JP4084757B2 - 光ヘッド及び光記録再生装置並びにそれを用いた光記録再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は記録された情報を再生する光ヘッド及び光記録再生装置並びにそれを用いた光記録再生方法に関する。

光記録再生装置は、例えば円板状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成され且つ光記録媒体の半径方向に複数形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に対して情報を記録するだけに用いられる記録専用型と、情報を再生するだけに用いられる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。

回転している光ディスクから得られる光記録再生信号には、コンテンツの情報が含まれる比較的高周波数帯域の信号（以下、ＲＦ信号という）の他に、光ディスクの基本回転周波数の変動成分及び基本回転周波数の数倍から数百倍に相当する高調波成分の変動成分によるＲＦ信号より低い周波数のノイズ成分が含まれている。この変動成分は、エンベロープ変動とも呼ばれ、エンベロープ変動が大きい場合には、ＲＦ信号のジッタ値が劣化したり、光記録再生信号のエラーレートが劣化したりする。この低周波帯域のエンベロープ変動成分を除去するために、従来は光記録再生信号の高周波帯域のみを通過させる高域通過フィルタ回路が用いられている。

図９は、一次の高域通過フィルタのボード線図の一例を示し、遮断周波数ｆｃの異なる３種類の高域通過フィルタの周波数特性を重ね合わせて示している。図９（ａ）は、高域通過フィルタの利得−周波数特性を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸は利得を対数で表している。また、図９（ｂ）は、高域通過フィルタの位相−周波数特性を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸は位相（°）を表している。図９（ａ）、（ｂ）共に、図中●印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１００Ｈｚの特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１ｋＨｚの特性を示し、図中▲印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１０ｋＨｚの特性を示している。図９に示すように、高域通過フィルタの位相特性は、遮断周波数ｆｃを高く設定するほど、位相が変化し始める周波数が高周波側にシフトする。例えば、位相が変化し始める周波数は、遮断周波数ｆｃ＝１００Ｈｚの場合は約２ｋＨｚであり、遮断周波数ｆｃ＝１０ｋＨｚの場合は約２００ｋＨｚである。

高域通過フィルタの位相特性の変化はＲＦ信号のジッタ値に影響する。ジッタ値は主に光ヘッドや光ディスクを含めた光ディスクシステム全体の信号品質を評価するために用いられる。図１０は、高域通過フィルタの遮断周波数ｆｃを変化させた場合のジッタ値を示している。実験に使用した信号源は規準信号発生器によるＭＤ（ミニディスク）フォーマット信号のアイパターンを用いている。横軸は遮断周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸はジッタ値（％）を表している。遮断周波数ｆｃが高いほど位相の変化し始める周波数が高周波側にシフトする高域通過フィルタの位相特性により、図１０に示すように、ジッタ値は遮断周波数ｆｃが高いほど劣化する。例えば、遮断周波数ｆｃが１００Ｈｚ程度ではジッタ値は１０％と適切な値を示しているが、遮断周波数ｆｃが１８０Ｈｚより高くなるとジッタ値は増加する。

ところで、光ディスクは記録層が１層の単層光ディスクと、記録層が複数の多層（２層以上）光ディスクとが開発されている。単層光ディスクでは記録層での光の反射率が大きい。このため、回転する単層光ディスクに照射されたレーザ光の反射光を受光素子で受光して、受光光を電気信号に変換すると、出力振幅の比較的大きい電気信号が得られる。エンベロープ変動はＲＦ信号出力振幅に比較してそれ程大きくないので、一次の高域通過フィルタで十分にＲＦ信号を再生することができる。

一方、多層光ディスクは１枚の光ディスクにより多くの情報を記録したいという市場の要求に応えるため、複数の記録層を形成して記録密度の向上が図られている。多層光ディスクは、多層光ディスクへの光の照射方向に複数の記録層が積層された構造を有している。このため、同一方向から多層光ディスクに光を照射して各記録層に記録された情報を読み出すためには、多層光ディスクは各記録層で光を反射させると共に、適度な比率で光を透過させなければならない。従って、多層光ディスクの情報の記録再生を行う記録層（再生層）で反射する反射光の光量は、単層光ディスクの記録層で反射する反射光の光量より減少する。このため、多層光ディスクで反射した反射光を受光素子で受光して光電変換して得られたＲＦ信号の出力振幅は、単層光ディスクの反射光から得られたＲＦ信号の出力振幅に対して著しく減少してしまう。例えば、再生専用の１層の光ディスクの記録層での光の反射率は７０％以上であるが、多層光ディスクの記録層での光の反射率は５％以下である。

多層光ディスクには、反射光の光量が減少してしまう問題に加えて、反射光にノイズ成分が重畳し易いという問題がある。多層光ディスクの反射光には、再生層からの反射光だけでなく、再生層以外の層からの反射光（戻り光）も無視できない量で含まれている。従って、多層光ディスクでの反射光を受光素子で受光して受光光から再生されたＲＦ信号には、再生層での反射光と再生層以外の記録層での戻り光との間で生じる層間クロストークに起因する低周波のノイズ信号が含まれている。このため、再生されたＲＦ信号の品質は劣化してしまう。

