(57)【要約】  トラックピッチが狭小化された光学ディスクへ応用に際し頑健性を改善するため、光検出器２５への単一スポットからトラッキングエラー信号が生成される。トラックピッチの狭小化は、高データ容量光学ディスクフォーマットに利用される。中央開口信号の高周波相関を使用することにより、光検出器２５の左２１および右２３の間の差から、より明瞭なトラッキング信号を生成するゼロ交差からの偏差がもたらされる。より明瞭なトラッキング信号は、多層ディスクにおけるインコヒーレントクロストークに対する感度が低い。
2008545217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキングエラー信号を生成する方法であって、
光学媒体に光スポットを生成するステップと、
前記光学媒体の中央から前記光学媒体の縁端へ及ぶ方向であるラジアル方向に間隔を置かれた複数の部分に配列される検出器において前記光学媒体から反射された反射光を測定して、前記光学媒体から反射された反射光を示す複数の信号を生成するステップと、
前記複数の信号の高周波成分を生成すべく前記複数の信号をハイパスフィルタでフィルタリングするステップと、
トラッキングエラー信号を得るべく前記高周波成分を前記ラジアル方向で相関づけるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記相関づけステップは、前記高周波成分の差の値を生成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相関づけステップは、前記高周波成分の総計を示す合計を前記差の値に乗算するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタリングが、前記差の値と前記合計とが生成される後であって前記乗算が実行される前に行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルタリングするステップが、前記差の値が生成される後に実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタリングするステップが、前記差の値が生成される前に実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記相関づけステップが、定数を前記差の値に乗算するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の部分が前記ラジアル方向に間隔をあけた一組の片として配列され、前記反射光が前記一組の片に対し均一に分布している場合、前記相関づけステップがトラッキングエラー信号をゼロとする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記相関づけステップに応答して、前記トラッキングエラー信号を低減する方向に前記光スポットを動かすトラッキングステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記トラッキングエラー信号をローパスフィルタでフィルタリングするか、または、前記トラッキングエラー信号を光学ピックアップユニットへ直接に供給するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
トラッキングエラー信号を生成するシステムであって、
光学媒体に光スポットを生成し、前記光学媒体の中央から前記光学媒体の縁端へ及ぶ方向であるラジアル方向に間隔を置かれた複数の部分へと配列される検出器において前記光学媒体から反射された光を測定することにより、前記光学媒体から反射された前記反射光を示す複数の信号を生成する光学システムと、
前記信号に対し動作可能に接続され、当該信号の高周波成分を生成する少なくとも一つのハイパスフィルタと、
前記高周波成分を前記ラジアル方向に相関づけてトラッキングエラー信号を得る相関づけ機構と、
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記相関づけ機構が前記高周波成分の差の値を生成する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記相関づけ機構が、前記高周波成分の総計を示す合計を前記差に乗算する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記相関づけ機構が、前記ハイパスフィルタが前記複数の高周波成分を生成する後であって当該相関づけ機構が前記合計を前記差の値に乗算する前に、前記合計および前記差の値を生成する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記差の値を生成した後に、前記ハイパスフィルタが前記複数の高周波成分を生成する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記差の値を生成する前に、前記ハイパスフィルタが前記複数の高周波成分を生成する、請求項１２に記載のシステム。  
