルパルスのクロックを分周したクロック（間引かれたクロック）に同期して、離散化プッシュプル信号を生成し、第２のＡＤ変換器は、サンプルパルスのクロックに同期して、離散化再生信号を生成するようにしてもよい。
【００３６】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、高速記録再生用のサーボ用制御信号（トラッキングエラー信号）を、コストを掛けずに生成することが可能となる。また、スペース部のみをサーボ信号として使用できるようにするので、トラッキング制御を安定化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】高周波重畳パルスの説明図。
【図２】パルス再生信号の説明図。
【図３】パルス再生信号のスペクトルの例。
【図４】インターポレータを含むＰＬＬを用いたデジタル再生系の構成例。
【図５】間欠的トラッキング方式に於ける記録波形とプッシュプル信号検出期間を説明する図。
【図６】トラッキングエラー信号を演算する回路系の構成例。
【図７】溝深さとプッシュプル信号振幅の関係を説明する図。
【図８】溝深さと再生信号のトップレベルの関係を説明する図。
【図９】本発明を実施した一形態を示す図。
【図１０】サンプルパルスを記録波形に付加した例を説明する図。
【図１１】記録に影響を与えにくくするようにサンプルパルスを記録波形に付加した例を説明する図。
【図１２】再生時に本発明を適用した例。
【図１３】再生時に本発明を適用した例でパルスプッシュプル信号のサンプリングクロックを低減した例
【図１４】本発明を適用した際の光ディスク装置全体との関係を説明した図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００４０】
＜光記録装置の構成＞
図９は、本発明の実施形態による光記録装置の概略構成を示す図であり、記録時の課題を解決するための例を示すものである。図９において、クロック発生器１５は、記録クロックを発生する。当該記録クロックは、記録波形発生器１８に供給される。記録波形発生器１８は、記録データと記録クロックに基づいて、予め与えられている記録ストラテジ情報を反映させた記録波形を発生する。記録クロックは、ウォブルクロックを基に生成される。記録波形は、レーザドライバ１４に入力される。レーザドライバ１４は、記録波形に則したレーザ駆動電流信号を出力し、レーザダイオード６を駆動する。レーザダイオード６は、入力された駆動電流波形に則した強度変化をするレーザ光を発する。レーザ光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板３を通過した後、対物レンズ２によってディスク１の記録膜面上に焦点を結ぶことになる。
【００４１】
レーザ光が照射された記録膜面上には、局所加熱されることにより相変化、或いは、化学反応により、記録マークが形成される。前述したように、この記録過程に於いて記録膜の光学的特性が大きく変化するためにトラッキング制御に適したプッシュプル信号が得られないことがある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、まず、図９に示したようにクロック発生器の出力を記録波形と同時にレーザドライバ１４に供給するようにしている。本実施形態で用いられるレーザドライバ１４は、このクロック信号に基づいたパルス列（以下、「サンプルパルス」という）を記録波形に重畳することができるという特徴を有している。図１０は、サンプルパルスを記録波形に付加した例を示す図である。図１０において、最上段の波形は記録クロックを示し、２段目の波形は記録すべきデータを示している。３段目の波形は、記録波形、即ち、記録するのに必要なレーザの発光パターンを示している。最下段の波形は、本実施形態に於けるレーザの発光パターンであって、スペース部にサンプルパルスが付加されたパターンを示している。なお、３段目の波形は、従来の方法での記録波形に相当するものと言える。
【００４３】
図１０に示されるように、サンプルパルスは、スペース部にのみ付加され、記録クロックとは位相はずれているが周波数は一致している。なお、本実施形態ではサンプルパルスのクロックと記録波形のクロックを同一としているが、これは必ずしも必要なことではなく、両者をそれぞれ別のクロック源から供給しても良い。
【００４４】