この層間クロストークの影響はＲＦ信号のエンベロープ変動に現れる。図１１は、記録層の層数が異なり、情報が未記録の多層光ディスクでの反射光を受光素子で受光して、受光光を光電変換したＲＦ信号を示している。図１１（ａ）は記録層が２層の光ディスク、図１１（ｂ）は記録層が３層の光ディスク、図１１（ｃ）は記録層が４層の光ディスクでの測定結果である。図１１の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している。図１１に示すように、光ディスクの記録層の層数が増加するに伴い、ＲＦ信号のエンベロープ変動の振幅は大きくなり、さらに周波数も高くなっている。

ＲＦ信号の振幅に対してエンベロープ変動の変動率が大きいと、再生信号の品質は劣化してしまう。記録層の層数の少ない多層光ディスクではエンベロープ変動の周波数が低いため、遮断周波数ｆｃの低い高域通過フィルタ（ｆｃ＝１００Ｈｚ）を用いて再生したＲＦ信号からエンベロープ変動を除去することができる。この場合、ジッタ値の劣化が殆どないので（図１０参照）、再生信号の品質劣化は極めて少ない。ところが、多層光ディスクの記録層の層数が増加するとエンベロープ変動の周波数が高くなるので、遮断周波数ｆｃの高い高域通過フィルタを用いる必要がある。この場合、ジッタ値は劣化して、再生したＲＦ信号の品質は劣化してしまう。

また、高域通過フィルタの遮断周波数ｆｃ近傍の信号を遮断するために、高域通過フィルタの次数は高く設定すればよい。この場合、高域通過フィルタは急峻なロールオフ特性を有するので、減衰帯域での減衰率は大きくなり、遮断周波数ｆｃより周波数の低い信号を十分に遮断できる。しかし、通過帯域における信号の位相は変化してしまうので、再生したＲＦ信号のジッタ値は増加する。このため、光記録再生において、高域通過フィルタの遮断周波数ｆｃの値をＲＦ信号の周波数帯域の下限値に近づけて設定することは困難である。例えば、ＭＤやＣＤ（コンパクトディスク）でのＲＦ信号の周波数帯域は１９６ｋＨｚ〜７２０ｋＨｚである。これに対し、図１１（ｃ）に示すように、４層の光ディスクのエンベロープ変動の周期は約１ｍｓであるため、エンベロープ変動の周波数は１ｋＨｚ程度になる。このように、エンベロープ変動の周波数（１ｋＨｚ）がＲＦ信号の周波数帯域の下限値（１９６ｋＨｚ）に近い場合に次数の高い高域通過フィルタを用いると、ＲＦ信号からエンベロープ変動を除去することは可能であるが、ＲＦ信号の位相は変化してしまうので、ジッタ値は増加してしまう。このように、高域通過フィルタで除去できるノイズ信号の周波数には限界がある。

特許文献１には、ＲＦ信号に混入するウォブル信号を除去する光学式情報記録再生装置が開示されている。当該光学式情報記録再生装置は、ウォブル信号の周波数とその近傍の周波数成分とを除去するウォブル信号除去回路を有している。また、ウォブル信号除去回路は、ウォブル信号乃至その近傍以下の信号のみを抽出する低域通過フィルタを有している。さらに、ウォブル信号除去回路は、当該低域通過フィルタを通した信号の位相を変化させて元の再生信号に位相を合わせる位相回路と、位相回路を通した信号と元の再生信号とを入力する差動増幅回路とを有している。ウォブル信号除去回路は低域通過フィルタでウォブル信号乃至それ以下の周波数の信号を得て、その低域通過フィルタによる位相の変化分の位相ズレを位相回路で原信号と同じ位相に戻す。さらに、ウォブル信号除去回路は位相を戻したウォブル信号以下の信号と元の再生信号とを差動増幅回路で差動演算して、ウォブル信号乃至ウォブル信号周波数以下のノイズを除去する。これにより、光学式情報記録再生装置は再生信号の劣化及びこれにより生じる読み取りエラーを低減できる。

また、２層光ディスクにおいて、ビームスポットを形成して記録された情報を再生する記録面（第１記録面）での反射光と、ビームスポットを形成する記録面と異なる記録面（第２記録面）での反射光とを光検出器で受光すると、当該光検出器で得られた再生信号には第２記録面からのノイズが重畳してクロストークの生じた再生信号となり、再生信号の信号対雑音比が悪化する問題を有している。特許文献２には、この問題を解決するための光ピックアップ装置が開示されている。当該光ピックアップ装置は、複数の記録面を有する多層光ディスクを再生するために、第１記録面での反射光及び第２記録面での反射光を受光する第１光検出器と、第２記録面での反射光のみを受光する第２光検出器とを有している。第１光検出器での受光光を光電変換した電気信号は第１記録面での反射光成分と第２記録面での反射光成分とを含む信号である。一方、第２光検出器での受光光を光電変換した電気信号は第２記録面からの反射光成分のみを含む信号である。従って、第１光検出器から出力された電気信号と第２光検出器から出力された電気信号とを差動増幅回路で差動演算すると、第１記録面での反射光成分のみの再生信号が得られる。
特開２０００−１５５９４２号公報 特開平１１−１６２００号公報

