JP2555014B2 - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光学式情報記録再生装置（以下、光ディスク
装置と略す）に係り、特に光学式情報記録円盤（以下、
光ディスクと略す）に記録された信号の再生周波数特性
を改善するのに好適な信号検出方式に関する。

〔発明の背景〕

信号の記録及び記録された信号の再生が可能な光ディ
スク装置に用いる光ディスクとしては光ディスクの記録
膜として、非晶質化された金属化合物の薄膜、結晶化さ
れた金属化合物の薄膜、有機色素の薄膜等を用い、光デ
ィスクに情報を記録する場合は、レーザ光源の発するレ
ーザ光を高出力化して、対物レンズにより光ディスク上
に集光された光スポットの部分の記録膜を選択的に昇温
させて記録膜の結晶状態を変化させる。結晶状態が変化
すると、光の反射率が変化するために、信号を再生する
場合は弱いレーザ光により情報トラックを走査して、光
ディスクからの反射光量の差から信号を再生する。この
ような光ディスク装置としてはたとえば特開昭60−3873
9号公報に記載されたものなどがあるが、上記従来例に
おいては光ディスク装置により光ディスクに記録された
信号を再生する場合の周波数特性、及び予め凹凸の２値
情報として光ディスクに記録された信号の再生波形の歪
み等は配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は光ディスク装置により光ディスクに記
録された信号の再生時の周波数特性を改善するととも
に、予め光ディスクに凹凸の２値情報として記録されて
いる信号の再生波形の歪みを低減する光ディスク装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記した目的を達成するために本発明においては、光
ディスク上の光スポットが記録部と未記録部の境界付近
を通過するときに、反射光に光ディスクの接線方向に光
量のアンバランスが生じることに着目し、光ディスクか
らの反射光を光ディスクの半径に相当する直線に関して
２分割し、光ディスク装置により光ディスクに記録され
た信号は２分割された反射光の一方のみから検出し、予
め光ディスクに凹凸の２値情報として記録されている信
号は上記２分割された反射光の和または差から検出す
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を添付した図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図は光ディスク装置の原理図、第
２図は光ディスクの一部を拡大した斜視図、第３図は光
ディスクの平面図である。Ｘ方向、Ｙ方向は光ディスク
20のそれぞれ半径方向、接線方向であり、Ｚ方向は対物
レンズ４の光軸方向である。第１図から第３図におい
て、レーザ光源である半導体レーザ１から出射したレー
ザ光はコリメータレンズ２により平行な光束に変換さ
れ、ビームスプリッタ３を通過して対物レンズ４により
光ディスク20の記録膜22上に直径１〜２μｍの光スポッ
トに集光される。光ディスク20から反射光は対物レンズ
４を通過してビームスプリッタ３により反射し、光検出
器５に入射する。光検出器５の出力より光ディスクに記
録された信号、フォーカシング誤差信号、トラッキング
誤差信号が得られる。光ディスク20はPMMA樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂等の基板21の上に記録膜23が蒸着、スパ
ッタリング、スピンコートなどの方法で形成され、記録
膜23を保護するために保護膜24が形成されている。光デ
ィスク20には、信号記録時におけるトラッキング制御の
ために案内溝22が予め形成されており、その深さｔは半
導体レーザ１の波長をλとすると、光学的にλ/8に対応
する距離である。案内溝22の間隔Ｐは約1.5〜2.5μｍで
あり、案内溝22の幅は案内溝22の間隔Ｐのおよそ1/2〜1
/4である。信号の記録再生は案内溝22に沿って行なわれ
る。第２図の案内溝22aは信号が未記録の状態を示すも
のであり、案内溝22bは光ディスク装置により信号が記
録された状態を示すものである。即ち斜線で示す部分23
aは記録膜が昇温されて反射率が変化した部分である。
