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技術 光ディスク装置

出願人 ソニー株式会社
発明者 西紀彰齊藤公博安藤伸彦中野文昭鈴木雄一中川弘昭井上哲也天宅豊
出願日 2016年4月20日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2017-524579
公開日 2018年4月19日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 WO2016-208104
状態 特許登録済
技術分野 光ヘッド 光学的記録再生3(ヘッドの制御)
主要キーワード 電気的ゲイン 溝のこ 更新ゲイン 中央領 初期係数 部分透過膜 付加項 多機能フィルタ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

ディスクからの戻り光の光束の断面を複数の領域に分割し、分割された領域の中で、ラジアル方向の対称性が良い、楕円円周上の領域の光量の重み付けを大きくするような演算を行うことによってトラッキングエラー信号を形成する。さらに、レンズシフト検出信号を形成し、プッシュプル信号からレンズシフト検出信号をキャンセルする。図11

概要

背景

光ディスク大容量化をはかる方法として、記録密度を高くする方法と、多層化する方法とがある。さらに、記録密度を高くする方法としては、チャンネルビット長、すなわち、マーク長を短くし、線密度方向に高密度化をはかる方法と、もうひとつはトラックピッチを狭くする方法とがある。しかしながら、線密度方向に高密度化をはかると、符号間干渉が増大する問題が発生する。また、トラックピッチを狭くすると、隣接トラックからの情報の漏れ込み(隣接トラッククロストーク)が増大することに加えて、トラッキングエラー信号に求められる品質トラッキングサーボに求められる特性が厳しいものとなる。

隣接トラッククロストーク(以下、単にクロストークと適宜称する)を低減するための方法が提案されている。特許文献1及び特許文献2には、光記録媒体からの反射光トラック幅方向に空間的に3分割し、3分割された光をそれぞれ検出し、検出信号定数倍(重み付け)をして加算演算することによって、クロストークの影響を小さくすることが記載されている。また、特許文献1には、さらにビーム進行方向にも重み付けをすることで小さい記録マーク再生信号を強調して再生することができることがアイデアとして示唆されている。

また、多層化する際には、各層に対して十分な記録光量再生光量を確保するために、往路において1ビームのみを用いることで光学系のカップリング効率を高く保つことが有効である。光ディスク記録面上にグルーブ構造をもつ光ディスクに記録及び/又は再生する光ディスク装置において、1ビームのみを使用して、トラッキングエラーを検出する方法として、プッシュプル法(PP法と適宜略す)が従来より知られており、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号の対物レンズ視野移動によって発生するオフセット抑圧する方法として、特許文献3に示されているようなアドバンスドプッシュプル法(APP法と適宜略す)等が知られている。1ビーム方式のPP法の場合、既に記録がされている領域(記録領域と称する)と、未だ記録がされてない領域(未記録領域と称する)との境界部でトラッキングエラー信号のオフセットが発生する。記録境界でのオフセットは、記録境界の反射率分布トラックに対して非対称で、しかもトラックの周期よりも粗い周期の振幅格子となって、光ディスクに集光された光ビーム回折させることで生じる。

オフセットの発生によって、記録特性再生特性が悪くなり、最悪の場合には、トラッキングサーボがかからなくなるという事態が生じる。このようなオフセットを抑制するために、特許文献4には、トラックジャンプ状態でのトラッキングエラー信号のレベルピークレベルボトムレベルの中間のレベルとなるようにフォーカス制御を行って、トラッキングエラー信号のオフセット量を調整することが記載されている。

さらに、特許文献5及び特許文献6には、記録媒体チルトを0次光と1次回折光との干渉領域の光強度に基づいて検出することが記載されている。

概要

ディスクからの戻り光の光束の断面を複数の領域に分割し、分割された領域の中で、ラジアル方向の対称性が良い、楕円円周上の領域の光量の重み付けを大きくするような演算を行うことによってトラッキングエラー信号を形成する。さらに、レンズシフト検出信号を形成し、プッシュプル信号からレンズシフト検出信号をキャンセルする。

目的

したがって、本開示の目的は、最短マークが光学系のカットオフ空間周波数を超えるような高線密度記録であり、かつランドグルーブ記録方式でかつランドとグルーブとのピッチが小さい構成においても、クロストークを低減することができ、かつデフォーカス球面収差ラジアルチルトが存在してもトラッキングエラー信号のオフセット及び/又はデトラックを低減することができることで、高密度化をはかることができる光ディスク装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

信号記録層上に案内溝が形成され、案内溝によって形成されるランド部グルーブ部の双方に情報を記録可能な光媒体に対して情報を記録及び/又は再生する光ディスク装置であって、光源と、前記光源から照射された光ビームを前記光媒体上に形成された前記信号記録層上に集光させる対物レンズと、前記対物レンズを、トラッキング方向に移動させる対物レンズ移動部と、前記光媒体で反射された光ビームの光束を複数の領域に分割する光分割素子と、前記光分割素子によって分割された前記複数の領域に対応する光ビームをそれぞれ受光して受光信号を生成する光検出部と、前記光検出部からの信号を基に、前記トラッキング方向に関する前記信号記録層上への集光スポットと前記案内溝とのずれ量を表すトラッキングエラー信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号生成部によって生成された前記トラッキングエラー信号を基に前記対物レンズ移動部を介して前記対物レンズを前記トラッキング方向に移動させ、所望のランド部もしくはグルーブ部上に移動及び追従させるサーボ制御部とを有し、前記複数の領域のうち、第1の領域よりも、第2の領域の重み付けが大きくなるように、第3の領域よりも、第4の領域の重み付けが大きくなるようになされている光ディスク装置。前記案内溝の溝ピッチをGp、前記光源から照射される光ビームの波長をλ、前記対物レンズの開口数をNAとし、戻り光束半径1の単位円とし、戻り光束上の位置を中心を原点としてラジアル方向をx軸、タンジェンシャル方向をy軸として表すとしたときに、前記第1の領域は、k=λ/(NA・Gp)を用いて表されるすなわち、前記案内溝によって回折された0次光と+1次光とが重なる領域の中心を含む領域である。前記第2の領域は、もしくはのいずれかもしくは双方を含む領域である。前記第3の領域は、すなわち、前記案内溝によって回折された0次光と−1次光とが重なる領域の中心を含む領域である。前記第4の領域は、もしくはのいずれかもしくは双方を含む領域である。

請求項2

前記第2の領域、前記第4の領域を、案内溝による回折(+/−)1次光の含まれる量が少ない領域を用いて作られるレンズシフト検出領域とセットで演算する請求項1に記載の光ディスク装置。

請求項3

前記第2の領域、前記第4の領域の中心を、数2,3,5,6よりもタンジェンシャル方向で外側とする請求項1に記載の光ディスク装置。

請求項4

光ディスクで反射された光ビームの光束を受光し、光学フィルタでラジアル方向及びタンジェンシャル方向にそれぞれ延長する分割線によって、空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる複数の領域に分割し、前記複数の領域にそれぞれ入射した光量に応じた複数の検出信号を使用して複数のチャンネルの検出信号を形成し、複数のチャンネルの検出信号をそれぞれ電気フィルタに供給する構成によってRF信号を形成するようになされる請求項1に記載の光ディスク装置。

請求項5

再生時には、評価指標値最良となるように重み付けを行い、記録時には、再生時よりもデトラックが0に近くなるように異なる重み付けに設定する請求項1に記載の光ディスク装置。

請求項6

多層光ディスクにおいて、層によって重み付けを異ならせる請求項1に記載の光ディスク装置。

請求項7

ラジアル方向に、差動をとる対となる領域を3組以上もつ請求項1に記載の光ディスク装置。

技術分野

0001

本開示は、光ディスクに対してデータの記録及び再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置に関する。

背景技術

0002

光ディスクの大容量化をはかる方法として、記録密度を高くする方法と、多層化する方法とがある。さらに、記録密度を高くする方法としては、チャンネルビット長、すなわち、マーク長を短くし、線密度方向に高密度化をはかる方法と、もうひとつはトラックピッチを狭くする方法とがある。しかしながら、線密度方向に高密度化をはかると、符号間干渉が増大する問題が発生する。また、トラックピッチを狭くすると、隣接トラックからの情報の漏れ込み(隣接トラッククロストーク)が増大することに加えて、トラッキングエラー信号に求められる品質トラッキングサーボに求められる特性が厳しいものとなる。

0003

隣接トラッククロストーク(以下、単にクロストークと適宜称する)を低減するための方法が提案されている。特許文献1及び特許文献2には、光記録媒体からの反射光トラック幅方向に空間的に3分割し、3分割された光をそれぞれ検出し、検出信号定数倍(重み付け)をして加算演算することによって、クロストークの影響を小さくすることが記載されている。また、特許文献1には、さらにビーム進行方向にも重み付けをすることで小さい記録マーク再生信号を強調して再生することができることがアイデアとして示唆されている。

