JP2000514231A - 光学記録媒体を読み出し又は書き込むための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、トラッキング用の「差動位相検出方法」を用いる、光学記録媒体から読み出され又は該媒体に書き込むための装置に関する。異なるピットの深さを有する光学記録媒体（４）が用いられるときに、この方法では問題がある。本発明の目的は、前記光学記録媒体（４）で用いられるこのタイプの装置を提案することである。この目的は、フォト検出器（５）及び位相検出器（１４）の間に遅延要素（７、８、９、１０）が配置されることによって達成される。本発明による装置は、例えばＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｉ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ等のような光学記録媒体用の再生又は記録装置として用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 光学記録媒体を読み出し又は書き込むための装置 本発明は、請求項１の前段に従って、光学記録媒体から読み出し及び／又は該 媒体へ書き込むための装置に関する。 このタイプの装置は、米国特許第４，４９７，０４８号公報に開示されている 。この公知の装置は、４つの領域に分割されたフォト検出器を備えている。各ケ ースにおいて加算信号を形成するために２つの領域からの信号を組み合わせるこ とによって、及び再生信号の振幅を得る必要がないように第１及び第２の加算信 号の位相差を確認することによって、トラッキング情報が得られる。読み出され るべき光学記録媒体が、ウェルで規定され且つ情報担体層の一定の幾何学的形状 を有する際に、この装置は十分に機能する。特に、ピットと称される情報記憶の ために提供される情報担体層の凹部が、読み出し動作に用いられる光の波長に対 して一定の深さを有することが必要である。 公知の装置の欠点は、ピットの幾何学的形状のわずかな変化しか許容できず、 大きい偏向がトラッキング情報の形式においてエラーにもたらすということであ る。この結果、高いエラーレートが光学記録媒体の読み出し中に発生し、又は極 端な場合ではこのような読み出しが完全に不可能となる。 本発明の目的は、異なるピットの深さ又はピットの幾何学的形状を有する光学 記録媒体でさえも問題なく用いることができる程度に 公知の装置を改良することである。 本発明によれば、これは、遅延要素がフォト検出器の領域の少なくとも１つに 割り当てれられることによって達成される。これは、フォト検出器の領域を互い に相対的に一時に時間調整できるという効果を有する。フォト検出器が、光学記 録媒体に配置されたピットによって生じた干渉パターンを受信し、且つディスク の幾何学的形状及びトラックの幾何学的形状（ピットの深さ等）に依存して、デ ィスクのタイプ及び製造許容誤差に依存して、及びレーザスキャナのエージング に依存して変化するために、検出器信号の間の時間関係も変化する。本発明によ って可能となる互いに相対的な検出器信号の時間調整は、補償すべきこのタイプ の変更を可能にする。時間調整は、この場合、フォト検出器の領域に割り当てら れた信号遅延要素を用いて実行され得る。しかしながら、遅延要素が領域の複数 又は各々に割り当てられるならば、かなり良い調整が可能となる。遅延要素が領 域の各々に割り当てられるならば、最大の自由度が可能となる。遅延要素が１つ を除いて全ての領域に割り当てられたならば、遅延要素を備えた全ての領域を、 遅延要素のない領域に調整できる。グループ内で領域を組み合わせ、各グループ に遅延要素を割り当て、且つ互いに相対的なグループを調整することも可能とな る。１つの領域が複数の独立した領域からなるならば、遅延要素を、これら独立 した領域の各々に割り当てることができる。 例えば装置の製造中に又は装置サービスが実行される際に、遅延要素を外部か ら設定できる。 遅延要素即ち要素の遅延時間を設定するための制御手段の存在に対して、本発 明を提供する。これは、遅延要素をいつでも調整でき ることに効果がある。