JP3101639B2 - 光学式走査装置 - Google Patents

光学式走査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１及び第２の型式の
光記録媒体を第１及び第２のモードでそれぞれ走査する
のに好適な互換性を有する光学式走査装置であって、各
型式の記録媒体はトラック状に配列され情報を含む構造
体から成る情報面を有し、この構造体は第２の型式の記
録媒体の場合位相構造体とされ、前記第１の型式の記録
媒体は第１の波長の放射で走査されるように設計され、
第２の型式の記録媒体は第２の波長の放射で走査される
ように設計され、前記第１波長は第２波長よりも短く、
第１波長の放射ビームを発生する放射源と、放射ビーム
を情報面上で走査スポットに集束させるレンズ系と、情
報面からの走査スポットの放射を情報信号に変換する第
１の検出系と、トラッキングエラー信号によって制御さ
れ、走査スポットを第１モードで走査されるトラックの
中心線上に維持するトラッキングサーボ系とを具える光
学式走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】短波長レーザダイオードや通常のレーザ
ダイオードと周波数増倍器との組み合せから構成される
放射源のように、従来一般的に用いられた放射の波長よ
りも短い波長の放射を発生する新規な放射源の開発に伴
い、上述した型式の光学式走査装置の必要性が高まって
いる。この新規な放射源が再生装置に用いられれば、こ
の再生装置では一層小さい読取スポットを形成すること
ができる。この結果、一層小さい情報構体を有し一層高
い情報記録密度を有する新規な記録媒体の情報を再生す
ることができる。一方、大多数の通常の記録媒体が既に
用いられているから、新規な再生装置が従来の記録媒体
も再生できることは極めて望ましいことである。
【０００３】冒頭部で述べた型式の光学式走査装置は、
特開平２−83830 号から既知である。この既知の光学式
走査装置は、情報面上に形成される読取スポットの寸法
を情報記録密度に適合させることにより、すなわち、よ
り大きな情報構体を有する記録媒体を再生する場合読取
スポットを拡大することにより異なる情報密度を有する
記録媒体を再生することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】長波長の放射で再生す
るように設計されている情報面の位相構造体は、短波長
のビームでは満足し得るように再生することができない
ことが知られている。既知の光学式走査装置では、平行
平面板を移動することにより放射ビームを発散させて読
取スポットを拡大している。この場合、ビーム焦点は光
軸方向に沿って偏移し情報面上の領域においてビーム断
面が拡大する。この方法では、レンズ系と記録媒体との
間の空間が極めて小さいため、付加的に設けた平行平面
板が記録媒体と接触する危険性が極めて高くなり、装置
への衝撃によって損傷を受けるおそれがある。さらに、
記録媒体を変更する場合、光学素子、本例の場合平行平
面板を極めて小さい空間内で置換しなければならず、変
更作業が極めて煩雑になる欠点もある。
【０００５】従って、本発明の目的は、上述した欠点を
解消した光学式走査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段並びに作用】本発明による
光学式走査装置は、前記トラッキングサーボ系を、この
トラッキングサーボ系によって読取スポットが第２のモ
ードで再生すべきトラックの縁部に維持されるように構
成したことを特徴とする。読取スポットを拡大する代り
に、読取スポットをトラックの縁部を追従するように構
成すれば、第２の型式の記録媒体は極めて良好に再生す
ることができる。読取スポットをトラックの縁部に沿っ
て追従させるために必要なスポットの横方向の変位は、
ビーム中に移動可能な光学素子を付加することなく達成
することができる。
【０００７】同一のトラック周期でトラック幅の異なる
第２の型式の記録媒体を再生する場合も多い。このよう
な用途に用いられる本発明による光学式走査装置は、前
記第２モードにおいてトラッキングサーボ系が、読取ス
ポットの中心を再生すべきトラックの中心線から第２の
型式の記録媒体のトラック周期の1/5 に等しい距離だけ
離間させるように構成したことを特徴とする。
【０００８】第１実施例において、本発明による光学式
走査装置は、前記トラッキングエラー信号をトラッキン
グサーボ系の電気回路の第１入力部に供給し、このトラ
ッキングサーボ系の第２入力部を第２モードにおいてト
ラッキングエラー信号に直流信号を加えるスイッチに接
続したことを特徴とする。この電気回路はトラッキング
サーボ系に電気的なオフセットを与えるので、読取スポ
ットは、トラックの中心線ではなくトラックの縁部を追
従する。
【０００９】本発明による光学式走査装置の第１実施例
の細部は、情報信号の品質を決定し、この品質に依存す
る直流信号を発生する回路を具えることを特徴とする。
オフセットの大きさは情報信号の品質によって決定され
るので、第２モードにおける読取スポットの位置を最適
化することができる。
【００１０】本発明の光学式走査装置の第２実施例は、
前記走査スポットに対してトラックの延在方向と直交す
る方向に位置するトラッキングスポットを前記レンズ系
を介して形成するためのトラッキングビームを発生する
手段と、情報面からのトラッキングビームの放射を受光
するトラッキング検出系とを具えると共に、２個の入力
端子と前記トラッキングサーボ系の制御入力部に接続し
た１個の出力端子とを有するスイッチが設けられ、第１
モードにおいて前記スイッチの出力端子に接続される前
記スイッチの第１入力端子を、前記第１検出系の出力端
