JP2002216378A

JP2002216378A - トラッキング誤差検出装置

Info

Publication number: JP2002216378A
Application number: JP2001011243A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Ishibashi; 広通石橋; Shigeru Furumiya; 成古宮; Junichi Minamino; 順一南野; Shinichi Kadowaki; 慎一門脇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光ディスクにおいて、トラックピッチを狭め
た場合、トラッキング誤差信号の振幅が極度に低下し、
オフセットに対して敏感になる。【解決手段】隣接トラックどうし所定の位相関係とな
るように溝蛇行を形成し、メインスポットからそれぞれ
１／４トラックピッチ離れた位置にサブビームを照射
し、それぞれのサブビームの高域プッシュプル信号から
トラッキング誤差信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度な記録再生
型の光ディスクシステムにおいてトラッキング制御を実
現するためのトラッキング誤差検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクの容量は１０年でほぼ
５倍の割合で増加している。これに伴って、トラックピ
ッチは狭化傾向にあり、益々高精度なトラッキング制
御、特にトラッキング誤差検出技術が要求されてきてい
る。以下、上記した従来のトラッキング誤差検出装置の
一例について説明する。まず、トラッキング誤差検出技
術で最も古典的な技術として、光ディスクに形成された
溝（グルーブ）による反射回折光の干渉を分割ディテク
タを用いて検出するいわゆるプッシュプル検出方式とい
うものがある。本方式は簡素な光学系で高感度にトラッ
キング誤差信号（ビームスポットがトラックセンターか
らどれだけ外れたかを定量的に検出した信号）を検出で
きるといった特徴を有する。しかし、一方ではレンズシ
フトやディテクタ調整ずれによって上記反射回折光の中
心が上記ディテクタの分割線からずれた場合、検出オフ
セットが発生するといった課題を持っている。

【０００３】そこで、従来、こういった課題を解決する
ためのさまざまな提案がなされてきた。一例を挙げる
と、例えば特開平２−２７３３２８号公報に記載されて
いるように、実際に情報の記録再生に用いるビーム（メ
インビーム）に加えて、２本のサブビームを光ディスク
上に照射し、これらによる反射回折光を用いて、メイン
ビームによって検出されたトラッキング誤差信号のオフ
セットを補正する、いわゆるディファレンシャルプッシ
ュプル検出方式（略してＤＰＰ方式）というものがあ
る。これについて以下簡単に説明する。

【０００４】まず、ＤＰＰ方式においては、２つのサブ
ビームはメインビームに対しそれぞれ光ディスク内周方
向および外周方向に１／２トラックピッチ離れた位置に
照射するように設計される。つまり、メインビームが情
報トラックのちょうど中心線（トラックセンター）を走
査しているとき、上記サブビームはそれぞれ両隣に位置
するトラック境界（上記情報トラックとこれと隣接する
情報トラックのちょうど間）を走査することになる。一
般に、トラッキング誤差（プッシュプル）信号は上記ト
ラックセンターと上記トラック境界で０となるサイン関
数状の信号となる特徴を有す。従って検出極性は上記ト
ラックセンターとトラック境界とで正反対となる。

【０００５】ここで、メインビーム、サブビームのそれ
ぞれに対してプッシュプルディテクタを配置し、メイン
ビームから得られたプッシュプル信号からサブビームよ
り得られたプッシュプル信号を差引いた場合、メインビ
ームとサブビームではトラッキング検出極性が逆である
から、両プッシュプル信号が加算増強されて検出される
ことになる。一方、レンズシフトなどの光軸ずれについ
てはメインビームについてもサブビームについても常に
同じ方向に発生するから、上記差動演算によって互いに
相殺される。従って、ＤＰＰ方式によれば、レンズシフ
トなどの影響を全く受けずに高感度にトラッキング誤差
信号を検出することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、大容量化のためトラックピッチを回折限
界近くまで狭くした場合、相殺されたオフセットの残留
分による影響が問題になるといった課題があった。ま
た、グルーブ形成時のピッチむらによりトラッキング誤
差信号の振幅が顕著に変動し、前記オフセットと合わせ
て、トラッキング制御の安定性確保が困難になるといっ
た課題を有していた。