【請求項１７】
前記相関づけ機構が定数を前記差の値に乗算する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数の部分が前記ラジアル方向に間隔をあけた一組の片として配列され、前記反射光が前記一組の片に対し均一に分布している場合、前記相関づけ機構がトラッキングエラー信号をゼロとする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記トラッキングエラー信号を低減する方向に前記光スポットを動かすことによって、前記光学媒体をトラッキングするトラッキング機構を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記トラッキングエラー信号のローパスフィルタを更に備えるか、または、前記トラッキングエラー信号を直接に光学ピックアップユニットへ接続する、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ディスクのトラッキングに関し、詳細には、トラックピッチが狭い光学ディスクのエラー信号の頑健なトラッキングを提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ディスク技術は進化しつつあり、光学ディスク媒体の記録容量は増大し続けている。光学媒体の密度増加を示す最新の水準の一例として、ブルレイディスク（ＢＤ）フォーマットがある。ＢＤフォーマットは、大きな開口数（ＮＡ）とともに短波長の放射ビームを用いて、トラックピッチおよびチャネル長の低下を促進し、その結果、光学ディスク媒体の記録容量の増大をもたらしている。短波長光を用いると、読み書き動作に用いる光スポットが既存のＣＤやＤＶＤフォーマットに比べて小さくなるため、より短いビット長（タンジェンシャル密度（tangential density）と狭いトラックピッチ（ラジアル密度（radial density））とを利用することができる。短波長の放射ビームをより小さく集光すると、３２０ｎｍのトラックピッチ（ＣＤにおいては１．６μｍであり、ＤＶＤにおいては７４０ｎｍである）でトラックを密に配置するＢＤフォーマットに準拠する光学ディスク媒体を実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学媒体のトラックピッチを更に低減すれば、容量をより高くすることができる。３２０ｎｍよりも狭いトラックピッチを用いると、近接したデータに起因するクロストークがより多く生じる点で問題となる。近年の光学ディスク媒体フォーマットの多くにおいて、クロストークを排除することが大きな関心事となっている。３２０ｎｍより狭いトラックピッチを用いると、トラッキングエラー信号が大きく低減され、トラッキング性能がかなり劣化する。トラッキングエラー信号が低減した場合には、時には光学ビームがトラックから外れるほど、トラッキングが悪化することがある。
【０００４】
単一スポット微分位相検出（Differential Phase Detection：ＤＰＤ）信号は、タンジェンシャル回折とラジアル回折とに依存する。タンジェンシャル回折はトラック内のデータマーク、具体的には、ブルレイ・フォーマットにおいてディスクに含まれるＩ２−Ｉ８マークからの回折である。タンジェンシャル回折は、典型的には、ディスクにデータが書き込まれているときにのみ利用可能である。ラジアル回折は、トラックの回折格子構造から生じる回折である。トラックの回折格子構造は、非常に周期的な構造であり、トラックピッチが回折角を決定する。双方のタイプの回折は、０次の反射（回折ではない）と干渉を生じることとなり、信頼性のあるＤＰＤ信号が得られる。したがって、この方法は、トラックピッチ幅が減少すると問題が生じる。ラジアル回折のみに基づいて、プッシュ・プル・トラッキングを使用すると、より問題となる。
【０００５】