子からトラッキングエラー信号を発生する回路の出力部
に接続し、第２モードにおいて前記スイッチの出力端子
に接続される前記スイッチの第２入力端子を、第１の検
出系の出力信号及びトラッキング検出系の出力信号から
トラッキングエラー信号を発生する別の回路の出力部に
接続したことを特徴とする。第２実施例においては、付
加的なビームを用いてトラッキングエラー信号を発生さ
せる。この走査装置は第１モードにおいて付加的なビー
ムを用いないため、ビームを第２の型式の記録媒体の形
態に完全に適合させることができる。
【００１１】第３モードの変位を用いることができる本
発明による走査装置は、前記走査スポットの両側にトラ
ックの延在方向と直交する方向にずれて位置する２個の
トラッキングスポットを前記レンズ系を介して形成する
ための２本のトラッキングビームを発生する手段と、情
報面からの２本のトラッキングビームの放射をそれぞれ
受光する２個のトラッキング検出系とを具えると共に、
２個の入力端子と前記トラッキングサーボ系の制御入力
部に接続した１個の出力端子とを有するスイッチが設け
られ、第１モードにおいて前記スイッチの出力端子に接
続される前記スイッチの第１入力端子を、少なくとも前
記２個のトラッキング検出系の出力信号からトラッキン
グエラー信号を発生する回路の出力部に接続し、第２モ
ードにおいて前記スイッチの出力端子に接続される前記
スイッチの第２入力端子を、前記第１検出系の出力信号
及び一方のトラッキング検出系の出力信号からトラッキ
ングエラー信号を発生する別の回路の出力部に接続した
ことを特徴とする。このように構成すれば、トラッキン
グサーボ系におてる簡単な電気的切換だけで、スポット
を変位させるのに十分である。変位の大きさは、トラッ
キングスポット間のトラックと直交する方向における距
離並びに第１及び第２の型式の記録媒体のトラック周期
に依存する。
【００１２】本発明による光学式走査装置の特別な実施
例は、第２のモードにおいて、一方のトラッキングスポ
ットがトラックの縁部を追従することを特徴とする。第
２のモードにおいて読取スポット及び一方のトラッキン
グスポットがトラックの縁部を追従するので、トラッキ
ングエラー信号は、トラッキングスポットと関連するト
ラッキング検出系からの信号と第１検出器からの信号と
の差信号として簡単に発生させることができる。
【００１３】第１波長が第２波長の２倍の長さを有する
第３モードの変位を利用する本発明の別の実施例は、前
記２個のトラッキングスポット間のトラック延在方向と
直交する方向の距離を、第１の型式の記録媒体のトラッ
ク周期のほぼ 1.5倍としたことを特徴とする。この実施
例は、第１波長の放射が第２波長の放射を周波数増倍す
ることによって得られる再生装置に好適である。
【００１４】本発明による光学式走査装置を、前記検出
系のうち少なくとも１個の検出系が２個の検出器を具
え、その出力信号を差動増幅器の入力部に供給するよう
に構成すれば、トラック周期とトラック幅との多数の組
み合せについても本発明を適用することができる。
【００１５】本発明による光学式走査装置の特別な実施
例は、光学式走査装置を再生すべき記録媒体の型式と関
連するモードに設定する記録媒体型式識別器を具え、そ
の出力部を、前記トラッキングサーボ系に接続したこと
を特徴とする。以下図面に基づいて本発明を詳細に説明
する。
【００１６】
【実施例】図１は読取り装置の光ヘッドから出射した読
取りスポットによって走査される光記録媒体の一部を断
面で示す。記録媒体は情報面２を有し、この情報面に情
報を位相構造として記録する。この位相構造は情報面に
形成したピット又は突起の形態のものとすることができ
る。この位相構造を紙面と直交するトラックに形成す
る。光ヘッドは例えばダイオードレーザのような放射源
４を有する。放射源から出射した放射ビーム５はレンズ
系６により情報面の読取スポットとして集束する。図示
しないサーボ系により読取スポットを、情報面の走査す
べきトラック８上に維持する。情報面で反射した放射ビ
ームは位相構造の情報によって変調される。反射した放
射は、例えばハーフミラーのようなビームスプリッタを
通過して放射感知検出系に入射し、この検出系によりビ
ーム変調が電気信号に変換される。
【００１７】読取スポットの寸法及び位相構造の形態を
互いに適合させて反射ビームに良好な変調を発生させる
必要がある。この事項は図2a, 2b及び2cから明らかであ
り、これらの図は読取スポットに適合した反射によって
読み出される位相構造体を示す。図2a及び図2bは、破線
13によって図示した中心線を有する３本の並列形成した
トラック３を有する情報面２を示す平面図及び断面図で
ある。中央のトラック８を読取るべきトラックとする。
並列形成したトラックの中心間距離、すなわちトラック
周期をＰ１で示す。本例の記録媒体において、位相構造
は中心線上に形成したピット列とし、情報はピット長及
びピット間隔で符号化されている。ピットの幅すなわち
トラック幅をＷ１で示す。図2bは、記録媒体を図１のＡ
−Ａ線で切った断面を示す。放射ビーム５は情報面２の
ピット14の位置に集束する。情報面２上において放射ビ
ームは読取スポット７を形成し、この読出スポットの大
きさは放射の波長に比例する。読取スポットの強度は一
般的にスポットの中心において一番高く、その周縁に向
くに従って減少する。情報面２によって読取スポット７
の放射は反射され、読取スポットの直径はピット幅より
も大きい。ピットの底部で反射したビーム部分はピット
の深さにより、ピット外部で反射したビーム部分よりも
長い距離伝播する。従って、これら２個の反射ビーム部
分間に位相差が生じ、ビームは位相変調されることにな
る。ピットの深さはビーム部分間の位相差を規定し、読
