JP2002352460A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスク装置においてレーザ光源ノイズを
除去することを目的とする。 【解決手段】 光源モニタ用受光器の受光面は、上側と
下側に分割され、更に、奇数個に分割され、レーザ光源
ノイズキャンセルは、上側の受光素子と下側の受光素子
を交互に選択した組み合わせによって構成されるレーザ
光源ノイズキャンセル用受光素子の出力によってなさ
れ、レーザ光源パワー制御は、下側の受光素子と上側の
受光素子を交互に選択した組み合わせによって構成され
るレーザ光源パワー制御用受光素子の出力によってなさ
れるように構成されている。

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にレーザ
光を照射して情報を再生するための光ディスク装置に関
し、より詳細には、再生信号よりレーザ光の変動に起因
する雑音成分を除去する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクにおける情報の記録密
度が高度化し、それに伴い、情報の再生に必要なＳ／Ｎ
比（信号対雑音比）を確保することが困難となってい
る。レーザ光を光ディスクに照射することによって得ら
れる再生信号には様々なノイズ（雑音）成分が含まれ
る。再生信号に含まれるノイズは、発生要因に着目し
て、次の３つに分類することができる。 （１）光ディスクの表面の粗さやバラツキに起因するデ
ィスクノイズ （２）受光器及び増幅器を含む回路において発生する回
路系ノイズ （３）光源であるレーザダイオード（ＬＤ）に起因する
レーザ光源ノイズ（ＬＤノイズ）

【０００３】回路系ノイズには、受光器の初段アンプの
設計に依存する受光器（ＰＤ）アンプノイズ、受光器の
受光電流の電子の揺らぎに起因するショットノイズ、受
光器の初段電流電圧変換アンプの変換抵抗に起因したサ
ーマルノイズ（熱雑音）等がある。サーマルノイズは理
論的に求めることが可能である。

【０００４】レーザ光源ノイズはレーザ光の波長及びパ
ワーの変動に起因したノイズであり、温度変化、戻り光
等に起因する発光モードの遷移によって起きる。そのな
かで最も支配的なのはレーザダイオードを流れる電流の
電子の揺らぎに起因する量子雑音である。

【０００５】近年、レーザ光源ノイズを除去する技術が
開発されている。光ディスク装置には、光ディスクから
の戻り光を受光して再生（ＲＦ）信号を生成するための
再生信号用受光器とレーザ光源を監視しオートマチック
・パワー・コントロール（ＡＰＣ）信号を生成するため
の光源モニタ用受光器が備えられている。光源モニタ用
受光器よりレーザ光源ノイズキャンセル（ＬＮＣ）信号
を取り出して再生信号に含まれるレーザ光源ノイズを除
去する。

【０００６】図３を参照して従来のレーザ光源ノイズを
除去する装置及び方法を説明する。この例は本願出願人
と同一の出願によって平成８年１０月１８日に出願され
た特願平８−２７６００８号に係る特開平１０−１２４
９１９号公報に開示されたものである。詳細は同公報を
参照されたい。

【０００７】図示のように本例の光ディスク装置の光学
系は、光源であるレーザダイオード１１とコリメータレ
ンズ１２と偏光ビームスプリッタ１３と四分の一波長板
１４と対物レンズ１５と集光レンズ１６と再生信号用受
光器１７と光源モニタ用受光器１８とを有する。レーザ
ダイオード１１からのレーザ光はコリメータレンズ１２
によって平行光線化され、偏光ビームスプリッタ１３の
ハーフミラー１３Ａによって２つに分岐される。一方の
分岐光はハーフミラー１３Ａによって偏向され、光源モ
ニタ用受光器１８によって受光される。他方の分岐光は
ハーフミラー１３Ａを通過し、四分の一波長板１４及び
対物レンズ１５を経由して光ディスク２０の情報記録面
に到達する。光ディスクの情報記録面からの光は偏光ビ
ームスプリッタ１３のハーフミラー１３Ａによって偏向
され、集光レンズ１６を経由して再生信号用受光器１７
によって受光される。

