JP2528822B2

JP2528822B2 - 情報記録媒体およびその記録再生装置

Info

Publication number: JP2528822B2
Application number: JP60273227A
Authority: JP
Inventors: 敏光賀来; 武志前田; 和男重松; 義人角田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPS62134833A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ディスク等の光学的情報記録媒体および
その記録再生装置に係り、特にトラックからの回折光に
よりトラック追跡を安定に行なうのに好適な情報記録媒
体およびその記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕

特開昭58−41446号には、隣接する案内溝間の平坦部
に情報を記録し、再生する装置が提案されている。

この装置は３スポット方式によってトラックずれを検
出しているが、案内溝からの回折光パターンの変化によ
ってトラックずれを検出することも考えられる。しかし
ながら、例えば、特開昭49−60702に開示されている様
な回折光パターンの変化によるトラックずれ検出方法
は、ディスク傾き、光スポットの移動によって生じる光
検出器面上での回折パターンの像移動によってオフセッ
トを引き起こす問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はトラックオフセットの点について配慮
がされておらず、これによりトラック追跡が正常に行な
われないという問題があった。

本発明の目的は、溝間に情報を光学的に記録及び／又
は再生する際に、記録媒体（ディスク）の傾き等によっ
て生じるトラックオフセットを取り除くことができ、さ
らに安定にトラック追跡ができる記録媒体およびその記
録再生装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は記録媒体（デ
ィスク）の傾き、スポットの移動等によって影響を受け
ない検出原理によって、トラックずれを検出できる部分
を、記録媒体上に情報の記録，再生方向に沿って離散的
にあらかじめ設けておき、この部分からサンプル的に誤
差のないトラックずれ信号を検出し、またあらかじめ設
けられた案内溝から回折光によるトラックずれ信号を検
出し、これら二つの信号を用いて、誤差なく、低周波数
から高周波域まで安定にトラッキングを行うことを特徴
とする。

〔作用〕

上記トラックずれを検出できる部分として、案内溝を
回転方向に等間隔で切断し、それを時間的にずらして案
内溝上に配置し、さらにそれと対向した溝部をλ/4深さ
の第１の位相ピットとし、これら第１の位相ピットで挟
まれる案内溝間に０〜λ/4深さをもつ第２の位相ピット
を設けたピットパターンとすると、このピットパターン
はディスクの傾きやスポットの移動により生ずるトラッ
クオフセットの影響を受けないので、それによって従来
の回折光差動形によるトラッキング信号とピットパター
ンから検出したオフセットのないトラッキング信号を加
算して閉ループのサーボ系を構成することができ、これ
により安定なトラック追跡ができる。なお、ピットパタ
ーンはトラック毎で極性が異なるので、深さλ/4の第３
の位相ピットを設け、これを検出してトラックずれ信号
の極性をトラック毎で切換える必要がある。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。第２
図は本発明の記録媒体の一例を示し、光ディスクの記録
膜を拡大して示したものである。この記録膜４は透明な
基板上に設けられ、更に記録膜４上には保護膜が形成さ
れている。照射光は基板を介して、記録膜に照射されて
いる。光磁気ディスクを例にとればこの記録膜は、例え
ばTb−FeCoを主組成とする膜厚約1000Åの垂直磁化膜で
あり、情報は磁化の上・下向きの違いとして記録され
る。記録膜にはスパイラル状または同心円状の案内溝
が、例えば1.6μｍのピッチであらかじめ設けられてい
る。案内溝１の断面は３角形に近い溝形状をしており、
その光学的深さは、ほぼλ/8（λは再生レーザ波長）に
なっている。案内溝１の上の記録膜表面は、案内溝１間
の平坦部と比べて表面雑音レベルが高いため、案内溝間
の平坦部に情報を磁化ドメイン３の形で記録する。この
案内溝の１回転は、必要に応じて多数のセクターに分割
され、各セクターには、当該セクターの先頭を示すセク
ターマーク、当該セクターを識別するためのトラック番
号やセクター番号等のアドレス、および同期信号等が、
必要に応じて、あらかじめ設けられている。これらヘッ
ダー信号は、光スポットが案内溝間を追跡するために
（ｂ）図のように案内溝間の平坦部に位相構造（凹部又
は凸部）のピット２として設けられる。このピット２の
光学的深さは再生レーザ波長のほぼ1/4である。

