JP2982431B2

JP2982431B2 - 情報記録媒体、それを用いた情報処理方法および装置

Info

Publication number: JP2982431B2
Application number: JP3263560A
Authority: JP
Inventors: 温斎藤; 武志前田; 武司仲尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH05101397A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報処理装置にかかり、
特に高密度に情報を記録・再生し、かつ安定したトラッ
キングを行う情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報処理装置において、高密度記
録、再生時に情報を正確に追跡するための種々の技術が
提案されている。

【０００３】高密度記録の例に、記録ピットの前縁およ
び後縁に情報を対応させて情報を記録・再生する光学的
情報処理装置として特開平２−１８３４７１号公報に記
載の情報処理装置が提案されている。これは、データ記
録時に許されるピットのエッジ位置の変動、すなわち、
記録パワーや記録パルス幅の変動、記録媒体の感度の変
動、記録・再生光スポット強度分布の変動などによって
生じる記録長の正規の長さからの変動量を補正するため
に、前縁及び後縁からそれぞれ独立に再生クロックを生
成し、前縁、後縁別系列の再生パルスと再生クロックを
得て、前縁、後縁パルスの間隔が正規のパルス間隔とな
るようにメモリ内に格納していって更に識別クロックで
データの再生を行うものである。

【０００４】また、正確に情報を追跡する例として特開
昭６０−１６７１２９号に記載の情報処理装置がある。
ここに記載の光ディスク媒体は、トラック案内溝がトラ
ック走査方向に変位（ウォブル）している。このような
光ディスク媒体を用いると、トラック追従時にも常にト
ラックオフセット量が検出でき、該オフセット量を補正
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、高密度記
録や正確なトラック追跡に関する問題を個々に解決する
方法は開示されているが、これらを同時に解決する情報
処理措置はなかった。

【０００６】さらに、前述の従来技術を組み合わせて情
報処理装置を構成する際には以下のような問題点がある
ことがわかった。ウォブルトラックを有する記録媒体を
用いた情報処理装置では、一般にデータピットの記録、
再生を行なう光スポット位置はウォブルトラックの変位
に対して平均的な位置を走査することになり、トラック
側からは光スポットがウォブルしているように見える。
よって、ウォブル周期でデータピットとトラック案内溝
との距離が変動するためにデータピットと該ウォブルト
ラック案内溝との相対距離関係は該ウォブル周波数で変
化する。このため、該データピットに対する再生信号の
振幅、および位相も同様の変化を受ける。従って、該ウ
ォブルトラックを設けた媒体に対してピットエッジ記録
方式を用いた場合、該ウォブル周波数に対応してピット
長が変化してしまい、正確なエッジ位置を再現すること
が困難になる。すなわち、安定な光スポット位置制御
（トラッキング）と高密度記録とを両立することができ
ない。

【０００７】本発明の第１の目的は、ウォブルトラック
を有する媒体にピットエッジ記録を行い、安定な光スポ
ット制御と、高密度記録再生を実現する。また、本発明
の第２の目的は、ピットエッジ位置のシフトに影響され
ずに正確に信号を再生できる情報処理装置を実現するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する情報
処理装置は、ウォブルトラックを有する媒体にピットエ
ッジ記録を行うことで達成することができる。光スポッ
ト位置の安定化を図るためにトラック走査方向に変位さ
せたウォブルトラックを用いてトラック案内溝上ないし
は溝間にデータピットを記録し、ウォブルトラックの変
位周波数は光スポットの制御周波数よりも高くして、ト
ラッキング制御を行う。高密度記録されたデータの再生
を行う際に生じる記録時のピットエッジ位置の変動に対
しては、該データピットの前縁側と後縁側とから検出さ
れた再生パルスをそれぞれ別系の再生クロック生成系へ
入力し、独立に再生クロック生成を行なったあと、デー
タ中の既知のパターン（例えば同期化パターン、復調開
始パターンなど）のデータ間隔を基にして、独立に処理
した前縁側と後縁側からの再生パルス列とを再度正規の
データ列に合成する。なぜならば再生パルス列から、再
生クロックを生成するために、単一の再生クロック生成
系では、前エッジパルスと後エッジパルスの速い変化に
追従できないからである。そして、上記の再生クロック
生成手段としてＰＬＬ（Phase Locked Loop)を用い、そ
の応答帯域をウォブル周波数よりも高く設定する。

【０００９】さらに、ウォブリングによるオフセット補
正は、トラックの深さ方向に対しても同様に適用する。
この場合、隣接トラック毎に深さ方向の変位が交互にな
るようにすれば、隣接トラック間の熱干渉の影響を低減
させることができる。

【００１０】

【作用】トラック走査方向に微小変位させたウォブルト
ラックは光スポットが該トラック上を走査している場合
においても常にトラックオフセット量を検知し、これを
補正する。同様にトラック深さ方向に微小変位させたト
ラックを用いて常に焦点ずれ量を検知し、これを補正す
る。上記手段を用いると、記録再生の観点からは記録ピ
ット長はウォブル周波数によって変調されてピット長は
伸長又は縮小されて見えることになるが、この影響は該
ピットの前縁および後縁に対応する再生パルスをそれぞ
れ独立の再生クロック生成系に入力し、２系列のデータ
列としたあとで、既知の特定パターン部のビット配列を
基に再構成することにより除去することができる。した
がって、高密度記録・再生と正確なトラッキングの双方
を同時に実現することができる。さらにトラック深さ方
向への微小変位を隣接するトラック毎に交互に逆位相と
することで熱記録媒体で問題となる熱干渉による既記録
ピットへの影響を低減することができる。また、再生ク
ロック生成手段にはＰＬＬ（Phase Locked Loop)回路を
用いて、その応答帯域をウォブル周波数よりも高くす
る。これによりＰＬＬ回路の雑音帯域を狭くすることが
でき、ディスク上の欠陥に対して過敏に応答しないよう
にすることができるのでウォブル変動をより正確に追従
することができ、サーボ変動やウォブリングの影響によ
るデータピット長やエッジ位置変動を抑圧することがで
きる。

