JP3028547B2 - 光ディスクのトラッキング制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各トラックに所定のグレーコードが付加さ
れた光ディスクに対するトラッキング制御方法に関する
ものである。

［発明の概要］ 本発明は、記録面上に形成された各トラックの制御情
報領域に、連接する所定数のトラックを単位として順次
所定のグレーコードが付加された光ディスクに対して、
記録／再生時において、そのグレーコードから得られる
RF信号を利用してトラッキング制御を行なうものであ
る。

すなわち、走査中において、そのトラックに形成され
ているグレーコードだけでなく、隣接する両側のトラッ
クに形成されているグレーコードにも光スポットが一部
照射されるようにトラックピッチ、光スポット径等が設
定されていることにより、その内周及び外周の両側のト
ラックのグレーコードの影響によるRF信号成分を得るこ
とができるため、その各RF信号成分のレベルを減算する
ことによって、トラッキングエラー信号を生成するよう
にする。

［従来の技術］ 光ディスクにおける記録フォーマットに関する技術の
一つとして、サンプルドサーボと呼ばれる技術がある。

これは、ディスク上の同心円状或は渦巻状のトラック
に、予め所定間隔おき、或は所定角度おきにクロック情
報ピットやトラッキング情報ピット等による制御用の信
号をプリフォーマットとして記録しておき、ディスク回
転駆動時には、これらの離散的な制御用信号をサンプリ
ングしホールドすることにより連続的なサーボ制御を達
成するものである。この種の光ディスクとして、例えば
第９図に示すような記録フォーマットの光ディスクが知
られている。

第９図に示した光ディスク10は、その記録面11に多数
の周回パターンを形成する同心円状の記録トラックTKが
設けられ、その各１周分、すなわち１周回トラックが所
定数（例えば32）のセクタ（SC₁〜SC_m）に区画されてい
る。

各周回トラックにおける各セクタ（SC₁〜SC_m）は、拡
大図に示されるように、その始端部側にアドレス情報区
分ADが配されるとともに、このアドレス情報区分ADにつ
づいて記録トラックTKに沿って配列される所定数（例え
ば43）のブロック（BL₁〜BL_n）が形成されている。ま
た、各ブロック（BL₁〜BL_n）は、その始端部側に制御情
報領域AR_Sが設けられるとともに、それに続くデータ記
録領域AR_Dが設けられて、単位記録区分を構成するよう
になっている。

各制御情報領域AR_Sには、トラック中心線K_Cを挟んで
偏位するトラッキング情報ピットQ_A,Q_Bと、トラック中
心線K_C上に位置されたクロック情報ピットQ_Cとが、所定
の相互間隔をもって、予め形成されている。

例えばこのように形成されたトラッキング情報ピット
Q_A,Q_Bや、クロック情報ピットQ_Cは、この光ディスク10
の記録時、再生時に、記録再生装置に装着されている光
ビームによって読み取られ、各種サーボやクロック発生
に利用される。

すなわち、クロック情報ピットQ_Cの再生出力は、PLL
回路に入力されて、データ記録領域AR_Dに対するデータ
の記録再生を行なうためのチャンネルクロックを形成
し、また、トラック中心線K_Cを挟んで1/4トラックピッ
チ偏位した位置に形成されたトラッキング情報ピット
Q_A,Q_Bによる再生出力からは、その各再生出力のレベル
差が演算されることによりトラッキングエラー信号が生
成され、このトラッキングエラー信号に基ずいてトラッ
キング制御が行なわれる。

なお、フォーカス制御は、例えばトラッキング情報ピ
ットQ_Bとクロック情報ピットQ_C間の無ピット領域（鏡面
領域）の再生出力に基づいて行なわれる。

さらに、トラッキング情報ピットQ_Aは、16トラック毎
に位置をずらして配列されることにより、その再生出力
から、光学ピックアップが現在走査中のトラック番号を
求めるための、所謂トラバースカウントを行なうのに用
いられている。

ところで、このようなサンプルドサーボ方式を採用す
ると、トラバースカウントが16トラック単位であるた
め、高速のシーク動作のときはアクセスに必要とされる
シーク速度を設定できるが、低速移動時では、精度の高
いシーク速度を設定することができない。