例えば、光学記録媒体の再生又は書き込み動作における短 い割り込み中の特定の時間間隔で、又は異なる方法で適切に規定された間隔で、 新しい光学記録媒体の各挿入後に調整を実行できる。可能となる一つの調整は、 光学記録媒体のタイプに適合いた、設定の固定遅延時間にある。記録媒体のタイ プは、この場合、ピットの深さ即ちピットの幾何学的形状又はトラック幅等の特 性によって規定される。ここで含まれるものは、オーディオＣＤ、又は（ＤＶＤ と称される）高記録密度の新しい光学記録媒体である。初期設定に関して「トラ イアンドエラー方法」のタイプで遅延時間を変更し、及びトラッキングの動作が 良くなる際に新しい値を保持することも可能となる。トラッキング動作が悪くな るならば、遅延時間は先の設定にリセットされる。 更に、フォト検出器の領域から出力される信号の位相角を検出するために位相 検出手段を備えている。これは、正確な位相角が決定され、次に遅延要素の遅延 時間を正確に設定できるために、最適な方法で調整を可能とするという効果を有 する。 本発明の更なる改良は、領域の出力信号の組み合わせを位相角検出器に印加す る回路配置装置を備えることである。これは、フォト検出器の独立した領域の信 号が、回路配置装置を介して位相角検出器に連続的に通される点で、独立した信 号の位相角が信号位相角検出器によって評価されるという効果がある。例えばマ ルチプレクサのような回路配置装置は、装置内に効果的に挿入され、その結果、 位相角を内部で決定できる。代わりに、これは、不要な高接触型のコストがこの 場合必要ないために、位相角の外部決定に対して効果がある。 回路配置装置は、例えばマイクロコントローラのような制御手段によって効果 的に切り換えられる。本発明によれば、同様に、異なる方法でトリガされた特定 のタイミングサイクル又はクロックに従って引き起こされるスイッチングに対し て可能となる。 本発明の効果的な展開は、位相角検出器が装置の位相検出器であることにある 。これは、追加部品が不要であり、いずれのケースでも提供される装置の機能的 なグループがオプション的に利用されるという効果を有する。 本発明の展開において、回路配置装置と遅延要素の遅延時間の設定との両方を 制御するマイクロコントローラを用いることが提供される。これは、コスト効果 がある方法で集積でき、且つ変化する境界条件に自由に適合できる部品を用いて 制御が実行されるという効果を有する。論理回路は、マイクロコントローラの代 わりに効果的に用いられる。 本発明の効果的な展開は、位相検出器の出力でローパスフィルタを配置するこ とにある。これは、平均ＤＣ信号をこの方法で出力し、それによって光学記録媒 体をスキャンする光ビームがトラックに追従しなくても、遅延時間の自動的な設 定を可能にするという効果を有する。この場合、検出器に当たる光パルスは、デ ータトラックから発生する必要がない。それらは、トラックのランダムな交差中 に発生する信号と十分に等しくなる。この方法で、実際の再生又は記録動作開始 の前に、遅延時間の迅速な設定が可能となる。位相検出器が何れの場合でもこの 時間中にトラッキングに必要とされないために、トラッキングの機能と遅延要素 の位相調整との間の切換も不要となる。 設定され得る本発明による装置の遅延要素の調整は、請求項８に記載された方 法に従って効果的に実行される。これは、簡単で且つコスト効果のある方法で、 成分特性によって生じた位相差が補償されるという効果を有する。その方法が実 行された後で、装置は、適するならば更新された調整が必要となり又は望まれる まで保持される、最適な設定を提供する。記載された方法は、装置の最適設定の ために製造中に用いられるだけでなく、前記装置の動作中に調整するために用い られることもできる。後者の場合、例えばサービス中に手動的に、又は例えば特 定の時間間隔で自動的に、どちらか一方でインプリメントできる。 本発明による方法の第１の段階よりも前に、最小遅延時間に設定できるこれら 遅延要素を設定するために提供される。これは、年代順最後の信号（chronologi cally last signal）を有する領域の遅延要素が交互に必要とならず、最大可能 マージンが他の遅延要素のマージンに対して利用されるという効果がある。 実際にトラックに追従されないときに、本発明による方法を、効果的に用いる ことができる。