取スポット７のピット内に位置する部分の表面積とピッ
ト外に位置する部分の表面積との比は２個のビーム部分
の相対強度を規定する。これらビーム部分は、位相差に
応じて検出系において相互に干渉する。ピット深さが 1
80°の位相差を規定し放射の互いに等しい部分がピット
の内部と外部とで反射する場合、原理的に100 ％の変調
度の情報信号を得ることが可能になる。図2cにピット14
を接続方向断面として図示し、図2dはSiで示す関連する
情報信号12をピットに対する読取スポット７の位置の関
数として示す。情報信号の最大変調は、読取スポット全
体がピット上に位置する場合に得られる。
【００１８】上述した走査装置は例えば青のスペクトラ
ムの第１波長の放射を発生する放射源４を有し、この走
査装置により第１波長に適合した位相構造体を第１型式
の記録媒体１の情報を読取るものとする。トラック周期
Ｐ１及びトラック幅Ｗ１は、それぞれ比較的小さく、例
えば 0.8μm 及び0.3 μm とする。この新規な型式の記
録媒体の読取は、0.8 μm の波長の放射を発生する通常
のダイオードレーザとこのダイオードレーザからの放射
をその半分の波長光に変換する周波数増倍器とを組み合
せることにより可能である。第１の波長よりも長い放射
を用いて情報を読取るように設計された第２の型式の記
録媒体をこの走査装置によって情報読取りできることは
極めて好ましいことである。
【００１９】図3aは、例えば“コンパクト ディスク”
又は“ＣＤ”として既知の第２の型式の記録媒体15の一
部を平面図として示す。この記録媒体は、周波数増倍さ
れていない通常のダイオードレーザからの放射の波長に
等しい波長の第２のビームを用いる読取に最適化されて
いる。同一のレンズ系を用いる場合、第２のビームと図
2bの第１の読取スポットの２倍の大きさの第２の読取ス
ポットを形成する。第２の読取スポットで読出す場合第
２の型式の記録媒体のピット16によって反射したビーム
部分がこのピットの周辺部によって反射したビーム部分
とほぼ等しい大きさとなるためには、ピット16の幅Ｗ２
を記録媒体１のピット14の幅Ｗ１の２倍の大きさとする
必要がある。最小クロストークの第２の読取スポットを
用いて記録媒体15のトラックを読取ることができるため
には、この記録媒体のトラック周期Ｐ２は記録媒体１の
トラック周期Ｐ１のほぼ２倍の大きさにする必要があ
る。さらに、第２波長の第２の読取スポットを用いる場
合、ピット16の深さはピット14の深さの２倍の深さとし
てビーム部分間において 180°の位相差を形成する必要
がある。第２の記録媒体を第１の波長のビーム５で再生
した場合、このビームによって形成される読取スポット
７がピット16の形状に適合しない不都合が生じていた。
読取スポット７が、図３ａ及び直交断面図である図３ｂ
に示すように、トラック18の中心線上に位置する場合、
ピットによって反射したビーム部分がピット外部で反射
したビーム部分よりも強くなる。さらに、ピット16の深
さがより深いため、ビーム部分間の位相差が約 360°に
なっしまう。従って、ビーム部分間の干渉作用が相当低
下し情報信号12の変調深さが小さくなること明らかであ
る。
【００２０】ピット16が走査されようとしている時、図
3cの接線方向断面で示すように、読取スポット７はわず
かな時間に亘ってピットの前縁上に存在する。この状態
は、ビームがピット上に適切に位置する上述した状態と
は相異する。ピットの前縁の傾斜部の中間部で反射した
放射は、ピット外の３個の側で反射したビーム部分及び
ピットの底部で反射したビーム部分に対して位相が約 1
80°偏移することになる。読取スポットの最も強度の高
い中心部19がピットの傾斜部の中間に位置する場合、傾
斜部の中間で反射したビームの強度はピットの底部及び
外部で反射したビーム部分の強度にほぼ必適する。この
結果としての干渉作用を図3dに示す。図3dは情報信号Si
の変化をピット16に対する読取スポット７の中心位置の
関数として示す。図３ｄに示すように、上記干渉作用に
よってピットの前縁部において情報信号12に相当強い変
調が生ずる。読取スポットがピットに入射し及び出射す
る位置において相当強い変調が生じ、ピット中の変調は
上述した干渉作用が小さいため弱くなっている。この図
2dの信号とは相異する情報信号の歪みにより、情報信号
を処理しようとする時に問題が生じてまう。この走査装
置は、情報信号が所定のレベル以下に低下するか否かを
検出することによりピットの存在を検出することができ
る。このレベルを図3dに波線で示す。図3dに示すよう
に、情報信号の歪みにより１個のピットの代りに２個の
ピットが検出されてしまう。この結果、第２の型式の記
録媒体は満足し得る強度に再生できず或は少なくとも上
記の点に関して再生することはできない。
【００２１】本発明は、上述した課題及び第１波長で第
２の型式の記録媒体を再生する場合に生ずるトラッキン
グの課題を解決し、第２の波長よりも短い波長で作動で
き、２種類の型式の記録媒体を満足し得る性能で再生で
きると共に追従することができる新規な走査装置を提供
するものである。この光学式走査装置は２個のモードで
作動する。第１の型式の記録媒体を再生するために用い
る第１のモードは、図2a, 2b, 2c及び2dに基づいて説明
したモードである。第２型式の記録媒体を再生する場
合、読取スポット７の中心がトラックと直交する縁部に
向けて偏移した第２のモードを用いる。図4a及び4bは、
トラックの中心線18からある距離だけ偏移した読取スポ
ット７を示す。読取スポット７の最も高い強度を有する
中心部19はピットの傾斜部20上に位置するので、この傾
斜部の反射ビームに対する作用は図3aに示す状態よりも
一層増強する。反射した放射の位相は、ピット外部で反