【０００７】トラックピッチを詰めていくとその再生振
幅はそれに応じて低下し、あるピッチ以下では全く検出
されなくなる。これを回折限界という。そもそもトラッ
キング誤差信号は、光ディスクの照射されるレーザービ
ームの反射光（０次光）と溝によって回折した回折反射
光（±１次光）との干渉に起因して発生する。トラック
ピッチが狭くなると０次光に対する±１次光の回折角度
が大きくなり、回折限界では±１次光が０次光の外に出
てしまい、干渉領域が消失してしまう。

【０００８】一方、オフセットは光軸ずれなどによって
生じる、ディテクタに照射される光量のアンバランスが
原因であり、これについてはトラックピッチとは関係な
く発生する。従って、トラックピッチが狭いほどトラッ
キング誤差信号振幅に対するオフセット量の割合は増大
し、ＤＰＰによって相殺しきれなかった僅かなオフセッ
トであってもトラッキング制御に影響を与えることにな
る。また、回折限界付近においてはトラックピッチ（隣
接溝間の距離）を狭くするに応じてトラッキング誤差信
号は急激に低下するので、わずかなピッチむらがトラッ
キング誤差信号振幅を大きく変動させる。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑み、回折限界近く
まで高密度に形成された場合においても、光軸ずれに対
するオフセットを発生せず、しかもトラックピッチむら
による振幅変動が少ないトラッキング誤差信号を検出す
るトラッキング誤差検出装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のトラッキング誤差検出装置は、光ディスク
上にメインビームと、このメインビームを挟んで所定距
離置いて第１および第２のサブビームを照射し、前記サ
ブビームによりトラッキング誤差信号を検出するもので
あって、前記光ディスクには互いに隣接するトラック間
で所定の位相関係となる蛇行溝が形成されたことを特徴
とし、前記第１のサブビームから前記蛇行溝の蛇行を第
１の蛇行検出信号として検出する第１の高域プッシュプ
ル検出手段と、前記第２のサブビームから前記蛇行溝の
蛇行を第２の蛇行検出信号として検出する第２の高域プ
ッシュプル検出手段と、前記第１および第２の蛇行検出
信号のそれぞれ包絡線を検出する第１および第２の包絡
線検出手段と、前記第１および第２の包絡線検出手段に
よって検出される包絡線信号の差信号を演算する差演算
手段とを具備したことを特徴としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態のト
ラッキング誤差検出装置について、図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の実施の形態におけるトラッキ
ング誤差検出装置のブロック図を示すものである。図１
において、１２はメインディテクタ、１１、１３はサブ
ディテクタであり、それぞれメインビーム反射光（Ｒ
２）およびサブビーム反射光（Ｒ１、Ｒ３）が照射され
る。特に図示していないが、メインおよびサブビームは
レーザー出射ビームを回折格子などを用いて３分波して
生成される。これらのビームは対物レンズで集光された
後、光ディスク記録面上に照射される。この様子を図２
に示す。まず光ディスク上には隣接するトラック間で所
定の位相関係となる蛇行溝が予め形成されている。すな
わち、任意のトラック溝を１０２とすると、これと隣接
するトラック溝１０１および１０３にはトラック溝１０
２に設けられた蛇行に対し、それぞれ＋９０°および−
９０°位相が異なるように蛇行が設けられている。

【００１２】メインおよびサブビーム相互の位置関係で
あるが、このメインビーム（Ｌ２）を挟んで所定距離置
いてサブビーム（Ｌ１、Ｌ３）が照射される。具体的に
は、サブビーム（Ｌ１、Ｌ３）はメインビーム（Ｌ２）
に対し光ディスク内周側および外周側にそれぞれ１／４
トラックピッチ離れた位置に照射される。すなわち、図
２に示されるように、メインビームＬ２がトラック溝１
０２を走査しているとすると、サブビームＬ１は外周側
（トラック溝１０１側）へＴｐ／４（Ｔｐ：トラックピ
ッチ）、サブビームＬ２は内周側（トラック溝１０３
側）へＴｐ／４、オフトラックした位置に照射される。