【００１１】また、２つ以上の光ビームを同一トラック
上に走査する光学系においてもウォブルトラックを用い
ることにより、従来の回折光トラッキングではなく反射
光量の変化により位置制御することが可能になるため、
サーボ系の簡素化および光スポットの収差やディスク傾
きに対してもオフセットが生じにくい系を実現できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の一実施例を説明するための装置構成図である。
装置の基本構成は、情報の記録再生に用いる光ディス
ク、光ヘッド、ウォブルトラックに対応したトラッキン
グサーボ回路系、記録ピットの前エッジ再生パルスの再
生回路系、後エッジ再生回路系、両者再生パルス列の再
合成回路系などからなる。図１ではトラックの走査方向
に微小変位させたウォブルトラックに対するトラッキン
グサーボ系を中心に説明する。焦点サーボ系も図１のト
ラッキングサーボ系と同様の構成とすれば焦点方向（一
般にはディスクの上下振れ方向）に対してもオフセット
の常時検出、並びに補正を行なうことが可能である。

【００１３】図１では、記録媒体の記録形態としてディ
スク反射率の変化を用いた場合を想定している。具体的
には、穴あけ型（追記型）媒体、相変化媒体などが挙げ
られる。他の種類の記録媒体であっても信号検出のため
の光検出器によって再生情報が光強度に変換されれば本
発明の構成で同様の処理が可能である。例えば、光磁気
媒体の場合は、垂直磁化の方向に応じた偏光面の回転
を、或る偏光成分のみを選択的に通過させる検光子など
の光学素子によって光強度の変化に変換した後は同様の
扱いができる。

【００１４】図１において、ディスク１上にはデータ記
録再生のために同心円状、ないしはスパイラル状に情報
トラックが設けられている。該トラックはトラック走査
方向に、トラック追従のためのサーボ帯域周波数以上、
且つ再生信号周波数以下の周波数で微小変位させてあ
る。さらに隣接するトラック毎に、深さ方向に対して微
小変位を互いに逆位相に設けることにより、自動焦点制
御の際のフォーカスオフセットの検出と補正を行なうこ
とができる。ディスク上のウォブルトラック形態の具体
例については後述する。

【００１５】レーザなどの光源２の光ビームをレンズ
３、ハーフミラーないしはプリズムなどの光学素子４を
通し、絞り込みレンズ５でディスク１上の情報面に集光
する。ディスク１のトラック上にあるデータピットによ
り変調された反射光は再び光学素子４で反射され、光検
出器６−１、６−２で電気信号に変換される。光検出器
６−１、６−２は、トラック方向に沿って分割されてお
り、その出力はそれぞれ加算器７と差分器８へ入力され
る。

【００１６】追記型光ディスク上へのデータの記録は光
源２を再生時よりも高い光パワーになるように変調デー
タに対応して変調し、ディスク１の記録膜の温度を上昇
させ、その熱で記録膜を溶融、蒸発させてピットを形成
することにより行なう。相変化型光ディスクの場合は、
光スポットで印加する熱の与え方の違いにより記録膜の
屈折率を変化させることにより記録を行なう。光磁気デ
ィスクの場合は、記録膜に垂直磁化膜を用い、光スポッ
トで印加された熱により磁化方向を記録膜面に対して上
下いずれかに設定することで行なう。データ再生は、追
記型、相変化型の場合はディスク記録面からの反射光量
の直接変化としてピットの有無を検知する。光磁気ディ
スクの場合は、磁気光学効果により記録膜への入射光の
偏光面が磁化方向に対応して回転することを検光子など
の光学素子によって光量変化に変換することでデータド
メインの有無を検知する。データピットの検出は加算器
７の出力４０から得る。光磁気ディスクの場合は、デー
タドメインの検出は上記の光量に変換した後の信号を用
いれば同様に議論できる。

【００１７】図２は、ウォブルトラックを用いた場合の
トラッキング方法について説明するための図である。以
下、図１と図２を用いて説明する。和信号出力４０は同
期回路９とフィルタ１３に入力される。いま、光スポッ
トがウォブルトラックの平均的な中心線上を走査してい
る場合を（ａ）に示す。このとき、差信号４１は光スポ
ットがトラック中心に位置したときに零点を通過する。
一方、和信号４０はこのとき最大値をとる。本実施例で
は、トラック案内溝間の平坦な領域上にトラッキングす
るような場合を考えているため、光スポット位置が該平
坦部の中心にある瞬間にディスクからの反射光が最大と
なることから、和信号４０が最大値をとる。ここで、光
スポット位置が（ｂ）のように図面中では下方向に変位
した場合を考える。このときの和信号４０の最大値は
（ａ）に比べて位相がずれたように変化する。同様に差
信号４１の零点も（ａ）に比べてずれる。このずれを補
正するようにトラッキングのためのアクチュエータ１７
を駆動して、レンズ５の位置を制御すればよいことにな
る。ここで、和信号４０の周波数は差信号４１、および
ウォブル周波数の２倍の周波数になっている。和信号４
０は同期回路９に入力され、ディスク上のある基準位置
を検知し、ここからウォブル周期が開始していることを
認識する。このある基準位置を示す手段としては、デー
タ中には存在しないような長いピット（マーク）、ない
しはトラック案内溝のない部分（鏡面部）を用いること
ができる。フィルタ出力４２は、和信号４０に対してウ
ォブル周波数付近を通過した信号になっている。一方、
フィルタ１３も、ウォブル周波数に対する帯域通過フィ
ルタである。出力４２と出力４４とを乗算器１１で乗算
した結果が乗算出力４３として得られる。図２では、光
スポット位置が（ｂ）のように変位した場合についての
出力信号波形を示している。この場合、出力４３は負方
向の極性になった信号となり、この信号を利得補正器１
２で適当なレベルの信号にした後、加算器１４で、差分
器出力４１と加算することで、トラッキングサーボ制御
誤差信号を生成する。該誤差信号出力４５は位相補償器
１５により位相補償された後、ドライバ１６によりアク
チュエータ１７を駆動し、レンズ５の位置を制御する。
光スポットがトラックに対して逆に（ｃ）のようにずれ
た場合も、同様に乗算出力４３が逆極性になることで、
制御が行なわれる。

