JPH0690804B2 - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

光学的情報記録再生装置

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JPH0690804B2
JPH0690804B2 JP59007123A JP712384A JPH0690804B2 JP H0690804 B2 JPH0690804 B2 JP H0690804B2 JP 59007123 A JP59007123 A JP 59007123A JP 712384 A JP712384 A JP 712384A JP H0690804 B2 JPH0690804 B2 JP H0690804B2
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、録再可能光デイスクの情報記録再生装置に関
する。
〔発明の背景〕
第1−a図は光デイスクに情報を記録,再生するための
光学系の構成の一例を示す図であり、第1−b図は半導
体レーザの駆動の原理を説明するための図である。半導
体レーザは駆動電流レベル(横軸)をx1からx2にパルス
変調させることにより、レーザ光量の出力レベル(縦
軸)をy1からy2に直接変調することが可能である。再生
時は、レーザー光量出力をy1にし、記録時は、レーザー
光量出力レベルをy2にして駆動する。第1−a図におい
て、3は半導体レーザ4の駆動回路である。レーザ4か
ら放射された光線はカツプリングレンズ5、ビームスプ
リツタ6、ガルバーミラー7、1/4波長板8、対物レン
ズ9によつてデイスク10のトラツク12に光スポツト11を
照射する。トラツク上のピツトで回折された反射光は再
び上述の光学系をもどり、1/4波長板8の偏光効果によ
りビームスプリツタ6で反射し、光検出器13で受光さ
れ、電気信号に変換される。
従来、このような録再可能型光デイスク装置において用
いられる光デイスクのトラツク構造の一例を第2図に示
す。トラツク12はヘツダ領域121とデータ記録領域122が
交互に配され、ヘツダ領域121にはトラツクアドレスや
セクタアドレス、同期信号等がλ/4の深さのピツトで予
め記録されている。ヘツダ領域とデータ記録領域122に
は深さλ/8のトラツク溝が予め配されており、データピ
ツトはこのトラツク溝上に記録される。トラツク溝上で
は光スポツトがトラツクの中心からずれると、トラツク
溝のエツジにより回折光に非対称性が生じる。この為、
この種の光デイスク装置では第3図に示すようにトラツ
クと平行に配置された2つの光検出器131,132でトラツ
ク溝からの回折光を受光し、この2つの光検出器の出力
差をとることによりトラツキング信号を検出している。
かかる装置は特開昭49−60702号公報に示されている。
第3図は従来のトラツク溝方式のトラツキングサーボ系
のブロツク図であり、第4図はその1巡伝達関数のボー
ド線図を表わす。一般にトラツキングアクチユエータと
してガルバーミラー7などを用いる場合には必要利得G0
を得、かつサーボ系の安定性を大きくするため位相補償
要素45を用いることにより位相余有cを得るようにし
ている。なお、位相補償要素は一般に位相進め回路であ
り、位相余有は45゜〜60゜程度とするのが普通である。
しかし、以上述べてきたようなλ/8深さのトラツク溝方
式のトラツキングではトラツキング制御のために光スポ
ツトを例えばカルバーミラーで動かすと、トラツキング
信号にトラツキングオフセツトが発生する。またデイス
クが傾いたとき、コマ収差が発生し、このコマ収差は特
にトラツクと平行に配置された2つの光検出器のバラン
スをくずし、トラツクオフセツトをより多く発生させる
ことになる。このために正常なトラツク追跡が行なわれ
なくなるという欠点が生じる。
さらにDC溝に情報を高密度に記録されたデイスクを再生
する場合には、トラツキング感度が低下するためにトラ
ツキングオフセツトが大きくなるという欠点がある。し
かも記録材料が従来のλ/8深さのDC溝方式ではその選択
が狭くなり、応用範囲がせばめられる。すなわち、デイ
スクの反射率の違い、凹凸の違い、屈折率の違いによ