【０００８】光源モニタ用受光器１８の出力信号はレー
ザ光の波長及びパワーの変動に対応したレベル変動をす
るはずである。即ち、光源モニタ用受光器１８の出力信
号は、再生信号用受光器１７の出力信号に含まれるレー
ザ光源ノイズと同位相を有するはずである。従って、再
生信号用受光器１７の出力信号より光源モニタ用受光器
１８の出力信号をキャンセル演算することによって、再
生信号よりレーザ光源ノイズが除去される。

【０００９】キャンセル演算の例を説明する。再生信号
用受光器１７の出力信号は電流電圧変換器及び増幅器を
経由して加算器に供給される。光源モニタ用受光器１８
の出力信号は電流電圧変換器及び増幅器を経由し、位相
反転器によって位相が反転されて加算器に供給される。
加算器の出力として、レーザ光源ノイズが除去された再
生信号が得られる。

【００１０】上述のように、再生信号に含まれる雑音に
はレーザ光源ノイズばかりでなく、受光器アンプノイズ
等の回路系ノイズがある。従来の光ディスク装置では、
光源モニタ用受光器１８より出力されたレーザ光源ノイ
ズキャンセル用信号を使用してレーザ光源パワー制御が
なされていた。レーザ光源ノイズのキャンセル動作を確
実に行うようにすることと、回路系ノイズを抑制するこ
とは必ずしも両立しない。

【００１１】再生信号用受光器１７の出力信号より光源
モニタ用受光器１８の出力信号をキャンセル演算するこ
とによって、再生信号よりレーザ光源ノイズを完全に除
去することができるように、回路設計又は光学設計をす
ると、回路系ノイズが増加する結果となる場合がある。
キャンセル演算によって、レーザ光源ノイズの減少分よ
り回路系ノイズの増加分のほうが大きい場合には、結果
的に、ノイズの増加となる。

【００１２】上述の例では、光源モニタ用受光器１８か
らの出力信号をレーザ光源パワー制御とレーザ光源ノイ
ズのキャンセルの２つの動作に使用したが、光源モニタ
用受光器１８よりレーザ光源パワー制御用信号とレーザ
光源ノイズのキャンセル用信号の２つの信号を取り出
し、夫々別個の回路系にて処理するように構成された例
が提案されている。

【００１３】図４を参照して説明する。この例では、光
源モニタ用受光器１８の受光部は３つに分割されてい
る。図示のように、受光面はｘ軸に平行な線によって上
側の領域Ａと下側の領域Ｂに分割され、下側の領域Ｂは
更に、ｙ軸に平行な線によって左側の領域Ｂ１と右側の
領域Ｂ２に分割されている。レーザ光が受光部の中心に
照射されると、円形スポットＳは図示のように、３つの
領域Ａ、Ｂ１、Ｂ２に跨るように照射される。

【００１４】領域Ａからの出力信号はレーザ光源パワー
制御用に使用され、領域Ｂの出力信号はレーザ光源ノイ
ズキャンセル用に使用される。領域Ａ、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２
の受光素子からの出力信号をそれぞれ、ａ、ｂ、ｂ１、
ｂ２とすると、ｘ軸方向のアラインメントは制御信号
（ｂ１−ｂ２）、ｙ軸方向のアラインメントは制御信号
（ａ−ｂ）を使用する。レーザ光のスポットが受光面の
中心に配置されたとき、ｘ軸方向の制御信号（ｂ１−ｂ
２）及びｙ軸方向の制御信号（ａ−ｂ）は共にゼロとな
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】各領域Ａ、Ｂ、Ｂ１、
Ｂ２の受光素子より出力された電流信号は電流電圧変換
器によって電圧信号に変換される。レーザ光源ノイズキ
ャンセル用信号の電流電圧変換器は、ＳＮ（信号対ノイ
ズ）比を高めるために、受光器の直後に接続される。し
かしながら、電流電圧変換器の変換ゲインは集積回路の
製造工程に依存して変動し、２０％以上のバラツキがあ
る。