0004

また、多層化する際には、各層に対して十分な記録光量再生光量を確保するために、往路において1ビームのみを用いることで光学系のカップリング効率を高く保つことが有効である。光ディスク記録面上にグルーブ構造をもつ光ディスクに記録及び/又は再生する光ディスク装置において、1ビームのみを使用して、トラッキングエラーを検出する方法として、プッシュプル法(PP法と適宜略す)が従来より知られており、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号の対物レンズ視野移動によって発生するオフセット抑圧する方法として、特許文献3に示されているようなアドバンスドプッシュプル法(APP法と適宜略す)等が知られている。1ビーム方式のPP法の場合、既に記録がされている領域(記録領域と称する)と、未だ記録がされてない領域(未記録領域と称する)との境界部でトラッキングエラー信号のオフセットが発生する。記録境界でのオフセットは、記録境界の反射率分布トラックに対して非対称で、しかもトラックの周期よりも粗い周期の振幅格子となって、光ディスクに集光された光ビーム回折させることで生じる。

0005

オフセットの発生によって、記録特性再生特性が悪くなり、最悪の場合には、トラッキングサーボがかからなくなるという事態が生じる。このようなオフセットを抑制するために、特許文献4には、トラックジャンプ状態でのトラッキングエラー信号のレベルピークレベルボトムレベルの中間のレベルとなるようにフォーカス制御を行って、トラッキングエラー信号のオフセット量を調整することが記載されている。

0006

さらに、特許文献5及び特許文献6には、記録媒体チルトを0次光と1次回折光との干渉領域の光強度に基づいて検出することが記載されている。

先行技術

0007

特開平8−249664号公報
特開平5−242512号公報
特開2008−135151号公報
特開2005−85352号公報
特開2002−56556号公報
特開2006−99934号公報

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1及び特許文献2に記載のものは、領域を分割し、一部の領域に定数倍(重み付け)をして加算することによってクロストークをキャンセルしようとするものである。しかし、いずれも本開示にあるような最短マークが光学系のカットオフ空間周波数を超えるような高線密度記録における信号特性改善に関しては記載されていない。また、パーシャルレスポンス最尤復号処理(PRML検出方式:Partial Response Maximum Likelihood検出方式)を用いる系での最適な構成や、ラジアルチルトが生じた場合のデトラックRF信号特性との関係の変化等については、記載されていない。

0009

記録/未記録の境界部では、特にデフォーカス球面収差のずれが存在する場合に大きなトラッキングエラー信号のオフセットが発生する。

0010

また、記録容量の増大のために、グルーブトラック及びランドトラックの両方にデータを記録する方法(ランドグルーブ記録方式と適宜称する)を採用する光ディスクが知られているが、ランド/グルーブ記録方式の場合には、記録による反射率の変化がランド及びグルーブの一方のみに記録する場合に比してより大きいため、より大きなオフセットが発生しやすい。加えて、より高い記録密度を実現するために、ランド/グルーブのピッチを小さくした場合には、よりオフセットの影響が大きくなる。

0011

さらに、ラジアルチルトが存在し、コマ収差が発生する時には、トラッキングエラー信号のゼロクロス点トラック中心からずれてデトラックが生じるが、ランド/グルーブの双方に記録する方式の場合には、トラッキングエラー信号のオフセットによるデトラックの影響がより大きくなってしまう。

0012

特許文献4に記載の方法は、デフォーカスや、コマ収差の影響を受けないように、オフセットの少ないトラッキングエラー信号を形成することができないものであった。特許文献5及び特許文献6は、ラジアルチルトの検出に関するもので、ラジアルチルトによって発生するオフセットを低減することについては考慮されていないものである。

0013

したがって、本開示の目的は、最短マークが光学系のカットオフ空間周波数を超えるような高線密度記録であり、かつランド/グルーブ記録方式でかつランドとグルーブとのピッチが小さい構成においても、クロストークを低減することができ、かつデフォーカス、球面収差、ラジアルチルトが存在してもトラッキングエラー信号のオフセット及び/又はデトラックを低減することができることで、高密度化をはかることができる光ディスク装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

上述の課題を解決するために、本開示は、信号記録層上に案内溝が形成され、案内溝によって形成されるランド部とグルーブ部の双方に情報を記録可能な光媒体に対して情報を記録及び/又は再生する光ディスク装置であって、
光源と、
光源から照射された光ビームを光媒体上に形成された信号記録層上に集光させる対物レンズと、
対物レンズを、トラッキング方向に移動させる対物レンズ移動部と、
光媒体で反射された光ビームの光束を複数の領域に分割する光分割素子と、
光分割素子によって分割された複数の領域に対応する光ビームをそれぞれ受光して受光信号を生成する光検出部と、
光検出部からの信号を基に、トラッキング方向に関する信号記録層上への集光スポットと案内溝とのずれ量を表すトラッキングエラー信号を生成する制御信号生成部と、
制御信号生成部によって生成されたトラッキングエラー信号を基に対物レンズ移動部を介して対物レンズをトラッキング方向に移動させ、所望のランド部もしくはグルーブ部上に移動及び追従させるサーボ制御部とを有し、
複数の領域のうち、第1の領域よりも、第2の領域の重み付けが大きくなるように、
第3の領域よりも、第4の領域の重み付けが大きくなるようになされている
光ディスク装置。
案内溝の溝ピッチをGp、光源から照射される光ビームの波長をλ、対物レンズの開口数をNAとし、
戻り光束半径1の単位円とし、戻り光束上の位置を中心を原点としてラジアル方向をx軸、タンジェンシャル方向をy軸として表すとしたときに、
第1の領域は、
k=λ/(NA・Gp)を用いて表される



すなわち、案内溝によって回折された0次光と+1次光とが重なる領域の中心を含む領域である。
第2の領域は、



もしくは



のいずれかもしくは双方を含む領域である。
第3の領域は、



すなわち、案内溝によって回折された0次光と−1次光とが重なる領域の中心を含む領域である。
第4の領域は、



もしくは



のいずれかもしくは双方を含む領域である。

発明の効果

0015

少なくとも一つの実施形態によれば、ラジアル方向に対称性が良い検出信号を使用してトラッキングエラー信号を形成するので、ラジアルチルトの影響を少なくすることができる。さらに、レンズシフト検出信号によってトラッキングエラー信号のオフセットを低減することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であっても良い。

図面の簡単な説明

0016

本開示の一実施の形態による光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
本開示の一実施の形態における光ピックアップの構成を示す略線図である。
一実施の形態におけるデータ検出処理部の一例のブロック図である。
データ検出処理部における多入力適応イコライザの一例のブロック図である。
適応イコライザユニットの一例のブロック図である。
等化誤差演算器の一例のブロック図である。
再生するための構成の一例のブロック図である。
領域分割を行わない場合におけるラジアルチルト時の最良トラック位置の説明に使用するグラフである。
領域分割を行う場合におけるラジアルチルト時の最良トラック位置の説明に使用するグラフである。
光量の分布を表すグラフである。
ラジアルチルトの影響を受けない領域を説明するための略線図である。
光量の分布を表すグラフである。
領域分割のパターンの説明に用いる略線図である。
ランド/グルーブ記録方式の記録状態の複数のパターンを示す略線図である。
BD用プッシュプル方式を使用する場合における未記録/記録済状態についてのプッシュプル信号を示す略線図である。
本開示によるプッシュプル方式を使用する場合における未記録/記録済状態についてのプッシュプル信号を示す略線図である。
レンズシフト検出用分割パターンを示す略線図である。
領域分割のパターンの説明に用いる略線図である。
複数の領域分割のパターンに関して、ラジアルチルトと評価指標値との関係を示すグラフである。
複数の領域分割のパターンに関して、タンジェンシャルチルトと評価指標値との関係を示すグラフである。
複数の領域分割のパターンに関して、デフォーカス量と評価指標値との関係を示すグラフである。
複数の領域分割のパターンに関して、球面収差と評価指標値との関係を示すグラフである。
ピックアップの全体構成を示す略線図である。
光集積素子の部分の構成を拡大して示す略線図である。
ラジアルチルトとデトラックとの関係を説明するための略線図である。

実施例

0017

以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本開示の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
<1.一実施の形態>
<2.他の実施の形態>
<3.変形例>

0018

<1.一実施の形態>
「光ディスク装置」
この光ディスク装置は、図1に示すように、光記録媒体としての光ディスク100に対して情報の記録再生を行う光ピックアップ101と、光ディスク100を回転させるスピンドルモータ102とを備える。光ピックアップ101を光ディスク100の径方向に移動させるために、スレッド送りモータ)103を有している。

0019

光ディスク100としては、BD(Blu-ray (登録商標)Disc)等の高密度光ディスクを使用できる。BDは、片面単層で約25GB、片面2層で約50GBの記録容量を有する高密度光ディスクである。BD規格では、ビームスポット径を小とするために、光源波長を405nmとし、対物レンズの開口数NA(Numerical Aperture)を0.85と大きくしている。CD規格では、光源波長:780nm、NA:0.45、スポット径:2.11μmであり、DVD規格では、光源波長:650nm、NA:0.6、スポット径:1.32μmである。BD規格では、スポット径を0.58μmまで絞ることができる。

0020

さらに、近年、BD(Blu-ray (登録商標)Disc)に対し、チャンネルビット長すなわちマーク長を短くし、線密度方向に高密度化をはかり、3層で100GB及び4層で128GBの大容量化を実現したBDXL(登録商標)が実用化されている。