この場合、検出器上に落とす光パルスは、ランダムに交差された トラックから発生する。しかしながら、これは、本発明による方法によって遅延 時間を設定するために重要ではない。それは、回転する記録媒体の場合に、独立 した検出器要素の信号の年代順シーケンスが、オープンなトラック調整回路を有 するが、クローズな調整回路の場合の要素と実質的に同じであるためである。そ れによる遅延時間の最適調整は、トラック調整回路のクローズの前でさえ本発明 による方法を用いて実行できる。そして、これは、エラー的な信号がこのために 用いられる必要がないため に、トラック調整回路の連続するクローズを十分に容易にするいくつかのことが ある。 請求項１０は、特に簡単に実行するという効果を有する本発明による方法の一 実施形態を記載している。本発明による装置は、例えばＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、Ｃ Ｄ−Ｉ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ等のような光学記録媒 体に対する再生又は記録装置として用いられる。 独立請求項で引用された特徴は、互いの組み合わせで好都合に用いられ得る。 本発明による装置及び本発明による方法の更なる効果は、以下の説明から推測で きる。 図面において、 図１は、本発明による装置の概略的な説明を表している。 図２は、本発明による方法に関連するフロー図を表している。 図１は、本発明による装置を概略的に説明している。光源１は光ビームを発生 し、該ビームは、半透過ミラー２及び対物レンズ３を介して光学記録媒体４上に 落し、該媒体４から反射され、そして対物レンズ３を介してミラー２へ通り、検 出器５上へ偏向される。検出器５は、（左の）側面と（右の）９０°で回転され た平面との両方で説明される。この説明は、検出器５が４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ及 びＤからなるとみなす。 光学記録媒体４は、モータＭを用いて回転させられる。ピットと称される凹部 は、光学記録媒体４上に螺旋トラックで配置される。対物レンズ３は、光学記録 媒体４上に光ビームをフォーカスするために提供される。このために、光学記録 媒体４からのその距離を、ドライブ６を用いて調整できる。トラックに追従する ために、即ち トラッキングのために、対物レンズ３をドライブ６によって光学記録媒体４に対 して放射方向に変位できる。トラッキング信号ＴＳは、このためにドライブ６に 印加される。 領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの出力信号はそれぞれ、遅延要素７、８、９及び１０に 印加される。遅延要素７、８、９及び１０はそれぞれ、可変設定できる遅延時間 τ_A、τ_B、τ_C及びτ_Dを有する。遅延された信号Ａ’、Ｂ’、Ｃ’及びＤ’はそ れぞれ、遅延要素７、８、９及び１０の出力で提供される。前記信号は回路配置 装置１１に印加され、その２つの出力１２及び１３が位相検出器１４に印加され る。 信号Ａ’及びＣ’はまた、第１の加算器１５に印加され、その出力信号は回路 配置装置１１に印加される。信号Ｂ’及びＤ’は、対応して、第２の加算器１６ に印加され、その出力信号は同様に回路配置装置１１に印加される。更に、第１ の加算器１５及び第２の加算器１６の出力信号は第３の加算器１７に印加され、 その出力信号は情報信号ＨＦを表す。信号ＨＦの更なる処理は、当業者に公知の 方法で実行できるために、ここでは詳細には説明しない。 出力１２で提供される信号の高周波成分は、キャパシタ１８を介してコンバー タ１９へ印加される。このコンバータ１９は、アナログ入力信号を２つの可能状 態を有する矩形波信号に変換する。この矩形波信号は、「光をフォト検出器の対 応する領域に落とす」又は「光をこれら領域上に落とさない」の情報に本質的に 対応する、即ちアナログ入力信号に本質的に対応する。このタイプのコンバータ はまた、「データスライサ」として参照される。同様に、出力１３で提供された 信号に対応して印加され、その信号は、キャパシタ１ ８’及びコンバータ１９’を通る。コンバータ１９及び１９’から出力されたデ ジタル信号は、位相比較器２０に印加される。