トラックずれ検出は、トラックピッチ1.6μｍ、光ス
ポット直径約1.8μｍの場合、光スポットの振幅分布
は、両隣りの案内溝にまで広がっているために、２分割
光検出器上には、０次回折光と１次回折光との干渉パタ
ーンが現われる。トラックずれがない場合には、この干
渉パターンはトラックに対して対称であるが、トラック
ずれが生じると干渉パターンの対称性がくずれるので、
２分割光検出器の差出力が、０でなくなる。この差の出
力がトラックずれに対応する。この方法ではディスク傾
き、スポット移動によって、光検出器面上で回折パター
ンが移動することによって検出信号にオフセットが生
じ、誤差となる。

オフセットを生じるディスク傾き、スポット移動の主
な周波数成分はディスクの回転数であるので、オフセッ
ト分を補正するために必要となる誤差のないトラックず
れ信号のサンプル周期は、ディスク回転数の２倍以上あ
れば良い。但し、サンプルされた信号を制御信号として
使用することを考えると、位相遅れのことを考慮してサ
ンプル周期は回転数の５倍以上は必要となる。従って、
ディスク一周の中に５ヶ所以上等間隔に、誤差のないト
ラックずれ信号を検出する個所を設ける。

このような個所として、好適なのは、ヘッダー領域が
ある。以下、ヘッダー領域に誤差のないトラックずれ検
出信号を発生する個所（パターン）を設けることにして
説明するが、それ以外にも本発明の主旨を表わしていれ
ば限定されるものではない。

第３図に、誤差のないトラックずれ信号を検出するこ
とのできるパターンを離散的に有する記録媒体の１つの
実施例を示す。この図は、ヘッダ領域において案内溝１
を一部切断して鏡面部５を設け、その切断する位置をト
ラック毎に時間的にずらし、鏡面部５に対向する隣接案
内溝部分は検出パターンからの信号レベルおよびトラッ
クずれ検出感度を高くとる目的でλ/4の深さとし、さら
に、これらλ/4ピット部６で挟まれる案内溝間に中央ピ
ット７と称する長ピットを設置する。

（ａ），（ｃ）は中央ピット７が無い場合、（ｂ），
（ｄ）は深さをｄとすると０＜ｄ≦λ/4なる深さを持つ
中央ピット７を設けた場合である。また、この様な検出
パターンにおいてはトラック毎に左右のパターンが異な
り、トラックずれ検出信号の極性が異なるので、それを
補正するためにトラック１本おきに極性マーカ８を最大
変調度のとれるλ/4の深さで形成する必要がある。極性
マーカ８を形成する位置としては、（ａ），（ｂ）に示
すようにヘッダー領域後のデータ領域前にあるギャップ
領域か、または（ｃ），（ｄ）に示す様に検出パターン
中に配置しても効果は同じである。（ｃ），（ｄ）にお
いては、（ａ），（ｂ）に比べて案内溝中のλ/4ピット
６の長さを短縮してその中央部に極性マーカ８を設けた
ものである。第３図に示す検出パターンは、いわゆるプ
リウォブリング検出方法においてウォブル距離ΔをΔ＝
p/2（p:トラックピッチ）とした場合に相当する。通
常、プリウォブリング検出方法においては、ウォブル距
離ΔをΔ＝p/4という条件に設定した時に、トラックず
れ検出感度を最大にすることができるが、この様にピッ
トを任意距離ずらすことは、原盤カッティング装置にお
いて、光学偏向器に２個の異なる周波数をそれぞれの時
間ずれしたタイミングで印加して光ビームを偏向させる
ことになるので、カッティング装置が複雑になる。ま
た、溝間に情報を記録する溝間記録の場合には、プリウ
ォブルピットの中心をトラック中心と見なすために、案
内溝の中心と精度よく一致させる必要がある。しかし、
第３図に示す形態では、多少トラックずれ検出感度は低
下するが、原盤カッティング装置において音響光学変調
器は強度変調だけで良く、また、必ず案内溝の中心がこ
の検出パターンから検出できることから、溝間に記録す
るヘッダー領域が多少トラック中心からずれていても、
情報信号はトラック中心に記録できるという特徴をもっ
ている。