微分位相検出は、光学ディスクから反射する光を検出するための従来技術の範囲で一般的に用いられる。微分位相検出は、トラッキングエラー（ＴＥ）信号を生成するための従来技術の範囲内で用いられている。ＤＰＤを用いると、４分割された光検出器の対角線上で向い合う光検出部で検出された信号の位相内の差異によってＴＥが生成される。４分割検出器で受けた信号は、増幅回路へ入力され、上側の２つの検出部と下側の２つの検出部との間の差異からタンジェンシャル回折が決定され、左側の２つの検出部と右側の２つの検出部との間の差異からラジアル回折が決定されるように配列される。トラックピッチが大きいほど効果的である一方で、ＤＰＤ方法は、トラックピッチが狭くなると問題が生じる。ラジアル回折のみに基づいて、プッシュ・プル・トラッキングを使用すると、より問題となる。
【０００６】
上記の説明から、トラックピッチが狭い光学ディスクのトラッキングエラー信号を維持する装置および方法が依然として必要であることが容易に理解されよう。
【０００７】
光学ディスク媒体が進化するにつれて、新しい標準の導入に伴い光学ディスクの容量は増加する。光学ディスクの容量を増大する共通の技術は、短波長光を発するレーザ装置を使用することである。高容量光ディスクの現在の標準の一つは、ブルレイディスク（ＢＤ）標準である。ＢＤに対するデータ容量を２７ＧＢより多く増やすためには、チャネルビット長を短くすることによりタンジェンシャル容量を増加するか、トラックピッチを狭くすることによりラジアル容量を増加するか、のいずれかを実現しなければならない。
【０００８】
近年の発達した光学ディスク標準では、トラックピッチの狭小化により情報密度の増大を達成する共通の技術が用いられる。トラックピッチの狭小化は、典型的には、ＣＤやＤＶＤに共通に使用される波長よりも短波長の光を発する放射光源を利用することにより実現される。このような新しい光ディスク標準を実現する場合、トラックピッチを減少すると、トラックエラー信号が減少するといった問題がある。従来の技術を用いてトラックエラー信号を得ようとすると、トラックエラー信号が減少し、レーザスポットをトラック上に維持することが極めて困難となる。トラッキングエラー信号は、光学スポットの変調伝達関数（ＭＴＦ）におけるカットオフにより減少する。
【０００９】
図１は、標準のトラックピッチ３２０ｎｍ、狭いトラックピッチ２５０ｎｍ、および、更に狭いトラックピッチ２００ｎｍを用いた場合のプッシュ・プル・トラッキングエラー信号を示す。図１に示すプッシュ・プル・トラッキングエラー（ＴＥＰＰ）信号は、式１に示す方法で計算される。
式１：  ＴＥＰＰ＝（ＡＬＰＦ−ＢＬＰＦ）／（ＡＬＰＦ＋ＢＬＰＦ）
式１において、ＬＰＦは、信号がローパスフィルタでフィルタリングされたことを示す。ここでは、ＬＰＦ信号は、約３０ＫＨｚのカットオフを有する。式１において、Ａは光学媒体からの反射光を検出する（トラックに対する）左側の光検出器によって生成される信号を示し、Ｂは右側の光検出器から生成される信号を示す。右側の光検出器の信号のＬＰＦ値（ＢＬＰＦ）を左側の光検出器の信号のＬＰＦ値（ＡＬＰＦ）から減算する。このＬＰＦ値の差（ＡＬＰＦ−ＢＬＰＦ）は、読み取り電力とディスクの反射率の変動を考慮し、ＬＰＦ値の和（ＡＬＰＦ＋ＢＬＰＦ）で除算することにより規格化される。
【００１０】
図１に示すように、式１を用いて得られるトラッキングエラー信号は、３２０ｎｍオーダーのトラックピッチを有する光学媒体については申し分ない。トラックピッチが狭くなるにつれて、トラッキングエラー信号の減少は目覚しくなり、使用に耐えなくなる。
【００１１】
上記の事情に照らせば、トラックピッチを狭くしても振幅が急激に減少しないトラッキングエラー信号を得るために使用可能な手法が依然として必要である。
【００１２】
ここに開示される実施形態は、上記の従来技術の問題点に対して処置を施すものであり、トラックピッチが狭い種々のタイプのディスクで成功裏に利用可能である。トラックピッチが狭いディスクには、これらに限定されないが、上述のＲディスクやＲＥディスク（Ｒは記録可能の意味であり、ＲＥは記録消去可能の意味である）に加えてＲＯＭディスクが含まれる。
【００１３】
ここで説明する実施形態は、狭いトラックピッチにおける頑健なトラッキングを提供できる信号をもたらすトラッキングエラー信号を計算するための新規かつ進歩的な方法を利用し、もって、より高いラジアル密度を可能とする。
【００１４】
ここで説明する実施形態の他の利点は、多層ディスクに適用したときに、インコヒーレントクロストークに対する感度が極めて低い点にある。
【００１５】
