JPH056563A - 光学的記録再生装置および光学的再生媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】光ディスクの記録トラックで情報を書込む前に
互いに周波数が異なる所定レベルの２つの補助信号を順
次記録しておき、記録再生動作時に光ディスクからのこ
の２つの補助信号を読み出し、読出した２つの補助信号
のレベルを比較することで、フォーカスオフセット量を
検知し、これを補償するべく、光ヘッドを駆動する。 【効果】従来のフォーカスエラー検出に基づくフォーカ
スサーボでは補償しきれなかったフォーカスオフセット
量を確実に補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を照射して光デ
ィスク媒体に情報信号を記録する光学的記録再生装置お
よびこの光学的記録装置によって記録された光学的再生
媒体に関し、特にフォーカスオフセットの自動補償技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を光学的再生媒体に照射して、
その反射光あるいは透過光から情報信号の読出しを行う
光学的再生装置において、フォーカスサーボは、図１９
に示すような構成となっていた。このフォーカスサーボ
はナイフエッジ法を利用するものである。レーザ光源１
より出射されたビームは、コリメートレンズ２と整形プ
リズム３とによって円形の平行光に変換される。このビ
ームは、ビームスプリッタ４，５を通ったあと、アクチ
ュエータ１６上に設けられた集光レンズ６によって、光
磁気ディスク７上に集光される。信号記録時には、磁界
発生装置８からの磁界とレーザ光の熱により磁化の方向
として信号を記録する。信号再生時には、レーザ光を照
射して光の偏波面の回転を検出する。

【０００３】光磁気ディスク７からの反射光はビームス
プリッタ５で反射され、１／２波長板１２，偏光ビーム
スプリッタ１３を介して信号検出器１５に導かれる。

【０００４】一方、反射光のうちビームスプリッタ４で
反射された光は、フォーカスサーボエラー信号検出に用
いられる。すなわち反射光は、集光レンズ９，ナイフエ
ッジ１０を経てフォーカスエラー信号検出器１１に導か
れる。検出器１１で検出されたフォーカスエラー信号
は、フォーカスサーボ回路１７に入力され、これにより
レンズアクチュエータ１６を駆動し、レーザ光を正確に
収束させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の光学的再生
装置では、フォーカスオフセットの変化を補償する構成
が無いため、装置の温湿度の変化や振動等により、光ヘ
ッド内の光学部品の位置ズレや光ヘッド筺体の熱ぼう張
によってフォーカスのオフセットが変化し、再生信号の
エラーレートが悪化したり、トラッキングサーボがはず
れたりして、安定なサーボ特性が得られないという問題
点があった。

【０００６】本発明の目的は、フォーカスオフセットを
自動補償できる光学的記録再生装置および光学的再生媒
体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学的記録装置
は、レーザ光を照射して光ディスク媒体に情報信号を記
録する光学的記録装置において、互いに異なる周波数成
分を有する複数の補助信号を生成する手段と、前記光デ
ィスク媒体にあらかじめ記された回転位相の基準点を示
すインデックスマークを検知して回転同期信号を生成す
る手段と、前記回転同期信号に応じて切替信号を生成す
る切替信号生成手段と、前記切替信号に応じて前記複数
の補助信号および前記情報信号を連続的に切替えて順次
出力する切替手段と、この切替手段の出力信号を前記光
ディスク媒体に記録する手段とを備えて構成される。ま
た、前記切替信号生成手段は、前記回転同期信号を受け
て所定時間が経過してから、前記切替手段が前記複数の
補助信号を連続的にそれぞれ一定時間出力し、引続き前
記情報信号を出力するように前記切替信号を生成するす
るように構成される。

【０００８】本発明の光学的再生媒体は、前記インデッ
クスマークを基準として所定角度回転したところから所
定の回転角度範囲に前記複数の補助信号が記録されてい
る。

【０００９】本発明の光学的再生装置は、レーザ光を光
学的再生媒体に照射して、その反射光あるいは透過光か
ら情報信号の読出しを行う光学的再生装置において、互
いに異なる周波数成分を有する複数の補助信号が記録さ
れている光学的再生媒体と、前記レーザ光をこの光学的
再生媒体へ収束する手段と、このレーザ光収束手段を前
記レーザ光の光軸方向へ移動する手段と、前記光学的再
生媒体より再生された複数の補助信号の各々の振幅値を
検出する手段と、この検出された各々の振幅値が一定の
関係になるような信号を前記移動手段へ出力する回路と
を具備することを特徴とする。

