JP2713620B2

JP2713620B2 - マルチビーム用光ディスク及びそれを用いた情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2713620B2
Application number: JP1287916A
Authority: JP
Inventors: 高志吉澤; 誠水上; 勇武佐藤; 邦夫星谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH03150728A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数のレーザビームを用いて複数トラック
に対して同時に情報を記録及び再生するマルチビーム用
光ディスク及びそれを用いた情報記録再生装置に関する
ものである。

（従来の技術）光ディスク装置は、レーザ光を回折限界近くまで集光
して情報を記録、再生するため、磁気ディスク装置に比
べて高い記録密度を実現している。しかし、光記録方式
の場合、いわゆる重ね書きが困難であるため、記録時に
は既に記録されている古い情報を一旦消去した後、記録
動作と再生確認動作を行っている。

従って、１トラックに対して情報を記録する場合に
も、少なくとも３回転分の時間を必要とし、上位からみ
た情報転送速度が磁気ディスク装置に比べて極めて低い
という問題点がある。

第２図は、この問題点を解決するために提案された、
従来の光ディスク装置の要部を模式的に示した構成図
で、単一ビームの光学ヘッド複数個を、同一ポジショナ
に搭載して、消去・記録・再生をディスク１回転内で行
うようにした例である（例えば、特開平１−94555号参
照）。

第２図において、１は情報の記録・再生が行われる光
ディスク、２はポジショナ、３及び４は第１及び第２の
光学ヘッド、3a,4aはレンズアクチュエータ、５及び６
はボイスコイルモータで、それぞれ永久磁石51,61と磁
気ヨーク52,62からなる磁気回路53,63並びにコイル54,6
4から構成されている。また、７及び８はガイド軸であ
る。

レンズアクチュエータ3aを含む第１の光学ヘッド３と
レンズアクチュエータ4aを含む第２の光学ヘッド４と
は、ポジショナ２上に、レンズアクチュエータ3a,4aの
各対物レンズをその各光軸を平行に互いに近接させて搭
載してある。

具体的には、ボイスコイルモータ5,6の駆動により、
第１及び第２の光学ヘッド3,4が光ディスク１の半径方
向に移動するに伴い、第１の光学ヘッド３によるビーム
スポットと、第２の光学ヘッド４によるビームスポット
がそれぞれ、図中、一点鎖線で示すディスク半径線rlを
中心としてｄだけ離れた直線上を照射するように配置さ
れている。

このような構成を有する光ディスク装置では、第１の
光学ヘッド３で記録動作を行い、第２の光学ヘッド４で
消去、再生動作を行うことによりディスク１回転内での
消去・記録・再生動作を実現している。

また、近年では、上記したような単一ビームの光学ヘ
ッドの他に、複数トラックに対して並列的に記録・再生
が行えるマルチビームヘッドが提案されている（例え
ば、文献；『片山他,1989,ODS講演論文集WA3−1,pp74−
77』参照）。

情報転送速度の大幅な向上のために、このようなマル
チビームヘッドを複数個用いて、マルチビーム情報記録
再生装置を構成する場合、第２図に示すようなヘッド配
置にすることが、ポジショナ２を共有できるので、機構
的に最も単純となる。

この場合は、第３図に示すように、シーク時には、個
々の光学ヘッドによるビームスポット列bs1,bs2がディ
スク半径線rlからｄだけ離れた直線、即ち、ビームスポ
ット列移動線dml1,dm12上を移動することになる。

しかし、光ディスクの外周側と内周側では、情報トラ
ックtrの曲率が変化しているので、直線状のビームスポ
ット列bs1,bs2に対して、従来の情報トラック間隔が一
定の光ディスクの場合には、幾何学的なオフトラックが
生じてしまう。具体的には、外周側の情報トラックtrか
ら内周側の情報トラックtrへ光学ヘッドを移動させた際
に、第３図中、破線ａ−1,a−２で示すようなオフトラ
ックが生じてしまう。