【００１８】図１において、データ信号の検出は、差動
変換器１８の出力１０１、１０２をエッジ検出回路１９
に入力し、前エッジと後エッジに対応する再生パルス、
それぞれパルス４６、パルス４７を得て、これを再生デ
ータ合成回路で処理することで、前後エッジデータをそ
れぞれ独立に処理し、元のデータ列に復帰させる。この
部分の動作についての詳細は後述する。

【００１９】図３にウォブルトラックに記録されたピッ
ト、ないしはドメインとそこから得られる再生パルスの
関係について示した図である。データピットはトラック
案内溝間の平坦な部分に記録されるものとする。案内溝
上に記録される場合も同様に議論できる。データ記録方
式はピットエッジ記録方式を用いる。ピットエッジ記録
方式はピットの前エッジと後エッジに符号語データを対
応させるもので、再生スポットの有効径の半分の距離ま
でエッジ間隔が接近するまでは、波形間干渉によるエッ
ジ位置のシフトは生じない。このため、ピットの中心位
置に符号語データを対応させる従来の記録方式に比べ
て、線記録密度を高めることができる。因みに、従来の
記録方式でエッジシフトが生じないピット中心間の距離
はスポット有効径の半分とピット径の和で与えられる。

【００２０】さて、記録パルスのエッジ位置が図のよう
に与えられた場合、ウォブルトラック上にピットを記録
すると、ウォブル周波数すなわち、トラック走査方向の
変位周波数は光スポットの位置制御のためのトラック追
従サーボ周波数より高いため、逆にトラック中心から
は、ピット位置がウォブルしているように見える。この
ため、ピットとトラック案内溝との距離が刻々変化する
ので、溝からの影響により、再生波形から検出されるピ
ット長は伸長、ないしは縮小して見えることになる。具
体的には、図中の再生波形のエッジパルス列に示したよ
うに、ウォブル周期に対応してピット長が変化するよう
に観測される。また、再生パルス列から再生クロックを
生成するＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路の追従（応
答）帯域は記録データの再生パルス周波数に対して低く
設定する。このように、ＰＬＬ回路の応答帯域を狭くす
ると、ＰＬＬ回路自身の雑音帯域を狭くすることができ
ると同時に、ディスク上の欠陥などに対して過敏に応答
しないようにすることができる。さらに、ピット長の伸
長、縮小等のエッジのシフトに対しても、大きな再生誤
差を生じない。従来方式、例えば特開昭62-254514号の
ように単一の再生クロック生成系に再生時の前エッジパ
ルスと後エッジパルスを入力した場合には、図中に示し
たようなエッジ毎の速い変化にはＰＬＬ回路は追従でき
ないため、再生クロックから生成したデータ検出窓から
見るとシフトが生じたものとして扱われる。

【００２１】そこで、前エッジパルスと、後エッジパル
スとを後述する方法によって分離し、それぞれ別系の信
号パルス列として扱うことにより、上記のようなシフト
を除去することができる。すなわち、前エッジパルスと
後エッジパルスの各々は、ウォブル周波数で変動する成
分のみが残る。図中では、記録パルスの前エッジパルス
に対して、再生パルスの前エッジパルスの位相ずれ波形
（Δ１）を示した。後エッジ側の位相ずれ（Δ２）につ
いても同様である。この変動成分の周波数（ウォブル周
波数）はＰＬＬ回路系の応答周波数に比べて、十分に低
いため、ＰＬＬ回路系で追従可能である。各種の追従帯
域（応答帯域）の数値例を挙げておくと、トラッキング
サーボ帯域は１〜３ｋＨｚ、ウォブル周波数は２０〜４
０ｋＨｚ、ＰＬＬ系の帯域は２００〜４００ｋＨｚ、再
生信号周波数は数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ程度である。この
ように、前後エッジをそれぞれ独立に扱うことでピット
毎の数ＭＨｚオーダーの変動周波数をウォブル周波数程
度にまで低下させることができるため、ＰＬＬ系による
追従が可能となる。これにより、トラックオフセットの
検出、補正に関して有効なウォブルトラック方式で問題
となる再生時ピット長の変動が解決できる。

【００２２】図４は、加算器７の出力４０から、再生デ
ータ１３０を合成するまでの具体的構成の一例である。
また、図５は、図４の動作説明のための図である。情報
ピットの記録方式としてはピットエッジ記録方式を用い
た場合について述べる。出力４０は差動変換器１８によ
って、差動信号１０１、１０２として、バッファ２００
に入力される。この再生回路系は差動信号系で記述して
ある。再生信号１０１、１０２は、例えばディスク上に
記録されたピットの有無に対応しており、一般にピット
部では反射率低下により未記録レベルよりも再生信号の
レベルは低下する。バッファ２００の出力は、微分器２
０１に入力され、微分信号を得る。この後、適当なレベ
ルまで増幅器２０２で増幅し、低域通過フィルタ２０３
を通った後、再びバッファ２０４に入力され、出力とし
て１階微分信号１０２、１０３が得られる。エッジ記録
では、１階微分信号の正負ピーク位置がそれぞれ再生信
号の前エッジ、後エッジ位置に対応する。このピーク位
置を得るために再度微分する。微分器２０５で微分され
た後、増幅器２０６、低域通過フィルタ２０７、バッフ
ァ２０８を通り、２階微分信号１０４、１０５を得る。
該２階微分信号の零クロス点は、１階微分信号１０２、
１０３のピーク位置に対応している。比較器２０９、２
１０に１階微分信号１０２、１０３を入力してゲートパ
ルス１０８、１０９を生成する。ここでスライスレベル
１０６は、ゲートパルス１０８、１０９生成のための閾
値であり、２階微分信号の零クロス位置以外から発生す
る誤パルスをデータとして認識させないためである。ゲ
ートパルス１０８、１０９はフリップフロップ２１１の
それぞれセット（Ｓ）、リセット（Ｒ）に入力され、パ
ルス１１０、１１１を出力（Ｑ）として得る。一方、２
階微分信号１０４、１０５はスライス設定器２１２に入
力される。比較器２１３は差動比較器であり、パルス１
１４、１１５を出力する。さらに、フリップフロップ２
１４、２１５のトリガ（Ｔ）へ、それぞれパルス１１４
と１１５を入力するとともに、フリップフロップ２１
４、２１５へパルス１１０、１１１を入力する。これに
より、パルス１１４の立上りをトリガとして、パルス１
１０を取り込み、パルス１１１の”Ｈ”レベル状態でリ
セットされることにより、パルス１１６が得られる。パ
ルス１１７についても同様である。パルス１１６を遅延
素子２１６により遅延させた信号１１８の反転パルスと
元々のパルス１１６との論理積をとることによりパルス
１１９が得られる。同様にして、パルス１１７を遅延素
子２１７で遅延させた信号１２０の反転パルスと元々の
パルス１１７との論理積をとればパルス１２１が得られ
る。両者のデータパルス１１９、１２１はそれぞれ前エ
ッジ、後エッジに対応したパルスであり、再生データ合
成回路２２２によりデータ合成された後、再生データ１
３０と、それに同期したクロック１３１が出力として得
られ、データ復調される。