【００１０】

【実施例】次に図面を参照して本発明を説明する。

【００１１】図１は本発明の光学的記録装置の一実施例
を示すブロック図である。光磁気ディスク媒体７は、ス
ピンドルモータ６１に固定されており、スピンドルモー
タ６１と共に回転する。スピンドルモータ６１は、光磁
気ディスク媒体７に予め付けられているＩＮＤＥＸマー
クを検出するマーク検出器２５からの信号と、外部より
入力される回転同期信号Ｓｒの位相が一致するように制
御するスピンドルサーボ６０により駆動され、本実施例
では３６００ｒｐｍで回転する。

【００１２】光ヘッド５０と磁界発生器８は、光磁気デ
ィスク媒体７をはさんで配置されており、磁界発生器８
は記録に必要なバイアス磁界を与えるもので永久磁石で
構成されている。光ヘッド５０には、光ヘッドの光磁気
ディスク７の直径方向の位置を検出する光ヘッド位置検
出器６２が取付けられており、最内周から最外周へ向っ
て自然増加する８ビットのディジタル信号を出力する。
検出位置精度は３２トラック／ビットである。（１トラ
ック＝１．６μｍ）また、光ヘッド５０のフォーカス制
御を行うフォーカスサーボ回路１７へフォーカスオフセ
ット自動補償器１００の出力が接続されている。フォー
カスオフセット自動補償器１００には、光ヘッド５０か
らのフォーカスエラー検出信号と、再生補助信号と、光
ヘッド位置検出器６２からの光ヘッド位置信号および外
部からの回転同期信号Ｓｒが入力されている。

【００１３】本実施例では装置全体のデータ転送レート
を上げる為に、記録データを２つのチャンネルに分割し
て記録している。この為、同一構成の光ヘッド５０，フ
ォーカスサーボ１７，フォーカスオフセット自動補償器
１００および光ヘッド位置検出器６２が２組実装されて
いる。更に、補助信号を生成する補助信号生成器４０に
は、回転同期信号Ｓｒ、トラックアドレスＴＡ１，ＴＡ
２、情報信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２および記録制御信
号が入力され、補助信号Ｓ_a1，Ｓ_b1，Ｓ_a2，Ｓ_b2を２ケ
の光ヘッド５０へ出力している。

【００１４】図２に光ヘッド２３，光ヘッド２４，マー
ク検出器２５の配置を示す。本図は装置を上から見た図
であり、光磁気ディスク７は再生面の反対側から見てお
り、光磁気ディスク７の下側に光ヘッド２３，光ヘッド
２４，マーク検出器２５が配置されている。光ヘッド２
３と光ヘッド２４は光磁気ディスク７の回転中心に対し
て１８０°離れた位置にあり、更にマーク検出器２５
は、光ヘッド２３から４５°進んだ位置に配置されてい
る。また、光磁気ディスク７の回転方向は本図において
右回転である。

【００１５】次に図３を用いて補助信号生成器４０につ
いて説明する。互いに異なる周波数成分を有する矩形波
の補助信号Ｓ_a1，Ｓ_b1，Ｓ_a2，Ｓ_b2を生成する発振部１
と、回転同期信号Ｓｒに応じて切替信号Ｓｓを生成する
切替信号生成部２とを備え、１チャンネル系として切替
信号Ｓｓに応じてトラックアドレスＴＡ１，補助信号Ｓ
_a1，Ｓ_b1および情報信号ＤＡＴＡ１を連続的に切替えて
順次出力する切替部３−１とを備え、この切替部３−１
の出力信号Ｓ_o1を光磁気ディスクに記録する記録部４−
１へ送っている。また２チャンネル系として切替信号Ｓ
ｓに応じてトラックアドレスＴＡ２，補助信号Ｓ_a2，Ｓ
_b2および情報信号ＤＡＴＡ２を連続的に切替えて順次出
力する切替部３−２を備え、この切替部３−２の出力信
号Ｓ_o2を光磁気ディスク７に記録する記録部４−２へ送
っている。記録領域１側には、補助信号Ｓa1，Ｓb1が記
録され、各周波数成分はそれぞれ１ＭＨｚおよび２０Ｍ
Ｈｚである。また、記録領域２側には、補助信号Ｓ_a2，
Ｓ_b2が記録され、各周波数成分はそれぞれ１ＭＨｚおよ
び１５ＭＨｚである。

