JP2796157B2 - 追記型光デイスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、情報を順次記録再生できる光デイスク装置
に関し、特に、記録時に生じるトラツクオフセツトの影
響を低減させ、トラツキングサーボ特性を向上させるよ
うにした追記型光デイスク装置に関する。

［従来の技術］ 穴あけなどによつてデイスクに情報を大量に記録する
ことができる追記型光デイスク装置においては、トラツ
キングサーボ信号の検出方式として、案内溝からの反射
回折光を利用する回折光差動形を採用する場合に、光ヘ
ツドや光デイスクの特性によつて情報の記録中にトラツ
クオフセツトが生じ、正常な位置に記録を行なうことが
できないという不都合があり、特に、高記録密度化が可
能な、ピツトエツジ記録方式（マーク長記録方式：数値
「０」では反転せず、数値「１」を記録するときのみ反
転する方式、すなわち、ピツトの前縁と後縁とが数値
「１」を表わす記録方式）を用いた場合には、デイスク
に情報を長穴の形で記録するために、（数値「１」を記
録するときのみ円形ピツトを形成するピツトポジシヨン
方式に比べて）その影響がさらに大きくなる。

従来、このような不都合を解決する装置としては、例
えば、本件出願人と同一出願人が提案した特開昭64−48
226号公報に記載の装置がある。この装置は、トラツキ
ングサーボ系の応答周波数帯域を記録パルス周波数に近
い高周波数帯域に設定し、トラツキング検出信号の中か
ら記録時における反射光成分を記録パルス幅に応じた時
間分だけ抜き取るなどして、トラツキングサーボ信号中
に現れるトラツクオフセツトを低減させるようにしたも
のである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来装置は、トラツキングサーボ系の応答周波数
帯域が情報記録パルスを伝送できるような比較的高周波
数帯域を有するもののときは有効な手段であるが、通
常、この種のトラツキングサーボ系はオペアンプ等で構
成されていて、その応答周波数帯域は情報記録パルスの
周波数帯域に比べて相当低周波数帯域になるように構成
されているので、上記従来装置のトラツクオフセツト低
減手段は全てのトラツキングサーボ系に適用することが
できず、多くの装置においては、情報の記録中に疑似的
な（偽の）トラツクオフセツト成分が生じていたという
不都合があつた。

ここで、従来装置において、記録時にトラツキングサ
ーボ信号中に偽のトラツクオフセツト成分が発生する理
由を説明する。通常、記録光ビームのトラツキング状態
（所期のトラツク位置に対する光ビーム位置）は、光デ
イスクの記録トラツク（ピツト）の幅方向両側部からの
反射光ビーム成分をそれぞれ受光するように配置された
一対の光検出器の出力の差（トラツキングサーボ信号）
をとることで検出される。光ヘツドや光デイスクの面が
傾いたりせず光学レンズに収差などがなく、これら光ヘ
ツドや光デイスクが正常に動作している限り、上記トラ
ツキングサーボ信号は純粋に記録光ビームのトラツキン
グずれを表わしている。ところが、上記のような光ヘツ
ドや光デイスクの傾きやレンズの収差が発生すると、実
際には記録用光ビームにトラツキングずれがなくても両
光検出器の出力間にアンバランスが生じ、出力差成分
（トラツキングサーボ信号）が現れる。この出力差成分
が偽の（疑似的な）トラツクオフセツト成分（以下、単
に「トラツクオフセツト成分」ということもある）であ
る。トラツクオフセツト成分を含んだままのトラツキン
グサーボ信号を用いてトラツキング制御を行なうと、記
録用光ビームは、該トラツクオフセツト成分を含むトラ
ツキングサーボ信号全体を零にするように誤制御され
る、つまり、トラツクオフセツト成分に相当するトラツ
クずれをもつ位置に落ち着くように誤制御される。そこ
で、トラツキングサーボ信号からこのトラツクオフセツ
ト成分を除いて本来のトラツクずれを表わす成分のみを
用いるようにすれば、正しいトラツキングサーボが行な
われるものと考えられる。

