JP2695190B2

JP2695190B2 - トラッキングエラー信号検出方法及び光情報記録媒体

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Publication number: JP2695190B2
Application number: JP63166223A
Authority: JP
Inventors: 通治安倍
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH0215431A

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，光テープ，光カードなどの光情
報記録媒体を用いる光ディスク装置等においてトラッキ
ングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出
方法及び光情報記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

従来、光ディスク装置等においては平行又は同心円，
らせん状等の情報トラックを有する光情報記録媒体に情
報の記録及び／又は再生を行うが、この光ディスク装置
等においてウォブルドピットを設けた光情報記録媒体を
用いるトラッキングエラー信号検出方式が特開昭62−18
3037号公報等により知られている。

第７図乃至第10図はこのトラッキングエラー信号検出
方式の説明図である。第７図において1,2は例えば光デ
ィスクからなる光情報記録媒体上の隣接した情報トラッ
クの中心線を示し、3,4、5,6はこれらの中心線1,2に対
してそれぞれ左右（両側）に同じ距離だけずらせると共
に中心線1,2の前後に情報トラックのピッチの1/4倍程度
ずらせて設けられた一対のウォブルドピットを示す。ま
た7,8はタイミングマーク用ピットを示し、９は光情報
記憶媒体に照射される集光レーザビームのスポットを示
す。この集光レーザビームのスポット９は情報トラック
上を等速度で相対的に移動して走査する。

第10図は光情報記録媒体から信号を検出する光学系
（ピックアップ）の一例を示す。透明基板10と凹凸ピッ
トを含む情報記録面11とを有する光ディスク12はスピン
ドルモータ13によって等回転数もしくは等線速度で回転
駆動される。一方、レーザダイオード14から放射された
レーザビームはコリメータレンズ15,偏光プリズム16,1/
4波長板17,開口数0.5前後を有する集光レンズ18により
光ディスク12の情報記録面11上に半値全幅１μｍ前後の
光スポット径で照射されてそのスポットが光ディスク12
の情報トラック上を等速度で走査し、その反射光は偏光
プリズム16,1/4波長板17,集光レンズ18からなる再帰光
学系に再入射して偏光プリズム16により反射され、光検
出器19により反射光量の変化として検出されて再生信号
ａが得られる。

上記ウォブルドピット3,4、5,6とタイミングマーク用
ピット7,8は深さλ/4（λは上記レーザビームの波長）
程度の凹凸ピットであり、この凹凸ピットの上には金属
膜などの光反射層あるいはTe,Se,Bi,Tiなどの金属，合
金，シアニン色素，トリフェニルメタン色素，スクワリ
リウム色素，ピリリウム色素などの光吸収反射性記録膜
が設けられる。集光ビームスポット９は凹凸ピットの形
状を変化させない程度にその光強度が弱められ、情報ト
ラックに沿って移動し、上記光学系により再生信号ａと
して第９図に示すような時系列信号が得られる。第９図
において20,21はウォブルドピット3,4または5,6に対応
した信号であり、22はタイミングマーク用ピット7,8に
対応した信号である。集光ビームスポット９が情報トラ
ックの中心線1,2上を移動している時には信号20,21の振
幅が等しくなるが、集光ビームスポット９が情報トラッ
クの中心線1,2に対して第７図において下方にずれた時
には信号21の振幅が信号20の振幅より大きくなり、集光
ビームスポット９が情報トラックの中心線1,2に対して
第７図において上方にずれた時には信号20の振幅が信号
21の振幅より大きくなる。これを利用して時系列信号ａ
より集光ビームスポット９の情報トラック中心線1,2か
らずれが検出され、この検出信号に基づいてトラッキン
グアクチュエータが集光ビームスポット９を情報トラッ
ク中心線1,2に合わせるように動作してトラッキングサ
ーボ制御が行われる。ウォブルドピット3,4、5,6はタイ
ミングマーク用ピット7,8と組み合わされて所定のパタ
ーン（他の情報信号中には出現しないように選択された
パターン）を形成しており、時系列信号ａからそのパタ
ーンの通過するタイミングが電気回路手段により検出さ
れ、そのタイミングに基づいてウォブルドピット3,4、
5,6に対応した信号20,21のみが抜き取られて前述したト
ラッキングエラー信号が得られる。またウォブルドピッ
ト3,4、5,6とタイミングマーク用ピット7,8からなるピ
ット列のパターンは光ディスク12の１トラック上に500
〜2000組が等間隔で設けられ、トラッキングエラー信号
の周波数帯域から考えて必要十分な信号を得る方式も知
られている。