【００１６】次に動作を説明する。図４は、図３に示し
た切替部３−１の出力信号Ｓ_o1および器切替部３−２の
出力信号Ｓ_o2を示している。回転同期信号Ｓｒは、外部
から供給される基準信号である。まず１チャンネル系の
出力信号Ｓ_o1について説明する。切替信号生成部２は、
回転同期信号Ｓｒを受けた後、トラックアドレスＴＡ１
を５００μｓ送出するような切替信号Ｓｓを切替部３−
１へ送出する。次に、補助信号Ｓ_a1およびＳ_b1を各３０
０μｓ連続して送出した後、情報信号ＤＡＴＡ１を送出
するような切替信号Ｓｓを切替部３−１へ送出する。切
替部３−１は、このような切替え信号Ｓｓを受けて、ト
ラックアドレスＴＡ１を５００μｓ、続いて補助信号Ｓ
_a1，Ｓ_b1を各３００μｓ、最後に情報信号ＤＡＴＡ１が
連続した形で、出力信号Ｓ_o1として出力する。同様にし
て、２チャンネル系の出力信号Ｓ_o2は、切替部３−２が
切替信号生成部２からの切替信号Ｓｓを受けて、トラッ
クアドレスＴＡ２を５００μｓ、続いて補助信号Ｓ_a2，
Ｓ_b2を各３００μｓ、さらに情報信号ＤＡＴＡ２が連続
する形で生成される。出力信号Ｓ_o1，Ｓ_o2は回転同期信
号Ｓｒに同期しており、一回転毎に同じフォーマットで
出力される。

【００１７】記録部４−１は、１チャンネル系の出力信
号Ｓ_o1に応じたレーザダイオード駆動電流を光ヘッド５
０−１へ送る。光ヘッド５０−１内のレーザダイオード
はこの駆動電流で発光がＯＮ／ＯＦＦされ、出力信号Ｓ
o1が光磁気ディスク媒体７へ記録される。同様に２チャ
ンネル系の出力Ｓ_o2は、記録部４−２および光ヘッド５
０−２を経由して光磁気ディスク媒体７へ記録される。

【００１８】次に図５を用いて、光ディスク媒体７につ
いて説明する。本図は、記録再生面の反対側から透視し
た図である。直径２０ｃｍのガラス基板上に１．６μｍ
ピッチでスパイラル状にグループが設けてあり、スパイ
ラルの向きは、本図の回転方向において内側から外側へ
向っている。その上にＴｂＦｅＣｏ系の磁性薄膜が蒸着
されている。この光磁気ディスク装置では、データ転送
レートを上げるために、情報信号を２チャネルに分割し
て同時に記録再生できるようにしているので、光磁気デ
ィスク７の記録領域を破線で示したように、直径方向で
２分割してある。それぞれの記録領域は外周側を記録領
域１、内周側の記録領域２とする。また、記録領域１お
よび２のそれぞれのデータ転送レートは、それぞれの記
録領域の最内周において記録される信号のビットの長さ
を同じにするために、６２．６Ｍｂｂｐおよび５１．０
Ｍｂｐｓとしている。記録領域１，２に含まれないディ
スク中心側の領域には、光磁気ディスク７の回転位相を
示すためのインデックスマークＭが設けられている。イ
ンデックスマークＭの前縁からトラックアドレスＴＡ１
までの角度θは４５°である。