これら入力信号の位相角が同じな らば、位相比較器の出力信号は０であり、位相変位が提供されるならば、位相比 較器２０の出力信号は０から特に大きくエクステントして正又は負の方向にそれ 、入力信号の時間位相変位が大きくなる。位相比較器２０の出力信号は、ローパ スフィルタ２１を用いてフィルタされ、そのカットオフ周波数は、模範的な実施 形態において約５０ｋＨｚであり、増幅器２２を用いて増幅され、トラックエラ ー信号ＴＥとして出力される。 信号ＴＥは、更なるローパスフィルタ２３でフィルタされ、そのカットオフ周 波数は十分に低くなり、模範的な実施形態において約１０Ｈｚとなり、制御手段 として提供するマイクロコントローラ２４に印加される。マイクロコントローラ ２４は、ライン２５を介して回路配置装置１１と、ライン２６を介して遅延要素 ７から１０との両方を制御する。模範的な実施形態において、ライン２５は３ビ ットデータラインであり、ライン２６は各遅延要素７、８、９及び１０に対して 要求された解決策を有する制御信号を転送するシリアルデータラインとして示さ れる。 模範的な実施形態において、回路配置装置１１は、２つの出力に対して７の２ 倍の入力に接続するマルチプレクサとして具体化される。トラッキングのために 、図の下で各々説明された入力Ａ＋Ｃ及びＢ＋Ｄは、それぞれ、出力１２及び１ ３に接続されている。 光学記録媒体４を読み出す、トラックの中心からの光ビームの偏向は、検出器 ５上に落ちる回折パターンを非同期分散させる。その結果、信号Ａ＋Ｃ及びＢ＋ Ｄがそれら位相角の点で異なる。出力信 号ＴＥは、０から大きいエクステントに偏向し、トラックの中心からの光ビーム の偏向、及び従って互いに相対的な信号Ａ＋Ｃ及びＢ＋Ｄの位相角の変位が大き くなる。（ここでは説明されていない）レギュレータが、この所望のトラッキン グ値から決定され、信号ＴＳとしてドライブ６へ進められる。 互いに相対的に一時に調整されるべき領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから出力された信 号を有効にするために、遅延要素７から１０を提供する。この場合、年代順にリ ードする検出信号をそれぞれの年代順に最後の信号に調整することが好ましく、 結果として互いに対して相対的な位相変位が０゜になる。最小ノイズを有する最 高の信号源の品質は、トラックエラー信号ＴＥに対して得られる。トラックエラ ー信号ＴＥを決定するために引用された方法は、「差分位相検出」方法（ＤＰＤ ）と称される。互いに相対的な検出器の独立した領域ＡからＤで発生する遅延が 、光学記録媒体４の種々のタイプで変化する、リニアにスキャンする速度と同様 に光学記録媒体のトラック深さ及び幾何学的形状に依存するために、遅延要素７ から１０は、光学記録媒体が変化する毎に新たに調整される。加算信号Ａ＋Ｃ及 びＢ＋ＤからＤＰＤ方法を用いてトラックエラー信号ＴＥを発生するための既存 の位相検出器１４から開始し、位相検出器１４は、領域ＡからＤに現れる検出信 号の順序を決定するために、及び遅延要素を自動的に調整するために、少ないコ ストで同様に用いることができる。 互いに相対的な領域ＡからＤの検出器信号の年代順は、以下のように決定され る。信号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが互いに対してそれらの位相角を確認できるように互 いに比較される。６個の組み合わせは、 年代順の最後に現れる信号を正確に確認するために必要である。組み合わせは、 Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ａ及びＤ、Ｂ及びＣ、Ｂ及びＤ並びにＣ及びＤである。回 路配置装置１１のマルチプレクサは、スイッチ位置に依存して、位相検出器１４ の入力に切り換えるべき前記比較組み合わせの全てを有効にする。位相検出器１ ４の出力信号の平均ＤＣ電圧成分は、例えばＦＩＲフィルタとしてマイクロコン トローラ２４でも実現できる、更なるローパスフィルタ２３の補助で決定できる 。遅延要素７から１０の全ては、最小可能遅延、即ちτ_A＝τ_B＝τ_c＝τ_D＝０に 最初に設定される。