射したビーム部分については０°の変化であり、傾斜部
20の中間で反射した放射については 180°変化し、ピッ
トの底部で反射した放射の場合約 360°変化する。従っ
て、区域21及び底部22で反射したビーム部分は傾斜部20
の中間で反射したビーム部分と干渉し合うことになる。
傾斜部の中間で反射したビーム部分の強度は傾斜部の傾
斜角に依存する。実験結果として、30°と70°との間の
傾斜角において良好な結果が得られた。この傾斜角の範
囲は、記録媒体をインジエクションモールディング法で
良好な品質で製造し得る範囲内にある。放射ビーム５は
その中心19において最も強度が高いので、２個のビーム
部分は傾斜角が上述した範囲内にある場合強度において
相互に必適し、反射ビーム９に適正な変調が生ずること
になる。この結果、検出器11の出力信号に満足し得る変
調が生じ、従って記録媒体に記録した情報の満足し得る
読出が可能になる。偏移していない読出スポット７を用
いる図3aの場合でも、傾斜部20の中間部で反射したビー
ム部分とピットに隣接する区域及びピットの底部22で反
射したビーム部分との間で相互干渉作用が生ずる。しか
しながら、この場合、ビーム５の最高強度部分が底部22
に位置するので、ビーム部分の強度は大幅に相違する。
従って、相互干渉作用は極めて弱く、この結果図3aの状
態での記録媒体15の読取は、図4aの状態よりも極めて困
難である。
【００２２】図4eに示すように、ピットが走査されよう
とするとき読取スポット７がピット16の前縁上に位置す
れば、情報信号に図3cの場合と同様な強い変調が発生す
る。しかしながら、ピット中心における変調は図3cの場
合よりも一層強いので、情報信号はピットの縁部の半部
に位置する読取スポットを用いる場合に達するレベル以
下に低下することはない。図4dに示す情報信号Siは、本
発明による再生中に図2dの通常の走査装置の情報信号と
同一の規則的な変化を行ない、従って満足し得るように
信号処理することができる。情報信号の変調深さは傾斜
部20、読取スポット７の直径及び偏移量Ｓに依存し、こ
の第２の型式の記録媒体に設計された読取スポットを用
いて再生する場合よりわずかに低下するにすぎない。一
方、この変調深さは特別な信号増幅によって補正するこ
とができる。
【００２３】満足し得る情報信号を得るための偏移量Ｓ
に臨界的な制約はない。偏移量ＳがＷ２の0.2 倍から
0.9倍の範囲において満足し得る情報信号が得られるこ
とが見出されている。ある寸法について大きく変化する
記録媒体を再生する場合、上記範囲の偏移を用いて満足
し得る情報信号を得ることができる。例えば、コンパク
トディスクの場合、トラック周期Ｐ２はほとんど一定で
あり、トラック幅Ｗ２は変化している。トラック周期Ｐ
２の0.1 倍〜0.3 倍好ましくは0.2 倍の偏移の場合、ト
ラック幅及び読取スポットの直径に拘わらず第２の型式
の大部分の記録媒体について満足し得る程度に再生する
ことができることが見出されている。従って、偏移を再
生すべき第２の型式の記録媒体に適合させる必要はな
く、第２のモードにおいて固定偏移を用いることができ
る。本発明をピット状の位相構造を用いて説明したが、
本発明の原理は全ての位相構造に、特に突起状の位相構
造についても適用できること明らかである。さらに、第
１波長と第２波長との間の比は２倍に限定されず、1.5
倍又は３倍の場合にも本発明の原理を有効に適用するこ
とができ、偏移の公差も有効に維持することができる。
【００２４】第２モードにおいて読取スポット７がピッ
ト延在方向と直交する方向に偏移した本発明による走査
装置の種々の実施例について説明する。第１実施例を図
５に示す。走査すべきトラック８の中心線13と読取スポ
ット７の中心との間の偏移を表わすトラッキングエラー
信号23は検出器11から発生する。このトラッキングエラ
ー信号をトラッキングサーボ系24に供給し、例えば対物
レンズ６のトラッキング方向変位用の駆動回路25の入力
信号を発生させる。対物レンズ６のトラッキング方向変
位によって読取スポットもトラッキング方向に変位す
る。このトラッキングエラー信号23は種々の方法によっ
て発生させることができる。米国特許第4491940 号に記
載されているように、検出系を２個の検出器で構成し、
これら２個の検出器の出力信号間の差をトラッキングエ
ラー信号の目安とすることができる。米国特許第337684
2 号から既知のトラッキングエラー信号発生方法では、
読取スポットの両側に２個のトラッキングポットを形成
している。トラッキングスポットからの２個の放射ビー
ムを個別の検出器で検出し、これら検出器の出力信号間
の差をトラッキングエラーの目安としている。
【００２５】第２モードに必要な読取スポットの偏移Ｓ
は直流源30から制御信号26をトラッキングサーボ系24に
供給することにより行なうことができる。この直流源は
スイッチ27を介して電気回路例えばトラッキングサーボ
系24の加算増幅器の入力部に接続する。この走査装置が
第１のモードで第１の型式の記録媒体を再生する場合、
スイッチ27から回路28に零ボルトを印加する。一方、第
２のモードで第２の型式の記録媒体を再生しようとする
場合、スイッチ27から加算増幅器28に制御信号26を供給
する。加算増幅器28において、トラッキングエラー信号
23と制御信号26とを、出力信号が直流偏移したトラッキ
ングエラー信号となるように結合する。この制御信号
は、例えば増幅器のような別のサーボ回路29を介して駆
動回路25を制御する。直流偏移により読取スポットは走
査すべきトラック８の中心線を追従せず、中心線から信
号26によって定められる直交方向距離だけ離間する。第
１のモードにおいて読取スポット７がトラック８の中心