そこで、これを補正するため、上記文献記載のマルチ
ビームヘッドでは、ダブプリズムなどの像回転手段を使
用して、図中、矢印Ａ−1,A−２で示すように、ビーム
ズポット列bs1,bs2を回転させている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来のマルチビーム情報記録再生
装置では、マルチビームヘッドが、ダブプリズムなどの
ビームスポット列回転手段を必要とするため、光学ヘッ
ドの構成の複雑化、並びに大型化を招き、装置の小型
化、高信頼化が困難であるとともに、ビームスポット列
回転動作を含むので、アクセス時間の短縮化が困難であ
るという欠点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、ビームスポット列回転手段を用いることな
くビームスポットをオントラックさせることができ、構
成の簡易化、小型化を図れ、しかもアクセス時間を短縮
できるマルチビーム用光ディスク及びそれを用いた情報
記録再生装置を提供することにある。

（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）では、マルチ
ビーム情報記録再生装置に用いるマルチビーム用光ディ
スクにおいて、下記の式に基づいて半径方向に連続的に
変化させた間隔ｐをもって複数の情報トラックを形成し
た。

ｐ＝（δ/N）cos［cos^-1（Ｎ・p₀/δ） −sin^-1（d/r₀）＋sin^-1（d/r）］ここで、 δ ;記録面上でのビームスポット間隔、 r ;半径位置、 p₀;最内周トラック半径r₀における情報トラック間隔、 d ;ディスク半径線とシーク時のビームスポット列移動
線間の距離、 N ;N・p₀＜δを満たす自然数。

また、請求項（２）によれば、請求項（１）記載のマ
ルチビーム用光ディスクにおいて、内周側に設けられ
た、複数の情報トラックが一定の間隔をもって形成さ
れ、複数のビームのうちの１個のビームのみにより記録
及び再生される第１のデータ領域と、該第１のデータ領
域より外周側に設けられた、複数の情報トラックが上記
の式に基づいて半径方向に連続的に変化させた間隔ｐを
もって形成され、複数のビームにより並列的に複数の情
報トラックの記録及び再生がなされる第２のデータ領域
とを有するように構成した。

また、請求項（３）によれば、請求項（１）または請
求項（２）記載の光ディスク上の情報トラック間隔に関
する情報とトラックアドレス情報とを予め記憶したメモ
リ部と、光学ヘッドの現在位置情報を得る手段と、シー
ク時及びトラックジャンプ時に、前記メモリ部に記憶さ
れた情報並びに前記現在位置情報に応じて光学ヘッドの
シーク速度またはジャンプ距離を変化させる光学ヘッド
制御系とを備えた。

（作用）請求項（１）によれば、情報トラック間隔ｐが、内周
側で小さく、外周側に向かって徐々に大きく設定され
る。これにより、ビームスポット列移動線がディスク半
径線と一致しない場合でも、全てのビームスポットが目
標トラックにオントラックする。

また、請求項（２）によれば、情報トラックを請求項
（１）のように、内周側から外周側に向かって徐々に大
きく形成する場合に、情報トラック間隔ｐの増加率が大
きな内周側のデータ領域が、トラック間隔が一定に設定
された第１のデータ領域として形成される。この第１の
データ領域においては、１個のビームのみにより記録・
再生が行われる。

一方、外周側の第２のデータ領域においては、複数の
ビームにより同時に複数の情報トラックに対して記録・
再生が行われる。

また、請求項（３）によれば、上位装置からジャンプ
命令を受けた場合には、光学ヘッドの現在位置情報とメ
モリ部に格納された情報トラック間隔情報に基づいて、
光学ヘッドのジャンプ距離が算出され、これに応じた駆
動波形が光学ヘッドの駆動系に供給される。これによ
り、光学ヘッドが所望の情報トラックにジャンプする。

また、上位装置からシーク命令を受けた場合には、シ
ーク先アドレス、メモリ部に格納されたアドレス情報及
びトラック間隔情報並びに光学ヘッドの現在位置情報と
から実際のシーク距離が算出され、これに応じた駆動電
流が光学ヘッドの駆動系に供給される。これにより、光
学ヘッドが所望の情報トラックをアクセスする。