更に案内溝22の一部には光ディスク装置により記録され
る信号を管理するための信号25が凹凸の２値情報として
予め光ディスク20に記録されている。信号25の溝幅、溝
深さは一般に案内溝22と略同一である。第３図は光ディ
スク20の平面図である。信号25は各案内溝22の同一半径
上に記録されており、第３図に示す光ディスク20では案
内溝22の一周当り２個所記録されているが、光ディスク
20の用途により一周当り信号25は１個所の場合もあり、
また32個所、40個所等多数の場合もある。領域27は案内
溝22の形成された記録可能領域であり、穴26は光ディス
ク20を回転するためのモータと係合する。領域27と穴26
との中間の領域には、インデックスマーク28が形成され
ている。インデックスマーク28は信号25と略同一半径の
部分のみに案内溝22が形成されたものである。インデッ
クスマーク27は後述するように光ディスク20を回転する
モータの制御用に利用される。次に対物レンズ４により
集光された光スポットが光ディスク20に予め記録された
信号25及び光ディスク装置により記録された信号23aを
照射したときの光ディスク20からの反射光について説明
する。第４図は光ディスク20に凹凸の２値情報として予
め記録されている信号25（以下、セクター信号という）
を光スポットが通過するときの、反射光の位相を説明す
るための図である。第４図において対物レンズ４に入射
するレーザ光を代表して符号30で示す。対物レンズ４か
ら見て凸の部分からの反射光31aと凹の部分からの反射
光31bには、セクター信号25としての凹凸溝の深さｔの
２倍に相当する光の位相差があり、その結果光スポット
がセクター信号25の記録領域を通過すると、光ディスク
20からの反射光は回折して反射光の強度分布が変化す
る。この様子を第５図で説明する。第５図において対物
レンズから見て凸の部分では反射光は回折を受けないた
めに反射光の光強度は第５図（ａ）に示すように大き
い。対物レンズ４から見て凹の部分では反射光は光ディ
スク20の半径方向（Ｘ方向）に回折を受けて第５図
（ｃ）に示すように光強度が低下する。反射光の光強度
の強弱を光検出器５で検出すればセクター信号25が再生
できる。光スポットが凹凸の境界部分にあるときは反射
光は光ディスクの接線方向（Ｙ方向）に回折されて第５
図（ｂ）に示すように反射光の光強度はＹ方向でアンバ
ランスとなる。ところで、信号の記録再生の可能な光デ
ィスク装置では、前記した従来例にも示されているよう
に、光ディスク20からの反射光を光ディスク20の半径に
対応する直線に関して２分割し、２分割された一方の反
射光から焦点誤差信号を得、他方からトラッキング誤差
信号を得るのが通例である。第５図において、光検出器
５は２つの受光領域5a,5bを有しており、反射光を光デ
ィスク20の半径に相当する直線により２分割して検出す
ることを模式的に示している。ここで第５図（ｂ）に示
すように光スポットが凹凸の領界付近にあるときは、反
射光の光強度にアンバランスが生じるために、セクター
信号25の記録領域を受光領域5aまたは5bから検出した場
合と反射光全体すなわち受光領域5aと5bの和から検出し
た場合とでは再生したセクター信号波形が異なってく
る。この様子を第６図により説明する。第６図におい
て、横軸は光スポットの照射位置であり、凹凸のセクタ
ー信号25の記録領域に対応し、縦軸は光検出器５から得
られる信号レベルである。信号ａは第５図の受光領域5a
から得られるものであり、信号ｂは第５図の受光領域5b
から得られるものである。また信号（ａ＋ｂ）は第５図
の受光領域5a,5bから得られる信号の和である。第６図
において信号a,b,（ａ＋ｂ）を比較してみると、反射光
の半分から検出した信号a,bにおいては、光スポットが
凹凸の境界付近を通過するときに大きな歪の発生してい
ることがわかる。一方信号（ａ＋ｂ）に示す反射光の全
体から検出した信号では歪ははるかに小さい。信号の歪
が大きいと、セクター信号25を正しく復調することが困
難となる。以上の説明により予め凹凸の２値情報として
光ディスクに記録されたセクター信号は、反射光全体か
ら検出した方が良い。次に光ディスク装置により光ディ
スクに記録された信号の検出について説明する。第７図