線13を追従することは明らかである。スイッチ27の位置
は、走査装置を第１のモード又は第２のモードのいずれ
かに設定すると、制御信号を供給する回路30は直流源と
するだけでなく、例えば情報信号の電圧レベルをチエッ
クすることにより又はＡ／Ｄ変換後にエラー周波数を測
定してこれらデータを用いて制御信号26の値を補正する
ことによって情報信号12の品質を決定して第２モードの
情報信号の品質をできるだけ高くするような回路とする
こともできる。回路20は情報信号の品質の最大値を決定
する必要があるため、読取スポットに微小な直交方向
（トラッキング方向）ウオブリングを与える必要もあ
る。この最大値は、情報信号の品質の変化から簡単に決
定することができる。
【００２６】読取スポット７をトラッキング方向に偏移
させる本発明による走査装置の第２実施例を図６に示
す。図６において、回折格子31によりトラッキングビー
ム32を放射ビーム５から分割する。記録媒体への入射ビ
ーム、又は読取ビーム５及び回折したトラッキングビー
ム32において放射をできるだけ集中させるため、回折格
子31はブレーズ技術により形成することかできる。トラ
ッキングビームは情報面２上において読取スポット７と
隣接するトラッキングスポット33を形成する。トラッキ
ングスポット33からの放射を検出するトラッキング検出
器34を検出器11に隣接配置する。第１の型式の記録媒体
上に形成されるスポット７及び33の位置を図7aに示す。
読取スポット７の中心は走査すべきトラック８の中心線
13に追従する。トラッキングスポット33の中心は同一中
心線13に対して距離ｄだけ偏位する。本例においては、
第１の型式の記録媒体を再生する場合トラッキングスポ
ットは用いない。第１のモードにおいて情報信号及びト
ラッキングエラー信号の両方を読取スポット７から取り
出す。このため、図６の検出系11を２個の半部11a 及び
11b に分割する。加算増幅器35は２個の半部の出力信号
の和を形成する。加算増幅器の出力信号は情報信号12と
なる。差動増幅器36は検出系のプッシュープル信号すな
わち２個の半部の差信号を発生する。この信号はトラッ
キングエラー信号33となり、第１の位置に設定されてい
るスイッチ37を介してトラッキング用のサーボ回路29に
供給する。
【００２７】第２のモード中に第２の型式の記録媒体上
に形成されるスポット７及び33の位置を図7bに示す。読
取スポット７の中心は再生されるべきトラック38の中心
線18から距離Ｓだけ偏位しトラック38の縁部を追従す
る。読取スポットの中心とトラッキングスポットの中心
との間の直交方向距離ｄは、トラッキングスポット33が
第２のモードにおいてトラック38の縁部を追従するよう
に選択する。検出系11の加算信号は同様に情報信号とな
る。検出系34の検出器信号39と情報信号12との差をトラ
ッキングエラー信号として用いる。放射ビーム５の強度
は一般的にトラッキングビーム32の強度よりも強いの
で、検出器11の信号と検出系34の信号とを互いに減算す
る前にこれらの信号を適合させる必要がある。この処理
は図６に示すように、ビーム５と32との間の強度比に等
しい因子だけ情報信号12を減衰させる減衰器を用いる。
差動増幅器41は減衰器40の出力信号と信号39との間の差
信号を形成する。次に、この差信号を第２の位置に設定
したスイッチ37を介してトラッキング用のサーボ回路29
に制御信号として供給する。
【００２８】必要な偏移Ｓは、第２の型式の記録媒体の
トラック３の幅Ｗ２及び読取スポットの大きさによって
決定する。スポット間の距離ｄは２Ｓに等しくすると共
にトラック周期Ｐ２に独立させる。従って、第２実施例
の走査装置はトラック周期が相異し又は変化する第２の
型式の記録媒体を再生することができる。図7bのトラッ
キングスポット33は整数本のトラックに相当する距離に
亘って偏移し得ること明らかである。第２モードにおい
て、トラッキングスポット33は２個のトラック間に正確
に位置させることも可能である。この場合、トラッキン
グエラー信号は２個の半部に分割された検出器34のプッ
シュープル信号となり、この信号は検出器11のプッシュ
ープル信号と同一の方法で発生させることができる。満
足し得るプッシュープル信号を得るためには、トラッキ
ングスポットの寸法はトラック周期Ｐ２に対して十分大
きくする必要がある。
【００２９】本発明による走査装置の第３実施例におい
ては、米国特許第3876842 号から既知の２個のトラッキ
ングスポットによりトラッキングエラー信号を発生させ
る方法を第１モードで用いる。この実施例を図８に示
す。放射源４からの放射ビームを回折格子42により読取
ビーム５と２個のトラッキングビーム43とに分割する。
図面を明瞭にするため、１本のトラッキングビームだけ
を波線で示す。トラッキングビームは読取スポット７の
両側に２個のトラッキングスポット44及び45を形成す
る。検出系11は読取スポット７の放射を検出し、２個の
トラッキング検出系46及び47はトラッキングスポット44
及び45の放射をそれぞれ検出する。第１のモード中に第
１の型式の記録媒体の情報面上で読取スポット及びトラ
ッキングスポットが占める位置を図9aに示す。読取スポ
ット７の中心は再生すべきトラック８の中心線13を追従
する。２個のトラッキングスポットの中心は読取スポッ
トの両側で中心線から距離ｄ１だけ離間して位置する。
この第１モードにおいて、検出器11の出力信号は情報信
号となり、トラッキングエラー信号は検出器44及び47の
出力信号から形成する。このため、第１モードにおいて
検出器47の出力信号をスイッチ48を介して差動増幅器49
に供給する。差動増幅器49の出力信号は所望のトラッキ
ングエラー信号23′となる。第２モードにおいて、読取