そこで、例えば、第10図に示すように、制御情報領域
AR_Sに、上記したトラッキング情報ピット及びクロック
情報ピットQ_A〜Q_Cに加え、さらに、周回する各トラック
毎に異なる位置となるようにコード化された（いわゆる
グレーコードとされた）一対のピット（Q_D,Q_E）を備え
たグレーコード領域AR_G設け、例えばトラバース中のト
ラック位置をより精密に検出し、より的確な動作制御を
できるようにしたものが提案されている。

このグレーコードは、両側に隣接するトラックに対し
てそれぞれどちらか一方のピットのみが隣り合わないよ
うになされ、例えば16トラック単位で設定されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このように、データ記録領域AR_Dの前に形
成される制御情報領域AR_Sに記録される制御用ピットが
増えれば、データ記録領域AR_Dに記録されるデータ量は
相対的に少なくならざるを得ない。例えば、トラッキン
グ情報ピット及びクロック情報ピット間は、符合間干渉
を防止するため、各ピット間を少なくとも３チャンネル
ビット分は離さなければならず、また、グレーコードを
付加するため、９チャンネルビット以上必要なため、前
記第10図においても示されているように、情報記録領域
AR_Sとしては例えば30チャンネルピット程度のエリアが
必要になり、情報記録領域AR_Sが大きくなる分だけ、デ
ータ記録領域AR_Dは縮小されてしまう。

つまり、精密な動作制御のためにトラッキング情報ピ
ットQ_A,Q_B、クロック情報ピットQ_C及びグレーコードQ_D,
Q_Eは必要であるが、一方ではそのために、記録されるべ
きデータを無駄にしなければならないという問題が生じ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもの
で、グレーコードを利用してトラッキング制御を行なう
ようにすることにより、制御情報領域における制御情報
ピット量を減らし、データ記録領域に記録できるデータ
量を増加させることを目的とする。

そのために、走査中のトラックに形成されているグレ
ーコードとともに該トラックの内周側に隣接するトラッ
ク及び外周側に隣接するトラックに形成されているグレ
ーコードも一部読み込まれるようにし、内周側に隣接す
るトラックに形成されたグレーコードから得られるRF信
号成分のレベルと、前記外周側に隣接するトラックに形
成されたグレーコードから得られるRF信号成分のレベル
との間で減算処理を行なうことによってトラッキングエ
ラー信号を生成し、トラッキング制御を行なうようにす
るものである。

［作用］ グレーコードを利用してトラッキング制御を行なうこ
とにより、制御情報領域において、少なくとも11チャン
ネルビット分のエリアが必要であったトラッキング情報
ピットは不必要になり、制御情報領域として必要なエリ
アを大幅に縮小することができる。

［実施例］ 第１図は本発明のトラッキング制御方法を実現するた
めの、光ディスクの各トラックの制御情報領域のフォー
マットの一実施例を示したものである。

図示するように、制御情報領域AR_S（即ち、各トラッ
クの各セクタ内の各ブロックの始端部に設けられている
制御情報領域）には、クロック情報ピットQ_Cが設けられ
るとともに、それにつづいてグレーコード領域AR_Gが設
けられ、グレーコードとして16トラック単位で１トラッ
ク毎にコード化された一対ピット（Q_D,Q_E）が形成され
ている。また、グレーコード領域AR_Gとしては11チャン
ネルビット分のエリアが設けられている。なお、０〜９
及びＡ〜Ｆは説明上付加したトラック番号であり、〜
は説明上、ピット位置（１チャンネルビット単位）を
示すために付加した符合である。

このフォーマットにおいては、第２図に示すように、
或るトラックTK₁を光ビームで走査する際に、光スポッ
トSPによって、そのトラックTK₁上のピットQ₁だけでな
く、隣接するトラックTK₀,TK₂上のピットQ₀,Q₂の情報も
部分的に取り出すことができるように、トラックピッチ
Ｗ（及び又は記録再生装置におけるスポット径）が設定
されている。

また、このようにトラックピッチＷを狭くすることに
より、隣接トラックのピットからの干渉が大きくなる
が、この第１図のフォーマットにおけるグレーコードで
は、どのトラックにおいても両側の隣接トラックからの
符合間干渉が一定のレベルであるように設定されてい
る。例えばピットQ_D2,Q_E2を有するトラック２に関して
いえば、ピットQ_D2から、RF信号上でピットQ_D2に干渉す
るトラック１のピットQ_D1までの距離が、ピットQ_E2か
ら、RF信号上でピットQ_E2に干渉するトラック３のピッ
トQ_E3までの距離と、等しくなるようになされている。