従つて、本発明の目的は、応答周波数帯域が低周波数
帯域にあるトラツキングサーボ系のものにおいても、情
報の記録時に、トラツキングサーボ信号中に生じる疑似
的なトラツクオフセツト成分を低減ないしはキヤンセル
し、トラツキングサーボ特性の安定性を向上させる光デ
イスク装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、記録開始直後に、トラツキングサーボ信
号中に現れるトラツクオフセツト成分を検出かつ保持
し、このトラツクオフセツト成分をトラツキングサーボ
信号にフイードバツクすることにより達成される。

［作用］ 情報記録時に生じるトラツクオフセツトは、トラツキ
ングサーボ信号の検出法として、光デイスクの案内溝か
らの反射回折光を利用する回折光差動形（または、push
pull形ともいう）を用いている場合に、光ヘツドや光
デイスクの正常位置からの傾きまたはその傾きに伴う光
学系レンズの収差によつて生じるが、これは情報記録に
際して光スポツトによつて光デイスクの記録膜に穴が形
成されるとき、この穴が形成される案内溝から反射され
る回折光成分がアンバランスになるためであると考えら
れる。

そこで、記録開始直後に、トラツキングサーボ信号に
生じるトラツクオフセツト成分を、セクタ単位で記録タ
イミングを表わす記録ゲート信号によつて検出し、（サ
ンプリングし）かつ保持し、こうして得られたトラツク
オフセツト成分をトラツキングサーボ系にフイードバツ
クして、上記トラツキングサーボ信号中のトラツクオフ
セツト成分を減少ないしキヤンセルさせる。これによつ
て、情報記録時に生じるトラツクオフセツトが低減さ
れ、大幅に追従性能が向上するようになる。

［実施例］ 以下、本発明の追記型光デイスク装置の一実施例を第
１図のブロツク図によつて説明する。

図において、１は半導体レーザ、２はカツプリングレ
ンズ、３は偏光プリズム、４は1/4波長板、５はガルバ
ノミラー、６は絞り込みレンズ、７は記録膜、８はデイ
スク部材、９は信号処理回路、10はレーザドライバ、11
はプリズム、12,14はレンズ、13,16,17は光検出器、15
はハーフプリズム、18,21は差動増幅器、19はAF駆動回
路、20は増幅器、22はTR駆動回路、23,24は非反転増幅
器、25は加算回路、26は補正回路をそれぞれ示してい
る。

半導体レーザ１から投射された光はカツプリングレン
ズ２によつて平行光になり、偏光プリズム３に供給され
る。偏光プリズム３を透過した光はｐ直線偏光になつて
いて、この光が1/4波長板４を透過すると円偏光に変換
され、この変換された光はガルバノミラー５を透過し、
さらにボイスコイルに取り付けられた絞り込みレンズ６
によつて１μｍ程度のスポツトになるように絞り込ま
れ、デイスク部材８の記録膜７上に投射される。この場
合、追記型光デイスク用の記録膜７としては、よし知ら
れたTe−Se系の非晶質のものが用いられており、デイス
ク部材８としては、よく知られたガラスか、ポリカーボ
ネイト基板が用いられている。

光デイスクに情報記録を行なう場合は、記録データの
管理及び変復調を行なう信号処理回路９から送出された
記録パルスをレーザドライバ10へ導き、レーザドライバ
10は上記記録パルスで半導体レーザ１を励起し、半導体
レーザ１からパルス状の高出力発振を生じさせ、この発
振出力光はレンズ２、偏光プリズム３、1/4波長板４、
ガルバノミラー５、絞り込みレンズ６をそれぞれ通して
光デイスクに供給され、そこで上記記録膜７に熱的に穴
をあけることによつて情報記録が行なわれる。