り、トラツキング信号が不安定になるという欠点があ
る。
〔発明の目的〕
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、上記従
来技術の問題点をことごとく解決し、デイスクの記録材
料に関係なく安定なトラツキング制御ができ、もつて安
定な情報記録及び再生のできる光学的情報記録再生装置
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
かかる目的を達成するため本発明の特徴は、回転面上に
その回転方向に沿って同期ピット列とデータ記録領域が
あらかじめ交互に形成してなる記録媒体上に光スポット
を照射し、上記同期ピット列によって変調された上記光
スポットの反射光からトラッキング信号を検出し、この
信号を用いてトラッキングを行ないながら、情報信号に
よって変調された記録ビームを照射してデータピットを
上記記録領域に記録・再生するに際し、上記同期ピット
列から検出された上記トラッキング信号を上記データ記
録領域の期間中ホールドすることによって上記データ記
録領域でのトラッキングを行なうと共に、上記トラッキ
ング信号をホールドすることによって生じる伝達特性の
位相遅れを位相すすめ回路によって相殺して、サーボ系
の安定性が低下するのを防止する装置にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第5図
は本発明の方式による記録、再生型光デイスクのトラツ
クの一例を示す。トラツク12はA,Bの2種類のブロツク
のくりかえしで構成される。ブロツクAはトラツキング
を行なうための同期ピツト24のピツト列より成り、ブロ
ツクBはデータピツト25を記録するためのデータ記録領
域である。ここで、ブロツクAの領域にはフエイズロツ
クをかけるための同期情報やアドレス情報などのピツト
列を予め記録しておいてもよい。なお、本方式では同期
ピツトおよびデータピツトは振幅構造でも位相構造でも
よい。
データ記録モードにおいては、光スポツトがブロツクA
領域の通過時に後述する方法によりトラツキング信号を
得てトラツキング制御を行ない、ブロツクBの通過時に
はトラツキング情報をホールドしつつ、半導体レーザを
変調させてデータピツトの記録を行なう。なお、データ
記録時のタイミングはブロツクAの同期ピツト列から得
ることによりブロツクBのデータ記録エリアにデータピ
ツト25が正確に記録される。
データの再生モードにおいては、同期ピツト列からタイ
ミングパルス26およびデータ記録エリアの原点がもとめ
られ、同期ピツト列とデータピツト列とを区別して再生
する。
次に、本方式において同期ピツト列からトラツキング情
報を得る方法について説明する。
光検出器13は第6図に示すように4分割型(133,134,13
5,136)を用いる。
第6図において光検出器の原点は光学系(第1−a図)
の光軸と一致させ、X軸をトラツク方向に平行に、Y軸
をトラツクを横切る方向に設定し、第1,2,3,4像限の光
検出器133,135,134,136から出力信号I133,I135,I134,I
136を各々取り出し、 DF=(I133+I134)−(I135+I136) なる信号を加算回路18,19及び減算回路21で作り、 RF=(I133+I134)+(I135+I136) なる信号を加算回路18,19,20で作る。
さらに DEF=(I133+I136)−(I134+I135) なる差信号を加算回路50,51及び減算回路52で作る。
このRF信号、DEF信号及びDF信号を、第7図で示す回路
に供給することにより、トラツキング信号36を得る。
第7図は、ブロツクAの同期ピツト列によりトラツキン
グ信号を得るための回路ブロツク図であり、第8図はそ
の動作を説明するための図で、第7図における各ブロツ
クの出力波形を示す図である。レーザスポツト11がトラ
ツク12上の同期ピツト24を時系列的に横切りながら照射
した時、4分割光検出器133,134,135,136から各々発生
する信号の和RF=(I133+I134)+(I135+I136)と差
信号DEF=(I133+I136)−(I134+I135)及び差信号D