【００１６】従って、レーザ光源パワー制御用信号とレ
ーザ光源ノイズキャンセル用信号を受光器のアラインメ
ントに使用すると、電流電圧変換ゲインのバラツキに起
因して、アラインメントの精度が低下する。

【００１７】図４を参照して説明した従来の装置では、
温度変動、経年変化等によって受光器の受光面に照射さ
れるレーザ光のスポットの位置が変化すると、受光面の
各領域の受光量が変化する。それによってレーザ光源パ
ワー制御の精度が劣化し、レーザ光源ノイズのキャンセ
ルが目標値に達しなくなる。

【００１８】例えば図４Ｂに示すように、レーザスポッ
トの位置がｙ軸の負の方向に移動すると、領域Ａの受光
量が減少し領域Ｂの受光量が増加するため、レーザ光源
パワー制御用の信号が減少し、レーザ光源パワー制御の
精度が劣化する。図示しないが、レーザスポットの位置
がｙ軸の正の方向に移動すると、領域Ａの受光量が増加
し領域Ｂの受光量が減少するため、レーザ光源ノイズキ
ャンセル用の信号が減少し、レーザ光源ノイズキャンセ
ルの性能が劣化する。

【００１９】従って、本発明は、受光器のアラインメン
トの精度を低下させることなく、レーザ光源ノイズキャ
ンセルの性能を向上させることができる光ディスク装置
を提供することを目的とする。

【００２０】従って、本発明はレーザ光源パワー制御の
精度を劣化させることなく、レーザ光源ノイズキャンセ
ルの性能を向上させることができる光ディスク装置を提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、レーザ
光を出力するレーザ光源と、光ディスクからの信号光を
受光して再生信号を生成する再生信号用受光器と、レー
ザ光源からのレーザ光を検出する光源モニタ用受光器
と、を有し、上記光源モニタ用受光器の出力信号を使用
して上記再生信号用受光器からの再生信号よりレーザ光
源ノイズのキャンセルをし、上記レーザ光源パワーの制
御をするように構成された光ディスク装置において、上
記光源モニタ用受光器の受光面は、ｘ軸に平行な１本の
線によって上側の受光素子と下側の受光素子に分割さ
れ、上記上側の受光素子と下側の受光素子は更に、ｙ軸
に平行な偶数本の線によって奇数個の受光素子に分割さ
れ、上記レーザ光源ノイズのキャンセルは、上側の受光
素子と下側の受光素子を交互に選択した組み合わせによ
って構成されるレーザ光源ノイズキャンセル用受光素子
の出力によってなされ、上記レーザ光源パワーの制御
は、下側の受光素子と上側の受光素子を交互に選択した
組み合わせによって構成されるレーザ光源パワー制御用
受光素子の出力によってなされるように構成されてい
る。

【００２２】更に、上記光源モニタ用受光器のアライン
メントは、上記レーザ光源パワー制御用受光素子の出力
信号を使用してなされる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１を参照して本発明の第１の例
を説明する。図１Ａは本発明の光ディスク装置の光源モ
ニタ用受光器の受光面を示す。本例の光源モニタ用受光
器の受光面は、ｘ軸に平行な１本の線によって上側の領
域と下側の領域に分割され、各領域は更に、ｙ軸に平行
な２本の線によって３つの領域に分割されている。従っ
て受光面は、上側の３つの受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と
下側の３つの受光素子Ａ２、Ｂ２、Ｃ２からなる。レー
ザ光が受光面の中心に照射されると、円形スポットＳは
図示のように、６つの領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ
２、Ｃ２に跨るように照射される。