0021

これに加え、さらなる記録容量の増大のためには、グルーブトラック及びランドトラックの両方にデータを記録する方法(ランド/グルーブ記録方式と適宜称する)を採用する光ディスクが望ましい。なお、溝のことをグルーブと称し、グルーブにより形成されるトラックをグルーブトラックと称する。グルーブは、光ディスクを製造する時に、レーザ光によって照射される部分と定義され、隣接するグルーブ間に挟まれるエリアをランドと称し、ランドにより形成されるトラックをランドトラックと称する。さらに、複数の情報記録層が積層された多層光ディスクであれば、より記録容量を増加できる。

0022

従来のランドグルーブ記録では、DVD−RAMのように溝による(+/−)(+又は−)1次回折光が重なる程度の広めなトラックピッチでかつ溝深さをλ/6程度と深くすることによって光学的に隣接トラック間のクロストークを低減していた。しかし、さらなる大容量化を実現するためには、溝による(+/−)1次回折光が重ならない狭いトラックピッチでかつ、本開示のように多層光ディスク構造でも他層溝構造による悪影響を及ぼさないような、BDと同等以下の浅溝構造でも隣接トラック間のクロストークが低減可能な構成が望ましい。

0023

このような高密度記録可能な光ディスク100が光ディスク装置に装填されると、記録/再生時においてスピンドルモータ102によって一定線速度(CLV)又は一定角速度(CAV)で回転駆動される。ウォブルグルーブ位相を光ディスク100の半径方向で揃えるためには、CAV又はゾーンCAVが好ましい。再生時には、光ピックアップ(光学ヘッド)101によって光ディスク100上のトラックに記録されたマーク情報読出が行われる。光ディスク100に対してのデータ記録時には、光ピックアップ101によって光ディスク100上のトラックに、ユーザーデータフェイズチェンジマークもしくは色素変化マークとして記録される。

0024

記録可能型ディスクの場合、ウォブリンググルーブによって形成されるトラック上にはフェイズチェンジマークによるレコーディングマークが記録されるが、フェイズチェンジマークはRLL(1,7)PP変調方式(RLL:Run Length Limited、PP:Parity preserve/Prohibit rmtr(repeated minimum transition runlength))等により、1層あたり23.3GBのBDの場合で線密度0.12μm/bit、0.08μm/channel bitで記録される。同様に、25GB/層のBDの場合、0.0745μm/channel bit、32GB/層のBDXL(登録商標)の場合、0.05826μm/channel bit、33.4GB/層のBDXL(登録商標)の場合、0.05587μm/channel bitというように、ディスク種別に応じてチャンネルビット長に対応した密度での記録が行われる。チャネルクロック周期を「T」とすると、マーク長は2Tから8Tとなる。再生専用ディスクの場合、グルーブは形成されないが、同様にRLL(1,7)PP変調方式で変調されたデータがエンボスピット列として記録されている。

0025

光ディスク100の内周エリア等には、再生専用管理情報として例えばディスクの物理情報等がエンボスピット又はウォブリンググルーブによって記録される。これらの情報の読出も光ピックアップ101により行われる。さらに、光ピックアップ101によって光ディスク100上のグルーブトラックのウォブリングとして埋め込まれたADIP情報読み出しもおこなわれる。

0026

光ピックアップ101内には、レーザ光源となるレーザダイオード、反射光を空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる複数の信号に分離するための光学フィルタ、光学フィルタによって分離した複数の信号を検出するためのフォトディテクタ、レーザ光の出力端となる対物レンズ、対物レンズを介してディスク記録面にレーザ光を照射し、またその反射光をフォトディテクタに導く光学系等が構成される。光ピックアップ101内において対物レンズは二軸機構によってトラッキング方向及びフォーカス方向に移動可能に保持されている。光ピックアップ101全体はスレッド機構103によりディスク半径方向に移動可能とされている。光ピックアップ101のレーザダイオードに対して、レーザドライバ113からの駆動電流が供給され、レーザダイオードがレーザを発生する。

0027

光ディスク100からの反射光がフォトディテクタによって検出され、受光光量に応じた電気信号とされてマトリクス回路104に供給される。マトリクス回路104には、フォトディテクタとしての複数の受光素子からの出力電流に対応して電流電圧変換回路マトリクス演算増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。信号伝送品質を考慮し、電流電圧変換回路及びマトリクス演算/増幅回路の一部をフォトディテクタ素子内に形成するようにしてもよい。例えば再生データに相当する再生情報信号(RF信号)、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などを生成する。さらに、グルーブのウォブリングに係る信号、すなわち、ウォブリングを検出する信号としてプッシュプル信号を生成する。

0028

マトリクス回路104から出力される再生情報信号はデータ検出処理部105へ供給され、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号は光学ブロックサーボ回路111へ供給され、プッシュプル信号はウォブル信号処理回路106へ供給される。

0029

データ検出処理部105は、再生情報信号の2値化処理を行う。例えばデータ検出処理部105では、RF信号のA/D変換処理PLLによる再生クロック生成処理、PR(Partial Response)等化処理ビタビ復号(最尤復号)等を行い、パーシャルレスポンス最尤復号処理(PRML検出方式:Partial Response Maximum Likelihood検出方式)により、2値データ列を得るようになされる。データ検出処理部105は、光ディスク100から読み出した情報としての2値データ列を、後段エンコードデコード部107に対して供給する。

0030

エンコード/デコード部107は、再生時における再生データの復調と、記録時における記録データの変調処理を行う。すなわち、再生時にはデータ復調デインターリーブECCデコード、アドレスデコード等を行い、記録時には、ECCエンコード、インターリーブデータ変調等を行う。

0031

再生時においては、データ検出処理部105で復号された2値データ列がエンコード/デコード部107に供給される。エンコード/デコード部107では、2値データ列に対する復調処理を行い、光ディスク100からの再生データを得る。すなわち、例えばRLL(1,7)PP変調等のランレングスリミテッドコード変調が施されて光ディスク100に記録されたデータに対しての復調処理と、エラー訂正を行うECCデコード処理を行って、光ディスク100からの再生データを得る。

0032

エンコード/デコード部107で再生データにまでデコードされたデータは、ホストインターフェース108に転送され、システムコントローラ110の指示に基づいてホスト機器200に転送される。ホスト機器200とは、例えばコンピュータ装置やAV(Audio−Visual)システム機器などである。

0033

光ディスク100に対する記録/再生時には、ADIP情報の処理が行われる。すなわち、グルーブのウォブリングに係る信号としてマトリクス回路104から出力されるプッシュプル信号は、ウォブル信号処理回路106においてデジタル化されたウォブルデータとされる。PLL処理によりプッシュプル信号に同期したクロックが生成される。ウォブルデータは、ADIP復調処理部116で、ADIPアドレスを構成するデータストリームに復調されてアドレスデコーダ109に供給される。アドレスデコーダ109は、供給されるデータについてのデコードを行い、アドレス値を得て、システムコントローラ110に供給する。

0034

記録時には、ホスト機器200から記録データが転送されてくるが、その記録データはホストインターフェース108を介してエンコード/デコード部107に供給される。エンコード/デコード部107は、記録データのエンコード処理として、エラー訂正コード付加(ECCエンコード)やインターリーブ、サブコードの付加等を行う。これらの処理を施したデータに対して、RLL(1−7)PP方式等のランレングスリミテッドコード変調を施す。

0035

エンコード/デコード部107で処理された記録データは、ライトストラテジ部114に供給される。ライトストラテジ部114では、記録補償処理として、記録層の特性、レーザ光のスポット形状記録線速度等に対するレーザ駆動パルス波形調整を行う。そして、レーザ駆動パルスをレーザドライバ113に出力する。

0036

レーザドライバ113は、記録補償処理したレーザ駆動パルスに基づいて、光ピックアップ101内のレーザダイオードに電流を流し、レーザ発光を行う。これにより光ディスク100に、記録データに応じたマークが形成されることになる。

0037

光学ブロックサーボ回路111は、マトリクス回路104からのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号から、フォーカス、トラッキング、スレッドの各種サーボドライブ信号を生成しサーボ動作を実行させる。すなわち、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に応じてフォーカスドライブ信号トラッキングドライブ信号を生成し、ドライバ118により光ピックアップ101内の二軸機構のフォーカスコイルトラッキングコイルを駆動することになる。これによって、光ピックアップ101、マトリクス回路104、光学ブロックサーボ回路111、ドライバ118、二軸機構によるトラッキングサーボループ及びフォーカスサーボループが形成される。

0038

さらに、光学ブロックサーボ回路111は、システムコントローラ110からのトラックジャンプ指令に応じて、トラッキングサーボループをオフとし、ジャンプドライブ信号を出力することで、トラックジャンプ動作を実行させる。さらに、光学ブロックサーボ回路111は、トラッキングエラー信号の低域成分として得られるスレッドエラー信号や、システムコントローラ110からのアクセス実行制御などに基づいてスレッドドライブ信号を生成し、スレッドドライバ115によりスレッド機構103を駆動する。

