JP2799142B2 - 光ディスク - Google Patents

光ディスク

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JP2799142B2
JP2799142B2 JP6116575A JP11657594A JP2799142B2 JP 2799142 B2 JP2799142 B2 JP 2799142B2 JP 6116575 A JP6116575 A JP 6116575A JP 11657594 A JP11657594 A JP 11657594A JP 2799142 B2 JP2799142 B2 JP 2799142B2
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pit
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ヤコブス フェルブーム ヨハネス
ワルター ヘトレウエル クルト
ルーイ シエル デビッド
アール ルイス ダビッド
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レーザー マグネチック ストレージ インターナショナル カンパニー
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    • G11B7/2407—Tracks or pits; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24085—Pits

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、トラックに中心合わせ
した少なくとも１つの中央サーボデータピットと、トラ
ックの中心から両側に向かって偏移した少なくとも２つ
の偏移サーボデータピットとをトラック当り有する同心
状またはらせん状のトラックを有する単一レーザビーム
用光ディスクであって、前記ピットの各々は同一寸法で
同一形状であり、そしてこれらピットの各々は互いに隣
接し、かつデータから分離されている当該光ディスクに
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】米国特許第4037252 号明細書（特公昭54
-33724号公報) には、光ディスクを照射する３つのレー
ザビームを有するサーボシステムが記載されており、こ
のサーボシステムにより互いに90度移相（偏移）する２
つの径方向に変化する正弦波状信号が生ぜしめられる。
第１信号は２つの偏移ビーム間の差信号を有しており、
トラック中心に零交差点を有している。この差信号は、
ディスク駆動装置のサーボシステムに誤差信号として与
えられ、これにより零交差点に関するサーボ制御を行う
ことができる。第１信号の振幅調整微分信号をこの第１
信号から減算し、正の制動 (ダンピング) を行う。トラ
ック間では制動用の微分信号は負である。これにより通
常サーボシステムを不安定にする。しかしながらここで
第１信号から90度移相した第２信号が完全に負であり、
方形波に波形整形されて制動用の微分信号を反転させる
制御信号を発生し、制動が再び正となるようにしてい
る。特開昭58-185046 号公報には、いわゆるサンプリン
グサーボトラッキングシステムが開示されている。この
トラッキングシステムはトラッキング情報およびトラッ
ク交差点情報を光ディスク駆動装置に与えるのに偏移位
置を用いている。走査スポットがこれらの偏移位置を通
過した際に、反射された走査ビームのエネルギーがサン
プリングされる。これらのサンプルが組合わされて、径
方向で平坦なピークを有する信号を生ぜしめる。米国特
許第4428069 号明細書には、トラック中心に接近し互い
に離間してスタッガ配置された細長状の偏移サーボピッ
トが続く細長状のタイミングピットが記載されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トラ
ッキングサーボに適した光ディスクを提供せんとするに
ある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、トラックに中
心合わせした少なくとも１つの中央サーボデータピット
と、トラックの中心から両側に向かって偏移した少なく