記録波形に重畳されるサンプルパルスの振幅及び幅は、予め与えられた値に設定されている。また、これらの値は、記録に大きな影響を与えないように配慮して決められている。図１０に示した例では、記録波形が所謂キャッスル型の波形であり、その記録パルス、即ち、レーザ光強度が強い期間に於いてはサンプルパルスを重畳しないようにレーザドライバ１４が制御している。従って、サンプルパルス光は、記録波形のスペースの期間のみに出現する。
【００４５】
そして、記録膜上に照射されたレーザ光は、記録膜で反射され、また、記録面上の溝によって回折され、元の経路を偏光ビームスプリッタ４まで戻ると、そこで反射され集束レンズ７によって２分割フォトダイオード８上に集光され電流に変換される。２分割フォトダイオード８の２つの出力電流は、各々電流アンプ１０によって電圧信号に変換される。また、２分割フォトダイオード８の配置方向は、プッシュプル信号を検出可能なように配置されている。これらの電圧信号は、演算マトリックス回路１２に入力される。演算マトリックス回路１２は、アナログ演算により、両入力信号の和及び差信号を生成する。和信号は再生信号に相当する。また、和信号に十分な帯域制限をすることにより再生光の平均強度信号を求めている。一方、差信号は、再生光の平均強度信号で規格化されていないプッシュプル信号に相当する。
【００４６】
差信号、即ちプッシュプル信号は、ＡＤ変換器１１に入力される。２分割フォトダイオード８及び演算マトリックス回路１２中の演算回路の帯域幅は十分に広いものを使用しているので、記録中に記録波形のスペース部で観測されるプッシュプル信号もパルス状になっている。これをパルスプッシュプル信号と呼ぶこととする。このパルスプッシュプル信号は、特許文献１に於いて再生信号がパルス状のパルス再生信号として観測されるのと同様である。
【００４７】
また、ＡＤ変換器１１は、サンプルパルスのクロックと同調しており、このパルスプッシュプル信号の各パルスの頂点を捕捉し、その値がデジタル化される。ただし、サンプルパルスのクロック源とパルスプッシュプル信号の間には、フォトダイオードやレーザ発光までの過程で生じる遅延のために位相差を生じているので、可変遅延器１３を用いてこの位相差を調節している。ＡＤ変換器１１は、単純にサンプルパルス信号源に同調してＡＤ変換を行うので、本来取り込む必要のない記録信号のマーク部からの信号もＡＤ変換してしまう。
【００４８】
そこで、ＡＤ変換されたパルスプッシュプル信号は選別器１６に入力され、選別器１６はスペース部からの信号のみを選別する。選別器６には、同時に記録波形も入力される。その際に、フォトダイオードやレーザ発光までの過程で生じる遅延のために位相差を生じているので、可変遅延器１３を用いてこの位相差を調節している。選別器１６は、入力された記録波形を参照して記録波形のスペース部に対応した期間のデータのみを取り出す。このデータは、規格化演算器１７へと出力される。
【００４９】
規格化演算器１７には、前述の再生光の平均強度信号も入力される。再生光の平均強度信号もデジタル化する必要があるので、演算マトリックス回路１２の出力を低速ＡＤ変換器１９でデジタル化してから平均強度信号が規格化演算器１７に入力される。規格化演算器１７は、再生光の平均強度信号でパルスプッシュプル信号を除算することによりプッシュプル信号の規格化（正規化）をすると同時に時間平均を行う。ただし、記録波形のマーク部に対応する期間はプッシュプル信号を得られないので単純に時間平均を取るとプッシュプル信号にデータパターンに依存した振幅変動を生じてしまう。これを回避するために、規格化演算器１７は記録波形のマーク部の期間を無視して時間平均を行う。
以上により、記録時に於けるトラッキング制御の安定性を高めた光ディスクドライブを提供することが可能となる。
【００５０】
ところで、記録波形のスペース部におけるサンプルパルスが記録に影響を与えることがあり、特に線記録密度を高めた場合や高速記録を行う場合に顕著となる。これは、サンプルパルスと記録パルスが時間的に接近し過ぎてサンプルパルスによる昇温が無視できなくなるためである。この影響を低減するには、サンプルパルスと記録パルスの時間間隔を接近し過ぎないように制限するのが有効である。
【００５１】