F=(I133+I134)−(I135+I136)の波形は第8図に
示すように、RF信号22は同期ピツト24の所では回折によ
つて信号光量レベルが低下する。DEF信号62は同期ピツ
ト24の両端でピークを有し、RF信号を微分したような信
号波形となる。DEF信号を微分回路60に入力して信号6
0′を得、これを零点検出回路61に入力してピツト部と
非ピツト部を分離する信号61′が得られる。さらにワン
シヨツトマルチ31,32を使用することにより信号61′か
らピツトの両端のエツジ位置を検出することができる
(31′,32′)。
一方DF信号23はピツトの中央およびピツトとピツトの中
央部で零となり、ピツトの両エツジで逆極性のピーク値
をとる。このピーク値の絶対量はスポツト11のトラツク
ずれ量に比例し、またピツトの前または後の位置でのDF
信号の極性にトラツクずれの方向があらわれている。し
たがつてトラツキング信号を得るためにはサンプルホー
ルド回路33,34によつてDF信号23を各ピツトの前および
後のエツジでサンプルホールドすることにより33′,3
4′として得られる。33′,34′はともにトラツキングエ
ラー信号であるが、位相が180゜異なる。そこでトラツ
キング信号のS/Nを向上させるために差動回路35によつ
て信号33′と34′の差をとることにより、トラツキング
信号36が得られる。このトラツキング信号によりカルバ
ーミラー7を駆動しトラツクずれを補正することができ
る。このトラツキングエラー検出方式は一種の同期検波
でありデイスクの傾きなどによるオフセツト信号の影響
を受けることが少なく、またピツトのエツジでトラツキ
ング信号を検出するのでトラツキングエラー検出に従来
の如きDCトラツク溝を必要としない。
次にこのトラツキング方式を用いて第5図に示したよう
なトラツクのブロツクA(同期ピツト列)でトラツキン
グ信号を得、ブロツクBではブロツクAで得られたトラ
ツキング情報をホールドしながらデータ信号の記録を行
なう本発明の情報記録再生方式を説明する。
第5図に示したような構造のトラツク12において、デー
タピツト25を記憶する前にはデータ記録エリア(ブロツ
クB)にはピツトが書かれていないのでトラツキング情
報は得られない。また、この領域にデータピツト25を書
き込む時に、そのままトラツキング制御を行なうと光量
の大きな書き込みパルスの反射光によつてトラツキング
信号が乱されることがある。そこで書き込み時にはデー
タ記録エリアでは、その直前のブロツクAで得られたト
ラツキング信号をホールドし、その信号によつてトラツ
キングを行なうことが必要である。
第9図は同期ピツト列でトラツキング信号を得、データ
記録エリアではトラツキング信号をホールドしながらデ
ータの書き込みを行なう時の各種信号のタイムチヤート
を示す。一番上の段はトラツクの構造を示し、24は同期
ピツト、11は光スポツトの軌跡、25は書きこみパルス53
によつて記録されたデータピツトを表わす。第8図の36
として得られたトラツキング信号は、まずトラツキング
制御周波数帯域外の雑音をとり除くためにローパスフイ
ルタ37を通過させると信号38が得られる。一方、RF信号
22から同期パターン検出回路40によつて同期ピツト部
(A′)とデータエリア部(B′)の識別信号41を得
る。この識別は同期ピツトパターンを適当にコード化し
ておき、これをデコードするなどの方法を用いる。また
簡単な方法としては同期ピツト列を一定周波数とするこ
とにより、リトリガブルのワンシヨツトマルチバイブレ
ータで同期ピツトパターンを識別することができる。
ローパスフイルタ37を通過した信号38をサンプルホール
ド回路39に入力し、このサンプルホールド回路を識別信
号41によつてコントロールする。すなわち、識別信号41
の同期ピツト部A′ではサンプルホールド回路39をその
まま通過させ、データ記録エリアB′ではA′領域最後
のトラツキング信号をホールドさせる。なお、識別信号
は同期ピツト部A′を検出し終つた時点Pから光スポツ
トがデータ記録エリアBを通過するために要する最小必
要時間tbはRF信号22の入力いかんにかかわらずホールド
状態を維持し、tb内でサンプル状態に戻ることを禁止さ