0039

スピンドルサーボ回路112はスピンドルモータ102をCLV回転又はCAV回転させる制御を行う。スピンドルサーボ回路112は、ウォブル信号に対するPLLで生成されるクロックを、現在のスピンドルモータ102の回転速度情報として得、これを所定の基準速度情報と比較することで、スピンドルエラー信号を生成する。さらに、データ再生時においては、データ検出処理部105内のPLLによって生成される再生クロックが、現在のスピンドルモータ102の回転速度情報となるため、これを所定の基準速度情報と比較することでスピンドルエラー信号が生成される。そして、スピンドルサーボ回路112は、スピンドルエラー信号に応じて生成したスピンドルドライブ信号を出力し、スピンドルドライバ117によりスピンドルモータ102のCLV回転又はCAV回転を実行させる。

0040

スピンドルサーボ回路112は、システムコントローラ110からのスピンドルキックブレーキ制御信号に応じてスピンドルドライブ信号を発生させ、スピンドルモータ102の起動、停止、加速減速などの動作も実行させる。

0041

以上のようなサーボ系及び記録再生系の各種動作はマイクロコンピュータによって形成されたシステムコントローラ110により制御される。システムコントローラ110は、ホストインターフェース108を介して与えられるホスト機器200からのコマンドに応じて各種処理を実行する。例えばホスト機器200から書込命令ライトコマンド)が出されると、システムコントローラ110は、まず書き込むべきアドレスに光ピックアップ101を移動させる。そしてエンコード/デコード部107により、ホスト機器200から転送されてきたデータ(例えばビデオデータやオーディオデータ等)について上述したようにエンコード処理を実行させる。そして、エンコードされたデータに応じてレーザドライバ113がレーザ発光を駆動することで記録が実行される。

0042

さらに、例えばホスト機器200から、光ディスク100に記録されている或るデータの転送を求めるリードコマンドが供給された場合は、システムコントローラ110はまず指示されたアドレスを目的としてシーク動作制御を行う。すなわち、光学ブロックサーボ回路111に指令を出し、シークコマンドにより指定されたアドレスをターゲットとする光ピックアップ101のアクセス動作を実行させる。その後、その指示されたデータ区間のデータをホスト機器200に転送するために必要な動作制御を行う。すなわち、光ディスク100からのデータ読出を行い、データ検出処理部105、エンコード/デコード部107における再生処理を実行させ、要求されたデータを転送する。

0043

なお、図1の例は、ホスト機器200に接続される光ディスク装置として説明したが、光ディスク装置としては他の機器に接続されない形態もあり得る。その場合は、操作部や表示部が設けられたり、データ入出力インターフェース部位の構成が、図1とは異なるものとなる。つまり、ユーザーの操作に応じて記録や再生が行われると共に、各種データの入出力のための端子部が形成されればよい。もちろん光ディスク装置の構成例としては他にも多様に考えられる。

0044

「光ピックアップ」
次に、上述した光ディスク装置に用いられる光ピックアップ101について、図2を用いて説明する。光ピックアップ101は、例えば波長λが405nmのレーザ光(ビーム)を用いて、光ディスク100に情報を記録し、光ディスク100から情報を再生する。レーザ光は、半導体レーザ(LD:Laser Diode)1から出射される。

0045

レーザ光がコリメータレンズ2と、偏光ビームスプリッタPBS:Polarizing BeamSplitter)3と、対物レンズ4とを通過して光ディスク100上に照射される。偏光ビームスプリッタ3は、例えばP偏光を略々100%透過させ、S偏光を略々100%反射する分離面を有する。光ディスク100の記録層からの反射光は同じ光路戻り、偏光ビームスプリッタ3へと入射する。図示しないλ/4素子を介在させることによって、入射したレーザ光は偏光ビームスプリッタ3で略100%反射される。

0046

偏光ビームスプリッタ3で反射されたレーザ光は、光学フィルタ7で光ディスク100のラジアル方向(ディスク径方向)及び/又はタンジェンシャル方向(トラック方向)に延びる分割線によって空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる信号を含む複数の領域に分割され、レンズ5を介してフォトディテクタ6の受光面に集光される。フォトディテクタ6は、受光面上に、入射した光を光電変換する受光セルを有する。受光セルは、光学フィルタ7によって複数の領域に分割された光をそれぞれ受光するように配置されている。フォトディテクタ6は、受光セルの各領域の受光量に応じて複数チャンネルの電気信号を出力する。

0047

図2に記載の光学フィルタの分割パターンJR4Aは、空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる信号を含む4つの領域に分割するとともに、さらにファインピッチランドグルーブ記録を行う光ディスクに適したトラッキングエラー信号を生成するために、さらに領域が分割されたものである。すなわち、ラジアル方向の外側の領域C,Dと、中央部の領域Eと、タンジェンシャル方向の外側の領域をそれぞれさらにタンジェンシャル方向及びラジアル方向に分割してできる領域A1〜A4及びB1〜B4とにビームが分割される。これらの複数の領域に分割された光をそれぞれ受光するように受光セルを配置してもよいし、複数の領域のうちいくつかの領域の光を同じ受光セルで受光するようにしてもよい。

0048

受光した複数の信号をもとに、マトリクス回路104によってRF信号検出用の4チャンネルの信号を生成し、データ検出処理部105に入力するとともに、トラッキングエラー信号を生成し、光学ブロックサーボ回路111に入力する構成としてもよい。光学フィルタJR4Aの4チャンネルの信号Ch1〜Ch4の一例としては、A+B(=A1+A2+A3+A4+B1+B2+B3+B4)、C,D,Eが考えられる。

0049

なお、図2の光ピックアップ101の構成は、本開示を説明するための最小限の構成要素を示しており、マトリクス回路104を介して光学ブロックサーボ回路111に出力されるフォーカスエラー信号や、マトリクス回路104を介してウォブル信号処理回路106に出力されるプッシュプル信号を生成するための信号等は省略されている。その他、図2に示す構成以外の種々の構成が可能である。

0050

本開示では、光ディスク100からの戻りビームの光束の断面を複数の領域に分割して、各領域に対応する複数チャンネルの再生情報信号を得ると共に、トラッキングエラー信号検出用の信号を得る。領域毎の再生情報信号を得る方法としては、光学フィルタ7によって分割する方法以外にも、フォトディテクタ6を分割することによってフォトディテクタに光学フィルタの機能をもたせる方法も使用できる。光学フィルタ7によって分割する際には、例えば、対物レンズ4を通過し、フォトディテクタ6に至る光路中に、複数の領域を分離するための光路変換素子を配置し、光路変換素子によって分離された複数のビームを異なるフォトディテクタに供給する方法を使用することができ、その光路変換素子としては、ホログラフィック光学素子等の回折素子や、マイクロレンズアレイマイクロプリズム等の屈折素子等を使用することができる。

0051

「データ検出処理部」
上述したように、光ピックアップ101により光ディスク100から再生され、各領域に対応する検出信号がマトリクス回路104に供給され、各領域に対応する複数チャンネルの再生情報信号とされる。データ検出処理部105は、図3に示すように、マトリクス回路104から供給される再生情報信号が供給されるA/Dコンバータ11を有する。なお、図3及び図4は、例えば光ディスク100からの戻りビームの光束の断面を5個の領域に分割し、マトリクス回路104からは、4チャンネルの再生情報信号Ch1〜Ch4が得られる例である。

0052

A/Dコンバータ11に対するクロックがPLL12によって形成される。マトリクス回路104から供給される再生情報信号は、A/Dコンバータ11でデジタルデータに変換される。マトリクス回路104によって生成された4チャンネルの再生情報信号Ch1〜Ch4がデジタル化されたものを再生情報信号をS1〜S4と表記する。PLL12には、再生情報信号S1〜S4を加算回路17によって加算した信号が供給される。

0053

さらに、データ検出処理部105は、多入力適応イコライザ部13、2値化検出器14、PR畳込器15、等化誤差演算器16を有する。多入力適応イコライザ部13は、再生情報信号S1〜S4をもとにPR適応等化処理を行う。すなわち、再生情報信号S1〜S4が適応イコライザユニットを介して出力され加算された等価信号y0は目標とするPR波形に近似するように等化される。

0054

なお、PLL12へ入力する信号として多入力適応イコライザ部の出力を用いても良い。この場合には、多入力適応イコライザの初期係数をあらかじめ定められた値に設定しておく。また、加算回路17からの信号を用いる場合でも、単純にS1〜S4を加算するのではなく、FIRフィルタ等によってS1〜S4の位相及び振幅周波数特性を変化させた上で加算するような構成としてもよい。その場合も、FIRフィルタのタップ係数をあらかじめ定められた値に設定しておく。

0055

2値化検出器14は例えばビタビデコーダとされ、PR等化された等化信号y0に対して最尤復号処理を行って2値化データDTを得る。この2値化データDTは、図1に示したエンコード/デコード部107に供給されて再生データ復調処理が行われることになる。ビタビ復号は、所定の長さの連続ビットを単位として構成される複数のステートと、それらの間の遷移によって表されるブランチで構成されるビタビ検出器が用いられ、全ての可能なビット系列の中から、効率よく所望のビット系列を検出するように構成されている。