また光学第11巻第６号第634頁〜第639頁「DAD用光学
ヘッド」には光情報記録媒体の情報トラックを含む面に
集光ビームを照射し、その反射光のファーフィールドに
中心が光軸と一致して１つの分割線が前記情報トラック
の方向と平行で他の分割線が前記情報トラックの方向と
垂直になるように配置された４分割受光素子により前記
反射光を受光し、この４分割受光素子の各分割部分から
の信号A,B,C,Dの和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）を参照信号
として４分割受光素子における対角同士の分割部分から
の信号の差の信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）をヘテロダイ
ン検波するトラッキングエラー信号検出方式が記載され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のトラッキングエラー信号検出方式にあって
は前者では光情報記録媒体はウォブルドピット3,4又は
5,6が情報トラックの中心線1,2の前後に情報トラックの
ピッチ1/4倍程度ずらせて設けられるので、光情報記録
媒体の製造が困難であり、かつ回転数一定方式の光ディ
スクのようにウォブルドピットが放射方向に一直線上に
配列できる場合に限定して用いなければならないという
不便さがあった。記録容量を大きくできる線速一定方式
の光ディスク等に用いようとすると、第８図に示すよう
にウォブルドピット3,4又は5,6が情報トラックの周方向
に対してランダムな位置に配列されるので、隣接トラッ
クでウォブルドピットがある3Aの位置を集光レーザビー
ムスポット９が通過するときに情報トラック間のクロス
トークが大きくなり、これを避けるためには情報トラッ
クのピッチを1.25倍に大きくしなければならず、情報ト
ラックの密度が減少するという欠点があった。さらに光
ディスクの傾きによりトラッキング信号にオフセットが
発生し、トラックずれを起こし易い。また後者はピット
列信号が連続的に形成された情報トラックを有する光情
報記録媒体にしか適用できず、追加記録型あるいは消去
型の情報記録媒体には適用できない。

本発明は上記欠点を除去し、トラッキングサーボ制御
の精度を向上できると共に追加記録型や消去型あるいは
線速一定方式の光情報記録媒体にも適用できるトラッキ
ングエラー信号方法及び製造が容易で情報トラックの密
度を上げることができる光情報記録媒体を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、情
報トラックの中心線上に所定の間隔で複数の凹凸ピット
で形成される所定ピット列のパターンが前記複数の凹凸
ピット及び他の情報ピットで形成されるピット列のパタ
ーンの中から選択して認識できるように設けられた光情
報記録媒体の情報トラックを含む面に集光ビームを照射
し、その反射光のファーフィールドに中心が光軸と一致
して１つの分割線が前記情報トラックの方向と平行で他
の分割線が前記情報トラックの方向と垂直になるように
配置された４分割受光素子により前記反射光を受光し、
前記パターンの各ピットに対応する前記４分割受光素子
の各分割部分からの信号A,B,C,Dの和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ
＋Ｄ）の立上り時の前記４分割受光素子における対角同
士の分割部分からの信号の差の信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋
Ｄ）と，前記パターンの各ピットに対応する前記和信号
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の立ち下がり時の前記４分割受光素
子における対角同士の分割部分からの信号の差の信号
（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）を抽出することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、情報トラックの中心線上に所
定の間隔で複数の凹凸ピットで形成される所定ピット列
のパターンが前記複数の凹凸ピット及び他の情報ピット
で形成されるピット列のパターンの中から選択して認識
できるように設けられたことを特徴とする。