スポット７の中心は中心線18から距離Ｓに亘って偏移す
るので、読取スポットは、図9bに示すように、第２の型
式の記録媒体上の再生すべきトラックの縁部を追従す
る。トラッキングスポット44はトラックの他方の縁部を
追従する。情報信号は、同様に検出系11の出力信号とな
る。本発明では、トラッキングエラー信号は検出器11及
び46の出力信号から形成する。図６に示す走査装置と同
様に、検出系11の出力信号は、第２位置にあるスイッチ
48を介して差動増幅器49に供給される前に、減衰器50に
よって減衰させる必要がある。差動増幅器49の出力信号
はトラッキングエラー信号23′となる。
【００３０】距離ｄ１がトラック周期Ｐ１の1/3 に等し
い場合、第１モードにおいて最適なトラッキングエラー
信号23′が得られる。トラッキングスポット44と45との
間の相対距離はトラック周期Ｐ１の 1.5倍となる。第２
モードにおいて満足し得る情報信号を得るための、トラ
ッキング系によってｄ１の 1/2に等しく維持される偏移
ＳはＷ２の 0.2倍〜0.9 倍の間とする必要がある。ここ
で、Ｗ２は第２の型式の記録媒体15のトラック３の幅で
ある。コンパクト ディスクの国際規格に従ってＰ２＝
３Ｗ２及びＰ２＝２Ｐ１に形成された第２の型式の記録
媒体は、第２のモードで良好に再生できることが判明し
ている。Ｐ２が2PI ではなく、例えば、1.5 Ｐ１に設定
された場合、第２の型式の記録媒体上のトラッキングス
ポットの中心45は再生すべきトラックと隣接するトラッ
クに追従してしまう。スポット７の検出器信号とスポッ
ト44の検出器信号との間の差を用いる代りに、スポット
７の検出器信号とスポット45の検出器信号との間の差を
用いてトラッキングエラー信号を発生させることもでき
る。
【００３１】本発明による走査装置の第４実施例は、上
述した第３実施例の変形である。図10に示す第４実施例
において、読取スポット７及び２個のトラッキングスポ
ット44及び45は図８に示す装置と同一の方法で発生させ
る。第１モードにおける第１の型式の記録媒体１の情報
面２上に形成される読取スポットの位置及びトラッキン
グスポットの位置を図11a に示す。読取スポット７の中
心は再生すべきトラック８上の中心線を追従する。２個
のトラッキングスポットは、中心線の両側に中心線から
距離d2だけ離れて位置する。第１モードにおいて、トラ
ッキングエラー信号は検出系46及び47の信号を用いて取
り出す。３個の検出系11, 46及び47はそれぞれ２個の半
部を有する。検出系11の２個の半部からの出力信号は、
回路51で処理され加算信号及び差信号が形成される。こ
れらの信号を図面上それぞれS1及びD1として示す。回路
51は図６に示す加算増幅器35及び差動増幅器36を具え
る。回路51からの加算信号は情報信号12となる。回路51
と同様な回路52は、検出系46の２個の半部からの信号に
基づいて加算信号S2及び差動信号D2を形成する。差動増
幅器53は検出系47の半部の信号の差信号D3を形成する。
トラッキングエラー信号は信号D2又はD3だけによって或
は信号D2とD3との和から形成することができる。信号D1
を利用できる場合、欧州特許出願第201603号から既知の
ように、信号D1, D2及びD3を組み合せることより安定な
トラッキングエラー信号を発生させることができる。こ
の場合、回路54において信号D1に定数を乗算し、次に増
幅器55において信号D2とD3の和から減算する。増幅器55
の出力信号はトラッキングエラー信号となり、このエラ
ー信号は第１位置にあるスイッチ56を経てトラッキング
用のサーボ回路に供給する。第２モードにおいて、読取
スポットの中心は中心線18からd2に等しい距離だけ偏移
するので、読取スポットの中心は、図11b に示すよう
に、第２の型式の記録媒体上の再生すべきトラックの縁
部を追従する。トラッキングスポット44の中心は再生す
べきトラックの中心線18を追従する。関連する検出器46
の差動信号D2をトラッキングエラー信号として用いるこ
とができる。図11b のトラッキングスポット45が２個の
トラック間でほぼ正確に移動すると共にトラック周期Ｐ
２に対して十分に大きい寸法を有している場合、差動増
幅器57において信号D2及びD3から差信号を形成すること
により安定したトラッキングエラー信号を形成すること
ができる。差動増幅器57の出力信号は第２の位置のスイ
ッチ56を経てサーボ回路に供給する。
【００３２】距離ｄ２を第１の型式の記録媒体のトラッ
ク周期Ｐ１の半分に等しくすれば、第４の実施例により
第１モードにおいて満足し得るトラッキングエラー信号
を得ることができる。第２の型式の記録媒体のトラック
周期Ｐ２がＰ１の２倍の場合、第２の型式の記録媒体上
のトラッキングスポット45の中心は２個のトラック間に
正確に位置し、この結果第２のモードにおいて満足し得
るトラッキングエラー信号を発生することができる。ト
ラック間に溝が存在する場合、トラッキングエラー信号
をさらに改善することができる。Ｐ２がＰ１の 1.5倍の
場合、読取スポットは第２モードにおいてＰ１の1/4 だ
け偏移するから、読取スポット及びトラッキングスポッ
ト44の中心は再生すべきトラックの２個の縁部に沿って
存在する。この場合、トラッキングエラー信号は和信号
S2とS1との差となる。
【００３３】４個の実施例により、第１及び第２の型式
のトラック周期Ｐ１，Ｐ２及びトラック幅Ｗ１，Ｗ２の
いかなる組み合せに対しても２種類の記録媒体を再生で
きる光ヘッドを設計できることは明らかである。トラッ
キングエラー信号は前記方法又はこれらの組み合せに基
いて発生させることができる。この場合、読取スポット
の偏移量Ｓとトラック幅Ｗ２との間の関係について大き