0056

実際の回路では、各ステートに対してパスメトリックレジスタとよばれるそのステートに至るまでのパーシャルレスポンス系列と信号のパスメトリックを記憶するレジスタ、パスメモリレジスタと呼ばれるそのステートにいたるまでのビット系列の流れを記憶するレジスタの2つのレジスタが用意される。さらに、各ブランチに対してはブランチメトリックユニットとよばれるそのビットにおけるパーシャルレスポンス系列と信号のパスメトリックを計算する演算ユニットが用意されている。

0057

このビタビ復号器では、さまざまなビット系列を、ステートを通過するパスのひとつによって一対一の関係で対応付けることができる。また、これらのパスを通過するようなパーシャルレスポンス系列と、実際の信号(再生信号)との間のパスメトリックは、上記のパスを構成するステート間遷移、すなわち、ブランチにおける前述のブランチメトリックを順次加算していくことで得られる。

0058

さらに、パスメトリックを最小にするようなパスを選択するには、この各ステートにおいて到達する2つ以下のブランチが有するパスメトリックの大小を比較しながら、パスメトリックの小さいパスを順次選択することで実現できる。この選択情報をパスメモリレジスタに転送することで、各ステートに到達するパスをビット系列で表現する情報が記憶される。パスメモリレジスタの値は、順次更新されながら最終的にパスメトリックを最小にするようなビット系列に収束していくので、その結果を出力する。

0059

PR畳込器15では、下記の式に示すように、2値化結果の畳み込み処理を行って目標信号Zkを生成する。この目標信号Zkは、2値検出結果を畳み込んだものであるためノイズのない理想信号である。例えばPR(1,2,2,2,1)の場合、チャンネルクロック毎の値Pが(1,2,2,2,1)となる。拘束長が5である。さらに、PR(1,2,3,3,3,2,1)の場合、チャンネルクロック毎の値Pが(1,2,3,3,3,2,1)となる。拘束長が7である。

0060

さらに、PR(1,2,3,4,4,4,3,2,1)の場合、チャンネルクロック毎の値Pが(1,2,3,4,4,4,3,2,1)となる。拘束長が9である。レーザ光の波長λ=405nmで、対物レンズのNA=0.85にて、トラックピッチを0.32μm一定としたときの容量が35GBを超える程度に記録密度を高くした場合、パーシャルレスポンスの拘束長5から7に長くして検出能力を高くしないと、検出が難しくなり、さらに容量が45GB前後を超える程度に記録密度を高くした場合には拘束長を7から9に長くして検出能力を高くする必要がある。なお、下記の式において、dは、2値化データを表す。

0061

0062

等化誤差演算器16は、多入力適応イコライザ部13からの等化信号y0と、目標信号Zkから、等化誤差ekを求め、この等化誤差ekを多入力適応イコライザ部13にタップ係数制御のために供給する。図6に示すように、等化誤差演算器16は、減算器26と係数乗算器27とを備える。減算器26は、等化信号y0から目標信号Zkを減算する。この減算結果に対して、係数乗算器27によって所定の係数aを乗算することで等化誤差ekが生成される。

0063

多入力適応イコライザ部13は、図4に示すように、適応イコライザユニット21,22,23,24及び加算器25を有する。上述した再生情報信号S1〜S4が適応イコライザユニット21〜24にそれぞれ入力される。マトリクス回路から出力される再生情報信号が4チャンネルの場合の多入力適応イコライザ部13の構成が示されている。入力される信号のチャンネル数に対応して適応イコライザユニットが備えられている。

0064

適応イコライザユニット21,22,23,24の各々は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタタップ数、その演算精度ビット分解能)、適応演算更新ゲインパラメーターを持ち、各々に最適な値が設定されている。適応イコライザユニット21,22,23,24の各々には、適応制御のための係数制御値として等化誤差ekが供給される。

0065

適応イコライザユニット21,22,23,24の出力y1,y2,y3,y4は、加算器25で加算されて多入力適応イコライザ部13の等化信号y0として出力される。この多入力適応イコライザ部13の出力目標は、2値検出結果をPR(パーシャルレスポンス)に畳みこんだ理想PR波形となっている。

0066

適応イコライザユニット21は、例えば図5に示すようなFIRフィルタで構成される。適応イコライザユニット21は、遅延素子30−1〜30−n、係数乗算器31−0〜31−n、加算器34を有するn+1段のタップを有するフィルタとされる。係数乗算器31−0〜31−nは、それぞれ各時点の入力xに対してタップ係数C0〜Cnの乗算を行う。係数乗算器31−0〜31−nの出力が加算器34で加算されて出力y0として取り出される。タップ係数は、予め初期値が設定されている。

0067

適応型の等化処理を行うため、タップ係数C0〜Cnの制御が行われる。このために、等化誤差ekと、各タップ入力が入力されて演算を行う演算器32−0〜32−nが設けられる。また各演算器32−0〜32−nの出力を積分する積分器33−0〜33−nが設けられる。演算器32−0〜32−nのそれぞれでは、例えば−1×ek×xの演算が行われる。この演算器32−0〜32−nの出力は積分器33−0〜33−nで積分され、その積分結果より係数乗算器31−0〜31−nのタップ係数C0〜Cnが変更制御される。なお、積分器33−0〜33−nの積分を行うのは、適応係数制御の応答性を調整するためである。

0068

以上の構成のデータ検出処理部105では、クロストーク等の不要な信号の低減が行われたうえで2値化データの復号が行われることになる。

0069

適応イコライザユニット22、23及び24も、適応イコライザユニット21と同様の構成を有する。適応イコライザユニット21,22,23,24に対して共通の等化誤差ekが供給されて適応等化が行われる。すなわち、適応イコライザユニット21,22,23,24では、再生情報信号Sa、Sb、Scの入力信号周波数成分の誤差位相歪みを最適化、すなわち、適応PR等化をおこなう。すなわち、演算器32−0〜32−nでの−1×ek×xの演算結果に応じてタップ係数C0〜Cnが調整される。このことは、等化誤差を解消していく方向にタップ係数C0〜Cnが調整されることである。

0070

このように、適応イコライザユニット21,22,23、24では、等化誤差ekを用いてタップ係数C0〜Cnが、目標の周波数特性となる方向に適応制御される。適応イコライザユニット21,22,23、24の出力y1,y2,y3,y4が加算器25で加算されて得られる多入力適応イコライザ部13の等化信号y0は、クロストークや符号間干渉等が低減された信号となる。

0071

<第1の実施の形態>
電気光学フィルタ
光ディスクから再生された信号は、理想信号に対して、線方向の高密度化による符号間干渉の増大、並びにトラック方向の高密度化による隣接トラックからの信号の漏れ込みの増大によって、理想的な信号から大きく乖離したものとなっている。従来では、電気フィルタによってこの問題を解決している。例えばBDXL(登録商標)では、33.4GB/Lが実現されている。

0072

本開示による高密度記録された信号を再生する構成は、図7に示すものとなる。すなわち、光学フィルタ131に再生信号を供給し、光学フィルタ131によって、空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる複数の信号に分離する。分離した複数の信号例えば2つの信号をそれぞれに最適な電気フィルタ132及び133に供給し、電気フィルタ132及び133のそれぞれの出力を合算することにより出力信号を得ている。

0073

本開示では、光ディスク100で反射された光ビームの光束を受光し、光学フィルタ7でラジアル方向及びタンジェンシャル方向にそれぞれ延長する分割線によって、空間光学的に線密度方向及び/又はトラック密度方向に帯域の異なる複数の領域に分割する。この複数の領域にそれぞれ入射した光量に応じた複数の検出信号を使用して複数のチャンネルの検出信号を形成し、それぞれ電気フィルタに供給する構成となされる。上述した適応イコライザユニットが電気フィルタに相当する。マトリクス回路104は領域分割した信号光を別々の受光素子で受光したのち、演算することで光学フィルタの一部の機能を担うものである。

0074

この技術を「適応型電気光学多機能フィルタAERO(Adaptive ElectRo Optical)multifunction filter)」と呼ぶ。

0075

「ラジアルチルトにより最良トラック位置の変化」
以下、本開示の特徴とするトラッキングエラー信号の生成について説明する。本開示では、1ビームを使用したプッシュプル方式を原型とする構成によってトラッキングエラー信号を形成する。このようなトラッキングエラー信号の形成時に考慮すべき点として、ラジアルチルトの存在がある。ラジアルチルトが存在すると、図8及び図9シミュレーション結果から分かるように、最良トラック位置が変化する。

0076

シミュレーション条件は以下の通りである。
Tp=0.225μm(ランド、グルーブのそれぞれが)波長λ=405nm NA=0.85 PR(1233321)
評価指標:i−MLSE グルーブ深さ (1/16)λ
マーク幅=Tp×0.7ディスクノイズアンプノイズあり
信号記録密度LD35.18GB(53nm/チャンネルビット) 50.0GB/層カバー層厚100μm
タップ1T間隔31タップ分割パターンは図2のJR4A

0077

図8及び図9における横軸デトラック量(nm)であり、縦軸が評価指標値i−MLSEを示す。なお、i−MLSEの代わりに他の評価私指標値e−MLSEを使用しても良い。BDXL(登録商標)に比してより記録密度を高くした場合には、エラーを引き起こしやすいデータパターンが異なってくる。その結果、従来の評価指標値であるi−MLSEの誤差が問題となってくる。そこで、より高い線密度での評価指標値の精度改善のために必要となる、新たなデータパターンを追加した、i−MLSEとは別の信号評価値を効果の説明のために用いても良い。精度が改善された新たな評価指標値をe−MLSEと呼ぶ。

