JP3066533B2

JP3066533B2 - 光学的情報記録再生装置

Info

Publication number: JP3066533B2
Application number: JP2068297A
Authority: JP
Inventors: 聡敷地
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH03272023A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光学的情報記録媒体に情報を記録、あるい
は該媒体に記録された情報を再生する光学的情報記録再
生装置に関する。

［従来の技術］近年、コンパクトディスクや追記型ディスクを利用し
た電子ファイルシステム、或は消去可能な光磁気材料、
相転移型材料を用いたディスクシステム等の光学式情報
記録再生装置の商品化、研究開発が盛んである。

また、最近カード形態をした光記録媒体（以下、光カ
ードと称す）へ情報の記録、再生を行なう光カードシス
テムが特に注目されている。光カードは、その形態から
手軽に持ち運べること、面積の割にはディスクより情報
容量が大きいことが特徴である。

ところで、上記の記録媒体に情報を記録するには、記
録情報に従って変調され、かつ微小スポットに絞った光
ビームを媒体面上に走査する。そして、この光ビームの
走査により情報を光学的に検出可能な記録ピット列（情
報トラック）として記録することができる。この際、情
報トラックの交叉等のトラブルを生ずることなく正確に
情報を記録していくためには、前記光ビームの照射位置
を走査方向と垂直な方向で制御（オートトラッキング）
する必要がある。このようなオートトラッキングのため
の従来のトラッキング信号検出方法を以下に説明する。

第７図は、特開昭62−239333号公報に開示されている
トラッキング信号検出方法を用いた光学的情報記録再生
装置を示す概略図である。

同図において、半導体レーザのような光源１から発し
た光ビームは、コリメータレンズ２により平行光束とさ
れ、回折格子３によって３本のビームに分割される。こ
の分割された光ビームは、ビームスプリッタ４で反射さ
れ、対物レンズ５によって光カード６上に集光されて３
個のビームスポットS₁、S₂、S₃が形成される。光カード
６で反射された光ビームは、再び対物レンズ５を通り、
ビームスプリッタ４を透過することによって、入射ビー
ムと分離される。そして、この反射ビームはミラー７で
反射され、センサレンズ８、シリンドリカルレンズ９で
集光されて光センサ10₁、10₂、10₃に入射される。この
光センサ10₁10₂10₃は、夫々ビームスポットS₁、S₂、S₃
からの光を受光するように配置されている。

上記光センサ10₂の受光面は、第８図に示すように４
分割され、対向配置された２組の受光面の検出信号の和
を互いに差分することによって、前述のシリンドリカル
レンズ９で導入された非点収差を検出する。そして、公
知の非点収差法の原理により、フォーカシング信号が得
られる。また、情報を再生する場合に、この光センサ10
₂より再生信号が得られる。更に、光センサ10₁10₃の検
出信号は、動差増幅器11によって差分され、端子12より
トラッキング信号S_Tとして出力される。このトラッキン
グ信号S_Tは、不図示の回路によってレンズアクチュエー
タ18にフィードバックされ、対物レンズ５を光軸に垂直
な方向に移動させることによってオートトラッキングが
行われる。

光カード６は、不図示の駆動機構によって矢印Ｒ方向
に往復運動し、これによって光スポットS¹、S₂、S₃は光
カード上を走査する。また前述の光学系等を含んだ光ヘ
ッド19は、トラックアクセスのために、矢印Ｒに垂直な
方向、即ち第７図で紙面に垂直な方向に移動できる構造
である。

第９図は、上記光カード６の平面図である。光カード
６は、プラスチック等から成る基板上に銀塩系、染料系
等の記録層20が形成されて成る。そして、記録層20には
予め凹凸或は反射率等の違いによって光学的に検出可能
なトラッキングトラック21が互いに平行に複数本形成さ
れている。これらのトラッキングトラック21は、等間隔
に配され、各々の間には情報が記録される記録領域が設
けられている。