とも２つの偏移サーボデータピットとをトラック当り有
する同心状またはらせん状のトラックを有する単一レー
ザビーム用光ディスクであって、前記ピットの各々は同
一寸法で同一形状であり、そしてこれらピットの各々は
互いに隣接し、かつデータから分離されている当該光デ
ィスクにおいて、前記偏移サーボデータピットの偏移量
はトラックピッチの４分の１であり、隣接するトラック
のサーボデータピットは、前記中央サーボデータピット
と前記各偏移サーボデータピットのそれぞれが当該ディ
スクの径方向に直線的に整列されるように配置されてい
ることを特徴とする。 【０００５】２つの偏移したデータピットはトラッキン
グ誤差信号（第１トラッキング信号）を発生させるのに
用いられる。これらの偏移したデータピットは中央ピッ
トと組合わせて、トラッキング誤差信号から90度移相し
た、径方向で変化する正弦波状信号（第２トラッキング
信号）を発生させるのに用いられる。この第２トラッキ
ング信号は、中央ピットにより生ぜしめられる信号から
一方の偏移ピットにより生ぜしめられる信号を減算し、
中央ピットにより生ぜしめられる信号から他方の偏移ピ
ットにより生ぜしめられる信号を減算し、次にこさら２
つの減算結果信号を加算することにより得られる。この
結果の第２トラッキング信号は直流分のない信号を生ぜ
しめる。直流分のない信号は、直流分を有する信号が信
頼的な零交差点情報を与えないという点で重要である。
この場合、第１トラッキング信号から90度移相したこの
第２トラッキング信号の零交差点がトラック交差情報を
提供するために用いられる。本発明の光ディスクによれ
ば、最大でトラックピッチの１／２までのトラッキング
誤差を有効に補正しうるようになる。すなわち、スポッ
トがトラックの中心から偏移サーボデータピットを越え
て偏移した場合に、第２トラッキング信号を用いて第１
トラッキング信号の極性を補正することにより、サーボ
ループは正しいトラックを見い出しうるものである。更
に、本発明の光ディスクでは同じ種類の全てのピットが
径方向に整列されている為に、トラッキング時にサーボ
データ以外のデータの影響を受けることなく安定なトラ
ッキング制御を達成しうる。 【０００６】 【実施例】図１はサーボデータ領域内の３つのサーボデ
ータピットの好適な１組を示す。これらピットを設ける
領域は、データを設ける領域の中でトラックに沿って点
在している。好適な具体例におけるトラックデータ領域
は予め書式を定めた溝を含まないようにするのが好まし
い。このような溝はレーザ読出しビームの波長の1/8 の
深さを有するものを使用することができる。ディスク全
体に亘るトラックは同心状またはらせん状にすることが
できるが、所定のトラックまたはここで説明するような
トラックの小部分に亘ってのみ見た場合、このトラック
はほぼ同心状になっている。サーボデータピットを設け
る領域は、トラックからトラックに径方向に整列されて
いる。これにより検索中、前記ピットをサンプリングす
ることができる（すなわち、サーボデータピットのサン
プリングをトリガする位相ロックループは、トラックを
交差する適切な時間にトリガし、さらにこれらピットの
１つ、好ましくは中央のピットに位相ロックすることに
より更新しうる）。ここで説明するピットは同様に書式
を定めたピットであり、同一寸法、同一形状を有してい
る。この場合、これらピットはほぼ円形で前記の波長の
1/4 の深さを有している。しかし本発明は上述したピッ
トとほぼ同じ結果が得られれば他の形態のピットにも適
用しうるものである。サーボピットを設ける領域は浅い
(波長の1/12以下）予め書式を定めた溝を有することが
できるが、これら領域には全然溝を設けないのが好まし
い。その理由はこの溝がピットの適切な検出を妨害する
からである。 【０００７】最後のピットＢはトラックの中央に整列さ
れる。ピットＢからわずかの距離でトラックから離間し
てピットＣおよびＡがあり、これらピットＣおよびＡは
トラックの中心から光ディスクのトラックピッチｇの1/
4 だけ偏移している。このトラックピッチは隣接するト
ラック中心間の径方向の距離である。これらピットはト
ラックの長手方向にも同様に離間しているのが好まし
い。これらピットはピット間の距離がピット寸法の少な
くとも1.5 倍になるようにする必要がある。これらピッ
トの他の配置も可能である。図２は１つの変形例を示