【００２４】受光素子Ａ１、Ｂ２、Ｃ１はレーザ光源パ
ワー制御用であり、受光素子Ａ２、Ｂ１、Ｃ２はレーザ
光源ノイズキャンセル用である。本例では、レーザ光源
パワー制御用信号は上側の受光素子Ａ１、Ｃ１と下側の
受光素子Ｂ２から取り出し、レーザ光源ノイズキャンセ
ル用信号は同様に、上側の受光素子Ｂ１と下側の受光素
子Ａ２、Ｃ２から取り出す。各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の出力信号をそれぞれａ１、ｂ
１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２とする。レーザ光源パワー
制御用信号ＡＰＣとレーザ光源ノイズキャンセル用信号
ＬＮＣは次の式によって表わされる。

【００２５】

【数１】ＡＰＣ＝ａ１＋ｂ２＋ｃ１ ＬＮＣ＝ａ２＋ｂ１＋ｃ２

【００２６】図１Ｂは、レーザ光のスポットＳが受光面
の中心より偏倚した場合の各受光素子の受光量を示す。
本例によると、レーザ光のスポットＳが受光面の中心よ
り偏倚しても、レーザ光源パワー制御用信号及びレーザ
光源ノイズキャンセル用信号のレベルの変化は少ない。
例えば、レーザ光のスポットがｙ軸の負の方向に移動す
ると、上側の受光素子の受光量は減少し、下側の受光素
子の受光量が増加する。しかしながら、両信号とも、上
側の受光素子の信号と下側の受光素子の信号を含むか
ら、上側の受光素子の受光量の減少分と、下側の受光素
子の受光量の増加分が相殺し、結局、信号のレベルの変
動は小さくなる。

【００２７】本例のレーザ光源モニタ用受光器の受光面
の６つの受光素子は、レーザ光のスポットが受光面の中
心に配置されたとき、各受光素子の出力が次の式を満た
すように、設定される。

【００２８】

【数２】ｂ２＝ａ１＋ｃ１ ｂ１＝ａ２＋ｃ２

【００２９】即ち、レーザ光のスポットが受光面の中心
に配置されたとき、上側のレーザ光源パワー制御用受光
素子の出力の和ａ１＋ｃ１は下側のレーザ光源パワー制
御用受光素子の出力ｂ２に等しく、上側のレーザ光源ノ
イズキャンセル用受光素子の出力ｂ１は下側のレーザ光
源ノイズキャンセル用受光素子の出力の和ａ２＋ｃ２に
等しい。光源モニタ用受光器のアラインメントは、レー
ザ光源パワー制御用信号ａ１、ｂ２、ｃ１を使用する。

【００３０】

【数３】Ｅｘ＝ｃ１−ａ１ Ｅｙ＝ａ１＋ｃ１−ｂ２

【００３１】Ｅｘ、Ｅｙはそれぞれ、ｘ軸方向の光源モ
ニタ用受光器のアラインメントに使用する制御信号、ｙ
軸方向の光源モニタ用受光器のアラインメントに使用す
る制御信号である。レーザ光のスポットが受光面の中心
に配置されたとき、ｘ軸方向の制御信号Ｅｘ及びｙ軸方
向の制御信号Ｅｙは共にゼロとなる。

【００３２】本発明によると、光源モニタ用受光器のア
ラインメントにおいて、数３の式によって表わされるよ
うに、レーザ光源パワー制御用信号のみを使用し、レー
ザ光源ノイズキャンセル用信号を使用しない。従って、
光源モニタ用受光器のアラインメントの精度を確保する
ことができる。

【００３３】本例では、レーザ光源ノイズキャンセル用
電流信号ａ２、ｂ１、ｃ２は、アラインメントに使用さ
れず、レーザ光源ノイズキャンセルにのみ使用されるた
め、数１の式によって表わされるように、３つのレーザ
光源ノイズキャンセル用電流信号ａ２、ｂ１、ｃ２の和
のみが必要である。従って、本例によると、レーザ光源
ノイズキャンセル用受光素子Ａ２、Ｂ１、Ｃ２より出力
された電流信号ａ２、ｂ１、ｃ２は１つの共通の電流電
圧変換器によって電圧信号に変換される。