【００２３】次に再生データ合成を行なうためのセクタ
ーフォーマット例について説明する。図６は、あるセク
ターのフォーマット構成例であり、プリフォーマット領
域４００とデータ領域４０１とに大別される。プリフォ
ーマット領域４００は、セクター先頭を表すセクターマ
ーク４１０、再生クロック生成のためのＶＦＯ同期パタ
ーン４１１、およびトラック番地、セクター番地が記録
されたアドレス領域４１２などに分類される。ユーザデ
ータはデータ領域４０１に記録される。該データ領域４
０１の構成は、ＶＦＯ同期パターン４２０、ユーザデー
タ復調開始パターン４２１、ユーザデータ４２２、およ
びユーザデータ内に再生クロックのビットずれを再同期
化するための再同期パターン４２３が存在する。

【００２４】再生データ合成は、上記フォーマット内の
特定パターンを用いて行なう。ここでは、ＶＦＯ同期パ
ターンを用いる場合について説明する。ＶＦＯ同期パタ
ーンは一般にある一定のパターンの繰返しを用いる。図
７はＶＦＯ同期パターン４２０の符号語パターンとそれ
に対応するピット４３０との関係を示した。理想的には
（ａ）に示すように符号語の”１”がピットの前エッ
ジ、後エッジに対応して記録されることである。実際に
は、（ｂ）に示すように、記録媒体の特性や記録条件の
変動によって一致しない。ＶＦＯ同期パターンは既知で
あるため、再生パルス１２１と１１９を正規の位置関係
に補正できれば、（ｂ）の状態であってもこれに続くパ
ターン列に対しては正確な再生が実現できる。本発明で
は、再生パルス１２１と１１９をそれぞれ別個のＶＦＯ
回路に入力し、再生クロックを生成させ、上記のＶＦＯ
同期パターン４２０の後半部分の十分に引込みが安定し
た領域でのパターンを再生データ合成のための基準パタ
ーンとして使用し、正規のビット配列順序になるように
２系列の再生データ列をメモリに格納する。これにより
ピットのエッジ位置がデータ検出窓幅を越えるような場
合であっても、安定なデータ復調が可能となる。

【００２５】図８と図９に再生データ合成回路２２２の
構成例とその動作タイムチャートを示す。合成回路２２
２は、前エッジ用と後エッジ用の２系列のＶＦＯ回路６
００、６０１、パターン検出回路６０２、６０３、およ
びレジスタＡ、レジスタＢの書き込みアドレス制御回路
６０４、６０５、レジスタＡ６０６、レジスタＢ６０
７、およびデータ生成制御回路６０８から構成される。

【００２６】前エッジデータパルス１２１はＶＦＯ１回
路６００に入力され、ＶＣＯクロック５０１と、該クロ
ックと同期化されたデータ（ＤＡＴＡ１）５０２が得ら
れる。同様に、後エッジデータパルス１１９からＶＦＯ
２回路６０１によりＶＣＯクロック５０３と、データ
（ＤＡＴＡ２）５０４が得られる。図９では、データは
対応するクロックの立ち下がりで有効となるように示さ
れている。データとクロックはパターン検出回路６０
２、６０３に入力され、パターン検出信号５０５、５０
６が出力される。該パターン検出回路６０２、６０３で
は、パターン検出信号５０５、５０６が出力された直後
のデータ”１”をそれぞれ検出パルス５０７、５１０と
して出力する。回路例としては、Ｄフリップフロップを
用い、検出信号５０５により、該フリップフロップをセ
ットし、出力が”Ｈ”になった直後にくるデータ５０２
が”Ｈ”になったとき、それを出力するようにしてやれ
ば良い。検出パルス５１０についても同様である。レジ
スタＡ６０６のアドレス５０８は、検出パルス５０７が
入力された時点からカウントアップを開始する。同様に
レジスタＢ６０７のアドレス５１１は、検出パルス５１
０が入力された時点からカウントアップを開始する。レ
ジスタＡ６０６、レジスタＢ６０７は、シリアル入力、
パラレル出力のメモリとなっている。ここでレジスタＢ
６０７の書き込みアドレス５１１は”３”から開始させ
ているが、これはＶＦＯ同期パターンが”１００”の繰
返しパターンを用いているためである。クロック数で
は、３つ分に対してデータ”１”が存在するパターンで
ある。この書き込み開始アドレス５１１は、使用するＶ
ＦＯ同期パターンによって決定される。このようにし
て、レジスタＡ、レジスタＢに書き込まれたデータを共
通のアドレスで読みだしてやれば、再生合成が完了す
る。出力制御回路６０８からの検出パルス５１０により
起動されたレジスタＢのアドレス５１１が”４”にカウ
ントアップされた時点で、データ生成許可信号５１４を
発生し、以下に続くデータ列が再生合成完了であること
を指示し、レジスタＡとレジスタＢの出力５０９、５１
２を共通のアドレス５１３で順次読みだしていけばデー
タ１３０が得られる。クロック１３１としては、クロッ
ク５０１を用いてやればよい。またクロック５０３、な
いしはデータ記録時に用いた記録クロックを用いること
もできる。