0078

e−MLSEにおいて追加されたデータパターンは以下の3種となる。
パターン列の1が記されているビットが、検出パターンに対し、誤りパターンビット反転が起こる箇所を示している。

0079

追加パターン(1):10111101
追加パターン(2):1011110111101
追加パターン(3):10111100111101

0080

ちなみに、i−MLSEの精度が十分な従来のBDXL(登録商標)と同等の線密度ではe−MLSEとi−MLSEは、ほぼ一致し、より高い線密度において誤差改善の分の差分が現れる。実用で重要となるエラーレートに対する指標値の理論上の相関関係は両者で同一となっている。したがって、演算上の違い、適用線密度の範囲の違いはあるものの、両者の示す信号品質評価値は同じ感覚でとらえて構わない。

0081

図8は、領域分割を行わない場合のラジアルチルト量RTと最良トラック位置との関係を示す。最良トラック位置は、MLSEが最小のトラック位置のことである。ラジアルチルト量RTが0の場合と、ラジアルチルト量RTが0.4degの場合と、RTが−0.4degの場合とで、最良トラック位置が互いに相違している。ラジアルチルト量RTが0の場合を基準として考えると、ラジアルチルト量の正負で最良トラック位置の極性反転している。

0082

図9は、領域分割を行い、上記に示したAERO技術を用いて再生した場合のラジアルチルト量RTと最良トラック位置との関係を示す。全体的に信号指標値MLSEが改善されている。しかしながら、領域分割を行わない場合と同様に、ラジアルチルト量RTが0の場合を基準として考えると、ラジアルチルト量の正負で最良トラック位置が反転している。さらに、領域分割を行わない場合の最良トラック位置と、領域分割を行った場合の最良トラック位置とは、変化している。特に、ラジアルチルト量の正負による最良トラック位置が逆に変化している。

0083

「ラジアルチルトによりデトラックが発生するメカニズム
図10は、ランドグルーブ構造で溝のピッチが0.45μm、グルーブ深さ(1/16)λ、記録層までのカバー層の厚み100μm、ラジアルチルト0.6deg、NA=0.85、波長405nm(0.405μm)とした場合に、ディスクからの戻り光の瞳面上でラジアル方向をx軸、タンジェンシャル方向をy軸とし、y軸に対して対称な位置の微小面積あたりの光量をS1、S2としたときに、
(S1−S2)/(S1+S2)(正規化されている)
の分布を示したものとなっている。この値が小さいほど、対称性が良いことを意味する。図10では、(−0.1〜0.1)の範囲の値を持つ領域が最も対称性が良い領域となる。

0084

ラジアルチルトによってラジアル方向に非対称な強度分布が生じた場合にも、y軸に対して対称な位置の強度が対称なまま、すなわち、ラジアルチルトによる影響を受けない位置、すなわち、(−0.1〜0.1)の範囲の値は、溝による回折0次光と1次光が重なる領域内に楕円形状に存在していることがわかる。

0085

このラジアルチルトの影響を受けない領域が、いかにして楕円形状となり、またその楕円の位置が、溝ピッチ、NA、波長に対してどのような関係にあるのかについて図11を用いて説明する。図11Aは、ディスク上の溝による回折0次光を、原点を中心とする半径1の円として表したときに、溝による回折(+/−)1次光が0次光と重なる様子を表している。回折(+/−)1次光はラジアル方向すなわちx軸方向に(+/−)kシフトした位置になる。ここでkは、溝ピッチGp(μm)、NA、波長(μm)を用いて、k=λ/(NA・Gp)と表される。

0086

デトラック量を変化させたときに、0次光と(+/−)1次光が重なる領域の強度が変化するのは、0次光と+1次光との位相差、0次光と−1次光との位相差が異なる変化をするためである。無収差であり、且つデトラック量が0のときには、0次光と+1次光との位相差、0次光と−1次光との位相差は図11Bに示すように同じである。

0087

これに対して、ラジアルチルトが発生し、ラジアル方向にコマ収差が発生している状態では、図11Cに示すように、0次光と+1次光との位相差、0次光と−1次光との位相差は、コマ収差による波面の分だけ異なる分布をもつこととなる。しかし、この場合にも、0次光と+1次光との位相差、0次光と−1次光との位相差が無収差の場合と同じ位置が存在し、その位置は強度が変化しない。

0088

このラジアルチルトによって強度が変化しない位置が楕円形状となることについて、数式を用いて説明する。
コマ収差は次の式のように表される。

0089

0090

従って、0次光と−1次光とが重なる領域の位相差がコマ収差によって変化しない条件は、次式のように表される。

0091

0092

この式を変形すると、 下記の式となる。これは、(x,y)=(−k/2,0)を中心とする楕円となっていることがわかる。0次光と+1次光とが重なる領域に関しても同様である。

0093

0094

楕円の長径の端の座標は、下記の式に示すものとなる。

0095

0096

図10の条件において上記の座標の値を求めると、溝ピッチGp=0.45μm、NA=0.85、波長=0.405μmを用いて、k=λ/(NA・Gp)=1.06より、
(x,y)=(+/−0.53,+/−0.62)
となり、図10の結果と符合していることがわかる。

0097

トラッキングエラー信号として、プッシュプル法を原型とした演算を行う場合には、この楕円の円周上の領域を用いると、ラジアルチルトが生じた際のデトラックを抑えることができる。具体的には、図12において、領域PP(s),PP(t),PP(u),PP(y)のような領域の重みづけを大きくするように用いることが望ましく、領域PP(w)は重み付けを小さくすることが望ましい。特に、領域PP(s),PP(t)すなわち下記の式を含む領域は、対物レンズの視野移動があった場合にも安定して信号が得られるため、この領域PP(s),PP(t)の重み付けを効果的に大きくすることがラジアルチルトが生じた際のデトラックを抑える上で重要である。

0098

0099

「プッシュプル信号(トラッキングエラー信号)の形成」
まず、図2の分割パターンを用いてRF信号及びトラッキングエラー信号を得る場合について説明する。先に述べたように、図中の円がビーム光束の断面の外周を示している。正方形は、例えば複数の領域を分離するための、ホログラフィック光学素子等の回折素子や、マイクロレンズアレイ、マイクロプリズム等の屈折素子等からなる光路変換素子すなわち光学フィルタのエリアもしくは検出用のフォトディテクタの受光セルのエリアを表している。例えば正方形の1辺がビーム光束の直径と等しい関係とされている。

0100

フォトディテクタ6上にRF信号及びトラッキングエラー信号検出に対応した5つの受光セルがある例について述べる。受光セルはラジアル方向にPD(C),PD(B),PD(E),PD(A),PD(D)の順に並んでおり、PD(C),PD(D),PD(E)はそれぞれ領域C,D,Eに対応した信号光を受光する。PD(A)は領域A1〜A4に、PD(B)は領域B1〜B4に対応した信号光を受光する。

0101

本開示の1ビーム差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号Trkは、下記の演算によって求められる。
Trk=(PP1−PP2)−Kt×(LS1−LS2) (1)
式(1)における各項目は、下記の通りである。なお、領域に対する参照符号と当該領域から得られる検出信号に対する参照符号とを同一としている。

0102

PP1=C+0.5×E (2)
PP2=D+0.5×E (3)
LS1=A (4)
LS2=B (5)

0103

また、未記録部、ランドのみ記録部、グルーブのみ記録部、ランドグルーブ記録部それぞれの反射光の光量及び強度分布の変化及び記録再生動作を通じての安定したトラッキングサーボ特性を得るために、トラッキングエラー信号のAGC(Automatic Gain Control)の分母として用いられるAGC_SUMとしては、下記の式(6)又は式(7)を用いることができる。

0104

AGC_SUM1=PP1+PP2+LS1+LS2 (6)
AGC_SUM2=LS1+LS2 (7)

0105

AERO技術によるRF信号再生に用いられる4チャンネルの信号としては、
Ch1=C
Ch2=D
Ch3=E
Ch4=A+B
とすることができる。

0106

上記の構成においては、PP1−PP2において、図12の領域PP(y)が主に用いられ、LS1−LS2において図12の領域PP(s),PP(t)が主に用いられている。AERO技術によるRF信号特性とトラッキングエラー信号特性のバランスを考慮した分割パターンとなっている。この分割パターンでは、対物レンズの視野移動によるPP1−PP2信号のオフセットが相対的に大きく、Kt=4〜6程度となる。これにより、効果的に図12の領域PP(s),PP(t)に対応する信号に重み付けを大きくすることができ、ラジアルチルトが生じてもデトラックを小さく抑えることが可能である。また、記録未記録境界部での強度変化による影響を受けやすい中央領域PP(w)がトラッキングエラー信号に用いられておらず、またLS1−LS2の部分でA1〜A4、B1〜B4の領域間で記録未記録境界部での強度変化による影響を効果的に相殺しているため、記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号オフセットも抑圧することが可能な構成となっている。