第10図は第７図の装置を用いた記録過程を説明するも
ので、光カード６の記録面の拡大図を示したものであ
る。トラッキングトラック21₁21₂、21₃の間には記録領
域22₁、22₂を有している。ビームスポットS₁、S₃は、一
部が夫々トラッキングトラック21₁、21₂にかかるように
照射され、ビームスポットS₂は記録領域22₁に照射され
る。ここでビームスポットS₁〜S₃の照射位置がトラック
と垂直な方向にずれると、スポットS₁からの反射ビーム
の光量とスポットS₃からの反射ビームの光量とにアンバ
ランスが生じる。従って、第７図のようにこれらのスポ
ットからの光を検出して得られる信号を差分することに
よって、上記ずれの量及び方向を示すトラッキング信号
S_Tが得られる。そしてこのトラッキング信号を基に、オ
ートトラッキングを行なうことによって、ビームスポッ
トS₂はトラッキングトラック間の記録領域に正確に導か
れ、記録ビット23で示すように情報を記録することがで
きる。また、記録領域22₂に情報を記録する場合は、ビ
ームスポットS₁、S₂、S₃を各々トラッキングトラック21
₂、記録領域22₂、トラッキングトラック21₃に照射すれ
ばよい。ビームスポットS₁、S₃の光カード上での光強度
分布は、通常中央部の高いガウシアン分布となってい
る。そのため、これらのビームスポットは、各々半分が
トラッキングトラックにかかるようにすると、トラック
ずれによる光量変化が大きく、感度の高いトラッキンク
信号検出ができる。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、このような従来の装置では、トラッキングトラックに欠陥がある場合、記録再生用のビ
ームスポットS₂が記録領域22₁から外れてしまう欠点が
あった。この状況が第11図に示してある。第11図は、第
10図に示したトラッキングトラック21₁に、欠陥部25が
生じた状況とこのトラックに照射されるビームスポット
S₁の走査位置に対応した時刻t₀〜t₁を示した図である。
欠陥部25の反射率は正常状態にあるトラッキングトラッ
ク21₁、21₂のそれより低い。

時刻t₀において、スポットS₁はトラック21₁の正常部
にかかっている。次に、時刻t₁においてスポットS₁が欠
陥部25にかかると、スポットS₁からの反射ビームの光量
とスポットS₃からの反射ビームの光量とにアンバランス
が生じ、これによりオートトラッキング動作を行なうべ
くスポットの照射位置に変動が生じる。しかし、図示の
ように欠陥部25がある程度の巾を有すると、時刻t1′に
おいてはスポットS₂が記録領域22₁から外れてしまい、
正常な情報の記録再生ができなくなるという問題点があ
った。

本発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、その目的は、記録媒体上のごみ、傷等による
トラック外れを確実に防止でき、記録あるいは再生動作
を安定して行うことができる光学的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］本発明の目的は、複数のトラッキングトラックが互い
に平行に複数本設けられ、これらのトラッキングトラッ
クの間に記録領域を有する記録媒体に、３つのビームス
ポットを照射し、第１のビームスポットで前記記録領域
を走査して情報の記録または再生を行なうと共に、前記
記録領域の両側のトラッキングトラックにそれぞれ第２
及び第３のビームスポットの一部がかかるように照射
し、第２及び第３のビームスポットの反射光をそれぞれ
２つの光センサで受光し、これら２つの光センサの出力
を互いに差分することによってトラッキングエラー信号
を検出して、このトラッキングエラー信号にしたがって
３つのビームスポットのトラッキングサーボ制御を行な
う光学的情報記録再生装置において、前記２つの光セン
サの出力を加算した信号の交流成分または２つの光セン
サの出力の交流成分を加算した信号を検出する検出手段
と、前記検出手段で検出された信号が所定レベルを越え
ているか否かを判別する手段と、前記トラッキングサー
ボの制御範囲内において前記ビームスポットの位置を保
持する制御手段とを備え、前記判別手段が、検出手段で
検出された信号が前記所定レベルを越えていると判別し
た時、前記ビームスポットのトラック外れを防止するた
めに、前記制御手段により前記検出手段で検出された信
号が所定レベルを越える直前の位置にビームスポットを
保持することを特徴とする光学的情報記録再生装置によ
って達成される。

［実施例］以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図は本発明の光学的情報記録再生
装置の一実施例を示すブロック図である。なお、第１図
では従来装置と同一部分は同一符号を付している。

第１図において、10₁、10₃は記録媒体からの再生光を
受光する光センサであって第７図に示した光センサ1
0₁、10₃にそれぞれ対応する。従って、光センサ10₁は前
述したように回折格子によって分割された３本の光ビー
ムのうちビームスポットS₁を受光するセンサである。ま
た、光センサ10₃も同様に３分割された光ビームのう
ち、ビームスポットS₃を受光すべく、これに対向配置さ
れている。光センサ10₁及び10₃の受光信号は、それぞれ
差動増幅器11へ出力され、ここで差分をとることで、ト
ラッキング信号S_Tが生成される。