す。この図２ではピットＢはピットＡおよびＣより先行
している。 【０００８】図３は、好適な光ディスク駆動装置を示
す。可動キャリッジ３に装着したレーザ６は、偏光ビー
ムスプリッタ７、1/4 波長板（λ／４板）11および密調
整アクチュエータ８を経てディスク面に形成されたトラ
ックおよびサーボデータピットを有するディスク４にレ
ーザビームを供給する。このビームは偏光ビームスプリ
ッタ７および非点収差レンズ９を経て象限検出器110 に
反射される。この検出器は出力信号を生じ、サーボ信号
発生器12で加算される。この検出器および信号発生器
は、密調整サーボ15および粗調整サーボ16の双方に２つ
のトラッキング信号I1および It を出力する。密調整サ
ーボは密調整アクチュエータを制御するためにモータ10
を制御する。粗調整サーボはキャリッジ３の移動を制御
するサーボモータ28を制御する。粗調整サーボは、特に
検索動作中トラックからトラックへの移動のために主と
して用いられる。（素子12, 15および16はキャリッジ３
上に必ずしも装着する必要はない。） 【０００９】図４は、適切なピット配列を検出し、トラ
ッキングするとともに光ディスク駆動装置のサーボシス
テムの制動（ダンピング）を制御する２つの径方向に変
化する正弦波状信号を生じるためのトラッキングサーボ
信号発生器12の好適例を示す。この図４には象限検出器
を示しているが、この検出器の出力が加算される。この
ことは当業者にとって明かなように、１つの検出器ダイ
オードを設けたのと等価である。 【００１０】ディスク上に集束され、トラック上に中心
合わせされた際に、偏移ピットを検出する程度に十分小
さなスポットを有するレーザビームを光ディスクに向
け、この光ディスクで反射させ、ピットによって生ぜし
められる光振幅変調をこのレーザビームに与える。ピッ
トの信号は、ビームがピット上に中心を合わせた場合に
最大となり、ビームがピットから1/2 トラックピッチだ
け偏移するも、このピットおよび次のトラック上の隣接
ピットと径方向で整列された場合に最小となる。光ディ
スク駆動装置の光学系は反射したビームを検出器110 上
に結像する。レーザビームがピットＢを通過すると、ガ
ウス状の信号が加算器112 から生じる。ピットＡおよび
Ｃについても同様である。ビームスポットがトラック上
に中心合わせされている場合、ピットＡおよびＣにより
加算器112 から生ぜしめられた信号（直流成分を含む）
は互いに等しくなり、減算すると零の値になる。これは
正弦波状信号の零交差点に相当する。 【００１１】さらにピットＢにより象限検出器の４つの
素子全てに生ぜしめられた信号は、ビームスポットがト
ラック上に中心合わせされた場合に最大になる。したが
って、ピットＢにより加算器112 から生ぜしめられた信
号は（径方向に）ピットＣおよびＡを検出することによ
って生じる差信号に対して90度移相する。 【００１２】したがって図４では、象限検出器110 の４
象限からの信号を加算器112 に出力する。この加算器の
出力は、各々タイミング信号T1, T2およびT3により使用
可能化される３つのサンプル- ホールド回路118, 126お
よび128 に供給される。タイミング信号T1〜T3は、１つ
のサーボデータピットが検出器110 上に結像されると発
生する。タイミング信号T1はピットＢが存在する場合に
発生する。タイミング信号T2はピットＡが存在する場合
に発生する。タイミング信号T3はピットＣが存在する場
合に発生する。 【００１３】好ましい光ディスクは、通常のデータを点
在させた各トラックに沿う複数のサーボデータピット領
域を有している。サーボデータは、ディスク上に予め記
録された通常のクロッキングデータに対する所定の関係
で記録し、タイミング信号T1〜T3が通常のデータをサン
プリングするのに用いるのと同一のタイミング手段によ
り与えられるようにするのが好ましい。さらに、この中
央に位置するサーボデータピット自体をタイミングのた
めに用いることができる。1985年７月30日出願の米国特
許出願第760450号明細書に開示されているように、デー
タは固定ブロックコードで記録され、サーボデータピッ
トは、固定ブロックコードとは相異する長手方向の関係
で記録されており、したがってサーボデータとして認識
しうる。例えば、ピットＡおよびＣが、少なくともこれ
らのうちの後方のピットが後方の中央ピットＢから、固