次に、本発明の情報記録媒体を作製するための原盤カ
ッティング装置につき説明する。

第４図は、本発明に係るカッティング装置の一実施例
を示す図である。アルゴンレーザ11から出た直線偏光を
持ったレーザビームは、変調器12に入射し、フォトレジ
ストの塗布されたガラス円板23のレーザビーム入射点の
半径に比例するように強度が変調される。ついで、レー
ザビームはビームスプリッター13により２分され、一方
は光変調器17により、ヘッダー部ピット形成信号に応じ
てパルス状の光に変換され、更に1/2波長板27により、
偏光面90°回転させられた直線偏光となり、偏光ビーム
スプリッター19に入射する。ここでは、偏光方向は紙面
に平行となっている。ビームスプリッター13により２分
されたもう一方のレーザビームの光路上にも光変調器24
を設け、案内溝１の形状を任意に断続する。このレーザ
ビームは、偏光ビームスプリッター19に入射し、反射さ
れる。上記２本のレーザビームは、互にわずかに角度を
持ち、レンズ20で集光され、露光レンズ22に入射し、ガ
ラス円板23のフォトレジスト面に結像する。ここで、1
6,18,21は反射鏡である。トラックピッチ1.6μｍの場
合、NAが0.90の露光レンズ22を用いると、露光レンズ22
に入射する２本のレーザビームのなす角度は、ヘッダー
部ピット２を案内トラック間のほぼ中央に位置させる場
合、約0.02度であり、プリズム25によりレーザビームに
傾きをつけている。露光レンズ22に入射する角度および
レンズ20の倍率がわかっていれば、上記角度は一定であ
るから、プリズム25の頂角を選ぶことにより、より簡易
かつ安定な光路の形成ができる。

以上は光学的構成について述べたが、次に電気系の構
成について述べる。ディスク23は、モータシャフト83を
介してモータ81に結合され、回転軸80を中心にして回転
する。モータ81の軸にはロータリエンコーダ82が取りつ
けられており、この出力が回転制御回路93に入力されて
いる。回転制御回路93では、後述する回転基準信号92と
ロータリエンコーダの出力信号を比較して、モータが基
準信号92に同期するようにモータに制御信号を送出す
る。

ディスク及びモータは、移動台84の上に搭載されてお
り、送りネジ86を介して、送りモータ87に結合されてい
る。送りモータ87にもロータリエンコーダ88が取りつけ
られ、後述する送り基準信号90とロータリエンコーダ88
の出力を送り制御回路89で比較して、送りモータ87を制
御する。ここで、回転基準信号92と送り基準信号90は、
案内トラックピッチが一定になるような関係にある。

移動台84には、移動台の位置を検出するスケール85が
取りつけられ、スケールの位置を表わす位置信号91を送
出する。位置信号91はディスク半径に従ってレーザの記
録パワーを制御するパワー制御回路95に入力され、基準
クロック周波数の発振器94からのクロックと連動して、
レーザ11から発振されたレーザパワーを変調器12で制御
して、記録に最適なパワーに制御する。

また、位置信号91は基準信号発生回路96に入力され、
前述のクロックと共に、前述の回路と送り制御の基準信
号90,92を発生する。また、この回路では、ディスク回
路ごとにトラック番号とセクタ番号であるアドレス信号
97を位置信号91とクロックによって作製する。