【００２７】図１０に本発明による情報記録再生装置に
おける光ヘッドの構成例を示す。図１の装置構成では、
１ビームの場合を示したが、図１０では２ビームの構成
例を示す。

【００２８】図１０は、波長のあい異なる２つのレーザ
光源を搭載した光ヘッドである。波長λ₁のレーザ光源
１００１ａから放射する光はコリメートレンズ１００２
ａで平行光束となり、ビーム整形光学系１００３ａ、波
長フィルタ１００４、偏光ビームスプリッタ１００７、
波長板１００８、絞り込みレンズ１００９を通過してデ
ィスク１０１０上に絞り込まれる。一方、波長λ₂のレ
ーザ光源１００１ｂから放射する光はコリメートレンズ
１００２ｂで平行光束となり、ビーム整形光学系１００
３ｂを通過し、回動ミラー１００５により進行方向を変
換され、回折格子１００６を通過後、波長フィルタ１０
０４で波長λ₁のレーザ光束と合成される。その後、偏
光ビームスプリッタ１００７、波長板１００８、絞り込
みレンズ１００９を通過してディスク１０１０上に絞り
込まれる。図中のビーム整形光学系１００３ａおよび１
００３ｂは省略してもかまわない。

【００２９】波長板１００８は、それによって生じる位
相差が、上記２光源のうち一方の波長の略整数倍になっ
ており、また他方の光源に対しては略１／４波長になる
ように設定されている。光源の波長として、例えば波長
λ₁として７８０ｎｍ付近、波長λ₂として略６８０ｎｍ
付近を用い、前者で情報の記録、後者で記録後のエラー
チェックを行なう場合を考える。この時、波長板の位相
差を、波長６８０ｎｍに対して２波長分に設定する(λ
＝６８０ｎｍとした２λ板)。位相差が波長の整数倍で
あるため、波長６８０ｎｍの光がこの波長板を通過して
も実質的な位相差は生じない。一方、波長７８０ｎｍの
光がこの波長板を通過すると、以下のような位相差が生
じる。

【００３０】２×（７８０−６８０）／７８０＝０．２５６λ すなわち、波長７８０ｎｍの光にとっては、略１／４波
長板として作用することになる。

【００３１】本実施例においては、波長７８０ｎｍのス
ポットで情報の記録、波長６８０ｎｍのスポットで記録
情報の再生とエラーチェックを行なっている(ただし、
光磁気信号として記録されていない、例えば番地情報な
どは両方のスポットで再生する)。この場合、波長７８
０ｎｍの光束は光利用効率ができるだけ高いことが好ま
しい。従って波長７８０ｎｍの光束に対しては、従来の
追記型光ディスク用光ヘッドの構成が好ましい。一方、
波長６８０ｎｍのスポット光磁気信号を再生するため、
従来の光磁気ディスク用光ヘッドの構成が好ましい。前
者の光学系を実現するためには、絞り込み光束中に１／
４波長板を挿入すればよいが、ディスクに円偏光が照射
されるため、従来の方式では光磁気信号が再生できな
い。

【００３２】いま、本発明による波長板を絞り込み光束
中に挿入し、偏光ビームスプリッタ１００７には以下の
特性を満足するような部品を用いて、これにｐ偏光の光
束を入射させるように光学系を設定すれば、波長７８０
ｎｍの光束に対しては、従来の追記型光ディスク用光ヘ
ッドが、また波長６８０ｎｍの光束に対しては、従来の
光磁気ディスク用光ヘッドが同時に実現できる。

【００３３】ｐ偏光透過率Ｔｐ：〜７０％ (λ＝６８０ｎ
ｍ）＞９０％ (λ＝７８０ｎｍ）ｓ偏光反射率Ｒｓ：＞９５％ (λ＝６８０、
７８０ｎｍ）上記の光学的特性をもった偏光ビームスプリッタは実現
可能である。

【００３４】このように、異なる波長を有する複数の光
源を搭載した光ディスク用光ヘッドにおいて、搭載する
光学部品の光学的特性(反射率、透過率など)を光スポッ
トの役割に応じて、各々のスポットに対応する波長に対
して異なる値に設定することができる。

【００３５】本実施例においては、図１０に示すよう
に、回折格子１００６を波長フィルタ１００４と回動ミ
ラー１００５の間に配置している。この構成をとると回
折格子１００６と絞り込みレンズ１００９間の距離が遠
くなるため、トラックずれ検出方法として後述するよう
ないわゆる３スポット法を用いると、サブスポットけら
れのためにトラックずれ検出信号にオフセットが発生す
るという短所がある。しかしながら、波長フィルタ１０
０４と偏光ビームスプリッタ１００７を一体化すること
が可能なため、光学系の小型化を図ることができるとい
う長所も有している。

【００３６】回折格子１００６を波長フィルタ１００４
と偏光ビームスプリッタ１００７の間に配置することも
可能である。この場合回折格子１００６として、格子を
通過することによって生じる位相差を一方の波長に対し
て整数倍になるように格子の深さ等を設定した素子を使
用すれば良い。例えば、波長７８０ｎｍの光束に対して
上記の位相差が整数倍になるように格子構造を設定すれ
ば、その回折格子は波長６８０ｎｍの光束に対しては回
折格子として作用するが、波長７８０ｎｍの光束に対し
ては回折格子として作用しない。これにより、ディスク
１０１０上に不要な絞り込みスポットが発生することを
抑えることができる。上記の構成をとれば、回折格子１
００６と絞り込みレンズ１００９間の距離を比較的近付
けることができるため、上述したトラックずれ検出信号
におけるオフセット発生の観点からは図１０の実施例よ
りも好ましい。しかし、このような構成では波長フィル
タ１００４と偏光ビームスプリッタ１００７を分離して
配置する必要があるため、光学系の小型化および部品点
数の削減という観点からは必ずしも好ましいとはいえな
い。