一方、上記記録膜７で反射を受けた光は、再び、絞り
込みレンズ６、ガルバノミラー５、1/4波長板４をそれ
ぞれ透過し、1/4波長板４において円偏光からｓ直線偏
光に変換された後、偏光プリズム３において投射光と分
離され、プリズム11において２分される。２分された一
方の光は、レンズ12を通して光検出器13に供給され、そ
こで光デイスクの記録膜７の穴の有無に応じた反射光量
を示す再生信号が生成され、この再生信号は増幅器20で
増幅された後信号処理回路９に供給され、信号処理回路
９においては上記再生信号をパルス化してデータの復調
を行ない、所定のRD（読み出し）動作が行なわれる。２
分された他方の光は、レンズ14が通つた後ハーフプリズ
ム15に供給され、そこでさらに反射光と透過光とに２分
される。この内、反射光はレンズ14の焦点位置の前側に
配置された光検出器16に入射し、透過光はレンズ14の焦
点位置の後側に配置された光検出器17に入射する。

光検出器16と光検出器17は、第２図に示すように、光
検出素子A1,A2と光検出素子T1,T2とが図示のように配置
された同一形状のもので、トラツク長手方向に相当する
位置に前後して配置された光検出素子A1,A2は自動焦点
（AF）検出用に利用され、トラツク幅方向に相当する位
置に並べて配置された光検出素子T1,T2はトラツク追跡
（TR）用に利用される。

AF検出銅祭は、次のようにして行なわれる。すなわ
ち、デイスク部材８が上下振れすることにより、記録膜
７上に結ばれていた光スポツトの焦点位置が記録膜７上
からずれた場合には、その焦点ずれの方向に応じて光検
出器16と光検出器17に入射するビーム形状が異なり、そ
れらの受光光量が相違するようになるので、光検出器16
と光検出器17における光検出素子A1,A2の出力を加算し
た後、差動増幅器18において上記加算出力の差をとるこ
とによりAF誤差信号を発生させ、このAF誤差信号をAF駆
動回路19を通して絞り込みレンズ６に取り付けられてい
るボイスコイルに供給し、絞り込みレンズ６を駆動する
ことにより、記録膜７上に結ばれる光スポツトの焦点位
置がデイスク部材８の上下振れにも拘らず常に記録膜７
上にあるように、上記焦点位置を追従させるものであ
る。

TR動作は、トラツキングサーボ信号の検出法として回
折光差動法（または、push pull法ともいう）を用いる
ので、その基本的形態は、光検出器16における光検出素
子T1,T2をデイスク部材８上に形成されているトラツク
（案内溝）に対して挾み込むような形に配置したもので
ある。そして、トラツク（案内溝）に対して光スポツト
の位置がずれたときに生じる回折光のアンバランス量を
検出するため、光検出素子T1,T2の出力を差動増幅器21
に加え、そこでそれら出力の差をとることによりトラツ
キングサーボ信号を発生させ、トラツキングサーボ信号
をTR駆動回路22を介してガルバノミラー５に供給し、ガ
ルバノミラーの回動によつて光スポツトがトラツク（案
内溝）の中心に来るように追従を行なうものである。な
お、光検出器16の光検出素子をT11,T12、光検出器17の
光検出素子をT21,T22としたとき、両光検出素子T11,T21
の出力の和から両光検出素子T12,T22の出力の和を差し
引くことによつてトラツキングサーボ信号を得るように
しても、上記動作と同様の動作を達成できる。