は光ディスク装置により光ディスク20に記録された信号
領域を光スポットが通過するときの反射光の位相を説明
するための図であり保護膜は省略してある。ここで23a
は記録膜23が加熱・昇温されて結晶状態が変化した部分
である。記録膜23と23aとでは、表面の反射率、透可
率、屈折率等が異なるために、反射光32aと32bの反射光
量、光の位相も異なる。反射光量の変化のみであれば反
射光はＹ方向の回折は受けないが光の位相も異なるため
光スポットが記録膜23と23aの境界に位置するときは第
５図と同様にＹ方向の回折を受け、反射光の光強度がＹ
方向にアンバランスとなる。このとき第５図と同様に反
射光を検出すると光スポットの照射位置に対する光検出
器５から得られる信号レベルを第８図，第９図に示す。
第８図，第９図のa,b,a＋ｂで示す信号は第５図，第６
図のa,b,a＋ｂに対応している。第８図において信号の
歪を比較すると、反射光の半分から検出した信号a,b
も、反射光全体から検出した信号ａ＋ｂも同程度であ
り、第６図の信号a,bに比較すると歪ははるかに少ない
ことがわかる。次に検出した信号の相対的な遅延と周波
数特性について説明する。第８図の信号a,bの間には相
対的な信号の遅延△が発生しており、これは光スポット
が記録膜23と23aとの境界付近に位置するときに、光デ
ィスク20からの反射光が光ディスク20の接線方向（Ｙ方
向）に回折を受けるためである。前記した各種の記録膜
について上記した相対的遅延△を測定した結果、0.3〜
0.8μｍの範囲であった。第８図は相対的遅延△が0.5μ
ｍ、記録膜23と23aとのくり返し周記（記録波長）が４
μｍのときを示す。第９図は相対的遅延が0.5μｍ、記
録波長が１μｍの場合である。第９図の信号a,bを第８
図と比較すると信号レベルが低下するとともに信号波形
が正弦波状になっているが、これは記録波長が短かくな
ったためである。第９図において反射光全体から検出し
た信号ａ＋ｂは振幅がほとんど０である。これは反射光
の半分から検出した信号a,bの相対的遅延△が0.5μｍで
あり、記録波長１μｍの1/2波長に相当するために、信
号ａとｂが互いに打消し合うためである。第８図，第９
図を比較すると、反射光全体から信号を検出すると記録
波長が短くなるに従い（記録周波数が高くなるに従い）
信号レベルがより減少することがわかる。この様子を第
10図、第11図に示す。第10図、第11図は光ディスク装置
により光ディスクに記録された信号を再生した場合の周
波数特性である。第10図のa,bは反射光の半分から検出
した場合であり、第11図（ａ＋ｂ）は反射光の全体から
検出した場合である。なお、第10図，第11図ともに光ス
ポットと光ディスクの接線方向の相対的な速度は毎秒1
0.4mである。第10図，第11図より反射光全体から検出し
た信号の周波数特性ａ＋ｂは反射光の半分から検出した
信号の周波数特性a,bよりも劣っていることがわかる。
以上の説明より、光ディスク装置により光ディスクに記
録した信号は、反射光を光ディスクの半径に対応する直
線により２分割して、２分割された反射光のどちらか一
方から検出した方が良い。

次に本発明の実施例を説明する。第12図は本発明によ
る光ディスク装置の主要部の斜視図、第13図は同じくブ
ロック図である。第12図において半導体レーザ１から出
射したレーザ光はコリメータレンズ２により平行な光束
に変換され、ビームスプリッタ３を通過して対物レンズ
４により光ディスク20上に直径１〜２μｍの微少な光ス
ポットに集束される。光ディスク20からの反射光は対物
レンズ４に入射した後、ビームスプリッタ３で反射さ
れ、フーコープリズム６、検出レンズ７を通過して光検
出器８上に集光される。ここでフーコープリズム６は光
ディスク20からの反射光を光ディスク20の半径に対応す
る直線に対して２分割すべく、反射光の略半分まで入っ
ている。フーコープリズム６に入射しない反射光の半分
の光束は検出レンズ７により光検出器８上の互いに境界
を接する２つの受光領域8a,8bの境界線上に集光され
る。フーコープリズム６に入射した反射光の半分の光束
はフーコープリズム６により２方向に偏向されて検出レ
ンズ７により光検出器８上の互いに独立した２つの受光
領域8c,8d上に集光される。以上の構成において、半導