（実施例）第１図は、本発明に係るマルチビーム用光ディスクの
第１の実施例を説明するための図である。

第１図において、10は光ディスク、TRi（ｉ＝0,1,2,
…）は情報トラックで、光ディスク10上に後記する
（２）式に基づいた情報トラック間隔（以下、トラック
間隔という）ｐをもって、光ディスク10のセンタSCを中
心として同心円状に複数本形成されている。各情報トラ
ックTRiには、内周側から「０」から始まる連続番号ｉ
（ｉ＝0,1,2,…）が付してあり、トラック間隔ｐは、内
周側から外周側に向って連続的に大きくなるように変化
している。

また、BSは複数個のビームスポットからなる直線状の
ビームスポット列、RLはディスク半径線、BMLはディス
ク半径線RLから距離（以下、オフセット量という）ｄだ
け離れた位置にあるシーク時のビームスポット列移動線
である。

第１図の場合、複数個のビームスポットを互いに隣接
した情報トラックTRiに位置決めするため、ビームスポ
ット列移動線BMLに対してビームスポット列BSは角度θ
だけ傾けて設定されている。この傾き角θは、組立段階
で調整・固定し、図示しない光学ヘッドの移動に伴う微
調は行わない。

次に、上記したトラック間隔ｐの決定方法について、
第１図を参照しながら説明する。

最内周のトラック間隔p₀は、隣接する情報トラックTR
₀とTR₁とのクロストークなどの観点から、通常の光記録
で採用されているトラック間隔、例えば1.6μｍに設定
する。

ここで、ビームスポット列移動線BMLのオフセット量
ｄ、最内周の情報トラックTR₀のトラック半径r₀、記録
面上でのビームスポット間隔δ、及び複数ビームが並列
すべき情報トラックTRiの位置関係を規定すれば、ビー
ムスポット列BSの傾き角θが定まる。第３図に示すよう
に、複数のビームを互いに隣接した複数の情報トラック
上に並列的に照射させる場合、ビームスポット列BSの傾
き角θは、次の（１）式にて表される。

θ＝cos^-1（p₀/δ）−sin^-1（d/r₀） …（１）この傾き角θを定めれば、任意の半径位置ｒにおい
て、全てのビームがオントラックする幾何学的条件か
ら、一般的にトラック間隔ｐは、次の（２）式により求
めることができる。

ｐ＝（δ/N）cos［cos^-1（Ｎ・p₀/δ） −sin^-1（d/r₀）＋sin^-1（d/r）］ …（２）ここで、ＮはＮ・p₀＜δなる関係を満足する自然数で
ある。

第１図の場合のように、複数のビームを互いに隣接し
た情報トラックTRiに並列的に照射させる場合には、上
記（２）式中のＮの値が「１」に相当するため、（２）
式は、次の（３）式のように表される。

ｐ＝δcos［cos^-1（p₀/δ） −sin^-1（d/r₀）＋sin^-1（d/r）］ …（３）トラック間隔ｐが、この（３）式にて表せるような、
即ち、内周側で小さく、外周側に向かって徐々に大きく
設定されている光ディスク10を使用することにより、ビ
ームスポット列移動線BMLがディスク半径線RLと一致し
ない場合でも、光学ヘッドの移動に伴ってビームスポッ
ト列BSを回転させることなくオントラックし得る。従っ
て、全てのビームにより並列的に記録・再生を的確に行
うことができる。

なお、第１図の構成では、複数のビームを互いに隣接
した複数トラックTRiに並列的に照射させる場合を例に
説明したが、これに限定されるものではない。例えば、
複数のビームを５トラック間隔で並列的に照射させる場
合には、Ｎ＝５として、次の（４）式にて表されるトラ
ック間隔ｐが与えられる。

ｐ＝（δ/5）cos［cos^-1（5p₀/δ） −sin^-1（d/r₀）＋sin^-1（d/r）］ …（４）このように、任意のトラック半径位置ｒにおけるトラ
ック間隔ｐが与えられる。