な公差が得られることは極めて有益である。満足し得る
情報信号を得るため、読取スポットの中心を第２モード
においてトラックの縁部に正確に追従させる必要はな
い。この結果、スポットをトラック上に及びトラック間
に形成する際一層高い自由度が得られる。本発明による
走査装置の２個のモードの操作について位相構造を有す
る２種類の型式の記録媒体に基いて説明したが、第２の
型式の記録媒体においては情報を含む位相構造の存在だ
けが必要である。第１の型式の記録媒体においては、例
えば反射率の差異や磁気ドメインを有する領域のような
振幅構造として情報を記録することもできる。２種類の
記録媒体は、読取スポットをガイドするための溝を有す
るものとすることができる。
【００３４】走査装置が正確に機能する場合、再生すべ
き記録媒体の型式と関連するモードはスイッチ27, 37,
48及び56によって選択する。このため、本発明による走
査装置には、再生すべき記録媒体の型式を決定する型式
識別器58をも設け、この型式識別器に基ついて大きいそ
の位置を設定することができる。このような型式識別器
は上述した全ての装置装置に適用することができ、一例
として図10に示す。記録媒体を識別する第１のものとし
て、記録媒体上の型式マーカを読み取りこのマークから
記録媒体の型式を再生する識別器を用いることである。
この型式識別器は、例えばマークが存在する場合スイッ
チを第１のモードの位置に設定し、マークが存在しない
場合は第２モードの位置に設定するように構成できる。
マークは別のセンサにより又は光ヘッドによって検出す
ることができる。光ヘッドにより検出する場合、走査装
置が第２のモードにあるとすなわち読取スポットがトラ
ックの縁部に位置する場合マークを明確に読み取ること
ができなければならない。このマークの読取は、マーク
を第２の型の位相構造によって構成することにより、或
は記録媒体上のトラックを追従することなくコードが読
み取れるようにバーがトラック方向と直交する方向に延
在する一種のバーコードによって構成することにより達
成することができる。記録媒体にマークを形成すること
なく記録媒体の型式を決定する第２のものは、回路30の
方法と同様な方法に基いて情報信号の品質を測定する識
別器を有することである。走査装置が記録媒体の再生を
開始したとき該モードでは情報信号にエラーが多すぎる
場合、識別器は再生に別のモードを用いることを決定す
る。或は、２個のモードについて記録媒体の読取りを開
始し、より高い品質の情報信号が得られるモードを選択
することも可能である。
【００３５】上述した実施例では、本発明による走査装
置の情報再生機能についてだけ説明したが、本発明によ
る走査装置を用いて記録媒体に情報を書き込むこともで
きる。この場合、走査スポットは、情報が書き込まれる
べきトラックを追従し読取スポットよりも強い強度を有
するスポットとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は再生装置の光ヘッドを示す線図である。
【図２】図２は第１の型式の記録媒体に係る説明図であ
る。
【図３】図３は第２の型式の記録媒体に係る説明図であ
る。
【図４】図４は第２の型式の記録媒体を本発明による読
取スポットで再生する際の説明図である。
【図５】図５は第１のモードでトラッキングするトラッ
キングサーボ系を有する光ヘッドを示す線図である。
【図６】図６は第２でトラッキングする光ヘッドを示す
線図である。
【図７】図７は第１及び第２の型式の記録媒体を第２モ
ードでトラッキングする際のスポットの位置を示す平面
図である。
【図８】図８は第３モードでトラッキングする光ヘッド
を示す線図である。
【図９】第１及び第２の型式の記録媒体を第３モードで
トラッキングする際のスポット位置を示す平面図であ
る。
【図１０】図10は第４モードでトラッキングする光ヘッ
ドの構成を示す線図である。
【図１１】図11は第１及び第２の型式の記録媒体におけ
る第４モードトラッキングの際のスポット位置を示す平
面図である。
【符号の説明】
２ 情報面 ４ 放射源 ６ レンズ系 ７ 読取スポット ８ トラック 11 検出器 24 トラッキングサーボ系 27 スイッチ 28 加算増幅器 29 別のサーボ系 30 直流源 36 差動増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ヘラルド エデュアルド ファン ロス マレン オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネヴァウツウェッハ１ (56)参考文献 特開 昭61−214240（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−83830（ＪＰ，Ａ) 米国特許4118734（ＵＳ，Ａ) 米国特許3876842（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/095

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１及び第２の型式の光記録媒体を第１
    及び第２のモードでそれぞれ走査するのに好適な互換性
    を有する光学式走査装置であって、各型式の記録媒体は
    トラック状に配列され情報を含む構造体から成る情報面
    を有し、この構造体は第２の型式の記録媒体の場合位相
    構造体とされ、前記第１の型式の記録媒体は第１の波長
    の放射で走査されるように設計され、第２の型式の記録
    媒体は第２の波長の放射で走査されるように設計され、
    前記第１波長は第２波長よりも短く、当該装置は、第１
    波長の放射ビームを発生する放射源と、放射ビームを情