しかしながら、以上の動作について、デイスク部材８
に形成されているトラツク間に情報を記録する溝間記録
方式においては、光ヘツドや光デイスク部材８の固有の
性質（特に、それらの正常位置からの傾き）によつて情
報記録時に、光検出素子T1,T2に入射する反射光に含ま
れている記録パルス成分がアンバランスになり、トラツ
キングサーボ信号にトラツクオフセツト成分が生じ、記
録が正常な位置に行なわれないという不都合が生じるこ
とがある。このような現象は、光デイスク８の上記傾き
に起因して絞り込みレンズ６にレンズ収差（例えば、コ
マ収差）が生じ、この際に情報記録を行なう、即ち、ト
ラツキングサーボ信号にトラツクオフセツト成分が生じ
ている状態で記録を行なうと、穴の形成の過程において
案内溝から反射されてきた回折光成分がアンバランスに
なり、そのアンバランス量はまた記録時の光スポツトの
パワーの大きさにも依存して、トラツクオフセツト成分
の発生を助長するためであると考えられる。

また、第３図は情報記録時に記録パルスの供給により
どのようにしてトラツクオフセツト成分が生じるかを示
す波形図、第４図は記録開始直後に生じるトラツクオフ
セツト成分も持つたトラツキングサーボ信号が補正され
る過程を示す波形図である。これらの図において、第３
図（ａ）は半導体レーザ１を駆動する記録パルスであつ
て、この記録パルスに応答して半導体レーザ１から投射
光パルスが放出され、記録開始直後に上記投射光パルス
に応答して光検出器16の光検出素子T1,T2には例えば第
３図（ｂ），第３図（ｃ）に示すような反射光パルスが
得られる（このような波形の反射光パルスが得られるこ
とは実験的に確認している）。この場合、記録パルスの
パルス幅は100nsのオーダーであって、トラツク追跡（T
R）検出系の周波数特性が理想的な構成であるならば、
第３図（ｂ），第３図（ｃ）に示すような反射パルスの
差成分である差動増幅器21の出力は第３図（ｄ）の実線
に示すような波形になるが、実際のTR検出系の周波数応
答は記録パルス周波数に対して十分低いため、差動増幅
器21の出力は第３図（ｄ）の点線に示すように平均化さ
れたレベル出力となり、このレベル出力がトラツクオフ
セツトΔTRとなつてトラツキングサーボ信号中に現れる
ことになる。さらに、記録開始直後は、トラツキングサ
ーボ信号中には第４図（ａ）に示すようなトラツクオフ
セツトΔTRが生じるが、その後、トラツキングサーボ系
がこのトラツクオフセツトΔTRに追従し始めるので、ト
ラツキングサーボ信号中のトラツクオフセツトΔTRは漸
次減少して０に収斂する。しかるに、上で述べたよう
に、このときの光スポツトは案内溝（トラツク）の中心
に対してトラツクオフセツトΔTRだけ外れた所を追従す
るように動作しているので、隣接トラツクとのクロスト
ークやトラツク脱輪などの不都合が生じることがある。

本発明は、上記不都合を解消しようとするもので、ト
ラツキングサーボ信号中に現れるトラツクオフセツトΔ
TRから換算したずれの量と、記録されたピツトのトラツ
ク中心からの外れ量とは、情報記録時のトラツキング検
出信号の入力レベルに対する回路利得と、情報再生時の
同入力レベルに対する回路利得とを調整し、記録時及び
再生時におけるトラツキング検出信号の出力レベルが同
じになるようにすれば、等しくなることを走査型電子顕
微鏡（SEM）写真などによつて実験的に確かめたことを
前提にし、記録開始直後に生じるトラツクオフセツトΔ
TRに相当するトラツクオフセツト成分をトラツキングサ
ーボ信号の中から検出かつ保持し、そこで得られたトラ
ツクオフセツト成分ΔTRをトラツキングサーボ系にフイ
ードバツクすることにより、記録時に発生するトラツク
オフセツト成分ΔTRを低減するようにしたものである。