【００３４】本例によると、３つのレーザ光源ノイズキ
ャンセル用電流信号ａ２、ｂ１、ｃ２は、１つの共通の
電流電圧変換器によって電圧信号に変換されるから、低
ノイズが達成され、集積回路のパッド数を減らすことが
できため、容量低下に起因する周波数特性を向上させる
ことができる。

【００３５】図２を参照して本発明の第２の例を説明す
る。図２Ａは本発明の光ディスク装置の光源モニタ用受
光器の受光面の他の例を示す。本例の光源モニタ用受光
器の受光面は、ｘ軸に平行な１本の線によって上側の領
域と下側の領域に分割され、各領域は更に、ｙ軸に平行
な４本の線によって５つの領域に分割されている。従っ
て受光面は、上側の５つの受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、
Ｄ１、Ｅ１と下側の５つの受光素子Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、
Ｄ２、Ｅ２からなる。レーザ光が受光面の中心に照射さ
れると、円形スポットＳは図示のように、６つの領域Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２に跨るように照射さ
れる。

【００３６】受光素子Ａ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ２、Ｅ１は
レーザ光源パワー制御用であり、受光素子Ａ２、Ｂ１、
Ｃ２、Ｄ１、Ｅ２はレーザ光源ノイズキャンセル用であ
る。各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ａ２、
Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２の出力信号をそれぞれａ１、ｂ
１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２
とする。レーザ光源パワー制御用信号ＡＰＣとレーザ光
源ノイズキャンセル用信号ＬＮＣは次の式によって表わ
される。

【００３７】

【数４】ＡＰＣ＝ａ１＋ｂ２＋ｃ１＋ｄ２＋ｅ１ ＬＮＣ＝ａ２＋ｂ１＋ｃ２＋ｄ１＋ｅ２

【００３８】レーザ光源ノイズキャンセル用信号ａ２、
ｂ１、ｃ２、ｄ１、ｅ２は１つの共通の電流電圧変換器
によって電圧信号に変換されてよい。本例のレーザ光源
モニタ用受光器の受光面の１０個の受光素子は、レーザ
光のスポットが受光面の中心に配置されたとき、各受光
素子の出力が次の式を満たすように、設定される。

【００３９】

【数５】ｂ２＋ｄ２＝ａ１＋ｃ１＋ｅ１ ｂ１＋ｄ１＝ａ２＋ｃ２＋ｅ２

【００４０】光源モニタ用受光器のアラインメントは、
レーザ光源パワー制御用信号ａ１、ｂ２、ｃ１、ｄ２、
ｅ１を使用する。

【００４１】

【数６】Ｅｘ＝ｅ１＋ｄ２−ｂ２−ａ１ Ｅｙ＝ａ１＋ｃ１＋ｅ１−ｂ２−ｄ２

【００４２】Ｅｘ、Ｅｙはそれぞれ、ｘ軸方向の光源モ
ニタ用受光器のアラインメントに使用する制御信号、ｙ
軸方向の光源モニタ用受光器のアラインメントに使用す
る制御信号である。レーザ光のスポットが受光面の中心
に配置されたとき、ｘ軸方向の制御信号Ｅｘ及びｙ軸方
向の制御信号Ｅｙは共にゼロとなる。