定ブロックコードに許容されている距離よりも長い距離
離間している場合には、このサーボシステムはサーボデ
ータ領域を読取っていることを認識する。その後ピット
Ｂは位相ロックループを同期させるタイミングピットと
して用いられ、この位相ロックループは、後のピットＢ
で更新され、同様にサーボデータピットのサンプリング
のタイミング（タイミング信号T1〜T3）およびデータを
制御する（予め記録したクロック信号は予め書式を定め
た溝には必要としない）。 【００１４】サンプル- ホールド回路126 および128 の
出力は、差動増幅器116 で互いに減算され、信号I1、す
なわち第１トラッキング信号を生じ、この信号は図５お
よび６につき説明するように密調整サーボに用いる。こ
の信号はトラック交差点を決定する粗調整サーボ16によ
っても用いられる。走査ビームスポットの中心がトラッ
クの中心と一致すると、信号I1の値は零となる。走査ビ
ームスポットの中心がトラックの中心からトラックピッ
チの４分の1 だけ偏移すると、信号I1の値は最大値 (又
は最小値) となる。 【００１５】サンプル- ホールド回路118 の出力（ピッ
トＢ信号）は差動増幅器120 および124 の正入力端に供
給され、差動増幅器120 および124 の負入力端に各々サ
ンプル- ホールド回路126 および128 の出力（ピットＡ
信号およびピットＣ信号）が供給される。これら２つの
差動増幅器の出力は加算増幅器114 に入力され、この加
算増幅器の出力は信号 It となる。走査ビームスポット
の径 (光ディスクの径) 方向位置の関数としてのこの信
号 It は周期的な関数であり、走査ビームスポットの中
心がトラックの中心にくると最大値を有し、走査ビーム
スポットの中心が２つのトラック間の真中にくると最小
値を有する。従って、走査ビームスポットの径方向位置
の関数としてのこの信号 It は信号 I1 に対して90度移
相された位相を有する。ピットＡ，ＢおよびＣの寸法お
よび形状は互いに等しい。従って、信号 It は径方向の
一周期分で見た平均値で零になる（ It ＝２Ｂ−Ａ−
Ｃ）。換言すれば、信号 It には直流成分がない。 【００１６】図５は、米国特許第4037252 号明細書の第
６図と同じであり、この図５から明かなように、信号I1
および It とトラック中心S1〜S3との間の径方向の関係
が記載されている。この場合、トラック中心上にピット
Ｂが形成され、トラック中心の右側に示す破線（トラッ
ク中心から４分の１トラックピッチだけ離れた位置）上
にピットＡが形成され、トラック中心の左側に示す破線
上にピットＣが形成されているものとする。信号I1およ
び It は双方共正弦波状で互いに90度だけ移相してお
り、信号I1はトラック中心に零交差点を有しており、信
号 It はトラック間、すなわちピットＡおよびピットＣ
を有する境界線の外側で負である。この位相関係を表わ
すために一方の信号を正弦波信号、他方の信号を余弦波
信号と称しうる。 【００１７】図６は、例えば米国特許第4037252 号明細
書 (特公昭54-33724号公報) に開示された通常の種類の
密調整トラッキングシステム (密調整サーボ) の一実施
例を示す。トラッキング誤差を示す信号I1は減算器21お
よび増幅器22を介してモータ10に供給される。走査ビー
ムスポットの径方向速度を表わす信号を発生させるため
に、信号I1の導関数を微分器19により決定する。微分器
19の出力端子に得られる信号I1の導関数は増幅器20およ
びスイッチ23を経て減算回路21の負入力端に供給され、
この導関数を信号I1から減算する。この場合、トラッキ
ング制御ループの制動のために、速度帰還ループを実現
する。走査ビームスポットの位置が、信号I1の振幅がそ
の最大値 (又は最小値) に達する位置を越えると直ち
に、信号I1の導関数の正負符号はもはや走査スポットの
移動方向と対応せず、その結果トラッキングサーボルー
プを不安定とする。 【００１８】これを回避するために、スイッチ23を切換
えて、増幅器20の出力がインバータ24を経て減算回路21
の反転入力端に供給される状態とする。スイッチ23に対
する制御信号は信号 It から取出される。この信号 It
は信号 I1 から90度移相している為、信号 It の零交差
点は信号I1の最大点および最小点と対応する。 【００１９】信号 It の正負符号はスイッチ23を制御す