ここで説明する実施形態は、ＤＰＤトラッキング方式やプッシュ・プル・トラッキング方式に比べて、狭いトラックピッチに一層効率的に縮小することができるトラッキング技術を提供することにより、従来技術における上述の欠点に処置を施す。ＢＤフォーマットは、既に標準化されており、現状、３種類の容量、すなわち、２３．３ＧＢ、２５ＧＢ、および２７ＧＢがある。これら３つのＢＤ容量においては、トラックピッチは３２０ｎｍに設定されている。ここで説明する実施形態は、これら現状の容量に存する要求に応え、その上、上述の問題に処置を施してトラックピッチを更に狭小化して記憶容量を更に増大させる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
ここで説明する一の実施形態は、単一スポットに基づく、より頑健なトラッキング信号を提供する。
【００１７】
他の実施形態は、トラックピッチが狭小化された光学ディスクから得られ、高データ容量ディスク上で検出されるトラッキング信号における頑健性を提供する。
【００１８】
また別の実施形態は、多層ディスクのインコヒーレントクロストークに対する感度が低いトラッキング信号を提供する。
【００１９】
これらの実施形態は、高周波数相関成分の差を得ることにより実現される。高周波数相関成分の差は、トラックピッチの狭い光学ディスクから反射される放射ビームを検知する検出器のラジアル間隔で得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２に示す一の実施形態は、高周波数（ＨＦ）成分を用いてトラッキングエラー信号を生成するものである。フォトディテクタなどの検出デバイス２５は、片２１、２３に配列される。これらは、一般に、コンポーネントＡ、Ｂと呼ばれる。この技術分野の当業者であれば、上述のとおり、微分位相検出（ＤＰＤ）においては、片が互いにトラッキング溝の反対側に存するように配列されることを容易に理解するであろう。フォトディテクタ２５の各ラジアル片２１、２３は、光学ディスク媒体（図示せず）から反射される光の光量を示す電気信号を生成する。フォトディテクタ２５の各ラジアル片２１、２３により生成された信号は、ハイパスフィルタ２７、２９によって、低周波数成分が減衰される。フォトディテクタの左片２１（Ａ）と右片２３（Ａ）からの高周波数の全量を用いることにより、上述の従来技術における、信号の低周波数（ローパスフィルタを通した信号）を用いて生成されるトラッキングエラー信号に比べて、より頑健なトラッキングエラー信号を作り出すことが可能である。
【００２１】
図２に示すとおり、相互関係は高周波数成分の間で得られる。図２に示すとおり、差動増幅器３１は、フォトディテクタの左片２１および右片２３によって生成され、ハイパスフィルタ２７、２９を通って高周波数成分を含むこととなった各信号を、当該ハイパスフィルタ２７、２９から入力して、これらの差（Ａ−Ｂ）を生成する。この差は、乗算器３５によって、中央開口（Ａ＋Ｂ）による高周波成分の全量と乗算されて、この全量と相互に相関づけられる。このようにして得た相関トラッキングエラー（ＴＥＸｃｏｒｒ）信号は、トラックピッチの狭小化の影響を受け難い。上記の関係は、結局、式２に表される。
式２：  ＴＥＸｃｏｒｒ＝（ＡＨＰＦ−ＢＨＰＦ）＊（ＡＨＰＦ＋ＢＨＰＦ）
式２において、ＨＰＦは、ハイパスフィルタでフィルタリングした信号を用いていることを示す。また、Ａは、光学媒体からの反射光を検出する光検出器の（トラックに対して）左側の片により生成される信号を表し、Ｂは、光学媒体からの反射光を検出する光検出器の右側の片により生成される信号を表す。右側の光検出器の信号であってハイパスフィルタを通った信号（ＢＨＰＦ）を、左側の光検出器の信号であってハイパスフィルタを通った信号（ＡＨＰＦ）から減算する。ハイパスフィルタを通った信号同士の差（ＡＨＰＦ−ＢＨＰＦ）は、ハイパスフィルタを通った信号同士の和（ＡＨＰＦ＋ＢＨＰＦ）と乗算される。このようにして得た結果としての相関トラッキングエラー（ＴＥＸｃｏｒｒ）信号において、より認識可能な環動（gyration）が創出される。
【００２２】
他の実施形態においては、相関は、図２に示す組み合わせと異なるように組み合わされた高周波数成分を用いて実行される。たとえば、差の値を定数と乗算してもよい。
【００２３】
他の実施形態においては、ハイパスフィルタリングは、加算と減算が実行された後で乗算が実行される前に行われる。
【００２４】
他の実施形態は、ハイパスフィルタを通した（ＡＣ）信号との相関づけを実行し、ＤＣオフセットに対する感度が低いＴＥ信号を提供するものである。
【００２５】
他の実施形態では、ＴＥ信号をまずローパスフィルタに通すか、または、光学ピックアップユニット（ＯＰＵ）へ直接に供給してよい。