特許文献１は、多層光ディスクに特有の戻り光による層間クロストークで生じるノイズ成分の除去については何ら開示していない。また、特許文献２で開示されている光ピックアップ装置は、光ディスクからの反射光を２分割しなければならないので、光ピックアップ装置を小型化することが困難である。

また、再生されたＲＦ信号の高周波成分と低周波成分の振幅は変化してしまうので、ＲＦ信号を復調（二値化）する前に、ＲＦ信号の高周波成分と低周波成分の振幅レベルを同じにする、いわゆる波形等化処理が行われる。このため、一般の光ヘッドには波形等化回路を設けなければならず、装置の高コスト化及び大型化の問題を有している。

本発明の目的は、記録媒体からの反射光に重畳したノイズ成分を除去して、高品質なＲＦ信号を再生できる光ヘッド及び光記録再生装置並びにそれを用いた光記録再生方法を提供することにある。

上記目的は、回転する記録媒体に照射されたレーザ光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子から出力される前記電気信号から前記記録媒体に記録された情報を含むＲＦ信号を除去してノイズ信号を抽出するノイズ信号抽出回路と、前記電気信号が入力される非反転入力端子と前記ノイズ信号が入力される反転入力端子とを有し前記電気信号と前記ノイズ信号とを差動演算する差動増幅回路とを備え、前記ＲＦ信号を抽出するＲＦ信号抽出回路とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。

上記本発明の光ヘッドであって、前記ノイズ信号抽出回路は、前記ＲＦ信号抽出回路から波形等化された前記ＲＦ信号が出力されるように調整されていることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記ノイズ信号抽出回路は、積層された複数の記録層を有する前記記録媒体の前記複数の記録層のうち再生すべき記録層での反射光と、前記再生すべき記録層以外の記録層での反射光との間で生じる層間クロストークに起因する前記ノイズ信号を抽出することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記ノイズ信号抽出回路は、低域通過フィルタを有することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記低域通過フィルタは、前記ＲＦ信号の周波数帯域より低い遮断周波数を有していることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記低域通過フィルタは、前記遮断周波数の値を変更可能な遮断周波数可変回路を有することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記ノイズ信号抽出回路は、前記ＲＦ信号の周波数帯域より遮断周波数が低い周波数特性の増幅回路を有することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記反射光を受光して電気信号に変換するさらに別の受光素子を有し、前記受光素子の前記電気信号に代えて、前記別の受光素子の前記電気信号を前記ノイズ信号抽出回路又は前記差動増幅回路の前記非反転入力端子のいずれかに入力することを特徴とする。

また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置によって達成される。

さらに、上記目的は、回転する記録媒体に照射されたレーザ光の反射光を受光して電気信号に変換し、前記電気信号から前記記録媒体に記録された情報を含むＲＦ信号を除去してノイズ信号を抽出し、前記電気信号と前記ノイズ信号とを差動演算して前記ＲＦ信号を抽出することを特徴とする光記録再生方法によって達成される。

上記本発明の光記録再生方法であって、差動演算して抽出された前記ＲＦ信号は、波形等化されていることを特徴とする。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記ノイズ信号は、前記記録媒体に積層して形成された複数の記録層のうち再生すべき記録層での反射光と、前記再生すべき記録層以外の記録層での反射光との間で生じる層間クロストークに起因することを特徴とする。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記ノイズ信号は、前記電気信号を低域通過フィルタに通過させて抽出されることを特徴とする。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記ノイズ信号は、前記ＲＦ信号の周波数帯域の下限値より遮断周波数が低い周波数特性を有する増幅回路で抽出されることを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体からの反射光に重畳したノイズ成分を除去して、高品質なＲＦ信号を再生できる光ヘッド及び光記録再生装置を実現できる。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による光ヘッド及び光記録再生装置並びにそれを用いた光記録再生方法について図１乃至図７を用いて説明する。まず、本実施の形態による光ヘッドの概略の構成について図１及び図２を用いて説明する。光ヘッド１は、レーザ光を射出するレーザ発光素子としてレーザダイオード３を有している。レーザダイオード３は、コントローラ（図１では不図示）からの制御電圧に基づいて記録／再生毎に異なる光強度のレーザ光を射出できるようになっている。

レーザダイオード３の光射出側の所定位置には、偏光ビームスプリッタ５が配置されている。レーザダイオード３から見て偏光ビームスプリッタ５の光透過側には、１／４波長板７、コリメータレンズ９及び対物レンズ１３がこの順に並んで配置されている。コリメータレンズ９は、レーザダイオード３からの発散光線束を平行光線束に変換して対物レンズ１３に導くと共に、対物レンズ１３からの平行光線束を収束光線束に変換して受光素子２３、２５に導くために設けられている。対物レンズ１３はコリメータレンズ９からの平行光線束を複数の記録層を有する多層の光ディスク（記録媒体）１５の情報記録面に集光して読み取りスポットを形成すると共に、光ディスク１５からの反射光を平行光線束に変換してコリメータレンズ９に導くために設けられている。