アドレス信号97はクロックと供に変調回路98に入力さ
れ、案内トラックの記録パターンを決める信号を発生す
る。この信号は遅延回路100を介して、駆動回路101に入
力され、この出力により光変調器24を駆動し、レーザ光
を変調して、案内トラック形成用変調光104を得る。

また、アドレス信号97とクロックは、また変調回路99
に入力され、溝間の記録パターンを決める信号を発生す
る。この信号は遅延回路102を介して、駆動回路103に入
力され、この出力により光変調器17を駆動し、レーザ光
を変調して、溝間記録用変調光105を得る。ここで、遅
延回路100,102の役目は、溝間変調光105と案内トラック
変調光104の時間タイミングを合せるためのものであ
る。すなわち、変調器24,17は音響光学効果を用いるA/
0,電気光学効果を用いるE/0を用いても、応答の遅れは
必ずあり、また、個々の変調器によっても異なるためで
ある。変調光104,105は、例えば第３図（ｂ）のような
ピットパターンを記録しようとすると、第５図のような
タイムチャートとなる。（ａ）図と（ｂ）図はディスク
23が一回転した後のタイムチャートであり、第３図に対
応して、ピットに対応したパルスにはダッシュ信号をつ
けた。但し、案内トラックについては１″とした。極性
マーカ８用のパルス８′は一回転ごとに現われたり、現
われなかったりするが、このタイミングにはアドレス情
報を計数するカウンタにおける最下位ビットを用いる。
そうすると、奇数番地トラックに極性マーカが設置さ
れ、偶数番地トラックでは極性マーカが無いことにな
る。

第６図は、本発明のディスク媒体を用いた、光磁気デ
ィスク記録再生消去装置の構成を示すものである。半導
体レーザ31の出射光は、レンズ32で平行光ビームにコリ
メートされ、さらに、三角プリズム33で、ビーム形を円
形断面に変換した後、ビームスプリッター34を通過し、
ミラー38で反射され、レンズ35でディスク30の記録膜上
に集光される。記録消去用の磁場を発生する電磁コイル
50がディスクに対向して設けられている。ディスク30か
らの反射光は、ビームスプリッター34で光路を分離さ
れ、さらに、ビームスプリッター36で分離された光は、
検光子37を通って、ミラーで反射されレンズを介して光
検出器39に導かれ、磁化情報が検出される。ビームスプ
リッター36を通過した光は、自動焦点や、トラッキング
制御用の制御信号検出光学系40に導かれる。例えば、ビ
ームスプリッター41で、更に２分され、一方は球面レン
ズを介してトラックずれ検出の２分割光検出器42へ、他
方は球面レンズと円柱レンズからなる非点収差光学系を
通し、ナイフエッジで一部遮へいされ、焦点ずれ検出の
光検出器43へ導かれる。２分割光検出器42からは同時に
ヘッダ信号を検出する。トラックずれ検出用の２分割光
検出器42で差動されて得られるトラッキング信号44は、
駆動回路45に導かれ、ミラー38を駆動することによりト
ラック追跡を行なう。これらの構成要素は、光ヘッドを
構成し、この光ヘッドの全部あるいは一部が、ディスク
35の半径方向に移動可能に構成されている。なお、焦点
ずれ検出法は、既にいくつもの方法が提案されており、
本発明のディスク媒体構造に対して、方法を限定する必
要はなく、いずれの方法も適用できる。