図９の例のように、サンプルパルスが記録クロック、或いは、記録クロックを逓倍した信号、或いは、記録クロックを分周した信号と同期している場合は、このような制限は容易に実現可能である。即ち、予め許容されるサンプルパルスと記録パルスとの最小間隔を定義しておき、これと記録ストラテジと比較する。ここで、記録ストラテジとは、各記録マーク及びスペース毎に定義された発光タイミングの定義テーブルである。これらの発光タイミングは、記録膜の加熱及び冷却過程を考慮に入れて定められている。
【００５２】
図１１は、サンプルパルス（スペース部のみ存在）の発光タイミングを制御した場合の波形の例を示す図である。図１１において、最上段の波形は記録クロックを示し、２段目の波形は記録すべきデータを示している。３段目の波形は、記録波形、即ち、記録するのに必要なレーザの発光パターンを示している。最下段の波形は、本実施形態に於けるレーザの発光パターンであって、スペース部にサンプルパルスが付加されたパターンを示している。なお、３段目の波形は、従来の方法での記録波形に相当するものと言える。
【００５３】
図１１には、図１０と同じパターン、即ち、５Ｔスペース−２Ｔマーク−６Ｔスペースのパターンの例が示されている。ここで、５Ｔスペース−２Ｔマーク間の２Ｔマークの記録波形の前１Ｔの間はサンプルパルスの発光を抑止する必要がある。同様に、２Ｔマーク−６Ｔスペースの２Ｔマークの後２Ｔの間はサンプルパルスの発光を抑止する必要がある。同様に、６Ｔスペース−３Ｔマークの３Ｔマークの前、１Ｔの間はサンプルパルスの発光を抑止する必要がある。この条件を課すと、記録時の発光波形は図１１の最下段に示したものになる。図中、上記条件により抑止したサンプルパルスは破線で示されている。
【００５４】
このサンプルパルス発光条件は、記録ストラテジ同様にレーザドライバに格納されている。また、記録波形を信号処理ＬＳＩで生成する構成のドライブでは、サンプルパルス発光制御信号も信号処理ＬＳＩで生成して送出する。
【００５５】
＜光再生装置＞
図１２は、本発明の実施形態による光再生装置の概略構成を示す図であり、再生時の課題を解決するための例を示すものである。図１２において、クロック発生器１５は、サンプルパルスクロック（ここでは、キャリア周波数と同一のクロックとする）を発生する。再生時においては、クロックの要件には自由度があり、必ずしもチャネルクロックと一致させる必要はない。
【００５６】
サンプルパルスクロックは、レーザドライバ１４に入力される。レーザドライバ１４は、サンプルパルスクロックと予め与えられたパルス振幅と幅に則したレーザ駆動電流信号を出力し、レーザダイオード６を駆動する。そして、レーザダイオード６は、入力された駆動電流波形に則した強度変化をするレーザ光を発する。
【００５７】
レーザ光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板３を通過した後、対物レンズ２によってディスク１の記録膜面上に焦点が合うように照射される。記録膜面上でレーザ光は反射され、記録マークとスペースに応じた強度変化が重畳された反射パルスレーザ列となる。反射パルスレーザ列は、元の経路を偏光ビームスプリッタ５まで戻ると、そこで反射され、集束レンズ７によって２分割フォトダイオード８上に集光され電流に変換される。２つのフォトダイオード出力電流は、各々電流アンプ１０によって電圧信号に変換される。これらの電圧信号は、演算マトリックス回路１２に入力される。演算マトリックス回路１２は、アナログ演算により、両入力信号の和及び差信号を作り出す。和信号は、再生信号である。また、和信号に十分な帯域制限をすることにより再生光の平均強度信号が求められている。一方、差信号は、再生光の平均強度信号で規格化されていないプッシュプル信号である。
【００５８】
演算マトリックス回路１２の出力の内、再生信号は、ＡＤ変換器１１によりデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器１１によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器１１は、パルス再生信号中の各パルスの頂点の値をサンプリングするよう駆動する必要がある。従って、ＡＤ変換器１１の駆動クロックとしてクロック発生器１５の出力を用いている。ただし、クロック信号とパルス再生信号の間には、フォトダイオードやレーザ発光までの過程で生じる遅延のために位相差を生じているので、可変遅延器１３を設け、この位相差を調節している。尚、上述したように、図２は再生用のフォトダイオード及び電流電圧変換アンプによる帯域制限が皆無である場合であるが、これらによる帯域制限がある場合には、その程度に依存して個々のパルスの広がりとピーク値の低下を生じるものの、一定以上の帯域があれば図２に示した信号とほぼ等しい信号を得ることが出来る。