交流成分抽出回路30は、光センサ10₁の信号の中から
交流成分を抽出する回路である。光センサ10₁は、記録
媒体からの反射光を受光する場合、記録媒体のトラッキ
ングトラックに欠陥があると、異常信号を出力する。つ
まり、トラッキングトラックに欠陥があると、その反射
光量が変化するため、瞬時に変動した信号を出力する。
交流成分抽出回路30はこの変動した交流成分を異常信号
として抽出し、これを加算回路31へ出力する。また、交
流成分抽出回路32は、同様に光センサ10₃で受光された
交流成分を異常信号として受光し、これを加算回路31へ
出力する。なお、交流成分抽出回路30、32としては、本
実施例ではハイパスフィルタを使用し、そのカットオフ
周波数はトラッキングトラックの欠陥によって生じる異
常信号の周波数成分に対して比較的低く設定している。

加算回路31は、交流成分抽出回路30、32でそれぞれ抽
出された交流成分を加算する回路、比較回路33はこの加
算出力と所定レベルを比較する回路である。比較回路33
では、加算器31からの加算出力が所定の電圧レベル範囲
内であったときに正常と判断し、ハイレベル信号を出力
する。一方、加算出力が所定の電圧レベル範囲から外れ
た場合に、異常と判断し、ローレベル信号を出力する。
スイッチ34は、比較回路33の出力によって作動するもの
で、定常状態ではオンし、異常信号であるローレベル信
号が出力されたときにオフするスイッチである。このス
イッチ34は、差動増幅器11の出力側に接続され、異常が
発生するとオフすることによって、トラッキング信号S_T
の出力を禁止する。

次に、本実施例の動作を説明する。第２図は、３分割
されたビームスポットS₁〜S₃がトラック上を走査してい
る状態を示している。また、第２図中の25は、トラッキ
ングトラック21₁上に発生した欠陥を示し、時刻t₁にビ
ームスポットS₁が欠陥25にさしかかるものとする。以
下、第３図を参照して動作を説明する。

第３図（ａ）は光センサ10₁の出力E₁、光センサ10₃の
出力E₃である。このうち、光センサ10₁の出力E₁は、時
刻t₁でレベルが減少し始め、時刻t₂で元のレベルに復帰
する。つまり、時刻t₁になると、前述したようにビーム
スポットS₁が欠陥25にさしかかるため、反射光量が減少
し、レベルが低下する。一方、光センサ10₃の出力E
₃は、トラッキングトラック上に欠陥がないため、一定
レベルを保持する。

第３図（ｂ）は交流成分抽出回路30、32の各出力D₁D₃
である。交流成分抽出回路30の出力D₁は、光センサ10₁
の出力E₁の交流成分をそのまま抽出するため、図に示す
如く、時刻t₁でレベルが減少し始め、時刻t₂で元に復帰
する信号となる。一方、交流成分抽出回路32の出力D₃は
光センサ10₃の出力E₃が変動しないので、一定レベルの
信号となる。これらの信号D₁、D₃は加算回路31で加算さ
れ、第３図（ｃ）に示すような加算信号Ｆが得られる。
加算信号Ｆは比較回路33に出力され、ここで第３図
（ｃ）に示す所定レベルＶ＋,V−と比較される。そし
て、比較回路33では、加算信号のレベルがＶ＋からＶ−
の範囲内であれば、第３図（ｄ）に示す如く、ハイレベ
ル信号を出力する。一方、時刻t₁からt₂までの期間は、
加算信号のレベルが電圧レベル範囲Ｖ＋〜Ｖ−から外れ
るため、ローレベル信号を出力する。

比較回路33からローレベル信号が出力されると、スイ
ッチ34はオフし、トラッキング信号S_Tは出力されない状
態となる。これにより、サーボ系にトラッキング信号が
出力されないため、詳しく後述するように、ビームスポ
ットS₁は時刻t₁の位置をそのまま保持しつづける。この
保持状態は、第２図に示すようにビームスポットS₁が欠
陥25を通過する時刻t₂までつづけられる。時刻t₂になる
と、第３図（ｄ）に示したように比較回路33は再びハイ
レベル信号を出力し、スイッチ34をオンする。つまり、
ビームスポットS₁が欠陥25を通過する間はスイッチ34が
オフし、トラッキング信号S_Tを出力しないように制御す
る。これにより、サーボ系に入力されるトラッキング信
号がゼロとなるため、サーボ系ではあたかもオントラッ
クと同じようにビームスポットを制御する。即ち、ビー
ムスポットS₁が欠陥にさしかかったときの時刻t₁での位
置をそのまま保持して走査するよう制御し、ビームスポ
ットのトラック外れを効果的に防止する。そして、時刻
t₂になると、スイッチ34がオンしてトラッキング信号が
再び出力され、サーボ系ではトラッキング制御が再開さ
れる。このように、トラック上に欠陥があった場合、ト
ラッキング信号を出力しないことにより、ビームスポッ
トのトラック外れを防止することができる。