【００１３】これらメインビームＬ２、サブビームＬ
１、Ｌ３それぞれの反射光Ｒ２、Ｒ１、Ｒ３はそれぞれ
メインディテクタ１２、サブディテクタ１１、１３へ照
射される。サブディテクタ１１、１３はそれぞれ分割デ
ィテクタとなっている。サブディテクタ１１、差動手段
２１、ハイパスフィルター３１はサブビーム（反射光）
Ｒ１から前記蛇行を蛇行検出信号Ｓ３１として検出する
高域プッシュプル検出手段として機能する。すなわち、
サブビームＲ１の干渉領域をサブディテク１１の２つの
受光部によって独立に光電変換し、これらの差信号から
ラジアル方向（トラックと垂直な方向）の微小変位を検
出する。

【００１４】ハイパスフィルター３１はこうして得られ
るプッシュプル信号から直流分を含む低域成分を除去す
るためのものである。同様にサブディテクタ１３、差動
手段２３、ハイパスフィルター３３はサブビーム（反射
光）Ｒ３から前記蛇行を蛇行検出信号Ｓ３３として検出
する高域プッシュプル検出手段として機能する。４１、
４３は蛇行検出信号Ｓ３１、Ｓ３３のそれぞれエンベロ
ープを検出する包絡線検出回路であり、これらの出力信
号Ｓ４１、Ｓ４３の差演算手段５０による差信号がトラ
ッキング誤差信号となる。

【００１５】以下、この検出原理について詳しく説明す
る。図３（ａ）に原理説明のための概念図を示す。図３
（ａ）において、まずディスクの回転により、蛇行が設
けられているトラック溝群はトラック接線方向（紙面上
から下）に高速に移動しているとする。このトラック溝
群をビームスポットＬが横切ったときに得られるプッシ
ュプル信号を同図（ｂ）に示す。ここで言うプッシュプ
ル信号というのは、上記ビームスポット反射光を分割デ
ィテクタに照射した際の、各分割部出力の差信号を言
う。従って、ここで得られる波形は、トラッキング位置
に応じて電位が変化する低域信号（いわゆるプッシュプ
ルトラッキング誤差信号）に高速で移動する蛇行による
高周波変動成分が重畳されたものになる。

【００１６】ビームスポットの位置（Ｘ）がトラック溝
センターにあるとき（Ｘ＝ＸＧ）、（オフセットが無い
とすれば）プッシュプルトラッキング誤差信号成分は０
となり、溝蛇行による高周波成分は最大振幅となる。一
方、ビームスポットがトラック溝センターを外れた場
合、プッシュプルトラッキング誤差信号成分は、ビーム
の変位方向により、正あるいは負方向に変動する。この
とき溝蛇行による高周波成分の振幅はビームの変位量｜
Ｘ−ＸＧ｜に応じて低下し、トラック境界（隣接する溝
のちょうど間）において最小となる。

【００１７】図３（ｃ）に、同図（ｂ）の信号を高域プ
ッシュプル検出手段を用いて処理した波形を示す。ハイ
パスフィルター（図１におけるハイパスフィルター３１
または３３に相当）によってプッシュプルトラッキング
誤差信号成分が除去され、溝蛇行による高周波成分のみ
が抽出される。さらに図３（ｄ）に包絡線検出手段（図
１における包絡線検出回路４１または４３に相当）の出
力波形を示す。

【００１８】図２の構成では、サブビームＬ１およびＬ
３に対してそれぞれの高域プッシュプル検出手段におい
て図３（ｃ）に示す波形、さらにはそれぞれの包絡線検
出回路によって図３（ｄ）に示すような包絡線信号が得
られる。ここで、先述のように、サブビームＬ１とＬ３
は光ディスク情報記録面上においてＴｐ／２（メインビ
ームＬ２に対してそれぞれＴｐ／４）ラジアル方向に離
れているから、それぞれのビームから得られるエンベロ
ープ信号は図４（ａ）に示されるように互いにＴｐ／２
相当位相がずれた波形となる。差演算手段５０を用いて
これら両者の差演算を行った結果を図４（ｂ）に示す。
この信号はトラック溝中心で０となり、変位とともに振
幅が変わる、トラッキング誤差信号に他ならない。この
ように光ディスク上に形成された溝蛇行から上記方法に
てトラッキング誤差信号を検出することによる効果を以
下説明する。