【００５９】
ＡＤ変換された再生信号は、ＰＬＬ(phase locked loop)回路２２に入力される。ＰＬＬ回路２２は、ヴィタビ復号器２４及び適応等化器２３で構成される復号信号処理系の動作クロックを、再生信号中の再生信号クロックに同期させる。なお、この例ではＡＤ変換器１１の動作クロックがクロック発生器１５によって発生されたクロックであるので、インターポレータと数値制御発振器を用いた全デジタル方式のＰＬＬを使用している。同方式のＰＬＬに関しては、非特許文献５に詳しく開示されているので説明は省略する。そして、再生信号は、適応等化器２３で等化された後にヴィタビ復号器２４でビット列信号に復号され、出力される。また、このビット列信号は、判別器２５にも入力される。
【００６０】
一方、差信号、即ち、パルスプッシュプル信号は、ＡＤ変換器１１でデジタル化した後、同様に、判別器２５に入力される。その際に、再生信号が復号される間に適応等化器２３やヴィタビ復号器２４で生じるのと同じだけの遅延を遅延器２０で加えている。判別器２５には復号結果が入力されているので、非常に高い確度でマークとスペースを判別可能である。そして、判別器２５は、再生信号のスペース部に対応した期間のパルスプッシュプル信号だけを規格化演算器１７に送出する。マークの期間は、判別器２５の出力は直前のスペース部で観測された値を維持する。規格化演算器には、低速ＡＤ変換器１９でデジタル化された再生光の平均強度信号も入力され、これを用いて規格化すると同時に時間平均も行うのは記録時と同様である。
【００６１】
図１２に示した光再生装置の構成例では、パルスプッシュプル信号をデジタル化するＡＤ変換器１１は、再生信号をデジタル化するＡＤ変換器１１と同じクロック周波数で動作している。つまり、高速で動作するＡＤ変換器１１を２つ使用しているので、その分消費電力が大きくなるという問題がある。
【００６２】
そこで、この問題を軽減するため、図１３に示すような構成を採用するようにしても良い。図１３の構成は、トラッキング誤差信号の周波数は、サンプルパルス周波数よりも遥かに低いことに着目している。従って、パルスプッシュプル信号をデジタル化する際にサンプル間隔を間引いてもトラッキングエラー信号を十分に検出可能である。即ち、パルスプッシュプル信号をサンプルするＡＤ変換器１１の駆動クロックをデシメータ２１で間引くことによりＡＤ変換器の動作周波数を低減している。これにより図１２に示した例よりも消費電力を抑えることが出来る。
【００６３】
なお、図１２又は１３に示す構成は、ＭＴＤを使用しない系に於いても有効である。この場合、再生信号及びプッシュプル信号の帯域は、再生信号の基本波成分のみが通過できるまで狭くしている。この場合でも、スペースで検出したプッシュプル信号のみをトラッキング制御に使用すれば良い。そして、それは図１２又は１３に示す構成で可能である。即ち、既に説明した例と同様に復号の結果スペースと判断された期間のプッシュプル信号のサンプルのみを使用すれば良い。
【００６４】
また、以上の例に於いて、ＰＬＬ回路２２は、インターポレータを用いた全デジタル方式である必要は必ずしも無く、電圧制御発振器を用いたハイブリッドデジタル方式でも良い。
【００６５】
＜光ディスク装置全体の構成＞
図９、１２及び１３では、光ディスク装置の中で本発明に特に関わる部分のみが示されている。図１４は、本発明の光ディスク装置全体の中での位置づけを示すための図である。
【００６６】
図１４において、ピックアップ２０１は、光源であるレーザダイオードをはじめ、レーザ光を光ディスク上に照射する光学系やレーザを駆動並びに再生光を電気信号に変換する回路系などで構成されている。ピックアップの出力信号は、パルス状のプッシュプル信号やパルス再生信号、それにフォーカスエラー信号などである。これらは、光ディスク統合ＬＳＩ１０７に入力される。光ディスク統合ＬＳＩ１０７には、再生信号の復調を行うチャネルをはじめとした各種機能及び制御用プロセッサー、メモリなどが集積されている。光ディスクドライブの動作を制御するファームウェアも光ディスク統合ＬＳＩ１０７中のメモリに格納されている。
【００６７】