【００３７】回折格子１００６を偏光ビームスプリッタ
１００７と絞り込みレンズ１００９の間に配置すると回
折格子１００６と絞り込みレンズ１００９間の距離は最
短となるため、上述したトラックずれ検出信号における
オフセット発生の観点からは上記の２例よりも好まし
い。しかし、この構成をとるとディスク１０１０からの
反射光が再び回折格子１００６を通過するため、検出光
学系に複数の不要な光束が入射するため、検出光学系に
おける光束分離が困難になるという短所がある。以上、
回折格子１００６の位置に関して３つの例を述べたが、
これについては光学系小型化、トラックずれ検出信号に
おけるオフセット発生、検出光学系における光束分離等
の観点から選択する必要がある。

【００３８】図１１に本実施例におけるディスク上の絞
り込みスポット配置の一例を示す。このディスク上には
光スポットを案内させるため蛇行した案内溝が形成され
ており、各スポットは溝間のランド部分に絞り込まれ、
情報は溝間のランド部分に記録される。波長λ₁の光束
は回折格子を通過しないためディスク上のスポットはＳ
Ｐａ一つである。一方、波長λ₂の光束は回折格子を通
過するため、０次光ＳＰｂ₀以外に±１次の回折光ＳＰ
ｂ+₁およびＳＰｂ-₁が絞り込まれる。

【００３９】ディスク１０１０からの反射光は絞り込み
レンズ１００９、波長板１００８を通過し、偏光ビーム
スプリッタ１００７で反射されて信号検出光学系１０１
１に導かれる。ここでは、焦点ずれ信号、トラックずれ
信号、記録情報信号等を検出する。まず、波長フィルタ
１０１２により波長分離される。波長λ₂の光束は波長
フィルタ１０１２、レンズ１０１３を透過し、λ／２波
長板１０１４によって偏光方向を略４５度回転される。
その後ウォラストンプリズム１０１５によって２光束に
偏光分離されて光検出器１０１６に入射する。一方波長
波長λ₁の光束は波長フィルタ１０１２で反射し、レン
ズ１０１７を透過する。その後ビームスプリッタ１０１
８により光束分離され、焦点ずれ信号あるいはトラック
ずれ信号を検出する光検出器１０１９ａおよび１０１９
ｂに入射する。図１０の構成では、偏光ビームスプリッ
タ１００７と波長フィルタ１０１２を一体化することに
より、部品点数を削減することができる。また、偏光ビ
ームスプリッタ１００７と波長フィルタ１０１２の間に
レンズを配置することにより、レンズ１０１３および１
０１７両レンズを一つのレンズで置き換えることも可能
である。

【００４０】各光検出器の受光面形状例を図１２に示
す。同図(ａ)は光検出器１０１６の受光面形状（受光面
は斜線部分）であり、図示した演算によりトラックずれ
信号ＴＲ（いわゆる３スポット方式）と光磁気信号ＭＯ
が得られる。λ／２波長板１０１４を使用しない場合は
ウォラストンプリズム１０１５を光軸回りに略４５度回
転して設定すればよいが、この時受光面形状は同図(ｂ)
のようにすればよい。同図(ｃ)は光検出器１０１９ａお
よび１０１９ｂの受光面形状（受光面は斜線部分）であ
る。両光検出器はレンズ１０１７の焦点前後等距離に配
置されており、図示した演算によりトラックずれ信号Ｔ
Ｒ（いわゆる回折光差動方式）と焦点ずれ信号ＡＦが得
られる。

【００４１】光源の波長として前述のように、例えば波
長λ₁として７８０ｎｍ付近、波長λ₂として略６８０ｎ
ｍ付近を用い、前者で情報の記録、後者で記録後のエラ
ーチェックを行なうと、記録光より短い波長で再生する
ことになり、再生の分解能が向上する。

【００４２】波長λ₁の光から得られる信号により、焦
点ずれおよびトラックずれのサーボを構成する。これに
より、特に記録用スポットのトラックずれを精度よく抑
制することができ、いわゆるトラックはずれによるデー
タ破壊を抑制することができる。

【００４３】記録直後のエラーチェックを行なうために
は、記録スポットと再生（チェック）スポットを同一ト
ラック上に位置付ける必要がある。これを行なうため
に、回動ミラー１００５を光軸回りに回転させる。この
回転にともない、光検出器上で光束が移動するが、いわ
ゆる３スポット法によりトラックずれ信号を検出してい
るため、トラックずれ信号にオフセットは発生しにく
い。これは、絞り込みレンズ１００９のみが移動するい
わゆる分離型光学系を構成した場合有効である。この再
生スポットによるトラックずれ信号を用いて、上記の回
動ミラー１００５を回転制御する。

【００４４】図１３に、本発明の他の実施例を示す。こ
れは、図１０における回折格子１００６を用いない場合
の構成である。光検出器１０１６以外の部品構成につい
ては図１０と同様なため省略する。図１４（ａ）はこの
実施例における光検出器１０１６の受光面構成である。
回折格子１００６を使用しない場合、いわゆる回折光差
動法によるトラックずれ検出を行なうが、２つの絞り込
みスポットを同一トラックに位置付けるために回動ミラ
ー１００５を動かすと、光検出器１０１６上で光束が移
動するためトラックずれ検出信号にオフセットが発生す
るという問題がある。これを解決するために、本実施例
では、検出器の一部分を細分化している。同図（ｂ）
は、光検出器１０１６の一方の受光面１０１６ａを示し
ている。受光面はＤａ、Ｄｂ、および細分化された受光
面群Ｄ１〜Ｄｎから構成されている。光束Ｓは受光面の
ほぼ中央に位置付けられ、トラックからの回折光と受光
面の関係は図示のように配置される。この時、上述のよ
うに回動ミラー１００５の移動あるいは温度変化や振動
による検出器ずれによって回折光差動信号にはオフセッ
トが発生してしまう。そこで、各受光面からの信号ＤＳ
ａ、ＤＳｂ、ＤＳ１〜ＤＳｎをコントローラ１２００で
比較することによって光束中心の位置を検出し、回折光
差動信号を得るための受光面分割位置Ｃを決定する。受
光面の分割位置が受光面群Ｄ１〜ＤｎのうちＤｋとＤk+
1に設定された場合、回折光差動信号ＴＲａ、ＴＲｂと
しては、ＴＲａ＝ＤＳａ＋（ＤＳ１＋ … ＤＳｋ）ＴＲｂ＝ＤＳｂ＋（ＤＳk+1＋ … ＤＳｎ）となり、トラックずれ検出信号ＴＲはＴＲ＝ＴＲａ−ＴＲｂによって得られる。分割位置の決定には、例えばＩＳＯ
標準ディスク等において番地情報とデータ記録領域の間
に配置されているようないわゆるミラー部を使用する。
なお、以上の説明においては光検出器１０１６における
一方の受光面のみからトラックずれ信号を検出する場合
を述べたが、ウォラストンプリズム１０１６によって分
割された２光束両方からトラックずれ信号を検出するこ
とも可能であることはいうまでもない。