次に、振動が発生したときの動作について説明する。
一般に、光ディスクなどの記録媒体を用いた記録装置で
は、振動が発生してもトラック外れが生じることなく、
良好に情報記録を行えることが要求される。そこで、第
１図に示した本実施例の装置で、振動が発生したときの
動作を第４図を参照して説明する。

第４図（ａ）は、光センサ10₁、10₃の出力E₁、E₃であ
る。この例では、ビームスポットS₁が第２図の図面上上
方にずれたものとする。従って、光センサ10₁の出力E₁
は、ビームスポットS₁がトラッキングトラック21₁によ
り近づくので、反射光量は少なくなり、第４図（ａ）に
示す如く低下する。これに対し光センサ10₃の出力E
₃は、ビームスポットS₃がトラッキングトラック21₂から
遠ざかるため、反射光量が大きくなり、E₁とは逆に増加
する。

交流成分抽出回路30、32の出力D₁、D₃を第４図（ｂ）
に示す。交流成分抽出回路30、32は、各光センサの出力
変動をほぼそのまま取出すため、図に示す如く、正負両
方向に対称に変化する。従って、この二つの信号を加算
回路31で加えると、第４図（ｃ）に示すように、ほぼゼ
ロの信号が得られる。また、加算回路31の出力がゼロで
あるため、比較回路33の出力は第４図（ｄ）に示すよう
に、ハイレベル信号となる。よって、振動が発生した場
合、スイッチ34はオン状態を保持し、定常時と同様にサ
ーボ系へトラッキング信号S_Tが出力される。

これにより、振動の発生によってビームスポットがト
ラックからずれたとしても、トラッキング制御動作によ
りビームスポットは即座にトラック上に復帰する。第４
図の例では、時刻t₃で振動が発生するが、トラッキング
制御の効果が時刻t₄で現われ始め、時刻t₅でそれぞれの
ビームスポットが元の位置に完全に復帰する。このよう
に本実施例では、振動が発生した場合、加算回路31を用
いて振動による変動成分を加えているため、スイッチ34
はオン状態を保持しつづける。従って、何ら装置の動作
に影響を与えることなく、定常時と同様にトラッキング
制御を行うことができる。

第５図に他の実施例の動作を示す。この実施例は、交
流成分抽出回路30、32として、カットオフ周波数を欠陥
によって生じる周波数成分に対して比較的高く設定した
ハイパスフィルタを用いた例である。

この例では、欠陥25によって各光センサの出力が第５
図（ａ）に示すように変化した場合、交流成分抽出回路
30、31の出力D₁、D₃は、第５図（ｂ）に示すように変化
する。即ち、前述のようなハイパスフィルタの特性によ
って、出力D₁とD₃は図に示すように微分された波形とな
る。このD₁、D₃を加算回路31で加えた結果、第５図
（ｃ）に示すような加算出力が得られる。また比較回路
33でこの加算出力と所定レベルＶ＋,V−を比較した結
果、第５図（ｄ）に示すような出力信号がスイッチ34へ
出力される。従って、前記実施例と同様に、欠陥25にさ
しかかると（時刻t₁），比較回路33からローレベル信号
が出力され、スイッチ34がオフする。よって、この実施
例であっても、トラッキング信号を出力しないことで、
欠陥による光ビームのトラック外れを有効に防止するこ
とができる。なお、加算器31の出力は微分波形であるた
め、これと所定レベルＶ＋,V−を比較回路33で比較する
と、その出力は第５図（ｄ）に示すように、時刻t₁とt₂
の中途で一時ハイレベルとなる。この場合、ハイレベル
期間は極く短時間であるため、実用上問題はない。

また、この実施例で振動が生じたときの各部信号波形
を第６図に示す。

振動が生じた場合、前記実施例同様に各光センサの出
力は、第６図（ａ）に示すように変化する。また、これ
を受けて、各交流成分抽出回路の出力は、第６図（ｂ）
に示す如く、それぞれ微分された信号になる。これらの
信号は加算回路31で加算され、その結果第６図（ｃ）に
示すようなほぼゼロレベルの加算出力が得られる。その
ため、比較回路33の出力は、第６図（ｄ）に示す如く、
ハイレベル信号を出力し、スイッチ34はオン状態を保持
する。従って、この例であっても、振動が発生した場
合、定常時と同様にサーボ制御が行われる。