【００１９】まず、本発明が従来のトラッキング誤差検
出装置と大きく異なるのは、従来の方式はメインビーム
によるプッシュプルトラッキング誤差信号におけるオフ
セット成分をサブビームを用いて低減するものであるの
に対し、本発明はプッシュプル信号の低域成分を遮断し
て高域成分のみからトラッキング誤差信号を検出するこ
とである。従って、本発明のトラッキング誤差検出装置
は本来的に光軸ずれ等によって発生するオフセットの影
響は全く受けない。言い換えれば、本方式はレンズシフ
トやディテクタ調整誤差に対して極めて強い検出方法で
あり、さらに、狭トラックピッチ化しても、もともとオ
フセットの影響は受けないから、従来のようにオフセッ
ト残留成分が問題になることは無い。

【００２０】また、本発明のトラッキング誤差検出装置
によれば、トラック溝成型時に多少のピッチむらがあっ
てもほぼ等振幅のトラッキングエラーを得ることができ
る。例えばトラックピッチ０．３ｕｍで形成された溝を
波長４００ｎｍ、ＮＡ０．８の光ヘッドを用いて、従来
の装置を用いて検出する場合、言い換えれば低域のプッ
シュプル信号をそのままトラッキングエラー信号とした
場合、上記トラックピッチは回折限界（波長／２ＮＡ＝
０．２５ｕｍ）に近いため、０．０１ｕｍ程度のトラッ
クピッチむらでもその検出振幅に大きく影響する。

【００２１】この条件における実測波形（プッシュプル
信号）を図５（ａ）に示す。しかし、同図（ｂ）に示さ
れるようにその高域成分の振幅は殆ど変化していない。
この現象は、当該トラックの溝蛇行が両隣のトラック溝
の蛇行と所定量の位相関係で形成されていることに起因
している。つまり、当該トラックの溝蛇行のピーク点に
おいて、反対側片隣のトラック溝との距離が開いてい
る。言い換えれば、溝蛇行のピーク点における瞬時瞬時
においてトラックピッチが広がることになるから、トラ
ックピッチむらについてはより鈍感になると考えられ
る。これについては後述する。

【００２２】以下、本発明における必須の要件である、
溝蛇行の形成条件について説明する。まず、本発明はビ
ームスポットがトラック溝上を走査したときと、これか
ら外れたときとで検出される高域プッシュプル信号成分
の振幅が異なることを利用してトラッキング誤差信号を
検出しようとするものであるが、そもそもこういった効
果を期待するためには、上記溝蛇行がある条件で形成さ
れていなければならない。本発明の効果が最も顕著に現
れるのは図６に示すように、互いに隣接するトラック間
で１８０°の位相差の蛇行が設けられた場合である。こ
の場合において、ビームスポットがトラック溝中心にあ
るとき、蛇行は最大振幅で検出される。つまり、蛇行の
ピーク点（同図Ｐ）における片側隣接トラック溝との距
離は最大に開いており、その分実質的にトラックピッチ
が拡大していることになるから、高い感度で蛇行成分を
検出することができる。一方トラック境界においては、
両側のトラック溝の蛇行は逆相であるから、蛇行成分は
完全に消失する。

【００２３】従って、本発明におけるトラッキング誤差
信号は最大振幅で検出される。これとは逆に隣接トラッ
クが完全同相の場合は、本発明におけるトラッキング誤
差信号は検出されない。これについては特に図示しない
が、同相の場合、トラック溝上であってもトラック境界
上であっても同振幅の溝蛇行が検出されるので図４に示
したようなエンベロープの山谷は現れない。従って、こ
れらの差をとってもトラッキング誤差信号は検出されな
い。しかし、蛇行溝を逆相に形成した場合、隣接からの
クロストークが増えるため、情報再生信号のノイズが増
えるといった課題も生じる。そこで、トラッキング誤差
信の検出感度と上記クロストークとのトレードオフとい
った観点から、互いに隣接するトラック間の蛇行の位相
差は９０°程度が望ましいと考えられる。