異なる位相角を有する２つの入力信号が位相検出器１４に通 され、且つそれらの出力で平均ＤＣ電圧成分が測定されたならば、０からはずれ れる電圧は、位相角に依存する正又は負となって生成される。位相角に関係する 決定は、例えばソフトウェア比較器を用いて作られ、その比較レベルは０ボルト である。最初に、交互に問い合わせることによって領域ＡからＤの検出器信号の 年代順のみを決定しようとするために、問い合わせは非常にすばやく実行される 。ローパスフィルタ２３の整定（settling）を待つ必要がない。それは（０より も大きいか又は小さい）傾向を確認することしか必要とならない。年代順最後の 信号が模範的な実施形態におけるマイクロコントローラ２４の中で、ソフトウェ ア又は状態マシンによって、適するフォームで交互の問い合わせを用いて決定さ れた後で、遅延要素７から１０の実際の調整を実行する。 ２９ この調整は、以下のように進める。年代順の最後の信号が既に決定されている ために、３連続段階において、年代順最後の信号に信 号をリードするように、他の３つの信号を位相変位することが容易に可能となる 。連続位相変位の判定基準は、位相検出器１４の出力で再び平均ＤＣ電圧成分で ある。位相検出器１４の出力で平均ＤＣ電圧成分が値０に達するまで、年代順最 後の信号である他の信号と、それぞれのリードする信号の遅延時間τとを増加し た後で、年代順にリードする信号と比較される。この動作は、マイクロコントロ ーラ２４の補助で実行され、電圧値は０ボルトとソフトウェア比較器で比較され る。遅延要素７から１０の遅延時間τ_A、τ_B、τ_C及びτ_Dは、この場合、マイク ロコントローラ２４によって連続的に又は小さいステップで調整される。関係す る位相角が同時に起こるように全ての信号が位相変位された際に、トラックエラ ー信号ＴＥは、信号Ａ’＋Ｃ’及びＢ’＋Ｄ’の加算から得られる。本発明によ る自動調整方法は、検出器信号間の一時的な関係に影響するために補償する利点 を有する。そしてディスクの幾何学的形状及びトラックの幾何学的形状、ディス クのタイプ、レーザスキャナ即ち光学装置（１から５）の製造許容誤差、並びに リニアな速度即ち光ビームが現在置かれている位置での光学記録媒体の速度に依 存する。 更に、わずかなコストで（遅延要素７から１０、回路配置装置１１及びローパ スフィルタ２３）、論理回路を含んで説明されたように、領域ＡからＤの検出器 信号の間の時間関係を決定し、且つ遅延要素７から１０を用いて前記信号の間の 時間関係を位相変位するためのマイクロコントローラ２４を可能にする。 図２は、設定できる遅延要素７から１０を自動的に調整するための方法のフロ ー図を表している。開始後、遅延時間τ_A、τ_B、τ_C及びτ_Dの全てが０に設定さ れる。次に、信号Ａ及びＢの位相角が 互いに比較される。マルチプレクサは、この場合、表されたスイッチ位置にある 。信号Ａが信号Ｂをリードするならば、左手の枝が得られ、そうでなければ右手 の枝が得られる。各場合で、遅れ信号Ｂ及びＡはそれぞれ信号Ｃと比較される。 これは、先頭から回路配置装置１１の第４及び第２のスイッチ位置にそれぞれ対 応する。この第２の比較段階で遅れ信号と決定された信号は、次に信号Ｄと比較 される。 この３番目の比較の後で、その信号が時間内で最も後ろであることが明らかと なる。３つの連続する段階において、他のそれぞれの信号の遅延要素の遅延時間 τ_iが設定される。図２の最も左において、信号Ｄが最も遅れた場合を説明する 。信号Ａ’及びＤが位相内にあるまでτ_Aが最初に調整され、次にそれらに続い てτ_Cが対応して調整される。この右について、信号Ｃが遅れた場合を説明して いる。この場合、τ_A、τ_B及びτ_Dが、対応して調整される。この右について、 その場合は信号Ｂが最も遅れ、一番右では信号Ａが最も遅れている。他の３つの それぞれの遅延時間τ_Iが設定された後で、回路配置装置１１のマルチプレクサ は、表された最下位のスイッチ位置で説明されたそのスイッチ位置に設定される 。続いて、加算信号Ａ＋Ｃ及びＢ＋Ｄは、トラックエラー信号ＴＥを発生するた めに位相検出器１４に印加される。従って、遅延要素７から１０の設定動作が終 了する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．