なお、以上の実施例では、ビームスポットが欠陥にさ
しかかった場合、スイッチを用いてトラッキング信号を
出力しないように制御したが、これに限ることはない。
例えば、差動増幅器11のいずれか一方の入力端子にオフ
セット電圧を与えることで、トラッキング信号をゼロに
するよう制御してもよい。また、サーボ系のゲインを低
下させることも有効である。つまり、ビームスポットが
欠陥にさしかかったときに、ゲインを下げることで、そ
の位置からビームスポットが振れないようにし、結果と
してトラック外れを防止するものである。

また、実施例では、各光センサの出力の交流成分を交
流成分抽出回路で抽出した後に加算したが、先に各光セ
ンサ出力を加算し、その後交流成分を抽出してもよい。
更に、振動が発生した場合、第４図、第６図では、各光
センサの出力E₁E₃が逆方向に対称に絶対値が同じとなる
ように変動するものとして説明した。ところが、トラッ
キングトラックの形状や光学特性などによって、E₁、E₃
が非対称になることがある。この場合には、正常なセン
サ出力E₁、即ち、第４図で示した欠陥のない媒体でのセ
ンサ出力E₁に対するE₃の値をメモリにテーブルとして記
憶させておく。そして、このE₃と実際に検出したE₃とを
比較し、不一致であった場合に、異常と判断してスイッ
チをオフすればよい。従って、この例であっても、媒体
の欠陥による光ビームのトラック外れを有効に防止する
ことが可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、トラッキングエ
ラー信号を検出するための２つのビームスポットの反射
光を受光する光センサの出力を用い、これらの出力を加
算した信号の交流成分またはこれらの出力の交流成分を
加算した信号に基づいてトラック外れを防止することに
より、外部振動と区別して記録媒体上のごみ、傷等によ
るビームスポットのトラック外れを防止することができ
る。また、記録媒体の反射ムラ等によって広い範囲に徐
々に反射率が変化するような状態が生じる場合がある
が、このような状態が生じてもこれと区別して記録媒体
上のごみ、傷等によるビームスポットのトラック外れを
防止でき、記録あるいは再生動作を安定して行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光学的情報再生装置の一実施例
の要部構成を示すブロック図、第２図はビームスポット
が欠陥のあるトラック上を走査する状態を示す説明図、
第３図（ａ）〜（ｄ）は、前記実施例の各部の信号波形
を示すタイムチャート、第４図（ａ）〜（ｄ）は前記実
施例の振動発生時の各部信号波形を示すタイムチャー
ト、第５図（ａ）〜（ｄ）は他の実施例の各部信号波形
を示すタイムチャート、第６図（ａ）〜（ｄ）はその他
の実施例での振動発生時の各部信号波形を示すタイムチ
ャート、第７図は一般的な光学的情報記録再生装置の概
略構成図、第８図は光センサの受光面を示す概略平面
図、第９図は光カードの外観を示す平面図、第10図はそ
の光カードの記録面を拡大して示す説明図、第11図は記
録面のトラック、記録領域を分割された光スポットが走
査する状態を示す説明図である。 10₁、10₃……光センサ、11……差動増幅器、30、32……
交流成分抽出回路、31……加算回路、33……比較回路、
34……スイッチ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のトラッキングトラックが互いに平行
に複数本設けられ、これらのトラッキングトラックの間
に記録領域を有する記録媒体に、３つのビームスポット
を照射し、第１のビームスポットで前記記録領域を走査
して情報の記録または再生を行なうと共に、前記記録領
域の両側のトラッキングトラックにそれぞれ第２及び第
３のビームスポットの一部がかかるように照射し、第２
及び第３のビームスポットの反射光をそれぞれ２つの光
センサで受光し、これら２つの光センサの出力を互いに
差分することによってトラッキングエラー信号を検出し
て、このトラッキングエラー信号にしたがって３つのビ
ームスポットのトラッキングサーボ制御を行なう光学的
情報記録再生装置において、前記２つの光センサの出力
を加算した信号の交流成分または２つの光センサの出力
の交流成分を加算した信号を検出する検出手段と、前記
検出手段で検出された信号が所定レベルを越えているか
否かを判別する手段と、前記トラッキングサーボの制御
範囲内において前記ビームスポットの位置を保持する制
御手段とを備え、前記判別手段が、検出手段で検出され
た信号が前記所定レベルを越えていると判別した時、前
記ビームスポットのトラック外れを防止するために、前
記制御手段により前記検出手段で検出された信号が所定
レベルを越える直前の位置にビームスポットを保持する
ことを特徴とする光学的情報記録再生装置。