〔作用〕

請求項２に係る発明では、情報トラックが集項ビーム
により走査される。

〔実施例〕

第２図乃至第４図は請求項２の光情報記録媒体の実施
例を説明するための図であり、図中、21,22,23,24、31,
32,33はこの実施例における複数の凹凸ピット211〜21
3、221〜223、231〜233、241〜243、311〜313、321〜32
3、331〜333から構成される所定ピット列パターンであ
る。1,2はこの実施例の光ディスクからなる光情報記録
媒体上の隣接した情報トラックの中心線であり、９は集
光レーザビームスポットである。上記凹凸ピットは実効
深さが0.125λ〜0.35λ、好ましくは0.20λ〜0,30λで
あり、凹状であっても凸状であってもよい。ここにλは
光情報記録媒体に対する情報の記録再生に用いるレーザ
ビームの波長である。実効深さとはピットの断面形状が
だれている時の補正を加味することを意味する。すなわ
ち、矩形状のピットでは最大深さは実効深さと等しくな
るが、だれた形状では例えばＶ字形のピットでは最大深
さは実効深さの1.6倍になる。上記所定ピット列パター
ンは複数の凹凸ピットから構成され、トラッキングエラ
ー信号を検出するための凹凸ピット列の存在位置を情報
ピット列の中から選択して認識することを目的としたも
のである。したがってこの所定ピット列パターンは情報
トラック上の他の情報ピット列（凹凸ピット列もしくは
光吸収反射膜の反射率変化等により形成されたピット列
を含む）と区別するものであり、例えば情報信号の記録
に用いている変調規則から外れたパターン等を選択すれ
ばよい。第４図に示すように情報信号（アドレス信号，
データ信号など）DATAは上記所定ピット列パターンの間
に情報トラックに沿って設けられる。また全ての情報ピ
ットは情報トラックの中心線上に設けられる。更に所定
ピット列パターン21,31,22,32は隣接トラックに対する
クロストークを伴わないので、第２図のように情報トラ
ック相互で位置合わせをする必要がなく、第３図に示す
ように情報トラック上の任意の位置に配置してもよい。
ウォブルドピットが存在しないので、所定ピット列パタ
ーン22,32が第３図のような位置にあっても隣接トラッ
クのピットによるクロストークの増加はない。また上記
所定ピット列パターンの間隔は任意であるが、上記所定
ピット列パターンを認識するための手段を容易にするた
めには等回転角で、もしくは等トラック方向間隔で１回
転分当り300〜3000組の割合で配置することが好まし
い。