このような制御情報領域AR_Sを有する光ディスクに対
して、本発明のトラッキング制御方法を採用して記録再
生を行なう光ディスク記録再生装置の一実施例を、第３
図に示す。

第３図において、Ｄは上記フォーマットによる記録可
能型光ディスクであり、スピンドルモータ10によって回
転駆動される。11は記録信号処理系12から供給された記
録データに基ずいてレーザ光を変調し、光ディスクＤ上
にピットを形成する（又は光磁気ディスクの場合は、レ
ーザ光とともに磁界を印加して磁気記録を行なう）光学
ヘッドである。13は再生時において、光学ヘッドによっ
て読み取られた再生データを処理する再生信号処理系を
示す。以上の回路部はそれぞれ既に公知の構成であるた
め、詳細な説明は省略する。

14はクロック再生回路であり、上記第１図に示した制
御情報領域AR_Sのクロック情報ピットQ_Cの再生出力によ
って、サーボ制御及び記録再生用のチャンネルクロック
を生成する。このクロック再生回路は、例えば第４図に
示すように、微分回路31、ゼロクロス検出回路32、アン
ドゲート33、位相比較器34、ローパスフィルタ35、電圧
制御発振器36、及び1/270分周器37から構成されること
により、クロック情報ピットQ_Cの再生出力を検出し、検
出された再生出力に基ずいてPLL動作を行なう。［ａ］
〜［ｆ］の各点における信号波形は第５図に示されると
おりである。つまり、このクロック再生回路14では、光
ディスクＤの記録トラックTK上のクロック情報ピット
Q_C,Q_C間を270分割する周波数の基本クロックΦ_１が形成
されることになる。

クロック再生回路14から出力された基本クロックΦ_１
は、記録信号処理系12、再生信号処理系13に供給されて
記録或は再生用のチャンネルクロックとして使用される
とともに、フォーカスサーボ回路15、スピンドルサーボ
回路16、及びトラッキングサーボ回路21に供給されサー
ボ制御用基本クロックとして用いられる。

フォーカスサーボ回路15では、制御情報領域AR_Sにお
ける無ピット領域（所謂ミラー領域）の再生出力に基ず
いてフォーカスエラー信号E_Fを生成し、これを光学ヘッ
ド11に帰還してフォーカスサーボ制御を行なうものであ
る。また、スピンドルサーボ回路16は、クロック情報ピ
ットQ_Cの再生出力に基ずいてスピンドルモータ10の回転
角速度誤差を検出し、スピンドルモータの駆動回路部を
帰還制御することにより、光ディスクＤの回転速度に対
してサーボ制御を行なう。

一点鎖線で囲った21はトラッキングサーボ回路を示
す。

22はA/D変換器であり、クロック再生回路14から供給
されるチャンネルクロックΦ_１に基ずいて、光学ヘッド
11で読み取られ出力された再生RF信号をデジタル信号に
変換する。

23a〜23kはA/D変換されたデータを保持する11個のレ
ジスタであり、各レジスタは、タイミング発生回路24か
ら供給されるタイミング信号T₁〜T₁₁に基ずいてデータ
保持動作を行なう。

タイミング発生回路24は、チャネルクロックΦ_１に基
ずいて各タイミング信号T₁〜T₁₁を生成するものであ
り、後述する第６図の波形図に示すように、光ディスク
ＤのトラックTK上で、グレーコード領域AR_Gの11チャン
ネルビット（ピット位置〜）それぞれの再生出力タ
イミングに対応したタイミングを設定するようになされ
ている。

25は演算回路であり、タイミング信号T_Mに基ずいて、
レジスタ23a〜23kに保持された各データのうち、数値の
大きいデータから順に４個選別し、それぞれD_t1〜D_t4と
して出力する。

第１番目及び第２番目のデータD_t1,D_t2は、図示しな
いコントローラへ供給され、グレーコードデータとし
て、トラックナンバ検出等に用いられる。一方、３番目
と４番目のデータD_t3,D_t4は減算処理されてトラッキン
グエラー信号とされることになる。