また、外径の小さい光ディスクに対して本発明を適用
すると、トラック間隔ｐの増加率が大きく、トラック密
度の低下が顕著で却って不利となるが、200mm〜300mm径
の光ディスクに対しては、トラック密度の低下は比較的
小さい。

第４図は、300mm径の光ディスクに第１の実施例を適
用した場合のトラック半径位置とトラック間隔との関係
を示すグラフで、横軸がディスク半径位置を、縦軸がト
ラック間隔をそれぞれ表している。具体的には、最内周
のトラック間隔p₀＝1.6μｍ、記録面上のビームスポッ
ト間隔δ＝20μｍ、オフセット量ｄ＝10mmを想定し、最
内周トラック半径r₀＝70mm及びr₀＝90mmのときの関係を
示している。

第４図に示すように、最内周トラック半径r₀が70mmの
場合には、最外周のトラック間隔ｐは約３μｍ、最内周
トラック半径r₀が90mmの場合には、最外周のトラック間
隔ｐは2.4μｍである。また、最内周トラック半径r₀が7
0mmの場合には情報トラック総数は約29400本となり、最
内周トラック半径r₀が90mmの場合には情報トラック総数
は約24500本となる。

このように、本第１の実施例を適用した光ディスクに
よれば、トラック間隔ｐの増加率が抑制され、トラック
密度の低下は比較的小さく、実用に即している。

第５図は、本発明に係るマルチビーム用光ディスクの
第２の実施例を説明するための図である。

本第２の実施例では、光ディスク10aのデータ領域を
半径方向で二つの領域に分割している。即ち、内周側に
は、複数の情報トラックTRiが一定の間隔をもって形成
された第１のデータ領域D₁を設け、外周側には、複数の
情報トラックが上記（２）式に基づいて設定されたトラ
ック間隔ｐをもって形成された第２のデータ領域D₂を設
けている。これに伴い、記録・再生時には、第１のデー
タ領域D₁では複数ビームのうちの１個のみを用い、第２
のデータ領域D₂では、複数ビームを並列的に用いるよう
に構成している。

このような光ディスク10aを構成する第２の実施例の
利点は、第４図の最内周のトラック半径r₀が70mmの例か
ら分かるように、内周側のトラック間隔の増加率が大き
な領域を、トラック間隔が一定の領域としているため、
平均トラック密度が改善されることにある。

因みに、トラック半径r₀＝70mmからトラック間隔ｐを
変化させた場合のトラック総数は約29400本であるのに
対し、トラック半径位置ｒが70mm〜90mmの領域をトラッ
ク間隔一定の第１のデータ領域D₁（最内周トラック間隔
p₀＝1.6μｍ）とし、トラック半径位置ｒ＝90mmからト
ラック間隔ｐを変化させた場合のトラック総数は、約37
000本となる。

第６図は、第１図または第５図に示す情報トラック構
成を有する光ディスクを用いたマルチビーム情報記録再
生装置の構成図で、シーク及びトラックジャンプ制御系
の一例を示している。

第６図において、20はポジショナで、光学ヘッド30の
粗位置決めを行う。21はトラックアクチュエータで、光
学ヘッド30の精密な位置決めを行う。22は位置センサ
で、光学ヘッド30の現在位置を検出し、位置信号PSを出
力する。23は速度検出回路で、位置信号PSにより光学ヘ
ッド30の現在のシーク速度を検出し現在速度信号PVを出
力する。24はトラックカウンタで、位置信号PSにより光
学ヘッド30の現在位置情報を得る。

25は規準速度発生回路で、後記する制御部29による実
際のシーク距離を示す実シーク距離信号DFの入力によ
り、実際のシーク距離に応じた規準速度カーブの生成を
行い、これに応じた規準速度信号BVを出力する。26は速
度誤差検出器で、速度検出回路23による現在速度信号PV
と規準速度発生回路25による規準速度信号BVとの誤差を
求め、それに応じた駆動電流をポジショナ20に供給す
る。27はジャンプパルス発生回路で、制御部29による規
準パルス信号BSの入力により、光学ヘッド30の現在位置
のトラック間隔に適応した駆動波形を発生し、ジャンパ
ルス信号JPをトラックアクチュエータ21に供給する。28
はメモリ部で、第１図（または第５図）の光ディスク10
（ａ）上のトラック間隔ｐに関する情報とトラックアド
レス情報とが予め格納されている。