第５図は本発明の実施例で用いた回路を示し、第６図
はそのタイミングチャートである。

受光器41は放射状に４分割した４分割受光素子からな
り、その各分割部分41a,41b,41c,41dはそれぞれ入射光
量を光電変換して出力信号A,B,C,Dを出力する。この４
分割受光素子41は第10図の光学系において光検出器19の
位置、すなわち情報記録面11からの反射光のファーフィ
ールドに中心が光軸と一致するように配置され、一方の
分割線42が情報トラックの方向に対して平行でもう１つ
の分割線43が情報トラックの方向に対して垂直な方向に
向いている。なおこの例では第10図の光学系において光
情報記録媒体12として上記第２図乃至第４図の光情報記
録媒体が用いられる。４分割受光素子41の各分割部分41
a,41b,41c,41dからの信号A,B,C,Dは演算部44,45により
４分割受光素子41における対角同士の分割部分41a,41
c、41b,41dからの信号の各和信号（Ａ＋Ｃ），（Ｂ＋
Ｄ）が演算されて演算器46,47によりこの和信号（Ａ＋
Ｃ），（Ｂ＋Ｄ）の和との差が演算されることにより、
和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）及び４分割受光素子41におけ
る対角同士の分割部分41a,41c、41b,41dからの信号の差
の信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）が得られる。第６図は
（６−１）に示すように光ディスク12上の情報トラック
48と集光レンズ18による集光レーザビームスポット９が
示矢方向に等速度で相対的に移動する時に情報トラック
48上の所定ピット列パターン49により演算部46から得ら
れる和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ），演算部47から得られる
対角同士の分割部分41a,41c、41b,41dの信号の差の信号
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と，これらの処理信号を時系列
的に示している。第６図（６−２）は演算器46から得ら
れる和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）を示し、情報トラック48
上の凹凸ピットの位置に対応して受光レベルが低下する
方向にパルスが現れる。第６図（６−３）はそのパルス
列の各パルスのピーク位置を検出することによって得ら
れる、凹凸ピットの位置に対応した信号である。第６図
（６−４）〜（６−６）は演算器47から得られる対角同
士の分割部分41a,41c、41b,41dの信号の差の信号（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を示し、集光レーザビームスポット９
が情報トラック48の左寄り，中心，右寄りをそれぞれ通
過したときの各信号を示す。この信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ
＋Ｄ）は集光レーザビームスポット９が情報トラック48
の中心から左右にずれることにより、極性が反転し、そ
の極性とレベルを検出することによりトラッキングエラ
ー信号が得られる。例えば演算器46から得られる和信号
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）を微分した第６図（６−７）に示す
ような信号ｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）/dtは凹凸ピットの前
縁部と後縁部でそれぞれ負及び正のパルスが現れる。こ
の信号ｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）/dtに基づいて第６図（６
−８）に示すような凹凸ピット後縁部検出信号、第６図
（６−９）に示すような凹凸ピット前縁部検出信号が得
られる。この第６図（６−８）の凹凸ピット後縁部検出
信号と差信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）とを乗算して得ら
れる信号から、第６図（６−９）の凹凸ピット前縁部検
出信号と差信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）とを乗算して得
られる信号を減算すると、第６図（６−10）〜（６−1
2）に示すような粗トラッキングエラー信号TEが得られ
る。粗トラッキングエラー信号TEは他の方法でも得ら
れ、例えば差信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と微分信号ｄ
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）/dtとの乗算によっても得られる。
粗トラッキングエラー信号TEの中には上記所定凹凸ピッ
ト以外の凹凸ピットあるいは記録ピットあるいは情報ト
ラック上のキズによって発生した信号が含まれ、そのま
まではノイズを多く含み信号利得の変動も大きくてトラ
ッキングサーボ制御を精度良く行うことができない。そ
こで、粗トラッキングエラー信号TEの中から所定凹凸ピ
ット列パターン（49等）により得られるトラッキングエ
ラー信号だけを抽出することによって、ノイズが少なく
て利得変動も小さい高精度のトラッキングエラー信号を
得る必要がある。上記所定凹凸ピット列パターンを認識
するためには和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の時系列パター
ンと、上記所定凹凸ピット列パターンとの相関を時系列
的にとりながら、所定値以上の相関が得られたときに所
定凹凸ピット列パターン検出信号を発生させればよく、
この検出信号は第６図（６−13），（６−15）に例示さ
れている。また上記凹凸ピット列パターンはピットの長
さもしくはピットの位置、あるいはそれらの組合せによ
り特徴付けられる種々のパターンを用いることが可能で
あり、図示の例に限られるものではない。第６図（６−
13）の例では所定凹凸ピット列パターン49の前半の２つ
の凹凸ピットの間隔からパターンを検出して検出パルス
P₁を得る例である。この検出パルスP₁に基づき第６図
（６−14）に示すゲートパルスG₁を発生させ、このゲー
トパルスG₁により粗トラッキングエラー信号TEから所定
凹凸ピット列パターンの最後の凹凸ピットによるトラッ
キングエラー信号を抽出することができる。第６図（６
−15）の例では所定凹凸ピット列パターン49全体の凹凸
ピットの組合せからパターンを検出して所定凹凸ピット
列パターン49の最後のピットを検出したときに検出パル
スP₂を発生させる例であり、この検出パルスP₂に基づき
第６図（６−16）にゲートパルスG₂を発生させてこのゲ
ートパルスG₂により粗トラッキングエラー信号TEからト
ラッキングエラー信号を抽出することができる。第６図
ではゲートパルスG₂の前に検出パルスP₂が発生している
ように見えるが、ゲートパルスG₂は所定凹凸ピット列パ
ターン49の前にある所定凹凸ピット列パターンの検出パ
ルスに基づいて所定凹凸ピット列の間隔に相当する時間
遅延して発生させたゲートパルスである。また粗トラッ
キングエラー信号TEを適当な遅延回路により検出パルス
P₂に対して所定凹凸ピット列の長さに相当する時間だけ
遅延させることにより、粗トラッキングエラー信号TEか
ら検出パルスP₂を検出した所定凹凸ピット列によるトラ
ッキングエラー信号を抽出することもできる。

第１図は本発明の実施例で用いた回路を示す。

演算器46からの和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）はピーク検
出回路50によりピークが検出されてそのピークに対応し
たパルスを有する２値化信号となり、パターン比較回路
51において比較パターン（所定凹凸ピット列パターン）
と比較されてパターンが一致した時にパターン検出パス
がパターン比較回路51より出力される。ゲート信号発生
回路52はパターン比較回路51からのパターン検出パルス
に基づいてゲート信号を発生する。一方、演算器46から
の和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）は微分回路53により微分さ
れてｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）/dtとなり、乗算回路54にて
演算器47からの差信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と乗算さ
れて粗トラッキングエラー信号TEとなる。この粗トラッ
キングエラー信号TEは遅延回路55により、所定凹凸ピッ
ト列パターンの長さに相当する時間遅延され、アナログ
ゲート回路56にてゲート信号発生回路52からのゲート信
号によりゲートされることによって、目的とする所定凹
凸ピット列パターンによるトラッキングエラー信号のみ
が抽出される。