26は３番目と４番目のデータD_t3,D_t4を減算する減算
器、27はD/A変換器である。

D/A変換器27の出力は、トラッキングエラー信号E_Tと
して光学ヘッド11に供給され、トラッキング制御が実行
される。

このように構成された記録再生装置によって、第１図
のフォーマットの情報記録領域AR_Sを有する光ディスク
Ｄ（光磁気ディスクを含む）の記録或は再生動作を行な
う際のトラッキング制御方法について、以下第６図を参
照して説明する。

なお同時に、上記第１図におけるトラック8,9,Aの各
制御情報領域を図示し、トラック９を走査する際を例に
あげて、そのトラッキング制御動作を説明する。なおSP
は光スポットを示す。

（Ｉ）オントラック状態 記録時或は再生時において、光ビームがトラック９上
を正確に走査していると、その再生RF信号はRF（Ｉ）と
して示すように、ピット位置，のピットQ_D9,Q_E9に
対応して最大振幅Sb,Scが現われ、また、ピット位置
に対応してトラックＡのピットQ_DAの影響による振幅Sa
が生じ、さらにピット位置に対応してトラック８のピ
ットQ_E8の影響による振幅Sdが生じる。このとき、トラ
ック９に対してビームスポットSPが正確にオントラック
状態であれば、振幅SaとSdのレベルは等しくなる（トラ
ック９のピットQ_D9,Q_E9に対するピットQ_DA,Q_E8の各離間
距離は等しいため符合間干渉によるレベル差も生じな
い）。

このようなRF信号がトラッキングサーボ回路21に供給
されると、レジスタ23a〜23kではそれぞれタイミング信
号T₁〜T₁₁に基ずいて、デジタル信号に変換されたRFレ
ベルを保持するため、レジスタ23c,23d,23h,23iにそれ
ぞれ振幅Sa,Sb,Sc,Sdのレベルがデジタルデータとして
記憶されることになる。

従って、タイミング信号T_Mにより、演算回路25におい
てレジスタ23a〜23kのデータの演算処理すると、振幅S
b,Scに対応するデータがグレーコードデータD_t1,D_t2と
して出力されるとともに、データレベルが３番目及び４
番目のデータD_t3,D_t4として、振幅Sa,Sdに対応するデー
タが出力され、減算器26で減算される。ここで、振幅Sa
とSdは同レベルであるため、減算出力が０となり、D/A
変換したトラッキングエラー信号E_T＝０が得られる。

（II）トラックＡ側にずれた場合 光スポットSPがトラックＡ側にずれていくと、再生RF
信号はRF（II）として示すように、上記（Ｉ）と同様に
ピット位置，のピットQ_D9,Q_E9に対応して最大振幅S
b,Scが現われるが、ピット位置に対応してトラックＡ
のピットQ_DAの影響による比較的高レベルの振幅Saが生
じるようになり、また、ピット位置に対応するトラッ
ク８のピットQ_E8の影響による振幅Sdのレベルは低下し
ていく。

従って、上記（Ｉ）と同様の手順で第３番目及び第４
番目のデータとして振幅Sa及びSdに対応するデータが減
算処理されることにより、振幅SaとSdのレベル差が検出
されることになり、いうまでもなく、このレベル差を、
光スポットSPがトラックＡ側へずれていることを示すト
ラッキングエラー信号E_Tとすることができる。

（III）トラック８側にずれた場合 光スポットSPがトラック８側にずれていくと、再生RF
信号はRF（III）として示すように、上記（II）の場合
と逆に、トラックＡのピットQ_DAの影響による振幅Saの
レベルは低下していき、トラック８のピットQ_E8の影響
による振幅Sdのレベルは増大していく。

従って、同様の手順で第３番目及び第４番目のデータ
として振幅Sa及びSdに対応するデータが減算処理される
ことにより、光スポットSPがトラック８側へずれている
ことを示すトラッキングエラー信号E_Tを生成することが
できる。

このように生成されたトラックエラー信号は光学ヘッ
ド11の例えば２軸機構等のトラッキング制御機構に供給
され、トラッキング制御が為されることは周知のとおり
である。

なお、以上の説明はトラック９の走査を例にあげた
が、第１図に示したフォーマットのグレーコードにおい
ては、もちろん何れのトラックでも同様のトラック制御
可能である。ただし、必ずしも、グレーコードがこのフ
ォーマットに限られるものではなく、ピット間干渉の影
響によるレベル差が生じないようにしたフォーマットで
あればよい。