第５図はトラツクオフセツト成分をトラツキングサー
ボ系にフイードバツクするための具体的な回路図であ
る。光検出器16の光検出素子T1,T2で得られた検出出力T
R−A,TR−Ｂはそれぞれ抵抗R1により電圧変換されて非
反転増幅器OP−1,OP−２に入力される。非反転増幅器OP
−1,OP−２の利得は、抵抗R2,R3,R4によつて決定される
が、抵抗R4にはそれぞれ並列にアナログスイツチAS−1,
AS−２が接続され、これらアナログスイツチAS−1,AS−
２は信号処理回路９からの周期1msのオーダーの記録ゲ
ート信号（第４図（ｂ））によりオンオフされる。そし
て、アナログスイツチAS−1,AS−２は記録時に記録ゲー
ト信号の供給によつてオフになるが、それは記録時の検
出出力TR−A,TR−Ｂの入力レベルの（再生時に比べた）
増大の非反転増幅器OP−1,OP−２の利得の減少によつて
抑圧し、非反転増幅器OP−1,OP−２の出力側で、記録時
と再生時の検出出力レベルを等しくするためである。

非反転増幅器OP−1,OP−２の出力は次段の加算器OP−
３と差動増幅器OP−４に抵抗R5及び抵抗R8を介して入力
され、加算器OP−３からはトラツキングトータル信号、
差動増幅器OP−４からはトラツキングサーボ信号が送出
される。

これらの信号のうち、トラツキングサーボ信号は抵抗
R10を介して加算器OP−５に入力されるが、同じく抵抗R
10を介して入力されるトラツクオフセツト成分のフイー
ドバツクがない場合には、加算器OP−５の出力に生じる
トラツキングサーボ信号は第４図（ａ）に示すように記
録開始直後に（このときはまだサーボ系が応答していな
いため、ΔTRが顕著に現れる）トラツクオフセツト成分
ΔTRを有したものになる。このトラツクオフセツト成分
ΔTRを有するトラツキングサーボ信号は、記録エリアを
示す記録ゲート信号（第４図（ｂ））と同じかそれより
も僅か前に立ち上がるホールド信号HS1（第４図
（ｃ））によつて始動するサンプルホールド回路SH1
と、上記記録ゲート信号よりも僅かに遅く（トラツキン
グサーボ系の応答速度を考慮して、例えば、５μｓ−10
μｓ）立ち上がるホールド信号HS2（第４図（ｄ））に
よつて始動するサンプルホールド回路SH2とに供給さ
れ、これら両サンプルホールド回路SH1,SH2の出力に得
られるホールド出力は抵抗R12を介して差動増幅器OP−
６に供給され、そこでそれらの差をとることにより、差
動増幅器OP−６の出力においてトラツクオフセツト成分
ΔTRが抽出される。抽出されたトラツクオフセツト成分
ΔTRは、記録時には通常閉じているアナログスイツチAS
3を介して加算器OP−５の入力、即ち、トラツキングサ
ーボ系にフイードバツクされ、加算器OP−５の出力に生
じるトラツクオフセツト成分ΔTRを低減させる。また、
差動増幅器OP−６の出力のトラツクオフセツト成分ΔTR
はリミツタLMに導かれるが、リミツタLMの機能はトラツ
クオフセツト成分ΔTRが異常に大きい場合にその振幅を
制限して、サンプルホールド回路SH1,SH2などの異常信
号検出による誤動作をなくすようにするものである。