0107

<2.他の実施の形態>
図13Aは、AERO技術によるRF信号及びプッシュプル信号の形成に使用される分割パターンIVSP4である。図13Bは、レンズシフト検出及びラジアルチルトによる影響の少ないプッシュプル信号を効果的に抽出するために使用される別の分割パターンである。図13Aと同様に、図中の円がビーム光束の断面の外周を示している。正方形は、例えば複数の領域を分離するための、ホログラフィック光学素子等の回折素子や、マイクロレンズアレイ、マイクロプリズム等の屈折素子等からなる光路変換素子すなわち光学フィルタのエリアもしくは検出用のフォトディテクタの受光セルのエリアを表している。例えば正方形の1辺がビーム光束の直径と等しい関係とされている。

0108

RF信号及びプッシュプル信号検出用領域分割パターン(図13A)と、レンズシフト検出用分割パターン(図13B)とが、図示しない光路分岐手段によって2つの光路に分岐された後、それぞれの光路に入射した戻り光束がそれぞれ独立して分割され、別々の検出素子によって検出される。

0109

図13Bに示すように、タンジェンシャル方向の両端部近傍にそれぞれにラジアル方向に帯状に延びるレンズシフト検出領域が形成されている。レンズシフト検出領域のそれぞれは、ラジアル方向に延びる分割線によって2分割されると共に、タンジェンシャル方向に延びる分割線によって2分割されることによって、4個の帯状の領域LS1a、LS2a、LS1b、LS2bに区画される。ラジアル方向に延びる分割線は、レンズシフト検出領域の中央位置よりも光束の中心側に位置する。

0110

一例として、正方形の領域の中心に対して、上下の辺までの距離をそれぞれ100%とすると、先に述べたような、溝ピッチTp=0.45μm、NA=0.85、波長=0.405μmの場合には、領域LS1b及びLS2bの下辺の位置が60%と設定され、領域LS1a及びLS2aの下辺の位置が70%と設定される。下側の領域LS1a、LS2a、LS1b、LS2bに関しても同様の位置が設定される。さらに、領域LS1aとLS2aは、ラジアル方向の中心位置で区切られ、領域LS1bとLS2bは、ラジアル方向の中心位置で区切られる。

0111

0112

上記の式、すなわち(x,y)=((+/−)0.53,(+/−)0.62)を含む図12の領域PP(s),PP(t)に対応する領域が、LS1b、LS2b領域に効果的に含まれることになる。さらに補足すると、図2の構成、図13の構成ともに、重み付けを大きくする領域の中心位置を下記の式、すなわち(x,y)=((+/−)0.53,(+/−)0.62)よりもタンジェンシャル方向のより外側になるようにしている。

0113

0114

すなわち(x,y)=((+/−)0.53,(+/−)0.62)よりもタンジェンシャル方向のより外側になるようにしている。これにより、ラジアルチルトによる影響を、PP(w)の領域に対して逆相の成分を含むことができ、トラッキングエラー信号全体としてのラジアルチルトによる影響をより低減することが可能となる。

0115

領域LS1a〜LS2bは、プッシュプル信号の変調成分が少なく効果的にレンズシフト量を検出できる領域LS1a、LS2aと、ラジアルチルトの量によって変動を受けにくい領域LS1b、LS2b領域からなる。プッシュプル信号の変調成分を生じる領域は、0次光と(+/−)1次回折光とが重なり合う干渉領域である。ラジアルチルトの量によって光強度の変化が大きいのは、干渉領域、特に、干渉領域の中心付近の領域である。したがって、図13Bに示すように、領域LS1a〜LS2bを設定すると、ラジアルチルトによる影響が少ないプッシュプル変調成分とレンズシフトに対応する成分を効果的に得ることができる。

0116

この構成においては、本開示の1ビーム差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号Trkは、下記の演算によって求められる。
Trk=(PP1−PP2)−Kt×(LS1−LS2) (8)

0117

式(8)における各項目は、下記の通りである。なお、領域に対する参照符号と当該領域から得られる検出信号に対する参照符号とを同一としている。
PP1=Klg1×C2+Klg2×C1+0.5×(A+B)+0.5×(1−Klg1)×(C2+D2)+0.5×(1−Klg)×(C1+D1) (9)
PP2=Klg1×D2+Klg2×D1+0.5×(A+B)+0.5×(1−Klg1)×(C2+D2)+0.5×(1−Klg)×(C1+D1) (10)
LS1=LS1a+Kls×LS2b (11)
LS2=LS2a+Kls×LS1b (12)

0118

PP1,PP2信号において、係数Klg1,Klg2を最適化することにより、図12の領域PP(y)に対応する領域と領域PP(w)に対応する領域との重み付けを、「ラジアルチルトによるデトラック」「記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号のオフセット」とが効果的に低減できるようにバランスさせることができる。PP1−PP2により相殺される付加項は、PP1+PP2が全光量となるようにするためのものであり、必須ではない。Klg1,Klg2は可変としてもよいし、あらかじめ設定した複数の値から選択するようにしてもよいし、あらかじめ選定した最適値で固定してもよい。

0119

さらに、検出されたレンズシフトの成分をキャンセルするように、ラジアルチルトによる影響を受けにくいプッシュプル成分LS1b、LS2bとプッシュプル成分をほとんど含まないレンズシフト成分LS1a、LS2aが加えられる。この結果、レンズシフトを高精度に補正できると共に、最良トラック位置がラジアルチルトの量によって変動することを低減することができる。さらに、PP1−PP2とLS1−LS2は対物レンズの視野移動時の信号オフセットの変化する方向が同一で、プッシュプル成分の極性が逆であるため、トラッキングエラー信号演算により、領域LS1a〜LS2bの検出信号がプッシュプル信号に加えられるので、プッシュプル信号の振幅を増大させることができる。Klsは可変としてもよいし、あらかじめ設定した複数の値から選択するようにしてもよいし、あらかじめ選定した最適値で固定してもよい。Klsによっても、「ラジアルチルトによるデトラック」「記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号のオフセット」とが効果的に低減できるようにバランスさせることができる。

0120

上記ではKlg1,Klg2、Kls≧0の場合の一般的な特性について述べているが、波長、NA、溝ピッチと領域分割パターン組合せ、分割位置に応じて、「ラジアルチルトによるデトラック」「記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号のオフセット」がバランスよく低減されるように設定すればよい。

0121

ランド/グルーブ記録方式では、式(9)及び式(10)において係数Klg1、Klg2は、Klg1≧Klg2としたほうが、「ラジアルチルトによるデトラック」「記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号のオフセット」は低減しやすいが、Ktが相対的に大きくなるため、多層ディスクにおける層毎のKtばらつきや面内の溝形状や記録膜むら等の影響を受けやすい傾向がある。また、式(11)及び式(12)における係数Klsは、正とすることで、「ラジアルチルトによるデトラック」「記録未記録境界部でのトラッキングエラー信号のオフセット」とが効果的に低減できるが、大きくしすぎるとLS1−LS2によるレンズシフト成分が小さくなりすぎてしまうため、Kls≦1とすることが望ましい。式(1)における係数Ktは、1より大とされる。係数Klg1、Klg2及びKlsは、光ディスクの種類に応じた係数に切り替えること(モード切替)も可能である。記録/未記録境界問題は、係数Klg1、Klg2及びKlsの最適化で対応するようになされる。

0122

「未記録/記録済によるオフセットの改善」
光ディスク上に図14に示すように、グルーブ及びランドが交互に形成され、グルーブ及びランドの両方に記録が可能で狭トラックピッチの場合には、ビームスポットが自分のトラック以外の隣接するトラックも走査する。例えば記録済みのトラックの場合には、反射率が低下する。したがって、未記録/記録済の状態によってプッシュプル信号が影響され、その結果、オフセットが発生するおそれがある。上述した本開示の一実施の形態は、未記録/記録済によるオフセットの発生を防止又は低減することができる。

0123

なお、溝のことをグルーブと称し、グルーブにより形成されるトラックをグルーブトラックと称する。グルーブは、光ディスクを製造する時に、レーザ光によって照射される部分と定義され、隣接するグルーブ間に挟まれるエリアをランドと称し、ランドにより形成されるトラックをランドトラックと称する。図14は、光ディスクのラジアル方向の断面を示しており、レーザ光入射側から見て凸側をグルーブと称し、凹側をランドと称する。

0124

未記録/記録済の類型としては、図14に示す5種類存在する。例えば0〜9の番号を付加したトラック毎に関して記録済(太線で示す)又は未記録の状態が表されている。図15の上側から順に下記の状態がある。

0125

「Gのみ」:グルーブのみに記録がなされている状態である。
「Lのみ」:ランドのみに記録がなされている状態である。
「G→L」:一定範囲の全てのグルーブに対して記録がなされ、一部のランドに対して記録がされる。
「L→G」:一定範囲の全てのランドに対して記録がなされ、一部のグルーブに対して記録がされる。
「LG」:連続する複数のランド及びグループの両方が未記録で、その後に連続する複数のランド及びグループの両方が記録済の状態である。この状態は、記録済のトラックがグループから始まる場合と、ランドから始まる場合の二通りある。