制御部29は、例えば図示しないホストコンピュータか
らジャンプ命令を受けた場合には、トラックカウンタ24
による光学ヘッド30の現在位置情報とメモリ部28に格納
されたトラック間隔情報に基づいて規準パルス信号BSを
生成し、ジャンプパルス発生回路27に出力する。また、
ホストコンピュータからシーク命令を受けた場合には、
シーク先アドレスと、メモリ部28に格納されたアドレス
情報及びトラック間隔情報とトラックカウンタ24による
光学ヘッド30の現在位置情報とから実際のシーク距離
（以下、実シーク距離という）を演算し、実シーク距離
信号DFを規準速度発生回路25に出力する。

次に、上記構成によるジャンプ命令時の動作並びにシ
ーク命令時の動作を第７図及び第８図のフローチャート
に基づいて説明する。

まず、第７図に基づき、ジャンプ動作について説明す
る。

制御部29は、図示しないホストコンピュータからのジ
ャンプ命令を受けて、そのジャンプ先アドレス情報と、
位置センサ22による位置信号PSに基づきトラックカウン
タ24により得られた光学ヘッド30の現在位置情報と、メ
モリ部28に予め格納されているトラック間隔情報とに基
づいて、規準パルス信号BSを生成し、ジャンプパルス発
生回路27に出力する（S1）。

ジャンプパルス発生回路27は、規準パルス信号BSの入
力に伴い、トラック間隔に応じたジャンプパルス信号JS
を生成する（S2）。これにより、光学ヘッド30の現在位
置のトラック間隔に応じた駆動波形がトラックアクチュ
エータ21に供給されて、トラックアクチュエータ21が入
力信号の大きさに応じて駆動し（S3）、ジャンプ先トラ
ックへ、ビームが移動される。

次に、制御部29は、ジャンプ先アドレスに達したか否
かの判別を行い、達したものと判別したならばジャンプ
動作を終了する（S4）。

次に、第８図に基づき、シーク動作について説明す
る。

まず、制御部29は、図示しないホストコンピュータか
らのシーク命令を受けて、そのシーク先アドレス情報
と、位置センサ22による位置信号PSに基づきトラックカ
ウンタ24により得られた光学ヘッド30の現在位置情報
と、メモリ部28に格納されたアドレス情報と、トラック
間隔情報とに基き実シーク距離を算出し（ST1）、これ
に応じた実シーク距離信号DFを規準速度発生回路25に出
力する。

規準速度発生回路25は、実シーク距離信号DFの入力に
伴い、実シーク距離に応じた規準速度カーブの生成を行
い（ST2）、これに応じた規準速度信号BVを出力する。
これにより、ポジショナ20に所定の駆動電流が供給され
るようになり、シーク動作が開始される。

光学ヘッド30のシーク時の現在位置は、位置センサ22
により検出される。速度検出回路23は、この位置信号PS
に基づいて、シーク時のヘッド移動速度を検出し（ST
3）、現在速度信号PVを出力する。

速度誤差検出器26は、この現在速度信号PVの値と規準
速度発生回路25による規準速度信号BVの値との比較を行
う（ST4）。これにより、両者の誤差に応じて増減され
た駆動電流が、ポジショナ20に供給される（ST5）。

次に、制御部29は、トラックカウンタ24による光学ヘ
ッド30の現在位置情報から、光学ヘッド30が目標トラッ
クに達したか否かの判別を行い（ST6）、達したと判別
したならば、シーク動作を終了する。