トラツキングトータル信号（OP−３出力）は、記録膜
７の欠陥を検出するために利用するもので、サンプルホ
ールド回路SH1,SH2がホールド動作を開始した時に記録
膜７に欠陥があると、トラツクオフセツト成分ΔTRを表
わす差動増幅器OP−６の出力が異常値を示すようになる
ので、その際に差動増幅器OP−６の出力を無能化するも
のである。この動作について詳述すると、加算器OP−３
の出力に生じるトラツキングトータル信号は比較器COMP
に入力され、そこでトラツクオフセツト成分に影響を及
ぼさない基準電圧レベルVrfと比較されて欠陥の有無が
検出され、検出出力はAND回路においてサンプルホール
ド回路SH1,SH2のホールド開始のタイミングを示すホー
ルド信号HS1,▲▼とANDがとられ、次いでフリツ
プフロツプFFに入力される。いま、上記欠陥の存在が検
出されると、フリツプフロツプFFの出力がハイレベルと
なり、そのレベルはOR回路を介してアナログスイツチAS
3に導かれ、アナログスイツチAS3の接点を接地側に切り
換え、差動増幅器OP−６で検出されたトラツクオフセツ
ト成分ΔTRが加算器OP−５にフイードバツクされるのを
禁止するように作用する。この場合に、通常、アナログ
スイツチAS3の制御信号にはホールド信号HS2が使用され
て、情報再生時には接地電位を、情報記録時には検出し
たトラツクオフセツト成分ΔTRを加算器OP−５の入力、
即ち、トラツキングサーボ系にフイードバツクするよう
にしている。なお、トラツクオフセツトの補正には、検
出したトラツクオフセツト成分ΔTRをそのままフイード
バツクしても、または、光デイスクの特性に合わせてそ
の比例成分をフイードバツクしても効果に何等変わりは
ない。

以上のように、上記フイードバツクを行なつたことに
より、補正されたトラツキングサーボ信号には、第４図
（ｅ）に示すように記録時に発生するトラツクオフセツ
トが殆どないものになる。

このように、記録時に発生する（トラツキングサーボ
信号に含まれる）トラツクオフセツト成分を記録開始時
に検出して保持し、これをトラツキングサーボ系にフイ
ードバツクすることにより、トラツクオフセツトを低減
することができ、記録時のトラツキングサーボ系の安定
性を大幅に改善し、トラツク追従性能を大幅に向上させ
ることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、記録時にトラツキングサーボ信号中
に生じるトラツクオフセツトを低減でき、大幅にトラツ
ク追従性能を向上させることができる。

また、応答周波数特性が低周波数帯域にあるトラツキ
ングサーボ系を用いた装置であつても、簡単な回路を付
加するだけで、記録時に生じるトラツクオフセツトを低
減し、トラツキングサーボ特性の安定性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の追記型光デイスク装置の一実施例を示
すブロツク図、第２図は光検出器に用いる光検出素子の
配置図、第３図及び第４図は本発明の一実施例の装置各
部の信号波形を示す図、第５図は本発明の一実施例の装
置の主要部の具体的構成を示す図である。 １……半導体レーザ、２……カツプリングレンズ、３…
…偏光プリズム、４……1/4波長板、５……ガルバノミ
ラー、６……絞り込みレンズ、７……記録膜、８……デ
イスク部材、９……信号処理回路、10……レーザドライ
バ、11……プリズム、12,14……レンズ、13,16,17……
光検出器、15……ハーフプリズム、18,21……差動増幅
器、19……AF駆動回路、20……増幅器、22……TR駆動回
路、23,24……非反転増幅器、25……加算回路（トラツ
キングトータル信号検出回路）、26……補正回路。

フロントページの続き (72)発明者 前田 武志 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 重松 和男 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭64−62831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/095

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源の光を情報記録媒体に導
   く光学系と、前記情報記録媒体からの反射光を前記光学
   系から分離して光電変換を行う光検出器と、前記検出器
   からの出力によりトラッキングサーボ信号を発生させる
   検出回路と、前記情報記録媒体に情報を記録する情報処
   理回路と、を有する光ディスク装置であって、 前記光検出器は、前記情報記録媒体上のトラック幅方向
   に相当する位置に並べて配置された２つの検出素子を有
   し、 前記検出回路は、前記２つの検出素子の出力の差を取り
   出してトラッキングサーボ信号を得る差演算回路と、前
   記差演算回路の出力を入力として情報記録開始直後に現
   れる前記トラッキングサーボ信号中のトラックオフセッ
   ト成分を検出しかつ保持するホールド回路と、を設け、 前記ホールド回路の出力をトラッキングサーボ系にフィ
   ードバックする ことを特徴とする追記型光ディスク装置。