ディスク傾き、スポット移動の影響のないトラックず
れ検出信号を実施例のピットパターンからどのように検
出するかについて以下に述べる。

第１図に第３図に示した検出パターンからトラックず
れ信号を検出するための検出回路の構成を示す。トラッ
クずれ検出用の２分割光検出器42からの２つの信号は、
加算器110で加算されて情報信号となる。この様に、DC
的に再生した情報信号の中に含まれる２つの時間ずれし
た深さλ/4のピットによる信号レベルを、サンプルホー
ルドすることにより、信号検出を行なう。これら２つの
時間ずれした信号レベルは、トラックずれ量に応じてレ
ベルが変化するので、サンプルホールド回路111,112で
各々のレベルを抽出した後、差動増幅器113で差動する
と、トラックずれ分ΔTRが検出できる。サンプリングの
ためのタイミング発生回路114としては、特開昭58−169
337号に開示されたセクタマーク信号、又は特開昭58−1
69341号に開示されたSYNCマーク信号、さらに、CD（コ
ンパクトディスク）に用いられているような長い穴の同
期信号を検出するために用いる回路が適用できる。この
検出したΔTRはトラック毎で極性が異なるので、検出パ
ターン中あるいはヘッダ領域直後に設けた極性マーカを
検出して、例えばアナログスイッチ115によりΔTRの極
性を切換えることになる。極性マーカの検出としては、
その有無の検出でも、あるいは時間幅を検出する方法で
も良い。また、極性マーカの代わりにタイミング発生回
路の中に含まれるアドレス情報用カウンタの最下位ピッ
ト信号を用いても同様の効果が得られる。その後、ΔTR
は、従来のトラッキング信号検出と同様に、二分割光検
出器出力を差動増幅器116による差動信号として得られ
た案内溝によるトラックずれ信号と加算器117で加算さ
れて、閉ループのサーボ系を形成し、トラック追跡を行
なう。第７図を用いて第１図に示す検出回路の各部にお
ける波形を説明する。（１）は検出パターンと案内溝か
らなるトラック構造を示し、それに対する情報信号RD S
IGは（２）の如くなる。RD SIGに含まれる２つのピット
による信号レベルを検出するタイミング信号である
（３）に示すSAMPLE PLS1および（４）に示すSAMPLE PL
S2は、タイミング発生回路114で発生される。これらの
タイミング信号で別々にRD SIG内の２つのレベルを抽出
すると、（５）に示すOFFSET1、（６）に示すOFFSET2が
得られ、さらに両信号を差動増幅器で差動すると、トラ
ックずれ成分である（７）のOFFSET SIGが検出できる。
タイミング発生回路114で発生させた（８）に示すTIMIN
G PLSを用い、 RD SIGの中から極性マーカを検出して（７）に示すOFFS
ET SIGの極性を切換える。OFFSET SIGはゲイン調整され
た後、従来の案内溝によるトラックずれ信号と加算さ
れ、（９）に示すTR信号となる。この時のサーボ系のブ
ロック図を表わすと、第８図となる。X_tはトラックの動
き、X_sはスポットの動き、δはトラックずれ成分、Kdは
案内溝によるトラッキング信号の検出感度、K_wは検出パ
ターンによるトラックずれ検出感度、G₁はトラッキング
信号検出系の伝達関数、G₂は検出パターン検出系の伝達
関数であり、G₀はガルバノミラーやレンズアクチュエー
タ系のアクチュエータの伝達関数である。これからX_tと
X_sの関係を求めると、となる。第１項は通常の制御系の閉ループ特性であり、
第２項はトラックずれ成分の残留分である。第２項を小
さくするためには、G₁を小さくするか、G₂を大きくする
ことが考えられる。しかし、G₁を小さくすると、トラッ
キング系全体の追従能力が低下するので、G₂の方を大き
くする。トラックずれ成分の周波数成分は、主に原因が
ディスク傾き、スポット移動などであることを考えれ
ば、ディスク回転数の数倍程度である。そこで、第９図
に示す様な伝達特性に設定すると、トラッキング信号の
伝達関数G₁に比べて、トラックずれ検出系の伝達関数G₂
の低減ゲインを10〜40dB程度高くし、G₁とG₂がクロスオ
ーバーする周波数は100〜200Hz程度に選ぶのが良い。こ
うすることにより、ディスク傾き等によるトラックオフ
セット成分を補正でき、低域を十分高くできるので安定
なトラック追跡を実現することができる。

なお、本発明は、書き換え可能な光ディスクの他の方
式である、結晶相と非晶質相とが可逆的に変化する記録
材料を用いた光ディスクにおいても、同様な効果があ
る。

さらに、本発明は、光吸収による温度上昇で穴が形成
される記録膜を用いた追記型光ディスクにおいても、S/
N向上の効果があるので、光ディスクの高密度記録化、
高速再生化にも有効である。