【００４５】本発明においてはトラック案内溝をトラッ
ク方向に蛇行させているため、光スポットが蛇行したト
ラック案内溝の平均的な中心線上を走査している場合、
ディスクからの反射光は、トラック蛇行周期の倍周期で
強度変調される。図２で説明したように、ディスクから
の反射光強度は、光スポットが蛇行したトラック案内溝
の平均的な中心線上を走査しているときに最大となる。
したがって、ディスクからの反射光強度のみを検出する
ことによってトラッキング制御を行なうことも可能であ
る。例えば、図１３に示した構成において、レーザ光源
１００１ｂから放射する光のトラッキング制御を上記の
反射光強度のみを検出する方式で行なうことができる。
絞り込みレンズ１００９を所定の位置に位置付けるため
の焦点ずれおよびトラックずれといった光点制御信号
は、レーザ光源１００１ａによる光スポットを用いて検
出し、絞り込みレンズ１００９を駆動させる。これによ
って図１１の絞り込みスポットＳＰａはトラック中心に
位置付けられる。さらにレーザ光源１００１ｂから放射
する光によるスポットＳＰｂ₀をＳＰａと同一のトラッ
ク上に位置付けるため、上述のように光スポットＳＰｂ
₀からの反射光量が最大となるように回動ミラー１００
５を回転させる。この場合、光検出器としては図１４
（ａ）における一方の受光面（光スポットＳＰｂ₀によ
る反射光を受光する方）を単一の受光面とすることによ
って、光スポットＳＰｂ₀からの反射光を全光量受光す
ればよい。このような構成をとれば回動ミラー１００５
を回転させても光束が受光面から逸脱しないかぎりトラ
ッキングにオフセットは発生しない。したがって、回動
ミラー１００５による光スポットＳＰｂ₀の調整範囲が
拡大され、光ヘッドの初期調整時などに有利となる。な
お、光ヘッドの初期調整および装置の通常動作時など
に、複数の光スポットを同一のトラックに位置付ける操
作を迅速かつ確実に行なうために、トラックを蛇行させ
る周期を隣接トラック間で異ならせておいてもよい。反
射光強度が変調される周波数を検出することにより、複
数の光スポットがずれているトラック本数を知ることが
できる。

【００４６】本実施例においては光磁気ディスクを前提
にしており（ただし外部磁界印加用磁石については省略
してある）、光検出器１０１６によって光磁気信号を再
生する構成をとっているが、光検出器１０１９ａおよび
１０１９ｂによって光磁気信号を再生する構成をとるこ
とも可能である。その場合、ビームスプリッタ１０１８
をｐ・ｓ偏光を分離する偏光ビームスプリッタとして、
入射光軸まわりに略４５度回転させて設定するか、λ／
２板を用いて偏光方向を略４５度回転させて光束を入射
させればよい。次に、焦点ずれ信号検出方式も、本実施
例以外の、例えばいわゆる非点収差方式等を用いること
もできる。

【００４７】本発明の方式を光磁気ディスク以外の、例
えば相変化型光ディスクや追記型光ディスク等へ適用し
てもかまわない。光磁気ディスクの場合波長板１００８
を使用しないと図１０の説明で述べた効果は得られない
が、レーザ光源１００１ａの出力が十分高ければ、波長
板１００８を使用しない系も実現可能である。また、光
磁気ディスク以外の、例えば相変化型光ディスクや追記
型光ディスク等を用いた場合、波長板１００８は１／４
波長板を使用すればよい。複数の波長を用いた場合、１
／４波長板の基準波長としては複数の波長の平均値ある
いは、いずれかの光源波長に設定する。

【００４８】さらに、本実施例ではディスクからの反射
光を用いて各種信号を検出しているが、ディスク透過光
を用いても構わない。その場合、信号検出光学系１０１
１は、ディスク１０１０を挾んで絞り込みレンズ１００
９と対向させて配置すればよい。トラックずれ信号検出
方式に関して、本実施例ではいわゆる回折光差動検出方
式を中心に説明したが、いわゆるサンプルサーボ方式を
用いても本発明の本質を損なうものではない。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、トラック走査方向、お
よび深さ方向に対して微小変位させたウォブリングトラ
ックを用い、且つ光学的分解能の点で線方向記録密度向
上に有効なピットエッジ記録方式を使用し、且つ前縁か
らの再生パルス列と後縁からのパルス列とをそれぞれ独
立の再生系で処理したあとで元のデータ列に再合成する
方式とを併用すること、及び、ウォブル周波数よりも高
く、再生信号周波数より低いＰＬＬ応答周波数を設定す
るので、ＰＬＬ回路にてウォブルトラックによるウォブ
ル変動を追従することができるのでトラック追従特性や
焦点追従特性の改善に加えて、記録再生特性の向上が実
現できる深さ方向への微小変位を、隣接トラック毎に逆
位相とすることで隣接トラック間の熱干渉低減によりト
ラックピッチが従来よりも縮小できる。さらに、ウォブ
ル方式での課題であったデータピットへの影響（ピット
長がウォブル周波数により変調されることによって生じ
るエッジ位置の変動など）は前後エッジの独立再生方式
に加えて、ウォブル周波数よりも高く、再生信号周波数
よりも低いＰＬＬ応答周波数を設定してＰＬＬ回路にて
ウォブルトラックによるウォブル変動を追従することに
より除去できるため、光スポット追従特性の改善と記録
密度向上の両立が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の情報記録再生装置の基本構成の一実施
例