体レーザ１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ
３、対物レンズ４、フーコープリズム６、検出レンズ
７、光検出器８は光ヘッド60を構成する。次に第13図に
より本発明の光ディスク装置の動作を説明する。なお点
線で囲んだ部分は第12図における光ヘッド60の部分であ
り、動作の説明に不要な部分は省略してある。受光領域
8a,8bへの出力は減算器31に入力され、フォーカシング
誤信号33が得られる。一方受光領域8c,8dの出力は減算
器32に入力され、トラッキング誤差信号34が得られる。
フォーカシング誤差信号33、トラッキング誤差信号34は
制御回路30に入力されフォーカシング駆動電流35、トラ
ッキング駆動電流36が得られ、それぞれフォーカシング
アクチュエータ12、トラッキングアクチュエータ11に供
給される。フォーカシングアクチュエータ12により対物
レンズ４はその光軸方向（Ｚ方向）に駆動されてフォー
カシング制御が行なわれる。またトラッキングアクチュ
エータ11により対物レンズ４は光ディスク20の半径方向
Ｘ方向に駆動されてトラッキング制御が行われる。フォ
トカプラ10は発光部10a,受光部10bを備え、対物レンズ
４と光ディスク20を回転するためのモータ９を結ぶ直線
上に配置される。さらにフォトカプラの半径方向（Ｘ方
向）の位置は光ディスク20のインデックスマーク28に対
応する位置であり、光ディスク20が回転すると、インネ
ックスマーク28がフォトカプラ10上を通過する毎にパル
ス信号37が出力される。パルス信号37は制御回路30に入
力され、制御回路30からはパルス信号37のパルス間隔を
同じにすべくモータ制御信号38が出力されモータ９に入
力される。次に光ディスク20に記録された信号の検出方
法を説明する。受光領域8c,8dの出力は加算器39に入力
され、その出力（これが、光学式情報記録円盤の半径に
対応する直径を境として第１の反射光、第２の反射光に
２分割した中の一方に、等価的に、相当する検出出力で
ある）は復調回路42に入力される。復調回路42からは光
ディスク装置により光ディスク20に記録された信号が信
号44として得られる。受光領域8a,8bの出力は加算器40
に入力され加算器40と加算器39の出力は加算器41に入力
される。なお加算器40の出力が、光学式情報記録円盤の
半径に対応する直径を境として第１の反射光、第２の反
射光に２分割した中の他方に、等価的に、相当する検出
出力である。加算器41の出力は復調回路43に入力され、
復調回路43からは光ディスクに予め凹凸の２値情報とし
て記録されている信号（セクター信号）が信号45として
得られる。

第14図は本発明による光ディスク装置の第２の実施例
のブロック図である。光ディスク装置の主要部の構成は
第12図と同じであり、同一部品は同一番号で示してあ
る。受光領域8c,8dの出力は加算器39に入力され、加算
器39の出力は加算器41及びスイッチ回路47に入力され
る。受光領域8a,8bの出力は加算器40に入力され、加算
器40の出力は加算器41に入力される。加算器41の出力は
スイッチ回路47及び比較器46に入力される。ここで光デ
ィスク20に記録された信号を再生した場合の加算器41の
出力信号を第15図に示す。第15図において、予め光ディ
スク20に凹凸の２値情報として記録されている信号（セ
クター信号）25と、光ディスク装置により記録された信
号は信号レベルが異なる。このため比較器46により、信
号レベルの差を検出してスイッチ回路を切換えることに
より、予め光ディスク20に凹凸の２値情報として記録さ
れた信号は加算器41の出力から検出し、光ディスク装置
により記録された信号は加算器39の出力から検出でき
る。スイッチ回路47の出力は復調回路48に入力され、復
調回路48の出力から光ディスク20に記録された信号49が
得られる。

第16図は本発明の第３の実施例を示すブロック図であ
る。第16図においては比較器46の入力信号のみが第14図
と異なる。フォトカプラ10からは光ディスク20のインデ
ックスマーク28の位置に応じてパルス信号37が出力され
る。パルス信号37の出力を比較器46に入力すれば、第11
図と同様な動作が可能である。第17図に示すようにセク