るのに用いうる。信号 It の正負符号を得るのは方形波
整形器18およびソレノイド25により達成される。この方
形波整形器18の出力信号 I´t を第５図に示してある。
本発明の光ディスクではピットＡおよびＣをトラック中
心から４分の１トラックピッチだけ離れた位置に設けて
ある為、トラックの中心に設けたピットＢから得られる
信号Ｉ′t を用いることにより、最大トラックピッチの
１／２まで（隣り合うトラック間の中心まで）のトラッ
キング誤差を補正しうる。 【００２０】好ましい光ディスクでは、同じ種類の全て
のピットが径方向に整列されている。図７はさらにピッ
ト配列に関する第３のピット配列を示す。このように全
てのピットＢが整列されている。ピットＡおよびピット
Ｃに対しても同様である。この配列によりトラック交差
点におけるタイミングが一層簡単になり、検索中サーボ
データの連続的なサンプリングを行うことができる。本
発明の光ディスクでは同じ種類の全てのピットが径方向
に整列されている為に、トラッキング時にサーボデータ
以外のデータの影響を受けることなく安定なトラッキン
グ制御を達成しうる。この図７に示すように、予め書式
を定めた溝を有するデータ領域は、サーボデータ領域の
後に続く。 【００２１】トラック交差方向情報をうるために、互い
に90度移相した正弦および余弦波信号を用いることは、
当業者にとって周知のことである。粗調整サーボ検索回
路の一例を第８図に示す。この回路は信号 It およびI1
の双方の零交差点を計数する。すなわちトラック交差点
パルス検出器130 および136 が零交差点をトラック当た
り４つ検出すると、これら検出器の出力は４で除算さ
れ、トラックカウンタ134 に入力される。このカウンタ
の計数値は直角方向検出器132 の方向出力による制御の
下で増加または減少し、これにより正弦波信号I1および
余弦波信号 It から移動方向を決定する。具体的には正
弦波信号I1は、正に向かう信号遷移でＤ入力端をＱ出力
端にトリガするＤフリップフロップ132 のクロック入力
端に入力され、余弦波信号 It はＤ入力端に入力され
る。したがって、フリップフロップがクロック動作され
ると、余弦波信号の状態（１か−１かのどちらか）はト
ラック交差が何れの方向で生じているかに依存する。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるサーボデータピットの好適な配置
の一例を示す線図である。 【図２】同じくその変形例を示す線図である。 【図３】本発明光ディスクに用いる光ディスク駆動装
置、ディスク、レーザ、光学系およびサーボシステムを
示す線図である。 【図４】サーボデータピットから２つのトラッキング信
号を得るための象限検出器およびその関連回路を示す線
図である。 【図５】サーボデータピットから得られる第１および第
２トラッキング信号と、第２トラッキング信号から生ぜ
しめられ、減衰信号の反転を制御するのに用いる方形波
信号とを示す波形図である。 【図６】本発明に有効なトラック間の反転減衰を行う密
調整サーボシステムを示す回路図である。 【図７】多数のトラックに亘るサーボデータピットの径
方向の配列を示す線図である。 【図８】粗調整サーボのトラック交差点カウンタを示す
ブロック線図である。 【符号の説明】 ３ 可動キャリッジ ４ 光ディスク ６ レーザ ７ 偏光ビームスプリッタ ８ 密調整アクチュエータ ９ 非点収差レンズ １０ モータ １１ 1/4 波長板 １２ サーボ信号発生器 １５ 密調整サーボ １６ 粗調整サーボ（トラック交差点サーボ） １８ 方形波整形器 ２１ 減算器 ２３ スイッチ ２４ インバータ ２５ ソレノイド ２８ サーボモータ １１０ 象限検出器 １１２ 加算器 １１４ 加算増幅器 １１６，１２０，１２４ 差動増幅器 １１８，１２６，１２８ サンプル- ホールド回路 １３０，１３６ トラック交差点パルス検出器 １３２ 直角方向検出器（フリップフロップ） １３４ トラックカウンタ Ａ，Ｂ，Ｃ サーボデータピット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス ヤコブス フェルブーム オランダ国 5571 ベー ヘー ベルヘ イク フォン デル ファルファエトス トラート 16 (72)発明者 クルト ワルター ヘトレウエル アメリカ合衆国 コロラド州 