0126

図14に示す未記録/記録済のそれぞれの状態に関して、光ディスクの径方向に光ピックアップを移動させた場合のプッシュプル信号を図15及び図16にそれぞれ示す。図15は、特許文献3に示される構成の既存のBD用APP方式を使用した場合のシミュレーション結果である。図16は、本開示の一実施の形態(パターンIVSP4)を使用した場合のシミュレーション結果である。

0127

上記において、波長λ=405nm、NA=0.85、溝ピッチ0.45μm、溝深さ(1/16)λ、Klg1=1、Klg2=0.3、Kls=1、Kt=4.5(この場合のKtは、2つの光路の光量比率及び電気的ゲイン比率を補正し、それぞれの光路の信号量を等価に扱えるようにした場合の数値)としている。

0128

図15及び図16は、4種類の摂動のそれぞれに関して、上述した6通りの未記録/記録済状態についてのトラッキングエラー信号(8組のランドグルーブ分)を示している。すなわち、縦方向に6種類、横方向に4種類のプッシュプル信号の波形が示されている。プッシュプル信号には、記録済トラックから再生されたRF信号が重畳されている。

0129

未記録/記録済の状態は、図14と同様に上から順に配列されている。すなわち、「Gのみ」「Lのみ」「G→L」「L→G」「LG」(二通り)の順で配置されている。4種類の摂動の具体的値の一例は、下記の通りである。

0130

デフォーカスFB(+/−)=(+/−)0.1μm、球面収差SA(+/−)=(+/−)3μm、ラジアルチルトR(+/−)=(+/−)0.25deg (ディスク表面から100μmの位置の記録層に対するラジアルチルト)、レンズシフト:対物レンズの径に対して10%としている。

0131

図15及び図16においては、図面に向かって左から右への順番で、下記の摂動の種類についてのシミュレーション結果が示されている。
(FB−,SA−,R+)(FB−,SA−,R−)(FB+,SA+,R+)(FB+,SA+,R−)
なお、FB,SAについてはオフセット特性の悪いほうを示している。

0132

正弦波状(又はS字状)のプッシュプル信号の1周期の正の部分と負の部分とが同一の振幅の場合(対象な場合)には、オフセットがないことを意味している。したがって、図15及び図16の結果から本開示の一実施の形態の方式がオフセットを減少できることが分かる。シミュレーション結果から得られるオフセット改善の結果を下記の表1に示す。

0133

0134

レンズシフト検出用領域は、図17に示すような配置のものを使用しても良い。すなわち、タンジェンシャル方向の上下に領域LS1a及びLS2aが位置し、その内側に領域LS1b'及びLS2b'が位置する。図13Bに示すパターンにおける領域LS1b及びLS2bと比較すると、図17では、幅が広くされ、ラジアル方向の長さが短いものとされている。かかるレンズシフト検出用領域を使用して上述した一実施の形態の同様の処理を行ってプッシュプル信号を形成する。これにより、図11を用いて示した。

0135

0136

すなわちこのシミュレーション条件における(x,y)=((+/−)0.53,(+/−)0.62)を含む領域、すなわち図12の領域PP(s),PP(t)をより効果的に含みつつ、LS1a及びLS2aによるレンズシフト検出感度を低下させないようにすることができる。

0137

「領域分割のパターンの例」
図18Aは、図2に示したJR4Aに関して、AERO技術に対応する4chの信号に対応したパターンに表しなおしたものである。
図18Bは、図18C(図13A)に示す本開示の一実施の形態のパターン(IVSP4と称する)における中央の矩形領域を分割しないで一つの領域Cとし、タンジェンシャル方向に上下に分離した領域A及び領域Bと、ラジアル方向に分離している二つの領域Dとを設定するパターンである。このパターンをIVT4と称する。

0138

「シミュレーション結果」
図19乃至図22は、シミュレーションによるボトムマージン比較の結果を示す。
シミュレーション条件は以下の通りである。
Tp=0.225μm(ランド、グルーブのそれぞれが) NA=0.85 PR(1233321)評価指標:e−MLSE グルーブ深さ (1/16)λ
信号記録密度LD35.18GB(53nm/チャンネルビット) 50.0GB/層、両面6層で300GB相当
マーク幅=Tp×0.8ディスクノイズ、アンプノイズあり
タップ1T間隔31タップ

0139

図19は、上述した2個のパターン及び図2に示したJR4Aに関して、横軸をラジアルチルト量とし、縦軸を評価指標値MLSEとしたシミュレーション結果である。パターンJR4Aに比してパターンIVT4及びIVSP4が良好な特性となる。

0140

図20は、上述した3個のパターンに関して、横軸をタンジェンシャルチルト量とし、縦軸を評価指標値MLSEとしたシミュレーション結果である。パターンJR4Aに比してパターンIVT4及びIVSP4が良好な特性となる。

0141

図21は、上述した3個のパターンに関して、横軸をデフォーカス量とし、縦軸を評価指標値MLSE(i−MLSE)としたシミュレーション結果である。パターンJR4Aに比してパターンIVT4及びIVSP4が良好な特性となる。

0142

図22は、上述した3個のパターンに関して、横軸をSA(球面収差)とし、縦軸を評価指標値MLSEとしたシミュレーション結果である。パターンJR4Aに比してパターンIVT4及びIVSP4が良好な特性となる。

0143

「光ピックアップの構成」
図23を参照して光ピックアップの一例について説明する。光集積素子151の内部から出射された光ビームがコリメータレンズ152に入射され、コリメータレンズ152によって発散光から略平行光に変換される。λ/4板153によって直線偏光から円偏光に変換され対物レンズ154を介して光ディスク155の記録面155aに入射される。光ディスク155の記録面155aからの戻り光がλ/4板153によって、円偏光から直線偏光に変換され、さらに、コリメータレンズ152を通じて光集積素子151に入射される。

0144

光集積素子151は、図24にも示すように、レーザダイオード161、ビームスプリッタ162、ホログラム素子液晶等の分光素子163、OEIC:Optical Electrical IntegratedCircuitの受光面164及び165を有する。ビームスプリッタ162は、記録再生光を一部反射してレーザパワー制御用の受光素子(図示しない)に導く。

0145

戻り光は、ビームスプリッタ162のビームスプリッタ膜によって全て反射され、さらに、ビームスプリッタ162の部分透過膜及び全反射膜によって2光路に分岐されて分光素子163に入射される。分光素子163は、分光素子の一つであり、前述したようなRF信号用のパターンとレンズシフト検出用のパターンとを有している。RF信号用のパターンによって分光された各成分が受光面164に入射され、レンズシフト検出用のパターンによって分光された各成分が受光面165に入射される。

0146

分光素子163のRF信号用のパターンは、図13Aに示す6個の領域(A、B、C1、C2、D1、D2)のそれぞれを通る光を分光して受光面164に入射させるものである。分光素子163のレンズシフト検出用のパターンは、図13Bに示す8個の領域LS1a〜LS2bのそれぞれを通る光を分光して受光面165に入射させるものである。

0147

受光面164及び165のそれぞれには、光検出素子が設けられており、分光された各光が光検出素子に入射され、各領域の光強度に応じた電気信号に変換される。

0148

この構成の光学ピックアップを用いて、上記の図13の分割パターンにて実際に Tp=0.225μm(ランド、グルーブのそれぞれが) NA=0.85 PR(1233321) グルーブ深さ(1/16)λ信号記録密度LD35.18GB(53nm/チャンネルビット) 50.0GB/層、両面6層で300GB相当のディスクにてラジアルチルト時及びデトラック量を変化させたときのi−MLSEの変化を等高線で表したものが図25Bである。比較用にトラッキングエラー信号検出をBD用APPの構成にした場合の実験結果も図25Aに示す。

0149

グラフから明らかなように、BD用APPの構成では、ラジアルチルト0.1degにつき10nmのデトラックが発生してしまっているのに対して、本開示の構成により、ラジアルチルト時にほとんどデトラックが発生していないことがわかる。これは、より正確にいうと、図9に示したような、ラジアルチルトによるAERO演算後のi−MLSE最良デトラック量に追従するようなデトラック量を、Klg、Klsの最適化により実現していることを示している。

0150

Klg,Klsを再生時に最適化した場合には、ラジアルチルト時にRF最良となるわずかなデトラックが生じることとなる。そのため、記録時にはラジアルチルトがより0に近くなるように、別のKlg,Klsを設定してもよい。

0151

また、多層ディスクに置いては、層によって同じラジアルチルトでも発生するコマ収差量が異なるため、ラジアルチルト耐性と記録未記録境界部での信号オフセットに対する耐性の優先度が異なってくる。そのため、層によってKlg,Klsを異ならせるようにしてもよい。

0152

<3.変形例>
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、光ディスクの種類例えばBDと高密度ディスクとに応じて、領域分割のパターンを切り替え、パターンに応じた演算を行うようにしても良い。さらに、再生性能を評価するための指標としては、上述したもの以外を使用しても良い。さらに、光ディスクに対して記録及び再生の一方のみを行う光ディスク装置に対しても本開示を適用できる。

0153

また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料及び数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

0154

13 多入力適応イコライザ
142値化検出器
15 PR畳込器
21〜23適応イコライザユニット
100光ディスク
101光ピックアップ
105データ検出処理部
151光集積素子
163 分光素子

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