１／４波長板７から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、センサレンズ１７、ビームスプリッタ１９がこの順に配置されている。センサレンズ１７から見てビームスプリッタ１９の光反射側には、光ディスク１５の反射光を受光する受光素子２３が配置されている。一方、センサレンズ１７から見てビームスプリッタ１９の光透過側には、シリンドリカルレンズ２１を介して光ディスク１５の反射光を受光する受光素子２５が配置されている。また、レーザダイオード３から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、レーザダイオード３から射出されたレーザ光の光強度を計測するためのパワーモニタ用フォトダイオード１１が配置されている。

センサレンズ１７は、光ディスク１５で反射された光ビームの合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調整部として機能する。また、センサレンズ１７は、光ディスク１５からの反射光に非点収差を発生させるとともに、反射光を所定の光学系倍率で拡大させて受光素子２３、２５の不図示の受光部上に結像させるようになっている。受光素子２３で光電変換された電気信号はＲＦ信号抽出回路２７（図２参照）に入力され、ＲＦ信号抽出回路２７で当該電気信号からＲＦ信号が再生される。受光素子２５で光電変換された電気信号はフォーカス誤差及びトラッキング誤差の検出に用いられる。

図２は、受光素子２３から出力される電気信号から光ディスク１５に記録された情報を含むＲＦ信号を抽出するＲＦ信号抽出回路２７を示している。ＲＦ信号抽出回路２７はノイズ信号抽出回路の低域通過フィルタ２９と差動増幅回路３１とを有している。低域通過フィルタ２９は遮断周波数ｆｃを決定する抵抗３５とコンデンサ３７とを有している。抵抗３５の抵抗値をＲとし、コンデンサ３７の容量値をＣとすると、遮断周波数ｆｃはｆｃ＝１／（２πＲＣ）である。抵抗３５の一端子は入力端子３３ａを介して受光素子２３（図１参照）に接続され、抵抗３５の他端子はコンデンサ３７の一方の電極に接続されている。コンデンサ３７の他方の電極は基準電位（グランド）に接続されている。抵抗３５、３９、４１、４３、４５の抵抗値は同じ値である。なお、各抵抗の抵抗値をそれぞれ所定の値にして、オペアンプ４７の増幅率や低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃを所定の値に設定してももちろんよい。

差動増幅回路３１はオペアンプ４７と、オペアンプ４７の入力保護や増幅率の決定に用いられる抵抗３９、４１、４３、４５とを有している。抵抗３９の一端子は抵抗３５の他端子に接続され、抵抗３９の他端子はオペアンプ４７の反転入力端子（−）に接続されている。抵抗４１の一端子は入力端子３３ｂを介して受光素子２３に接続され、抵抗４１の他端子はオペアンプ４７の非反転入力端子（＋）に接続されている。抵抗４５の一端子はオペアンプ４７の出力端子４９に接続され、抵抗４５の他端子はオペアンプ４７の反転入力端子（−）に接続されている。抵抗４３の一端子はオペアンプ４７の非反転入力端子（＋）に接続され、抵抗４３の他端子はグランドに接続されている。

次に、光ヘッド１の動作について図１を用いて説明する。レーザダイオード３から出射された発散光のレーザ光は偏光ビームスプリッタ５に入射する。偏光ビームスプリッタ５において、所定の偏光方位の直線偏光成分は透過して１／４波長板７に入射する。一方、当該偏光方位に直交する直線偏光成分は反射してパワーモニタ用フォトダイオード１１に入射し、レーザ光強度が計測される。

１／４波長板７に入射した直線偏光の光は、１／４波長板７を透過して円偏光の光となる。この円偏光の光は、コリメータレンズ９で平行光に変換され、コリメータレンズ９を透過して対物レンズ１３により収束されて光ディスク１５の所定の記録層へ入射する。光ディスク１５の記録層で反射した円偏光の光は、対物レンズ１３で平行光にされてからコリメータレンズ９を透過して１／４波長板７に入射する。１／４波長板７を透過することにより、円偏光の光は当初の直線偏光から偏光方位が９０°回転した直線偏光になって偏光ビームスプリッタ５に入射する。この直線偏光の光は偏光ビームスプリッタ５で反射させられてセンサレンズ１７に入射する。

センサレンズ１７を透過した光はビームスプリッタ１９に入射して、入射光のほぼ半分はビームスプリッタ１９で反射して受光素子２３に入射する。残余の入射光はビームスプリッタ１９を透過してシリンドリカルレンズ２１に入射する。シリンドリカルレンズ２１に入射した光は受光素子２５上に集光する。受光素子２５は受光部７１が田の字状に４分割された４個の受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄを有している（図８参照）。対物レンズ１３と光ディスク１５との距離が変化したり、光ディスク１５の径方向へビームスポットが移動したりするのに応じて受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄ上での光スポットの形状が変化する。これらの変化を受光素子２５で検出してその検出信号から、基準位置に対して対称なＳ字特性を有するフォーカス誤差信号等が得られる。