せる。また、点Pはデータ書きこみ時の原点となり、ま
た、同期ピツト列のRF信号22をフエイズロツクなどを用
いたタイミング発生回路27に入力することにより、書き
こみ時のタイミングパルス列26を得る。
第9図の信号42はトラツキング信号38を識別信号41によ
つてサンプルホールドしながらデータ記録エリアBにデ
ータピツト25を記録を行なうときのトラツキング信号で
ある。ホールドを行なわないときは書きこみパルス50に
よつてトラツキング信号38が乱されることがあるが、識
別信号41によつてデータ記録エリアBでトラツキング信
号をホールドすることによりトラツキング制御が書きこ
みパルスによつて妨害されることを防止できる。
次にトラツキング制御の上から本方式を行なう上での条
件を説明する。第3図,第4図で説明したとおり、連続
的にトラツキング信号を得ながらトラツキング制御を行
なう場合のトラツキングサーボ系の開ループ特性は第4
図に示した。一方、本発明によるトラツキング方式で
は、トラツキング情報はブロツクAの同期ピツト列の部
分のみで得、データ記録領域ではホールドを行なうた
め、サーボ系に零次ホールド要素が組みこまれた系とな
る。サンプリング周波数fcで零次ホールドを行なう場合
のホールド回路の伝達関数Gh(jw)は Gh(jw)=1−e-jwTs (1) (Ts=1/fs) であり、この利得、位相特性は第10図に実線で示すよう
になる。第10図の縦軸、横軸はリニアスケールであり、
ホールド回路の伝達特性はローパスフイルタ的な位相遅
れ要素であることがわかる。なお、(1)式はサンプル
時間が無限小時間で行なわれる場合であるが、本発明の
方式ではサンプル時間、すなわち同期ピツト列を光スポ
ツトが通過するのに要する時間は有限であるため特性が
少し異なる。第10図で破線で示した線はサンプリング周
期、(ブロツクAとブロツクBの合計通過時間)に対す
るサンプル時間(ブロツクAの通過時間)の比率(サン
プル率:Rs)をパラメータとして表わしたものである。
サンプル率が高いほど位相おくれは小さくなるがサンプ
ル率が5%以下では、無限小時間サンプルとほとんど同
等となる。したがつて第4図のような制御系に第10図の
ような0次ホールド要素を組みこむ場合には、ホールド
要素更にトラツキング信号にfs/2以上の周波数成分が含
まれている場合には、これらの成分を除去する帯域制限
フイルタ37をサンプルホールド回路39の前段にいれる必
要があるので、このフイルタによる位相遅れの影響も考
慮する必要がある。本発明ではこの問題の解決策として
第4図のような一般の連続的なトラツキング制御系の周
波数伝達関数をG(jw)、第7図のローパスフイルタ37
および、サンプルホールド回路39の各々の周波数伝達関
数をGLPF(jw),Gh(jw)とすると、fc近傍において G(jw)・GLPF(jw)・Gh(jw)・Gc(jw)≒G(jw) すなわち、 Gc(jw)≒{GLPF(jw)・Gh(jw)}-1 のような特性をもつ位相補償(位相すすみ)要素43を用
いる。ここでサンプリング周波数fsがfcより十分に大き
いほどG(jw)のfc付近における位相おくれが少なくな
るため、Gc(jw)の実現が容易になる。実用上はfs>5f
cとするのが望ましい。
第11図はGLPF(jw)を2.5fcをカツトオフ周波数とする
一次のローパスフイルタ、Gh(jw)はfs=5fcとしたと
きの、GLPF(jw),Gh(jw),GLPF(jw)・Gh(jw)の位
相特性を示したものである。GLPF(jw)とGh(jw)の合
成特性ではfcで位相が約57゜おくれている。したがつて
位相補償要素43はfcで60゜位相を進める様な特性の特性
をもたせればよい。具体的には例えば第12図に示すよう
なオペアンプを用いた位相すすめ回路が使用できる。
ここでC1=1/6πfcR,C1=20C2程度に選定することによ
りfc付近で約60゜の位相すすみ角が得られる。第13図は
ホールド回路と帯域制限フイルタによる位相特性∠GLPF
(jw)+∠Gh(jw)、およびこれらの要素による位相遅
れを補正するホールド回路用の位相補正要素Gc(jw)の
位相特性∠Gc(jw)、およびこの3者を加えてホールド