また、誤差のないトラックずれ信号を検出する部分の
ピットパターンについては、同じピットパターンを複数
個並べて、検出ミスの確率を下げることもでき、さら
に、本発明の主旨のように非対称な関係を持つピット群
によって、トラックずれを検出する原理に合うパターン
ならば、本発明に適用できることは言うまでもない。

また、本発明の実施例を組み合せて、用いることも、
本発明の主旨から当然である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ディスク傾きによるトラッキング信
号中のオフセットを補正でき、さらに低減の利得を高く
とることができるので、安定なトラック追跡が可能とな
る。さらに、本発明によれば、光ディスク媒体雑音の低
いレベルでの使用が可能となる。特に光磁気ディスクの
ように、S/Nが小さい書き換え可能光ディスクの場合
に、S/Nを向上させる上で、効果がある。

また、本発明のカッティング装置によれば、簡易かつ
安定に同一トラック上になり、案内溝とヘッダー部ピッ
トパターンの形成が可能な原盤カッティング装置を得る
ことが出来る。本発明による原盤カッティング装置によ
って作製された原盤を用いて作った情報記録媒体は、従
来の案内溝トラック上にヘッダーピットのある場合にく
らべ、約３デシベルのノイズレベルの低減が計られた。
また光磁気記録方式においては、約１デシベルの信号レ
ベルの向上が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すトラックオフセット検
出回路の図、第２図はディスクの構造説明図、第３図は
本発明の検出パターンを示す平面図、第４図は本発明に
よるカッティング装置の構成図、第５図はタイムチャー
ト図、第６図は本発明による情報記録再生装置の一実施
例を示す構成図、第７図はトラックオフセット検出回路
における検出波形の説明図、第８図はオフセット検出回
路を表わす伝達関数のブロック図、第９図はブロック図
に対応する利得の周波数特性を説明する図。１…案内溝、２…ヘッダー信号ピット、５…鏡面部、６
…λ/4ピット、７…中央ピット、８…極性マーカ、114
…タイミング発生回路、111,112…サンプルホールド回
路、113,116…差動増幅器、110,117…加算器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を記録するためのトラックが案内溝に
はさまれて規定されてなる情報記録媒体であって、上記
トラックに沿って離散的に上記案内溝のないサンプル領
域を形成し、該サンプル領域には、上記トラック中心線
の両側かつ上記案内溝の延長線上に、互いにトラック方
向にずらした位置に右側位相ピットおよび左側位相ピッ
トを配置し、隣接するトラック毎にトラックに沿った上
記右側および左側位相ピットの出現順序が逆転するよう
に構成されており、かつ、隣接するトラックの一つおき
ごとに極性マーカが配置されてなる情報記録媒体。
【請求項２】情報を記録するためのトラックが案内溝に
はさまれて規定されてなる情報記録媒体であって、上記
トラックに沿って離散的にサンプル領域を形成し、該サ
ンプル領域には上記トラック中心線の両側かつ上記案内
溝の延長線上に、互いにトラック方向にずらした位置に
右側位相ピットおよび左側位相ピットを配置し、隣接す
るトラック毎にトラックに沿った上記右側および左側位
相ピットの出現順序が逆転するように構成されており、
かつ、隣接するトラックの一つおきごとに極性マーカが
配置されてなる情報記録媒体を用い、該情報記録媒体に
光を照射することにより情報を記録、再生する記録再生
装置であって、上記案内溝による回折光パターンから第
１のトラックずれ信号を検出する手段と、上記右側及び
左側位相ピットからサンプル的に第２のトラックずれ信
号を検出する手段と、上記極性マーカから得られる信号
に基づいて上記第２のトラックずれ信号の極性を切り換
える手段とを有し、上記第１のトラッキング信号及び極
性を切り換えられた第２のトラックずれ信号を用いてト
ラッキングしながら上記トラックに情報を記録、再生す
る記録再生装置。