次に、ＲＦ信号抽出回路２７を用いた光記録再生方法について図２を用いて説明する。受光素子２３で受光する受光光には、光ディスク１５にレーザ光を照射して情報の記録再生を行う記録層（再生層）での反射光の他に、再生層以外の記録層での反射光（戻り光）や光ディスク１５の複屈折及びその他種々の要因で生じるノイズ成分を含む光が含まれている。従って、受光素子２３での受光光を光電変換した電気信号には、ＲＦ信号と、再生層での反射光と再生層以外の記録層での戻り光との間で生じる層間クロストーク等によるノイズ信号とが含まれる。この層間クロストーク等の影響はＲＦ信号のエンベロープ変動に現れる。受光素子２３から出力された電気信号は、入力端子３３ａ、３３ｂを介してＲＦ信号抽出回路２７に入力される。入力端子３３ａに入力された電気信号を低域通過フィルタ２９に入力すると、電気信号の周波数帯域のうちの高周波成分のＲＦ信号は除去されて低周波成分のノイズ信号のみが低域通過フィルタ２９から出力される。低域通過フィルタ２９で抽出されたノイズ信号は抵抗３９を通して差動増幅回路３１の反転入力端子（−）に入力される。一方、入力端子３３ｂに入力された電気信号は抵抗４１を通して差動増幅回路３１の非反転入力端子（＋）に直接入力される。差動増幅回路３１は、電気信号とノイズ信号とを差動演算してＲＦ信号のみを抽出し、当該ＲＦ信号を出力端子４９から出力する。

図３は、一次の低域通過フィルタのボード線図の一例を示し、遮断周波数ｆｃの異なる３種類の周波数特性を重ね合わせて示している。図３（ａ）は、低域通過フィルタ２９の利得−周波数特性を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸は利得を対数で表している。また、図３（ｂ）は、低域通過フィルタ２９の位相−周波数特性を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸は位相（°）を表している。図３（ａ）、（ｂ）共に、図中●印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１０ｋＨｚの特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１００ｋＨｚの特性を示し、図中▲印を結ぶ曲線は遮断周波数ｆｃ＝１ＭＨｚの特性を示している。図３（ｂ）に示すように、遮断周波数ｆｃより低い周波数の信号は低域通過フィルタ２９を通過しても位相の変化は生じない。従って、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃをノイズ信号の周波数より高い値に設定すると、低域通過フィルタ２９は効率よくノイズ信号を抽出できる。なお、低域通過フィルタ２９では遮断周波数ｆｃより高い周波数の信号の位相は変化する。しかし、ノイズ信号に比較して高周波のＲＦ信号は低域通過フィルタ２９で除去される信号なので、ＲＦ信号の位相が変化したり減衰したりしても、低周波のノイズ信号の抽出には影響しない。

図４は、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃを変化させた場合のＲＦ信号のジッタ値を示している。実験に使用した信号源は、規準信号発生器によるＭＤ（ミニディスク）フォーマットのアイパターンを用いている。横軸は遮断周波数（ｋＨｚ）を対数で表し、縦軸はジッタ値（％）を表している。図中■印を結ぶ曲線はＲＦ信号抽出回路２７で再生したＲＦ信号のジッタ値を示し、図中◆印を結ぶ曲線は図１０で示した高域通過フィルタで再生したＲＦ信号のジッタ値を示している。図４に示すように、ＲＦ信号抽出回路２７で再生したＲＦ信号のジッタ値は遮断周波数ｆｃを変えても劣化せず、ジッタ値はほぼ１０％を維持している。これにより、ＲＦ信号抽出回路２７の遮断周波数ｆｃは広範囲に設定することができる。従って、光ディスク１５の再生層での反射光と再生層以外の記録層での戻り光との間で生じる層間クロストークによるノイズ信号の周波数（エンベロープ変動の周波数）がＲＦ信号の周波数に近づいても、ＲＦ信号抽出回路２７は効率よくノイズ信号を抽出できる。これにより、ＲＦ信号抽出回路２７は高品質なＲＦ信号を再生することができる。

また、低域通過フィルタ２９は所定のロールオフ特性により遮断周波数ｆｃに近い周波数の信号成分ほど通過させてしまう。例えば、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃをＲＦ信号の周波数帯域の下限値より僅かに小さい値に設定すると、ＲＦ信号の周波数帯域のうち、遮断周波数ｆｃに近い周波数成分ほど低域通過フィルタ２９を通過する。このため、入力端子３３ａから入力され低域通過フィルタ２９を通過した信号には、ノイズ信号と低域通過フィルタ２９で遮断されなかったＲＦ信号成分とが含まれる。ＲＦ信号の周波数帯域のうちの高周波成分ほど低域通過フィルタ２９で減衰する。従って、低域通過フィルタ２９を通過した電気信号と、入力端子３３ｂから入力された電気信号とを差動増幅回路３１で差動演算すると、ＲＦ信号抽出回路２７から出力される信号は高周波帯域のＲＦ信号成分を残したまま、遮断周波数ｆｃ近傍の低周波帯域のＲＦ信号成分を適度に減衰させた信号になる。

図５は、ＲＦ信号抽出回路２７で再生されたＣＤフォーマット信号のアイパターンを示している。図５（ａ）は、ＲＦ信号抽出回路２７に入力されたＣＤフォーマット信号のアイパターンを示し、図５（ｂ）は、ＲＦ信号抽出回路２７で再生されたＣＤフォーマット信号のアイパターンを示している。横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表している。Ｉ１はＲＦ信号の振幅最大となる成分（低周波成分）を示し、Ｉ２はＲＦ信号の振幅最小となる成分（高周波成分）を示している。低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃはクロック周波数の７０％に相当する約３ＭＨｚに設定されている。