【００４３】本発明の他の例によると、光源モニタ用受
光器の受光面は、ｘ軸に平行な１本の線によって上側の
領域と下側の領域に分割され、各領域は更に、ｙ軸に平
行な偶数本の線によって奇数個の領域に分割されてい
る。レーザ光源パワー制御用受光素子は、上側の受光素
子と下側の受光素子を交互に選択した組み合わせによっ
て構成され、レーザ光源ノイズキャンセル用受光素子
は、下側の受光素子と上側の受光素子を交互に選択した
組み合わせによって構成される。レーザ光のスポットが
受光面の中心に配置されたとき、ｘ軸方向の制御信号Ｅ
ｘ及びｙ軸方向の制御信号Ｅｙは共にゼロとなるよう
に、受光面は分割される。

【００４４】以上本発明の例について説明したが、本発
明は上述の例に限定されることなく、特許請求の範囲に
記載された発明の範囲にて様々な他の例が可能であるこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００４５】

【発明の効果】本発明の光ディスク装置によると、温度
変動、経年変化等によって受光器の受光面に照射される
レーザ光のスポットの位置が変化しても、レーザ光源パ
ワー制御用信号及びレーザ光源ノイズキャンセル用信号
のレベルの変化は少ない効果がある。

【００４６】本発明の光ディスク装置によると、温度変
動、経年変化等によって受光器の受光面に照射されるレ
ーザ光のスポットの位置が変化しても、レーザ光源パワ
ー制御用信号及びレーザ光源ノイズキャンセル用信号の
レベルの変化は少ないから、レーザ光源パワー制御の精
度が向上し、レーザ光源ノイズのキャンセルの精度が向
上する効果がある。

【００４７】本発明の光ディスク装置によると、光源モ
ニタ用受光器より得られたレーザ光源パワー制御用信号
及びレーザ光源ノイズキャンセル用信号のうち、レーザ
光源パワー制御用信号のみを光源モニタ用受光器のアラ
インメントに使用するため、高い精度にてアラインメン
トが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスク装置の受光器の受光面の第
１の例を説明するための説明図である。

【図２】本発明の光ディスク装置の受光器の受光面の第
２の例を説明するための説明図である。

【図３】従来の光ディスク装置の光学構成の例を説明す
るための説明図である。

【図４】従来の光ディスク装置の受光器の受光面の例を
説明するための説明図である。

【符号の説明】

１１・・・ レーザダイオード、 １２・・・ コリメータレン
ズ、 １３・・・ 偏光ビームスプリッタ、 １３Ａ・・・ ハ
ーフミラー、 １４・・・ 四分の一波長板、 １５・・・ 対
物レンズ、 １６・・・ 集光レンズ、 １７・・・ 再生信号
用受光器、 １８・・・ 光源モニタ用受光器、 ２０・・・
光ディスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出力するレーザ光源と、光デ
   ィスクからの信号光を受光して再生信号を生成する再生
   信号用受光器と、レーザ光源からのレーザ光を検出する
   光源モニタ用受光器と、を有し、上記光源モニタ用受光
   器の出力信号を使用して上記再生信号用受光器からの再
   生信号よりレーザ光源ノイズのキャンセルをし、上記レ
   ーザ光源パワーの制御をするように構成された光ディス
   ク装置において、 上記光源モニタ用受光器の受光面は、ｘ軸に平行な１本
   の線によって上側の受光素子と下側の受光素子に分割さ
   れ、上記上側の受光素子と下側の受光素子は更に、ｙ軸
   に平行な偶数本の線によって奇数個の受光素子に分割さ
   れ、上記レーザ光源ノイズのキャンセルは、上側の受光
   素子と下側の受光素子を交互に選択した組み合わせによ
   って構成されるレーザ光源ノイズキャンセル用受光素子
   の出力によってなされ、上記レーザ光源パワーの制御
   は、下側の受光素子と上側の受光素子を交互に選択した
   組み合わせによって構成されるレーザ光源パワー制御用
   受光素子の出力によってなされるように構成されている
   ことを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ディスク装置におい
   て、上記光源モニタ用受光器のアラインメントは、上記
   レーザ光源パワー制御用受光素子の出力信号を使用して
   なされることを特徴とする光ディスク装置。