【００２４】以上、本実施の形態によれば、隣接トラッ
クどうし所定の位相関係で溝蛇行が形成された光ディス
ク情報面上に２本のサブビームを照射し、これらの反射
光から高域プッシュプル信号を検出し、さらにこれらの
エンベロープからトラッキング誤差信号を検出したこと
により、光軸ずれに対して全く影響を受けず、しかもト
ラックピッチむらに対しても検出振幅の変動が少ない、
狭トラックピッチ化に適したトラッキング誤差検出装置
を実現することができる。

【００２５】なお、本実施の形態において、メインディ
テクタ１２の役割については特記しなかったが、そもそ
もメインビームはトラッキング制御時には常にトラック
センターに位置するものであるから、当然、当該トラッ
ク上への情報の記録および再生を実行する。従って、メ
インディテクタ１２の出力信号はまずヘッドアンプ１３
に供給され、後段の再生信号処理回路へと送られる。ま
た、図１には図示されていないが、メインディテクタを
分割ディテクタとし、フォーカス誤差信号を検出するよ
うにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、隣接トラックど
うし所定の位相関係で溝蛇行が形成された光ディスク情
報面上に２本のサブビームを照射し、これらの反射光か
ら高域プッシュプル信号を検出し、さらにこれらのエン
ベロープからトラッキング誤差信号を検出したことによ
り、光軸ずれに対して全く影響を受けず、しかもトラッ
クピッチむらに対しても検出振幅の変動が少ない、狭ト
ラックピッチ化に適したトラッキング誤差検出装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるトラッキング誤差
検出装置のブロック図

【図２】本発明の実施の形態における光ディスクの要部
構成図

【図３】本発明の実施の形態の動作説明のための波形図

【図４】本発明の実施の形態の動作説明のための波形図

【図５】本発明の実施の形態による実測波形図

【図６】本発明の実施の形態における光ディスクの構成
例を示す要部構成図

【符号の説明】

１２メインディテクタ１１，１３サブディテクタ２１，２３差動手段３１，３３ハイパスフィルター４１，４３包絡線検出回路５０差演算手段１０１，１０２，１０３トラック溝

フロントページの続き (72)発明者南野順一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者門脇慎一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5D075 AA03 CE04 DD04 EE03 5D090 AA01 DD02 FF04 GG07 5D118 AA13 AA14 AA22 BA01 BC08 CB05 CC12 CC15 CD03 CG04 CG33 CG44 DA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスク上にメインビームと、このメイ
ンビームを挟んで所定距離置いて第１および第２のサブ
ビームを照射し、前記サブビームによりトラッキング誤
差信号を検出するトラッキング誤差検出装置であって、前記光ディスクには互いに隣接するトラック間で所定の
位相関係となる蛇行溝が形成されたことを特徴とし、前記第１のサブビームから前記蛇行溝の蛇行を第１の蛇
行検出信号として検出する第１の高域プッシュプル検出
手段と、前記第２のサブビームから前記蛇行溝の蛇行を第２の蛇
行検出信号として検出する第２の高域プッシュプル検出
手段と、前記第１および第２の蛇行検出信号のそれぞれ包絡線を
検出する第１および第２の包絡線検出手段と、前記第１および第２の包絡線検出手段によって検出され
る包絡線信号の差信号を演算する差演算手段とを具備し
たことを特徴とするトラッキング誤差検出装置。
【請求項２】第１および第２の高域プッシュプル検出手
段はそれぞれ直流成分を遮断する周波数特性を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載のトラッキング誤差検出装
置。
【請求項３】光ディスクはゾーン構造で形成されている
ことを特徴とし、各ゾーンにおいて、トラック一周あた
り所定個数の蛇行が形成されていることを特徴とする請
求項１記載のトラッキング誤差検出装置。
【請求項４】互いに隣接するトラック間で９０°の位相
差の蛇行が設けられたことを特徴とする請求項１または
３記載のトラッキング誤差検出装置。
【請求項５】互いに隣接するトラック間で１８０°の位
相差の蛇行が設けられたことを特徴とする請求項１また
は３記載のトラッキング誤差検出装置。
【請求項６】第１および第２のサブビームはメインビー
ムに対し光ディスク内周側および外周側にそれぞれ１／
４トラックピッチ離れた位置に照射されることを特徴と
する請求項１記載のトラッキング誤差検出装置。