図５に示すように、Ｉ１とＩ２との振幅の差ΔＩは、ＲＦ信号抽出回路２７に入力された信号よりＲＦ信号抽出回路２７で再生された信号の方が小さくなっている。低域通過フィルタ２９では、ＲＦ信号の低周波成分ほど減衰され難く、高周波成分ほど減衰され易い。このため、低域通過フィルタ２９を通過した信号と低域通過フィルタ２９を通過していない信号とを差動演算すると、周波数の低いＩ１の振幅は減衰し、周波数の高いＩ２の振幅はほとんど減衰しない。このため、Ｉ１の振幅がＩ２の振幅に近づいて、ＲＦ信号抽出回路２７で再生された信号のΔＩは小さくなる。このように、ＲＦ信号抽出回路２７は波形等化（イコライザ）の機能を発揮する。波形等化の機能によりＲＦ信号抽出回路２７はＲＦ信号のジッタ値をほぼ一定に維持できる。

以上説明したように本実施の形態による光ヘッド１は、低域通過フィルタ２９と差動増幅回路３１とを有するＲＦ信号抽出回路２７を有している。ＲＦ信号抽出回路２７は、光ディスク１５で反射した反射光を受光素子２３で光電変換した電気信号からノイズ信号を低域通過フィルタ２９で効率よく抽出できる。差動増幅回路３１でノイズ信号と電気信号とを差動演算することにより、ＲＦ信号抽出回路２７は高品質なＲＦ信号を再生することができる。また、ＲＦ信号抽出回路２７は波形等化回路と同様の機能を発揮できるので、ＲＦ信号抽出回路２７の出力端子４９を不図示の復調回路（二値化回路）に直接接続することができ、光ヘッド１の小型化、低価格化を図ることができる。

図６は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置５０の概略構成を示している。光記録再生装置５０は、図６に示すように光ディスク１５を回転させるためのスピンドルモータ５２と、光ディスク１５にレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路５６とを備えている。

コントローラ５４にはフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路５７が作動すると、回転している光ディスク１５の情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路５８が作動すると、光ディスク１５の偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光ディスク１５に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。

これらフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。

次に、上記実施の形態の変形例について図７を用いて説明する。図７は、本変形例のＲＦ信号抽出回路２７の回路構成を示している。上記実施の形態では、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃは固定されている。これに対し、本変形例では、低域通過フィルタ２９に遮断周波数可変回路６１が備えられ、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃを変更できる点に特徴を有している。

遮断周波数可変回路６１は、抵抗３５の他端子に接続されたスイッチ６５を有している。スイッチ６５は３つの切替端子を有し、第１の切替端子はコンデンサ６３ａの一方の電極に接続され、第２の切替端子はコンデンサ６３ｂの一方の電極に接続され、第３の切替端子はコンデンサ６３ｃの一方の電極に接続されている。コンデンサ６３ａ、６３ｂ、６３ｃの他方の電極はグランドに接続されている。

光ディスク１５の記録密度が同一でも、光ディスク１５の回転数や光ヘッド１と光ディスク１５の相対速度によって、ＲＦ信号やその再生信号のエンベロープ変動の周波数帯域は変化する。そこで、光ディスク１５の種類（ＭＤやＣＤ等）や回転数等の使用環境に基づいてスイッチ６５を切り替えれば、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃを使用環境に対して最適な値に設定することができる。また、遮断周波数可変回路６１の切り替え数は３つである必要はなく、２つ又は４つ以上であってもよい。さらに、抵抗３５に並列に抵抗値の異なる複数の抵抗を設けて、当該抵抗を切り替えても遮断周波数ｆｃを変更することができる。

このように本変形例では、光ディスク１５の回転数等で生じるエンベロープ変動を除去できる。これにより、ＲＦ信号のジッタ値の劣化を抑制でき、ＲＦ信号抽出回路２７はより高品質なＲＦ信号を再生することができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による光ヘッド及び光記録再生装置並びにそれを用いた光記録再生方法について図８を用いて説明する。本実施の形態による光ヘッド及び光記録再生装置と、第１の実施の形態の光ヘッド１及び光記録再生装置５０との共通する点については説明を省略し、以下では異なる点のみを説明する。図８は、本変形例のＲＦ信号抽出回路８５の回路構成及び利得−周波数特性を示している。図８（ａ）は、ＲＦ信号抽出回路８５の回路構成を示し、図８（ｂ）は、ノイズ信号抽出用のオペアンプ（増幅回路）７７の利得−周波数特性を示し、図８（ｃ）は、受光素子２３で光電変換された電気信号を入力するオペアンプ（増幅回路）６９の利得−周波数特性を示している。図８（ｂ）、（ｃ）において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表している。

図８（ａ）に示すように、ＲＦ信号抽出回路８５は、ノイズ信号抽出用のオペアンプ７７と、受光素子２３の出力信号をそのまま出力するオペアンプ６９と、オペアンプ６９、７７のそれぞれの出力信号を差動演算するオペアンプ（差動増幅回路）８１とを有している。オペアンプ７７の非反転入力端子（＋）は、受光素子２５の受光部７１に接続され、オペアンプ７７の出力端子はオペアンプ８１の反転入力端子（−）に接続されている。オペアンプ６９の非反転入力端子（＋）は、受光素子２３の受光部６７に接続されている。オペアンプ６９の出力端子はオペアンプ６９の反転入力端子（−）とオペアンプ８１の非反転入力端子（＋）とに接続されている。