【図２】図１におけるトラック追従動作説明のための各
部信号波形

【図３】ウォブルトラックにおける記録ピットからの信
号波形例

【図４】データ再生回路系の一実施例

【図５】再生パルス生成過程説明のための各部信号波形

【図６】光ディスクのセクターフォーマット構成の一実
施例

【図７】ＶＦＯ同期パターンと再生パルスの関係の説明
図

【図８】再生データ合成回路の基本構成の一実施例

【図９】図８における再生データ合成過程説明のための
タイムチャート

【図１０】本発明による光ディスク装置の光ヘッド構成
を示す図

【図１１】ディスク上の絞り込みスポットの状態を示す
図

【図１２】本発明による光ヘッドの光検出器受光面形状
を示す図

【図１３】本発明による光ディスク装置の光ヘッド構成
の他の実施例を示す図

【図１４】他の実施例における光ヘッドの光検出器受光
面形状を示す図である

【符号の説明】

１…ディスク、２…光源、６…光検出器、７…加算器、
８…差分器、乗算器…１１、エッジ検出回路…１９、２
２２…再生データ合成回路、６００、６０１…ＶＦＯ回
路、１００１ａ、１００１ｂ…半導体レーザ光源、１０
０２ａ、１００２ｂ…コリメートレンズ、１００３ａ、
１００３ｂ…ビーム整形プリズム、１００４、１０１２
…波長フィルタ、１００５…回動ミラー、１００６…回
折格子、１００７…ビームスプリッタ、１００８…波長
板、１００９…絞り込みレンズ、１０１０…ディスク、
１０１１…検出光学系、１０１３、１０１７…レンズ、
１０１４…λ／２板、１０１５…ウォラストンプリズ
ム、１０１８…偏光ビームスプリッタ、１０１６、１０
１９ａ、１０１９ｂ…光検出器、１２００…コントロー
ラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−183471（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−236046（ＪＰ，Ａ) 特開平２−158941（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−137531（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/00 G11B 7/007 G11B 7/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トラック走査方向に変位（蛇行）させたト
ラック案内溝を設けた（ウォブル）記録媒体であって、
該記録媒体上に未記録部分とは異なる状態の記録領域を
形成することにより情報を該記録領域の前縁部および後
縁部に対応させ、且つ特定領域において予め定められた
順序関係で前縁部および後縁部が位置するように記録さ
れている記録媒体を準備し、該記録媒体上の情報の再生
時に該記録領域の前縁部および後縁部の縁情報をそれぞ
れ独立に検出し、該縁情報を記憶手段に記憶した後、再
生クロックの位相補正追従動作帯域が光スポット位置制
御の制御帯域に対して高く設定され、かつ、記録データ
の再生信号周波数に対して低く設定されている再生クロ
ックを用いて、該特定領域の順序関係に基づき、該情報
を再構成することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項２】該情報記録媒体は光ディスク媒体であるこ
とを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
【請求項３】該光ディスク記録媒体上に複数の光スポッ
トを配置して該情報を記録及び再生することを特徴とす
る請求項２に記載の情報記録再生方法。
【請求項４】２つの光スポットを該光ディスク媒体上の
同一トラックに配置し、先行する光スポットで情報の記
録を行い、後行する光スポットで該記録情報の再生を行
うことを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生方
法。
【請求項５】トラック走査方向に所定の周波数で変位
（蛇行）させたトラック案内溝を有する記録媒体であっ
て、該記録媒体上に幹録部分とは物理的に異なる状態の
記録領域を形成して情報を記録して該情報を再生する情
報記録再生装置において、光源と、該光源から出射され
た光ビームを記録媒体上に照射する手段と、該光ビーム
で該情報を該記録領域の前縁部および後縁部に対応させ
て記録し、且つ特定領域においては予め定められた順序
関係で前縁部及び後縁部が位置するように記録する手段
と、該記録媒体の反射光もしくは透過光から、該記録領
域の前縁部および後縁部を独立に検出してそれぞれの縁
情報を記憶する手段と、該縁情報に対して、それぞれ独
立に同期した２系列の再生クロック生成手段を有し、該
再生クロック生成手段により生成された２系列の再生ク
ロックを用い、該再生クロックにそれぞれ独立に同期し
た再生パルスを記憶手段に記憶する際に情報記録時に予
め特定領域に記録した特定パターン部の該前縁部および
該後縁部から得られた該再生パルス列の間隔と順序関係
を正規の間隔と同じ順序関係になるように該記憶手段の
格納箇所を制御して再生パルスの格納を行う手段と、該
記憶手段から再生データを読み出す際にもちいる該再生
クロックを生成する手段であって、該再生クロック生成
手段は、少なくとも再生パルスと再生クロックとの位相
差を検出して該位相差を補正する手段を有し、該再生ク
ロック生成手段の位相補正追従動作帯域は光スポット位
置制御のための制御帯域以上、トラックの変位（ウォブ
ル）周波数以上で、且つ情報ビットもしくは情報再生信
号の帯域以下に設定されている再生クロック生成手段
と、該縁情報を再構成する手段と、該反射光もしくは該
透過光からトラックずれを検出するずれ量検出手段と、
該ずれ検出手段によって検出されたずれ量から該トラッ
クずれを補正する手段とを有することを特徴とする情報
記録再生装置。
【請求項６】該情報記録媒体は光ディスク媒体であるこ
とを特徴とする請求項５記載の情報記録再生装置。
【請求項７】該光ビームは該情報記録媒体上に複数の光
スポットとして照射されることを特徴とする請求項５ま
たは６に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】該光ビームは異なる波長の複数光ビームで
あって、該情報記録媒体上に照射されることを特徴とす
る請求項５または６に記載の情報処理装置。
【請求項９】上記複数の光ビームを同一トラック上に配
置し、先行する光ビームにより情報の記録を行い、後行
する光ビームにより該記録情報の再生を行うことを特徴
とする請求項７または８に記載の情報記録再生装置。