上記説明からも分かるように、図９、１２及び１３の構成に相当するのは、図１４中、破線で囲ったように、ピックアップと光ディスク統合ＬＳＩの一部である。図９、図１２及び図１３の規格化演算器１７の出力、即ちトラックエラー信号は、デジタル調整計１０５に入力される。デジタル調整計は、入力されたエラー信号に対応したフィードバック信号を生成し、ピックアップ中のレンズアクチュエータを駆動してトラックエラーを補正する。
【００６８】
＜まとめ＞
本発明では、プッシュプル信号をサンプリングして離散化プッシュプル信号を生成するためのＡＤ変換器を、サンプルパルスのクロックに同期して動作させるようにしている。これにより、記録時及び再生時において、トラッキング制御を安定化させることが可能となる。
【００６９】
また、離散化プッシュプル信号を平均強度信号で除算することにより、離散化プッシュプル信号を規格化すると共に、離散化プッシュプル信号中のパルス振幅の時間平均を算出する。これにより、ばらつきのないサーボ用制御信号を生成することができるようになる。また、その際、記録データ又は復号データのスペース部におけるプッシュプル信号のみを用いる。これにより、データパターンに依存した振幅振動を回避することが可能となる。
【００７０】
さらに、本発明では、データの記録時には、光ディスク装置は、十分に広い動作帯域幅を有するプッシュプル信号を検出し、記録光波形中の任意の位置（スペース部：図１０及び１１参照）にサンプルパルスを挿入する。これにより、記録過程において光ディスクの記録膜の光学的特性が大きく変化するためにトラッキング制御に適したプッシュプル信号が得られないという事態を回避することができるようになる。なお、このサンプルパルスが熱によってマーク部の記録に悪影響を与えないようにするために、マーク部の前後の所定期間において、当該サンプルパルスを付加しないようにしても良い。どの程度の期間付加しないかについては、光ディスクの記録材料や記録パターンによって決まるものである。
【００７１】
データ再生時には、プッシュプル信号生成用のＡＤ変換器を、サンプルパルスのクロックを分周したクロック（間引かれたクロック）に同期して動作させ、再生信号生成用のＡＤ変換器を、サンプルパルスのクロックに同期して動作させるようにしてもよい。これにより、消費電力をさらに抑えることが可能となる。
【００７２】
以上のように、本発明によれば、記録時にトラッキング制御が不安定化するのを防止できるために安定に記録が出来る光ディスクドライブを提供可能である。また、記録後にプッシュプル信号振幅が低下するようなディスクでも記録前と同等のプッシュプル信号振幅を得ることが出来、この様なディスクに対しても安定したトラッキングが可能な光ディスクドライブが提供可能である。また、これらの特徴により高速記録再生及び記録密度を向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１：光ディスク、２：対物レンズ、３：１／４波長板、４：偏光ビームスプリッタ、５：コリメータレンズ、６：レーザダイオード、７：集束レンズ、８：２分割フォトダイオード、９：低域通過フィルタＩ、１０：電流アンプ、１１：ＡＤＣ、１２：演算マトリックス回路、１３：可変遅延器、１４：レーザドライバ、１５：クロック発生器、１６：選別器、１７：規格化演算器、１８：記録波形発生器、１９：低速ＡＤ変換器、２０：遅延器、２１：デシメータ、２２：ＰＬＬ、２３：適応等化器、２４：ヴィタビ復号器、２５：判別器、５１：インターポレータ、５２：ＰＬＬ回路、１０１：アナログフロントエンドＩＣ、１０２：マルチプレックサー、１０３：制御系ＡＤＣ、１０４：デマルチプレックサー、１０５：デジタル調整計、１０６：欠陥判別回路、１０７：光ディスク統合ＬＳＩ、２０１：ピックアップ
【図１】
2011018418.tif 000003
【図２】
2011018418.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011018418.tif 000011
【図１０】
2011018418.tif 000012
【図１１】
2011018418.tif 000013
【図１２】
2011018418.tif 000014
【図１３】
2011018418.tif 000015
【図１４】
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