受光素子２５は、受光部７１が田の字状に４分割された４個の受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄを有している。受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄに接続されたオペアンプ７３はフォーカス誤差検出に用いられ、オペアンプ７５はトラッキング誤差検出に用いられる。第１の実施の形態で説明したように、対物レンズ１３と光ディスク１５（図１参照）との距離が変化したり、光ディスク１５の径方向へビームスポットが移動したりするのに応じて受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄ上での光スポットの位置や形状が変化する。そこで、フォーカス誤差検出出力信号は、受光素子パターンａ、ｄの出力の和と受光素子パターンｂ、ｃの出力の和とをオペアンプ７３で差動演算して算出される。また、トラッキング誤差検出出力信号は、受光素子パターンａ、ｂの出力の和と受光素子パターンｃ、ｄの出力の和とをオペアンプ７５で差動演算して算出される。

ところで、受光素子パターンａ、ｂ、ｃ、ｄから出力される電気信号にはＲＦ信号と、光ディスク１５の再生層での反射光と再生層以外の記録層での戻り光との間で生じる層間クロストークによるノイズ信号とが含まれている。図８（ｂ）に示すように、ＲＦ信号の周波数帯域より遮断周波数ｆｃが低い周波数特性のオペアンプ７７に当該電気信号を入力すると、オペアンプ７７はノイズ信号を抽出し、第１の実施の形態の低域通過フィルタ２９と同様の機能を奏する。また、受光素子２３で受光して光電変換された電気信号もＲＦ信号とノイズ信号とが含まれている。従って、図８（ｃ）に示すように、ＲＦ信号の周波数帯域より遮断周波数ｆｃが高い周波数特性のオペアンプ６９に当該電気信号を入力すると、オペアンプ６９はノイズ信号とＲＦ信号とを有する出力信号を出力する。そこで、オペアンプ６９の出力信号をオペアンプ８１の非反転入力端子（＋）に入力し、オペアンプ７７の出力信号をオペアンプ８１の反転入力端子（−）に入力して両信号を差動演算すると、オペアンプ８１の出力端子７９には再生されたＲＦ信号が出力される。

このように、本実施の形態によるＲＦ信号抽出回路８５はオペアンプ７７でノイズ信号を抽出できる。また、ＲＦ信号抽出回路８５は、ＲＦ信号及びノイズ信号を有する電気信号と、オペアンプ７７で抽出されたノイズ信号とをオペアンプ８１で差動演算して、エンベロープ変動の少ない高品質なＲＦ信号を再生することができる。さらに、ＲＦ信号抽出回路８５は、ノイズ信号と電気信号とを差動増幅するだけで高品質なＲＦ信号を再生できるので、複雑な信号処理回路を必要とせず、設計負担の軽減や光ヘッド１の低価格化を図ることができる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、ＲＦ信号抽出回路２７は光ヘッド１に搭載されているが、本発明はこれに限られない。例えば、光ヘッド１とは別に光記録再生装置上に搭載されてもよい。

また、上記第１の実施の形態では、入力端子３３ａ、３３ｂには受光素子２３で光電変換された電気信号が入力されているが、本発明はこれに限られない。例えば、入力端子３３ａに受光素子２５で光電変換された電気信号を入力し、入力端子３３ｂに受光素子２３で光電変換された電気信号を入力してもよい。あるいは、入力端子３３ａに受光素子２３で光電変換された電気信号を入力し、入力端子３３ｂに受光素子２５で光電変換された電気信号を入力してもよい。

また、上記第１の実施の形態では、ＲＦ信号抽出回路２７に用いる低域通過フィルタ２９はパッシブ型の低域通過フィルタであるが、本発明はこれに限られない。例えば、ＲＦ信号抽出回路２７に用いる低域通過フィルタはアクティブ型でもよい。

また、上記第２の実施の形態では、オペアンプ６９、７７には、異なる受光素子２３、２５で光電変換された電気信号がそれぞれ入力されているが、本発明はこれに限られない。例えば、オペアンプ６９、７７には、同じ受光素子で光電変換された電気信号を入力してもよい。

また、上記第２の実施の形態では、受光素子２３で光電変換された電気信号をオペアンプ６９に入力し、受光素子２５で光電変換された電気信号をオペアンプ７７に入力しているが、本発明はこれに限られない。例えば、受光素子２３で光電変換された電気信号をオペアンプ７７に入力し、受光素子２５で光電変換された電気信号をオペアンプ６９に入力してもよい。

また、上記第２の実施の形態では、受光素子２３で光電変換された電気信号をオペアンプ６９に入力しているが、本発明はこれに限られない。例えば、オペアンプ６９を用いずに受光素子２３で光電変換された電気信号をオペアンプ８１の非反転入力端子（＋）に入力してもよい。
以上の種々の変形の光ヘッド及び光記録生成装置も高品質なＲＦ信号を再生することができる。