このように、グレーコードを利用してトラッキング制
御を行なうことにより、制御情報領域AR_Sにトラッキン
グ情報ピットを設ける必要はなく、必要エリアを大幅に
減縮することができる。

なお、本発明を実施するにあたっては、上述したよう
に、隣接トラックのピット情報を部分的に読み込む必要
からトラックピッチを狭くするが、この方法の場合、デ
ータ領域AR_Dにおいては、隣接トラックのピットの影響
により再生信号のS/N比が劣化することになる。

このため、記録再生時には、そのデータ記録領域AR_D
においては、例えば第７図に示すように、チャンネルク
ロックΦ_１を1/2分周したクロックΦ₂,Φ_３を生成し、
奇数トラックと偶数トラックで使い分けるようにするこ
とが好ましい。このようにすれば、隣接トラックのピッ
トによる再生RF信号上への影響を排除できるため、トラ
ックピッチを狭くしても不都合はない。

また、記録データ変調方式としては、例えばエッジ記
録方式を採用すると、第８図で示すように、その変調デ
ータによってピットに長短が生じるため隣接トラックの
影響を受け易くなる。従って、ピット長が一定であるポ
ジション記録方式にすることが好ましい。

なお、上記ように奇数トラックと偶数トラックでピッ
トが隣り合わないようにする記録方式を採ると、１単位
のデータ記録領域AR_D内に記録できるデータ量は少なく
なってしまうが、本発明によるトラッキング情報ピット
の省略化及びトラックピッチの短縮によるトラック数の
増加により、全体の記録可能データ量としては、従来の
方式における光ディスクより大幅に増加させることがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光ディスクのトラッキ
ング制御方法は、グレーコードを利用してトラッキング
エラー信号を生成し、トラッキング制御を行なうように
したため、トラック上の各ブロックにおける制御情報領
域においてトラッキング制御ピットが不必要になり、制
御情報領域を短縮化できるため、相対的にデータ記録領
域を広くし、記録密度を著しく向上させることができる
という効果がある。さらに、トラック中心から偏位する
ようにウォブリングさせて形成していたトラッキング情
報ピットを形成する必要がないため、本方法による光デ
ィスクは、従来の光ディスクに比べてプリフォーマット
時におけるカッティング作業が非常に簡易化されるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラッキング制御方法に適合した光デ
ィスクの制御情報領域のフォーマットを示す説明図、 第２図は第１図のフォーマットにおいて光スポットとト
ラックピッチの関係の説明図、 第３図は本発明のトラッキング制御方法を採用した記録
再生装置の一実施例のブロック図、 第４図はクロック再生回路の一例を示すブロック図、 第５図は第４図の動作説明のための波形図、 第６図は第３図のトラッキングサーボ回路の動作説明の
ための波形図、 第７図は本発明実施の際に好適な記録再生方法の説明
図、 第８図は記録データ変調方式の説明図、 第９図はサンプルドサーボ方式の光ディスクの説明図、 第10図はグレーコードが付加された制御情報領域の説明
図である。 14はクロック再生回路、21はトラッキングサーボ回路、
22はA/D変換器、23a〜23kはレジスタ、24はタイミング
発生回路、25は演算回路、26は減算器、27はD/A変換器
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/00 - 7/007 G11B 7/24 G11B 21/08 - 21/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスク記録面上に形成された各トラッ
   クの制御情報領域に、連接する所定数のトラックを単位
   として少なくとも第１のピット、及び第２のピットから
   構成されるグレーコードを順次付加し、 前記各グレーコード内の第１のピット、または第２のピ
   ットのいずれか一方のピットのみが、当該トラックに隣
   接しているトラックに記録されているグレーコード内の
   第１のピット、または第２のピットに対して、１ビット
   分トラック方向で離間するように配置し、 当該ディスクを記録／再生時には、走査中のトラックの
   反射光から、当該トラックの前記第１のピットと、第２
   のピットに対する第１のRF信号レベル、および第２のRF
   信号レベルを検出すると共に、隣接するトラック上の前
   記第１のピット、および第２のピットに対応した符号間
   干渉に基づく第３のRF信号レベル、及び第４のRF信号レ
   ベルを再生してサンプリングし、 前記サンプリングされたRF信号レベルの中で、前記第３
   のRF信号及び、第４のRF信号レベルが等しくなるように
   トラッキングサーボをかけることを特徴とする光ディス
   クのトラッキング制御方法。