【００１９】次に図６を用いてフォーカスオフセット自
動補償器１００について説明する。説明を簡略化する
為、１系統のみ示す。

【００２０】フォーカスオフセット自動補償器１００
は、再生信号を周波数特性補償および振幅増幅する再生
信号等価増幅器１８と、増幅された再生信号に含まれる
各補助信号の振幅値を検出する補助信号振幅検出器１９
と、検出器１９の出力に基づいてフォーカスサーボ回路
１７にフォーカスオフセット制御信号を供給する制御回
路２０と、補助信号振幅検出器１９の振幅検出タイミン
グを指示するタイミング信号発生器２１とから構成され
ている。

【００２１】図７は、フォーカスサーボ回路１７の構成
を示す図である。フォーカスサーボ回路１７は、フォー
カスエラー信号検出器１１に接続された差動アンプ３１
と、この差動アンプの出力とフォーカスオフセット制御
信号との差をとる差動アンプ３２と、リードラグフィル
タ３３と、駆動アンプ３４とから構成され、駆動アンプ
３４がレンズアクチュエータ１６へ駆動電流を供給して
いる。

【００２２】再生信号等価増幅器１８は、再生信号を周
波数特性補償および振幅増幅して、補助信号振幅検出器
１９に入力する。再生信号検出器１５の信号振幅は、第
１１図に示すように周波数が高くなるに従って減少す
る。この下降特性を再生信号増幅器１８内の等化器で補
償して平坦な周波数特性にしている。

【００２３】図８は補助信号振幅検出器１９のブロック
図である。再生新等価増幅器１８からの再生信号はバン
ドパスフィルター１（Ｂ．Ｐ．Ｆ．−１）７０とバンド
パスフィルター２（Ｂ．Ｐ．Ｆ．−２）７４に入力され
る。Ｂ．Ｐ．Ｆ．−１ ７０は再生信号に含まれる補助
信号Ｓ_a1のみが、またＢ．Ｐ．Ｆ．−２ ７４は補助信
号Ｓ_b1のみが通過するように通過帯域が設定されてお
り、通過中心周波数はＢ．Ｐ．Ｆ．−１ ７０が１ＭＨ
ｚ、Ｂ．Ｐ．Ｆ．−２ ７４が２０ＭＨｚとなってい
る。Ｂ．Ｐ．Ｆ．−１ ７０の出力は、検波器−１ ７
１で平均値検波して直流信号に変換し、サンプルホール
ド回路−１（Ｓ／Ｈ−１）７２へ入力する。同様にＢ．
Ｐ．Ｆ．−２ ７４の出力は、検波器−２ ７５で平均
値検波して直流信号に変換し、サンプルホールド回路−
２（Ｓ／Ｈ−２）７５へ入力する。Ｓ／Ｈ−１ ７２は
タイミング信号発生器２１からのサンプル信号ＳＨａ
が、またＳ／Ｈ−２ ７６にはタイミング信号発生器２
１からのサンプル信号ＳＨｂが入力されている。これら
サンプル信号ＳＨａ，ＳＨｂのタイミングを第１０図に
示す。タイミング信号発生器２１は回転同期信号Ｓｒを
基準にして補助信号Ｓ_a1と補助信号Ｓ_b1が再生されるタ
イミングを示すサンプル信号ＳＨａおよびサンプル信号
ＳＨｂを生成し、サンプル信号ＳＨａをＳ／Ｈ−１ ７
２へ、サンプル信号ＳＨｂをＳ／Ｈ−２ ７６へそれぞ
れ出力する。

【００２４】一方Ｓ／Ｈ−１ ７２はサンプル信号ＳＨ
ａにより補助信号Ｓa1が再生されるタイミングで入力信
号をサンプルし、以後ホールドしてＡ／Ｄ変換器（Ａ／
Ｄ−１）７３で出力する。同様にＳ／Ｈ−２ ７６はサ
ンプル信号ＳＨｂにより補助信号Ｓb1をサンプルホール
ドしてＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ−２）７７へ出力する。Ａ
／Ｄ−１ ７３ およびＡ／Ｄ−２ ７７は量子化数８
ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器で、変換結果の８ｂｉｔディジタ
ル信号を制御回路２０へ送出する。