一方、ステップST6において、光学ヘッド30が目標ト
ラックに達していないと判別したならば、精密シークモ
ードによるポジショナ20の移動を行う（ST7）。

以上の一連の動作により光学ヘッド30を、目標トラッ
クに的確、かつ、高精度に位置決めすることができる。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）によれば、内外周
で情報トラック間隔を連続的に変化させているので、シ
ーク時のビームスポット列移動線がディスク半径線から
ずれていても、光学ヘッド移動に伴いビームスポット列
を回転させる必要がない。従って、光学ヘッド内に像回
転手段が不要で、光学ヘッド及び装置の小型・軽量化、
低価格化が可能であるとともに、像回転を行わないので
アクセス時間を短縮できる。

また、請求項（２）によれば、内周側の情報トラック
間隔の増加率が大きな領域を、情報トラック間隔が一定
の領域としているため、請求項（１）の場合に比べて、
平均トラック密度の改善を図れる利点がある。

また、請求項（３）によれば、光学ヘッドを、目標ト
ラック上に的確に、かつ、高精度に位置決めすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマルチビーム用光ディスクの第１
の実施例を説明するための図、第２図は従来の光ディス
ク装置の要部を模式的に示した構成図、第３図は第２図
の光ディスク装置においてビームスポット列移動線がデ
ィスク半径線からずれた場合に生ずる幾何学的オフトラ
ックの説明図、第４図は第１図の光ディスクのトラック
半径位置とトラック間隔との関係を示すグラフ、第５図
は本発明に係るマルチビーム用光ディスクの第２の実施
例を説明するための図、第６図は本発明に係るマルチビ
ーム情報記録再生装置を示す構成図、第７図及び第８図
は第６図の動作を説明するためのフローチャートで、第
７図はジャンプ動作のフローチャート、第８図はシーク
動作のフローチャートである。図中、10,10a……光ディスク、TRi……情報トラック、B
S……ビームスポット列、RL……ディスク半径線、BML…
…ビームスポット列移動線、D₁……第１のデータ領域、
D₂……第２のデータ領域、20……ポジショナ、21……ト
ラックアクチュエータ、22……位置センサ、23……速度
検出回路、24……トラックカウンタ、25……規準速度発
生回路、26……速度誤差検出器、27……ジャンプパルス
発生回路、28……メモリ部、、29……制御部、30……光
学ヘッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星谷邦夫東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平１−243243（ＪＰ，Ａ) 特開平１−178145（ＪＰ，Ａ) 特開平１−144220（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マルチビーム情報記録再生装置に用いるマ
ルチビーム用光ディスクにおいて、下記の式に基づいて半径方向に連続的に変化させた間隔
ｐをもって複数の情報トラックを形成したことを特徴とするマルチビーム用光ディスク。ｐ＝（δ/N）cos［cos^-1（Ｎ・p₀/δ） −sin^-1（d/r₀）＋sin^-1（d/r）］ここで、 δ ;記録面上でのビームスポット間隔、 r ;半径位置、 p₀;最内周トラック半径r₀における情報トラック間隔、 d ;ディスク半径線とシーク時のビームスポット列移動
線間の距離、 N ;N・p₀＜δを満たす自然数。
【請求項２】請求項（１）記載のマルチビーム用光ディ
スクにおいて、内周側に設けられた、複数の情報トラックが一定の間隔
をもって形成され、複数のビームのうちの１個のビーム
のみにより記録及び再生される第１のデータ領域と、該第１のデータ領域より外周側に設けられた、複数の情
報トラックが上記の式に基づいて半径方向に連続的に変
化させた間隔ｐをもって形成され、複数のビームにより
並列的に複数の情報トラックの記録及び再生がなされる
第２のデータ領域とを有することを特徴とするマルチビーム用光ディスク。
【請求項３】請求項（１）または請求項（２）記載の光
ディスク上の情報トラック間隔に関する情報とトラック
アドレス情報とを予め記憶したメモリ部と、光学ヘッドの現在位置情報を得る手段と、シーク時及びトラックジャンプ時に、前記メモリ部に記
憶された情報並びに前記現在位置情報に応じて光学ヘッ
ドのシーク速度またはジャンプ距離を変化させる光学ヘ
ッド制御系とを備えたことを特徴とするマルチビーム情報記録再生装置。