補償を行なつた場合の位相特性∠GLPF(jw)+∠Gh(j
w)+∠Gc(jw)を示したものである。位相補正要素Gc
(jw)を加えることにより、fc付近でのホールド回路と
帯域制限フイルタによる位相遅れはほぼ相殺できること
がわかる。第7図のブロツク図では、以上の理由から帯
域制限フイルタ37とサンプルホールド回路39、および、
ホールド系の位相遅れを補償する要素Gc(jw)として位
相補償回路43を組みこんでいる。なお、位相補償回路45
は第3図の連続サーボ系における位相補償要素と同じ理
由で用いているが、場合によつては両者を1つの要素で
実現することも可能である。
本発明のようにトラツキング信号をセクタごとにホール
ドする場合でも、ホールド回路によつて生じる位相遅れ
を相殺する要素を付加することにより、連続的なトラツ
キングとほぼ同等な性能をもつサーボ系を実現すること
が可能となる。
以上、本発明による光学的情報記録再生方式の一例を詳
述してきた。なお本方式はこの例に限定されるものでは
なく、種々の変形が考えられる。
たとえば第7図においてワンシヨツトマルチバイブレー
タ31,32への入力信号はDEF信号62を微分回路60に入力
し、その出力60′をコンパレータ(零点検出回路)61で
零点検出をすることによつてもとめたが、その代りに第
14図に示すようにコンパレータ61にRF信号22を入力する
ことによつても同様な動作を得ることができる。また第
7図で同期信号識別信号41とタイミングパルス列26はRF
信号22から得たが、これをDEF信号62から得ることも可
能である。またデータフアーマツトは第15図のように1
セクタの頭にブロツクCのようなヘツダ領域を設け、こ
こにセクタアドレス情報などを予め記録しておき、別に
トラツキング情報と書きこみタイミングパルスを発生さ
せる為の同期ピツト列Aとデータ記録領域Bを一セクタ
内に複数個設けるようにすることも可能である。この場
合も同様にデータ書きこみ時にはブロツクBでトラツキ
ング情報をホールドする。なおこの場合のサンプリング
周波数fsは一組のブロツクAとブロツクBの光スポツト
通過時間の逆数であらわされることになる。
また、デイスク上に形成される情報溝はスパイラル状に
限定されず同心円であつても良い。又デイスクへの情報
記録は半導体レーザだけでなく、外部変調器とガスレー
ザの組み合せを用いても良い。さらにデイスク記録媒体
への同期検出信号の記録方法は上述した実施例の方法に
限定されず、同期ピツトと同期ピツトの間にもう1つの
時間同期パルスを記録し、この時間同期パルスを用いて
タイミングをとりながら位相ずれのないように情報を記
録することも可能である。
〔発明の効果〕
以上、詳述してきたように本発明の情報記録再生装置に
よれば、デイスク上への情報の高密度記録及びそれら高
密度記録された情報を正確に読み出すことが可能であ
り、デイジタルデイスク、デイジタルオーデイオデイス
ク等の利用分野において非常な進歩をもたらすことがで
きる。本発明においては、先に記述した従来のλ/8深さ
のDC溝に情報記録する方法の欠点、すなわちデイスクが
傾いた時にトラツキングオフセツトが大きいという欠点
が解決できる。さらにDC溝に情報を高密度に記載された
デイスクを再生する場合には、トラツキング感度が低下
するためにトラツキングオフセツトが大きくなるという
欠点も解決できる。また、本発明においては、同期ピツ
トは反射率の違い、凹凸の違いさらに屈折率の違いとし
て記録しても、トラツキング信号をとり出すことが可能
であり、広範な材料の選択が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図−aは光デイスクに情報を記録、再生するための
光学系を示す図、第1図−bは半導体レーザを変調駆動
するための動作原理を説明するための図、第2図は従来
一般の記録、再生型光デイスクのトラツク構造を説明す
るための図、第3図は一般の光デイスクの連続トラツキ
ングサーボ系の構成を説明するための図、第4図は一般
の連続トラツキングサーボ系の周波数特性を説明するた
めのボード線図、第5図は本発明のプリピツト方式の記
録再生型光デイスクのトラツク構造を説明するための