【００２５】制御回路２０の構成を図９に示す。ＣＰＵ
８０，リードオンリメモリＲＯＭ８１，ランダムアクセ
スメモリＲＡＭ８２，入力ポートＩ／Ｏ−１ ８３，入
力ポートＩ／Ｏ−２ ８４，入力ポートＩ／Ｏ−３ ８
５および出力ポートＩ／Ｏ−４ ８６が８ｂｉｔのデー
タバスで接続されている。ＣＰＵ８０が演算処理する制
御プログラムはＲＯＭ８１に書込まれている。Ｉ／Ｏ−
１ ８３にはＡ／Ｄ−１ ７３からの信号が、Ｉ／Ｏ−
２ ８４には、Ａ／Ｄ−２ ７７からの信号が、またＩ
／Ｏ−３ ８５にはヘッド位置検出器６２からの信号が
それぞれ入力されている。

【００２６】一方、Ｉ／Ｏ−４ ８６の出力は、Ｄ／Ａ
変換器Ｄ／Ａ８７へ入力し、アナログ信号に変換してフ
ォーカスサーボ回路１７へフォーカスオフセット補償信
号として出力する。

【００２７】次に動作について説明する。いま、記録領
域１側の再生信号に着目すると、補助信号Ｓ_a1と補助信
号Ｓ_b1の周波数関係はＳ_a1＜Ｓ_b1であり、光ヘッドのフ
ォーカスオフセット量に対する再生信号振幅の変化は図
１２に示すようになる。即ち、信号の周波数が高い程フ
ォーカスオフセット量の変化に対して信号振幅の変化も
大きいことが一般に知られている。そこで合焦点におけ
る補助信号Ｓ_a1と補助信号Ｓ_b1の信号振幅の関係を図１
３に示すように設定しておく。即ち、合焦点において周
波数の高い補助信号Ｓ_b1の信号振幅が補助信号Ｓ_a1より
若干大きくなるように、補助信号振幅検出器１９の出力
を設定する。そこで、補助信号Ｓ_a1と補助信号Ｓ_b1の信
号振幅の関係がＳ_a1≦Ｓ_b1となるようにフォーカスオフ
セット量を制御すれば、合焦点を中心に制御上の誤差を
含んでも実用上十分な性能が得られる。

【００２８】図１４は、光磁気ディスク７の直径方向の
再生位置による、再生信号振幅の変化を示している。本
実施例ではＳ_a1は１ＭＨｚと低い周波数である為、直径
方向の再生位置に対する再生信号振幅の変化は殆んどな
い。しかし、Ｓ_b1は２０ＭＨｚと高い周波数である為、
内周側の線速が遅い部分から外周側の線速が速い部分へ
移動するにつれて再生信号振幅が大きくなる方向で変化
している。これは光磁気ディスク７へ照射する再生用レ
ーザ光の媒体面上でのビーム径に対して、媒体面上での
記録波長が近づく（記録周波数が高くなる。）と、波形
干渉が生じる為である。

【００２９】今、この現象があると、図１５に示すよう
に直径方向の再生位置に対して、Ｓ_a1≦Ｓ_b1の範囲が変
化してしまう。即ち外周ほどフォーカスオフセットの補
償誤差が増大することになる。本実施例では、この問題
を解決する為に、光ヘッド位置検出器６２により、直径
方向の再生位置を検出し、この検出結果によりＳ_b1の再
生信号振幅を補正し、常に一定の補償誤差となるように
している。