本発明による光情報記録媒体においてはトラッキング
エラー信号検出用の所定凹凸ピット列パターン以外の情
報トラック部分については特に制限はない。例えば情報
トラック上に凹凸ピットからなる情報信号が存在しても
よく、ミラー面あるいは微細凹凸面あるいは溝あるいは
情報トラックの間に存在する溝によって形成されるラン
ドが存在してもよく、更に追加記憶可能な光情報記録媒
体においては追加記録された情報信号が存在していても
よい。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１に係る発明によれば、情報トラ
ックの中心線上に所定の間隔で複数の凹凸ピットで形成
される所定ピット列のパターンが前記複数の凹凸ピット
及び他の情報ピットで形成されるピット列のパターンの
中から選択して認識できるように設けられた光情報記録
媒体の情報トラックを含む面に集光ビームを照射し、そ
の反射光のファーフィールドに中心が光軸と一致して１
つの分割線が前記情報トラックの方向と平行で他の分割
線が前記情報トラックの方向と垂直になるように配置さ
れた４分割受光素子により前記反射光を受光し、前記パ
ターンの各ピットに対応する前記４分割受光素子の各分
割部分からの信号A,B,C,Dの和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
の立上り時の前記４分割受光素子における対角同士の分
割部分からの信号の差の信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
と，前記パターンの各ピットに対応る前記和信号（Ａ＋
Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の立ち下がり時の前記４分割受光素子にお
ける対角同士の分割部分からの信号の差の信号（Ｂ＋
Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）を抽出するので、トラッキングエラー
検出用の凹凸ピットを情報トラックの中心線上に配置す
ることができて追加記録型あるいは消去型の光情報記録
媒体でも適用でき、かつ回転数一定方式の光情報記録媒
体だけでなく線速一定方式の光情報記録媒体にも適用で
きる。しかもトラッキングエラー信号が特定の凹凸ピッ
トにより抽出されるので、ノイズの混入や利得の変動が
少なくて安定なトラッキングエラー信号が得られ、トラ
ッキングサーボ制御の制度を向上させることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、情報トラックの
中心線上に所定の間隔で複数の凹凸ピットで形成される
所定ピット列のパターンが前記複数の凹凸ピット及び他
の情報ピットで形成されるピット列のパターンの中から
選択して認識できるように設けられたので、製造が容易
になり、情報トラックの密度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた回路を示すブロック
図、第２図乃至第４図は本発明による光情報記録媒体の
実施例を説明するための図、第５図（ａ）（ｂ）は４分
割受光素子を示す平面図及び本発明の実施例で用いた回
路を示すブロック図、第６図は本発明の実施例を説明す
るたのタイミングチャート、第７図乃至第９図は従来の
トラッキングエラー信号検出方式を説明するための図、
第10図はトラッキングエラー信号検出用光学系の一例を
示す図である。 50……ピーク検出回路、51……パターン比較回路、52…
…ゲート信号発生回路、53……微分回路、54……乗算回
路、56……アナログゲート回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報トラックの中心線上に所定の間隔で複
数の凹凸ピットで形成される所定ピット列のパターンが
前記複数の凹凸ピット及び他の情報ピットで形成される
ピット列のパターンの中から選択して認識できるように
設けられた光情報記録媒体の情報トラックを含む面に集
光ビームを照射し、その反射光のファーフィールドに中
心が光軸と一致して１つの分割線が前記情報トラックの
方向と平行で他の分割線が前記情報トラックの方向と垂
直になるように配置された４分割受光素子により前記反
射光を受光し、前記パターンの各ピットに対応する前記
４分割受光素子の各分割部分からの信号A,B,C,Dの和信
号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の立上り時の前記４分割受光素子
における対角同士の分割部分からの信号の差の信号（Ａ
＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と，前記パターンの各ピットに対応
する前記和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の立ち下がり時の前
記４分割受光素子における対角同士の分割部分からの信
号の差の信号（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）を抽出することを
特徴とするトラッキングエラー信号検出方法。
【請求項２】情報トラックの中心線上に所定の間隔で複
数の凹凸ピットで形成される所定ピット列のパターンが
前記複数の凹凸ピット及び他の情報ピットで形成される
ピット列のパターンの中から選択して認識できるように
設けられたことを特徴とする光情報記録媒体。