【００２６】
方法についての他の実施形態においては、トラッキングオフセットがない場合、信頼性がもたらされる。したがって、ディスク上のデータパターンに関する（Ａ＋Ｂで測定される）情報の量が２つの検出器片に均一に分配される。光スポットがわずかにトラックから外れると、この情報は、２つの検出器片の間で不均一に分配されることになり、この相関はトラックエラーの指標となる。この方法は、２つの検出器片の情報量を均衡させることにより、トラッキングを実現する。
【００２７】
図３は、図２に示す装置と同様の装置を用いて式２の関係を実行することにより得たＴＥ信号を示す。図３に示すとおり、得られたＴＥ信号は、明瞭に認識できるゼロ交差を示している。図３は、図１に示した３つのトラックピッチと同じトラックピッチに対して得られたことに注目されたい。図３から分かるように、２００ｎｍのトラックピッチであっても、相応な量のトラッキングエラー信号が残っており、非常に狭いトラックピッチを有するディスクをトラッキングできる。
【００２８】
他の実施形態は、多層ディスクのトラッキングエラー信号を提供する。この実施形態は、後述のとおり、インコヒーレントクロストークに対する感度が低い。また、ここで説明する技術は、コヒーレントクロストークに対しても感度が低いことが想定される。この実施形態においては、放射ビームが２層ディスクの下層（Ｌ０）に焦点を結んでいるとき、光検出器で検出される反射光は、下層（Ｌ０）の内容に最も関連している。しかし、焦点から外れている上層（Ｌ１）に関連した僅かな信号もある。上層（Ｌ１）からの僅かな信号が全体のトラッキングを阻害するから、上層（Ｌ１）からの僅かな信号を抑制すればするほど、より頑健なトラッキングとなる。したがって、２つの層Ｌ０とＬ１がある場合、光検出器Ａと光検出器Ｂの強度は、ＡＴＯＴ＝ＡＬ０＋ＡＬ１；ＢＴＯＴ＝ＢＬ０＋ＢＬ１と書くことができる。ここで、添え字は、信号における変調が入来する層を示す。相関トラッキングエラーは、式３に示す関係で表される。
【００２９】
【数１】
2008545217.tif 000003
式３に示す関係は有益である。第一に、焦点はずれ層からのクロストークのＤＣ成分が処分される。信号がハイパスフィルタでフィルタリングされるからである。また、異なる層からのデータの間の相関は存在しない。それらは統計的に相関しないからである。さらに、光学スポットは、焦点はずれ層（Ｌ１）では完全に不鮮明となり、このスポットを動かしても、トラックオフセットに関する信号が生成されることはない。さらにまた、（Ｌ１に関する）第２項の振幅は、Ｌ０層からのものよりも小さいファクタα（＜＜１）であり、トラッキングエラー信号への影響は遥かに小さいα２となる。換言すると、Ｌ１に関する項を無視することができる。
【００３０】
上述の各実施形態は、トラックを利用する如何なる光学媒体において利用可能である。これらの実施形態は、トラックピッチの狭い光学ディスクに特に有用である。これらの中には、新世代の光学記憶装置（ＢＤ＋、またはニアフィールド）の新世代のＲＯＭディスクがある。ここでは、タンジェンシャル密度とラジアル密度の双方が光学スポットの分解能を越えることが追及される。
【００３１】
本発明の実施形態は、タンジェンシャル密度とラジアル密度の双方が光学スポットの分解能を越えることが追求される、より新しい世代の光学記憶装置ディスク、たとえば、ブルレイディスク、拡張フォーマット、およびニアフィールドディスクに使用される。上記の好適な実施形態以外の実施が可能であることは、この技術分野の当業者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって測られるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ローパスフィルタでフィルタリングした信号を用いた、種々のトラックピッチサイズについてのトラッキングエラー信号を示す。
【図２】ハイパスフィルタでフィルタリングした信号を用いた、トラッキングエラー信号を生成する構成を示すブロック図である。
【図３】ハイパスフィルタを通した信号を用いた、種々のトラックピッチサイズについてのトラッキングエラー信号を示す。
【図１】
2008545217.tif 000004
【図２】
2008545217.tif 000005
【図３】
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【国際調査報告】
2008545217.tif 000007
2008545217.tif 000008