【００３０】次に、図１６，図１７を用いて合焦点の決
定方法について説明する。時刻Ｎ−２でオフセット制御
電圧をＶ_N-3 からＶ_N-2 へ変化させるとこの場合ではＳ
_b1の振幅が増加した。そこで時刻Ｎ−１で更にオフセッ
ト制御電圧を増加し、Ｖ_N-1 とすると、Ｓ_a1＜Ｓ_b1の条
件が成立し、Ｓb1の振幅も増加した。時刻Ｎでも同様で
あるが、時刻Ｎ＋１で更にオフセット制御電圧を増加さ
せると、Ｓ_a1＜Ｓ_b1は成立しているが、Ｓ_b1の振幅が減
少した。ここで、合焦点を通過したと判断し、一回前の
制御電圧Ｖ_N を最適値として、以後出力を続ける。図１
８にオフセット補償電圧の制御方法を示す。ここでの再
生振幅Ｓ_b1はヘッド位置検出信号により振幅値の補正が
行われた後のものとする。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、情報信号
を光ディスク媒体に記録するときに、互いに異なる周波
数成分を有する複数の補助信号と共に記録することによ
り、光ディスク媒体の再生時において、この複数の補助
信号の再生信号振幅を検知してフォーカスオフセットの
変化を自動補償することができるので、温湿度の変化や
振動等によって光学的再生装置の光ヘッド等が機械的に
変化しても、再生信号のエラーレートが悪化したり、ト
ラッキングサーボがはずれたりするのを防止でき、安定
なサーボ特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図

【図２】図１の光ヘッドとマーク検出器の配置図

【図３】図１の補助信号生成器の構成を示す図

【図４】補助信号生成器の出力信号を示す図

【図５】図１の光磁気ディスク７を再生面の反対側から
透視した図

【図６】フォーカスオフセット自動補償器の構成を示す
図

【図７】フォーカスサーボ回路の構成を示す図

【図８】補助信号振幅検出器の構成を示す図

【図９】制御回路の構成を示す図

【図１０】補助信号サンプル信号ＳＨａ，ＳＨｂのタイ
ミングを示す図

【図１１】再生信号等価増幅器の特性を説明する図

【図１２】フォーカスオフセット量と信号振幅の関係を
示す図

【図１３】フォーカスオフセット量に対する補助信号Ｓ
_a1，Ｓ_b1の信号振幅を示す図

【図１４】光磁気ディスクの直径方向の再生位置に対す
る再生信号振幅の変化を示す図

【図１５】直径方向の再生位置に対するＳ_a1≦Ｓ_b1の範
囲の変化を示す図

【図１６】合焦点の決定方法を説明するための第１の図

【図１７】合焦点の決定方法を説明するための第２の図

【図１８】オフセット補償電圧の制御方法を示す図

【図１９】従来技術を説明する図である

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を照射して光ディスク媒体に情
   報信号を記録する光学的記録装置において、互いに異な
   る周波数成分を有する複数の補助信号を生成する手段
   と、前記光ディスク媒体にあらかじめ記された回転位相
   の基準点を示すインデックスマークを検知して回転同期
   信号を生成する手段と、前記回転同期信号に応じて切替
   信号を生成する切替信号生成手段と、前記切替信号に応
   じて前記複数の補助信号および前記情報信号を連続的に
   切替えて順次出力する切替手段と、この切替手段の出力
   信号を前記光ディスク媒体に記録する手段とを備えたこ
   とを特徴とする光学的記録再生装置。
2. 【請求項２】 前記切替信号生成手段は、前記回転同期
   信号を受けて所定時間が経過してから、前記切替手段が
   前記複数の補助信号を連続的にそれぞれ一定時間出力
   し、引続き前記情報信号を出力するように前記切替信号
   を生成することを特徴とする光学的記録装置。
3. 【請求項３】 前記インデックスマークを基準として所
   定角度回転したところから所定の回転角度範囲に前記複
   数の補助信号が記録されていることを特徴とする光学的
   再生媒体。
4. 【請求項４】 レーザ光を光学的再生媒体に照射して、
   その反射光あるいは透過光から情報信号の読出しを行う
   光学的再生装置において、互いに異なる周波数成分を有
   する複数の補助信号が記録されている光学的再生媒体
   と、前記レーザ光をこの光学的再生媒体へ収束する手段
   と、このレーザ光収束手段を前記レーザ光の光軸方向へ
   移動する手段と、前記光学的再生媒体より再生された複
   数の補助信号の各々の振幅値を検出する手段と、この検
   出された各々の振幅値が一定の関係になるような信号を
   前記移動手段へ出力する回路とを具備することを特徴と
   する光学的記録再生装置。