本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いられるＲＦ信号抽出回路２７の回路構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いるＲＦ信号抽出回路２７の低域通過フィルタ２９のボード線図の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いるＲＦ信号抽出回路２７であって、低域通過フィルタ２９の遮断周波数ｆｃに対するＲＦ信号のジッタ値を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いるＲＦ信号抽出回路２７で再生されたＣＤフォーマット信号のアイパターンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置５０の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の変形例であって、ＲＦ信号抽出回路２７の回路構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による光ヘッド１に用いられるＲＦ信号抽出回路８５の回路構成を示す図である。 従来の高域通過フィルタのボード線図の一例を示す図である。 従来の高域通過フィルタの遮断周波数に対するジッタ値を示す図である。 記録層の層数の異なる光ディスクの反射光から再生したＲＦ信号を示す図である。

符号の説明

１ 光ヘッド
３ レーザダイオード
５、偏光ビームスプリッタ
７ １／４波長板
９ コリメータレンズ
１１ パワーモニタ用フォトダイオード
１３ 対物レンズ
１５ 光ディスク
１７ センサレンズ
１９ ビームスプリッタ
２１ シリンドリカルレンズ
２３、２５ 受光素子
２７、８５ ＲＦ信号抽出回路
２９ 低域通過フィルタ
３１ 差動増幅回路
３３ａ、３３ｂ 入力端子
３５、３９、４１、４３、４５ 抵抗
３７、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ コンデンサ
４７、６９、７３、７５、８１ オペアンプ
４９ 出力端子
５０ 光記録再生装置
５２ スピンドルモータ
５４ コントローラ
５５ レーザ駆動回路
５６ レンズ駆動回路
５７ フォーカスサーボ追従回路
５８ トラッキングサーボ追従回路
５９ レーザコントロール回路
６１ 遮断周波数可変回路
６５ スイッチ
６７、７１ 受光部

Claims (12)

1. 回転する記録媒体に照射されたレーザ光の反射光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
   前記受光素子から出力される前記電気信号から前記記録媒体に記録された情報を含むＲＦ信号を除去してノイズ信号を抽出するノイズ信号抽出回路と、前記電気信号が入力される非反転入力端子と前記ノイズ信号が入力される反転入力端子とを有し前記電気信号と前記ノイズ信号とを差動演算する差動増幅回路とを備え、前記ＲＦ信号を抽出するＲＦ信号抽出回路とを有し、
   前記ノイズ信号抽出回路は、前記ＲＦ信号抽出回路から波形等化されてジッタ値がほぼ一定に維持された前記ＲＦ信号が出力されるように調整されていること
   を特徴とする光ヘッド。
2. 請求項１記載の光ヘッドであって、
   前記ノイズ信号抽出回路は、積層された複数の記録層を有する前記記録媒体の前記複数の記録層のうち再生すべき記録層での反射光と、前記再生すべき記録層以外の記録層での反射光との間で生じる層間クロストークに起因する前記ノイズ信号を抽出することを特徴とする光ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の光ヘッドであって、
   前記ノイズ信号抽出回路は、低域通過フィルタを有することを特徴とする光ヘッド。
4. 請求項３記載の光ヘッドであって、
   前記低域通過フィルタは、前記ＲＦ信号の周波数帯域より低い遮断周波数を有していることを特徴とする光ヘッド。
5. 請求項４記載の光ヘッドであって、
   前記低域通過フィルタは、前記遮断周波数の値を変更可能な遮断周波数可変回路を有することを特徴とする光ヘッド。
6. 請求項１又は２に記載の光ヘッドであって、
   前記ノイズ信号抽出回路は、前記ＲＦ信号の周波数帯域より遮断周波数が低い周波数特性の増幅回路を有することを特徴とする光ヘッド。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
   前記反射光を受光して電気信号に変換するさらに別の受光素子を有し、前記受光素子の前記電気信号に代えて、前記別の受光素子の前記電気信号を前記ノイズ信号抽出回路又は前記差動増幅回路の前記非反転入力端子のいずれかに入力することを特徴とする光ヘッド。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置。
9. 回転する記録媒体に照射されたレーザ光の反射光を受光して電気信号に変換し、
   前記電気信号から前記記録媒体に記録された情報を含むＲＦ信号を除去してノイズ信号を抽出し、
   前記電気信号と前記ノイズ信号とを差動演算して、波形等化されてジッタ値がほぼ一定に維持された前記ＲＦ信号を抽出すること
   を特徴とする光記録再生方法。
10. 請求項９記載の光記録再生方法であって、
    前記ノイズ信号は、前記記録媒体に積層して形成された複数の記録層のうち再生すべき記録層での反射光と、前記再生すべき記録層以外の記録層での反射光との間で生じる層間クロストークに起因することを特徴とする光記録再生方法。
11. 請求項９又は１０に記載の光記録再生方法であって、
    前記ノイズ信号は、前記電気信号を低域通過フィルタに通過させて抽出されることを特徴とする光記録再生方法。
12. 請求項９又は１０に記載の光記録再生方法であって、
    前記ノイズ信号は、前記ＲＦ信号の周波数帯域の下限値より遮断周波数が低い周波数特性を有する増幅回路で抽出されることを特徴とする光記録再生方法。