    報面上で走査スポットに集束させるレンズ系と、情報面
    からの走査スポットの放射を情報信号に変換する第１の
    検出系と、トラッキングエラー信号によって制御され、
    走査スポットを第１モードで走査されるトラックの中心
    線上に維持するトラッキングサーボ系とを具える光学式
    走査装置において、前記トラッキングサーボ系を、この
    トラッキングサーボ系によって読取スポットが第２のモ
    ードで再生すべきトラックの縁部に維持されるように構
    成したことを特徴とする光学式走査装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学式走査装置におい
    て、前記第２モードにおいてトラッキングサーボ系が、
    読取スポットの中心を再生すべきトラックの中心線から
    第２の型式の記録媒体のトラック周期の1/5 に等しい距
    離だけ離間させるように構成したことを特徴とする光学
    式走査装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光学式走査装置
    において、前記トラッキングエラー信号をトラッキング
    サーボ系の電気回路の第１入力部に供給し、このトラッ
    キングサーボ系の第２入力部を第２モードにおいてトラ
    ッキングエラー信号に直流信号を加えるスイッチに接続
    したことを特徴とする光学式走査装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の光学式走査装置におい
    て、情報信号の品質を決定し、この品質に依存する直流
    信号を発生する回路を具えることを特徴とする光学式走
    査装置。
  5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の光学式走査装置
    において、前記走査スポットに対してトラックの延在方
    向と直交する方向に位置するトラッキングスポットを前
    記レンズ系を介して形成するためのトラッキングビーム
    を発生する手段と、情報面からのトラッキングビームの
    放射を受光するトラッキング検出系とを具えると共に、
    ２個の入力端子と前記トラッキングサーボ系の制御入力
    部に接続した１個の出力端子とを有するスイッチが設け
    られ、第１モードにおいて前記スイッチの出力端子に接
    続される前記スイッチの第１入力端子を、前記第１検出
    系の出力端子からトラッキングエラー信号を発生する回
    路の出力部に接続し、第２モードにおいて前記スイッチ
    の出力端子に接続される前記スイッチの第２入力端子
    を、第１の検出系の出力信号及びトラッキング検出系の
    出力信号からトラッキングエラー信号を発生する別の回
    路の出力部に接続したことを特徴とする光学式走査装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載の光学式走査装置
    において、前記走査スポットの両側にトラックの延在方
    向と直交する方向にずれて位置する２個のトラッキング
    スポットを前記レンズ系を介して形成するための２本の
    トラッキングビームを発生する手段と、情報面からの２
    本のトラッキングビームの放射をそれぞれ受光する２個
    のトラッキング検出系とを具えると共に、２個の入力端
    子と前記トラッキングサーボ系の制御入力部に接続した
    １個の出力端子とを有するスイッチが設けられ、第１モ
    ードにおいて前記スイッチの出力端子に接続される前記
    スイッチの第１入力端子を、少なくとも前記２個のトラ
    ッキング検出系の出力信号からトラッキングエラー信号
    を発生する回路の出力部に接続し、第２モードにおいて
    前記スイッチの出力端子に接続される前記スイッチの第
    ２入力端子を、前記第１検出系の出力信号及び一方のト
    ラッキング検出系の出力信号からトラッキングエラー信
    号を発生する別の回路の出力部に接続したことを特徴と
    する光学式走査装置。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の光学式走査装置
    において、第２モードにおいて、前記一方のトラッキン
    グスポットがトラックの縁部を追従することを特徴とす
    る光学式走査装置。
  8. 【請求項８】 前記第２波長が第１波長の２倍の長さを
    有する請求項７に記載の光学式走査装置において、前記
    ２個のトラッキングスポット間のトラック延在方向と直
    交する方向の距離を、第１の型式の記録媒体のトラック
    周期のほぼ 1.5倍としたことを特徴とする光学式走査装
    置。
  9. 【請求項９】 請求項１から８までのいずれか１項に記
    載の光学式走査装置において、前記検出系のうち少なく
    とも１個の検出系が２個の検出器を具え、その出力信号
    を差動増幅器の入力部に供給することを特徴とする光学
    式走査装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれか１項に
    記載の光学式走査装置において、光学式走査装置を再生
    すべき記録媒体の型式と関連するモードに設定する記録
    媒体型式識別器を具え、その出力部を、前記トラッキン
    グサーボ系に接続したことを特徴とする光学式走査装
    置。
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