80917 コロラド スプリングス ホースシュー ベンド 5040 (72)発明者 デビッド ルーイ シエル アメリカ合衆国 コロラド州 80916 コロラド スプリングス ボレゴ ドラ イブ 5307 (72)発明者 ダビッド アール ルイス アメリカ合衆国 コロラド州 80918 コロラド スプリングス ホライゾン ドライブ 8153 (56)参考文献 特開 昭58−185046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−71808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−220252（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．トラックに中心合わせした少なくとも１つの中央サ
    ーボデータピットと、トラックの中心から両側に向かっ
    て偏移した少なくとも２つの偏移サーボデータピットと
    をトラック当り有する同心状またはらせん状のトラック
    を有する単一レーザビーム用光ディスクであって、前記
    ピットの各々は同一寸法で同一形状であり、そしてこれ
    らピットの各々は互いに隣接し、かつデータから分離さ
    れている当該光ディスクにおいて、 前記偏移サーボデータピットの偏移量はトラックピッチ
    の４分の１であり、隣接するトラックのサーボデータピ
    ットは、前記中央サーボデータピットと前記各偏移サー
    ボデータピットのそれぞれが当該ディスクの径方向に直
    線的に整列されるように配置されていることを特徴とす
    る光ディスク。 ２．請求項１に記載の光ディスクにおいて、前記のサー
    ボデータピットは予め書式を定めた溝を有していないト
    ラックの領域に記録されていることを特徴とする光ディ
    スク。 ３．請求項１または２に記載の光ディスクにおいて、前
    記のピットはサーボデータ領域内に記録され、このよう
    な領域はデータが散在する各トラック上に複数個記録さ
    れていることを特徴とする光ディスク。 ４．請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ディスクに
    おいて、前記の中央サーボデータピットが前記の偏移サ
    ーボデータピットの後に続くことを特徴とする光ディス
    ク。 ５．請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ディスクに
    おいて、前記のサーボデータピットの各々はレーザビー
    ムの４分の１の波長の深さを有する予め書式を定めた孔
    であることを特徴とする光ディスク。 ６．請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ディスクに
    おいて、前記のサーボデータピットはトラックの長さ方
    向で各ピットの寸法の少なくとも１．５倍互いに離間し
    ていることを特徴とする光ディスク。 ７．請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ディスクに
    おいて、データは前記トラック上に固定ブロックフォー
    マットで記録され、前記のサーボデータピットは、３つ
    のピットの内の少なくとも１つが他のピットに対し固定
    ブロックフォーマット関係を有していないように記録さ
    れていることを特徴とする光ディスク。 ８．請求項７に記載の光ディスクにおいて、前記のサー
    ボデータピットは、前記の中央サーボデータピットがこ
    れと隣接する偏移サーボデータピットの少なくとも１つ
    から固定ブロックフォーマット関係により特定された距
    離よりも離間されるように記録されていることを特徴と
    する光ディスク。 ９．請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ディスクに
    おいて、データはそのフォーマットがサーボデータピッ
    トのフォーマットと識別しうるようにトラック中に記録
    されていることを特徴とする光ディスク。
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