検出器（５）と、遅延要素（７、８、９、１０）と、位相検出器（１４）と を有しており、該検出器（５）は、４つの領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を有し且つ光 学記録媒体（４）からくる光ビームをその上に落とし、前記遅延要素（７、８、 ９、１０）は、設定でき且つ前記４つの領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の２つに割り当 てられ、前記位相検出器（１４）は、その入力で各ケースで前記フォト検出器（ ５）の前記領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の２つの加算信号を提供し、その出力でトラ ックエラー信号（ＴＥ）を取り出すことができる、光学記録媒体（４）から読み 出され且つ該媒体へ書き込むための装置において、 少なくとも１つの遅延要素（７、８、９、１０）を他の遅延要素と独立して設 定できることを特徴とする装置。 ２．前記遅延要素即ち要素（７、８、９、１０）を設定するための制御手段（２ ４）が提供されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記フォト検出器（５）の前記領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）から出力される信号 の位相角を検出するための位相検出手段が提供されていることを特徴とする請求 項１に記載の装置。 ４．位相角検出器に前記フォト検出器（５）の前記領域（Ａ、Ｂ、 Ｃ、Ｄ）の前記出力信号の種々の組み合わせを印加するための回路配置装置（１ １）が提供されることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ５．前記位相角検出器は、前記装置の前記位相検出器（１４）であることを特徴 とする請求項４に記載の装置。 ６．マイクロコントローラ（２４）が提供されており、それは前記回路配置装置 （１１）と前記遅延要素（７、８、９、１０）の設定とを制御することを特徴と する請求項５に記載の装置。 ７．ローパスフィルタ（２３）が前記位相検出器（１４）の出力に配置されてい ることを特徴とする請求項５に記載の装置。 ８．遅延要素が前記装置の前記フォト検出器（５）の特定の領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、 Ｄ）に割り当てられている、光学記録媒体から読み出し及び／又は該媒体へ書き 込むための装置の、設定できる遅延要素（７、８、９、１０）を調整するための 方法であって、第１の段階において、前記独立した領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）から 出力される信号の位相角が比較され、第２の方法において、全ての信号の位相が 年代順最後の信号の位相と同時に起こるまで、前記遅延要素（７、８、９、１０ ）の前記遅延時間（τ_A、τ_B、τ_C、τ_D）を交替し、これら交替する遅延時間（ τ_A、τ_B、τ_C、τ_D）は、前記装置の最適化された設定値として保持されること を特徴とする遅延要素（７、８、９、１０）を調整するための方法。 ９．設定できる前記遅延要素（７、８、９、１０）が、前記第１の段階より先に 最小遅延時間（τ_i＝０）に設定されることを特徴とする請求項８に記載の方法 。 １０．領域Ａ及びＢの信号の位相が、前記第１の段階においてまず最初に比較さ れ、Ａの位相がＢの位相をリードするならば、領域Ｂ及びＣの信号の位相が比較 され、そうでなければＡ及びＣの位相が比較され、Ｂ及びＡの位相がそれぞれＣ の位相をリードするならば、Ｃ及びＤの位相角が互いに比較され、そうでなけれ ばＢ及びＡの位相はそれぞれＤの位相と比較され、年代順最後の信号が、これら 比較の最後で明らかとなり、他の信号は、第２の段階に従って遅延要素（７、８ 、９、１０）の前記遅延時間（τ_A、τ_B、τ_C、τ_D）を交替することによって前 記年代順最後の信号の前記位相角に設定されることを特徴とする請求項８に記載 の方法。 １１．遅延要素（７、８、９、１０）が、前記４つの領域の少なくとも３つに割 り当てられることを特徴とする請求項１に記載の装置。