ター信号25よりもインデックスマーク28の幅を大きく形
成した光ディスク20を用いれば、フォトカプラ10と光ヘ
ッド60の接線方向の位置がずれていても問題ない。

上記した第１から第３の実施例においては、トラッキ
ング誤差信号34を検出するための２つの受光領域8c,8d
の出力信号の和から光ディスク装置により光ディスク20
に記録された信号を検出しているが、これはフォーカシ
ング誤差信号33を検出するための２つの受光領域8a,8b
の出力信号の和から検出しても良い。また第６図におい
て信号ａと信号ｂの差から、光スポットが凹凸の境界を
通過するときにパルス状の信号が得られることがわか
る。このパルス状の信号からもセクター信号25が復調で
きる。この場合は第10図、第11図、第12図において加算
器41を減算器に変更すれば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ディスク装置におい
ては、予め凹凸の２値情報として光ディスクに記録され
ている信号は、光ディスクからの反射光の全体から検出
するために再生した信号の歪が少なく、光ディスク装置
により光ディスクに記録した信号は、光ディスクからの
反射光を光ディスクの半径に対応する直線で２分割し、
２分割された反射光の一方のみから検出するために周波
数特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ディスク装置の原理、第２図は光ディスクの
一部を拡大した斜視図、第３図は光ディスクの平面図、
第４図、第７図は反射光の位相を説明するためのディス
クの断面図、第５図は反射光の強度分布を説明するため
の模式図、第６図、第８図、第９図、第15図は光ディス
クに記録された信号に対する再生信号を示す波形図、第
10図、第11図は光ディスク装置により光ディスクに記録
された信号を再生したときの周波数特性を示す特性図、
第12図は本発明による光ディスク装置の主要部の斜視
図、第13図、第14図、第16図は本発明による光ディスク
装置のそれぞれ第１、第２、第３の実施例のブロック
図、第17図は光ディスクの部分平面図である。 １……半導体レーザ ４……対物レンズ ８……光検出器 20……光ディスク 60……光ヘッド

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光線と、レーザ光線から出射したレ
   ーザ光を光学式情報記録円盤上に集光するための対物レ
   ンズと、光学式情報記録円盤からの反射光をレーザ光源
   から対物レンズに至る光路から分離するための分離手段
   と、上記光路から分離された反射光を検出するための検
   出手段とを少なくとも備えた光学式情報記録再生装置に
   おいて、 上記光路から分離された反射光の光束を、その光進行方
   向に直交した断面において想定される、光学式情報記録
   円盤の半径に対応する直線を境として隣り合う二つの光
   束として、第１の反射光、第２の反射光に２分割する手
   段と、光学式情報記録再生装置により光学式情報記録円
   盤に記録された信号を上記した第１の反射光または第２
   の反射光のどちらか一方のみから検出する検出手段とを
   備えていることを特徴とする光学式情報記録再生装置。
2. 【請求項２】第１の反射光からフォーカシング誤差信号
   を、第２の反射光からトラッキング誤差信号を検出する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学式
   情報記録再生装置。
3. 【請求項３】予め凹凸の２値情報として光学式情報記録
   円盤に記録された信号を上記第１の反射光と第２の反射
   光との和または差信号から検出する検出手段を備えてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学
   式情報記録再生装置。
4. 【請求項４】予め凹凸の２値情報として光学式情報記録
   円盤に記録された信号を上記第１の反射光と第２の反射
   光との和または差信号から検出する検出手段を備えてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光学
   式情報記録再生装置。