図、第6図は本発明において同期ピツト列からトラツキ
ング信号を得るための光検出器の構造を説明するための
図、第7図は本発明のサンプリングトラツキングを行な
うためのトラツキングサーボ系を説明するための図、第
8図は同期ピツト列からトラツキング信号を得るための
各回路からの信号出力波形を示す図、第9図は同期ピツ
ト列でトラツキング信号を得、データ記録エリアではト
ラツキング信号をホールドしながらデータの書きこみを
行なう際の各種信号のタイムチヤートを示す図、第10図
は同期ピツト列部だけでトラツキング信号を得るときに
生じる位相遅れを説明するための図、第11図はサンプリ
ング要素と帯域制限フイルタによつて生じる位相遅れ特
性を説明するための図、第12図は位相遅れを補償するた
めの補償回路の一例を示す図、第13図はサンプリングに
よつて生じる位相遅れを補償し相殺した時の位相特性を
説明する図、第14図はトラツキング信号検出時のエツジ
検出回路の別の実施例を示す図、第15図は本発明の記録
再生型光デイスクの別のトラツク構成の例を説明する図
である。 1……半導体レーザ駆動信号(読取時)、2……半導体
レーザ駆動信号(書込時)、3……半導体レーザ駆動回
路、4……半導体レーザ、5……カツプリングレンズ、
6……偏光ビームスプリツタ、7……ガルバーミラー、
8……1/4波長板、9……対物レンズ、10……デイス
ク、11……光スポツト、12……トラツク、13……光検出
器、14……加算器、15……トラツキング信号、18,19,20
……加算器、21……引算器、22……RF信号、23……DF信
号、24……同期ピツト、25……データピツト、26……タ
イミングパルス列、27……タイミング発生器、28……セ
クタアドレスピツト、31,32……ワンシヨツトマルチバ
イブレータ、33,34……サンプルホールド回路、35……
加算器、37……帯域制限フイルタ、39……サンプルホー
ルド回路、40……同期信号検出回路、41……同期信号領
域識別信号、43……サンプルホールド回路用位相補償回
路、45……位相補償回路、47……ガルバーミラー駆動回
路、50,51,64,65……加算器、52,66……引算器、53……
書きこみパルス、60……微分回路、61……零点検出回
路、121……データ記録領域、131〜136……光検出エレ
メント。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 元雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−37(JP,A) 特開 昭58−57636(JP,A) 特開 昭53−144304(JP,A) 特開 昭58−143441(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転面上にその回転方向に沿って同期ピッ
    ト列とデータ記録領域があらかじめ交互に形成してなる
    記録媒体上に光スポットを照射し、上記同期ピット列に
    よって変調された上記光スポットの反射光からトラッキ
    ング信号を検出し、この信号を用いてトラッキングを行
    ないながら、情報信号によって変調された記録ビームを
    照射してデータピットを上記記録領域に記録・再生する
    に際し、上記同期ピット列から検出された上記トラッキ
    ング信号を上記データ記録領域の期間中ホールドするこ
    とによって上記データ記録領域でのトラッキングを行な
    うと共に、上記トラッキング信号をホールドすることに
    よって生じる伝達特性の位相遅れを位相すすめ回路によ
    って相殺することを特徴とする光学的情報記録再生装
    置。
JP59007123A 1984-01-20 1984-01-20 光学的情報記録再生装置 Expired - Lifetime JPH0690804B2 (ja)

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DE3501609A1 (de) 1985-07-25
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